JP2011155115A

JP2011155115A - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2011155115A
Application number: JP2010015329A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Ozeki; 修右大関; Yuji Hamachi; 雄二濱地
Original assignee: Eiko KK
Current assignee: Eiko KK
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: JP5388357B2

Abstract

【課題】
筒形状に形成した太陽電池パネル体と反射板を用いた太陽光発電装置であって、太陽電池パネルの劣化度合いを均一とする太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】
筒形状に形成された太陽電池パネル体と、反射光が前記太陽電池パネル体に入射するように設置された反射板とを備え、前記太陽電池パネル体が筒形状の軸心の周りに回動可能に取り付けられたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光発電装置に関するものである。

図７は、特開２００９−２３１３１５号公報に記載された従来の太陽光発電装置である。球形状に形成された太陽電池パネル体１０１と、湾曲状の反射板１０２を備えることによって、太陽電池パネル体に直射する太陽光だけでなく、反射板に反射した太陽光を太陽電池パネル体の背面側で受光することを可能としたものである。

特開２００９−２３１３１５号公報

上記特開２００９−２３１３１５号公報に示された太陽光発電装置の太陽電池パネルにおいて、太陽光が直射される範囲は、直射されない範囲と比較して劣化が進み易く、直射による発電効率が低下することとなる。

この発明の目的は、筒形状に形成した太陽電池パネル体と反射板を用いた太陽光発電装置において、太陽電池の劣化を均一にすることにある。

（１）上記課題を解決するために、本発明の太陽光発電装置は、複数の太陽電池パネルが筒形状に配設された太陽電池パネル体と、反射光が前記太陽電池パネルに入射するように設置された反射板と、前記太陽電池パネル体を回動可能に取り付けた支柱と、前記支柱が立設された基台とを備え、前記太陽電池パネル体が前記筒形状の軸心の周りに回動可能であるものである。

（２）さらに、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、前記反射板が前記太陽電池パネル体の周りに旋回可能に取り付けられたものである。

（３）またさらに、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、前記太陽電池パネル体及び反射板が前記基台の上面方向に回動可能であるものである。

（４）また、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、太陽の位置を検知する太陽位置検知手段と、前記太陽電池パネル体及び反射板を前記基台の上面方向に回動させる回動駆動手段と、前記反射板を前記太陽電池パネル体の周りに旋回させる旋回駆動手段とを備え、前記太陽位置検知手段と前記回動駆動手段及び前記旋回駆動手段が相互に通信可能であり、該太陽位置検知手段によって検知された太陽の方角に応じて、太陽電池パネル体及び反射板が回動され、該反射板が該太陽位置検知手段によって検知された太陽の高度に応じて旋回されるものである。

（５）また、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、太陽光を前記太陽電池パネル体へと集光する集光レンズと、前記太陽電池パネル体を前記筒形状の軸心の周りに一方向に、連続的に回転させる回転駆動手段とを備えたものである。

（６）さらにまた、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、前記集光レンズが前記太陽電池パネル体に対して相対移動可能に取り付けられ、集光された太陽光の位置及び範囲が調節されるものである。

（７）また、本発明の太陽光発電装置は、上記発明において、前記基台が走行手段を備えたものである。

上記（１）の太陽光発電装置によれば、太陽電池パネルを筒形状に形成し、太陽光を反射板によって反射させることで、太陽光が直射されない太陽電池パネルに反射光を照射し、発電させることができる。また、太陽電池パネルの設置面積を節約することができる。また、太陽電池パネル体を筒形状の軸心の周りに回動させることにより、一部分の太陽電池パネルのみに太陽光が直射され続けることを防止し、太陽電池パネルの劣化を均一に調整することが可能である。

上記（２）の太陽光発電装置によれば、反射板が太陽光電池パネル体の周りに旋回可能であるため、太陽の高度に応じて反射板の傾斜角度を調節することができる。よって、効率良く太陽光を反射し太陽光発電を行うことができる。

