JP2011512017A - 太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置［ａｓｕｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｅｎｓｏｒｕｎｉｔａｎｄａｓｕｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｈａｖｉｎｇｔｈｅｓａｍｅｔｈｅｒｅｗｉｔｈ］ - Google Patents

太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置［ａｓｕｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｅｎｓｏｒｕｎｉｔａｎｄａｓｕｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｈａｖｉｎｇｔｈｅｓａｍｅｔｈｅｒｅｗｉｔｈ］ Download PDF

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Abstract

本発明は太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置に関し、センサーケースを東西南北の4つの特定領域に区切る直立遮断膜12と、この直立遮断膜(12)によって区切られた4つの領域にそれぞれ配置されたCDS素子CDS(E)、CDS(W)、CDS(S)、CDS(N)と、これら直立遮断膜とCDS素子とを支える胴体としての上記センサーケース11とを含んで構成された太陽追尾センサーユニット10と; かかる特性の太陽追尾センサーユニット10と、複数のソーラーセルが取付けられた集光板22及びその後面に結合されたソーラー支持体24を含む集光板組合せ20と; 太陽追尾センサーユニット10及び集光板組合せ20を支える胴体としてのハウジング30と; ハウジングに結合され、ソーラー支持体24を東西方向及び南北方向に回転させることにより集光板の角度を調節する東西駆動モータ40及び南北駆動モータ50とを含んで構成された太陽追尾装置を採択することにより、追尾可能な照度下限値が低くて追尾精度が高いとともに、全体的な構造が単純で製作及び管理コストの削減効果を得ることができる。

Description

本発明は太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置に関し、より詳しくは、追尾可能な照度下限値が低くて追尾精度が高いと共に、全体的な構造が単純な太陽追尾センサーユニット及びこれを用いた太陽追尾装置に関する発明である。
特に、本発明はCDS(硫化カドミウム)光伝導セル(photoconductive cell)の特性、すなわち太陽光をはじめとした各種の光を受けると、その内部抵抗が減少する性質と、ブリッジ(bridge)回路特性、すなわち菱形状に配置された低抗体の間に抵抗バラツキがある場合、回路の中間部位を横切る形態の電流が流れるようになる性質を太陽追尾に利用したことに特徴がある。
石油エネルギーの枯渇と環境汚染問題が人類全体の深刻な問題として浮かび上がったことを受け、世界各国は代替エネルギーの開発に力を注いでいる。
開発または研究対象の代替エネルギーの中で一番代表的な例として太陽エネルギーが挙げられるが、太陽光を受ければ電流を発生させる特性(光電効果)を有するソーラーセル(solar cell)が複数取付けられた集光板を太陽の方に向かわせてその光エネルギーを集積する方式となっている。
このような方式の太陽光エネルギー集積メカニズムは代替エネルギーとしての太陽エネルギー利用装置の根幹を成す基本原理であり、少なくとも太陽エネルギー関連技術分野においては、いかにすれば最大限の太陽光エネルギーを集積することができるのかに関する研究が活発に進行している。
最大限の太陽光エネルギーを集積するためには、基本的に、別途のセンサーユニットを利用して太陽の移動を追尾することにより、上記集光板を昼間の間ずっと太陽に向かわせなければならない。
