(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に固定される本体と、前記本体に設けられ水圧で動くシリンダと、前記シリンダにラックとピニオンを介して連結され前記シリンダの動きに合わせて軸回りに回転する第１軸部材と、前記第１軸部材に対して連動可能に連結されて前記第１軸部材の回転に合わせて軸回りに回転する第２軸部材と、前記第２軸部材に固定され前記第２軸部材の軸方向に交差して側方へ延出する支持部材と、前記支持部材に取り付けられた太陽光パネルが設けられ、
前記第２軸部材は、南北方向に沿って略水平に設けられ、前記太陽光パネルは前記第２軸部材の回転に伴って、太陽の一日の移動に合わせて東側から西側に、前記本体の上面の真上を通過して移動するものであり、
前記太陽光パネルには、前記支持部材に固定された第１枠部材と、前記第１枠部材に重ねられ南側に位置する側縁部にヒンジ部材を介して取り付けられ前記第１枠部材に対して上方に開閉可能な第２枠部材と、前記第２枠部材の、前記第１枠部材と反対側の面である上面に取り付けられた太陽電池と、前記第１枠部材に南北方向に沿って略水平に取り付けられ前記第２軸部材に連動可能に連結されて前記第２軸部材の軸方向の回転に合わせて軸回りに回転する第３軸部材と、前記第３軸部材に固定され前記第３軸部材の軸方向に交差して側方へ延出する傾斜支持部が設けられ、
前記傾斜支持部は、前記太陽光パネルが東側及び西側に近い位置では倒れた状態で、前記第２枠部材の前記第１枠部材に対する開き角度が小さくなり、前記太陽光パネルが南に近づくにつれて垂直に上方へ起き上がり、南に位置している時に第２枠部材の第１枠部材に対する開き角度が大きくなることを特徴とする太陽光パネル架台。
【請求項２】
前記傾斜支持部は、一方向に長い矩形の板体であり、前記第２枠部材に当接する長手方向の一端部は外側に湾曲して突出する半円部となり、前記半円部では、前記傾斜支持部の厚み方向の２個の角部が面取りされ、前記傾斜支持部は、前記半円部の反対側の端部に近い位置に、前記第３軸部材が貫通して固定されている請求項１記載の太陽光パネル架台。
【請求項３】
前記支持部材の、前記太陽光パネルと反対側の端部には、前記太陽光パネルと反対側に延出する保持棒が設けられ、前記保持棒の先端には、前記太陽光パネルとほぼ等しい重さのおもりが取り付けられている請求項１記載の太陽光パネル架台。
【請求項４】
前記シリンダは、前記シリンダに水を導入する給水路と、前記シリンダから排水する排水路が設けられ、前記給水路は流量制御装置が設けられ、前記流量制御装置には、定圧弁としぼりが設けられている請求項１記載の太陽光パネル架台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光で発電する太陽電池のパネルである太陽光パネルを保持する太陽光パネル架台に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光で発電する太陽電池のパネルである太陽光パネルを保持する太陽光パネル架台は、太陽の一日の移動に合わせて太陽光パネルの向きを変化させ、発電の効率を高めるものがある。例えば、特許文献１に開示されている無電源太陽追尾装置は、太陽光パネルの一辺が蝶つがいにより固定台に回転可能に取り付けられ、太陽光パネルの裏面と固定台の底部を連結して油圧シリンダが固定され、油圧シリンダが動作することにより、太陽光パネルの角度が変化するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８７３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記背景技術の場合、太陽光パネルの一辺が蝶つがいにより固定台に取り付けられているため、一辺を回転軸として回動するものであり、一方向の角度のみが変わるものであり、太陽が一日で移動する方位と高度の２方向の変化に対向して正確に移動するものではない。また、油圧シリンダを用いるため、装置が複雑でコストがかかるものである。その他に、太陽の一日の移動に合わせて太陽光パネルの向きを正確に移動させる太陽光パネル架台はいろいろなものがあるが、制御回路でコントロールされて動作する電動式のもので、構造が複雑で高価であり、手軽に設置することができないものである。
