(57)【要約】 【課題】  太陽電池パネルと、方向制御装置と、および、傾斜検知装置とを含む太陽追尾装置を提供する。【解決手段】  太陽電池パネルは、太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに適している。方向制御装置は、太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、太陽電池パネルの方向を制御する。傾斜検知装置は、太陽電池パネルの傾斜方向を検出するために太陽電池パネルの上に配置されている。傾斜検知装置は、太陽電池パネルの方向を調整するために、フィードバック信号を方向制御装置に出力するのに適している。太陽追尾装置は、傾斜検知装置のフィードバック機構が単純なため、単純な追尾機構を有する。【選択図】  図１Ａ
2010016331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換するための太陽電池パネルと；
太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、太陽電池パネルの方向を制御する方向制御装置と；および
太陽電池パネルの傾斜方向を検出するために太陽電池パネルの上に配置された傾斜検知装置であって、太陽電池パネルの方向を調整するために、フィードバック信号を方向制御装置に出力するのに適している該傾斜検知装置
とを含む、太陽追尾装置。
【請求項２】
傾斜検知装置が
第１方向に沿って延出した第１収容領域と、および第１収容領域内に配置された第１移動素子および第１検知素子であって、第１検知素子は、第１方向に沿った太陽電池パネルの第１傾斜角を検出するために、第１移動素子の第１移動位置を検知し、および、第１移動素子が第１方向に沿って移動する、第１収容領域と第１移動素子および第１検知素子と；および
第２方向に沿って延出した第２収容領域と、および第２収容領域内に配置された第２移動素子および複数の第２検知素子であって、第２検知素子は、第２方向に沿った太陽電池パネルの第２傾斜角を検出するために、第２移動素子の第２移動位置を検知し、および、第２移動素子が第２方向に沿って移動する、第２収容領域と第２移動素子および第２検知素子と
を含む、請求項１に記載の太陽追尾装置。
【請求項３】
傾斜検知装置が、太陽電池パネルの第１方向を調整するために、第１傾斜角および／または第２傾斜角にしたがって、フィードバック信号を方向制御装置に出力する、請求項２に記載の太陽追尾装置。
【請求項４】
方向制御装置が
太陽電池パネル用の時間信号を生成する実時間時計と；
太陽電池パネルの位置信号および時間信号にしたがって制御シーケンス信号を生成するマイクロ・コントローラー・ユニットと；
位置信号、時間信号、および制御シーケンス信号を記憶するメモリ記憶装置と；
太陽電池パネルの方向を制御するために、制御シーケンス信号を受信するモーター制御装置と；および
太陽電池パネルの方向を調整するために、傾斜検知装置のフィードバック信号を方向制御装置に送信する入／出力（Ｉ／Ｏ）装置と
を含む、請求項１に記載の太陽追尾装置。
【請求項５】
方向制御装置が、位置信号を方向制御装置に取り込むのに適したデータ送信装置、および、実時間時計の時間信号を修正または微調整するための信号受信機
をさらに含む、請求項４に記載の太陽追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に追尾装置に関し、および、より詳細には太陽追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽は、実質的に無限のおよび汚染のない太陽エネルギーの供給を提供し、および、汚染および電力不足に関する懸念の高まりとともに、すべての電力源の中で太陽エネルギーは注目を集めてきた。太陽電池パネルは光電池（ＰＶセル）を備えているので、太陽電池パネルは太陽エネルギーを直接電気エネルギーへと変換することができる。しかしながら、太陽電池パネルの光電変換効率をいかにして高めるかは、今日の主要な課題の一つである。
【０００３】
一般に、固定された方向に向かう太陽電池パネルと比較して、常時太陽に向かう太陽電池パネルの光電変換効率は、２５％〜４０％と大幅に増加する。しかしながら、地球の自転により毎日太陽は東から西へ移動し、および、地球の自転軸とその太陽の周りを回る公転軌道との間には２３．５°の傾斜があるので、太陽の毎年の移動は子午面的である。言い換えれば、太陽電池パネルがより効果的に太陽に向かうことができるようにし、および、より高い光電変換効率を達成するために、１個を上回る軸を持つ太陽追尾装置が、採用されなければならない。