上記（３）の太陽光発電装置によれば、太陽電池パネル体及び反射板が太陽と正対するように回動できるため、効率良く太陽光発電を行うことができる。

上記（４）の太陽光発電装置によれば、太陽の位置を検知する太陽位置検知手段を備えており、検知された太陽の方角に応じて回動駆動手段が太陽電池パネル体及び反射板を回動し、また検知された太陽の高度に応じて旋回駆動手段が反射板を旋回し得るため、効率良く太陽光発電を行うことができる。

上記（５）の太陽光発電装置によれば、集光レンズによって、太陽光を太陽電池パネル体へと集光することができるため、少しの面積でも発電が効率的に行われる。このため、太陽電池パネルのサイズを縮小することができる。また、太陽電池パネル体が回転駆動手段によって連続的に回転され得るため、集光レンズによって集光された太陽光によって太陽電池パネルが焼損することを防止することができる。

上記（６）の太陽光発電装置によれば、太陽電池パネル体に対して集光レンズを相対移動し得るため、太陽の位置、高度、及び太陽電池パネルのサイズに応じて太陽光の集光範囲を調節することができ、効率良く太陽光発電を行うことができる。

上記（７）の太陽光発電装置によれば、基台に走行手段を備えることによって、任意の位置へ移動し太陽光発電を行うことができる。

この発明による太陽光発電の実施の形態１を示す斜視図である。この発明による太陽光発電の実施の形態２を示す斜視図である。この発明による太陽光発電の実施の形態３を示す側面図である。この発明による太陽光発電の実施の形態４を示す側面図である。この発明による太陽光発電の実施の形態５を示す斜視図である。この発明による太陽光発電の実施の形態６を示す側面図である。従来における太陽光発電装置を示す側面図である。

図１は、この発明による太陽光発電装置の実施の形態１であり、太陽電池パネル１、曲面鏡２、回動軸８、ハンドル５、基台３、及び基台３から垂直に立設された支柱４を備えている。

太陽電池パネル１は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である太陽電池を複数枚直並列接続して必要な電圧と電流を得られるようパネル状にしたものであり、太陽電池パネル体１１は太陽電池パネル１を八角筒形状に配設したものである。太陽電池パネル体１１は太陽電池パネル１を八角筒形状以外の多角筒形状又は円筒形状に配設したものであってもよい。

曲面鏡２は太陽光を反射面１２で反射する反射板であり、反射面１２が凹型となるように形成されたものである。その凹型断面は任意の曲線であるが、放物線、楕円、放物線以外の任意の折れ線（双曲線、直線の複合）であってもよい。平面鏡や平行に入射した光を一点に集光する凹面鏡であってもよく、小寸の鏡を複数配列し反射板を構成してもよい。曲面鏡２は曲面鏡保持体９により、その周縁及び背面を囲んで保持されている。曲面鏡２はガラスミラーであるが、アクリルミラー、アルミミラー、ステンレスミラーであってもよく、反射率が高いものが好ましい。

ハンドル５は太陽電池パネル体１１を回動軸８の周りに回動させる回動駆動手段である。回転駆動手段はモータ等によって太陽電池パネル体１１を回動させてもよく、太陽光発電により得た電力の一部を利用するものでもよい。また、回動軸８に羽根車を設け、風力により太陽電池パネル体１１を回動させてもよい。

基台３は直方体形状をしており、先端部に軸支部を備えた２本の支柱４が基台３から垂直に立設されている。太陽光発電装置を移動可能するために、基台３に車輪、キャタピラ等の走行手段を備えてもよい。

太陽電池パネル体１１は支持体７を内設しており、支持体７は回動軸８に取り付けられている。回動軸８は支柱４の先端部に設けられた軸支部に回動可能に取り付けられており、ハンドル５が回動軸８の先端に取り付けられている。曲面鏡保持体９は反射面１２が太陽電池パネル体１１に対向するように、太陽電池パネル体１１の下方に配置され、ボルト１５によって支柱４に固定されている。

