JP2015023106A - Sun tracking device and sun tracking solar cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sun tracking device and a sun tracking solar cell capable of stably transmitting drive force to a drive object.SOLUTION: A sun tracking device includes: an optical absorber which absorbs sunlight to generate heat; a deformable member which is wound around the optical absorber, and formed using a shape memory alloy so as to be deformed in a predetermined shape in accordance with the endothermic amount by absorbing radiation heat from the sun and heat generated in the optical absorber; and a transmission part which transmits deformation force of the deformable member to a drive object as drive force for tracking the sun.

Description

本発明は、太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池に関する。   The present invention relates to a solar tracking device and a solar tracking solar cell.
現在、温室効果ガスによる地球温暖化や原子力エネルギーの安全性の観点から地球環境に優しいクリーンエネルギーによる発電が求められている。このようなクリーンエネルギーを得る手段として、例えば太陽光発電などの発電方法が注目されており、太陽電池の開発が行われている。   Currently, there is a demand for power generation using clean energy that is friendly to the global environment from the viewpoint of global warming caused by greenhouse gases and safety of nuclear energy. As a means for obtaining such clean energy, for example, a power generation method such as solar power generation is attracting attention, and solar cells are being developed.
太陽電池は、太陽光を受けて発電するパネルを有している。太陽電池パネルとしては、定位置に固定される固定型のものと、太陽光を追尾する太陽追尾型のものとが知られている。太陽追尾型のパネルは、太陽の方向に応じて太陽に正対するように移動するため、固定型のパネルに比べて、効率が高くなることが知られている。例えば、特許文献1には、形状記憶合金の変形を用いてパネルを間欠的に回転させるようにした太陽追尾装置が開示されている。   The solar cell has a panel that receives sunlight to generate power. As a solar cell panel, a fixed type fixed at a fixed position and a solar tracking type for tracking sunlight are known. It is known that the solar tracking type panel is higher in efficiency than the fixed type panel because it moves so as to face the sun according to the direction of the sun. For example, Patent Document 1 discloses a solar tracking device in which a panel is intermittently rotated using deformation of a shape memory alloy.
特開2000−150943号公報JP 2000-150943 A
しかしながら、上記構成においては、形状記憶合金の変形力を安定的に得られない場合があり、パネルに対して駆動力を安定的に伝達させることができないという問題がある。   However, in the above configuration, the deformation force of the shape memory alloy may not be obtained stably, and there is a problem that the driving force cannot be stably transmitted to the panel.
以上のような事情に鑑み、本発明は、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることが可能な太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池を提供することを目的とする。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a solar tracking device and a solar tracking solar cell capable of stably transmitting a driving force to a driving object.
本発明の一形態に係る太陽追尾装置は、太陽光を吸収して発熱する光吸収体と、前記光吸収体に巻かれ、前記太陽から放射される熱及び前記光吸収体で発生した熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成された変形可能部材と、前記変形可能部材の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達部とを備える。   A solar tracking device according to an aspect of the present invention includes a light absorber that generates heat by absorbing sunlight, heat radiated from the sun, and heat generated by the light absorber. A deformable member formed using a shape memory alloy so as to absorb and deform into a predetermined shape according to the amount of heat absorption, and the deformable force of the deformable member as a driving force for tracking the sun A transmission unit that transmits the object.
また、上記の太陽追尾装置において、前記光吸収体は、円筒面を有し、前記変形可能部材は、バネ状に形成され、前記円筒面の中心軸の軸線方向に伸縮可能となるように前記円筒面に沿って巻かれている。   Further, in the above-described solar tracking device, the light absorber has a cylindrical surface, and the deformable member is formed in a spring shape, and can be expanded and contracted in the axial direction of the central axis of the cylindrical surface. It is wound along a cylindrical surface.
また、上記の太陽追尾装置において、前記光吸収体及び前記変形可能部材は、複数組設けられており、複数組の前記光吸収体は、それぞれの前記円筒面の前記中心軸の軸線同士が平行に配置されている。   In the solar tracking device, a plurality of sets of the light absorber and the deformable member are provided, and the plurality of sets of the light absorbers have axes of the central axes of the cylindrical surfaces parallel to each other. Is arranged.
また、上記の太陽追尾装置において、前記伝達部は、前記変形可能部材に接続され、前記変形可能部材の前記変形力を受けて回転する回転部を有する。   Further, in the above-described solar tracking device, the transmission unit includes a rotating unit that is connected to the deformable member and rotates by receiving the deformation force of the deformable member.
また、上記の太陽追尾装置は、前記変形可能部材の放熱を抑制する放熱抑制部を更に備える。   Moreover, said solar tracking apparatus is further provided with the heat dissipation suppression part which suppresses heat dissipation of the said deformable member.
本発明の一形態に係る太陽追尾型太陽電池は、太陽光によって発電可能な太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの受光面の向きが前記太陽を追尾するように前記受光面の向きを調整する太陽追尾装置とを備え、前記太陽追尾装置として、上記の太陽追尾装置が用いられている。   A solar tracking solar cell according to an aspect of the present invention adjusts the direction of the light receiving surface so that the solar cell panel capable of generating power by sunlight and the direction of the light receiving surface of the solar cell panel track the sun. A solar tracking device, and the solar tracking device is used as the solar tracking device.
本発明によれば、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることが可能な太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar tracking apparatus and solar tracking type solar cell which can transmit a driving force stably with respect to a drive target object can be provided.
第一実施形態に係る太陽追尾装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the solar tracking apparatus which concerns on 1st embodiment. 本実施形態に係る太陽追尾装置の一部の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the one part structure of the solar tracking apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。The top view which shows operation | movement of the solar tracking apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。The top view which shows operation | movement of the solar tracking apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。The top view which shows operation | movement of the solar tracking apparatus which concerns on this embodiment. (a)はカーボンロッド及びばね部材の表面の温度分布を示す図、(b)は(a)におけるB−B断面に沿った構成を示す図、(c)はばね部材のばね定数の温度特性を示すグラフ。(A) is a figure which shows the temperature distribution of the surface of a carbon rod and a spring member, (b) is a figure which shows the structure along the BB cross section in (a), (c) is a temperature characteristic of the spring constant of a spring member. Graph showing. 第二実施形態に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the solar tracking type solar cell which concerns on 2nd embodiment. 第三実施形態に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す側面図。The side view which shows the structure of the solar tracking type solar cell which concerns on 3rd embodiment. 変形例に係る太陽追尾装置の一部の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of a part of solar tracking apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the solar tracking type solar cell which concerns on a modification.
[第一実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る太陽追尾装置100の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、太陽追尾装置100は、ステージ10と、カーボンロッド(光吸収体)20と、ばね部材(変形可能部材)30と、伝達機構40とを有している。太陽追尾装置100は、所定の対象物(例、太陽電池パネルなど)が太陽を追尾するように当該対象物の位置や姿勢を調整する。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a solar tracking device 100 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the solar tracking device 100 includes a stage 10, a carbon rod (light absorber) 20, a spring member (deformable member) 30, and a transmission mechanism 40. The solar tracking device 100 adjusts the position and orientation of the target object so that a predetermined target object (eg, solar cell panel or the like) tracks the sun.
ステージ10は、矩形台状に形成されている。ステージ10は、上記のカーボンロッド20、ばね部材30及び伝達機構40の各部を支持する。ステージ10は、例えば屋根などの屋外の所定位置に固定されて用いられる。ステージ10は、平坦に形成された支持面10fを有している。上記各部は、支持面10f上に支持されている。   The stage 10 is formed in a rectangular trapezoidal shape. The stage 10 supports each part of the carbon rod 20, the spring member 30, and the transmission mechanism 40 described above. The stage 10 is used by being fixed at a predetermined outdoor position such as a roof. The stage 10 has a flat support surface 10f. Each part is supported on the support surface 10f.
