JP2012190839A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】多数の太陽電池パネルを使用しても小さな出力の駆動系で太陽光に追尾することのできる太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】水面Ｅに浮かべたフロート体２０と、このフロート体２０に設けられた太陽光電池パネル３０とを備えた太陽光発電システムであって、フロート体２０にノズルＮ１,Ｎ２と水中ポンプ５１とを設け、この水中ポンプ５１で汲み上げた水をノズルＮ１またはノズルＮ２から噴出させることによってフロート体２０を回動移動させて太陽光電池パネル３０を太陽光に追尾させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、水面に浮くフロート体に太陽光電池パネルを設置した太陽光発電システムに関する。

従来から、太陽光電池パネルを太陽光に追尾するようにした太陽光発電システムが知られている（特許文献１参照）。

かかる太陽光発電システムは、太陽光電池パネルを第１軸回りに回動自在に支持する第１ステーと、この第１ステーを第１軸と直交する第２軸回りに回動自在に支持する第２ステーと、太陽光電池パネルを第１軸回りに回動させる第１駆動モータと、第１ステーを第２軸回りに回動させる第２駆動モータなどとを有する追尾装置を備えている。この追尾装置の第１，第２駆動モータを制御することにより太陽電池パネルを太陽光に追尾するようにするものである。

特開２０１０−２５８３６９号公報

しかしながら、このような太陽光発電システムにあっては、一枚の太陽光電池パネルの場合には問題は生じないが、複数枚の太陽光電池パネルを太陽光に追尾させる場合、大きな第１，第２ステーが必要となり、このため第１，第２駆動モータの出力も大きなものが必要となる。特に、多数の太陽光電池パネルを使用する場合には、１つの追尾装置で多数の太陽光電池パネルを追尾させることは困難なので複数の追尾装置が必要となり、太陽光発電システムが複雑なものになってしまうという問題があった。

この発明の目的は、多数の太陽電池パネルを使用しても簡単な構成で太陽光に追尾することのできる太陽光発電システムを提供することにある。

請求項１の発明は、水面に浮かべたフロート体と、このフロート体に設けられた太陽光電池パネルとを備えた太陽光発電システムであって、
前記フロート体にノズルと水中ポンプとを設け、
この水中ポンプで汲み上げた水を前記ノズルから噴出させることによって前記フロート体を回動移動させて前記太陽光電池パネルを太陽光に追尾させる。

この発明によれば、簡単な構成で多数の太陽電池パネルを太陽光に追尾させることができる。

この発明に係る太陽光発電システムの構成を示した平面図である。 図１に示す太陽光発電システムを示した側面図である。 図１に示すブレードの取付状態を示す説明図である。 太陽光電池パネルを設置するための枠体を示した斜視図である。 フロート体を回動移動させるためのローラの取り付け状態を示した斜視図である。 リミットスイッチの互いの位置関係を示した説明図である。 ブレーキ機構の構成を示した側面図である。 ブレーキ機構の固定の解除を示した説明図である。 太陽光発電システムの制御系の構成を示したブロック図である。 太陽光電池パネルが東に向けられている場合であるフロート体の初期位置を示した説明図である。

以下、この発明に係る太陽光発電システムの実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１および図２に示す太陽光発電システム１０は、円形の水槽１１（図１に図示せず）と、この水槽１１の水面Ｅに浮かべたフロート体２０と、フロート体２０に取り付けた太陽光電池パネル３０と、フロート体２０を回動移動させる推力装置５０と、この推力装置５０を制御する制御装置６０（図９参照）と、フロート体２０の回動を止めて所定位置に固定するブレーキ装置（ブレーキ手段）７０等とを備えている。

水槽１１は、円形の底部１２の周囲に沿って周壁１３（図１において省略）を形成し、この周壁１３内および底部１２の上に図示しない防水シートを敷き詰めて構成されている。

周壁１３内には、フロート体２０の回動移動を案内するリング状のガイド板１４が水面Ｅより所定の高さ位置に設置されている。このガイド板１４は、例えば図示しないロープなどによって水槽１１の周辺の支柱(図示せず)に取り付けられている。

ガイド板１４の上面の外周側には、フロート体２０の回動位置の初期位置を示すブレード（被検知部材）１５が取り付けられている。このブレード１５は、図３に示すように直方体の基台１６に植設され、基台１６がガイド板１４の上面に設けた凹部Ｐ１に着脱可能に嵌入されている。凹部Ｐ１は、フロート体２０の回動中心Ｑを基準にして東の方向を示す位置となっている。

