JP2005101103A - 太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空間を効率的に利用でき、かつ、太陽光の利用効率が高い太陽電池装置を提供する。
【解決手段】 複数の太陽電池パネル１０および複数の板部材１４がジグザグ状に直列に接続された受光部が筐体２２の上部に設けられ、筐体２２は、台座２６上に台座２６の法線軸まわりに回動自在に軸支される。軸部１６には、付勢力を発生するスプリングが取付けられ、受光部の側面には、軸部１６を包絡するようにワイヤ２０が設けられる。そして、ワイヤ２０の長さを調整することによって、受光部の伸縮状態が調整され、その伸縮状態に応じて太陽電池パネル１０の仰角が調整される。また、台座２６に対して筐体２２を回動することによって、受光部の方角が調整される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、太陽電池装置に関し、特に、空間を効率的に利用し、かつ、太陽光の利用効率の高い太陽電池装置に関する。

一般に、太陽電池が屋外に設置される場合、できるだけ多くの太陽光を受光するため、多数の太陽電池パネルがビルの屋上や家屋の屋根などに平面状に敷設される。しかしながら、太陽電池パネルを平面状に敷設する場合、設置面積が大きくなるため、所望の発電量を得るだけの設置場所を十分に確保できないことがある。

また、太陽光の利用効率の観点からは、ビルの屋上や家屋の屋根などに太陽電池パネルを平面状に敷設しても、太陽光の利用効率が優れるとは必ずしもいえない。すなわち、太陽電池セルの受光面と太陽光との交角が直角に近いほど、１つの太陽電池パネルでより多くの太陽光を受光することができ、太陽光の利用効率は高くなる。

太陽光の利用効率を向上できる太陽電池装置としては、特開昭６４−１１３７３号公報に折り畳み式の太陽電池セットが開示されている（特許文献１参照）。この太陽電池セットは、所定の単位面に太陽電池ユニットが配置され、かつ、屏風のごとく伸縮可能な太陽電池セットであって、展開時に隣接して対向する単位面の太陽電池ユニットが所定の対向角度で対向するように支持体の展開を設定する対向角設定手段を備えている。

この太陽電池セットによれば、受光面を上側にして屏風のごとく展開することによって、太陽光が隣接する面内で多重反射し、太陽光の利用効率が向上する。

また、実開平２−４２４５０号公報では、蛇腹状に伸縮自在で、かつ、折り畳み可能な柔軟絶縁基板の同方向を向く面上に太陽電池群を搭載した太陽電池パネルが開示されている（特許文献２参照）。
特開昭６４−１１３７３号公報 実開平２−４２４５０号公報

特にビルや家屋が密集する都市部などにおいては、板状の太陽電池パネルを多数平面状に敷設するための十分な設置スペースを確保することができないことも多い。そこで、空間を効率的に利用でき、かつ、太陽光の利用効率が高い太陽電池装置が望まれている。

上述した特開昭６４−１１３７３号公報において開示される太陽電池セットは、隣接する面内で太陽光を多重反射させることによって太陽光の利用効率を向上させることができる太陽電池装置として有用なものであるが、空間を効率的に利用できるものとはいえない。特に、太陽電池ユニットの数が多くなるときは、その数に応じて平面的な設置スペースも増大する。また、隣接する面の対向角を小さくすれば、設置スペースを小さくすることができるが、全入射光が減少するので、太陽光の利用効率は低下する。

また、実開平２−４２４５０号公報において開示される太陽電池パネルは、蛇腹状に折り畳み可能とすることによって携帯性を向上させ、また、折り畳み時に太陽電池群の破損を防止できるものとして有用であるが、この開示された太陽電池パネルでも、上述した課題を解決することはできない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空間を効率的に利用でき、かつ、太陽光の利用効率が高い太陽電池装置を提供することである。

この発明によれば、太陽電池装置は、台座と、隣接する平面の対向角を変化させてジグザグ状に伸縮する受光部とを備え、受光部は、各々の受光面が上面となり、かつ、同一方向を向くように並設される複数の太陽電池パネルと、複数の太陽電池パネルの各々と交互に設けられる複数の接続部材と、隣接する太陽電池パネルおよび接続部材を回動自在に軸支する複数の軸部と、複数の太陽電池パネルの受光面が所望の仰角となるように受光部の伸縮状態を拘束する拘束部材とを含む。

好ましくは、太陽電池パネルの上段側に隣接する接続部材は、下面が鏡面からなる板部材である。

好ましくは、受光部は、複数の軸部の各々に設けられ、かつ、受光部が伸張する方向の付勢力を発生する複数のばね部材をさらに含み、台座の上部に受光部が立設される。

好ましくは、受光部は、固設された台座に吊設される。

好ましくは、受光部は、伸縮方向に沿って受光部を拘持する支持部材をさらに含み、支持部材に案内されて受光部が伸縮する。

好ましくは、受光部は、複数の太陽電池パネルおよび複数の接続部材に交差して設けられ、かつ、パンタグラフ状に受光部が伸縮するように受光部を支持する支持部材をさらに含む。

