JPH0845319A - 曇りのときにも適応する太陽光採光制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 曇りのときにも適応する太陽光採光制御装置
を提供する。 【構成】 採光部に水平方向に回転自在の１枚又は複数
枚の平板プリズム１を配置し、これらの平板プリズム１
に対面する位置に光軸センサ４を備え、光軸センサ４に
より太陽光における直達光の光軸を検出し、平板プリズ
ム１の回転を太陽光を追尾して制御するようにした太陽
光採光制御装置であって、光軸センサ４からの出力に基
づいて晴れと判定したときの太陽光の高度と方位によっ
て定まる光軸、又は上記平板プリズムのひねり角等のデ
ータをそのときの月、日、時刻と共に常時記憶すると共
に、以後の晴れの日のデータによって更新するように
し、曇りと判定したときには、その記憶したデータ内の
晴れのときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の最新デ
ータを用いて、上記平板プリズムの回転角が太陽光に対
して適正な値となるように制御するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽光採光装置及び太陽
光発電装置並びに太陽光温水器等の太陽光利用装置に適
用し、曇りのときにもより多くの光量を得られるように
した曇りのときにも適応する太陽光採光制御装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽光採光制御装置は、図６に示
すように構成されていた。

【０００３】同図において、１は採光部となる平板プリ
ズムで、下面部には複数個の三角状の微小プリズム部１
ａを形成すると共に外周部には図示しないが、後述する
歯車３と噛合する歯が形成されているものとする。

【０００４】２はモータ、３はこのモータの駆動力によ
って平板プリズム１を回転させるための歯車である。

【０００５】４は平板プリズム１の例えば、直上方に配
置された光軸センサ、５はマイクロコンピュータ等の中
央処理装置（以下ＣＰＵという）で、太陽の年間の高度
と方位等に関するデータを記憶する記憶機能と所要の演
算を行う演算機能を備えているものとする。６はＣＰＵ
５に対する入出力装置である。また、７は光軸センサ４
と入出力装置６をつなぐ導線、８はモータ２と入出力装
置６をつなぐ導線、９は歯車３とモータ２の連結軸であ
る。１０はＣＰＵ５と入出力装置６を含む制御装置であ
る。

【０００６】上記構成において、光軸センサ４から光軸
信号が入出力装置６を介してＣＰＵ５に送られ、ＣＰＵ
５で太陽光の直達光を検出して晴れと判定したとき、Ｃ
ＰＵ５でその光軸信号を演算処理し、その光軸に対応す
る採光を行うための平板プリズムの回転信号を入出力装
置６を介してモータ２に与えて、モータ２を使って歯車
３を回転して太陽光の直達光に対応して平板プリズム１
を制御して目的の方向に導いている。

【０００７】一方、光軸センサ４からの光軸信号が検出
されないか、又は所定レベル以下の場合にはＣＰＵ５が
曇りと判定し、そのときの状態を保持していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の太陽光採光制御
装置では、前述のように、光軸センサで太陽光の直達光
の光軸信号が検出されないか又は所定レベル以下の場合
は曇りと判定して、モータ２の制御を行うことをしてい
なかった。

【０００９】しかし、曇りの場合でも少量ではあるが直
達光が含まれているので、モータ２を制御した方が光量
をより多く得られる。

【００１０】ところが従来のものでは、曇りのときには
光軸制御を行わないようにしていたので太陽エネルギー
を有効に利用できないという問題点があった。

【００１１】また、従来のものには図示しないが晴れ、
曇りに関係なく常に光軸制御を行う態勢とするものもあ
ったが、この場合は光軸制御ができれば晴れ、できなけ
れば曇りとする方法で曇りの判定を行っていた。しか
し、この方式のものでは光軸制御ができない曇りのとき
にも一旦は光軸制御を行う態勢とするようになっていた
ため、不必要な動きが行われることによって制御に時間
がかかるという問題点があった。

【００１２】本発明は従来のものの上記課題（問題点）
を解決するようにした曇りのときにも適応する太陽光採
光制御装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の曇りのときにも
適応する太陽光採光制御装置は、上記課題を解決するた
めに、採光部に水平方向に回転自在の１枚又は複数枚の
平板プリズムを配置し、これらの平板プリズムに対面す
る位置に光軸センサを備え、この光軸センサにより太陽
光における直達光の光軸を検出し、上記平板プリズムの
回転を太陽光を追尾して制御するようにした太陽光採光
制御装置であって、上記光軸センサからの出力に基づい
て晴れと判定したときの太陽光の高度と方位によって定
まる光軸、又は上記平板プリズムのひねり角等のデータ
をそのときの月、日、時刻と共に常時記憶すると共に、
以後の晴れの日のデータによって更新するようにし、上
記光軸センサの出力により曇りと判定したときには、そ
の記憶したデータ内の晴れのときの同一時刻又は同一時
刻付近の過去の最新データを用いて、上記平板プリズム
の回転角が太陽光に対して適正な値となるように制御す
るように構成した。