凹部Ｐ１から周方向に沿って所定距離離間した位置に凹部Ｐ２が、さらに凹部Ｐ２から周方向に沿って所定距離離間した位置に凹部Ｐ３が設けられている。各凹部Ｐ１〜Ｐ３の位置はフロート体２０の回動中心Ｑから等距離Ｒ３にそれぞれ設定されている。

夏季には凹部Ｐ１に、春・秋には凹部Ｐ２に、冬季には凹部Ｐ３に基台１６を嵌入させて、季節に応じてそれぞれの凹部Ｐ１〜Ｐ３の位置にブレード１５を取り付け、初期位置を変える。

また、ガイド板１４の上面の内周側には、太陽光電池パネル３０の回動位置を示すブレードＢ１〜Ｂ６が周方向に沿って等間隔に設けられている。各ブレードＢ１〜Ｂ６の位置は、フロート体２０の回動中心Ｑから等距離Ｒ１に設定されている。また、ブレードＢ１〜Ｂ３はブレード１５と同様な構成となっているのでその説明は省略する。

ブレードＢ１〜Ｂ６は、回動中心Ｑを中心にして凹部Ｐ１から３０°づつ当間隔に区分された位置を示している。つまり、ブレードＢ１は東を示す位置（Ｐ１）から南に３０°回動した位置（凹部Ｐ２）を示し、ブレードＢ２は位置（Ｂ１）から南へ３０°回動した位置（凹部Ｐ３）を示し、ブレードＢ４は南を示す位置（Ｂ３）から西へ３０°回動した位置を示し、ブレードＢ５は位置（Ｐ４）から西へ３０°回動した位置を示し、ブレードＢ６は西の方向つまり位置（Ｐ５）から西へ３０°回動した位置を示す。これらブレードＢ１〜Ｂ６はフロート体２０の回動位置、すなわち太陽光電池パネル３０の方向（向き）を示すものである。

ブレードＢ４〜Ｂ６は、図示しない基台に植設され、この基台が図１に示す凹部Ｐ４〜Ｐ６に嵌入されてその凹部Ｐ４〜Ｐ６の位置に着脱可能に取り付けられている。

夏季には凹部Ｐ４〜Ｐ６にブレードＢ４〜Ｂ６を取り付け、春・秋には凹部Ｐ６のブレードＢ６を取り外し、冬季には凹部Ｐ６と凹部Ｐ５のブレードＢ６,Ｂ５を取り外すものである。

また、ガイド板１４の上面の中央部（径方向に対して）には、図１に示すように、帰還を示すブレードＢ７が設けられている。

ブレードＢ７はブレード１５と同様に構成され、ブレードＢ７の基台(図示せず)は、全季節を通じて最大の回転角度より西側の凹部Ｐ７の位置に取り付けるものである。凹部Ｐ７の位置はフロート体２０の回動中心Ｑから等距離Ｒ２に設定され、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となっている。
［フロート体］
フロート体２０は、図１に示すように、４つの枠部材２１ａ〜２１ｄによって四角形状に形成された枠体２１と、この枠体２１を補強した補強部材２２と、枠体２１の角に取り付けられた４つのフロート２３とを有している。

枠部材２１ｂ，２１ｄには、図４に示すように相対向した一対の支柱２５，２６が３組み立設（図２参照）され、各支柱２５，２６の上部にはアーム部材２７，２７が斜めに取り付けられている。各アーム部材２７，２７間には一対の横架部材２８，２８がそれぞれ横架され、各一対の横架部材２８，２８には図１に示すように４枚の太陽光電池パネル３０がそれぞれ設置されている。そして、アーム部材２７，２７と横架部材２８，２８とによって太陽光電池パネル３０を設置する枠体が構成されている。

枠体２１の角部である枠部材２１ｃ,２１ｄの接合部には、図５に示すように平面視がＬ字状の金具３１が取り付けられている。この金具３１は、上下方向に延びた２つの平板状の当接部３１Ａ,３１Ｂを有し、当接部３１Ａの下部には水平方向に突出した取付部３１Ｃが連続形成され、この取付部３１Ｃにガイドローラ３２が回動自在に装着されている。このガイドローラ３２はガイド板１４の内側の縁部に当接している。