【０００４】
太陽電池パネルの動きを制御するために、制御モーターまたは等価の制御装置が、既存の太陽追尾装置に通常採用されている。太陽電池パネルが正確に太陽に向かうことができるようにするために、従来の太陽追尾装置には太陽の最大日射強度を常時検出するために光センサが通常配置され、その結果、太陽電池パネルを太陽に向けるために太陽電池パネルの動きをリアルタイムに調整することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の太陽追尾装置は通常複数の光センサを備えているので、その作動機構は非常に複雑であり、および、その製造コストは非常に高い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって本発明は、単純な追尾機構を備えるとともに製造コストの低い太陽追尾装置に関する。
【０００７】
本発明は、同じく単純な追尾機構を備えるとともに製造コストの低い太陽追尾装置にも関する。
【０００８】
本発明はさらに、太陽電池パネルが絶え間なくかつ効果的に太陽に向かうことができるようにし、およびそれに応じて、太陽電池パネルの光電変換効率を高める太陽追尾方法に関する。
【０００９】
本発明は、太陽電池パネルと、方向制御装置と、および、傾斜検知装置とを含む太陽追尾装置を提供する。太陽電池パネルは、太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに適している。方向制御装置は、太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、太陽電池パネルの方向を制御する。傾斜検知装置は、太陽電池パネルの傾斜方向を検出するために太陽電池パネルの上に配置されている。傾斜検知装置は、太陽電池パネルの方向を調整するために、フィードバック信号を方向制御装置に出力するのに適している。
【００１０】
本発明はまた、筐体と、複数の太陽電池パネルと、方向制御装置と、および、複数の傾斜検知装置とを含む太陽追尾装置も提供する。太陽電池パネルは筐体内に配置されており、および、太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに適している。方向制御装置は、太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、各太陽電池パネルの第１方向をそれぞれ制御する。傾斜検知装置は、各太陽電池パネルの第１傾斜方向をそれぞれ検出するために、太陽電池パネルの上にそれぞれ配置されている。傾斜検知装置は、各太陽電池パネルの第１方向をそれぞれ調整するために、第１フィードバック信号を方向制御装置にそれぞれ出力するのに適している。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、傾斜検知装置は、第１方向に沿って延出した第１収容領域と、および、第１収容領域内に配置された第１移動素子とを含む。第１検知素子は、第１収容領域内に配置されている。第１検知素子は、第１方向に沿った太陽電池パネルの第１傾斜角を検出するために、第１移動素子の第１移動位置を検知する。第１移動素子は第１方向に沿って移動する。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、複数の第１検知素子は第１収容領域内に配置されている。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、傾斜検知装置は第２方向に沿って延出した第２収容領域と、および、第２収容領域内に配置された第２移動素子とをさらに含む。複数の第２検知素子が第２収容領域内に配置されている。第２検知素子は、第２方向に沿った太陽電池パネルの第２傾斜角を検出するために、第２移動素子の第２移動位置を検知する。第２移動素子は第２方向に沿って移動する。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、傾斜検知装置は、太陽電池パネルの方向を調整するために、第１傾斜角および／または第２傾斜角にしたがって、フィードバック信号または第１フィードバック信号を方向制御装置に出力する。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、第１方向は、東から西へ向かう方向、または西から東へ向かう方向である。
