JP2003324210A - パネル分割型、太陽追尾式ソーラーパネルシステム - Google Patents

パネル分割型、太陽追尾式ソーラーパネルシステム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】一般住宅屋根上等の装置設置スペースの制限さ
れる場所においても比較的装置本体の立体スペースを取
ることなく、年間を通して太陽を朝から夕方まで簡単な
構造かつ低消費電力で自動追尾し、発電するソーラーパ
ネルを提供する。 【解決手段】ソーラーパネル１を縦横一定の間隔で規則
的に複数配列し、パネル支持架台部６において全パネル
を連結、かつ全パネルが連動して同方向に自在に可動す
る構造を備え、東西方向（Ｘ軸）、南北方向（Ｙ軸）そ
れぞれ回転軸にモータを付属し、モータ制御部１０によ
りソーラーパネルを回転駆動させ太陽を自動追尾する。
またモータ制御部自体の消費電力及び待機電力を抑える
よう、センサ等のデバイスを使用せずＩＣ（Ｃ−ＭＯ
Ｓ）による回路構成及びリレーによるスイッチングでモ
ータを間欠駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、一般住宅屋根上等
の装置設置スペースの制限される場所においても、比較
的立体スペースを取ることなく、年間を通して太陽を朝
から夕方まで簡単な構造かつ低消費電力で自動追尾し発
電することを目的とするソーラーパネルに関する。 【０００２】 【従来の技術】ごく一般的に家庭などで使用されている
ソーラー光発電システムにおいては、季節や日々刻々と
変化する太陽光入射角度にかかわらず、ソーラーパネル
自体を屋根上等に常時固定されている状態で運用してい
る為、ソーラーパネルの最大電力を取得できるポイント
は、太陽光がソーラーパネル面に対し直角に入射する位
置のみである。すなわち日中の正午付近のみである。し
たがって、ソーラーパネルを常時固定した状態での太陽
光発電システムにおいて、電力変換効率からいえば限界
がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】現在考案されている太
陽追尾ソーラーパネル装置においては、大型のソーラー
パネル全体を駆動させ太陽を追尾する為、立体的な装置
設置スペースの確保が要求され、特に密集した住宅地な
どの利用に際して危険度が高く限界があり、一般家庭で
の使用は考えづらい。したがって普及の面においても期
待できない。 【０００４】前記設置スペースの問題及び２項の電力変
換効率の問題を解決すべく、比較的小型のソーラーパネ
ルを縦横方向に一定の間隔で規則的に複数配列し、電気
的かつ機械的に全パネルを連結し簡単な構造により全パ
ネルが連動して同方向に自在に可動する構造とし、朝か
ら夕方まで太陽を自動追尾する。さらに日没後夜間に翌
日に備え、前記ソーラーパネル群を日の出方向へ駆動
後、待機させておくことを目的とする。またパネル駆動
システムの電源は本ソーラーパネルシステムで発電した
電力の一部から直接供給し、パネル駆動システムを稼動
させる為、本システム全体において低消費電力構造をね
らいとする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】図１のごとくソーラーパ
ネルを縦横一定の間隔で規則的に複数配列し、パネル支
持架台部において全パネルを図２、図３のように連結す
る。東西方向のパネル駆動において図２の５を軸とし、
さらに南北方向のパネル駆動において図３の９を軸にソ
ーラーパネル群が連動して同方向に自在に可動する構造
とする。 【０００６】ソーラーパネル群を東西方向、南北方向そ
れぞれ自在に回転駆動させる為、各軸にそれぞれモータ
を付属し図４モータ制御部により各モータを制御する。 【０００７】東西方向のパネル回転駆動に際しては、あ
らかじめ任意に設定された図４タイマ１の時刻よりモー
タの間欠駆動を開始し太陽を追尾する。やがて夕方、定
位置で図４リミットスイッチ１が作動することにより間
欠駆動が停止する。さらに日没後の夜間に、あらかじめ
任意に設定された図４タイマ２の時刻より、モータ逆回
転駆動を開始し翌日の日の出方向へ駆動し、やがて定位
置で図４リミットスイッチ２が作動することにより逆回
転駆動が停止し待機状態にセットされる。 【０００８】南北方向のパネル駆動に際しては、春分、
夏至、秋分、冬至、各季節の太陽光入射角度の変化に合
わせ、手動スイッチにより駆動操作を行う。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照にして説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る斜視図である。東西南北方向に規則的に複数配列
されたソーラーパネル群１は、パネル支持架台部６のパ
ネル支持台２に各パネルが固定される。ソーラーパネル
の太陽追尾駆動における可動構造として、東西方向に等
間隔で配置した図１Ｘ軸５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５
ｅ、及び南北方向に等間隔で配置した各パネル支持台２
のＹ軸９を支点とし、Ｙ軸継ぎ手３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄ、３ｅ及びＸ軸継ぎ手４ａ、４ｂを経由し各パネル支
持台２に固定されたソーラーパネル群１が機械的かつ電
気的に連結され、東西南北方向の太陽の運動に対して全
パネルが可動し、連動して追尾駆動する。 【００１０】東西方向のパネル駆動方法として、図１モ
ータ制御部１０によりＸ軸モータ部７を制御する。Ｘ軸
モータ部は、図２Ｘ軸モータ７ａ及び減速ギアボックス
７ｂ及びウォームギア７ｃ及びＸ軸ギア１２で構成さ
れ、Ｘ軸５にモータの駆動が伝達されパネルが駆動す
る。 【００１１】南北方向のパネル駆動方法として、前記Ｘ
