JP2017108582A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルの設置面積当たりの発電効率を高くでき、しかも費用対効果比も良好な太陽光発電装置を提供する。【解決手段】メインフレームに対して複数の主パネルＰが回動可能に支持されるとともに、主パネルＰの傾角を制御する駆動機構が設けられ、この駆動機構の駆動力で回動されながら主パネルＰの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角を維持する太陽光発電装置を前提とする。そして、複数の主パネルＰが面一の状態にあるときに形成される主パネルＰ間の間隔に対応する位置であって、この主パネルＰよりも下方に副パネルｓＰを配置したものである。【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光エネルギーを利用する太陽光発電装置に関する。

光エネルギーを電力に変換する太陽光発電パネルを効率的に利用するため、太陽光を追尾してパネルの傾角を変更することが従来から知られている。
この種のものとして、特許文献１に記載された特開２０１１−１０８７０３号公報にかかる発明が従来から知られている。この太陽光を追尾しながら発電する従来の基本的な構成を、図８に示す。
図８は複数の太陽光発電用主パネルＰの配置を示した模式図である。
この従来の装置は、一日の太陽の動きを追尾し、各主パネルＰを可能な限り太陽に正対させて、各主パネルＰの発電効率が最大限になるようにしている。
これら各主パネルＰは、図示していないフレームに対して、支持軸１を介して回動可能に支持されている。

このような主パネルＰは、隣接する主パネルＰの支持軸１間の間隔をＬとしてすべて等間隔に配置されている。しかも、各主パネルＰの傾角θを最大にしたとき、図８（ａ）の点線で示すように、特定の主パネルＰの影が、その特定の主パネルＰよりも太陽光の入射方向後方において隣接する主パネルＰにかからないようにしている。
このように主パネルＰの傾角θを最大にするのは、太陽が最も低い位置にあるときにも、主パネルＰを太陽に正対させて、発電効率を上げるためである。
また、太陽の位置が高くなったときには、図８（ｂ）に示すように、複数の主パネルＰをほぼ面一に保って太陽に正対させ、太陽エネルギーを最大限に活用できるようにしている。

特開２０１１−１０８７０３号公報 特開２０１１−０６６０３０号公報

上記従来の装置では、１日のうちで、太陽の位置が低いときの発電効率を上げるために、主パネルＰの傾角θを最大に保つようにしている。しかし、傾角θを大きくすればするほど、特定の主パネルの影が大きく伸び、その影が、太陽光の入射方向後方に隣接する主パネルにかかってしまう。もし、隣接する主パネルに影がかかれば、その分、発電効率が落ちてしまうので、主パネルの傾角を最大にした意味も薄れてしまう。

このような観点から、太陽光の入射方向後方に隣接する主パネルに影がかからないように各主パネル間に間隔を保っている。
しかし、各主パネル間に間隔を保てば、上記傾角が最大傾角よりも小さくなったとき、各主パネル間に隙間Ｓができてしまう。特に、各主パネルが面一になったとき、すなわち太陽の位置が最も高く主パネルに対する輝度が最も大きい時間帯に、図８（ｂ）に示すように、上記隙間Ｓは最大になり、その隙間Ｓの分だけ発電効率が著しく悪くなってしまう。

このように従来の装置は、主パネルに対する輝度が小さいときの発電効率を上げようとすると、輝度が最も大きなときのロスが大きくなり、反対に、主パネルに対する輝度が大きなときの発電効率を上げようとすると、輝度が小さいときのロスが多くなるという二律背反的な問題を抱えていた。

この発明の目的は、主パネルに対する輝度の大小にかかわらず、パネルの設置面積当たりの発電効率を大きくでき、しかも費用対効果比を高めた太陽光発電装置を提供することである。

本願発明は、メインフレームに対して複数の主パネルが回動可能に支持されるとともに、上記主パネルの傾角を制御する主パネル用の駆動機構が設けられている。そして、この主パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら主パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角を維持する太陽光発電装置を前提としている。
この第１の発明は、上記複数の主パネルが面一の状態にあるときに形成される主パネル間の隙間に対応する位置であって、主パネルよりも下方に副パネルを配置したものである。
なお、この発明における主パネルの回動とは、主パネルの受光面が軸線を中心にして回って太陽光を追尾するものであれば、どのようなものでもよい。そして、上記軸線は仮想軸線でもよいし、実際の軸の中心であってもよい。

第２の発明は、上記メインフレームよりも下方にサブフレームが設けられ、このサブフレームに１又は複数の上記副パネルが回動可能に設けられる。そして、この副パネルを回動させるための上記主パネル用の駆動機構あるいはこの駆動機構とは別の副パネル用の駆動機構を備え、上記主パネル用の駆動機構あるいは副パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら副パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角を維持するものである。

第３の発明は、上記メインフレームに揺動アームが揺動可能に設けられ、この揺動アームには当該揺動アームを揺動させるクランク棒が連結されている。そして、上記揺動アームであって、上記クランク棒と揺動アームとの連係点よりも下方に上記副パネルが設けられ、上記クランク棒の軸方向の移動に応じて副パネルの傾角が制御されるようにしている。

第４の発明は、上記主パネルと副パネルに対して共通の駆動機構が設けられている。そして、この共通の駆動機構の駆動力で、主パネルと副パネルが同期してそれらの傾角が制御される。

第１の発明によれば、太陽の位置が低く、主パネルに対する輝度が小さいときには、主パネルの傾角を最大に保って太陽に正対させられるので、その発電効率を高く維持できる。
各主パネルが太陽光を追尾して動き始めると、上記隣接するパネル間の隙間から入射する太陽光を副パネルで受光することができるので、設置面積当たりの発電効率を向上させることができる。
さらに、各主パネルが面一になったときには、最も発電効率が高い時間帯に該当し、その時間帯に生じた上記隙間に入射する太陽光を副パネルでも受光することができるため、設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。

