JP2004235284A - Method of installing solar cell panel for condensating solar power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法に関し、特に、太陽追尾架台への太陽電池パネルの設置方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
集光式太陽光発電装置において、太陽の移動に追従するように姿勢が制御される太陽追尾架台に、集光レンズと太陽電池を内設した太陽電池パネルを搭載したものがある(特許文献1)。従来、上記太陽電池パネルを設置するに当たっては、太陽追尾架台を追従作動させた状態で太陽電池パネルからの発電出力を測定し、発電出力が最大になるように太陽電池パネルの姿勢を調整して設置している。
【特許文献1】特開2002−202817
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の設置方法では、雨天等の太陽光が弱い状態では太陽電池パネルの設置調整ができないという問題があるとともに、太陽追尾架台が追従動作を行っている状態での太陽電池パネルの設置には十分な注意を要するという問題があった。
【0004】
本発明はこのような課題を解決するもので、太陽光の有無に無関係に太陽電池パネルの設置調整が可能であるとともに設置作業をより安全に行うことができる集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本第1発明の太陽追尾架台は、太陽電池パネル(2A〜2D)を載置する太陽追尾架台(1)であって、太陽電池パネル(2A〜2D)を載置する載置面の姿勢を調整する機構(22,44)を備えている。ここで、載置面の姿勢を調整する機構は、太陽電池パネル(2A〜2D)の下面に突設した三本以上の支持脚(22)と、これら支持脚(22)をそれぞれ受けるように太陽追尾架台(1)に設けた上下に移動調整可能な支持体(44)とで実現することができる。
【0006】
本第2発明の集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法は、上記太陽追尾架台(1)を使用した集光式太陽光発電装置であって、太陽追尾架台(1)上に設けた太陽追尾センサ(43)の検出面(47a)上の所定位置に太陽スポット光(L3)が入射するように太陽追尾架台(1)の姿勢を制御するようにした集光式太陽光発電装置において、水平定盤(62)上に太陽追尾センサ(43)を置いて、水平定盤(62)に対して垂直に入射するスポット光(L4)を太陽追尾センサ(43)の検出面(47a)上の上記所定位置に入射させ、この状態で太陽追尾センサ(43)に付設された第1水準器(48)が所定の指示位置を示すように調整するステップと、定盤(66)上に集光式太陽電池パネル(2A〜2D)を置いて、定盤(66)に対して垂直に入射する平行光(L1)が集光式太陽電池パネル(2A〜2D)に内設された太陽電池セル(212)の受光面上に集光されるように集光式太陽電池パネル(2A〜2D)の姿勢を調整するステップと、太陽追尾架台(1)上に太陽追尾センサ(43)を設置して第1水準器(48)が上記所定の指示位置を示すように太陽追尾架台(1)の姿勢を調整するステップと、第2水準器(7)によって上記載置面を水平姿勢に調整して、当該載置面上に、定盤(66)上で姿勢が調整された上記集光式太陽電池パネル(2A〜2D)を載置するステップとを具備している。
【0007】
本第2発明において、太陽追尾架台上に太陽追尾センサを設置して第1水準器が所定の指示位置を示すように太陽追尾架台の姿勢を調整することにより太陽追尾センサは水平面上に位置させられ、水平面に対して垂直な鉛直方向から入射する太陽スポット光は太陽追尾センサのセンサ素子の検出面上の所定位置に入射させられる。この状態で、第2水準器によって水平姿勢に調整された載置面上に、定盤上で姿勢が調整された集光式太陽電池パネルを載置すれば、載置面に対して垂直な鉛直方向から入射する平行太陽光は太陽電池セルの受光面上に集光される。このように太陽電池パネルの設置調整を行っておけば、太陽スポット光が太陽追尾センサのセンサ素子の検出面上の所定位置に入射するように太陽追尾架台の姿勢を制御することによって、太陽光は常に太陽電池セルの受光面上に良好に集光される。このような設置方法によれば、雨天等の太陽光が弱い状態でも太陽電池パネルの確実な設置ができるとともに、太陽追尾架台の追従動作を停止した状態で太陽電池パネルの設置を行うことができるから、より安全な設置作業が可能である。また、予め定盤上で傾きを調整した太陽電池パネルを準備しておけば、故障等をした太陽電池パネルを現場での調整を行うことなく速やかに交換することができる。