このように太陽の移動を追尾するセンサーユニットが太陽追尾センサーユニットであり、従来の構造の太陽追尾センサーユニットの場合、一般的に、東西南北に区切られた特定領域の太陽照度をそれぞれ測定する4つの光センサーと、総量的な太陽照度を測定する1つの光センサーと、これら光センサーからの測定値情報を受けて集光板角度調整要求量を算出して制御命令を出すコンピューター制御部とを含む構成となっている。
さらに、太陽追尾装置は上記のような構造の太陽追尾センサーユニットを備えた機械装備であって、主に、太陽追尾センサーユニットからの制御命令に従って作動するモータ駆動部からなる。
しかしながら、上記のような従来の構造の太陽追尾センサー及び太陽追尾装置の場合、いくつかの根本的な問題点があった。
まず、太陽追尾センサーユニットを構成する上記単位センサーはある限界照度以下の太陽光は感知、追尾できないことから、 曇りの日などには太陽追尾及び集光自体が不可能であるだけでなく、太陽が長期間雲に遮られてから再び現われる時には太陽追尾に大きな混乱が生じ、別途の手動操作を要する問題点があった。
さらに、太陽追尾センサーユニットからの信号値を入力データとして集光板角度調整要求量を算出するプログラムを稼動するためのコンピューター装備が高価である点を指摘しなければならない。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、追尾可能な太陽照度下限値が低くて追尾精度が高い、非常に好ましい構造の太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、全体的な構造が単純で製作及び管理コストの負担の小さい太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置を提供することにある。
上記のような本発明の目的は、CDS(硫化カドミウム)光伝導セル(以下 「CDS 素子」という)を単位センサーとして太陽追尾センサーユニットを構成すると共に、これらCDS素子を含む構造のブリッジ回路を含んで構成される集光板角度制御回路を備えることにより達成される。
より具体的に説明すれば、本発明に係る太陽追尾センサーユニットは、センサーケースを東西南北の4つの特定領域に区切る直立遮断膜と、この直立遮断膜によって区切られた4つの領域にそれぞれ配置されたCDS素子と、これら直立遮断膜とCDS素子とを支える胴体としての上記センサーケースとを含んで構成される。
また、本発明に係る太陽追尾装置は、上記のような特徴的構成を有する太陽追尾センサーユニットと; 複数のソーラーセルが取り付けらた集光板及びその後面に結合されたソーラー支持体を含む集光板組合せと; 上記太陽追尾センサーユニット及び集光板組合せを支える胴体としてのハウジングと; ハウジングに結合され、ソーラー支持体を東西方向及び南北方向に回転させることにより上記集光板の角度を調節する東西駆動モータ及び南北駆動モータとを含んで構成される。
本発明に係る太陽追尾装置が有する構成上の特徴を要約すれば、直立遮断膜によって区切られた4つの特定領域にそれぞれ配置されたCDS素子を含む上記太陽追尾センサーユニットを備えた点と、東西または南北にそれぞれ分離配置された相互対応関係のCDS素子2つを含む構造のブリッジ回路2つを含んで構成される集光板角度制御回路を備えた点にある。
上記のような構成を有する本発明の太陽追尾装置が自ら作動する原理を説明すれば、次の通りである。
まず、太陽が東から昇って西の方へ移動する間、上記太陽追尾センサーユニットを構成する単位センサーとして相互対応部位にそれぞれ配置された東側CDS素子と西側CDS素子、そして南側CDS素子と北側CDS 素子上に映る太陽光の明るさ、すなわち照度に差が発生することになる。
相互対応関係を成すCDS上の照度が互いに異なる理由は、これらCDS素子の間に配置された直立遮断膜の影がいずれか一方のCDS素子上に差すからだ。
東西両側のCDS素子間だけでなく、南北両側のCDS素子間にも太陽照度差が発生する理由は、太陽が東から昇って西の方へ移動するにあたって、実際には南に少し偏向した様相を示すからだ。(夏より冬に大きく偏向する。)
