JP5271403B2 - ケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置に関し、特に中柱及びケーブルによりソーラー発電モジュールの太陽追尾機能を制御するソーラー発電装置に関する。
通常、ソーラー発電システムは建築物上に固定されており、太陽の位置に従って方向を調整することができず、太陽エネルギーの利用率を大幅に低下させている。また、風力ソーラーハイブリッド発電システムは、風力発電機を支持する柱体によりソーラー発電モジュールを固定しているが、この種のシステムのソーラー発電モジュールは通常小さい。ソーラー発電モジュールの中央部は柱体に傾斜して直接固定されるので、ソーラー発電モジュールの面積が大きすぎると、強風により破損する恐れがある。なぜなら、柱体とソーラー発電モジュールとの間の接合強度が不足しているので、強風に抵抗できないからである。よって、従来のソーラー発電システムは依然改善の余地があった。
従って、本発明の目的は中柱及びケーブルによりソーラー発電モジュールの太陽追尾機能を制御するソーラー発電装置を提供することにより、安定した支持と、太陽追尾の効果を達成することである。
上記の目的を達成するため、本発明は、固定構造体に取付けられたケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置を提供し、前記ソーラー発電装置は、ソーラー発電モジュールと、中柱と、第一及び第二巻取装置と、第一ケーブル及び第二ケーブルを含む。ソーラー発電モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換し、又第一から第四の角部を有する。中柱の第一端は固定構造体に取付けられ、中柱の第二端はソーラー発電モジュールの底部の中間部にヒンジ接続され、ソーラー発電モジュールを回動自在に支持する。第一及び第二巻取装置は、中柱に設置される。第一ケーブルは第一角部に接続される第一端及び第三角部に接続される第二端を有し、第一巻取装置に巻き付けられる。第二ケーブルは、第二角部に接続される第一端及び第四角部に接続される第二端を有し、第二巻取装置に巻き付けられる。第一巻取装置及び第二巻取装置のうちの一つ又は両者を回動することにより、ソーラー発電モジュールの方位角度を調整する。
このほか、前記ソーラー発電装置は更に、第一から第四のアンカー部を有し、固定構造体に固定され、かつ、それぞれ第一から第四の角部に対応する。第一ケーブルは第一及び第三アンカー部を貫通して、Ｗ型構造を形成する。第二ケーブルは第二及び第四アンカー部を貫通して、別のＷ型構造を形成する。
これにより、本発明のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置は、安定した支持と太陽追尾の効果が達成できる。故に、大型発電装置に更に適合し、そして、自由度が高い回動及び移動機能を有し、太陽追尾の効果を達成でき、各種異なる応用に適合して、太陽エネルギーの利用率を有効に向上できる。
図１は本発明の第一実施例に基づくソーラー発電装置を示す。 図2は本発明の第一実施例に基づくソーラー発電装置を示す。 図3は本発明の第一実施例に基づくソーラー発電の立体図である。 図4は本発明の第一実施例に基づくソーラー発電モジュールの俯瞰図である。 図5は本発明の第一実施例に基づくソーラー発電モジュールの俯瞰図である。 図6は本発明の第二実施例に基づくソーラー発電装置を示す。 図7は本発明の第二実施例に基づくソーラー発電装置を示す。 図8は本発明の第二実施例に基づくソーラー発電装置の立体図である。 図9は本発明の第二実施例に基づくソーラー発電モジュールの俯瞰図である。 図１0は本発明の第二実施例に基づくソーラー発電モジュールの俯瞰図である。 図１1は本発明の実施例に基づくソーラー発電装置のソーラーパネルの俯瞰図である。 図１2は本発明の実施例に基づくソーラー発電モジュールと第一及び第二巻取装置の接続ブロック図である。 図１3は本発明の実施例に基づくアンカー部の別の一例である。
以下で述べる「接続」とは、「直接的な接続」又は「間接的な接続」を含むが、これに制限されない。
＜実施例＞
図１と図２は、本発明の第一実施例に基づくソーラー発電装置１の二つの状態を示した図である。図３は、本発明の第一実施例に基づくソーラー発電装置１の立体図である。図１から図３に示すように、本発明の第一実施例のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置１は、固定構造体２に取付けられ、ソーラー発電モジュール１０と、中柱２０と、第一及び第二巻取装置３１、３２と、第一ケーブル５０と、及び第二ケーブル６０を含む。また、本発明の特徴が曖昧にならないように、図１と図２の第一及び第二巻取装置３１、３２は適切な程度に簡略化していることに注意されたい。
ソーラー発電モジュール１０は光エネルギーを電気エネルギーに変換し、又第一から第四の角部１１〜１４を有する。第一から第四の角部１１〜１４は、ソーラー発電モジュール１０の四つの角に非常に隣接させなくてもよく、四つの角の付近であればいい。