【００１６】
本発明の一実施形態によると、第２方向は、南から北へ向かう方向、または北から南へ向かう方向である。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、方向制御装置は、実時間時計（ＲＴＣ）と、マイクロ・コントローラー・ユニット（ＭＣＵ）と、メモリ記憶装置と、モーター制御装置と、および、入／出力（Ｉ／Ｏ）装置とを含む。ＲＴＣは、太陽電池パネルが存在するところで時間信号を生成するのに適している。ＭＣＵは、太陽電池パネルの位置信号および時間信号にしたがって、制御シーケンス信号を生成する。メモリ記憶装置は、位置信号と、時間信号と、および、制御シーケンス信号とを記憶する。モーター制御装置は、太陽電池パネルの方向を制御するために、制御シーケンス信号を受信するのに適している。Ｉ／Ｏ装置は、太陽電池パネルの方向を調整するために、傾斜検知装置のフィードバック信号または第１フィードバック信号を方向制御装置に送信するのに適している。
【００１８】
本発明の一実施形態によると、位置信号は、経度信号、緯度信号、および高度信号のうち一つ、または、これらの組み合わせを含む。
【００１９】
本発明の一実施形態によると、方向制御装置はデータ送信装置をさらに含む。データ送信装置は、位置信号を方向制御装置に取り込むのに適している。
【００２０】
本発明の一実施形態によると、データ送信装置はシリアルポート・デバイスまたはパラレルポート・デバイスである。
【００２１】
本発明の一実施形態によると、方向制御装置は、ＲＴＣの時間信号を修正または微調整するための信号受信機をさらに含む。
【００２２】
本発明の一実施形態によると、方向制御装置は、太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、筐体の第２方向をさらに制御する。
【００２３】
本発明の一実施形態によると、傾斜検知のうち一つは、筐体の第２傾斜方向を検出するために、筐体の上にさらに配置され、傾斜検知装置は、筐体の第２方向を調整するために、第２フィードバック信号を方向制御装置に出力するのに適している。
【００２４】
本発明はさらに、太陽電池パネルの方向を制御するのに適した太陽追尾方法を提供する。太陽追尾方法は下記のステップを含む。最初に、太陽電池パネルの位置信号および時間信号が取得される。次いで、制御シーケンス信号が、時間信号および位置信号にしたがって生成される。次に、太陽電池パネルの方向が制御シーケンス信号にしたがって制御される。その後に、太陽電池パネルの傾斜方向が検出される。その後、太陽電池パネルの方向を調整するために、フィードバック信号が傾斜方向にしたがって出力される。
【００２５】
本発明の一実施形態によると、太陽電池パネルの傾斜方向を検出するための方法は、第１方向に沿った太陽電池パネルの第１傾斜角を検出することを含み、第１方向は東から西へ向かう方向、または西から東へ向かう方向である。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、太陽電池パネルの傾斜方向を検出するための方法は、第２方向に沿った太陽電池パネルの第２傾斜角を検出することをさらに含み、第２方向は南から北へ向かう方向、または北から南へ向かう方向である。
【００２７】
本発明の一実施形態によると、太陽追尾方法は、太陽電池パネルの方向を調整するために、第１傾斜角および／または第２傾斜角にしたがって、フィードバック信号を出力することをさらに含む。
【００２８】
本発明の一実施形態によると、位置信号を取得するための方法は、データ送信装置を提供することを含み、データ送信装置は位置信号を送信するのに適している。位置信号は、経度信号、緯度信号、および高度信号のうち一つ、または、これらの組み合わせを含む。
【００２９】
