(57)【要約】【課題】入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる太陽追尾式採光装置を提供する。【解決手段】地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在な回転軸３と、この回転軸３を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段４と、回転軸に固定された駆動アーム５と、この駆動アーム５に連結されたミラー６と、このミラー６に垂直に固定されたミラー支持アーム７とを備え、ミラー６は駆動アーム５の先端部に回動自在に設けられ、ガイド部材１０ａは回転軸３の軸線とミラー６の回動中心とを含む基準面上において回転軸３の軸線とミラーの回動中心８との長さを半径とする仮想円Ｓ上に固定され、ミラー支持アーム７はガイド部材１０ａ、１２にその延在方向に移動自在に支承されている。【選択図】図４
2009048785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、
上記駆動アームの上記他端部に軸受部材が設けられ、上記支持部に上記ガイド部材が当該ガイド部材と上記回転軸の軸線と上記軸受部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記軸受部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記駆動アームの先端部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とする太陽追尾式採光装置。
【請求項２】
地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、
上記駆動アームの上記他端部に上記ガイド部材が設けられ、上記支持部に上記軸受部材が当該軸受部材と上記回転軸の軸線と上記ガイド部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記ガイド部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記支持部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて上記駆動アームの先端部に当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とする太陽追尾式採光装置。
【請求項３】
上記仮想円上における上記回転軸の軸線と直交する線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±１／２の範囲において調整可能とする季節調整部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽追尾式採光装置。
【請求項４】
上記駆動アームは、一端部が枢軸を介して上記回転軸に上記角度が調整可能に回動自在に設けられているとともに、上記季節調整部材は、上記駆動手段の回転を当該回転軸の軸線方向への直線運動に変換するスライド機構と、このスライド機構と上記駆動アームとに連結されることにより上記駆動手段の回転に伴って上記駆動アームの上記角度を変えるリンク機構とを備えてなることを特徴とする請求項３に記載の太陽追尾式採光装置。
【請求項５】
上記軸受部材は、球面軸受であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽追尾式採光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽を追尾しつつ、入射する太陽光を常に予め定められた位置に向けて反射することができる太陽追尾式採光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば高層建物の内部に形成されたボイドの底部等の、本来日影となる部分に太陽光を照射する等の目的で、太陽の運行に追従させつつ太陽光を反射させて照射させるための各種の太陽追尾式採光装置が開発されている。
【０００３】
下記特許文献１および２には、いずれも太陽の位置を方位角と高度角との２つの成分にわけ、各々を、太陽光を追尾する制御手段によってパルスモータ等の駆動装置を駆動制御することにより、反射鏡を各駆動軸回りに回転させて太陽光を真下に反射させるようにした太陽光採光装置あるいは太陽光追尾式採光装置が提案されている。
【０００４】
