JPH0754768Y2 - 太陽追尾センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、太陽追尾型ソーラーコレクタや太陽光発電装
置等の太陽を自動追尾する装置に設けられて、太陽の方
角を検出する太陽追尾センサに関する。

〈従来の技術〉 太陽追尾型ソーラーコレクタや太陽光発電装置等の太陽
を自動追尾する装置の向きと太陽の方角とを常に一致さ
せる為に、これらの装置には太陽の方角を検出する太陽
追尾センサが設けられる。

そして、太陽追尾センサには、仕切板の両側に光導電形
センサ或いは日照計を配設して成るものが考案されてい
る。即ち、仕切板を含む面が太陽の方角に一致しない場
合には、仕切板が太陽光を遮って仕切板の何れかの側の
光導電形センサ或いは日照計に太陽光が入射せず、よっ
て、光導電形センサの抵抗値或いは日照計の発生電圧が
変化する。このことを利用して太陽の方角を検出するも
のである。

〈考案が解決しようとする課題〉 光導電形センサは、その特性が温度に依存して暗電流が
流れる為、温度変化が大きくなる屋外において仕切板の
両側の素子間で温度差が生じた場合には特性がばらつ
く。よって、光導電形センサを利用した太陽追尾センサ
では、太陽の方角の検出が確実に行われない。又、太陽
光に長時間曝されると素子性能が劣化し、寿命が短くな
る。さらに、光導電形センサは外部から所定の電圧を印
加して抵抗値の変化を検出する為に、定電圧電源が必要
になる。

日照計は、温度変化に対して安定した特性を有するが、
光検出感度が低くて形状が大きく、而も高価である。よ
って、日照計を利用した太陽追尾センサは、大型で高価
なものになってしまう。

〈課題を解決するための手段〉 従って、本考案は、上記した課題を解決するために成さ
れたもので、屋外に設置して確実な検出が行え、しか
も、小型で安価な太陽追尾センサを提供することを目的
とするものである。

即ち、上部に開口部を有するケーシングの内部に設けら
れ、開口面を上方に向けた半球カップと、前記半球カッ
プの内面を左右二等分し、その一方の内面に形成した光
反射部と他方の内面に形成した光吸収部と、前記半球カ
ップの開口面略中央に設けられた集光部と、前記集光部
を除いたケーシングの開口部を密閉した遮光板と、前記
遮光板の内面側でかつ前記光反射部の上方に設けた受光
素子とからなる受光器を複数個並設したものであって、
前記並設された受光器のうち、隣接する受光器相互は、
夫々の光反射部同志を対向又は背向配置してなることを
特徴とするものである。

〈作用〉 太陽の方角に対する太陽追尾センサの向きにより各受光
素子の出力信号が変化する。

即ち、隣接する受光器相互がその光反射部同志を対向又
は背向配置させているので、太陽追尾センサに対する太
陽の方角が変化すると、各集光部を透過した光の進行方
向に偏りが生じて、一方の光反射部に入射する光量と、
他方の光反射部に入射する光量との間に差が生じる。よ
って、光反射部上方の両受光素子に入射する光量にも差
が生じる。従って、各受光素子の出力信号に較差が生
じ、これらの出力信号を比較することにより太陽の方角
を検出する。

又受光素子を遮光板の内側に設けてケーシングを密閉し
たことにより、受光素子を雨や塵埃等から保護する。

〈実施例〉 本考案の実施例を図に基づいて説明する。

第１図に示す太陽追尾センサ１は、例えば２個の受光器
２（2a,2b）を並設したものから成る。

受光器２には、上部に開口部を有するケーシング３の内
部に、半球カップ４がその開口面７を上方に向けた状態
で設けられている。

該半球カップ４は、その球の内面が左右二等分されてい
て、その一方を光反射部５に、他の一方を光吸収部６に
形成している。光反射部５は、太陽光を反射する白色塗
料を塗布して形成されている。又は太陽光が反射される
鏡面に形成しても良い。光吸収部６は、太陽光を吸収す
る黒塗料を塗布して形成されている。

該半球カップの開口面７は前記ケーシング３の開口端８
に略一致させてある。

そして、ケーシング３には、集光部10が半球カップの開
口面７略中央にて、ケーシング３の密閉状態を損なうこ
となく設けられている。

すなわち、遮光板９は集光部10を除いてケーシング３の
開口部を密閉する。

該集光部10は、垂直に入射する太陽光を前記半球カップ
４の前面に向けて出射される様な魚眼レンズが用いられ
る。

又前記遮光板９の内面側で且つ前記光反射部５の上方
で、反射された太陽光が集光される位置には、受光素子
11（11a,11b）が取り付けられている。

該受光素子11には、暗電流が小さく、太陽光を長時間照
射しても経時劣化が少ない光起電力形センサのシリコン
太陽電池が用いられる。他に、シリコンフォトダイオー
ドを用いることもできる。光起電力形センサは、光照射
によって発生する起電力を検出する為に、定電圧電源を
必要としない特徴を有する。