【0008】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1には集光式太陽光発電装置の一例を示す。図1において、装置本体は4個の集光式太陽電池パネル2A〜2Dを備えており、これら太陽電池パネル2A〜2Dは地表に据えた基板P上に立設した太陽追尾架台(以下、単に架台という)1に支持されている。各太陽電池パネル2A〜2Dは四角形の箱体で、架台1によって同一平面上に全体が略四角形をなすように支持されている。各太陽電池パネル2A〜2Dは複数の太陽電池モジュール21により構成されており、各太陽電池モジュール21は表面に四角形の集光用フレネルレンズ211を位置させるとともに、内部のレンズ焦点位置に太陽電池セル(図示略)を位置させている。
【0010】
上記架台1の支柱の上端には図2に示すように軸受け機構3が設置されている。軸受け機構3は、傾斜して設けられた略U字形の軸受け片31を有し、当該軸受け片31の内空間には軸受けブロック32が位置している。軸受けブロック32の両側面に突設された軸体33(一方のみ示す)が軸受け片31の両側壁311に回転自在に支持されるとともに、軸受けブロック32にはこれを上記軸体33と直交する方向へ貫通して軸体34が回転自在に支持されている。軸体34の両端にはそれぞれ支持枠4A,4B(図2に一方のみ示す)が装着されている。支持枠4Aは三角形の枠体で、その長辺の中央に設けた筒状鞘体41が軸体34に嵌着されている。支持枠4A,4Bは仕切枠42によってさらに三角形領域に二区分され、詳細を後述するように、各三角形領域のコーナ部に設けた有底の支持筒44内に、下面に突設された三本の調整脚22をそれぞれ挿入して太陽電池パネル2A,2Bと2C,2Dが搭載されている。また、上記支持枠4Aには詳細を後述する太陽追尾センサ43が設けられている。
【0011】
軸体33はその傾斜が架台1を設置した場所の緯度に応じて調整されて、後述のように軸体33に支持されて回動する太陽電池パネル2A〜2Dの、方位角方向の回転軸が地球自転軸とほぼ平行になるようにしてある。軸体33には、両端にフレキシブルジョイント部51,52(図1)を備えた駆動シャフト5が上記ジョイント部51を介して連結されており、駆動シャフト5の他端はフレキシブルジョイント部52を介して駆動モータ53の出力軸531に連結されている。駆動モータ53は基板Pに設けた架台54上に支持されている。なお、地球自転軸に対して平行にするための軸体33の傾斜調整は、駆動シャフト5を外した状態で、軸体33の端部に取り付けたジンバルミラー等を使って、光学的に高精度に行うことができる。
【0012】
図3には軸受け機構3の詳細を示す。軸受けブロック32上には駆動モ−タ55が設けられており、駆動モータ55の出力軸はこれに設けたウォームギヤ56によって円形ギヤ57に連結されている。駆動モータ55の駆動力は上記円形ギヤ57と同軸の円形ギヤ58を介して軸体34の外周に固定された大径の円形ギヤ59に伝達されるようになっている。
【0013】
このような構造により、駆動モータ55を作動させて太陽電池パネル2A〜2Dを軸体34回りに回動させることにより、パネル面の法線の天頂角(これを以下、単に太陽電池パネルの天頂角という)を独立に変更することができるとともに、駆動モータ53を作動させて太陽電池パネル2A〜2Dを軸体33回りに回動させることにより、パネル面の法線の方位角(これを以下、単に太陽電池パネルの方位角という)を独立に変更することができる。なお、基板P(図2)は軸体33の回転軸が地球自転軸と平行になるように設置される。また、各軸体33,34の回転角はこれらに付設された図略のロータリエンコーダによって検出される。なお、上記駆動モータ53,55の制御は太陽追尾センサ43の後述する検出面上の中心位置に太陽スポット光が入射するように行われ、これによって、太陽追尾センサ43と太陽電池パネル2A〜2Dが常に太陽の方向へ向けられる。
