JPH06229754A - 太陽光追尾センサと太陽光追尾方法 - Google Patents
太陽光追尾センサと太陽光追尾方法Info
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- JPH06229754A JPH06229754A JP4225193A JP4225193A JPH06229754A JP H06229754 A JPH06229754 A JP H06229754A JP 4225193 A JP4225193 A JP 4225193A JP 4225193 A JP4225193 A JP 4225193A JP H06229754 A JPH06229754 A JP H06229754A
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- sensor
- signal
- light
- solar
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Abstract
(57)【要約】
【目的】太陽高度が低い場合など太陽に対して散乱光が
対称でない場合にも高精度で太陽を追尾する。 【構成】太陽の直達光成分の信号と散乱光成分の信号と
を出力するメイン光センサならびに散乱光成分の信号の
みを出力する補正用センサとを備えた太陽光追尾セン
サ。
対称でない場合にも高精度で太陽を追尾する。 【構成】太陽の直達光成分の信号と散乱光成分の信号と
を出力するメイン光センサならびに散乱光成分の信号の
みを出力する補正用センサとを備えた太陽光追尾セン
サ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽の位置を検出、追
尾するための太陽光追尾センサおよび太陽光追尾方法に
係り、特に、太陽光集光装置に設けられた太陽光追尾セ
ンサおよび太陽光集光装置に関するものである。
尾するための太陽光追尾センサおよび太陽光追尾方法に
係り、特に、太陽光集光装置に設けられた太陽光追尾セ
ンサおよび太陽光集光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽光を採光し室内に取り込む方法とし
ては、従来では窓や天窓からの直達光を利用するのが一
般的であった。ところが最近の住宅の密集化にともな
い、昼間でも太陽の直達光が入射しないような室内空間
が出現している。そこで最近太陽光を集める集光部品と
その集光を移送する搬送路からなる太陽光集光装置が数
多く提案されている。太陽光をより効率よく集光するた
めに太陽の移動に合わせて太陽光集光装置を高精度で太
陽追尾させる必要がある。そのため太陽光集光装置に
は、例えば太陽の方向を検出する太陽光追尾センサとし
て特開昭５７−６７８１４号、特開昭５９−１８４１４
号に示されるように光センサが配設されていた。これら
光センサは、太陽からの直達光、および大気あるいは雲
によって散乱された散乱光の両方を受光し、その光セン
サ信号を電気的処理をして太陽追尾を行っている。しか
し、散乱光が太陽に対して対称でない場合、すなわち太
陽の高度が低い場合、あるいは雲が太陽に対して対称で
ない形でかかっている場合は、太陽の方向と太陽光追尾
センサの方向にズレが生じてしまうという問題を有して
いた。
ては、従来では窓や天窓からの直達光を利用するのが一
般的であった。ところが最近の住宅の密集化にともな
い、昼間でも太陽の直達光が入射しないような室内空間
が出現している。そこで最近太陽光を集める集光部品と
その集光を移送する搬送路からなる太陽光集光装置が数
多く提案されている。太陽光をより効率よく集光するた
めに太陽の移動に合わせて太陽光集光装置を高精度で太
陽追尾させる必要がある。そのため太陽光集光装置に
は、例えば太陽の方向を検出する太陽光追尾センサとし
て特開昭５７−６７８１４号、特開昭５９−１８４１４
号に示されるように光センサが配設されていた。これら
光センサは、太陽からの直達光、および大気あるいは雲
によって散乱された散乱光の両方を受光し、その光セン
サ信号を電気的処理をして太陽追尾を行っている。しか
し、散乱光が太陽に対して対称でない場合、すなわち太
陽の高度が低い場合、あるいは雲が太陽に対して対称で
ない形でかかっている場合は、太陽の方向と太陽光追尾
センサの方向にズレが生じてしまうという問題を有して
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた前述の問題点を解決しようとするもので、従
来知られていなかった太陽光追尾センサおよび太陽光追
尾方法を新規に提供することを目的とするものである。
有していた前述の問題点を解決しようとするもので、従
来知られていなかった太陽光追尾センサおよび太陽光追
尾方法を新規に提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、太陽光集光部、搬送部、
