JP2007088345A - Turnable device of solar panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はソーラーパネルの回動装置に関し、時間の経過に応じて効率よく太陽光を受け蓄電及び給電作用を行なえることができるようにするとともに、加えて、風力発電機能も併用してより一層の効率性向上を図ることができるようにしたソーラーパネルの回動装置に関する。 The present invention relates to a solar panel rotation device, which can efficiently receive sunlight and perform power storage and power feeding operations as time elapses, and in addition, a wind power generation function is also used in combination. The present invention relates to a solar panel rotating device that can improve the efficiency of the solar panel.
従来より、自然エネルギーを利用して電力を得るものとしていわゆる太陽電池や風車を用いた風力発電装置の存在が知られている。このうち太陽電池は、単体となるソーラーセルを集合させてソーラーパネルを形成しており、その効率はソーラーパネルの表面をできる限り太陽光の照射方向に直角に近く設置することで高められる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a wind power generation apparatus using a so-called solar cell or a windmill as a power source that uses natural energy. Of these, solar cells are formed by assembling single solar cells to form a solar panel, and the efficiency is enhanced by installing the surface of the solar panel as close as possible to the direction of sunlight irradiation.
そのため、従来よりソーラーパネルの設置に関しては太陽追跡機能を持たせたり、各月の各時刻における太陽の位置とその太陽光の入射角度をメモリーに入力しておき、このメモリーからの出力でソーラーパネルの位置を可変とすること等の提案がなされている。 For this reason, traditional solar panel installations have a solar tracking function, and the solar position and incident angle of the sun at each time of the month are input to the memory. There have been proposals such as making the position of the variable variable.
しかしながら、従来知られている太陽追跡機能は熱膨張液体を駆動源として利用するため、曇天や雨天等の太陽光の照射がなく、駆動源に熱を与えることができない状況ではソーラーパネルを取り付けた軸の周りを回動させることが困難となる。また、特許文献1として示す従来例にあっては軸とピストンロッドの2箇所が回動部分となっており、円滑な摺動、回動を長期に亘って維持することは困難で、加えて、回動箇所が外気に露呈されているので雨水等の原因で腐食が生じることがあり、製品寿命が短いものとなってしまう。
However, the solar tracking function known in the past uses a thermal expansion liquid as a drive source, so a solar panel is attached in a situation where there is no irradiation of sunlight such as cloudy or rainy weather and heat cannot be applied to the drive source. It becomes difficult to rotate around the axis. Further, in the conventional example shown as
また、従来知られている別の太陽追跡方法(特許文献2)の場合には、各月の各時刻に対応させて連続的、二次元的にソーラーパネルを変位させるため制御が非常に複雑となり、ソーラーパネルの設置場所も駆動源となるモータは商業電源により作動させる必要があり、屋根上等に限定されざるを得ないものとなっている。また、ソーラーパネルの変位のための摺動箇所も数多く必要となって円滑な作動を長期に亘って故障なく維持することは困難なものとなっている。
本発明が解決しようとする問題点は従来、ソーラーパネルの位置を可変として効率よく太陽光を受けようとするための機構や方法は条件的に制約が多く、複雑なものとなってしまい、長期に亘っての操業は故障も多くなって困難なものとなっており、さらには前記した複雑性のため価格も高騰せざるを得ないものであったという点である。 The problem to be solved by the present invention is that a mechanism and a method for efficiently receiving sunlight by changing the position of the solar panel are limited in terms of conditions and become complicated, resulting in a long-term This operation is difficult due to the increased number of failures, and the price is inevitably increased due to the complexity described above.
