JP2007258357A - Tracking type photovoltaic power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽の日周運動に追従する様に太陽電池アレイを回転移動させる追尾型太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a tracking solar power generation apparatus that rotates and moves a solar cell array so as to follow the diurnal motion of the sun.
周知の様に太陽光発電装置は、通常、電力用としての使用が期待されるため、装置が大掛かりなものになる。 As is well known, since a photovoltaic power generation apparatus is normally expected to be used for electric power, the apparatus becomes large.
また、太陽光の利用効率を高めるために、太陽電池アレイの受光面を太陽の方向に常に向けながら、太陽電池アレイによる発電を行うという太陽追尾機能を有する太陽光発電装置が実用化されているが、この種の装置は、太陽電池アレイを回転移動させることから、装置全体のサイズ及び重量がより嵩むものとなって、設置場所も限定される。 Moreover, in order to improve the utilization efficiency of sunlight, a solar power generation apparatus having a solar tracking function of generating power by the solar cell array while always directing the light receiving surface of the solar cell array in the direction of the sun has been put into practical use. However, since this type of device rotates and moves the solar cell array, the size and weight of the entire device increase, and the installation location is also limited.
この様な太陽追尾機能付きの装置には、太陽光と直交する方向に太陽電池アレイの受光面を常に向ける二軸追尾方式と、太陽からの日射の方角に受光面を向ける一軸追尾方式とがある。 Such devices with a solar tracking function include a biaxial tracking method in which the light receiving surface of the solar cell array is always directed in a direction orthogonal to sunlight and a uniaxial tracking method in which the light receiving surface is directed in the direction of solar radiation from the sun. is there.
例えば、特許文献1には一軸追尾方式の太陽光発電装置が提案されている。ここでは、ソーラーパネル(太陽電池アレイ)を一軸周りに回転移動可能に支持し、2本の油圧ジャッキを用いて、ソーラーパネルを一軸周りに回転駆動している。
ところで、太陽追尾機能付きの装置では、装置全体のサイズ及び重量が極めて嵩むだけではなく、太陽電池アレイにかかる風圧荷重等に耐えながら、太陽電池アレイを回転移動させる必要がある。 By the way, in a device with a solar tracking function, not only the size and weight of the entire device are extremely increased, but also the solar cell array needs to be rotated and moved while withstanding the wind pressure load applied to the solar cell array.
しかしながら、特許文献1の様に太陽電池アレイの2箇所をそれぞれの油圧ジャッキで支持しながら、各油圧ジャッキを動作させる場合は、各油圧ジャッキの整合の取れた駆動制御が必要になり、その上、太陽電池アレイに風圧荷重等がかかるので、各油圧ジャッキの駆動制御が複雑になり、安定した駆動が困難であった。
However, when each hydraulic jack is operated while supporting two locations of the solar cell array with the respective hydraulic jacks as in
また、油圧ジャッキを用いる場合は、油圧配管やポンプなどの機械類の煩雑なメンテナンスが必要となる。更に、メンテナンス周期が短く、大掛かりな点検保守が必要となるので、装置の稼動率が下がるという問題があった。 In addition, when a hydraulic jack is used, complicated maintenance of machinery such as hydraulic piping and a pump is required. Furthermore, since the maintenance cycle is short and large-scale inspection and maintenance are required, there is a problem that the operating rate of the apparatus is lowered.
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光追尾機構の駆動制御の負担を軽減し、装置の小型化並びに軽量化を図ることが可能な追尾型太陽光発電装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and tracking type sunlight that can reduce the load of driving control of the solar tracking mechanism and can reduce the size and weight of the device. An object is to provide a power generator.
上記課題を解決するために、本発明は、太陽電池アレイの裏側を一軸により枢支して、該一軸周りに太陽電池アレイを回転移動可能に支持する一軸支持部と、前記一軸支持部の一軸と直交する方向に離間した位置で前記太陽電池アレイの裏側に連結されたスピンドルを有する電動ジャッキとを備え、前記電動ジャッキにより前記スピンドルをリニア駆動して、該スピンドルにより前記太陽電池アレイの裏側を押し引きし、前記一軸周りに太陽電池アレイを回転駆動している。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a uniaxial support portion that pivotally supports the back side of a solar cell array with a single axis and rotatably supports the solar cell array around the single axis, and a single axis of the uniaxial support portion. And an electric jack having a spindle connected to the back side of the solar cell array at a position spaced in a direction perpendicular to the solar cell array, linearly driving the spindle by the electric jack, and the spindle to the back side of the solar cell array The solar cell array is rotationally driven around the one axis by pushing and pulling.