好ましくは、受光部は、台座の法線軸まわりに回動する。

好ましくは、太陽電池装置は、受光部の伸縮状態を変化させるために拘束部材を動作させる第１の駆動部と、台座の法線軸まわりに受光部を回動させる第２の駆動部と、複数の太陽電池パネルから出力される電圧および電流をそれぞれ検出する電圧センサおよび電流センサと、電圧センサおよび電流センサによってそれぞれ検出される電圧および電流を用いて複数の太陽電池パネルの発電量を演算し、発電量が最大となるように第１および第２の駆動部を制御する制御部とをさらに備える。

好ましくは、太陽電池装置は、周囲の環境を検出する環境センサをさらに備え、制御部は、環境センサによって検出された情報に応じて、必要時、受光部が折り畳まれるように第２の駆動部をさらに制御する。

好ましくは、環境センサは、風力センサを含み、制御部は、風力センサによって検出された風力が所定値を超えたとき、受光部が折り畳まれるように第２の駆動部を制御する。

好ましくは、環境センサは、光センサを含み、制御部は、光センサによって検出された日射量が所定値を下回ったとき、受光部が折り畳まれるように第２の駆動部を制御する。

好ましくは、環境センサは、雨センサを含み、制御部は、雨センサによって降雨が検出されたとき、受光部が折り畳まれるように第２の駆動部を制御する。

好ましくは、太陽電池装置は、受光部の回動軸を斜倒させる第３の駆動部をさらに備え、制御部は、複数の太陽電池パネルの発電量が最大となるように第３の駆動部をさらに制御する。

この発明の太陽電池装置によれば、太陽電池パネルが設けられる受光部がジグザグ状に伸縮するようにしたので、設置場所を空間的にとることができ、設置面積を小さくすることができる。そして、太陽電池パネルの受光面を所望の角度に設定することができるので、太陽電池パネルの受光面を太陽光と垂直に近い角度で追従させることができ、太陽光を効率的に受光することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による太陽電池装置１の全体構造を示す正面図であり、図２は、図１に示す太陽電池装置１の側面図である。

図１，図２を参照して、太陽電池装置１は、複数の太陽電池パネル１０と、複数の板部材１４と、複数の軸部１６と、複数のフレーム１８と、ワイヤ２０と、筐体２２と、ワイヤ案内部材２４と、台座２６とを備える。この実施の形態１では、太陽電池装置１は、地上や建造物などの水平面上に立設して用いられる。

太陽電池パネル１０は、軸部１６の両端に平行して軸支される２つのフレーム１８の間に設けられ、その２つのフレーム１８に固設される。太陽電池パネル１０は、受光面が上面側となるように配置された複数の太陽電池セル１２を含み、受光した太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する。

板部材１４は、太陽電池パネル１０が固設されるフレーム１８を軸支する軸部１６の両端に平行して軸支される他の２つのフレーム１８の間に設けられ、その２つのフレーム１８に固設される。板部材１４は、下面側が鏡面となっており、下面に受けた太陽光を下段側に隣接する太陽電池パネル１０に向けて反射する。

軸部１６は、太陽電池パネル１０が固設されるフレーム１８とその太陽電池パネル１０に隣接する板部材１４が固設される他のフレーム１８とを回動自在に軸支する。フレーム１８は、隣接する２つの軸部１６を接続する。また、フレーム１８の内部には、太陽電池パネル１０によって発電される電力を筐体２６へ伝送する電力線が設けられている。

そして、太陽電池パネル１０および板部材１４が交互に連続して複数設けられ、各々の受光面が同一方向を向くように複数の太陽電池パネル１０が並設される。一方、各太陽電池パネル１０の受光面の方向と異なる同一方向を向くように各太陽電池パネル１０の間に複数の板部材１４が並設され、複数の太陽電池パネル１０および複数の板部材１４は、ジグザグ状に直列に接続される。

なお、以下では、この複数の太陽電池パネル１０、複数の板部材１４、複数の軸部１６および複数のフレーム１８からなるこのジグザグ状の構造体を「受光部」と総称する。

ワイヤ２０は、この太陽電池装置１の両側面において、図２に示すように複数の軸部１６を包絡するように設けられる。ワイヤ２０は、ワイヤ案内部材２４によって筐体２２の内部に誘導され、筐体２２の内部に設けられるドラム（図示せず）に巻付けられており、ドラムをモータで回動することによって長さが調整される。そして、ワイヤ２０が無い状態では、後述するように、軸部１６に設けられたコイルスプリングの付勢力によって太陽電池パネル１０と板部材１４との対向角θが大きくなり、受光部が直線状に伸張するところ、ワイヤ２０の長さを調整することによって受光部の伸縮状態を調整することができる。なお、対向角θとは、図２に示される太陽電池パネル１０および板部材１４の間の角度である。

筐体２２は、固設される台座２６の法線軸まわりに回動自在となるように台座２６に軸支され、上面に受光部が設けられる。そして、筐体２２は、内部に含まれるモータによって台座２６の法線軸まわりに回動し、筐体２２の回動に応じて受光部も台座２６の法線軸まわりに回動する。また、筐体２２は、後述するように、上述のモータや制御装置、太陽電池パネル１０から出力される電圧や電流を検出するセンサなどを内部に含む。

