JP6614637B2

JP6614637B2 - 簡易型太陽追尾装置

Info

Publication number: JP6614637B2
Application number: JP2015097009A
Authority: JP
Inventors: 忠治藤原; 洋一郎北野; 悠也國政
Original assignee: 株式会社メセナ
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: JP2016213998A

Description

本発明は、太陽の日出から日没までの一日で変わる方位角や、年間を通して変わる仰角に合わせて、太陽に正対させるように太陽光パネルを作動させる追尾型の簡易型太陽追尾装置に関するものである。

追尾型の太陽追尾装置に関しては、例えば、特許文献１に、太陽光を平面で受ける太陽電池パネルを太陽の動きに応じて、仰角の調整を行うと共に、東西方向の方位角を調整し、太陽の動きに追従させる太陽光追従型発電装置において、太陽電池パネルの仰角は、太陽電池パネルの上端辺を昇降可能な構成として調整し、太陽電池パネルの東西方向の方位角は、太陽電池パネルの上端辺を回転可能な構成として調整するようにし、太陽電池パネルの下端辺は上端辺の調整に自在に追従するようにした太陽追尾装置が開示されている。

特開２００５−２５１８６５号公報

特許文献１に記載の発明は、仰角を調整するための機構は、上端辺を昇降させながらスライドさせる装置を設けなければならず、太陽追尾装置が複雑化し大型化するという問題があった。

また、東西方向の方位角を調整するための機構は、太陽光パネルの下端辺の中心を回転中心に上端辺を回転させる構造であり、仰角調整機構内の昇降領域内に配設するため、方位角調整装置が複雑化し、大きな出力の駆動機構が必要となり、高コスト化になるという問題があった。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、簡易な機構で太陽に正対させることができる簡易型太陽追尾装置を提供することを課題とする。

本発明における車輪６とは、車両用等のタイヤ装着した車輪６、ゴムタイヤ付キャスター、電車等の車輪６、コロ等の移動物体の接地用に使用する車輪６を意味する。

請求項１に記載の簡易型太陽追尾装置１は、太陽光パネル７の受光面が太陽と正対するように太陽光パネル７を水平方向及び垂直方向に回動させる簡易型太陽追尾装置１であって、前記太陽光パネル７を載設するパネル架台３と、前記パネル架台３の水平方向の回動中心に立設する固定軸５と、前記パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａを前記パネル架台３の両端で軸支する支柱４と、上方に向けて前記支柱４が立設され、周縁部で下方に向けて少なくとも１つの車輪６が垂設され、前記固定軸５を中心に水平方向に回動自在に設置された基台フレーム２と、前記車輪６のうちの一つの車輪６ａの接地面となる外周面をローラー２１により押圧しながら、前記外周面に前記ローラー２１の回転運動を伝達させることにより車輪６ａを回転させる車輪駆動手段２０と、前記車輪駆動手段２０を制御することにより基台フレーム２の水平方向の回動を制御する制御手段３０と、前記パネル架台３の垂直方向の回動機構４０と前記パネル架台３の回動後の傾斜状態の保持機構５０とを有し、前記回動機構４０と前記保持機構５０とが分離形成された垂直方向の回動保持手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１において、前記パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａを、太陽光パネル７及びパネル架台３の重心位置とすることを特徴とする。

請求項３に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１又は２において、前記車輪駆動手段２０が、車輪６ａの接地面となる外周面に上方から当接させた状態で、かつ軸心が車輪６ａの軸心と平行になるように横設されたローラー２１と、前記ローラー２１の上方に配設され、中央部２２ｂで前記ローラー２１の軸心を軸支して、一端側２２ｃが基台フレーム２に固定された軸部ｃに垂直方向に回動自在に軸支され、他端側２２ａが自由端であって基台フレーム２に取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体２３により、又は、前記ローラー２１の上方に配設され、中央部２２ｂで前記ローラー２１の軸心を軸支して、１端側２２ｃ及び他端側２２ａともに自由端であって基台フレーム２に取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体２３により、下方向に一定圧で押圧する搖動可能な押圧部材２２と、前記押圧部材２２に固定された駆動源２４と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記制御手段３０が、日出から日没までの間は前記基台フレーム２を時計周りの方向に回動させるように所定の間隔で間欠的に車輪駆動手段２０を回動させ、日没時として設定した時間に到達すると、又は前記基台フレーム２の向きが日没時として設定した向きに一致すると、前記基台フレーム２を反時計周りの方向に回動させるように車輪駆動手段２０を回動させて前記基台フレーム２の向きを日出時として設定した状態に戻すという制御をすることを特徴とする。

