JPS6226515A - 太陽追尾装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 未発り１は、太陽電池をはじめとする各種の太陽エネル
ギ利用システム等に適用がＯＴ能な太陽追尾装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 大ＦＪＡ電池や太陽熱温水器等の太陽エネルギ利用シス
テムにおいては、その集光面を常に太陽に向けておくこ
とが効率を高める上での重要課題であり、そのための手
段として太陽追尾装置が使用されている。

ところで、従来の太陽追尾装置は、例えば、センサで太
陽の位置を検出するとともにその検出信号に基いてサー
ボモータ等を作動させ、このモータの作動により太陽電
池等の姿勢を制御して、その集光面を常に太陽光線と直
交する向きに方向づけることかできるようになっている
。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ しかして、従来の太陽追尾型はは、ｔｉ＃密なセンサや
電子回路が必要であるとともに、その信号を機械的出力
に変換するアクチュエータが不ＩＮｆ欠であり、構造が
複雑で製作に手間と時間を要するばかりでなく、故障等
を起こす可衡性も高く、信頼性および耐久性に欠けると
いう問題がある。

本発明は、このような問題点を簡単かつ確実に解消する
ことを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 木発明は、このような目的を達成するために。

形状記憶合金製の線材の収縮力のみを動力源として純機
械的に太陽を追尾し得るようにしたことを特徴とする。

すなわち、本発明に係る太陽追尾装置は、固定部材と、
この固定部材に対して任意の方向に傾動可能に対峙させ
た自在傾斜板との間に、加熱されて短寸化する形状記憶
合金製の線材を複数本円周方向に所定の間隔をあけて半
ａ筒状に張設し、これら線材に囲繞される空間に太陽光
線を太陽の位置に対応する特定の線材または線材群に集
中させるレンズを配設し、太陽光線の集中により加熱さ
れる線材または線材群の変形力を利用して前記自在傾斜
板を太陽の位置に対応する特定の方向に傾斜させ得るよ
うに構成するとともに、太陽の位置変化に伴うこの自在
傾斜板の傾斜方向変化を出力軸の回転位を変化に変換し
て出力させる動作変！ｌ！機構を設けたものである。

［作用］ このような構成のものであれば、太陽光線がレンズによ
り特定の線材または線材群に集中され、その特定の線材
または線材群が加熱されて収縮しようとする。その結果
、前記自在傾斜板は、前記線材の張力または線材群の張
力の合力によって、その線材または線材群が他の線材よ
りも短くなる方向へ傾動することになる。しかして、太
陽光線の照射方向が時間の経過等とともに変化すると、
太陽光線の集中によって加熱される線材または線材群が
異なったものとなり、前記傾斜板の傾斜方向もそれに伴
って変化していく、そして、この自在傾斜板の傾斜方向
変化が、動作変換機構により出力軸の回転位置変化に変
換されて出力される。

そのため、この出力軸に、太陽電池等の駆動対象物を取
り付けておけば、該駆動対象物に太陽追尾動作を行なわ
せることができる。

［実施例］ 以下、木発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

この太陽追尾ｍ！は、第１図、第２図および第３図に示
すように、固定部材ｌと、この固定部材ｌに対して任意
の方向に傾動可能に対峙させた自在傾斜板２との間に、
複数本の形状記憶合金製の線材３を円周方向に一定の間
隔をあけて半裁円筒状に張設し、これら線材３に囲繞さ
れる空間に太陽光線Ａを太陽の位置に対応する特定の線
材３に集中させる円柱レンズ４を設け、太陽光線Ａの集
中により加熱される線材３の収縮力を利用して前記自在
傾斜板２を太陽の位ｎに対応する特定の方向に傾斜させ
得るように構成するとともに、太陽の位置変化に伴うこ
の自在傾斜板２の傾斜方向変化を出力軸５の回転位置変
化に変換して出力させる動作変換機構６を設けたもので
ある 詳述すれば、前記固鎗部材ｌは、壁状のもので、適宜位
置に固定される基台７に固設されている。一方、自在傾
斜板２は、円盤状のもので、ユニバーサルジョイン）１
１を介して前記基台７の端壁７ａにＩＩＡ設した固定軸
８に傾動自在に支持されている。すなわち、ユニバーサ
ルジヨイント１１は、前記固定軸８に固着した球面リン
グ１２と、この球面リング１２の外周に嵌合されこの球
面リング１２に縦軸１３を介して回動可能に軸着された
円筒リング１４とを備えており、この円筒リング１４に
前記縦軸１３と直交する横軸１５を介して前記自在鍮斜
板２を枢着している。そしで、この自在傾斜板２の下半
外周縁部と、前記固定部材ｌとの間に前記線材３を張設
している。各　　　　　　１□ 線材３は、前記円柱レンズ４により集中された太　　　
　　　１いえ、Ａ□１，１カ。□−０，１６よ５　　　
　：Ｅ　ａ　ＲＳ　ｈ−ｃお９．１．−８−ウｉｔ　６
　ｆ　ｔｉ。　　　：温度環境や日影での温度環境にお
いては収縮力を失うようになっている。前記円柱レンズ
４は、ガラスやアクリル等の透明材料を円柱状に成型し
たもので、前記線材３上またはその近傍に焦点が位置す
るような直径に設定して前記出力軸５に軸心を一致させ
て固着しである。前記出力軸５は、前記固定部材１ｆｉ
：ｌ’ｊ通させて設けたものであり、その一端に固着し
た円筒状のブラダ−／　ト部５ａをベアリング１６を介
して前記固定軸８に回転可能に支持させるとともに、他
端側をベアリング１７を介して前記固定部材１に回転可
能に支持させている。そして、この出力軸５の一端部に
前記動作変換機構６を設けている。動作変換機構６は、
前記出力軸５のブラケット部５ａの外周に傾斜板１８を
一体に設け、この傾斜板１８に車輪支持板１９を取着し
、この車輪支持板１９の外周に３個の車輪２１を円周方
向に等角間隔をあけて軸着したもので、前記各車輪２１
を前記自在傾斜板２の一面に転接させている。なお、前
記出力軸５の他端は外方へ延出させてあり、その延出部
に太陽電池２２を固着している。