また、前記電動ジャッキが単一である。 Moreover, the said electric jack is single.
更に、前記太陽電池アレイの裏側を前記一軸支持部を介して支持する支柱を備え、前記電動ジャッキを前記支柱に取り付けている。 Furthermore, the support | pillar which supports the back side of the said solar cell array via the said uniaxial support part is provided, and the said electric jack is attached to the said support | pillar.
また、前記電動ジャッキのスピンドルは、前記支柱の背面側で揺動する。 Further, the spindle of the electric jack swings on the back side of the column.
この様な本発明の追尾型太陽光発電装置によれば、太陽電池アレイの裏側を一軸により枢支して、太陽電池アレイの裏側に電動ジャッキのスピンドルを連結し、電動ジャッキによりスピンドルをリニア駆動して、スピンドルにより太陽電池アレイの裏側を押し引きし、一軸周りに太陽電池アレイを回転駆動している。この電動ジャッキは、油圧ジャッキと比較して、十分な駆動力を有するだけではなく、その駆動制御を容易に行うことができる。しかも、太陽電池アレイに風圧荷重等がかかる様な状況であっても、電動ジャッキの駆動制御が複雑化することがなく、安定した駆動が可能である。更に、油圧ジャッキの様に油圧配管やポンプなどの機械類の煩雑なメンテナンスが必要ではなく、メンテナンスが容易であり、メンテナンス周期が短くもなく、長期のメンテナンスフリー化を図ることができ、かつ大掛かりな点検保守が必要ではないので、装置の稼動率を向上させることができる。 According to such a tracking type photovoltaic power generation apparatus of the present invention, the back side of the solar cell array is pivotally supported by one axis, the spindle of the electric jack is connected to the back side of the solar cell array, and the spindle is linearly driven by the electric jack. Then, the back side of the solar cell array is pushed and pulled by the spindle, and the solar cell array is rotationally driven around one axis. This electric jack not only has a sufficient driving force as compared with a hydraulic jack, but also can easily control the driving thereof. Moreover, even if the wind pressure load or the like is applied to the solar cell array, the drive control of the electric jack is not complicated, and stable drive is possible. Furthermore, there is no need for complicated maintenance of machinery such as hydraulic pipes and pumps like a hydraulic jack, maintenance is easy, maintenance intervals are not short, and long-term maintenance-free operation can be achieved. Therefore, it is possible to improve the operating rate of the apparatus.
特に、単一の電動ジャッキを用いた場合は、駆動制御が極めて簡単になる。 In particular, when a single electric jack is used, drive control becomes extremely simple.
また、支柱により太陽電池アレイを支持しているので、太陽電池アレイが地面から離間し、設置場所の自由度が高くなる。 Moreover, since the solar cell array is supported by the support columns, the solar cell array is separated from the ground, and the degree of freedom of the installation location is increased.
更に、電動ジャッキのスピンドルが支柱の背面側で揺動する様にして、支柱へのスピンドルの干渉を防止している。 Furthermore, the spindle of the electric jack is swung on the back side of the column to prevent the spindle from interfering with the column.
