JP5508039B2

JP5508039B2 - ソーラーパネルの設置構造

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Publication number: JP5508039B2
Application number: JP2010006520A
Authority: JP
Inventors: 據義内川; 是和鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: JP2011146554A

Description

本発明は太陽光により発電を行ない、蓄電していくためのソーラーパネルの設置構造に関する。

従来、太陽光をはじめ、光を電力に変換するシステムは知られているもので、その代表的なものとしてソーラーパネルを使用するシステムが存在する。このソーラーパネルの設置方法として、屋根上や地表上に固設する構造のほか、より効率的に太陽光を受けるため、太陽の軌道に合せ、これを追尾することができるようにした回動、枢動を伴なう可動の構造が知られている。

しかしながら、上記のうち太陽追尾を伴なう設置構造は、制御系、機構が複雑となり、全体重量も嵩むものとなり、設置の作業や管理が極めて面倒で、煩雑なものとなってしまう。また、装置の稼動に関し、始点と終点を規定しているので、再スタートさせた場合、常に、規定された始点へ戻り、稼動するという時間的にもエネルギー的にも無駄な要素が存在していた。

特開２００７−８８３４５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来のソーラーパネルの設置構造、特に、太陽追尾形のソーラーパネルの設置構造は、機構、制御系が複雑なものとなり、設置や管理が非常に煩わしく、要する費用、経費も高額なものとなってしまうという点である。

本発明に係るソーラーパネルの設置構造は、上記した問題点を解決するため、時計を用いた太陽追尾システムを用いており、固定された支承体上にユニバーサルジョイントを介して回動、枢動を可能とした支持柱を設け、その支持柱の上方に支持柱の頂部が貫通する支承板を設け、その支承板上にフランジを有する短管を介して頂面がテーパ面とされたＬ字状に形成される受部材を設け、その受部材上に前記テーパ面に沿った角度でソーラーパネルを設け、前記短管内に位置する支持柱の頂部にアブソリュートセンサを設け、前記支持柱の途中位置から前記支承板までの部分に上端を支承板の中央透孔の内面に接して嵌合され、回転する外筒を設け、支持柱の中程よりやや下方位置に筒状とした取付部材が嵌装止着され、その取付部材の上面開口フランジに突片を一体に有し、この突片にブレーキ付モータが止着され、このブレーキ付モータのモータ軸のギアがギア部材と噛合されて前記外筒を回転させ、かつ、支承板の下面端縁に下端が外方へ向かう複数本の支持脚を設け、その支持脚の下端は転動ボールを有し、前記支承体から等間隔で配置固定された複数の受柱の頂面をつなぐガイド板上に転接され、その受柱は各々高さが異なっており、その頂面は所定の角度のテーパ面とされ、ガイド板は設置面に対し、傾けられており、前記ギアの作用で外筒が回転し、その回転に伴って支持脚がガイド板上を廻転することでソーラーパネルの角度を変更させることを特徴としている。

また、本発明に係るソーラーパネルの設置構造は、前記支持脚の下端は内方に向け屈曲され、前記ガイド板に対し、直角に対応していることを特徴としている。

さらに、本発明に係るソーラーパネルの設置構造は、前記した外筒は支承板上に位置するフランジで前記短管と固定され、モータを駆動源として回転可能としていることを特徴としている。

本発明に係るソーラーパネルの設置構造は上記のように構成されている。そのため、機構的にも、制御系においても非常に簡易なものとなっており、なおかつ、固定式のものと比較して、理論的には１．７倍、実際にはスモッグ等の影響で１．４倍程のエネルギーを得ることができ、その据付作業、メンテナンス等も極めて容易なものとなり、需要者への供給費用、管理費用が安価なものとすることができる。

本発明を実施したソーラーパネルの設置構造を示す構造図である。南天時に別の角度から見た構造図である。東又は西の±９０度位置を示す図である。アブソリュートセンサの取付構造拡大図である。モータのギア機構と軸受の荷重構造を示す拡大図である。

図面として示し、実施例で説明したように構成したことで実現した。

次に、本発明の好ましい実施の一例を図面を参照して説明する。図中１は支承体を示し、この支承体１は円柱状のパイプ材が使用され、頭部を地表に露呈させた状態で埋設される。この支承体１は地表部分で周囲に貫通孔を有する補強材２が嵌め付けられて安定が図られている。

前記した支承体１の頂部にはキャップ体３が被冠装着されている。一方、図中４はこの支承体１の上方に、同軸状で配置される支持柱であり、この支持柱４も円柱状のパイプ材が使用されている。この支持柱４の下端にも下部キャップ５が被冠装着されている。

この支持柱４の下部キャップ５と、支承体１のキャップ３の間にはユニバーサルジョイント６が介在され、このユニバーサルジョイント６の上下は各々下部キャップ５及びキャップ３に対しナット７ｂ、７ｂ‥により締結固着されている。即ち、後述する機構の荷重はこのユニバーサルジョイント６及びキャップ３によって受け止める構造となっているもので、支持柱４の傾動を可能なものとしている。

