JPH0652334B2

JPH0652334B2 - 太陽光収集装置

Info

Publication number: JPH0652334B2
Application number: JP62229342A
Authority: JP
Inventors: 敬森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-12
Filing date: 1987-09-12
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS63118563A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、太陽光収集装置、特に、太陽光を集束するレ
ンズ系の受光面を太陽の移動に追従させて常に太陽光を
効率よく収集するようにした太陽光収集装置において、
レンズ系を含む追従移動部の回動を迅速かつスムーズに
効率よく行ない得るようにしたものである。

第１図は、本出願人が先に提案した太陽光収集装置の一
例を示す斜視図で、図中、１は円筒状の基体部、２は透
明体のドーム状頭部で、これらによつて太陽光収集装置
用のカプセル３を構成し、使用状態においては、該カプ
セル３内の図示のように太陽光収集装置１０が収容され
ている。この太陽光収集装置１０は、太陽光を集束する
ための多数枚（例えば、７枚、１９枚）のレンズ１１、
太陽の方向を検出するための太陽光方向センサ１２、こ
れらを一体的に保持する支持枠体１３、該支持枠体１３
を回動するための第１の回転軸１４、該回転軸１４を回
動自在に支持するための支持腕１６、及び、該支持腕１
６を前記第１の回転軸１４と直交する軸のまわりに回動
させるための第２の回転軸１７等を有し、前記太陽光方
向センサ１２によつてレンズ１１が常に太陽の方向を向
くように前記第１の回転軸及び第２の回転軸を制御し、
レンズ１１によつて集束された太陽光を該レンズの焦点
位置にその受光端が配設された図示しない光導体ケーブ
ル等に導入し、該光導体ケーブルを通して任意所望の箇
所へ伝達するようにしている。而して、上述のごとき太
陽光収集装置において、従来は、第１の回転軸及び第２
の回転軸に対してモータと同軸に駆動力を付加している
ため、これらの回転軸の撓みが大きく、駆動がスムーズ
に行なわれなかつた。特に、前記太陽光収集装置のよう
に、太陽の微小移動に追従するものにあつては、パルス
モータ（ＤＣサーボモータを含む）を使用して太陽の微
小移動に追従させるようにしているが、このパルスモー
タを駆動する時に衝撃が加わつて回転軸が第２図にＲ及
びＳにて示すように撓み、更には、レンズ系等を含む回
動部がその慣性のために第３図にＴにて示すようにな
り、更には、その反動が加わつてこれらの回転軸に回転
力がスムーズに伝達されず、最悪の場合には、回動部が
ハンチングを起こして太陽光の収集が効率よく行なわれ
ない等の欠点があつた。

