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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芳貴 柄澤
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Yoshitaka Karasawa
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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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