本発明の一実施形態によると、時間信号を取得するための方法はＲＴＣを提供することを含み、ＲＴＣは、太陽電池パネルが存在するところで時間信号を生成するのに適している。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によって提供される太陽追尾装置では、方向制御装置は、太陽電池パネルの位置および時間にしたがって、太陽電池パネルの方向を制御する。加えて、太陽電池パネルの傾斜方向は、太陽電池パネルが正確に太陽に向かっているか否かを判定し、およびこれに応じて、太陽電池パネルの方向を調整するために、太陽電池パネルの上に配置された傾斜検知装置によって検出される。要するに、本発明における太陽追尾装置は、単純な追尾機構、製造コストが低く、および、高い光電変換効率を提供する。
【００３１】
本発明の上述のおよび他の目的、特徴、および、利点を理解可能とするために、以下いくつかの実施形態を添付図面とともに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
添付図面は発明のさらなる理解を提供するために含められ、および、本明細書に包含されるとともにその一部を構成する。図面は発明の実施形態を例示し、および、明細書とともに発明の原理を説明する働きをする。
【００３３】
次に発明の好適な本実施形態について詳細に説明し、その実施例が添付図面中に例示されている。同一または類似の部品を言及するために、可能な限り同一の参照番号が図面および明細書が用いられる。
【００３４】
図１Ａは本発明の一実施形態による太陽の追尾装置の図である。図１Ａを参照すると、本実施形態では、太陽追尾装置１００は、太陽電池パネル１１０と、方向制御装置１２０と、および、傾斜検知装置１３０とを含む。太陽電池パネル１１０は、太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに適している。方向制御装置１２０は、太陽電池パネル１１０の位置および時間にしたがって、太陽電池パネル１１０の方向１１２を制御し、方向１１２は、太陽１０１に向いている太陽電池パネル１１０の光受信面１１０ａの法線ベクトルとして定義される。傾斜検知装置１３０は、太陽電池パネル１１０の傾斜方向（図示しない）を検出するために、太陽電池パネル１１０の上に配置され、傾斜方向は、太陽電池パネル１１０の光受信面１１０ａの現在の法線ベクトルとして定義される。傾斜検知装置１３０は、太陽電池パネル１１０の方向１１２を調整するために、傾斜方向にしたがって、フィードバック信号１３２を方向制御装置１２０に出力するのに適している。
【００３５】
本明細書中では、方向制御装置１２０は、太陽電池パネル１１０の現在の位置および時間にしたがって、太陽電池パネル１１０を太陽１０１に向かうよう直接制御するにもかかわらず、機械的な操作または環境的な傷害に起因する何らかのエラーを理由として、太陽電池パネル１１０が直接太陽１０１に向かわないこともありうることに留意するべきである。この場合には、傾斜検知装置１３０は、太陽電池パネル１１０の現在の傾斜方向を検出し、およびこれに応じて、太陽１０１に向かせる、すなわち、太陽電池パネル１１０を直接太陽１０１に向けるべく太陽電池パネル１１０の方向１１２を調整するために、フィードバック信号１３２を出力する。
【００３６】
太陽追尾装置１００における様々な要素の接続および動作を下記に詳細に説明する。
【００３７】
本実施形態では、図１Ａに示すように、太陽電池パネル１１０は複数の太陽電池１４０を有する。具体的には、太陽電池１４０は配列として配置されてもよいが、本発明は図１Ａに例示された配置に限定されず、および、太陽電池１４０は実際の要件にしたがって他のパターン上に配置されてもよい。加えて、太陽電池パネル１１０は、太陽電池１４０の製造方法および材料にしたがって、シリコン光電池（ＰＶ）モジュール、薄膜ＰＶモジュール、有機ＰＶモジュール、色素増感ＰＶモジュール、または、III−Ｖ  ＰＶモジュールとして実装されてもよい。本実施形態では、太陽電池パネル１１０がシリコンＰＶモジュールとして実装されているが、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
図１Ｂは、図１Ａに示される太陽の追尾装置のシステムブロック図である。図１Ａおよび図１Ｂの両方を参照すると、本実施形態では、方向制御装置１２０は、実時間時計（ＲＴＣ）１２１と、マイクロ・コントローラー・ユニット（ＭＣＵ）１２３と、メモリ記憶装置１２５と、モーター制御装置１２７と、および、入／出力（Ｉ／Ｏ）装置１２９とを含む。ＲＴＣ１２１は、太陽電池パネル１１０用の一時間信号（時間信号はＭＣＵ１２３またはメモリ記憶装置１２５に送信できる）を生成するのに適している。ＭＣＵ１２３は、太陽電池パネル１１０の一位置信号（位置信号はＭＣＵ１２３または外部位置生成器（図示しない）によって生成され、および、ＭＣＵ１２３に送信することができる）および時間信号にしたがって、制御シーケンス信号を生成し、位置信号は、太陽電池パネルの経度信号、緯度信号、および高度信号のうち一つ、または上述の信号の組み合わせを含む。
