JP2012119661A - ソーラーパネルの回動架台 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期に亘っての操業は故障も多くなって困難であり、さらには構造が複雑なため価格も高騰せざるを得ないものであったという従来の問題点を解決することができるソーラーパネルの回動架台を提供する。
【解決手段】所定位置に固定され、上面に円形レールを備えた基台と、下面に前記基台の円形レール上を走行するベアリングを備え、上面に支柱を立設した回転台13と、前記支柱でほぼ中央を支持され、かつ支柱の頂点を支軸として前記板面の両側の角度を可変とした受台16と、該受台16上に搭載されたソーラーパネルとを備え、前記受台16の板面の両端に端部を固定し、前記回転台13の下面に設けたプーリ62上を移動可能に通したワイヤを、回転台13の適所に設けた減速モータ63で稼動させて、前記受台16の角度を変えられるようにした。
【選択図】図10

Description

本発明はソーラーパネルの回動架台に関し、ソーラーパネルを用いて時間の経過に応じて効率よく太陽光を受け蓄電及び給電作用を行なえることができるようにすることより、一層の効率性向上を図ることができるようにしたソーラーパネルの回動架台に関する。
従来、自然エネルギーを利用して電力を得るものとしては、いわゆるソーラーパネル(太陽電池)や風車を用いた風力発電装置、地熱発電、波力発電、温度差発電等の存在が知られている。
このうち太陽電池は、単体となるソーラーセルを集合させてソーラーパネルを形成しており、その効率はソーラーパネルの表面をできる限り太陽光の照射方向に直角に近く設置することで高められる。
そのため、従来よりソーラーパネルの設置に関しては太陽追跡機能を持たせたり、各月の各時刻における太陽の位置とその太陽光の入射角度をメモリーに入力しておき、このメモリーからの出力でソーラーパネルの位置を可変とすること等の提案がなされている。
しかしながら、従来知られている太陽追跡機能をもたせるための架台は、構造が複雑になりやすく、維持管理が面倒になるという問題があった。
そして、ソーラーパネルの変位のための摺動箇所も数多く必要となって円滑な作動を長期に亘って故障なく維持することは困難なものとなっている。
特開2009−302123号公報 特開2007−284956号公報 特開2007−207801号公報 特開2007−88345号公報 特開2005−317588号公報 特開2005−268671号公報 特開2005−64147号公報 特開2004−263471号公報 特開2004−146759号公報 特開2003−229594号公報 特開2002−217440号公報 特開2000−243983号公報 特開平11−2011号公報 特開平10−51019号公報 特開平8−170790号公報 実開昭63−131155号公報 実用新案登録第3157530号公報 実用新案登録第3141229号公報 実用新案登録第3101437号公報 実用新案登録第3068561号公報 実用新案登録第3060887号公報 実用新案登録第3026876号公報 実開昭62−5315号公報 実開昭59−185858号公報 米抄2006/60188号公報 米抄2002/23638号公報
本発明は、従来ソーラーパネルの位置を可変として効率よく太陽光を受けようとするための機構は条件的に制約が多く、複雑なものとなってしまい、長期に亘っての操業は故障も多くなって困難なものとなっており、さらには前記した複雑性のため価格も高騰せざるを得ないものであったという点を解決することができるソーラーパネルの回動架台を提供するものである。
この問題点を解決するために、本発明に係るソーラーパネルの回動架台は、所定位置に固定され、上面に円形レールを備えた基台と、下面に前記基台の円形レール上を走行するベアリングを備え、上面に支柱を立設した回転台と、前記支柱でほぼ中央を支持され、かつ支柱の頂点を支軸として前記板面の両側の角度を可変とした受台と、該受台上に搭載されたソーラーパネルとを備え、