ステージ10は、太陽光を受けつつ上記各部を支持した状態で変形しない程度の所定の剛性を有する材料、例えば金属やプラスチックなどを用いて形成されている。ステージ10は、屋外に設置される場合も想定されるため、風雨や外部から加えられる力に対する耐性が高くなるように形成されている。   The stage 10 is formed using a material having a predetermined rigidity that is not deformed in a state where the above-described parts are supported while receiving sunlight, for example, metal or plastic. Since the stage 10 is assumed to be installed outdoors, the stage 10 is formed so as to have high resistance to wind and rain and external force.
本実施形態では、矩形台状のステージ10を例に挙げて説明するが、例えば円形台状や多角形台状、錘台状など、他の形状に形成された構成であってもよい。また、ステージ10は、例えば屋根などの傾斜した位置に配置される場合もあるため、当該傾斜に対応した斜面を有する構成であってもよい。   In the present embodiment, the rectangular trapezoidal stage 10 will be described as an example. However, for example, a configuration formed in another shape such as a circular trapezoid, a polygonal trapezoid, or a frustum may be used. Moreover, since the stage 10 may be arrange | positioned in inclined positions, such as a roof, for example, the structure which has a slope corresponding to the said inclination may be sufficient.
カーボンロッド20は、太陽光を吸収して発熱する光吸収体として用いられている。カーボンロッド20は、炭素を主成分とした材料が所定の組成で形成されている。カーボンロッド20は、例えばステージ10よりも熱吸収率が高くなるようにその組成が選択されている。   The carbon rod 20 is used as a light absorber that generates heat by absorbing sunlight. The carbon rod 20 is formed of a material mainly composed of carbon with a predetermined composition. The composition of the carbon rod 20 is selected so that, for example, the heat absorption rate is higher than that of the stage 10.
カーボンロッド20は、例えば円柱状に形成されている。カーボンロッド20には、円筒面20aが形成されている。カーボンロッド20の径は、例えば10mm程度に設定されている。なお、カーボンロッド20の形状は、円柱状に限られることは無く、角柱状、筒状、錘状であってもよいし、線状のカーボン繊維を複数束ねて棒状とした構成であってもよい。   The carbon rod 20 is formed in a columnar shape, for example. A cylindrical surface 20 a is formed on the carbon rod 20. The diameter of the carbon rod 20 is set to about 10 mm, for example. The shape of the carbon rod 20 is not limited to a cylindrical shape, and may be a prismatic shape, a cylindrical shape, a weight shape, or a configuration in which a plurality of linear carbon fibers are bundled into a rod shape. Good.
カーボンロッド20は、ステージ10の支持面10fのうち2箇所に配置されている。2つのカーボンロッド20のうち一方のカーボンロッド20(以下、「第一ロッド21」と表記する。)は、ステージ10の第一辺10aに沿って配置されている。また、他方のカーボンロッド20(以下、「第二ロッド22」と表記する。)は、ステージ10の第一辺10aと平行な第二辺10bに沿って配置されている。第一ロッド21及び第二ロッド22は、互いの中心軸の軸線方向同士が平行となるように配置されている。第一ロッド21と第一辺10aとの距離と、第二ロッド22と第二辺10bとの距離とは、互いに等しくなっている。   The carbon rods 20 are disposed at two places on the support surface 10 f of the stage 10. One of the two carbon rods 20 (hereinafter referred to as “first rod 21”) is disposed along the first side 10 a of the stage 10. The other carbon rod 20 (hereinafter referred to as “second rod 22”) is disposed along a second side 10 b parallel to the first side 10 a of the stage 10. The first rod 21 and the second rod 22 are arranged so that the axial directions of the central axes thereof are parallel to each other. The distance between the first rod 21 and the first side 10a and the distance between the second rod 22 and the second side 10b are equal to each other.
第一ロッド21及び第二ロッド22は、ロッド保持部11、12によって保持されている。ロッド保持部11、12は、ステージ10の支持面10fに突出して形成されている。第一ロッド21、第二ロッド22は、ロッド保持部11、12に対して嵌め込まれている。   The first rod 21 and the second rod 22 are held by the rod holding portions 11 and 12. The rod holding portions 11 and 12 are formed so as to protrude from the support surface 10 f of the stage 10. The first rod 21 and the second rod 22 are fitted into the rod holding portions 11 and 12.
ばね部材30は、太陽からの輻射熱及びカーボンロッド20で発生した熱を吸収し、吸熱量に応じて所定の形状に変形する。本実施形態では、ばね部材30は、例えばNi−Ti−Cu合金やNi−Ti合金などの形状記憶合金を用いて形成されている。なお、ばね部材30として、他の種類の形状記憶合金を用いて形成されていてもよい。   The spring member 30 absorbs radiant heat from the sun and heat generated by the carbon rod 20, and is deformed into a predetermined shape according to the amount of heat absorbed. In this embodiment, the spring member 30 is formed using shape memory alloys, such as a Ni-Ti-Cu alloy and a Ni-Ti alloy, for example. The spring member 30 may be formed using another type of shape memory alloy.
形状記憶合金は、変態点と呼ばれる温度よりも高温ではオーステナイト相という結晶構造をとり、変態点よりも低温ではマルテンサイト相という結晶構造をとる。マルテンサイト相をとる場合の形状記憶合金は、結晶構造を破壊しない範囲で変形可能である。この形状記憶合金が変態点より高温となりオーステナイト相となる場合、剛性が高くなり、予め形状記憶した形に戻ろうとする性質を有する。このように形状記憶合金は、変態点よりも高温になった場合に形状記憶効果を生じる。   The shape memory alloy takes a crystal structure called an austenite phase at a temperature higher than a temperature called a transformation point, and takes a crystal structure called a martensite phase at a temperature lower than the transformation point. The shape memory alloy in the case of taking the martensite phase can be deformed as long as the crystal structure is not destroyed. When this shape memory alloy becomes higher in temperature than the transformation point and becomes an austenite phase, the rigidity becomes high and it has a property of returning to a shape memorized in advance. Thus, the shape memory alloy produces a shape memory effect when the temperature becomes higher than the transformation point.
本実施形態におけるばね部材30では、縮んだ状態のばね形状を予め記憶させている。したがって、ばね部材30は、変態点よりも低温である(マルテンサイト相をとる)場合、結晶構造を破壊しない範囲で変形可能である。つまり、外力によってカーボンロッド20の中心軸の軸線方向に弾性変形(伸縮)可能となる。また、ばね部材30は、変態点よりも高温である(オーステナイト相をとる)場合、剛性が高くなり、予め記憶させた形状に戻ろうとする、つまり、縮む方向に変形する。   In the spring member 30 in the present embodiment, the spring shape in a contracted state is stored in advance. Therefore, when the spring member 30 is at a lower temperature than the transformation point (takes a martensite phase), it can be deformed as long as the crystal structure is not destroyed. In other words, it can be elastically deformed (stretched) in the axial direction of the central axis of the carbon rod 20 by an external force. Further, when the temperature of the spring member 30 is higher than the transformation point (takes an austenite phase), the rigidity of the spring member 30 increases, and the spring member 30 tends to return to a previously stored shape, that is, deforms in a contracting direction.