第２の発明によれば、副パネルも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電効率をさらに大きくすることができる。

第３の発明によれば、副パネルが、揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、上記隙間から射し込む光に対して的確に正対させることができる。

第４の発明によれば、駆動機構を一つにできるので、コストメリットが大きくなるとともに、主パネルと副パネルとを同期させることも簡単になる。

この発明の第１実施形態の全体をパネルの裏側から見た斜視図である。 この発明の第１実施形態の可動部の側面図である。 この発明の第１実施形態のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一にした状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 この発明の第２実施形態の可動部の側面図である。 この発明の第２実施形態のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一にした状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 この発明の第３実施形態の可動部の側面図である。 この発明の第３実施形態のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一にした状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 従来装置のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）はパネルが最大傾角のときの状態の図であり、（ｂ）はパネルが面一になった状態の図である。

図１〜３に示した第１実施形態は、その両側に脚部材６，６を起立させるとともに、これら脚部材６，６には、脚部材６，６に対して軸７を中心に回動可能にした連結片Ｇを設けている。この連結片Ｇの上部にはメインフレームＦ１が固定され、その下部にはサブフレームＦ２が固定されている。
このように連結片Ｇの上下において固定されたメインフレームＦ１とサブフレームＦ２とは、図示していない回動制御機構の駆動力によって、互いに平行状態を保ちながら、軸７を中心に一体的に回動する。

上記のように連結片Ｇに固定されたメインフレームＦ１は、一対の長辺枠２，２と、これら一対の長辺枠２，２の両端間に掛け渡した短辺枠３，３とによって、平面長方形にしている。
そして、上記長辺枠２，２間には、複数の主パネルＰを掛け渡すとともに、これら主パネルＰは、その支持軸１０，１０が上記長辺枠２，２に回動可能に支持されている。
なお、上記複数の主パネルＰは、その傾角θを最大にしたとき、従来と同様に、特定の主パネルＰの影が、その特定の主パネルＰよりも太陽光の入射方向後方において隣接する主パネルにかからないようにしている。

そして、上記主パネルＰの一方の側面、すなわち一方の長辺枠２に隣接する一方の側面には、図１及び図２に示すように、逆三角形をした主パネル用揺動アーム８を固定するとともに、この主パネル用揺動アーム８の下端に連結軸１１を設け、この連結軸１１をクランク棒１２に回動可能に取り付けている。さらに、このクランク棒１２によって、すべての主パネル用揺動アーム８が一体的に揺動するように連結される。
また、上記一方の長辺枠２には、伸縮可能にした駆動機構１３の一端を連結するとともに、その他端を上記クランク棒１２に連結している。

したがって、駆動機構１３を伸縮させることによって、クランク棒１２がその軸方向に移動するとともに、その移動にともなって主パネル用揺動アーム８が揺動する。このように主パネル用揺動アーム８が揺動すれば、それにともなって主パネルＰが支持軸１０を中心に回動し、太陽に正対させる方向における傾角θを制御できることになる。
なお、上記駆動機構１３には、図示していない減速機構が組み込まれ、主パネルＰの回動位置における荷重を保ちながら、位置保持ができるようにしている。

一方、メインフレームＦ１と平行にしたサブフレームＦ２は、一対の長辺枠４，４と、これら一対の長辺枠４，４の両端間に掛け渡した短辺枠５，５とによって、平面長方形にしている。
そして、上記の長辺枠４，４間であって、各主パネルＰ間の隙間に対応する位置に副パネルｓＰが掛け渡されている。この副パネルｓＰは、サブフレームＦ２に囲われた面と同一平面においてボルトなどの固定部材１４で固定されている。言い換えると、上記メインフレームＦ１に設けた主パネルＰは、支持軸１０を中心に回動してその傾角θが制御されるが、サブフレームＦ２に設けた副パネルｓＰは、そのサブフレームＦ２に対して固定された状態を維持し、傾角θが制御されることはない。

ただし、これら主パネルＰ及び副パネルｓＰのそれぞれは、メインフレームＦ１とサブフレームＦ２とともに、軸７を中心に回動する。
つまり、この第１実施形態では、各主パネルＰ及び副パネルｓＰは、メインフレームＦ１及びサブフレームＦ２とともに、いわゆる季節軸（軸７）を中心に回動して、季節に応じて変化する太陽の位置に対応させるようにしている。
また、主パネルＰはいわゆる一日軸（支持軸１０）を中心に回動して、一日の中で太陽に正対させるための傾角θを制御できるようにしている。

そして、図１〜３（ａ）の状態では、メインフレームＦ１で囲われた面に対して主パネルＰの傾角θがゼロを保つとともに、すべての主パネルＰの受光面が面一になる。このように主パネルＰが面一状態になっているときには、隣り合う主パネルＰ同士の隙間Ｓが最大になる。したがって、副パネルｓＰに対して、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積も最大になる。

上記の状態から駆動機構１３を収縮すると、クランク棒１２が図２において右方向であるｙ方向に移動して主パネル用揺動アーム８を反時計方向に回動させるとともに、主パネルＰを反時計方向に回動させる。このように主パネルＰが反時計方向に回動すれば、その受光面をｘ方向に向けた傾角θを維持する。

