WO2020212963A1 - 太陽追尾機能付き架台及び太陽光発電機 - Google Patents

太陽追尾機能付き架台及び太陽光発電機 Download PDF

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WO2020212963A1
WO2020212963A1 PCT/IB2020/055161 IB2020055161W WO2020212963A1 WO 2020212963 A1 WO2020212963 A1 WO 2020212963A1 IB 2020055161 W IB2020055161 W IB 2020055161W WO 2020212963 A1 WO2020212963 A1 WO 2020212963A1
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support
support device
sun
light
gantry
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PCT/IB2020/055161
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Inventor
安井湘三
Original Assignee
安井湘三
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a technique for tracking a gantry according to the direction and altitude of the sun, and particularly relates to a gantry with a sun tracking function and a photovoltaic generator that follow the gantry according to the direction and altitude of the sun without using a rotary drive system. ..
  • a configuration including a so-called pan-driven pan drive system that moves in the east-west direction according to the direction of the sun and a so-called chilled drive system that tilts in the vertical direction has been proposed (patented).
  • Document 1 The pan drive system and the tilt drive system are separately rotationally driven and controlled by a sun tracking control device equipped with a program in which information such as latitude is preset, and move in a predetermined direction according to the direction and height of the sun.
  • a solar panel is attached to the upper surface of the gantry so that the solar panel faces the sun between sunrise and sunset.
  • the sun tracking device In a conventional mount with a sun tracking device, the sun tracking device requires two rotary drive systems, a pan drive system and a tilt drive system. For this reason, the configuration of the gantry becomes complicated, and it becomes heavy because an electric motor or the like is mounted. Further, since the two drive systems require electric power for driving, it is necessary to secure a power source at the time of installation. Furthermore, since the drive control of the two drive systems requires a sun tracking control device, information such as latitude must be input in advance according to the installation location, which tends to lack simple usability. is there.
  • the present invention has been made by paying attention to the unsolved problems of such a conventional technique, and has a sun tracking function that follows the direction and altitude of the sun without using a rotary drive system. It is intended to provide a gantry and a photovoltaic generator.
  • the pedestal with a solar tracking function of the invention 1 individually supports a light-shielding plate forming the gantry body and the light-shielding plate at three points via universal joints.
  • the support device of 2 or 3 is provided with three support devices, and the axial length is expanded or contracted by a temperature change due to the irradiation state of sunlight, and the support height is high by a temperature change to the temperature decreasing side, and the temperature rises. It has a support height variable means whose support height is lowered by a temperature change to the side, and the light-shielding plate serves as a cover for changing the irradiation state of sunlight on the support height variable means.
  • the gantry with a sun tracking function of the invention 2 is a gantry with a sun tracking function of the invention 1, and the support height variable means contracts along the axial direction due to a temperature change to the temperature lowering side and raises the temperature.
  • the coiled bimetal that extends along the axial direction due to a temperature change to the side and the expansion and contraction operation of the coiled bimetal are converted into operations in the opposite direction, and when the coiled bimetal shrinks, the support height of the shading plate is increased. It is provided with a conversion mechanism that lowers the support height of the light-shielding plate when the coiled bimetal is stretched.
  • the gantry with a sun tracking function of the invention 3 is the gantry with a sun tracking function of any one of Inventions 1 and 2, and the three support devices are attached to the base.
  • the gantry with a sun tracking function of the invention 4 is the gantry with a sun tracking function of any one of the inventions 1 to 3, and the three support devices are arranged at each apex position of an acute triangle.
  • the pedestal with a sun tracking function of the invention 5 is the pedestal with a sun tracking function of the invention 4, in which the pedestal is installed with the base of the acute triangle facing east-west, and each apex and the south side in the east-west direction. The support device was placed at the apex of the.
  • the gantry with a sun tracking function of the invention 7 electrically detects the movement of a large number of spheres by utilizing the conductivity of the spheres, or sounds in the gantry with a sun tracking function of the invention 6. , Equipped with a recognition means for detecting and recognizing vibration.
  • the photovoltaic generator of the invention 8 includes the gantry with the sun tracking function according to any one of the inventions 1 to 7 and the upper surface of the light-shielding plate of the gantry with the sun tracking function. It is equipped with a solar panel unit provided with a solar panel.
  • the conventional pan drive system and tilt drive system are not required, and a gantry having a simple configuration can be provided and the weight can be reduced. It can be installed even in places where there is no power supply.
  • the light-shielding plate can be tracked by the sun by utilizing the expansion and contraction operation of the coiled bimetal.
  • three support devices can be stably attached.
  • the sunlight irradiation conditions can be different for the three support devices depending on the direction of the sunlight.
  • the shading plate can be tilted southward from the sunrise to the sunset to track the sun.
  • the sun tracking operation of the shading plate can be assisted, and the shading plate can be smoothly moved.
  • the gantry with the sun tracking function of the invention 7 it is possible to recognize whether or not the slowly moving light-shielding plate is tracking according to the direction and altitude of the sun.
  • the solar panel can be tracked to the direction and altitude of the sun without the need for electric power for the sun tracking operation of the gantry, and efficient power generation can be performed.
  • FIG. 1A is a diagram showing the operation of the gantry when sunlight shines on the photovoltaic generator from the southeast direction
  • FIG. 1A is a top view showing the sunlight irradiation direction and the inclination direction of the solar panel unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing the operation of the gantry when sunlight is shined on the photovoltaic generator from directly above, (a) is a top view showing the direction of sunlight irradiation to the solar panel unit, (b). Is a view showing the rolling direction of the sphere, (c) is a view of the photovoltaic generator from the south side, and (d) is a diagram of the photovoltaic generator seen from the north side.
  • FIG. 1A is a diagram showing the operation of the gantry when sunlight shines on the photovoltaic generator from the southwest direction
  • FIG. 1A is a top view showing the direction of sunlight irradiation and the inclination direction of the solar panel unit.
  • (B) is a diagram showing the rolling direction of the sphere
  • (c) is a diagram of the photovoltaic generator viewed from the south side
  • (d) is a diagram of the photovoltaic generator viewed from the north side.
  • FIG. 1A shows a case where the photovoltaic generator is installed on an inclined surface
  • (a) is a state where it is installed on a roof
  • (b) is a state where it is installed on an inclined surface
  • (c) is a sunlight irradiation direction.
  • FIG. 6 Top view showing the tilting direction of the solar panel unit
  • (d) is a view showing the rolling direction of the sphere
  • (e) is a view of the photovoltaic generator from the south side
  • (f) is a view of the photovoltaic generator from the north side.
  • the support cylinder and the solar panel unit are shown in vertical sections.
  • (A) is a top view of the solar panel unit shown in FIG. 6, showing a state in which the solar panel is removed
  • (b) is an easy line sectional view of (a).
  • An indicator showing the orientation of the solar panel unit is shown.
  • the relationship between the direction of the sun (facing east) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the east side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • the relationship between the direction of the sun (southeast direction) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the east side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • the relationship between the direction of the sun (facing south) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the east side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • the relationship between the direction of the sun (southwest direction) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the west side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • the relationship between the direction of the sun (facing west) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the west side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • the relationship between the direction of the sun (directly above) and the tilted state of the solar panel is shown, (a) is a top view, (b) is a side view seen from the east side, and (c) is a front view seen from the south side.
  • (A) to (f) show the relationship between the direction of the sun and the offset state of the rolling ball group according to the inclination of the solar panel unit, (a) is the sun in the east direction, and (b) is the sun in the southwest direction.
  • (C) indicates the sun in the south direction, (d) indicates the sun in the southwest direction, (e) indicates the sun in the west direction, and (f) indicates the sun directly above.
  • the gantry 300 shown in FIG. 1 is equipped with a solar panel unit 400 to form a photovoltaic generator 100.
  • the gantry 300 has a configuration in which the gantry main body 310 on which the solar unit panel 400 is mounted is supported at three points by three support legs 311, 312, 313. When the support points of the three support legs are connected, each support point is located at each apex of the triangle.
  • the configuration in which the gantry main body 310 is supported at three points by three support legs 311 to 313 is characterized in that the three support legs 311 to 313 always come into contact with each other even when the gantry 300 is installed not only on a horizontal surface but also on an inclined surface. is there. Further, even if the lengths of the three support legs 311 to 313 are different, the support legs 311 to 313 always come into contact with each other. At that time, the gantry main body 310 is tilted.
  • the gantry main body 310 forms an inclined surface in which the long support legs are on the upper side and the short support legs are on the lower side. From this, if the length of one support leg is shorter than that of the other support leg, the inclined surface of the gantry main body 310 can be directed toward the shorter support leg side.
  • the three support legs 311 to 313 of the gantry 300 are provided with a length adjustment function due to a temperature change in which the length of the support legs becomes shorter as the temperature rises and becomes longer as the temperature drops.
  • the gantry main body 310 is a light-shielding plate which is a light-shielding plate material
  • the lengths of the three support legs 311 to 313 change depending on the direction of the sun. For example, the length of the support leg whose temperature has risen due to the irradiation of sunlight is shortened, and the length of the support leg whose temperature has been lowered due to the shielding of sunlight by the gantry body 310 which is a light-shielding plate is shortened. Then, the length of the support legs facing the sun is shortened, and the gantry body 310 is inclined toward the sun.
  • each of the three support legs 311 to 313 is connected to the gantry main body 310 via a universal joint (universal joint) 320, ensuring a free tilting operation of the pedestal 1 main body 310.
  • the gantry 300 allows the gantry body 310 to be freely tilted by the universal joint 320, so that the gantry body 310 can be tracked while being tilted toward the sun.
  • the gantry main body 310 which is a light-shielding plate is attached to the gantry main body 310 which is a light-shielding plate via each universal joint 320. It is connected to ⁇ 313.
  • the gantry main body 310 is provided with a rolling ball storage frame portion 303 that rotatably stores a plurality of spheres 302 that promote the tilting operation of the gantry main body 310.
  • the inclination direction of the gantry main body 310 can be determined by the biased state of the plurality of spheres 302 in the rolling ball storage frame portion 303.
  • the solar panel unit 400 shown in FIG. 1 (c) is mounted on the rolling ball storage frame portion 303.
  • the first support leg 311 is attached to the center in the width direction on the front side of the base 301
  • the second support leg 312 and the third support leg 313 are attached to both corners on the rear side.
  • the following will be described as a configuration in which the second support leg 312 and the third support leg 313 are attached to both ends of the base of the isosceles triangle whose apex is the attachment position of the first support leg 311. Further, in FIGS.
  • the photovoltaic power generator 100 is arranged so that the first support leg 311 faces the south side, the second support leg 312 faces the east side, and the third support leg 313 faces the west side. Further, the first support leg 311 to the third support leg 311 will be described as having the same length at the same temperature.
  • FIG. 2 shows the case where the direction of the sun S is southeast, and as shown in FIG. 2A, the solar panel unit 400 on the gantry main body 310 is inclined toward the southeast.
  • the first support leg 311 and the second support leg 312 and the third support leg 313 the first support leg 311 is the least affected by the shade of the gantry body 310
  • the third support leg 313 is the largest
  • the middle is the first. 2 Support legs 312. Therefore, the length becomes longer in the order of the first support leg 311, the second support leg 312, and the third support leg 313.
  • the plurality of spheres 302 gather in the southeast direction, which is the inclination direction of the gantry main body 310.
  • the south front end of the gantry main body 310 is low and inclines from the west side to the east side.
