JP2014130541A - 太陽光パネルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パネルの設置自由度を向上させる。
【解決手段】太陽光パネルユニット（1）は、回動自在に構成された複数の太陽光パネル（11）と、該複数の太陽光パネル（11）を回動させる駆動機構（30）とを備えている。この駆動機構（30）は、太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向に伝達する第１リンク部（41）と、太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達する第２リンク部（42）とを有し、上記複数の全ての太陽光パネル（11）の回動動作が同期するように構成されたリンク機構（40）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光追尾方式の太陽光パネルユニットに関し、特に、設置自由度の向上策に係るものである。

従来より、太陽光追尾方式の太陽光パネルユニットが知られている。例えば、特許文献１に開示の太陽光パネルユニットは、東西方向に配列され、架台に回転自在に支持された３つの太陽光パネルを備えている。そして、駆動機構として、中央の太陽光パネルに連結されたアクチュエータと、東西方向に延びて３つの太陽光パネルに連結されたリンク機構とを備えている。この太陽光パネルユニットでは、アクチュエータによって中央の太陽光パネルが回動すると、両側の太陽光パネルがリンク機構を介して中央の太陽光パネルと同じ角度で回動する。そのため、太陽光を３つの太陽光パネルに常に直角に入射させて受光量を大きくすることができ、発電量を大きくすることができる。

特開２０１２−１１７２７３号公報

しかし、特許文献１の太陽光パネルユニットでは、上記リンク機構によって一体的に回動する太陽光パネルの数を増やしてその発電量を大きくしたい場合、追加する太陽光パネルを東西方向に設置しなければならない。そのため、東西方向に長いスペースが必要となり、設置可能なスペースが限られてしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、複数の太陽光パネルを備えた太陽光パネルユニットにおいて、設置自由度を向上させることを目的としている。

第１の発明は、回動自在に構成された複数の太陽光パネル（11）と、該複数の太陽光パネル（11）を回動させる駆動機構（30）とを備えた太陽光パネルユニットを対象としている。そして、上記複数の太陽光パネル（11）は、東西方向と南北方向とに配置され、上記駆動機構（30）は、上記太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向に伝達する第１リンク部（41）と、上記太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達する第２リンク部（42）とを有し、上記複数の全ての太陽光パネル（11）の回動動作が同期するように構成されたリンク機構（40）を備えているものである。

上記第１の発明では、リンク機構（40）が、太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向と南北方向の双方に伝達可能に構成されている。そのため、一体的に回動させる太陽光パネル（11）の数を増やして発電量を大きくしたい場合に、東西方向と南北方向の双方に太陽光パネル（11）を増やすことができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記第１リンク部（41）は、南北方向に配列されて東西方向に延び、上記複数の太陽光パネル（11）に連結された複数の第１連結棒（41a）を有し、上記第２リンク部（42）は、東西方向に配列されて南北方向に延び、上記複数の第１連結棒（41a）に連結された複数の第２連結棒（42a）を有し、上記リンク機構（40）は、上記複数の第１連結棒（41a）と上記複数の第２連結棒（42a）とによって格子状に形成されているものである。

上記第２の発明では、リンク機構（40）が複数の第１連結棒（41a）と複数の第２連結棒（42a）とによって格子状に形成されている。そのため、リンク機構（40）の剛性が大きくなって、リンク機構（40）が撓みにくくなるため、リンク機構（40）に連結された太陽光パネル（11）の回動動作が安定化される。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記駆動機構（30）は、上記リンク機構（40）の姿勢を水平に保つリンク機構支持部（45）を有しているものである。

上記太陽光パネルユニット（1）では、太陽光パネル（11）の増加に伴ってリンク機構（40）が大きくなると、傾きや撓み等によって、リンク機構（40）を水平に維持し難くなり、リンク機構（40）に連結された太陽光パネル（11）の回動動作の安定性が低下する虞がある。しかし、上記第３の発明では、リンク機構支持部（45）によって、リンク機構（40）の姿勢が水平に保たれるため、太陽光パネル（11）の回動動作が安定化される。

第４の発明は、第３の発明において、上記リンク機構支持部（45）は、上記リンク機構（40）の下方に配置されて該リンク機構（40）に連結された複数のアクチュエータ（31）を有しているものである。

上記第４の発明では、リンク機構支持部（45）として複数のアクチュエータ（31）が配置されている。そのため、リンク機構（40）を駆動して太陽光パネル（11）を回動させる駆動力が大きくなる。

第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１の発明において、上記複数の太陽光パネル（11）は、東西方向に複数配置された東西配列が南北方向に複数形成され、該各東西配列の各太陽光パネル（11）が南隣の上記東西配列の各太陽光パネル（11）に対して東西方向にずれるように配列されているものである。

