JP3172405U

JP3172405U - タワー型ソーラー発電機

Info

Publication number: JP3172405U
Application number: JP2011005847U
Authority: JP
Inventors: 光一櫻井
Original assignee: 光一櫻井; 櫻井洋子; 櫻井千明; 櫻井秀朗
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2021-10-05

Abstract

【課題】ソーラーパネル体の盤面をより東西方向に広角度で調整することができ、しかも、１本の支柱でも強風に耐えられる支持強度を有し、長期の使用にも耐えられるタワー型ソーラー発電機を提供する。
【解決手段】複数のソーラーセル１１をソーラーパネル枠１２内に並置させたソーラーパネル体を有するタワー型ソーラー発電機である。一本の支柱を立設させ、この支柱の上端に装着した連結具３を介してソーラーパネル体１０の中央部裏面を連結支持する。支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アーム４をソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持する。また、左右角度修正アームの伸縮調整によりソーラーパネル体を東西方向に揺動させる東西追尾装置２０を備えている。
【選択図】図１

Description

本考案は、太陽電池を使用して太陽の光エネルギーから電気を得るために設置されるタワー型ソーラー発電機に関し、特に、ソーラーパネル体の盤面の方向を東西方向に広角度で移動、調整することができるタワー型ソーラー発電機に関する。

従来、この種のタワーソーラー発電システムとしては、半導体のＰ−Ｎ接合部に光が当たると電圧を生じる、例えば、太陽光エネルギーと整合性のよいシリコンを用いた複数のソーラーセルを並置させて、矩形平面直立した一本または二本の支柱にあらかじめ設定された傾斜角度である、例えば、夏至の正午の太陽位置と冬至の正午の太陽位置との略中間位置に向けて固定させるようにしたものがある。

しかし、上記従来例によれば、ソーラーパネル面は常に一定方向に向けられているため、日の出時、日の入り時、あるいは夏至から冬至にかけての四季を通じて、ソーラーパネル面に対し太陽光が殆ど斜めに入射される状態となるため、ソーラーセルへの光照射効率が低下して、発電能力が低減してしまうという問題点を有していた。

そこで本考案者は、これらの問題を解消するために、日の出時、日の入り時、あるいは夏至から冬至にかけて四季を通じて、ソーラーパネル面に対し常に太陽光が垂直に入射される状態となるようにシステムを構築することで、ソーラーセルへの光照射効率を向上させて発電能力を高め、しかも強風にも耐えるようにしたタワーソーラー発電システムを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

上掲特許文献１に記載されたタワーソーラー発電システムは、複数のソーラーセルを並置させたソーラーパネル面が直立した一本または複数本の支柱に固定されて屋外または屋根上に設置される固定式のタワーソーラー発電システムであって、前記複数のソーラーセルが、ソーラーパネル面内に隙間を介して簾状となって並置された耐風・防埃構造である点に特徴を有している。

実用新案登録第３０５９８９９号公報（実用新案登録請求の範囲等）

上記考案によれば、ソーラーセルへの光照射効率を向上させて発電能力を高め、しかも強風にも耐えられる発電システムが得られるものである。しかしながら、その一方で、ソーラーパネルの支持強度および角度調整手段については、未だ十分なものではなかった。

すなわち、上記考案に係るタワーソーラー発電システムは、支柱の側面にソーラーパネル面を取り付けるものであるので、垂直に立設した支柱に対して偏心した負荷が掛かるために支持バランスが悪く、長期間の使用には向かないものであった。

また、ソーラーパネルの角度調節手段は、支柱に連結した横架材を伸縮させて調整する手段を採用していたが、この横架材でソーラーパネル全体の重量を支える構造になっていたので、角度調節手段に過大な負荷が掛り、極めて大掛りな角度調整手段が必要になっていた。しかも、複数本の支柱を要するために、調整可能な角度が制限されるという不都合も生じていた。

そこで本考案の目的は、ソーラーパネル体の盤面の方向を、東西方向に、より広角度で調整することができ、しかも、一本の支柱でも強風に耐えられる支持強度を有し、長期の使用にも耐えられるタワー型ソーラー発電機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案のタワー型ソーラー発電機は、複数のソーラーセルをソーラーパネル枠内に並置させたソーラーパネル体を有するタワー型ソーラー発電機において、
一本の支柱を立設し、該支柱の上端に装着した連結具を介してソーラーパネル体の中央部裏面を連結支持し、該支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アームを該ソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持し、該左右角度修正アームの伸縮調整によりソーラーパネル体の盤面を東西方向に揺動させる東西追尾装置を備えたことを特徴とするものである。

本考案においては、前記東西追尾装置が、前記ソーラーパネル体を東向き仰角６０度から西向き仰角６０度まで揺動させることが好ましい。

また、前記東西追尾装置が、前記左右角度修正アームに油圧シリンダーを使用し、前記ソーラーパネル体の盤面が、日の出から日没までの太陽の移動位置を自動的に追尾することが好ましい。

