JPH07128576A

JPH07128576A - 太陽光採光装置

Info

Publication number: JPH07128576A
Application number: JP5272612A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Shibuya; 守渋谷; Eiji Iwanaga; 英治岩永
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Co Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽の位置を高精度に検出し、太陽光を適切
に反射して所定位置に照射することができる太陽光採光
装置を提供する。【構成】微検出用光センサ部５０では、遮光板７０に
対してほぼ正面から太陽光が入射された場合にもフォト
センサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ全ての半分の部
分に遮光板７０による影が投影される。遮光板７０に対
して太陽光がずれて入射された場合に、その仰角方向の
ずれに応じた影がフォトセンサ８８ａ、８８ｃに投影さ
れ、その方位方向のずれに応じた影がフォトセンサ８８
ｂ、８８ｄに影が投影される。そして、フォトセンサ８
８ａと８８ｃの検出光量、および、フォトセンサ８８ｂ
と８８ｄの検出光量を比較して、仰角方向および方位方
向の太陽のずれが検出され、この検出結果に基づいて、
太陽の位置が高精度に検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光の入射方向を高
精度に検出し、屋内や日照条件の悪い場所に太陽光を反
射して照射させる太陽光採光装置に関し、特に、太陽光
の入射方向を高精度に検出することができる太陽光採光
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から屋内や日照条件の悪い場所に太
陽からの光を導く太陽光採光装置が知られている。この
ような太陽光採光装置としては、例えば、特開昭６０−
１１８０８号に開示されたものが知られている。図３１
は特開昭６０−１１８０８号に開示された太陽光採光装
置１９９の外観図であり、図３２は図３１に示すセンサ
部２０１を説明するための図である。太陽光採光装置１
９９は、図３１に示すように、レンズ２００が、回転軸
２０３対し仰角方向に回転自在かつ支持部２０９を介し
て回転軸２０４に対し方位方向に回転自在に取り付けら
れている。また、太陽光採光装置１９９には、図３１に
示すように、太陽の位置を検出するためのセンサ部２０
１がレンズ２００の上部に固定して設けられ、センサ部
２０１によって検出された太陽の位置に応じて、レンズ
２００が仰角方向および方位方向に所定角度だけ回転さ
れる。

【０００３】センサ部２０１は、図３２に示すように、
細長い円筒状の支持棒Ｓｂの他端の支持位置に対して点
対象となるように、それぞれ絶縁された光センサＳｅ、
Ｓｎ、Ｓｗ、Ｓｓと、対面する光センサＳｅと光センサ
Ｓｗとの出力値を比較する比較器２０５と、対面する光
センサＳｎと光センサＳｓとの出力値を比較する比較器
２０６とを有する。

【０００４】図３３は、太陽の位置とセンサ部２０１と
の相対的な位置関係に応じた光センサＳｅ、Ｓｎ、Ｓ
ｗ、Ｓｓに投影される支持棒Ｓｂの影を説明するための
図である。センサ部２０１は、図３３（Ｄ）に示すよう
に、太陽光が支持棒Ｓｂの先端方向からセンサ部２０１
に照射されるときには、光センサＳｅ、Ｓｎ、Ｓｗ、Ｓ
ｓには支持棒Ｓｂの影は投影されず、比較器２０５、２
０６の双方において出力値は等しくなる。また、支持棒
Ｓｂの影は、太陽光が入射される方向ＳＬとセンサ部２
０１との位置関係が、図３３（Ａ）である場合には光セ
ンサＳｅにのみ投影され、図３３（Ｂ）である場合には
光センサＳｅおよびＳｓに投影され、図３３（Ｃ）であ
る場合には光センサＳｅにのみ図３３（Ａ）の場合に比
べて短く投影される。

【０００５】太陽光採光装置１９９では、上述したよう
に、太陽光が入射される方向ＳＬとセンサ部２０１との
位置関係に応じて、光センサＳｅ、Ｓｎ、Ｓｗ、Ｓｓに
投影される影の位置および長さが異なることを利用して
レンズ２００の仰角方向および方位方向の回転を制御す
る。すなわち、太陽光採光装置１９９では、光センサＳ
ｅと光センサＳｗからの出力値が比較器２０６にて比較
され、この比較結果に基づいて光センサＳｅと光センサ
Ｓｗとの出力値が等しくなるように、回転軸２０３に対
してレンズ２００の仰角方向に回転させるモータ２０８
が駆動制御される。また、光センサＳｎと光センサＳｓ
からの出力値が比較器２０５にて比較され、この比較結
果に基づいて光センサＳｎと光センサＳｓとの出力値が
等しくなるように、回転軸２０４に対してレンズ２００
を方位方向に回転させるモータ２０７が駆動制御され、
レンズ２００で集光された太陽光を所定位置に適切に照
射させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した太陽
光採光装置１９９では、レンズ２００にセンサ部２０１
が固定されているため、例えば、前日の夕方に太陽を最
後に検出したときレンズ２００は西側の方位方向を向い
ており、翌日東側から太陽が現れると、レンズ２００と
共に西側を向いているセンサ部２０１による検出可能な
範囲外に太陽が位置し、センサ部２０１によって太陽の
位置を適切に検出できないという問題がある。

【０００７】また、太陽光採光装置１９９では、光セン
サＳｅ、Ｓｎ、Ｓｗ、Ｓｓに投影された支持棒Ｓｂの影
に応じて光センサからの出力値を比較して太陽の位置を
検出することから、この検出を高精度に行うためには、
太陽光の入射方向と支持棒Ｓｂとの位置ずれが微小であ
っても、このずれに応じた光センサからの出力値の差分
を比較器２０５、２０６が検出できるように、微小なず
れが生じても光センサに所定以上の大きさの影が投影さ
れる程度の長さの支持棒Ｓｂを用いる必要がある。その
ため、支持棒Ｓｂとして比較的長いものを用いなければ
ならず、光センサ部２０１の規模が大きくなるという問
題がある。

