JPS6323124A - 太陽光収集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽光収集装置、特に、透明体のカプセル内
に太陽光を集束するためのレンズと、太陽の方向を検知
するセンサとを有し、該センサによって太陽の方向を検
知して前記レンズの受光面を太陽の移動に追従させて常
に太陽光を効率よく収集するようにした太陽光収集装置
において、前記カプセル内に空気流を発生させるように
し、もって、前記カプセル内の温度上昇又は温度低下に
よる前記センサの誤動作を防止するようにしたものであ
る。

第１図は、本出願人が先に提案した太陽光収集装置の一
例を説明するための斜視図で、図中、１は筒状の基体部
、２は透明体の球状体部で、これらによって太陽光収集
装置用カプセル３を構成し、使用状態においては、該カ
プセル内に図示のように太陽光収集袋＠１０が収容され
ている。この太陽光収集装置１ｏは、太陽光を集束する
ための多数枚例えば１９枚の同心円状に配設されたレン
ズ１１□〜１１□、太陽の方向を検出するための太陽光
方向センサ１２．これらを一体部に保持する支持枠体１
３、これらを矢印Ａ方向に回動させるための第１のモー
タ１５．前記レンズ１１□〜１１□、乃至モータ１５を
支持する支持腕１６、及び、前記モータ１５の回転軸と
直交するよう配設された回転軸１７、該回転軸１７を矢
印Ｂ方向に回転するための第２のモータ（図示せず）等
を有し、前記太陽光方向センサ１２によって太陽の方向
を検出し、その検出信号によってレンズ１１□〜１１１
ｇが常に太陽の方向を向くよう前記第１及び第２のモー
タを制御し、レンズ１１□〜１１□。

によって集束された太陽光を該レンズの各焦点位置にそ
の受光端が配設された図示しない多数本（第１図の例に
おいては１９本）の光導体ケーブル等に導入し、該光導
体ケーブルを通して任意所望の箇所へ伝達するようにし
ている。

而して、上述のごとき太陽光収集装置においては、該太
陽光収集装置を風雨、塵埃等から保護するために、該太
陽光収集装置を第１図に示したように透明体のカプセル
内に収容して使用しているが、そのため、カプセル内の
温度が上昇して（又は外気温の異常低下等によって下降
して）該カプセル内の装置に種々の悪影響を及ぼし、特
に、太陽の方向を検知するセンサ部の特性が温度上昇又
は下降によって変化し、太陽光の収集が効率よく行われ
なくなってしまうことがある等の欠点があった・ 本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を解決するため
になされたもので、特に、前記カプセル内に空気流を発
生させるようにし、もって、前記センサ部の異常な温度
上昇又は下降を防止して該センサが常に正常な動作をす
るようにし、常に太陽光を効率よく収集し得るようにし
たものである。

第２図は、本発明による太陽光収集装置の一実施例を説
明するための要部概略側断面図で１図中、１４は第１の
モータ１５によって回転される第１の回転軸、１８は第
２の回転軸１７を回転させるための第２のモータ、１１
．〜１１．はレンズでこれらのレンズ１１１〜１１ｓは
第１図に示したレンズ１１１〜１１．に対応しており、
これらのレンズ１１□〜１１．によって集束された太陽
光りは各レンズの焦点にその受光端面が配置された光ガ
イド２１１〜２１ｓ内に導入される（ただし、本発明に
おいては、第１図に示したレンズ１１３の位置を通して
後述の光導体２２が配設されるので、該レンズ１１．に
相当するレンズは使用しない）。

第３図は、上述のごとき多数枚のレンズから成るレンズ
系を裏側から見た場合の概略構成図で。

図示例の場合、１１□〜１１□、（ただし、１１゜はな
し）から成る１８枚のレンズが略同心円状に配設され、
各レンズの焦点に光ガイド２１□〜２１□、（ただし、
２１．はなし）の受光端面が配置されており、各光ガイ
ドの出光端は図示のようにレンズ系の中心部に集められ
、該中心部において光導体２２内に接続され、該先導体
２２を通して任意所望の箇所へ伝達され、該任意所望の
箇所において照明その他の使用に供される。このように
すると、多数枚のレンズ１１１〜１１１ｓによって集束
された太陽光は、各レンズに対向して配設された光ガイ
ド２１□〜２１□、内に導入されるが、各光ガイドの出
光端側は多数枚のレンズによって形成される略同心円の
中心部に集められ、該中心部において単一の光導体２２
に接続されているため、各光ガイドに導入された太陽光
は該単一の光導体２２を通して任意所望の箇所へ伝達さ
れるので、光ガイドの配線が非常に容易になり、また。

