(54)【考案の名称】タワー型ソーラー発電機

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、太陽電池を使用して太陽の光エネルギーから電気を得るために設置されるタワー型ソーラー発電機に関するものである。

【従来の技術】

【0002】
従来、この種のタワーソーラー発電システムとしては、半導体のP−N接合部に光が当たると電圧を生じる、例えば、太陽光エネルギーと整合性のよいシリコンを用いた複数のソーラーセルを並置させて、矩形平面直立した一本または二本の支柱にあらかじめ設定された傾斜角度である、例えば、夏至の正午の太陽位置と冬至の正午の太陽位置との略中間位置に向けて固定させるようにしたものがある。
【0003】
しかし、上記従来例によれば、ソーラーパネル面は常に一定方向に向けられているため、日の出時、日の入り時、あるいは夏至から冬至にかけての四季を通じて、ソーラーパネル面に対し太陽光が殆ど斜めに入射される状態となるため、ソーラーセルへの光照射効率が低下して、発電能力が低減してしまうという問題点を有していた。
【0004】
そこで本考案者は、これらの問題を解消するために、日の出時、日の入り時、あるいは夏至から冬至にかけて四季を通じて、ソーラーパネル面に対し常に太陽光が垂直に入射される状態となるようにシステムを構築することで、ソーラーセルへの光照射効率を向上させて発電能力を高め、しかも強風にも耐えるようにしたタワーソーラー発電システムを先に提案している(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
上掲特許文献1に記載されたタワーソーラー発電システムは、複数のソーラーセルを並置させたソーラーパネル面が直立した一本または複数本の支柱に固定されて屋外または屋根上に設置される固定式のタワーソーラー発電システムであって、前記複数のソーラーセルが、ソーラーパネル面内に隙間を介して簾状となって並置された耐風・防埃構造である点に特徴を有している。
【0006】

【効果】

【0017】
本考案によれば、複数のソーラーセルをソーラーパネル枠内に並置させたソーラーパネル体を有するタワー型ソーラー発電機において、一本の支柱を直立させ、この支柱の上端に装着したユニバーサルジョイントを介してソーラーパネル体の中央裏面を連結支持したので、支柱の側面にソーラーパネル面を取り付けていた従来のソーラーパネル体と比較して、一本の支柱でも安定した支持が可能になり、しかも、角度調整の範囲を高角度にすることが可能になった。
【0018】
また、支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アームをソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持すると共に、支柱の南北側面から延長された伸縮自在な前後一対の前後角度修正アームをソーラーパネル体の裏面前後に間隔をおいて連結支持し、左右角度修正アームの伸縮調整によりソーラーパネル体の盤面を東西方向に揺動させると共に、前後角度修正アームの伸縮調整によりソーラーパネル体の盤面を南北方向に揺動させて、ソーラーパネル体の盤面が四季を通じ常に太陽の位置する方向へ向くように角度調整することにより、角度調整手段に過大な負荷が掛るといった問題点が解消される。しかも、ソーラーパネル体の盤面より広角度に調整できるので、効率的な発電が可能になる。