  • the rear end on the north side of the gantry main body 310 is higher than the front end on the south side and inclines from the west side to the east direction.
  • FIG. 3 shows a case where the direction of the sun S is directly south (directly above), and as shown in FIG. 3 (a), the solar panel unit 400 is held in a flat state. Since the influence of the shade of the gantry body 310 on the first support leg 311 and the second support leg 312 and the third support leg 313 is the same, the lengths of the first support leg 311 and the second support leg 312 and the third support leg 313 are the same. Have the same length, and the gantry body 310 becomes flat as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d).
  • FIG. 4 shows a case where the direction of the sun S is southwest, and as shown in FIG. 2A, the solar panel unit 400 on the gantry main body 310 is inclined toward the southwest.
  • the first support leg 311 and the second support leg 312 and the third support leg 313 the first support leg 311 is the least affected by the shade of the gantry body 310
  • the second support leg 312 is the largest
  • the middle is the first.
  • the plurality of spheres 302 gather in the southwest direction, which is the inclination direction of the gantry main body 310.
  • the south front end of the gantry main body 310 is low and inclines from the east side to the west side.
  • the rear end on the north side of the gantry main body 310 is higher than the front end on the south side and inclines from the east side to the west.
  • the photovoltaic power generator 100 is generally installed on the roof as shown in FIG. 5A, or on a slope or the like as shown in FIG. 5B.
  • An example is taken when the gantry 300 is installed on the roof shown in FIG. 5 (a).
  • the solar panel unit 400 tracks the sun S from east to west. To do. From sunset to before sunrise, the three support legs 311 to 313 have the same length, so that the gantry body 310 and the solar panel unit 400 are held parallel to the inclined surface 101.
  • the gantry main body 310 faces the east side.
  • the temperature of the first support leg 311 exceeds the temperature of the second support leg 312, and the first support leg 311 facing the south side becomes shorter than the second support leg 312.
  • the gantry body 310 will be tilted southward. As shown in FIG. 5D, the spheres 302 gather toward the southeast side of the rolling ball storage frame portion 303 in accordance with the inclination of the gantry main body 310.
  • the three support legs 311 to 313 are in contact with the base 301, but the three support legs 311 to 311 to 3 without the base 301 are provided.
  • the 313 may be brought into direct contact with the ground or the like. In this case, even if the ground is uneven, the gantry 300 can be stably installed on the ground or the like without wobbling. Therefore, the photovoltaic power generator 100 in which the solar panel unit 400 is attached to the gantry 300 can be installed without being influenced by the situation of the installation location.
  • the orientation of the first support leg 311 to the third support leg 313 is not limited to this, and the support leg side facing the sun is lowered regardless of the orientation of the gantry 300. Since the gantry main body 310 is tilted, sun tracking is performed.
  • the photovoltaic power generator 1 has three support devices 10 (hereinafter, first support device 11, second support device 12, and third support device 13) corresponding to the support legs on the base 2.
  • the light-shielding plate 41 having a light-shielding property corresponding to the main body of the base is supported at three points by the first support device 11, the second support device 12, and the third support device 13.
  • the gantry 3 is composed of the base 2, the first support device 11, the second support device 12, the third support device 13, and the light-shielding plate 41.
  • the solar panel unit 40 is provided with the light-shielding plate 41, and the solar panel unit 40 is attached to the light-shielding plate 41 forming the top plate of the gantry 3.
  • the support device 10 is a temperature change of a coiled bimetal 21 formed by winding, for example, a band-shaped bimetal into a coil as a component of a support height variable means that changes the axial length by changing the temperature due to irradiation with sunlight.
  • the height of the support point with respect to the light-shielding plate 41 and the base 2 in the vertical direction is adjusted based on the change in length according to the above.
  • the support device 10 lowers the support height in a situation where the coiled bimetal 21 tends to rise in temperature, that is, the altitude of the sun rises and the support device 10 is continuously warmed by the conversion mechanism described later by the support height variable means.
  • the coiled bimetal 21 operates so as to increase the support height in a situation where the temperature tends to decrease, that is, the altitude of the sun decreases or the temperature decreases due to shading.
  • the support device 10 fixes the lower end of the support device 10 to one end of the rectangular substrate 22 with the coiled bimetal 21 in the vertical direction in the vertical direction.
  • a cylindrical support cylinder 23 is fixed to the other end of the substrate 22 with the axial direction in the vertical direction.
  • a support rod 24, which is a support member, is inserted into the support cylinder 23 so as to be movable in the vertical direction.
  • a universal joint 25 is attached to the upper end of the rod extending upward from the upper end of the support cylinder 23, and the mounting shaft 26 of the universal joint 25 is attached to the back surface of the light-shielding plate 41 having a light-shielding property of the solar panel unit 40. ..
  • the mounting shaft 26 is fixed to the rotating ball 251 so that the mounting shaft 26 can move in any direction with respect to the support rod 24 about the rotation center P of the rotating ball 251. Therefore, the solar panel unit 40 can be tilted in any direction about the rotation center P.
  • a connecting pin 27 is fixed to the lower end of the support rod 24 arranged in the support cylinder 23, and an elongated long hole 29 formed at the tip of the operating lever 28 is engaged with the connecting pin 27 along the axial direction. It fits.
  • the tip of the operating lever 28 is inserted into the support cylinder 23 through a slit 30 formed in a narrow elongated hole formed along the vertical direction on the side surface of the support cylinder 23.
  • the base end portion of the operating lever 28 is connected to the connecting shaft 31 fixed to the upper end portion of the coiled bimetal 21 via the connecting pin 32.
  • An actuating lever 28 is rotatably attached to the upper end of a support column 33 that stands between the coiled bimetal 21 and the support cylinder 23 and is fixed to the substrate 22 via a support shaft 34, and the coiled bimetal is formed by these members or the like. It constitutes a conversion mechanism that converts the expansion / contraction motion of 21 in the opposite direction.
  • the operating lever 28 moves the support rod 24 down to the bottom dead center position when the coiled bimetal 21 is extended to the maximum within the movable range, and the operating lever 28 moves the support rod 24 to the top dead center position in the most contracted state. Move up.
  • the support device 10 has a configuration in which a coiled bimetal 21, a support column 33, and a support cylinder 23 are fixed to a substrate 22 to form a unit, and as shown in FIG. 6, a clockwise direction (CW) about a rotary support shaft 35. And counterclockwise (CCW), the coiled bimetal 21 can be oriented in any direction.
  • the solar panel unit 40 is tilted toward the east, gradually tilted toward the south, and further. By tilting it toward the west, sunlight can be received efficiently. Further, by supporting the solar panel unit 40 at three points by the three support devices 10, the solar panel unit can be stably supported in an inclined state even if the support heights at the three points are different. Therefore, the first support device 11 is arranged on the south side, the second support device 12 is arranged on the east side, and the third support device 13 is arranged on the west side.
  • the support point R the point where the central axis L of the operating rod 24 of the support device 10 intersects the surface of the base 2 as shown in FIG. 7
  • the support of the first support device 11 is supported as shown in FIG.
  • the point be R1
  • the support point of the second support device 12 be R2
  • the support point of the third support device 13 be R3.
  • the triangle connecting the support points R1, R2, and R3 is an acute triangle, and in the present embodiment, if the support point R1 is the apex as an isosceles triangle, both ends of the base are R2 and R3.
  • the same isosceles triangle as the isosceles triangle is formed in the relationship between the mounting positions of the mounting shaft 26 and the light-shielding plate 41, and can be used as a support point.
  • the first support device 11 is provided except when the sun is directly above. -The irradiation state of sunlight to the third support device 13 can be made different, and the sun can be reliably tracked from sunrise to sunset.
  • the solar panel unit 40 has a configuration in which a plurality of solar panels 44 are attached to the solar panel mounting plate 43.
  • the gantry 3 has, for example, a configuration in which a planar square rolling ball storage frame portion 42 is attached to the center of the upper surface of a light-shielding plate 41 formed in a square shape, and a solar panel having a square outer shape on the upper surface of the opening of the rolling ball storage frame portion 42. It is covered with a mounting plate 43.
  • the space surrounded by the rolling ball storage frame portion 42, the light-shielding plate 41, and the solar panel mounting plate 43 is used as the rolling ball storage portion 45, and a large number of spheres 46 are freely rolled and stored in the rolling ball storage portion 45.
  • the sphere 46 is made of a material having a high specific gravity such as iron and has conductivity.
  • Each side of the light-shielding plate 41 extends outward by the width W from the rolling ball storage frame portion 45, and these extending portions extend to the first support device 11, the second support device 12, and the third support device 13. It functions as an eaves that blocks sunlight from the coiled bimetal 21 of the above.
  • the support point R1 of the first support device 11 is the central position of the length of the light-shielding plate 41 along the east-west direction, and is the central position of the extension portion having the width W.
  • the support point R2 of the second support device 12 and the support point R3 of the third support device 13 extend from the north side of the light-shielding plate 41 at half of the extension width W, respectively, from the east and west side sides. The position is half the width W.
  • the support point R1 may be biased to the east side or the west side, and the support point R2 and the support point R3 may be displaced in the north-south direction.
  • a spherical recess 47 is formed in the rolling ball storage frame 42 in the central portion of the light-shielding plate 41, and the sphere 46 slightly fits the depth of the central portion of the recess 47. It is about to be crowded. Further, all the spheres 46 can be stored in the recess 47.
  • the solar panel unit 40 When the solar panel unit 40 is in the horizontal state, most of the spheres 46 are housed in the recess 47, and when the solar panel unit 40 is tilted integrally with the light-shielding plate 41, it moves in the tilting direction. At that time, since a large number of heavy spheres 46 move in the tilting direction, the weight of the solar panel unit 40 on the tilting side is increased to accelerate the tilting operation.
  • the rolling ball storage frame portion 42 is composed of an east frame plate 421 facing the east side, a south frame plate 422 facing the south side, a west frame plate 423 facing the west side, and a north frame plate 424 facing the north side. ing.
  • Conductive first electrode plates 48 and second electrode plates 49 are provided on the inner surfaces of both ends of the east frame plate 421 in the north-south direction at a slight distance from the end surfaces.
  • the conductive third electrode plate 50 and the fourth electrode plate 51 are provided on the inner surfaces of both ends in the east-west direction of the south frame plate 422, and the conductive fifth electrode is provided on the inner surfaces of both ends in the north-south direction of the west frame plate 423.
  • a conductive seventh electrode plate 54 and an eighth electrode plate 55 are provided on the inner surfaces of both ends of the plate 52, the sixth electrode plate 53, and the north frame plate 424 in the east-west direction.
  • a pair of first electrode plates 48 and an eighth electrode plate 55 provided at each corner of the rolling ball storage frame portion 42 makes the first switch S1, and a pair of second electrode plates 49 and a third electrode plate 50 make the second switch S2.
  • a pair of a fourth electrode plate 51 and a fifth electrode plate 52 form a third switch S3, and a pair of a sixth electrode plate 53 and a seventh electrode plate 54 form a fourth switch S4.
  • a switch-on (ON) "1" signal As a confirmation means for confirming the movement of the solar panel unit 40 shown in FIG. 4A showing the tilt direction of the solar panel unit 40, a “0” signal of switch off (OFF) when the sphere 46 is in a non-contact non-conducting state.