ところが、上記従来の太陽光採光装置等にあっては、特に制御装置を含めた駆動系が複雑になるとともに、特に広い採光面積を得るために多数の装置を設ける必要がある場合には、全体として駆動制御が煩雑化するとともに、装置全体の設置コストも極めて高いものになってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明者等は、先に下記特許文献３において、地球の自転軸に平行に設置される回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、上記回転軸に対して４５°±２°の傾斜角度で取り付けられて上記回転軸と一体に回転する鏡部材とを備えた太陽追尾式採光装置を提案した。
【０００６】
上記構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、回転軸を地球の自転軸と平行になるように設置するとともに、当該回転軸に４５°の傾斜角度で取り付けた鏡部材を太陽に向けると、太陽から当該鏡部材への入射角が４５°になるために、駆動手段によって回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させることにより、上記回転軸と一体に回転する上記鏡部材からの反射光が、常時回転軸と平行に照射される。
【０００７】
このため、上記回転軸の下方延長線上に、上記ボイドの底部等に日影部分を位置させたり、あるいは反射鏡等を位置させてその反射光を上述した日影部分に照射させたりすることにより、複雑な制御手段を要することなく、簡易な装置によって確実に太陽の運行と同期させて、常時太陽の反射光を照射することができるという利点がある。
【特許文献１】特開平３−１６３７０３号公報
【特許文献２】特開昭６１−１７２１０８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３８９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の太陽追尾式採光装置にあっては、太陽光を回転軸と一体に回転する鏡部材で反射させ、その反射光を常時回転軸の延長線上に照射するように構成されているために、装置の設置位置に制約が生じるという問題点がある。
【０００９】
他方、近年においては、上述した建物の日影部分に対する太陽光の照射といった用途に加えて、パラボラミラーやレンズ等の集光部材、あるいは太陽光発電パネルといった、大規模な集光設備に対して、常時、集中的に太陽光を反射して照射させる要請が高まっている。ところが、この種の用途においては、地形や設置場所等の要因によって、上記太陽追尾式採光装置の回転軸の延長線上に、上記集光設備を位置させることが困難な場合が多い。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる太陽追尾式採光装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明に係る太陽追尾式採光装置は、地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、上記駆動アームの上記他端部に軸受部材が設けられ、上記支持部に上記ガイド部材が当該ガイド部材と上記回転軸の軸線と上記軸受部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記軸受部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記駆動アームの先端部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明に係る太陽追尾式採光装置は、地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、上記駆動アームの上記他端部に上記ガイド部材が設けられ、上記支持部に上記軸受部材が当該軸受部材と上記回転軸の軸線と上記ガイド部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記ガイド部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記支持部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて上記駆動アームの先端部に当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記仮想円上における上記回転軸の軸線と直交する線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±１／２の範囲において調整可能とする季節調整部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記駆動アームが、一端部が枢軸を介して上記回転軸に上記角度が調整可能に回動自在に設けられているとともに、上記季節調整部材は、上記駆動手段の回転を当該回転