【００１４】この場合、採光部に水平方向に回転自在の
１枚又は複数枚の平板プリズムを配置し、これらの平板
プリズムに対面する各位置に夫々光軸センサと光量セン
サとを備え、この光軸センサにより太陽光における直達
光の光軸を検出し、上記平板プリズムの回転を太陽光を
追尾して制御するようにした太陽光採光制御装置であっ
て、当初、光軸の制御ができることにより晴れと判定し
たときは上記光軸センサからの出力に基づいて上記平板
プリズムにより太陽光の直達光の光軸を制御して採光
し、その晴れの日の太陽光の高度と方位によって定まる
光軸、又は上記平板プリズムのひねり角等の毎時のデー
タをそのときの月、日、時刻との関連のもとに記憶する
と共に、同じ日の毎時の光量を月、日、時刻との関連の
もとに初期データとして記憶し、また、この初期データ
は以後の晴れの日のデータによって更新して記憶するよ
うにし、これらの初期データが得られた後は、上記光量
センサから検出された該当する日のある時刻の光量が過
去の最新の晴れの日の同一時刻又は同一時刻付近の光量
の所定割合以下では曇りと判定するようにし、曇りと判
定したときには、上記のように記憶した初期データの晴
れのときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の最新デー
タを用いて、上記平板プリズムの回転角が太陽光に対し
て適正な値となるように制御するように構成することが
できる。

【００１５】さらに、太陽光発電装置又は太陽光温水装
置等の太陽光利用装置の採光部として上記の太陽光採光
制御装置を適用することにより上述のような太陽光採光
制御装置により曇りと判定したときは、晴れのときの同
一時刻又は同一時刻付近の過去の最新のデータを利用し
て採光装置の姿勢を制御することが望ましい。

【００１６】

【作用】本発明の太陽光採光制御装置では、光軸センサ
によって曇りと判定し、曇りのときにも晴れのときのデ
ータに基づく毎時の光軸制御を行うため、このような制
御を行わないものに比べて多くの光量を得ることができ
る。

【００１７】また、光軸センサの他に光量センサも備え
るようにすれば、曇りのときには過去の最新の晴れのと
きの同一時刻又は同一時刻付近の光量と比較することに
より、光量の検出によっても曇りの判定が的確にできる
から、晴れのときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の
最新のデータを用いて光軸制御を行うことができ、採光
された光量をさらに増大させることができる。

【００１８】したがって、これらの曇りのときの採光制
御を太陽光発電装置、太陽光温水器等の太陽光利用装置
の採光部の前段に配置すれば太陽エネルギーを有効に活
用できる。

【００１９】

【実施例】以下図１乃至図５に示す第１乃至第３の各実
施例によって本発明を具体的に説明する。

【００２０】第１の実施例：図１は本発明の第１の実施
例を示すもので、同図において、従来のものと対応する
構成については、図６と同一の符号を付して示した。

【００２１】１１は月、日、時刻を有するタイマであ
り、１２は記憶装置（以下メモリという）で、これらは
共にＣＰＵ５に接続されているものとし、制御装置１０
Ａの中に内蔵されているものとする。

【００２２】上記構成において、光軸センサ４から光軸
信号が入出力装置６を介してＣＰＵ５に送られ、ＣＰＵ
５で太陽光の直達光を検出して晴れと判定したとき、Ｃ
ＰＵ５でその光軸信号を演算処理し、その光軸に対応す
る採光制御を行うための指令を入出力装置６を介してモ
ータ２に与え、歯車３を介して平板プリズム１を回転し
て太陽光の直達光に対応し、平板プリズム１が適正な回
転角となるように制御する。

【００２３】なお、晴れのとき、光軸センサ４で光軸信
号を検出し、その光軸信号によって回転制御される毎時
のプリズムのひねり角（プリズム角という）のデータと
タイマ１１から読み取った月、日、時刻の各データをメ
モリ１２に記憶しておく。

