CH673522A5

CH673522A5 -

Info

Publication number: CH673522A5
Application number: CH3604/87A
Authority: CH
Inventors: Kei Mori
Original assignee: Kei Mori
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1990-03-15
Also published as: GB8721788D0; SE8703597L; AU7860487A; IT8721946A0; DK492787D0; DK492787A; US4809675A; FI873991A0; DE3731515A1; FI873991A; NL8702213A; KR880004273A; FR2604242A1; GB2195188A; CN87106473A; JPS6376203A; SE8703597D0; GB2195188B; IT1222678B

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung fangende Vorrichtung und eine lichtreflektierende Vorrichtung, welche zusammenwirken. Die lichtempfangende Vorrichtung ist fest montiert, um Lichtenergie in einem optischen Leiterkabel aufzufangen, welches ein lichtempfangendes Ende hat, das sich im Fokus einer optischen Linse befindet und die lichtreflektierende Vorrichtung ist getrennt davon angeordnet, so dass der direkte Einfall von Sonnenstrahlen auf die lichtempfangende Vorrichtung nicht behindert wird. Die von der lichtreflektierenden Vorrichtung reflektierten Sonnenstrahlen werden auf die lichtempfangende Vorrichtung übertragen, weshalb die lichtempfangende Vorrichtung sich auch an einem Ort ohne direkte Sonnenbestrahlung befinden kann.

Eine von der Inhaberin früher vorgeschlagene automatische Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen weist einen zylindrischen Unterbau und einen transparenten, kuppelförmi-gen Oberteil auf. Das Gehäuse der Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen besteht aus dem Unterbau und dem Oberteil. Zum Betrieb der Vorrichtung wird eine lichtempfangende Einheit in dem Gehäuse untergebracht.

Die lichtempfangende Einheit umfasst eine Vielzahl optischer Linsen (z.B. neunzehn Linsen), um die Sonnenstrahlen zu fokussieren, einen Lichtrichtungs-Sensor, um die Sonnenrichtung zu bestimmen, einen gemeinsamen Tragrahmen für die Linsen und den Sensor, einen ersten Motor mit einer Rotationsachse (horizontale Achse), um diese Elemente zu drehen, einen Tragarm, welcher die genannten Elemente von den Linsen zum Motor trägt, einè zweite Rotationsachse (vertikale Achse), die senkrecht zur Rotationsachse des genannten Motors angeordnet ist, und einen zweiten Motor, der die zweite Rotationsachse (vertikale Achse) dreht. Die Sonnenrichtung wird durch den ob-genannten Lichtrichtungs-Sensor bestimmt. Der erste und zweite Motor werden mittels Steuervorrichtungen so angetrieben, dass die Linsen immer gegen die Sonne gerichtet sind. Das die Sonnenstrahlen den Ort, an dem die lichtempfangende Vorrichtung aufgestellt ist, während einer langen Zeit nicht erreichen, die lichtempfangende Vorrichtung imstande ist, die von der lichtreflektierenden Vorrichtung reflektierten Lichtstrahlen 40 zu empfangen.

Die obgenannten Eigenschaften und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen zu ersehen. Dabei zeigt:

45 Fig. 1 eine Ansicht einer konventionellen Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen;

Fig. 2 eine Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine weitere Ausführung der lichtreflektierenden Vorrichtung; und so Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Erklärung einer Ausführung einer automatischen Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen gemäss einem früheren Vorschlag der Inhaberin. Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Unterbau 1 und einen 55 transparenten, kuppeiförmigen Oberteil 2. Der Oberteil enthält eine Einheit zum Auffangen von Sonnenstrahlen 10.

Die Einheit zum Auffangen von Sonnenstrahlen 10 enthält eine Vielzahl optischer Linsen 11 (z.B. neunzehn Linsen), um die Sonnenstrahlen zu fokussieren, einen Lichtrichtungs-Sensor 60 12, um die Sonnenrichtung zu bestimmen, einen gemeinsamen Tragrahmen 13 für die Linsen 11 und den Sensor 12, einen ersten Motor 14, um diese Elemente in Richtung des Pfeiles A zu drehen, einen Tragarm 15, der die vorgenannten Elemente von den Linsen 11 zum Motor 14 trägt, eine Drehachse 16 senkrecht 65 zur Drehachse des genannten Motors 14, und einen zweiten Motor (nicht dargestellt in Fig. 1), um die Drehachse 16 in Richtung des Pfeiles B zu drehen. Die Sonnenrichtung wird mittels des genannten Lichtrichtungs-Sensors 12 bestimmt. Die

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Steuerung des ersten und zweiten Motors erfolgt über Steuereinheiten 17 und 18, so dass die Linsen 11 immer gegen die Sonne gerichtet sind. Ein lichtempfangendes Ende eines optischen Leiterkabels (nicht dargestellt in Fig. 1) befindet sich im Brennpunkt der Linsen. Die Lichtstrahlen werden in das optische Leiterkabel geführt und durch dieses an den gewünschten Ort übertragen.