次いで、この実施例の作動を説明する。太陽光線Ａが、
第３図に実線ａで示す方向から照射している場合には、
この太陽光ｉＡが、同図に示す焦点Ｉに集められる。そ
の結果、この焦点■に合致または近接する線材３（第３
図においては「木３」と表示している）が加熱されて縮
小しようとし、他の線材３は縮小復元力を失った状態と
なる。そのため、前記自在傾斜板２は、線材零３が最も
短くなる方向に傾斜し、その位置に安定保持されること
になる。そして、前記自在傾斜板２が前記線材寧３の張
力を受けて前述した特定の方向に傾動する際に、この自
在傾斜板２に車輪２１を介して平行に添接する傾斜板１
８がこれに追従して傾斜することになる。なお、この傾
斜板１８は、前記出力軸５に固定されたものであるため
、この傾斜板１８の傾動は回転を伴なうことになり、こ
の回転が出力軸５の回転位置変化となる。

しかして、太陽光線Ａの照射角度が時間の経過とともに
変化していくと、該太陽光線Ａが集められる位置が円周
方向に漸次移行して加熱される線材３も順次交代するこ
とになり、自在傾斜板２の°傾動方向がそれに伴なって
移動する６例えば、第３図において想像線すで示す方向
から太陽光線Ａが照射するようになると、この太陽光線
Ａが集められる位置が焦点■に移動し、この焦点Ｈに合
致または近接する線材＃３が加熱されることになり、前
記自在傾斜板２が、その線材＃３が最も短くなる方向に
傾動する。そして、その自在傾斜板２の傾動方向変化が
出力軸５の回転位置変化に変換される。そのため、この
出力軸５に取着された太陽電池２２の向きが、前記自在
傾斜板２の傾斜方向変化に対応して変っていくことにな
り、該太陽電池２２の集光面２２ａを常に太陽の方向に
向けておくことができる。

したがって、このような構成のものであれば、センサや
電子回路あるいはサーボモータ等の精密部品を一切用い
ることなしに太陽追尾作用を営ませることができる。す
なわち、形状記憶合金製の線材３の張力で出力軸５を純
機械的に作動させて、この出力軸５に取着した太陽電池
２２に太陽追尾動作を行なわせることができる。そのた
め。

構造を簡略なものにし゛て製作の容易化を図ることがで
き、また、故障の発生率を低下させて信頼性および耐久
性を向上させることができるという効果が得られる。

なお、出力軸により駆動する駆動対象物は、太陽電池に
限られないのは勿論であり、例えば、太陽熱利用形の温
水器や熱発電素子等であってもよい、第４図はその一例
を示したものである。すなわち、このものは出力軸５の
他端部に円柱レンズ３１を、太陽追尾装置の円柱レンズ
４と一体的に設け、この円柱レンズ３１の外周所定位置
に、ヒートパイプ感熱部、温水生成用集熱パイプあるい
は熱発電素子等の被加熱要素３２を固定金具３３を介し
て取着したものである。しかして、このようなものであ
れば、前記実施例と同様な構成の太陽追尾装置の作用に
より、前記円柱レンズ３１と前記被加熱要素３２とが、
太陽光線Ａの照射位置の変化に対応して回動調整される
ことになり、第５図および第６図に示すように、前記被
加熱要素３２を前記円筒レンズ３１により太陽光線Ａが
収集される部位に常に位置させることが可撤となる。そ
のため、効率よく温水の生成や発電を行なうことができ
る。