また、駆動機構１３が伸張すると、クランク棒１２が図２において左方向であるｘ方向に移動して主パネル用揺動アーム８を時計方向に回動させるとともに、主パネルＰを時計方向に回動させる。このように主パネルＰが時計方向に回動すれば、その受光面をｙ方向に向けた傾角θを維持する。
上記のようにして主パネルＰが時計方向あるいは反時計方向に回動することによって、主パネルＰの傾角θが制御される。
なお、上記駆動機構１３の伸縮動作は、図示していないコントローラによって自動的に制御されるようにしてもよいし、手動で制御されるようにしてもよい。

なお、最大傾角を何度に設定するかは、次のようにして決める。例えば、主パネルＰを９０度近くにすると、強風時の風が主パネルＰにまともに当たってしまうので、強度的に不利になる。そこで、先ず、設置個所の天候条件などを基にして、最大許容の傾角θが決められる。
上記のように最大許容の傾角θを定めたら、次に、発電可能時間帯において、太陽の位置がもっと低い位置にあることを想定し、その低い位置にある太陽光が主パネルＰに対して直交する角度位置を決める。

そして、上記強度的な観点で決められた範囲内であって、発電可能時間帯において太陽がもっとも低い位置にあるときを想定して最大傾角が決められる。
したがって、上記最大傾角は、装置の強度と、この装置を設置する地域等に応じて相対的に決められるものである。
また、メインフレームＦ１とサブフレームＦ２との距離は、上記主パネルＰが最大傾角のときに、固定された副パネルｓＰに上記主パネルＰが交わらない距離を保持している。

なお、この第１実施形態は、電気を動力にする駆動機構１３を用いて運動を行っているが、駆動機構１３は油圧などの方法であっても利用できる。また、主パネルＰの回動運動は、各主パネルＰの回動を制御できる機構であれば、その制御方法は問わない。例えば、チェーンやワイヤによって回動制御するものや、ラックアンドピニオンによって回動制御するものなど、様々な機構を利用できる。

また、第１実施形態では、４枚の主パネルＰとこの主パネルＰに対応させて３枚の副パネルｓＰとを用いて説明しているが、主パネルＰの枚数は複数であればよく、副パネルｓＰは、主パネルＰの枚数に１を引いた枚数を用いることができる。
さらに、この第１実施形態では、主パネルＰと副パネルｓＰとはすべて同じ形状のパネルを用いているが、主パネルＰと副パネルｓＰとの形状は同じでなくても構わない。

次にこの第１実施形態の動作について説明をする。
図３（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の太陽光発電用の主パネルＰ及び副パネルｓＰの配置とその動作を示した模式図である。
この第１実施形態では、上記複数の主パネルＰの傾角θを連続的に変化させるようにしている。そして、主パネルＰを太陽に正対させながら、主パネルＰに直交する太陽光による影が隣接する主パネルＰにかからないように回動するようにしている。

発電可能時間帯の半分の時間帯、例えば午前の時間帯には、図３（ｂ）の最大傾角に保たれている状態から各主パネルＰを矢印α方向に回動させて傾角θを最大からゼロに向かって変化させる。
各主パネルＰが、徐々に傾角θを小さくしながら太陽光を追尾すると、傾角θが小さくなった分だけ、隣接する主パネルＰ方向の影の長さが短くなる。そして、副パネルｓＰに対する上記影の到達点と、各主パネルＰの隣接端との間に隙間Ｓができると、その隙間Ｓに太陽光が射し込み、副パネルｓＰを照射することになる。

なお、日の出から太陽が低い位置にある発電可能時間帯までは、各主パネルＰの受光面を東方に向けながら、図３（ｂ）に示すように各主パネルＰの傾角θを最大傾角に保つようにしている。
つまり、日の出からの時間帯においても、主パネルＰの傾角θを最大傾角に保つことによって、太陽光が受光面に対して直角に近くなるようにしながら、発電できるようにしている。

図３（ｃ）は、主パネルＰが太陽光を追尾して動いた状態であって、隣接する主パネルＰ，Ｐ間に太陽光が入射した様子を示している。そして、すべての主パネルＰの受光面が面一になるまで、隣接する主パネルＰ，Ｐ間に太陽光が入射する幅が、徐々に大きくなる。
そして、メインフレームＦ１で囲われた面に対して各主パネルＰの傾角θがゼロとなって、すべての主パネルＰの受光面が面一になったとき、図３（ａ）に示すように、隣接する主パネルＰ，Ｐ間の隙間Ｓに太陽光の入射する幅が最大になる。
このように、隣接する主パネルＰ，Ｐ間に入射する太陽光は、すべての主パネルＰが面一になった状態のとき、上記隙間Ｓに対応する位置に固定された副パネルｓＰでも受光するため、最も太陽光が強くなる発電可能時間帯に無駄なく発電がされる。

一方、上記すべての主パネルＰが面一となった発電可能時間帯の後半、例えば午後の時間帯には、支持軸１０をさらに矢印α方向に回転させる。そして、太陽が低くなる夕方には図３（ｂ）の反対を向いた状態になる。この時、各主パネルＰは、西方に向いて傾角θが最大になる。

上記のように、この第１実施形態の装置では、主パネルＰが可動しながら太陽光に受光面をほぼ正対させることができ、発電パネルの固定式と比較した場合に、主パネルＰの設置面積当たりの発電効率を高くできる。
また、各主パネルＰが直交する太陽光を追尾して動き始めると、上記隣接する主パネルＰ，Ｐ間に入射する太陽光を副パネルｓＰで受光することができるので、太陽光を無駄にすることなく発電に活かせることができる。
各主パネルＰが面一になったときは、最も発電効率が高い時間帯に該当し、その時間帯に生じた隙間Ｓに入射する太陽光を副パネルｓＰでも受光することができるため、設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。