上記太陽光パネルユニット（1）では、上記複数の太陽光パネル（11）が東西方向と南北方向とに規則正しく配列されていると、太陽光が南から照射される昼間に、南隣の東西配列の各太陽光パネル（11）の影が北へのびて、東西配列の各太陽光パネル（11）の受光面にかかり、受光量が低下してしまう虞がある。しかし、第５の発明では、東西配列の各太陽光パネル（11）が、南側に隣接する東西配列の各太陽光パネル（11）に対して、東西方向にずれた位置にあるため、上記受光量の低下が回避される。

本発明によれば、駆動機構（30）として、太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向と南北方向との双方に伝達可能なリンク機構（40）を設けるようにした。これにより、一体的に回動する太陽光パネル（11）の数を増やして発電量を大きくしたい場合に、太陽光パネル（11）を東西方向と南北方向の双方に増やすことができ、太陽光パネルを東西方向にしか増やすことのできない従来に比べて、設置自由度を向上させることができる。

また、第２の発明によれば、リンク機構（40）を、南北方向に配列されて東西方向に延びる複数の第１連結棒（41a）と東西方向に配列されて南北方向に延びる複数の第２連結棒（42a）とによって、格子状に形成するようにした。これにより、リンク機構（40）の剛性を大きくすることができる。その結果、太陽光パネル（11）の増加に伴ってリンク機構（40）が大きくなっても、そのリンク機構（40）の撓みを抑えて、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

また、第３の発明によれば、リンク機構（40）にリンク機構支持部（45）を設けるようにした。これにより、リンク機構（40）の姿勢を水平に保ちながらリンク機構（40）を動作させることができ、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

また、第４の発明によれば、リンク機構支持部（45）の機能を兼ねて、リンク機構（40）の下方に複数のアクチュエータ（31）を設けるようにした。これにより、リンク機構（40）を駆動して太陽光パネル（11）を回動させる駆動力を大きくすることができ、その結果、太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

また、第５の発明によれば、東西方向に複数配置された東西配列が南北方向に複数形成され、その各東西配列の各太陽光パネル（11）が隣の東西配列の各太陽光パネル（11）に対して東西方向にずれるように、各太陽光パネル（11）を配置するようにした。これにより、太陽光が南から照射される昼間に、南隣の東西配列の各太陽光パネル（11）の影が東西配列の各太陽光パネル（11）の受光面にかかって、その受光量が低下するのを防止することができ、太陽光パネルユニット（1）の発電量を高くすることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る太陽光パネルユニットの構成図である。 図２は、本発明の実施形態１に係るパネルモジュールの斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る駆動用モジュールの斜視図である。 図４は、本発明の実施形態２に係るパネルモジュールと駆動機構の斜視図である。 図５は、本発明の実施形態２の変形例に係るパネルモジュールと駆動機構の斜視図である。 図６は、本発明の実施形態３に係るパネルモジュールと駆動機構の斜視図である。 図７は、本発明のその他の実施形態に係る太陽光パネルユニットの構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
本実施形態の太陽光パネルユニット（1）は、いわゆるメガソーラーシステムと呼ばれる大規模発電ユニットであって、複数（この場合３６台）の太陽光パネル（11）を太陽の動きに追従させて発電するものである。図１に示すように、太陽光パネルユニット（1）は、３６台のパネルモジュール（10）と駆動機構（30）とを備えている。

パネルモジュール（10）は、東西方向と南北方向にそれぞれ６列ずつ配置されている。各パネルモジュール（10）は、図２に示すように、太陽光パネル（11）と架台（20）とを備えている。

太陽光パネル（11）は、概ね平板状に形成され、上面が太陽光の受光面（11a）になっている。この太陽光パネル（11）は、太陽光を受光面（11a）に受けることで、直流電力が発生するように構成されている。

架台（20）は、太陽光パネル（11）を回動自在に支持するものである。この架台（20）は上下方向に延び、その上端部に太陽光パネル（11）を支持する支持部（21）が形成され、その下端部に地面に設置するための設置部（22）が形成されている。設置部（22）は、下端が尖状で地面に埋設される杭によって構成されている。

太陽光パネル（11）と架台（20）との間には、太陽光パネル（11）を架台（20）に連結して回動させるための連結部（23）が設けられている。この連結部（23）は、２本の横桟（24a,24b）と回転軸（25）とを有している。２本の横桟（24a,24b）は、太陽光パネル（11）の下面に固定され、互いに太陽光パネル（11）の縦方向（南北方向）に離間して、横方向（東西方向）に延びている。