すなわち、本発明の追尾型太陽光発電装置によれば、電動ジャッキの採用で、太陽電池アレイの駆動が安定し制御が容易になる。また、メンテナンスが容易で長期のメンテナンスフリー化がはかれる。 That is, according to the tracking type solar power generation device of the present invention, the adoption of the electric jack stabilizes the driving of the solar cell array and facilitates the control. In addition, maintenance is easy and long-term maintenance-free is achieved.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の追尾型太陽光発電装置の一実施形態を示す側面図である。本実施形態の追尾型太陽光発電装置は、地面に突設された支柱1と、支柱1の上端に設けられた一軸支持部2と、一軸支持部2により一軸周りに回転移動可能に支持された太陽電池アレイ3と、太陽電池アレイ3を回転駆動する電動ジャッキ4とを備えている。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the tracking solar power generation apparatus of the present invention. The tracking solar power generation apparatus according to the present embodiment is supported by a
支柱1は、地面に穴を掘って、該支柱1の下端部を穴の中に入れ、この穴にコンクリートを流し込んで固めることにより支持されている。
The
一軸支持部2は、図1、図2、及び図3に示す様に支柱1の上端に傾斜板5を固定し、この傾斜板5の両端にそれぞれの軸持ち部6を固定し、各軸持ち部6により1本の軸8の両端を固定軸支し、また太陽電池アレイ3の裏面に一対の軸受け部7を固定し、各軸受け部7により軸8を回転自在に支持したものであり、軸8周りに太陽電池アレイ3を回転移動可能に支持する。各軸受け部7内周と軸8外周間には円筒状のオイレスブッシュが挿入され、また各軸持ち部6と各軸受け部7間にはオイレスワッシャーが挿入され、これにより軸8周りの各軸受け部7並びに太陽電池アレイ3の円滑な回転を可能にしている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
また、一軸支持部2の軸8が太陽電池アレイ3の中心線沿いに位置し、各軸受け部7が太陽電池アレイ3の中心から等距離のそれぞれの位置に配置され、各軸受け部7の相互間隔が560mm程度に設定されている。これにより、太陽電池アレイ3がその重心で支持されることになり、太陽電池アレイ3が良好なバランスで支持される。
In addition, the
更に、一軸支持部2の軸8が南方向で低くなる様に仰角23度で傾斜されて支持され、軸8が南北方向に向けられる。このため、太陽電池アレイ3を軸8周りに回転移動させることにより太陽電池アレイ3表側の受光面を東方向から南方向を経て西方向へと順次向けることが可能になり、太陽電池アレイ3表側の受光面を太陽の日周運動に追従させて太陽の方向に常に向けることができる。
Further, the
太陽電池アレイ3は、平面視すると、図4に示す様な幾何学形状を有している。太陽電池アレイ3は、12枚の矩形状の太陽電池モジュール3aと20枚の三角形状の太陽電池モジュール3bをパネルフレーム9上で組み合わせて、ボルト及びナットにより各太陽電池モジュール3a、3bをパネルフレーム9に固定したものであり、縦横のそれぞれの長さが7850mm×7230mm程度である。この大きさでは、陸送が困難であるため、太陽電池アレイ3を3つのブロック3B1、3B2、及び3B3等に分割して、各ブロックの幅を陸送限界の2500mm以下にすることができる様にされており、各ブロック3B1〜3B3に分割した状態で、陸送を行い、太陽電池アレイ3の設置現場で各ブロック3B1〜3B3を組立てて、電気的な接続を行い、太陽電池アレイ3を完成する。
When viewed in plan, the
各ブロック3B1〜3B3の継ぎ目では、図2に示す様に該各ブロックの端部をボルト及びナットにより相互に連結固定し、かつ該各ブロック間に補強部材10を架け渡してネジ止め固定し、これにより該各ブロック間を連結している。補強部材10の殆どが各太陽電池モジュール間に隠れる状態となっており、太陽電池アレイ3の外観の劣化が防止されている。
At the joints of the blocks 3B1 to 3B3, as shown in FIG. 2, the ends of the blocks are connected and fixed to each other with bolts and nuts, and the reinforcing
電動ジャッキ4は、スピンドル11を有し、支柱1に取り付けられている。このスピンドル11の先端は、一軸支持部2の軸8とは直交する方向に該軸8から860mm程度離間した位置で太陽電池アレイ3裏面に連結されている。電動ジャッキ4は、スピンドル11をリニア駆動して、スピンドル11を太陽電池アレイ3側に送り出したり、逆に引っ張り込むことができ、これに伴って図5に示す様に太陽電池アレイ3が軸8周りに回転移動する。従って、太陽電池アレイ3の回転角度範囲は、スピンドル11の直線移動量により決まる。
The