中柱２０の第一端２１は固定構造体２に取付けられ、中柱２０の第二端２２はソーラー発電モジュール１０の底部１０Ｂの中間部１０Ｍにヒンジ接続され、ソーラー発電モジュール１０を回動自在に支持する。中間部１０Ｍはソーラー発電モジュール１０の重心に位置することが最も好ましく、又ソーラー発電モジュール１０の重心付近でもよいが、これは特に制限されない。中柱２０の第二端２２は、ユニバーサルジョイント２５を介してソーラー発電モジュール１０の底部１０Ｂの中間部１０Ｍにヒンジ接続される。ユニバーサルジョイント２５は、ボール及びボールに合わせた球形の窪み部を有するが、これは当業者が熟知しているところであるので、詳細に説明しない。このように、ソーラー発電モジュール１０は、ユニバーサルジョイント２５を中心に回動自在であり、ユーザーがソーラー発電モジュール１０の設置角度を容易に調整でき、太陽追尾の効果が達成できる。中柱２０の長さは伸縮可能であるが、固定されてもよい。第一/第二巻取装置３１/３２の回動により、第一/第二巻取装置３１/３２の両側の第一/第二ケーブル５０/６０の一部の長さを変更でき、それによりソーラー発電モジュール１０の角度を変更できる。
第一及び第二巻取装置３１、３２は中柱２０に設置される。特に、第一及び第二巻取装置３１、３２は、中柱２０に移動可能に設置され、第一及び第二巻取装置３１、３２の高さが調整できる。例えば、歯車とラックの組合せ、ナットとスクリューの組合せなどの機構により第一及び第二巻取装置３１、３２の高さが調整できる。この種の機構は当業者であれば容易に理解できるので、ここでは詳細に述べない。第一及び第二巻取装置３１、３２は、手動又は電動の巻取装置であってもよい。第一及び第二巻取装置３１、３２は中柱２０の中に又は中柱２０の外部に設置できるが、これは特に限定しない。
第一ケーブル５０は第一角部１１に接続された第一端５１及び第三角部１３に接続された第二端５２を有する。第一ケーブル５０は第一巻取装置３１に巻き取られる。
第二ケーブル６０は第二角部１２に接続された第一端６１及び第四角部１４に接続された第二端６２を有する。第二ケーブル６０は第二巻取装置３２に巻き取られる。第一巻取装置３１及び第二巻取装置３２のうち一つ又は両者を回動することにより、ソーラー発電モジュール１０の方位角度を調整し、太陽追尾の効果を達成でき、発電効率が最適化される。
図４及び図５は、本発明の第一実施例に基づくソーラー発電モジュール１０の俯瞰図の二つの例である。図４及び図５に示すように、ソーラー発電モジュール１０はフレーム１５と複数のソーラーパネル１６を含む。フレーム１５は第一ケーブル５０と第二ケーブル６０と中柱２０に接続される。複数のソーラーパネル１６はフレーム１５に取付けられ、配列の方式で配置され、並列接続及び/又は直列接続の方式で電気的に接続される。図４及び図５の差異は、第一角部１１と第二角部１２の定義位置が異なることにより、第一ケーブル５０と第二ケーブル６０のルートが異なる。
図６及び図７は、本発明の第二実施例に基づくソーラー発電装置1'の二つの状態の図である。図８は、本発明の第二実施例に基づくソーラー発電装置1'の立体図である。図６から図８に示すように、本実施例は第一実施例に類似し、異なるところは、ソーラー発電装置1'は第一から第四のアンカー部４１〜４４を更に含み、固定構造体２に固定され、かつ、第一から第四の角部１１〜１４にそれぞれ対応し、第一ケーブル５０は第一及び第三アンカー部４１、４３を貫通してＷ型構造を形成する。よって、第一ケーブル５０の第一端５１から第二端５２は、第一アンカー部４１、第一巻取装置３１、第三アンカー部４３を順に通過する。第二ケーブルは第二及び第四アンカー部４２、４４を貫通して別のＷ型構造を形成する。第一/第二巻取装置３１/３２を回動することにより、第一/第二巻取装置３１/３２の両側の第一/第二ケーブル５０/６０の一部の長さを変更でき、これにより、ソーラー発電モジュール１０の角度を変更する。よって、第二ケーブル６０の第一端６１から第二端６２は、第二アンカー部４２、第二巻取装置３２、第四アンカー部４４を順に通過する。このような二つのＷ構造は、全てのソーラー発電装置1'の構造を更に安定させることができ、強風や地震などの外部からの破壊を受けにくい。又、発明の特徴が曖昧にならないように、図６と図７の第一及び第二巻取装置３１、３２は適切な程度に簡略化されていることに注意されたい。
図９と図１０は、本発明の第二実施例に基づくソーラー発電モジュールの俯瞰図の二つの例である。第一実施例の細部に類似するのでここでは詳細に述べない。図９と図１０の差異は、第一角部１１と第二角部の定義位置が異なることにより、第一ケーブル５０と第二ケーブル６０のルートが異なっている。
図１１は本発明の実施例に基づくソーラー発電装置1/1'のソーラーパネル１６の俯瞰図である。図１１に示すように、各ソーラーパネル１６は複数の太陽電池１７を並列及び/又は直列に接続してなる。太陽電池１７は、単結晶、多結晶、フィルム又はその他種類の太陽電池であってもよい。
図１２は、本発明の実施例に基づくソーラー発電モジュールと第一第二巻取装置の接続ブロック図である。図１２に示すように、第一及び第二巻取装置３１、３２はソーラー発電モジュール１０から給電された電動巻取装置である。
図１３は、本発明の実施例に基づくアンカー部４１/４２/４３/４４の別の一例である。図１３に示すように、ケーブル５０/６０はアンカー部４１/４２/４３/４４の中心孔ＣＨを貫通し、アンカー部４１/４２/４３/４４の先端ＴＥは、例えばコンクリートや地面などの固定構造体中に埋入することができる。