前記受台の板面の両端に端部を固定し、前記回転台の下面に設けたプーリ上を移動可能に通したワイヤを、回転台の適所に設けた減速モータで稼動させて、前記受台の角度を変えられるようにしたことを特徴とするものである。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は、前記回転台の上面に立設した支柱は、前記回転台上面に平面方向において対向するように一対立設され、前記受台は前記一対の支柱間に差し渡し、板状の中央をその板面の両側の角度を可変に支持していることをも特徴とするものである。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は、前記回転台の上面に立設した支柱は、前記回転台のほぼ中央に立設され、前記受台は前記の支柱で板状の中央をその板面の両側の角度を可変に支持していることをも特徴とするものである。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は、前記基台が、所定の径の円形レールと、該円形レールの内周に先端が突き当たるように基台中心から放射状に伸びる支持枠を設けたことをも特徴とするものである。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は、前記回転台が、下面中央に設けたピボット軸で前記基台上に回動可能に位置決めされていることをも特徴とするものである。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は上記のように構成されている。
したがって、ソーラーパネルは適宜季節に合わせ、最も効率のよい方向性を保持して、必要な角度分を回動することができる。その機構や制御に関しても極めて簡易なものとすることができ、故障や誤作動も生じてしまう虞もほとんどなく価格的にも安価なものとして需要者に供給することができる。
このような本発明にあっては自らの装置にあって得られた電力を無用に消費してしまうことも少なくなり、各種の照明をはじめとする電気設備の電源として非常に大きな効力を発揮することができるものとなっている。
さらに、強風にあおられても操作用ワイヤとプーリとの組み合わせを採用しているため、それらの可動域の範囲内でその影響を吸収することができ、耐久性に富むソーラーパネルの回動架台を提供することができる。
(a)は本発明に係るソーラーパネルの回動架台の1実施例を示し、回動架台を構成する基台を示す平面図、(b)はその側面図である。 回転台の平面図である。 その斜視図である。 その正面図である。 その側面図である。 受台の平面図である。 (a)は受台の斜視図、(b)は受台を角度可変に保持する軸受部の側面図である。 ソーラーパネルの台板の平面図である。 本発明に係るソーラーパネルの回動架台の概略斜視図である。 角度調整の状況の説明図である。 本発明に係るソーラーパネルの回動架台の他の実施例を示し、受台を角度可変に保持する軸受部としてボールジョイントを採用した場合の側面図である。 ボールジョイントのハウジングを傾斜させた状態の側面図である。 その斜視図である。 ハウジング部分の斜視図である。 別の角度から見たハウジング部分の斜視図である。 下方から見たハウジング部分の斜視図である。 前記軸受部としてボールジョイントを採用したソーラーパネルの回動架台の角度が可変であることを示す説明図である。 角度を90度変えて見た状態の説明図である。 ソーラーパネルの平面図である。 前記ソーラーパネルの回動架台の斜視図である。 別の角度から見た斜視図である。 さらに別の角度から見た斜視図である。 ソーラーパネルを裏側から見た斜視図である。 前記軸受部としてボールジョイントを採用したソーラーパネルの回動架台の別の例を示し、回転架台の角度が可変であることを示す説明図である。 角度を90度変えて見た状態の説明図である。 ソーラーパネルの平面図である。 前記ソーラーパネルの回動架台の斜視図である。 別の角度から見た斜視図である。 さらに別の角度から見た斜視図である。 ソーラーパネルを裏側から見た斜視図である。 ソーラーパネルの支持構造を示す断面図である。
次に、本発明に係るソーラーパネルの回動架台の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1(a)および(b)は、ソーラーパネルを設置する敷地や屋上、屋根等の所定位置に固定され、上面に円形レール12を備えた基台11を示す。
前記基台11は、所定の径の円形レール12と、該円形レール12を搭載した外枠21の内周に先端が突き当たるように基台11中心から放射状に伸びる支持枠22を設けることによって構成したものである。
23はその中心位置に立設したピボット軸、24は電源コードの挿通孔である。
