JP2007281058A - 追尾型太陽光発電システムおよびその太陽光追尾制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 季節の如何に係わらず、発電用パネルの受光面を、常に太陽方向に向けて発電効率を高めた、追尾型太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】 発電用パネル２を構成する筐体３を、２自由度の第１の駆動支持機構４により支持する構成とする。
前記第１駆動支持機構４は、基台５上に前記筐体３を、回動基部材８の回転軸を第１の軸αとしてこの第１軸α回りと、第１軸αに直交する第２の軸β回りに回動可能に支持し、これら第１軸α、第２軸β回りに駆動させる駆動手段９、１１を、動作制御装置１２に保持した、その緯度と、その緯度における月日毎の太陽の最大仰角に基づくデータに基づいて、制御駆動して、前記第１駆動支持機構４を作動させ、発電用パネル２を太陽光に向けるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、季節の如何に係わらず、発電用パネルの受光面を、常に太陽方向に向けて発電効率を高めた、追尾型太陽光発電システムに関するものである。

地球の環境破壊を防ぐために、いわゆる化石燃料に依らないクリーンエネルギーの開発、活用が進められている。その一例として太陽光発電システムがある。
この太陽光発電システムでは、発電用パネルを屋上又は壁面に固定したものが一般的である。
太陽光発電用パネルは、その光源である太陽に対して垂直な方向に向けることが最も受光効率がよいと考えられている。
そのために、発電用パネルを常に、太陽が発する太陽光に対して垂直となるような装置が提案されている。

例えば
特開２００５−１２９５７４ この太陽光追尾装置では、太陽柱の影の位置をＣＤＳセンサで感知し、ＰＣＬ及びモータを使用したドライバにより発電用パネルの向きを常に太陽光の方に向けるとしている。

しかしながら、上述のような太陽光追尾装置においては、日時計を基本原理として、構成されているものであり、影の検出素子を下に、太陽光の来る方向を電気的に検出し、発電用パネルの向きを逐次、制御するようにしている。
そのために、曇天では、太陽光の影は検出し得ず、果たして制御可能であるのか懸念が生じる。

ところで、周知のように、地球の自転により、太陽は見かけ上、東から上り、西に沈む。その際、自転の地軸は、公転の軸に対して約２３．５°傾いている。このために季節によって、場所（緯度）によって一日の日照時間が異なり、冬至には日照時間が最短（太陽の最大仰角が最小）になり、夏至には最長（太陽の最大仰角が最大）となる。

今、緯度が北緯ｃ度の地上の一点Ｐから太陽の動きを観察すると、図９に示すように、太陽は地軸Ｅに平行な軸Ｆの周りに東から西へ移動し、しかも軸Ｆに直交する軸Ｇの周りに、地軸Ｅの傾き角の２倍（２×ａ度）の範囲で移動することがわかっている。この時の回転軸は地軸Ｅに平行な軸Ｆであり、日毎の最大仰角ｂmax（太陽が子午線を通過する時点の仰角）は緯度と季節によって変わる。
冬至にはこの仰角ｂは最小となり、
ｂmax１＝９０°−（ａ＋ｃ）………………（１）
となる。
また夏至には最大となり、
ｂmax２＝９０°−（ｃ−ａ）………………（２）
となる。ここでａ：地軸Ｅの傾き、ｃ：緯度、である。

また、Ｐ点の冬至と夏至の日照時間は図９のように図示することができ、また図９に基づいて、夫々次式から求められ、緯度が高くなるに従って冬至と夏至との日照時間の差が大きくなる。
冬至の日照時間：Ｔmin
Ｔmin＝２×ｄ×２４／３６０………（３）
夏至の日照時間：Ｔmax
Ｔmax＝（３６０−２×ｄ）×２４／３６０……（４）
但し、ｄ＝arc.COS{tan(a)xtan(b)｝、ａ：地軸Ｅの傾き、ｃ：緯度（緯度は６７度以下の時）、である。

以上、（１）〜（４）式から、例えば緯度４０度の地点では、冬至ではｄ＝６９．１度、夏至ではｄ＝１１０．９度になり日照時間は夫々９．２時間、１４．８時間になる。
なお、この関係は南半球においても、公転の軌道上で冬至と夏至の位置が逆になるだけで、同じことが言える。