第１図は、上述のごとき従来技術の欠点を解決するため
に、本出願人が先に提案した太陽光収集装置の一例を示
す図であるが、第２図にその要部背面を拡大して示し、
第３図に、その側面図を示す。なお、第２図において、
１９は太陽光収集部で、該太陽光収集部１９の穴Ｐに図
示しない光導体の受光端を挿入し、該太陽光収集部１９
をＸ方向及びＹ方向に移動調整して光導体の受光面をレ
ンズの焦点位置に一致させ、レンズによつて集束した太
陽光を該光導体内に導入し、該光導体を通して任意所望
の位置に伝達している。さて、第２図及び第３図におい
て、１８，２２はパルスモータ（又はＤＣサーボモー
タ）、２０，２３は小歯車、２１，２４は大歯車で、大
歯車２４は略半円形の歯車で、該歯車２４は第１の回転
軸１４にその歯部がレンズの裏側になるように（換言す
ればレンズの表面に出ないように）取り付けられ、一
方、該歯車２４を駆動するモータ２２は支持腕１６上に
固定され、該モータ２２の回転が小歯車２３を介して前
記大歯車２４に伝達されて前記第１の回転軸が駆動され
るようになつている。また、大歯車２１は第２の回転軸
１７に取り付けられ、モータ１８により小歯車２０を介
して駆動される。斯様に、上記太陽光収集装置による
と、第１の回転軸及び第２の回転軸を該回転軸と同心軸
の大径の歯車を介して駆動するようにしたので、該歯車
によつて駆動軸の撓み及び回動部のしなりを抑えること
ができ、従つて、これらの撓み及びしなりによる反動も
なくなり、安定した追従動作を行なわせることができ
る。また、図示例においては、第１の回転軸１４を駆動
するのに、略半円形の大径の歯車２４、該歯車２４と噛
合する小径の歯車２３、及び該歯車２３を駆動するモー
タ２２を１組使用しているが、これらと同様の構成より
なる駆動機構を第１図の回転軸１４の軸方向に対称につ
まりＹ−Ｙ′線に関して対称に２組（１対）設けるよう
にすることも可能であり、このようにすると、レンズ系
１１を含む回動部をより安定して支持し、かつ、回動す
ることが可能となる。また、第２の回転軸１７を中空構
造とし、各太陽光収集部１９に取り付けられた光導体ケ
ーブルを、支持腕１６に沿わせて、次いで、該第２の回
転軸１７の中空部を通して配設するようにすれば、該光
導体ケーブルを、第１の回転軸１４及び第２の回転軸１
７の回転に対して自由に、つまり、第１の回転軸１４及
び第２の回転軸１７が回動しても、光導体ケーブルが回
動部に絡み付かないように配設することができる。

第４図は、本出願人が先に提案した太陽光収集装置の他
の例を示す図で、この例は、第２図に示した略半円形の
歯車２４に代つてローラ３４を用いるとともに、小径の
歯車２３に代つてローラ３３を用いたもので、このよう
にすると、歯車を用いた時に生じるバツクラツシ、ガタ
等がなくなり、レンズ系１１をよりスムーズに回動する
ことができる。なお、３４ａ，３３ａ，３２ａは、第１
の回転軸１４の軸方向に関して、歯車３４、３３及びモ
ータ３２と対称に設けられた歯車及びモータで、このよ
うに、第１の回転軸１４を駆動する駆動機構を該第１の
回転軸の軸方向に関して対称に１対設けると、レンズ系
１１を含む回動部をより安定して支持し、かつ、回動す
ることができる。また、駆動ローラ３３、３３ａを弾性
体で構成しておく時は、該パルスモータ駆動時に回動部
に発生する衝撃を該弾性体のローラで吸収することがで
きる。また、駆動ローラとは別にローラ３４、３４ａを
支持する支持ローラ（アイドルロール）を設けておくこ
とも可能で、この支持ローラを設けておく時は、駆動ロ
ーラ２３、２３ａ等にローラ３４、３４ａ等を支持する
支持機能を持たせる必要がなくなり、従つて、回動部に
衝撃等が発生した場合においても該回動部を安定に駆動
することができる。また、この例においては、第２図に
示した歯車２０、２１に代つて、ローラ３０、３１を使
用しているが、第２図に示した例及び第４図に示した例
とも、この部分には歯車、ローラのいずれを使用しても
よいが、ローラを使用した方がより安定して駆動し得る
ことは前述の通りである。なお、第４図において、４０
は光導体ケーブルで、図には、該光導体ケーブルを支持
腕１６に沿わせて、次いで、第２の回転軸１７の中空部
を通して配設した例を示しているが、このようにする
と、光導体ケーブルを回動部の回転に関係なく、つま
り、光導体ケーブルが回動部の回転によつて絡み付かな
いように配設することができる。その際、該第２の回転
軸１７の径を第４図に示すように大きくしておくと、該
第２の回転軸の撓みをなくすことができ、好都合であ
る。