このようにCDS素子間で太陽照度差が発生するようになれば、より明るい方のCDS素子の内部抵抗が反対側のCDS素子の内部抵抗よりも低い様相、すなわち抵抗バラツキ及びそれによる電圧バラツキ現象が発生する。
ここで、上記相互対応関係の2つのCDS素子が互いに異なる支線上の同一地点に配置された構造のブリッジ回路を構成して電流を流す場合、上記のような原理によるCDS素子間の内部抵抗のバラツキ、さらには、これらCDS素子を含む支線間の電圧バラツキによって同回路の中間部位を横切る形態の電流(以下、 「バラツキ電流」という)が流れるようになる。
本発明は、東西または南北という相互対応関係で配置された2つのCDS素子間の内部抵抗バラツキによって発生した上記バラツキ電流の強度を信号値として東西駆動モータ及び/または南北駆動モータを作動制御することにより、集光板を終始太陽に向かわせるものである。
言い換えると、集光板が太陽に対して斜めの状態にあれば、ブリッジ回路を構成する相互対応関係の2つのCDS素子のうちいずれか一つの上に直立遮断膜の影が形成されることによって、回路の中間部位を横切る形態のバラツキ電流が流れるようになり、このバラツキ電流を信号値として東西駆動モータ及び/または南北駆動モータが作動することでバラツキ電流が消滅する方向(これらCDS素子が共に太陽に真直ぐ向かうことによっていずれにも遮断膜の影が生じなくなる方向)に集光板が回転することになる。
一方、日没とともに集光板がすっかり西側へと回転してからは、該当地点のリミットスィッチとタイマーが作動することによって、一定程時間が経過すると共に東西駆動モータが再び作動して集光板を東側へと戻しておく。
参考に、本発明の太陽追尾センサーユニットにおいて単位センサーとしての上記CDS素子は、かなり微弱な光に対しても内部抵抗変化を起こすことから、従来の構造の太陽追尾センサーユニットが10,000ルクス(lux)以下の照度状態でまともに作動できなかったのとは違い、わずか300ルクス程度の照度を感知して正確に作動することで、従来とは比較できないほど優れた追尾精度を示した。
本発明の実施例に係る太陽追尾センサーユニットを構成する東西方向追尾センサーユニットを示す正断面図である。 本発明の実施例に係る太陽追尾装置を示す正面図である。 本発明の実施例に係る太陽追尾装置を示す右側面図である。 本発明の実施例に係る太陽追尾装置を示す左側面図である。 本発明の実施例に係る太陽追尾装置を構成するソーラー支持体と上部連結体との間の相互結合関係を示す部分断面図である。 本発明の実施例に係る太陽追尾装置を構成する上部支持体と連結体との間の相互結合関係を示す部分断面図である。 及び 本発明の実施例に係る太陽追尾装置において東西方向の集光板角度制御回路図の一部である。(これらは図面上のA、B、Cの3つの地点を通じて相互連結される。) 及び 本発明の実施例に係る太陽追尾装置において南北方向の集光板角度制御回路図の一部である。(これらは図面上のA、B、Cの3つの地点を通じて相互連結される。)
以下、本発明の実施例に係る太陽追尾センサー及びこれを備えた太陽追尾装置を添付図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、本発明の実施例に係る太陽追尾センサーユニットを構成する東西方向追尾センサーユニット10-1を示す正断面図であって、東西方向追尾センサーユニット10-1は、センサーケースを東西両方に区切る直立遮断膜12と、この直立遮断膜12によって区切られた特定領域にそれぞれ配置されたCDS素子、すなわち、東側CDS素子CDS(E)及び西側CDS素子CDS(W)と、これらCDS素子と直立遮断膜12とを支える胴体としてのセンサーケース11とを含んで構成される。
センサーケース11は、適正高さの側壁を有する上端開放型の円筒であって、その側壁はCDS素子CSD(E)、CDS(W)に投射される完全側光を遮断できるほどの適正高さ、約30mm程度であれば好ましく、円筒の上端はガラス、アクリルなどのような透明または半透明板材からなるカバー13で覆う。
材質特性からして、CDS素子が光にかなり敏感な点を考慮し、上記カバー13は光の明るさによって色相が変わる変色ガラス材質とすることが好ましい。
