JP2020198746A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率の高い太陽光発電装置の提供。【解決手段】南に向かって傾斜した基部１の上面に、南北方向へ複数の支柱４を間隔をあけて植設し、支柱４の上端に、支柱４間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴６が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフト５を軸受８を介して横架すると共に、矩形状をなした太陽光発電パネル１３をその裏面に固定された軸受８を介して太陽光発電装置パネル支持シャフト５に揺動自在に軸支し、太陽光発電パネル支持シャフト５の巻胴６に数回回巻されたワイヤーロープ１０の両端を太陽光発電パネル１３の裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車１４を介して基部１の両端近傍に振り分け状に固定し、太陽光発電パネル支持シャフト５を回転させることにより、巻胴６に巻き込まれるワイヤーロープ１０の索引力により太陽光発電パネル１３の角度を運行軌道上の太陽の位置に追従させて変更出来る様にした。【選択図】図３

Description

この発明は太陽光発電装置、詳しくは、従来のものに比べ格段に高い効率で発電することが出来る太陽光発電装置に関するものである。

再生可能エネルギーとしての太陽光を利用した発電は、地球温暖化防止の為に有効であるとして、近年多く設置されている。

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太陽光発電は、太陽から地上に降り注ぐ光エネルギーが太陽光発電パネルに当たった際の光起電力効果によって電気が起きる現象を利用したものであり、太陽光発電パネルを建築物の屋根や休閑地などに設置することにより、実施されている。

太陽光発電は、太陽光が当たりさえすれば電力が生み出される発電方法であり、火力発電の様に燃料を必要とせず、本体にはタービンなどの精密な可動部分もないので、故障しにくく、信頼性が高いが、太陽光発電パネルに当たる太陽光の強弱、つまり日照量によって発電量が直接的に左右されるので、電力の安定的な供給という面においては、他の発電方法より劣っている点は否めない。

一般的に、太陽光発電パネルは、建築物の南側の屋根や休閑地の南向き斜面などに設置し、少しでも高い密度で太陽光が太陽光発電パネルに当たる様、それなりに配慮はしているが、太陽光発電パネル自体は設置箇所に固定されているのが普通であり、日の出から日没までの運行軌道上を時々刻々移動する太陽の位置に太陽光発電パネルが追従出来る様にはなっておらず、太陽の位置によって太陽光発電パネルに当たる太陽光の密度が変化し、発電量の多い時刻と少ない時刻とが生じることが避けられず、太陽光のエネルギーを利用し切れてはいなかった。

運行軌道上の太陽の位置に応じて太陽光発電パネルの角度が変更出来る様になっておれば、効率的な太陽光発電が可能となることは自明の理であるが、太陽光発電パネルは露天に設置されるのが普通であり、常に風雨に晒される過酷な条件下に置かれるので、角度を変換する為の機構も、非常に高い信頼性が要求され、コスト的にもこれに応えることはむずかしかった。
特に、休閑地などの設置される太陽光発電パネルは、効率性の点から一辺が２０メートルにも及ぶ非常に大きいものが用いられつつあるが、この様な巨大な太陽光発電パネルの角度を太陽の位置に応じて手軽に変更出来る信頼性の高い装置は見当たらなかった。

本発明者は、太陽光発電パネルによる効率的な発電を実現すべく、太陽光発電パネルの角度の変換に関する上記の問題点を解決せんとして鋭意研究を行った結果、高い信頼性かつ低コストで太陽光発電パネルの角度を太陽の位置に応じて手軽に変換出来、効率的な太陽光発電を実現出来る太陽光発電装置を開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。

南に向かって傾斜した基部の上面に、南北方向へ複数の支柱を間隔をあけて植設し、これら支柱の上端に、支柱間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフトを軸受を介して横架すると共に、矩形状をなした太陽光発電パネルを、その裏面に固定された軸受を介して太陽光発電パネル支持シャフトに揺動自在に軸支し、前記太陽光発電パネル支持シャフトの巻胴に数回回巻されたワイヤーロープの両端を、太陽光発電パネルの裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車を介して基部の両端近傍に振り分け状に固定し、太陽光発電パネル支持シャフトを回転させることにより、巻胴に巻き込まれるワイヤーロープの索引力により太陽光発電パネルの角度を太陽の運行軌道に応じて変化させられる様にして、上記課題を解決した。