図2ないし図5は、前記基台11上に搭載され、下面に前記基台11の円形レール12上を走行するベアリング14を備えて回転自在となっており、かつ上面には一対の支柱15,15を平面方向において対向するよう立設した回転台13を示す。
前記回転台13は、円形の外枠31と、その中心から放射状に伸びる支持枠32を設けることによって構成したものである。
そして前記一対の支柱15,15はそれぞれ、前記外枠31上に向かい合う形で立設され、その上端から両側の外枠31および支持枠32上に斜めに補強アーム33a,33b,33cが取り付けてある。
図3において、34はその中心位置に垂設した軸筒であり、前記ピボット軸23にはめ込んで基台11と回転台13との位置決めをするものであり、35は電源コードの挿通孔である。
図6および図7(a),(b)は、前記回転台13上の一対の支柱15,15間に差し渡して板状の中央を支持され、かつ一対の支柱15,15の頂点を支軸として前記板面の両側の角度を可変とした受台16を示すものである。
前記受台16は、正方形の外枠41に縦横の支持枠42を設け、また前記正方形の外枠41からその対角線を牽引ワイヤ43で連結することによって構成したものであり、こうすることによって受台16の軽量化を図っている。
なお前記受台16は、図7(b)に示す前記回転台13上の支柱15,15の頂点との間に設けた軸受構造44を介して、前記受台16の板面の両側の角度を可変に支持されている。
図8は、ソーラーパネルの台板17を示すものである。
前記台板17は、正方形の外枠51に縦横の支持枠52を複数設け、これを4つ並置して1つのユニット50を構成するとともに、前記正方形の外枠51からその対角線を牽引ワイヤ53で連結したものであり、こうすることによって台板17の軽量化を図っている。
図9はソーラーパネルの回動架台の完成状態を示すものである。
すなわち、先ず基台11を屋根10等の上に長さを調整した支持脚11aを介して固定する。
そして、下面に設けたベアリング14を前記基台11の円形レール12と位置合わせしながら、ピボット軸23に軸筒35をはめ込んで、前記基台11上に回転台13を回転自在に搭載する。
次いで、前記受台16を前記回転台13上の一対の支柱15,15間に差し渡し、かつ一対の支柱15,15の頂点の軸受構造44で前記板面の両側の角度を可変にした状態で、受台16の板状の中央を支持するよう取り付ける。
最後に、受台16の上面にソーラーパネルの台板17を取り付けてソーラーパネルの回動架台が完成する。
図において61は操作用ワイヤであり、前記回転台13の下面に設けたプーリ62上を走行して、ソーラーパネルの角度調整するようになっている。63は、前記回転台13の適所に設けた減速モータ、64は前記操作用ワイヤ61の端部に接続したスプリングである。
また、65は前記回転台13と受台16との間に差し渡したショックアブソーバで、図では部分的にスプリング66が取り付けてある。
したがって、強風の場合等においては前記操作用ワイヤ61のスプリング64で操作用ワイヤ61、ひいては前記回転台13や受台16に無理な負荷がかからないようになっている。また前記ショックアブソーバ65は、突風等で前記操作用ワイヤ61の可動域を越えるような負荷がかかりそうになった場合に、その負荷を軽減するためのものである。
さらに、前記基台11上に回転自在に搭載した回転台13は、太陽光の向きにしたがって回転するよう自動制御(回転台13の駆動モータ、制御盤等は既存のものを利用することができる)されるが、台風やフェーン現象による強風、その他の風が非常に強いとき、例えば風力計や風力センサ等を設置しておき、風速が予定値以上になった場合には自動的に前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を前記風の向きに向け、例えばほぼ水平となるよう制御して、あおられないようにすることができる。なお、降雪時には、前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を急傾斜として、降雪が自動的に滑り落ちるようにすることができる。
図10はソーラーパネルの角度調整の状況を示すものである。
図において操作用ワイヤ61は、前記受台16の板面の両端に端部を固定し、前記回転台13の下面に設けたプーリ62上を移動可能に通してあるので、前記回転台13の適所に設けた減速モータ63を稼動して該ワイヤ61を走行させることができるようになっている。
