JP2012043936A

JP2012043936A - 太陽電池装置

Info

Publication number: JP2012043936A
Application number: JP2010183055A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Hasegawa; 篁博長谷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-03-01

Abstract

【課題】強風等による破壊を抑制し、かつ、空中を舞う砂塵等の粒子による発電効率の低下を抑制すること。
【解決手段】回転軸Ｘ周りに回転可能に支持された回転体２０と、回転体２０に、回転軸Ｘを中心として放射状に延出する開姿勢と回転軸Ｘに沿って延びる閉姿勢との間で姿勢変更可能に支持された複数の太陽電池パネル３０と、複数の太陽電池パネル３０を前記閉姿勢と前記開姿勢との間で姿勢変更させる開閉機構部４０とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、砂漠地域等、劣悪な気候条件での使用に適した太陽電池装置に関する。

従来の発電装置として、特許文献１に開示のものがある。特許文献１では、回転体の上面に太陽電池が張設され、回転体の外周部には複数の受風羽根が定間隔で配設されている。そして、受風羽根に受けた風力により、回転体が回転するようになっている。

特開２００４−６８６２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の発電装置では、回転体の上面に太陽電池が張設されている。このため、強風時には、太陽電池が風による大きな力を受けてしまい、破損に至る恐れがある。また、砂漠地域等で砂塵が舞っているような場合には、砂塵が太陽電池上に乗ってしまい、発電効率を下げてしまう恐れがある。

そこで、本発明は、強風等による破壊を抑制し、かつ、空中を舞う砂塵等の粒子による発電効率の低下を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様は、回転軸周りに回転可能に支持された回転体と、前記回転体に、前記回転軸を中心として放射状に延出する開姿勢と前記回転軸に沿って延びる閉姿勢との間で姿勢変更可能に支持された複数の太陽電池パネルと、前記複数の太陽電池パネルを前記閉姿勢と前記開姿勢との間で姿勢変更させる開閉機構部と備える。

第２の態様は、第１の態様に係る太陽電池装置であって、前記回転体を前記複数の太陽電池パネルと共に回転させる回転駆動機構部をさらに備える。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る太陽電池装置であって、前記複数の太陽電池パネルは、前記閉姿勢で複数層となるように収納され、前記開姿勢で少なくとも先端部が相互に重なり合わないように開くものである。

第１の態様によると、複数の太陽電池パネルを閉姿勢にすることで、複数の太陽電池パネルが風を受け難くなる。このため、強風等による破壊を抑制することができる。しかも、複数の太陽電池パネルを開姿勢にした状態で、当該複数の太陽電池パネルを回転させることで、空中を舞う砂塵等の粒子が太陽電池パネルから落される。これにより、空中を舞う砂塵等の粒子による発電効率の低下も抑制することができる。

第２の態様によると、複数の太陽電池パネルを回転駆動することにより、空中を舞う砂塵等の粒子がより確実に太陽電池パネルから落される。これにより、空中を舞う砂塵等の粒子による発電効率の低下をより確実に抑制することができる。

第３の態様によると、閉姿勢でなるべくコンパクトにでき、開姿勢で太陽光を受けることができる太陽電池パネルの面積をなるべく大きくすることができる。

太陽電池パネルが閉じた状態での太陽電池装置を示す斜視図である。太陽電池パネルが開いた状態での太陽電池装置を示す斜視図である。太陽電池装置の部分拡大説明図である。変形例に係る太陽電池装置を示す斜視図である。

以下、実施形態に係る太陽電池装置について説明する。図１は太陽電池パネル３０が閉じた状態での太陽電池装置１０を示す斜視図であり、図２は太陽電池パネル３０が開いた状態での太陽電池装置１０を示す斜視図であり、図３は太陽電池装置１０の部分拡大説明図である。