直立遮断膜12は、ケース底面上に取付けられたCDS素子CDS(E)、CDS(W)上に影が生じるようにするほどの不透明な材質とする。
一方、本実施例においては、直立遮断膜12を東西区切り用遮断膜と南北区切り用遮断膜とに区分し、これらをそれぞれ別個のセンサーケース11内に配置することにより、東西方向追尾センサーユニットと南北方向追尾センサーユニットとをそれぞれ別々に構成する場合を示したが、上記直立遮断膜を東西南北同時区切り用のX字状に形成し、それぞれの領域内にCDS素子1つずつを配置することにより東側及び西側センサーユニット機能を1つのセンサーケース内に全部具現することもできる。
本発明の実施例に係る太陽追尾装置の正面図である図2によれば、太陽追尾装置20は上記のような構造の太陽追尾センサーユニット10と; 複数のソーラーセルが取付けられた集光板22及びその後方に結合されたソーラー支持体24を含む集光板組合せ20と; 太陽追尾センサーユニット10及び集光板組合せ20を支える胴体としてのハウジング30と; このハウジングに結合され、ソーラー支持体24を東西方向及び南北方向に回転させることにより上記集光板22の角度を調節する東西駆動モータ40及び南北駆動モータ50とを含んで構成される。
ハウジング30は、支持体31と連結体32との結合から構成され、その下端部を成す支持体31は地面または設置台(図示せず)などに固定されるのに対し、その上端部を成す連結体32は上記ソーラー支持体24を支持体31と連結する役割をする。
上記支持体31は地面などに直接固定される下部支持体31-1と、上記連結体32との相互結合部を提供する上部支持体31-2との結合から構成される。
下部支持体31-1は四角鋼管の上下両端に水平板材が溶接された形態であって、 その内部には本発明の太陽追尾装置において集光板角度調節制御回路を構成する各種の電線が通過している。
上部支持体31-2は下部支持体31-1の上端に結合される2つの折曲げ板材であって、これら折曲げ板材は一定間隔で開いて垂直隙間を形成し、この隙間の間に垂直板状の連結体32の下端部が挿入される。
また、これら上部支持体31-2と連結体32の下端部とは、南北駆動モータ50の回転軸を介して相互結合することにより相対回転運動可能な構造を成す。
なお、上記ハウジング30を構成する支持体31上には蓄電池60とコントロールボックス70とが結合されている。
蓄電池60は、本発明の太陽追尾装置100において上述した集光板角度制御体系を構成する必須構成要素であるのに対し、コントロールボックス70は同制御体系を構成する各種の電気的素子が1つのボックス内に集結した収容場所としての性格を帯びる。
上記のような構成を有する太陽追尾装置100は日の出とともに東から西へ、すなわち矢印方向に回転し、その回転は東西駆動モータ40の作動によって同モータ回転軸を回転中心として行われる。
集光板角度制御回路の構成については本発明の実施例に係る太陽追尾装置100の細部的な作動過程とともに後述する。
図面符号「B」は駆動モータなどを固定するためのボルトを示す。
図3は、本発明の実施例に係る太陽追尾装置を示す右側面図である。
複数のソーラーセルが直接取付けられた集光板22のすぐ後面には支持板23が結合され、支持板23の後面にはU字状の折曲げ板材としてのソーラー支持体24が溶接されることによってこれら全部が一体化されている。
連結体32は、上述した支持体31の場合と同様に、上部連結体31-1及びその下端部に溶接された下部連結体32-2の2つの部分に分けられ、上部連結体32-1は U字状の折曲げ板材であるのに対し、下部連結体32-2は垂直板材状からなっている。
上部連結体32-1のU字状の内部空間には同じくU字状を有するソーラー支持体24の下端部が挿入される。
また、これら上部連結体32-1とソーラー支持体24とは、東西駆動モータ40の回転軸を介して相互結合することにより相対回転運動可能な構造を成す。
図面符号「N」は支持板(24)を固定するためのナットを示す。
図4は、本発明の実施例に係る太陽追尾装置を示す左側面図であって、太陽追尾センサーユニット10の装着状態、または集光板(22)の南側偏向などを説明するためのものである。