この問題点を解決するために、本発明に係るソーラーパネルの回動装置は固定された支持ポールに、一部に回転機構を装備した取り付けアームを一体的に突設し、前記回転機構には駆動モータと、その駆動モータのモータ軸に備えられた小歯車と、その小歯車に噛合された大歯車と、その大歯車の中心に挿通されたシャフトと、そのシャフトの一端に固定された回転テーブルと、その回転テーブルに固定されたブラケットと、そのブラケットに仰角調整自在に備えられたホルダと、そのホルダに固定され、表面にソーラーパネルを固着したフレームとを少なくとも有していることを特徴とし、前記した取り付けアームはエルボ状のものとし、前記したシャフトの周囲にはベアリングを介してケーシングを設けるとともに、前記回転機構を覆うカバーを備え、そのカバーに前記ケーシングを固着してあることを特徴とし、前記シャフトの下端には大歯車の押え板を備え、その押え板に固定されたリミットスイッチの入力釦を操作する弧板を先端に備えた回動アームを取り付けてあることを特徴としている。 In order to solve this problem, the solar panel rotation device according to the present invention has a fixed support pole integrally provided with a mounting arm partially equipped with a rotation mechanism. A drive motor, a small gear provided on the motor shaft of the drive motor, a large gear meshed with the small gear, a shaft inserted through the center of the large gear, and a rotation fixed to one end of the shaft It has at least a table, a bracket fixed to the rotary table, a holder provided to the bracket so that the elevation angle can be adjusted, and a frame fixed to the holder and having a solar panel fixed to the surface. The mounting arm described above is an elbow, and a casing is provided around the shaft via a bearing and covers the rotating mechanism. An arc plate comprising a bar, the casing being fixed to the cover, a large gear press plate at the lower end of the shaft, and operating an input button of a limit switch fixed to the press plate It is characterized in that a rotating arm provided with a tip is attached.
また、本発明に係るソーラーパネルの回動装置は前記した回転機構には回転角度の検出用エンコーダを備え、そのエンコーダの回転角度を読み取る高周波センサーを備えていることを特徴とし、前記した支持ポールには風力発電装置が装備されていることを特徴とし、前記した回転機構を覆うカバーの上面にはブラケットとの間にシャフトの上端部分を覆う防雨、防塵用のキャップカバーが設けられていることを特徴としている。 The solar panel rotating device according to the present invention is characterized in that the rotating mechanism includes an encoder for detecting a rotation angle, and a high-frequency sensor for reading the rotation angle of the encoder. Is equipped with a wind power generator, and a rain and dust cap cover that covers the upper end of the shaft is provided between the bracket and the upper surface of the cover that covers the rotating mechanism. It is characterized by that.
さらに、本発明に係るソーラーパネルの回動装置は前記した支持ポールに近接して制御ボックスを設け、その制御ボックスには前記したソーラーパネル及び風力発電装置からの電力供給がなされるコントロールシステム回路が搭載された基板が収容されていることを特徴とし、前記したコントロールシステム回路は蓄電池と接続され、ソーラーパネル及び風力発電装置からの電力で充電されるものとしたことを特徴とし、前記したエンコーダには原点センサー及び終点センサーが設けられ、その各センサーからの信号及び角度検出センサーからの信号がコントロールシステム回路に入力されることを特徴とし、前記したコントロールシステム回路には時間監視タイマー及び1時間毎の歩進タイマーが組み込まれ、前記した駆動モータの正転、逆転を行なうことを特徴としている。 Further, the solar panel rotating device according to the present invention is provided with a control box in the vicinity of the support pole, and the control box includes a control system circuit for supplying power from the solar panel and the wind power generator. The mounted board is accommodated, the control system circuit described above is connected to a storage battery, and is charged with power from a solar panel and a wind power generator. Is provided with an origin sensor and an end point sensor, and a signal from each sensor and a signal from an angle detection sensor are input to a control system circuit. The control system circuit includes a time monitoring timer and an hourly timer. The stepping timer is incorporated, and the forward rotation of the drive motor described above, It is characterized by performing the rotation.
本発明に係るソーラーパネルの回動装置は上記のように構成されている。そのため、ソーラーアームは季節に合わせ、最も効率のよい方向性を保持して、必要な角度分を回動することができる。その機構や制御に関しても簡易なものとすることができ、故障や誤作動も生じてしまう虞もなく価格的にも安価なものとして需要者に供給することができる。 The solar panel rotating device according to the present invention is configured as described above. Therefore, the solar arm can be rotated by a necessary angle while keeping the most efficient direction according to the season. The mechanism and control can also be simplified, and it can be supplied to the consumer as being inexpensive in price without fear of failure or malfunction.
また、風力発電機構も併用することができるようにしたので、太陽光が十分に得られない時間が続いても、十分に電力供給を補うことができる。 Moreover, since the wind power generation mechanism can be used together, even if the time when sunlight is not sufficiently obtained continues, the power supply can be sufficiently supplemented.