この太陽電池装置１０は、回転体２０と、複数の太陽電池パネル３０と、開閉機構部４０と、回転駆動機構部５０とを備えている。

回転体２０は、鉛直軸に沿った回転軸Ｘ周りに回転可能に支持されている。

より具体的には、回転体２０は、基台１２上で回転駆動機構部５０を介して回転可能に支持されている。ここでは、基台１２は、地面或は建物の屋上等の水平面上に一定姿勢で載置可能な形状に形成されている。図１では、基台１２は円板上に形成されているが、その他、多角形板状、複数の脚によって支える構成等であってもよい。また、基台は、建築物の壁、屋上等にボルト等で固定される構成であってもよい。

回転体２０は、主軸部２２と回転板部２４とを有している。主軸部２２は、基台１２上で回転駆動機構部５０を介して鉛直姿勢で回転可能に支持されている。回転板部２４は、主軸部２２の上端部に取付けられており、主軸部２２と共に回転するように構成されている。ここでは、回転板部２４は、多角形板状（好ましくは正多角形板状、ここでは、正六角形板状）に形成されており、その中心部に、主軸部２２が連結されている。回転板部２４は、孔が形成された板、若しくは、棒状部材を組合わせた枠組構造とするとよい。これにより、太陽電池装置１０内に風が通りやすくなり、太陽電池装置１０の温度上昇を抑制することができる。

各太陽電池パネル３０は、方形板状、ここでは、細長い方形板状に形成されている。そして、太陽電池パネル３０の一主面である受光面に太陽光等の光が照射されることで、各太陽電池パネル３０において発電がなされる。そして、複数の太陽電池パネル３０において生じた電力が、太陽光発電制御装置等を介して総発電電力として取出されるようになっている。

上記各太陽電池パネル３０は、上記回転板部２４の外周囲に姿勢変更可能に支持されている。より具体的には、受光面を外向きにした姿勢で、太陽電池パネル３０の一方側の短辺部分が、回転板部２４の各辺部分に沿って配設され、ヒンジ部３２を介して姿勢変更可能に連結支持されている。太陽電池パネル３０が主軸部２２に沿って鉛直方向に沿って延在する姿勢が閉姿勢（図１参照）であり、太陽電池パネル３０がヒンジ部３２を中心として主軸部２２から遠ざかる方向に傾いた姿勢が開姿勢（図２参照）であり、太陽電池パネル３０は両姿勢の間で姿勢変更可能とされている。そして、複数の太陽電池パネル３０のそれぞれが回転板部２４周りに姿勢変更可能に取付けられており、複数の太陽電池パネル３０の全てが開姿勢になると、当該複数の太陽電池パネル３０が回転軸Ｘを中心として放射状に延出する状態となる。また、複数の太陽電池パネル３０の全てが閉姿勢になると、当該複数の太陽電池パネル３０が回転軸Ｘに沿って延在し、主軸部２２の周りを閉鎖するように覆うようになる。複数の太陽電池パネル３０は、上記開姿勢と閉姿勢との間の中間の姿勢で維持されてもよい。

開閉機構部４０は、複数の太陽電池パネル３０を上記閉姿勢と開姿勢との間で姿勢変更させるように構成されている。ここでは、開閉機構部４０は、主軸部２２に沿って移動可能な可動部４２と、各太陽電池パネル３０と可動部とを連結する複数の連結棒状部４４とを有している。各連結棒状部４４の一端部は可動部４２に揺動可能に連結され、連結棒状部４４の他端部は各太陽電池パネル３０の内面の長手方向中間部に揺動可能に連結されている。そして、可動部４２を下方に移動させると、各連結棒状部４４の他端部が主軸部２２に沿って下方に移動すると共に、各連結棒状部４４の一端部が主軸部２２側に向けて引込まれる。これにより、各太陽電池パネル３０が閉姿勢に姿勢変更される（図１及び図３の実線参照）。一方、可動部４２を上方に移動させると、各連結棒状部４４の他端部が主軸部２２に沿って上方に移動すると共に、各連結棒状部４４の一端部が主軸部２２から遠ざかる外方に向けて押込まれる。これにより、各太陽電池パネル３０が開姿勢に姿勢変更される（図１及び図３の２点鎖線）。