以上のことから、発電用パネルを、太陽光に対して常に直角に向けるためには、地軸Ｅと平行な軸Ｆの周りに１８０度、前記軸Ｆに直交する軸Ｇの周りに４７度（地軸Ｅの傾き角ａの２倍）回転可能な駆動支持機構を用いて、軸Ｆ周りに、１時間当たり１５度の回転速度で回転させ、軸Ｇ周りに略６カ月で４７度となるになるような回転速度で回転させる制御動作をなすことで、実現するという観点に至った。
本発明はこのような観点を基に、提案されたものであって、発電用パネルを常に太陽方向に向けることができ、特に、夏、冬など季節に係わらず、日照時間に合わせて、地球の自転に合わせて追尾する機構により、発電効率を高めた、追尾型太陽光発電システムを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、太陽光を受光して発電を行う発電用パネルを、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で回動させる一方、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で回動させる構成の第１の駆動支持機構により支持する構成とし、この第１駆動支持機構は、その緯度と、その緯度における月日毎の太陽の最大仰角に基づくデータに基づいて作動して、前記発電用パネルを太陽光に向ける構成とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項２において、前記発電用パネルと、発電用パネルを支持する前記第１駆動支持機構とで構成する発電ユニットを、マトリックス状に且つ階段状に設置する構成とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項３において、前記第１駆動支持機構は、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させるべく設定する一方、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で回動させる設定とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項４において、筐体に複数の発電単体をマトリックス状に配設して、太陽光を受光して発電を行う発電用パネルとして構成し、前記複数の発電単体を、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸に直交する第２の軸回りに、地軸の傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる連動機構と、前記発電用パネルの筐体全体を、前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で回動させる構成の第２の駆動支持機構とを備えた追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項５において、前記筐体全体を、前記第２軸方向に移動させる直動機構を介して、前記第２駆動支持機構により支持する構成とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項６において、前記連動機構は、複数の前記発電単体の基軸を、連動軸に所定間隔毎に揺動可能に取り付けて、前記筐体に設けた駆動手段と揺動伝達軸によって、地軸の傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる構成とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項７において、前記発電用パネルと、発電用パネルを支持する前記第２駆動支持機構とで構成する発電ユニットを、マトリックス状に且つ階段状に設置する構成とした追尾型太陽光発電システムを提案する。
また本発明では、請求項８において、設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、前記第１軸に直交する第２軸回りに、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で、発電用パネルを変位させ、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルの受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けるようにした追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法を提案する。
また本発明では、請求項９において、設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、筐体内の前記複数の発電単体を、連動機構の駆動手段を駆動して、揺動伝達軸により、連動軸を介して、全ての発電単体を、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角の倍角度の範囲で、同期的に連動変位させ、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルを構成する筐体の受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けるようにした追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法を提案する。
さらに本発明では、請求項１０において、前記発電用パネルによって発電した電力の一部によって、第１、第２駆動支持機構を駆動させるようにした追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法を提案する。

本発明によれば、発電用パネルを、夏でも冬でも日照時間に合わせて、地球の自転に合わせて追尾する機構により、常に太陽方向に向けることができ、発電効率を高めることができる。

請求項１によれば、太陽光を受光して発電を行う発電用パネルを、設置される緯度に合わせて傾斜調節した第１軸回りに回転させて、日の出から日没まで太陽光に受光面を向けることができる。なお、前記発電用パネルは、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で、その緯度における月日毎の太陽の最大仰角に応じて変位させて合わせるので、季節を問わず、常時前記発電用パネルを太陽光に向けることができ、所要の発電効率を確保することができる。

請求項２によれば、常に太陽光に発電用パネルを向ける動作をなすことで、発電効率を高めた個々の発電ユニットを、複数台、階段状に、且つマトリックス状に設置するので、隣接する発電ユニットによって、太陽光が遮られるようなことはなく、最大限に発電能力を発揮することができる。

請求項３によれば、発電用パネルは、設置される緯度に合わせて傾斜調節した第１軸回りに、第１駆動支持機構により、日の出から日没まで所定の角速度で回転させることができる。その際、発電用パネルは、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、その月日の太陽の最大仰角に応じて、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で変位させて合わせるので、前記発電用パネルを常時、太陽光に向けることができる。

