JP6820338B2 - 太陽エネルギー受光デバイスの操縦システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光を受けるのに適したデバイス、例えば光電デバイスの操縦システムに関する。より具体的には、本発明のシステムは、２軸線に関して前記デバイスの操縦を可能にし、太陽エネルギーを捕捉するのに適した光電パネル叉は他のデバイスを太陽の方に正しく向けたままにすることができる。
２軸線に関する太陽パネルの操縦システムは、知られており、そして「太陽追跡機」として技術的に知られている。

追跡機の主な目的は、ボードに収容されたデバイスの効率を最大にすることにある。光電分野、即ちボードに組み立てられたモジュールでは、追跡機は、一般的には、単一パネルに幾何学的に配列され、これは、単一モジュールごとに追跡機の使用を回避する。太陽光との垂直な整合が大きければ大きいほど、同じ表面で、変換効率および作られるエネルギーは大きくなり、要求される同じ電力について必要な太陽パネルの表面が小さければ小さいほどプラントのコストは小さくなる。

最も高性能の追跡機は、２つの自由度を有し、それによって、光電パネルの直交は、完全に、かつ実時間で太陽光と整合される。追跡機をつくるための最も経済的な、しかし唯一ではない方法は、追跡機を他のボードに装着することにある。これらの追跡機では、電気生産の増加が記録され、３５％−４０％にも達するが、建設の複雑さが大きくなる。

この太陽追跡機のタイプは、特許ＷＯ２０１０／１０３３７８に開示されており、これは、ネットワークのタイロッドによって適所に保たれた支持ポールよりなる支え構造物を記載しており、支持ポールとタイロットの両方はヒンジボルトによって地面に固定される。

太陽追跡機は、自身の軸線を中心に回転することができる水平な主荷重支持管を含み、主管に対して垂直に定められた、自身の軸線を中心に回転させることができる複数の第二管がこの主管に連結され、太陽パネルは、前記第２管に固定される。追跡機の主管の端は、支持ポールに載って該支持ポールに固定される。種々のパネルの電気接続ケーブルは、主管の内側に配置され、そしてパネルによって発生された電流を外部に運ぶ。

追跡機自身に組み込まれた追跡機の制御システムは、太陽がパネルの捕捉面に対して垂直であるように主管と第二管の両方を回転させて、パネルを絶えず太陽の方に向けておくことができる。

特許ＷＯ２０１０／１０３３７８は、風モジュールをも支持する様な支持ポールの構造物を記載している。この構造物は、２次元「チェッカー盤」形態に作られ、そして支持ポールが持ち上げられるように農地に設置されるのがよく、支持ポール間の距離は、大型の農業装置ですら通れるような距離である。

太陽パネルおよび太陽パネルの操縦機構は、確かに相当な重量を有することは明らかであり、従って、解決すべき課題の１つは、どうやってシステムをできるだけ軽くするかである。
その上、パネルと支え構造物の両方の邪魔ものを、太陽光を農地の土に到達させるように最小にまで減少させなければならない。

本発明の目的は、請求項１の特徴を有するシステムを作ることによって、上記の欠点を解消することにある。

本発明の特徴および利点は、以下の例示および概略図を参照する、発明の実施形態の非限定的な説明からもっと明らかになるであろう。

本発明による操縦システムを設置した支持構造を図示する。 本発明による操縦システムを図示する。 第１軸線に沿うシステムの第１操縦システムを図示する。 第１軸線に沿うシステムの第１操縦システムを図示する。 第２軸線に沿うシステムの第２操縦システムを図示する。 第２軸線に沿うシステムの第２操縦システムを図示する。 操縦システムのおよび支持構造のポールの固定機構を図示する。 操縦システムのおよび支持構造のポールの固定機構を図示する。 操縦システムのおよび支持構造のポールの固定機構を図示する。 操縦システムのおよび支持構造のポールの固定機構を図示する。 本発明による二次管と関連したパネル−ホルダーフレームを図示する。 本発明による二次管と関連したパネル−ホルダーフレームを図示する。