駆動部、太陽光追尾センサおよび回路部などからなる太
陽光集光装置において、該太陽光追尾センサが太陽の直
達光成分の信号と散乱光成分の集号とを出力するメイン
光センサならびに太陽の散乱光成分の信号のみを出力す
る補正用光センサとを備えたことを特徴とする太陽光追
尾センサを提供するものである。
決すべくなされたものであり、太陽光集光部、搬送部、
駆動部、太陽光追尾センサおよび回路部などからなる太
陽光集光装置において、該太陽光追尾センサが太陽の直
達光成分の信号と散乱光成分の集号とを出力するメイン
光センサならびに太陽の散乱光成分の信号のみを出力す
る補正用光センサとを備えたことを特徴とする太陽光追
尾センサを提供するものである。
【０００５】また本発明は、前記メイン光センサの出力
信号と前記補正用光センサとから、太陽の直達光成分の
信号のみを取り出し、該直達光成分の信号により駆動部
が稼動し太陽光集光部が太陽を追尾することを特徴とす
る太陽光追尾センサを提供する。
信号と前記補正用光センサとから、太陽の直達光成分の
信号のみを取り出し、該直達光成分の信号により駆動部
が稼動し太陽光集光部が太陽を追尾することを特徴とす
る太陽光追尾センサを提供する。
【０００６】また本発明は、不透明な筒体と、該筒体の
上端部に設けられたドーナツ状の不透明な蓋ならびに、
該ドーナツの内周部から前記蓋に対して垂直に下ろした
ラインがセンサの受光面に落ちるように配設されたメイ
ン光センサおよび該メイン光センサの外側に隣接して配
設された補正用光センサからなる一組の光センサとから
なり、かつ少なくとも２組の前記光センサが前記筒体の
下端部において、前記ドーナツの内周径と等しい対称位
置に配設されてなることを特徴とする太陽光追尾センサ
を提供する。
上端部に設けられたドーナツ状の不透明な蓋ならびに、
該ドーナツの内周部から前記蓋に対して垂直に下ろした
ラインがセンサの受光面に落ちるように配設されたメイ
ン光センサおよび該メイン光センサの外側に隣接して配
設された補正用光センサからなる一組の光センサとから
なり、かつ少なくとも２組の前記光センサが前記筒体の
下端部において、前記ドーナツの内周径と等しい対称位
置に配設されてなることを特徴とする太陽光追尾センサ
を提供する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。図
１は本発明の太陽光集光装置に設けた太陽光追尾センサ
の一実施例を示す概略構成図である。図２は図１におけ
るア−ア方向の断面図である。図３は本発明による太陽
光追尾センサを使用した電気回路の一実施例である。１
は不透明な筒体、２は円形の穴を有するドーナツ状の不
透明な蓋、３は前記穴の縁（ドーナツ状の内周部）を前
記筒体の下端部まで（前記蓋に）垂直に降ろしてきた仮
想ラインである。光センサＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３，Ｍ
Ｓ４はその受光面の中心を仮想ライン３が通るように９
０゜分割で配設され、前記各々の光センサの外側に互い
の受光面を覆い隠さないような位置関係で、光センサＳ
Ｓ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４が各々光センサＭＳ１，
ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４の外側に隣り合わせるように配
設されている。太陽からの直達光がＬ0 の方向にあると
き、光センサＭＳ１はＬ0 の方向からくる直達光、およ
びＬ2 からＬ4 の間の方向からくる散乱光、すなわち入
射角Ａ゜の散乱光を受光することになる。これに対し
て、光センサＳＳ１は、Ｌ1 からＬ3 の間の方向からく
る散乱光、すなわち入射角Ｂ゜の散乱光のみを受光す
る。入射角Ａ゜の散乱光の強度と入射角Ｂ゜の散乱光の
強度はほぼ等しい値であるので、光センサＭＳ１の出力
信号から光センサＳＳ１の出力信号を差動増幅器ＯＰ１
で減算した信号ＳＧ１は、Ｌ0 の方向から入射する太陽
直達光のみの出力信号とほぼ等しい。同様に、信号ＳＧ
２，ＳＧ３，ＳＧ４も、Ｌ0 の方向から入射する太陽直
達光のみの出力信号とほぼ等しくなる。太陽からの直達
光がＬ0 の方向にあるとき、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３は
ほぼ等しく、信号ＳＧ２と信号ＳＧ４もほぼ等しい。す
なわち、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３の値を差動増幅器ＯＰ
６で比較し、それら値が等しくなるように駆動モータＭ
Ｘの制御を行い、同時に信号ＳＧ２と信号ＳＧ４の値を
差動増幅器ＯＰ５で比較し、それら値が等しくなるよう
に駆動モータＭＹを制御して太陽光集光部を駆動すれ
ば、該太陽光集光部は高精度な太陽追尾を行う。太陽光
追尾センサの筒体の軸と太陽光集光部を構成するレンズ