ばね部材30の構成材料としてNi−Ti−Cu合金が用いられる場合、変態点を30℃以上に調整可能であり、具体的には40℃〜70℃の範囲にまで調整可能である。この場合、夏場のように平均気温が30℃を上回るような環境下でも好適に用いることができる。また、ばね部材30の構成材料としてNi−Ti合金が用いられる場合、変態点を20℃〜100℃の幅広い範囲に調整することができる。また、Ni−Ti合金はばね定数が高いため、大きな駆動力を生じることができる。   When a Ni—Ti—Cu alloy is used as the constituent material of the spring member 30, the transformation point can be adjusted to 30 ° C. or higher, and specifically can be adjusted to a range of 40 ° C. to 70 ° C. In this case, it can be suitably used even in an environment where the average temperature exceeds 30 ° C. as in summer. Moreover, when a Ni-Ti alloy is used as a constituent material of the spring member 30, the transformation point can be adjusted to a wide range of 20 ° C to 100 ° C. Moreover, since the Ni—Ti alloy has a high spring constant, a large driving force can be generated.
ばね部材30は、吸熱量に応じた形状記憶効果を生じるように各金属の組成(Ni含有量など)が設定されている。本実施形態では、ばね部材30は、縮んだ状態の形状が記憶されている。形状記憶合金の変態点は、形状記憶合金におけるNi含有量が多いほど低くなることが知られている。   In the spring member 30, the composition of each metal (Ni content, etc.) is set so as to produce a shape memory effect corresponding to the amount of heat absorbed. In the present embodiment, the spring member 30 stores a shape in a contracted state. It is known that the transformation point of a shape memory alloy decreases as the Ni content in the shape memory alloy increases.
ばね部材30は、カーボンロッド20の円筒面20aに巻かれている。したがって、ばね部材30は、円筒面20aに沿って配置されている。ばね部材30は、カーボンロッド20の中心軸の軸線方向に伸縮(変形)可能に形成されている。ばね部材30の線径及び巻き数については、所望のばね定数及び熱応答性が得られるように設定することができる。なお、熱応答性は、熱によってばね部材30が変形する際、変形開始から変形完了までに要する時間である。本実施形態では、ばね部材30の線径は例えば1.0mm〜2.7mmの範囲が好ましく、ばね部材30の巻き数は例えば10〜100の範囲が好ましい。   The spring member 30 is wound around the cylindrical surface 20 a of the carbon rod 20. Therefore, the spring member 30 is disposed along the cylindrical surface 20a. The spring member 30 is formed to be extendable (deformable) in the axial direction of the central axis of the carbon rod 20. The wire diameter and the number of turns of the spring member 30 can be set so as to obtain a desired spring constant and thermal response. The thermal responsiveness is the time required from the start of deformation to the completion of deformation when the spring member 30 is deformed by heat. In the present embodiment, the wire diameter of the spring member 30 is preferably in the range of 1.0 mm to 2.7 mm, for example, and the number of turns of the spring member 30 is preferably in the range of 10 to 100, for example.
ばね部材30の巻き径は、カーボンロッド20の径(10mm程度)よりも大きく設定されている。これにより、ばね部材30が伸びて巻き径が小さくなる場合に、カーボンロッド20によってばね部材30の伸びが規制されないこととなる。ばね部材30が縮んだ状態にある場合、カーボンロッド20とばね部材30との間には隙間が形成されることになる。   The winding diameter of the spring member 30 is set larger than the diameter of the carbon rod 20 (about 10 mm). Thereby, when the spring member 30 extends and the winding diameter decreases, the carbon rod 20 does not restrict the extension of the spring member 30. When the spring member 30 is in a contracted state, a gap is formed between the carbon rod 20 and the spring member 30.
ばね部材30は、第一ロッド21に巻かれた第一ばね部材31と、第二ロッド22に巻かれた第二ばね部材32とを有している。第一ばね部材31の長手方向の両端部のうち一方の端部(基端部)31aは、ロッド保持部11aに固定されている。また、他方の端部(先端部)31bは、固定されておらず、第一ばね部材31の伸縮する方向に移動可能に設けられている。第二ばね部材32についても長手方向の両端部のうち一方の端部(基端部)32aはロッド保持部12aに固定されている。また、他方の端部(先端部)32bは固定されておらず、第一ばね部材31の伸縮する方向に移動可能に設けられている。   The spring member 30 includes a first spring member 31 wound around the first rod 21 and a second spring member 32 wound around the second rod 22. One end portion (base end portion) 31a of both end portions in the longitudinal direction of the first spring member 31 is fixed to the rod holding portion 11a. The other end portion (tip portion) 31b is not fixed and is provided so as to be movable in the direction in which the first spring member 31 expands and contracts. Also about the 2nd spring member 32, one edge part (base end part) 32a is being fixed to the rod holding | maintenance part 12a among the both ends of a longitudinal direction. The other end portion (tip portion) 32b is not fixed and is provided so as to be movable in the direction in which the first spring member 31 expands and contracts.
図2は、カーボンロッド20及びばね部材30の断面構成を示す図であり、図1におけるA−A断面に沿った構成を示す図である。なお、図1のA−A断面は、第一ロッド21及び第一ばね部材31の断面であるが、第二ロッド22及び第二ばね部材32についても同様の説明が可能である。このため、図2では、カーボンロッド20、ばね部材30として示すと共に、第一ロッド21及び第二ロッド22の符号と、第一ばね部材31及び第二ばね部材32の符号とを併せて示している。   FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the carbon rod 20 and the spring member 30, and is a diagram showing a configuration along the AA cross section in FIG. In addition, although the AA cross section of FIG. 1 is a cross section of the 1st rod 21 and the 1st spring member 31, the same description is possible also about the 2nd rod 22 and the 2nd spring member 32. FIG. For this reason, in FIG. 2, while showing as the carbon rod 20 and the spring member 30, the code | symbol of the 1st rod 21 and the 2nd rod 22, and the code | symbol of the 1st spring member 31 and the 2nd spring member 32 are shown collectively. Yes.
本実施形態では、ばね部材30の径がカーボンロッド20の径よりも大きくなっているため、ばね部材30に重力が作用すると、図2に示すように、ばね部材30がカーボンロッド20にぶら下げられた状態となる。このため、ばね部材30のうち重力方向の上端部はカーボンロッド20に接触した状態となる(接触部51)。また、ばね部材30のうち重力方向の下端部は、カーボンロッド20から離れた状態となる。すなわち、重力方向の下側において、ばね部材30とカーボンロッド20との間には、隙間52が形成された状態となる。   In this embodiment, since the diameter of the spring member 30 is larger than the diameter of the carbon rod 20, when gravity acts on the spring member 30, the spring member 30 is suspended from the carbon rod 20 as shown in FIG. 2. It becomes a state. For this reason, the upper end part of the gravity direction among the spring members 30 will be in the state which contacted the carbon rod 20 (contact part 51). Further, the lower end of the spring member 30 in the direction of gravity is in a state of being separated from the carbon rod 20. That is, a gap 52 is formed between the spring member 30 and the carbon rod 20 below the gravity direction.
図1に示すように、伝達機構40は、ばね部材30の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する。具体的には、ばね部材30の直線方向の駆動力が回転方向の駆動力に変換されるように伝達する。伝達機構40は、回転部41、伝達部材42、滑車43、44を有している。   As shown in FIG. 1, the transmission mechanism 40 transmits the deformation force of the spring member 30 to the driving object as a driving force for tracking the sun. Specifically, transmission is performed so that the linear driving force of the spring member 30 is converted into the rotational driving force. The transmission mechanism 40 includes a rotating part 41, a transmission member 42, and pulleys 43 and 44.