  • the indicator 60 shown in FIG. 9 is an example in which the base 2 is arranged horizontally, and the solar panel unit 40 is tilted in the east, south, and west directions, and the sun is true in a special setting. It has an east display unit 61, a south display unit 62, a west display unit 63, and a directly above display unit 64, which indicate the state of being located above by lighting display, respectively. The lighting of each of the display units 61 to 64 is controlled by the lighting circuit 65.
  • the lighting circuit 65 has first to fourth AND circuits 66 to 69. A signal of "0" or "1" is input to the first AND circuit 66 from the first switch S1 and the second switch S2.
  • a signal of "0” or “1” is input to the second AND circuit 67 from the second switch S2 and the third switch S3.
  • a signal of "0” or “1” is input to the third AND circuit 68 from the third switch S3 and the fourth switch S4.
  • Signals of "0” or “1” are input to the fourth AND circuit 69 from the first switch S1 to the fourth switch S4 via the NOT circuit 70, respectively.
  • the base 2 is arranged horizontally, the second support device 12 and the third support device 13 are rotated around the rotation support shaft 35 and directed in the east-west direction, and each coiled bimetal 21 is outside the light-shielding plate 41.
  • the first switch S1 to the fourth switch S4 are all turned off, signal 0 is output to each NOT circuit 70, and signal 1 is output from each NOT circuit 70.
  • the display unit 64 directly above lights up.
  • the base 2 is in a horizontal state for ease of explanation, but usually the base 2 is installed on the sloped roof of the house, and the base 2 is installed on the sloped ground at an angle.
  • the first support device 11 to the third support device 13 may be installed directly on the installation surface of the installation location without providing the base 2. For example, on uneven ground, the posture stability of the photovoltaic power generator 1 deteriorates when the base 2 is used, but the posture stability of the photovoltaic power generator 1 is achieved by three-point support by the first support device 11 to the third support device 13. The sex can be secured.
  • the altitude of the sun (south-middle altitude) when the sun comes to the south is 31.6 degrees at the winter solstice and 78.4 degrees at the summer solstice. Therefore, it is desirable that the inclination angle of the solar panel unit 40 is larger in winter than in summer. Further, since the south-middle altitude increases as the latitude decreases, it is preferable to decrease the inclination angle of the base 2 as the latitude of the installation area decreases.
  • FIGS. 10 to 15 the movement of the solar panel unit 40 of the photovoltaic power generator 1 according to the direction of the sun will be described with reference to FIGS. 10 to 15.
  • the base 2 is installed horizontally, the first support device 11 is directed to the south, the second support device 12 is on the east side, and the third support device 13 is on the north side of the first support device 11. It shall be located on the west side.
  • a reference numeral 21A is attached to the coiled bimetal of the first support device 11
  • a reference numeral 21B is attached to the coiled bimetal of the second support device 12, and the coiled bimetal of the third support device 13 is attached.
  • FIG. 10 shows a situation in which sunlight hits the photovoltaic generator 1 from the east side due to sunrise. Since the coiled bimetal 21A of the first support device 11 and the coiled bimetal 21B of the second support device 12 are exposed to sunlight over almost the entire length on the east side surface, they are heated to substantially the same temperature and extend substantially the same length along the axial direction. .. Therefore, each support rod 24 is pushed downward via each operating lever 28. However, the coiled bimetal 21C of the third support device 13 is not heated because sunlight is blocked by the solar panel unit 40, and does not expand or contract along the axial direction.
  • the support rod 24 of the third support device 13 does not move up and down, and the support rod 24 of the third support device 13 is higher than the height of the support rod 24 of the first support device 11 and the support rod 24 of the second support device 12. It is in a high position.
  • the light-shielding plate 41 is inclined so as to exist at the highest position in the northwest corner of the light-shielding plate 41. Since the support rod 24 of the first support device 11 and the support rod 24 of the second support device 12 are located at different positions in the east-west direction and the north-south direction, the light-shielding plate 41 is tilted with the southeast corner at its lowest position. The light-shielding plate 41 is held in an inclined state because the mounting shafts 26A, 26B, and 26C that support the light-shielding plate 41 at three points can be turned in any direction by the rotating balls 251 of the universal joint 25.
  • the solar panel 44 of the solar panel unit 40 since the solar panel 44 of the solar panel unit 40 is inclined toward the east side, it can efficiently receive the morning sunlight. As time passes from sunrise, the direction of the sun shifts to the south. Since the coiled bimetal 21A of the first support device 11 projects to the south of the protruding portion (hereinafter referred to as an eaves) having a width W of the light shielding plate 41, sunlight is not blocked. On the other hand, in the coiled bimetal 21B of the second support device 12 and the coiled bimetal 21C of the third support device 13, sunlight is partially blocked by the eaves of the shading plate 41 except for sunrise and sunset.
  • the coiled bimetal 21B of the second support device 12 As the sun moves from southeast to south, the light receiving area of sunlight gradually decreases due to the eaves of the shading plate 41, which causes a temperature drop. Therefore, the coil of the first support device 11
  • the shaped bimetal 21A expands, and conversely the coiled bimetal 21B shrinks.
  • the height of the support rod 24 of the second support device 12 is higher than the height of the support rod 24 of the first support device 11.
  • the coiled bimetal 21C of the third support device 13 is arranged on the west side, and the sunlight is blocked by the eaves of the light-shielding plate 41, so that there is no temperature change. Therefore, the support rod 24 of the third support device 13 is the highest. That is, as for the support rod 24, the first support device 11 is the shortest, and then the second support device 12 is the longest.
  • the light-shielding plate 41 is twisted toward the west side with the mounting shaft 26A of the first support device 11 as a fulcrum while still making the northwest corner the highest point and increasing the inclination from the northeast corner to the south side. Tilt. Therefore, the solar panel 44 of the solar panel unit 40 faces in accordance with the direction of sunlight.
  • the solar panel unit 40 tilts in the north-south direction and in the east-west direction with the mounting shaft 26 provided at the tip of the support rod 24 of the first support device 11 as a support shaft.
  • the tilting power for tilting in the north-south direction and tilting in the east-west direction is mainly handled by the second support device 12 arranged on the east side in the morning and mainly by the third support device 13 arranged on the west side in the afternoon. ..
  • the coiled bimetal 21B of the second support device 12 is further blocked by the eaves of the shading plate 41 following the state of FIG. This causes a decrease in the light receiving area, and the temperature becomes lower and further shrinks. Therefore, the support rod 24 of the second support device 12 becomes long and tilts with the southeast corner of the light-shielding plate 41 at the lowest position while the south side of the solar panel unit 40 faces downward, and is further tilted than in the state of FIG. Becomes larger. Therefore, the solar panel 44 faces southeast and the light receiving surface of the solar panel 44 is greatly tilted according to the altitude of the sun.
  • the solar panel unit 40 is inclined with the south side facing downward and the south side of the shading plate 41 being horizontal. This inclination angle is set in winter, and the support rods 24 of the second support device 12 and the third support device 13 are set as high as possible to increase the southward inclination.
  • the second support device 12 and the third support device 13 project outward from the support points Q2 and Q3 to reduce the light-shielding area due to the eaves of the light-shielding plate 41, the coiled bimetal 21B and the coiled bimetal are reduced.
  • the temperature of 21C rises and extends along the axial direction. Therefore, the heights of the support rods 24 of the second support device 12 and the third support device 13 are lowered, and the inclined surface of the solar panel 44 is reduced.
  • the second support device 12 and the third support device 13 are arranged along the north-south direction as shown in FIG. 1, and in the summer, the coiled bimetal 21B and the third support device 13 of the second support device 12 are arranged.
  • the coiled bimetal 21C is adjusted so as to project outward from the side edge of the light shielding plate 41.
  • FIGS. 13 (b) and 13 (c) As shown in FIG. 13 (a), when the sun is facing southwest, contrary to the case where the sun shown in FIG. 11 (a) is facing southeast, FIGS. 13 (b) and 13 (c) As shown in the above, the coiled bimetal 21C of the third support device 13 is exposed to sunlight and extends along the axial direction, and the solar panel unit 40 emits sunlight to the coiled bimetal 21B of the second support device 12. It is blocked and the temperature drops and shrinks along the axial direction.
  • the support rod 24 of the first support device 11 is the shortest
  • the support rod 24 of the second support device 12 is the highest
  • the support rod 24 of the third support device 13 has an intermediate height.
  • the shading plate 41 has the lowest southwest corner and is inclined toward the southwest corner, so that the solar panel 44 of the solar panel unit 40 faces the southwest direction, which is the direction of the sun.
  • the coiled bimetal of the first support device 11 Since the sunlight receiving areas of the coiled bimetal 21C of the third support device 13 and 21A are substantially the same, the angle of the southwest end of the shading plate 41 is set to be the lowest, and the angle of the northwest end of the shading plate 41 is set to be lower than that in FIG. It is also lowered further, and the light-shielding plate 41 is inclined with the west side facing downward. Therefore, the solar panel 44 is inclined toward the west side, which is the direction of the sun.
  • FIG. 15A shows a case where the photovoltaic generator 1 is installed in a low latitude area such as just below the equator.
  • the base 2 is arranged horizontally, the second support device 12 and the third support device 13 are rotated around the rotary support shaft 35 and directed in the east-west direction, and the coiled bimetals 21B and 21C are placed from the light-shielding plate 41. Also has a structure that overhangs outward.
  • each support rod 24 maintains the same height, and the light-shielding plate 41 keeps the same height until the light passes directly above and heads west to a certain altitude.
  • the light-shielding panel 44 faces directly upward while maintaining the horizontal state.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the switching operation of the first switch S1 to the fourth switch S4 shown in FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 16A shows a state in which the solar panel unit 40 is tilted eastward, and corresponds to FIG.
  • a large number of spheres 46 housed in the rolling ball storage portion 45 are concentrated in a region surrounded by a right triangle from the northeast corner to near the southwest corner.
  • the third switch S3 is not touched. Therefore, the first switch S1 and the second switch S2 are turned on by the sphere 46, and the first switch S1 and the second switch S2 output the signal 1.
  • FIG. 16B shows a state in which the solar panel unit 40 is tilted toward the southeast, and corresponds to FIG.
  • the large number of spheres 46 housed in the rolling ball storage portion 45 have a stronger southward inclination than in the case of FIG. 16A, and the east side of the shading plate 41 inclines slightly toward the west side. , Moves to the south side as a whole, and fills approximately half of the rolling ball storage portion 45 in the north-south direction.
  • the sphere 46 is detached from the first switch S1 and turned off, and the second switch S2 and the third switch S3 are turned on by the sphere 46.
  • FIG. 16C shows a state in which the solar panel unit 40 is inclined toward the south, and corresponds to FIG.
  • a large number of spheres 46 stored in the rolling ball storage portion 45 fill substantially half of the rolling ball storage portion 45 in the north-south direction as in the case of FIG. 16C.
  • the second switch S2 and the third switch S3 are turned on by the sphere 46, and the second switch S2 and the third switch S3 output the signal 1.
  • FIG. 16D shows a state in which the solar panel unit 40 is inclined toward the southwest, and corresponds to FIG.
  • a large number of spheres 46 stored in the rolling ball storage portion 45 are symmetrical in the east-west direction with the case of FIG. 16B, the fourth switch S4 is turned off, and the second switch S2 and the third switch S3 are turned off. Is turned on by the sphere 46.
  • FIG. 16E shows a state in which the solar panel unit 40 is tilted westward, and corresponds to FIG.