回転軸（25）は、太陽光パネル（11）の縦方向（南北方向）に延び、南から北に向かって上向きに傾斜した状態で、架台（20）の支持部（21）に固定されている。この回転軸（25）は、２本の横桟（24a,24b）の間に配置され、その両端が各横桟（24a,24b）の横方向（東西方向）の略中央部に設けられた軸受け部（25a,25b）に摺動可能に挿入されている。太陽光パネル（11）は、２本の横桟（24a,24b）が回転軸（25）の周りを回動することで、西側または東側へ傾くように構成されている。

図１に示すように、駆動機構（30）は、３６台のパネルモジュール（10）の太陽光パネル（11）を回動させるものであって、アクチュエータ（31）とリンク機構（40）とを有している。

アクチュエータ（31）は、太陽光パネル（11）を回動させる駆動力を発生させるものであって、３６台のパネルモジュール（10）の内、略中央付近のパネルモジュール（10）（以下、駆動用モジュール（10a）と言う）に取り付けられている。

図３に示すように、アクチュエータ（31）は、空気圧によって伸縮する空気圧式のアクチュエータであって、シリンダ（32）と、シリンダ（32）内に収容されたエアバック（図示省略）と、ロッド（33）とを備えている。

シリンダ（32）は、概ね上下方向に延び、上端と下端がそれぞれ閉塞されている。このシリンダ（32）は、下端部がブラケット（34）を介して駆動用モジュール（10a）の架台（20）に固定されている。

エアバックは、シリンダ（32）内において、上下方向に伸縮自在に形成されている。ロッド（33）は、上下方向に延び、その下端がエアバックに連結され、その上端が南側の横桟（24a）の軸受け部（25a）に固定された締結プレート（41c）（後述）上の連結ピン（35）（後述）に連結されている。

このアクチュエータ（31）は、エアバック内へ圧縮空気を供給して空気圧を大きくすると、エアバックが上向きに伸長し、それに伴ってロッド（33）が上昇して連結ピン（35）を上向きに押すことで、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）が回動して西側へ傾くように構成されている。また、アクチュエータ（31）は、エアバック内の圧縮空気を抜いて空気圧を小さくすると、エアバックが下向きに収縮し、それに伴ってロッド（33）が下降して連結ピン（35）を下向きに引張ることで、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）が回動して東側へ傾くように構成されている。

リンク機構（40）は、全て（この場合３６台）の太陽光パネル（11）に連結され、全ての太陽光パネル（11）を一体的に回動させて、その回動動作を同期させるものである。このリンク機構（40）は、図１に示すように、東西方向に延びる第１リンク部（41）と南北方向に延びる第２リンク部（42）とを有している。

第１リンク部（41）は、太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向に伝達するものであって、棒状に形成されて東西方向に延びる６本の第１連結棒（41a）を有している。これら６本の第１連結棒（41a）は、太陽光パネル（11）の東西方向の各配列に対応するように、南北方向に配列されている。各第１連結棒（41a）は、東西方向の６台の太陽光パネル（11）に連結されている。

図２及び図３に示すように、第１リンク部（41）は、第１連結棒（41a）と太陽光パネル（11）との連結部（41b）として、締結プレート（41c）とアーム（41d）とを有している。

締結プレート（41c）は、南側の横桟（24a）の軸受け部（25a）の南側の面に固定されている。上記連結ピン（35）は、この締結プレート（41c）に設けられ、締結プレート（41c）から南へ上記回転軸（25）方向に突出し、アクチュエータ（31）のロッド（33）の上端に連結されている。

アーム（41d）は、締結プレート（41c）に固定され、締結プレート（41c）から南（上記回転軸（25）方向）へ延びる南方部（41e）と、その南方部（41e）の先端から下方へ延びて第１連結棒（41a）に連結される下方部（41f）とによって、略Ｌ字状に形成されている。

図１に示すように、第２リンク部（42）は、太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達するものであって、棒状に形成されて南北方向に延びる５本の第２連結棒（42a）を有している。これら５本の第２連結棒（42a）は、東西方向において、太陽光パネル（11）の間に概ね等間隔に配列されている。各第２連結棒（42a）は、６本の第１連結棒（41a）に連結（固定）されている。リンク機構（40）は、６本の第１連結棒（41a）と５本の第２連結棒（42a）とによって格子状に形成されている。

−運転動作−
次に、上記太陽光パネルユニット（1）の運転動作について説明する。

上記太陽光パネルユニット（1）では、角度検知部（図示省略）において太陽光パネル（11）の角度が検知される。そして、制御部（図示省略）において、角度検知部で検知された角度（検知角）と予め設定された太陽光パネル（11）の角度（指令角）とが一致するように、アクチュエータ（31）の駆動が制御される。