請求項５に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記回動機構４０が、前記パネル架台３の外周枠の支柱４側のいずれかの側から下方に突設され、回動中心を前記パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａと一致させた半円形状の半円フレーム６０と、前記半円フレーム６０の外周面に沿って、両端を外周面に固定し中央領域を懸架状態にしたチェーン６１と、前記半円フレーム６０の外周面と前記チェーン６１との間に介在させて前記チェーン６１と係合する回転ギア４１と、前記回転ギア４１を回動させる回動手段４５と、を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項５において、前記保持機構５０が、前記半円フレーム６０の外周縁に等間隔で形成された複数の溝部５１と、前記支柱４に軸支され垂直方向に回動することによって、又は前記支柱４に取り付けられスライドすることによってその前端部が前記溝部５１に嵌入する固定バー５２と、前記溝部５１に嵌入した状態の固定バー５２を固定状態に保持する保持部材５３と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の簡易型太陽追尾装置１は、一日における日出から日没までの太陽の方位に応じて水平方向に回動させ、一年間における太陽の高度に応じて垂直方向に回動させて、常に太陽に太陽光パネル７を正対させるので、太陽光を効果的に利用した発電を行うことができる。

簡易型太陽追尾装置１の水平方向の回動をする駆動源２４を、簡易型太陽追尾装置１の回動中心の位置ではなく、簡易型太陽追尾装置１の外周縁の近傍に設けたので、簡易型太陽追尾装置１の回動中心近傍に駆動源２４を配設した構造に比較して、構造を簡易化でき、駆動源２４の出力を小さくでき小型化できる。

また、簡易型太陽追尾装置１の仰角調整する機構を、パネル架台３を手で軽く回動できる回動機構４０と、パネル架台３の傾斜状態を保持する保持機構５０に分離したので、構造を簡易できるという効果を奏する。

車輪駆動手段２０が、回転するローラー２１を下方に付勢状態のままで一つの車輪６ａの接地面となる表面に押圧させるので、例えばゴム製のタイヤが摩耗しても、又は走行するタイヤが接する地面Ｇ等の表面に凹凸があっても、車輪６ａはしっかりと地面Ｇの形状変化に追従できるという効果を奏する。そのため、車輪６ａが空回りしないのでしっかりと太陽光パネル７を太陽に正対させることができる。

請求項２に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１に記載の発明と同じ効果を奏するとともに、さらに、太陽光パネル７とパネル架台３の重心の高さと同じ高さに垂直方向の回動中心を設けるように支柱４で軸支するようにしたので、無風状態で外力が付加されないときにはロックなどの保持機構５０がなくても傾斜状態を保持でき、人力で旋回するときは極めて小さい力で手動操作することができる。

請求項３に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１又は２に記載の発明と同じ効果を奏するとともに、駆動源２４が地面Ｇの凸凹に応じて車輪６を回転させるローラー２１とともに一体化された構造としたので、凹凸の地面Ｇ上を車輪６が移動したときにローラー２１ともに上下方向に搖動することから、駆動源２４からローラー２１間の伝達が地面Ｇの状況にかかわらず円滑に伝達される。

請求項４に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同じ効果を奏するとともに、一日における日出から日没までの太陽の方位に応じて水平方向に回動させる方法を、太陽の東から西への移動速度にきわめて近似させて太陽光パネル７の向きを東から西へ移動させることができる。例えば、水平方向の回動時間や休止時間を任意に設定して間欠運動を自動的にさせて、太陽に正対させるように太陽光パネル７を回動させることができる。

請求項５に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１乃至４に記載の発明と同じ効果を奏するとともに、太陽光パネル７及びパネル架台３の重心を通過する部位に水平方向の回転軸４３を設けている形態となるので、極めて軽く容易に太陽光パネル７及びパネル架台３を垂直方向に回動させることができる。このときに、太陽の高さ（仰角）は１年間を１サイクルとして月ごとに徐々に変化するが、その仰角は緯度と経度で決まっているので、例えば月ごとに太陽光パネル７及びパネル架台３の仰角の位置に予め印をしておき、月ごとに該当する印に一致させるように太陽光パネル７及びパネル架台３を垂直方向に旋回させることによって、太陽の季節や月によって変わる高さに対応させて簡易型太陽追尾装置１の仰角を変えることができる。また、仰角調整周期は半月毎でも１週間毎でも任意の時期とすることができる。

請求項６に記載の簡易型太陽追尾装置１は、請求項１乃至５に記載の発明と同じ効果を奏するとともに、太陽光パネル７及びパネル架台３の一旦調整した仰角の傾斜状態を保持することができる。垂直方向の回動機構４０で回動作業と保持を兼ねる構造に比較して、本発明は垂直方向で傾斜させる回動機構４０と、傾斜状態を保持する保持機構５０を完全に分離させたので、回動作業に要する力を極小化できるという効果を奏する。よって、人力で太陽光パネル７を容易に軽く垂直方向に回動させることができ、自動化の場合にも小さい出力で作動させることができる。