【0019】
また、ユニバーサルジョイントは、揺動軸と補正軸とを略十字架状に交差させ、支柱の上端に立設した左右一対の支持片に補正軸を水平に軸着すると共に、ソーラーパネル体の裏面中央部から突出した前後一対の連結片に揺動軸の両端部を軸着し、ソーラーパネル体を前後左右にそれぞれ揺動自在に支持するものとすることで、一本の支柱でも確実に支持連結すると共に、前後左右の角度調整もスムーズに行うことができる。また、南北に延長された矩形状のソーラーパネルを強固に支持することができる。
【0020】
さらに、ソーラーパネル体が、前後に長手方向を向けた矩形状を成し、前記ユニバーサルジョイントの揺動軸が、ソーラーパネル体を東向き仰角60度から西向き仰角60度まで揺動させると共に、補正軸が、このソーラーパネル体を南向き仰角60度乃至15度の範囲で補正するように設けられているものとすることで、日本全国の地域において、効果的な発電が可能になる。
【0021】
さらにまた、ソーラーパネル体が、左右角度修正アーム及び前後角度修正アームに油圧シリンダーを使用し、方向制御手段が、ソーラーパネル体の盤面が日の出から日没までの太陽の移動位置を自動的に追尾する東西追尾装置と、夏至から冬至にかけて移動する太陽の位置を補正する南北補正装置とを備えるものとすれば、一年を通してソーラーパネル体の操作が容易であり、さらには、支持強度および耐久性に優れた構造とすることができる。
【0022】
さらにまた、東西追尾装置が、ソーラーパネル体と一体的に移動する円盤状のディスク体と、ディスク体に穿孔された複数の開孔部と、開孔部の位置を検出するステップ角検出センサ及び原点位置検出センサと、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部と、を備えるものとすることで、太陽光から入射される光に対して、より正確に、且つ広角度に微調整することが可能なり、光照射効率を一層高めることができる。
【0023】
さらにまた、南北補正装置が、ソーラーパネル体を南北方向に前後動させる円盤状のディスク体と、ディスク体に複数穿孔された季節を示す開孔部と、開孔部の位置を検出する検出センサ及び原点位置検出センサと、南北の原点位置を検出するオーバーラン検出部と、を備えるものとすることで、ソーラーパネル体の南北方向の角度を任意に設定することができ、光照射効率をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本考案のタワー型ソーラー発電機の一実施形態を示す側面図である。
【図2】前記タワー型ソーラー発電機の正面図である。
【図3】ユニバーサルジョイントを連結したソーラーパネル体の底面図である。
【図4】ソーラーパネル体を水平に保持した状態の要部正面図である。
【図5】ソーラーパネル体を東西に揺動させた状態の要部正面図である。
【図6】東西追尾装置の正面図である。
【図7】前記東西追尾装置の使用状態である。
【図8】南北補正装置の正面図である。
【図9】本考案のタワー型ソーラー発電機のブロック図である。