【０００８】本発明は、上述した従来技術の問題に鑑み
てなされ、太陽の位置を高精度に検出し、太陽光を適切
に反射して所定位置に照射することができる太陽光採光
装置を提供することを目的とする。また、本発明は、太
陽の位置を検出するための光センサ部の規模を縮小する
ことが可能な太陽光採光装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
を解決し、上述した目的を達成するために本発明の太陽
光採光装置は、太陽光がほぼ正面から入射されるときに
遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影される太陽
の仰角方向を検出するための一対の光検出部と、太陽光
がほぼ正面から入射されるときに遮光部による影がそれ
ぞれ一部の領域に投影される太陽の方位方向を検出する
ための一対の光検出部とを有し、太陽の方位方向および
仰角方向の位置を検出する光検出手段を有する。

【００１０】また、本発明の太陽光採光装置は、予め区
分けされた複数の検出範囲のうち、最大の太陽光量が検
出された検出範囲を特定する第１の光検出手段と、太陽
光がほぼ正面から入射されるときに遮光部による影がそ
れぞれ一部の領域に投影される太陽の仰角方向を検出す
るための一対の光検出部と太陽光がほぼ正面から入射さ
れるときに遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影
される太陽の方位方向を検出するための一対の光検出部
とを有し、前記第１の光検出手段によって特定された検
出範囲を基準に、太陽の方位方向および仰角方向の位置
を検出する第２の光検出手段と、太陽光を反射する光反
射手段と、前記第２の光検出手段によって検出された太
陽の方位方向の位置に応じて、前記光反射手段を方位方
向に回転させる第１の駆動手段と、前記第２の光検出手
段によって検出された太陽の仰角方向の位置に応じて、
前記光反射手段を仰角方向に回転させる第２の駆動手段
とを有する。

【００１１】

【作用】本発明の太陽光採光装置では、第１の光検出手
段によって予め区分けされた複数の検出範囲のうち、最
大の太陽光量が検出された検出範囲が特定される。そし
て、第１の光検出手段によって特定された検出範囲を基
準に、例えば、第２の光検出手段が検出可能な範囲に太
陽が位置するように、第２の光検出手段が移動される、
第２の光検出手段によって太陽の方位方向および仰角方
向の位置が検出される。このとき、第２の検出手段によ
る太陽の位置の検出は、太陽光が第２の光検出手段に対
して正面から入射していない場合には、対となっている
光検出部において異なる太陽の光量が検出され、この光
量の違いを検出することで第２の光検出手段の姿勢に対
して太陽の位置がどの程度ずれているかを検出すること
ができる。そして、第２の光検出手段によって検出され
た太陽の方位方向および仰角方向の位置に応じて、第１
の駆動手段および第２の駆動手段によって光反射手段が
方位方向および仰角方向に回転移動される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係わる太陽光採光
装置について説明する。図１は、本実施例に係わる太陽
光採光装置１の取り付け例を説明するための図である。
図１に示すように、太陽光採光装置１は、例えば一般家
屋の屋上に取り付けられ、後述するように太陽光を検出
することで反射ミラーの方位および仰角方向の姿勢を制
御し、太陽光を反射ミラーにて反射して屋内に照射す
る。

【００１３】図２は太陽光採光装置１の正面側の構成に
ついて説明するための図、図３は太陽光採光装置１の側
面側の構成について説明するための図、図４は太陽光採
光装置１の平面側の構成について説明するための図であ
る。太陽光採光装置１は、図２〜図４に示すように、Ｌ
字型の支持台２の上部に方位方向回転駆動部１０および
光センサ１１が設けられており、方位方向回転駆動部１
０によって回転される回転軸９にミラー把持部８が取り
付けられており、仰角方向回転駆動部７および軸受け部
６を介して円盤状の反射ミラー４がミラー把持部８に対
して仰角方向に回転自在に取り付けられている。また、
太陽光採光装置１には、反射ミラー４、ミラー把持部
８、仰角方向回転駆動部７および軸受け部６を覆うよう
にケース３が設けられ、ケース３はケース把持部５を介
して支持台２に固定されている。さらに、支持台２は、
例えば一般家屋の屋上に設けられた支柱９０に留め具９
１によって固定されている。

【００１４】太陽光採光装置１は、光センサ１１によっ
て太陽光の入射する方向を検出し、この検出方向からの
太陽光を反射ミラー４で反射し、窓１２を介して屋内に
照射するように、方位方向回転駆動部１０および仰角方
向回転駆動部７の駆動を制御する。このとき、方位方向
回転駆動部１０の回転駆動によって回転軸９およびミラ
ー把持部８が方位方向に回転し、この回転に連動して仰
角方向回転駆動部７および軸受け部６と共にミラー把持
部８が方位方向に回転する。また、仰角方向回転駆動部
７の回転駆動によって反射ミラー４が仰角方向に回転す
る。

【００１５】以下、太陽光採光装置１の各構成要素のそ
れぞれについて詳細に説明する。方位方向回転駆動部１
０について説明する。図５は方位方向回転駆動部１０に
おける回転駆動動作を説明するための正面図であり、図
６は図５における方向Ａからの方位方向回転駆動部１０
の側面図である。方位方向回転駆動部１０は、図５およ
び図６に示すように、モータ２０によって回転駆動され
る回転軸２１にウォーム２２が取り付けられ、回転軸２
１に直交する回転軸９にウォーム２２と噛み合うホイー
ル２３が取り付けられている。また、回転軸９はその先
端でネジ２５によってミラー把持部８に固定され、回転
軸９の回転に連動してミラー把持部８が方位方向に回転
する。方位方向回転駆動部１０では、光センサ１１の検
出に応じて生成された方位駆動信号によってモータ２０
の回転駆動が制御され、モータ２０の駆動によって回転
軸２１およびウォーム２２が回転される。ウォーム２２
の回転に連動して回転軸２１と直交する回転軸９を中心
としてホイール２３が回転され、ホイール２３の回転に
連動して回転軸９と共にミラー把持部８が方位方向に回
転される。