【0014】
図4には太陽追尾センサ43を設けた太陽追尾器STの外観を示す。太陽追尾センサ43は円筒形の筐体を備えており、筐体の上端開口には中心にピンホール431を設けた蓋体45が覆着されている。蓋体45は水平方向へ一定範囲で調整移動できるようにしてその周縁部が筐体開口縁にネジ止めされている。筐体の下端開口は基板46上に接合されており、上記ピンホール431と対向した下端開口内の基板46面にはセンサ素子47が接合されている。センサ素子47は図5に示すように、その検出面47aが南北線と東西線に沿ってA領域〜D領域へ四等分されて、各領域からはこれに入射する光量に応じた出力が発せられる。図4において、基板46上には全方位型の水準器48が設けられている。水準器48は矩形板体481の中心に気泡WBを封入した円形のガラス容器482を設けたもので、板体481の傾きを四隅の調整ネジ483で変えられるようになっている。
【0015】
図6に示すように、気泡WBを封入した円形ガラス容器611よりなる全方位型の水準器61を備えて水平姿勢に調整された定盤62上に、太陽追尾センサ43と水準器48を一体に設けた上記太陽追尾器STを置く。光出力装置63は、レーザ光源631から出力されたレーザ光を、一対の凸レンズ632,633よりなるビームエクスパンダで大径かつ平行な調整光L1にして出力するもので、調整光L1は反射鏡64によって下方の太陽追尾センサ43へ向けて反射される。反射鏡64によって反射された調整光L1は定盤62に垂直に入射するようになっている。これは、図6の鎖線で示すように定盤62上に鏡65を置き、光出力装置63から出力されて反射鏡64から鏡65に向けて送出された調整光L2が同一経路を辿って戻り、光出力装置63の凸レンズ632,633間に設けた遮蔽板634のピンホールを再び通過するように、鏡64の角度を調整しておくことにより実現される。次に、反射鏡64によって定盤62に向けて垂直に反射させられた調整光L1が太陽追尾センサ43のピンホール431(図4)を通過してスポット光L4として検出面47a(図5)上の中心位置に入射するように、蓋体45の位置を適宜水平方向へ移動させて調整する。そしてこの時に、水準器48の気泡WBがガラス容器482の中心位置に来るように調整ネジ483で板体481の傾きを調整しておく。
【0016】
一方、太陽電池パネル2A〜2Dの調整は以下のように行う。すなわち、図7に示すように、太陽電池パネル2Aを定盤66上に置き、上述した調整方法によって角度を調整した鏡64により、光出力装置63から出力された調整光L1を定盤62に対して垂直に反射させて太陽電池モジュール21の集光用フレネルレンズ211に入射させる。そしてフレネルレンズ211で集光された調整光L1が太陽電池セル212上に設けられた二次集光器213の上端面中心に入射するように、各調整脚22の長さを調整して太陽電池パネル2Aの傾きを調整しておく。太陽電池パネル2B〜2Cについても同様である。なお、この場合の定盤66は必ずしも水平姿勢である必要はない。
【0017】
図8に示す水準装置7は、基板71上に上述したような構造の全方位型水準器72を載置したもので、基板71には太陽電池パネル2A〜2Dの調整脚22と同一間隔の三本の調整脚73が下方へ突設してある。このような水準装置7を図示するように、全方位型水準器61を備えて水平姿勢に調整された定盤62上に置き、水準器72の気泡WBがガラス容器721の中心位置に来るように調整脚73で基板71の傾きを調整しておく。
【0018】
太陽電池パネル2A〜2Dを架台上に設置するに際しては、図9に示すように、架台1の支持枠4A上に水準器48と一体の太陽追尾センサ43を設けた太陽追尾器STを設置し、水準器48の気泡WBがガラス容器481の中心位置へ来るように架台1の姿勢を変更調整する。これにより、太陽追尾センサ43は水平面上に立設された状態となり、鉛直上方から入射する太陽光がピンホール431(図4)を通過して形成されるスポット光L4(図5)は検出面47a上の中心位置に入射する。この状態で、図9に示すように各支持筒44内に調整脚73を挿入して水準装置7を支持枠4A上に載置する。支持筒44は支持枠4Aに設けたネジ穴内に捩じ込まれており、支持筒44を正逆回転させることによって上下に移動させることができる。そこで、各支持筒44を適当に上下動させてその底壁の高さを変えることにより、水準装置7の水準器72の気泡WBがガラス容器721の中心位置に来るようにする。これにより、各支持筒44の底壁を連ねて形成される載置面は水平となる。なお、この調整は、太陽電池パネル2A〜2Dを支持する支持筒44の全てについて行っておく。