上の図を参照すると、本発明による太陽光を受光するのに適したデバイスのための操縦システムは、互いに関して実質的に直交する第１軸線Ｘで、および第２軸線Ｙで前記デバイスの操縦を可能にし、デバイスを太陽の方に正しい,向きに保たせる。前記デバイスは、例えば、太陽エネルギーを捕捉するのに適した光電パネルまたは他のデバイスである。

この目的のために、デバイスは、タイロッド３のネットワークによって適所に保たれた支持ポール２よりなる支え構造物に設置され、支持ポールとタイロッドは両方ともヒンジボルトによって地面に固定される。前記構造物は、有利には、例えば、「チェッカー盤」タイプの２次元形体を有し、支持構造物が高められるように、農地に設置されるのがよい。支持ポール間の距離は、大型の農業装置ですら通れるような距離である。

操縦システムは、自身の軸線を中心に回転し、かつ操作するとき、実質的に水平平面に配列された主管４を含み、自身の軸線を中心に回転し、好ましくは、主管に対して垂直に定められた複数の第二管５が主管４に連結される。受光デバイス、図示したこの特別の場合には、光電パネルＰは、前記第二管に固定される。主管４の端は、前記支持ポール２に載って、構造物の急速かつ安全な組み立てを可能にする固定手段によって前記支持ポール２に固定される。

回転主管４は、第一軸線を中心とする操縦機構と、第二軸線を中心とする操縦機構の両方を含む。具体的には、主管４は、その端の少なくとも一方の付近に、およびその内部に第一モータ４１（図面には、４１の代わりに４５が書かれている）を含み、該第一モータは、減速機構４２と連結され、減速機構には、前記モータの回転を受ける中心軸４３と、前記中心軸に関して対象で、互いに応じて回転する少なくとも一対の回転遊星ピニオン４４および４４’を含む。主管４の前記端は、管状フランジ４５内に係合され、管状フランジは、例えば支持ポールの固定部品に連結され、その内周に、一対のピニオンに噛み合う円形ラック４６を備えている。

モータは、有利には、その軸線を前記中心軸に対して垂直にして配置され、管の内側の空間を最適にし、その積み立てと分解の両方を容易にする。

操縦システムは、以下のように、第一軸線Ｘを中心とする運動と関連して作動する。管状フランジ４５は固定され、その結果、モータを作動してピニオンを回転させるとき、主管よりなる構造物全体は、自身の軸線Ｘを中心に回転する。

第二軸線を中心とする操縦機構も主管の内側に含まれ、そして主管４内に長手方向に配置されたウォームねじ５２を、減速装置と関連して、回転させる、第二モータ５１を含む。前記ウォームねじは、主管の内側に長手方向に配置された真っ直ぐな押しプロフィール５６に固定された親ねじのねじ孔５３に侵入し、一連のラック５４がプッシュプロフィールに固定される。

ラックは、それらのルートに沿って、各々、二次管と主管との交叉位置で第二管に関与する複数のギヤに噛み合う。
ラックは、プッシュプロフィール５６に配置され、プッシュプロフィール５６によりラックを主管に関して長手方向に走らせる。

第二モータは、減速機とともに、有利には、その軸線を前記ウォームねじに対して垂直にして配置され、管の内側の空間を最適にする。

操縦システムは、次のように、第二軸線Ｙを中心とする運動と関連して動作する。
モータ５１は、ウォームねじ５２を回転させ、ウォームねじ５２は、親ねじのねじ孔５３内で回転しプッシュプロフィールを、管４の軸線に沿って移動させ、プッシュプロフィールとともにラック５４を移動させる。種々のラックに合う回転ギヤ５５は、回転され、回転ギヤは、二次管５と一体であるから、回転ギヤは、第二管５、従ってパネルを、軸線Ｙを中心に回転させる。