Die oben beschriebene Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen wird immer an sonnenbestrahlten Stellen des Erdbodens oder auf Gebäudedächern installiert. Aufgrund der steigenden Bodenpreise in den letzten Jahren besteht jedoch das Bestreben, den verfügbaren Boden besser zu nutzen, was dazu führt, dass die Zahl von hohen Gebäuden in städtischen Gebieten weiterhin stark zunimmt. Dies führt dazu, dass früher installierte Vorrichtungen zum Auffangen von Sonnenstrahlen in den Schatten neu erstellter Gebäude geraten, so dass diese Vorrichtungen keine Sonnenstrahlen empfangen und ihre Leistung beeinträchtigt wird. Die Nachteile einer solchen Entwicklung sollen behoben werden.

Zu diesem Zweck wird gemäss der vorliegenden Erfindung eine lichtreflektierende Vorrichtung installiert, welche die Sonnenstrahlen, die an einer immer sonnenbestrahlten Stelle einfallen, reflektiert und auf die Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen fokussiert. Dabei werden die Sonnenstrahlen durchgehend von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang auf die Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen fokussiert.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Erklärung einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Dabei werden dieselben Referenznummern verwendet wie bei der Beschreibung der herkömmlichen Konstruktionsweise, so dass sich eine detaillierte Erklärung erübrigt. In der vorliegenden Ausführung wird die oben beschriebene Einheit zum Auffangen von Sonnenstrahlen 10 als lichtempfangende Vorrichtung bezeichnet. In Fig. 2 ist die lichtempfangende Vorrichtung auf dem Dach eines Gebäudes P installiert. Es wird angenommen, die Gebäude Q und R, die höher als das Gebäude P sind, seien später als das Gebäude P und auf beiden Seiten desselben errichtet worden. Bei Einfall von Sonnenlicht aus den Richtungen Si oder S2 wirft das Gebäude R einen Schatten auf den Bereich unterhalb Li oder L2, so dass die Sonnenstrahlen die lichtempfangende Vorrichtung 10 nicht erreichen.

Auf dem Dach des Gebäudes Q, welches sich gegenüber dem Gebäude R befindet, wird eine lichtreflektierende Vorrichtung 20 installiert. Die lichtreflektierende Vorrichtung 20 weist eine scheibenförmige Reflektorplatte 21 mit einem hohen Reflexionskoeffizienten auf, einen Antriebsmotor 23, der um eine Achse dreht, die in Richtung des horizontalen Durchmessers der Reflektorplatte 21 liegt, einen halbkreisförmigen Tragarm 22, auf welchem der Motor 23 drehbar gelagert ist, einen weiteren Antriebsmotor (nicht dargestellt in Fig. 2) im Unterbau 25, um den Tragarm 22 um eine vertikale Achse 24 zu drehen und eine transparente Kuppel 26, in welcher die obgenannten Elemente untergebracht sind.

Die Reflektorplatte 21 dient dazu, die Sonnenstrahlen Li und L2 zu reflektieren und auf die lichtempfangende Vorrichtung 10 zu fokussieren. Wenn sich die Sonne von Si nach S2 bewegt, wird die Reflektorplatte 21 von der durch ausgezogene Linien dargestellten Position zur gestrichelt dargestellten Position gedreht. Da die gegenseitige Lage der lichtempfangenden Vorrichtung 10 und der lichtreflektierenden Vorrichtung 20 konstant ist, ist der Drehwinkel der Reflektorplatte gleich der Hälfte des Winkels, zwischen der Verbindungslinie von der Reflektorplatte 21 zur Sonnenstellung Si und der Verbindungslinie von der Reflektorplatte 21 zur Sonnenstellung S2.