図4に示すように、本発明の実施例に係る太陽追尾センサーユニット10は、東西方向追尾センサーユニット10-1と南北方向追尾センサーユニット10-2とから構成され、上述した直立遮断膜2つが水平または垂直にそれぞれ配置された点を除けば、これら東西方向及び南北方向追尾センサーユニット10-1、10-2の内部構造は同一である。
上述のように、X字状の直立遮断膜を用いることで東西方向及び南北方向追尾センサーユニット10-1、10-2を単一のセンサーケース内に具現することができることから、本発明の太陽追尾センサーユニットを東西方向追尾用と南北方向追尾用とにそれぞれ分離した構造に限定してはいけない。
複数のソーラーセル21が並んで取付けられた状態の集光板22は東西駆動モータ40が作動することによって太陽を追尾して東から西へと回転することになるが、実際には、南に少し偏向した状態を維持しながら回転する様相を帯びる。
これはあくまでも追尾対象である太陽がそういう軌跡を描くからであり、このような太陽の南側偏向を追尾するための集光板22の傾き(矢印方向)動作は南北駆動モータ(P地点)の回転に沿う。
図5は、ソーラー支持体と上部連結体との間の相互結合関係を示す部分断面図である。(図3参照)
ソーラー支持体24の両側の側壁を貫通する形態でそれぞれ溶接結合された2つの鋼管Tを上部連結体32-1が支持する構造であって、同支持部位にベアリングBrを取付けることによって部材の相対回転運動が行われる。
図5に示すように、ソーラー支持体24の左側端は上部連結体32-1によって直接支持されるのに対し、その右側端は、板材の中央部を貫通して溶接された丸棒状の別途の支持軸Sによって支持される。
東西駆動モータ40側の鋼管Tは内周面上に形成されたキーKを介してモータ回転軸と固定結合されることによって、東西駆動モータの回転力がソーラー支持体24及び支持板23を経て集光板組合せ全体に伝達される。
上記ベアリングBrとしては、該当部位の回転運動がかなりゆっくり行われ、支持荷重も過重ではない点を考慮すれば、通常のボールベアリングではないブッシュ程度でも構わない。
また、モータ回転が通常、非常に速い点を考慮して、上記東西駆動モータ40の右側端には減速機Rが装着されている。
これらベアリング及び減速機に係る事項は南北駆動モータ50の場合にも同様に適用される。
図6は、上部支持体と連結体との間の相互結合関係を示す部分断面図である。(図2参照)
連結体32の下端部を貫通する形態で溶接された鋼管Tの外側端を上部支持体31-2の構成要素としての左右両側の折曲げ板材がそれぞれ支持する構造であって、同支持部位にベアリングBrを装着することによって部材間の相対回転運動が行われる。
図6に示すように、上記折曲げ板材のうち左側のものの場合、その外側端が別途の板材で溶接、閉鎖されることによりベアリングBrの離脱を防ぐ。
上記鋼管TはキーKを介して南北駆動モータ50の回転軸と固定結合される。
南北駆動モータ50及びキーK部分を除いた一体、すなわち上部支持体31-2と連結体32とを組み立て完了した後、モータの回転軸部分を挿入する方法とすることが好ましい。
図7及び図8は、本発明の実施例に係る太陽追尾装置において東西方向の集光板角度制御回路図の一部であって、これらは図面上のA、B、Cの3つの地点を通じて相互連結されている。
これら回路図を参照して東西方向追尾センサー及び東西駆動モータの作動メカニズム、すなわち集光板角度制御体系を説明すれば次の通りである。
図面の上端部に示すのが本発明の太陽追尾装置の基本を成すブリッジ回路であって、相互対応関係の2つのCDS素子、すなわち東側CDS素子CDS(E)と西側CDS 素子CDS(W)とが互いに異なる支線p、q上の同一地点、回路上の電流引込部(a地点)側に配置されている。
CDS素子CDS(E)、CDS(W)のすぐ隣に配置された可変抵抗は大量生産体制下の CDS素子別の抵抗バラツキを相殺させることでa地点とb地点との間、そしてa地点とc地点との間に正確に等しい抵抗値が形成されるようにする。
電流引出部(d地点)側に配置された固定抵抗はブリッジ回路形成のために基本的に必要な素子である。