本発明に係る簡易型太陽追尾装置の実施形態を示す右側面図である。簡易型太陽追尾装置の基台フレームのすぐ上で水平方向に切断した状態を示す平面図である。図１におけるＡ矢視からの、支柱と太陽光パネル間の構成を示す簡易型太陽追尾装置の正面図である。車輪を回転させる車輪駆動手段の構成を示す説明図である。図４における押圧部材を含む構成をＢ矢視からみた外観図である。図４における押圧部材を含む構成であって、車輪を押圧するローラーの部位の構成を示すＣ−Ｃ断面の断面図である。図４における押圧部材を含む構成であって、押圧部材が搖動する回転中心の軸周辺の構成を示すＤ−Ｄ断面の断面図である。図４における押圧部材を含む構成であって、駆動源が押圧部材に固定されている状態を示す平面図である。簡易型太陽追尾装置の右側面図であって、半円フレーム、チェーン及び回転ギアの構成を示す右側面図である。図９におけるＥ部の拡大図であって、チェーン及び回転ギアの状態を示す拡大図である。図１におけるＦ矢視であって、回動機構の構成を示す説明図である。図１におけるＭ−Ｍ断面図であって、回動させて半円フレームの溝部に嵌入させる固定バーが未嵌入の状態を示す正面視の断面図である。図１におけるＭ−Ｍ断面図であって、回動させて半円フレームの溝部に嵌入させる固定バーが嵌入した状態を示す正面視の断面図である。図１におけるＮ−Ｎ断面図であって、回動させて半円フレームの溝部に嵌入させる固定バーが嵌入して未ロック状態を示す平面視の断面図である。図１におけるＮ−Ｎ断面図であって、回動させて半円フレームの溝部に嵌入させる固定バーが嵌入してロックした状態を示す平面視の断面図である。基台フレームの水平方向の回動を制御する制御手段の構成を示す平面視の説明図である。車輪が１つのみの構成とした形態を示す簡易型太陽追尾装置の右側面図である。

本発明に係る簡易型太陽追尾装置１は、図１に示すように太陽光パネル７の受光面が太陽と正対するように太陽光パネル７を水平方向及び垂直方向に回動させる簡易型太陽追尾装置１であって、前記太陽光パネル７を載設するパネル架台３と、前記パネル架台３の水平方向の回動中心に立設する固定軸５と、前記パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａを前記パネル架台３の両端で軸支する支柱４と、上方に向けて前記支柱４が立設され、周縁部で下方に向けて少なくとも１つの車輪６が垂設され、前記固定軸５を中心に水平方向に回動自在に設置された基台フレーム２と、前記車輪６のうちの一つの車輪６ａの接地面となる外周面をローラー２１により押圧しながら、前記外周面に前記ローラー２１の回転運動を伝達させることにより車輪６ａを回転させる車輪駆動手段２０と、前記車輪駆動手段２０を制御することにより基台フレーム２の水平方向の回動を制御する制御手段３０と、前記パネル架台３の垂直方向の回動機構４０と前記パネル架台３の回動後の傾斜状態の保持機構５０とを有し、前記回動機構４０と前記保持機構５０とが分離形成された垂直方向の回動保持手段と、を備える。

簡易型太陽追尾装置１は、太陽光を利用して効果的な発電を行うための装置であり、太陽光パネル７を水平方向で東西方向に回動させるための構成が、図２及び図１６に示すように固定軸５、基台フレーム２、車輪６、車輪駆動手段２０及び制御手段３０であり、太陽光パネル７を垂直方向で仰角可変方向に回動させる構成が、図１、図３、図９、図１１乃至図１５に示すようにパネル架台３、支柱４、垂直方向の回動機構４０及び傾斜状態の保持機構５０である。

パネル架台３は、図１及び図３に示すように太陽光パネル７を載設させており、パネル架台３の外枠形状は略四角枠形状を有する。

まず、太陽光パネル７を水平方向で東西方向に回動させるための構成について説明する。

固定軸５は、図１及び図２に示すように地面Ｇや建物の床面Ｇから立設され、基台フレーム２の回動中心に位置する。そして、図１７に示すように車輪６数が１〜２の形態の場合は、固定軸５は車輪６とともに太陽光パネル７や基台フレーム２等の重量を受けるために基台フレーム２を載設させて、かつ基台フレーム２と固定軸５間にベアリングを転動させて固定軸５を中心に基台フレーム２を回動させる構造となる。このときに基台フレーム２及び固定軸５間の垂直方向の滑動域を長くすることにより基台フレーム２の安定感が向上する。また、車輪６数が３つ以上の形態の場合は、車輪６が太陽光パネル７や基台フレーム２等の重量を受けるため固定軸５には重量をかからないようにできることから、固定軸５上に基台フレーム２を載設させないで、基台フレーム２と固定軸５間にベアリングを転動させて固定軸５を中心に基台フレーム２を回動させる構造となる。