したがって、前記減速モータ63を稼動させれば、前記受台16の角度を例えば0°〜45°の範囲で調整することができ、好ましくは5°単位で各段階ごとに、あるいは無段階で適宜変えることができるのである。
もちろん、前記減速モータ63の制御はソーラーパネルの回動架台ごとであっても、複数のソーラーパネルの回動架台を一括で行ってもよい。また、遠隔制御も可能である。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は上記のように構成されている。
したがって、ソーラーパネルは適宜季節に合わせ、最も効率のよい方向性を保持して、必要な角度分を回動することができる。その機構や制御に関しても上述のように極めて簡易なものとすることができ、故障や誤作動も生じてしまう虞もほとんどなく価格的にも安価なものとして需要者に供給することが可能である。
さらに、多少の強風にあおられた場合であっても、ワイヤ61とプーリ62との組み合わせ、および前記スプリング66を具備したショックアブソーバ65を採用しているため、それらの可動域の範囲内でその影響を吸収することができ、耐久性に富むソーラーパネルの回動架台を提供することができる。
図11ないし図16は、本発明に係るソーラーパネルの回動架台の他の実施例を示し、軸受部としてボールジョイント70を採用した場合を説明するためのものである。
図11において、後述の支柱の上端に取り付けられた天板71には支軸72の下端がはめ込まれてナット73で固定されている。また支軸72の上端には球面部74が一体的に形成されている。
そして、図12ないし図14に示すように、前記球面部74にはハウジング75が角度可変に装着されている。このハウジング75は円弧状断面のハウジング本体76と、該ハウジング本体76の前面にボルトナット78を介して、前記ハウジング75から球面部74を抜止めするためのリング状の抜止め枠77が固定されている。
したがって、ボールジョイント70のハウジング75を支軸72に対して約45°まで傾斜させることができる。
なお、ボールジョイント70の構造は前記実施例に限定されるものではなく、例えば前記ハウジング75が球面部74をほぼ覆うような構造であってもよいことはもちろんである。
図15および図16は前記ハウジング75の構造を説明するためのものであり、図15および図16に示すように該ハウジング本体76の後面には円弧状の外周に周壁79が立設されている。
したがってこの周壁79を利用することにより、ボールジョイント70上にソーラーパネルを設置することができる。
図17および図18は、前記軸受部としてボールジョイント70を採用したソーラーパネルの回動架台の角度が、所定の角度、例えば約45°に可変であることを説明するためのものである。
前記回転台上に設置される支柱81は、ほぼ矩形の支持枠82の各辺の中央から斜めに立設した4箇所の単位支柱81a,81b、81c、81dを支持枠82上のほぼ中央にて天板71に取り付けることにより結束されている。
そして、前記天板71の上面にはボールジョイント70を介してソーラーパネル83の架台84が装着されている。
図19ないし図23は、前記軸受部としてボールジョイントを採用したソーラーパネルの回動架台の例を示し、ソーラーパネルの回転架台の角度が可変であることを説明するためのである。
もちろん、ソーラーパネルの回動架台の回動可能な角度は約45°に限定されるものではない。
図19はこの例におけるソーラーパネル83を示し、このソーラーパネル83は5枚の単位パネル83aを1列に並べて配置したものである。
そして、図20ないし図22のそれぞれに示すように、前記ソーラーパネル83はボールジョイント70を中心として所定の角度に変更することができる。
図23に示すように、この5枚の単位パネル83aで構成されたソーラーパネル83は、前記架台84上に各単位パネル83aを小ビス等で固定される。その上で、ソーラーパネル83の架台84の所定位置に一端を取り付けた操作用ワイヤ85を、ほぼ矩形の前記支持枠82の各辺の中央から斜めに立設した4箇所の単位支柱81a,81b、81c、81dに沿って配設している。
なお、前記操作用ワイヤ85をほぼ矩形の前記支持枠82の各辺の中央に配設するため、前記4箇所の単位支柱81a,81b、81c、81dはほぼ矩形の前記支持枠82の各辺の中央からややずらして配設する。
