JPH0498303A

JPH0498303A - 太陽光集光装置

Info

Publication number: JPH0498303A
Application number: JP21112590A
Authority: JP
Inventors: Fujio Aramaki; 荒牧　藤夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792699B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、太陽光集光装置に関するものである。

Ｕ従来の技術ｊ近年１　日当たつの悪い場所の８呼を改善したり、ヒル
等の建物の内部を太陽光による自然な明るさに保つため
に、各種の集光装置を使用して太陽光を取り入れる試み
か行われており、一部か実用されている。

この種の集光装置は、一般に、レンズて太陽光を集光し
、それを光ファイバーで受光して所定の場所に導くよう
に構成されているか、太陽の位置は詩間と共に刻々と変
化するため、集光を確実に且つ効率良く行うためには、
太陽の位置に追随してレンズの向きを刻々と調整する必
要かあり、しがも、季節によっても太陽の移動方向は異
なるため、あらゆる方向にレンズの向きを調整できるよ
うになっていることか必要てあり、そのため方向制御か
面倒て装置も複雑であった。

［発明か解決しようとする課Ｂ］本発明の課題は、太陽の移動に追随してレンズの向きを
簡単且つ正確に制御することかてきる集光装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するため、本発明の太陽光集光装置は、
太陽光を集光する集光レンズと集光した太陽光を受光す
る光ファイバーの受光端とを支持する傾動自在の集光ヘ
ッド；：上記集光ヘッドの向きを調節する調節手段：直
立する軸棒と該軸棒の回りに配設された複数の受光素子
とを備えていて、上記軸棒を集光レンズの光軸と平行に
向けて集光ヘッド；に取り付けられ、上記軸棒がいずれ
の受光素子に投射する太陽光を遮蔽するかによって太陽
の位置を検出する位置センサ：上記位置センサで検出さ
れた太陽の位置に応じて調節手段を制御する制御装置：
を有することを特徴とするものである。

集光レンズて集光した太陽光を光ファイバーの受光端面
に確実に投射させ得るようにするには、集光レンズの傾
き及び光軸方向の位置を調節自在としておくことか望ま
しい。

［作　用］太陽か移動して集光レンズの光軸から外れると、位置セ
ンサにおいて、軸棒の影か何れかの受光素子上に延びて
該受光素子の受光量か減少するため、太陽の位置が検出
され、制ａ１装置で調節手段か制御されることにより、
太陽か光軸上に位置するように集光ヘッド；の向きか調
節される。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図において、１は集光ヘッド；てあって、該集光・
＼・ントｌは、溝形に折曲された支持フレーム２に、太
陽光を集光するフレネルレンズ等からなる集光レンズ３
と、集光した太陽光を受光する光ファイバー４の受光端
４ａとを、それらの光軸５を一致させた状態で支持させ
ると共に、太陽の位置を検出する位置センサ５を取り付
けだものて、上記支持フレーム２か調節手段７の支軸８
によって任意の向きに傾動自在に支持され、該調節手段
７は、上記位置センサ６からの太陽位置検出信号により
該調節手段７を制御する制御装置９に接続されている。

上記集光レンズ３は、複数箇所に設けた調節機構１０に
よってその傾きと光軸５方向の位置とを調節てきるよう
になっている。即ち、第２図に詳細に示すように、支持
フレーム２に固定されたリンク枠ｌｌ上の複数箇所には
、回転操作用の摘み１２ａを備えた螺子線１２か回転自
在に立設され、一方、集光レンズ３を支持するレンズ枠
Ｉ３には、上記螺子線１２との対応位置に、螺子孔１４
ａを備えた球状のホールナツト１４か、螺子孔１４ａと
一緒に回転はしないかレンズ枠１３に対しては傾動自在
なるように取り付けられ、該ボールナツト１４に上記螺
子線１２か螺挿されており、摘み１２ａを操作して螺子
線１２を回転させることにより、その位置で集光レンズ
３か上下動して向きと光軸方向位置とか調節されるよう
になっている。