傾斜した基部が南を向く様に設置するが、この設置位置においては、太陽光発電パネルは東西方向、つまり日の出の方向から日没の方向へと、太陽の運行軌道に添って連続的にその角度を変更出来る状態に置かれる。
この状態において、太陽光発電パネル支持シャフトを駆動装置で回転させ、巻胴に回巻されているワイヤーロープを引っ張り、太陽光発電パネルの東側の端縁を下死点まで引き下げれば、太陽光発電パネルは日の出の際の太陽の方向を向くことになる。
この位置を出発点として、太陽光発電パネル支持シャフトを連続的あるいは間歇的に回転させることにより、太陽の動きに合わせて太陽光発電パネルの角度を序々に変化させれば、太陽光発電パネルは常に運行軌道上の太陽の方向を指向することになり、日の出から日没まで最も効率よい状態で発電を実施出来る。

なお、駆動装置に太陽の動きに同期してその動きを制御する制御装置やタイマーを付設しておけば、人手を介することなく、自動的に太陽光発電パネルの角度を太陽の動きに追従させることが出来、更に便利である。

又、太陽光発電パネルを太陽の動きに追従させる機構は、太陽光発電パネル支持シャフトに固定された巻胴と、中間部が巻胴に回巻され、両端が太陽光発電パネルの裏面を介して基部に固定されたワイヤーロープから構成されており、極めて単純なので、常に風雨に晒されている過酷な条件下においても、故障するおそれがほとんどなく、保守点検も容易で、高い実用性と信頼性を有している。

南に向かって傾斜した基部の上面に、南北方向へ複数の支柱を間隔をあけて植設し、これら支柱の上端に、支柱間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフトを軸受を介して横架すると共に、矩形状をなした太陽光発電パネルを、その裏面に固定された軸受を介して太陽光発電装置パネル支持シャフトに揺動自在に軸支し、前記太陽光発電パネル支持シャフトの巻胴に数回回巻されたワイヤーロープの両端を、太陽光発電パネルの裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車を介して基部の両端近傍に振り分け状に固定し、太陽光発電パネル支持シャフトを回転させることにより、巻胴に巻き込まれるワイヤーロープの索引力により太陽光発電パネルの角度を運行軌道上の太陽の位置に追従させて変化させられる様にした点に最大の特徴が存する。

図中１は、この太陽光発電装置の基部であり、この実施例においては、１辺が２０メートル程度の矩形をなし、その一辺には脚部２が取付けられており、休閑地などの設置場所３に、第１図に示す様に、南を向く様に傾斜した状態で設置されている。なお、この実施例においては、脚部２の長さは約４メートルであり、地表面に対する傾斜角は約２０度である。そして、この基部１の上面には南北方向へ間隔をあけて複数の支柱４が上方に向かって平行に植設されている。この実施例においては、支柱４の長さは約４メートルである。
なお、この実施例においては支柱４は２本植設されているが、３本あるいはそれ以上であっても良い。
そして、これら支柱４の上端には、支柱４，４間を跨ぐ様に、外周に円筒状の巻胴（ドラム）６が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフト５が軸受７を介して横架されている。
巻胴６は、図４に示す様に、両端に鍔状の拡径部９を有する丈の短い円筒状を呈し、一対の拡径部９，９に挟まれた中央部分１１の外周面に、後記するワイヤーロープ１０が回巻される様になっている部材であり、この実施例においては太陽光発電パネル支持シャフト５への取付けの便を考慮し、軸芯方向に沿って２部材に分割されており、これらをネジ１２によって結合して一体化する様になっている。
又、ワイヤーロープ１０が回巻される中央部分１１の表面に微細な凹凸を形成したり、ゴム材などの摩擦係数の高い素材でその表面を覆い、この中央部分１１に回巻されるワイヤーロープ１０が滑らない様にする為の滑り止め加工を施しても良い。

そして、この太陽光発電パネル支持シャフト５には、軸受８を介して太陽光発電パネル１３の裏面が揺動自在に軸支されている。
太陽光発電パネル１３は太陽電池セルを複数枚構造体に入れてパネル状にしたものであり、矩形状をなしており、この実施例においては各辺が約２０メートル程度の寸法を有している。

更に、前記太陽光発電パネル支持シャフト５の巻胴６の中央部分１１には、ワイヤーロープ１０の中間部分が数回回巻されていると共に、このワイヤーロープ１０の両端は、太陽光発電パネル１３の裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車１４を介して基部１の両端近傍に弛まない様に固定されている。なお、ワイヤーロープ１０が弛まない様にする為、ワイヤーロープ１０の途中に、テンションをかける為のスプリング等の弛み止め手段を介装しても良い。

