JP5576839B2

JP5576839B2 - 太陽追尾装置

Info

Publication number: JP5576839B2
Application number: JP2011183514A
Authority: JP
Inventors: 昭彦岡田
Original assignee: 有限会社レック
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: JP2013045934A

Description

本発明は太陽の動きを追尾する太陽追尾装置に関するものである。

太陽電池パネルを設置する場合、固定してしまうのではなく、太陽の動きに合わせて太陽電池パネルの方位角を変更することで発電効率を高めることができ、太陽高度に合わせて傾斜角を変更することで発電効率をさらに高めることができる。

このために太陽の動きに合わせて方位角及び傾斜角を共に制御する太陽追尾装置が特許文献１，２などに示されているが、これらはいずれも方位角調整用の駆動部材と、傾斜角調整用の駆動部材の２つの駆動部材を用いている。このために駆動部材及びその駆動制御についてのコストが高くなっている。

特開２００２−１３７７７号公報特開２００７−１９３３１号公報

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、方位角及び傾斜角の調整を低コストで行うことができる太陽追尾装置を提供することを課題とする。

本発明は、軸方向がほぼ鉛直であるとともに軸まわりに回転自在な回転軸と、太陽に向ける追尾体が上下に回動自在に取り付けられている上記回転軸を回転させる駆動手段と、上記回転軸から所定間隔だけ離れるとともに上記回転軸のほぼ真南に位置するところと上記追尾体とに自在継ぎ手を介して連結されて上記追尾体の水平面に対する傾斜角を太陽高度に合わせるリンクとからなり、上記追尾体における上記リンクとの連結箇所が、上記追尾体の上記回転軸に対する上下回動の軸が東西方向を向いているときに上記追尾体と上記回転軸との上下回動連結箇所の真南に位置する部分であることに特徴を有している。

上記リンクはその長さ調節自在なものであることが好ましく、また、上記所定間隔が可変であることも好ましい。

さらに、上記駆動手段は、追尾体を各々備えた複数の回転軸を連動回転させるものとしてもよい。

本発明においては、回転軸を回転させることで追尾体の方位角を調整すれば、この調整に連動してリンクが追尾体の傾斜角を変化させるものであり、回転軸を回転させるための方位角調整用駆動部材だけで、太陽高度に合わせて傾斜角も調整することができる。

本発明の実施の形態の一例の側面図である。他例を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。追尾のための方位角制御についての説明図である。

本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１において、台座１０から立設した支柱１１に上下一対のアーム１２，１２を設けて、各アーム１２に配した軸受１３，１３によって軸方向が鉛直な回転軸１をその軸まわりに回転自在に保持しており、台座１１上に設置したローテータ１４に回転軸１の下端を連結している。そして回転軸１の上端にヒンジ１５を介して追尾体である太陽電池パネル２を上下に回転自在に取り付けている。

また、回転軸１とほぼ平行な軸３を上記の各アーム１２，１２の先端間に配しており、この軸３には軸３の周りに回転自在な回転体３０を取り付けている。そして回転体３０に設けた水平軸３１にリンク４の一端を上下に回動自在に連結し、リンク４の他端は自在継ぎ手３３を介して太陽電池パネル１の背面に連結している。なお、軸３とリンク４とを連結する回転体３０及び水平軸３１も自在継ぎ手を構成している。

この太陽追尾装置は、回転軸１のほぼ真南に軸３を位置させた状態で設置するものであり、軸３と太陽電池パネル２とを連結するリンク４は、上記ヒンジ１５の軸が東西方向を向いている時に、太陽電池パネル２におけるヒンジ１５の真南に位置する部分に連結されている。

今、上記ローテータ１４によって回転軸１を回転させる時、リンク４は回転軸１から距離Ｌ２だけ離れたところにある軸３に一端が連結されていることから、回転軸１の回転によって太陽電池パネル２の向き（方位角）が変わる時、太陽電池パネル２の傾斜角αもリンク４の存在のために変化する。この時、上述のように回転軸１の真南に軸３が位置しているために、太陽電池パネル２が南向きにある時、その傾斜角αがもっとも小さくなり、太陽電池パネル２が東向きや西向きにある時は、その傾斜角αが大きくなる。