Die Reflektorplatte 21 wird gedreht durch den Motor 23, dessen Drehachse horizontal verläuft und den zweiten Motor, dessen Drehachse vertikal verläuft. Die Steuerung der Drehbewegung wird beispielsweise wie folgt ausgeführt. Da die optische Linse 11 der lichtempfangende Vorrichtung 10 gegen die lichtreflektierende Vorrichtung 20 gerichtet ist, ist der Lichtrichtungs-Sensor 12 ebenfalls zu jedem Zeitpunkt gegen die Reflektorplatte 21 gerichtet und bestimmt die Bewegung der re-s flektierten Sonnenstrahlen in X-Richtung (horizontal) und Y-Richtung (vertikal). Die reflektierten Sonnenstrahlen erzeugen einen hellen Punkt und ein Lichtsensor (nicht dargestellt in Fig. 2) bestimmt dessen Brennpunkt. Die Ausgangssignale des Lichtsensors entsprechen den Richtungssignale X und Y und werden 10 mittels einer Signalleitung 31 auf eine Steuereineit 30 übertragen. Deren Steuersignale werden mit Hilfe von Übertragungsleitungen 32 und 33 zum Motor 23 und zum weiteren Motor (nicht dargestellt in Fig. 2), der um die vertikale Achse dreht, geführt. Aufgrund dieser Steuersignale werden die Motoren so 15 angetrieben, dass die Ausgangssignale des Lichtsensors gleich gross werden.

Eine andere Antriebsart besteht darin, die Tatsache zu nutzen, dass der Sonnenstand für einen gegebenen Ort und die Zeitpunkte, zu denen Schatten auf die lichtempfangende Vor-20 richtung 10 fällt, für das ganze Jahr bestimmt und die Drehbewegungen der Motoren entsprechend programmiert werden können.

Wenn ferner die Sonne über Si und S2 steigt und die Sonnenstrahlen die lichtempfangende Vorrichtung 10 direkt errei-25 chen, ist es nicht mehr erforderlich, reflektierte Sonnenstrahlen von der lichtreflektierenden Vorrichtung 20 zu empfangen. Da die Winkelposition der Reflektorplatte 21 jederzeit bekannt ist, sendet die Steuereinheit 30 bei einer gegebenen Winkelposition einen Befehl zur Änderung der Ausgangssignale des Lichtrich-30 tungs-Sensors 12, so dass dieser nach der herkömmlichen Methode arbeitet und direkt der Sonne nachfolgt und die lichtreflektierende Vorrichtung 20 nicht mehr benutzt.

Wenn im weiteren der Schatten des Gebäudes Q auf die lichtempfangende Vorrichtung 10 fällt, werden die Sonnen-35 strahlen in der oben beschriebenen Weise mittels der anderen lichtreflektierenden Vorrichtung 20', die sich auf dem Dach des Gebäudes R befindet, auf die lichtempfangende Vorrichtung 10 fokussiert. Auf eine solche Weise kann die Nutzung der Sonnenstrahlung erheblich verbessert werden.

40 Fig. 3 zeigt die Konstruktion einer Reflektorplatte, mit welcher die aufgefangene Lichtenergie durch Vergrösserung der reflektierenden Fläche erhöht werden kann. Mehrere Reflektor-plättchen 111 gleicher Konstruktion sind mit einem Ring 112, der wenig grösser als ein solches Reflektorplättchen 111 ist, auf 45 einer Reflektorplatte 110 koaxial angeordnet. Das Reflektorplättchen 111 ist um eine Drehachse 114 um den senkrechten Durchmesser des Rings 112 drehbar und über diese Drehachse mit dem Ring 112 verbunden. Der Ring 112 ist um eine Drehachse 113 um den horizontalen Durchmesser einer kreisförmi-50 gen Bohrung der Reflektorplatte 110 drehbar und über diese Drehachse mit der Reflektorplatte 110 verbunden. Metallene Halterungen 1131 und 1141 (nicht dargestellt in Fig. 3) dienen dazu, die reflektierenden Flächen der einzelnen Reflektorplättchen 111 so zu fixieren, dass sie ein Paraboloid bilden, so dass 55 die einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen auf die lichtempfangende Vorrichtung 10 fokussiert werden.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3. Die oben erwähnten Drehachsen und metallenen Halterungen sind auf der Rückseite der Reflektorplatte 110 angebracht, so 60 dass die reflektierende Vorderseite nicht beeinträchtigt wird. Die Reflektorplatte 110 ist, wie vorangehend beschrieben, mittels des Motors 23 um ihren horizontalen Durchmesser drehbar. Der Motor 23 ist auf dem Tragarm 22 montiert und dieser ist um die vertikale Achse 24 drehbar. In Fig. 3 und 4 sind die Re-65 flektorplättchen 111 kreisförmig dargestellt. Sie können jedoch auch quadratisch, rechteckig oder polygonal sein. Generell kann jede Anordnung verwendet werden, welche zu einer Erhöhung der aufgefangenen Lichtenergie führt.