又、太陽光発電パネル支持シャフト５には、これを回転させる為の駆動装置１５が付設されており、この駆動装置１５によって太陽光発電パネル支持シャフト５を回転させて、巻胴６に回巻されているワイヤーロープ１０を巻き込み、その索引力によって基部１に対する太陽光発電パネル１３の角度を変更出来る様になっている。駆動装置１５は手動のものでも良いが、油圧ポンプや電動モーターなどを用いることが出来、停止時の遊びがほとんどない油圧ポンプを用いた場合、ワイヤーロープ１０に弛みが生じるおそれがないので、駆動装置１５としては油圧ポンプが特に好適である。

この実施例は上記の通りの構成を有するものであり、図１に示す様に、傾斜した基部１が南を向く様に設置する。
この設置位置においては、太陽光発電パネル１３は図５に示す様に、東西方向、つまり日の出の方向から日没の方向へと、太陽の運行軌道に添って連続的にその角度を変更出来る状態に置かれる。
この状態において太陽光発電パネル支持シャフト５を駆動装置１５で回転させ、巻胴６に回巻されているワイヤーロープ１０を引っ張り、太陽光発電パネル１３の東側の端縁１７を下死点まで引き下げ、図５において（ａ）の位置にすれば、太陽光発電パネル１３は日の出の際の太陽１６の方向を向くことになる。
この位置を出発点として、太陽光発電パネル支持シャフト５を連続的あるいは間歇的に回転させることにより、太陽１６の動きに合わせて太陽光発電パネル１３の角度を序々に変化させ、太陽１６が南中したときは（ｂ）の位置に、日没時には（ｃ）の位置になる様にすれば、太陽光発電パネル１３は常に運行軌道上の太陽１６の方向を指向することになり、日の出から日没まで最も効率よい状態で発電を実施出来る。

なお、駆動装置１５に、太陽１６の動きに同期してその動きを制御する制御装置やタイマーを付設しておけば、人手を介することなく、自動的に太陽光発電パネル１３の角度を太陽１６の動きに追従させることが出来、更に便利である。

又、太陽光発電パネル１３を太陽１６の動きに追従させる機構は、太陽光発電パネル支持シャフト５に固定された巻胴６と、中間部が巻胴６に回巻され、両端が太陽光発電パネル１３の裏面を介して基部１に固定されたワイヤーロープ１０から構成されており、極めて単純なので、常に風雨に晒されている過酷な条件下においても、故障するおそれがほとんどなく、保守点検も容易で、高い実用性と信頼性を有している。

大規模、小規模を問わず、太陽光発電の分野において大いに利用価値がある。

この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の側面図。 図１において、矢視A方向から見たその側面図。 この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の一部を切り欠いて描いた部分拡大斜視図。 この発明に係る太陽光発電装置に実施例１の要部の斜視図。 この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の作用を説明する為の説明図。

１．基部
２．脚部
３．設置場所
４．支柱
５．太陽光発電パネル支持シャフト
６．巻胴
７．軸受
８．軸受
９．拡径部
１０．ワイヤーロープ
１１．中央部分
１２．ネジ
１３．太陽光発電パネル
１４．ワイヤーロープガイド用滑車
１５．駆動装置
１６ 太陽
１７ 端縁

Claims (4)

1. 南に向かって傾斜した基部（１）の上面に、南北方向へ複数の支柱（４）が間隔をあけて植設されており、これら支柱（４）の上端には、支柱（４）間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴（６）が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフト（５）が軸受（７）を介して横架されていると共に、矩形状をなした太陽光発電パネル（１３）が、その裏面に固定された軸受（８）を介して太陽光発電装置パネル支持シャフト（５）に揺動自在に軸支されており、前記太陽光発電パネル支持シャフト（５）の巻胴（６）に数回回巻されたワイヤーロープ（１０）の両端が、太陽光発電パネル（１３）の裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車（１４）を介して基部（１）の両端近傍に振り分け状に固定されており、太陽光発電パネル支持シャフト（５）を回転させることにより、巻胴（６）に巻き込まれるワイヤーロープ（１０）の索引力により太陽光発電パネル（１３）の角度を運行軌道上の太陽の位置に追従させて変更出来る様になっていることを特徴とする太陽光発電装置。
2. 太陽光発電パネル支持シャフト（５）を油圧ポンプで回転させることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
3. 巻胴（６）が軸芯方向に沿って２部材に分割されており、ネジ（１３）によって結合されて一体化する様になっていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
4. 巻胴（６）の中央部分（１１）の表面に、滑り止め加工が施されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
   

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