すなわち、単位支柱81a,81b、81c、81dを各1本で構成する場合は、前記支持枠82の各辺の中央から斜めとなるよう配設する。また、単位支柱81a,81b、81c、81dを所定間隔の一対の支柱で構成する場合は、前記支持枠82の各辺の中央から前記操作用ワイヤ85の障害にならない間隙を空けて配設するのである。
図において86は、前記ハウジング本体76の後面の周壁79に取り付けた十字状の保持アームで、この保持アーム86を前記ソーラーパネル83の架台84の各フレームに沿って固定することにより、ボールジョイント70上にソーラーパネル83が取り付けられる。
前記操作ワイヤ85の駆動機構は図1ないし図10の実施例と同様とすることができる。
すなわち、前記ソーラーパネル83は太陽光の向きにしたがって回転するよう自動制御されるが、台風やフェーン現象による強風、その他の風が非常に強いとき、例えば風力計や風力センサ等を設置しておき、風速が予定値以上になった場合には自動的に前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を前記風の向きに向け、例えばほぼ水平となるよう制御して、あおられないようにすることができる。なお、降雪時には、前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を急傾斜として、降雪が自動的に滑り落ちるようにすることができる。
図24および図25は、前記軸受部としてボールジョイント70を採用した別の例におけるソーラーパネルの回動架台の角度が、所定の角度、例えば約45°に可変であることを説明するためのものである。
もちろん、ソーラーパネルの回動架台の回動可能な角度は約45°に限定されるものではない。
前記回転台上に設置される支柱91は、ほぼ矩形の支持枠92の各辺の中央から斜めに立設した4箇所の単位支柱91a,91b、91c、91dを支持枠92上のほぼ中央にて天板71に取り付けることにより結束されている。
そして、前記天板71の上面にはソーラーパネル93の架台94が装着されている。
図26ないし図29は、前記軸受部としてボールジョイントを採用したソーラーパネルの回動架台の例を示し、ソーラーパネルの回転架台の角度が可変であることを説明するためのである。
図26はこの例におけるソーラーパネル93を示し、このソーラーパネル93は1列を5枚とした単位パネル93aを2列に並べて配置したものである。
そして、図27ないし図29のそれぞれに示すように、前記ソーラーパネル93はボールジョイント70を中心として所定の角度に変更することができる。
図30に示すように、この1列を5枚とした2列の単位パネル93aで構成されたソーラーパネル93は、前記架台94上に各単位パネル93aを小ビス等で固定される。その上で、ソーラーパネル93の架台94の所定位置に一端を取り付けた操作用ワイヤ95を、ほぼ矩形の前記支持枠92の各辺の中央から斜めに立設した4箇所の単位支柱91a,91b、91c、91dに沿って配設している。
なお、前記操作用ワイヤ95をほぼ矩形の前記支持枠92の各辺の中央に配設するため、前記4箇所の単位支柱91a,91b、91c、91dはほぼ矩形の前記支持枠92の各辺の中央からややずらして配設する。
すなわち、単位支柱91a,91b、91c、91dを各1本で構成する場合は、前記支持枠92の各辺の中央から斜めとなるよう配設する。また、単位支柱91a,91b、91c、91dを所定間隔の一対の支柱で構成する場合は、前記支持枠92の各辺の中央から前記操作用ワイヤ95の障害にならない間隙を空けて配設するのである。
図において96は、前記ハウジング本体76の後面の周壁79に取り付けた十字状の保持アームで、この保持アーム96を前記ソーラーパネル93の架台94の各フレームに沿って固定することにより、ボールジョイント70上にソーラーパネル93が取り付けられる。
前記操作ワイヤ95の駆動機構は図1ないし図10の実施例と同様とすることができる。
すなわち、前記ソーラーパネル93は太陽光の向きにしたがって回転するよう自動制御されるが、台風やフェーン現象による強風、その他の風が非常に強いとき、例えば風力計や風力センサ等を設置しておき、風速が予定値以上になった場合には自動的に前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を前記風の向きに向け、例えばほぼ水平となるよう制御して、あおられないようにすることができる。なお、降雪時には、前記回動架台、ひいてはソーラーパネルの受光面を急傾斜として、降雪が自動的に滑り落ちるようにすることができる。