なお、夕方に発電が終了した場合などには、図３（ｂ）の反対の状態になった各主パネルＰを、矢印α方向とは反対方向に回転させ、主パネルＰが面一になる図３（ａ）の状態を経由して、翌朝には東方向きの最大傾角となる図３（ｂ）の状態を保ち、そこからスタートできるようにする。
また、季節の太陽の動きにあわせて、メインフレームＦ１及びとサブフレームＦ２の角度を調整することができる。

さらに、上記第１実施形態では、太陽光が強くなる発電可能時間帯の間に、太陽の方向に合わせて傾角θを連続的に調整しているが、この傾角θの調整は、時間帯に応じて断続的に行ない、一定時間、同一の傾角θを保つようにしてもよい。
また、太陽光を追尾する追尾センサを利用したり、理科年表のデータに基づいて太陽の位置を算出したりして、太陽の位置に応じて、主パネルＰの傾角θを制御するようにしてもよい。加えて、主パネルＰの傾角θとメインフレームＦ１等の傾角θとは、太陽の一日の動きに合わせて自動で動かし、制御することもできる。

図４，５に示す第２実施形態は、副パネルｓＰも主パネルＰと同期してその傾角θを制御できるようにしたものである。
なお、主パネルＰの傾角θを制御する構成は、第１実施形態と同じなので、それらの構成については上記第１実施形態と同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

メインフレームＦ１に第１実施形態と同様に平行にして連結片Ｇに設けたサブフレームＦ２の長辺枠４に、主パネルＰと同じ大きさで同一形状の３枚の副パネルｓＰが、上記クランク棒１２と主パネル用揺動アーム８と連結軸１１よりも下方に設けられている。
また、主パネルＰに設けた主パネル用揺動アーム８と同一側面である副主パネルｓＰの側面には、逆三角形をした副パネル用揺動アーム９が固定されている。この副パネル用揺動アーム９には、主パネル用揺動アーム８と同じように支持軸１５が設けられ、サブフレームＦ２の長辺枠４に回動可能に支持されている。
そして、この副パネル用揺動アーム９の下端には連結軸１１を備え、この連結軸１１がクランク棒１６に回動可能に取り付けられている。このクランク棒１６によって、すべての副パネル用揺動アーム９が一体的に揺動するようにしている。
上記のようにしたクランク棒１６は、図示していない連係機構を介してメインフレームＦ１のクランク棒１２に連係され、それらクランク棒１２，１６が同期しながら同一方向に移動できるようにしている。

したがって、駆動機構１３を駆動して、メインフレームＦ１のクランク棒１２を軸方向に移動すれば、それにともなってサブフレームＦ２のクランク棒１６も同一方向に同じ量だけ移動することになる。このように両クランク棒１２，１６が同一方向に同量移動すれば、主パネルＰとサブパネルｓＰとは、常に同一の傾角θを維持することになる。

なお、上記のように第２実施形態では、両クランク棒１２，１６を図示していない連係機構を介して連係させたが、例えば、クランク棒１２，１６のそれぞれに駆動機構を別々に設け、それら駆動機構の動作方向及び動作量を、図示していない制御機構を介して制御するようにしてもよい。
いずれにしても、この第２実施形態では、主パネルＰと副パネルｓＰとが同期して回動し、常に同一の傾角θを維持できれば、それらを同期させる構成は問われない。

次に、この第２実施形態の動作について説明する。
この第２実施形態では、発電可能時間帯は、主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θを連続的に調整して、主パネルＰ及び副パネルｓＰを太陽に正対させるようにしている。

そして、図５（ａ）は、各フレームＦ１，Ｆ２で囲われた面に対して主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θがゼロを保つとともに、主パネルＰの受光面と副パネルｓＰとのそれぞれの受光面が面一になった状態を示している。
このように傾角ゼロの状態では、隣接する主パネルＰの間に形成される隙間Ｓが最大になるとともに、副パネルｓＰに対して、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積が最大になる。

図５（ｂ）は、主パネルＰの傾角θが最大のとき、副パネルｓＰも最大傾角になるとともに、上下方向において隣接する主パネルＰと副パネルｓＰとが面一の状態を維持するようにしている。
このように主パネルＰと副パネルｓＰとが最大傾角を維持しているときに、上下における主パネルＰと副パネルｓＰとが面一になるということは、それらの回動過程で互いに干渉し合わない位置関係を保っていることになる。
なお、上記のように上下において隣接する主パネルＰと副パネルｓＰとが面一になる最大傾角を保っているときには、副パネルｓＰが、太陽光の照射方向前方の主パネルＰの影の中に隠れてしまう。

さらに、図５（ｃ）は、主パネルＰと副パネルｓＰとの傾角θを、図５（ｂ）に示した最大傾角よりも小さくした状態を示している。この状態では、副パネルｓＰは、太陽に正対するとともに、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積が維持される。ただし、このときの照射面積は、主パネルＰの傾角θをゼロにしたときの照射面積よりも小さいことは当然である。

そして、発電可能時間帯の半分の時間帯は、図５（ｂ）の状態から各主パネルＰを矢印α方向に回動させて傾角θを最大傾角からゼロに向かって変化させ、各主パネルＰを太陽に正対させる。この主パネルＰの動きと同期して、副パネルｓＰも、矢印α方向に回動して傾角θを最大からゼロに向かって変化させ、太陽と正対させる。
このように副パネルｓＰも太陽に正対させられるので、たとえ照射面積が小さくても、第１実施形態のように、副パネルｓＰの傾角θがゼロを維持し続ける場合よりも、その発電量が多くなる。

