JPS60230213A - 太陽光追尾用検出器 - Google Patents

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】 （ト）技術分野 この発明は、太陽電池による発電装置を、太陽光に対し
て、自動的に追尾させるための、太陽光追尾用検出器に
関する。

（イ）　従来技術とその問題点 太陽電池によシ、太陽光エネルギーを直接電気に変換す
ることができる。太陽光発電を効率よく行うために、太
陽電池の受光面を、常に太陽光線の方向と直角になるよ
うに向ける必要がある。

太陽の位置は、時々刻−々変化する。天空に於ける軌道
も、毎日変化する。

従来は、太陽光を追尾するために、次のような機構が用
いられた。まず、太陽電池の向きを自在に変化させる太
陽電池変位機構がある。太陽の現在の位置を計算でめる
計算機構がある。特定の日に於ける太陽の軌道は厳密に
計算する事ができる。この軌道上を、太陽は運行するが
、その日の任意の時刻に於て、軌道上の存在位置を計算
できる。

計算結果に基いて、太陽電池変位機構を連続的に動かし
て、常に太陽電池の受光面を太陽光線に直角になるよう
に保つ。

とのような方法で、太陽光を追尾することができるが、
これによると、次のような欠点がある。

【１）　日によって太陽の軌道が異なるので、毎日の太
陽の軌道を計算機に記憶させておかなければならない。

（２）設置場所が異なると、その場所から見た太陽軌道
が異なる。従って、場所ごとに太陽軌道を計算しなおさ
なければならない。

（つ）発明の目的 本発明は、太陽軌道の計算に基いて、太陽光を追尾する
のではなく、太陽光線の現在の方向を検出する光学系に
より、太陽光を追尾するようにするのが目的である。

に）発明の構成 太陽電池を使用して、太陽エネルギーから効率的に発電
するためには、太陽電池の受光面を、常に、太陽光の方
向に対して直角に向けなければならない・ 第１図は本発明の太陽光追尾用検出器の略構成を示す斜
視図である。

太陽電池１はパネル状に々つており、このパネルが多数
集められて、１枚の集合パネルになっている。集合パネ
ルを、太陽電池変位機構（図示せず）によって換向でき
るようにしている。

換向の方向は任意であるが、自由度は２だけ必要である
０例えば、水平方向の回転角θと、仰角Φとを独立に変
えられるような機構にしてもよい。

大陽光追尾のだめの検出器は、凸レンズ２と、凸レンズ
２から焦点距離ｆだけ離れて設けられるピンホール板３
と、ピンホール板３の後方に設けられる光検出器４とよ
シなる。

これらの凸レンズ２、ピンホール板３、光検出器４も太
陽電池変位機構に対して固定されておシ、太陽電池１と
全く同じ方向を向くようになっている。凸レンズ２、ピ
ンホール板３、光検出器４の相対位置は変わらない。

太陽光線は平行光であるから、凸レンズ２によって集光
すると、必ず焦点距離ｆだけ離れた点Ｍに集光する。

ピンホール板３の中心には、ピンホー）ｖ　Ｐが穿孔し
である。レンズ２の中心をＬとする。レンズ中心りと、
ピンホー）ｖ　ｐとを結ぶ直線ＬＰをレンズ軸ｐと呼ぶ
。

レンズ中心りと、結像点Ｍとを結ぶ直線ＬＭを光軸ｍと
呼ぶ。

Ｍ点は、ピンホール板３の上に生ずるが、ピンホールＰ
に合致することもあり、合致しないこともある。

集光点Ｍがピンホー）ｖ　Ｐの中心に合致している時、
光検出器４の受光量が最大になる。つまり、光軸ｍがレ
ンズ軸ｐに合致する時、受光量Ｗが最大になるわけであ
る。集光点Ｍがピンホー）ｖＰから離れる左、光検出器
４の受光量は殆ど０になる。集光点Ｍが、ピンホー／Ｉ
／Ｐの中にあるが、中心から外れている場合は、入射光
量が０ではないが、最大値よりかなシ低くなっている。

第２図は、集光点Ｍのピンホール中心からのズレに対し
、光検出器出力Ｗがどのように変化するかを示すグラフ
である。ここでは横軸は光軸ｍとレンズ軸Ｐの挟角Δθ
としている。