【０００５】
この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、安価な水道水の水圧を使用し、太陽光で発電する太陽光パネルを、太陽の一日の移動に合わせて方位と高度の２方向に制御可能な太陽光パネル架台を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、地面に固定される本体と、前記本体に設けられ水圧で動くシリンダと、前記シリンダにラックとピニオンを介して連結され前記シリンダの動きに合わせて軸回りに回転する第１軸部材と、前記第１軸部材に対して略平行に並べて設けられチェーン等で連動可能に連結されて前記第１軸部材の回転に合わせて軸回りに回転する第２軸部材と、前記第２軸部材に固定され前記第２軸部材の軸方向に交差して側方へ延出する支持部材と、前記支持部材の端部に取り付けられた太陽光パネルが設けられ、前記第２軸部材は、南北方向に沿って略水平に設けられ、前記太陽光パネルは前記第２軸部材の回転に伴って、太陽の一日の移動に合わせて東側から西側に、前記本体の上面の真上を通過して移動するものであり、前記太陽光パネルには、前記支持部材に固定される第１枠部材と、前記第１枠部材に重ねられ南側に位置する側縁部にヒンジ部材を介して取り付けられ前記第１枠部材に対して上方に開閉可能な第２枠部材と、前記第２枠部材の、前記第１枠部材と反対側の面である上面に取り付けられた太陽電池と、前記第１枠部材に南北方向に沿って略水平に取り付けられ前記第２軸部材にチェーン等で連動可能に連結されて前記第２軸部材の軸方向の回転に合わせて軸回りに回転する第３軸部材と、前記第３軸部材に固定され前記第３軸部材の軸方向に交差して側方へ延出する傾斜支持部が設けられ、前記傾斜支持部は、前記太陽光パネルが東側及び西側に近い位置では倒れた状態で、前記第２枠部材の前記第１枠部材に対する開き角度が小さくなり、前記太陽光パネルが南に近づくにつれて長手方向が垂直に上方へ起き上がり、南に位置している時に垂直に突出し、長手方向の先端が前記第２枠部材の下面に当接して第２枠部材の第１枠部材に対する開き角度が大きくなり、例えば７０°前後になり、太陽の南中高度に合わせ太陽光に対して前記太陽電池がほぼ直角に対面する太陽光パネル架台である。
【０００７】
前記傾斜支持部は、一方向に長い矩形の板体であり、前記第２枠部材に当接する長手方向の一端部は外側に湾曲して突出する半円部となり、前記半円部では、前記傾斜支持部の厚み方向の２個の角部が面取りされ、前記傾斜支持部は、前記半円部の反対側の端部に近い位置に、前記第３軸部材が貫通して固定されている。
【０００８】
前記支持部材の、前記太陽光パネルと反対側の端部には、前記太陽光パネルと反対側に延出する保持棒が設けられ、前記保持棒の先端には、前記太陽光パネルとほぼ同じ重さのおもりが取り付けられている。
【０００９】
前記シリンダは、前記シリンダに水を導入する給水路と、前記シリンダから排水する排水路が設けられ、前記給水路は流量制御装置が設けられ、前記流量制御装置には、定圧弁とニードルバルブと毛細管しぼり等の絞りが順に上流側から並べられて設けられている。前記毛細管しぼりは、水が通過する管の内側に細い繊維が水の通過方向に沿って密に設けられ、繊維どうしの間の間隙を水が一定の遅い速度で通過するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽光パネル架台は、簡単な構造で、安価な水道水の水圧により、太陽の一日の移動に合わせて太陽光パネルを移動させることができる。太陽光に対して太陽光パネルを常に直角に近い角度で移動させることで、発電効率を高めることができる。製造コストとランニングコストが安価であり、手軽に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態の太陽光パネル架台の正面図である。