また、基台フレーム２は、図２に示すように少なくとも１つの車輪６を垂下させる部位と、左右の支柱４を立設させる部位とを備える形態であればよく、基台フレーム２の外枠形態としては、例えば平面視で三角形状、四角形状、円形状又は多角形状などの形態、又はそれらの形態の中から組み合わせた形態がある。また、図２に示すように、基台フレーム２には、車輪駆動手段２０を支持する基台フレーム２ｂ、及びパネル架台３と基台フレーム２との平面視の大きさが異なる場合には左右の支柱４を立設させる基台フレーム２ａが備えられる。

車輪６は、車両用等のタイヤ装着した車輪６、ゴムタイヤ付キャスター、電車等の車輪６、コロ等の移動物体の接地用に使用する車輪６などの転動するものであればよい。また、車輪６の直径は、ローラー２１の直径との関係で任意に設定する。車輪駆動手段２０は例えば図１における車輪６ａのように１つの車輪６に設ければよい。

車輪駆動手段２０は、図４乃至図８に示すように、車輪６ａの接地面となる外周面に上方から当接させた状態で、かつ軸心ａが車輪６の軸心ｂと平行になるように横設されたローラー２１と、前記ローラー２１の上方に配設され、中央部２２ｂで前記ローラー２１の軸心ａを軸支して、一端側が基台フレーム２に固定された軸部ｃに垂直方向に回動自在に軸支され、他端側が自由端であって基台フレーム２に取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体２３により、又は、前記ローラー２１の上方に配設され、中央部２２ｂで前記ローラー２１の軸心を軸支して、１端側２２ｃ及び他端側２２ａともに自由端であって基台フレーム２に取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体２３により、下方向に一定圧で押圧する搖動可能な押圧部材２２と、前記押圧部材２２に固定された駆動源２４と、を備える。

駆動源２４は、例えば減速機付モーター２４であり、減速機付モーター２４は、太陽光パネル７の電力によって稼働するようにしており、図８に示すように減速機付モーター２４の回転力をローラー２１に伝達している。減速機付モーター２４の回転軸とローラー２１の回転軸ａとは同一方向でも直交方向でも伝達経路を変えることによって減速機付モーター２４の回転力をローラー２１に伝達可能であるのでいずれの配設でもよい。減速機付モーター２４は、押圧部材２２の側壁に取付部材２４ａを介して固定されるので、減速機モーター２４とローラー２１とは一体として搖動するようにしている。

押圧部材２２は、図４に示すように車輪６ａの上方に配設され、図５乃至図７に示すように垂直方向の断面が略コ字状で、図８に示すように平面視で略長方形状の形状を有している。断面形状をコ字形状にすることにより、押圧部材２２の剛性を高めることができる。

次に押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａにおける基台フレーム２ｂ等との取付構造について説明する。まず、押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａの第一の構造は、押圧部材２２の一端側２２ｃの車輪駆動手段２０の構造が、図７に示すように、基台フレーム２ｂに固定された軸部ｃに押圧部材２２が垂直方向に回動自在に軸支されている構造である。

そして、押圧部材２２の他端側２２ａの第一の構造としての車輪駆動手段２０の構造は、図５に示すように、コイル状のスプリング２３の中央の孔部に略ボルト形態の上端規制具２５を挿入させて、この状態の上端規制具２５を押圧部材２２に穿孔された孔に、並びに基台フレーム２ｂ又は基台フレーム２ｂに突設させた部材に穿設された孔に挿通させて、下端側にナットを基台フレーム２ｂ又は基台フレーム２ｂの突設部材に下方から密着させて螺着させる構造である。これにより、前記スプリング２３の上端は前記上端規制具２５の上端部によって高さ位置が規制されるので、前記スプリング２３は下方向の付勢力を有するようになり、前記スプリング２３の下端に当接された押圧部材２２には常に下方向の前記スプリング２３のバネ力による一定の押圧がかけられる。弾性体２３としてはコイル状のスプリング２３などの下方向の付勢力を有する弾性体２３であればよい。

次に、押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａの第二の構造（図なし）は、押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａの車輪駆動手段２０の構造が、ともに第一の構造の他端側２２ａの構造と同じ構造であって、コイル状のスプリング２３の中央の孔部に略ボルト形態の上端規制具２５を挿入させて、この状態の上端規制具２５を押圧部材２２に穿孔された孔に、並びに基台フレーム２ｂ又は基台フレーム２ｂに突設させた部材に穿設された孔に挿通させて、下端側にナットを基台フレーム２ｂ又は基台フレーム２ｂの突設部材に下方から密着させて螺着させる構造である。これにより、前記スプリング２３の上端は前記上端規制具２５の上端部によって高さ位置が規制されるので、前記スプリング２３は下方向の付勢力を有するようになり、前記スプリング２３の下端に当接された押圧部材２２には常に下方向の前記スプリング２３のバネ力による一定の押圧がかけられる。