Δθ＝０の時に、Ｗは最大である。ΔθがＯから外れる
に従い、Ｗは低下する。

光検出器の出力Ｗを常に監視しておき、常にＷが最高値
になる方向へ、太陽電池変位機構を動かし、太陽光を追
尾するのである。

（３）作　用 追尾の方向を決定する方式にふたとおりのものが可能で
ある。ひとつは動的なもので、今ひとつは静的なもので
ある。

（１）　レンズ２、ピンホール板３、光検出器４は一体
ではあるが、回転方向、仰角方向に全体が回動できるよ
うになっている。

そこで、ある方向を向いている光学系を、レンズ軸ｐの
周囲に於て、範囲を決めて、この範囲内で動かしてみる
。そして、この動きに対して、光検出器のパワーＷ（θ
、φ）を測定する。

Ｗ（θ、φ）＝Ｗ（θ、Φ）＋（θ−ｅ）Ａ＋（φ−Φ
）Ｂ　（１）というように、パワーＷ（θ、φ）が、代
表値！（θ−Φ）のまわりのテイラ展開として与えられ
る９そして、Ｗ（θ、φ）が、Ｗ（θ、Φ）よシ大きく
なる方向へ光学系が変位させられる。つまりＡが正であ
れば、θは増加する方向へ運動し、Ｂが正であれば、φ
は増加する方向へ運動する。

このように、レンズ軸ｐを、（θ、Φ）のまわシで微少
変位させ、ａＷ／ａθ、ａＷ／ａφの値を調べ、Ｗ（θ
、φ）が、Ｗ（θ、Φ）よシ大きくなるようにするので
ある。

これは光学系を微少変位させて追尾方向を決定°する動
的な決定方法である。

Ｗ（θ、φ）が大きくなる方向へ、逐次的に光学系を変
位させてゆくと、Ｗ（θ、φ）が極大となる点に達する
。ここで、Ａ＝Ｑ、Ｂ＝０となる。

この時、光軸ｍとレンズ軸ｐ、集光点Ｍとピンホーｌｖ
Ｐが合致し、太陽光と太陽電池とは垂直になる。最大入
射光量が得られる。

（２）光学系の追尾方向の決定のために、光学系を微少
変位させるのではなく、複数の光検出器を設けるもので
ある。ピンホール板３のピンホ、−）ｖＰの後方に、複
数（８以上）の光検出器を設ける。この出力の内、最も
大きい出力を得た光検出器の方向へ光学系を変位させる
こととする。

こうすれば、レンズ軸ｐが光軸ｍに合致する。

合致した時、太陽光と太陽電池の受光面は直角となる。

これは静的な方法である。

３個以上の光検出器は、直線上に並んではならない。直
線上に並ばなければどのような配例でも良い。

Φ）効　果 （１）常に太陽電池の受光面を、太陽光線に対して直角
になるように追尾できるから、効率的な太陽　。

光発電が可能になる。

（２）実際に、太陽光の光軸と、光学系のなすレンズ軸
とを合致させることになっているから、高精度の太陽光
自動追尾が可能になる。

（３）毎日、毎日、太陽軌道を計算する必要がない。

また異なる場所ごとに軌道計算をやシ直す必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の太陽光追尾用検出器の略構成斜視図。 第２図は太陽光の光軸ｍと、光学系のレンズ軸ｐとの挟
角Δθを横軸とし、ピンホーｌｖＰの中心にある光検出
器の出力Ｗを縦軸に示すグラフ。 １・・・・・・太陽電池 ２・・・・・・凸レンズ ３・・・・・・ピンホール板 ４・・・・・・光検出器 Ｌ・・・・・・レンズ中心 Ｐ・・・・・・ピンホール ｍ・・・・・・太陽光の光軸 ｐ・・・・・・光学系のレンズ軸 発明者　西　脇　由　和

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）凸レンズ２と、凸レンズ２の後方の焦点距離ｆの
   位置に置かれたピンホー／ｌ／Ｐを有するピンホール板
   ３と、ピンホーＡ／Ｐの後方に設けられた光検出器４子
   よりなり、凸レンズ２、ピンホール板３、光検出器４は
   、太陽電池１と一体になって換向できるように構成した
   事を特徴とする太陽光追尾用検出器。
2. （２）凸レンズ２、ピンホール板３、光検出器４よシな
   る光学系を左右上下に微少変位させ、光検出器出力Ｗ（
   θ、φ）の増加する方向（θ、φ）をめて、この方向へ
   光学系と太陽電池１とを変位させる事とした特許請求の
   範囲第（１）項記載の太陽光追尾用検出器。 （騰　光検出器が少なくとも８個あシ、最大の出力を与
   える光検出器の存在する方向へ光学系と太陽電池１とを
   変位させ４事とした特許請求の範囲第（１）項記載の太
   陽光速′尾用検出器。