主管はまた、モータおよび減速機と対応して配置された等しい蓋で閉鎖された一対の開口６および４７を備えている。

操縦システムは、2つ一組になった支え構造物の各ポールに一対を拘束するための手段を含み、該手段は、ポール上に支持プレート４８を含み、（該支持プレートは、ポールに固定するための適当な孔を備えている）。その上、前記フランジには、溝があり、該溝は、好ましくは垂直に配置され、かつまた好ましくは、あり溝形態を有する。操縦システムは、具体的には、図５ｂに図示されているように、ポール自身の対向側に一組をなして、構造物のポールに配置されかつ拘束される。インサート６１がガイド内に配置され、そして一方のシステムと他方のシステムとの間に連結要素を形成し、従って、プレート４８によって、システムと構造物のポールとの連結をもっと信頼できるようにする。拘束は、２つの隣接した主管４と４’を接合するスリープ６２によって完成される。

パネル−ホルダーフレーム７は、第二管５と関連される。前記パネルは、第二管に固定されたスリーブ７２によって第二管と関連された少なくとも一組のリブ７１を含む。連結クロスピース７３が同じリブの少なくとも端におよび中央領域に設けられる。
リブは、それらの面に沿って孔７４を備えている。

前記フレームの構造により、第二管とパネルの組み合わせは、特に、風の前面で不均衡かつ危険な抵抗モーメントを引き起こすことなく回転軸線Ｙに関して平衡重心を有する。

管を動かすための適当なタイプのモータは、ステッピングモータであり、ギヤモータおよびギヤを介して行なわれる伝動装置の存在は、とりわけ、時間の経過とともに、構造物の信頼性をよくする。その上、機械的および電気的要素はすべて管の中に収容され、したがって、大気原因物質から保護され、稼働寿命を増大させる。

使用されるステッピングモータは、好ましくは、約３Ｎｍの動作トルクを有する。
ステッピングモータのトルクおよび全体の伝動比を考えると、操縦システムは、主軸線に関して適当な駆動トルクに達することができる。

前記トルクは、風による起こりうる抵抗に打ち勝つことの必要性による設計上の束縛である。事実、典型的な場合にパネルを備えた操縦システムは、１２ｍの長さを有する主管を約８乃至１５ｍに及ぶ距離に位置決めされた平行な列に並べ、高さ４乃至６ｍのポールを使用し、３２の数までの二次元パネルを約３ｍだけ隔てられた管に固定して、作ることができた。この構成では、作物の種類および支え構造物の下を通らなければならない農業機械の大きさに制限はない。

風による荷重トルクが駆動トルクよりも大きければ、機械的摩擦により主管を、伝動システムの損傷を回避するように回転させるであろう。

種々の部品の材料は、重量とエラー強さとの間の適当なバランスのために適当に選択されていることは明らかである。

モータの動きは、日中およびあらゆる気候条件でパネルが有しなければならない角形成を決定する特別な電子コントローラによって制御される。

システムは、主管が、隣接した操縦機構を両方含む終点でポールに組み立てられるべきであると考える。

この方法では、２つのシステムの動きを同時発生的に制御するために単一の電子コントローラを使用することができるが、２つのシステムは、独立に動き続ける。

前記コントローラの電子カードは、異なる通信システム（例えば、Ｗｉ−ｆｉ，ＲＳ４８５ケーブルまたは光ファイバー）を受け入れる。要件に応じて、これらの解決のいずれを採用してもよい。

Claims (11)

