JP2005038270A - 水上太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水上太陽光発電装置として、ソーラーパネルの向きを太陽位置の変化に追従させることができ、常時最大限の発電効率が得られ、太陽方向追従手段としての信頼性が高く、耐久性に優れ、安価に製作できるものを提供する。
【課題を解決するための手段】 水上で非回転の浮き姿勢に保持される透明性の球殻１内に太陽電池ユニット２が吊持されている。太陽電池ユニット２は、球殻１の内面に複数箇所で当接する支持枠２０と、ソーラーパネル３と、支持枠２０の下面側に枢着された旋回体２１と、支持枠２０に固設された円環状のラックギヤ２３とを具備し、旋回体２１は、ラックギヤ２３に噛合する駆動ピニオン２５ａ及びその回転駆動手段２６ａと、半径方向に沿って移動可能な方向設定ウエイト２８及びその移動手段２６ｂ，２７とを具備し、太陽電池ユニット２が方向設定ウエイト２８側を下位とした傾斜姿勢をとり、方向設定ウエイト２８の半径方向移動と旋回体２１の旋回移動に伴う重心変位によってソーラーパネル３の仰角及び方位角を設定するように構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、海、湖、池、プール等の水面上に浮かべた状態で太陽電池を利用して発電を行う水上太陽光発電装置に関する。

水上での太陽光発電は、海や湖の広大な水域を利用でき、陸上のように施設用地を確保する必要がなく、日射を遮る障害物もなく設置場所の制約が少ないという利点がある上、岸から離れた海上で使用する種々の電気装置や、通電ケーブルの敷設困難な場所への電力供給に対応できると共に、発電ユニットの数を多くして大規模な発電施設を構築することも可能である。

従来、水上太陽光発電装置として、太陽電池、蓄電池、発光ダイオード等よりなる発光部を搭載したベースに半球状の透光ケースを水密状態に被着したソーラーブイ（特許文献１）、水上に繋留させる球状浮体の上半球部の外面全体に太陽電池を敷設し、該球状浮体の内部に蓄電池や電動装置を設けたもの（特許文献２）、太陽電池アレイを搭載した回転架台を水面に浮上状態として回転可能に支持し、この回転架台をスクリューの駆動によって太陽方向を追尾するように回転させるようにしたもの（特許文献３）、太陽電池と及びモーターを設けた架台を水上に浮かべると共に、複数箇所に定置した各錨に繋がる滑車と架台に設けた滑車との間に無端ベルトを巻き掛け、これらベルトをモーターの駆動で移動させて架台を太陽方向に向かせるようにしたもの（特許文献４）等が提案されている。

ところで、太陽光発電においては、発電効率を高める上で、太陽電池を構成するソーラーパネルの面方向を太陽光の照射方向に対して垂直になることが望ましい。しかるに、前記のソーラーブイでは、ソーラーパネルの向きを調整できないため、日中を通して高い発電効率が得られない。また、球状浮体の上半球部の外面全体に太陽電池を敷設したものでは、その外面全体の太陽電池の内で日陰側になる領域を常に生じることになるから、設備効率面での無駄が非常に大きいという欠点がある。

一方、水面に浮上状態とした回転架台をスクリューの駆動によって回転させるものや、水上に浮かべた架台を無端ベルトの移動を介して回転させるものでは、ソーラーパネルの向きを太陽位置の東から西への日周変化に追随させることができ、それだけ発電効率は向上するが、太陽位置の日周変化は東から西への方位変化と共に高低変化もあるため、常に最大限の発電効率を得ることはできない上、架台が回転する際に水の流れや風波の影響を受け易く、ソーラーパネルの向きを適正な方位に設定することが非常に困難であり、太陽方向を追従させる姿勢制御手段としての信頼性も不充分である。

