JP2017143646A

JP2017143646A - 太陽追尾装置

Info

Publication number: JP2017143646A
Application number: JP2016023227A
Authority: JP
Inventors: 賢一野下; Kenichi Noshita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-17

Abstract

【課題】従来のソーラーパネル等の太陽追尾装置はソーラーパネル発電の電力を消費し、機構も複雑、コストも高価になり、経時的なオイル流出方法に於いては正確な太陽追尾をなさなく、毎朝、日の出方面へのパネル角度を再度セットアップが必要、又、台風等の強風により取り付け部、パネルの破損、脱落の恐れがあるので耐える強度を持つ構造が必要となる。【解決手段】純粋に太陽光の輻射熱をエネルギーとしてソーラーパネルを傾け、又、パネル自身の構造により太陽光入射量の違いを作り出し、太陽追尾のセンサーとする簡単なシステムで、突然の強風にもパネル裏面の空気充填容器内の空気がクッションとなり破壊を防ぐことが出来る。【選択図】図１

Description

この発明は、ソーラーパネル等の太陽追尾装置の形状、仕組みに関する。

従来のソーラーパネル等の太陽追尾装置は太陽の移動をソーラーパネルに固定されたセンサーで捉え、入射光がソーラーパネルに直角になるようソーラーパネル支持台が電気モーターに姿勢制御信号をフィードバックされて傾く。またはコンピューターの太陽軌道情報からソーラーパネルの角度を経時的に電気モーターを制御し、傾かせ、おおよその太陽追尾をするものである。またはソーラーパネルの角度を調整する油圧シリンダー内に流入する（流出する）オイル量を経時的に調整しておおよその追尾をするものもある。（例えば、特許文献参照）。

しかしながら、以上の技術によれば、ソーラーパネル発電の電力を消費し、機構も複雑、コストも高価なものとなる。又、経時的なオイル流出方法に於いては正確な太陽追尾をなさなく、毎朝、日の出方面へのパネル角度を再度セットアップが必要、又、台風等の強風により取り付け部、パネルの破損、脱落の恐れがあるので耐える強度を持つ構造が必要となる。

特開２０１２−５４２５６号広報

この発明は、従来の電気、メカニカル機構を太陽追尾に採用したり、ソーラーパネルを保持するシリンダー内のオイルを流出させて角度を変化させ太陽追尾するような従来の更正が有していた問題を解決しようとするものであり、純粋に太陽光の輻射熱をエネルギーとしてソーラーパネルを傾け、同様に、パネル自身の構造により太陽追尾のセンサーとする簡単なシステムで、突然の強風にもパネル裏面の空気充填容器内の空気がクッションとなり破壊を防ぐ方法を提供することを課題とするものである。

本発明は上記目的を達成するために逆ハの字の角度を持って並設する２枚以上の揺動自在に水平バランスがとれたソーラーパネルと、ソーラーパネルにそれぞれ貼設された同容量の空気充填容器と、パネルを昇降させるエアシリンダーと、エアシリンダーと空気充填容器を接続したホースと、地面に固定するための支持台とからなり、支持台上部にはシャフトでパネルを軸支、パネルにあたる入射光の輻射熱でパネル裏のそれぞれの空気充填容器の温度差から生ずる両空気充填容器の気圧差によりパネルの両空気充填容器内の空気圧が同じになるまでソーラーパネル面の角度を動かし、太陽に向けて追尾することを特徴とする太陽追尾装置である。

また、上記目的を達成するため逆ハの字形の併設されるソーラーパネルのみではなく中央の支点でバランスを取る一平面のフラットなソーラーパネル両端面に鏡が設けられ、上記と同様に裏面にそれぞれ空気充填容器を貼設し、鏡に当たる反射光と他端鏡の影がパネル裏の空気充填容器内の空気圧の差を生じ、傾き、空気圧が同じになるまでソーラーパネル面の角度を変化し、太陽に向けて追尾することもできる。