回転部41は、ステージ10の支持面10fに回転可能に支持されている。回転部41は、円柱状又は円筒状に形成されている。回転部41の外周面41aは、円筒面である。回転部41の中心軸は、支持面10fに垂直となっている。回転部41は、当該中心軸を中心として外周面41aの周方向に回転可能である。   The rotating part 41 is rotatably supported on the support surface 10f of the stage 10. The rotating part 41 is formed in a columnar shape or a cylindrical shape. The outer peripheral surface 41a of the rotating part 41 is a cylindrical surface. The central axis of the rotating part 41 is perpendicular to the support surface 10f. The rotating part 41 is rotatable in the circumferential direction of the outer peripheral surface 41a around the central axis.
回転部41は、ステージ10の第一辺10aと第二辺10bとの中間の位置に配置されている。この配置により、回転部41は、第一ロッド21及び第二ロッド22との距離がそれぞれ等しくなっている。   The rotating unit 41 is disposed at an intermediate position between the first side 10 a and the second side 10 b of the stage 10. With this arrangement, the rotating portion 41 has the same distance from the first rod 21 and the second rod 22.
回転部41の端面41bには、駆動対象物を装着できるようになっている。回転部41の端面41bに駆動対象物を装着することにより、回転部41と駆動対象物とが一体的に連結される。この状態で回転部41が回転することにより、当該回転部41と一体に駆動対象物が回転することとなる。   A driving object can be attached to the end surface 41 b of the rotating portion 41. By attaching the driving object to the end surface 41b of the rotating part 41, the rotating part 41 and the driving object are integrally connected. When the rotating unit 41 rotates in this state, the driven object rotates together with the rotating unit 41.
伝達部材42は、第一ばね部材31及び第二ばね部材32と、回転部41との間を接続する。伝達部材42としては、例えばワイヤーなどの線状部材が用いられている。伝達部材42は、一方の端部が第一ばね部材31の先端部31bに接続されており、他端の端部が第二ばね部材32の先端部32bに接続されている。伝達部材42は、例えば回転部41に巻かれている。   The transmission member 42 connects between the first spring member 31 and the second spring member 32 and the rotating portion 41. As the transmission member 42, for example, a linear member such as a wire is used. The transmission member 42 has one end connected to the tip 31 b of the first spring member 31 and the other end connected to the tip 32 b of the second spring member 32. The transmission member 42 is wound around the rotating unit 41, for example.
回転部41に対する伝達部材42の巻き角θは、例えば300°以上が好ましい。伝達部材42は、第一ばね部材31と回転部41との間、第二ばね部材32と回転部41との間で張力が発生するように設けられている。伝達部材42がこのように配置されることにより、伝達部材42と回転部41の外周面41aとの間は、摩擦力が生じた状態となっている。したがって、伝達部材42が外周面41aの周方向に移動すると、伝達部材42の移動方向に沿って回転部41が回転するようになっている。   The winding angle θ of the transmission member 42 with respect to the rotating portion 41 is preferably, for example, 300 ° or more. The transmission member 42 is provided so that tension is generated between the first spring member 31 and the rotating portion 41 and between the second spring member 32 and the rotating portion 41. By arranging the transmission member 42 in this way, a frictional force is generated between the transmission member 42 and the outer peripheral surface 41 a of the rotating portion 41. Therefore, when the transmission member 42 moves in the circumferential direction of the outer peripheral surface 41a, the rotating portion 41 rotates along the movement direction of the transmission member 42.
滑車43、44は、第一ばね部材31及び第二ばね部材32と回転部41との間で伝達部材42を案内する。滑車43、44には、伝達部材42が掛けられている。滑車43は、第一ばね部材31の先端部31bから第一辺10aに沿った方向に延びる伝達部材42を回転部41へ向けて折り返している。滑車44は、第二ばね部材32の先端部32bから第二辺10bに沿った方向に延びる伝達部材42を回転部41へ向けて折り返している。滑車43、44と伝達部材42との間に生じる摩擦力は、極力小さいことが好ましい。   The pulleys 43 and 44 guide the transmission member 42 between the first spring member 31 and the second spring member 32 and the rotating portion 41. A transmission member 42 is hung on the pulleys 43 and 44. The pulley 43 folds the transmission member 42 extending in the direction along the first side 10 a from the distal end portion 31 b of the first spring member 31 toward the rotating portion 41. The pulley 44 folds the transmission member 42 extending in the direction along the second side 10 b from the distal end portion 32 b of the second spring member 32 toward the rotating portion 41. The frictional force generated between the pulleys 43 and 44 and the transmission member 42 is preferably as small as possible.
次に、上記のように構成された太陽追尾装置100の動作を説明する。
図3〜図5は、太陽追尾装置100の動作を示す平面図である。
第一ばね部材31の温度及び第二ばね部材32の温度が共に形状記憶合金の変態点よりも低い場合、図3に示すように、第一ばね部材31及び第二ばね部材32は、弾性変形可能な状態となっている。この状態から、第一ばね部材31及び第二ばね部材32の温度が変態点を超えると、予め記憶された形状(縮んだ形状)に戻るように変形する。
Next, the operation of the solar tracking device 100 configured as described above will be described.
3 to 5 are plan views showing the operation of the solar tracking device 100. FIG.
When the temperature of the first spring member 31 and the temperature of the second spring member 32 are both lower than the transformation point of the shape memory alloy, the first spring member 31 and the second spring member 32 are elastically deformed as shown in FIG. It is possible. From this state, when the temperature of the first spring member 31 and the second spring member 32 exceeds the transformation point, the first spring member 31 and the second spring member 32 are deformed so as to return to a previously stored shape (shrinked shape).
例えば、第一ばね部材31の温度のみが変態点を超える(第二ばね部材32の温度が変態点よりも低い)場合、第一ばね部材31のみが縮むように変形し、第二ばね部材32は弾性変形可能な状態のままとなる。第一ばね部材31、伝達部材42及び第二ばね部材32は、張力が発生した状態で連結されているため、第一ばね部材31の収縮力により、伝達部材42及び第二ばね部材32が第一ばね部材31側に引っ張られる。   For example, when only the temperature of the first spring member 31 exceeds the transformation point (the temperature of the second spring member 32 is lower than the transformation point), only the first spring member 31 is deformed so that the second spring member 32 is It remains elastically deformable. Since the first spring member 31, the transmission member 42, and the second spring member 32 are connected in a state where tension is generated, the transmission member 42 and the second spring member 32 are moved in the first state by the contraction force of the first spring member 31. One spring member 31 is pulled.
このため、図4に示すように、第一ばね部材31が縮み、第二ばね部材32が伸びる。また、伝達部材42は、第一ばね部材31の縮む方向に移動する。この移動により、伝達部材42のうち回転部41の外周面41aに巻かれた部分は、外周面41aとの間に摩擦力を生じさせた状態で図4の反時計回りに移動する。このため、回転部41は当該図4の反時計回りの方向に回転する。   For this reason, as shown in FIG. 4, the first spring member 31 contracts and the second spring member 32 extends. Further, the transmission member 42 moves in the direction in which the first spring member 31 contracts. Due to this movement, a portion of the transmission member 42 wound around the outer peripheral surface 41a of the rotating portion 41 moves counterclockwise in FIG. 4 in a state where a frictional force is generated between the transmitting member 42 and the outer peripheral surface 41a. For this reason, the rotation part 41 rotates in the counterclockwise direction of the said FIG.
一方、第二ばね部材32の温度のみが変態点を超える(第一ばね部材31の温度が変態点よりも低い)場合、第二ばね部材32のみが縮むように変形し、第一ばね部材31は弾性変形可能な状態のままとなる。第二ばね部材32、伝達部材42及び第一ばね部材31は、張力が発生した状態で連結されているため、第二ばね部材32の収縮力により、伝達部材42及び第一ばね部材31が第二ばね部材32側に引っ張られる。   On the other hand, when only the temperature of the second spring member 32 exceeds the transformation point (the temperature of the first spring member 31 is lower than the transformation point), only the second spring member 32 is deformed so that the first spring member 31 It remains elastically deformable. Since the second spring member 32, the transmission member 42, and the first spring member 31 are connected in a state where a tension is generated, the transmission member 42 and the first spring member 31 are moved by the contraction force of the second spring member 32. The two spring members 32 are pulled.