実開平１−１０３４９５号公報 特開平６−２２９３６６号公報 特開昭６１−２２３９０９号公報 実開昭６２−４０６１０号公報

本発明は、上述の情況に鑑み、水上太陽光発電装置として、ソーラーパネルの向きを太陽位置の東から西への方位変化と高低変化の両方に対応して追従させることができ、もって常時最大限の発電効率が得られ、しかも太陽方向追従手段としての信頼性が高い上、耐久性に優れ、安価に製作できるものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る水上太陽光発電装置は、図面の参照符号を付して示せば、定姿勢保持手段（回転止めロープ８，８）によって水上で非回転の浮き姿勢に保持される透明性の球殻１内に、太陽電池ユニット２が中心部において当該球殻１の内頂部（掛止部１５）から垂下する索体（吊りロープ４）によって傾動及び自転可能に吊持されると共に、姿勢制御機構（コントローラー２２）を備え、太陽電池ユニット２は、前記球殻１の内面に周方向に等配する複数箇所で当接する支持枠２０と、この支持枠２０の上面側に取り付けられたソーラーパネル３と、該支持枠２０の下面側の中心部に相対回転自在に枢着された旋回体２１と、この旋回体２１の枢着部（中心ボス部２０ａ）を中心とする円環状をなし、該支持枠２０の下面側に固設されたラックギヤ２３とを具備し、旋回体２１は、前記ラックギヤ２３に噛合するピニオン（駆動ピニオン２５ａ）及びその回転駆動手段（可逆転モーター２６ａ）と、前記ラックギヤ２３の円環の半径方向に沿って移動可能な方向設定ウエイト２８及びその移動手段（可逆転モーター２６ｂ，スクリュー軸２７）とを具備し、太陽電池ユニット２が球殻１内で方向設定ウエイト２８側を下位とした傾斜姿勢をとり、姿勢制御機構にて前記移動手段及び回転駆動手段の作動を制御することにより、方向設定ウエイト２８の半径方向移動と旋回体２１の旋回移動に伴う重心変位によってソーラーパネル３の仰角及び方位角を設定するように構成している。

請求項２の発明は、上記請求項１の水上太陽光発電装置において、球殻１内が不活性ガスで置換されてなる構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の水上太陽光発電装置において、支持枠２０がばね力（圧縮コイルスプリング２４ａ）で付勢された球形ローラー２４によって球殻１内面に押接する構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの水上太陽光発電装置において、球殻１の底部側に球殻バランサーウエイト１４が付設されてなる構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜４のいずれかの水上太陽光発電装置において、球殻１の底部側に水中ポンプ７が付設されると共に、該球殻の外頂部に当該水中ポンプ７から送られる水を球殻１外周面に向けて噴射する水噴射ノズル１６が設けられてなる構成としている。

請求項６の発明は、上記請求項１〜５のいずれかの水上太陽光発電装置において、移動手段が、方向設定ウエイト２８に螺挿したスクリュー軸２７と、このスクリュー軸２７を回転駆動する可逆転モーター２６ｂとからなる構成としている。

請求項７の発明は、上記請求項１〜６のいずれかの水上太陽光発電装置において、太陽電池ユニット２がその中心回りに等配した少なくとも３枚の発電能力が等しいソーラーパネル３を備え、これらソーラーパネル３が支持枠２０に対して中心側を低くするように緩傾斜し、姿勢制御機構がこれらソーラーパネル３の出力差を最小にするように前記移動手段及び回転駆動手段の作動を制御するものである構成としている。

請求項１の発明に係る水上太陽光発電装置は、太陽電池ユニットが水上で非回転の浮き姿勢に保持される透明性の球殻内に傾動及び自転可能に吊持され、その支持枠の下面側に枢着された旋回体のピニオンが支持枠側の円環状のラックギヤに噛合すると共に、該旋回体にラックギヤの円環の半径方向に沿って移動可能な方向設定ウエイトを備え、太陽電池ユニットが球殻内で方向設定ウエイト側を下位とした傾斜姿勢をとり、支持枠に取り付けたソーラーパネルの仰角を該方向設定ウエイトの半径方向移動による重心変位により、また該ソーラーパネルの方位角を旋回体の旋回移動に伴う重心変位により、それぞれ設定できるように構成していることから、ソーラーパネルを日の出から日没までの太陽位置の西から東への方位変化と高低変化の両方に追従して常に集光量が最大になる向きとして、最大限の発電効率を得ることができる。しかして、太陽電池ユニットは、球殻内で吊持されているため、傾動及び自転によるソーラーパネルの向きの変更が円滑になされることに加え、その支持体が球殻の内面に周方向に等配する複数箇所で当接しているから、吊持姿勢が安定し、波や風によって球殻が多少揺動しても設定した向きは変わらない上、その向きの設定を方向設定ウエイトの半径方向移動と旋回体の旋回移動とで行えるため、太陽方向に追従させる姿勢制御の高い信頼性が得られ、また太陽電池ユニットを納めるケーシングの外形が球をなすことによって風圧を受けにくく、風力が風向き方向にしか作用しないために回転を生じにくい。