【００１６】ホイール２３には、図６に示すように、留
め具２６が設けられており、留め具２６で一端が留めら
れ、他端が例えば支持台２に固定された留め具（図示せ
ず）で留められ、回転軸９の周囲に巻き付けられたバネ
２７が取り付けられている。バネ２７はホイール２３の
回転に応じて変形し、この変形応じた弾性力を生じる。
このバネ２７の弾性力は、ホイール２３が一方向に回転
するようにホイール２３に対して働くことで、ホイール
２３の回転を安定させ、回転時に生じるバックラッシュ
を緩和する。さらに、バネ２７の弾性力によって、例え
ば、ウォーム２２が一方向に押圧され、これによってベ
アリング（軸受け）のスラスト方向のがたも抑制され
る。その結果、反射ミラー４の方位方向の高精度な位置
決めが可能となる。

【００１７】図７は、方位方向回転駆動部１０に設けら
れた回転角度検出用のセンサを説明するための図であ
り、図５における方向Ｂからの方位方向回転駆動部１０
の平面図である。図７に示すように、方位方向回転駆動
部１０には、リターンスイッチ９２ａ、９２ｂおよびリ
ミットスイッチ９３が設けられている。回転軸９に取り
付けられた円板９４上に設けられた突起物（図示せず）
によって、これらがオン／オフされる。

【００１８】リターンスイッチ９２ａ、９２ｂは、反射
ミラー４の方位方向回転領域を限定する。具体的には、
反射ミラー４の方位方向の回転角度が上記方位方向回転
領域を越えるような回転角度に回転軸９が達したときに
オンになり、このオンをトリガーとして反射ミラー４の
方位方向の回転を行うモータ２０の回転方向を逆にす
る。リミットスイッチ９３は、リターンスイッチ９２
ａ、９２ｂによる上記モータ２０の制御が適切に機能せ
ず、反射ミラー４が方位方向回転領域を越えて回転する
非常事態が発生した場合に、上記モータ２０の供給電源
を強制的に切ることで太陽光採光装置１の破損を防止す
る。

【００１９】図８は、リターンスイッチ９２ａ、９２ｂ
を説明するための図である。図８に示すように、円板９
４には突起物９７が設けられ、回転軸９に連動した円板
９４の回転に応じて突起物９７が回転し、この突起物９
７がリターンスイッチ９２ａ、９２ｂのレバー９２ａ
１、９２ｂ１を押し込むことで、リターンスイッチ９２
ａ、９２ｂがオンになる。レバー９２ａ１、９２ｂ１
は、一端が固定されており、例えば、レバー９２ａ１は
円板９４の正回転時における突起物９７の進入によって
のみ押し込まれ、レバー９２ｂ１は円板９４の逆回転時
における突起物９７の進入によってのみ押し込まれる。
これにより、回転軸９は、突起物９７が方位方向回転領
域９６に位置するような回転角度で回転する。

【００２０】図９は、リミットスイッチ９３を説明する
ための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図であ
る。図９（Ａ）に示すように、円板９４には突起物９５
が設けられ、回転軸９に連動した円板９４の回転により
突起物９５がリミットスイッチ９３の例えば半球形状の
被押圧部９３ａを押し込むことで、リミットスイッチ９
３がオンになる。突起物９５は、例えば図１０に示すよ
うなテーパ面９５ａ、９５ｂを有する形状をしている。
突起物９５は、図９（Ａ）に示すように、例えば、円板
９４の正方向の回転によってテーパ面９５ａが被押圧部
９３ａを押圧し、円板９４の逆方向の回転によってテー
パ面９５ｂが被押圧部９３ａを押圧し、突起物９５が正
逆いずれの回転方向からリミットスイッチ９３に進入し
ても、リミットスイッチ９３を適切にオン（押圧）でき
る。

【００２１】このように、リミットスイッチ９３によれ
ば、正逆いずれか一方の回転方向からのみ突起物が進入
する場合にのみスイッチがオンされる前述したリターン
スイッチ９２ａ、９２ｂとは異なり、単体の機構で正逆
いずれの方向から突起物９５が進入してもスイッチをオ
ンできるため、スイッチの数の低減、および、スイッチ
機構の小規模化を図ることが可能となる。また、リミッ
トスイッチ９３によれば、比較的動作の不安定なレバー
を用いずにオン／オフ動作を行うことができ、動作の信
頼性を高めることが可能となる。さらに、リミットスイ
ッチ９３によれば、その小規模化を図れるため、リター
ンスイッチ９２ａ、９２ｂを近接して配置することがで
き、リターンスイッチ９２ａ、９２ｂによって規定され
る反射ミラー４の回転領域を広くすることが可能とな
る。尚、リミットスイッチ９３における突起部９５の形
状は、上述したように、円板９４が正逆いずれの方向か
ら被押圧部９３ａに進入した場合にも、被押圧部９３ａ
を押圧することができるテーパ面を有すれば、図１０に
示す形状に限定されず、例えば、先端部が円形状のもの
を用いてもよい。

【００２２】図９（Ｂ）に示すように、リミットスイッ
チ９３は弾性の継手１４０を介して例えば方位方向回転
駆動部１０の固定部９９に固定され、突起物９５は弾性
の継手１４１を介して円板９４に固定されている。その
ため、突起物９５とリミットスイッチ９３とが接触する
と、継手１４０、１４１が変形し、接触の衝撃による破
損が抑制される。

【００２３】尚、方位方向回転駆動部１０では、リター
ンスイッチ９２ａ、９２ｂをさらに近接して配置するこ
とができるようにリミットスイッチ９３を図７に示す位
置に設け、回転軸９が所定の回転角度に達したときにリ
ミットスイッチ９３がオンとなる円板９４上の位置に突
起部９５を設けている。