アクチュエータ（31）では、エアバック内に圧縮空気が供給されると、空気圧が大きくなってエアバックが上向きに伸長する。そして、ロッド（33）が連結ピン（35）を上向きに押すことによって、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）が西側へ傾くように回動する。また逆に、エアバック内の圧縮空気を抜くと、空気圧が小さくなってエアバックが下向きに収縮する。そして、ロッド（33）が連結ピン（35）を下向きに引張ることによって、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）が東側へ傾くように回動する。

この時、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）の回動動作は、この太陽光パネル（11）に連結された第１連結棒（41a）を介して東西方向に伝達され、さらに、この第１連結棒（41a）に連結された５本の第２連結棒（42a）によって南北方向に伝達され、第２連結棒（42a）に連結された他の５本の第１連結棒（41a）によって東西方向に伝達される。そのため、駆動用モジュール（10a）の太陽光パネル（11）の回動動作が、他の全ての太陽光パネル（11）に伝達されることとなり、その結果、全ての太陽光パネル（11）の角度が同じになる。

−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、駆動機構（30）として、太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向と南北方向との双方に伝達可能なリンク機構（40）を設けるようにした。これにより、一体的に回動する太陽光パネル（11）の数を増やして発電量を大きくしたい場合に、太陽光パネル（11）を東西方向と南北方向の双方に増やすことができ、太陽光パネルを東西方向にしか増やすことのできない従来に比べて、設置自由度を向上させることができる。

また、上記実施形態によれば、リンク機構（40）を、南北方向に配列されて東西方向に延びる６本の第１連結棒（41a）と東西方向に配列されて南北方向に延びる５本の第２連結棒（42a）とによって、格子状に形成するようにした。これにより、リンク機構（40）の剛性を大きくすることができる。その結果、太陽光パネル（11）の増加に伴ってリンク機構（40）が大きくなっても、そのリンク機構（40）の撓みを抑えて、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、アクチュエータ（31）の設置場所を変更したものである。つまり、上記実施形態１では、アクチュエータ（31）がパネルモジュール（10）（駆動用モジュール（10a））に設けられているが、本実施形態では、図４に示すように、アクチュエータ（31）を設置台（60）上に設けるようにした。

具体的に、アクチュエータ（31）が設けられる設置台（60）は、地面の上で、リンク機構（40）（この場合、第１連結棒（41a）と第２連結棒（42a）との連結部）の下方に配置されている。そして、この設置台（60）上に、アクチュエータ（31）のシリンダ（32）が置かれ、アクチュエータ（31）のロッド（33）の上端がリンク機構（40）（第１連結棒（41a）と第２連結棒（42a）との連結部）に連結されている。このアクチュエータ（31）は、シリンダ（32）内のエアバックが概ね上下方向に伸縮することで、リンク機構（40）がロッドを介して上下方向に移動するように構成されている。

また、本実施形態では、駆動機構（30）として、リンク機構支持部（45）が設けられている。リンク機構支持部（45）は、リンク機構（40）の姿勢を水平に保つものであって、アクチュエータ（31）の設置台（60）から離間配置された設置台（60）上に設けられている。リンク機構支持部（45）は、アクチュエータ（31）の伸縮方向（概ね上下方向）にスライドするスライド部（45a）を有し、スライド部（45a）の上端がリンク機構（40）（この場合、第１連結棒（41a）と第２連結棒（42a）との連結部）に連結されている。このリンク機構支持部（45）は、スライド部（45a）がアクチュエータ（31）の伸縮に伴って伸縮方向にスライドするように構成されている。

また、本実施形態の各太陽光パネル（11）は、リンク機構（40）が上向きに移動すると太陽光パネル（11）が回動して西側へ傾き、リンク機構（40）が下向きに移動すると太陽光パネル（11）が回動して東側へ傾くように構成されている。

本実施形態では、アクチュエータ（31）のエアバック内に圧縮空気が供給されると、空気圧が大きくなってエアバックが上向きに伸長し、それに伴ってロッド（33）がリンク機構（40）を上向きに押す。そして、リンク機構（40）は、リンク機構支持部（45）によって水平姿勢を維持しながら上向きに移動する。そのため、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）が一体的に回動して西側へ傾く。

逆に、アクチュエータ（31）のエアバック内の圧縮空気を抜くと、空気圧が小さくなってエアバックが下向きに収縮し、それに伴ってロッド（33）がリンク機構（40）を下向きに引張る。この時、リンク機構（40）は、リンク機構支持部（45）によって水平姿勢を維持しながら下向きに移動する。そのため、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）が一体的に回動して東側へ傾く。

