(57)【要約】【課題】簡略ながら検出性に優れるセンサ機構を用いて太陽光入射状態を正確に認識でき、確実に制御対象物を太陽に追従させられる太陽追尾装置を提供する。【解決手段】カバー２１の略四角錐状部分内側に光検出センサ２２を配置し、さらに各光検出センサ２２への入射光を限定する遮光板２３を配置してセンサブロック２とし、このセンサブロック２への入射光の角度が変化すると、対向する錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係で変化することから、対向する位置の二つの光検出センサ２２間で入射光量の差を一定に保つように制御対象物を駆動制御することで太陽の動きを制御対象物が確実に追尾できることとなり、制御対象物を効率よく使用できる。また、カバー２１の錐面の傾斜角を変えることで光の入射具合の調整も行え、光検出センサ２２による検出可能範囲を適切に設定できる。【選択図】　図２
2004146745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位角及び仰角をそれぞれ所定角度範囲内で調整可能とした所定の制御対象物の太陽に向けられるべき正面方向を、演算制御部で制御された駆動手段による方位角及び仰角の角度調整動作により太陽の動きに追随させつつ太陽に向ける太陽追尾装置において、
少なくとも略四角錐状部分を有する形状に成形され、当該略四角錐状部分の対向する配置の一組の錐面同士が前記制御対象物の仰角調整中心軸について互いに略対称関係となると共に、対向する配置の他の組の錐面同士が制御対象物の方位角調整中心軸について互いに略対称関係となり、且つ略四角錐先端の向かう方向が制御対象物の正面方向と略一致する配置状態として、制御対象物近傍に配設される透光性材料製のカバーと、当該カバー内にカバーの各錐面に対応させて四つ配置され、各錐面を透過した光の入射量をそれぞれ検知する光検出センサと、前記カバー内の前記各光検出センサ間に配設され、各光検出センサへの対応する錐面以外からの入射光を遮る遮光板とを少なくとも有するセンサブロックを備え、
当該センサブロックにおける対向する配置の錐面に対応する光検出センサ同士の光入射量をそれぞれ前記演算制御部で比較し、入射量の差が所定の設定値に略一致する状態となるよう前記駆動手段に対し制御対象物の仰角及び方位角調整の駆動制御を行うことを
特徴とする太陽追尾装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の太陽追尾装置において、
前記センサブロックのカバーが、一様な不透明素材からなることを
特徴とする太陽追尾装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の太陽追尾装置において、
前記センサブロックの周囲を囲んで配設され、センサブロックに対する側方からの光の入射を遮って光の入射を略四角錐先端側からのみに制限する遮光体を備えることを
特徴とする太陽追尾装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の太陽追尾装置において、
周囲に前記遮光体を配置したセンサブロックと、カバー周囲に遮光物を配置しない別のセンサブロックとを同時に備え、
前記演算制御部が、遮光していない方のセンサブロックにおける光入射量比較結果を仰角及び方位角の粗調整制御に利用すると共に、遮光体を配置した方のセンサブロックにおける光入射量比較結果を仰角及び方位角の精密調整制御に利用することを
特徴とする太陽追尾装置。
【請求項５】
前記請求項１又は２に記載の太陽追尾装置において、
前記センサブロックのカバーが、略四角錐先端から所定範囲部分を除去し、当該除去部分より四角錐底部側となる略四角錐内側部分に別の小型四角錐を各錐面が外側の四角錐面と同じ向きとなるように配置すると共に、外側の略四角錐上端部と内側の小型四角錐下端部間を閉塞する四つの略垂直面を配置した形状とされてなり、
前記カバーの小型四角錐部分内側にも別途光検出センサが小型四角錐部分の各錐面に対応させて四つ配置されることを
特徴とする太陽追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽の動きを追尾して制御対象物を常に太陽に向ける様に調整制御する太陽追尾装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光を利用する装置は、例えば、太陽の方向に向けて太陽光を正面で受ける場合に最も発電効率が高くなる太陽電池パネルなどに見られるように、受光部分を太陽の方に向けると太陽光の利用効率を最も高くできる性質を有している。こうした太陽光利用装置で効率を高めるため、太陽光利用装置における受光部分の方位角及び仰角をそれぞれ所定の駆動手段で調整可能とし、駆動手段を駆動制御して太陽光利用装置をなるべく太陽の方向に向ける、すなわち太陽光利用装置に太陽を追尾させることが従来から提案されていた。