また、図5に示す様にスピンドル11を太陽電池アレイ3側に最も長く送り出したときと最も引っ張り込んだときに、スピンドル11が太陽電池アレイ3と平行になる様に電動ジャッキ4並びにスピンドル11が位置決めされており、最も長く送り出してから最も引っ張り込むまでに太陽電池アレイ3が120度程度回転移動する。すなわち、太陽電池アレイ3の回転角度範囲が120度程度に設定されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
更に、スピンドル11が太陽電池アレイ3の下側スペースの有効利用の妨げにならない様に、スピンドル11下端の水平方向の移動量が最大で430mm程度に抑えられている。また、スピンドル11は、支柱1背面から離れた箇所で移動し、支柱1に干渉することはない。
Further, the horizontal movement amount of the lower end of the
図6及び図7は、電動ジャッキ4の周辺を拡大して示す側面図及び背面図である。電動ジャッキ4のスピンドル11の先端には球体11aが設けられ、またスピンドル11の先端が連結される太陽電池アレイ3裏面の位置には継ぎ手部材12が固定され、スピンドル11の先端の球体11aが継ぎ手部材12の球面状凹所12aに嵌合され、これによりスピンドル11が太陽電池アレイ3に回転移動可能に連結される。
6 and 7 are an enlarged side view and a rear view of the periphery of the
電動ジャッキ4の本体4aには2つの軸受け部15が設けられ、また支柱1には2つの軸持ち部16が設けられ、2本のピン17が一軸支持部2の軸8と平行な状態でそれぞれの軸受け部15と軸持ち部16を貫通し、これにより電動ジャッキ4の本体4aが太陽電池アレイ3と同じ方向に回転移動可能に支持される。
The
また、電動ジャッキ4は、側面から見ると、スピンドル11が一軸支持部2の軸8に対して垂直になる様に支柱1に位置決め固定されている。太陽電池アレイ3、一軸支持部2の軸8、及び電動ジャッキ4の本体4aを支持する各ピン17が相互に平行であるため、太陽電池アレイ3の軸8周りの回転に際し、スピンドル11が太陽電池アレイ3の裏面に対して常に垂直にされる。これにより、太陽電池アレイ3側に送り出されるスピンドル11の長さが常に最短に維持され、つまりスピンドル11の先端の作用点に対して電動ジャッキ4の本体4aが常に最短距離に位置決めされ、電動ジャッキ4による太陽電池アレイ3の駆動を安定させることができる。
The
図5に示す様に電動ジャッキ4のスピンドル11が直線移動して、太陽電池アレイ3が軸8周りに回転移動すると、支柱1に対する太陽電池アレイ3の回転角度が変化する。これに伴って、太陽電池アレイ3の裏面と電動ジャッキ4のスピンドル11とがなす角度が変化すると共に、スピンドル11と支柱1とがなす角度が変化して、太陽電池アレイ3が軸8周りに滑らかに回転移動する。
As shown in FIG. 5, when the
図8は、電動ジャッキ4の主要部を示す断面図である。図8に示す様に電動ジャッキ4の本体4a内部には、ウォームホイル21が回転自在に支持され、このウォームホイル21中央に雌ネジ孔21aが形成されている。スピンドル11は、その周面に雄ネジが形成されており、このスピンドル11がウォームホイル21の雌ネジ孔21aに螺合されている。また、スピンドル11の側面長手方向には溝11aが形成されており、この溝11aに回転止め片11bが挿入され、この回転止め片11bが本体4a側で固定されている。これにより、スピンドル11の回転が禁止されながらも、その長手方向へのスピンドル11の移動が可能な状態となる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main part of the
また、図5及び図6に示す様に電動ジャッキ4の本体4a外側にはモーター22が取り付けられており、このモーター22の出力軸が本体4a内側に達して、この出力軸の先端に固定されたウォームギア23がウォームホイル21に歯合している。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, a
ここで、モーター22が駆動されると、その出力軸の回転がウォームギア23を介してウォームホイル21に伝達され、ウォームホイル21が回転する。このとき、スピンドル11は、その回転を禁止されていることからウォームホイル21と共に回転することはなく、その代わりにウォームホイル21の回転に伴ってウォームホイル21の雌ネジ孔21aに螺合しているスピンドル11の雄ネジが送り出されるか引っ張り込まれ、スピンドル11が直線移動する。
Here, when the
従って、電動ジャッキ4のモーター22によりスピンドル11をリニア駆動することができ、スピンドル11を太陽電池アレイ3側に送り出したり引っ張り込んで、太陽電池アレイ3を軸8周りに回転移動させることができ、太陽電池アレイ3表側の受光面を東方向から南方向を経て西方向へと順次向けることができる。
Accordingly, the
また、この様な構造の電動ジャッキ4は、スピンドル11の駆動力が非常に大きく、かつスピンドル11の移動量の正確な制御が可能である。更に、太陽電池アレイ3に風圧荷重等がかかる様な状況であっても、電動ジャッキ4の駆動制御を安定的に行うことができる。
In addition, the
この様な構成において、太陽電池アレイ3表側の受光面を太陽の日周運動に追従させて太陽の方向に常に向けるには、時刻に応じて、電動ジャッキ4のモーター22によりスピンドル11の直線移動量を調節し、太陽電池アレイ3の回転角度を制御する必要がある。例えば、日の出から日没までの時間帯を14ステップに分けて、各ステップの時刻を設定し、時刻毎に、太陽電池アレイ3表側の受光面が太陽の方向に向く様な太陽電池アレイ3の回転角度を求めて、この太陽電池アレイ3の回転角度を設定するのに必要な電動ジャッキ4のモーター22の駆動制御量(出力軸の回転角度)を求めておく。そして、時刻毎に、電動ジャッキ4のモーター22をその駆動制御量だけ駆動して、太陽電池アレイ3を回転移動させ、太陽電池アレイ3表側の受光面を太陽の方向に向ける。これにより、太陽電池アレイ3表側の受光面が太陽の方向に段階的に向けられることになる。