【図２】この発明の実施形態の太陽光パネル架台の左側面図である。
【図３】この発明の実施形態の太陽光パネル架台の配管図である。
【図４】この発明の実施形態の外観の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図４はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の太陽光パネル架台１０は、四角注状の本体１１が設けられている、本体１１は、地面に設けられたコンクリート製の基礎部材１２に設置され、４個の側面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが互いに直角に連接して筒状を形成し、正方形の上面１１ｅと下面１１ｆで、上下の開口部を閉鎖している。
【００１３】
本体１１は、四角注状に組み立てられた枠部材１４の外側に、板部材１６を取り付けて設けられている。枠部材１４は、例えば複数個の金属製の棒部材を溶接して設けられている。板部材１６の材料は、金属や合成樹脂等自由に選択可能であり、後述する各部材が内外に貫通する透孔が設けられている。下面１１ｆの角部の裏面には、キャスタ１８が取り付けられ、基礎部材１２の上面１２ａを転がりながら本体１１を移動可能にするためのものである。本体１１を基礎部材１２に固定する時は、下面１１ｆと基礎部材１２を連結するアンカーボルト１９を取り付ける。
【００１４】
本体１１の下面１１ｆには、本体１１の内側面に、シリンダ２０が取り付けられている。シリンダ２０は水圧で動作するものであり、シリンダ２０の筒の挿通方向が垂直に固定され、水圧により垂直方向に上方に伸縮する軸部２２が設けられている。軸部２２の先端にはおもり２４が取り付けられている。軸部２２の側面には、ラック２６が設けられている。
【００１５】
本体１１の互いに平行な一対の側面１１ａ，１１ｃの内側面には、垂直方向の中心に近い位置に、各々軸受部材２８が設けられ、一対の軸受部材２８には、第１軸部材３０が両端を回転可能に保持されて取り付けられ、本体１１の内側を側面１１ａから側面１１ｃの間を水平に渡されて設けられている。第１軸部材３０の途中には、シリンダ２０の軸部２２に取り付けられたラック２６に係合されるピニオン３２が取り付けられている。ピニオン３２により第１軸部材３０は、シリンダ２０の軸部２２の上下移動に追従して、軸回りに回転する。また、第１軸部材３０のラック２６以外の部分には、第１スプロケット３４が固定されて設けられている。
【００１６】
本体１１の互いに平行な一対の側面１１ａ，１１ｃには、上面１１ｅに近い位置に、各々軸受部材３６が板部材１６を内外に貫通して設けられ、一対の軸受部材３６には、第２軸部材３８が両端を回転可能に保持されて取り付けられ、本体１１の内側を側面１１ａから側面１１ｃの間を水平に渡されて設けられている。第２軸部材３８の両端部は軸受部材３６に保持されて側面１１ａ，１１ｃの外側へ突出している。第２軸部材３８の途中には、第１スプロケット３４に離間して対向する位置に、第２スプロケット４０が固定されて設けられている。第１スプロケット３４と第２スプロケット４０にはチェーン４２がかけられて連結され、チェーン４２により第２軸部材３８は、第１軸部材３０の軸回りの回転に追従して軸回りに回転する。また、第２軸部材３８の、第２スプロケット４０よりも本体１１の側面１１ｃに近いところに、第３スプロケット４４が固定されて設けられている。
【００１７】