しかも、この水上太陽光発電装置にあっては、太陽電池ユニットが球殻内に納められているから、外部の水や塩分の付着による錆や塩害を生じず、発電機構及び作動機構の耐久性が良好であり、また太陽電池ユニットが球殻から分離しているため、日射によって昇温する球殻の熱が太陽電池ユニットに伝わりにくい上、球殻が水に接していることにより、球殻の温度が水との熱交換によって低下し、もって太陽電池の高温化による発電効率の低下が抑制される。更に、この発電装置は、ソーラーパネルの向きの設定を方向設定ウエイトの半径方向移動と旋回体の旋回移動とで行え、動作部分の構造が非常に簡素であることに加え、球殻が太陽電池アレイの保護を兼ねるため、ソーラーパネル自体の保護ケーシングを省略でき、もって低コストで製作できるという利点がある。

請求項２の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、球殻内が不活性ガスで置換されているため、球殻内面の結露による曇りを生じず、もって球殻の光透過性が常に良好に保たれ、高い発電効率が得られると共に、太陽電池ユニットの金属部分の錆や酸化劣化を防止でき、耐久寿命が延びるという利点がある。

請求項３の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、支持枠がばね力で付勢された球形ローラーによって球殻内面に押接していることから、太陽電池ユニットの吊持姿勢がより安定化する上、その傾動及び自転によるソーラーパネルの変位を球形ローラーの転動によってより円滑に行える。

請求項４の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、球殻の底部側に球殻バランサーウエイトが付設されているため、球殻は波があっても常に該バランサーウエイト側を下にした浮上姿勢に安定に保たれる。

請求項５の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、水中ポンプから送られる水を球殻の頂部から水噴射ノズルによって外周面に向けて噴射する構成としているから、その水との熱交換と水の蒸発による気化熱とで球殻が冷やされ、もって内部の気体の膨張による球殻の破壊を確実に防止できると共に、太陽電池の高温化による発電効率の低下を回避できる。

請求項６の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、方向設定ウエイトをスクリュー軸の回転によって移動させる構成としているから、該方向設定ウエイトの位置を微調整でき、もってソーラーパネルの太陽方向に合わせる仰角設定を極めて精度よく行える。

請求項７の発明によれば、上記の水上太陽光発電装置において、太陽電池ユニットの中心回りに等配した少なくとも３枚のソーラーパネルが支持枠に対して中心側を低くするように緩傾斜し、姿勢制御機構がこれらソーラーパネルの出力差を最小にするように前記移動手段及び回転駆動手段の作動を制御するように構成しているから、光センサの如き格別な太陽方位検出器を必要とせず、それだけ製作コストを低減できるという利点がある。

以下、本発明に係る水上太陽光発電装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１において、１は海等の水Ｗ上で浮遊状態にある球殻、２は該球殻１内に収容された太陽電池ユニット、３は太陽電池ユニット２のソーラーパネル、４は太陽電池ユニット２を吊持する吊りロープ、５は水底Ｂに定置したアンカー、６は球殻１の底端とアンカー５とを繋ぐ係留ロープ、７は係留ロープ６の途中に介装した水中ポンプ、８はアンカー５の前後両側へ張出したアーム部５ａ，５ａの各先端と球殻１の前後両側下部に設けた各掛止部１１とを繋ぐ回転止めロープ、９は太陽電池ユニット２にて発電された電力を外部に導く電力ケーブルである。