軸の軸線方向への直線運動に変換するスライド機構と、このスライド機構と上記駆動アームとに連結されることにより上記駆動手段の回転に伴って上記駆動アームの上記角度を変えるリンク機構とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、上記軸受部材が、球面軸受であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜５のいずれかに記載の発明においては、その回転軸の軸線を地球の自転軸と平行に配置し、かつ上記回転軸の軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を含む基準面のミラー外方への延面方向、すなわち上記軸線方向からの平面視において、上記軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を結ぶ線のミラー側への延長線が、上記太陽光を照射したい位置の方位となるように設置する。また、上記基準面における太陽光が入射する方向と、太陽光を照射したい方向とのなす角度がθである場合に、上記基準面内の上記円において、上記回転軸の軸線と直交する直径線と、ミラー支持アームとのなす角度がθ／２になるようにガイド部材を位置させる。
【００１７】
そして、ミラーを太陽側に向けるとともに、駆動手段によって回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させると、回転軸に固定された駆動アームを介してミラーも一体に回転する。この結果、上記基準面の直径線と平行（厳密には春分および秋分時）に入射する太陽光は、ミラーによって、常に上記方位であって、かつ基準面の上記直径線に対する傾斜角度の２倍の角度θの方向に反射されて、太陽光を照射したい位置に向けて反射されて行く。
【００１８】
したがって、上記太陽追尾式採光装置によれば、上記回転軸の軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を含む基準面の延面方向、および支持部の設けたガイド部材または軸受部材の上記基準面における仮想円上の位置（すなわち、ミラー支持アームの直径線に対する傾斜角度）を適宜設定することにより、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる。
【００１９】
また、地球は、その自転軸回りに１日１回自転しながら太陽の回りを１年で１周公転しているが、上記自転軸は、公転軸に対して約２３°２７′の傾きを持っているため、太陽光と地球の赤道面との角度（太陽赤緯）は、地球の公転に伴って変化し、この結果春秋分時に０°であったものが、夏至において＋２３°２７′になり、冬至において−２３°２７′になる。
【００２０】
そこで、請求項３または４に記載の発明のように、上記仮想円上における回転軸の軸線と直交する直径線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±１／２の範囲において調整可能とする季節調整部材を設ければ、上記季節調整部材によってミラーを、適宜上記太陽赤緯の変化に対応する角度だけ傾斜させてゆくことにより、１年を通してミラーからの反射光を、太陽光を照射したい位置に向けて照射することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図４〜図７は、本発明に係る太陽追尾式採光装置の第１の実施形態を示すものであり、図８〜図１０はその反射方向の設定例を示すものである。
図４および図５において、図中符号１は、この太陽追尾式採光装置の基台１であり、この基台１上には、円柱状の支柱２が垂直に立設されている。この基台１は、地球上の如何なる場所においても、支柱２の軸線が地球の自転軸と平行になるように設置されるようになっている。そして、この支柱２の上部に、回転軸３が当該支柱２の軸線回りに回転自在に設けられている。
【００２２】
また、回転軸３の下方に位置する支柱２の外周には、モータ（駆動手段）４がその出力軸４ａを支柱２の軸線と平行にした状態で固定されている。そして、出力軸４ａに固定された歯車４ｂが、回転軸３の下部外周に形成された歯車３ａに歯合されている。ここで、モータ４は、その回転速度が、歯車４ｂ、３ａを介して、回転軸３を太陽の運行と同期する速度、すなわち２４時間で１回転の速度で回転させるように設定されている。
【００２３】
他方、回転軸３の外周には、一端が当該回転軸３に固定されるとともに、他端側が支柱２の径方向外方へ向けて延出する駆動アーム５が設けられ、この駆動アーム５の先端部に、太陽光を反射する板状のミラー６が連結されている。このミラー６は、回転軸３側と反対側の表面６ａにおいて太陽光を反射するように配置されており、裏面６ｂの中心部には、ミラー支持アーム７の一端部が垂直に固定されている。そして、ミラー６は、ミラー支持アーム７の上記一端部に設けられた球面軸受（軸受部材）８を介して、駆動アーム５の先端部に回動自在に設けられている。