そして、主パネルＰが上記α方向に回動し続けて、それらの傾角θがゼロになったとき、すなわち図５（ａ）に示す状態になったときには最も発電効率が高い時間帯に該当し、その時間帯に生じた上記隙間Ｓに入射する太陽光を副パネルｓＰで受光することができる。言い換えると、上記図５（ａ）の状態では、副パネルｓＰに対する太陽光の照射面積が最大になる。
このように太陽光が最も強い時間帯に、副パネルｓＰに対する太陽光の照射面積が最大になるので、そのときの発電量も最大になる。

一方、上記すべての主パネルＰが面一となった発電可能時間帯の後半の時間帯までは、主パネルＰ及び副パネルｓＰをさらに矢印α方向に回転させながら、夕方には図５（ｂ）の反対を向いた状態になる。このとき、各主パネルＰと各副パネルｓＰは、西方に向いて傾角θを最大にする。

上記のように、この第２実施形態の装置では、副パネルｓＰも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。また、主パネルＰと同一形状のパネルを用いることができるので、汎用性に優れている。
その他の効果は、第１実施形態と同じである。

図６，７に示す第３実施形態は、副パネルｓＰを、第１実施形態の副パネルｓＰよりも横幅を小さくするとともに、副パネルｓＰも主パネルＰと同期してその傾角θを制御できるようにしたものである。ただし、上記主パネルＰの傾角θを制御する構成は、上記第１実施形態と同じなので、それらの構成については上記第１実施形態と同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

図６に示した第３実施形態では、第１実施形態で用いた連結片Ｇを省略するとともに、メインフレームＦ１の短辺枠３，３が脚部材６，６に直接回動可能取り付けられている。

そして、図６に示すように長辺枠２，２には支持軸１８を介して副パネル用揺動アーム１７，１７を揺動可能に取り付けている。これら副パネル用揺動アーム１７，１７は、主パネルＰの傾角θをゼロにしたときに形成される上記各隙間Ｓの中間位置に対応させている。
さらに、この副パネル用揺動アーム１７は、上記支持軸１８よりも下方に、この発明の連係点となる連結軸２０を介して、クランク棒１２に回動可能に取り付けられている。そして、このクランク棒１２によって、すべての副パネル用揺動アーム１７が主パネルの主パネル用揺動アーム８とともに一体的に揺動するように連結される。

また、副パネル用揺動アーム１７の他方の端部であって、上記連係点である連結軸２０よりも下方には、副パネルｓＰがボルトなどの固定部材１９によって固定されている。
そして、この副パネルｓＰの横幅は、主パネルＰの傾角θをゼロにしたときに最大になる上記隙間Ｓの長さにあわせた程度の横幅を有し、副パネルｓＰの長手方向は主パネルと同じ長さを有している。したがって、主パネルＰの傾角θがゼロになったとき、副パネルｓＰは、最大隙間Ｓに対応する。

さらに、主パネルＰ及び副パネルｓＰの回動必要範囲におけるそれぞれの回動軌跡が、互いに干渉し合わないようにしている。なお、上記回動必要範囲とは、太陽光を追尾するのに必要な回動範囲である。

一方、メインフレームＦ１の長辺枠２とクランク棒１２との間には、駆動機構１３が設けられている。したがって、駆動機構１３が駆動すれば、クランク棒１２が軸方向に移動するとともに、このクランク棒１２の移動にともなって、主パネル用揺動アーム８及び副パネル用揺動アーム１７が同時に揺動する。
このように主パネル用揺動アーム８及び副パネル用揺動アーム１７を同時に揺動できるので、それにともなって主パネルＰと副パネルｓＰとの傾角θを同時に制御できる。
したがって、主パネルＰと副パネルｓＰの傾角θを制御する駆動機構１３は一つで足りることになり、その分、コストメリットが大きくなるとともに、主パネルＰと副パネルｓＰとを同期させることが簡単になる。
また副パネルｓＰが、揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、上記隙間Ｓから射し込む光に対して副パネルｓＰを的確に正対させることができる。
その他の構成は、第１実施形態と同じである。

この第３実施形態では、発電可能時間帯は、主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θを制御して、主パネルＰ及び副パネルｓＰを太陽に正対させるようにしている。
そして、図７（ａ）は、各フレームＦ１，Ｆ２で囲われた面に対して主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θがゼロを保つとともに、主パネルＰの受光面と副パネルｓＰとのそれぞれの受光面が面一になった状態を示している。
このように傾角θがゼロの状態では、隣接する主パネルＰの間に形成される隙間Ｓが最大になるとともに、副パネルｓＰに対して、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積が最大になる。

図７（ｂ）は、主パネルＰの傾角θが最大のとき、副パネルｓＰの一部が、主パネルの裏面にかかるように配置されている状態を示している。副パネルｓＰも最大傾角になるとともに、この副パネルｓＰは、主パネルＰの傾角θが最大傾角のとき、主パネルＰと副パネルｓＰとが互いに干渉し合わないようにしているとは、上記したとおりである。

さらに、図７（ｃ）は、主パネルＰと副パネルｓＰとの傾角θを、図７（ｂ）に示した最大傾角よりも小さくした状態を示している。この状態でも、副パネルｓＰは、太陽に正対するとともに、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積が維持される。ただし、このときの照射面積は、主パネルＰの傾角θをゼロにしたときの照射面積よりも小さいことは当然である。

そして、発電可能時間帯の半分の時間帯は、図７（ｂ）の状態から各主パネルＰを矢印α方向に回動させて傾角θを最大傾角からゼロに向かって変化させ、各主パネルＰを太陽に正対させる。この主パネルＰの動きと同期して、副パネルｓＰも、矢印β向に回動して傾角θを最大からゼロに向かって変化させ、太陽と正対させる。
このように副パネルｓＰも太陽に正対させられるので、たとえ照射面積が小さくても、第１実施形態のように、副パネルｓＰの傾角θがゼロを維持し続ける場合よりも、その発電量が多くなる。