このため、図5に示すように、第二ばね部材32が縮み、第二ばね部材31が伸びる。また、伝達部材42は、第二ばね部材32の縮む方向に移動する。この移動により、伝達部材42のうち回転部41の外周面41aに巻かれた部分は、外周面41aとの間に摩擦力を生じさせた状態で図5の時計回りに移動する。このため、回転部41は当該図5の時計回りの方向に回転する。   For this reason, as shown in FIG. 5, the second spring member 32 contracts and the second spring member 31 extends. Further, the transmission member 42 moves in the direction in which the second spring member 32 contracts. As a result of this movement, a portion of the transmission member 42 wound around the outer peripheral surface 41a of the rotating portion 41 moves clockwise in FIG. 5 in a state where a frictional force is generated between the outer peripheral surface 41a. For this reason, the rotating part 41 rotates in the clockwise direction of FIG.
以上のような動作を行う太陽追尾装置100を用いる場合、まず、図3〜図5に示すように、ステージ10の第一辺10aが東側、第二辺10bが西側に位置するようにステージ10を配置する。このようにステージ10を配置することにより、午前中は太陽がステージ10の東側に位置するようにする。   When using the solar tracking device 100 that performs the above operation, first, as shown in FIGS. 3 to 5, the stage 10 is positioned such that the first side 10 a of the stage 10 is located on the east side and the second side 10 b is located on the west side. Place. By arranging the stage 10 in this way, the sun is positioned on the east side of the stage 10 in the morning.
第一ばね部材31及び第二ばね部材32には太陽からの熱が直接照射される。また、第一ロッド21及び第二ロッド22は、太陽から照射される光を吸収して発熱し、熱を放射する。このため、第一ばね部材31及び第二ばね部材32は、太陽から放射される熱と、第一ロッド21及び第二ロッド22からそれぞれ放射される熱とを吸収することになるため、温度上昇が安定的かつ効率的に行われる。また、第一ばね部材31及び第二ばね部材32が第一ロッド21及び第二ロッド21に沿って巻かれているため、第一ロッド21及び第二ロッド21からの熱が第一ばね部材31及び第二ばね部材32に効率的に伝達されることになる。   The first spring member 31 and the second spring member 32 are directly irradiated with heat from the sun. Moreover, the 1st rod 21 and the 2nd rod 22 absorb the light irradiated from the sun, generate heat, and radiate heat. For this reason, since the first spring member 31 and the second spring member 32 absorb the heat radiated from the sun and the heat radiated from the first rod 21 and the second rod 22 respectively, the temperature rises. Is performed stably and efficiently. Further, since the first spring member 31 and the second spring member 32 are wound along the first rod 21 and the second rod 21, the heat from the first rod 21 and the second rod 21 is the first spring member 31. And it is efficiently transmitted to the second spring member 32.
図6(a)は、太陽光の照射を受けたカーボンロッド20及びばね部材30の表面の温度分布を示す模式図である。
図6(a)に示すように、カーボンロッド20は、太陽光の照射を受けることにより、太陽光を吸収して発熱する。太陽光はカーボンロッド20の下側よりも上側の方により多く照射される。このため、カーボンロッド20の表面には、太陽光の照射量により、温度分布が形成される。具体的には、カーボンロッド20の表面のうち下側よりも上側の方が温度は高くなる。
FIG. 6A is a schematic diagram showing temperature distributions on the surfaces of the carbon rod 20 and the spring member 30 that have been irradiated with sunlight.
As shown in FIG. 6A, the carbon rod 20 absorbs sunlight and generates heat when irradiated with sunlight. More sunlight is irradiated to the upper side than the lower side of the carbon rod 20. For this reason, a temperature distribution is formed on the surface of the carbon rod 20 by the amount of sunlight irradiated. Specifically, the temperature is higher on the upper side than on the lower side of the surface of the carbon rod 20.
図6(b)は、図6(a)におけるB−B断面に沿った構成を示す図であり、カーボンロッド20からばね部材30への熱の伝導を説明するための図である。図6(b)では、図6(a)に示す温度分布に対応するように、カーボンロッド20の断面における温度分布を示している。
図6(b)に示すように、カーボンロッド20のうち最も温度が高くなっている上端部には、ばね部材30が接触している。このため、カーボンロッド20の上端部からばね部材30の上端部に対して熱が伝わりやすくなっている。また、カーボンロッド20のうち最も温度が低くなっている下端部は、ばね部材30との間に隙間が形成されている。このため、ばね部材30の下端部には、カーボンロッド20からの熱が伝達されにくくなっている。このため、ばね部材30には、上側(太陽に対向する側)ほど温度が高くなり、下側(ステージSTに対向する側)ほど温度が低くなる。このように、ばね部材30に温度分布が形成される。
FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration along the BB cross section in FIG. 6A, and is a diagram for explaining heat conduction from the carbon rod 20 to the spring member 30. FIG. 6B shows the temperature distribution in the cross section of the carbon rod 20 so as to correspond to the temperature distribution shown in FIG.
As shown in FIG. 6B, the spring member 30 is in contact with the upper end portion of the carbon rod 20 where the temperature is highest. For this reason, heat is easily transmitted from the upper end of the carbon rod 20 to the upper end of the spring member 30. Further, a gap is formed between the lower end portion of the carbon rod 20 having the lowest temperature and the spring member 30. For this reason, the heat from the carbon rod 20 is hardly transmitted to the lower end portion of the spring member 30. For this reason, the temperature of the spring member 30 is higher on the upper side (side facing the sun) and lower on the lower side (side facing the stage ST). In this way, a temperature distribution is formed in the spring member 30.
図6(c)は、ばね部材30のばね定数の温度特性を示すグラフである。例えば、ばね部材30の全体の温度を均一に変化させる場合には、図6(c)のグラフ(2)に示すように、ある範囲の温度t1からt4の間で温度を変化させると、変態点(温度t2〜t3)よりも低温の場合(マルテンサイト相をとる場合)、変態点よりも高温の場合(オーステナイト相をとる場合)のいずれの場合についても、ばね定数は一定値をとる。また、変態点においては、ばね定数が急激に上昇する。このため、ばね部材30の温度が変態点を跨いで変化しなければ、ばね定数は変化しない。   FIG. 6C is a graph showing the temperature characteristics of the spring constant of the spring member 30. For example, when the entire temperature of the spring member 30 is changed uniformly, as shown in the graph (2) of FIG. 6C, if the temperature is changed between a range of temperatures t1 to t4, the transformation is performed. The spring constant takes a constant value both when the temperature is lower than the point (temperatures t2 to t3) (when the martensite phase is taken) and when the temperature is higher than the transformation point (when the austenite phase is taken). Further, at the transformation point, the spring constant increases rapidly. For this reason, if the temperature of the spring member 30 does not change across the transformation point, the spring constant does not change.