【００２４】
また、支柱２の上端部には、駆動アーム５よりも短い長さ寸法を有するアーム部９が、支柱２の径方向外方へ向けて一体に形成されるとともに、このアーム部９の端部には、支柱２の軸線と平行に支持部１０が設けられている。この支持部１０は、軸受１１を介して軸線回りに回動自在に設けられており、その上端部には、ガイドピン（ガイド部材）１０ａが取り付けられている。
【００２５】
一方、ミラー支持アーム７には、長手方向のほぼ全長にわたって連続するガイド溝１２が形成されており、このガイド溝１２に、ガイドピン１０ａが挿入されている。
ここで、ガイドピン１０ａは、このガイドピン１０ａと回転軸３の軸線とミラー６の回動中心、すなわち球面軸受８における回動中心とを含む基準面（図４の紙面）上において、回転軸３の中心と上記ミラーの回動中心との長さを半径とする仮想円Ｓ上に配置されている。
【００２６】
これにより、ミラー支持アーム７は、一端側が上記球面軸受８によって駆動アーム５の先端部に回動自在に連結されるとともに、他端側がガイドピン１０ａによって、長手方向に相対移動自在に案内されつつ支承されている。さらに、ガイドピン１０ａが設けられたガイド部１０が、軸受１１によってその軸線回りに回動自在に設けられている結果、ミラー支持アーム７は、上記基準面上におけるその長手方向と直交する軸回りに回動自在に支承されている。
【００２７】
また、駆動アームの先端部に設けられた球面軸受８の取付部分には、上記基準面内におけるミラー６の鉛直方向の傾斜角度を、少なくとも太陽赤緯の最大値と最小値との間の角度範囲の１／２の角度範囲において調整可能とする調整ねじ（季節調整部材）（後述する図２における調整ねじ１３と同様）が設けられている。
【００２８】
次に、以上の構成からなる太陽追尾式採光装置の作用について説明する。
図１に示すように、東京は北緯３５度に位置しており、東西南北の方位があるが、理解の便宜のために、上記太陽追尾式採光装置を北極に設置した場合について説明する。なお、この場合、実際には、北極には東西南北が存在しないが、東京における方位を地球の中心回りに北極まで回動させた方位、すなわち東京方向が南（太陽の運行における１２時方向）であると仮定する。
【００２９】
そして、図２および図３に示すように、支柱２の軸線（すなわち回転軸３の軸線）を地球の自転軸Ａと一致させるとともに、ガイドピン１０ａを、上記基準面における仮想円上においてミラー支持アーム７が水平となる直径線上に設け、かつ上記軸線（＝地球の自転軸Ａ）方向からの平面視において、ガイドピン１０ａと回転軸３中心とを結ぶ線のミラー６側への延長線を上記南側に向けて設置する。
【００３０】
次いで、モータ４によって回転軸３を太陽の運行と同期する速度で回転させると、ミラー６がどの位置にあっても、太陽光は常に南側の方位に向けて反射される。
したがって、上記太陽追尾式採光装置を北緯３５度の東京に設置する場合には、同様に回転軸３の軸線を地球の自転軸Ａと平行にし、上記軸線（＝地球の自転軸Ａ）方向からの平面視において、ガイドピン１０ａと回転軸３中心とを結ぶ線のミラー６側への延長線を上記南側に向けて設置することにより、常に太陽光を南側に向けて反射させることができる。
【００３１】
また、図４に示すように、太陽光は、上記基準面上において上記軸線と直交する直径線Ｌ（図７参照）と平行（厳密には春分および秋分時）に入射する。そこで、ガイドピン１０ａを、上記基準面における仮想円Ｓ上であって、かつミラー支持アーム７と上記直径線とが３０°の角度を成す位置に設けると、太陽光はミラー６において上記傾斜角度３０°の２倍の６０°の角度を挟んで反射されて行く。
【００３２】
そして、モータ４によって回転軸３を太陽の運行と同期する速度、すなわち２４時間で１回転の速度で回転させると、駆動アーム５を介してミラー６も回転軸と一体に回転し、この結果、図５に示すように、常時ミラー６からの反射光は、南側の方位であって、かつ基準面上の上記直径線に対して６０°の鉛直方向の傾きをもって反射されて行く。
【００３３】
なお、図５においては、一見ミラー６からの反射光が、常に一定の方向に照射されていないように見えるが、これは同図が上記軸線方向から見た平面を示しているのに対して、上記反射光は、上記平面における方位の成分と、当該平面と直交する上記基準面における鉛直方向の傾斜角度の成分とを有するベクトルであるためである。
【００３４】