なお、上記位置センサ６は、集光ヘッド；１の支持フレ
ーム２側又は集光レンズ３側のいずれに取り付けても良
い。

上記調節手段７は、第１図において、支軸８を矢印ａの
ように回転させることにより集光ヘッド；１を左右方向
に傾動させる横傾動モータ１５ａと支軸８を矢印すのよ
うに上下動させることにより集光ヘッド；１を上下方向
に傾動させる縦傾動モータ１５ｂとを備え、これらのモ
ータ１５ａ、ＩＳｂて支軸８を２方向へ傾動させること
により、集光ヘッド；１の向きを太陽の位置に応じてあ
らゆる方向に調節し得るように構成したものである。

また、上記位置センサ６は、第３図及び第４図に示すよ
うに、直立する軸棒１６と、該軸棒１６の回りに配設さ
れた第１〜第４の受光素子１７ａ〜１７ｄとを備え、第
３図に斜線で示すように、太陽か軸棒１６の軸線から外
れて斜め上方に位置する場合に、該軸棒１６の影か何れ
かの受光素子上に延びて該受光素子の受光量か変化する
ことを利用して太陽の位置を検出するものて、該軸棒１
６の軸線を集光レンズ３の光軸５と平行に向けて集光ヘ
ッド；１に取り付けられている。

上記制御装置９は、第５図に示すように、各受光素子１
７ａ〜１７ｄからの受光信号に基づいて２つのモータＩ
Ｓａ、ＩＳｂの駆動信号を出力する論理回路１８と、論
理回路１８からの駆動信号に基づいて上記モータ１５ａ
、ＩＳｂを駆動する駆動回路１９とからなるものて、上
記論理回路１８は、受光素子１７ａ〜１７ｄに対応する
複数のコンパレータ　２０ａ〜２０ｄ　ト、第１及び第
２のオア回路２１ａ、２１ｂと、コンパレータ２０ａ〜
２０ｄと同数のアンド回路２２ａ〜２２ｄとて構成され
ている。第１〜第４のコンパレータ２０ａ〜２０ｄは、
それぞれ２つの入力端子の一方か受光素子１７ａ〜１７
ｄに接続されると共に、他方か可変抵抗器Ｒを介して基
準値設定用の電源Ｖに接続され、第１のオア回路２１ａ
は、一方の入力端子か第１のコンパレータ２０ａの出力
端子と第１のアンド回路２２ａの一方の入力端子とに接
続されると共に、他方の入力端子か第２のコンパレータ
２０ｂの出力端子と第２のアンド回路２２ｂの一方の入
力端子とに接続され、該第１のオア回路２１ａの出力端
子は、第１及び第２のアント回路２２ａ及び２２ｂの残
りの入力端子に接続されており、また、第２のオア回路
２１ｂは、一方の入力端子か第３のコンパレータ２０ｃ
の出力端子と第３のアンド回路２２ｃの一方の入力端子
とに接続されると共に、他方の入力端子か第４のコンパ
レータ２０ｄの出力端子と第４のアンド回路２２ｄの一
方の入力端子とに・接続され、該第２のオア回路２１ｂ
の出力端子は、第３及び第４のアント回路２２ｃ及び２
２ｄの残りの入力端子に接続されており、第１及び第２
のアント回路２２ａ及び２２ｂからは横傾動モータ１５
ａの駆動信号か駆動回路１９に出力され、第３及び第４
のアント回路２２ｃ及び２２ｄからは縦傾動モータ１５
ｂの駆動信号か駆動回路１９に出力され、これらの信号
によｒ）次のようにして集光ヘッド；１の傾きか制御さ
れるようになっている。

即ち、第５図において、太陽か光軸５上従って軸棒１６
の軸線上にあって、各受光素子１７ａ〜＋７ｄか均等に
太陽光を受光している状態から、太陽か移動して第１の
受光素子１７ａか軸棒１６の陰になり、投射光か遮られ
てその受光信号かコンパレータの基準値より小さくなる
と、第１のコンパレータ２０ａ及び第１のオア回路２１
ａの出力レヘルか「１」となるため、８１のアンド回路
２２ａから駆動回路１９に横傾動モータＩＳａの駆動信
号か出力され、該横傾動モータ１５ａにより支軸８か正
方向に回転して集光ヘッド；１か太陽の方向に傾動し、
太陽か光軸５上に復帰して駆動信号か零になるまてその
傾きか制御される。