一方、本実施形態のように、ばね部材30に温度分布が形成される場合、図6(c)のグラフ(1)に示すように、例えば最も高温となる部分について温度t1からt4の間で温度を変化させると、ばね定数は緩やかに、かつ曲線的に上昇する。このため、ばね部材30のばね定数は、最も高温となる部分の温度が温度t1〜t4の範囲で変化する場合、温度変化と共に緩やかに変化することになる。したがって、本実施形態に係るばね部材30は、温度変化が大きい環境下であっても用いることができる。例えば、夏期と冬期とを通してばね部材30を用いることができるため、夏期と冬期とでばね部材を交換する必要が無い。   On the other hand, when the temperature distribution is formed in the spring member 30 as in the present embodiment, as shown in the graph (1) of FIG. 6C, for example, the highest temperature portion is between the temperatures t1 and t4. When the temperature is changed, the spring constant increases gently and in a curved manner. For this reason, the spring constant of the spring member 30 will change gently with a temperature change, when the temperature of the part which becomes the highest temperature changes in the range of temperature t1-t4. Therefore, the spring member 30 according to the present embodiment can be used even in an environment where the temperature change is large. For example, since the spring member 30 can be used throughout summer and winter, there is no need to replace the spring member between summer and winter.
このとき太陽がステージ10の東側に位置するため、太陽からの光及び熱は、ステージ10の第二辺10b側よりも第一辺10a側の方に多く照射される。したがって、第一ばね部材31の温度は、上記のような温度分布が形成された状態で上昇する。温度の上昇に伴い、第一ばね部材31のばね定数が高くなっていく。このため、図4に示すように、第一ばね部材31が縮み、当該第一ばね部材31の収縮により第二ばね部材32が引っ張られて伸びる。   At this time, since the sun is located on the east side of the stage 10, more light and heat from the sun are irradiated on the first side 10 a side than on the second side 10 b side of the stage 10. Therefore, the temperature of the first spring member 31 rises in a state where the above temperature distribution is formed. As the temperature rises, the spring constant of the first spring member 31 increases. For this reason, as shown in FIG. 4, the first spring member 31 is contracted, and the second spring member 32 is stretched by the contraction of the first spring member 31.
また、正午になると太陽はステージ10の南側に見かけ上移動する。このとき、太陽からの光及び熱は、ステージ10の第一辺10a側と第二辺10b側とで均一に照射される。すなわち、正午に近づくにつれて、第一辺10a側への光及び熱の照射量が減少し、第二辺10b側への光及び熱の照射量が増加するため、第一ばね部材31の温度が次第に低下し、第二ばね部材32の温度が次第に上昇する。   At noon, the sun apparently moves to the south side of the stage 10. At this time, light and heat from the sun are uniformly irradiated on the first side 10 a side and the second side 10 b side of the stage 10. That is, as it approaches noon, the amount of light and heat applied to the first side 10a decreases, and the amount of light and heat applied to the second side 10b increases, so the temperature of the first spring member 31 increases. The temperature gradually decreases and the temperature of the second spring member 32 gradually increases.
したがって、第二ばね部材32の温度上昇に伴い、第二ばね部材32のばね定数が高くなっていく。このため、図3に示すように第二ばね部材32が縮み、当該第二ばね部材32の収縮によって伝達部材42が第一ばね部材31側から第二ばね部材32側へ移動し、回転部41は図3〜図5において時計回りの方向に回転する。つまり、太陽の見かけ上の移動方向と等しい方向に回転部41が回転する。   Therefore, as the temperature of the second spring member 32 increases, the spring constant of the second spring member 32 increases. For this reason, as shown in FIG. 3, the second spring member 32 contracts, and the contraction of the second spring member 32 causes the transmission member 42 to move from the first spring member 31 side to the second spring member 32 side. Rotates in the clockwise direction in FIGS. That is, the rotating unit 41 rotates in the same direction as the apparent moving direction of the sun.
更に、午後になると、太陽はステージ10の西側に見かけ上移動する。このとき、太陽からの光及び熱は、ステージ10の第一辺10a側よりも第二辺10b側の方に次第に多く照射されるようになる。すなわち、午後になると、第一辺10a側への光及び熱の照射量が更に減少していき、第二辺10b側への光及び熱の照射量が更に増加していくため、第一ばね部材31の温度が更に低下し、第二ばね部材32の温度が更に上昇する。   Further, in the afternoon, the sun apparently moves to the west side of the stage 10. At this time, light and heat from the sun are gradually irradiated more toward the second side 10b side than to the first side 10a side of the stage 10. That is, in the afternoon, the amount of light and heat applied to the first side 10a further decreases, and the amount of light and heat applied to the second side 10b further increases. The temperature of the member 31 further decreases, and the temperature of the second spring member 32 further increases.
したがって、第二ばね部材32の温度は、上記のような温度分布が形成された状態で上昇する。温度の上昇に伴い、第二ばね部材32のばね定数が高くなっていく。このため、図5に示すように、第二ばね部材32が更に縮み、当該第二ばね部材32の収縮により第一ばね部材31が引っ張られて伸びる。このような第一ばね部材31及び第二ばね部材32の変形により、伝達部材42が第一ばね部材31側から第二ばね部材32側へ更に移動し、回転部41は図3〜図5において時計回りの方向に更に回転する。つまり、太陽の見かけ上の移動方向と等しい方向に回転部41が更に回転する。   Therefore, the temperature of the second spring member 32 rises in a state where the above temperature distribution is formed. As the temperature rises, the spring constant of the second spring member 32 increases. For this reason, as shown in FIG. 5, the second spring member 32 is further contracted, and the first spring member 31 is stretched by the contraction of the second spring member 32. By such deformation of the first spring member 31 and the second spring member 32, the transmission member 42 further moves from the first spring member 31 side to the second spring member 32 side, and the rotating portion 41 is shown in FIGS. Rotate further in the clockwise direction. That is, the rotating part 41 further rotates in a direction equal to the apparent moving direction of the sun.
また、第一ばね部材31及び第二ばね部材32の弾性力、巻き数、線径、材質、組成比などを調整したり、回転部41の外周面41aと伝達部材42との間の摩擦力を調整したりすることにより、太陽の見かけ上の移動に追従するように回転部41を回転させることができる。   Further, the elastic force, the number of turns, the wire diameter, the material, the composition ratio, and the like of the first spring member 31 and the second spring member 32 are adjusted, and the frictional force between the outer peripheral surface 41a of the rotating portion 41 and the transmission member 42. The rotating part 41 can be rotated so as to follow the apparent movement of the sun.
以上のように、本実施形態によれば、太陽から放射される熱を吸収可能なカーボンロッド20と、当該カーボンロッド20に巻かれ、太陽から放射される熱及びカーボンロッド20から放射される熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成されたばね部材30と、当該ばね部材30の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達機構40とを備えており、ばね部材30が、太陽から放射される熱と、カーボンロッド20から放射される熱とを吸収することになるため、温度上昇が安定的かつ効率的に行われる。これにより、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることができる。また、ばね部材30がカーボンロッド20の円筒面20aに沿って巻かれているため、カーボンロッド20からの熱がばね部材30に対して効率的に伝達されることになる。   As described above, according to the present embodiment, the carbon rod 20 that can absorb the heat radiated from the sun, the heat radiated from the sun and the heat radiated from the carbon rod 20 wound around the carbon rod 20. A spring member 30 formed using a shape memory alloy so as to absorb the heat and deform into a predetermined shape according to the amount of heat absorbed, and the deformation force of the spring member 30 as a driving force for tracking the sun And the spring member 30 absorbs the heat radiated from the sun and the heat radiated from the carbon rod 20, so that the temperature rise is stable and efficient. Done. Thereby, a driving force can be stably transmitted with respect to a drive target object. Further, since the spring member 30 is wound along the cylindrical surface 20 a of the carbon rod 20, heat from the carbon rod 20 is efficiently transmitted to the spring member 30.
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図7は、本実施形態に係る太陽電池200の構成を示す斜視図である。
図7に示すように、太陽電池200は、太陽電池パネルPと、太陽追尾装置Fと、連結部CNとを備えている。この太陽電池200は、太陽を追尾しつつ太陽光発電を行う太陽追尾型太陽電池である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the solar cell 200 according to this embodiment.