次に、押圧部材２２の中央部２２ｂの車輪駆動手段２０の構造は、押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａが第一の構造及び第二の構造ともに、図６に示すように、車輪６ａの接地面となる外周面にローラー２１の外周面を当接させて、前記車輪６の外周面の当接部分をローラー２１により押し下げるようにローラー２１の高さを設定し、ローラー２１の回転軸ａを押圧部材２２が軸支する構造としている。これにより、車輪６ａ側からローラー２１側に対してローラー２１を上方向に押し上げる力がかかり、間接的に車輪６側から押圧部材２２に対して押圧部材２２を押し上げる方向に力がかかる。

押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａが第一の構造の場合には、図４に示すように、押圧部材２２の一端側２２ｃは垂直方向に回動自在に軸支され、押圧部材２２の中央部２２ｂではローラー２１を介して押圧部材２２を上方向に押し上げる力がかかり、押圧部材２２の他端側２２ａはスプリング２３により押圧部材２２を下方向に一定の押圧がかかる構造となっているので、押圧部材２２が図４に示すように上下方向に搖動することによってローラー２１は常に車輪６ａに弾接して一定圧の押圧をかけることができる。これによりローラー２１の回転力を車輪６ａに効率よく伝達させることができる。

押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａが第二の構造の場合においても、押圧部材２２の中央部２２ｂではローラー２１を介して押圧部材２２を上方向に押し上げる力がかかり、押圧部材２２の一端側２２ｃ及び他端側２２ａはスプリング２３により押圧部材２２を下方向に一定の押圧がかかる構造となっているので、押圧部材２２が上下方向に搖動することによってローラー２１は常に車輪６ａに弾接して一定圧の押圧をかけることができる。これによりローラー２１の回転力を車輪６ａに効率よく伝達させることができる。

次に、車輪駆動手段２０を駆動させる制御手段３０について説明する。制御手段３０は、日出から日没までの間は基台フレーム２を時計周りの方向に回動させるように所定の間隔で間欠的に車輪駆動手段２０を回動させ、日没時として設定した時間に到達すると、又は基台フレーム２の向きが日没時として設定した向きに一致すると、前記基台フレーム２を反時計周りの方向に回動させるように車輪駆動手段２０を回動させて前記基台フレーム２の向きを日出時として設定した状態に戻すという制御をする。

太陽光パネル７と一体化した基台フレーム２を時計周りの方向に所定の時間間隔で間欠的に回動させる方法として、駆動源２４を作動させる時間帯と停止させる時間帯を予めタイマー設定し、前記２つの時間帯を繰り返すように設定し、予め設定した日没時間に到達するまで繰り返すようにコントローラー３１に設定する制御方法、又は、図１６に示すように固定軸５に隙間を有して嵌装させて、基台フレーム２に固定した回転盤３６に凹凸領域３４を形成させて、例えば時計周りに回動するとして第一近接センサー３２が凸部を検出すると予め設定した時間相当分停止し、該時間経過後に駆動源２４が作動し、第一近接センサー３２が次の凸部を検出すると予め設定した時間相当分停止するというサイクルを繰り返すようにコントローラー３１に設定する制御方法がある。

次に、日没時になると太陽光パネル７の水平方向の向きを日出時の向きに復帰させる制御方法として、日没時として予め設定した時間に到達すると基台フレーム２を反時計方向に回動させ、第二近接センサー３３が日出時の位置を検出したら停止させるようにコントローラー３１に設定する制御方法、又は、図１６に示すように基台フレーム２に固定した回転盤３６が時計方向に回動していって、第二近接センサー３３が前記回転盤３６の円弧領域３５の凸部から凹凸領域３４の凹部を最初に検出すると、基台フレーム２を反時計方向に回動させ、第二近接センサー３３が日出時の位置を検出したら駆動源２４を停止させるようにコントローラー３１に設定する制御方法がある。

次に、太陽光パネル７の仰角の調整方法について説明する。太陽光パネル７の仰角の調整となるパネル架台３の垂直方向の回動方法は、パネル架台３の回動機構４０と傾斜したパネル架台３の保持機構５０とからなる。前記回動機構４０と前記保持機構５０とは分離させた構造としている。

回動機構４０は、パネル架台３の外周枠の支柱４側のいずれかの側から下方に突設され、回動中心を前記パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａと一致させた半円形状の半円フレーム６０と、前記半円フレーム６０の外周面に沿って、両端を外周面に固定し中央領域を懸架状態にしたチェーン６１と、前記半円フレーム６０の外周面と前記チェーン６１との間に介在させて前記チェーン６１と係合する回転ギア４１と、前記回転ギア４１を回動させる回動手段４５とを備える。