【０００３】
こうした太陽光利用装置等の制御対象物に太陽を追尾させる場合、従来は二通りの方法で行われていた。すなわち、設置箇所に対する太陽の位置を日付や時間から計算により導き、制御対象物の方位角及び仰角を調整する方法と、太陽からの入射光を検出して太陽の実位置を判定し、これに合わせて制御対象物の方位角及び仰角を調整する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の太陽の追尾は以上のように行われており、前者の日付や時間に基づいて制御する方法では、常に正しい時刻及び日付を制御装置が取得しなければならないため、電力を確保できない夜間のために外部電源（バックアップ電源）が必要になるなど、装置が複雑化して高コストになってしまうという課題を有していた。また、計算上の太陽の移動経路と実際の経路との間に若干のずれが生じるのはやむを得ず、正確に太陽へ正面を向けることは困難であった。
【０００５】
一方、太陽からの入射光に基づいて制御する方法では、日中のみ電源を供給すれば良く、太陽電池を電源とすることで電源を不要として信頼性向上及びコストダウンを図れたが、曇天や雨天時など太陽光が散乱して太陽位置を特定しにくい場合、太陽の動きに追随できなくなり、手調整が必要となって、システム全体の保守コストが高くなってしまうという課題を有していた。
また、上記二者を組合わせたものも提案されていたが、更に構造が複雑化してコスト高になってしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、簡略ながら検出性に優れるセンサ機構を用いて太陽光入射状態を正確に認識でき、確実に制御対象物を太陽に追従させられる太陽追尾装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽追尾装置は、方位角及び仰角をそれぞれ所定角度範囲内で調整可能とした所定の制御対象物の太陽に向けられるべき正面方向を、演算制御部で制御された駆動手段による方位角及び仰角の角度調整動作により太陽の動きに追随させつつ太陽に向ける太陽追尾装置において、少なくとも略四角錐状部分を有する形状に成形され、当該略四角錐状部分の対向する配置の一組の錐面同士が前記制御対象物の仰角調整中心軸について互いに略対称関係となると共に、対向する配置の他の組の錐面同士が制御対象物の方位角調整中心軸について互いに略対称関係となり、且つ略四角錐先端の向かう方向が制御対象物の正面方向と略一致する配置状態として、制御対象物近傍に配設される透光性材料製のカバーと、当該カバー内にカバーの各錐面に対応させて四つ配置され、各錐面を透過した光の入射量をそれぞれ検知する光検出センサと、前記カバー内の前記各光検出センサ間に配設され、各光検出センサへの対応する錐面以外からの入射光を遮る遮光板とを少なくとも有するセンサブロックを備え、当該センサブロックにおける対向する配置の錐面に対応する光検出センサ同士の光入射量をそれぞれ前記演算制御部で比較し、入射量の差が所定の設定値に略一致する状態となるよう前記駆動手段に対し制御対象物の仰角及び方位角調整の駆動制御を行うものである。
【０００８】
このように本発明においては、カバーの略四角錐状部分内側に光検出センサを配置し、さらに各光検出センサへの入射光を限定する遮光板を配置してセンサブロックとし、このセンサブロックへの入射光の角度が変化すると、対向する錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係（負の相関関係）で変化することにより、対向する位置の二つの光検出センサ間で入射光量の差を一定に保つように制御対象物を駆動制御することで入射光源である太陽の動きを制御対象物が確実に追尾できることとなり、制御対象物を効率よく使用できる。また、受光面となる錐面の傾斜角を変えることで光の入射具合の調整も行え、光検出センサによる検出可能範囲を適切に設定できる。
また、本発明に係る太陽追尾装置は必要に応じて、前記センサブロックのカバーが、一様な不透明素材からなるものである。
【０００９】
このように本発明においては、カバー素材を透明でない素材とし、光をいったんカバーで受け、カバーを透過する間に光を散乱させて光検出センサ側に入射させることにより、光検出センサにおける光検出の指向性を考慮せずに済み、光検出センサ選択を柔軟に行えると共に、光検出センサの光軸合せを高精度に行う必要が無く、調整の手間が省けることに加え、センサブロック各部について高精度の加工や調整の必要もなく、コストダウンが図れる。
【００１０】
また、本発明に係る太陽追尾装置は必要に応じて、前記センサブロックの周囲を囲んで配設され、センサブロックに対する側方からの光の入射を遮って光の入射を略四角錐先端側からのみに制限する遮光体を備えるものである。