なお、図４においては、基準面のミラー６側への延面方向、すなわち回転軸３の軸線（＝地球の自転軸Ａ）方向からの平面視において、ガイドピン１０ａと回転軸３中心とを結ぶ線のミラー６側への延長線を南側に向けて設置することにより、常に太陽光を南側に向けて反射させた場合について示したが、上記基準面のミラー６側への延面方向を東西南北の適宜の方位に向けることにより、常時当該方位に向けて太陽光を反射させることができる。
【００３５】
また、反射光の基準面における鉛直方向の傾斜角度についても、ミラー支持アーム７と上記直径線とが３０°の角度を成す位置の上記仮想円Ｓ上にガイドピン１０ａを設けた場合について例示したが、上記ガイドピン１０ａの仮想円Ｓ上に位置を変えて、上記傾斜角度を適宜角度に設定することにより、予め設定した任意の傾斜角度の方向に、常時反射光を照射させることができる。
【００３６】
これを図６および図７に基づいて詳述すると、まず図６に示す軸線方向平面視において、ガイドピン１０ａを原点とし、この原点を通る上記直径線Ｌ方向をＹ軸（Ｏ時方向を正）とする。そして、このＹ軸のガイドピン１０ａにおける直交方向をＸ軸（４時方向を正）とするとともに、上記直径線Ｌ方向と直交する上記基準面の上記ガイドピン１０ａを通る鉛直線をＺ軸（上方を正）とする。また、上記直径線Ｌの半径を１とし、時刻をＴ（０時〜２４時）として太陽光を南側の下方に反射させる場合について考える。
【００３７】
すると、直径線Ｌに対するミラー支持アーム７の傾きをφとすると、ミラー６の回動中心（球面軸受８の中心）の座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、
（ｘ、ｙ、ｚ）＝（ｓｉｎ１５Ｔ、ｃｏｓ１５Ｔ−Ｙｂ、Ｚｂ）
である。
ここで、図７より、φ＝θ／２であるから、
Ｙｂ＝２ｃｏｓφ２−１＝ｃｏｓθ
Ｚｂ＝２ｓｉｎφｃｏｓφ＝ｓｉｎθ
である。
【００３８】
そして、ガイドピン１０ａからミラー６の回動中心に向かうベクトルが、そのまま各時刻におけるミラー６の法線ベクトルＭとなるので、
Ｍ＝（ｓｉｎ１５Ｔ、ｃｏｓ１５Ｔ−ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ）              （１）
であり、他方太陽光の入射光ベクトルをＬｉｎ、反射光ベクトルをＬｏｕｔとすると、
Ｌｉｎ＝（−ｓｉｎ１５Ｔ、−ｃｏｓ１５Ｔ、０）
Ｌｏｕｔ＝（０、−ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ）
である。
【００３９】
そして、理論上ミラー６の法線ベクトルＭｔは、上記ＬｉｎおよびＬｏｕｔより、以下のように計算することができる。
Ｍｔ＝Ｌｏｕｔ−Ｌｉｎ
＝（ｓｉｎ１５Ｔ、ｃｏｓ１５Ｔ−ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ）            （２）
【００４０】
上記（１）式および（２）式より、作図で得られたミラー６の法線ベクトルＭと、理論式から得られたミラー６の法線ベクトルＭｔとが一致することが判る。
したがって、太陽が１日のうちでどの位置にあっても、常に太陽光を予め設定した位置に照射させることができる。
【００４１】
また、上記ガイドピン１０ａの設置位置を、基準面における仮想円Ｓ上の適宜箇所に設定することにより、上記直径線Ｓと平行に入射する太陽光を、当該直径線Ｓに対して様々な傾斜角度で反射させることができる。
【００４２】
すなわち、図８に示す設定例のように、ガイドピン１０ａを、仮想円Ｓと回転軸３の軸線の上方とが交差する位置に設けると、φ＝４５°、θ＝９０°になるために、上記ミラー６によって太陽光を真下に向けて反射させることができる。
また、図９に示す設定例のように、ガイドピン１０ａを、仮想円Ｓ上であって、かつ回転軸３の軸線との交点よりもミラー６側の位置に設ければ、直径線Ｌに対して平行に謝した太陽光を、９０°以上の角度θを挟んで下方へと反射させることができる。
【００４３】
さらに、図１０に示す設定例のように、ガイドピン１０ａを、仮想円Ｓ上であって、かつ直径線Ｌよりも下方の位置に設けると、直径線Ｌに対して平行に謝した太陽光を、上方に向けて反射させることもできる。
【００４４】
このように、上記構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、回転軸３の軸線を地球の自転軸Ａと平行に設置するとともに、回転軸３の軸線、ガイドピン１０ａおよびミラー６の回動中心（８）を含む基準面の延面方向と、ガイドピン１０ａの基準面における仮想円Ｓ上の設置位置を適宜設定することにより、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図１１に示すように、この太陽追尾式採光装置においては、基台１に、軸線が地球の自転軸と平行になるように支柱２が垂下されているとともに、この支柱２の下部に、回転軸３がモータ４によって上記軸線回りに回転自在に設けられている。