第２軸部材３８の本体１１の外側に突出した両端部には、各々支持部材４６が固定されている。一対の支持部材４６は、互いに平行な棒部材であり、一方の端部４６ａが第２軸部材３８の長手方向に対してほぼ直角に交差して固定されている。支持部材４６の他方の端部４６ｂには、太陽光パネル４８が取り付けられている。支持部材４６は、第２軸部材３８が軸回りに回転すると追従して移動し、太陽光パネル４８を、第２軸部材３８を中心にして、側面１１ｂ，１１ｄいずれかに近い位置から本体１１の上面１１ｅを通過して反対側の側面１１ｂ，１１ｄに近い位置に移動し、この間を往復運動する。
【００１８】
太陽光パネル４８は、支持部材４６に固定される矩形の板状の第１枠部材５０と、第１枠部材５０の上方に重ねられ第１枠部材５０とほぼ同形状の第２枠部材５４が設けられている。第１枠部材５０と第２枠部材５４は、本体１１と同様に枠部材１４と板部材１６等で作られ、各辺が本体１１の各側面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対して平行となるように取り付けられ、側面１１ａに近い一辺にヒンジ部材５２を介して互いに連結され、第２枠部材５４はヒンジ部材５２を回転軸として第１枠部材５０に対して上方に開くものである。第２枠部材５４の、第１枠部材５０と反対側の面である上面５４ａには、板状に組み立てられた太陽電池５６が並べられて取り付けられている。
【００１９】
一対の支持部材４６の端部４６ｂは、太陽光パネル４８の第１枠部材５０の厚みの内側に達して固定され、第１枠部材５０の厚みの内側に位置する端部４６ｂには第３軸部材５８が設けられている。第３軸部材５８は、第１軸部材３０、第２軸部材３８に対して平行に取り付けられている。第３軸部材５８の途中には、第３スプロケット４４に離間して対向する位置に、第４スプロケット６０が設けられている。第３スプロケット４４と第４スプロケット６０にはチェーン６２がかけられて連結され、チェーン６２により第３軸部材５８は第２軸部材３８の軸回りの回転に追従して軸回りに回転する。第４スプロケット６０の直径は、第３スプロケット４４よりも小さく、第３軸部材５８は、第２軸部材３８の回転よりも早く回転するものである。
【００２０】
第３軸部材５８の途中には、第４スプロケット６０よりもヒンジ部材５２に近い位置に、傾斜支持部６４が取り付けられている。傾斜支持部６４は、一方向に長い矩形の板体であり、長手方向の先端は外側に湾曲して突出する半円部６４ａとなる。半円部６４ａでは、傾斜支持部３６の厚み方向の２個の角部が面取りされている。傾斜支持部６４は、幅方向の中心線上で半円部６４ａの反対側の端部に近い位置に、第３軸部材５８がほぼ直角に貫通して固定されている。
【００２１】
傾斜支持部６４は、第３軸部材５８の回転に追従して、側面１１ａ，１１ｃに対して平行な仮想面上を、第３軸部材５８を中心に回転する。傾斜支持部６４の一方の端部が第３軸部材５８に固定され、他方の端部である半円部６４ａが、太陽光パネル４８の、第２枠部材５４の下面５４ｂに当接し、第２枠部材５４を第１枠部材５０から所定の角度で開いた状態で保持するものである。第２枠部材５４の、第１枠部材５０に対する角度は、傾斜支持部６４の傾きにより変わるものである。傾斜支持部６４の長手方向が垂直方向に一致している時が一番開き角度が大きく、長手方向が水平方向に一致している時が一番開き角度は小さくなる。第２枠部材３２は半円部６４ａの曲面に沿って当接する位置が円滑に変わって開き角度が変化し、半円部６４ａは厚み方向の角部も面取りされているため、この点からも円滑となる。
【００２２】
太陽光パネル４８は、第２軸部材３８の回転に追従して側面１１ｂ，１１ｄの間を移動するとともに、ヒンジ部材５２を中心に第１枠部材５０に対する第２枠部材５４の開き角度が変わり、太陽電池５６の角度が２方向に変わるものである。太陽光パネル４８が本体１１の上面１１ｅの真上にきた時に第２枠部材５４の開き角度が一番大きくなるように、第４スプロケット６０の大きさや傾斜支持部６４の形状を設定する。