  • a large number of spheres 46 stored in the rolling ball storage portion 45 are symmetrical in the east-west direction with the case of FIG. 16A, and the third switch S3 and the fourth switch S4 are turned on by the sphere 46, and the third switch S3 and the fourth switch S4 are turned on by the sphere 46.
  • the 3rd switch S3 and the 4th switch S4 output the signal 1.
  • FIG. 16 (f) corresponds to FIG. 15, and shows a state in which all the spheres 46 are contained in the recess 47. Therefore, the first switch S1 to the fourth switch S4 are all turned off, and the signal 0 is output from each of the first switch S1 to the fourth switch S4.
  • the signal 1 is output from the first AND circuit 66 of the lighting circuit 65 shown in FIG. 9, and the east display unit 61 of the indicator 60 is lit.
  • the signal 1 is output from the second AND circuit 67 of the lighting circuit 65, and the south display unit 62 is lit.
  • the signal 1 is output from the third AND circuit 68 and the west display unit 61 lights up.
  • the signal 1 is output from the fourth AND circuit 69 and the directly above display unit 64 lights up.
  • the light-shielding plate 41 can be tracked according to the direction and altitude of the sun only by raising and lowering the support rods 24 of the three support devices 11 to 13. it can. Therefore, the conventional pan drive system and tilt drive system are not required, the gantry 3 having a simple configuration can be provided, the weight can be reduced, and the gantry can be installed even in a place without a power source.
  • the photovoltaic generator 1 moves the solar panel unit 40 according to the direction of the sun by utilizing the difference in relative heights of the three support rods 24. Maintains panning and the southward tilt of the solar panel unit 40, the smallest southward tilt angle when the sun is at its highest (lays the solar panel unit 40 down), and a large southward tilt angle before and after that (solar). The so-called tilt operation of (standing the panel unit 40) can be performed.
  • the height of the support rod 24 of the first support device 11 arranged on the south side is always lower than the height of each support rod 24 of the second support device 12 and the third support device 13.
  • the solar panel unit 40 tilts southward.
  • the sunlight hitting the coiled bimetal 21B of the second support device 12 arranged on the east side is gradually blocked, and the support rod 24 of the second support device 12 gradually rises.
  • the coiled bimetal 21C of the third support device 13 sunlight is blocked by the solar panel unit 40, and the height of the support rod 24 of the third support device 13 is the highest.
  • the coiled bimetal 21C of the third support device 13 is gradually irradiated with sunlight, and the temperature of the coiled bimetal 21C gradually rises and extends along the axial direction. Therefore, the support rod 24 of the third support device 13 gradually becomes lower, and the solar panel unit 40 gradually rotates toward the west side with the rotating ball 251 of the universal joint 25 of the first support device 11 as a fulcrum, and south. A panning motion is performed that moves from to the west.
  • the solar panel unit 40 is attached to the gantry 3 to form the photovoltaic power generator 1.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the following configuration can be adopted.
  • the first configuration is to track the sun and increase the drying efficiency, such as dry matter materials (for example, marine products such as fish and seaweed, agricultural products such as vegetables and fruits), seawater as a raw material for salt, laundry, and garbage.
  • dry matter materials for example, marine products such as fish and seaweed, agricultural products such as vegetables and fruits
  • seawater as a raw material for salt, laundry, and garbage.
  • the waste such as the above and other objects to be dried are installed on the light-shielding plate 41 of the gantry 3.
  • dried fish and seaweed are placed on a net or a drainboard, and this is installed on a light-shielding plate 41 of the gantry 3.
  • the second configuration is to track the sun and increase the growth efficiency, and plants and other photosynthetic bodies are installed on the shading plate 41 of the gantry 3.
  • the third configuration is a configuration in which the sun is tracked to enhance the beauty effect or the therapeutic effect, and a bed for tanning or a bed for sunbathing is installed on the shading plate 41 of the gantry 3.
  • the fourth configuration is a configuration in which the sun is tracked to enhance the heat storage effect, and a heat storage material or a heat storage device (for example, a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-091554) is installed on the light-shielding plate 41 of the gantry 3.
  • a heat storage material or a heat storage device for example, a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-091554.
  • the fifth configuration is a configuration in which the sun is tracked to enhance the light-collecting effect, and a light-shielding plate 41 of the gantry 3 is provided with a light-collecting device (for example, a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-153681) that collects sunlight. Install in.
  • a light-collecting device for example, a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-153681
  • the sixth configuration is a configuration for tracking the sun and enhancing the sterilizing effect, and is a sterilizing device for sterilizing using sunlight (for example, a device disclosed in JP-A-2006-688 or JP-A-2015-160146). ) Etc. are installed on the light-shielding plate 41 of the gantry 3.
  • the gantry 3 is provided with a permanent magnet attached to the tip of the coiled bimetal by repeatedly injecting and blocking sunlight to expand and contract the coiled bimetal along the axial direction.
  • a generator that generates electricity according to Fleming's right-hand rule by moving in the coil (Practical new proposal registration No. 3220436), a combined generator that combines wind turbine power generation and solar power generation by attaching a solar panel to the wind turbine (practical new proposal) Registration No. 3218689) may be installed.