また、本実施形態では、開閉機構部４０は、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢と開姿勢との間で姿勢変更駆動する開閉駆動部としてリニアアクチュエータ４８を有している。リニアアクチュエータ４８としては、リニアモータ、油圧シリンダ、エアシリンダ等を用いることができる。そして、リニアアクチュエータ４８は、進退駆動可能なロッド部４９を有しており、主軸部２２に取付けられている。また、ロッド部４９の先端は、可動部４２に連結されている。そして、リニアアクチュエータ４８からロッド部４９を進退駆動させることで、可動部４２が主軸部２２に沿って昇降移動し、その昇降に伴って複数の太陽電池パネル３０が上記閉姿勢と開姿勢との間で姿勢変更駆動されるようになっている。

もっとも、開閉駆動部としてのリニアアクチュエータ４８を省略し、可動部４２を人手等で昇降移動させるようにしてもよい。この場合、可動部４２を上方及び下方の各位置で維持するために、主軸部２２にボールプランジャ等の位置保持部品を設けておくとよい。

回転駆動機構部５０は、上記回転体２０を、複数の太陽電池パネル３０と共に回転駆動する。ここでは、回転駆動機構部５０は、モータと、そのモータの回転を主軸部２２に伝達する回転伝達部とを有している。回転伝達部は、複数のギアの組合わせ等により構成され、モータの回転速度を適宜調整して主軸部２２に伝達するように構成されている。この回転駆動機構部５０は、基台１２上に設けられ、主軸部２２を回転駆動可能に支持している。そして、回転駆動機構部５０によって、回転体２０が回転駆動され、これに合わせて複数の太陽電池パネル３０が回転駆動されるようになっている。

もっとも、本回転駆動機構部５０が省略され、主軸部２２が基台１２等にフリー回転可能に支持されていてもよい。

上記リニアアクチュエータ４８及び回転駆動機構部５０は、制御ユニット６０の制御下、図示省略の駆動回路を介して駆動制御される。制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備える一般的なマイクロコンピュータであり、予め格納されたソフトウェアプログラム等に従ってリニアアクチュエータ４８及び回転駆動機構部５０を駆動制御する。ここでは、制御ユニット６０にスイッチ等の入力部６２が接続されており、当該入力部６２を通じて入力される指令に従って、リニアアクチュエータ４８及び回転駆動機構部５０を駆動制御する。例えば、太陽電池パネル３０を閉姿勢或は開姿勢にする指令が入力された場合には、当該指令に従ってリニアアクチュエータ４８を駆動制御して可動部４２を昇降移動させる。また、例えば、太陽電池パネル３０を回転させる指令又は停止させる指令が入力された場合には、当該指令に従って回転駆動機構部５０を回転駆動し、或は、回転停止させる。これにより、入力部６２を通じて入力された指令に応じて、複数の太陽電池パネル３０を開姿勢又は閉姿勢にすることができ、また、複数の太陽電池パネル３０を回転状態又は回転停止状態にすることができる。

以上のように構成された太陽電池装置１０によると、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にすることで、複数の太陽電池パネル３０が風を受け難くなるため、強風時等には、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にしておくことで、太陽電池装置１０の破壊を抑制することができる。なお、昼間には、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にした状態でも、太陽に面する側の太陽電池パネル３０に太陽光が照射するため、発電を期待することができる。

一方、昼間の無風時或は弱風時等には、複数の太陽電池パネル３０を開姿勢にしておくことで、複数の太陽電池パネル３０によって有効に太陽光を受けて発電することができる。

この際、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にした状態で、当該複数の太陽電池パネル３０を回転させることで、空中を舞う砂塵等の粒子が太陽電池パネル３０から振り落される。これにより、空中を舞う砂塵等の粒子が太陽電池パネル３０に付着することによる発電効率の低下も抑制することができる。