当接部３１Ｂの下部は取付部３１Ｃの位置より下方に延びており、この当接部３１Ｂの下端にノズルＮ１が取り付けられている。このノズルＮ１は水中内に没している。ノズルＮ１の向きは、ガイドローラ３２が当接しているガイド板１４の接線方向の右側（図１において）に向けられており、フロート体２０を西方向に回動移動させるようになっている。

同様に、枠部材２１ｂ,２１ｃの接合部に金具３１と同様な金具(図示せず)が取り付けられ、この金具にガイドローラ３３が回動自在に装着され、また金具にノズルＮ２が装着されている。ガイドローラ３３はガイド板１４の内側の縁部に当接している。

ノズルＮ２は、ガイドローラ３３が当接しているガイド板１４の接線方向の左側（図１において）に向けられており、フロート体２０を東方向に回動移動させるようになっている。

同様にして、枠部材２１ａ,２１ｂの接合部と、枠部材２１ａ,２１ｄの接合部とに金具３１と同様な金具(図示せず)が取り付けられ、この金具にガイドローラ３４,３５が回動自在に装着されている。ガイドローラ３４,３５はガイド板１４の内側の縁部に当接しており、ガイドローラ３２〜３５によってフロート体２０が回動中心Ｑを中心にして回動移動するようになっている。すなわち、フロート体２０はガイド板１４に案内されて回動中心Ｑを中心にして回動移動する。

枠部材２１ｃには、フロート体２０の回動中心Ｑを中心にして径方向に延びたアーム部材３６が設けられており、このアーム部材３６の先端部３６Ａはガイド板１４の上面に所定距離離間して対向している。先端部３６Ａには、図６に示すように径方向に対して位置をずらせてリミットスイッチＳ１〜Ｓ３が取り付けられている。

リミットスイッチＳ１は、ブレードＢ１〜Ｂ６を検知するものであり、リミットスイッチＳ２は帰還用のブレードＢ７を検知するものであり、リミットスイッチＳ３は初期位置を示すブレード１５を検知するものである。
［推力装置］
推力装置５０は、ノズルＮ１,Ｎ２と、電磁弁Ｇ１,Ｇ２と、水槽１１内の水を汲み上げてこの水をノズルＮ１またはノズルＮ２から噴出させる水中ポンプ５１とを有している。電磁弁Ｇ１,Ｇ２は、非励磁のとき閉成しており、励磁されると開成し、この開成した電磁弁Ｇ１,Ｇ２のノズルＮ１,Ｎ２から水が噴出されることになる。

ノズルＮ１から水が噴出されるとフロート体２０は西方向（図１において時計回り）へ回動移動し、ノズルＮ２から水が噴出されるとフロート体２０は東方向（図１において反時計回り）へ回動移動する。
［ブレーキ装置］
ブレーキ装置７０は、枠部材２１ｄに取り付けられたベース板７１（図１参照）に設けられており、このベース板７１に固定した基板７２と、この基板７２の上に一端部（図７において左端部）を固定した圧接板７３と、この圧接板７３と基板７２との間に配置された水袋７４と、圧接板７３を下方へ付勢する付勢手段７５と、基板７２に取り付けられたブレーキシュー７６と、圧接板７３に取り付けられたブレーキシュー７７などとを有している。

基板７２は、先端側７２Ａが折り曲げられてガイド板１４より低い位置に位置するとともにガイド板１４の下面と対向した先端部７２ａを有し、この先端部７２ａにブレーキシュー７６が取り付けられている。

圧接板７３は、その先端部７３ａがガイド板１４の上面と対向する位置まで延びており、先端部７３ａの下面にブレーキシュー７７が取り付けられている。

付勢手段７５は、水袋７４に隣接して圧接板７３の孔(図示せず)を貫通して基板７２に固定されたロッド７８と、このロッド７８の上部に形成されたストッパ７８ａと圧接板７３との間に介装されたスプリング７９とを有しており、このスプリング７９の付勢力によって圧接板７３を下方に付勢している。圧接板７３の下方への付勢により、水袋７４が収縮されるとともに圧接板７３のブレーキシュー７７と基板７２のブレーキシュー７６とでガイド板１４を挟み込み、フロート体２０の回動移動を停止させるとともにそのフロート体２０をブレーキシュー７６,７７で挟み込んだ位置に固定するようになっている。

