JP3164002U - 太陽追尾型ソーラー発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構造にて太陽追尾可能なるソーラー発電装置を提供する。【解決手段】設置面に対しソーラーパネルを斜方に位置させる手段と、設置されたソーラーパネルの制御回動手段と、該ソーラーパネル回動に際しその回動方向の選定手段とを有することを特徴とする。【選択図】図７

Description

この考案は、太陽の動きを追尾して、ソーラーパネルを最適角度に位置させることのできるソーラー発電装置に関する。

従来より、ソーラーパネルを用いたソーラー発電装置が多用されているが、本案に示すように、シンプルな構成による太陽追尾型のソーラー発電装置は見あたらない。

ソーラー発電装置は、太陽光発電素子いわゆるソーラーパネルに太陽光を受けることにより発電するものであり、その発電能力は発電素子効率と該素子面積そしてパネルに対する光線の入射角度に左右される。従来のソーラーパネルは、建物屋上や屋根などに所定角度を有して固定設置される場合が多く、従って太陽の天空位置によってソーラーパネルに対する入射光角度は変化し、最適入射角度となる時間は短く、発電効率的に十分とはいえないものであった。本案は、以上のような従来からのソーラー発電に関わる課題を解決するために考案されたもので、シンプルな構成にてソーラーパネルの最適角度維持を可能とする、新規かつ有用なる手段を提供することを目的として開発されたものである。

課題を解決する手段として本案は以下の構成とした。
すなわち、設置面に対しソーラーパネルを斜方に位置させる手段と、設置されたソーラーパネルの制御回動手段と、該ソーラーパネル回動に際しその回動方向の選定手段とを有するものとする。本案は以上の構成よりなる太陽追尾型ソーラー発電装置である。

本案によれば、シンプルな装置でありながら太陽光線に対するソーラーパネルの最適位置を追尾して発電することのできる有用なる装置を得ることができる。また、本装置を複数台連設して、それらをソーラーパネル可動関係個所をリンク接続する方式を用いることができ、その場合はそれらのうち一台を追尾機能を有するものとすることにて、安価に製作することができて便利である。

以下、本考案の実施形態について説明する。
図において、１はパネル架台で、アングル金属部材を平面視四角形状に接合するとともに、その短辺上に三角形状にアングル部材が各々接合立設されたもので、該三角形部分上縁にはベアリングケース２が螺合して位置する。このベアリングケース間には可動軸３がベアリングに接して位置している。４はアングル部材を四角形に接合してなるパネル取り付け枠で、その上面に市販のソーラーパネル５が固定される。６は軸保持部で、パネル取り付け枠４の両端下面に接合される筒状部分であって、その孔内に前記可動軸が適宜手段にて固定されて位置する。
７は可動板で、半円形状木板であり、前記パネル取り付け枠の中央下面に固着されて位置し、その下部はパネル架台下端近傍に達する。８は断面コ字形の半円形金属板による弧状フレームで、その内面曲率半径は可動板外面曲率半径と一致して、可動板外周に取り付けられる。９は弧状雄ねじで、前記弧状フレーム内に固着されて位置する。
１０は取付板で、パネル架台中央下面に取り付けられ、該取付板の一端近傍下面には、減速機構付きモーターいわゆるギヤードモーター１１が取り付けられる。このギヤードモーターの出力軸は、取付板の孔を貫通してやや上方に突出し、この出力軸に駆動側傘歯車１２が取り付けられる。前記パネル架台下部内には適宜にベアリングケース１３，１３が適宜距離を有して設けられ、該ベアリングケース間には棒状雄ねじによる回動雄ねじ１４が位置し、ベアリングに接する部分およびベアリングケースより突出する部分は雄ねじを有さない円柱状とし、この突出する部分に従動側傘歯車１５が取り付けられて、前記の駆動側傘歯車と噛み合う関係に位置している。また、回動雄ねじと弧状雄ねじは噛み合って位置する。
以上の構成から、モーター駆動にて双方の傘歯車は回転し、同時に回動雄ねじが回転することにて、この回動雄ねじと噛み合っている弧状雄ねじが回転するために、可動板およびソーラーパネルは可動軸を回転中心として回転することとなり、パネル架台に対するソーラーパネル角度を変えることができる。