【００２４】図１１は仰角方向回転駆動部７を説明する
ための図であり、（Ａ）は図４における方向Ａからの仰
角方向回転駆動部７の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に
おける方向Ａからの平面図である。図１２は図１１
（Ａ）の方向Ｂからの仰角方向回転駆動部７の側面図で
ある。仰角方向回転駆動部７は、図１１および図１２に
示すように、反射ミラー４を保持する反射ミラー受板４
ａ上に固定されたモータ３０によって回転駆動される回
転軸３１には歯車３２が設けられ、回転軸３１と並行し
て設けられ反射ミラー受板４ａに固定された回転軸３７
には歯車３３が歯車３２と噛み合うように設けられてい
る。回転軸３７には、歯車３３の上方に位置するように
ウォーム３５が設けられている。ミラー把持部８には、
反射ミラー４を仰角方向に回転させるための回転軸３８
が軸受けされ、ウォーム３５と噛み合うホイール３６が
固定して設けられている。

【００２５】仰角方向回転駆動部７では、光センサ１１
の検出に応じた仰角駆動信号によって、反射ミラー４を
仰角方向に回転させるための駆動を行い、モータ３０か
らの駆動によって回転軸３１および歯車３２が回転さ
れ、この回転に応じて歯車３３、回転軸３７およびウォ
ーム３５が回転される。このとき、ウォーム３５および
ホイール３６はミラー把持部８に固定されているため、
ウォーム３５はその回転に応じてホイール３６の周囲に
沿って移動し、ウォーム３５の移動に伴い回転軸３７お
よび回転軸３７に一体となって固定された反射ミラー受
板４ａ、反射ミラー４が回転軸３８を中心として仰角方
向に回転される。

【００２６】太陽光採光装置１では、比較的重量のある
仰角方向回転駆動部７が、反射ミラー４の反射面の裏面
における仰角方向の回転軸付近の多少下側に重心が位置
するように取り付けられており、仰角方向回転駆動部７
の重量によって仰角方向回転領域では一方向に回転させ
ようとする力が反射ミラー４に常に加わっている。その
ため、反射ミラー４は比較的安定した状態で仰角方向に
回転させることができ、ウォーム３５とホイール３６と
の間に生じるバックラッシュが緩和される。さらに、仰
角方向回転駆動部７の重量によって、ウォーム３５が一
方向に押圧され、これによってベアリング（軸受け）の
スラスト方向のがたも抑制される。その結果、反射ミラ
ー４の仰角方向の回転位置決めを高精度に行うことが可
能となる。

【００２７】軸受け部６について説明する。図１３
（Ａ）は図４における方向Ｂからの軸受け部６の正面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）における方向Ａからの軸受け部
６の平面図である。図１４は図１３（Ａ）における方向
Ｂからの軸受け部６の側面図である。軸受け部６は、図
１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ミラー把持部８に対
して軸４０が固定して設けられており、反射ミラー受板
４ａに固定して設けられた継手４３（斜線を付した部
分）がベアリング４２を介して軸４０に回転自在に取り
付けられている。軸受け部６には、図１４に示すように
リターンスイッチ１００ａ、１００ｂおよびリミットス
イッチ１０１が設けられ、これらのスイッチのオン／オ
フにより、反射ミラー４の仰角方向の回転を行うための
モータ３０の駆動が制御される。リターンスイッチ１０
０ａ、１００ｂは前述したリターンスイッチ９２ａ、９
２ｂと同様の機能を有し、リミットスイッチ１０１は前
述したリミットスイッチ９３と同様の機能を有してい
る。これらのスイッチにより、反射ミラー４の仰角方向
回転領域内において回転が維持され、また、反射ミラー
４の仰角方向の異常な回転による太陽光採光装置１の破
壊が防止される。

【００２８】光センサ１１について説明する。図１５は
光センサ１１の正面側の構成を説明するための図であ
り、図１６は光センサ１１の側面側の構成を説明するた
めの図であり、図１７は光センサ１１の平面側の構成を
説明するための図である。光センサ１１は、図１６に示
すように、主に微検出用光センサ部５０、粗検出用光セ
ンサ部６２、仰角方向回転駆動部６０および方位方向回
転駆動部６１によって構成されており、支持台６８に方
位方向回転駆動部６１および粗検出用光センサ部６２が
固定して設けられ、方位方向回転駆動部６１の上方に仰
角方向回転駆動部６０および微検出用光センサ部５０が
順に設けられている。

【００２９】光センサ１１では、太陽光を入射する方位
方向が粗検出用光センサ部６２によって大まかに検出さ
れる。そして、粗検出用光センサ部６２の検出結果に基
づいて、微検出用光センサ部５０の遮光板７０が太陽の
方位方向に向くように方位方向回転駆動部６１の駆動が
制御され、仰角方向回転駆動部６０と共に微検出用光セ
ンサ部５０が方位方向に回転される。次に、太陽光を入
射する方位方向および仰角方向に、遮光板７０が正確に
向かい合うように、微検出用光センサ部５０からの出力
信号に基づいて、仰角方向回転駆動部６０および方位方
向回転駆動部６１の駆動が制御される。

【００３０】仰角方向回転駆動部６０は、微検出用光セ
ンサ部５０の仰角方向の回転を駆動し、図１５および図
１６に示すように、モータ５４を有し、モータ５４によ
って回転駆動されるウォーム５３が回転軸５２に取り付
けられたホイール５８と噛み合わされており、回転軸５
２にはさらに継手５１を介して微検出用光センサ部５０
が取り付けられている。方位方向回転駆動部６１は、微
検出用光センサ部５０の方位方向の移動を駆動し、図１
５および図１６に示すように、モータ５５を有し、モー
タ５５によって回転駆動されるウォーム５６が回転軸６
９に取り付けられたホイール５７と噛み合わされてお
り、回転軸６９にはさらに仰角方向回転駆動部６０が固
定して取り付けられている。