そして、パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａを、太陽光パネル７及びパネル架台３の重心位置とする構造とする。

半円フレーム６０は、パネル架台３の外周枠から太陽光パネル７側の反対方向である下方に向けて突設されており、側面視は図１及び図９に示すように半円形の周縁形状であり、断面形状は図１１乃至図１３に示すように、半円フレーム６０の回動中心から半円周縁方向に延びる線の集合体からなる面の向きと一致する向きを有する縦壁６２と、前記縦壁６２の略中央で縦壁６２に対して垂直方向に突設された横壁６３とを有する。

チェーン６１は、前記半円フレーム６０の縦壁６２の外周縁に沿って配設され、両端を前記外周縁に固定され、中央域を前記外周縁に固定させずに懸架状態にして設けられている。図９及び図１０に示すように、側面視で支柱４近傍の範囲において、前記チェーン６１と前記縦壁６２との上下方向の間に空間が形成され、この空間に前記チェーン６１と係合するように回転ギア４１を配設している。回転ギア４１が回動する方向にパネル架台３が傾動し、これによって太陽光パネル７の仰角を調整することができる。

また、パネル架台３の垂直方向の回動中心３ａを、太陽光パネル７及びパネル架台３の重心位置とする構造とする形態の場合には、太陽光パネル７及びパネル架台３を傾動させる力が小さくても容易に太陽光パネル７及びパネル架台３を傾動させることができる。よって人力で容易に大きな太陽光パネル７及びパネル架台３を傾動させることができる。

前記回転ギア４１を回動させる回動手段４５は、図１１に示すように人力で回すハンドルでもよく、モーター等に駆動源２４を使用した自動回動機器でもよい。図１１に示すように、回動手段４５であるハンドルの回転力を回転ギア４１に伝達する回転軸４３は、支柱４に取付具４６によって回動自在に軸支されている。ハンドルを手動で回動させると、回転軸４３が回動し、該回転軸４３に固定化された回転ギア４１が回動し、該回転ギア４１と係合したチェーン６１が移動し、該チェーン６１の両端が固設されている半円フレーム６０が回動し、該半円フレーム６０と一体化されているパネル架台３が傾斜する。懸架されたチェーン６１は回転ギア４１によって張力を付与して張られているので、係合する回転ギア４１が回動すると前記半円フレーム６０も追従して回動する。回動機構４０と保持機構５０とを分離させた構造とすることによって、回動機構４０を簡易化させることができた。

次に、傾斜したパネル架台３の保持機構５０について説明する。

保持機構５０は、半円フレーム６０の外周縁に等間隔で形成された複数の溝部５１と、支柱４に軸支され垂直方向に回動することによって、又は支柱４に取り付けられスライドすることによって、その前端部が前記溝部５１に嵌入する固定バー５２と、前記溝部５１に嵌入した状態の固定バー５２を固定状態に保持する保持部材５３と、を備える。

正面視の図１２及び図１３に示すように、又は平面視の図１４及び図１５に示すように半円フレーム６０の横壁６３に等間隔で複数の溝部５１が形成されている。該溝部５１の位置によって太陽光パネル７の仰角が対応して変化する。また、簡易型太陽追尾装置１を設置する場所の緯度と経度から１年間の太陽の高度がわかるので、予め月ごとの太陽の高度に合わせて太陽に正対させるように太陽光パネル７の仰角を求め、その月ごとに該当する溝部５１に該当する月を表示する印をつけておけば、月ごとに該当する溝部５１で太陽に正対させられるように太陽光パネル７の傾斜状態を保持させることができる。

固定バー５２は、前記溝部５１に嵌入させて太陽光パネル７の傾斜状態を保持させる。固定バー５２の形態は、まず形態Ａとして、図１２乃至図１５に示すように、支柱４に軸支され垂直方向に回動することによって前端部を前記溝部５１に嵌入させる形態である。そして形態Ｂとして、図示していないが、支柱４に固定された部位からスライドさせることによって、その前端部を前記溝部５１に嵌入させる形態である。

溝部５１の形状と固定バー５２の先端部形状は、溝部５１の凹形状部位に固定バー５２の先端部の凸形状部位が嵌入すればいずれの形状でもよい。そして、固定バー５２が形態Ａの場合には、溝部５１の側面視における形状の下端側を広く上端側を狭くし、固定バー５２の先端部の形状の下端側を広く上端側を狭くし、かつ、固定バー５２の先端部が下方から回動して溝部５１に嵌入したときに、それぞれの面が密着するように溝部５１の前後方向の断面と固定バー５２の先端部の前後方向の断面との大きさ及び傾斜角度を同じに設定すれば、溝部５１に固定バー５２の先端部を密着させることができる。