光ガイドとして光導体ケーブル以外に光導体ロンドを使
用することも可能となり、光ガイドに対するコストを低
廉化することができる。

而して、、上述のように、カプセル内に太陽光収集装置
を収納し、該太陽光収集装置に設けられたセンサによっ
て太陽の方向を検知してレンズ面が常に太陽の方向を向
くように制御する太陽光収集装置において、カプセル内
に入射した光を全て光導体内に捕捉してしまうことは不
可能であり、捕捉されなかった太陽光によってカプセル
内の温度が上昇し、該カプセル内の装置に悪影響を及ぼ
すが、特に、センサ部は温度の影響を受は易く、第２図
に示したように、レンズの受光面が子午線と一致した真
昼時には、センサ部が温度集中の起るカプセル頂点付近
にあり、センサが誤動作する虞れがあった。　　　″ 本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を解決するため
になされたもので、特に、前記センサ部に空気流を発生
させるようにし、もって、該センサ部の過大な温度上昇
又は下降を防止して該センサの正常な動作を保証し、太
陽光収集効率の向上を図ったものである。

第２図において、３０は吸引ポンプ、３１及び３２は支
持腕１６内に設けられた空気流通孔。

３３は熱交換器で、吸引ポンプ３ｏが作動されると１球
状体部２内の空気は一方の支持腕１６内に設けられた空
気流通孔３１を通して基体部１に導かれ、該基体部１に
設けられた熱交換器３３によって冷却される。斯様にし
て冷却された空気は、今度は、他方の支持腕１６内に設
けられた空気流通孔３２を通して球状体部２に戻される
が、その際、支持腕１６内を通った空気は図中に矢印Ｃ
にて示すように支持腕１６の先端部からセンサ部１２に
向けて放出される。従って、センサ部１２に空気流が起
こり、該センサ部１２に溜っていた熱い空気が吹き飛ば
されるので、該センサ部１２の空気が異常高温になるよ
うなことはなくなる。

このようにして吹き飛ばされた空気は前述のようにして
空気流血孔３１を通して基体部１に伝達され、該基体部
１において熱交換器３３によって冷却され、従って一１
球状体部２内の全体温度が高くなるようなこともなく、
センサ部１２の温度を所定温度に抑えることができる。

なお、基体部１にはセンサ１２からの信号を演算処理し
てモータ１５．１８を制御する制御回路３４が収納され
ているが、該制御回路３４に前述のようにして空気流通
路３１を通して送られてきた熱い空気が当ると該制御回
路３４が誤動作する虞れがあるので、このような不都合
を避けるためには、図示のように基体部１を隔板３５に
よって２分し、制御回路部３４に熱い空気が当らないよ
うにするとよい。

更に、レンズによって集束された太陽光が全て光ガイド
内に導入されるものとは限らず、また、天空光等もその
焦点像が大きすぎて光ガイド内に導入されず、これら収
集されない太陽光が熱エネルギーに変換されて球状体２
内の温度を上昇させ該球状体内の装置に悪影響を及ぼす
。集光反射板３６はこのような問題を軽減するために設
けたもので、該集光反射板３６によって前述のごとき理
由によって光ガイド内に導入されなかった光及び天空光
を反射して反射光Ｌ′とし、該反射光Ｌ′を光ガイド及
び光導体に導入するようにすると、球状体内の温度上昇
を軽減することができるばかりでなく、太陽光収集効率
の向上をも図ることができる。更に、上記実施例におい
ては、空気流通路３１に吸引ポンプ３ｏを設けた例を示
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
。