球殻１は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明性の高い合成樹脂からなる上半球体１ａと下半球体１ｂとを嵌合一体化することにより、密閉状の球形ケースを構成したものであり、内空間１０が窒素ガスによって置換されている。そして、球殻１の内底部となる下半球体１ｂの中央部には下方へ突出する円筒部１２が形成され、該円筒部１２の内側で構成される凹陥部１３に球殻バランサーウエイト１４が嵌装されており、この球殻バランサーウエイト１４の重量によって球殻１が円筒部１２を最下位とする姿勢に安定的に保たれている。また、アンカー５に繋がる係留ロープ６の上端は円筒部１２の下面に設けた掛止部１２ａに止着されている。一方、吊りロープ４は、球殻１の内頂部となる上半球体１ａの内面中央部に設けた掛止部１５に上端が止着されると共に、下端が球殻１の中心位置において太陽電池ユニット２の中心部に設けた掛止部２ａに止着されている。

なお、アンカー５の両側アーム部５ａ，５ａと球殻１の前後の掛止部１１，１１とを繋ぐ回転止めロープ８，８は、球殻１を自由浮遊状態よりも若干深く水Ｗ中に引き込むように長さを設定しており、これによって球殻１が水の流れや風波の影響を受けて回転するのを阻止している。また、球殻１の外頂部には水噴射ノズル１６が設けられ、この水噴射ノズル１６に水中ポンプ７から延出する導水管７ａが連結されており、水中ポンプ７の作動によって水噴射ノズル１６の全周に設けた吐出口１６ａより球殻１の外周面に向けて水が噴射されるようになっている。なお、水中ポンプ７には電気ケーブル９からの支線９ａが接続されており、その駆動電力はソーラーパネル３…による発電量の一部で賄われる。

太陽電池ユニット２は、図２及び図３でも示すように、支持枠２０と、該支持枠２０の上面側に固設された扇形をなす４枚のソーラーパネル３…と、該支持枠２０の下面側に配置し、当該支持枠２０の中心ボス部２０ａに相対回転自在に枢着された旋回体２１と、該旋回体２１の中央寄り位置に取り付けられたコントローラー２２とで構成されている。しかして、ソーラーパネル３…は、保護ケーシングを有さず、太陽電池アレイが露呈したものとなっている。

この太陽電池ユニット２の支持枠２０は、図３に示すように、中心ボス部２０ａと同心の円環部２０ｂとを十字状に配置する４本の連結杆２０ｃ…を介して連結一体化した円形枠を構成しており、球殻１の最大断面部近傍つまり直径を含む平面に略沿って配置している。そして、各ソーラーパネル３は、扇形の要側を支持枠２０の中心ボス部２０ａに止着すると共に、外周円弧側を該支持枠２０の円環部２０ｂに突設された取付片２０ｄに止着することにより、図１に示すように中心側を低くするように緩傾斜した配置状態になっている。また、支持枠２０の下面側には、その中心ボス部２０ａと同心の円環状をなすラックギヤ２３がギヤ面を下向きにして連結杆２０ｃ…に固着されている。

更に、図４で詳細に示すように、支持枠２０の各連結杆２０ｃの外端には、端部材２０ｅがねじ止めされており、この端部材２０ｅの孔部２０ｆに保持された球形ローラー２４が、圧縮コイルスプリング２４ａにて付勢された押圧ピン２４ｂを介して球殻１の内面に押接している。

太陽電池ユニット２の旋回体２１は、支持枠２０の径方向に沿う角筒状本体２１ａの両端部上面側に、各々旋回体２１のラックギヤ２３に噛合する駆動ピニオン２５ａと従動ピニオン２５ｂとが取り付けられると共に、駆動ピニオン２５ａを回転させる可逆転モーター２６ａが固設されている。また、角筒状本体２１ａの従動ピニオン２５ｂ側の半部の下面側には、該支持枠２０と平行するスクリュー軸２７が回転自在に枢支されると共に、当該本体２１ａの中央寄りの位置に該スクリュー軸２７を回転駆動させる可逆転モーター２６ｂが固設されている。そして、スクリュー軸２７は角ブロック状の方向設定ウエイト２８に螺挿すると共に、この方向設定ウエイト２８が図５に示すように溝部２８ａで角筒状本体２１ａに摺動自在に嵌合しており、可逆転モーター２６ｂの駆動によるスクリュー軸２７の回転に伴い、方向設定ウエイト２８が角筒状本体２１ａをガイドとして半径方向に移動するように設定されている。なお、可逆転モーター２６ａ，２６ｂの駆動電力とコントローラー２２の作動電力は、ソーラーパネル３…の発電量の一部で賄われる。