そして、固定バー５２が形態Ｂの場合には、溝部５１の平面視における形状の固定バー５２に遠い側を狭く固定バー５２に近い側を広くし、固定バー５２の先端部の形状の先端側を狭く先端から離れた側を広くし、かつ、固定バー５２の先端部がスライドして溝部５１に嵌入したときに、それぞれの面が密着するように平面視における溝部５１及び固定バー５２の先端部の大きさ及び傾斜角度を同じに設定すれば、溝部５１に固定バー５２の先端部を密着させることができる。

次に、前記形態Ａの場合における保持機構５０について説明する。回動機構４０によって半円フレーム６０を回動させるときの保持機構５０の状態は、図１２に示すように、軸５２ａに軸支された固定バー５２は溝部５１から離隔された位置で垂直姿勢の状態となる。固定バー５２の軸５２ａに軸支される位置より固定バー５２の先端側の部分を手元側より重くなるようにしているため、自然状態では固定バー５２は手元側を上方にした垂直姿勢の状態となるようにしている。軸５２ａは、支柱４の固設された規制部材５４から突設された部材に固定されている。

回動機構４０によって半円フレーム６０を回動させてパネル架台３を所定の仰角になるように傾斜させた後に、その仰角を保持するときの保持機構５０の状態は、図１３及び図１５に示すように、固定バー５２の手元側を手で下げて回動させて、固定バー５２の先端側を溝部５１に嵌入させる状態にする。この状態で、固定バー５２の軸５２ａより先端側は上端を支柱４に固定された規制部材５４の底面に衝止され、固定バー５２の軸５２ａより手元側は上端を保持板５３ａの底面に衝止されるので、固定バー５２は不動状態で保持され、パネル架台３を所定の仰角の姿勢で保持されることができる。

前記固定バー５２の手元側の上端を衝止させる保持板５３ａは、固定バー５２を回動させるときは図１４に示すように、規制部材５４から突設された部材に固設された軸５３ｃに水平方向回動自在に軸支されて、固定バー５２の垂直方向の回動軌跡の範囲外の位置になるように回動させている。そして、固定バー５２を回動させた後は、図１５に示すように、保持板５３ａを回動させてボルト５３ｄが保持板５３ａの切込み部に嵌挿される状態にして、前記ボルト５３ｄに螺子止め具５３ｂを保持板５３ａが固定バー５２の上端に密着するように螺着する。これにより、固定バー５２の軸５２ａより手元側の上端を保持板５３ａに衝止させることができる。ここで、固定バー５２を水平状態にしたときに、固定バー５２の上端が規制部材５４の底面及び保持板５３ａの底面に略当接するようにしている。

次に、前記形態Ｂの場合における保持機構５０については、図示はしていないが、スライドさせた固定バーを固定させる手段であればいずれの手段でもよい。例えば、スライドさせた固定バーの後端部に後方から当て板を当接させて該当て板を支柱４に固定させた部材にボルト等の締結具で締結して固定させる構造がある。

次に、簡易型太陽追尾装置１の使用方法について説明する。まず簡易型太陽追尾装置１を作動させるための準備を実施する。一つには、太陽の高度は太陽光パネル７を設置した位置の緯度と経度からその月等の時期ごとにあらかじめ把握できるので、その把握した太陽の高度に正対するように太陽光パネル７の仰角を求める。

二つには、日出から日没までの間の太陽の東から西への移動に対して、太陽光パネル７の向きを太陽に正対させるように制御方法をコントローラー３１に設定する。例えば、基台フレーム２の水平方向の時計周り方向の回動運動を、回動と停止との繰り返しによる間欠運転で行う場合に、あらかじめ回動時間と停止時間を設定し、基台フレーム２の水平方向の間欠運転を停止させる日没時間頃を設定する。あるいは、図１６に示すような凹凸形状を有する回転盤３６を使用する場合は、凹部又は凸部の検出によって時計周りの回動開始、又は停止開始及び停止時間を設定し、及び円弧領域３５から凹凸領域３４に変わる位置を日没時と設定する。

いずれの場合においても、日出時のタイマー設定を実施し、該日出タイマー時間になったら車輪駆動手段２０を作動開始させるようにコントローラー３１に設定する。そして、日没時には反時計周りの基台フレーム２を回動させて予め定めた日出位置まで太陽光パネル７の向きを復帰させるように車輪駆動手段２０を作動させるようにコントローラー３１に設定する。