そして、主パネルＰが上記α方向に回動し続けて、それらの傾角θがゼロになったとき、すなわち図７（ａ）に示す状態になったときには最も発電効率が高い時間帯に該当し、その時間帯に生じた上記隙間Ｓに入射する太陽光を副パネルｓＰで受光することができる。言い換えると、上記図７（ａ）の状態では、副パネルｓＰに対する太陽光の照射面積が最大になる。
このように太陽光が最も強い時間帯に、副パネルｓＰに対する太陽光の照射面積が最大になるので、そのときの発電量も最大になる。

一方、上記すべての主パネルＰが面一となった発電可能時間帯の後半の時間帯までは、主パネルＰをさらに矢印α方向に、並びに副パネルｓＰをさらに矢印β方向に回転させながら、夕方には図７（ｂ）の反対を向いた状態になる。このとき、各主パネルＰは、西方に向いて傾角θを最大傾角にしているとともに、副パネルｓＰの一部が、主パネルの裏面にかかるように配置される。

上記のように、この第３実施形態の装置では、副パネルｓＰも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。
また、副パネルｓＰの幅を上記隙間Ｓ程度に小さくして、上記隣接する主パネルＰ，Ｐ間に入射する太陽光にあわせて上記副パネルｓＰの受光面を揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、隙間から射し込む光に対して的確に正対させることができる。
その他の効果は、第１実施形態と同じである。

設置面積に制限がある場所での太陽光発電装置に有用である。

Ｐ 主パネル 、 ｓＰ 副パネル 、 θ 傾角 、 １ 支持軸 、 Ｆ１ メインフレーム 、 Ｆ２ サブフレーム 、 Ｌ 間隔 、 Ｓ 隙間 、 ６ 脚部材 、 ８ 主パネル用揺動アーム 、 ９，１７ 副パネル用揺動アーム 、１０，１５，１８ 支持軸 、 １１，２０ 連結軸 、 １２，１６ クランク棒 、 １３ 駆動機構

本願発明は、メインフレームに対して複数の主パネルが回動可能に支持されるとともに、上記主パネルの傾角を制御する主パネル用の駆動機構が設けられている。そして、この主パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら主パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角が維持され、上記傾角が最大のとき、各主パネルの影が、これらの主パネルよりも太陽光の入射方向後方に隣接する主パネルにかからない隙間が設けられた太陽光発電装置を前提としている。
この第１の発明は、上記複数の主パネルが面一の状態にあるときに形成される各主パネル間の隙間に対応する位置であって、主パネルよりも下方に副パネルを配置し、上記隙間に入射された太陽光が上記副パネルで受光されたものである。
なお、この発明における主パネルの回動とは、主パネルの受光面が軸線を中心にして回って太陽光を追尾するものであれば、どのようなものでもよい。そして、上記軸線は仮想軸線でもよいし、実際の軸の中心であってもよい。

本願発明は、メインフレームに対して複数の主パネルが回動可能に支持されるとともに、上記主パネルの傾角を制御する主パネル用の駆動機構が設けられている。また、この主パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら主パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角が維持され、上記傾角が最大のとき、各主パネルの影が、これらの主パネルよりも太陽光の入射方向後方に隣接する主パネルにかからない隙間が設けられた太陽光発電装置を前提としている。
そして、上記複数の主パネルが面一の状態にあるときに形成される各主パネル間の隙間に対応する位置であって、主パネルよりも下方に副パネルを配置し、上記隙間に入射された太陽光が上記副パネルで受光される。
なお、この発明における主パネルの回動とは、主パネルの受光面が軸線を中心にして回って太陽光を追尾するものであれば、どのようなものでもよい。そして、上記軸線は仮想軸線でもよいし、実際の軸の中心であってもよい。

第１の発明は、上記メインフレームよりも下方にサブフレームが設けられ、このサブフレームに１又は複数の上記副パネルが回動可能に設けられる。そして、この副パネルを回動させるための上記主パネル用の駆動機構あるいはこの駆動機構とは別の副パネル用の駆動機構を備え、上記主パネル用の駆動機構あるいは副パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら副パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角が維持されるものである。

第２の発明は、上記メインフレームに揺動アームが揺動可能に設けられ、この揺動アームには当該揺動アームを揺動させるクランク棒が連結されている。そして、上記揺動アームであって、上記クランク棒と揺動アームとの連係点よりも下方に上記副パネルが設けられ、上記クランク棒の軸方向の移動に応じて副パネルの傾角が制御されるようにしている。

第３の発明は、上記主パネルと副パネルに対して共通の駆動機構が設けられている。そして、この共通の駆動機構の駆動力で、主パネルと副パネルが同期してそれらの傾角が制御される。

そして、副パネルも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電効率をさらに大きくすることができる。

第２の発明によれば、副パネルが、揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、上記隙間から射し込む光に対して的確に正対させることができる。

第３の発明によれば、駆動機構を一つにできるので、コストメリットが大きくなるとともに、主パネルと副パネルとを同期させることも簡単になる。

この発明の参考例の全体をパネルの裏側から見た斜視図である。 この発明の参考例の可動部の側面図である。 この発明の参考例のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一にした状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 この発明の第１実施形態の可動部の側面図である。 この発明の第１実施形態のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一になった状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 この発明の第２実施形態の可動部の側面図である。 この発明の第２実施形態のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）は主パネルを面一にした状態の図であり、（ｂ）は主パネルが最大傾角になった状態の図であり、（ｃ）は主パネルが（ａ）から太陽光を追尾して所定の角度位置に達した状態の図である。 従来装置のパネル配置を示した模式図であって、（ａ）はパネルが最大傾角のときの状態の図であり、（ｂ）はパネルが面一になった状態の図である。