水袋７４が膨張すると、図８に示すように、圧接板７３がスプリング７９の付勢力に抗して持ち上げられ、ブレーキシュー７６,７７がガイド板１４から離間してその固定が解除され、フロート体２０は回動自在となる。

また、基板７２の両側には、図１に示すようにベース板７１から延びた２つのロッド８０,８１が設けられており、このロッド８０,８１の先端部にはローラ８２,８３が回転自在に取り付けられている。このローラ８２,８３はガイド板１４の上面に当接され、水袋７４が収縮された際にブレーキシュー７６がガイド板１４の下面から離間しないようになっている。
［制御装置］
制御装置６０は、リミットスイッチＳ１〜Ｓ３と、タイマ（時計）６１と、リミットスイッチＳ１〜Ｓ３の検知とタイマ６１の計時時刻などとに基づいて水中ポンプ５１や電磁弁Ｇ１,Ｇ２を制御する制御回路６２とを有している。
［動 作］
次に、上記のように構成される太陽光発電システム１０の動作について説明する。

図１０に示すように、リミットスイッチＳ３が凹部Ｐ１に取り付けたブレード１５を検知する位置にフロート体２０が位置している場合、つまり、太陽光電池パネル３０が東に向けられた夏季の初期位置に位置している場合、水袋７４が収縮されてブレーキシュー７６,７７がガイド板１４を挟み込んで、図１０に示す位置にフロート体２０が固定されている。

この状態で、タイマ６１の計時時刻が例えば１０時になると、制御回路６２は電磁弁Ｇ１を作動させるとともに水中ポンプ５１を駆動させる。電磁弁Ｇ１の作動により電磁弁Ｇ１は開成し、水中ポンプ５１の駆動により、水槽１１内の水が汲み上げられてノズルＮ１から噴出される。

一方、水中ポンプ５１の水圧により水袋７４に水が供給されて水袋７４が膨張されていく。水袋７４の膨張により、図８に示すようにブレーキシュー７６,７７がガイド板１４から離間してフロート体２０の固定が解除される。

この固定の解除とともにノズルＮ１から水が噴出されることによってフロート体２０は時計回りに回動していく。

そして、フロート体２０が図１０に示す位置から約３０°時計回りに回動すると、リミットスイッチＳ１がブレードＢ１を検知する。この検知により制御回路６２は、水中ポンプ５１の駆動を停止させるとともに電磁弁Ｇ１の作動を停止させる。

電磁弁Ｇ１の作動の停止によりノズルＮ１からの水の噴出が停止され、フロート体２０の回動移動が停止される。

他方、水中ポンプ５１の駆動の停止により水袋７４内の水圧が低下していき、ブレーキ装置７０のスプリング７９の付勢力により水袋７４は収縮していく。水袋７４の収縮により、図７に示すように、ブレーキシュー７６,７７がガイド板１４を挟み込みフロート体２０を固定する。つまり、太陽光電池パネル３０を東の方向から３０°南へ回動移動した位置の方向へ向けてフロート体２０を固定する。

タイマ６１の計時時刻が１１時に達すると、制御回路６２は上記と同様にして水中ポンプ５１を駆動させ、電磁弁Ｇ１を作動させてフロート体２０を時計方向へ回動移動させる。この回動移動により、リミットスイッチＳ１がブレードＢ２を検知したら水中ポンプ５１の駆動を停止させ、電磁弁Ｇ１の作動を停止させるとともにタイマ６１に計時させる。

リミットスイッチＳ１がブレードＢ６を検知するまで、これら動作を繰り返し行わせることにより、太陽光電池パネル３０を太陽光に追尾させていくものである。

リミットスイッチＳ１がブレードＢ６を検知してからタイマ６１の計時時刻が所定時刻（季節によって変える日没時間）に達すると、上記と同様に、水中ポンプ５１の駆動および電磁弁Ｇ１の作動によりノズルＮ１から水が噴出され、フロート体２０を時計方向へ回動移動される。そして、リミットスイッチＳ２がブレードＢ７を検知すると、電磁弁Ｇ１の作動が停止されるとともに電磁弁Ｇ２が作動される。

電磁弁Ｇ２の作動によりノズルＮ２から水が噴出され、フロート体２０が反時計回りに回動移動していく。

フロート体２０が反時計回りへ約１８０°回動移動すると、リミットスイッチＳ３がブレード１５を検知する。この検知により、制御回路６２は水中ポンプ５１の駆動を停止させるとともに電磁弁Ｇ２の作動を停止させる。