As shown in FIG. 7, the solar cell 200 includes a solar cell panel P, a solar tracking device F, and a connecting portion CN. The solar cell 200 is a solar tracking solar cell that performs solar power generation while tracking the sun.
太陽電池パネルPは、太陽光を受光して発電する発電素子である。太陽電池パネルPとしては、例えばシリコン太陽電池パネルなど、公知の太陽電池パネルを用いることができる。太陽電池パネルPは、受光面Paを有している。受光面Paは、水平面に対して所定の角度だけ傾けられている。   The solar cell panel P is a power generation element that receives sunlight to generate power. As the solar cell panel P, a known solar cell panel such as a silicon solar cell panel can be used. The solar cell panel P has a light receiving surface Pa. The light receiving surface Pa is inclined by a predetermined angle with respect to the horizontal plane.
太陽追尾装置Fは、太陽電池パネルPの受光面Paの向きが太陽を追尾するように受光面Paの向きを調整する。太陽追尾装置Fとしては、上記第一実施形態に記載の太陽追尾装置100を用いることができる。太陽追尾装置Fは、連結部CNによって太陽電池パネルPに連結されている。太陽追尾装置Fの駆動力は、連結部CN及び太陽電池パネルPの重量等に応じて適宜設定することができる。   The solar tracking device F adjusts the direction of the light receiving surface Pa so that the direction of the light receiving surface Pa of the solar battery panel P tracks the sun. As the solar tracking device F, the solar tracking device 100 described in the first embodiment can be used. The solar tracking device F is connected to the solar cell panel P by the connecting part CN. The driving force of the solar tracking device F can be appropriately set according to the weight of the connecting portion CN and the solar cell panel P.
本実施形態によれば、太陽電池パネルPの受光面Paの向きは、太陽追尾装置Fに設けられた回転部41の回転により、太陽を追尾するように変化する。このとき、太陽追尾装置Fにより、回転部41が安定的に回転し、回転部41の回転力が太陽電池パネルPに対して安定的に伝達されることになるため、太陽追尾動作の信頼性が高い、太陽追尾型の太陽電池200を得ることができる。   According to this embodiment, the direction of the light receiving surface Pa of the solar cell panel P changes so as to track the sun by the rotation of the rotating unit 41 provided in the solar tracking device F. At this time, the rotating part 41 is stably rotated by the sun tracking device F, and the rotational force of the rotating part 41 is stably transmitted to the solar cell panel P. Therefore, the reliability of the solar tracking operation is improved. The solar tracking type solar cell 200 with high can be obtained.
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図8は、本実施形態に係る太陽電池300の構成を示す側面図である。図8は、太陽電池300を第一ロッド側から見た時の構成を示している。
図8に示すように、太陽電池300は、太陽電池パネルPと、太陽追尾装置FAと、連結部CNとを備えている。太陽電池300は、太陽を追尾しつつ太陽光発電を行う太陽追尾型太陽電池である。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a side view showing the configuration of the solar cell 300 according to the present embodiment. FIG. 8 shows a configuration when the solar cell 300 is viewed from the first rod side.
As shown in FIG. 8, the solar cell 300 includes a solar cell panel P, a solar tracking device FA, and a connecting portion CN. The solar cell 300 is a solar tracking solar cell that performs solar power generation while tracking the sun.
太陽追尾装置FAは、上記実施形態に記載の太陽追尾装置に加えて、制御部51、モータ52、ベルト53、光センサ54を更に備える構成を有している。なお、当該太陽追尾装置FAは、連結部CNによって太陽電池パネルPに連結されている。   The solar tracking device FA has a configuration further including a control unit 51, a motor 52, a belt 53, and an optical sensor 54 in addition to the solar tracking device described in the above embodiment. In addition, the said solar tracking device FA is connected with the solar cell panel P by the connection part CN.
太陽追尾装置FAは、太陽が沈んだ後、西側に向いている太陽電池パネルPの受光面Paの向きを東側に戻すことができる。光センサ54は、太陽光の有無(太陽が出ているか沈んでいるか)を検出可能である。光センサ54により太陽が沈んでいることが検出された場合、制御部51はモータ52を作動させる。   The sun tracking device FA can return the light receiving surface Pa of the solar cell panel P facing toward the west side to the east side after the sun sets. The optical sensor 54 can detect the presence or absence of sunlight (whether the sun is rising or sinking). When the optical sensor 54 detects that the sun is sinking, the control unit 51 operates the motor 52.
モータ52と回転部41との間には、モータ52の回転を回転部41に伝達するベルト53が掛けられている。モータ52の回転により、回転部41が伝達部材42による回転方向とは逆方向に回転するように、予めモータ52の回転方向を設定しておく。制御部51がモータ52を作動させることにより、モータ52が回転し、モータ52の回転によって回転部41が回転して、太陽電池パネルPの受光面Paの向きを東側へ移動させる。制御部51は、受光面Paが東側に向けられた後、モータ52の回転を停止させる。   A belt 53 that transmits the rotation of the motor 52 to the rotation unit 41 is hung between the motor 52 and the rotation unit 41. The rotation direction of the motor 52 is set in advance so that the rotation unit 41 rotates in the direction opposite to the rotation direction by the transmission member 42 by the rotation of the motor 52. When the control part 51 operates the motor 52, the motor 52 rotates, the rotation part 41 rotates by rotation of the motor 52, and the direction of the light-receiving surface Pa of the solar cell panel P is moved to the east side. The controller 51 stops the rotation of the motor 52 after the light receiving surface Pa is directed to the east side.
このように、本実施形態では、モータ52を補助的に用いることにより、日の出と共に太陽電池パネルPの受光面Paが東側を向いた状態とすることができる。これにより、太陽電池300は、効率的に太陽光を受光することができるため、発電効率が向上することになる。   Thus, in this embodiment, the light receiving surface Pa of the solar cell panel P can face the east side with sunrise by using the motor 52 as an auxiliary. Thereby, since the solar cell 300 can receive sunlight efficiently, power generation efficiency is improved.
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、カーボンロッド20及びばね部材30が外気にむき出しの状態で設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the structure in which the carbon rod 20 and the spring member 30 are exposed to the outside air has been described as an example, but the present invention is not limited thereto.
図9は、変形例に係る太陽追尾装置100Aの一部の構成を示す図である。
図9に示すように、カーボンロッド20及びばね部材30の周囲には、円筒状に形成された放熱抑制部33が設けられている。放熱抑制部33は、ばね部材30からの放熱を抑制する。放熱抑制部33は、例えばアクリルなど、一定の剛性を有し、太陽光の少なくとも一部(例、可視光)を透過可能な材料を用いて形成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a partial configuration of a solar tracking device 100A according to a modification.
As shown in FIG. 9, a heat dissipation suppressing portion 33 formed in a cylindrical shape is provided around the carbon rod 20 and the spring member 30. The heat dissipation suppression unit 33 suppresses heat dissipation from the spring member 30. The heat dissipation suppressing portion 33 is formed using a material having a certain rigidity such as acrylic and capable of transmitting at least a part of sunlight (eg, visible light).
放熱抑制部33が設けられることにより、ばね部材30を風雨や温度変化などの外部環境から保護することができる。これにより、梅雨など降水量の多い季節や冬場など外気の温度が低下する季節であっても、好適に用いることができる。また、放熱抑制部33を着脱可能に設けることにより、夏場や乾燥時には放熱抑制部33を取り外しておくことも可能である。   By providing the heat dissipation suppressing portion 33, the spring member 30 can be protected from the external environment such as wind and rain and temperature change. Thereby, even if it is a season with much precipitation, such as a rainy season, or a season when the temperature of outside air falls, such as winter, it can be used suitably. In addition, by providing the heat radiation suppressing unit 33 so as to be detachable, it is possible to remove the heat radiation suppressing unit 33 during summer or drying.