【0019】
このようにして調整された各支持筒44内に図10に示すように支持脚22を挿入して太陽電池パネル2Aを支持枠4A上に載置し、下方から支持枠4Aを貫通させて固定ネジ49をパネル底面に捩じ込んで太陽電池パネル2Aを固定する。これにより、載置面に垂直な鉛直方向から入射する太陽光は、太陽電池パネル2A内の各太陽電池モジュール21(図7)のフレネルレンズ211で集光されて二次集光器213の上端面中心に入射し、二次集光器213内で内部反射されつつ太陽電池セル212に均一に入射させられる。このように調整された集光式太陽光発電装置では、太陽追尾センサ43の検出面47a中心に常に太陽スポット光L4が位置するように支持枠4A,4Bの姿勢を駆動モータ53,55で制御すれば、太陽光は太陽電池パネル2A〜2Dに配設された各太陽電池モジュール21内の太陽電池セル212に良好に入射して効率的な発電が実現される。
【0020】
本実施形態で説明した設置方法によれば、雨天等の太陽光が弱い状態でも太陽電池パネルの確実な姿勢調整ができるとともに、太陽追尾架台の追従動作を停止した状態で設置調整を行うことができるから設置時に過度の注意をする必要がない。また、予め定盤上で傾きを調整した太陽電池パネルを準備しておけば、故障等した太陽電池パネルを現場での調整を行うことなく速やかに交換設置することができる。
【0021】
(第2実施形態)
太陽追尾器STは図11に示す構造のものとしても良い。すなわち、図11に示す太陽追尾器STでは、第1実施形態のように調整ネジ483(図4)を水準器48に設けるのに代えて、水準器48は基板46上に固定し、基板46の四隅にそれぞれ調整ネジ461を設けて基板46全体の傾きを変えるようにしてある。このような構造によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0022】
(第3実施形態)
図12には太陽追尾器STのさらに他の構造を示す。本実施形態では太陽追尾センサ43の蓋体45は筐体に固定されている。そして、水準器48および基板46のいずれもが調整ネジ483,461で傾きを変更調整できるようになっている。このような構造によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、本発明の設置方法によれば、太陽光の有無に無関係に太陽電池パネルの設置調整が可能であるとともに設置作業に過度な注意を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す集光式太陽光発電装置の側面図である。
【図2】集光式太陽光発電装置の部分分解斜視図である。
【図3】軸受け機構の斜視図である。
【図4】太陽追尾器の斜視図である。
【図5】太陽追尾センサのセンサ部の正面図である。
【図6】太陽追尾器の調整方法を示す側面図である。
【図7】太陽電池パネルの調整方法を示す側面図である。
【図8】水準装置の調整方法を示す側面図である
【図9】調整時の太陽追尾架台の断面図である。
【図10】太陽電池パネル支持部の拡大断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態を示す水準装置の側面図である。
【図12】本発明の第3実施形態を示す水準装置の側面図である。
【符号の説明】
1…太陽追尾架台、2A,2B,2C,2D…太陽電池パネル、212…太陽電池セル、22…支持脚、43…太陽追尾センサ、44…支持筒、47a…検出面、48…水準器、62…水平定盤、7…水準装置、L1…平行光、L4…太陽スポット光。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for installing a solar cell panel of a concentrating solar power generation device, and more particularly, to an improvement in a method for installing a solar cell panel on a sun tracking mount.