本発明は、上述のごとき太陽光収集装置を更に改良し
て、レンズ系を含む追従移動部の回動を迅速かつスムー
ズに効率よく行なう得るようにしたものである。

第５図及び第６図は、本発明による太陽光収集装置の一
実施例を説明するための要部概略構成図で、第５図はカ
プセル内部、第６図は基体内部の構成を示し、図中、５
１乃至５９は歯車又は摩擦係合面を有するローラ、６１
乃至６４はモータで、まず、第５図において、５１は第
１の回転軸１４に一体的に取り付けられかつレンズ系の
裏側に歯部又は摩擦係合面を有する大径の第１の歯車又
はローラで、該第１の歯車又はローラ５１は、第１図乃
至第４図に示した歯車２４又はローラに対応するもので
ある。５２は前記第１の歯車又はローラ５１と噛合又は
係合する小径の第２の歯車又はローラで、該歯車又はロ
ーラ５２は支持腕１６に配設された第１のモータ６１に
よって回転される。５３は該第２の歯車又はローラ５２
と同軸に設けられた大径の第３の歯車又はローラ、５４
は該第３の歯車又はローラ５３と噛合又は係合する小径
の第４の歯車又はローラで、該歯車又はローラ５４は支
持腕１６に配設された第２のモータ６２によって回転さ
れ、かつ、例えば矢印Ａ方向に移動可能に構成され、前
記第３の歯車又はローラ５３と係合離脱可能に構成され
ている。而して、上記構成において、本太陽光収集装置
が正常に太陽の移動に追従している時は、前記第３の歯
車又はローラ５３と第４の歯車又はローラ５４とは図示
のように係合されており、従つて、太陽光収集装置の第
１の回転軸１４は、第２のモータ６２及び歯車又はロー
ラ５４〜５１よりなる減速機構を通して駆動され、太陽
の移動に正確に追従する。一方、朝方或いは曇天後等、
本太陽光収集装置が太陽の方向とかなり異なつた方向を
向いている時に太陽光方向センサ１２（第１図参照）が
太陽の方向を検知した時は、できるだけ早く本太陽光収
集装置を太陽の方向に向けるようにする必要があるが、
その場合には、前記第４の歯車又はローラ５４を矢印
Ａ′方向に移動させて第３の歯車又はローラ５３との係
合を解くと同時に、第１のモータ６１を前駆動し、該第
１のモータ６１によって第１の回転軸１４を回転する。
次に、第６図において、５５は、第２の回転軸１７に一
体的に取り付けられた大径の第５の歯車又はローラ、５
６は前記第５の歯車又はローラ５５と噛合又は係合する
小径の第６の歯車又はローラで、該歯車又はローラ５６
は固定部に配設された第３のモータ６３によって回転さ
れる。５７は該第６に歯車又はローラ５６と同軸に設け
られた大径の第７の歯車又はローラ、５９は前記第２の
回転軸１７に回動自在に配設され、かつ、前記第７の歯
車又はローラ５７と噛合又は係合する中継歯車又はロー
ラ、５８は前記中継歯車又はローラ５９と噛合又は係合
する小径の第８の歯車又はローラで、該第８の歯車又は
ローラ５８は固定部に配設された第４のモータ６４によ
つて回転され、かつ、例えば矢印Ｂ方向に移動可能に構
成されている。なお、図示例においては、第７の歯車又
はローラ５７と第８の歯車又はローラ５８とを第２の回
転軸１７に回動自在に設けられた中継歯車又はローラ５
９を介して連結するようにしており、このようにすれ
ば、第２の回転軸１７を安定して支持することができる
が、必ずしも図示例のようにする必要はなく、第７の歯
車又はローラ５７と第８の歯車又はローラ５８とを直結
するようにしてもよい。この第２の回転軸１７も、前記
第１の回転軸１４の駆動と同様、正常時は第４のモータ
６４及び歯車５８〜５５よりなる減速機構を通して回転
され、太陽の方向と太陽光収集装置の方向とが大きく離
れてしまつたような場合には、第８の歯車５８を矢印
Ｂ′方向に移動して中継歯車又はローラ５９との係合を
解き、第３のモータ６３で駆動するようにすると、太陽
光収集装置を迅速に太陽の方向に一致させることができ
る。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば、第４又は第８の歯車又はローラ５４又は５８をＣ方