等の光学系の軸が平行または共有するように配設するこ
とができる。
１は本発明の太陽光集光装置に設けた太陽光追尾センサ
の一実施例を示す概略構成図である。図２は図１におけ
るア−ア方向の断面図である。図３は本発明による太陽
光追尾センサを使用した電気回路の一実施例である。１
は不透明な筒体、２は円形の穴を有するドーナツ状の不
透明な蓋、３は前記穴の縁（ドーナツ状の内周部）を前
記筒体の下端部まで（前記蓋に）垂直に降ろしてきた仮
想ラインである。光センサＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３，Ｍ
Ｓ４はその受光面の中心を仮想ライン３が通るように９
０゜分割で配設され、前記各々の光センサの外側に互い
の受光面を覆い隠さないような位置関係で、光センサＳ
Ｓ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４が各々光センサＭＳ１，
ＭＳ２，ＭＳ３，ＭＳ４の外側に隣り合わせるように配
設されている。太陽からの直達光がＬ0 の方向にあると
き、光センサＭＳ１はＬ0 の方向からくる直達光、およ
びＬ2 からＬ4 の間の方向からくる散乱光、すなわち入
射角Ａ゜の散乱光を受光することになる。これに対し
て、光センサＳＳ１は、Ｌ1 からＬ3 の間の方向からく
る散乱光、すなわち入射角Ｂ゜の散乱光のみを受光す
る。入射角Ａ゜の散乱光の強度と入射角Ｂ゜の散乱光の
強度はほぼ等しい値であるので、光センサＭＳ１の出力
信号から光センサＳＳ１の出力信号を差動増幅器ＯＰ１
で減算した信号ＳＧ１は、Ｌ0 の方向から入射する太陽
直達光のみの出力信号とほぼ等しい。同様に、信号ＳＧ
２，ＳＧ３，ＳＧ４も、Ｌ0 の方向から入射する太陽直
達光のみの出力信号とほぼ等しくなる。太陽からの直達
光がＬ0 の方向にあるとき、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３は
ほぼ等しく、信号ＳＧ２と信号ＳＧ４もほぼ等しい。す
なわち、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３の値を差動増幅器ＯＰ
６で比較し、それら値が等しくなるように駆動モータＭ
Ｘの制御を行い、同時に信号ＳＧ２と信号ＳＧ４の値を
差動増幅器ＯＰ５で比較し、それら値が等しくなるよう
に駆動モータＭＹを制御して太陽光集光部を駆動すれ
ば、該太陽光集光部は高精度な太陽追尾を行う。太陽光
追尾センサの筒体の軸と太陽光集光部を構成するレンズ
等の光学系の軸が平行または共有するように配設するこ
とができる。
【０００８】［実施例１］以下、本発明の実施例を図面
に従って説明する。不透明な柱状の筒体１の長さが５０
ｍｍ、不透明な蓋２の穴の直径が２５ｍｍであり、また
受光面が２．４ｍｍ×２．４ｍｍの大きさである光セン
サＭＳ１〜ＭＳ４が、直径２５ｍｍの円上に９０゜分割
で配設され、これらセンサと同じ受光面を持つ光センサ
ＳＳ１〜ＳＳ４が、直径３０ｍｍの円上に配設されてい
る。太陽高度が約１５゜でほぼ快晴状態の時、このセン
サを用いて太陽光追尾を行ったところ、太陽の方向とこ
の太陽光追尾センサの向きとのズレは０．０５゜以内で
あった。
に従って説明する。不透明な柱状の筒体１の長さが５０
ｍｍ、不透明な蓋２の穴の直径が２５ｍｍであり、また
受光面が２．４ｍｍ×２．４ｍｍの大きさである光セン
サＭＳ１〜ＭＳ４が、直径２５ｍｍの円上に９０゜分割
で配設され、これらセンサと同じ受光面を持つ光センサ
ＳＳ１〜ＳＳ４が、直径３０ｍｍの円上に配設されてい
る。太陽高度が約１５゜でほぼ快晴状態の時、このセン
サを用いて太陽光追尾を行ったところ、太陽の方向とこ
の太陽光追尾センサの向きとのズレは０．０５゜以内で
あった。
【０００９】［実施例２］実施例１と同じように太陽光
追尾センサを組み立て、さらに図４に示すような電気回
路を設けた。光センサからの信号は増幅回路４で増幅さ
れ、Ａ／Ｄコンバーター回路５でデジタル化されたの
ち、中央演算回路ユニット６に送られる。太陽高度、天
候条件等のパラメーターに対して、中央演算装置ユニッ
ト６内で光センサＭＳ１〜ＭＳ４、ＳＳ１〜ＳＳ４の信
号に適切なゲインを与え、減算する。それらの値を用い
て駆動モータＭＸ，ＭＹを制御することで、太陽散乱光
の影響が大きい天候状態の時も精度の高い太陽追尾が可
能であった。
追尾センサを組み立て、さらに図４に示すような電気回
路を設けた。光センサからの信号は増幅回路４で増幅さ
れ、Ａ／Ｄコンバーター回路５でデジタル化されたの
ち、中央演算回路ユニット６に送られる。太陽高度、天
候条件等のパラメーターに対して、中央演算装置ユニッ
ト６内で光センサＭＳ１〜ＭＳ４、ＳＳ１〜ＳＳ４の信
号に適切なゲインを与え、減算する。それらの値を用い
て駆動モータＭＸ，ＭＹを制御することで、太陽散乱光
の影響が大きい天候状態の時も精度の高い太陽追尾が可
能であった。
【００１０】［比較例１］実施例１と同様の太陽光追尾