この太陽電池装置１においては、ワイヤ２０の長さを変えることによって、同一方向を向いて並設される複数の太陽電池パネル１０の受光面の仰角が調整される。上述のように、ワイヤ２０は、長さ調整が可能であり、ワイヤ２０の長さによって受光部の伸縮状態を調整することができる。そして、受光部の伸縮状態に応じて太陽電池パネル１０の受光面の傾きが決まるので、ワイヤ２０の長さを調整することによって太陽電池パネル１０の受光面を所望の仰角に調整することができる。具体的には、ワイヤ２０を短くすることによって太陽電池パネル１０の仰角は大きくなり、ワイヤ２０を長くすることによって太陽電池パネル１０の仰角は小さくなる。

図３は、実施の形態１による太陽電池装置１が折り畳まれた状態の正面図であり、図４は、図３に示す折り畳まれた状態の太陽電池装置１の側面図である。

図３，図４を参照して、筐体２２の内部に設けられる図示されないドラムによりワイヤ２０を巻取ることによって、ジグザグ形状の受光部が折り畳まれる。したがって、強風や雨などの悪環境時や夜間など太陽電池装置１を使用しないときは、受光部を折り畳むことによって、太陽電池装置１の転倒を防止し、かつ、太陽電池パネル１０の受光面を保護することができる。

図５は、図１に示した軸部１６の構造を概略的に説明する図である。

図５を参照して、軸部１６には、固定式のスプリング２８が取付けられている。スプリング２８は、２つのフレーム１８の対向角θが１８０度よりも小さいとき、対向角θが大きくなる方向に付勢力を発生する。したがって、受光部において仮にワイヤ２０による拘束がない場合、受光部は、各軸部１６にそれぞれ設けられるスプリング２８の付勢力によってほぼ直線状に伸張する。

図６は、図１に示したワイヤ２０の長さを調節する機構を概略的に説明する図である。この図６では、筐体２２の前面に平行な筐体２２の一断面が示され、ワイヤ２０の長さを調節する機構に関する部分のみが概略的に示されている。

図６を参照して、筐体２２は、ワイヤ２０が巻付けられるドラムが駆動軸に設けられた第１のモータ３０を内部に含み、ワイヤ２０を案内するワイヤ案内部材２４が側面に取付けられている。第１のモータ３０は、正逆に回転可能であり、この図において時計回りに回転することによってワイヤ２０を巻取ることができ、反時計回りに回転することによってワイヤ２０を巻解くことができる。

なお、図２，図４の側面図において示したように、ワイヤ２０は、筐体２２の両側面の前面側および後面側から筐体２２の内部に入るが、ワイヤ２０は、筐体２２内の前面側および後面側のいずれかのみでドラムに巻付けられるようにしてもよいし、筐体２２内の前面側および後面側の両方でドラムに巻付けられるようにしてもよい。

図７は、図１に示した筐体２２の構成を概略的に示す平面図である。なお、点線は、その部分が筐体２２の内部に設けられていることを示す。

図７を参照して、筐体２２の上面には、最下段の軸部１６が設けられている。筐体２２は、上述した第１のモータ３０と、台座２６に対して台座２６の法線軸まわりに筐体２２を回動させる第２のモータ３２と、第１および第２のモータ３０，３２を制御する制御部３４と、太陽電池パネル１０から出力される電圧および電流をそれぞれ検出する電圧センサ７０および電流センサ７２とを内部に含む。

第２のモータ３２は、駆動軸にピニオンが設けられており、台座２６の歯形成部にピニオンが外接している。そして、第２のモータ３２が回動すると、台座２６に対して筐体２２が回動する。電圧センサ７０および電流センサ７２は、それぞれ太陽電池パネル１０から出力される電圧および電流を検出して制御部３４へ出力する。制御部３４は、電圧センサ７０および電流センサ７２から受けた電圧値および電流値に基づいて、太陽電池パネル１０から出力される電力が最大となるように第１および第２のモータを制御する。

なお、第２のモータ３２は、ピニオンが台座２６に内接される構成であってもよく、また、第２のモータ３２が台座２６側に設置される構成であってもよい。

図８は、図７に示した制御部３４の構成を機能的に示す機能ブロック図である。

図８を参照して、制御部３４は、電力演算部７４と、追尾制御部７６と、第１のモータ制御部７８と、第２のモータ制御部８０とからなる。

電力演算部７４は、電圧センサ７０および電流センサ７２によってそれぞれ検出された電圧値および電流値を用いて、太陽電池パネル１０から出力される電力を演算する。追尾制御部７６は、電力演算部７４によって演算された電力値を受け、太陽電池パネル１０による発電量が最大となる受光部の方角および太陽電池パネル１０の仰角を探索し、その探索結果をそれぞれ第１および第２のモータ制御部７８，８０へ出力する。