このように本発明においては、センサブロック周囲を取囲む遮光体を配置し、センサブロック側方からの光の入射を遮って、当初広い角度となっている光入射の有効角度範囲を狭めることにより、外部からの反射光による悪影響を低減し、確実に太陽からの入射光量の差を検出して仰角及び方位角調整を行えることとなり、センサブロックから見た太陽の周囲に雲や建築物等の光を反射する影響物があっても、反射光の影響で入射光量の差を検出できずに太陽への追従を途切れさせてしまうようなこともなく、制御の信頼性をより一層高められる。
【００１１】
また、本発明に係る太陽追尾装置は必要に応じて、周囲に前記遮光体を配置したセンサブロックと、カバー周囲に遮光物を配置しない別のセンサブロックとを同時に備え、前記演算制御部が、遮光していない方のセンサブロックにおける光入射量比較結果を仰角及び方位角の粗調整制御に利用すると共に、遮光体を配置した方のセンサブロックにおける光入射量比較結果を仰角及び方位角の精密調整制御に利用するものである。
このように本発明においては、周囲に遮光体を配置したセンサブロックと周囲に何も配置しないセンサブロックの二つを用い、光を広角度に入射させられるセンサブロックで光源の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光による悪影響を低減したセンサブロックでも入射光量の差を検出することにより、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、曇天時など太陽光線の入射状態が不安定な場合でも確実に太陽に制御対象物を向けられ、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられる。
【００１２】
また、本発明に係る太陽追尾装置は必要に応じて、前記センサブロックのカバーが、略四角錐先端から所定範囲部分を除去し、当該除去部分より四角錐底部側となる略四角錐内側部分に別の小型四角錐を各錐面が外側の四角錐面と同じ向きとなるように配置すると共に、外側の略四角錐上端部と内側の小型四角錐下端部間を閉塞する四つの略垂直面を配置した形状とされてなり、前記カバーの小型四角錐部分内側にも別途光検出センサが小型四角錐部分の各錐面に対応させて四つ配置されるものである。
【００１３】
このように本発明においては、センサブロックのカバーが先端を除去した略四角錐の中心部に別の小型の四角錐部分を設けた形状とされてなり、この小型四角錐部分内部にも光検出センサを配置して別のセンサ部となし、この内側のセンサ部が周囲を外側の略四角錐部分に囲まれて光入射の有効角度範囲を狭められた状態で用いられ、光を広角度に入射させられる外側のセンサ部で光源の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光の影響を低減した内側のセンサ部でも入射光量の差を検出することにより、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられると共に、二つのセンサ部で精度と追従性を高めながらセンサブロックを一つにまとめて大幅にコンパクト化が図れ、設置個所の制約を受けにくい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る太陽追尾装置を図１ないし図７に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る太陽追尾装置のブロック図、図２は本実施の形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの平面図及び正面図、図３は図２ののＡ−Ａ断面図である。
前記各図に示すように、本実施の形態に係る太陽追尾装置１は、光源、すなわち太陽からの入射光を検出するセンサブロック２と、検出された入射光の入射状態を比較演算する演算制御部３と、この演算制御部３に制御されて制御対象物１０を太陽の方向に向け、且つ太陽の動きに追随するよう駆動する駆動手段４とを備えるものである。
【００１５】
前記センサブロック２は、一部を略四角錐状に成形され、この略四角錐状部分における対向する配置の一組の錐面同士が制御対象物１０の仰角調整中心軸について互いに略対称関係となると共に、対向する配置の他の組の錐面同士が制御対象物１０の方位角調整中心軸について互いに略対称関係となり、且つ略四角錐先端の向かう方向が制御対象物１０の太陽に向けられるべき正面方向と略一致する配置状態として、制御対象物１０近傍に配設される透光性材料製のカバー２１と、このカバー２１内側にカバー２１の各錐面に対応させて四つ配置され、各錐面を透過した光の入射量をそれぞれ検知する光検出センサ２２と、カバー２１内の各光検出センサ２２の間に配設され、各光検出センサ２２への対応する錐面以外からの光の入射を遮る遮光板２３とを有する構成である。このセンサブロック２は、制御対象物１０の近傍で制御対象物１０と一体に駆動手段４により方位角及び仰角を調整される仕組みである。
【００１６】