【0025】
以下、本考案におけるタワー型ソーラー発電機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0026】
図1に示すタワー型ソーラー発電機1は、一本の支柱2を垂直に立設し、この支柱2の上端に装着したユニバーサルジョイント3を介してソーラーパネル体10の中央部裏面を連結支持するものである。ソーラーパネル体10は、複数のソーラーセル11をソーラーパネル枠12内に並置させて構成されている。
【0027】
ソーラーセル11には、半導体のP−N接合部に光が当たると電圧を生じる、例えば。太陽光エネルギーと整合性のよいシリコン等を用いた矩形状の複数のソーラーセルが使用され、6,448mm×12,956mmのソーラーパネル枠12に81枚併置されている。なお、ソーラーセルの枚数やソーラーパネル枠の寸法形状は任意に設定できるものである。
【0028】
本考案においては、一本の支柱2を直立させ、この支柱2の上端に装着したユニバーサルジョイント3を介してソーラーパネル体10の中央部裏面が連結保持されている。このユニバーサルジョイント3は、図1乃至図4に示すように、揺動軸4と補正軸5とを十字架状に交差させたもので、支柱2の上端に立設した左右一対の支持片6に、補正軸5を水平に軸着すると共に、ソーラーパネル体10の裏面中央部から突出した前後一対の連結片13に揺動軸4を軸着する。この揺動軸4と補正軸5とによって、支柱2に連結したソーラーパネル体10の盤面を前後と左右にそれぞれ角度調整自在に調整することができる。
【0029】
一方、支柱2の東西側面に、伸縮自在な左右一対の左右角度修正アーム8を設け、この左右角度修正アーム8をソーラーパネル体10の裏面左右に間隔をおいて連結支持する。また、支柱2の南北側面に、伸縮自在な前後一対の前後角度修正アーム7を設け、この前後角度修正アーム7をソーラーパネル体10の裏面前後に間隔をおいて連結支持する。これら左右角度修正アーム8や前後角度修正アーム7には油圧シリンダーを使用し、支柱2の上端から前後角度修正アーム7を伸縮させることで、南北の傾斜角度を太陽位置に合わせて補正する。すなわち、左右角度修正アーム8の伸縮調整で図5に示すように、ソーラーパネル体10の盤面を東西方向に揺動させると共に、前後角度修正アーム7の伸縮調整で、図1に示すように、ソーラーパネル体10の盤面を南北方向に揺動させることができる。
【0030】
左右角度修正アーム8の先端は、自在継手15を介してソーラーパネル体10裏面の連結金具16に連結されている。一方、前後角度修正アーム7の先端も自在継手14を介してソーラーパネル体10の裏面に固定した連結金具17に連結されており、ユニバーサルジョイント3と、これら左右角度修正アーム8や前後角度修正アーム7によって角度調整自在に設けている。左右角度修正アーム8とユニバーサルジョイント3の揺動軸4によって、図5に示すように、ソーラーパネル体10を東向き仰角60度から西向き仰角60度まで揺動させるように設定している。一方、図1に示すように、前後角度修正アーム7とユニバーサルジョイント3の補正軸5とによって、ソーラーパネル体10を南向き仰角60度乃至15の範囲で補正するように設定している。
【0031】
東西追尾装置20は、左右角度修正アーム8を操作し、ソーラーパネル体10を東西方向に移動させて日の出から日没まで太陽の移動位置を自動的に追尾するもので、左右角度修正アーム8の自在継手15の近傍に装着されている。
【0032】
また、東西追尾装置20は、図6及び図7に示すように、ソーラーパネル体10と一体的に移動する円盤状のディスク体21と、ディスク体21に穿孔された複数の開孔部22と、ソーラーパネル体10に具備されたセンサ23と、開孔部22の位置を検出する原点位置検出センサ24とステップ角検出センサ25とからなる。
【0033】
さらに、東西追尾装置20は、東西の原点位置を検出するオーバーラン検出部26と、ディスク体21が過移行した際にオーバーラン検出部26を検出し、ディスク体21を原点位置まで戻すオーバーラン用センサ27とを備える。なお、開孔部22の穿孔数や大きさは任意に設定することができるが、最大広角97.5度で、開孔部22の間隔を7.5度の等間隔に穿孔することが好ましい。
【0034】
次に、図7の(a),(b),(c)において、東西追尾装置20によりソーラーパネル体10を東西方向に角度修正する状態を示す。
【0035】
(a)は、ソーラーパネル体10をスタートさせる状態であり、原点位置検出用センサ24は開孔部22の左端位置に配置されている。この状態で、タイマーが始動すると、ソーラーパネル体10と円盤状のディスク体21とが一体的に移動を始める。
【0036】
(b)は、太陽が西方向に移行した状態であり、この際、ソーラーパネル体10とディスク体22とは、太陽光がソーラーパネル体に直角に入射されるように、太陽を追尾するように一体的に移動する。