水中ポンプ５１および電磁弁Ｇ２の停止により、フロート体２０が図１０に示す初期位置に停止されるとともにブレーキ装置７０のブレーキシュー７６,７７によってその初期位置に固定される。

制御回路６２は、タイマ６１の時刻が翌日の午前１０時になるまで、水中ポンプ５１および電磁弁Ｇ１を停止させておく。タイマ６１の時刻が翌日の午前１０時になったら、上記の動作が繰り返し行われてフロート体２０が回動移動され、太陽光電池パネル３０が太陽光を追尾していく。

上記実施例では夏季の場合について説明したが、春・秋や冬季の場合には、ブレード１５を凹部Ｐ２や凹部Ｐ３に取り付ける。また、ブレードＢ５またはブレードＢ５,Ｂ６を取り外す。

以上説明したように、水中ポンプ５１でノズルＮ１,Ｎ２から水を噴出させてフロート体２０を回動移動させるものであるから、太陽光電池パネル３０の枚数が多くても太陽光電池パネル３０を太陽光に追尾させることができ、水中ポンプ５１とノズルＮ１,Ｎ２と電磁弁Ｇ１,Ｇ２だけでよいので、その構成は簡単なものとなる。

また、水中ポンプ５１の出力が小さくても確実にフロート体２０を回動移動させることができ、しかも、減速ギアなどを使用しなくてもよいので、推力装置５０の構成は簡単なものとなる。また、制御回路６２はリミットスイッチＳ１〜Ｓ３の検知とタイマ６１の計時時刻に基づいて水中ポンプ５１と電磁弁Ｇ１,Ｇ２を制御するだけであるからその制御回路６２の構成も簡単なものでよいことになる。

さらにブレーキ装置７０は、スプリング７９の付勢力によってブレーキシー７６,７７でガイド板１４を挟み込むようにするとともに、水中ポンプ５１の水圧によってその挟み込みを解除するようにしたものであるから構成は簡単なものとなり、電気部品を使用していないので配線などの作業は不要となる。

したがって、多数の太陽光電池パネル３０を用いても簡単な構成の安価な太陽光発電システムを提供することができる。

上記実施例では、夏季の例ではブレード１５,Ｂ１〜Ｂ６は全て使用されるが、季節よってフロート体２０の回動範囲が狭くなり、ブレードＢ１〜Ｂ６の一部が割愛されることになる。また、ブレードＢ１〜Ｂ５を省略して、フロート体２０を初期位置からブレードＢ６の位置まで連続してゆっくり回動移動させるようにしてもよい。

また上記実施例では、ガイド板１４をロープなどによって支柱に取り付けているので、周壁などを有しない例えば池などにも太陽光発電システムを設けることができ、フロート体２０を浮かべるのは水槽に限定されるものではない。

この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 太陽光発電システム
２０ フロート体
３０ 太陽光電池パネル
５１ 水中ポンプ
Ｎ１ ノズル
Ｎ２ ノズル

Claims (3)

1. 水面に浮かべたフロート体と、このフロート体に設けられた太陽光電池パネルとを備えた太陽光発電システムであって、
   前記フロート体にノズルと水中ポンプとを設け、
   この水中ポンプで汲み上げた水を前記ノズルから噴出させることによって前記フロート体を回動移動させて前記太陽光電池パネルを太陽光に追尾させることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記フロート体を浮かべる水槽と、この水槽の周壁に沿って設けられるとともに前記フロート体の回動移動を案内するガイド板と、このガイド板に前記フロート体を固定するためのブレーキ手段とを備え、
   このブレーキ手段は、前記水中ポンプが駆動されているときその固定が解除され、水中ポンプの駆動が停止されたときフロート体をガイド板に固定することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記フロート体の回動位置を示す被検知部材を前記ガイド板に沿って複数設け、
   前記被検知部材を検知する検知部材をフロート体に設け、
   検知部材が被検知部材を検知するまで前記水中ポンプを駆動させ、前記検知部材が被検知部材を検知したとき水中ポンプの駆動を停止させ、この停止から所定時間経過したとき、前記検知部材が次の被検知部材を検知するまで再度水中ポンプを駆動させ、これら動作を繰り返すことにより前記太陽光電池パネルを太陽光に追尾させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電システム。