第１のモータ制御部７８は、追尾制御部７６による仰角の探索結果に基づいて、ワイヤ２０の長さを変更させる第１のモータ３０を駆動し、第２のモータ制御部８０は、追尾制御部７６による方角の探索結果に基づいて、台座２６に対して筐体２２を回動させる第２のモータ３２を駆動する。

ここで、具体的な探索方法としては、たとえば、追尾制御部７６は、まず太陽電池パネル１０を所定の仰角に固定して発電量が極大となる方角を決定し、その後、受光部をその方角に固定して発電量が最大となる仰角を決定する。あるいは、追尾制御部７６は、山登り探索などによって最適な方角および仰角を同時に探索するようにしてもよい。

なお、追尾制御部７６による探索演算は、常時実行されていてもよいが、消費電力の観点から、タイマーなどを設けてたとえば１時間毎など所定の時間間隔で実行されるのが望ましい。

なお、上記においては、図２で示されるように、最下部に設けられる軸部１６は、筐体２２の中央部において設けられ、他のフレームの半分の長さのフレーム１８が最下段に設けられているが、この筐体２２の中央部に設けられる軸部１６およびそれに接続されるフレーム１８を備えずに、図２において下から２段目の軸部１６がその直下において筐体２２に直接軸支されるような構成としてもよい。

以上のように、この実施の形態１による太陽電池装置１によれば、受光部がジグザグ状に上下に伸縮し、かつ、台座２６の法線軸まわりに回動するようにしたので、上方向に空間を利用することができ、平面的に狭いスペースでも十分な発電量を得ることができる。

また、この太陽電池装置１は、板部材１４の下面が鏡面であるので、板部材１４に入射される太陽光がその板部材１４の下段に隣接する太陽電池パネル１０に集光され、太陽光の利用効率が向上する。

さらに、この太陽電池装置１は、発電量が最大となるように受光部の方角および太陽電池パネル１０の仰角を自動調整するので、使用時の日照状態における最大効率で太陽光を受光することができる。

また、さらに、この太陽電池装置１は、太陽電池装置１の保管、搬送、移動、敷設なども容易であるという効果も有する。

［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２による太陽電池装置１Ａの全体構造を示す正面図である。

図９を参照して、太陽電池装置１Ａは、実施の形態１による太陽電池装置１の構成において、複数の太陽電池パネル１０、複数の板部材１４および筐体２２に代えて、それぞれ複数の太陽電池パネル１０Ａ、複数の板部材１４Ａおよび筐体２２Ａを備え、支持部材３８と、リング状部材４４，４８と、風力センサ４０とをさらに備える。

太陽電池パネル１０Ａは、中央に長穴４２が設けられ、その両側に受光面が上面側となるように複数の太陽電池セル１２が配置される。長穴４２の中央には、太陽電池パネル１０Ａに回動自在に軸支され、かつ、支持部材３８に対して滑動するリング状部材４４が設けられている。

板部材１４Ａは、下面側が鏡面となっており、下面に受けた太陽光を下段側に隣接する太陽電池パネル１０Ａに向けて反射する。そして、この板部材１４Ａも、太陽電池パネル１０Ａと同様に、中央に長穴４６が設けられており、長穴４６の中央には、板部材１４Ａに回動自在に軸支され、かつ、支持部材３８に対して滑動するリング状部材４８が設けられている。

支持部材３８は、各太陽電池パネル１０Ａおよび各板部材１４Ａにそれぞれ設けられたリング状部材４４，４８を貫通して設けられる棒状部材である。この支持部材３８は、受光部が上下に伸縮動作をする際の案内レールとして機能する。また、支持部材３８は、受光部の伸縮に応じて伸縮することができる。

風力センサ４０は、支持部材３８の上端に設けられ、風杯の回転によって風力を検出する。なお、筐体２２Ａの上面中央に支持部材３８が立設されるため、最下段の軸部は、軸部１６Ａ，１６Ｂに分割されている。

図１０は、図９に示した太陽電池装置１Ａの側面図である。

図１０を参照して、支持部材３８は、筐体２２Ａに軸支され、太陽電池装置１Ａの側面に平行な面内で回動することができる。すなわち、この太陽電池装置１Ａは、台座２６の法線軸に対して受光部を後方に斜倒させることができ、太陽光をより効率的に受光することができる。

図１１は、図９に示した筐体２２Ａの構成を概略的に示す平面図である。なお、点線は、その部分が筐体２２Ａの内部に設けられていることを示す。

図１１を参照して、筐体２２Ａの上面には、最下段の軸部１６Ａ，１６Ｂが設けられている。筐体２２Ａは、図７に示した実施の形態１における筐体２２の構成において、制御部３４に代えて制御部３４Ａを含み、光センサ５０と、雨センサ５２と、支持部材３８を斜倒させる第３のモータ５６とをさらに含む。

筐体２２Ａの上面中央には、支持部材３８を通すための長穴５４が設けられており、支持部材３８は、筐体２２Ａの内部において、側面に平行な面内で回動するように軸支されている。