前記した支持柱４の中程よりやや下方寄りの位置には筒状とした取付部材７が嵌装され、ネジ７ａ、７ａにより支持柱４に止着されている。又、この取付部材７の上面開口縁フランジには突片８ａを一体に有する保持部材８がネジ８ｂ、８ｂ‥により固着されている。

さらに、支持柱４の前記した保持部材８のやや上方に短寸の受筒１２が嵌装され、ネジ１２ａ‥で固定されている。この受筒１２上には第一のスラスト軸受１３が装備されているもので、この第一のスラスト軸受１３及び受筒１２の外面を覆うように、内部の段部を第一のスラスト軸受１３の上面に係合させて装着部材（ホルダー）１４が嵌装されている。

前記した装着部材１４の上面には、第一のスラスト軸受１３上に位置される立壁１５が一体に形成されており、この立壁１５の外周面に沿って、回転する外筒１６の下端が装着されている。そして、立壁１５と支持柱４の間には第二のスラスト軸受１７が設けられており、外筒１６の下端は立壁１５に対し、ネジ１６ａによって固定されている。

前記した外筒１６の上端は上方に配される支承板１９の中央透孔の内面に接して嵌合されているもので、断面を略Ｌ字形に形成した抑えリング２０により、その内面を抑える構成となっている。支持柱４の上端は前記した中央透孔を貫通して、頂部を支承板１９上に露呈している。そして、この支持柱4の上方にはラジアル軸受２１が設けられ、このラジアル軸受２１の外輪上部は外方に屈曲されて抑えリング２０と重合され、ネジ２１ａ、２１ａ‥により止着されている。

一方、前記した保持部材８の突片８ａにはブレーキ付モータ９がネジ９ａ、９ａによって止着され、装着部材１４の外周面にはギア部材２２が装備されており、このギア部材２２と、モータ軸１０ａの上部に取り付けられたギア２３が噛合し、モータ９からの回転力を伝達するものとされている。

さらに、支承板１９上に重合された抑えリング２０の上面には連結用の短管２４が設けられ、この短管２４内には支持柱４の頂部が突出されている。この短管２４の下部フランジと抑えリング２０はネジ２４ａ‥によって固定されている。この短管２４の上部フランジ上には支持板２５が一対の受板２６、２６で挟持された状態で配置され、その一対の受板２６、２６及び支持板２５を貫通させてネジ２５ａ‥によって短管２４の上部フランジに固定されている。

また、短管２４内に突出された支持柱４の頂部には上部キャップ４ａが被冠され、その上部キャップ４ａにアブソリュートセンサ１１が装備されている。このアブソリュートセンサ１１はアブソリュート信号発生器１１ｂを有し、その下方に絶対位置検出部１８を備えており、周囲にセンサ１１ａを備えたものとなっている。このアブソリュートセンサ１１の上端はネジ１１ｃによって下方の受板２６に止着されている。尚、２４ｂは短管２４に形成された点検窓で、肉眼でアブソリュートセンサ１１の状況を確認することができるものとしている。

前記支持板２５上にはアングル材を直角に組んで断面が略Ｌ字状となる受部材２７が設けられている。この受部材２７は上方に向けて短尺部２７ａと長尺部２７ｂを有し、その短尺部２７ａと長尺部２７ｂの頂面は略３０度のテーパ面とされ、そのテーパ状となった頂面に取付板を介してソーラーパネル２８が固定されている。

また、前記した支承体１を中心として等距離位置には複数の受柱２９、２９ａ‥が配置されている。この受柱２９、２９ａ‥は各々の高さが異なっており、その頂面はテーパ状とされ、そのテーパ面は仮想の平面が当接される方向性を有している。この受柱２９、２９ａ‥は地中に埋設された基礎ブロック上に載置され、その下端周囲は補強材３０、３０‥が嵌め付けられている。

この受柱２９、２９ａ‥のテーパ状とされた頂面上にはリング状とされ補強受材で支持されたガイド板３１が受柱２９、２９ａ‥の頂面のテーパによって略１５度程度傾斜して設けられている。このガイド板３１の中央透孔にユニバーサルジョイント６が位置する構成となっている。

また、前記した支承板１９の下面端部には頂部をテーパ状とした複数本（３〜５本）の支持脚３２、３２ａ‥が外方へ向かう状態で備えられている。この支持脚３２、３２ａ‥の下端は内方へ屈曲され、前記したガイド板３１の上面に対し、直交するものとされている。

前記した支持脚３２、３２ａ‥の屈曲された下端は、ガイド板３１の上面外縁寄りに対し、その軸芯を直交させて対応させてあり、各支持脚３２、３２ａ‥の下端面には転動ボール３３、３３‥が設けられ、この転動ボール３３、３３‥によって各支持脚３２、３２ａ‥はガイド板３１上を同期して可動なものとされている。尚、図中３４は機構を覆うカバーである。