  • the support device 10 uses a coiled bimetal 21 as an elevating drive source that extends in the axial direction when the temperature rises and contracts in the axial direction when the temperature decreases. Therefore, the operating lever 28 and the support column 33 are used so that the elevating direction of the operating rod 24 is opposite to the expanding / contracting direction of the coiled bimetal 21.
  • a bidirectional shape memory coil spring that contracts along the axial direction when the temperature rises and extends along the axial direction when the temperature drops can be used. If this bidirectional shape memory coil spring is used as an elevating drive source, the support rod 24 may be directly connected to the bidirectional shape memory coil spring, so that the support device 10 can have a simple configuration.
  • a bidirectional shape memory coil spring is formed by forming a shape memory alloy wire such as a Ni—Ti alloy into a coil spring shape, and when heated, the shape memory coil spring is formed along the axial direction. It has the property of shrinking and lengthening along the axial direction when cooled.
  • the solar panel unit 40 is tilted by the indicator 60 as a movement confirmation means.
  • a vibration sensor, a microphone, etc. are provided in the rolling ball storage frame 42, and the sphere 46 is rolled. The tilt of the solar panel unit 40 may be confirmed by detecting the vibration and the collision between the spheres 46.
  • the first support device 11 is maintained at a constant support height and the constant maintenance height is set to be equal to or less than the lower limit of the support heights of the second support device 12 and the third support device 13, then sunrise to sunset.
  • the shading plate 41 can be maintained at an inclination toward the south. For this reason, the first support device 11 does not need the function of changing the support height, and the second support device 12 and the third support device 13 may have a function of changing the support height.

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Abstract

回転駆動系を用いることなく太陽の向きと高度に合わせて追従する太陽追尾機能付き架台を提供する。　太陽追尾機能付き架台３は、基台２に対して遮光板４１を南側及び東西に配置した支持装置１１～１３で支持高さ可変に３点支持し、日の出から日の入りの間において南側に配置した第１支持装置１１の支持高さを東西に配置した第２、第３支持装置１２、１３の支持高さ以下に維持し、遮光板４１は、第２支持装置１２と第３支持装置１３に対する太陽光の照射を遮って、午前では第２支持装置１２の支持高さを第３支持装置１３の支持高さに向けて徐々に上昇させ、午後では第３支持装置１３の支持高さを第２支持装置の支持高さよりも徐々に低くなるように降下させる。

Description

太陽追尾機能付き架台及び太陽光発電機
　本発明は、太陽の向きと高度に合わせて架台を追尾させる技術に係り、特に、回転駆動系を用いることなく太陽の向きと高度に合わせて追従する太陽追尾機能付き架台及び太陽光発電機に関する。
　太陽追尾装置を備えた架台としては、太陽の方位に合わせて東西方向に移動させる所謂パン駆動するパン駆動系と、上下方向に傾動させる所謂チルド駆動系を備えた構成が提案されている（特許文献１）。パン駆動系とチルト駆動系は緯度等の情報が予め設定されたプログラムを備えた太陽追尾制御装置により別々に回転駆動制御され、太陽の方位と高さに応じて所定方向に移動する。
　このような太陽追尾装置付きの架台は、例えばソーラパネルを架台上面に取付け、日の出から日の入りの間でソーラパネルが太陽に向くようにしている。
特開２０１５－１５４０５５号公報
　従来の太陽追尾装置付きの架台において、太陽追尾装置は、パン駆動系とチルト駆動系の２つの回転駆動系を必要とする。このため、架台の構成が複雑化し、また電動モータ等を搭載するため重くなる。また、前記２つの駆動系は、駆動に電力を必要とするため、設置の際に電源の確保が必要となる。さらに、前記２つの駆動系の駆動制御には、太陽追尾制御装置を必要とするため、設置個所に合わせて緯度等の情報を事前に入力しなければならず、簡便な利用性に欠ける傾向にある。
　そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、回転駆動系を用いることなく太陽の向きと高度に合わせて追従する太陽追尾機能付き架台及び太陽光発電機を提供することを目的としている。
　〔発明１〕　上記目的を達成するために、発明１の太陽追尾機能付き架台は、架台本体をなす遮光性を有する遮光板と、前記遮光板を３点でそれぞれ自在継手を介して個々に支持する３つの支持装置とを備え、２又は３の前記支持装置は、太陽光の照射状態による温度変化で軸方向長さが伸縮し、降温側への温度変化で支持高さが高く、昇温側への温度変化で支持高さが低くなる支持高さ可変手段を有し、前記遮光板は、前記支持高さ可変手段に対する太陽光の照射状態を変化させる庇をなす。
　〔発明２〕　さらに、発明２の太陽追尾機能付き架台は、発明１の太陽追尾機能付き架台において、前記支持高さ可変手段は、降温側への温度変化で軸方向に沿って縮み、昇温側への温度変化で軸方向に沿って伸びるコイル状バイメタルと、前記コイル状バイメタルの伸縮動作を逆方向の動作に変換し、前記コイル状バイメタルが縮むと前記遮光板の支持高さを高く、前記コイル状バイメタルが伸びると前記遮光板の支持高さを低くする変換機構とを備える。
　〔発明３〕　さらに、発明３の太陽追尾機能付き架台は、発明１及び２のいずれか１の太陽追尾機能付き架台において、前記３つの支持装置は、基台に取付けられている。
　〔発明４〕　さらに、発明４の太陽追尾機能付き架台は、発明１乃至３のいずれか１の太陽追尾機能付き架台において、前記３つの支持装置は、鋭角三角形の各頂点位置に配置される。
　〔発明５〕　さらに、発明５の太陽追尾機能付き架台は、発明４の太陽追尾機能付き架台において、前記鋭角三角形の底辺を東西方向に向けて前記架台を設置し、東西方向の各頂点と南側の頂点に前記支持装置を配置した。
　〔発明６〕　さらに、発明６の太陽追尾機能付き架台は、発明１乃至５のいずれか１の太陽追尾機能付き架台において、前記遮光板の上面に形成した閉鎖空間内に多数の球体が前記遮光板の傾動動作に従って転がりながら移動する多数の球体が収納されている。
　〔発明７〕　さらに、発明７の太陽追尾機能付き架台は、発明６の太陽追尾機能付き架台において、前記多数の球体の移動を前記球体の導電性を利用して電気的に検知し、又は音、振動を検知して認識する認識手段を備える。
　〔発明８〕　一方、上記目的を達成するために、発明８の太陽光発電機は、発明１乃至７のいずれか１の太陽追尾機能付き架台と、前記太陽追尾機能付き架台の遮光板の上面にソーラパネルを設けたソーラパネルユニットとを備える。
　以上説明したように、発明１の太陽追尾機能付き架台によれば、従来のようなパン駆動系とチルト駆動系が不要となり、シンプルな構成の架台を提供でき、また軽量化することができ、電源のない場所でも設置することができる。
　さらに、発明２の太陽追尾機能付き架台によれば、コイル状バイメタルの伸縮動作を利用して遮光板を太陽に追尾させることができる。
　さらに、発明３の太陽追尾機能付き架台によれば、３つの支持装置を安定して取り付けることができる。
　さらに、発明４の太陽追尾機能付き架台によれば、太陽光の向きによって、３つの支持装置に対し、太陽光の照射状況を異ならせることができる。
　さらに、発明５の太陽追尾機能付き架台によれば、太陽の日の出から日の入りに渡って遮光板を南向きに傾斜させて太陽に追尾させることができる。
　さらに、発明６の太陽追尾機能付き架台によれば、遮光板の太陽追尾動作を補助し、遮光板の滑らかな移動を行うことができる。
　さらに、発明７の太陽追尾機能付き架台によれば、ゆっくりと移動する遮光板が太陽の向きと高度に合わせて追尾しているか否かを認識することができる。
　一方、発明８の太陽光発電機によれば、架台の太陽追尾動作に電力を不要としてソーラパネルを太陽の向きと高度に追尾させることができ、効率のよい発電が行える。
　（ａ）は本発明による太陽追尾機能付き架台の概要を示す概略分解斜視図で、架台にソーラパネルユニットを装備した太陽光発電機を示す。（ｂ）は（ａ）のＴ－Ｔ線に沿って切断した転球収納部の上面図。（ｃ）はソーラパネルユニットの上面図である。
　図１（ａ）の太陽光発電機に南東方向から太陽光が射した時の架台の動作を示す図で、（ａ）は太陽光の照射方向とソーラパネルユニットの傾斜方向を示す上面図、（ｂ）は球体の転がり方向を示す図、（ｃ）は太陽光発電機を南側から見た図、（ｄ）は太陽光発電機を北側から見た図である。
　図１（ａ）の太陽光発電機に真上から太陽光が射した時の架台の動作を示す図で、（ａ）はソーラパネルユニットに対する太陽光の照射方向を示す上面図、（ｂ）は球体の転がり方向を示す図、（ｃ）は太陽光発電機を南側から見た図、（ｄ）は太陽光発電機を北側から見た図である。
　図１（ａ）の太陽光発電機に南西方向から太陽光が射した時の架台の動作を示す図で、（ａ）は太陽光の照射方向とソーラパネルユニットの傾斜方向を示す上面図、（ｂ）は球体の転がり方向を示す図、（ｃ）は太陽光発電機を南側から見た図、（ｄ）は太陽光発電機を北側から見た図である。
　図１（ａ）の太陽光発電機を傾斜面に設置した場合を示し、（ａ）は屋根に設置した状態、（ｂ）は斜面に設置した状態、（ｃ）は太陽光の照射方向とソーラパネルユニットの傾斜方向を示す上面図、（ｄ）は球体の転がり方向を示す図、（ｅ）は太陽光発電機を南側から見た図、（ｆ）は太陽光発電機を北側から見た図である。
　本発明による太陽追尾機能付き架台を備えた太陽光発電機の実施形態を示す外観斜視図である。
　図６に示す支持装置の側面図で、支持筒及びソーラパネルユニットを縦断面で示す。
　（ａ）は図６に示すソーラパネルユニットの上面図で、ソーラパネルを取り外した状態を示し、（ｂ）は（ａ）のイーイ線断面図である。
　ソーラパネルユニットの方位を示すインジケータを示す。
　太陽の向き（東向き）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は東側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　太陽の向き（南東向き）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は東側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　太陽の向き（南向き）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は東側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　太陽の向き（南西向き）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は西側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　太陽の向き（西向き）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は西側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　太陽の向き（真上）とソーラパネルの傾斜状態の関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は東側から見た側面図、（ｃ）は南側から見た正面図である。
　（ａ）～（ｆ）は太陽の向きとソーラパネルユニットの傾斜に応じた転球群の片寄状態との関係を示し、（ａ）は太陽が東方向、（ｂ）は太陽が南西方向、（ｃ）は太陽が南方向、（ｄ）は太陽が南西方向、（ｅ）は太陽が西方向、（ｆ）は太陽が真上を示す。
　以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
〔本実施の形態の概要〕
　本発明による太陽追尾機能付き架台の概要を図１に基づいて説明し、太陽追尾動作の概要を図２～図５に基づいて説明する。