1. 太陽エネルギーの受光デバイス用の操縦システムであって、互いに実質的に直交する第一軸線（Ｘ）及び第二軸線（Ｙ）上での前記デバイスの操縦を可能にするのに適した操縦システムであって、前記システムは、タイロッド（３）のネットワークによって所定位置に保持された支持ポール（２）よりなる固定構造物で拘束され、
   前記システムは、前記第一軸線（Ｘ）を中心に回転する主管（４）を含み、軸線（Ｙ）を中心に回転し前記主管に対して実質的に垂直に固定された複数の第二管（５）が前記主管に連結され、前記受光デバイスは、前記第二管に固定され、
   前記主管は、第一モータ（４１）および第二モータ（５１）によってそれぞれ作動される第一軸線（Ｘ）を中心とする操縦機構と第二軸線（Ｙ）を中心とする操縦機構の両方を含み、前記第二軸線（Ｙ）を中心とする操縦機構は、前記主管（４）の内側に長手方向に位置決めされ、前記主管（４）の内側に位置決めされた前記第二モータ（５１）によって作動されて前記第一軸線（Ｘ）に沿って移動する一連のラック（５４）を含み、前記ラックは、そのルートに沿って、前記ラックと対応して、各々、第二管と前記主管との交叉位置で第二管（５）に連結された複数のギヤ（５５）に噛み合い、前記第二軸線の回転を可能にする、操縦システムにおいて、
   前記第一軸線（Ｘ）を中心とする操縦機構は、前記主管（４）の内部に配置された第一モータ（４１）を含み、該第一モータは、減速機構（４２）と連結され、該減速機構には、前記第一モータの回転を受ける中心軸（４３）と、前記中心軸に関して対称で、互いに応じて回転する少なくとも一対の回転遊星ピニオン（４４および４４’）を含み、管状フランジ（４５）が主管（４）の端に係合され、
   前記管状フランジは、前記固定構造物に連結され、内周に円形ラック（４６）を備え、該円形ラックは、前記一対の回転遊星ピニオンと噛み合い、第一軸線（Ｘ）を中心に主管の回転を可能にし、前記第一モータ（４１）は、その軸線を前記主管（４）の第１長手方向軸線（Ｘ）に対して垂直にして配置される、
   ことを特徴とする操縦システム。
2. 対の主管（４，４’）を、互いに整列された支え構造物に拘束するための手段を含み、該手段は、対の各主管の前記管状フランジ（４５，４５’）に、支持プレート（４８，４８’）および溝（４９，４９’）を含み、
   インサート（６１）が溝（４９，４９’）内に配置されて、一方の管は次の管との間に連結要素を形成する、
   請求項１によるシステム。
3. 前記溝（４９，４９’）は、垂直に配置され、そしてあり溝形体を有する、
   請求項２によるシステム。
4. 前記ラック（５４）は、第二モータ（５１）によって真っ直ぐなプッシュ部材(５６)を介して移動され、前記第二モータ（５１）は、適当なギヤ機構によって、前記主管（４）内に長手方向に位置決めされたウォームねじ（５２）を回転させ、前記ウォームねじは、前記ラックの親ねじ（５３）のねじ孔に侵入する、
   請求項１によるシステム。
5. 第二モータ（５１）は、その軸線を前記ウォームねじに対して垂直にして位置決めされている、
   請求項４によるシステム。
6. 前記主管は、またモータおよび減速機構と対応して配置された等しい蓋で閉鎖された一対の開口（６，４７）を備えている、
   請求項４によるシステム。
7. 前記受光デバイスは、太陽収集によりエネルギーを生じさせることができるパネル（Ｐ）である、
   請求項１によるシステム。
8. 単一の電子コントローラは、２つの隣接したシステムの動きを同時発生的に制御するが、システムは、互いに独立に移動し続ける、
   請求項１によるシステム。
9. 前記主管（４，４’）は、互いに隣接した両操縦機構を含む末端部でポール（３）に装着される、
   請求項８によるシステム。
10. 前記受光デバイスは、パネル−ホルダーフレーム（７）によって前記第二管と関連され、前記パネル−ホルダーフレームは、前記第二管とパネルの組み合わせが回転軸Ｙに平衡重心を有するように、デバイス（Ｐ）の少なくとも一組の支持ウエブ（７１）を含み、支持ウエブは前記第二管と一体に固定されたスリーブ（７２）によって第二管と関連され、リブの連結クロスピース（７３）は、リブの少なくとも端におよび中央領域にある、
    請求項１によるシステム。
11. リブは、それらの面に沿って孔（７４）を備えている、請求項１によるシステム。