また、動作変換機構の構成も前記実施例のものに限られ
ないのは勿論であり１例えば、第７図〜第１０図に示す
ようなものであってもよい、すなわち、この動作変換機
４Ｒ４６は、基台７の固定軸８に自在傾斜板４７をユニ
バーサルジヨイント４８を介して傾動自在に支持させ、
この自在傾斜板４７の下半部外縁に複数枚のバネ板４９
を放射状に取着している。そして、各バネ板４９の先端
に車輪５０を有した遊動子５１を取着し、これら各遊動
子５１の先端部と図示しない固定部材との間に形状記憶
合金製の線材３を張設している。また、前記固定軸８に
軸心を一致させて配設した出力軸５の一端にカム板５２
を固着し、このカム板５２のカム面５３に前記自在傾斜
板４７の各車輪５０を転接させている。前記カム板５２
のカム面５３は、第９図および第１θ図に示すように、
一方の片半部が右ねじ状のねじれ面５３ａをなし、他方
の片半部が左ねじ状のねじれ面５３ｂをな′している。

そして、これら両ねじれ而５３ａ、５３ｂの境界にＶ形
の谷部５３ｃを有している。

しかして、このような動作変換機構４６であれば、太陽
の位置に対応する特定の線材３が加熱されて収縮しよう
とした場合には、その線材３に対応する車輪５０がカム
板５２のカム面５３に強く押し付けられる。その時、前
記車輪５０が前記カム面５３の右ねじ状のねじれ面５３
ａを押圧する場合には、前記カム板５２に常時一定した
図中Ｘ方向の回転モーメントが動き、逆に左ねじ状のね
じれ面５３ｂを押圧する場合には、前記カム板５２に常
時一定した図中Ｙ方向の回転モーメントが作用すること
になる。そのため、いずれの場合にも、前記カム板５２
は、前記車輪５０が前記谷部５３ｃに達するまで回転し
その位置で安定保持されることになる。したがって、こ
の動作変換機構４７の場合にも、太陽光線Ａの照射方向
が時間の経過とともに変化し加熱される線材３が順次交
代することによって前記自在傾斜板４７の傾斜方向が変
位すれば、その変位を忠実に前記カム板５２および前記
出力軸５の回転位置変化に変換して出力することができ
る。

また、線材の本数も図示実施例のものに限定されるもの
ではない０例えば、線材の本数を増加させてその配設ピ
ッチをより細かくすることによって、さらに精密な追尾
動作を営ませることもできる。この場合、相互に隣接す
る複数本の線材群を同時に加熱するようにしてもよい。

さらに、レンズの構成も前記実施例のものに限られるわ
けではなく１例えば、透明な容器内に水等の液体を充填
したものであってもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、純機械的な手
段のみによって適正な太陽追尾動作を営まぜることが可
能であり、構造が簡単で信頼性および耐久性に優れた太
陽追尾装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体を示す斜視図、第２図は縦断面図、第３図は第２図に
おける■−ｍ線に沿う概略的な端面図である。第４図は
本発明の他の実施例を示す縦断面図、第５図および第６
図は同実施例の作用説明図である。第７図〜第１０図は
本発明のさらに他の実施例を示し、第７図は縦断面図、
第８図は第７図における這−■線に沿う概略的な断面図
、第９図はカム板を示す側面図、第１０図は第９図にお
けるＸ矢視図である。 Ａ拳・争太陽光線 １・・・固定部材 ２．４７・・・自在傾斜板 ３φ・・線材 ４・・・レンズ（円柱レンズ） ５・・・出力軸 ６．４６・・・動作変換機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定部材と、この固定部材に対して任意の方向に傾動可
   能に対峙させた自在傾斜板との間に、加熱されて短寸化
   する形状記憶合金製の線材を複数本円周方向に所定の間
   隔をあけて半裁筒状に張設し、これら線材に囲繞される
   空間に太陽光線を太陽の位置に対応する特定の線材また
   は線材群に集中させるレンズを配設し、太陽光線の集中
   により加熱される線材または線材群の変形力を利用して
   前記自在傾斜板を太陽の位置に対応する特定の方向に傾
   斜させ得るように構成するとともに、太陽の位置変化に
   伴うこの自在傾斜板の傾斜方向変化を出力軸の回転位置
   変化に変換して出力させる動作変換機構を設けたことを
   特徴とする太陽追尾装置。