コントローラー２２は、常時もしくは数十秒から数分程度の一定時間置きに、４枚のソーラーパネル３…の出力を比較し、その出力差からの演算によって太陽方向を検出すると共に、この検出した太陽方向と４枚のソーラーパネル３…の全体の向きとの方位角及び仰角のずれを算出し、この算出値と、予め入力されている駆動ピニオン２５ａの回転量と方位角変位量との関係、ならびにスクリュー軸２７の回転量と仰角変位量との関係に基づいて、可逆転モーター２５ａ，２５ｂを上記のずれを修正するのに必要なだけ駆動させる指令信号を出力するようになっている。

すなわち、この水上太陽光発電装置にあっては、球殻１内で吊持された太陽電池ユニット２は、方向設定ウエイト２８の重量によって常に該ウエイト２８側を下位とした傾斜姿勢をとるため、この方向設定ウエイト２８の半径方向移動に伴う重心変位により、該傾斜状態の傾き度合つまりソーラーパネル３…の仰角が変わり、また旋回体２１の支持枠２０に対する回転移動に伴う重心変位により、水平面内での向きつまりソーラーパネル３…の方位角が変わる。従って、上記コントローラー２２による可逆転モーター２５ａ，２５ｂの駆動制御により、ソーラーパネル３…の全体の向きを、日の出から日没までの太陽位置の西から東への方位変化と高低変化の両方に追従させ、もって常に集光量が最大になるように設定して、最大限の発電効率を得ることができる。しかして、旋回体２１の回転移動は円環状のラックギヤ２３とピニオン２５ａ，２５ｂとの噛合により、また方向設定ウエイト２８の半径方向移動はスクリュー軸２７の回転により、それぞれ容易に行える上、共に微調整が可能であるから、方位角及び仰角を極めて精度よく設定できる。

しかして、この水上太陽光発電装置では、太陽電池ユニット２が球殻１内で吊持され、且つその支持枠２０がばね力で付勢された球形ローラー２４によって球殻１の内面に周方向に等配する複数箇所で押接していることから、方向設定ウエイト２８の半径方向移動と旋回体２１の旋回移動とによるソーラーパネル３…全体の向きの変更が円滑になされることに加え、太陽電池ユニット２の吊持姿勢が安定し、波や風によって球殻１が多少揺動しても設定した向きが変わらず、また太陽電池ユニット２を収容するケーシングの外形が球をなすことによって風圧を受けにくく、風力が風向き方向にしか作用しないために水平方向の回転を生じにくい上、球殻バランサーウエイト１４によって球殻１が常に該バランサーウエイト１４側を下にした浮上姿勢に安定に保たれるから、ソーラーパネル３…全体の向きを太陽方向に追従させる姿勢制御の高い信頼性が得られる。

また、この水上太陽光発電装置は、太陽電池ユニット２が球殻１内に納められているから、外部の水や塩分の付着による錆や塩害を生じず、しかも球殻内が窒素ガスで置換されているため、電極端子や電気回路等の酸化劣化や金属部分の酸化劣化が防止され、発電機構及び作動機構の耐久性が良好であり、太陽電池ユニット２全体として長寿命となり、また水蒸気の結露による球殻１内面の曇りを生じず、球殻１の光透過性が常に良好に保たれて高い発電効率が得られる。また、太陽電池ユニット２が球殻１から分離しているため、日射によって昇温する球殻１の熱が太陽電池ユニットに伝わりにくい上、球殻１が水Ｗに接しているため、該球殻１の温度が水１Ｗとの熱交換によって低下し、もって太陽電池の高温化による発電効率の低下が抑制される。更に、夏期等で日射が強い場合には、水中ポンプ７の稼働によって水Ｗを球殻１の頂部から外周面に噴射させ、その水との熱交換と水の蒸発による気化熱とで球殻１を冷やすことかできるから、内部の気体の膨張による球殻１の破壊を確実に防止できると共に、球殻１内部の高温化による発電効率の低下を回避できる。なお、一般的に、太陽電池は７０℃の温度で常温時の約２０％の出力低下を生じるとされている。