【００３９】
加えて、メモリ記憶装置１２５は、位置信号、時間信号、および制御シーケンス信号を記憶する。本発明の一実施形態では、ＭＣＵ１２３は、制御シーケンス信号をモーター制御装置１２７に送信する。モーター制御装置１２７は、制御する太陽電池パネル１１０の方向１１２を制御するために、 制御シーケンス信号を受信するのに適している。Ｉ／Ｏ装置１２９は、太陽電池パネル１１０の方向１１２を調整するために、傾斜検知装置１３０のフィードバック信号１３２を方向制御装置１２０に送信するのに適している。
【００４０】
上述のとおり、本実施形態では、太陽追尾装置１００は、自己の位置および時間にしたがって、太陽１０１の現在位置を求め、およびそれに応じて、太陽電池パネル１１０を直接太陽１０１に向ける。その後、太陽追尾装置１００は、傾斜検知装置１３０のフィードバック信号１３２にしたがって、方向１１２が正確か否かを判定し、およびそれに応じて、太陽電池パネル１１０が正確に太陽１０１に向くことができるよう、方向１１２を調整する。
【００４１】
本発明の一実施形態では、方向制御装置１２０は、データ送信装置１２４をさらに含む。データ送信装置１２４は、位置信号を方向制御装置１２０に取り込むのに適している。加えて、データ送信装置１２４はシリアルポート・デバイスでもパラレルポート・デバイスでもよいが、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態では、データ送信装置１２４は、ブルーツース・プラグ−アンド−プレイデバイスまたは赤外線プラグ−アンド−プレイデバイスといった無線データ通信を備えたシリアルポート・デバイスでもよいが、本発明はこれに限定されない。
【００４２】
本発明の別の実施形態では、方向制御装置１２０は信号受信機１２２をさらに含んでもよい。信号受信機１２２は、ＲＴＣ１２１の時間信号を修正または微調整する。具体的には、信号受信機１２２は、外部のＦＭ信号またはＧＰＳ信号を受信し、およびそれに応じて、ＲＴＣ１２１の時間信号を調整または修正するための、ＦＭ受信機、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）受信機、または、他の適切な受信機であってもよいが、本発明はこれに限定されない。言い換えれば、信号受信機１２２は、他の種類の信号を受信し、およびそれに応じて、時間信号を調整または修正するための、適切な他の種類の受信機であってもよい。
【００４３】
本実施形態では、太陽電池パネルの光電変換効率を向上させるとともに太陽追尾装置１００が環境的な傷害（たとえば、風または振動）の影響を受けることによって太陽電池パネル１１０の方向１１２に関してエラーが生じることを防止するべく、太陽追尾装置１００が、太陽より正確に追尾できるようにするために、傾斜検知装置１３０が、太陽電池パネル１１０の傾斜方向を常時検出し、および、傾斜方向にしたがってフィードバック信号１３２を方向制御装置１２０に出力するために、太陽電池パネル１１０の上に配置されており、その結果、方向制御装置１２０によって制御された太陽電池パネルの方向１１２が正確か否かを判定し、およびこれに応じて、方向１１２を調整する。
【００４４】
図１Ｃは図１Ａに適用された傾斜検知装置の図であり、および、図１Ｄは図１Ａに適用された別の種類の傾斜検知装置の図である。最初に図１Ｃを参照すると、本実施形態では、傾斜検知装置１３０は、第１方向１３０ａに沿って延出した第１収容領域１３６と、および、第１収容領域１３６内に配置された第１移動素子１３６ａとを含む。第１移動素子１３６ａは、第１方向１３０ａに沿って移動する。複数の第１検知素子１３６ｂが、第１収容領域１３６内に配置されている。第１検知素子１３６ｂは第１移動素子１３６ａの第１移動位置を検知する。本実施形態では、第１収容領域１３６は弧形状の構造を有し、および、第１検知素子１３６ｂは、図１Ｃに示すように第１収容領域１３６内に均等に配置されている。しかしながら、上述の傾斜検知装置は例として記載されているにすぎず、および、他の種類の傾斜検知装置（たとえば、Ｇ−センサ）が本発明に適用されてもよいことは、当業者によって理解されるべきである。