また、ブリッジ回路を構成する上記2つの支線p、q上の中間地点を相互連結する支線rをさらに2つの細部支線に分けた後、これら細部支線上にそれぞれ1つのダイオードD1、D2を配置する。
図示するように、これらダイオードD1、D2は、互いに反対方向に流れる電流をそれぞれ検出できるようにその方向性を逆にしている。
ブリッジ回路のすぐ下は整流回路であって、ブリッジダイオードBDと電解コンデンサ(350V、33uF表示部)を含むこの整流回路を経ることで、220V交流が240V程度の直流電圧に変換される。
回路図下端部の交流入力部(AC 220V表示部)は直流電流を交流電流に変換するインバータ(図示せず)と連結され、インバータはまた、集光板上のソーラーセルから集積された太陽光エネルギーの貯蔵所である蓄電池(図3、4及び5における図面符号60)に連結される。
なお、上記蓄電池からの直流電源をすぐにブリッジ回路に流さずにインバータ及び整流回路という別途の付随的な経路を採択したことは、広い電圧変位幅を確保するためである。
言い換えれば、図示した回路図はあくまでも本発明の太陽追尾装置において集光板角度制御体系を示す1つの実施例に過ぎず、必ずしも図示したところの回路に限定しないという意味である。
上記のような配置構造のブリッジ回路上に直流電流を流す場合、これら東側CDS素子CDS(E)と西側CDS素子CDS(W)とのの間に太陽照度差が発生すれば、上述したようなブリッジ回路特性によって、b地点からc地点へ、またはc地点からb地点へと電流、すなわち上述したバラツキ電流が流れることになる。
上記c地点からb地点へとバラツキ電流が流れるようになる場合は、西側CDS素子CDS(W)上の太陽照度が東側CDS素子CDS(E)上の太陽照度よりも低い場合である。
このような場合は、言い換えれば、太陽が東西追尾センサーが向かう方向よりも西の方に偏って位置することから、直立遮断膜の影が東側CDS素子CDS(E)上に差されることにより発生する。
c地点からb地点へと流れるバラツキ電流はダイオードD2で検出され、連結地点A、Cを通じて図8におけるフォトカプラPCを介してオペアンプAMP2に流入される。
オペアンプAMP2に流入された電流は自らの増幅過程を経た後、西方向リレーCR2を駆動させる。
西方向リレーCR2が作動することによって西方向マグネットスィッチMC2が作動し、その結果、東西駆動モータM1を時計方向(図3を基準にモータ回転方向を説明する)に回転させる。
東西駆動モータM1が時計方向に回転することによって集光板組合せ全体が西側(現在太陽の位置する所)に回転し、集光板前面に装着された東西追尾センサーも正確に太陽に向かうことになる。
このように東西追尾センサーユニットが正確に太陽に向かうようになれば、 東側CDS素子CDS(E)と西側CDS素子CDS(W)上の太陽照度が等しくなり、結果として、これらCDS素子の内部抵抗に均衡が取れることになりバラツキ電流はこれ以上流れなくなる。
上記のような作動メカニズムによって、東西追尾センサーユニットは太陽の西方向移動を正確に追尾する。
かなり珍しい場合であるが、太陽が東西追尾センサーユニットが向かう方向より東に位置する場合を仮定すれば、ブリッジ回路上のb地点からc地点へとバラツキ電流が流れ、この電流はダイオードD1で検出されることにより、連結地点A、Bを通じて図8のフォトカプラPCを経てオペアンプAMP1に流入される。
オペアンプAMP1に流入された電流は自らの増幅過程を経た後、東方向リレーCR1を駆動させる。
東方向リレーCR1が作動することによって東方向マグネットスィッチMC1が作動し、その結果、東西駆動モータM1を反時計方向(図3参照)に回転させることになる。
それによって上記東西追尾センサーも太陽に向かって、すなわち東側へとその角度を調節することになるのは勿論である。
さらに、太陽がすっかり西側へと移動して日没に至る瞬間、集光板組合せが西方向リミットスィッチL1を作動させ、それと同時に、タイマーTが作動し始める。