さらに、前記東西追尾装置が、前記ソーラーパネル体と一体的に移動する円盤状のディスク体と、該ディスク体に穿孔された複数の開孔部と、該開孔部の位置を検出するステップ角検出用センサ及び原点位置検出センサと、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部と、を備えることも好ましい。

本考案によれば、複数のソーラーセルをソーラーパネル枠内に並置させたソーラーパネル体を有するタワー型ソーラー発電機において、一本の支柱を直立させ、この支柱の上端に装着した連結具を介してソーラーパネル体の中央裏面を連結支持したので、支柱の側面にソーラーパネル面を取り付けていた従来のソーラーパネル体と比較して、一本の支柱でも安定した支持が可能となった。

また、支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アームをソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持し、該左右角度修正アームの伸縮調整によりソーラーパネル体の盤面を東西方向に揺動させる東西追尾装置を設けたことで、角度調整手段に過大な負荷が掛るといった問題点が解消される。しかも、ソーラーパネル体の盤面より広角度に調整できるので、効率的な発電が可能になる。

また、東西追尾装置の左右角度修正アームを、ソーラーパネル体を東向き仰角６０度から西向き仰角６０度まで揺動させられるものとすることで、日本全国の地域において効果的な発電が可能になる。

さらに、前記東西追尾装置が、左右角度修正アームに油圧シリンダーを使用し、ソーラーパネル体の盤面が日の出から日没までの太陽の移動位置を自動的に追尾するものとすることで、ソーラーセルへの光照射効率を向上させて、発電能力を高めることができる。

さらに、前記東西追尾装置が、ソーラーパネル体と一体的に移動する円盤状のディスク体と、ディスク体に穿孔された複数の開孔部と、開孔部の位置を検出するステップ角検出用センサ及び原点位置検出センサと、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部と、を備えるものとすることで、太陽光から入射される光に対して、より正確に、且つ広角度に微調整することが可能となり、光照射効率を一層高めることができる。

本考案のタワー型ソーラー発電機の一実施形態を示す側面図である。ソーラーパネル体の正面図である。ソーラーパネル体を水平に保持した状態を示す要部正面図である。ソーラーパネル体を東西に揺動させた状態を示す要部正面図である。東西追尾装置の正面図である。前記東西追尾装置の使用状態である。本考案のタワー型ソーラー発電機のブロック図である。

以下、本考案におけるタワー型ソーラー発電機の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すタワー型ソーラー発電機１は、一本の支柱２を垂直に立設し、この支柱２の上端に装着した連結具３を介してソーラーパネル体１０の中央部裏面を連結支持するものである。図２に示すように、ソーラーパネル体１０は、複数のソーラーセル１１をソーラーパネル枠１２内に吹き抜け用の隙間１３を介して並置させ、耐風邪・防埃構造としてある。なお、ソーラーパネル体１０は、南北方向に略２０〜６５度の角度ａで傾斜されている。

ソーラーセル１１には、半導体のＰ−Ｎ接合部に光が当たると電圧を生じる、例えば、太陽光エネルギーと整合性のよいシリコン等を用いた矩形状の複数のソーラーセルが使用され、３，４０８ｍｍ×７，５００ｍｍのソーラーパネル枠１２内に２８枚併置されている。なお、ソーラーセルの枚数やソーラーパネル枠の寸法形状は任意に設定できるものである。

本考案においては、一本の支柱２を直立させ、この支柱２の上端に装着した連結具３を介してソーラーパネル体１０の中央部裏面が連結保持されている。また、支柱２の東西側面には、伸縮自在な左右一対の左右角度修正アーム４が設けられている。さらに、連結具３の後方には、左右角度修正アーム４の伸縮調整でソーラーパネル体１０の盤面を東西方向に揺動させる東西追尾装置２０が備えられている。左右角度修正アーム４には油圧シリンダーが使用され、かかる左右角度修正アーム４の伸縮調整により、図４に示すように、ソーラーパネル体１０の盤面を東西方向に揺動させることができる。

図３に示すように、左右角度修正アーム４の先端は、自在継手５を介してソーラーパネル体１０裏面の連結金具６に連結されている。左右角度修正アーム４と連結具３との揺動によって、図４に示すように、ソーラーパネル体１０を東向き仰角６０度から西向き仰角６０度まで揺動させるように設定されている。

東西追尾装置２０は、左右角度修アーム４を操作し、ソーラーパネル体１０を東西方向に移動させて日の出から日没まで太陽の移動位置を自動的に追尾するもので、左右角度修アーム４の自由継手５の近傍に装着されている。