【0037】
(c)は、太陽が西側に沈む日没の状態を示すもので、ソーラーパネル体10とディスク体22とは西側に配置される。またこの際、ステップ角検出用センサ25は、開孔部22の右端に配置される。太陽が日没状態になると、ステップ角検出用センサにてソーラーパネル体10とディスク体22とは、(a)に示すスタート位置まで戻される。
【0038】
南北補正装置30は、前後角度修正アーム7先端の自在継手14の近傍に装着されている。南北補正装置30は、前後角度修正アーム7を操作し、ソーラーパネル体10を夏至から冬至にかけて移動し太陽の位置を補正するもので、南向き仰角60度乃至15度の範囲で補正するように設けられている。なお、南北補正装置30は、日毎において、南北の角度を自ら調整することもできる。
【0039】
図8は、南北補正装置30の詳細を示す正面図であり、ソーラーパネル体10を南北方向に前後動させる円盤状のディスク体31と、ディスク体10に複数穿孔された開孔部32と、開孔部32の位置を検出する検出センサ33及び原点位置検出センサ34と、南北の原点位置を検出するオーバーラン検出部35およびオーバーラン用検出センサ36とを備える。
【0040】
開孔部32は、ディスク体31に四ヶ所穿孔されており、端部には夏至におけるソーラーパネル体10の南北の傾斜角度が設定され、他の端部には冬至におけソーラーパネル体10の角度が設定されている。そのため、夏至から冬至にかけて季節が移る毎にディスク体3が移動し、ソーラーパネル体10の傾斜角度が変更される。また、冬至の時季になると端部の開孔32に到達し、再度夏至の開孔部32まで自動的に戻る。上述の南北補正装置30を備えることにより、ソーラーパネル体10の南北方向の角度を任意に設定することができ、光照射効率をより一層高めることができる。
【0041】
図9は、本考案のタワー型ソーラー発電機及びその付属品を示すブロック図であり、タワー型ソーラー発電機1に接続されているコントローラ部40、コントローラ部40にケーブルを介して接続されているアンテナ部41とからなる。
【0042】
コントローラ部40は、アンテナ部41より送信される時刻を設定するクオーツ時計、電波時計、デジタル時計等からなる時計42と、時計42に接続されている電源部43、時計42へ手動で時刻を設定する手動設定部44とを具備している。また、コントローラ部40は、油圧バルブ駆動をタワー型ソーラー発電機1に出力し、一方、タワー型ソーラー発電機1は、コントローラ部40へ位置検出センサ信号を入力する。
【0043】
上述の構成とすることで、本考案のタワー型ソーラー発電機1は、東西追尾装置20により、ソーラーパネル体10の盤面が日の出から日没まで東西方向に、また、南北補正装置30により、夏至から冬至まで四季を通じ南北方向に常に太陽の位置する方向へ向くように角度調整できる。そのため、太陽光から入射される光に対して、より正確に、且つ広角度に微調整することが可能になり、光照射効率を一層高めることができる。しかも、一本の支柱でも強風に耐えられる支持強度を有するため、長期の使用にも耐えられるものとなる。
【0044】
1 タワー型ソーラー発電機
2 支柱
3 ユニバーサルジョイント
4 揺動軸
5 補正軸
6 支持片
7 前後角度修正アーム
8 左右角度修正アーム
10 ソーラーパネル体
11 ソーラーセル
12 ソーラーパネル枠
13 連結片
14 自在継手
15 自在継手
20 東西追尾装置
21 ディスク体
22 開孔部
23 センサ
24 原点位置検出用センサ
25 ステップ角検出センサ
26 オーバーラン検出部
27 オーバーラン用センサ
30 南北補正装置
31 ディスク体
32 開孔部
33 検出センサ
34 原点位置検出用センサ
35 オーバーラン検出部
40 コントローラ部
41 アンテナ部
42 時計
43 電源部
44 手動設定部

(57)【要約】

【課題】ソーラーパネル体の盤面をより広角度に調整することができ、しかも、1本の支柱でも強風に耐えられる支持強度を有し、長期の使用にも耐えられるタワー型ソーラー発電機を提供する。【解決手段】一本の支柱2を立設させ、この支柱の上端に装着したユニバーサルジョイント3を介してソーラーパネル体10の中央部裏面を連結支持する。支柱の東西側面から延長された伸縮自在な左右一対の左右角度修正アーム8をソーラーパネル体の裏面左右に間隔をおいて連結支持する。支柱の南北側面から延長された伸縮自在な前後一対の前後角度修正アーム7をソーラーパネル体の裏面前後に間隔をおいて連結支持する。左右角度修正アームの伸縮調整でソーラーパネル体を東西方向に揺動させると共に、前後角度修正アームの伸縮調整でソーラーパネル体を南北方向に揺動させて角度調整する。


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