【００４５】
具体的には、太陽電池パネル１１０が第１方向１３０ａに沿って傾斜している場合、第１移動素子１３６ａは、重力によって第１収容領域１３６内を移動する。この場合には、第１検知素子１３６ｂは、第１移動素子１３６ａの第１移動位置を検知し、および次いで、第１方向１３０ａに沿った太陽電池パネル１１０の第１傾斜角を取得する。本実施形態では、第１方向１３０ａは東から西へ向かう方向でも、または西から東へ向かう方向でもよい。
【００４６】
加えて、傾斜検知装置１３０は、第２方向１３０ｂに沿って延出した第２収容領域１３８と、および、第２収容領域１３８内に配置された第２移動素子１３８ａとをさらに含む。第２移動素子１３８ａは第２方向１３０ｂに沿って移動する。複数の第２検知素子１３８ｂが第２収容領域１３８内に配置されている。第２検知素子１３８ｂは、第２移動素子１３８ａの第２移動位置を検知する。本実施形態では、第２収容領域１３８は弧形状の構造を有し、および、第２検知素子１３８ｂは、図１Ｃに示すように第２収容領域１３８内に均等に配置されている。
【００４７】
具体的には、太陽電池パネル１１０が第２方向１３０ｂに沿って傾斜している場合、第２移動素子１３８ａは、重力によって第２収容領域１３８内を移動し、および、第２検知素子１３８ｂは、第２移動素子１３８ａの第２移動位置を検知し、およびそれに応じて、第２方向１３０ｂに沿った太陽電池パネル１１０の第２傾斜角を取得するのに適している。本実施形態では、第２方向１３０ｂは、南から北へ向かう方向でも、または北から南へ向かう方向でもよい。
【００４８】
上述のとおり、傾斜検知装置１３０は、第１傾斜角および／または第２傾斜角にしたがって太陽電池パネル１１０の傾斜方向を取得し、および、フィードバック信号１３２を方向制御装置１２０に出力し、その結果、方向制御装置１２０は、太陽電池パネル１１０の方向１１２が正確に太陽１０１に面しているか否かを判定し、および次いで、太陽電池パネル１１０の方向１１２をそれに応じて修正することができる。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、傾斜検知装置１３０’の第１収容領域１３６は図１Ｄに示すように直線構造を有してもよい。本実施形態では、傾斜検知装置１３０’は、太陽電池パネル１１０が第１方向１３０ａに沿って移動するか否かを正午にのみ検出してもよい。すなわち、方向制御装置１２０は正午に、太陽電池パネル１１０の方向１１２を正確に制御し、この時、第１移動素子１３６ａは第１収容領域１３６の中央位置１３７にとどっている。反対に、太陽電池パネル１１０の方向１１２は、第１移動素子１３６ａが第１収容領域１３６の中央位置にとどまることができるように調整されなければならない。
【００５０】
上述のとおり、異なる種類の傾斜検知装置１３０および１３０’によって、太陽追尾装置１００は太陽電池パネルの方向を絶え間なくまたは正午にのみ修正することができる。このように、太陽追尾装置１００は単純な追尾機構を有する。加えて、太陽追尾装置１００は光センサを何ら採用することなく太陽電池パネルを正確に向けることができるので、太陽の追尾装置製造コストを大幅に低減することができる。
【００５１】
図２は本発明の別の実施形態による太陽の追尾装置の図である。図２を参照すると、太陽追尾装置２００は、筐体２１０と、複数の太陽電池パネル２２０と、方向制御装置２３０と、および、複数の傾斜検知装置２４０とを含む。太陽電池パネル２２０は筐体２１０内に配置されており、および、光エネルギーを電気エネルギーへと変換するのに適している。方向制御装置２３０は、太陽電池パネル２２０の位置および時間にしたがって、各太陽電池パネル２２０の第１方向２２２をそれぞれ制御し、第１方向２２２は、太陽２０１に向いている太陽電池パネル２２０の光受信面２２０ａの法線ベクトルとして定義される。各傾斜検知装置２４０は、太陽電池パネル２２０の第１傾斜方向を検知するために各太陽電池パネル２２０の上に配置されており、第１傾斜方向は太陽電池パネルの光受信面２２０ａの法線ベクトルとして定義される。各傾斜検知装置２４０は、各太陽電池パネル２２０の第１方向２２２をそれぞれ修正するために、第１フィードバック信号２４２を方向制御装置２３０に出力するのに適している。