前記カバー２１は、乳白色のアクリル板等で形成された四角錐部分と台状部分との組合せ形状とされてなり、各錐面の内方にあたる箇所に光検出センサ２２を配置され、入射光は一旦カバー２１を透過した後に光検出センサ２２に到達する仕組みである。入射光はカバー２１の受光面で拡散されて平均化することから、光学的ノイズに対する耐性は高くなっている。
【００１７】
前記光検出センサ２２は、入射光量を検出する公知の光センサであり、カバー２１の各錐面に対応させてカバー２１内側に四つ配置され、仰角調整中心軸について互いに対称となる位置関係の組を仰角調整量決定用として用いると共に、方位角調整中心軸について互いに対称となる位置関係の組を方位角調整量決定用として用いる仕組みである。
この光検出センサ２２においては、対応するカバー２１の錐面（受光面）を透過する際に拡散されて入射強度が平均化された入射光を検出できればよく、センサ単体の指向性はあまり問われないことから、センサブロック２内への設置位置及び構造の自由度が高く、組立調整も容易に行え、簡略で低コストな構造とすることができる。
【００１８】
前記遮光板２３は、カバー２１内に略十字状に交差させて配設され、カバー２１内を光検出センサ２２に合わせて四つの空間に仕切る非透光性の略板状体からなる構成であり、各光検出センサ２２をそれぞれカバー２１内空間側から取囲んで各光検出センサ２２への対応する錐面以外からの光の入射を遮るものである。
【００１９】
前記演算制御部３は、光検出センサ２２の出力信号を取得し、あらかじめ入力された各種設定値と共に所定の制御プログラムに基づいて演算処理を行い、駆動手段４を制御するものである。演算制御部３では、光検出センサ２２の出力をＡ／Ｄ変換して数値データとして取扱っている。この演算制御部３は、晴天時等の光の入射部分とそうでない部分とのコントラストの高い状態や、曇天又は雨天時等コントラストの低い状態を、入射光量及びセンサ間での光量差から検出でき、天候状態を推測して制御対象物１０の太陽に追随できない迷走状態など不要な動作を防止できる。
【００２０】
前記駆動手段４は、制御対象物１０を仰角調整中心軸及び方位角調整中心軸の二軸について所定角度範囲内でそれぞれ変位させて制御対象物１０の太陽に向けられるべき正面方向を太陽に向けるものであり、公知のモータ等のアクチュエータに必要に応じて歯車装置等を組合わせて用いられる仕組みである。
【００２１】
次に、前記構成の太陽追尾装置における制御対象物の駆動制御処理について説明する。日中、太陽光は制御対象物１０近傍のセンサブロック２にも照射され、センサブロック２の受光面となるカバー２１の各錐面に入射する。入射光は一旦カバー２１をなす乳白色のアクリル板で拡散されているため、光検出センサ２２への入射強度は平均化されている。
【００２２】
センサブロック２内で対向位置関係となる方位角調整用及び仰角調整用の二組の光検出センサ２２でそれぞれ入射光を検出し、入射光量に基づいて演算制御部３で制御を行う。光検出センサ２２間での入射光量の差が、あらかじめ設定された制御対象物正面方向が太陽に向かっている場合の値を外れている場合、演算制御部３で駆動手段４を適切に駆動制御して制御対象物１０の方位角及び仰角を調整する。
【００２３】
駆動後、センサブロック２への入射光の入射角度が変化すると、カバー２１で対向位置関係にある錐面への入射光量（単位面積あたりの受けるエネルギ量）が互いにトレード・オフの関係で変化するため、各錐面の内側にある対向位置関係の二組の光検出センサ２２間で入射光量の差が設定値に近付くように継続して制御対象物１０を駆動制御することで制御対象物正面方向が光源である太陽の方を向く状態となる。
【００２４】
時間経過に伴う太陽の方位角・仰角変化でセンサブロック２への入射光の角度が変化した場合も、対向位置関係の二つの光検出センサ２２間で入射光量の差を設定値に保つように制御対象物１０を駆動制御することで、入射光源である太陽の動きを制御対象物１０が追尾できる。
【００２５】
一方、太陽光は曇天時には散乱光源としての性格が強くなり、入射光の方向性が弱く、且つ照度も低くなるため、方位角、仰角を調整するための各光検出センサ２２間での入射光量の差を求めることはできない事態も生じ得る。ただし、この場合は、制御対象物１０正面方向をあえて太陽に向けるよう駆動する必要もないことから、演算制御部３で不要な駆動制御を停止して無駄なエネルギ消費の低減を図っている。
【００２６】
このように、本実施形態に係る太陽追尾装置においては、略四角錐状のカバー２１内側に光検出センサ２２を配置し、さらに各光検出センサ２２への入射光を限定する遮光板２３を配置してセンサブロック２とし、このセンサブロック２への入射光の角度が変化すると、対向する錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係で変化することから、対向する位置の二つの光検出センサ２２間で入射光量の差を一定に保つように制御対象物１０を駆動制御することで入射光源である太陽の動きを制御対象物１０が確実に追尾できることとなり、制御対象物１０を効率よく使用できる。また、カバー２１の受光面となる錐面の傾斜角を変えることで光の入射具合の調整も行え、光検出センサ２２による検出可能範囲を適切に設定できる。