【００４６】
そして、この支柱２の径方向外方へ向けて延出する駆動アーム５の先端部に、ガイドピン（ガイド部材）１０ａが取り付けられている。
他方、支持部１０の下端部には、球面軸受（軸受部材）８が設けられている。ここで、この球面軸受８は、当該球面軸受８の回動中心と回転軸３の軸線とガイドピン１０ａとを含む基準面（図１１の紙面）上において、回転軸３の中心とガイドピン１０ａとの間の長さを半径とする仮想円Ｓ上に配置されている。
【００４７】
そして、ミラー支持アーム７は、ミラー６側の一端側が球面軸受８によって支持部１０の下端部に回動自在に連結されるとともに、他端部側において、そのガイド溝１２にガイドピン１０ａが挿入されることによって、長手方向に相対移動自在に案内されつつ支承されている。
【００４８】
以上の構成からなる太陽追尾式採光装置によっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
加えて、第１の実施形態においては、ミラー６が回転軸３から離間した位置において、仮想円Ｓの円周に沿って回動するのに対して、第２の実施形態に示した太陽追尾式採光装置によれば、ミラー６が支持部１０に設けた球面軸受８回りに回動するために、照射位置が変動することがなく、よって一層高い精度で、常時定点に太陽光を反射することができるという効果が得られる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図１２は、第１の実施形態に示した太陽追尾式採光装置に、同期式の季節調整部材を設けた第３の実施形態を示すものである。
図１２に示すように、この太陽追尾式採光装置においては、駆動アーム５の一端部が回転軸３に枢軸２０によって連結されることにより、先端の球面軸受８が仮想円に沿って回動自在に設けられている。
【００５０】
また、回転軸３を回転させるためのモータ４が、支柱２の下部に設けられるとともに、長尺に形成された出力軸４ａの外周には、雄ねじ部２１が形成されている。
一方、支柱２の下部側面には、軸線と平行にレール２２が設けられており、このレール２２および回転軸３の下部外周に沿って、枠状のスライダ２３が上記軸線方向に移動自在に設けられている。そして、このスライダ２３に固定されたナット２４が、出力軸４ａの外周に形成された雄ネジ部２１に螺合されている。
【００５１】
さらに、このスライダ２３の上側部には、リンク杆２５の一端部が回動自在に連結されるとともに、当該リンク杆２５の他端部が駆動アーム５の中間部に回動自在に連結されている。そして、雄ネジ部２１、スライダ２３およびナット２４によって、モータ４の回転を軸線方向への直線運動に変換するスライド機構が構成されるとともに、リンク杆２５によって駆動アーム５の上記直径線Ｌに対する角度を変えるリンク機構が構成されている。
【００５２】
そして、回転軸３の回転速度が、太陽の運行と同期する速度、すなわち２４時間で１回転の速度で回転するように設定されていることから、上記スライド機構およびリンク機構は、回転軸３が１回転する際に、当該２４時間で変化する太陽赤緯に対応する角度だけ駆動アーム５の上記直径線Ｌに対する角度が変化するように設定されている。
【００５３】
以上の構成からなる太陽追尾式採光装置においては、第１の実施形態における作用効果に加えて、さらにモータ４の出力軸４ａが回転すると、回転軸３が回転するとともに、これに伴ってナット２４を介してスライダ２３が図中上方に移動し、この結果リンク杆２５によって駆動アーム５が時計回り方向に回動することにより上記直径線Ｌに対する角度が季節変動に対応する角度だけ増加する。
【００５４】
したがって、この太陽追尾式採光装置によれば、図１５に示すように、冬至においてスライダ２３が支柱２の最下部に位置するように設定しておけば、ミラー６による太陽光の反射と併行して、徐々に駆動アーム５を図中時計回り方向に回動させ、図１４に示す夏至に至るまで自動的にミラー６の傾斜角度を太陽赤緯の変化に対応する角度だけ微調整することができ、よってミラー６からの反射光を、常に太陽光を照射したい位置に向けて照射することができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１３は、第１の実施形態に示した太陽追尾式採光装置に、同様に同期式の季節調整部材を設けた第４の実施形態を示すものであり、この太陽追尾式採光装置においても、駆動アーム５の一端部が回転軸３に枢軸２０によって連結されることにより、先端の球面軸受８が仮想円に沿って回動自在に設けられている。
【００５６】
そして、この太陽追尾式採光装置においては、モータ４の出力軸４ａに、ウオームギア３０が設けられ、このウオームギア３０に大歯車３１とスライダ３２とからなるスコッチチョークの大歯車３１が螺合されている。また、スライダ３２の上端側部には、リンク杆３３の一端部が回動自在に連結されるとともに、当該リンク杆３３の他端部が駆動アーム５の中間部に回動自在に連結されている。