【００２３】
本体１１の側面１１ａに取り付けられている一方の支持部材４６は、端部４６ａから、支持部材４６の延長線上に延出する保持棒６６が設けられ、保持棒６６の先端には、太陽光パネル４８とほぼ同じ重さのおもり６８が取り付けられている。おもり６８と太陽光パネル４８は第２軸部材３８を中心にしてほぼバランスが取れている。
【００２４】
シリンダ２０は、水道水の水圧によって動かされている。シリンダ２０は、図３に示す配管に接続され、配管にはシリンダ２０に水道水を導入する給水路７０と、シリンダ２０から排水する排水路７２が設けられている。給水路７０は流量制御装置７４が設けられ、流量制御装置７４には、定圧弁７６と、各々しぼりを構成するニードルバルブ７８と毛細管しぼり８０が順に上流側から並べられて設けられている。毛細管しぼり８０は、水が通過する管の内側に細い繊維が水の通過方向に沿って密に設けられ、繊維どうしの間の間隙を水が一定の遅い速度で通過するものである。排水路７２には、電磁弁８２が設けられている。なお、給水路７０と排水路７２には、それぞれ弁８４により開閉可能なバイパス８６，８８が設けられている。
【００２５】
太陽光パネル架台１０は、本体１１の側面１１ａが南を向くようにして基礎部材１２の上面１２ａに設置され、アンカーボルト１９で固定する。これにより、本体１１の側面１１ｂは西、側面１１ｃは北、側面１１ｄは東に向く。
【００２６】
次に、この実施形態の太陽光パネル架台１０の動作について図２に基づいて説明する。図２は、北側から太陽光パネル架台１０を見た図である。朝は、図面の左に位置する太陽光パネル架台１０ａの位置で、支持部材４６を本体１１の側面１１ｄ、つまり東に倒し、第２枠部材５４は第１枠部材５０に対して小さい角度で閉じ、東から昇る太陽に対して太陽電池５６が直角に近い角度となるようにセットする。そしてシリンダ２０に、給水路７０の流量制御装置により一定の遅い速度に制御された水を入れる。すると、軸部２２とラック２６が一定で遅い速度で上昇し、ピニオン３２が回転し第１軸部材３０が回転する。第１軸部材３０に取り付けられたチェーン４２により、第２軸部材３８が回転し、第２軸部材３８と共に支持部材４６が回転し、太陽光パネル４８を側面１１ｄから上面１１ｅに近づくように持ち上げ、ほぼ正午で上面１１ｅの真上を通過し、さらに本体１１の側面１１ｂに近づき、日没時には、図面の右に位置する太陽光パネル架台１０ｂの位置で、支持部材４６を本体１１の側面１１ｂ、つまり西側に倒し、第２枠部材５４は第１枠部材５０に対して小さい角度で閉じ、西に沈む太陽に対して太陽電池５６が直角に近い角度となる。太陽光パネル４８は第２軸部材３８を中心におもり６８とバランスがとれているため、シリンダ２０の弱い力で大きい距離を動かすことができる。
【００２７】
上記の動作と同時に、太陽光パネル４８の第２枠部材５４も動く。朝は、図面の左に位置する太陽光パネル架台１０ａに示すように、傾斜支持部６４が第１枠部材５０に対して平行に倒れた状態にして、第２枠部材５４は傾斜支持部６４の幅方向の側縁部に当接し、第１枠部材５０に小さい角度で閉じている。そして、シリンダ２０に水を入れて第１軸部材３０と第２軸部材３８が回転すると、太陽光パネル４８は徐々に上面１１ｅの真上に近づき、それとともに第２軸部材３８に取り付けられたチェーン６２により第３軸部材５８が回転する。第３軸部材５８と共に傾斜支持部６４が回転し、傾斜支持部６４の長手方向が第１枠部材５０から起き上がり、半円部６４ａが第２枠部材５４の下面５４ｂに当接して、第１枠部材５０に対して第２枠部材５４が開き始める。そして、正午に太陽光パネル４８が上面１１ｅの真上にきたときに、傾斜支持部６４の長手方向は垂直になり、半円部６４ａが上方に位置して第２枠部材５４の開き角度が一番大きくなり、例えば７０°前後になり、太陽の南中高度に合わせ太陽光に対して太陽電池５６がほぼ直角に対面するものとなる。そして本体１１の上面１１ｅの真上を通過した後、傾斜支持部６４は朝の太陽光パネル架台１０ａと反対側に倒れ第２枠部材５４の開き角度が小さくなり、日没には、図面の右に位置する太陽光パネル架台１０ｂに示すように、傾斜支持部６４が第１枠部材５０に対して平行に倒れた状態になり、第２枠部材５４が第１枠部材５０に小さい角度で閉じる。