また、東西追尾装置２０は、図５及び図６に示すように、ソーラーパネル体１０と一体的に移動する円盤状のディスク体２１と、ディスク体２１に穿孔された複数の開孔部２２と、ソーラーパネル体１０に具備されたセンサ２３と、開孔部２２の位置を検出する原点位置検出センサ２４とステップ角検出センサ２５とからなる。

また、東西追尾装置２０は、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部２６と、ディスク体２１が過移行した際にオーバーラン検出部２６を検出し、ディスク体２１を原点位置まで戻すオーバーラン用センサ２７とを備える。なお、開孔部２２の穿孔数や大きさは任意に設定することができるが、最大広角９７．５度で、開孔部２２の間隔を７．５度の等間隔に穿孔することが好ましい。なお、原点位置検出センサ２４とステップ角検出センサ２５とを変更することで、ソーラーパネル体１０の傾斜角度は自在に調整することができる。

次に、図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、東西追尾装置２０によりソーラーパネル体１０を東西方向に角度修正する状態を示す。

（ａ）は、ソーラーパネル体１０をスタートさせる状態であり、原点位置検出用センサ２４は開孔部２２の左端位置に配置されている。この状態で、タイマーが始動すると、ソーラーパネル体１０と円盤状のディスク体２１とが一体的に移動を始める。

（ｂ）は、太陽が西方向に移行した状態であり、この際、ソーラーパネル体１０とディスク体２２とは、太陽光がソーラーパネル体に直角に入射されるように、太陽を追尾するように一体的に移動する。

（ｃ）は、太陽が西側に沈む日没の状態を示すもので、ソーラーパネル体１０とディスク体２２とは西側に配置される。またこの際、ステップ角検出センサ２５は、開孔部２２の右端に配置される。太陽が日没状態になると、ステップ角検出センサ２５にて、ソーラーパネル体１０とディスク体２２とは、（ａ）に示すスタート位置まで戻される。

図７は、本考案のタワー型ソーラー発電機及びその付属品を示すブロック図であり、タワー型ソーラー発電機１に接続されているコントローラ部３０と、コントローラ部３０にケーブルを介して接続されているアンテナ部３１とからなる。

コントローラ部３０は、アンテナ部３１より送信される時刻を設定するクオーツ時計、電波時計、デジタル時計等からなる時計３２と、時計３２に接続されている電源部３３、時計３２へ手動で時刻を設定する手動設定部３４とを具備している。また、コントローラ部３０は、油圧バルブ駆動をタワー型ソーラー発電機１に出力し、一方、タワー型ソーラー発電機１は、コントローラ部３０へ位置検出センサ信号を入力する。

上述の構成とすることで、本考案のタワー型ソーラー発電機１は、東西追尾装置２０により、ソーラーパネル体１０の盤面が日の出から日没までの一日を通じ、常に太陽の位置する方向へ向くように東西方向に角度調整できる。そのため、太陽光から入射される光に対して、より正確に、且つ広角度に微調節することが可能になり、光照射効率を一層高めることができる。しかも、一本の支柱でも強風に耐えられる支持強度を有し、長期の使用にも耐えられるものとなる。

１タワー型ソーラー発電機
２支柱
３連結具
４左右角度修正アーム
５自在継手
６連結金具
１０ソーラーパネル体
１１ソーラーセル
１２ソーラーパネル枠
１３隙間
２０東西追尾装置
２１ディスク体
２２開孔部
２３センサ
２４原点位置検出用センサ
２５ステップ角検出センサ
２６オーバーラン検出部
２７オーバーラン用センサ
３０コントローラ部
３１アンテナ部
３２時計
３３電源部
３４手動設定部

Claims

複数のソーラーセルをソーラーパネル枠内に並置させたソーラーパネル体を有するタワー型ソーラー発電機において、
一本の支柱を立設し、該支柱の上端に装着した連結具を介してソーラーパネル体の中央部裏面を連結支持し、該支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アームを該ソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持し、該左右角度修正アームの伸縮調整により該ソーラーパネル体の盤面を東西方向に揺動させる東西追尾装置を備えたことを特徴とするタワー型ソーラー発電機。
前記東西追尾装置が、前記ソーラーパネル体を東向き仰角６０度から西向き仰角６０度まで揺動させる請求項１記載のタワー型ソーラー発電機。
前記東西追尾装置が、前記左右角度修正アームに油圧シリンダーを使用し、前記ソーラーパネル体の盤面が、日の出から日没までの太陽の移動位置を自動的に追尾する請求項１または２記載のタワー型ソーラー発電機。
前記東西追尾装置が、前記ソーラーパネル体と一体的に移動する円盤状のディスク体と、該ディスク体に穿孔された複数の開孔部と、該開孔部の位置を検出するステップ角検出用センサ及び原点位置検出センサと、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部と、を備える請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のタワー型ソーラー発電機。