このような本発明にあっては自らの装置にあって得られた電力を無用に消費してしまうことも少なくなり、商業電源から離れた場所にあっても独立して作用させ、各種の照明をはじめとする電気設備の電源として非常に大きな効力を発揮することができるものとなっている。 In the present invention, it is less likely that the electric power obtained in its own device is unnecessarily consumed, and it can be operated independently even in a place away from a commercial power source, and various lighting As a power source for electrical equipment such as, it can be very effective.
図として示す実施例のように構成することで実現した。 This was realized by configuring as in the embodiment shown in the figure.
次に、本発明の好ましい実施の例を図面を参照して説明する。図1は本発明に係るソーラーパネルの回動装置の設置状態を示す正面図、図2は同じく側面図、図3は同じく支持ポールの据え付け底面図、図4は同じく制御ボックスの正面図、図5は同じく側面図、図6は同じく回動機構を示す断面図、図7は同じく取り付けアームの正面図、図8は同じく側面図、図9は同じく先端平面図、図10は同じくリミットスイッチ機構を示す平面図、図11はコントロールシステムを示すブロック図、図12は同じく回路構成図である。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view showing an installation state of a solar panel rotating device according to the present invention, FIG. 2 is a side view, FIG. 3 is a bottom view of a support pole, and FIG. 4 is a front view of a control box. 5 is also a side view, FIG. 6 is also a sectional view showing the turning mechanism, FIG. 7 is a front view of the mounting arm, FIG. 8 is a side view, FIG. 9 is a plan view of the tip, and FIG. FIG. 11 is a block diagram showing a control system, and FIG. 12 is a circuit configuration diagram.
これらの図にあって1は中空状の支持ポールを示しており、実施例における支持ポール1は屋外の地表面にコンクリートによる基礎2を打ち、その基礎2上に支持ポール1の下端フランジ3のボルト孔4、4‥を介し、アンカーボルト5、5‥により固定立設されている。この下端フランジ3の上面には支持ポール1の基端周域を補強する補強リブ6、6‥が放射状に備えられたものとなっている。
In these drawings,
また、支持ポール1の上端には上部ポール7が、その下端フランジ8を当接させて固定連結されている。この下端フランジ8の上面にも上部ポール7の基端周域を補強する補強リブ6、6‥が放射状に備えられている。
An
この上部ポール7の上端には風力発電用のための風車9が上部ポール7を軸として回転し、風を受ける方向性を自在に変更できるように支持軸10を嵌装した状態で備えられている。11は風向性を得るための羽根体である。
At the upper end of the
前記した支持ポール1の上方寄りの外面には後に詳述するエルボ状とした取り付けアーム12が一体的に突設して備えられており、その取り付けアーム12の先端には回転機構を介在してソーラーパネル13が仰伏可能に設けられている。
An elbow-
また、支持ポール1の一部には街灯として作用する蛍光灯14が取り付けられており、15はその蛍光灯14用の端子箱である。
Further, a
この屋外に固定立設される支持ポール1の近傍地表には風車9による風力発電、ソーラーパネル13による蓄電、給電とソーラーパネル13の回動機能を制御する制御盤が収容される制御ボックス16が設置される。この制御ボックス16は前面に開閉扉16aが設けられ、天面はテーパ状として開閉扉16aに対して庇16bを形成したものとなっている。図中17は支持ポール1に設けられた制御ボックス16内の制御盤(コントロール基板)への電力引き込み用の端子箱である。
A control box 16 that accommodates a control panel that controls wind power generation by the windmill 9, power storage by the
前記したエルボ状の取り付けアーム12の支持ポール1への取り付け部分は環状のフランジ18が形成され、このフランジ18の外方面には取り付けアーム12の基端を補強する補強リブ6、6‥が放射状に設けられている。このフランジ18は支持ポール1の外周壁面に設けられた受フランジ19と面当接され、ボルト等の固定手段により、固定される。尚、受フランジ19にも支持ポール1との補強をする補強リブ6、6‥が設けられている。
An annular flange 18 is formed on the mounting portion of the elbow-