センサを用い、また光センサＳＳ１〜ＳＳ４に覆いをし
て、光センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力信号で太陽光追
尾を行った。太陽高度が約１５゜で、ほぼ快晴状態の
時、太陽の方向とこの太陽光追尾センサの向きとのズレ
は約２゜であった。
センサを用い、また光センサＳＳ１〜ＳＳ４に覆いをし
て、光センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力信号で太陽光追
尾を行った。太陽高度が約１５゜で、ほぼ快晴状態の
時、太陽の方向とこの太陽光追尾センサの向きとのズレ
は約２゜であった。
【００１１】［比較例２］ある薄曇りの夕方に実施例１
と同様の太陽光追尾センサによる太陽追尾と前記太陽高
追尾センサの光センサＳＳ１〜ＳＳ４に覆いをして、光
センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力信号での太陽追尾を行
った。また、この時太陽の方向と太陽光追尾センサのズ
レ量を明確にするために太陽光追尾センサに凸レンズ
と、その焦点位置と光ファイバの入射端面が一致するよ
うに前記光ファイバを取り付けた。太陽光追尾センサの
向きと凸レンズの光軸は一致させた。図５に測定結果を
グラフで示す。横軸は時間、縦軸はファイバ出射端での
光量である。Ａは実施例１と同様の太陽光追尾による光
量変化であり、Ｂは光センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力
信号での太陽追尾による光量変化である。１６時３０分
ぐらいまでは出射光量に殆ど差がないが、それ以降太陽
高度が低くなり散乱光の影響が大きくなるにつれてＢは
軸ズレを起こし、出射光量が落ちていく。それに対して
Ａは殆ど軸ズレを起こすことがなく、日の入り時刻近く
まで追尾をしている。
と同様の太陽光追尾センサによる太陽追尾と前記太陽高
追尾センサの光センサＳＳ１〜ＳＳ４に覆いをして、光
センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力信号での太陽追尾を行
った。また、この時太陽の方向と太陽光追尾センサのズ
レ量を明確にするために太陽光追尾センサに凸レンズ
と、その焦点位置と光ファイバの入射端面が一致するよ
うに前記光ファイバを取り付けた。太陽光追尾センサの
向きと凸レンズの光軸は一致させた。図５に測定結果を
グラフで示す。横軸は時間、縦軸はファイバ出射端での
光量である。Ａは実施例１と同様の太陽光追尾による光
量変化であり、Ｂは光センサＭＳ１〜ＭＳ４のみの出力
信号での太陽追尾による光量変化である。１６時３０分
ぐらいまでは出射光量に殆ど差がないが、それ以降太陽
高度が低くなり散乱光の影響が大きくなるにつれてＢは
軸ズレを起こし、出射光量が落ちていく。それに対して
Ａは殆ど軸ズレを起こすことがなく、日の入り時刻近く
まで追尾をしている。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、太
陽散乱光のみを受光するセンサを設けることで、太陽光
追尾においては外乱である太陽散乱光の影響をキャンセ
ルし、太陽直達光のみ信号で追尾を行うことができるの
で、太陽散乱光に起因する光軸ズレの極めて小さい精度
の高い太陽光追尾ができる。したがって本発明の太陽光
追尾センサを備えることによって太陽光集光効率の極め
て高い太陽光集光装置が得られる。また、中央演算装置
内のアルゴリズムを最適化することで太陽光追尾可能範
囲が広がるという効果も認められる。また本発明の太陽
光追尾方法は太陽光集光装置に限らず、独立して用いる
ことができる。
陽散乱光のみを受光するセンサを設けることで、太陽光
追尾においては外乱である太陽散乱光の影響をキャンセ
ルし、太陽直達光のみ信号で追尾を行うことができるの
で、太陽散乱光に起因する光軸ズレの極めて小さい精度
の高い太陽光追尾ができる。したがって本発明の太陽光
追尾センサを備えることによって太陽光集光効率の極め
て高い太陽光集光装置が得られる。また、中央演算装置
内のアルゴリズムを最適化することで太陽光追尾可能範
囲が広がるという効果も認められる。また本発明の太陽
光追尾方法は太陽光集光装置に限らず、独立して用いる
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図
【図２】図１のア−ア方向の断面図
【図３】本発明による太陽追尾センサを使用した電気回
路の一実施例
路の一実施例
【図４】本発明による太陽追尾センサを使用した電気回
路の他の実施例
路の他の実施例
【図５】本発明による太陽追尾センサの追尾精度を示す
グラフ
グラフ
１：不透明な筒体 ２：円形の穴を有する不透明な蓋 ３：仮想ライン ４：増幅回路 ５：Ａ／Ｄコンバーター回路 ６：中央演算回路ユニット ＭＳ１〜ＭＳ４、ＳＳ１〜ＳＳ４：光センサ ＯＰ１〜ＯＰ６ ：差動増幅回路 ＭＸ，ＭＹ ：駆動モータ