−実施形態２の効果−
実施形態２では、駆動機構（30）として、リンク機構支持部（45）を設けるようにした。これにより、リンク機構（40）の姿勢を水平に維持しながら、リンク機構（40）を上下方向に移動させることができ、リンク機構（40）に連結された全ての太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

〈実施形態２の変形例〉
上記実施形態２では、アクチュエータ（31）の伸縮に従動して、その伸縮方向にスライドするリンク機構支持部（45）が設けられている。しかし、リンク機構支持部（45）の構成は、これに限らず、例えば、図５に示すように、リンク機構支持部（45）として、複数のアクチュエータ（31）を設けるようにしても構わない。これにより、リンク機構（40）を駆動して太陽光パネル（11）を回動させる駆動力を大きくすることができ、その結果、太陽光パネル（11）の回動動作を安定化させることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態では、太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達する第２リンク部（42）の第２連結棒（42a）が、第１リンク部（41）の第１連結棒（41a）に連結されている。しかし、第２連結棒（42a）の連結形態はこれに限らず、例えば、図６に示すように、第２連結棒（42a）を太陽光パネル（11）に直接連結させて、太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達させるようにしても構わない。

また、上記実施形態では、３６台の太陽光パネル（11）が、東西方向と南北方向とにそれぞれ６列ずつ配列されているが、太陽光パネル（11）の数や各方向の配列数についてはこの限りではない。

また、上記実施形態では、太陽光パネル（11）が南北方向と東西方向とに規則正しく配列されている。しかし、太陽光パネル（11）の配列状態はこれに限らず、例えば、図７に示すように、千鳥状に配列（東西方向の配列（東西配列）が南北方向に複数形成され、その各東西配列の各太陽光パネル（11）が南隣の東西配列の各太陽光パネル（11）に対して東西方向に半ピッチずつずれるように配列）しても良い。こうすることで、太陽光が南から照射される昼間に、南隣の東西配列の各太陽光パネル（11）の影が東西配列の各太陽光パネル（11）の受光面にかかって、受光量が低下するのを防止することができ、その結果、太陽光パネルユニット（1）の発電量を高くすることができる。

以上説明したように、本発明は、複数の太陽光パネルと該複数の太陽光パネルを回動させる駆動機構とを備えた太陽光パネルユニットについて有用である。

1 太陽光パネルユニット
11 太陽光パネル
30 駆動機構
31 アクチュエータ
40 リンク機構
41 第１リンク部
41a 第１連結棒
42 第２リンク部
42a 第２連結棒
45 リンク機構支持部

Claims (5)

1. 回動自在に構成された複数の太陽光パネル（11）と、
   該複数の太陽光パネル（11）を回動させる駆動機構（30）とを備えた太陽光パネルユニットであって、
   上記複数の太陽光パネル（11）は、東西方向と南北方向とに配置され、
   上記駆動機構（30）は、上記太陽光パネル（11）の回動動作を東西方向に伝達する第１リンク部（41）と、上記太陽光パネル（11）の回動動作を南北方向に伝達する第２リンク部（42）とを有し、上記複数の全ての太陽光パネル（11）の回動動作が同期するように構成されたリンク機構（40）を備えている
   ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
2. 請求項１において、
   上記第１リンク部（41）は、南北方向に配列されて東西方向に延び、上記複数の太陽光パネル（11）に連結された複数の第１連結棒（41a）を有し、
   上記第２リンク部（42）は、東西方向に配列されて南北方向に延び、上記複数の第１連結棒（41a）に連結された複数の第２連結棒（42a）を有し、
   上記リンク機構（40）は、上記複数の第１連結棒（41a）と上記複数の第２連結棒（42a）とによって格子状に形成されている
   ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
3. 請求項１または２において、
   上記駆動機構（30）は、上記リンク機構（40）の姿勢を水平に保つリンク機構支持部（45）を有している
   ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
4. 請求項３において、
   上記リンク機構支持部（45）は、上記リンク機構（40）の下方に配置されて該リンク機構（40）に連結された複数のアクチュエータ（31）を有している
   ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
5. 請求項１乃至４の何れか１項において、
   上記複数の太陽光パネル（11）は、東西方向に複数配置された東西配列が南北方向に複数形成され、該各東西配列の各太陽光パネル（11）が南隣の上記東西配列の各太陽光パネル（11）に対して東西方向にずれるように配列されている
   ことを特徴とする太陽光パネルユニット。

Images