軸同様に図１モータ制御部１０によりＹ軸モータ部８を
制御する。Ｙ軸モータ部は、図３Ｙ軸モータ８ａ及び減
速ギアボックス８ｂ及びウォームギア８ｃ及びＹ軸ギア
１３で構成され、Ｙ軸９にモータの駆動が伝達されパネ
ルが駆動する。 【００１２】図２リミットスイッチ１４、及びリミット
スイッチ１５は、東西方向のパネル回転駆動に対するソ
ーラーパネル及びパネル支持架台の機械的角度の限界を
検出するスイッチであり、パネルの東方向回転駆動限界
及び西方向回転駆動限界にてそれぞれスイッチが作動し
た場合に、図４Ｘ軸モータ正逆回転制御回路によりＸ軸
モータの駆動を停止する。また手動によるパネル駆動を
可能にする為、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれにモータ駆動用手動
スイッチを具備する。 【００１３】図４タイマ１は太陽追尾開始時刻を設定す
るものであり、任意に設定した定刻時に間欠タイマによ
るＸ軸モータ駆動が開始され太陽追尾が開始される。ま
た図４タイマ２は、Ｘ軸モータの逆回転を開始する時刻
を設定するものであり、日没後夜間に、任意に設定した
定刻時にＸ軸モータの逆回転駆動が開始される。 【００１４】 【実施例】本発明ソーラーパネルを東または西の限界ま
で駆動させた際に、隣接するソーラーパネル面の一部が
重複し太陽光が遮られ、ソーラーパネルの発電能力が著
しく低下しない位置に、パネル支持台の駆動リミットを
設定した場合に午前９時から午後３時までの約６時間が
主蓄電部への連続最大電力供給時間帯となり、パネル支
持架台部の間欠駆動範囲となる。間欠駆動に際しては、
たとえば約４分間隔で１秒間モータの電源がＯＮになる
回路構造とし、極力消費電力を抑える。パネル駆動系統
はＤＣモーター及び減速ギアボックス、ウォームギアを
使用し、駆動制御系統のＸ軸正逆回転制御回路及び間欠
タイマには、それぞれリレーによる各回路の電源ＯＮ，
ＯＦＦをコントロールするデバイスとして、比較的低消
費電力であるＩＣ（Ｃ−ＭＯＳ）を使用する。また駆動
開始指令は図４タイマ１、２でおこなう。また駆動停止
指令は、図４リミットスイッチ１、２でおこなう。 【００１５】本ソーラーパネルシステムのモータ制御部
へ供給する電源はソーラーパネル部で発電した一部の電
力を直接利用し、システム内部に付属する専用の二次電
池に充電しておくことにより、モータ制御部用の電源及
び夜間のモータ逆回転駆動用電源として二次電池から安
定した電力を供給できる構造としてある為、システム外
部から電源を供給する必要はない。 【００１６】 【発明の効果】本発明ソーラーパネル支持架台のＸ軸す
なわちソーラーパネルの東西方向の回転軸は、地球の極
軸に対して限りなく平行に設置できるため、１日を通し
朝から夕方までソーラーパネル群の回転軌道は太陽の軌
道と同じである。よって太陽光入射角度に対して常時ソ
ーラーパネル面を直角に保つことが可能となる。また比
較的小型のソーラーパネルを複数、縦横に配列すること
で装置本体が平面的な構造となる為、一般住宅屋根上等
の立体的スペースの制限される場所における設置の要請
に対応できる。また装置の平面的な構造である特徴を活
かし、降雪や強風等悪天候時のソーラーパネル及び支持
架台部保護のために透明度の高いアクリルカバー等でパ
ネル全体を覆いソーラーパネルを保護し装置の破損を回
避することも考慮できる。 【００１７】図５は本発明におけるソーラーパネル群全
体で出力が４０Ｗ程度のものを使用し、短絡出力電流値
及び出力電圧値を快晴時に１日を通して測定したグラフ
であるが、午前９時から午後３時までの約６時間は連続
最大電力取得時間帯となり、発電した電力を安定して主
蓄電部に供給することが出来る。以上説明により本発明
太陽光発電システムにおいて、センサ等のデバイスを使
用することなく構造を簡素化することでコスト面及びモ
ータ駆動制御システム全体の消費電力を低く抑え、簡単
な構造で立体的スペースを取ることなく、ソーラーパネ
ル支持架台部を駆動させ、太陽光エネルギーを効率よく
電力に変換し発電するソーラーパネルを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明ソーラーパネルシステムの斜視図であ
る。 【図２】本発明の実施の形態に係るＸ軸正面図である。 【図３】本発明の実施の形態に係るＹ軸正面図である。 【図４】本発明ソーラーパネルシステムのブロック図で
ある。 【図５】本発明の実施例における効果の出力電流及び出
力電圧測定グラフである。 【符号の説明】 １ ソーラーパネル ２ パネル支持台 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ Ｙ軸継ぎ手 ４、４ａ、４ｂ Ｘ軸継ぎ手 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ Ｘ軸 ６ パネル支持架台部 ７ Ｘ軸モータ部 ８ Ｙ軸モータ部 ９ Ｙ軸 １０ モータ制御部 １１ 主蓄電部 １２ Ｘ軸ギア １３ Ｙ軸ギア １４ リミットスイッチ１ １５ リミットスイッチ２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ソーラーパネルを、縦横方向に一定の間隔
    で規則的に複数配列し、それぞれのソーラーパネルを支
    える架台にて全パネルを連結し、かつ全パネルが連動し
    て同方向に自在に可動することを特徴とし、東西方向
    （Ｘ軸）、南北方向（Ｙ軸）にパネル群がそれぞれ回転
    駆動するようＸ軸、Ｙ軸にそれぞれモータを搭載するソ
    ーラーパネル支持架台、及び前記ソーラーパネル支持架
    台を低消費電力で駆動させ、太陽を自動追尾し発電する
    ソーラーパネル。
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