【００２４】そして、光軸センサ４で光軸信号が検出さ
れないか又は所定レベル以下のときはＣＰＵ５がその日
の天候を曇りと判定するので、この場合にはタイマ１１
から読み取られる時刻データをもとに、その時刻のメモ
リ１２に記憶済みの晴れのときの同一時刻又は同一時刻
付近の過去の最新の光軸制御データをメモリ１２から読
み取り、そのデータをもとにモータ２を駆動して平板プ
リズム１の回転角を適正角度となるように制御するから
曇りのときも屋内に採光される太陽の光量を増大させる
ことができる。

【００２５】なお、図１では、光軸センサ４を平板プリ
ズム１の上側に配置した場合を示したが、これに代えて
光軸センサ４を平板プリズム１の下側に配置するように
しても良い。また、図２は本実施例の動作を示す流れ図
である。

【００２６】第２の実施例：図３は本発明の第２の実施
例を示すもので、同図において図１と対応する構成につ
いては、図１と同一の符号を付して示した。

【００２７】１０Ａは制御装置で、ＣＰＵ５と入出力装
置６とタイマ１１とメモリ１２とが内蔵されているもの
とする。

【００２８】１３は光量センサ、１４は光量センサ１３
と入出力装置６をつなぐ導線で光軸センサ４に加えて光
量センサ１３を設けた点に本実施例の構成上の特徴があ
る。

【００２９】本実施例のものでは、まず、初期データを
得るために、第１の実施例と同様、光軸センサ４からの
光軸信号を入出力装置６を介してＣＰＵ５に送り、ＣＰ
Ｕ５で太陽光の直達光を検出して晴れと判定したとき
は、平板プリズム１の回転信号をＣＰＵ５から入出力装
置６を介してモータ２に与えて、モータ２の駆動力を歯
車３を介して平板プリズム１に伝え太陽光の直達光に対
応して平板プリズム１を制御して目的の方向に導く。

【００３０】そして、この晴れのときの初期データを得
るために光軸センサ４で光軸を検出し、その光軸信号に
基づき制御する平板プリズム１の毎時のプリズム角のデ
ータとタイマ１１から読み取った月、日、時刻と光量セ
ンサ１３で測定された出力値をメモリ１２に夫々記憶し
ておく。

【００３１】従って、このような初期データが得られた
後は、光量センサ１３で測定された出力値とメモリ１２
に記憶してある過去の最新の晴れのときの同一時刻又は
同一時刻付近の光量値データとを比較し、光量センサ１
３で検出された出力値が過去のデータの所定割合以下、
例えば７０％以下であれば曇りと判定する。

【００３２】このようにして曇りと判定されたときは、
第１の実施例の場合と同様、晴れのときの同一時刻又は
同一時刻付近の過去の最新の光軸データをもとに光軸制
御を行って屋内に採光される太陽の光量を増大させるこ
とができる。なお、図３では光軸センサ４及び光量セン
サ１３を平板プリズム１に対して夫々上側及び下側に配
置した場合を示したが、これに代えて光軸センサ４及び
光量センサ１３を平板プリズム１に対して夫々逆側に配
置するようにしても良い。また、図４は本実施例の動作
を示す流れ図である。

【００３３】第３の実施例：図５は本発明の第３の実施
例を示すものである。同図（Ａ）、（Ｂ）において、１
５は図１又は図３で説明した太陽光採光制御装置、また
１６は太陽光発電装置、１７は太陽光温水器である。

【００３４】上記構成において、太陽光採光制御装置１
５は第１、第２の実施例で示したような構成となってい
るから、晴れのときには太陽光発電装置１６や太陽光温
水器１７に対して採光された太陽光が鉛直に照射される
ように太陽光発電装置１６や太陽光温水器１７の採光部
の姿勢が制御される。