タイマーT上に設定された時間が経過すれば、西方向リミットリレーCR3が作動することによって上記東方向マグネットスィッチMC1が作動して西方向停止リレーCR3を駆動させ、その結果、東西駆動モータM1が反時計方向に駆動することにより集光板組合せを東側に戻しておく。
集光板組合せは東側に完全に戻される瞬間、東方向リミットスィッチL2を作動させ、それと同時に、東方向停止リレーCR4が作動する。
なお、集光板組合せが東側または西側の限界地点に達すると共に作動するリミットスィッチの位置及び設置方法などは、該当技術分野における通常の知識を有する者ならば実に多様な形態で具現できるものと判断される。
参考に、図面符号「D」は電流の方向性、すなわち東側または西側のいずれの方向に流れるかを示すための発光ダイオードであって、必要でない場合、これらを回路上から削除しても構わないことは勿論である。
図9及び図10は、本発明の実施例に係る太陽追尾装置において南北方向の集光板角度制御回路図の一部であって、これらは図面上のA、B、Cの3つの地点を通じて相互連結されている。
相互対応関係のCDS素子のうちどちらに直立遮断膜の影が生じるかによって太陽追尾が行われる点を考慮すれば、南北駆動モータ制御メカニズムも東西駆動モータ制御メカニズムと基本原理の側面から同じであることを理解することができるだろう。
図面を比べて見ても、図9及び図10は、図7及び図8上において東側CDS素子CDS(E)を南側CDS素子CDS(S)に、西側CDS素子CDS(W)を北側CDS素子CDS(N)に、また東西駆動モータM1を南北駆動モータM2に、それぞれ置き換えた点を除けば、図7及び図8と、事実上、同じである。
言い換えれば、図7及び図8における東側/西側に係る事項を、図9及び図10における南側/北側に係る事項に置き換えて理解すれば良い。
但し、南北駆動モータ制御メカニズムにおいては、東西駆動モータ制限メカニズムの場合のように日没時にタイマーの作動とともに集光板組合せを東側に完全に戻しておかなければならない必要性などはないので、図7における関連素子、すなわちT、CR3、CR4などは図9には存在しない。
しかし、故障発生などの場合に備えて南北駆動モータもその回転範囲を制限する必要はある点を考慮して、関連素子としての南方向リミットスィッチL(3)及び北方向リミットスィッチL(4)が配置されている。
以上説明したように、本発明によれば、光に非常に敏感なCDS素子を単位センサーとして利用することによって、追尾精度が高いと共に、全体的な構造が単純で製作及び管理コストの負担が小さい太陽追尾センサーユニット及びこれを備えた太陽追尾装置を得ることができる。
石油資源が徐々に枯渇して行くことによって国際原油価格が上昇の一途をたどっている昨今の事情を考慮するとき、主要代替エネルギーとしての太陽光エネルギー利用関連の産業分野において本発明は多様な形態で利用されるだろう。
10 : 太陽追尾センサーユニット
11 : センサーケース
12 : 直立遮断膜 13 : 蓋
CDS(E) : 東側CDS素子
CDS(W) : 西側CDS素子
CDS(S) : 南側CDS素子
CDS(N) : 北側CDS素子
20 : 集光板組合せ
22 : 集光板
24 : ソーラー支持体
30 : ハウジング
31 : 支持体
32 : 連結体
40 : 東西駆動モータ
50 : 南北駆動モータ
60 : 蓄電池
70 : コントロールボックス

Claims (13)

  1. センサーケースを東西南北の4つの特定領域に区切る直立遮断膜(12)と; この直立遮断膜(12)によって区切られた4つの領域にそれぞれ配置されたCDS素子(CDS(E)、CDS(W)、CDS(S)及びCDS(N))と; これら直立遮断膜とCDS素子とを支える胴体としての前記センサーケース(11)とを含んで構成されたことを特徴とする太陽追尾センサーユニット(10)。
  2. 前記直立遮断膜(12)を東西区切り用遮断膜と南北区切り用遮断膜とに区分し、これらをそれぞれ別個のセンサーケース(11)内に配置したことを特徴とする請求項1に記載の太陽追尾センサーユニット(10)。
  3. 前記直立遮断膜(12)を東西南北同時区切り用のX字状に形成し、単一のセンサーケース(11)内に配置したことを特徴とする請求項1に記載の太陽追尾センサーユニット(10)。