また、上記実施形態においては、ばね部材30が水平方向に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。
図10は、変形例に係る太陽電池400の構成を示す斜視図である。
図10に示すように、太陽電池400は、太陽電池パネルPと、太陽追尾装置100Bと、連結部CNとを備えている。太陽追尾装置100Bにおいては、ばね部材30Bが3つ設けられており、これら3つのばね部材30Bが鉛直方向に立った状態に配置されている。また、ばね部材30Bの内部にはカーボンロッド20Bが貫通した状態で配置されている。これにより、ばね部材30Bの変形を安定させることができる。
Moreover, in the said embodiment, although demonstrated taking the example of the structure by which the spring member 30 was arrange | positioned in the horizontal direction, it is not restricted to this.
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a solar cell 400 according to a modification.
As shown in FIG. 10, the solar cell 400 includes a solar cell panel P, a solar tracking device 100B, and a connecting portion CN. In the solar tracking device 100B, three spring members 30B are provided, and these three spring members 30B are arranged in a vertical state. In addition, the carbon rod 20B is disposed inside the spring member 30B. Thereby, the deformation of the spring member 30B can be stabilized.
このように、ばね部材30Bが鉛直方向に立った状態であっても、上記実施形態の適用は可能である。なお、上記実施形態では、2つのばね部材30が設けられた構成を例に挙げて説明したが、図10に示すようにばね部材30Bが3つであってもよい。また、4つ以上ばね部材30が設けられた構成であってもよい。   Thus, even if the spring member 30B stands in the vertical direction, the above embodiment can be applied. In the above-described embodiment, the configuration in which the two spring members 30 are provided has been described as an example, but the number of the spring members 30B may be three as illustrated in FIG. Moreover, the structure provided with four or more spring members 30 may be sufficient.
また、上記実施形態の構成に加えて、ばね部材30に電流を流すことでばね部材30の温度を調整可能な構成としてもよい。また、ばね部材30に対して太陽光を集光する集光部(例、凹面鏡など)が設けられてもよい。   Further, in addition to the configuration of the above-described embodiment, the temperature of the spring member 30 may be adjusted by passing a current through the spring member 30. In addition, a condensing part (eg, a concave mirror) that condenses sunlight may be provided on the spring member 30.
また、上記実施形態では、太陽からの光を吸収して発熱する光吸収体としてカーボンロッドを例に挙げて説明したが、これに限られることはなく、太陽からの光を吸収して発熱するように形成された部材であれば、他の材料を用いて形成されていてもよい。また、光吸収体の表面で光を吸収しやすくするように、例えば光吸収体の表面が黒く形成された構成であってもよい。この場合、光吸収体を構成する材料は、樹脂材料であってもよいし、金属材料であってもよい。また、筒状(例、円筒状)に形成されたカーボンロッドの内部が他の材料によって充填された構成であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the carbon rod was mentioned as an example and demonstrated as the light absorber which absorbs the light from the sun, and generate | occur | produces, it is not restricted to this, It absorbs the light from the sun and generates heat. As long as the member is formed as described above, it may be formed using other materials. Moreover, the structure by which the surface of the light absorber was formed black, for example so that light might be easily absorbed on the surface of a light absorber may be sufficient. In this case, the material constituting the light absorber may be a resin material or a metal material. Moreover, the structure by which the inside of the carbon rod formed in the cylinder shape (for example, cylindrical shape) was filled with the other material may be sufficient.
P…太陽電池パネル
Pa…受光面
10…ステージ
10a…第一辺
10b…第二辺
10f…支持面
11、12…ロッド保持部
20、20B…カーボンロッド
20a…円筒面
21…第一ロッド
22…第二ロッド
30、30B…ばね部材
31…第一ばね部材
31a…基端部
31b…先端部
32…第二ばね部材
32a…基端部
32b…先端部
33…放熱抑制部
40…伝達機構
41…回転部
41a…外周面
41b…端面
42…伝達部材
43、44…滑車
100、100A、100B、F、FA…太陽追尾装置
200、300、400…太陽電池
P ... Solar cell panel Pa ... Light-receiving surface 10 ... Stage 10a ... First side 10b ... Second side 10f ... Support surface 11, 12 ... Rod holding part 20, 20B ... Carbon rod 20a ... Cylindrical surface 21 ... First rod 22 ... 2nd rod 30, 30B ... Spring member 31 ... 1st spring member 31a ... Base end part 31b ... End part 32 ... 2nd spring member 32a ... Base end part 32b ... End part 33 ... Radiation suppression part 40 ... Transmission mechanism 41 ... Rotating part 41a ... Outer peripheral surface 41b ... End face 42 ... Transmission member 43, 44 ... Pulley 100, 100A, 100B, F, FA ... Solar tracking device 200, 300, 400 ... Solar cell

Claims (6)

  1. 太陽光を吸収して発熱する光吸収体と、
    前記光吸収体に巻かれ、前記太陽からの輻射熱及び前記光吸収体で発生した熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成された変形可能部材と、
    前記変形可能部材の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達部と
    を備える太陽追尾装置。
    A light absorber that absorbs sunlight and generates heat;
    Deformable formed using a shape memory alloy that is wound around the light absorber and absorbs the radiant heat from the sun and the heat generated by the light absorber and deforms into a predetermined shape according to the amount of heat absorbed Members,
    A solar tracking device comprising: a transmission unit that transmits a deformation force of the deformable member to a driving object as a driving force for tracking the sun.
  2. 前記光吸収体は、円筒面を有し、
    前記変形可能部材は、前記円筒面の中心軸の軸線方向に伸縮可能となるように前記円筒面に沿ってばね状に巻かれている
    請求項1に記載の太陽追尾装置。
    The light absorber has a cylindrical surface;
    The solar tracking device according to claim 1, wherein the deformable member is wound in a spring shape along the cylindrical surface so that the deformable member can expand and contract in an axial direction of a central axis of the cylindrical surface.
  3. 前記光吸収体及び前記変形可能部材は、複数組設けられており、
    複数組の前記光吸収体は、それぞれの前記円筒面の前記中心軸の軸線同士が平行に配置されている
    請求項2に記載の太陽追尾装置。
    A plurality of sets of the light absorber and the deformable member are provided,
    The solar tracking device according to claim 2, wherein the plurality of sets of light absorbers are arranged such that axes of the central axes of the cylindrical surfaces are parallel to each other.
  4. 前記伝達部は、前記変形可能部材に接続され、前記変形可能部材の前記変形力を受けて回転する回転部を有する
    請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置。
    The solar tracking device according to any one of claims 1 to 3, wherein the transmission unit includes a rotation unit that is connected to the deformable member and rotates in response to the deformation force of the deformable member.
  5. 前記変形可能部材の放熱を抑制する放熱抑制部
    を更に備える請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置。
    The solar tracking device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heat dissipation suppressing unit that suppresses heat dissipation of the deformable member.
  6. 太陽光によって発電可能な太陽電池パネルと、
    前記太陽電池パネルの受光面の向きが前記太陽を追尾するように前記受光面の向きを調整する太陽追尾装置と
    を備え、
    前記太陽追尾装置として、請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置が用いられている
    太陽追尾型太陽電池。
    A solar panel capable of generating electricity by sunlight,
    A solar tracking device that adjusts the direction of the light receiving surface such that the direction of the light receiving surface of the solar cell panel tracks the sun, and
    The solar tracking device according to any one of claims 1 to 5, wherein the solar tracking device is a solar tracking solar cell.
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