Claims (5)
- 【請求項１】太陽光集光部、搬送部、駆動部、太陽光追
尾センサおよび回路部などからなる太陽光集光装置にお
いて、該太陽光追尾センサが太陽の直達光成分の信号と
散乱光成分の信号とを出力するメイン光センサならびに
太陽の散乱光成分の信号のみを出力する補正用光センサ
とを備えたことを特徴とする太陽光追尾センサ。 - 【請求項２】前記メイン光センサの出力信号と前記補正
用光センサとから、太陽の直達光成分の信号のみを取り
出し、該直達光成分の信号により駆動部が稼動し太陽光
集光部が太陽を追尾することを特徴とする請求項１記載
の太陽光追尾センサ。 - 【請求項３】不透明な筒体と、該筒体の上端部に設けら
れたドーナツ状の不透明な蓋ならびに、該ドーナツの内
周部から前記蓋に対して垂直に下ろしたラインがセンサ
の受光面に落ちるように配設されたメイン光センサおよ
び該メイン光センサの外側に隣接して配設された補正用
光センサからなる一組の光センサとからなり、かつ少な
くとも２組の前記光センサが前記筒体の下端部におい
て、前記ドーナツの内周径と等しい対称位置に配設され
てなることを特徴とする請求項１記載の太陽光追尾セン
サ。 - 【請求項４】請求項１〜３の太陽光追尾センサを備えて
いることを特徴とする太陽光集光装置。 - 【請求項５】太陽の直達光成分の信号と散乱光成分の信
号とを出力するメイン光センサならびに太陽の散乱光成
分の信号のみを出力する補正用光センサから、太陽の直
達光成分の信号のみを取り出し、該直達光成分の信号を
用いて太陽を追尾することを特徴とする太陽光追尾方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04225193A JP3315454B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 太陽光追尾センサと太陽光追尾方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04225193A JP3315454B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 太陽光追尾センサと太陽光追尾方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229754A true JPH06229754A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3315454B2 JP3315454B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=12630813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04225193A Expired - Fee Related JP3315454B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 太陽光追尾センサと太陽光追尾方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315454B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220270A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Mitaka Koki Co Ltd | 太陽光検出装置 |
| WO2012172978A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | ナブテスコ株式会社 | 太陽追尾装置及び太陽光発電装置 |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP04225193A patent/JP3315454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220270A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Mitaka Koki Co Ltd | 太陽光検出装置 |
| WO2012172978A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | ナブテスコ株式会社 | 太陽追尾装置及び太陽光発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3315454B2 (ja) | 2002-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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