[0002]
[Prior art]
In a concentrating photovoltaic power generation device, there is a solar tracking mount in which a posture is controlled so as to follow the movement of the sun, and a solar cell panel in which a condensing lens and a solar cell are provided is mounted (Patent Document 1). ). Conventionally, when installing the solar cell panel, the power generation output from the solar cell panel is measured in a state where the solar tracking base is operated to follow, and the posture of the solar cell panel is adjusted so that the power generation output is maximized. Has been installed.
[Patent Document 1] JP-A-2002-202817
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional installation method described above has a problem that the installation of the solar cell panel cannot be adjusted in a state where the sunlight is weak such as rainy weather, and the installation of the solar cell panel in a state where the sun tracking base is performing the following operation. Had the problem of requiring careful attention.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such a problem, and it is possible to adjust the installation of a solar cell panel irrespective of the presence or absence of sunlight and to perform the installation work more safely. An object of the present invention is to provide a method for installing a battery panel.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The solar tracking gantry of the first invention is a solar tracking gantry (1) on which solar cell panels (2A to 2D) are mounted, and the posture of a mounting surface on which the solar cell panels (2A to 2D) are mounted is shown. An adjusting mechanism (22, 44) is provided. Here, the mechanism for adjusting the attitude of the mounting surface is configured to receive three or more support legs (22) protruding from the lower surface of the solar cell panels (2A to 2D) and to receive the support legs (22), respectively. This can be realized with a support (44) provided on the sun tracking mount (1) and capable of adjusting the movement up and down.
[0006]
A method for installing a solar cell panel of a concentrating solar power generation device according to the second invention is a concentrating solar power generation device using the above-mentioned solar tracking gantry (1), wherein the solar tracking gantry (1) A concentrating photovoltaic power generator that controls the attitude of the sun tracking base (1) such that the sun spot light (L3) is incident on a predetermined position on a detection surface (47a) of the provided sun tracking sensor (43). In the apparatus, a sun tracking sensor (43) is placed on a horizontal surface plate (62), and a spot light (L4) perpendicularly incident on the horizontal surface plate (62) is detected by a detection surface (43) of the sun tracking sensor (43). 47a) making the first level (48) attached to the sun tracking sensor (43) indicate the predetermined indicated position in the state where the light is incident on the predetermined position on the surface plate (47a); Put the concentrating solar panel (2A ~ 2D) on top, The parallel light (L1) perpendicularly incident on the panel (66) is focused on the light receiving surface of the solar cell (212) provided in the concentrating solar cell panel (2A to 2D). Adjusting the attitude of the concentrating solar cell panels (2A to 2D), and installing a sun tracking sensor (43) on the sun tracking mount (1) so that the first level (48) is at the predetermined designated position Adjusting the attitude of the sun tracking gantry (1) so as to indicate the following, and adjusting the mounting surface to a horizontal attitude by the second level (7), and placing the surface plate (66) on the mounting surface. Mounting the concentrating solar cell panels (2A to 2D) whose posture has been adjusted above.