１６はセンサー用ソーラーパネルで、市販の小型ソーラーパネルに枠板を取り付けたものであって、適宜支持部材にて前記可動軸の突出部分に取り付けられる。このソーラーセンサーは可動軸に対し対称形に一対が所定角度を有して設けられ、一方はモーターに対する正転センサーとして他方は逆転センサーとして用いられる。
以上の構成によるパネル架台とその取付部材等は、図７にて示すごとく、基礎架台２０上に設けられる。この基礎架台は、平面視四角枠状のアングル接合部材上に４本のアングル部材が長さを変えて固着立設したもので、この立設した部材上に前記のパネル架台が螺着方式にて固定され、従って地面等に対し所定角度を持ってソーラーパネルが位置する。
この角度は、設置場所の緯度に応じて適宜に設定される。なお、基礎架台には適宜支持部材を介して充電用のバッテリー２１が取り付けられ、適宜位置に制御部２２が設けられ、バッテリーはソーラーパネルと制御部およびセンサー用ソーラーパネルに結線接続される。（図示略）次に、本案の機能について説明する。
図７に示す本装置は、斜方のソーラーパネルを南向きにして設置する。初期設定として、ソーラーパネルが水平の場合を考える。太陽は東から昇り、太陽光は図８の初図（ａ）のごとく斜め左方向から射すのでセンサー用ソーラーパネルの左方（逆転側パネル）に起電力が発生する。この起電力は制御部に送られ、制御部はモーターに対して逆転回転の指令を送り、その指令にてモーターは逆回転する。モーター駆動にて傘歯車を介して回動雄ねじ１４は回動し、この回動雄ねじと噛み合っている弧状雄ねじ９は可動軸３を中心に回動し、同時にソーラーパネルが回動する。この回動にてソーラーパネルが太陽光とほぼ直角の位置に至れば、図８の次図（ｂ）のごとく逆転側パネルに対する太陽光の入射角は逆転側パネルと近似平行となるので、この逆転側パネルの起電力は小となり、制御部からモーターへ指令が送られてモーターは停止する。

時間の経過とともに、太陽はより高度を上げ、ソーラーパネルに対する入射角も変化する。例えば図８の図（ｃ）のごとくなり、今度は正転側のパネルに起電力が発生して、既述の作用にてソーラーパネルは正転方向に回動して、最大起電力位置にて停止する。このようにして、本装置のソーラーパネルは最適位置を求めて太陽を追尾しながら発電を継続することとなる。太陽はやがて西方向に傾き、センサー用ソーラーパネルの起電力は小となり、制御部からモーター停止指令が送られてソーラーパネルは停止し、翌朝までその位置を保つこととなる。翌日の朝、太陽は再び東から昇り、既述のごとくソーラーパネルは回動して最適位置にて停止し、太陽の動きとともに追尾がなされて所望の目的を達することができる。
以上、本案について記したが、本案はシンプルな構成にて太陽光入射方向を追尾できるところにその特徴を有するものである。従来は既述のように、固定型のものが多く、発電効率上問題があったが、本案にてこれが解消するものとなったのである。
本案は、減速回転するモーター軸に取り付けた傘歯車に噛み合う傘歯車にて回動雄ねじを回動させ、この回動雄ねじは、半円形可動板外周に位置する弧状雄ねじに噛み合ってソーラーパネルを回動させるものであり、従ってソーラーパネル回動速度はゆっくりとしたものとなり、ソーラーパネル角度の微細な調整を可能とするものである。また制御部は、市販のリレーをメインとした簡単な回路構成であり、比較的簡単な全体構成でありながら当初の目的を達することができる。制御部へはソーラーパネルとバッテリーから電力が供給されるため、夜間その他日光減少時でもモーター駆動制御が可能である。なお、ソーラーパネルからの電力はバッテリーに蓄えられ、このバッテリーから電力を取り出して使用することができる。本案は単機設置以外に、複数台連設も可能であり、この場合はソーラーパネル回動関係部分をリンク機構にて接続することにて、その内の一台のみに追尾機構を設ければよいので、低価格での設置が可能である。
以上のごとく、本案によって良好なる発電効率を維持しつつ発電可能なる、太陽光追尾型のソーラー発電装置を得ることができる。

本考案の主部構造説明図（平面視） 本考案の主部構造説明図（正面視） 本考案の主部構造説明図（左側面視） 本考案の要部構造説明図（右側面視） 本考案の要部構造説明図（正面視） 本考案の要部構造説明図（正面視） 本考案の設置状態図 本考案のセンサー用ソーラーパネル位置変化説明図 本考案の電気機器各部接続説明図 本考案の作動フローチャート図

１ パネル架台
２ ベアリングケース
３ 可動軸
４ パネル取付枠
５ ソーラーパネル
６ 軸保持部
７ 可動板
８ 弧状フレーム
９ 弧状雄ねじ
１０ 取付板
１１ ギヤードモーター
１２ 駆動側傘歯車
１３ ベアリングケース
１４ 回動雄ねじ
１５ 従動側傘歯車
１６ センサー用ソーラーパネル
２０ 基礎架台
２１ バッテリー
２２ 制御部

Claims (3)

1. 設置面に対しソーラーパネルを斜方に位置させる手段と、設置されたソーラーパネルの制御回動手段と、該ソーラーパネル回動に際しその回動方向の選定手段とを有することを特徴とする太陽追尾型ソーラー発電装置。
2. ソーラーパネルの制御回動手段を、軸支されたソーラーパネル取り付け枠下方に設けた弧状雄ねじと該雄ねじに噛み合う回動可能なる棒状雄ねじと、該棒状雄ねじ駆動のためのモーターと、モーター制御のための制御部とから構成してなる請求項１記載の太陽追尾型ソーラー発電装置。
3. ソーラーパネル回動方向の選定手段を、ソーラーパネル取付枠を回動させるための可動軸端に設けた一対のソーラーパネルを用いたセンサー用ソーラーパネルを有し、該センサー用ソーラーパネルを前記可動軸を中心に対称形に所定角度を有して位置させるとともに、該センサー用ソーラーパネルを制御部に結線接続し、以上の構成によるソーラーパネル回動方向選定としてなる請求項１または２記載の太陽追尾型ソーラー発電装置。

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