光センサ５０は、筐体２２Ａの上面に設けられ、所定値以上の光量の有無を検出する。そして、光センサ５０は、光量の有無の検出結果を制御部３４へ出力する。光センサ５０には、たとえば、ＣｄＳセンサなどが用いられる。

雨センサ５２も、筐体２２Ａの上面に設けられ、所定値以上の降雨の有無を検出する。そして、雨センサ５２は、降雨の有無の検出結果を制御部３４へ出力する。雨センサ５２には、たとえば、電極を用いた水分検出センサなどが用いられる。

制御部３４Ａは、電圧センサ７０、電流センサ７２、光センサ５０、雨センサ５２、および図示されない風力センサ４０の各検出結果に基づいて第１〜第３のモータ３０，３２，５６を制御する。

なお、筐体２２Ａのその他の構成は、図７に示した筐体２２と同じであるので、その説明は繰り返さない。

図１２は、図１１に示した制御部３４Ａの構成を機能的に示す機能ブロック図である。

図１２を参照して、制御部３４Ａは、図８に示した制御部３４の構成において、追尾制御部７６に代えて追尾制御部７６Ａを含み、判定部８２と、第３のモータ制御部８４とをさらに含む。

追尾制御部７６Ａは、電力演算部７４によって演算された電力値を受け、太陽電池パネル１０Ａによる発電量が最大となる受光部の方角、太陽電池パネル１０Ａの仰角、および受光部の斜倒角を探索し、その探索結果をそれぞれ第１〜第３のモータ制御部７８，８０，８４へ出力する。ここで、太陽電池装置１Ａの設置安定性を考慮して、追尾制御部７６Ａは、斜倒角を所定の範囲内で探索する。第３のモータ制御部８４は、追尾制御部７６Ａによる斜倒角の探索結果に基づいて、支持部材３８を斜倒させる第３のモータ５６を駆動する。

判定部８２は、風力センサ４０、光センサ５０および雨センサ５２からそれぞれの検出値を受け、その検出値に基づいて受光部を折り畳むか否かを判定する。具体的には、たとえば、風力センサ４０から受ける風力検出値が所定値を超えたとき、光センサ５０によって日射量が所定値を下回ったことが検出されたとき、または、雨センサ５２によって所定値以上の降雨が検出されたとき、判定部８２は、受光部の折り畳みが必要であると判断する。そして、判定部８２は、第１および第３のモータ制御部７８，８４に対して受光部の折り畳むように割込指令を出力する。

判定部８２から割込指令を受けた第１のモータ制御部７８は、ワイヤ２０を巻取るように第１のモータ３０を駆動し、同様に割込指令を受けた第３のモータ８４は、斜倒させていた支持部材３８を戻すように第３のモータ５６を駆動する。

制御部３４Ａのその他の構成は、図８に示した制御部３４と同じであるので、その説明は繰返さない。

なお、上記においては、各太陽電池パネル１０Ａおよび各板部材１４Ａの中央部を支持部材３８が貫通する構造としたが、支持部材３８の設置方法は、これに限られるものではなく、たとえば、受光部側面の中央に沿うように支持部材を設けるなどしてもよい。

また、風力センサ４０には、発電型のものを用いてもよく、これによって、太陽電池装置１Ａ全体としての発電量は、さらに向上する。

以上のように、実施の形態２による太陽電池装置１Ａによれば、支持部材３８を設けたので、受光部全体としての強度が向上する。また、支持部材３８を斜倒させることによって受光部を斜倒させることができるので、太陽光をより効率的に受光することができ、発電量は、さらに向上する。

また、この太陽電池装置１Ａによれば、種々の環境センサを設け、環境センサの検出結果に応じて受光部を折り畳むようにしたので、夜間や悪環境時などは、受光部が自動的に折り畳まれ、太陽電池装置の転倒や太陽電池パネルの破損などを防止することができる。

［実施の形態３］
図１３は、この発明の実施の形態３による太陽電池装置１Ｂの全体構造を示す正面図である。

図１３を参照して、太陽電池装置１Ｂは、実施の形態２による太陽電池装置１Ａの構成において、複数の板部材１４Ａを備えない構成となっている。太陽電池装置１Ｂのその他の構成は、太陽電池装置１Ａと同じである。

この太陽電池装置１Ｂは、下段側に隣接する太陽電池パネル１０Ａに太陽光を反射する板部材１４Ａを備えないので、太陽電池装置１Ａよりも集光力が劣り発電力は劣るが、板部材１４Ａが備えられていた部分が通風するので、受光部の受ける風圧が低減される。

なお、上記においては、支持部材３８が設けられる太陽電池装置１Ａにおいて板部材１４Ａを備えない構成が示されたが、実施の形態１による太陽電池装置１において板部材１４を備えない構成であってもよい。