また、端面に鏡を設けた4枚のソーラーパネルが田の字状に設けられ、中央に回転自在のボールジョイントを有し、4枚のソーラーパネルが半球状に自在に回転、上記と同様に東西南北の方向に太陽を追尾する事を可能とする。

本発明によれば、太陽追尾に電気的な機構、動力を使わず、自然の太陽熱エネルギーのみを利用し、自律的にソーラーパネルを傾け太陽を追尾する事が出来るので高効率な太陽光発電が出来、しかも構造が簡単なのでメンテナンスフリー、低コスト、また、突風、台風の強風にもエアシリンダー内の空気圧が緩衝となって破損を防ぐことができる。

この発明の前方から見た斜視外観図である。この発明の前方から見た斜視外観図である。この発明の前方から見た斜視外観図である。この発明の日中の太陽移動時の一実施形態を示す側面図である。この発明の日中の太陽移動時の一実施形態を示す側面図である。

この発明の一実施形態を、図１、２、３、４に基づいて説明する。

図１においては一対の並設するソーラーパネル１A、１Bはおおよそ１４０度から１７０度の効果的な角度を持って固定され、支持台５上部にシャフトでパネルを軸架し、揺動自在になっている。一対のソーラーパネル１A、１B裏面にはそれぞれ同一容量の空気充填容器２A、２Bを貼設、その容器から各ソーラーパネル１A、１Bと支持台５とを連結するエアーシリンダー３A、３Bにホース４A、４Bでそれぞれつながっている。

図２においては一平面のソーラーパネル両端に鏡を設け、支持台上部にシャフトでパネル中央を軸架し、上記と同様に揺動自在にバランスを取っている。裏面にはそれぞれ同一容量の空気充填容器２A、２Bを貼設し、上記と同様にエアシリンダーとホースを介して繋がっている。

図３においては端面に鏡を設けた4枚のソーラーパネルが田の字状に設けられ、中央に回転自在のボールジョイントを有し、バランスを取った4枚のソーラーパネルが半球状に自在に回転し、上記と同様にパネル裏面にそれぞれ同一容量の空気充填容器とそれからエアシリンダーにホースを介して繋がる。

図４において、逆ハの字形装置は太陽の日中軌道に、2枚のパネル１A、１Bが東西横方向になるよう地面に据え置く。日の当たらない夜間に空気充填容器２A、２Bのホース５A、１Bを外し、両容器の空気圧を大気圧と同一にし、両パネルの重量バランスを調整し水平にする。太陽が登ってくる東からの入射光は両パネルが角度を持って並設しているのでそれぞれ入射角度が違い、入射角度が直角により近い方の西側パネル１Bは太陽光の熱エネルギーをより多く受け取り、容器内の空気が膨張してそれぞれ繋がる両エアーシリンダー３A、３B内の気圧差が生ずる。装置の両パネルは完全に重量バランスが取れているので、極めて小さい気圧差にもエアシリンダーのリフトが生じ、両シリンダー１A、１B内の気圧が同一に、すなわち、両パネルの太陽光入射が同一角度になるまで傾き続ける。

図５において、一平面ソーラーパネル形追尾装置の場合はパネル中央部で同様に軸架され、揺動自在となって、バランスが取られ、東西方向両端に鏡６A、６Bをパネル１と垂直に横設する。鏡６Bへの反射光はパネルに当たり一層の太陽熱エネルギーを受け、一方、他端の鏡６Aは入射光の影をパネルに落とし、受ける太陽熱エネルギーも減少する。空気充填容器２A、２B内の気圧差も大きくなり、太陽追尾の応答性が向上する。