【００３１】また、仰角方向回転駆動部６０では、一端
が仰角方向回転駆動部６０に固定された留め具６４で留
められ、他端が継手５１に固定され、回転軸５２に巻き
付けれたバネ６３が取り付けられており、微検出用光セ
ンサ部５０の仰角方向に回転したときウォーム５３とホ
イール５７との間に生じるバックラッシュおよびベアリ
ング（軸受け）のスラスト方向のがたがバネ６３の弾性
力によって緩和され、微検出用光センサ部５０の仰角方
向の高精度な位置決めを可能としている。さらに、一端
が仰角方向回転駆動部６０に固定された留め具６６で留
められ、他端が方位方向回転駆動部６１に固定された留
め具６７で留められ、回転軸６９の周囲に巻き付けれた
バネ６５が取り付けられ、微検出用光センサ部５０の方
位方向に回転したときウォーム５６とホイール５７との
間に生じるバックラッシュおよびベアリング（軸受け）
のスラスト方向のがたがバネ６５の弾性力によって緩和
され、微検出用光センサ部５０の方位方向の高精度な位
置決めを可能としている。

【００３２】粗検出用光センサ部６２について説明す
る。粗検出用光センサ部６２は、図１７に示すように、
点Ｏから方位方向にそれぞれ約７０度の間隔で、光セン
サ８０ａ、８０ｂ、８０ｃが設けられており、これらの
光センサのうち太陽光を最も強く検出した光センサに対
応した方位方向に太陽が位置すると判断する。

【００３３】図１８は、図１７に示す光センサ８０ａ、
８０ｂ、８０ｃの外観図である。図１８（Ａ）に示すよ
うに、光センサ８０ａは、所定の厚みを有する「コ」字
型の光遮断部８２ｂの内部にフォトセンサ８１ａが埋め
込まれた構成となっている。図１８（Ｂ）、（Ｃ）に示
すように、光センサ８０ｂ、８０ｃは、所定の厚みを有
するＬ字型の光遮断部８２ｂ、８２ｃにそれぞれフォト
センサ８１ａ、８１ｂが埋め込まれた構成となってい
る。

【００３４】フォトセンサ８１の方位方向の検出範囲
は、図１９（Ａ）に示す検出範囲８３であるが、光セン
サ８０ａ、８０ｂ、８０ｃの検出範囲はそれぞれ、光遮
断部８２ａ、８２ｂ、８２ｃにより方位方向からの光が
遮断される結果、図１９（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す
検出範囲８４ａ、８４ｂ、８４ｃとなる。

【００３５】このように、光遮断部８２ａ、８２ｂ、８
２ｃを設けたことにより、光遮断部８２ａ、８２ｂ、８
２ｃの形状を調整することで、光センサ８０ａ、８０
ｂ、８０ｃに方位方向において重複した検出範囲を縮小
することができ、太陽光が入射される方位方向を適切に
検出することができる。すなわち、例えば、２つの光セ
ンサが方位方向において非常に広い重複した検出範囲を
有すると、この重複した範囲に太陽光が位置したとき２
つの光センサのいずれもが同程度の強さで太陽光を感知
してしまうため、いずれの光センサに対応した位置に太
陽が位置するのかを判別できなくなが、粗検出用光セン
サ部６２によればこのような重複した検出範囲の大きさ
を縮小することができる。また、光遮断部８２ａ、８２
ｂ、８２ｃでは、仰角方向には光遮断部材は設けられて
いないため、仰角方向に対しては広範囲に光を検出する
ことができる。

【００３６】このような重複した検出範囲に太陽が位置
する場合には、重複した検出範囲に対応する光センサの
中間位置が太陽の位置であると判断する。例えば、図２
０に示す検出範囲８５では、光センサ８０ａと光センサ
８０ｃとの中間位置が太陽の位置であると判断する。

【００３７】図２１は、フォトセンサ８１ａ、８１ｂ、
８１ｃから出力される信号の処理を説明するための図で
ある。図２１に示すように、フォトセンサ８１ａ、８１
ｂ、８１ｃからの出力信号は増幅器１２０にて増幅さ
れ、出力信号Ｓ８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃとしてＡ／
Ｄ変換器１２１に出力される。Ａ／Ｄ変換器１２１にお
いて、出力信号Ｓ８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃがディジ
タル変換され、変換された出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２
１ｂ、Ｓ１２１ｃが比較器１２２に出力される。比較器
１２２において、出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２１ｂ、Ｓ
１２１ｃに基づいて、光を一番強く検出したフォトセン
サが特定され、その結果を示す信号Ｓ１２２が判定器１
２３に出力される。

【００３８】判定器１２３において、信号Ｓ１２２に基
づいて、微検出用光センサ部５０が上記光を一番強く検
出したフォトセンサに対応した方位方向を向くように方
位駆動信号Ｓ６２ａが生成され、この方位駆動信号Ｓ６
２ａがモータ５５に出力される。このとき、判定器１２
３では、上記特定されたフォトセンサ、および、特定さ
れたフォトセンサに対応したデータとして予め記憶され
た太陽の仰角方向の位置を示すデータに基づいて、微検
出用光センサ部５０が太陽の仰角方向の位置に向くよう
に仰角駆動信号Ｓ６２ｂが生成され、この仰角駆動信号
Ｓ６２ｂがモータ５４に出力される。

【００３９】例えば、判定器１２３は、光を一番強く検
出したフォトセンサが８１ａである場合には微検出用光
センサ部５０の仰角が４０度となるように仰角駆動信号
Ｓ６２ｂを生成し、光を一番強く検出したフォトセンサ
が８１ｂ、８１ｃである場合には微検出用光センサ部５
０の仰角が３０度となるように仰角駆動信号Ｓ６２ｂを
生成する。また、判定器１２３は、フォトセンサ８１ａ
と８１ｂとが同程度の強さの光を検出した場合、およ
び、フォトセンサ８１ａと８１ｃとが同程度の強さの光
を検出した場合には、微検出用光センサ部５０の仰角が
３５度となるように仰角駆動信号Ｓ６２ｂを生成する。