この実施の形態１による太陽光発電装置は、太陽電池パネル１に直射される日光によって太陽光発電を行うとともに、曲面鏡２によって反射された反射光が直射日光の当たらない太陽光発電パネル１を照射することによって太陽光発電を行うものである。

この実施の形態１による太陽光発電装置は、太陽電池パネル１を筒形状に配設し、曲面鏡２を備えているため、直射日光が当たらない太陽電池パネル１に反射光を照射し、発電することができる。また、筒形状に太陽電池パネル１を配設したため、太陽電池パネル１の設置面積を節約することができる。ハンドル５を回動させることによって太陽電池パネル体１１が回動するため、一部分の太陽電池パネル１のみに太陽光が直射され続けることを防止し、太陽電池パネル１の劣化を均一に調整することが可能である。

図１に示す太陽電池パネル体１１は、例えば図２に示すように、太陽電池パネル体１１の筒形状が鉛直方向に向けて開口するように設置してもよい。この際、回動軸２８は基台３から垂直に立設され、軸の周りに回動可能となるように取り付けられている。曲面鏡保持体９及び曲面鏡２は回動軸２８を貫通させる不図示の貫通孔を有している。

この実施の形態２による太陽光発電装置は、回動軸２８を鉛直方向に延設することにより、複数の太陽電池パネル体１１を鉛直方向に積み重ねることが可能である。これによって発電量を増加させることができる。

図１に示す曲面鏡保持体９の取り付け手段は、例えば図３に示される手段を用いてもよい。図３に示す太陽光発電装置は、太陽電池パネル体１１と、基台３と、基台３から垂直に立設された架台３７、支柱３４、曲面鏡保持体３２を備えている。

架台３７及び支柱３４は長手方向に沿って複数の貫通孔（あるいは長孔）を有しており、曲面鏡保持体３２は側面に複数のボルト孔３６を有している。曲面鏡保持体３２はボルトによって架台３７及び支柱３４に取り付けられる。その取り付け方法は、一のボルト３９が架台３７の選択された貫通孔３８を介して曲面鏡保持体３２の選択されたボルト孔３６に螺合され、他のボルト３５が支柱３４の選択された貫通孔３１を介して曲面鏡保持体３２の選択されたボルト孔３６に螺合される、という方法で行われる。

この図３による太陽光発電装置は、太陽の高度に応じて、架台３７の貫通孔３８、支柱３４の貫通孔３１、及び曲面鏡保持体３２ボルト孔３６を選択することで、曲面鏡２の傾斜角度及び設置位置を調節し得る。このため効率良く太陽光を反射し太陽光発電を行うことができる。

図４は、この発明による他の太陽光発電装置の実施の形態４であり、太陽電池パネル体１１、曲面鏡２、回動軸８、支柱４４、回動台４１、不図示の太陽位置検知手段、不図示のアーム旋回駆動手段、不図示の回動台駆動手段、及び基台３を備えている。

アーム旋回駆動手段及び回動台駆動手段はモータであり、ステッピングモータ等の回転角度を制御できるものが好ましい。これらの駆動手段は太陽位置検知手段に相互通信可能に電気的に接続されており、太陽位置検知手段から出力される信号に基いて動作を行うものである。当該動作は、太陽光発電により得た電力の一部を利用して行われてもよい。

太陽位置検知手段はセンサとしてフォトダイオードを備えており、太陽の位置（方位及び高度）を検知し、当該位置を示す信号を出力する。曇天により、太陽の位置を検知し得ない場合は、予め定義された計算式と日付及び設置場所情報によって太陽の位置を予測するものである。

回動台４１は、円盤形状であり、その円周方向に回動可能となるように、基台３上に取り付けられている。回動台駆動手段は太陽位置検知手段より出力された方位を示す信号に基いて、回動台４１を回動するものであり、基台３に取り付けられている。