請求項４によれば、筐体内の複数の発電単体は、連動機構によって、月日の太陽の最大仰角に応じて、地軸の傾き角の２倍の範囲で連動変位させて合わせ、第２駆動支持機構により、設置される緯度に合わせて傾斜調節した第１軸回りに回転させることで、日の出から日没まで発電用パネルの受光面を太陽光に向けることができる。
なお、前記連動機構は筐体内に収めた構造であるので、装置の小型化が可能である。

請求項５によれば、発電用パネルの筐体全体は、日の出直後や日没は隣接する発電用パネルの状況によっては、筐体全体に太陽光が当たらない場合もあるので、そのようなときは、直動機構により、地軸に平行な軸に直交する軸方向に、筐体全体を移動させて、筐体の支持位置を調節するようにする。

請求項６によれば、複数の発電単体を、連動機構における駆動手段と揺動伝達軸によって、地軸の傾き角の倍角度の範囲で、同期的に連動変位させることで、複数の発電単体全てを、その月日の太陽の最大仰角に応じて、角度を変位させて太陽光に向けることができる。
なお、隣接する発電基体は、それぞれ適宜間隔、空けるようにしているので、同期的に連動変位させても、発電基体の受光面が、隣接する発電基体によって遮られるようなことはない。

請求項７によれば、常に太陽光に発電用パネルを向ける動作をなすことで、発電効率を高めた個々の発電ユニットを、複数台、階段状に、且つマトリックス状に設置するので、隣接する発電ユニットによって、太陽光が遮られるようなことはなく、最大限に発電能力を発揮することができる。

請求項８によれば、設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、第１軸に直交する第２軸回りに、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で、発電用パネルを変位させ、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルの受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けることができる。

請求項９によれば、設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、筐体内の前記複数の発電単体を、連動機構の駆動手段を駆動して、揺動伝達軸により、連動軸を介して、全ての発電単体を、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角の倍角度の範囲で、同期的に連動変位させることができる。
そして、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルを構成する筐体の受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けることができる。

請求項１０によれば、前記発電用パネルによって発電した電力の一部を用いることができ、孤島、砂漠地帯を初めとして、人の立ち入りが困難な僻地等、通常の電力供給設備がない地域においても、このシステムを、様々な施設等の電力の供給源として活用することができる。

以下、本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにつき、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づいて説明する。
図１に本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１を示す。この太陽光追尾装置１では、太陽光を受光して発電を行う発電用パネル２を構成する筐体３を、２自由度の第１の駆動支持機構４により支持する構成としている。
前記第１駆動支持機構４は、基台５上に、軸受６を介して傾斜変位可能に取り付けた略コ型形状の枠体７に回動可能に回動基部材８を介装し、さらにこの回動基部材８に、回動基部材８の回転軸を第１の軸αとしてこの第１軸αに直交する第２の軸β回りに回動可能に前記筐体３を支持している。前記回動基部材８の回転軸（第１軸α）には、前記枠体７外に取り付けた駆動手段９を連結している。また、前記回動基部材８に直交する軸１０（第２軸β）にも、駆動手段１１を連結している。
なお、前記基台５上に枠体７を支持する軸受６は、適宜な固定手段により、システムが設置される際、設置場所（緯度）と同角度に、すなわち、枠体７に介装される回動基部材８の回転軸（第１軸α）を、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにして傾斜させて保持する構成としている。
そして前記第１駆動支持機構４におけるこれら駆動手段９、１１は、動作制御装置１２に保持した、その緯度と、その緯度における月日毎の太陽の最大仰角に基づくデータに基づいて、制御駆動して、前記第１駆動支持機構４を作動させ、発電用パネル２を太陽光に向けるようにしている。

前記発電用パネル２を構成する筐体３は、所定の面積を有する平坦な受光面を有し、この受光面には、図示しないが複数の発電単体をマトリックス状に配設している。

前記第１駆動支持機構４における駆動手段９、１１には、周知の構成のものを使用することができる。

次に、以上のような第１駆動支持機構４に操作指令を与える動作制御装置１２について一例を示し、説明する。
すなわち前記動作制御装置１２は、周知の構成を有するものであり、動作制御装置１２は、例えば、動作指令を発するコントローラ１３、動作制御手順、データを格納する記憶手段１４、タイマー手段１５、入力操作手段１６等を備えており、ここでは、詳細な説明は省略する。
その場合、前記入力操作手段１６は遠隔操作可能な構成とすることができる。
なお、前記動作制御装置１２は、前記発電用パネル２によって発電された電力の一部を利用して、前記第１駆動支持機構４を駆動するようにしている。