これとは逆に、第２の受光素子１７ｂへの投射光かｉ１
］棒１６て遮られる方向に太陽か移動した場合には、第
２のアント回路Ｚ２ｂからの駆動信号により横傾動モー
タ１５ａ及び支軸８か逆方向に回転し集光レンズ３の光
軸５か太陽を指すように集光ヘッド；ｌの傾きか制御さ
れる。

また、第３又は第４の受光素子１７ｃ、１７ｄへの投射
光か軸棒１６て遮られる方向に太陽か移動した場合には
、第３又は第４のアント回路２２ｃ、２２ｄから出力さ
れる駆動信号により縦傾動モータ１５ｂか駆動し、支軸
８か上下方向に傾動して集光ヘッド；１の傾きか太陽の
位置に合わせて調整される。

更に、太陽か斜めに移動することにより２つの受光素子
への投射光か遮蔽されると、２つのモータＩＳａ、１５
ｂか駆動して集光ヘッド１か縦及び横方向に複合的に方
向調整される。即ち１例えば第１及び第３の２つの受光
素子１７ａ、１７ｃへの投射光か軸ｓ１６に遮られると
、第１及び第３のコンパレータ２０ａ、２０ｃと第１及
び第２のオア回路２１ａ、２１ｂの出力レベルか共に「
１」となるため、第１及び第３のアント回路２２ａ、２
２ｃから駆動信号が出力され、２つのモータ１５ａ、１
５ｂか駆動して支軸８か縦方向及び横方向にそれぞれ傾
動し、それらを複合した方向に集光ヘッド１の傾きが調
整される。

上記各受光素子１７ａ〜１７ｄは太陽電池によって構成
するのか望ましく、これにより、該受光素子１７ａ〜１
７ｄをモータ駆動用の電源として兼用することかてきる
。この場合、各太陽電池て発生した電気エネルギーを一
旦ハツテリーに溜め、このバッテリーからモータに供給
するようにしておくのか望ましい。

な３、上記実施例では、４つの受光素子１７ａ〜１７ｄ
を用いる場合について説明したか、それ以上の受光素子
を使用しても良い。

また、集光レンズ３や受光素子１７ａ〜１７ｄ及び光フ
ァイバー４を支持する機構、それらを方向調整するため
の機構、制御装置９の構成等は、上記実施例に限定され
るものてはなく、その他の適宜構成のものを採用し得る
ことは勿論である。

［発明の効果］このように本発明によれば、太陽の位置を検出する位置
センサを集光ヘッドに取り付けたのて、太陽かどの方向
に移動しても位置センサによりその位置を検出し、集光
装置の向きを太陽に追随して確実に調節することかてき
る。

また、上記位置センサは、直立する軸棒の回りに複数の
受光素子を配設し、上記軸棒がいずれの受光素子に投射
する太陽光を遮蔽するかによって太陽の位置を検出する
ものであるため、その構成か非常に簡単て測定精度も良
く、しかも、集光レンズ系とは独立するものとして構成
することかてきるばかりでなく、集光ヘッド；の任意の
位置にレンズ系とは無関係に取り付けることかてき、従
って、製造や取り付けか簡単である等の利点かある。

【図面の簡単な説明】

！＠１図は本発明の集光装置の一実施例を概略的に示す
側断面図、第２図はその要部拡大断面図、第３図は位置
センサの側断面図、第４図は同平面図、第５図は制御系
の接続図である。１　・・集光ヘッド；、　　３　　・集光レンズ、４・
・光ファイバー、　　４ａ・・受光端、６・・位置セン
サ、　　７　　・調節手段、９・・制御装置、　　　１
６　・・軸棒、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ　・・
受光素子。第１図第３図第４図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、太陽光を集光する集光レンズと集光した太陽光を受
光する光ファイバーの受光端とを支持する傾動自在の集
光ヘッド；上記集光ヘッドの向きを調節する調節手段；直立する軸
棒と該軸棒の回りに配設された複数の受光素子とを備え
ていて、上記軸棒を集光レンズの光軸と平行に向けて集
光ヘッドに取り付けられ、上記軸棒がいずれの受光素子
に投射する太陽光を遮蔽するかによって太陽の位置を検
出する位置センサ、上記位置センサで検出された太陽の位置に応じて調節手
段を制御する制御装置；を有することを特徴とする太陽光集光装置。２、集光レンズの傾き及び光軸方向の位置が調節自在で
あることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光装置
。