取り付けアーム12の略直角に上方に曲折された先端部分には補強リブ6、6‥を介して座板20が一体的に設けられている。この座板20の上面周縁にはカバー21がパッキンを介してネジ止め固定されている。このカバー21は天面中央に透孔が形成され、その透孔に円筒状のケーシング22が挿通されて備えられている。このケーシング22の外周上方寄りには係止段部22aが一体に形成されており、その係止段部22と係合させ、上方より固定フランジ23をパッキンを介してカバー21にネジ止めすることでケーシング22の位置決めがなされている。尚、24はカバー21に形成された窓蓋を示している。
A
また、ケーシング22内の中央には上下端部を突出させて回転シャフト25が挿通されている。この回転シャフト25の上方突出部の外周にはS形のオイルシール26が取り付けられるとともに、ケーシング22内の上下位置ではベアリング27、27が、ベアリング押え28、28により摺接されている。
A rotating
回転シャフト25の上方突出端には回転テーブル29が、その下方の筒状部によって被冠状態で装着され、回転シャフト25の側面からネジ29aにより固着され、回転シャフト25と同期して回転するように構成されている。
A rotary table 29 is mounted on the upper projecting end of the
また、前記したカバー21の上面にはメカニックを雨風や塵埃から防護するキャップカバー30が取り付けられており、このキャップカバー30の天面に取り付けフランジを下端に有するブラケット31が、前記取り付けフランジにネジを通すことで固着されている。このブラケット31の上縁は略45度のテーパが形成されるとともに、壁面には弧状に配列したネジ孔31a、31a‥が穿設されている。
Further, a
前記したブラケット31にはソーラーパネル13のホルダー32が使用するネジ孔31a、31a‥を選択することで任意の仰角度をもってネジ止め固定される。このホルダー32の他側にはフランジ32bが設けられ、そのフランジを介してソーラーパネル13が取り付けられたフレーム33が固着されることとなる。
The above-described
一方、前記した回転シャフトの下端には大歯車34の中心部が嵌着されている。35はその大歯車34の押え板である。この大歯車34はモータ35のモータ軸に備えられた小歯車36と噛合され、減速回転しながら回転シャフト25を回転させ、最終的にソーラーパネル13を回動させることとなる。35aはモータの取り付けベースを示している。
On the other hand, the central portion of the large gear 34 is fitted to the lower end of the rotating shaft. Reference numeral 35 denotes a pressing plate for the large gear 34. The large gear 34 meshes with a small gear 36 provided on the motor shaft of the motor 35, rotates the
また、前記した回転機構には回転角度を検出するためのエンコーダ38が装備されており、37はそのエンコーダ38と対応する高周波センサーで、この高周波センサー37はモータ35の取り付けベース35aに備えられた金具37aにより取り付けられている。
The above rotating mechanism is equipped with an encoder 38 for detecting a rotation angle, 37 is a high frequency sensor corresponding to the encoder 38, and this
さらに、図中39は座板20上の端部に固着されている取り付け金具で、この取り付け金具39の上面内方にはリミットスイッチ40が取り付けられている。一方前記した押え板35の下面には回動アーム41の一端が固着されており、この回動アーム41の先端にはリミットスイッチ40を操作する弧板42が備えられている。即ち、回動アーム41は大歯車34と同期して回動し、一定角度の回転をするとリミットスイッチ40を操作し、その回動を制御することができるものとしている。
Further, reference numeral 39 in the figure denotes a mounting bracket fixed to an end portion on the
ここで、前記した制御系を図11及び図12を参照して説明すると、その大概のシステム構成は図11に示すものとなり、ソーラーパネル13による電力及び風力発電による電力はともにコントローラに入力され、インバータで変換されて前記した蛍光灯14の点灯やその他パイロット用等のLED発光として利用される。また、コントローラからは入力された電力はその一部をシール型鉛蓄電池に充電して確保する構成としている。このコントローラ、インバータ、蓄電池等は前記した制御ボックス16内に収容され、アースをとられている。
Here, when the above-described control system is described with reference to FIGS. 11 and 12, the general system configuration is as shown in FIG. 11, and both the power by the
また、ソーラーパネル13の回動角度制御は図12に示すように構成される。エンコーダ38はモータ35による回転駆動となるが、標準的に取り付けアーム12に対し、右側に原点センサー43、左側に終点センサー44が設けられる。実施例では標準的な日照時間の午前6時〜午後6時までを時間的駆動範囲とし、夏冬はそれぞれ補正をすることが可能とされる。
Further, the rotation angle control of the
