JP2010101591A

JP2010101591A - ヘリオスタットの駆動機構

Info

Publication number: JP2010101591A
Application number: JP2008275211A
Authority: JP
Inventors: Giichi Nakamura; 義一中村
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体を確実に回動させることができるヘリオスタットの駆動機構を提供する。
【解決手段】ミラー構成体３の重心が第１回動軸Ａよりも下方にあり、そのままでは水平になるミラー構成体３を、その下部にワイヤ１７を連結し、そのワイヤ１７を支持アーム１５に固定されたワイヤ巻取部１６により巻き取り自在なため、ワイヤの巻き取りと送り出しにより、ミラー構成体３が回動する。一方の回動は重力を利用するため、簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体３を確実に回動させることができる。
【選択図】図９

Description

本発明はヘリオスタットの駆動機構に関するものである。

複数の反射ミラーをフレーム体に取付けてミラー構成体を形成し、そのミラー構成体を回動軸に回動自在に支持し、太陽光を最適な向きで受光したり、或いは所望する方向へ反射したりするヘリオスタットが知られている。この種のヘリオスタットの場合は、ミラー構成体を支持している回動軸に駆動力を作用させることにより、ミラー構成体を回動させる構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２８０６６４号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、ミラー構成体を支持している回動軸に駆動力を作用させているため、回動軸に大きな駆動力を作用させる必要がある。そのため、大掛かりな駆動機構を必要とし、消費電力の増加を招いていた。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体を確実に回動させることができるヘリオスタットの駆動機構を提供するものである。

請求項１記載の発明は、フレーム体に複数の反射ミラーを取付けてミラー構成体を形成し、該ミラー構成体を第１回動軸に支持して該第１回動軸を中心を回動自在とし、該第１駆動軸をミラー構成体ごと第１回動軸に直交する第２回動軸に支持して該第２回動軸を中心に回動自在とし、第２回動軸の両端を架台に支持したヘリオスタットの駆動機構であって、前記ミラー構成体は第１回動軸に吊り下げ支持して、ミラー構成体の重心が第１回動軸よりも下方になるようにし、且つ第２回動軸から下向きに第２回動軸と一体的に回動する支持アームを形成し、該支持アームの下部とミラー構成体の下部の何れか一方にワイヤ巻取部を設け、他方に該ワイヤ巻取部からのワイヤを連結したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、ワイヤ巻取部が第１回動軸の真下よりも、ミラー構成体の下部から離反した方向に位置してことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ミラー構成体の重心が第１回動軸よりも下方にあり、そのままでは水平になるミラー構成体を、その下部にワイヤを連結し、そのワイヤを支持アームに固定されたワイヤ巻取部により巻き取り自在なため、巻き取ればミラー構成体が垂直になるように引き起こされるように回動し、ワイヤを送り出せばミラー構成体自体の重力により水平になるように回動する。一方の回動は重力を利用するため、簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体を確実に回動させることができる。

請求項２記載の発明によれば、ワイヤ巻取部が第１回動軸の真下よりも、ミラー構成体の下部から離反した方向に位置しているため、ミラー構成体の下部をワイヤ巻取部側へ十分に引き寄せて、ミラー構成体を垂直に近い状態まで回動させることができる。

本発明の好適な実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

金属パネルを組み合わせて構成したフレーム体１に、複数の反射ミラー２を取付けてミラー構成体３を形成している。ミラー構成体３は左右に同じ構造を有するものを、中央の連結板４と、下方の連結バー５で連結した構造になっている。

また、ミラー構成体３には中央部に複数の支持片６が突設され、そこに赤緯軸である第１回動軸Ａが貫通している。従って、第１回動軸Ａに対して支持片６の分だけ、ミラー構成体３の重心が下方にオフセットしている。

ミラー構成体３を支持した第１回動軸Ａは、地球の自転軸と平行な極軸である第２回動軸Ｂの固定された軸受７に回動自在に支持されている。第２回動軸Ｂの両端は地面に設置した架台８に支持されている。

従って、ミラー構成体３は、第１回動軸Ａを中心に太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回動自在で、第２回動軸Ｂを中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在となっている。

第２回動軸Ｂの廻りの回動
そして、第１回動軸Ａの両端には、第２回動軸Ｂに対して直交する面内に存在し且つ第２回動軸Ｂを中心とした円弧レール９の両端部が取付けられている。第１回動軸Ａの端末は、円弧レール９の端部に対して回動自在である（図４参照）。円弧レール９の外側が開いた断面コ字形で、その内部には長手方向に沿ってタイミングベルト（駆動力作用体）１０が設けられている。タイミングベルト１０は凹凸面を内側にした状態で、その両端がスプリング１１を介した状態で円弧レール９の両端部付近に固定されている。スプリング１１が介在することにより、タイミングベルト１０は適度なテンションで円弧レール９に押し付けられている。

一方、架台８には、モータ１２により駆動されるタイミングローラ（回転駆動部）１３が設けられている。このタイミングローラ１３にタイミングベルト１０の一部を一対のアイドルプーリ１４から引き出して係合させている。モータ１２は図示せぬセンサーからの出力により必要な方向及び必要な回転数だけ回転する。モータ１２が回転してタイミングローラ１３が回転すると、タイミングベルト１０が送られ、円弧レール９がその長手方向に回動して、第１回動軸Ａがミラー構成体３ごと第２回動軸Ｂを中心に回動する。