　図１に示す架台３００には、ソーラパネルユニット４００が装備されて太陽光発電機１００を構成する。架台３００は、ソーラユニットパネル４００を載置する架台本体３１０を３本の支持脚３１１、３１２、３１３により３点支持する構成としている。３本の支持脚の支持点を結ぶと、各支持点は三角形の各頂点に位置する。架台本体３１０を３本の支持脚３１１～３１３で３点支持する構成は、架台３００を水平面に限らず、傾斜面に設置する場合でも３本の支持脚３１１～３１３が必ず当接するという特徴がある。また、３本の支持脚３１１～３１３の長さが異なっても各支持脚３１１～３１３は必ず当接する。その際、架台本体３１０は傾斜する。
　３本の支持脚３１１～３１３の長さが異なると、架台本体３１０は丈の長い支持脚を上側、丈の低い支持脚を下側として傾斜する傾斜面をなす。このことより、ある支持脚の丈を他の支持脚よりも短くすると、架台本体３１０の傾斜面を丈の短い支持脚側に向かわせることができる。
　架台３００の３本の支持脚３１１～３１３について、支持脚の長さが温度上昇で短くなり、温度低下で長くなるという温度変化による長さ調節機能を備えたものとしている。架台本体３１０を遮光性の板材である遮光板とした場合、太陽の向きによって、３本の支持脚３１１～３１３の丈に変化が生じる。例えば、太陽光が照射されて温度が上昇した支持脚は丈が短くなり、遮光板である架台本体３１０により太陽光が遮られて温度が低下した支持脚は丈が短くなる。そうすると、太陽に向いた支持脚は丈が短くなり、架台本体３１０は太陽に向かって傾斜することになる。
　３本の支持脚３１１～３１３の上端が架台本体３１０の裏面にしっかりと固定されていると、３本の支持脚３１１～３１３の丈の変化に応じて架台本体３１０の自由な傾動動作ができない。このため、３本の支持脚３１１～３１３はそれぞれユニバーサルジョイント（自在継手）３２０を介して架台本体３１０に連結され、台１本体３１０の自由な傾動動作を確保している。架台３００は、ユニバーサルジョイント３２０による架台本体３１０の自由な傾動を可能とすることにより、架台本体３１０を太陽の向きに傾斜させながら追尾させることができるようにしている。
　図１において、架台３００は、基台３０１にユニバーサルジョイント３２０を備えた３本の支持脚３１１～３１３を取り付け、各ユニバーサルジョイント３２０を介して遮光板である架台本体３１０を３本の支持脚３１１～３１３に連結している。架台本体３１０には、図１（ｂ）に示すように、架台本体３１０の傾動動作を促進する複数の球体３０２を転動可能に収納する転球収納枠部３０３が設けられている。転球収納枠部３０３内における複数の球体３０２の偏り状態で架台本体３１０の傾斜方向が判断可能となる。
　転球収納枠部３０３の上に、図１（ｃ）に示すソーラパネルユニット４００が取り付けられる。基台３０１の幅を２ｄとすると、基台３０１の前側で、幅方向中央に第１支持脚３１１、後側の両角部に第２支持脚３１２、第３支持脚３１３を取り付けており、第１支持脚３１１の取付位置を頂点とする二等辺三角形の底辺両端に第２支持脚３１２、第３支持脚３１３を取り付けた構成として以下に説明する。また、図２～図５において、第１支持脚３１１を南側、第２支持脚３１２を東側、第３支持脚３１３を西側に向けるようにして太陽光発電機１００を配置したものとする。さらに、第１支持脚３１１～第３支持脚３１１は、同一温度において同一長さとして説明する。
　図２は太陽Ｓの向きが南東の場合を示し、図２（ａ）に示すように架台本体３１０上のソーラパネルユニット４００は南東に向けて傾斜する。第１支持脚３１１と第２支持脚３１２と第３支持脚３１３について、架台本体３１０による日陰の影響が最も少ないのは第１支持脚３１１、最も大きいのは第３支持脚３１３、中間は第２支持脚３１２である。したがって、丈の長さは第１支持脚３１１、第２支持脚３１２、第３支持脚３１３の順に長くなる。
　図２（ｂ）に示すように、複数の球体３０２は架台本体３１０の傾斜方向である南東方向に集まる。図２（ｃ）に示すように、架台本体３１０の南側前端が低く、西側から東側に傾斜する。図２（ｄ）に示すように、架台本体３１０の北側の後端は、南側前端よりも高く、西側から東方向に傾斜する。
　図３は太陽Ｓの向きが真南（真上）の場合を示し、図３（ａ）に示すようにソーラパネルユニット４００はフラットな状態に保持される。第１支持脚３１１と第２支持脚３１２と第３支持脚３１３に対する架台本体３１０による日陰の影響は同一になるので、第１支持脚３１１、第２支持脚３１２、第３支持脚３１３の丈は同一長さとなり、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように架台本体３１０はフラットになる。
　図４は太陽Ｓの向きが南西の場合を示し、図２（ａ）に示すように架台本体３１０上のソーラパネルユニット４００は南西に向けて傾斜する。第１支持脚３１１と第２支持脚３１２と第３支持脚３１３について、架台本体３１０による日陰の影響が最も少ないのは第１支持脚３１１、最も大きいのは第２支持脚３１２、中間は第３支持脚３１３である。したがって、丈の長さは第１支持脚３１１、第３支持脚３１３、第２支持脚３１２の順に長くなる。
　図４（ｂ）に示すように、複数の球体３０２は架台本体３１０の傾斜方向である南西方向に集まる。図４（ｃ）に示すように、架台本体３１０の南側前端が低く、東側から西側に傾斜する。図４（ｄ）に示すように、架台本体３１０の北側の後端は、南側前端よりも高く、東側から西方向に傾斜する。
　太陽光発電機１００は図５（ａ）のように屋根に設置し、又は図５（ｂ）に示すように斜面等に設置することが一般的である。架台３００を図５（ａ）に示す屋根に設置した場合を例にする。架台３００を図５（ｅ）、図５（ｆ）のように東から西に向けて下り傾斜の屋根の傾斜面１０１に設置すると、ソーラパネルユニット４００は東から西に向けて太陽Ｓを追尾する。日の入りから日の出前の間は、３本の支持脚３１１～３１３は丈が等長なので、架台本体３１０とソーラパネルユニット４００は傾斜面１０１と平行に保持される。太陽Ｓが東から南東方向に移動するに従って、第２支持脚３１２の温度上昇が最も大きく、次いで第１支持脚３１２、殆ど温度変化がないのが第３支持脚３１３となる。このため、架台本体３１０が東側を向くことになる。太陽Ｓの向きが南東方向まで移動すると、第１支持脚３１１の温度が第２支持脚３１２の温度を上回り、南側に面する第１支持脚３１１が第２支持脚３１２よりも丈が低くなり、架台本体３１０が南向きに傾斜することになる。図５（ｄ）に示すように、架台本体３１０の傾斜に合わせて球体３０２は転球収納枠部３０３の南東寄りに集まる。
　図１～図５に基づく架台３００の概要説明において、３本の支持脚３１１～３１３は基台３０１上に当接させているが、基台３０１を設けずに、３本の支持脚３１１～３１３を直接地面等に当接させるようにしてもよい。この場合、地面に凹凸があっても架台３００はぐらつくことなく地面等に安定して据え付けられる。このため、架台３００にソーラパネルユニット４００を取り付けた太陽光発電機１００は設置場所の状況に左右されることなく設置することができる。
　なお、第１支持脚３１１～第３支持脚３１３の向きはこれに限定されるものではなく、架台３００をどのような向きに設置しても、太陽に向いた支持脚側を低くなるように架台本体３１０が傾斜するので、太陽追尾が行われる。
〔本実施の形態の構成〕
　本発明による架台の概要説明に続き、以下に詳細な構成を説明する。
　図６及び図７において、太陽光発電機１は、基台２に前記支持脚に相当する３基の支持装置１０（以下、第１支持装置１１、第２支持装置１２、第３支持装置１３とする）を取り付け、前記台本体に相当する遮光性を有する遮光板４１を第１支持装置１１、第２支持装置１２、第３支持装置１３により３点支持する。基台２と第１支持装置１１と第２支持装置１２と第３支持装置１３と遮光板４１により架台３を構成する。
　本実施の形態では、ソーラパネルユニット４０に遮光板４１を設けており、架台３の天板をなす遮光板４１にソーラパネルユニット４０が取り付けられる。
　支持装置１０は、太陽光の照射による温度変化により軸方向長さを変化させる支持高さ可変手段の構成部材として例えば帯状のバイメタルをコイル状に巻回して形成されたコイル状バイメタル２１の温度変化に応じた長さ変化に基づき、遮光板４１に対する支持点と基台２との上下方向距離であるの高さを調整する。コイル状バイメタル２１が太陽光により温められると軸方向長さが伸び、温度が低下すると軸方向長さが短くなる特性を有する。
　支持装置１０は、支持高さ可変手段の後記する変換機構により、コイル状バイメタル２１が昇温傾向にある、すなわち太陽の高度が高くなり、継続して温められる状況下において支持高さを低くするように動作する。逆に、コイル状バイメタル２１が降温傾向にある、すなわち太陽の高度が低くなり、又は遮光されて温度が低下する状況下において支持高さを高くするように動作する。
　本実施の形態において、支持装置１０は、矩形形状の基板２２の一端部にコイル状バイメタル２１を軸方向を上下方向にして下端を固定する。基板２２の他端部には、円筒状の支持筒２３を軸方向を上下方向にして下端を固定する。支持筒２３内に支持部材である支持ロッド２４が上下方向に移動自在に挿通される。支持ロッド２４は、支持筒２３の上端から上方に伸びるロッド上端には自在継手２５が取り付けられ、自在継手２５の取付軸２６がソーラパネルユニット４０の遮光性を有する遮光板４１の裏面に取り付けられる。自在継手２５は、回転ボール２５１に取付軸２６が固定され、回転ボール２５１の回転中心Ｐを中心として取付軸２６が支持ロッド２４に対して任意の向きに移動自在となっている。したがって、ソーラパネルユニット４０は回転中心Ｐを中心に任意の向きに傾斜可能となる。
　支持筒２３内に配置される支持ロッド２４の下端部には、連結ピン２７が固定されており、作動レバー２８の先端部に形成した軸方向に沿って細長い長孔２９が連結ピン２７に係合している。作動レバー２８の先端部は、支持筒２３の側面に上下方向に沿って形成した細い長孔で構成されたスリット３０を通して支持筒２３内に装入される。
　作動レバー２８の基端部は、コイル状バイメタル２１の上端部に固定された連結軸３１に連結ピン３２を介して連結される。コイル状バイメタル２１と支持筒２３との間に起立して基板２２に固定した支柱３３の上端部に支軸３４を介して作動レバー２８が回転自在に取り付けられ、これらの部材等によってコイル状バイメタル２１の伸縮動作を逆方向に変換する変換機構を構成する。
　コイル状バイメタル２１が可動範囲内で最長に伸びた状態で作動レバー２８は支持ロッド２４を下死点位置に下動させ、最も縮んだ状態で作動レバー２８は支持ロッド２４を上死点位置に上動させる。
　図７において、支持装置１０は、コイル状バイメタル２１が太陽光を浴びて熱くなると、コイル状バイメタル２１の上端が矢印１００方向に移動し、支持ロッド２４が矢印２００で示す下方に向けて下動し、取付軸２６に取付けられたソーラパネルユニット４０が下方に下がる。
　基板２２の裏面側には作動ロッド２４の軸中心線上に回転支軸３５が下方に向けて支出される。基台２の上面には、支持装置１０の取り付け位置に回転支軸３５が回転可能に係合する係合穴２ａが形成されている。支持装置１０は、基板２２にコイル状バイメタル２１と支柱３３と支持筒２３を固定してユニット化した構成としており、図６に示すように、回転支軸３５を中心に時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）に回転し、コイル状バイメタル２１を任意の向きに向けることができる。
　太陽光発電機１を設置する地域を北半球とすると、太陽は東から出て、南を通り西に沈むので、ソーラパネルユニット４０を東側に向けて傾斜させ、徐々に南側に向け傾斜させ、さらに西側に向けて傾斜させることで、太陽光を効率よく受光することができる。また、ソーラパネルユニット４０を３基の支持装置１０で３点支持することは、３点の支持高さが異なってもソーラパネルユニットを傾斜状態で安定に支持できる。このため、第１支持装置１１を南側、第２支持装置１２を東側、第３支持装置１３を西側に配置している。
　ここで、図７に示すように支持装置１０の作動ロッド２４の中心軸線Ｌが基台２の表面に交わる点を支持点Ｒとすると、図６に示すように、第１支持装置１１の支持点をＲ１、第２支持装置１２の支持点をＲ２、第３支持装置１３の支持点をＲ３とする。支持点Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を結ぶ三角形を鋭角三角形とし、本実施の形態では二等辺三角形として支持点Ｒ１を頂点とすると、底辺の両端をＲ２とＲ３としている。各取付軸２６と遮光板４１との取付位置の関係においても前記二等辺三角形と同じ二等辺三角形が形成され、支持点とすることができる。
　このように、鋭角三角形の各頂点で、南方向及び東西方向に第１支持装置１１～第３支持装置１３を配置することにより、太陽が真上に位置する場合を除き、第１支持装置１１～第３支持装置１３に対する太陽光の照射状態を異ならせることができ、日の出から日の入りに渡って確実に太陽の追尾が行える。
　図６～図８に示すように、ソーラパネルユニット４０は、ソーラパネル取付板４３に複数のソーラパネル４４が取り付けられた構成としている。架台３は、例えば正方形に形成された遮光板４１の上面中央に、平面正方形の転球収納枠部４２が取り付けられた構成とし、転球収納枠部４２の開口上面を外形が正方形のソーラパネル取付板４３で覆っている。転球収納枠部４２と遮光板４１とソーラパネル取付板４３により囲まれた空間を転球収納部４５とし、転球収納部４５内に多数個の球体４６が転がり自在に収納されている。球体４６は鉄等の高比重の材料で形成され、導電性を備えている。
　遮光板４１の各辺は転球収納枠部４５よりも外方にそれぞれ幅Ｗだけ延出されており、この延出部分は第１支持装置１１と第２支持装置１２と第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１に対して日光を遮る庇として機能する。
　第１支持装置１１の支持点Ｒ１は、遮光板４１の東西方向に沿った長さの中央位置で、幅Ｗの前記延出部分の中央位置としている。第２支持装置１２の支持点Ｒ２と第３支持装置１３の支持点Ｒ３は、遮光板４１の北側の側辺から延出幅Ｗの半分の位置で、それぞれ東及び西側の側辺から延出幅Ｗの半分の位置としている。なお、支持点Ｒ１は東側又は西側に偏ってもよく、支持点Ｒ２と支持点Ｒ３は南北方向においてずれてもよい。
　図８に示すように、遮光板４１の中央部分には転球収納枠部４２内において、球面形状の凹部４７が形成されており、凹部４７の中央部分における深さを球体４６が僅かにはまり込む程度としている。また、凹部４７内に全ての球体４６を収納可能とする。ソーラパネルユニット４０が水平状態の場合、殆どの球体４６が凹部４７内に収納され、遮光板４１と一体にソーラパネルユニット４０が傾斜すると、傾斜方向に向けて移動する。その際、多数の重い球体４６が傾斜方向に移動するので、ソーラパネルユニット４０の傾斜側の重量を増加させて傾斜動作を加速させる。