つまり、ローテータ１４によってほぼ１２時間かけて太陽電池パネル２を東向きの状態から南向きの状態を経て西向きの状態に変化させる時、傾斜角αも自動的に変化するとともに、この変化は太陽高度の変化に合わせたものとなる。

なお、上記設置時には、春分・秋分時の太陽南中高度に合わせた長さＬ１のリンク４を用いることで、春分・秋分時の南中時の太陽に太陽電池パネル２を正対させることができるようにしている。リンク４として、図示例のターンバックル型のように長さ調節自在なものを用いると、設置場所の緯度や季節による南中高度の変化に応じた長さＬ１の調節を簡便に行うことができる。

アーム１２の長さ（回転軸１と軸３との間隔Ｌ２）も可変としていると、回転軸１の回転時における太陽電池パネル２の傾斜角αの変化量を調節することができるものとなる。

図２に他例を示す。これは下端部を回転自在に保持した回転軸１の上端にヒンジ１５を介して太陽電池パネル２を取り付けるとともに、台座１０から立設した軸３と太陽電池パネル２とをリンク４で連結している。また、複数の太陽追尾装置における回転軸１の回転を、単一のモータ５によって行うことができるようにするために、複数の太陽追尾装置の各回転軸１を、モータ５によって駆動されるシャフト６に夫々ウォーム減速機７を介して連結している。モータ５を駆動するだけで、複数の太陽電池パネル２の方位角及び傾斜角を調整することができる。なお、シャフト６とウォーム減速機７とを用いて複数の回転軸１，１の回転を同期させているが、これはチェーン等を用いてもよいのはもちろんである。

回転軸１を太陽の方位角に合わせて回転させることは、例えば太陽の向きを光学的に検知する検知手段を設けて、該検知手段の出力に応じてローテータ１４（モータ５）を回転させるものや、設置場所の日の出日の入り時刻データと時計とによってローテータ１４（モータ５）を回転させるもの等を任意に用いることができるが、コストと発電効率の点からは、ＧＰＳ受信機から現在時刻情報と現在位置の緯度経度情報とを取得するとともに、現在時刻と現在位置の緯度経度情報及び予め備えている天体情報から現在の太陽方位（及び太陽高度）を算出し、ローテータ１４（モータ５）を回転させて太陽電池パネル２を現在の太陽方位に向けるものを好適に用いることができる。

また、現在の太陽方位に太陽電池パネル２を向けるにあたっては、ローテータ１４（モータ５）から現在の太陽電池パネル２の方位角を取得して、この方位角と現在の太陽方位との差が一定値以上になれば太陽方位へ補正することになるが、この補正は、図３に示すように、現在の太陽方位＋所定角度βの方位角とし、その後、太陽Ｓの現在位置が太陽電池パネル２の方位角＋所定角度βまで動けば、太陽電池パネル２の方位角を現在の太陽方位＋所定角度βに修正するのが好ましい。この所定角度βとしては、ほぼ８°が好ましい。太陽電池パネル２と太陽Ｓとが約８°ずれると発電ロスが理論上１％となることから、方位に対する発電ロスを１％以内に納めつつ、太陽電池パネル２の方位角修正に関する電力を小さく抑えることができる。

１回転軸
２太陽電池パネル
３軸
４リンク

Claims

軸方向がほぼ鉛直であるとともに軸まわりに回転自在な回転軸と、太陽に向ける追尾体が上下に回動自在に取り付けられている上記回転軸を回転させる駆動手段と、上記回転軸から所定間隔だけ離れるとともに上記回転軸のほぼ真南に位置するところと上記追尾体とに自在継ぎ手を介して連結されて上記追尾体の水平面に対する傾斜角を太陽高度に合わせるリンクとからなり、
上記追尾体における上記リンクとの連結箇所が、上記追尾体の上記回転軸に対する上下回動の軸が東西方向を向いているときに上記追尾体と上記回転軸との上下回動連結箇所の真南に位置する部分であることを特徴とする太陽追尾装置。
上記リンクはその長さ調節自在なものであることを特徴とする請求項１記載の太陽追尾装置。
上記所定間隔が可変であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽追尾装置。
上記駆動手段は、追尾体を各々備えた複数の回転軸を連動回転させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽追尾装置。