図１〜３に示した参考例は、その両側に脚部材６，６を起立させるとともに、これら脚部材６，６には、脚部材６，６に対して軸７を中心に回動可能にした連結片Ｇを設けている。この連結片Ｇの上部にはメインフレームＦ１が固定され、その下部にはサブフレームＦ２が固定されている。
このように連結片Ｇの上下において固定されたメインフレームＦ１とサブフレームＦ２とは、図示していない回動制御機構の駆動力によって、互いに平行状態を保ちながら、軸７を中心に一体的に回動する。

ただし、これら主パネルＰ及び副パネルｓＰのそれぞれは、メインフレームＦ１とサブフレームＦ２とともに、軸７を中心に回動する。
つまり、この参考例では、各主パネルＰ及び副パネルｓＰは、メインフレームＦ１及びサブフレームＦ２とともに、いわゆる季節軸（軸７）を中心に回動して、季節に応じて変化する太陽の位置に対応させるようにしている。
また、主パネルＰはいわゆる一日軸（支持軸１０）を中心に回動して、一日の中で太陽に正対させるための傾角θを制御できるようにしている。

なお、この参考例は、電気を動力にする駆動機構１３を用いて運動を行っているが、駆動機構１３は油圧などの方法であっても利用できる。また、主パネルＰの回動運動は、各主パネルＰの回動を制御できる機構であれば、その制御方法は問わない。例えば、チェーンやワイヤによって回動制御するものや、ラックアンドピニオンによって回動制御するものなど、様々な機構を利用できる。

また、参考例では、４枚の主パネルＰとこの主パネルＰに対応させて３枚の副パネルｓＰとを用いて説明しているが、主パネルＰの枚数は複数であればよく、副パネルｓＰは、主パネルＰの枚数に１を引いた枚数を用いることができる。
さらに、この参考例では、主パネルＰと副パネルｓＰとはすべて同じ形状のパネルを用いているが、主パネルＰと副パネルｓＰとの形状は同じでなくても構わない。

次にこの参考例の動作について説明をする。
図３（ａ）〜（ｃ）は、参考例の太陽光発電用の主パネルＰ及び副パネルｓＰの配置とその動作を示した模式図である。
この参考例では、上記複数の主パネルＰの傾角θを連続的に変化させるようにしている。そして、主パネルＰを太陽に正対させながら、主パネルＰに直交する太陽光による影が隣接する主パネルＰにかからないように回動するようにしている。

上記のように、この参考例の装置では、主パネルＰが可動しながら太陽光に受光面をほぼ正対させることができ、発電パネルの固定式と比較した場合に、主パネルＰの設置面積当たりの発電効率を高くできる。
また、各主パネルＰが直交する太陽光を追尾して動き始めると、上記隣接する主パネルＰ，Ｐ間に入射する太陽光を副パネルｓＰで受光することができるので、太陽光を無駄にすることなく発電に活かせることができる。
各主パネルＰが面一になったときは、最も発電効率が高い時間帯に該当し、その時間帯に生じた隙間Ｓに入射する太陽光を副パネルｓＰでも受光することができるため、設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。

さらに、上記参考例では、太陽光が強くなる発電可能時間帯の間に、太陽の方向に合わせて傾角θを連続的に調整しているが、この傾角θの調整は、時間帯に応じて断続的に行ない、一定時間、同一の傾角θを保つようにしてもよい。
また、太陽光を追尾する追尾センサを利用したり、理科年表のデータに基づいて太陽の位置を算出したりして、太陽の位置に応じて、主パネルＰの傾角θを制御するようにしてもよい。加えて、主パネルＰの傾角θとメインフレームＦ１等の傾角θとは、太陽の一日の動きに合わせて自動で動かし、制御することもできる。

図４，５に示す第１実施形態は、副パネルｓＰも主パネルＰと同期してその傾角θを制御できるようにしたものである。
なお、主パネルＰの傾角θを制御する構成は、参考例と同じなので、それらの構成については上記参考例と同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

メインフレームＦ１に参考例と同様に平行にして連結片Ｇに設けたサブフレームＦ２の長辺枠４に、主パネルＰと同じ大きさで同一形状の３枚の副パネルｓＰが、上記クランク棒１２と主パネル用揺動アーム８と連結軸１１よりも下方に設けられている。
また、主パネルＰに設けた主パネル用揺動アーム８と同一側面である副主パネルｓＰの側面には、逆三角形をした副パネル用揺動アーム９が固定されている。この副パネル用揺動アーム９には、主パネル用揺動アーム８と同じように支持軸１５が設けられ、サブフレームＦ２の長辺枠４に回動可能に支持されている。
そして、この副パネル用揺動アーム９の下端には連結軸１１を備え、この連結軸１１がクランク棒１６に回動可能に取り付けられている。このクランク棒１６によって、すべての副パネル用揺動アーム９が一体的に揺動するようにしている。
上記のようにしたクランク棒１６は、図示していない連係機構を介してメインフレームＦ１のクランク棒１２に連係され、それらクランク棒１２，１６が同期しながら同一方向に移動できるようにしている。

なお、上記のように第１実施形態では、両クランク棒１２，１６を図示していない連係機構を介して連係させたが、例えば、クランク棒１２，１６のそれぞれに駆動機構を別々に設け、それら駆動機構の動作方向及び動作量を、図示していない制御機構を介して制御するようにしてもよい。
いずれにしても、この第１実施形態では、主パネルＰと副パネルｓＰとが同期して回動し、常に同一の傾角θを維持できれば、それらを同期させる構成は問われない。