吸引ポンプ３ｏに代って、空気流通路３２に送風機を設
けてもよく、更には、吸引ポンプと送風機の両方を設け
てもよいことは容易に理解できよう。

また、空気流通路を支持腕内に設けた場合、及び、太陽
光方向センサをレンズ系の中心部に設けた場合等につい
て説明したが、太陽光方向センサは必ずしもレンズ系の
中心部になければならないものではなく、また、必ずし
も支持腕内に空気流通孔を設けなければならないもので
もない、更に、前記空気流の発生は、連続的に行なって
も又は間欠的に行ってもよく、或いは、カプセル内好ま
しくは該カプセル内の太陽光方向センサの近傍に温度セ
ンサを設けておき、該カプセル内の温度が所定値以上又
は以下になった時に前記空気流を発生させるようにして
もよく、更には、太陽光方向センサがレンズ系の中心部
に設けられているような場合には、該レンズ系の受光面
が子午線と一致する真昼時に、前記太陽光方向センサ部
の温度が一番高くなるので（換言すれば、カプセル内の
温度は球状体部の頂点付近が一番高くなり、太陽光方向
センサがレンズ系の中心部に設けられている時は、該太
陽光方向センサは真昼時に該カプセルの頂点付近に最も
接近する）、第１の回転軸或いは第２の回転軸にレンズ
系が子午線近傍に近づいたことを検知するマイクロスイ
ッチ等を設けておき、レンズ系の受光面が子午線近傍に
きた時に前記太陽光方向センサに向けて空気流を発生さ
せるようにしてもよい。また１以上には熱交換器によっ
てカプセル内の空気温度を下げることに主眼を置いて説
明したが、逆に、カプセル内の熱エネルギーを熱交換器
によって積極的に取り出して該カプセル内の熱エネルギ
ーを効果的に利用し、その結果としてカプセル内の温度
を下げるようにしてもよいことは容易に理解できよう。

更に、以上の説明においては、カプセル内の温度が上昇
する場合に主眼を置いて説明したが、場合によって外気
温度との関係で、カプセル内の温度が異常に低温になる
ことも考えられるが、そのような場合には、外部より熱
交換器を通してカプセル内に熱エネルギーを供給し、該
カプセル内の温度を所定温度に維持するようにするよう
にしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、カプ
セル内の温度、特に、カプセル内におけるセンサ部の過
大な温度上昇又は下降を効果的に抑え、もって、太陽光
センサの誤動作を防止し、更には、太陽光収集効率の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される太陽光収集装置の一例を
説明するための斜視図、第２図は、本発明による太陽光
収集装置の一実施例を説明するための要部概略側断面図
、第３図は、第２図に示したレンズ系を裏側から見た場
合の概略構成図である。 １・・・カプセル基体部、２・・・カプセル球状体部、
３・・・カプセル、１０・・・太陽光収集装置部、１１
□〜１１□、・・・レンズ、１２・・・太陽光方向セン
サ、１４・・・回転軸、１５・・・モータ、１６・・・
支持腕、１７・・・回転軸、１８・・・モータ、２１□
〜２１□９山光ガイド、２２・・・光導体、３０・・・
吸引ポンプ、３１゜３２・・・空気流通孔、３３・・・
熱交換器、３４・・・制御回路、３５・・・隔板、３６
・・・集光反射板。 特許出願人　　森　　　　　敬　− 第　　１　　図 第　２　　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）、太陽光を集束するためのレンズと、太陽の方向
   を検知するためのセンサと、前記レンズによって集束さ
   れた太陽光が導入される光導体と、前記レンズ及び該レ
   ンズと一体構成の部材を回動自在に支持する第１の回転
   軸と、該第１の回転軸を支持する支持腕と、該支持腕を
   前記第１の回転軸と直交する軸のまわりに回動自在に支
   持する第２の回転軸と、前記全体構成を収納する透明体
   のカプセルとを有し、前記センサによって太陽の方向を
   検知して前記第１の回転軸及び第２の回転軸を前記レン
   ズの受光面が太陽の方向を向くよう制御して前記レンズ
   によって集束された太陽光を前記光導体内に導入するよ
   うにした太陽光収集装置において、前記カプセルは太陽
   光収集装置部を収納する透明体の球状部と、該球状部を
   支持する基体部とから成り、前記基体部に熱交換器を有
   し、前記球状部の空気が前記基体部において冷却又は加
   熱されて該球状部に返還されるよう構成されていること
   を特徴とする太陽光収集装置。
2. （２）、前記レンズが略同心円状に配列された多数枚の
   レンズから成り、各レンズの焦点に光ガイドの受光面が
   配設され、該多数本の光ガイドが単一の光導体に接続さ
   れ、該単一の光導体が前記第１の回転軸を同軸に通して
   配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項に記載の太陽光収集装置。
3. （３）、前記光導体が前記支持腕内を通して前記第２の
   回転軸に同軸に配設されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第（２）項に記載の太陽光収集装置。
4. （４）、前記センサが前記多数枚のレンズによって形成
   される略同心円の中心部に配設されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（２）項又は第（３）項に記載の
   太陽光収集装置。
5. （５）、前記レンズの受光面が子午線近傍（子午線を含
   む）にある時に前記センサ部に空気流を発生させるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記
   載の太陽光収集装置。
6. （６）、前記送風機又は吸引ポンプが前記支持腕に装着
   され、前記センサ部における空気流が前記支持腕に穿設
   された空気流通孔を通して行われることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項乃至第（５）項のいずれか１項
   に記載の太陽光収集装置。