(57)【要約】【課題】  太陽光を採光して日陰に導く装置は、従来大型、重厚、高価であり、普及を妨げていた。  これを簡易化、小型、廉価なものとして一般に普及を図ろうとする。【解決手段】  鏡など採光装置を太陽に向けるための駆動電源として、太陽電池を使用するのみでなく、その太陽電池を太陽の方向検知にも兼用して、太陽電池だけで太陽の捕捉追尾ができる簡易、自動の採光器を作る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡またはレンズを用い、それらを直交する二軸のまわりで回転する事により太陽を捕捉追尾し、よって太陽光を所望の所へ導入する太陽採光器において、捕捉追尾の駆動電源に太陽電池を用い、且つその太陽電池を分割して、二軸夫々一対の組を作り、さらに夫々の一対は回転軸を含む面を挟んで、光電面が互いに反対外向きとなるよう回転部に取りつける。そしてそれら一対の太陽電池の光起電力が互いに逆極性になるよう、且つ並列に、駆動用直流モータに接続し、よって、どちら側の太陽電池に太陽光が当たるかにより方向を検知すると共に、光起電力により駆動モータを正転或いは逆転させて、太陽を捕捉追尾するように構成した、太陽電池による方向検知、制御駆動兼用を特徴とする太陽採光器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、外部電源を必要とせず、自動的に全方向から太陽を捕捉追尾して、太陽光を採光する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  太陽光を採光して所望の所に導光する装置には、大別して鏡の反射を用いるものと、レンズにより集光するものとあるが、何れにしても装置を太陽に向けて行く手段が必要である。設置場所の緯度経度や太陽の軌道から装置を向けるべき方位角、仰角をコンピュータで計算、制御する方法もあるが、一方光センサ群によって太陽の方向を検知し、それにより装置を駆動制御し、太陽を捕捉追尾する手段も良く知られている。【０００３】  しかしながらコンピュータによるものは複雑高価であり、光センサ群によるものも各センサ出力を総合した方向検知装置と、検知結果による駆動装置が必要であり、さらにこれを動かす外部電源は不可欠となる。
これら装置が必要なため、これに見合う鏡やレンズは自然大きくなり、その結果採光器は  大型、重厚、高価なものばかりとなり、一般の普及を妨げていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、以上の欠点を一挙に解決し、小型、軽量、廉価の装置により太陽採光器の普及を広く図ろうとするものである。
【０００５】  先ず外部電源については、採光器であるから太陽電池の利用が容易に考えられる。しかし大型装置の場合、必要とする太陽電池も大型高価なものとなり却って普及を妨げるものとなりかねない。
従って普及には検知制御を如何に簡単化できるか、これがカギとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明はこれを解決する手段として、太陽電池を単に制御駆動用電源とするばかりでなく、これを方向センサとしても活用しようとするものである。これにより光センサ群のような方向検知装置、検知結果による制御駆動装置などを全部省略して、太陽電池だけで太陽を捕捉追尾できる全くの無電源、自動の太陽採光器を作る事ができる。
【０００７】  以下図によって本発明の構成、動作について説明する。
前述の如く、太陽の捕捉追尾は直交する二軸に関する方向検知の組合せによって行われる。そこで先ずその一つの回転軸に対する方向検知とそれによる装置の駆動について述べる。図１に示す如く、回転軸６−６を含む面６Ａを挟んで一対の太陽電池１ａ、１ｂを、光電面が反対向き、裏側が向き合うように取りつける。そして両出力は駆動モータ５ａに対し並列に、且つ夫々の起電力が逆極性になるよう接続する。  これに太陽光が当たれば、当たった方の太陽電池の起電力によって直流モータ５ａは回転し、他方の太陽電池に光が当たればモータは逆転する。この時並列に接続された光の当たらない方の太陽電池には逆極性のため電流は殆ど流れないので差し支えない。もし必要ならばダイオードを付ければよい。
【０００８】  図１において、今左側の太陽電池１ａに太陽光が当たっているとその起電力によってモータ５ａが回転、装置は軸６−６のまわりで紙面に向かい反時計回りに回転する。そのため太陽電池１ａに当たる太陽光はだんだん斜め入射からスレスレ入射となり、遂には起電力がゼロとなって回転は停止する。
ここでもし回転が行き過ぎれば他方の太陽電池１ｂに光が当たり、モータは逆転、装置を太陽に向かわせる。
【０００９】  なお必要があれば一対の太陽電池の配置を図のように並行でなく、太陽に向かって狭くなる角度を持たせ、斜入射した太陽光による両太陽電池の起電力が丁度太陽に正対した時互いに打ち消しあってゼロになるようにしてもよい。
【００１０】  図１における軸６−６と直交する他の軸に対しても同様太陽電池とモータを取りつければ、その軸に対しても検知制御ができ，両軸合わせての検知制御によって太陽の捕捉追尾が可能になる。
【００１１】  この方法による太陽方向の検知では、太陽電池の光電面によって全空間を二分割し、太陽がその裏表どちら側にあるかによって検知するものであるから、太陽がどんな位置にあっても捕捉する事ができる。  従って日出、日入に関係なく、また曇ったり晴れたりしていても、日が出た方向に直ちに捕捉が可能であって、複雑な対応装置は必要ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】以下本発明を、二枚の鏡を利用した特許第３５０８７１４号の太陽採光器、従来からの一枚の鏡を用いた太陽採光器、およびレンズを用いた太陽光集光装置、に対し夫々実施した三実施例について述べる。