次に、この第１実施形態の動作について説明する。
この第１実施形態では、発電可能時間帯は、主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θを連続的に調整して、主パネルＰ及び副パネルｓＰを太陽に正対させるようにしている。

そして、発電可能時間帯の半分の時間帯は、図５（ｂ）の状態から各主パネルＰを矢印α方向に回動させて傾角θを最大傾角からゼロに向かって変化させ、各主パネルＰを太陽に正対させる。この主パネルＰの動きと同期して、副パネルｓＰも、矢印α方向に回動して傾角θを最大からゼロに向かって変化させ、太陽と正対させる。
このように副パネルｓＰも太陽に正対させられるので、たとえ照射面積が小さくても、参考例のように、副パネルｓＰの傾角θがゼロを維持し続ける場合よりも、その発電量が多くなる。

上記のように、この第１実施形態の装置では、副パネルｓＰも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。また、主パネルＰと同一形状のパネルを用いることができるので、汎用性に優れている。
その他の効果は、参考例と同じである。

図６，７に示す第２実施形態は、副パネルｓＰを、参考例の副パネルｓＰよりも横幅を小さくするとともに、副パネルｓＰも主パネルＰと同期してその傾角θを制御できるようにしたものである。ただし、上記主パネルＰの傾角θを制御する構成は、上記参考例と同じなので、それらの構成については上記参考例と同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

図６に示した第２実施形態では、参考例で用いた連結片Ｇを省略するとともに、メインフレームＦ１の短辺枠３，３が脚部材６，６に直接回動可能取り付けられている。

一方、メインフレームＦ１の長辺枠２とクランク棒１２との間には、駆動機構１３が設けられている。したがって、駆動機構１３が駆動すれば、クランク棒１２が軸方向に移動するとともに、このクランク棒１２の移動にともなって、主パネル用揺動アーム８及び副パネル用揺動アーム１７が同時に揺動する。
このように主パネル用揺動アーム８及び副パネル用揺動アーム１７を同時に揺動できるので、それにともなって主パネルＰと副パネルｓＰとの傾角θを同時に制御できる。
したがって、主パネルＰと副パネルｓＰの傾角θを制御する駆動機構１３は一つで足りることになり、その分、コストメリットが大きくなるとともに、主パネルＰと副パネルｓＰとを同期させることが簡単になる。
また副パネルｓＰが、揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、上記隙間Ｓから射し込む光に対して副パネルｓＰを的確に正対させることができる。
その他の構成は、参考例と同じである。

この第２実施形態では、発電可能時間帯は、主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θを制御して、主パネルＰ及び副パネルｓＰを太陽に正対させるようにしている。
そして、図７（ａ）は、各フレームＦ１，Ｆ２で囲われた面に対して主パネルＰ及び副パネルｓＰの傾角θがゼロを保つとともに、主パネルＰの受光面と副パネルｓＰとのそれぞれの受光面が面一になった状態を示している。
このように傾角θがゼロの状態では、隣接する主パネルＰの間に形成される隙間Ｓが最大になるとともに、副パネルｓＰに対して、隙間Ｓの間から射し込んだ太陽光の照射面積が最大になる。

そして、発電可能時間帯の半分の時間帯は、図７（ｂ）の状態から各主パネルＰを矢印α方向に回動させて傾角θを最大傾角からゼロに向かって変化させ、各主パネルＰを太陽に正対させる。この主パネルＰの動きと同期して、副パネルｓＰも、矢印β向に回動して傾角θを最大からゼロに向かって変化させ、太陽と正対させる。
このように副パネルｓＰも太陽に正対させられるので、たとえ照射面積が小さくても、参考例のように、副パネルｓＰの傾角θがゼロを維持し続ける場合よりも、その発電量が多くなる。

上記のように、この第２実施形態の装置では、副パネルｓＰも太陽光に正対するので、パネルの設置面積あたりの発電量をさらに大きくすることができる。
また、副パネルｓＰの幅を上記隙間Ｓ程度に小さくして、上記隣接する主パネルＰ，Ｐ間に入射する太陽光にあわせて上記副パネルｓＰの受光面を揺動運動しながら太陽光を追尾できるので、隙間から射し込む光に対して的確に正対させることができる。
その他の効果は、参考例と同じである。

Claims (4)

1. メインフレームに対して複数の主パネルが回動可能に支持されるとともに、上記主パネルの傾角を制御する主パネル用の駆動機構が設けられ、この主パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら主パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角を維持する太陽光発電装置であって、
   上記複数の主パネルが面一の状態にあるときに形成される主パネル間の隙間に対応する位置であって、主パネルよりも下方に副パネルを配置した太陽光発電装置。
2. 上記メインフレームよりも下方にサブフレームが設けられ、このサブフレームに１又は複数の上記副パネルが回動可能に設けられるとともに、この副パネルを回動させるための上記主パネル用の駆動機構あるいはこの駆動機構とは別の副パネル用の駆動機構を備え、上記主パネル用の駆動機構あるいは副パネル用の駆動機構の駆動力で回動されながら副パネルの受光面が太陽光にほぼ正対する傾角を維持する請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 上記メインフレームに揺動アームが揺動可能に設けられ、この揺動アームには当該揺動アームを揺動させるクランク棒が連結されるとともに、上記揺動アームであって、上記クランク棒と揺動アームとの連係点よりも下方に上記副パネルが設けられ、上記クランク棒の軸方向の移動に応じて副パネルの傾角が制御される請求項１に記載の太陽光発電装置。
4. 上記主パネルと副パネルに対して共通の駆動機構が設けられ、この共通の駆動機構の駆動力で、主パネルと副パネルが同期してそれらの傾角が制御される請求項２又は３に記載の太陽光発電装置。
   

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