In such a configuration, in order to make the light receiving surface on the front side of the
この様に本実施形態では、太陽電池アレイ3の裏側を一軸支持部2の軸8により枢支して、太陽電池アレイ3の裏側に電動ジャッキ4のスピンドル11を連結し、電動ジャッキ4によりスピンドル11をリニア駆動して、軸8周りに太陽電池アレイ3を回転駆動している。この電動ジャッキ4は、油圧ジャッキと比較して、十分な駆動力を有するだけではなく、その駆動制御を容易に行うことができる。しかも、太陽電池アレイ3に風圧荷重等がかかる様な状況であっても、電動ジャッキの駆動制御が複雑化することがなく、安定した駆動が可能である。更に、油圧ジャッキの様に油圧配管やポンプなどの機械類の煩雑なメンテナンスが必要ではなく、メンテナンスが容易であり、長期のメンテナンスフリー化を図ることができ、かつ大掛かりな点検保守が必要ではないので、装置の稼動率を向上させることができる。更に、単一の電動ジャッキ3を用いているので、駆動制御が極めて簡単である。また、支柱1により太陽電池アレイ3を支持しているので、太陽電池アレイ3が地面から離間し、設置場所の自由度が高くなり、また太陽電池アレイ3の下方のスペースを有効利用することができる。更に、電動ジャッキ4のスピンドル11が支柱1背面から離れて移動する様にしているので、スピンドル11が支柱1に干渉することがない。
Thus, in this embodiment, the back side of the
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、太陽電池アレイの形状及びサイズを適宜に変更することができる。また、太陽電池アレイ3表側の受光面の向きを段階的に変更する代わりに、受光面の向きを滑らかに変更しても構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can deform | transform variously. For example, the shape and size of the solar cell array can be changed as appropriate. Moreover, instead of changing the direction of the light receiving surface on the front side of the
1 支柱
2 一軸支持部
3 太陽電池アレイ
4 電動ジャッキ
5 傾斜板
6 軸持ち部
7 軸受け部
8 軸
9 パネルフレーム
10 補強部材
11 スピンドル
12 継ぎ手部材
15 軸受け部
16 軸持ち部
17 ピン
21 ウォームホイル
22 モーター
23 ウォームギア
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記一軸支持部の一軸と直交する方向に離間した位置で前記太陽電池アレイの裏側に連結されたスピンドルを有する電動ジャッキとを備え、
前記電動ジャッキにより前記スピンドルをリニア駆動して、該スピンドルにより前記太陽電池アレイの裏側を押し引きし、前記一軸周りに太陽電池アレイを回転駆動することを特徴とする追尾型太陽光発電装置。 A uniaxial support portion that pivotally supports the back side of the solar cell array by one axis, and supports the solar cell array to be rotatable around the one axis;
An electric jack having a spindle connected to the back side of the solar cell array at a position separated in a direction orthogonal to one axis of the uniaxial support portion;
A tracking type solar power generation apparatus, wherein the spindle is linearly driven by the electric jack, the back side of the solar cell array is pushed and pulled by the spindle, and the solar cell array is rotationally driven around the one axis.
前記電動ジャッキを前記支柱に取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の追尾型太陽光発電装置。 Comprising a column supporting the back side of the solar cell array via the uniaxial support part;
The tracking solar power generation apparatus according to claim 1, wherein the electric jack is attached to the support column.
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