[0007]
In the second invention, the sun tracking sensor is positioned on the horizontal plane by installing the sun tracking sensor on the sun tracking gantry and adjusting the attitude of the sun tracking gantry so that the first level indicates a predetermined designated position. The sun spot light incident from a vertical direction perpendicular to the horizontal plane is incident on a predetermined position on the detection surface of the sensor element of the sun tracking sensor. In this state, if the concentrating solar cell panel whose posture has been adjusted on the surface plate is placed on the mounting surface that has been adjusted to a horizontal posture by the second level, it is perpendicular to the mounting surface. The parallel sunlight that enters from the vertical direction is collected on the light receiving surface of the solar cell. By adjusting the installation of the solar cell panel in this manner, by controlling the attitude of the sun tracking base so that the sun spot light is incident on a predetermined position on the detection surface of the sensor element of the sun tracking sensor, Is always well focused on the light receiving surface of the solar cell. According to such an installation method, the solar cell panel can be reliably installed even in a state where the sunlight is weak such as rainy weather, and the solar cell panel can be installed in a state where the tracking operation of the sun tracking base is stopped. Therefore, safer installation work is possible. In addition, if a solar cell panel whose inclination is adjusted on a surface plate is prepared in advance, a failed solar cell panel can be quickly replaced without performing on-site adjustment.
[0008]
In addition, the code | symbol in the said parenthesis shows the correspondence with the concrete means described in embodiment mentioned later.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows an example of a concentrating solar power generation device. In FIG. 1, the apparatus main body is provided with four concentrating
[0010]
As shown in FIG. 2, a bearing mechanism 3 is installed at the upper end of the column of the gantry 1. The bearing mechanism 3 has a substantially U-shaped bearing
[0011]
The axis of the
[0012]
FIG. 3 shows details of the bearing mechanism 3. A
[0013]
With such a structure, by driving the
[0014]
FIG. 4 shows the appearance of a sun tracker ST provided with a
[0015]
As shown in FIG. 6, a
[0016]
On the other hand, adjustment of the
[0017]
The
[0018]
When installing the
[0019]
As shown in FIG. 10, the
[0020]
According to the installation method described in the present embodiment, the position of the solar cell panel can be surely adjusted even in a state where the sunlight is weak such as rainy weather, and the installation adjustment can be performed in a state where the tracking operation of the sun tracking base is stopped. Because it can, there is no need to take undue care during installation. In addition, if a solar cell panel whose inclination is adjusted on a surface plate is prepared in advance, a failed solar cell panel can be promptly replaced and installed without performing on-site adjustment.
[0021]
(2nd Embodiment)
The sun tracker ST may have the structure shown in FIG. That is, in the solar tracker ST shown in FIG. 11, instead of providing the adjusting screw 483 (FIG. 4) on the
[0022]
(Third embodiment)
FIG. 12 shows still another structure of the sun tracker ST. In the present embodiment, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the installation method of the present invention, the installation adjustment of the solar cell panel can be performed regardless of the presence or absence of sunlight, and the installation work does not require excessive attention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a concentrating solar power generation device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the concentrating solar power generation device.
FIG. 3 is a perspective view of a bearing mechanism.
FIG. 4 is a perspective view of a sun tracker.
FIG. 5 is a front view of a sensor unit of the sun tracking sensor.
FIG. 6 is a side view showing an adjustment method of the sun tracker.
FIG. 7 is a side view showing a method for adjusting a solar cell panel.
FIG. 8 is a side view showing a method of adjusting the level device. FIG. 9 is a sectional view of the sun tracking gantry at the time of adjustment.
FIG. 10 is an enlarged sectional view of a solar cell panel support.
FIG. 11 is a side view of a level device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view of a level device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sun tracking stand, 2A, 2B, 2C, 2D ... Solar cell panel, 212 ... Solar cell, 22 ... Support leg, 43 ... Sun tracking sensor, 44 ... Support cylinder, 47a ... Detection surface, 48 ... Level, 62: horizontal surface plate, 7: level device, L1: parallel light, L4: sun spot light.
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