朝、東側の鏡６Aはソーラーパネル１中央近くまでに影を落とし、西側は反対に日が当たり、同時に鏡６Bの反射光も加わる。東西直射光のエネルギー差は輻射熱の差、パネル１裏空気充填容器２A、２B内の気圧差、すなわちそれに繋がる西側エアシリンダー３Bのリフトとなる。両空気充填容器２A、２B内の気圧が同一になるまで、すなわち、パネル１の垂直線方向が太陽に向くよう自律的な修正は絶え間なく行われ、日没まで太陽を追尾する。雲に太陽が隠れると、直射日光はなくなり、散乱光のみの均一な日射になり、パネル１裏の空気充填容器２A２B内の気圧差がなくなり、水平に戻る。エアシリンダーは作動に空気と油を併用する事も出来、突然の強風による傾き角の急激な変化を防ぎ、衝撃を和らげ、機器の破損を防ぐことが出来る。

図１において支持台５は１０mm厚の合板で作成。逆ハの字形１A、B支持板は５mm厚の合板で作成、それぞれの支持板１合板の上に市販の４リッターオイル缶２をそれぞれ裏面に両面テープを貼り固定した。それぞれのオイル缶上部は黒い塗装をし、より良い輻射熱を受けるようにした。側部には継ぎ手をロー付けし、オイル缶継ぎ手とエアシリンダー３基部をホース４でつないだ。市販のエアシリンダー３の片端を支持台の中央部近くに自由に揺動できるようボルト固定、他端は支持台基部に同様にボルト固定した。支持台は支持台基部上部の穴を通るシャフトで軸支した。太陽光のあたらないところで、両ホース４を外し、両オイル缶内の空気圧を大気圧と同一にし、再びホースをつなぎ、支持台にバラストを貼付け、水平バランスを調整した。朝、太陽が当たる屋外に出し、太陽光軌道に対して並設したオイル缶が一直線になるよう装置を東西方向に設置した。太陽が当たる前は装置は水平であったが、太陽が昇り、暫くして、西側のパネルは裏面の空気充填容器内の空気が熱せられ、膨張し、それに繋がるエアシリンダー３B内の気圧が上昇、エアシリンダー３Bのロッドが押し上げられ、地面に対しての角度が大きくなった。両パネルがなす角度の中心線は、太陽の軌道変化につれ角度を修正し、追尾、太陽が水平線に落ちる夕方には両空気充填容器２とそれに繋がる両エアシリンダー３の空気圧は同一になり、水平になった。

１ソーラーパネル
２空気充填容器
３エアシリンダー
４ホース
５支持台
６鏡

Claims

逆ハの字の角度を持って並設する２枚以上のソーラーパネルもしくは、両端に遮光板を横設した一平面のソーラーパネルの裏に貼設されたそれぞれ同容量の空気充填容器を設置し、そこから導かれたホースはソーラーパネルと支持台基部を連結するエアシリンダーに導かれ、支持台基部上部にはシャフトでパネルを軸支、揺動自在にパネルの水平バランスがとれて、逆ハの字構造パネルに於いては両パネルへのそれぞれの入射光角度の違いにより、又、一平面パネルに於いては両端に横設した遮光板の影がパネル片側に当たり、パネルにあたる入射光の輻射熱でパネル裏のそれぞれの空気充填容器の温度差から生ずる両空気充填容器と両シリンダー内の気圧差によりパネルの水平バランスを崩し、両空気充填容器内の空気圧が同じになるまで、すなわちパネルが最適発電率の９０度の太陽光入射角度になるようパネルの角度を自律的に修正し、太陽に向けて追尾できるようにしたことを特徴とする太陽追尾装置であり、太陽光の入射角の変化又は横設された遮蔽板によるパネルに当たる東西直射日光のエネルギー差がソーラーパネル裏のそれぞれの空気充填容器の気圧差になり東西方向の太陽追尾をなすことを特徴とする太陽追尾装置。
４枚のソーラーパネルを田の字形、花弁のように角度を持ち、もしくは一平面パネルにあっては４辺に遮蔽板を立て、空気充填容器、エアシリンダーを同様にソーラーパネル裏に４個装備し、中央部の回転自在のボールジョイントで東西南北１８０度半球範囲に自由度を持ち太陽追尾することを特徴とする請求項１記載の太陽追尾装置。