以上のように、この実施の形態３による太陽電池装置１Ｂによれば、受光部の受ける風圧が低減されるので、設置時の安定性が向上する。

［実施の形態４］
図１４は、この発明の実施の形態４による太陽電池装置１Ｃの全体構造を示す側面図である。

図１４を参照して、太陽電池装置１Ｃは、実施の形態１による太陽電池装置１の構成において、複数のフレーム５８と、複数の軸部６０とをさらに備える。フレーム５８は、上端および下端のものを除いてフレーム１８と長さが同じであり、フレーム１８と交差して設けられる。そして、フレーム１８およびそれに交差するフレーム５８は、各々の中央部６４において受光部の側面内で回動自在に軸支される。軸部６０は、軸部１６と前後に対向する位置に設けられ、隣接するフレーム５８を回動自在に軸支する。

太陽電池装置１Ｃのその他の構成は、太陽電池装置１と同じであるので、その説明は繰返さない。

なお、この太陽電池装置１Ｃは、板部材１４を備えるが、実施の形態３と同様に、受光部の受ける風圧の低減を目的に、板部材１４を備えない構成としてもよく、また、実施の形態２，３と同様に、支持部材３８を備えてもよい。

この実施の形態４による太陽電池装置１Ｃによれば、複数のフレーム１８，５８がいわゆるパンタグラフ状に連続して接続されるので、実施の形態１による太陽電池装置１と比べて受光部全体としての強度が向上する。

［実施の形態５］
図１５は、この発明の実施の形態５による太陽電池装置１Ｄの全体構造を示す側面図である。

図１５を参照して、太陽電池装置１Ｄは、固定部材６６に吊設される。太陽電池装置１Ｄは、実施の形態２による太陽電池装置１Ａの構成と基本的に同じであるが、この太陽電池装置１Ｄが吊設されたときに、各太陽電池パネル１０Ａにおける太陽電池セル１２の受光面が上面側となり、かつ、各板部材１４Ａの鏡面が下面側となるように、各太陽電池パネル１０Ａおよび各板部材１４Ａが設けられる。太陽電池装置１Ｄのその他の構成は、太陽電池装置１Ａと同じである。

この実施の形態５による太陽電池装置１Ｄによっても、上述した実施の形態と同様に、空間を有効に利用することができ、平面的に狭いスペースでも太陽電池装置１Ｄを設置することができる。また、この太陽電池装置１Ｄは、受光部の自重によって受光部が伸張するので、隣接するフレーム１８間に付勢力を発生するスプリング２８を設けなくてもよい。

［実施の形態６］
図１６は、この発明の実施の形態６による太陽電池装置１Ｅの全体構造を示す側面図である。

図１６を参照して、太陽電池装置１Ｅは、複数の太陽電池パネル１０２と、複数のフレーム１０４〜１１０と、接続部材１１２〜１１８と、支持部材１２０と、螺合部材１２２と、筐体１２４と、台座１２６とを備える。

太陽電池パネル１０２は、受光面が上面側となるようにフレーム１０８に固設される。対向して設けられるフレーム１０４，１０６は、各々の一端が折れ曲がっており、両端において接続部材１１２，１１４を介して接続される。フレーム１０４，１０６および接続部材１１２，１１４の接続部は、回動可能に軸支されている。また、フレーム１０８，１１０についても、各々の一端が折れ曲がっており、両端において接続部材１１６，１１８を介して接続される。フレーム１０８，１１０および接続部材１１６，１１８の接続部も、回動可能に軸支されている。接続部材１１４，１１６は、互いに固着されている。

支持部材１２０は、ねじ山が設けられた棒状部材であり、筐体１２４内に設けられる図示されない駆動モータによって回動する。最上段の接続部材１１２には、支持部材１２０のねじ山に螺合される螺合部材１２２が設けられており、支持部材１２０の軸上に位置するその他の接続部材は、支持部材１２０の軸方向に滑動可能に拘持される。筐体１２４は、台座１２６の法線軸まわりに回動自在となるように台座１２６に軸支される。

図１７は、図１６に示したＡ部の構造を示す拡大図である。なお、図１７においては、フレーム１０６とフレーム１１０との接続状態が示され、接続部材１１４，１１６は省略されている。

図１７を参照して、フレーム１０６，１１０は、折れ曲がった先の先端部が歯車状に加工され、その加工部が互いに噛合わされている。これによって、フレーム１０６，１１０の一方の傾斜角が変化すると、それに連動して他方のフレームの傾斜角も変化し、フレーム１０６，１１０は、それぞれ上下等角にその傾斜角が変化する。

再び図１６を参照して、この太陽電池装置１Ｅにおいては、支持部材１２０が回転すると、螺号部材１２２によって、最上段の接続部材１１２が支持部材１２０の回転方向に応じて上下に作動する。そうすると、フレーム１０６の傾斜角が変化し、それに連動してフレーム１１０の傾斜角も変化する。そして、フレーム１０４，１０８は、それぞれフレーム１０６，１１０に対向しながらその傾斜角が変化するので、フレーム１０８に固設された太陽電池パネル１０２の仰角が変化する。すなわち、支持部材１２０を回動することによって、太陽電池パネル１０２の仰角を変化させることができる。

図１８は、実施の形態６による太陽電池装置１Ｅが折り畳まれた状態の側面図である。

図１８を参照して、最上段の接続部材１１２に設けられた螺合部材１２２が下がるように支持部材１２０を回転させることによって、ジグザグ形状の受光部を折り畳むことができる。