　転球収納枠部４２は、東側に面する東枠板４２１と、南側に面する南枠板４２２と、西側に面する西枠板４２３と、北側に面する北枠板４２４とにより構成している。東枠板４２１の南北方向両端部内面側には、端面から僅かな距離を隔てて導電性の第１電極板４８と第２電極板４９が設けられている。同様に南枠板４２２の東西方向両端部内面側に導電性の第３電極板５０と第４電極板５１が設けられ、西枠板４２３の南北方向両端部内面側に導電性の第５電極板５２と第６電極板５３、北枠板４２４の東西方向両端部内面側に導電性の第７電極板５４と第８電極板５５が設けられている。
　転球収納枠部４２の各角部に設けられる一対の第１電極板４８と第８電極板５５により第１スイッチＳ１、一対の第２電極板４９と第３電極板５０により第２スイッチＳ２、一対の第４電極板５１と第５電極板５２により第３スイッチＳ３、一対の第６電極板５３と第７電極板５４により第４スイッチＳ４を構成する。第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４において、導電性を備えた球体４６がスイッチ作動体として機能し、各一対の電極に球体４６が接触して導通すると、スイッチオン（ＯＮ）の「１」信号、球体４６が非接触の非導通状態でスイッチオフ（ＯＦＦ）の「０」信号をソーラパネルユニット４０の傾斜方位を示す図４（ａ）に示すソーラパネルユニット４０の移動を確認する確認手段としてのインジケータに出力する。
　図９に示すインジケータ６０は、基台２を水平配置した場合を例にするもので、東、南、西の向きにソーラパネルユニット４０が傾斜した状態と、特別な設定の場合に太陽が真上に位置する状態をそれぞれ点灯表示で示す東表示部６１、南表示部６２、西表示部６３、真上表示部６４を有している。各表示部６１～６４は、点灯回路６５により点灯制御される。点灯回路６５は、第１～第４ＡＮＤ回路６６～６９を有する。第１ＡＮＤ回路６６には第1スイッチＳ１と第２スイッチＳ２から「０」又は「１」の信号が入力される。第２ＡＮＤ回路６７には第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３から「０」又は「１」の信号が入力される。第３ＡＮＤ回路６８には第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４から「０」又は「１」の信号が入力される。第４ＡＮＤ回路６９には第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４から「０」又は「１」の信号がそれぞれＮＯＴ回路７０を介して入力される。
　第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２が共にオンとなりそれぞれ信号１が第１ＡＮＤ回路６６に出力されると東表示部６１が点灯する。第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３が共にオンとなりそれぞれ信号１が第２ＡＮＤ回路６７に出力されると南表示部６２が点灯する。第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４が共にオンとなりそれぞれ信号１が第３ＡＮＤ回路６８に出力されると西表示部６３が点灯する。
　後記するが基台２を水平配置し、第２支持装置１２と第３支持装置１３を回転支軸３５を中心に回転して東西方向に向け、各コイル状バイメタル２１を遮光板４１よりも外側に張り出した場合において、太陽が真南に来た時、第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４が全てオフとなり、それぞれ信号０が各ＮＯＴ回路７０に出力され、各ＮＯＴ回路７０から信号１が第４ＡＮＤ回路６９に出力されると真上表示部６４が点灯する。
　図６に示す実施の形態は、説明を容易とするために基台２を水平状態としているが、通常は家屋の傾斜した屋根に設置し、また傾斜した地面に基台２を傾斜して設置する。基台２を設けずに第１支持装置１１～第３支持装置１３を直接設置個所の設置面に設置するようにしてもよい。例えば凹凸のある地面では基台２を使用すると太陽光発電装置１の姿勢安定性が悪くなるが、第１支持装置１１～第３支持装置１３による３点支持で太陽光発電機１の姿勢安定性が確保できる。
　太陽光発電機１を設置する地域を東京とすると、太陽が真南に来た時の太陽の高度（南中高度）は、冬至では３１．６度、夏至では７８．４度である。したがって、ソーラパネルユニット４０の傾斜角度は夏場に比べて冬場を大きくすることが望ましい。また、緯度が低くなるに従って南中高度が高くなるので、設置地域の緯度が低くなるに従って基台２の傾斜角度を低くするのが好ましい。
〔本実施の形態の動作〕
　次に、太陽の向きに応じた太陽光発電機１のソーラパネルユニット４０の動きを図１０～図１５に基づいて説明する。太陽光発電機１は、基台２を水平状態に設置し、第１支持装置１１を南に向け、第１支持装置１１よりも北側において第２支持装置１２を東側、第３支持装置１３を西側に配置したものとする。また、図１０～図１５において、第１支持装置１１のコイル状バイメタルに符号２１Ａを付し、第２支持装置１２のコイル状バイメタルに符号２１Ｂを付し、第３支持装置１３のコイル状バイメタルを符号２１Ｃを付して説明する。さらに、回転ボール２５に固定の取付軸２６は、第１支持装置１１では符号２６Ａを付し、第２支持装置１２では符号２６Ｂを付し、第３支持装置１３では符号２６Ｃを付して説明する。
　図１０の（ａ）は、日の出によって東側から太陽光が太陽光発電機１に向けて当たっている状況を示す。第１支持装置１１のコイル状バイメタル２１Ａと第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂは東側面で略全長にわたって太陽光を浴びるため、略同温度に熱せられて軸方向に沿って略等長伸びる。したがって、各支持ロッド２４は各作動レバー２８を介して下方に押し下げられる。しかし、第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃはソーラパネルユニット４０により太陽光が遮られるため熱せられず、軸方向に沿った伸縮はない。
　したがって、第３支持装置１３の支持ロッド２４の昇降動作はなく、第１支持装置１１の支持ロッド２４及び第２支持装置１２の支持ロッド２４の高さよりも第３支持装置１３の支持ロッド２４が高い位置にある。
　このような状態において、図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、遮光板４１の北西の角が最も高い位置に存在する格好で遮光板４１が傾斜する。第１支持装置１１の支持ロッド２４と第２支持装置１２の支持ロッド２４は東西方向及び南北方向の位置が異なるため、遮光板４１は南東の角を最も下げた状態で傾斜する。遮光板４１が傾斜状態に保持されるのは、遮光板４１を３点支持する取付軸２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが自在継手２５の各回転ボール２５１により任意の方向に向きが変えられることによる。
　したがって、ソーラパネルユニット４０のソーラパネル４４は、東側に向けて傾斜するため、朝の太陽光を効率よく受光することができる。日の出から時間が経過すると、太陽の向きは南側に移動する。第１支持装置１１のコイル状バイメタル２１Ａは遮光板４１の幅Ｗの飛び出た部分（以下、庇とする）よりも南側に張り出ているため、太陽光が遮られることがない。これに対し、第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂ及び第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃは、日の出と日の入りを除けば遮光板４１の庇により部分的に太陽光が遮られる。
　第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂは太陽が南東から南に向うに従って、遮光板４１の庇により徐々に太陽光の受光面積が減少して温度低下を招くため、第１支持装置１１のコイル状バイメタル２１Ａが伸び、逆にコイル状バイメタル２１Ｂが縮む。その結果、第１支持装置１１の支持ロッド２４の高さに比べて第２支持装置１２の支持ロッド２４の高さが高くなる。なお、第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃは西側に配置され、遮光板４１の庇により太陽光が遮られているため温度変化がない。したがって、第３支持装置１３の支持ロッド２４が最も高い。つまり、支持ロッド２４は第１支持装置１１が最も短く、次に第２支持装置１２が長い。
　このため、遮光板４１は、依然北西の角を最高点としつつ、北東の角から南側への傾斜を大きくしながら第１支持装置１１の取付軸２６Ａを支点として西側に向けてひねられるように傾斜する。したがって、太陽光の向きに追従してソーラパネルユニット４０のソーラパネル４４が向くことになる。
　すなわち、第１支持装置１１の支持ロッド２４の先端部に設けられている取付軸２６を支軸として、ソーラパネルユニット４０は、南北方向の傾動と東西方向に傾動する。そして、南北方向の傾動と東西方向の傾動を行う傾動力は、午前中では東側に配置した第２支持装置１２が主として受け持ち、午後は西側に配置した第３支持装置１３が主として受け持つことになる。
　第１支持装置１１と第２支持装置１２と第３支持装置１３のこのような動作の理解に基づき、以下図１１では太陽の向きが南西の場合、図１２では太陽の向きが南、図１３では太陽の向きが南西、図１４では太陽の向きが西の場合におけるソーラパネルユニット４０の傾斜動作を説明する。
　図１１の（ａ）に示すように太陽が南東に向いている場合、図１０の状態に続いて第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂは遮光板４１の庇により太陽光が遮られて更なる受光面積の減少を招き、温度が低くなってさらに縮む。このため、第２支持装置１２の支持ロッド２４が長くなってソーラパネルユニット４０の南側を下向きにしつつ遮光板４１の南東の角を最も低くして傾斜し、図１０の状態よりもより一層傾斜が大きくなる。したがって、ソーラパネル４４は南東に向くと共に太陽の高度に合わせてソーラパネル４４の受光面を大きく傾斜させる。
　図１２の（ａ）に示すように太陽が真南に向いている場合、第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂと第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃは遮光板４１の庇により同じ遮光条件で太陽光が遮られるため、軸方向に同じ長さとなる。ただし、第１支持装置１１のコイル状バイメタル２１Ａよりも高さが低い状態にある。すなわち、第１支持装置１１の支持ロッド２４が最も短く、第２支持装置１２と第３支持装置１３の各支持ロッド２４が等しい長さとなる。したがって、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ソーラパネルユニット４０は南側を下向きにすると共に、遮光板４１の南側辺を水平にして傾斜する。この傾斜角度は冬場に設定されており、第２支持装置１２と第３支持装置１３の各支持ロッド２４をできるだけ高くし南向き傾斜を大きくしている。
　これに対し、第２支持装置１２と第３支持装置１３を支持点Ｑ２、Ｑ３を中心にして外側方向に張り出し、遮光板４１の庇による遮光面積を少なくすると、コイル状バイメタル２１Ｂとコイル状バイメタル２１Ｃの温度が高くなって軸方向に沿って伸びる。このため、第２支持装置１２と第３支持装置１３の支持ロッド２４の高さが低くなり、ソーラパネル４４の傾斜面が小さくなる。
　これにより、冬場は図１に示すように第２支持装置１２と第３支持装置１３を南北方向に沿って配置し、夏場は第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂと第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃを遮光板４１の側縁から外側に張り出すように調整する。
　図１３の（ａ）に示すように、太陽が南西に向いている場合、図１１の（ａ）に示す太陽が南東に向いている場合とは逆に、図１３の（ｂ）（ｃ）に示すように、第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃが太陽光を浴びて軸方向に沿って伸び、第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂに対してはソーラパネルユニット４０により太陽光が遮られて温度が低下して軸方向に沿って縮む。
　したがって、第１支持装置１１の支持ロッド２４が最も短く、第２支持装置１２の支持ロッド２４が最も高く、第３支持装置１３の支持ロッド２４が中間の高さとなる。これにより、遮光板４１は南西の角を最も低くし、南西の角に向けて傾斜し、ソーラパネルユニット４０のソーラパネル４４が太陽の方向である南西方向に向くことになる。
　図１４の（ａ）に示すように、太陽が西に向いている場合、図１０の（ａ）に示す太陽が東に向いている場合とは逆に、第１支持装置１１のコイル状バイメタル２１Ａと第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃの太陽光受光面積が略等しいため、遮光板４１の南西端の角を最も低くし、かつ遮光板４１の北西端の角を図１３の場合よりも一層低くし、遮光板４１の西側辺を下向きにして傾斜する。したがって、ソーラパネル４４が太陽の方向である西側に傾斜して向くことになる。
　図１５の（ａ）は、太陽光発電機１を赤道直下等の低緯度地域に設置した場合を示す。この場合、基台２を水平配置し、第２支持装置１２と第３支持装置１３を回転支軸３５を中心に回転して東西方向に向け、各コイル状バイメタル２１Ｂ、２１Ｃを遮光板４１よりも外側に張り出した構成としている。
　この場合、太陽が東から上り、ある程度の高度に達すると、第１支持装置１１～第３支持装置１３の各コイル状バイメタル２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは略同じ条件で太陽光を受光するため、太陽光が真上を通過して西に向かい、ある程度の高度までの間において、図１５の（ｂ）（ｃ）に示すように、各支持ロッド２４は同じ高さを維持し、遮光板４１は水平状態を維持して遮光パネル４４は真上を向く。