図31は、前述のソーラーパネルの具体的な支持構造を示すもので、ソーラーパネル101の下部の支持ブラケット102に弾性パッキング103を介してコ字状断面のスペーサ104が取り付けられている。また、スペーサ104も弾性パッキング103を介してソーラーパネルの架台105に取り付けられている。
前記コ字状断面のスペーサ104を弾性パッキング103を介してソーラーパネル101とソーラーパネルの架台105とを連結することにより、前記ソーラーパネル101自体が非常に剛性の高いものであっても、前記ソーラーパネルの架台105に風や降雪、その他の影響でたわみやねじれの作用が働いても、ソーラーパネル101そのものには過度の負荷を掛けることがなく、非常に耐久性のあるソーラーパネルの回動架台を提供することができる。
本発明に係るソーラーパネルの回動架台は上記のように構成されている。
したがって季節や緯度の影響を受けにくく、またソーラーパネルを設置する敷地や屋上、屋根等の適宜の場所に取り付けることができる。
また、サイズの大小には簡単に対応することができ、大規模なソーラー発電用として、あるいは家庭における小規模のものとしても自在に利用することができる。
11 基台
12 円形レール
13 回転台
14 ベアリング
15,15 支柱
16 受台
17 台板
21 外枠
22 支持枠
23 ピボット軸
24 挿通孔
31 外枠
32 支持枠
33a,33b,33c 補強アーム
34 軸筒
35 挿通孔
41 外枠
42 支持枠
43 ワイヤ
44 軸受構造
50 ユニット
51 外枠
52 支持枠
53 牽引ワイヤ
61 操作用ワイヤ
62 プーリ
63 減速モータ
64 スプリング
65 ショックアブソーバ
66 スプリング
70 ボールジョイント
71 天板
72 支軸
73 ナット
74 球面部
75 ハウジング
76 ハウジング本体
77 抜止め枠
78 ボルトナット
79 周壁
81 支柱
81a,81b、81c、81d 単位支柱
82 支持枠
83 ソーラーパネル
83a 単位パネル
84 架台
85 操作用ワイヤ
86 保持アーム
91 支柱
91a,91b、91c、91d 単位支柱
92 支持枠
93 ソーラーパネル
93a 単位パネル
94 架台
95 操作用ワイヤ
96 保持アーム
101 ソーラーパネル
102 支持ブラケット
103 弾性パッキング
104 スペーサ
105 ソーラーパネルの架台

Claims (5)

  1. 所定位置に固定され、上面に円形レールを備えた基台と、下面に前記基台の円形レール上を走行するベアリングを備え、上面に支柱を立設した回転台と、前記支柱でほぼ中央を支持され、かつ支柱の頂点を支軸として前記板面の両側の角度を可変とした受台と、該受台上に搭載されたソーラーパネルとを備え、
    前記受台の板面の両端に端部を固定し、前記回転台の下面に設けたプーリ上を移動可能に通したワイヤを、回転台の適所に設けた減速モータで稼動させて、前記受台の角度を変えられるようにしたことを特徴とするソーラーパネルの回動架台。
  2. 前記回転台の上面に立設した支柱は、前記回転台上面に平面方向において対向するように一対立設され、前記受台は前記一対の支柱間に差し渡し、板状の中央をその板面の両側の角度を可変に支持していることを特徴とする請求項1に記載のソーラーパネルの回動架台。
  3. 前記回転台の上面に立設した支柱は、前記回転台のほぼ中央に立設され、前記受台は前記の支柱で板状の中央をその板面の両側の角度を可変に支持していることを特徴とする請求項1に記載のソーラーパネルの回動架台。
  4. 前記基台が、所定の径の円形レールと、該円形レールの内周に先端が突き当たるように基台中心から放射状に伸びる支持枠を設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のソーラーパネルの回動架台。
  5. 前記回転台が、下面中央に設けたピボット軸で前記基台上に回動可能に位置決めされていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のソーラーパネルの回動架台。
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