【００５７】
これにより、ウオームギア３０および上記スコッチチョークによって、モータ４の回転を軸線方向への直線運動に変換するスライド機構が構成されるとともに、リンク杆３３によってモータ４の回転に伴って駆動アーム５の上記直径線Ｌに対する角度を変えるリンク機構が構成されている。
【００５８】
以上の構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、同様にモータ４の出力軸４ａの回転を、ウオームギア３０およびスコッチチョークによって上下方向の直線運動に変換し、かつ当該直線運動をリンク杆３３によって、駆動アーム５を回動させることができるために、第３の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
さらに、この太陽追尾式採光装置においては、モータ４の一方向への連続回転によって、スライダ３２を上下方向に往復移動させることができるために、図１５に示す冬至から図１４に示す夏至を経て再び図１５に示す冬至の時期まで、連続的に、かつ自動的にミラー６の傾斜角度を太陽赤緯の変化に対応する角度だけ微調整することができ、よって１年を通してミラー６からの反射光を、常時太陽光を照射したい位置に向けて照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】地球の自転軸と東京との位置関係および太陽光の入射方向を示す模式図である。
【図２】本発明に係る太陽追尾式採光装置であってミラー支持アームを基準面の直径線上に位置させた場合を示す正面図である。
【図３】図２の採光装置を北極点に設置して太陽の運行と同期させて回転させた場合の太陽光の入射および反射方向を示す平面図である。
【図４】本発明に係る太陽追尾式採光装置の第１の実施形態を示す正面図である。
【図５】図４の採光装置を太陽の運行に同期させて作動させた状態と反射光の向きを示す回転軸線方向から見た平面図である。
【図６】図４の太陽追尾式採光装置の原理を説明するために設定した座標軸を示す平面図である。
【図７】図４の各構成要素の位置関係を示す模式図である。
【図８】図７のガイドピンを回転軸線上に位置させた場合の模式図である。
【図９】図４のガイドピンを回転軸線よりもミラー側に位置させた場合の模式図である。
【図１０】図４のガイドピンを直径線よりも下方に位置させた場合の模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示す正面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態を示す正面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態を示すもので、（ａ）は全体の正面図、（ｂ）は要部の拡大図である。
【図１４】第３または第４の太陽追尾式採光装置による夏至の時の各構成要素の位置関係を示す模式図である。
【図１５】第３または第４の太陽追尾式採光装置による冬至の時の各構成要素の位置関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
３  回転軸
４  モータ（駆動手段）
５  駆動アーム
６  ミラー
６ａ  ミラーの表面
６ｂ  ミラーの裏面
７  ミラー支持アーム
８  球面軸受（軸受部材）
１０  支持部
１０ａ  ガイドピン（ガイド部材）
１１  軸受
１２ガイド溝
１３  調節ねじ（季節調整部材）
２１  雄ネジ部
２２  レール
２３、３２  スライダ
２４  ナット
２５、３３  リンク杆
３０  ウオームギア
３１  大歯車
Ａ  地球に自転軸
Ｌ  基準面における直径線
Ｓ  基準面上の仮想円
【図１】
2009048785.tif 000003
【図２】
2009048785.tif 000004
【図３】
2009048785.tif 000005
【図４】
2009048785.tif 000006
【図５】
2009048785.tif 000007
【図６】
2009048785.tif 000008
【図７】
2009048785.tif 000009
【図８】
2009048785.tif 000010
【図９】
2009048785.tif 000011
【図１０】
2009048785.tif 000012
【図１１】
2009048785.tif 000013
【図１２】
2009048785.tif 000014
【図１３】
2009048785.tif 000015
【図１４】
2009048785.tif 000016
【図１５】
2009048785.tif 000017