次に、前記動作制御装置１２における記憶手段１４に格納される動作プログラム、データについて説明する。
前記記憶手段１４には、例えば、追尾型太陽光発電システムが設置される場所（緯度）毎の、最小日照時間Ｔmin（冬至）、最大日照時間Ｔmax（夏至）を格納している。
また、前記緯度毎に、前記夏至から冬至の期間（または冬至から夏至の期間）において、日毎の日の出時刻、日の入り時刻を格納している。
さらには、前記記憶手段１４には、日毎の太陽の最大仰角ｂmaxを格納している。
これらデータは、前記入力操作手段１６により、設置される緯度、月日、を入力することで、対応するデータとして取り出して、コントローラ１３に送出する構成である。

そして、前記コントローラ１３には、回動基部材８の回転軸（第１軸α）回りに、発電用パネル２を構成する筐体３を、日の出から日没まで、略１８０度、一定の角速度１５度／時で回転させるべく、駆動手段９を駆動する制御指令が設定してある。
また、前記コントローラ１３には、前記発電用パネル２を構成する筐体３を、回動基部材８に直交する軸１０（第２軸β）回りに、略４７度（地軸Ｅの傾き角ａの２倍）の範囲で回転させるべく、前記軸１０に連結した駆動手段１１を駆動する制御指令が設定してある。

以上のような構成の太陽光追尾装置１は、例えば図２に示すように、設置個所に複数、マトリックス状に、且つ階段状に設置して、追尾型太陽光発電システムとして構成し、所望の発電容量を出力可能としている。
この場合、追尾型太陽光発電システムを構成する太陽光追尾装置１は、階段状に段差形成した各ステップ部Ｓに、それぞれ設置するようにしている。設置場所としては、建物の屋上も可能であり、階段状に各ステップ部Ｓを形成した敷地も可能である。
なお、図２において、実線で示した発電用パネル２は、設置場所における冬至のときの太陽光に向けた位置を示しており、仮想線で示す発電用パネル２は、夏至のときの太陽光に向けた位置を示している。

次に、前記追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１の動作を説明する。
先ず、複数の太陽光追尾装置１で構成した追尾型太陽光発電システムを、階段状に各ステップ部Ｓを形成した敷地に設置する際、基台５上に枠体７を支持する軸受６を、適宜な固定手段により、設置場所（緯度）と同角度に、すなわち、枠体７に介装される回動基部材８の回転軸（第１軸α）を傾斜させて固定しておく。この場合、枠体７で支える回動基部材８の回転軸（第１軸α）の軸方向を、北半球では北向きに、南半球では南向きに、設置された緯度と等しい傾斜度に、傾斜させるようにする。
そして様々な付帯設備等の据付け工事が完成すれば、運転可能な状態となる。

運転するに当たり、初期設定として、動作制御装置１２の入力操作手段１６に、設置された場所（緯度）を入力し、且つ、運転開始時の月日を入力しておく。
次に、運転指令で、タイマー手段１５によるタイマー動作がスタートし、前記運転開始時の月日の入力データにより、記憶手段１４から、対応するデータとして取り出して、コントローラ１３に送出し、コントローラ１３に設定された制御指令に基づき、その緯度でのその日時の太陽の高度（最大仰角ｂmax）に対応して、回動基部材８に直交する軸１０（第２軸β）に連結した駆動手段１１を駆動させ、前記回動基部材８に支持した、発電用パネル２を構成する筐体３を、４７度の範囲で傾斜させることができる。

次いで、その日の日の出時刻に、コントローラ１３に設定された制御指令に基づき、回動基部材８の回転軸（第１軸α）を駆動する駆動手段９を、一定の角速度１５度／時で反時計回りに回転させるべく駆動することで、発電用パネル２を構成する筐体３の受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けることができる。
そして日照時間中、この動作を続行して、日没時間に達すると、一日の追尾運転動作が停止する。
なお、この動作は、タイマー手段１５によるタイマー動作指令により、日付が変わる毎に対応したデータが更新されて、毎日毎日、日の出と共に開始させることができ、日照時間中、この動作を続行して、日没時間に達すると、一日の追尾運転動作が停止する。