　図１６は図８及び図９に示す第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４のスイッチング動作を説明する図である。
　図１６（ａ）はソーラパネルユニット４０が東向きに傾斜している状態を示し、図１０に対応する。この場合、転球収納部４５内に収納される多数の球体４６は、北東の角から南西の角近くまでの直角三角形で囲まれる領域に密集する。この場合、球体４６の数を適宜調整することにより、第３スイッチＳ３には触れない。したがって、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２が球体４６によりオンとされ、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２は信号１を出力する。
　図１６（ｂ）はソーラパネルユニット４０が南東向きに傾斜している状態を示し、図１１に対応する。この場合、転球収納部４５内に収納される多数の球体４６は、図１６（ａ）の場合よりも南向き傾斜が強くなり、遮光板４１の東辺が少し西側に向けて傾斜するため、全体的に南側に移動し、転球収納部４５の南北方向の略半部分を埋める。この場合、第１スイッチＳ１からは球体４６が外れオフとなり、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３が球体４６によりオンとなる。
　図１６（ｃ）はソーラパネルユニット４０が南向きに傾斜している状態を示し、図１２に対応する。この場合、転球収納部４５内に収納される多数の球体４６は、図１６（ｃ）の場合と同様に転球収納部４５の南北方向の略半部分を埋める。この場合、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３が球体４６によりオンとなり、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３は信号１を出力する。
　図１６（ｄ）はソーラパネルユニット４０が南西向きに傾斜している状態を示し、図１３に対応する。この場合、転球収納部４５内に収納される多数の球体４６は、図１６（ｂ）の場合と東西方向で対称となり、第４スイッチＳ４がオフとなり、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３が球体４６によりオンとなる。
　図１６（ｅ）はソーラパネルユニット４０が西向きに傾斜している状態を示し、図１４に対応する。この場合、転球収納部４５内に収納される多数の球体４６は、図１６（ａ）の場合と東西方向で対称となり、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４が球体４６によりオンとなり、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４は信号１を出力する。
　図１６（ｆ）は図１５に対応し、全ての球体４６は凹部４７内に入っている状態を示す。したがって、第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４は全てオフとなり、各第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４から信号０を出力する。
　したがって、ソーラパネルユニット４０が東向きに傾斜した場合には、図９に示す点灯回路６５の第１ＡＮＤ回路６６から信号１が出力されてインジケータ６０の東表示部６１が点灯する。同様に、ソーラパネルユニット４０が南向きに傾斜した場合には、点灯回路６５の第２ＡＮＤ回路６７から信号１が出力されて南表示部６２が点灯する。ソーラパネルユニット４０が西向きに傾斜した場合には、第３ＡＮＤ回路６８から信号１が出力されて西表示部６１が点灯する。
　また、ソーラパネルユニット４０が真上を向いた場合には、第４ＡＮＤ回路６９から信号１が出力されて真上表示部６４が点灯する。
〔本実施の形態の効果〕
　以上説明したように本実施の形態の架台３によれば、３基の支持装置１１～１３の支持ロッド２４の昇降動作だけで、太陽の向きと高度に合わせて遮光板４１を追尾させることができる。このため、従来のようなパン駆動系とチルト駆動系が不要となり、シンプルな構成の架台３を提供でき、また軽量化することができ、電源のない場所でも設置することができる。
　太陽光発電機１は、架台３を北半球の地域に設置する場合、３本の支持ロッド２４の相対的な高さの差を利用してソーラパネルユニット４０を太陽の向きに合わせて移動させる所謂パン動作と、ソーラパネルユニット４０の南向き傾斜を維持し、太陽の高度が最も高い時に南向き傾斜角度を最も小さく（ソーラパネルユニット４０を寝かせる）、その前後では南向き傾斜角度を大きく（ソーラパネルユニット４０を立たせる）という所謂チルト動作を行うことができる。
　つまり、日の出から日の入りの間で、南側に配置した第１支持装置１１の支持ロッド２４の高さが第２支持装置１２と第３支持装置１３の各支持ロッド２４の高さよりも常に低くなってソーラパネルユニット４０が南向きに傾斜する。
　午前中は東側に配置した第２支持装置１２のコイル状バイメタル２１Ｂに当たる太陽光が徐々に遮られて第２支持装置１２の支持ロッド２４が徐々に高くなる。ただし、第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃはソーラパネルユニット４０により太陽光が遮られ、第３支持装置１３の支持ロッド２４の高さが最も高い。
　このため、太陽の向きが東から南に向けて移動するに従って第２支持装置１２の支持ロッド２４が上昇し、第１支持装置１１の自在継手２５の回転ボール２５１を支点としてソーラパネルユニット４０が東側から西側に向けて徐々に回転し、東側から南に向けて移動するパン動作が行われる。
　さらに、午後では午前とは逆に第３支持装置１３のコイル状バイメタル２１Ｃに対して太陽光が徐々に照射され、コイル状バイメタル２１Ｃの温度が徐々に高くなって軸方向に沿って伸びる。このため、第３支持装置１３の支持ロッド２４が徐々に低くなり、第１支持装置１１の自在継手２５の回転ボール２５１を支点としてソーラパネルユニット４０がさらに西側に向けて徐々に回転し、南から西側に向けて移動するパン動作が行われる。
〔変形例〕
　なお、上記実施の形態において、架台３にソーラパネルユニット４０を取り付けて太陽光発電機１を構成しているが、これに限らず、例えば、次の構成を採用することもできる。
　第１の構成は、太陽を追尾して乾燥効率を高める構成であり、乾物材料（例えば、魚や海苔等の水産物、野菜や果実等の農産物）、食塩の原料となる海水、洗濯物、生ゴミ等の廃棄物その他の被乾燥体を架台３の遮光板４１に設置する。例えば、干物や海苔は、網やすのこに乗せ、これを架台３の遮光板４１に設置する。
　第２の構成は、太陽を追尾して成長効率を高める構成であり、植物その他の光合成体を架台３の遮光板４１に設置する。
　第３の構成は、太陽を追尾して美容効果又は治療効果を高める構成であり、日焼け用のベッド又は日光浴用のベッド等を架台３の遮光板４１に設置する。
　第４の構成は、太陽を追尾して蓄熱効果を高める構成であり、蓄熱材又は蓄熱装置（例えば特開２０１８－０９１５５４号公報開示の装置）等を架台３の遮光板４１に設置する。
　第５の構成は、太陽を追尾して集光効果を高める構成であり、太陽光を集光する集光装置（例えば特開２０１５－１５３６８１号公報開示の装置）等を架台３の遮光板４１に設置する。
　第６の構成は、太陽を追尾して殺菌効果を高める構成であり、太陽光を利用して殺菌を行う殺菌装置（例えば特開２００６－６８８号公報又は特開２０１５－１６０１４６号公報開示の装置）等を架台３の遮光板４１に設置する。
　また、上記実施の形態及びその変形例において、架台３には、太陽光の入射と遮光を繰り返してコイル状バイメタルを軸方向に沿って伸縮移動させ、コイル状バイメタルの先端に取り付けた永久磁石がコイル内移動することにより、フレミングの右手の法則に従って発電する発電機（実用新案登録第３２２０４３６号公報）、風車にソーラパネルを取り付け、風車発電と太陽光発電を合体させた合体発電機（実用新案登録第３２１８６８９号公報）を搭載するようにしてもよい。
　また、上記実施の形態及びその変形例において、支持装置１０は、昇降駆動源として温度が高くなると軸方向に沿って伸び、温度が低くなると軸方向に沿って縮むコイル状バイメタル２１を用いているため、作動レバー２８と支柱３３を用いて作動ロッド２４の昇降方向をコイル状バイメタル２１との伸縮方向とは逆としている。しかし、コイル状バイメタル２１とは逆に、温度が高くなると軸方向に沿って縮み、温度が低くなると軸方向に沿って伸びる二方向形状記憶コイルばねを用いることができる。この二方向形状記憶コイルばねを昇降駆動源とすると、二方向形状記憶コイルばねに支持ロッド２４を直接接続すればよいので、支持装置１０をシンプルな構成とすることができる。
　二方向形状記憶コイルばねは、特開平３－１３５５１号公報に開示されているように、Ｎｉ－Ｔｉ合金等の形状記憶合金線をコイルばね形状に形成されていて、加熱すると軸方向に沿って縮み、冷やすと軸方向に沿って長くなる特性を備える。
　ソーラパネルユニット４０が傾動していることを移動確認手段としてインジケータ６０により確認できるようにしているが、移動確認手段として転球収納枠部４２に振動センサ、マイクロフォン等を設け、球体４６の転がりによる振動、球体４６同士の衝突を検出することでソーラパネルユニット４０の傾動を確認できるようにしてもよい。
　また、第１支持装置１１は一定の支持高さに維持し、この一定の維持高さを第２支持装置１２と第３支持装置１３の支持高さの下限値以下とすれば、日の出から日の入りの間で遮光板４１を南向き傾斜に維持できる。このことから、第１支持装置１１は支持高さを可変とする機能は不要であり、第２支持装置１２と第３支持装置１３が支持高さを可変とする機能を有すればよい。
１、１００…太陽光発電機、　２、３０１…基台、　２ａ…係合穴、　３、３００…太陽追尾機能付き架台、　１０１…傾斜面、　１０…支持装置、　１１…第１支持装置、　１２…第２支持装置、　１３…第３支持装置、　２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）…コイル状バイメタル、　２２…基板、　２３…支持筒、　２４…支持ロッド、　２５、３２０…ユニバーサルジョイント（自在継手）、　２５１…回転ボール、　２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）…取付軸、　２７…連結ピン、　２８…作動レバー、　２９…長孔、　３０…スリット、　３１…連結軸、　３２…連結ピン、　３３…支柱、　３４…支軸、　３５…回転支軸、　４０、４００…ソーラパネルユニット、　３１０…架台本体、　３１１～３１３…支持脚、　４１…遮光板、　４２、３０３…転球収納枠部、　４２１…東枠板、　４２２…南枠板、　４２３…西枠板、　４２４…北枠板、　４３…ソーラパネル取付板、　４４…ソーラパネル、　４５…転球収納部、　４６、３０２…球体、　４７…凹部、　４８…第１電極板、　４９…第２電極板、　５０…第３電極板、　５１…第４電極板、　５２…第５電極板、　５３…第６電極板、　５４…第７電極板、　５５…第８電極板、　６０…インジケータ、　６１…東表示部、　６２…南表示部、　６３…西表示部、　６４…真上表示部、　６５…点灯回路、　６６～６９…第１～第４ＡＮＤ回路、　７０…ＮＯＴ回路、　Ｓ１…第１スイッチ、　Ｓ２…第２スイッチ、　Ｓ３…第３スイッチ、　Ｓ４…第４スイッチ、　Ｐ…回転中心、　ＣＷ…時計回り方向、　ＣＣＷ…反時計回り方向、　Ｌ…中心軸線、　Ｒ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）…支持点

Claims (7)

  1. 　架台本体をなす遮光性を有する遮光板と、
    　前記遮光板を３点でそれぞれ自在継手を介して個々に支持する３つの支持装置とを備え、
    　２又は３の前記支持装置は、太陽光の照射状態による温度変化で軸方向長さが伸縮し、降温側への温度変化で支持高さが高く、昇温側への温度変化で支持高さが低くなる支持高さ可変手段を有し、
    　前記遮光板は、前記支持高さ可変手段に対する太陽光の照射状態を変化させる庇をなし、
    　前記遮光板の上面に形成した閉鎖空間内に多数の球体が前記遮光板の傾動動作に従って転がりながら移動する多数の球体が収納されていることを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  2. 　請求項１において、
    　前記支持高さ可変手段は、降温側への温度変化で軸方向に沿って縮み、昇温側への温度変化で軸方向に沿って伸びるコイル状バイメタルと、
    　前記コイル状バイメタルの伸縮動作を逆方向の動作に変換し、前記コイル状バイメタルが縮むと前記遮光板の支持高さを高く、前記コイル状バイメタルが伸びると前記遮光板の支持高さを低くする変換機構とを備えることを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  3. 　請求項１及び２のいずれか１項において、
    　前記３つの支持装置は、基台に取付けられていることを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項において、
    　前記３つの支持装置は、鋭角三角形の各頂点位置に配置されることを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  5. 　請求項４において、
    　前記鋭角三角形の底辺を東西方向に向けて前記架台を設置し、東西方向の各頂点と南側の頂点に前記支持装置を配置したことを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項において、
    　前記多数の球体の移動を前記球体の導電性を利用して電気的に検知し、又は音、振動を検知して認識する認識手段を備えることを特徴とする太陽追尾機能付き架台。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽追尾機能付き架台と、
    　前記太陽追尾機能付き架台の遮光板の上面にソーラパネルを設けたソーラパネルユニットとを備えることを特徴とする太陽光発電機。
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