一方、この水上太陽光発電装置は、ソーラーパネル３…全体の向きの設定を方向設定ウエイト２８の半径方向移動と旋回体２１の旋回移動とで行うため、動作部分の構造が非常に簡素である上、球殻１に太陽電池アレイの保護を担わせ、ソーラーパネル３自体の保護ケーシングを省略しているから、低コストで製作できると共に故障を生じにくいという利点がある。また、コントローラー２２による姿勢制御を４枚のソーラーパネル３…の出力差に基づいて行うようにしているから、光センサの如き格別な太陽方位検出器を必要とせず、それだけ設備コストが低減される。

また、このようなソーラーパネル３…間の出力差に基づく姿勢制御方式によれば、朝夕の太陽高度が低い時間帯においては、自ずと水面での反射光を含めた集光量が最大になるようにソーラーパネル３…全体の向きが設定されることになり、これによって通常の太陽追尾システムよりも大きな発電量を得ることができる。なお、上述した実施形態では４枚のソーラーパネル３…を用いているが、同様に出力差に基づく姿勢制御を行う上では、太陽電池ユニット２の中心側を低くする緩傾斜状態で当該中心回りに等配した少なくとも３枚のソーラーパネルがあればよい。

本発明の水上太陽光発電装置は、上記実施形態として例示した構成以外に種々設計変更可能である。例えば、球殻１を非回転の浮き姿勢に保持する定姿勢保持手段は、上記実施形態では球殻１の一対の掛止部１１，１１を回転止めロープ８，８にてアンカー５の一対のアーム５ａ，５ａに繋ぎ留める構成としているが、各掛止部１１をアンカー５から離れた位置に定置した別のアンカーに繋ぎ留めたり、近辺に岸壁や岩等の固定部位があれば、その部位間の水上又は水中にロープ等の索体を張りわたし、その索体に球殻１を回転しないように複数箇所で繋ぎ留める等、種々の手段を採用できる。なお、複数基の水上太陽光発電装置を並べて配置する場合は、例えば、図６の実線で示すように岸壁や岩等の固定部位Ｓ，Ｓ間の水Ｗ中に張りわたした１条の索体８１に各球殻１をハ字形に配置する繋留ロープ８２，８２を介して繋ぎ留めたり、図７に示すように固定部位Ｓ，Ｓ間の水上に張りわたした平行２条の索体８３，８３に各球殻１の両側を直接に繋ぎ留めたり、更に近辺に固定部位のない状況では、図６の仮想線で示すように水底にポール付きアンカー５１，５１を配置し、これらアンカー５１，５１間に張りわたした索体８１に各球殻１を同様に繋ぎ留める等の定姿勢保持手段を採用すればよい。

また、本発明の水上太陽光発電装置における姿勢制御機構は、既述のように少なくとも３枚のソーラーパネルの出力差に基づく姿勢制御を行う方式に限らず、光センサー等の光学的機器によって検出される太陽方向に基づいてピニオン２５ａの回転駆動手段と方向設定ウエイト２８の移動手段を駆動して姿勢制御を行う方式、設置場所における一年の季節毎や月毎あるいは日毎の太陽運行データを予め入力し、この太陽運行データに基づいて自動的に同様の姿勢制御を行う方式等も採用可能である。なお、光学的機器によって太陽方向を検出したり、太陽運行データを予め入力する方式においては、太陽電池ユニット２の支持枠２０に一枚物のソーラーパネル３を取り付ければよい。しかして、姿勢制御機構を組み込んだコントロ−ラー２２は、球殻１側に取り付けてもよい。更に、このコントロ−ラー２２や蓄電池等を方向設定用ウエイト２８として利用することも可能である。