【００４０】このような粗検出用光センサ部６２を設け
ることで、微検出用光センサ部５０による検出範囲外に
太陽が位置する場合にも、粗検出用光センサ部６２によ
る検出結果に基づいてモータ５４、５５を駆動して微検
出用光センサ部５０を回転させ、微検出用光センサ部５
０の検出範囲内に太陽が位置するようにすることができ
る。

【００４１】微検出用光センサ部５０について説明す
る。図２２は、微検出用光センサ部５０を説明するため
の図である。微検出用光センサ部５０は、図２２に示す
ように、基板８７に支持棒８６が設けられ、支持棒８６
の先端には正方形状の遮光板７０が取り付けられてい
る。基板８７には、遮光板７０の各辺の中心に対応する
位置に、照射された光の強度に応じた出力信号を出力す
るフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄが設け
られている。すなわち、太陽の位置と遮光板７０とが正
確に向かい合っている場合には、フォトセンサ８８ａ、
８８ｂ、８８ｃ、８８ｄの全てについて内側の半分に遮
光板７０による影が投影される。このとき、例えば、フ
ォトセンサ８８ａ、８８ｃの検出光量の差分は太陽の位
置の遮光板７０に対する方位方向のずれに対応し、フォ
トセンサ８８ｂ、８８ｄの検出光量の差分は太陽の位置
の遮光板７０に対する仰角方向のずれに対応する。

【００４２】図２３は、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、
８８ｃ、８８ｄから出力される出力信号の処理を説明す
るための図である。図２３に示すように、フォトセンサ
８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄからの出力信号Ｓ８８
ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ８８ｃ、Ｓ８８ｄは、増幅器８９にて
増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１０に出力される。Ａ／Ｄ変
換器１１０において、出力信号Ｓ８８ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ
８８ｃ、Ｓ８８ｄがディジタル変換され、変換された出
力信号Ｓ１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較器１１１ａに出力
され、出力信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較器１１１
ｂに出力される。比較器１１１ａにおいて、出力信号Ｓ
１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較され、例えば、フォトセン
サ８８ａ、８８ｃのいずれが強い光を感知したかの判断
が行われ、また、両フォトセンサの出力値の差分が求め
られ、これらの比較結果を示す信号Ｓ１１１ａが判定器
１１２ａに出力される。比較器１１１ｂにおいて、出力
信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較され、比較器１１１
ａと同様に、比較結果を示す信号Ｓ１１１ｂが判定器１
１２ｂに出力される。

【００４３】判定器１１２ａにおいて、信号Ｓ１１１ａ
に基づいて、遮光板７０が太陽と正確に向かい合うよう
に、微検出用光センサ部５０の方位方向の回転を駆動す
る方位駆動信号が生成され、この方位駆動信号がモータ
５５に出力される。判定器１１２ｂにおいて、信号Ｓ１
１１ｂに基づいて、遮光板７０が太陽と正確に向かい合
うように、微検出用光センサ部５０の仰角方向の回転を
駆動する仰角駆動信号が生成され、この仰角駆動信号が
モータ５４に出力される。上述したＡ／Ｄ変換器１１
０、比較器１１１ａ、１１１ｂ、判定器１１２ａ、１１
２ｂにおける処理は、例えばマイコンなどを用いて行わ
れる。

【００４４】上述した処理は、遮光板７０が太陽と正確
に向かい合うまで、つまり、フォトセンサ８８ａと８８
ｃ、および、フォトセンサ８８ｂと８８ｄからの出力信
号の値が等しくなるまで行われる。すなわち、上述した
処理が終了した時点では、遮光板７０は太陽と正確に向
かい合っており、このときの微検出用光センサ部５０の
姿勢に基づいて、反射ミラー４の移動量が制御部（図示
せず）にて算出される。そして、この算出結果に基づい
て、反射ミラー４が太陽光を室内に適切に反射するよう
な姿勢になるように、前述した方位方向回転駆動部１０
のモータ２０および仰角方向回転駆動部７のモータ３０
に出力される駆動信号が生成される。

【００４５】図２４は、太陽の位置と微検出用光センサ
部５０の姿勢との関係に応じた、微検出用光センサ部５
０のフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに投
影される遮光板７０の影を説明するための図である。微
検出用光センサ部５０では、遮光板７０が太陽の方向を
正確に指しているときに、フォトセンサ８８ａ、８８
ｂ、８８ｃ、８８ｄの全てにおいて、その半分の領域に
遮光板７０による影が投影される。

【００４６】例えば、図２４（Ａ）および図２４（Ｂ）
は遮光板７０に対して太陽が方位方向にずれている場合
であり、図２４（Ｃ）および図２４（Ｄ）は遮光板７０
に対して太陽が仰角方向にずれている場合である。

【００４７】図２４（Ａ）は、遮光板７０に対して太陽
がフォトセンサ８８ａ寄りの位置にある場合における遮
光板７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ
８８ｃにはフォトセンサ８８ａに比べて影が投影される
面積が大きくなっている。この場合には、フォトセンサ
８８ａからの出力値は、太陽の仰角方向のずれの程度に
応じた大きさで、フォトセンサ８８ｃの出力値より大き
くなる。図２４（Ｂ）は、遮光板７０に対して太陽がフ
ォトセンサ８８ｃ寄りの位置にある場合における遮光板
７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ８８
ａにはフォトセンサ８８ｃに比べて影が投影される面積
が大きくなっている。図２４（Ｃ）は、遮光板７０に対
して太陽がフォトセンサ８８ｄ寄りの位置にある場合に
おける遮光板７０の影を説明するための図であり、フォ
トセンサ８８ｂにはフォトセンサ８８ｄに比べて影が投
影される面積が大きくなっている。この場合には、フォ
トセンサ８８ｄからの出力値は、太陽の仰角方向のずれ
の程度に応じた大きさで、フォトセンサ８８ｂの出力値
より大きくなる。図２４（Ｄ）は、遮光板７０に対して
太陽がフォトセンサ８８ｂ寄りの位置にある場合におけ
る遮光板７０の影を説明するための図であり、フォトセ
ンサ８８ｄにはフォトセンサ８８ｂに比べて影が投影さ
れる面積が大きくなっている。