本発明のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置により、安定した支持と太陽追尾効果が達成でき、故に大型発電装置に適しており、且つ自由度が高い回動及び移動機能を有し、太陽追尾の効果が達成でき、各種異なる応用に適合し、太陽エネルギーの利用率を有効に向上できる。
実施例により本発明を説明したが、しかし、本発明の範囲をこれに限定するものではない。本発明の本質内であれば、当業者は各種変形や変更を行うことができる。
CH：中心孔
TE：先端
1/1'：ソーラー発電装置
2：固定構造体
10：ソーラー発電モジュール
10B：底部
10M：中間部
11：第一角部
12：第二角部
13：第三角部
14：第四角部
15：フレーム
16：ソーラーパネル
17：太陽電池
20：中柱
21：第一端
22：第二端
25：ユニバーサルジョイント
31：第一巻取装置
32：第二巻取装置
41：第一アンカー部
42：第二アンカー部
43：第三アンカー部
44：第四アンカー部
50：第一ケーブル
51：第一端
52：第二端
60：第二ケーブル
61：第一端
62：第二端

Claims (10)

  1. 固定構造体に取付けられたケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置であって、前記ソーラー発電装置は、ソーラー発電モジュールと、中柱と、第一及び第二巻取装置と、第一ケーブル及び第二ケーブルを含み、
    前記ソーラー発電モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられ、かつ、第一から第四の角部を有し、
    前記中柱の第一端は前記固定構造体に取付けられ、前記中柱の第二端は前記ソーラー発電モジュールの底部の中間部にヒンジ接続され、前記ソーラー発電モジュールを回動自在に支持し、
    前記第一及び第二巻取装置は、前記中柱に設置され、
    前記第一ケーブルは、前記第一角部に接続される第一端及び前記第三角部に接続される第二端を有し、前記第一ケーブルが前記第一巻取装置に巻き付けられ、
    前記第二ケーブルは、前記第二角部に接続される第一端及び前記第四角部に接続される第二端を有し、前記第二ケーブルが前記第二巻取装置に巻き付けられ、
    そのうち、前記第一巻取装置及び前記第二巻取装置のうちの一つ又は両者を回動することにより、前記ソーラー発電モジュールの方位角度を調整することを特徴とするケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  2. 前記ソーラー発電モジュールは、
    前記第一ケーブルと前記第二ケーブルと前記中柱とに接続されるフレームと、
    前記フレームに取付けられる複数のソーラーパネルと、
    を含むことを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  3. 各前記ソーラーパネルは、複数の太陽電池が接続されてなることを特徴とする請求項２記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  4. 前記中柱の前記第二端はユニバーサルジョイントを介して前記ソーラー発電モジュールの前記底部の前記中間部にヒンジ接続されることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  5. 前記中柱の長さは伸縮可能であることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  6. 前記第一及び第二巻取装置は前記中柱に移動可能に設置されることにより、前記第一及び第二巻取装置の高さが調整できることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  7. 前記第一及び第二巻取装置が前記ソーラー発電モジュールから給電される電動巻取装置であることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  8. 前記第一及び第二巻取装置は前記中柱の中に設置されることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  9. 前記第一及び第二巻取装置は前記中柱の外部に設置されることを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
  10. 第一から第四のアンカー部を更に含み、
    前記第一から第四のアンカー部は、前記固定構造体に固定され、かつ、それぞれ前記第一から第四の角部に対応し、前記第一ケーブルは前記第一及び第三アンカー部を貫通して、Ｗ型構造を形成し、前記第二ケーブルは前記第二及び第四アンカー部を貫通して、別のＷ型構造を形成することを特徴とする請求項１記載のケーブル制御太陽追尾型ソーラー発電装置。
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