曲面鏡保持体４２はその側面中心部から垂直に延設したアーム４０を備えている。アーム４０の先端部は回動軸８の周りに旋回可能となるように、軸支部４３に取り付けられている。アーム旋回駆動手段は、太陽位置検知手段より出力された高度を示す信号に基いて、曲面鏡保持体４２を旋回するものであり、支柱４４に取り付けられている。

曲面鏡２は曲面鏡保持体４２により、その周縁及び背面を囲んで保持され、反射面１２が太陽電池パネル体１１に対向するように配置されている。支柱４４は回動台４１に垂直に立設している。

この実施の形態４による太陽光発電装置は、太陽位置検知手段によって太陽の位置を検知し得るため、太陽位置検知手段からの信号に基いて、太陽電池パネル体１１が太陽に正対するように回動台４１を回動し、反射面１２が太陽と正対するように曲面鏡保持体４２を旋回し得る。よって、効率良く太陽光発電を行うことができる。

図５は、この発明による他の太陽光発電装置の実施の形態５であり、太陽電池パネル体１１、曲面鏡２、回転軸１８、フレネルレンズ６、架台５２、不図示の回転駆動手段、太陽電池パネル体１１に対して前後方向に移動可能となるように基台３に設けられた第一のスライダ５３、及び架台５２の長手方向に移動可能となるように設けた第二のスライダ５５を備えている。

フレネルレンズ６は、太陽光を太陽電池パネル体１１へと集光する集光レンズとして用いられている。レンズ面が球面、若しくは放物面、楕円面、双曲線面等の非球面である凸レンズであってもよく、シリンドリカルレンズであってもよい。フレネルレンズ６はＰＭＭＡ、アクリル系樹脂、ＰＣ等からなるプラスチックレンズが好ましい、ＢＫ７等のガラス製レンズであってもよい。また、このフレネルレンズ６は入射した太陽光を帯状に集光するものであるが、円状に集光するものであってもよい。フレネルレンズ６は矩形板状であるが、円形板状であってもよい。より多くの太陽光を集光するために、板面積が広いものが好ましい。フレネルレンズ６はレンズフレーム５０により、その周縁を囲んで保持されている。

レンズフレーム５０は第二のスライダ５５に回動可能に取り付けられており、傾斜角度を保持するために、角度保持長孔５１が形成されている。ボルト５６が角度保持長孔５１を介して、第二のスライダ５５に形成された突出部５７のボルト孔に螺合されることによってレンズフレーム５０が保持される。架台５２は第一のスライダ５３に垂直に取り付けられている。太陽電池パネル体１１は支柱５４に取り付けられた不図示の回転駆動手段によって回転軸１８の周りに回転可能となるよう支柱５４に取り付けられている。回転駆動手段は一定の速さで連続的に太陽電池パネル体１１を回転させるモータであり、太陽光発電により得た電力の一部を利用して動作するものである。

この実施の形態５による太陽光発電装置は、レンズフレーム５０の傾斜角度が調節可能であるため、フレネルレンズ６への太陽光の入射角度を調節することができる。また、第一のスライダ５３と第二のスライダ５５によってフレネルレンズ６と太陽電池パネル体１１との距離を調節し得るため、太陽電池パネル１のサイズに応じて太陽光の集光範囲を調節することができ、効率良く太陽光発電を行うことができる。

図６は、この発明による他の太陽光発電装置の実施の形態６であり、太陽電池パネル体１１、曲面鏡２を保持する曲面鏡保持体６２、フレネルレンズ６、レンズフレーム６１、基台３、回動台６６、支柱６４、不図示の太陽位置検知手段、不図示の回動台駆動手段、不図示のアーム回動駆動手段、及び不図示のレンズフレーム回動駆動手段を備えるものである。