このようにして、動作が日々繰り返される度に、月日に応じた太陽の高度（最大仰角ｂmax）に対応して、回動基部材８に直交する軸１０（第２軸β）に連結した駆動手段１１が、４７度の範囲で（図１参照）、前記回動基部材８に直交する軸１０（第２軸β）を回転させることで、前記回動基部材８に支持した、発電用パネル２を構成する筐体３を変位させ、且つ、日の出から日の入りまで、回動基部材８の回転軸（第１軸α）を駆動する駆動手段９を、一定の角速度１５度／時で反時計回りに回転させるべく駆動することで、追尾運転動作がなされるので、季節を問わず、太陽光に向けることができ、所要の発電量を確保することができる。
しかも、前記太陽光追尾装置１は、階段状に整地した敷地に、複数、マトリックス状に設置したことにより、平坦な敷地に比較して、狭い敷地でも隣接する太陽光追尾装置１の発電用パネル２によって、受光面に太陽光が遮られるということはなく、所要の発電容量を得ることができる（図２参照）。

なお、以上のような追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１は、第１駆動支持機構４を駆動するために、前記発電用パネル２によって発電された電力の一部を用いているので、孤島、砂漠地帯を初めとして、人の立ち入りが困難な僻地等、通常の電力供給設備がない地域においても、このシステムを、様々な施設等の電力の供給源として活用することができる。

本発明にかかる追尾型太陽光発電システムは、次のように構成することもできる。
この場合、追尾型太陽光発電システムにおいて、前述の追尾型太陽光発電システムと同様な構成要素には、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
すなわち、この追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１では、図３に示すように、筐体３に複数の発電単体Ｕを所定間隔毎にマトリックス状に配設して、太陽光を受光して発電を行う発電用パネル２として構成している。
前記筐体３内の複数の発電単体Ｕは、基軸Ｕaを、設置場所（緯度）と同角度に傾斜させた第１軸αに直交する軸１０（第２軸β）の回りに、地軸Ｅの傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる連動機構１７と連結している。
また、前記筐体３は、第２の駆動支持機構１８を構成する枠体７で支える回動基部材８に直に固定している。

前記連動機構１７は、複数の前記発電単体Ｕの基軸Ｕaを、連動軸１９に等間隔毎に揺動可能に取り付けて、前記筐体３隅部に設けた駆動手段２０と揺動伝達軸２１によって、地軸Ｅの傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる構成としている。
なお、前記第２駆動支持機構１８を構成する枠体７で支える回動基部材８は、図１で示す追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１と同様、軸方向を設置場所（緯度）と同角度に傾斜させた第１軸αとして、設置される緯度に合わせて、北半球では北向きに、南半球では南向きに、緯度と等しい傾斜度に固定するようにしている。
また、前記追尾型太陽光発電システムは、複数の太陽光追尾装置１を、階段状に段差形成した各ステップ部Ｓに、それぞれ設置するようにしている（図５参照）。この場合、各太陽光追尾装置１の発電用パネル２を構成する筐体３は、互いに隙間なく接している。

以上のような追尾型太陽光発電システムにおいても、運転するに当たり、初期設定として、動作制御装置１２の入力操作手段１６（図示省略）に、設置された場所（緯度）を入力し、且つ、運転開始時の月日を入力しておき、運転指令で、タイマー手段１５によるタイマー動作がスタートし、前記運転開始時の月日の入力データにより、その緯度でのその日の太陽の高度（最大仰角ｂmax）に対応して、筐体３内の前記複数の発電単体Ｕを、連動機構１７の駆動手段２０を駆動して、揺動伝達軸２１により、連動軸１９を介して、地軸Ｅの傾き角の倍角度、４７度の範囲で、同期的に連動変位させて合わせ、受光面を太陽光に向けることができる。
この場合、全ての発電単体Ｕは、それぞれ適宜間隔空けて設けられており、上述のように連動変位させても、隣接する発電単体Ｕの受光面が、互いに干渉して太陽光が遮られるということはない（図３、図４参照）。

そして、その日の日の出時刻に、動作制御装置１２のコントローラ１３（図示省略）に設定された制御指令に基づき、回動基部材８の回転軸（第１軸α）回りに、発電用パネル２を構成する筐体３を、一定の角速度１５度／時で反時計回りに回転させるべく前記回動基部材８の駆動手段９を駆動することで、前記発電用パネル２の受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けることができる。