【００３５】また、太陽光採光制御装置１５は曇りのと
きは、晴れのときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の
最新のデータをもとに太陽光採光制御装置１５に内蔵さ
れる平板プリズムを回動させ、太陽からの採光量が常に
最大となるように制御するから、太陽光発電装置１６や
太陽光温水器１７に対する照射も最適となり、太陽光が
有効に利用されるようになる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の曇りのときにも対応する太陽光
採光制御装置は、上記のように構成されるから次のよう
な優れた効果を有する。 （１）曇りと晴れを判定する基準を設け、曇りのときに
も平板プリズムの回転角の制御を行うようにしたから、
このような制御を行わない場合に比べ多くの光量を得る
ことができる。 （２）この場合、曇りの検出を光軸センサのみで行う場
合は、光軸信号の不検出により曇りであることを判定し
て同一時刻又は同一時刻付近の過去の最新の光軸データ
を用いて、曇りのときにも採光部を構成する平板プリズ
ムの回転角の制御を行うようにしたから、その制御は容
易である。 （３）また、光軸センサのほかに光量センサをも備えた
ものでは、予め、初期データとして記憶してある晴れの
ときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の最新の光量信
号のデータとの比較によっても曇りと判定できるから、
曇りの判定がより正確となり、また曇りと判定されたと
きは過去の同一時刻又は同一時刻付近の最新データを用
いて平板プリズムの回転制御を行って、曇りのときの光
量をさらに増大できる。 （４）また、太陽光発電装置や太陽光温水器の前段に上
記のように、曇りのときにも晴れのときと同様の光軸制
御を行うようにした太陽光採光制御装置を設置するよう
にすれば、太陽光発電装置や太陽光温水器への入射光量
を増大できるから、太陽エネルギーの有効利用が促進で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す制御回路も含む概
略構成図である。

【図２】第１の実施例の動作を示す流れ図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す制御回路も含む概
略構成図である。

【図４】第２の実施例の動作を示す流れ図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図６】従来例の構成を示す制御回路も含む概略構成図
である。

【符号の説明】

１：平板プリズム ２：モータ ４：光軸センサ ５：ＣＰＵ（中央処理装置） ６：入出力装置 １１：タイマ １２：メモリ １３：光量センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 採光部に水平方向に回転自在の１枚又は
   複数枚の平板プリズムを配置し、 これらの平板プリズムに対面する位置に光軸センサを備
   え、 この光軸センサにより太陽光における直達光の光軸を検
   出し、上記平板プリズムの回転を太陽光を追尾して制御
   するようにした太陽光採光制御装置であって、 上記光軸センサからの出力に基づいて晴れと判定したと
   きの太陽光の高度と方位によって定まる光軸、又は上記
   平板プリズムのひねり角等のデータをそのときの月、
   日、時刻と共に常時記憶すると共に、以後の晴れの日の
   データによって更新するようにし、 上記光軸センサの出力により曇りと判定したときには、
   その記憶したデータ内の晴れのときの同一時刻又は同一
   時刻付近の過去の最新データを用いて、上記平板プリズ
   ムの回転角が太陽光に対して適正な値となるように制御
   するようにしたことを特徴とする曇りのときにも適応す
   る太陽光採光制御装置。
2. 【請求項２】 採光部に水平方向に回転自在の１枚又は
   複数枚の平板プリズムを配置し、これらの平板プリズム
   に対面する各位置に夫々光軸センサと光量センサとを備
   え、この光軸センサにより太陽光における直達光の光軸
   を検出し、上記平板プリズムの回転を太陽光を追尾して
   制御するようにした太陽光採光制御装置であって、 当初、光軸の制御ができることにより晴れと判定したと
   きは上記光軸センサからの出力に基づいて上記平板プリ
   ズムにより太陽光の直達光の光軸を制御して採光し、そ
   の晴れの日の太陽光の高度と方位によって定まる光軸、
   又は上記平板プリズムのひねり角等の毎時のデータをそ
   のときの月、日、時刻との関連のもとに記憶すると共
   に、同じ日の毎時の光量を月、日、時刻との関連のもと
   に初期データとして記憶し、 また、この初期データは以後の晴れの日のデータによっ
   て更新して記憶するようにし、 これらの初期データが得られた後は、上記光量センサか
   ら検出された該当する日のある時刻の光量が過去の最新
   の晴れの日の同一時刻又は同一時刻付近の光量の所定割
   合以下では曇りと判定するようにし、 曇りと判定したときには、上記のように記憶した初期デ
   ータの晴れのときの同一時刻又は同一時刻付近の過去の
   最新データを用いて、上記平板プリズムの回転角が太陽
   光に対して適正な値となるように制御するようにしたこ
   とを特徴とする曇りのときにも適応する太陽光採光制御
   装置。
3. 【請求項３】 太陽光発電装置又は太陽光温水器等の太
   陽光利用装置の採光部として、 請求項１又は２記載の太陽光採光制御装置を適用するこ
   とにより、曇りと判定したときは晴れのときの同一時刻
   又は同一時刻付近の過去の最新のデータを利用してこの
   太陽光利用装置の採光部の姿勢を制御するようにしたこ
   とを特徴とする曇りのときにも適応する太陽光採光制御
   装置。