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Wie vorangehend bereits erwähnt, ermöglicht die vorliegende Erfindung, selbst wenn der gewünschte Installationsort der Vorrichtung während langer Zeit ohne Sonnenbestrahlung ist, dass die von der lichtreflektierenden Vorrichtung reflektierten Sonnenstrahlen die lichtempfangende Vorrichtung gleichwohl erreichen. Dadurch wird es möglich Lichtenergie zu geringen Kosten während einer langen Zeitdauer zu nutzen. Da der Reflexionskoeffizient der Reflektorplatte 90% übersteigt, liegt die gesamthaft aufgefangene Lichtenergie erheblich höher, als wenn keine lichtreflektierenden Vorrichtungen installiert werden. Dies ist eine Folge der Verlängerung der Betriebsdauer von s Sonnenaufgang zu Sonnenuntergang. Im Hinblick auf einen wirkungsvollen Einsatz von Lichtenergie, ist die vorgeschlagene Erfindung von grossem Nutzen.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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lichtempfangende Ende des optischen Leiterkabels wird im Brennpunkt der Linsen angeordnet. Die Lichtstrahlen werden in das optische Leiterkabel geführt und durch dieses an einen beliebigen Ort übertragen.

s Die beschriebene Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen wird immer an sonnenbestrahlten Stellen des Erdbodens oder auf Gebäudedächern installiert. Aufgrund der steigenden Bodenpreise in den letzten Jahren besteht jedoch das Bestreben, den verfügbaren Boden besser zu nutzen, was dazu io führt, dass die Zahl von hohen Gebäuden in städtischen Gebieten weiterhin stark zunimmt. Dies führt dazu, dass früher installierte Vorrichtungen zum Auffangen von Sonnenstrahlen in den Schatten neu erstellter Gebäude geraten, so dass diese Vorrichtungen keine Sonnenstrahlen empfangen und ihre Leistung is beeinträchtigt wird. Die Nachteile einer solchen Entwicklung sollen behoben werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen zu schaffen, welche eine lichtempfangende Vorrichtung und eine lichtre-20 flektierende Vorrichtung enthält, wobei die lichtreflektierende Vorrichtung getrennt von der lichtempfangenden Vorrichtung positioniert ist, um die Sonnenstrahlen zu reflektieren und auf die lichtempfangende Vorrichtung zu fokussieren.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht 2s darin, eine Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen zu schaffen, welche eine lichtempfangende Vorrichtung und eine lichtreflektierende Vorrichtung enthält, wobei die von der lichtreflektierenden Vorrichtung reflektierten Sonnenstrahlen auf die lichtempfangende Vorrichtung übertragen werden, so dass 30 die lichtempfangende Vorrichtung auch an Orten ohne direkte Sonneneinstrahlung aufgestellt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen zu-schaffen, welche eine lichtempfangende Vorrichtung und eine zum Auffangen von Sonnenstrahlen und umfasst eine lichtemp- 35 lichtreflektierende Vorrichtung enthält, bei welcher, auch wenn

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen (Li, L2), dadurch gekennzeichnet, dass diese eine lichtempfangende Vorrichtung (10) enthält, welche eine optische Linse (11) und ein optisches Leiterkabel aufweist, wobei das optische Leiterkabel ein lichtempfangendes Ende hat, welches im Brennpunkt der optischen Linse positioniert ist und die auf die optische Linse einfallende Lichtenergie überträgt und dass eine lichtreflektierende Vorrichtung (20) getrennt von der lichtempfangenden Vorrichtung (10) vorgesehen ist, welche die Sonnenstrahlen reflektiert und diese auf die genannte lichtempfangende Vorrichtung fokussiert.
2. Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (11) der lichtempfangenden Vorrichtung (10) fest montiert ist, so dass ihre Oberfläche gegen die lichtreflektierende Vorrichtung (20) gerichtet ist, dass diese lichtreflektierende Vorrichtung mit einem Richtungssensor (12) gekoppelt ist, der die Richtung der Sonnenstrahlen bestimmt und dass die lichtreflektierende Vorrichtung (20) so geneigt wird, dass die reflektierten Lichtstrahlen auf die lichtempfangende Vorrichtung fokussiert werden.
3. Vorrichtung zum Auffangen von Sonnenstrahlen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Vorrichtung (20) eine Vielzahl von Reflektoren (111) aufweist, welche so angeordnet sind, dass diese Reflektoren einen konkaven Spiegel bilden, dessen Fokus auf der lichtempfangenden Vorrichtung (10) liegt.