【００５２】
本実施形態では、方向制御装置２３０は、前述の方向制御装置１２０と同様の制御機構を有し、および、この二つの違いは、方向制御装置２３０が、太陽電池パネル２２０の位置および時間にしたがって、筐体２１０の第２方向２１２をさらに制御し、第２方向２１２が筐体２１０の光受信面２１０ａの法線ベクトルとして定義される。加えて、傾斜検知装置２４０のうち一つは、筐体２１０の第２傾斜方向２１０を検出するために筐体２１０の上に配置されている。第２傾斜方向は、方向制御装置２３０が太陽電池パネル２２０を太陽２０１に正確に向ける際の、第２方向２１２と同じである。加えて、傾斜検知装置２４０は、筐体２１０の第２方向２１２を修正するために、第２フィードバック信号２４４を方向制御装置２３０に出力するのに適している。
【００５３】
各太陽電池パネル２２０の第１方向２２２をそれぞれ制御することに加えて、方向制御装置２３０は、筐体２１０を太陽２０１に向けるために、筐体２１０の第２方向２１２を制御してもよい。具体的には、太陽電池パネル２２０が絶え間なく太陽２０１に面することができるよう、方向制御装置２３０を異なって実装することができる。たとえば、太陽電池パネル２２０の第１方向２２２は固定されており、その結果、方向制御装置２３０は筐体２１０の第２方向２１２のみを制御する；筐体２１０の第２方向２１２は固定されており、その結果、方向制御装置２３０各太陽電池パネル２２０の第１方向２２２のみを制御する；または、上述の二つの状況の組み合わせが実装されてもよいが、本発明はこれに限定されない。
【００５４】
複数の太陽電池パネル２２０が筐体２１０内に配置されているので、本発明の一実施形態では、方向制御装置２３０は、筐体２１０の第２方向２１２が子午面的であり、および、各太陽電池パネル２２０の第１方向２２２が子午線横断的になるよう制御してもよい。言い換えれば、方向制御装置２３０は、異なる季節の間の太陽の異なる位置に対応して、筐体２１０が子午面的に移動するよう制御するのみであり、および同時に、方向制御装置２３０は、各太陽電池パネル２２０が太陽の日間移動に対応して子午線横断的に移動するよう各太陽電池パネル２２０を制御する。
【００５５】
同様に、太陽追尾装置２００が環境的な傷害の影響を受け、およびこれに応じて、太陽電池パネルの方向にエラーが生じるのを防止するために、傾斜検知装置２４０は、太陽電池パネル２２０の第１方向２２２および筐体２１０の第２方向２１２を常時修正するために、太陽電池パネル２２０および筐体２１０の上に配置されている。しかしながら、本発明の別の実施形態では、傾斜検知装置２４０のうち一つのみが、太陽電池パネルのうち一つの上に配置されてもよい。
【００５６】
本実施形態では、傾斜検知装置２４０が、傾斜検知装置１３０および１３０’またはこれらの組み合わせであってもよいことに言及するべきである。加えて、傾斜検知装置２４０が太陽電池パネル２２０の第１方向２２２および筐体２１０の第２方向２１２をいかに修正するかは上記に記載してきたため、本明細書中には記載しない。
【００５７】
図３は本発明の一実施形態による太陽の追尾方法のフローチャートである。図３を参照すると、本実施形態における太陽追尾方法は、太陽電池パネル１１０および２２０の方向が太陽に向かうように制御するのに適している。最初に、ステップＳ３１０およびＳ３２０では、太陽電池パネル用の位置信号および時間信号が取得される。
【００５８】
本実施形態では、位置信号は、位置信号を送信するのに適したデータ送信装置によって生成されてもよく、位置信号は、経度信号、緯度信号、および高度信号のうち一つ、または、これらの組み合わせを含む。加えて、データ送信装置はシリアルポート・デバイスまたはパラレルポート・デバイスであってもよい。さらに、太陽電池パネルの時間信号はＲＴＣによって生成されてもよい。
【００５９】
次いで、ステップＳ３３０では、時間信号および位置信号にしたがって制御シーケンス信号が生成される。本実施形態では、制御シーケンス信号はＭＣＵによって生成されてもよい。ＭＣＵは、太陽電池パネルの時間信号および位置信号にしたがって、太陽の移動軌跡を計算し、および次いで、太陽電池パネルを太陽に向けるよう制御シーケンス信号を生成する。
【００６０】
次に、ステップＳ３４０では、太陽電池パネルの方向が制御シーケンス信号にしたがって制御される。本実施形態では、太陽電池パネルはモーター制御装置を用いて制御されてもよく、モーター制御装置は、太陽電池パネルの方向を常時調整するために、制御シーケンス信号を受信するのに適している。