その他、本発明の水上太陽光発電装置では、球殻１内を置換する不活性ガスの種類、太陽電池ユニット２における支持枠２０及び旋回体２１の形状、方向設定ウエイト２８の移動手段、該太陽電池ユニット２を吊持する索体の種類、水中ポンプ７の取付け位置等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

本発明の一実施形態に係る水上太陽光発電装置の設置状態を示す縦断側面図である。 図１のイ−イ線の断面矢視図である。 図１のロ−ロ線の断面矢視図である。 同水上太陽光発電装置における球殻内面と太陽電池ユニットの支持枠との当接部分を示す断面図である。 同太陽電池ユニットの旋回体における方向設定用ウエイトの保持状態を示す断面図である。 同水上太陽光発電装置の複数基を配置する場合の一構成例を示す縦断側面図である。 同水上太陽光発電装置の複数基を配置する場合の他の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１ 球殻
２ 太陽電池ユニット
３ ソーラーパネル
４ 吊りロープ（索体）
７ 水中ポンプ
８ 回転止めロープ（定姿勢保持手段）
１４ 球殻バランサーウエイト
１５ 掛止部（内頂部）
１６ 水噴射ノズル
２０ 支持枠
２１ 旋回体
２２ コントローラー（姿勢制御機構）
２３ ラックギヤ
２４ 球形ローラー
２４ａ 圧縮コイルスプリング（ばね力）
２５ａ 駆動ピニオン
２５ｂ 従動ピニオン
２６ａ 可逆転モーター（回転駆動手段）
２６ｂ 可逆転モーター（移動手段）
２７ スクリュー軸（移動手段）
２８ 方向設定ウエイト

Claims (7)

1. 定姿勢保持手段によって水上で非回転の浮き姿勢に保持される透明性の球殻内に、太陽電池ユニットが中心部において当該球殻の内頂部から垂下する索体によって傾動及び自転可能に吊持されると共に、姿勢制御機構を備え、
   太陽電池ユニットは、前記球殻の内面に周方向に等配する複数箇所で接触する支持枠と、この支持枠の上面側に取り付けられたソーラーパネルと、該支持枠の下面側の中心部に相対回転自在に枢着された旋回体と、この旋回体の枢着部を中心とする円環状をなし、該支持枠の下面側に固設されたラックギヤとを具備し、
   旋回体は、前記ラックギヤに噛合するピニオン及びその回転駆動手段と、前記ラックギヤの円環の半径方向に沿って移動可能な方向設定ウエイト及びその移動手段とを具備し、 太陽電池ユニットが球殻内で方向設定ウエイト側を下位とした傾斜姿勢をとり、姿勢制御機構にて前記移動手段及び回転駆動手段の作動を制御することにより、方向設定ウエイトの半径方向移動と旋回体の旋回移動に伴う重心変位によってソーラーパネルの仰角及び方位角を設定するように構成されてなる水上太陽光発電装置。
2. 球殻内が不活性ガスで置換されてなる請求項１記載の水上太陽光発電装置。
3. 支持枠がばね力で付勢された球形ローラーによって球殻内面に押接する請求項１又は２に記載の水上太陽光発電装置。
4. 球殻の底部側に球殻バランサーウエイトが付設されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の水上太陽光発電装置。
5. 球殻の底部側に水中ポンプが付設されると共に、該球殻の外頂部に当該水中ポンプから送られる水を球殻外周面に向けて噴射する水噴射ノズルが設けられてなる請求項１〜４のいずれかに記載の水上太陽光発電装置。
6. 移動手段が、方向設定ウエイトに螺挿したスクリュー軸と、このスクリュー軸を回転駆動するモーターとからなる請求項１〜５のいずれかに記載の水上太陽光発電装置。
7. 太陽電池ユニットがその中心回りに等配した少なくとも３枚の発電能力が等しいソーラーパネルを備え、これらソーラーパネルが支持枠に対して中心側を低くするように緩傾斜し、姿勢制御機構がこれらソーラーパネルの出力差を最小にするように前記移動手段及び回転駆動手段の作動を制御するものである請求項１〜６のいずれかに記載の水上太陽光発電装置。
   

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