【００４８】微検出用光センサ部５０によれば、太陽と
遮光板７０とに微小な位置のずれがある場合にも、対向
する位置に設けられたフォトセンサからの出力値の差分
は従来の場合に比べて大きくなり、太陽の位置を高精度
に検出することができる。

【００４９】以下、上述した太陽光採光装置１のシステ
ムおよび処理について簡単にまとめる。図２５は太陽光
採光装置１の基本的システムを説明するための図であ
り、図２６は太陽光採光装置１における処理のフローチ
ャートである。ステップＳ１：ユーザによって、所定の照射位置に太陽
の照射を行う照射モード、および、照射位置の設定を行
う設定モードの選択が行われる。ステップＳ２：ステップＳ１における選択によって照射
モードが選択された場合に実行され、ユーザによって、
太陽光を反射して照射する照射位置が入力される。

【００５０】ステップＳ３：粗検出用光センサ部６２に
よって太陽の方向をおおまかに検出され、この検出結果
に応じた方位駆動信号Ｓ６２ａおよび仰角駆動信号Ｓ６
２ｂ（図２１参照）が方位方向回転駆動部６１および仰
角方向回転駆動部６０に出力され、微検出用光センサ部
５０は太陽の方向に回転される。ステップＳ４：微検出用光センサ部５０において太陽の
方位方向および仰角方向が高精度に検出され、この検出
結果および予め入力された照射位置に応じた方位駆動信
号Ｓ５０ａおよび仰角駆動信号Ｓ５０ｂ（図２３参照）
が方位方向回転駆動部６１および仰角方向回転駆動部６
０にそれぞれ出力され、微検出用光センサ部５０は方位
方向および仰角方向にさらに回転される。この処理は、
遮光板７０が太陽に正確に向かい合うまで行われ、処理
が終了すると、方位方向回転駆動部６１から方位方向の
回転位置を示す信号Ｓ６１、仰角方向回転駆動部６０か
ら仰角方向の回転位置を示す信号Ｓ６０が制御部１２５
に出力される。

【００５１】ステップＳ５：制御部１２５において、上
記信号Ｓ６１、Ｓ６０に基づいて、反射ミラー受板４ａ
の移動量が算出され、反射ミラー受板４ａの移動量が算
出される。そしてこの算出結果に基づいて、太陽光を室
内に適切に反射するような姿勢に反射ミラー４にするた
めの方位駆動信号Ｓ１２５ａおよび仰角駆動信号Ｓ１２
５ｂが生成され、それぞれ方位方向回転駆動部１０およ
び仰角方向回転駆動部７に出力される。そして、方位駆
動信号Ｓ１２５ａおよび仰角駆動信号Ｓ１２５ｂに応じ
て、方位方向回転駆動部１０および仰角方向回転駆動部
７による回転駆動が行われ、太陽光を室内に適切に反射
する姿勢に反射ミラー４が回転される。

【００５２】以下、太陽光採光装置１の利用態様につい
て説明する。上述した実施例では、太陽光採光装置１を
図１に示すように屋上に取り付ける場合について例示し
たが、太陽光採光装置１の取り付け形態は、例えば、図
２７（Ａ）に示すように壁に取り付けたり、図２７
（Ｂ）に示すように突出部に取り付けたり、図２８のよ
うに図２７（Ａ）に比べて長い支持柱に取り付けるよう
にしてもよい。図２９は複数の太陽光採光装置１を一般
家屋に取り付けた例である。上述したように、太陽光採
光装置１は、その構造から多様な取り付け形態を有し、
様々な場所に取り付けが可能である。また、照射位置の
設定により太陽光を照射可能な範囲は非常に広く実用性
に富んでいる。図３０は複数の太陽光採光装置１をビル
および一般家屋に取り付けた例である。図３０のよう
に太陽光採光装置１を利用すれば、高層ビルを建築した
場合でも、周囲の一般家屋における太陽光の照射環境を
良くすることができる。図２９および図３０に示すよう
に、複数の太陽光採光装置１を用いる場合には、複数の
太陽光採光装置１のうち１つについて上述したような方
法によって反射ミラー４の方位方向および仰角方向の回
転を駆動するための方位駆動信号および仰角駆動信号を
生成し、この方位駆動信号および仰角駆動信号を残りの
太陽光採光装置１で利用するようにしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明の太陽光採光装置によれば、第１
の光検出手段によって太陽の位置する検出範囲が特定さ
れるため、第２の光検出手段は第１の光検出手段によっ
て特定された検出範囲についてのみ検出を行えばよい。
その結果、第２の光検出手段を比較的小さな検出範囲で
はあるが、その検出範囲において太陽の位置を広範囲か
つ高精度に検出する構成にすることが可能となる。ま
た、本発明の太陽光採光装置によれば、太陽光がほぼ正
面から入射されるときにおいても遮光部による影が光検
出手段および第２の光検出手段に設けられた一対の光検
出部の一部にそれぞれ投影されているため、太陽の位置
が微小にずれている場合でも、そのずれに応じて一対の
光検出部の間に生じた検出光量の差を検出しやすくな
る。その結果、本発明の太陽光採光装置によれば、太陽
の位置を高精度に検出することができる。さらに、本発
明の太陽光採光装置によれば、太陽光がほぼ正面から入
射されるときに光検出手段および第２の光検出手段の光
検出部には遮光部による影が投影されているため、従来
の太陽光採光装置のように比較的長い支持棒を用いるこ
となく、光検出手段および第２の光検出手段の姿勢に対
する太陽の位置の微小なずれを高精度に検出することが
できる。その結果、本発明の太陽光採光装置によれば、
光検出手段および第２の光検出手段の規模を小さくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる太陽光採光装置の取
り付け例を説明するための図である。