そして、隣接する二個の受光器2a,2bは、受光器2aの光
反射部５（5a）と受光器2bの光反射部５（5b）とが図例
の如く背向した状態で並設されている。この場合両光吸
収部6,6はその内（球）面が対向した状態となる。

一方図例とは反対に、両光反射部５（5a）,5（5b）を対
向した状態に並設すれば、両光吸収部6,6は背向した状
態となる。いずれの並設状態であっても可能である。

次に、太陽の方角によって変化する太陽追尾センサ１
（隣接する両受光器は、両反射部を背向状態にして並
設）の出力信号を第２図乃至第４図により説明する。

各受光素子11a,11bは、夫々の負極と負極とを接続し、
双方の正極の電位Ea,Edを各受光素子11a,11bの出力信号
として比較する。

先ず、第２図に示す様に、太陽追尾センサ１に対して太
陽光Ｌ−１が垂直に入射される場合には、各光反射部5
a,5bに入射して反射される光量が等しく、各受光素子11
a,11bに入射する光量も等しくなる。その為、受光素子1
1aの電位Eaと受光素子11bの電位Ebとが等しくなる。よ
って、出力信号は、Ea−Eb＝０になって両電位差は零と
なる。

次に、第３図に示す様に、太陽追尾センサ１に対して太
陽光Ｌ−２が左側に傾いて入射する場合には、光反射部
5bより光反射部5aに入射して反射される光量が多くなる
ので、受光素子11aの入射光量は受光素子11bの入射光量
より多くなる。その為、受光素子11aの電位Eaが受光素
子11bの電位Ebより大きくなる。よって、出力信号は、E
a−Eb＞０になって正の電位差を示す。

又、第４図に示す様に、太陽追尾センサ１に対して太陽
光Ｌ−３が右側に傾いて入射する場合には、前記とは逆
に光反射部5aより光反射部5bの入射光量は大きくなる。
その為、受光素子11aの電位Eaが受光素子11bの電位Ebよ
り小さくなる。よって、出力信号は、Ea−Eb＜０になっ
て負の電位差を示す。

従って、受光素子11a,11bの出力信号を比較演算するこ
とにより、太陽追尾センサの向きに対する太陽の方角が
検出される。又、この太陽追尾センサ１は密閉構造を成
しているので、屋外に設置できる。而も、受光素子11に
は、暗電流の発生が少ない光起電力形センサが用いられ
ているので、温度変化の大きい屋外においても、太陽の
方角の検出が確実に行える。更に各受光素子11を熱伝導
板に接続して、各受光素子11の温度を等しくさせたり、
各半球カップ４を通気路により連通して、各半球カップ
４内部の温度を等しくさせると、太陽の方角の検出がよ
り一層確実になる。

更に、この太陽追尾センサ１は、太陽の方角を検出する
ものであるが、太陽の仰角の変化方向に向けた状態で太
陽追尾センサを設置すれば、太陽の仰角をも検出できる
ことになる。

そして、方角を検出する為の太陽追尾センサと仰角を検
出する為の太陽追尾センサを用いれば、季節や時間を問
わずに太陽を追尾できる。

〈考案の効果〉 以上説明した様に本考案によれば、太陽の移動方向に向
けて設置することで太陽の追尾が可能となり、しかも小
型で耐久性の大きい太陽追尾センサが提供できることに
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例を説明する縦断面図、 第２図乃至第４図は、半球カップに入射する太陽光を説
明する光路図である。 １…太陽追尾センサ,2（2a,2b）…受光器,3…ケーシン
グ,4…半球カップ,5（5a,5b）…光反射部,6…光吸収部,
7…開口面,9…遮光板,10…集光部,11（11a,11b）…受光
素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上部に開口部を有するケーシングの内部に
   設けられ、開口面を上方に向けた半球カップと、 前記半球カップの内面を左右二等分し、その一方の内面
   に形成した光反射部と他方の内面に形成した光吸収部
   と、 前記半球カップの開口面略中央に設けられた集光部と、 前記集光部を除いたケーシングの開口部を密閉した遮光
   板と、 前記遮光板の内面側でかつ前記光反射部の上方に設けた
   受光素子とからなる受光器を、複数個並設したものであ
   って、 前記並設された受光器のうち、隣接する受光器相互は、
   夫々の光反射部同志を対向又は背向配置してなることを
   特徴とする太陽追尾センサ。