特に、回転駆動機構部５０によって複数の太陽電池パネル３０の回転を継続した状態とすることにより、空中を舞う砂塵等の粒子がより確実に太陽電池パネル３０から落される。これにより、空中を舞う砂塵等の粒子による発電効率の低下をより確実に抑制することができる。

また、発電時に、複数の太陽電池パネル３０を回転させておくことで、各太陽電池パネル３０が冷却されるため、発熱による劣化が抑制され、耐久性が向上する。しかも、太陽光が時間的に分散して複数の太陽電池パネル３０に照射されるため、太陽電池パネル３０の劣化度合が平均化され、太陽電池装置１０全体としての寿命向上も図られる。

複数の太陽電池パネル３０の回転は、複数の太陽電池パネル３０が開姿勢であるときのみなされてもよいし、開姿勢及び閉姿勢の双方でなされてもよく、また、姿勢に関わりなく一時的になされてもよい。

なお、上記した観点からすると、通常、強風時（好ましくは夜間も）には複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にしておくことが好ましい。また、昼間でかつ無風時（好ましくは弱風時も）には複数の太陽電池パネル３０を開姿勢にしておくことが好ましい。

本実施形態では、本太陽電池装置１０の利用者が昼夜、天候状況等に応じて入力部６２を通じて操作することで、複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢及び開姿勢に切替え、また、回転状態及び回転停止状態に切替えることを想定している。

もっとも、風の強さを検出する風力センサ、太陽光等の光の照射の有無を検出する照度センサ等の出力に基づいて、強風時（好ましくは夜間も）には複数の太陽電池パネル３０を閉姿勢にし、昼間でかつ無風時（好ましくは弱風時も）には複数の太陽電池パネル３０を開姿勢にするようにしてもよい。その他の場合には、閉姿勢及び開姿勢のいずれであってもよい。

なお、図４に示す変形例のように、上記複数の太陽電池パネル３０の内側に別の複数の太陽電池パネル３０Ｂが設けられていてもよい。この複数の太陽電池パネル３０Ｂも、複数の太陽電池パネル３０と同様に、開姿勢と閉姿勢との間で姿勢変更可能に支持されている。そして、複数の太陽電池パネル３０Ｂは、複数の太陽電池パネル３０と同期して開姿勢となり、複数の太陽電池パネル３０Ｂの先端部と複数の太陽電池パネル３０の先端部とが相互に重なり合わないように、広がるようになっている。

この変形例によると、複数の太陽電池パネル３０、３０Ｂが閉姿勢とされた状態ではなるべくコンパクトな構成にすることができると共に、複数の太陽電池パネル３０、３０Ｂを開姿勢にした状態では、太陽光等の光を受光する面積をなるべく大きくすることができ、発電電力量をより大きくすることができる。

なお、閉姿勢において、複数の太陽電池パネルが３層、或は、４層等、より多数層になるように設けてもよい。

１０太陽電池装置
２０回転体
３０、３０Ｂ太陽電池パネル
４０開閉機構部
４８リニアアクチュエータ
５０回転駆動機構部

Claims

回転軸周りに回転可能に支持された回転体と、
前記回転体に、前記回転軸を中心として放射状に延出する開姿勢と前記回転軸に沿って延びる閉姿勢との間で姿勢変更可能に支持された複数の太陽電池パネルと、
前記複数の太陽電池パネルを前記閉姿勢と前記開姿勢との間で姿勢変更させる開閉機構部と、
を備える太陽電池装置。
請求項１記載の太陽電池装置であって、
前記回転体を前記複数の太陽電池パネルと共に回転させる回転駆動機構部をさらに備える太陽電池装置。
請求項１又は２記載の太陽電池装置であって、
前記複数の太陽電池パネルは、前記閉姿勢で複数層となるように収納され、前記開姿勢で少なくとも先端部が相互に重なり合わないように開く、太陽電池装置。