向に移動させて係合離脱するようにすることも可能であ
る。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、太陽
の方向に正確にかつ迅速に追従することのできる太陽光
収集装置を提供することができる。また、本発明よる
と、第１の回転軸１４上にモータを有しないので、光導
体ケーブル４０の出光端側を第５図に示すように第１の
回転軸１４内に集結し、その端面を平面４１に形成する
とともに、この平面４１に対向して光導体４２の平面４
３を対向させ、この光導体４３を該第１の回転軸１４及
び支持腕１６を通して第２の回転軸１７に導くようにす
れば、太陽光収集部の裏側における光導体ケーブルの処
理を整然とさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本出願人が先に提案した太陽光収
集装置の一例を説明するための図、第５図及び第６図
は、本発明の一実施例を説明するための構成図である。１……基本部、３……カプセル、１０……太陽光収集装
置部、１４……第１の回転軸、１７……第２の回転軸、
５１〜５９……歯車又はローラ、６１〜６４……モー
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽光を集束するためのレンズ系と、該レ
ンズ系と一体的に構成されかつ該レンズ系によつて集束
された太陽光を収集するための太陽光収集部と、該太陽
光収集部によつて収集された太陽光を所望の箇所へ伝送
するための光導体と、前記レンズ系と一体的に構成され
て太陽の方向を検出するための太陽光方向センサと、前
記レンズ系及び該レンズ系と一体構成の部材を回動自在
に支持する第１の回転軸と、該第１の回転軸を支持する
支持腕と、該支持腕を前記第１の回転軸と直交する軸の
まわりに回動自在に支持する第２の回転軸とを有し、前
記第１の回転軸及び第２の回転軸を前記レンズ系の受光
面が太陽の方向を向くように制御して太陽光を前記光導
体内に導入し、該光導体を通して任意所望の箇所へ伝達
するようにした太陽光収集装置において、前記第１の回
転軸に一体的に取り付けられかつ前記レンズ系の裏側に
歯部又は摩擦係合面を有する大径の第１の歯車又はロー
ラと、該第１の歯車又はローラと噛合又は係合しかつ前
記支持腕に配設された第１のモータによつて回転される
小径の第２の歯車又はローラと、該第２の歯車又はロー
ラと同軸に設けられた大径の第３の歯車又はローラと、
該第３の歯車又はローラと噛合又は係合しかつ前記支持
腕に配設された第２のモータによつて回転される小径の
第４の歯車又はローラと、前記第２の回転軸に一体的に
取り付けられた大径の第５の歯車又はローラと、該第５
の歯車又はローラと噛合又は係合しかつ固定部に配設さ
れた第３のモータによつて回転される小径の第６の歯車
又はローラと、該第６の歯車又はローラと同軸に設けら
れた大径の第７の歯車又はローラと、該第７の歯車又は
ローラと噛合又は係合しかつ固定部に配設された第４の
モータによつて回転される小径の第８の歯車又はローラ
とを有し、前記第３の歯車又はローラと前記第４の歯車
又はローラとが係合離脱可能、前記第７の歯車又はロー
ラと前記第８の歯車又はローラとが係合離脱可能に構成
されており、前記第３の歯車又はローラと前記第４の歯
車又はローラとの係合離脱、及び前記第７の歯車又はロ
ーラと前記第８の歯車又はローラとの係合離脱が前記太
陽光方向センサの出力信号によつて制御されることを特
徴とする太陽光収集装置。
【請求項２】前記第２の回転軸に回動自在に装着された
第９の歯車又はローラを有し、該第９の歯車又はローラ
を介して前記第７の歯車又はローラと前記第８の歯車又
はローラとが連結されていることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項に記載の太陽光収集装置。