フレネルレンズ６はレンズフレーム６１により、その周縁を保持されている。レンズフレーム６１の側面中心部６７は、アーム６０に取り付けられており、レンズフレーム回動駆動手段によって、基台３に対して水平な軸６７ａの周りに回動可能である。アーム６０は曲面鏡保持体６２の側面中心部から垂直に延出し、アーム回動駆動手段によって回転軸１８の周りに回動可能となるように、回転軸１８の軸支部６４ａに取り付けられている。支柱６４は回動台６６から垂直に立設されている。円盤形状である回動台６６は基台３に取り付けられており、回動台駆動手段によって、その円周方向に回動可能である。

回動台駆動手段は太陽位置検知手段から太陽の方位信号を取得し、太陽電池パネル体１１が太陽に正対するように回転台６６を回動させる。アーム回動駆動手段、及びレンズフレーム回動駆動手段は太陽位置検知手段から太陽の高度信号を取得する。アーム回動駆動手段は反射面１２が太陽に正対するようにアーム６０を回動し、レンズフレーム回動駆動手段はフレネルレンズ６への太陽光の入射角度を調節するためにレンズフレーム６１を回動させるものである。

この実施の形態６による太陽光発電装置は、フレネルレンズ６によって太陽光を太陽電池パネル体１１へと集光するため、集光範囲では発電効率が増し、少しの面積でも発電が効率的に行われる。

また、太陽位置検知手段によって検知した太陽の方位及び高度に応じて、回動台６６、アーム６０、及びレンズフレーム６１を回動し得るため、常に太陽電池パネル体１１及び反射面１２が太陽に正対し得るため、発電効率が向上する。また、太陽電池パネル体１１を回転させることによって、フレネルレンズ６によって集光された太陽光が太陽電池パネル１の一部分のみに照射されることによる焼損を防止することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基いて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１：太陽電池パネル
２：曲面鏡
３：基台
４、２４、３４、４４、５４、６４：支柱
５：ハンドル
６：フレネルレンズ
７：支持体
８、１８：回動軸
９、３２、４２、６２：曲面鏡保持体
１１：太陽電池パネル体
１２：反射面
１５、３５、３９、５６：ボルト
３１、３８：貫通孔
３６：ボルト孔
３７、５２：架台
４０、６０：支持アーム
４３、６４ａ：軸支部
５０、６１：レンズフレーム
４１、６６：回動台
５１：角度保持長孔
５３：第一のスライダ
５５：第二のスライダ

Claims

複数の太陽電池パネルが筒形状に配設された太陽電池パネル体と、
反射光が前記太陽電池パネルに入射するように設置された反射板と、
前記太陽電池パネル体を回動可能に取り付けた支柱と、
前記支柱が立設された基台と、
を備え、
前記太陽電池パネル体が前記筒形状の軸心の周りに回動可能であることを特徴とする太陽光発電装置。
前記反射板が前記太陽電池パネル体の周りに旋回可能に取り付けられた請求項１に記載の太陽光発電装置。
前記太陽電池パネル体及び反射板が前記基台の上面方向に回動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電装置。
太陽の位置を検知する太陽位置検知手段と、
前記太陽電池パネル体及び反射板を前記基台の上面方向に回動させる回動駆動手段と、
前記反射板を前記太陽電池パネル体の周りに旋回させる旋回駆動手段と、
を備え、
前記太陽位置検知手段と前記回動駆動手段及び前記旋回駆動手段が相互に通信可能であり、該太陽位置検知手段によって検知された太陽の方角に応じて、前記太陽電池パネル体及び反射板が旋回され、該太陽位置検知手段によって検知された太陽の高度に応じて、該反射板が旋回されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
太陽光を前記太陽電池パネル体へと集光する集光レンズと、
前記太陽電池パネル体を前記筒形状の軸心の周りに一方向に、連続的に回転させる回転駆動手段と、
を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
前記集光レンズが前記太陽電池パネル体に対して相対移動可能に取り付けられ、集光された太陽光の位置及び範囲が調節されることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電装置。
前記基台が走行手段を備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。