太陽光パネル７の仰角をその季節あるいはその月の太陽の高度に対応させる調整を実施する。その後、保持機構５０の保持部材５３を回動させて固定バー５２を回動可能状態にし、固定バー５２を回動させて溝部５１から離脱させる。そして、回動機構４０のハンドルを回動させて太陽光パネル７の仰角を狙いの仰角となる傾きにする。この太陽光パネル７の傾斜状態を保持させるために、保持機構５０の固定バー５２を溝部５１に嵌入させて保持部材５３を回動させて螺子止め具５３ｂを螺着する。

次に、簡易型太陽追尾装置１の電源をＯＮさせると、車輪駆動手段２０はコントローラー３１により自動的に作動し、太陽の方位角に合わせて太陽光パネル７が向きを変える。

１簡易型太陽追尾装置
２基台フレーム
３パネル架台
４支柱
５固定軸
６車輪
６ａ車輪
７太陽光パネル
２０車輪駆動手段
２１ローラー
２２押圧部材
２２ａ他端側
２２ｂ中央部
２２ｃ一端側
２３弾性体（スプリング）
２４駆動源（減速機付モーター）
２４ａ取付部材
２５上端規制具
３０制御手段
３１コントローラー
３２第一近接センサー
３３第二近接センサー
３４凹凸領域
３５円弧領域
３６回転盤
４０回動機構
４１回転ギア
４３回転軸
４５回動手段
４６取付具
５０保持機構
５１溝部
５２固定バー
５３保持部材
５４規制部材
６０半円フレーム
６１チェーン
６２縦壁
６３横壁

Claims

太陽光パネルの受光面が太陽と正対するように太陽光パネルを水平方向及び垂直方向に回動させる簡易型太陽追尾装置であって、
前記太陽光パネルを載設するパネル架台と、
前記パネル架台の水平方向の回動中心に立設する固定軸と、
前記パネル架台の垂直方向の回動中心を前記パネル架台の両端で軸支する支柱と、
上方に向けて前記支柱が立設され、周縁部で下方に向けて少なくとも１つの車輪が垂設され、前記固定軸を中心に水平方向に回動自在に設置された基台フレームと、
前記車輪のうちの一つの車輪の接地面となる外周面をローラーにより押圧しながら、前記外周面に前記ローラーの回転運動を伝達させることにより車輪を回転させる車輪駆動手段と、
前記車輪駆動手段を制御することにより基台フレームの水平方向の回動を制御する制御手段と、
前記パネル架台の垂直方向の回動機構と前記パネル架台の回動後の傾斜状態の保持機構とを有し、前記回動機構と前記保持機構とが分離形成された垂直方向の回動保持手段と、
を備えることを特徴とする簡易型太陽追尾装置。
前記パネル架台の垂直方向の回動中心を、太陽光パネル及びパネル架台の重心位置とすることを特徴とする請求項１に記載の簡易型太陽追尾装置。
前記車輪駆動手段が、
車輪の接地面となる外周面に上方から当接させた状態で、かつ軸心が車輪の軸心と平行になるように横設されたローラーと、
前記ローラーの上方に配設され、中央部で前記ローラーの軸心を軸支して、一端側が基台フレームに固定された軸部に垂直方向に回動自在に軸支され、他端側が自由端であって基台フレームに取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体により、
又は、前記ローラーの上方に配設され、中央部で前記ローラーの軸心を軸支して、１端側及び他端側ともに自由端であって基台フレームに取り付けられた下方向に付勢状態の弾性体により、
下方向に一定圧で押圧する搖動可能な押圧部材と、
前記押圧部材に固定された駆動源と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の簡易型太陽追尾装置。
前記制御手段が、
日出から日没までの間は前記基台フレームを時計周りの方向に回動させるように所定の間隔で間欠的に車輪駆動手段を回動させ、
日没時として設定した時間に到達すると、又は前記基台フレームの向きが日没時として設定した向きに一致すると、前記基台フレームを反時計周りの方向に回動させるように車輪駆動手段を回動させて前記基台フレームの向きを日出時として設定した状態に戻すという制御をすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の簡易型太陽追尾装置。
前記回動機構が、
前記パネル架台の外周枠の支柱側のいずれかの側から下方に突設され、回動中心を前記パネル架台の垂直方向の回動中心と一致させた半円形状の半円フレームと、
前記半円フレームの外周面に沿って、両端を外周面に固定し中央領域を懸架状態にしたチェーンと、
前記半円フレームの外周面と前記チェーンとの間に介在させて前記チェーンと係合する回転ギアと、
前記回転ギアを回動させる回動手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の簡易型太陽追尾装置。
前記保持機構が、前記半円フレームの外周縁に等間隔で形成された複数の溝部と、前記支柱に軸支され垂直方向に回動することによって、又は前記支柱に取り付けられスライドすることによってその前端部が前記溝部に嵌入する固定バーと、前記溝部に嵌入した状態の固定バーを固定状態に保持する保持部材と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の簡易型太陽追尾装置。