  4. 前記センサーケース(11)の上端は、透明または半透明板材からなるカバー(13)で覆われたことを特徴とする請求項2または3に記載の太陽追尾センサーユニット(10)。
  5. 前記カバー(13)は、光の明るさによって色相が変わる変色ガラス材質であることを特徴とする請求項4に記載の太陽追尾センサーユニット(10)。
  6. センサーケースを東西南北の4つの特定領域に区切る直立遮断膜(12)と、この直立遮断膜(12)によって区切られた4つの領域にそれぞれ配置されたCDS素子(CDS(E)、CDS(W)、CDS(S)、CDS(N))と、これら直立遮断膜とCDS素子とを支える胴体としての前記センサーケース(11)とを含む太陽追尾センサーユニット(10)と; 複数のソーラーセルが取付けられた集光板(22)及びその後方に結合されたソーラー支持体(24)を含む集光板組合せ(20)と; 前記太陽追尾センサーユニット(10)及び集光板組合せ(20)を支える胴体としてのハウジング(30)と; このハウジングに結合され、ソーラー支持体(24)を東西方向及び南北方向に回転させることにより前記集光板(22)の角度を調節する東西駆動モータ(40)及び南北駆動モータ(50)とを含んで構成されたことを特徴とする太陽追尾装置(100)。
  7. 前記ハウジング(30)を構成する支持体(31)上には蓄電池(60)とコントロールボックス(70)とが結合されたことを特徴とする請求項6に記載の太陽追尾装置(100)。
  8. 前記ハウジング(30)は、その下端部を成し、地面または設置台上に固定される支持体(31)と、その上端部を成し、前記ソーラー支持体(24)を支持体(31)と連結する連結体(32)とを含んで構成されたことを特徴とする請求項6に記載の太陽追尾装置(100)。
  9. 前記支持体(31)は、四角鋼管の上下両端に水平板材が溶接された形態の下部支持体(31-1)と、この下部支持体(31-1)の上端に結合される二つの折曲げ板材としての上部支持体(31-2)とを含み、
    前記連結体(32)は、U字状の折曲げ板材としての上部連結体(31-1)と、この上部連結体(31-2)の下端部に溶接された垂直板材状の下部連結体(32-2)とを含んで構成されたことを特徴とする請求項8に記載の太陽追尾装置(100)。
  10. 前記ソーラー支持体(24)はU字状の折曲げ板材であって、その下端部は前記上部連結体(32-1)のU字状の内部空間に挿入され、これら上部連結体(32-1)とソーラー支持体(24)とは東西駆動モータ(40)の回転軸を介して相対回転運動可能な構造で結合されたことを特徴とする請求項8または9に記載の太陽追尾装置(100)。
  11. 前記上部支持体(31-2)を構成する２つの折曲げ板材は、一定間隔で開いて垂直隙間を形成し、この隙間の間に垂直板状の前記連結体(32)の下端部が挿入され、これら上部支持体(31-2)と連結体(32)の下端部とは南北駆動モータ(50)の回転軸を介して相対回転運動可能な構造で結合されたことを特徴とする請求項8または9に記載の太陽追尾装置(100)。
  12. 前記CDS素子(CDS(E)、CDS(W)、CDS(S)、CDS(N))のうち東西または南北にそれぞれ分離配置された相互対応関係のCDS素子2つ(CDS(E)とCSD(W)、CDS(S)とCDS(N))を含む構造のブリッジ回路2つを含んで構成される集光板角度制御回路を備えたことを特徴とする請求項6に記載の太陽追尾装置(100)。
  13. 前記ブリッジ回路は、相互対応関係の2つのCDS素子(CDS(E)とCSD(W)、 CDS(S)とCDS(N))を互いに異なる支線(p、q)上の同一地点、すなわち回路上の電流引込部(a地点)側に配置し、2つの支線(p、q)上の中間地点を相互連結する支線(r)をさらに2つの細部支線に分けた後、これらの細部支線上にそれぞれ1つのダイオード(D1、D2)を配置することにより構成されたことを特徴とする請求項12に記載の太陽追尾装置(100)。
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