【００２７】
なお、前記実施の形態に係る太陽追尾装置においては、センサブロック２の四角錐先端の向く方向を制御対象物１０の太陽に向けられるべき正面方向と一致させる構成としているが、これに限らず、センサブロック２をその四角錐先端の向く方向が制御対象物１０の正面方向と一致しない状態で配設する構成とすることもでき、光検出センサ２２の感度補正を電気的に、または演算制御部３でソフトウェア的に行うことでセンサブロック２における四つの光検出センサ２２の光入射基準方向を変更可能であることから、センサブロック配設後に機械的調整を伴わずに光入射基準方向を制御対象物１０の正面方向と一致させられ、センサブロック２の取付精度を高くする必要が無く、取付作業を容易に能率良く行える。
【００２８】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る太陽追尾装置を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの配置状態説明図である。
前記図４に示すように、本実施の形態に係る太陽追尾装置１は、前記第１の実施形態同様、センサブロック２と、演算制御部３と、駆動手段４とを備える一方、異なる点として、別のセンサブロック２０を併設し、このセンサブロック２０の周囲に遮光体２４を配設した構成を有するものである。
【００２９】
前記センサブロック２、２０は、それぞれ高さ位置を異ならせて支持具５上に一体に配設され、より低い位置に配設したセンサブロック２０の周囲には、これを取囲むように略板状の遮光体２４を配設し、センサブロック２０に対する側方からの光の入射を遮って光の入射を略四角錐先端側からのみに制限する仕組みである。より高い位置に配設したセンサブロック２周囲には太陽光入射の障害となるものは配置されない。
前記演算制御部３は、センサブロック２における光入射量比較結果を仰角及び方位角の粗調整制御に利用すると共に、遮光体２４を周囲に配設したセンサブロック２０における光入射量比較結果を仰角及び方位角の精密調整制御に利用する仕組みである。
【００３０】
次に、前記構成の太陽追尾装置における制御対象物の駆動制御処理について説明する。日中、太陽光は制御対象物１０近傍に配設した二つのセンサブロック２、２０にも照射され、センサブロック２、２０のカバー２１の各錐面に入射する。前記第１の実施形態同様、センサブロック２内で対向位置関係となる方位角調整用及び仰角調整用の二組の光検出センサ２２でそれぞれ入射光を検出し、制御対象物正面方向が太陽の方を向いていない、すなわち、光検出センサ２２間での入射光量の差が設定値を外れている場合、演算制御部３で駆動手段４を適切に駆動制御して制御対象物１０の方位角及び仰角を調整する。
【００３１】
駆動後、各センサブロック２、２０への入射光の入射角度が変化すると、カバー２１で対向位置関係にある錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係で変化するため、各錐面の内側にある光検出センサ２２間で入射光量の差が設定値に近付くように継続して制御対象物１０を駆動制御し、制御対象物正面方向を太陽の方に向け、太陽の動きに追従させる。
【００３２】
周囲に障害物のないセンサブロック２を用いて太陽の位置を大まかに捕捉し、制御対象物正面方向を太陽の方に近付ける過程で、周囲からの反射光等の影響でそれ以上はセンサブロック２の光検出センサ２２で入射光量の変化が見られなくなっても、周囲に遮光体２４を配置して反射光の影響を低減したセンサブロック２０において入射光量の変化を検出でき、方位角と仰角の調整を継続して制御対象物正面方向を太陽の向きに一致させられる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る太陽追尾装置においては、周囲に遮光体２４を配置したセンサブロック２０と周囲に何も配置しないセンサブロック２の二つを用い、光を広角度に入射させられるセンサブロック２で太陽の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光による悪影響を低減したセンサブロック２０でも入射光量の差を検出することから、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、曇天時など太陽光線の入射状態が不安定な場合でも確実に太陽に制御対象物１０を向けられ、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられる。また、一旦制御対象物正面方向が太陽から大きく外れてしまっても、光源を検知できず見失った状態になることもない。
【００３４】