本実施例に係るソーラーパネルの設置構造は上記のように構成されている。ここで、このソーラーパネルの設置構造の作動、作用について説明する。本実施例に係るソーラーパネルの設置構造にあって、人為的に位置決めをするのは太陽の昇る位置に対し、できるだけソーラーパネル２８の表面を向ける角度設定のみである。

その初期設定の後は、時計を用いた太陽追尾システムにより、ギア部材２２の作用により、外筒１６を回転させ、ソーラーパネル２８を回動させていく。また、角度設定については支持脚３２、３２ａ‥をガイド板３１に沿って廻転させることで、例えば図にあって支持脚３２と３２ａの位置が入れ替われば、ソーラーパネル２８はその表面を水平状態に近く上方に向けることができる。この際にユニバーサルジョイント６の作用で支持柱４の傾動も保持される。

また、アブソリュートセンサ１１が具備されているため、停止した時の絶対値を把握して、再スタートの際には、従来のように始点に一度戻ることなく、その絶対値を有する位置からのスタートが可能とされている。このため、この設置構造を作動させるためのエネルギーはアブソリュートセンサの入力信号とソーラーパネルの要求制御角度が一致するまでの時間のみモータに電力が供給される。この時間約８．２秒であり、停止後は、無励磁動作のブレーキによって、ソーラーパネルは停止位置を保持する。ブレーキ動作中は運転のための電力は全て停止状態であり、太陽エネルギーをバッテリーに蓄電する。次の動作は３６００秒後に前記の動作が行なわれ、日の出から１時間毎に１回動作し、日没まで１２回の動作となる。日没後は日の出時間位置まで逆転動作し、翌日の日の出時間位置で待機する。このようにステップ（１２回＋戻りの１回）運転であるために、非常に少量なもので済む。常時、太陽を追尾する場合、固定式に対して１．４〜１．５倍のエネルギーを取り出せることが実験で得られている。尚、ブレーキ機構は、作動中は常時ＯＮとしておくことで、フリーな作動を実現できる。

本発明に係るソーラーパネルの設置構造は上記のように構成されている。この構造は回転制御構造となっているため、対象物をソーラーパネルのほかオブジェや各種美術工芸品をはじめとする展示物の展示台として使用しても大きな効果を奏するものとなる。

１支承体
２補強材
３キャップ体
４支持柱
４ａ上部キャップ
５下部キャップ
６ユニバーサルジョイント
７取付部材
８保持部材
８ａ突片
９モータ
１１アブソリュートセンサ
１１ａセンサ
１２受筒
１３第一のスラスト軸受
１４装着部材
１５立壁
１６外筒
１７第二のスラスト軸受
１８絶対位置検出部
１９支承板
２０抑えリング
２１ラジアル軸受
２２ギア部材
２３ギア
２４短管
２４ｂ点検窓
２５支持板
２６受板
２７受部材
２８ソーラーパネル
２９受柱
２９ａ受柱
３０補強材
３１ガイド板
３２支持脚
３２ａ支持脚
３３転動ボール
３４カバー

Claims

時計を用いた太陽追尾システムを用いており、固定された支承体上にユニバーサルジョイントを介して回動、枢動を可能とした支持柱を設け、その支持柱の上方に支持柱の頂部が貫通する支承板を設け、その支承板上にフランジを有する短管を介して頂面がテーパ面とされたＬ字状に形成される受部材を設け、その受部材上に前記テーパ面に沿った角度でソーラーパネルを設け、前記短管内に位置する支持柱の頂部にアブソリュートセンサを設け、前記支持柱の途中位置から前記支承板までの部分に上端を支承板の中央透孔の内面に接して嵌合され、回転する外筒を設け、支持柱の中程よりやや下方位置に筒状とした取付部材が嵌装止着され、その取付部材の上面開口フランジに突片を一体に有し、この突片にブレーキ付モータが止着され、このブレーキ付モータのモータ軸のギアがギア部材と噛合されて前記外筒を回転させ、かつ、支承板の下面端縁に下端が外方へ向かう複数本の支持脚を設け、その支持脚の下端は転動ボールを有し、前記支承体から等間隔で配置固定された複数の受柱の頂面をつなぐガイド板上に転接され、その受柱は各々高さが異なっており、その頂面は所定の角度のテーパ面とされ、ガイド板は設置面に対し、傾けられており、前記ギアの作用で外筒が回転し、その回転に伴って支持脚がガイド板上を廻転することでソーラーパネルの角度を変更させることを特徴とするソーラーパネルの設置構造。
前記支持脚の下端は内方に向け屈曲され、前記ガイド板に対し、直角に対応していることを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネルの設置構造。
前記した外筒は支承板上に位置するフランジで前記短管と固定され、モータを駆動源として回転可能としていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のソーラーパネルの設置構造。