【実施例１】
【００１３】  図２は本発明を二枚の鏡を用いた特許第３５０８７１４号の太陽採光器について実施した例の斜視図である。図の如く、この採光器は枠リングに嵌まって回転する回転リングに４５度に傾けて鏡を取りつけたもの二組を、互いに垂直に連結した構造のものであって以下その動作を説明する。
図２において鏡１は回転リング６ａに一端を固定し、リング６ａの面に対し４５度に傾けて取りつけられ、またそのリング６ａは枠リング７ａに嵌まって円滑に回転する。さらに枠リング７ａは回転リング６ｂと一端を連結して垂直に結合され、またそのリング６ｂは枠リング７ｂに嵌まって円滑に回転する。そして鏡２は枠リング７ａと回転リング６ｂとの間に、夫々４５度の傾きをなすよう取りつけられている。  鏡１はリング６ａによって鏡１，２の中心を結ぶ線Ａ−Ａを軸として回転し、矢印のように入射する光を直角に曲げて鏡２に送り込む。
さらにリング６ｂが回転すると鏡１と２は一体となって、リングの中心線Ｂ−Ｂを軸として回転する。光は鏡２によって直角に反射しＢ−Ｂ方向へ出射するからＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ両軸のまわりの鏡の回転によって光は任意の方向に曲げられる事になる。逆に言えば任意の方向からの太陽光を捉える事ができる。
さてこの太陽採光器に本発明を応用するには、特許第３５０８７１４号におけるセンサ、検知回路、制御駆動回路をすべて取はずし、代わりに太陽電池１ａ，１ｂをＡ−Ａ軸の方向検知、制御駆動に、太陽電池１ｃ，１ｄをＢ−Ｂ軸の方向検知、制御駆動に、夫々図のように一対の太陽電池の光電面が互いに反対方向を向くようにして回転する部分にとりつける。  これにより太陽電池１ａ〜１ｄの内太陽光の当たった方の太陽電池が起電力を発生し、直流モータ５ａ或いは５ｂを回して、鏡１，２を太陽に向けるよう回転するのである。
【実施例２】
【００１４】  次に従来多数製作されてきた一枚の鏡を用いる太陽採光器に本発明を実施した実施例についてのべる。  図３において、鏡１は太陽の方位角、仰角に合わせて水平軸と垂直軸のまわりに回転する。鏡の面は太陽の仰角方向と垂直線との二等分線に垂直になるよう駆動系８で制御され、その太陽側先端に太陽電池１ａ，１ｂがその光電面が互いに反対方向向きに取りつけられている。また鏡を保持する回転リング６ａは枠リング７ａに嵌まって垂直軸のまわりに回転するが、６ａと共に回転する装置の適当な位置、例えば図に示すリングの両端に太陽電池１ｃ，１ｄがその光電面を互いに反対向きにして取りつけられている。  この場合も、太陽光の当たった方の太陽電池の起電力によって直流モータ５ａ，５ｂが回転し、装置を太陽の方向に向かうよう動かしていく。
【実施例３】
【００１５】  さらにレンズを用いた太陽光集光装置に、本発明を実施した実施例について述べる。  図４に示すように、レンズ群を乗せた集光板９の水平回転軸及び垂直回転軸にそれぞれ一対の太陽電池１ａ，１ｂおよび１ｃ，１ｄを夫々光電面が互いに反対向きに取りつけ、光の当たった方の太陽電池の起電力により直流モータ５ａ，５ｂが装置を太陽に向けて夫々回転する。
【発明の効果】
【００１６】最近環境問題、エネルギー問題に対する関心の高まりから太陽光の利用、特に太陽電池による発電が脚光を浴びている。しかし一方都市においては、軒を接して太陽光の恩恵にあまり浴せない過密家屋が増えつつあるのが現状であり、このため古くから太陽光を採光して日の当たらない室内などに導き照明しようとする装置が多数作られてきた。
【００１７】  しかしながら、これらの装置はコンピュータなど、太陽の各種追尾装置を含み、一般に大がかりで重く、丈夫な構造体の上の設置工事が必要であったりして高価となり、一般家庭で手軽に取りつけられるものではなかった
【００１８】  これに対し本発明によれば、太陽の捕捉追尾のための検知、装置の回転制御を、ただ二組の太陽電池だけで行う事ができ、電源は全く必要ない。このような簡単な構成のため、採光器の設計に当たっては、
１．どんな大きさのものも製作できる。  小型で軽いものもできるし、必要なら折り畳み、組み立て、可搬型  もできる。
２．構成及び大きさの自由度から廉価なものができる。
従って廉価のものを複数使って大型とする事もできる。
３．外部電源は不要であり構成も簡単なので保守点検は要らない。
４．反射鏡式の折り畳み型は収納、輸送に便利である。
５．照明のための採光のみでなく、植物、動物への利用も考えられる。
６．小型の太陽電池で駆動できるよう、鏡、レンズ、構造材などはなるべく軽く強靱な材料、例えばマグネシウム、プラスチックなどが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明の構成と動作を説明する斜視図
【図２】  本発明を特許第３５０８７１４号の太陽採光器に対し実施した例を示す斜視図
【図３】  本発明を一枚の鏡を用いる太陽採光器に実施した例を示す斜視図
【図４】  本発明をレンズを用いた太陽光集光装置に実施した例の斜視図
【符号の説明】
１．採光器の鏡１
２．採光器の鏡２
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  太陽電池
３．太陽電池光電面
４．太陽電池裏面
５ａ，５ｂ  直流モータ
６−６  回転軸
６Ａ  回転軸を含む面
６ａ，６ｂ  回転リング
７ａ，７ｂ  枠リング
８．二等分角駆動系
９．レンズ群をのせた集光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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