以上のとおり、追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置１では、設置場所（緯度）と同角度に傾斜させた第１軸αに直交する軸１０（第２軸β）の回りに、地軸Ｅの傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる連動機構１７は、発電用パネル２の筐体３内に収めた構造であるので、装置の小型化が可能である。
さらに、前記太陽光追尾装置１は、発電用パネル２の筐体３内の連動機構１７により、第２軸β回りに、地軸Ｅの傾き角の倍角度、４７度の範囲で、同期的に連動変位させても、隣接する発電単体Ｕの受光面が、互いに干渉して太陽光が遮られるということはなく、階段状に整地した敷地に、隣接する発電用パネル２の筐体３を互いに接した状態でそれぞれ設置することができる（図５参照）。
これによって、平坦な敷地に比較して、一層狭い敷地に設置することができ、所要の発電容量を得ることができる。

本発明にかかる追尾型太陽光発電システムは、図６、図７に示すように構成することもできる。
この場合の太陽光追尾装置１では、筐体３に複数の発電単体Ｕをマトリックス状に配設して、太陽光を受光して発電を行う発電用パネル２として構成し、前記複数の発電単体Ｕを、設置場所（緯度）と同角度に傾斜させた第１軸αに直交する軸１０（第２軸β）の回りに、地軸の傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる連動機構１７を備え、前記発電用パネル２の筐体３全体を、前記第２軸β方向に移動させる直動機構２２を介して、前記第１軸α回りに所定角度回転させる第２の駆動支持機構１８を備える構成としている。
なお、前記連動機構１７および第２の駆動支持機構１８は、図３、図４で示した太陽光追尾装置１に用いたものと同構成であり、ここでは説明は省略する。
前記直動機構２２は、前記第２駆動支持機構１８を構成する枠体７で支える回動基部材８上に設けたものであり、回動基部材８上の案内基台２３に配設した、地軸に平行な軸に直交する軸方向の案内レール２４、２４と、直動駆動手段２５とを備えたものである。

以上のような追尾型太陽光発電システムによれば、筐体３内の複数の発電単体Ｕは、連動機構１７によって、月日に応じて、地軸の傾き角の２倍の範囲で連動変位させ、第２駆動支持機構１８により、設置場所（緯度）と同角度に傾斜させた第１軸α回りに回転させることで、太陽光に向けることができる。
また、前記発電用パネル２の筐体３全体は、日の出直後、または日没直前は、隣接する前記発電用パネル２の状況によっては、筐体３全体に太陽光が当たらない場合もあるので、そのようなときは、直動機構２２における直動駆動手段２５を駆動して、回動基部材８上における案内基台２３上の案内レール２４、２４に沿って、第２軸β方向に、筐体３全体を移動させて、筐体３の支持位置を調節するようにする。

以上、本発明にかかる追尾型太陽光発電システムについて、種々の実施の態様を示し、説明したが、上記の実施の態様に限定されるものではない。
すなわち、例えば、動作制御装置１２としては、例えば長期のタイマー設定が可能なタイマー手段に基づいて制御動作を行わせることができる。
なおこのタイマー手段は、パソコン等によって、長期に亘る動作設定が可能である。

また、前記動作制御装置１２は、緯度に応じた太陽の仰角度から、日照時間、月日毎の太陽の最大仰角度を求める演算手段を設ける構成としてもよい。
この動作制御装置１２によれば、入力操作手段１６により、設置される緯度、月日のデータを入力することにより、前記演算手段により、設置される緯度、月日のデータに応じて、発電用パネル２を動かして、常時、太陽光に向けることができる。

いずれにしても本発明は、地球のふるまいに基づいた、緯度ごとの日照時間、太陽の移動方向を基に、常に発電用パネルを太陽光に向けることができ、季節にかかわらず、どこでも、最大限の発電効率を得ることができる。

本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の一例を示す模式的側面図である。 図１に示す追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の一つの配置構成例を示す側面説明図である。 本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の別例を示す模式的側面図である。 本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の別例を示す模式的側面図である。 図３、図４に示す追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の一つの配置構成例を示す側面説明図である。 本発明にかかる追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾装置の別例を示す模式的正面図である。 図６に示す太陽光追尾装置の模式的側面図である。 本発明にかかる追尾型太陽光発電システムを実施するための、地球の北半球における太陽光の日照角度、日照時間を求めるための原理を説明する線図である。