前記したセンサー43、44が入力されて活性化されると、その信号は原点センサー43の信号発生器43aと角度検出センサー(高周波センサー)37の角度パルス発生器37bに入力され、所定電圧パルスを発生させる。エンコーダ38の回転は角度検出センサー37で逐次検出して角度パルス発生器37bに入力し、そのパルス信号を角度検出カウンター45で計測する。鉛蓄電池からの出力はインバータで変換されてモータ35に与えられる。
When the sensors 43 and 44 are input and activated, the signals are input to the signal generator 43a of the origin sensor 43 and the angle pulse generator 37b of the angle detection sensor (high frequency sensor) 37, and a predetermined voltage pulse is applied. generate. The rotation of the encoder 38 is sequentially detected by the
ソーラーパネル13の初期設定は当該時の太陽位置を緯度経度で算出したうえでなされ、その時刻と合わせセットし、時間設定スイッチと補正スイッチを用いて時間と位置の設定を終了する。時間監視タイマーは水晶発振器で励起されるもので、その1時間毎のパルス信号と1時間歩進タイマーとのアンドを論理上とり、フリップフロップのセット信号とする。角度検出カウンター45は360度を24時間で割った角度である15度となるまでパルス信号は発生しないため正転信号としてモータ35を駆動する。
The initial setting of the
この正転信号でモータ35は15度(1時間分)回動して停止する。この時、時間監視タイマー46以外は電力を使わず省電力とする。時間監視タイマー46から1時間経過の信号が入力される歩進タイマーは直前の時間に1時間を加えた時間信号とのアンドによるセット信号となり、再び15度回動して停止する。 With this normal rotation signal, the motor 35 rotates by 15 degrees (one hour) and stops. At this time, power other than the time monitoring timer 46 is saved without using power. The stepping timer to which a signal of one hour has passed from the time monitoring timer 46 becomes a set signal by AND with a time signal obtained by adding one hour to the immediately preceding time, and again rotates 15 degrees and stops.
上記した動作を逐次繰り返して、ソーラーパネル13は実施例で午後6時の位置、即ち、終点センサー44の位置まで回動する。この終点センサー44によって終点信号発生器44aから逆転のための準備としてフリップフロップの前段アンド回路47へ入力され、歩進タイマーからのセット信号となって逆転を開始し、初期の原点センサー43位置まで復元して停止する。この時点で翌日の日の出の待機状態となる。
By repeating the above-described operation sequentially, the
本実施例に係るソーラーパネルの回動装置は上記のように構成されている。本実施例では支持ポール1を地表に固定立設させたものとし、ソーラーパネル13を水平回動させるようにしてあるが、これにこだわらず、支持ポール1を横方向に架設し、取り付けアームを立設、垂設する等の設計変更も可能で、かかる構成では幅広く、空中位置における照明や電光表示等を可能とし、一時的な災害地での利用や種々の電源として利用することができる。
The solar panel rotating device according to the present embodiment is configured as described above. In this embodiment, the
1 支持ポール
2 基礎
3 下端フランジ
4 ボルト孔
5 アンカーボルト
6 補強リブ
7 上部ポール
8 下端フランジ
9 風車
10 支持軸
11 羽根体
12 取り付けアーム
13 ソーラーパネル
14 蛍光灯
15 端子箱
16 制御ボックス
17 端子箱
18 フランジ
19 受フランジ
20 座板
21 カバー
22 ケーシング
23 固定フランジ
24 窓蓋
25 回転シャフト
26 オイルシール
27 ベアリング
28 ベアリング押え
29 回転テーブル
30 キャップカバー
31 ブラケット
32 ホルダー
33 フレーム
34 大歯車
35 モータ
36 小歯車
37 高周波センサー
38 エンコーダ
39 取り付け金具
40 リミットスイッチ
41 回動アーム
42 弧板
43 原点センサー
44 終点センサー
45 角度検出カウンター
46 時間監視タイマー
47 前段アンド回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
9. The control system circuit according to claim 1, wherein a time monitoring timer and an hourly advance timer are incorporated to perform forward rotation and reverse rotation of the drive motor. The solar panel rotation device according to claim 9.
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