なお、上記においては、各フレームの折れ曲がった側の先端部が歯車状に加工されたが、そのような加工を施さなくても、受光部をジグザグ形状に伸縮することは可能である。

また、上記においては、支持部材１２０に螺合される螺合部材１２２は、最上段の接続部材１１２に設けられるものとしたが、この螺合部材１２２は、支持部材１２０に拘持される中段の接続部材に設けられてもよい。隣接するフレームが上述したように噛合わされていれば、いずれかのフレームにおいて傾斜角を変化させるようなモーメント力が加わることによって、全てのフレームが連動して動作するからである。

以上のように、この実施の形態６による太陽電池装置１Ｅによっても、受光部をジグザグ状に上下に伸縮させることができる。したがって、上方向に空間を利用することができ、平面的に狭いスペースでも十分な発電量を得ることができる。

［実施の形態７］
図１９は、この発明の実施の形態７による太陽電池装置１Ｆの全体構造を示す側面図である。

図１９を参照して、太陽電池装置１Ｆは、図１６に示した太陽電池装置１Ｅの構成において、支持部材１２０を備えず、部材１２８を備え、筐体１２４に代えて筐体１２４Ａを備える。部材１２８は、最下段のフレーム１１０に回動自在に一端が軸支され、筐体１２４Ａ内に設けられる図示されない駆動モータによって、回動可能な面内であって水平方向に他端が作動する（以下、この他端を「駆動端」とも称する。）。

この太陽電池装置１Ｆにおいては、部材１２８の駆動端を作動させると、最下段のフレーム１１０の傾斜角が変化する。ここで、各フレームは、上述したように、折れ曲がった先の先端部が歯車状に加工され、その加工部が隣接するフレームの加工部と噛合わされているので、最下段のフレーム１１０に連動して各フレームの傾斜角が変化する。すなわち、部材１２８の駆動端を作動させることによって、太陽電池パネル１０２の仰角を変化させることができる。

図２０は、実施の形態７による太陽電池装置１Ｆが折り畳まれた状態の側面図である。

図２０を参照して、部材１２８が斜倒するように部材１２８の駆動端を作動させることによって、ジグザグ形状の受光部を折り畳むことができる。

以上のように、この実施の形態７による太陽電池装置１Ｆによれば、棒状の支持部材を設けることなく、実施の形態６による太陽電池装置１Ｅよりも簡単な構造で受光部をジグザグ状に上下に伸縮させることができる。

［実施の形態８］
図２１は、この発明の実施の形態８による太陽電池装置１Ｇの全体構造を概念的に示す側面図である。

図２１を参照して、太陽電池装置１Ｇは、複数の太陽電池パネル１０２と、複数のフレーム１３２〜１３８と、複数の軸部１４０と、部材１２８と、筐体１２４Ａと、台座１２６とを備える。

太陽電池パネル１０２は、フレーム１３２に固設される。複数のフレーム１３２〜１３８は、パンタグラフ構造を形成する。軸部１４０は、フレーム１３２〜１３８の交点に設けられ、交差するフレームを回動自在に軸支する。部材１２８は、駆動端と異なる端部が最下段のフレーム１３４に回動自在に軸支される。

この太陽電池装置１Ｇにおいては、部材１２８の駆動端を作動させると、最下段のフレーム１３４の傾斜角が変化する。ここで、フレーム１３２〜１３８は、パンタグラフ構造を形成しているので、最下段のフレーム１３４に連動して各フレームの傾斜角が変化する。すなわち、部材１２８の駆動端を作動させることによって、太陽電池パネル１０２の仰角を変化させることができる。

以上のように、この実施の形態８による太陽電池装置１Ｇによれば、複数のフレームによってパンタグラフ構造を形成するようにしたので、実施の形態７による太陽電池装置１Ｆよりも受光部全体としての強度が向上する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明による太陽電池装置は、特に、建造物が密集する都市部などにおいて平面的な設置スペースを十分に確保することができない場所に太陽電池を設置する際に利用することができる。また、この太陽電池装置は、折り畳み式であるので、所望の箇所に固設して用いるほか、キャンプ時などの携帯用発電装置としても利用することもできる。