符号の説明

１ 太陽光追尾装置
２ 発電用パネル
３ 筐体
４ 第１駆動支持機構
５ 基台
６ 軸受
７ 枠体
８ 回動基部材
９、１１ 駆動手段
１０ 軸
１２ 動作制御装置
１３ コントローラ
１４ 記憶手段
１５ タイマー手段
１６ 入力操作手段
１７ 連動機構
１８ 第２駆動支持機構
１９ 連動軸
２０ 駆動手段
２１ 揺動伝達軸
２２ 第３駆動支持機構
２３ 旋回機構
２４ 旋回機構支持体
２５ ターンテーブル
２６ 旋回駆動手段
２７ 伝達ギヤ機構
２２ 直動機構
２３ 案内基台
２４ 案内レール
２５ 直動駆動手段
α 第１軸
β 第２軸
Ｅ 地軸
Ｕ 発電単体
Ｕａ 基軸

Claims (10)

1. 太陽光を受光して発電を行う発電用パネルを、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で回動させる一方、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で回動させる構成の第１の駆動支持機構により支持する構成とし、この第１駆動支持機構は、その緯度と、その緯度における月日毎の太陽の最大仰角に基づくデータに基づいて作動して、前記発電用パネルを太陽光に向ける構成としたことを特徴とする追尾型太陽光発電システム。
2. 前記発電用パネルと、発電用パネルを支持する前記第１駆動支持機構とで構成する発電ユニットを、マトリックス状に且つ階段状に設置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の追尾型太陽光発電システム。
3. 前記第１駆動支持機構は、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させるべく設定する一方、前記第１軸に直交する第２の軸回りに、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で回動させる設定としたことを特徴とする請求項１記載の追尾型太陽光発電システム。
4. 筐体に複数の発電単体をマトリックス状に配設して、太陽光を受光して発電を行う発電用パネルとして構成し、前記複数の発電単体を、設置される緯度に合わせて傾斜調節するようにした第１の軸に直交する第２の軸回りに、地軸の傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる連動機構と、前記発電用パネルの筐体全体を、前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で回動させる構成の第２の駆動支持機構とを備えたことを特徴とする追尾型太陽光発電システム。
5. 前記筐体全体を、前記第２軸方向に移動させる直動機構を介して、前記第２駆動支持機構により支持する構成としたことを特徴とする請求項４記載の追尾型太陽光発電システム。
6. 前記連動機構は、複数の前記発電単体の基軸を、連動軸に所定間隔毎に揺動可能に取り付けて、前記筐体に設けた駆動手段と揺動伝達軸によって、地軸の傾き角の倍角度、同期的に連動変位させる構成としたことを特徴とする請求項４記載の追尾型太陽光発電システム。
7. 前記発電用パネルと、発電用パネルを支持する前記第２駆動支持機構とで構成する発電ユニットを、マトリックス状に且つ階段状に設置する構成としたことを特徴とする請求項４または５記載の追尾型太陽光発電システム。
8. 設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、前記第１軸に直交する第２軸回りに、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角度の倍角度の範囲で、発電用パネルを変位させ、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルの受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法。
9. 設置される緯度、月日に基づいて、それに対応して、筐体内の前記複数の発電単体を、連動機構の駆動手段を駆動して、揺動伝達軸により、連動軸を介して、全ての発電単体を、その緯度における夏至と冬至の期間内に、地軸の傾き角の倍角度の範囲で、同期的に連動変位させ、設置された緯度と等しい傾斜度に傾斜させた前記第１軸回りに、日の出から日没まで太陽光に受光面を向ける角度範囲で所定の角速度で回転させて、発電用パネルを構成する筐体の受光面を、太陽の動きに合わせて太陽光に向けるようにしたことを特徴とする請求項５記載の追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法。
10. 前記発電用パネルによって発電した電力の一部によって、第１、第２駆動支持機構を駆動させるようにしたことを特徴とする請求項１ないし５、７記載のうち、何れか１記載の追尾型太陽光発電システムにおける太陽光追尾制御方法。
    

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