第１回動軸Ａの両端に円弧レール９の両端部が取付けられているため、小さな駆動力でも第１回動軸Ａをミラー構成体３ごと第２回動軸Ｂを中心として回動させることができる。タイミングベルト１０は円弧レール９にガイドされており、タイミングローラ１３に対する状態は常に一定で撓んだりすることがないため、安定したタイミングベルト１０の送りが行える。また、タイミングベルト１０とタイミングローラ１３の係合のため、両者間でスリップがなく、安定した送りを行うことができる。

第１回動軸Ａの廻りの回動
次に、第１回動軸Ａを中心にした方向での回動を説明する。第２回動軸Ｂの中央付近には、下向きに第２回動軸Ｂと一体的に回動する支持アーム１５が形成されている。支持アーム１５は第２回動軸Ｂの主軸方向に対して交差する方向（本実施形態では直角方向）に延びて、その下端部にはワイヤ巻取部１６が設けられている。

第２回動軸Ｂに位置固定されたワイヤ巻取部１６にはワイヤ１７が巻き取られ、図示せぬセンサからの出力により、ワイヤ１７を送り出したり、巻き取ったりすることができる。ワイヤ１７の先端は、ミラー構成体３の下部の連結バー５に結合されている。支持アーム１５が第２回動軸Ｂに対して直角方向に長く延びた状態で形成されているため、側面視で、ワイヤ巻取部１６は第１回動軸Ａの真下位置よりも連結バー５から離反する方向に位置している（図１０参照）。したがって、第２回動軸Ｂに位置固定されたワイヤ巻取部１６、ワイヤ１７、および連結バー５を介してミラー構成体３に第１回動軸Ａの回転中心のまわりの力のモーメント（反時計回り）を付与することができる。

ミラー構成体３は、支持片６を介して第１回動軸Ａに吊り下げ支持されており、その重心が第１回動軸Ａよりも下方にオフセットしているため、ミラー構成体３自体の重量により、ミラー構成体３には水平になろうとする回転力（時計回り）Ｒすなわち第１回動軸Ａのまわりの力のモーメントが作用する。

従って、このミラー構成体３の重量に起因した回転力Ｒを利用し、ワイヤ巻取部１６からワイヤ１７を送り出せば、ミラー構成体３は水平になるように時計回りに回動して所定位置でワイヤ１７の張力とバランスしてミラー構成体３の回転角（赤緯方向）を固定することができる。また、ワイヤ１７を巻き取れば、ミラー構成体３の下部の連結バー５が引き寄せられるため、ミラー構成体３は垂直になるように反時計回りに回動し、所定位置でワイヤ１７の張力とバランスして回転角を固定することができる。

特に、ワイヤ巻取部１６が第１回動軸Ａの真下よりも後退しているため、ミラー構成体３を引き寄せるストロークが大きく、ミラー構成体３を垂直に近い位置まで回動させることができる。このように、第１回動軸Ａを中心とした回動では、一方への回動は重力を利用するため、ワイヤ巻取部１６のような簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体３を確実に回動させることができる。

以上の実施形態では、第２回動軸Ｂが極軸として傾斜した赤道儀式のヘリオスタットを例にしたが、第２回動軸Ｂも水平な経緯台でも良い。また、円弧レール９に沿わせる駆動力作用体としてはタイミングベルト１０に代えてチェーン（鎖）等を利用しても良い。

本発明の実施形態に係るヘリオスタットを全体斜視図。反射ミラーを外した状態のヘリオスタットを示す斜視図。フレーム体と架台を示す斜視図。第１回動軸と円弧レールの結合部を示す側面図。円弧レールを利用してミラー構成体を回動させる状態を示す断面図。円弧レールを利用してミラー構成体を回動させた後の状態を示す断面図。タイミングベルトとタイミングローラを示す拡大図。ワイヤ巻取部を示す拡大図。ヘリオスタットを示す一部断面の側面図。ワイヤ巻取部を利用してミラー構成体を回動させる状態を示す側断面図。

符号の説明

１フレーム体
２反射ミラー
３ミラー構成体
５連結バー
８架台
９円弧レール
１０タイミングベルト（駆動力作用体）
１３タイミングローラ（回転駆動部）
１５支持アーム
１６ワイヤ巻取部
１７ワイヤ
Ａ第１回動軸
Ｂ第２回動軸
Ｒ回転力

Claims

フレーム体に複数の反射ミラーを取付けてミラー構成体を形成し、該ミラー構成体を第１回動軸に支持して該第１回動軸を中心を回動自在とし、該第１駆動軸をミラー構成体ごと第１回動軸に直交する第２回動軸に支持して該第２回動軸を中心に回動自在とし、第２回動軸の両端を架台に支持したヘリオスタットの駆動機構であって、
前記ミラー構成体はその重心が第１回動軸よりも下方になるように第１回動軸に吊り下げ支持され、
且つ第２回動軸から下向きに第２回動軸と一体的に回動する支持アームを形成し、該支持アームの下部とミラー構成体の下部の何れか一方にワイヤ巻取部を設け、他方に該ワイヤ巻取部からのワイヤを連結したことを特徴とするヘリオスタットの駆動機構。
ワイヤ巻取部が第１回動軸の真下よりも、ミラー構成体の下部から離反した方向に位置づけられることを特徴とする請求項１記載のヘリオスタットの駆動機構。