この発明の実施の形態１による太陽電池装置の全体構造を示す正面図である。 図１に示す太陽電池装置の側面図である。 実施の形態１による太陽電池装置が折り畳まれた状態の正面図である。 図３に示す折り畳まれた状態の太陽電池装置の側面図である。 図１に示す軸部の構造を概略的に説明する図である。 図１に示すワイヤの長さを調節する機構を概略的に説明する図である。 図１に示す筐体の構成を概略的に示す平面図である。 図７に示す制御部の構成を機能的に示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２による太陽電池装置の全体構造を示す正面図である。 図９に示す太陽電池装置の側面図である。 図９に示す筐体の構成を概略的に示す平面図である。 図１１に示す制御部の構成を機能的に示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３による太陽電池装置の全体構造を示す正面図である。 この発明の実施の形態４による太陽電池装置の全体構造を示す側面図である。 この発明の実施の形態５による太陽電池装置の全体構造を示す側面図である。 この発明の実施の形態６による太陽電池装置の全体構造を示す側面図である。 図１６に示すＡ部の構造を示す拡大図である。 実施の形態６による太陽電池装置が折り畳まれた状態の側面図である。 この発明の実施の形態７による太陽電池装置の全体構造を示す側面図である。 実施の形態７による太陽電池装置が折り畳まれた状態の側面図である。 この発明の実施の形態８による太陽電池装置の全体構造を概念的に示す側面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｇ 太陽電池装置、１０，１０Ａ，１０２ 太陽電池パネル、１２ 太陽電池セル、１４，１４Ａ 板部材、１６，１６Ａ，１６Ｂ，６０，１４０ 軸部、１８，５８，１０４〜１１０，１３２〜１３８ フレーム、２０ ワイヤ、２２，２２Ａ，１２４，１２４Ａ 筐体、２４ ワイヤ案内部材、２６，１２６ 台座、２８ スプリング、３０ 第１のモータ、３２ 第２のモータ、３４，３４Ａ 制御部、３８，１２０ 支持部材、４０ 風力センサ、４２，４６，５４ 長穴、４４，４８ リング状部材、５０ 光センサ、５２ 雨センサ、５６ 第３のモータ、６６ 固定部材、７０ 電圧センサ、７２ 電流センサ、７４ 電力演算部、７６，７６Ａ 追尾制御部、７８ 第１のモータ制御部、８０ 第２のモータ制御部、８２ 判定部、８４ 第３のモータ制御部、１１２〜１１８ 接続部材、１２２ 螺合部材、１２８ 部材。

Claims (13)

1. 台座と、
   隣接する平面の対向角を変化させてジグザグ状に伸縮する受光部とを備え、
   前記受光部は、
   各々の受光面が上面となり、かつ、同一方向を向くように並設される複数の太陽電池パネルと、
   前記複数の太陽電池パネルの各々と交互に設けられる複数の接続部材と、
   隣接する前記太陽電池パネルおよび前記接続部材を回動自在に軸支する複数の軸部と、
   前記複数の太陽電池パネルの受光面が所望の仰角となるように前記受光部の伸縮状態を拘束する拘束部材とを含む、太陽電池装置。
2. 前記太陽電池パネルの上段側に隣接する前記接続部材は、下面が鏡面からなる板部材である、請求項１に記載の太陽電池装置。
3. 前記受光部は、前記複数の軸部の各々に設けられ、かつ、前記受光部が伸張する方向の付勢力を発生する複数のばね部材をさらに含み、
   前記台座の上部に前記受光部が立設される、請求項１または請求項２に記載の太陽電池装置。
4. 前記受光部は、固設された前記台座に吊設される、請求項１または請求項２に記載の太陽電池装置。
5. 前記受光部は、伸縮方向に沿って前記受光部を拘持する支持部材をさらに含み、
   前記支持部材に案内されて前記受光部が伸縮する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
6. 前記受光部は、前記複数の太陽電池パネルおよび前記複数の接続部材に交差して設けられ、かつ、パンタグラフ状に前記受光部が伸縮するように前記受光部を支持する支持部材をさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
7. 前記受光部は、前記台座の法線軸まわりに回動する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
8. 前記受光部の伸縮状態を変化させるために前記拘束部材を動作させる第１の駆動部と、
   前記台座の法線軸まわりに前記受光部を回動させる第２の駆動部と、
   前記複数の太陽電池パネルから出力される電圧および電流をそれぞれ検出する電圧センサおよび電流センサと、
   前記電圧センサおよび前記電流センサによってそれぞれ検出される電圧および電流を用いて前記複数の太陽電池パネルの発電量を演算し、前記発電量が最大となるように前記第１および第２の駆動部を制御する制御部とをさらに備える、請求項７に記載の太陽電池装置。
9. 周囲の環境を検出する環境センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記環境センサによって検出された情報に応じて、必要時、前記受光部が折り畳まれるように前記第２の駆動部をさらに制御する、請求項８に記載の太陽電池装置。
10. 前記環境センサは、風力センサを含み、
    前記制御部は、前記風力センサによって検出された風力が所定値を超えたとき、前記受光部が折り畳まれるように前記第２の駆動部を制御する、請求項９に記載の太陽電池装置。
11. 前記環境センサは、光センサを含み、
    前記制御部は、前記光センサによって検出された日射量が所定値を下回ったとき、前記受光部が折り畳まれるように前記第２の駆動部を制御する、請求項９に記載の太陽電池装置。
12. 前記環境センサは、雨センサを含み、
    前記制御部は、前記雨センサによって降雨が検出されたとき、前記受光部が折り畳まれるように前記第２の駆動部を制御する、請求項９に記載の太陽電池装置。
13. 前記受光部の回動軸を斜倒させる第３の駆動部をさらに備え、
    前記制御部は、前記複数の太陽電池パネルの発電量が最大となるように前記第３の駆動部をさらに制御する、請求項８に記載の太陽電池装置。

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