（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る太陽追尾装置を図５及び図６に基づいて説明する。図５は本実施形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの平面図及び正面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
前記各図に示すように、本実施の形態に係る太陽追尾装置１は、前記第１の実施形態同様、センサブロック２と、演算制御部３と、駆動手段４とを備える一方、異なる点として、センサブロックの中心に別のセンサブロックを組合わせた二重構造のセンサブロック２を備える構成を有するものである。
【００３５】
前記センサブロック２のカバー２１は、略四角錐先端から所定範囲部分を除去し、この除去部分より底部側となる略四角錐内側部分に別の小型四角錐を各錐面が外側の四角錐面と同じ向きとなるように配置すると共に、外側の略四角錐上端部と内側の小型四角錐下端部間を閉塞する四つの垂直面を配置した形状とされてなる構成である。このカバー２１における外側の略四角錐部分の内側に光検出センサ２２が各錐面に対応させて四つ配置され、外側センサ部２５をなすと共に、カバー２１における内側の小型四角錐部分内に光検出センサ２２が各錐面に対応させて四つ配置され、内側センサ部２６をなす構成である。
【００３６】
カバー２１における内側の小型四角錐部分の周囲には、これを取囲むように垂直面と外側の略四角錐が存在するため、センサブロック２における内側センサ部２６に対する側方からの光の入射は遮られ、光の入射が略四角錐先端側からのみに制限される仕組みである。
【００３７】
前記遮光板２３は、カバー２１内に略十字状に交差させて配設され、カバー２１内を外側の略四角錐と内側の小型四角錐部分それぞれについて光検出センサ２２に合わせた四つの空間に仕切る非透光性の略板状体からなる構成であり、前記第１の実施形態同様、各光検出センサ２２への対応する錐面以外からの光の入射を遮る仕組みである。
【００３８】
前記演算制御部３は、センサブロック２における外側センサ部２５の各光検出センサ２２の光入射量比較結果を仰角及び方位角の粗調整制御に利用すると共に、内側センサ部２６の各光検出センサ２２の光入射量比較結果を仰角及び方位角の精密調整制御に利用する仕組みである。
【００３９】
次に、前記構成の太陽追尾装置における制御対象物の駆動制御処理について説明する。日中、太陽光は制御対象物１０近傍に配設したセンサブロック２にも照射され、センサブロック２のカバー２１の各錐面に入射する。前記第１の実施形態同様、センサブロック２内で対向位置関係となる方位角調整用及び仰角調整用の二組の光検出センサ２２でそれぞれ入射光を検出し、制御対象物正面方向が太陽の方を向いていない、すなわち、光検出センサ２２間での入射光量の差が設定値を外れている場合、演算制御部３で駆動手段４を適切に駆動制御して制御対象物１０の方位角及び仰角を調整する。
【００４０】
駆動後、各センサブロック２への入射光の入射角度が変化すると、カバー２１で対向位置関係にある錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係で変化するため、各錐面の内側にある光検出センサ２２間で入射光量の差が設定値に近付くように継続して制御対象物１０を駆動制御し、制御対象物正面方向を太陽の方に向け、太陽の動きに追従させる。
【００４１】
センサブロック２のうち、周囲に障害物のない外側センサ部２５を用いて太陽の位置を大まかに捕捉し、制御対象物正面方向を太陽の方に近付ける過程で、周囲からの反射光等の影響でそれ以上は外側センサ部２５の光検出センサ２２で入射光量の変化が見られなくなっても、周囲を外側センサ部２５で囲まれて反射光の影響が抑えられている内側センサ部２６において入射光量の変化を検出でき、方位角と仰角の調整を継続して制御対象物正面方向を太陽の向きに一致させられる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る太陽追尾装置においては、センサブロック２のカバー２１が略四角錐の中心部に別の小型の四角錐部分を設けた形状とされ、この小型四角錐部分内部にも光検出センサ２２を配置して別のセンサ部となし、この内側のセンサ部２６が周囲を外側の略四角錐部分に囲まれて光入射の有効角度範囲を狭められた状態で用いられ、光を広角度に入射させられる外側センサ部２５で光源の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光による悪影響を低減した内側センサ部２６でも入射光量の差を検出することから、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、曇天時など太陽光線の入射状態が不安定な場合でも確実に太陽に制御対象物１０を向けられ、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられると共に、二つのセンサ部で精度と追従性を高めながらセンサブロック２を一つにまとめて大幅にコンパクト化が図れ、設置個所の制約を受けにくい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、カバーの略四角錐状部分内側に光検出センサを配置し、さらに各光検出センサへの入射光を限定する遮光板を配置してセンサブロックとし、このセンサブロックへの入射光の角度が変化すると、対向する錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係（負の相関関係）で変化することにより、対向する位置の二つの光検出センサ間で入射光量の差を一定に保つように制御対象物を駆動制御することで入射光源である太陽の動きを制御対象物が確実に追尾できることとなり、制御対象物を効率よく使用できるという効果を奏する。また、受光面となる錐面の傾斜角を変えることで光の入射具合の調整も行え、光検出センサによる検出可能範囲を適切に設定できるという効果を有する。
【００４４】
また、本発明によれば、カバー素材を透明でない素材とし、光をいったんカバーで受け、カバーを透過する間に光を散乱させて光検出センサ側に入射させることにより、光検出センサにおける光検出の指向性を考慮せずに済み、光検出センサ選択を柔軟に行えると共に、光検出センサの光軸合せを高精度に行う必要が無く、調整の手間が省けることに加え、センサブロック各部について高精度の加工や調整の必要もなく、コストダウンが図れるという効果を有する。
【００４５】
また、本発明によれば、センサブロック周囲にセンサブロックを取囲む遮光体を配置し、センサブロック側方からの光の入射を遮って、当初広い角度となっている光入射の有効角度範囲を狭めることにより、外部からの反射光による悪影響を低減し、確実に太陽からの入射光量の差を検出して仰角及び方位角調整を行えることとなり、センサブロックから見た太陽の周囲に雲や建築物等の光を反射する影響物があっても、反射光の影響で入射光量の差を検出できずに太陽への追従を途切れさせてしまうようなこともなく、制御の信頼性をより一層高められるという効果を有する。
【００４６】
また、本発明によれば、周囲に遮光体を配置したセンサブロックと周囲に何も配置しないセンサブロックの二つを用い、光を広角度に入射させられるセンサブロックで光源の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光による悪影響を低減したセンサブロックでも入射光量の差を検出することにより、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、曇天時など太陽光線の入射状態が不安定な場合でも確実に太陽に制御対象物を向けられ、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられるという効果を有する。
【００４７】
また、本発明によれば、センサブロックのカバーが先端を除去した略四角錐の中心部に別の小型の四角錐部分を設けた形状とされてなり、この小型四角錐部分内部にも光検出センサを配置して別のセンサ部となし、この内側のセンサ部が周囲を外側の略四角錐部分に囲まれて光入射の有効角度範囲を狭められた状態で用いられ、光を広角度に入射させられる外側のセンサ部で光源の向きを大まかに捕捉しつつ、反射光の影響を低減した内側のセンサ部でも入射光量の差を検出することにより、検出精度と光源への迅速な追従を両立でき、角度調整制御の信頼性及び能率を大きく向上させられると共に、二つのセンサ部で精度と追従性を高めながらセンサブロックを一つにまとめて大幅にコンパクト化が図れ、設置個所の制約を受けにくいという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽追尾装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの平面図及び正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの配置状態説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る太陽追尾装置におけるセンサブロックの平面図及び正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　太陽追尾装置
１０　　　　制御対象物
２、２０　　センサブロック
２１　　　　カバー
２２　　　　光検出センサ
２３　　　　遮光板
２４　　　　遮光体
２５　　　　外側センサ部
２６　　　　内側センサ部
３　　　　　演算制御部
４　　　　　駆動手段
５　　　　　支持具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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