【００６１】
その後、ステップＳ３５０では、太陽電池パネルの傾斜方向が検出される。本実施形態では、太陽電池パネルの傾斜方向は、太陽電池パネルの上に配置された傾斜検知装置を用いて検出してもよい。傾斜検知装置は第１方向に沿った太陽電池パネルの第１傾斜角を検出し、傾斜検知装置が太陽電池パネルの傾斜をいかに検出するかは上記に記載してきており、したがって本明細書中には記載しない加えて、第１方向は東から西へ向かう方向、または西から東へ向かう方向である。
【００６２】
加えて、傾斜検知装置はまた、第２方向に沿った太陽電池パネルの第２傾斜角を検出してもよく、第２方向は、南から北へ向かう方向でもよく、または、北から南へ向かう方向でもよい。
【００６３】
最後に、ステップＳ３６０〜Ｓ３７０では、太陽電池パネルの方向を調整するために、傾斜方向（傾斜方向は第１傾斜角および／または第２傾斜角であってもよい）にしたがって、フィードバック信号が出力される。具体的には、太陽電池パネルの方向を調整するための方法は下記のステップを含んでもよい。最初に、傾斜検知装置を用いて、太陽電池パネルの第１傾斜角が検出される。次いで、フィードバック信号が、太陽電池パネルの第１傾斜角が正確か否かを判定するために方向制御装置に送られる。太陽電池パネルの第１傾斜角が不正確な場合、方向制御装置は、太陽電池パネルの第１傾斜角が方向制御装置によって計算される第１傾斜角と同じになるまで、太陽電池パネルの第１傾斜角を絶え間なく調整する。太陽電池パネルの第１傾斜角が正確な場合、傾斜検知装置は、太陽電池パネルの第２傾斜角をさらに検出し、および、太陽電池パネルの第２傾斜角が正確か否かを判定するために、他のフィードバック信号を方向制御装置に送信する。同様に、太陽電池パネルの第２傾斜角が不正確な場合、方向制御装置は、太陽電池パネルの第２傾斜角が方向制御装置によって計算される第２傾斜角と同じになるまで、太陽電池パネルの第２傾斜角を絶え間なく調整する。ここで、傾斜検知装置の修正機能が完了する。
【００６４】
要約すると、本発明によって提供される太陽追尾装置では、太陽の現在位置が現在の太陽電池パネルの現在位置および時間にしたがって計算され、および、方向制御装置を用いて、太陽電池パネルの方向が直接太陽に向けられる。加えて、太陽追尾装置が環境的な傷害の影響を受け、およびこれに応じて正確性を失うのを防止するために、傾斜検知装置が太陽電池パネルの上にフィードバック機構としてさらに配置され、および、傾斜検知装置は、太陽電池パネルが正確に太陽に向いているか否かを絶え間なく検出する。さらに、傾斜検知装置は、光センサを何ら用いることなく単純な重力理論に基づいて太陽電池パネルの傾斜方向を検出するので、本発明における太陽追尾装置は、単純な追尾機構、低い製造コスト、および高い光電変換効率を提供する。
【００６５】
本発明の構造に様々な修正および変形を発明の範囲または精神から逸脱することなく行うことができるのは、当業者にとって明らかであろう。上述を鑑みて、本発明は、本発明の修正および変形が特許請求の範囲の各項およびそれらの等価の範囲内にある限り、本発明の修正および変形を包含していることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】本発明の実施形態による太陽追尾装置の図。
【図１Ｂ】図１Ａに示される太陽追尾装置のシステムブロック図。
【図１Ｃ】図１Ａに描かれる傾斜検知装置の図。
【図１Ｄ】図１Ａに描かれる他の傾斜検知装置の図。
【図２】本発明の別の実施形態による太陽追尾装置の図。
【図３】本発明の実施形態による太陽の追尾方法のフローチャート。
【符号の説明】
【００６７】
１０１        太陽
１００、２００       太陽追尾装置
１１０、２２０       太陽電池パネル
１２０、２３０       方向制御装置
１３０、２４０       傾斜検知装置
２１０ 筐体
【図１Ａ】
2010016331.tif 000003
【図１Ｂ】
2010016331.tif 000004
【図１Ｃ】
2010016331.tif 000005
【図１Ｄ】
2010016331.tif 000006
【図２】
2010016331.tif 000007
【図３】
2010016331.tif 000008