【図２】図１に示す太陽光採光装置の正面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図３】図１に示す太陽光採光装置の側面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図４】図１に示す太陽光採光装置の平面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図５】方位方向回転駆動部における回転駆動動作を説
明するための正面図である。

【図６】図５における方向Ａからの方位方向回転駆動部
の側面図である。

【図７】図５における方向Ｂからの方位方向回転駆動部
の平面図である。

【図８】リターンスイッチを説明するための図である。

【図９】（Ａ）はリミットスイッチを説明するための正
面図、（Ｂ）は側面図である。

【図１０】リミットスイッチに利用される突起物を説明
するための図である。

【図１１】仰角方向回転駆動部を説明するための図であ
り、（Ａ）は図４における方向Ａからの仰角方向回転駆
動部の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における方向Ａか
らの平面図である。

【図１２】図１１（Ａ）の方向Ｂからの仰角方向回転駆
動部の側面図である。

【図１３】（Ａ）は図４における方向Ｂからの軸受け部
の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における方向Ａからの
軸受け部の平面図である。

【図１４】図１３（Ａ）における方向Ｂからの軸受け部
の側面図である。

【図１５】光センサの正面側の構成を説明するための図
である。

【図１６】光センサの側面側の構成を説明するための図
である。

【図１７】光センサの平面側の構成を説明するための図
である。

【図１８】光センサの外観図である。

【図１９】フォトセンサおよび光センサの検出範囲を説
明するための図である。

【図２０】隣接する光センサの重複した検出範囲を説明
するための図である。

【図２１】粗検出用光センサ部のフォトセンサから出力
される出力信号の処理を説明するための図である。

【図２２】微検出用光センサ部を説明するための図であ
る。

【図２３】微検出用光センサ部のフォトセンサから出力
される出力信号の処理を説明するための図である。

【図２４】太陽の位置と微検出用光センサ部の姿勢との
関係に応じた、微検出用光センサ部のフォトセンサに投
影される影を説明するための図である。

【図２５】太陽光採光装置のシステム構成図である。

【図２６】太陽光採光装置の処理のフローチャートであ
る。

【図２７】太陽光採光装置の取り付け形態例を説明する
ための図である。

【図２８】太陽光採光装置の取り付け形態例を説明する
ための図である。

【図２９】一般家屋における太陽光採光装置の利用例を
説明するための図である。

【図３０】高層ビルおよび一般家屋における太陽光採光
装置の利用例を説明するための図である。

【図３１】従来の太陽光採光装置の外観を説明するため
の図である。

【図３２】図３１に示す太陽光採光装置のセンサ部を説
明するための図である。

【図３３】図３２に示すセンサ部による太陽位置の検出
方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１・・・太陽光採光装置２・・・支持台３・・・ケース４・・・反射ミラー５・・・ケース把持部６・・・軸受け部７・・・仰角方向回転駆動部（鏡）８・・・ミラー把持部９・・・回転軸１０・・・方位方向回転駆動部（鏡）１１・・・光センサ１２・・・窓２２・・・ウォーム２３・・・ホイール２７・・・バネ５０・・・微検出用光センサ部６０・・・仰角方向回転駆動部（センサ）６１・・・方位方向回転駆動部（センサ）６２・・・粗検出用光センサ部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・光センサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ・・・フォトセンサ９３・・・リミットスイッチ９３ａ・・・被押圧部９５・・・突起物９５ａ、９５ｂ・・・テーパ面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽光の位置を検出し、この検出結果に基
づいて太陽光を所定の照射位置に反射して照射する太陽
光採光装置において、太陽光がほぼ正面から入射されるときに遮光部による影
がそれぞれ一部の領域に投影される太陽の仰角方向を検
出するための一対の光検出部と、太陽光がほぼ正面から
入射されるときに遮光部による影がそれぞれ一部の領域
に投影される太陽の方位方向を検出するための一対の光
検出部とを有し、太陽の方位方向および仰角方向の位置
を検出する光検出手段を有する太陽光採光装置。
【請求項２】太陽光を反射して所定位置に照射する太陽
光採光装置において、予め区分けされた複数の検出範囲のうち、最大の太陽光
量が検出された検出範囲を特定する第１の光検出手段
と、太陽光がほぼ正面から入射されるときに遮光部による影
がそれぞれ一部の領域に投影される太陽の仰角方向を検
出するための一対の光検出部と、太陽光がほぼ正面から
入射されるときに遮光部による影がそれぞれ一部の領域
に投影される太陽の方位方向を検出するための一対の光
検出部とを有し、前記第１の光検出手段によって特定さ
れた検出範囲を基準に、太陽の方位方向および仰角方向
の位置を検出する第２の光検出手段と、太陽光を反射する光反射手段と、前記第２の光検出手段によって検出された太陽の方位方
向の位置に応じて、前記光反射手段を方位方向に回転さ
せる第１の駆動手段と、前記第２の光検出手段によって検出された太陽の仰角方
向の位置に応じて、前記光反射手段を仰角方向に回転さ
せる第２の駆動手段とを有する太陽光採光装置。
【請求項３】前記第１の光検出手段によって特定された
検出範囲を基準に、前記第２の光検出手段が太陽の位置
を検出できるように、前記第２の光検出手段を移動する
第３の駆動手段をさらに有する請求項２記載の太陽光採
光装置。