【００２８】
夜になると、シリンダ２０の水を、電磁弁８２を開けて排水路７２から排水する。なお、水は、例えば１日あたり約３リットル程度の使用で動作する。排水路７２からシリンダ２０の中の水を抜くと、おもり２４により、軸部２２は朝の位置まで下降する。シリンダ２０の軸部２２は下降し、西側の太陽光パネル架台１０ｂの位置から東側の太陽光パネル架台１０ａの位置まで、次の朝に備えて戻る。この実施形態の太陽光パネル架台１０は、朝から夜まで上記の動作を行い、太陽の一日の移動に合わせて、太陽電池５６が太陽光に対して直角に近くなるように動く。
【００２９】
この実施形態の太陽光パネル架台１０によれば、シリンダ２０に水道水を注入するという簡単な操作により、太陽光パネル４８を太陽の一日の移動に合わせて、太陽電池５６が太陽光に対して直角に近くなるように動かすことができる。水道水の使用量は、１日当たり約３リットル程度の極めて僅かな量であり、コストが安価で省エネルギーであり、電力など、水以外のエネルギーを使うことがなく、環境に与える影響が少ないものである。太陽光パネル４８は太陽光の角度にあわせて良好な状態に調整され、発電効率を高めることができる。しかも、水道水は、手軽にどこでも安価に入手することができ、簡単な配管で導入することができ、地面にこぼれても土壌を汚さず、この点からも環境に影響を与えることがなく、安全である。また、給水路７０の流量制御装置７４は簡単な構造であり、毛細管しぼり８０により、確実に水道水を水が一定の遅い速度で導入することができる。太陽光パネル４８は、おもり６８とバランスがとれているため、シリンダ２０の弱い力で簡単に動かすことができる。特殊な機器を使用せず、構造が簡単であるため、製造コストが安価で、故障が少なく、メンテナンスが容易である。手頃な大きさに製造することができ、設置やメンテナンスが容易であり、農業用のビニールハウスの電源として使用することができる。その他、工業用としても手軽に使用することができる。
【００３０】
なお、この発明の太陽光パネル架台は、上記実施形態に限定されるものではなく、各部材の構造や素材は自由に変更可能であり、本体や、太陽光パネルの枠部材等の構造は自由に変更可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  太陽光パネル架台
１１  本体
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  側面
２０  シリンダ
２２  軸部
２４，６８  おもり
２６  ラック
３０  第１軸部材
３２  ピニオン
３８  第２軸部材
４２，６２  チェーン
４６  支持部材
４８  太陽光パネル
５０  第１枠部材
５２  ヒンジ部材
５４  第２枠部材
５６  太陽電池
５８  第３軸部材
６４  傾斜支持部
６４ａ  半円部
６６  保持棒
７０  給水路
７２  排水路
【要約】
【課題】安価な水道水の水圧を使用し、太陽光パネルを太陽の一日の移動に合わせて２方向に制御可能な太陽光パネル架台を提供する。
【解決手段】水圧で動くシリンダ２０の動きに合わせて軸回りに回転する第１軸部材３０と、第１軸部材３０の回転に合わせて軸回りに回転する第２軸部材３８を有する。第２軸部材３８の軸方向に交差して側方へ延出する支持部材４６と、支持部材４６の端部に取り付けられた太陽光パネル４８を備える。太陽光パネル４８は、支持部材４６に固定される第１枠部材５０と、第１枠部材５０に重ねられ南側に位置する側縁部にヒンジ部材５２を介して取り付けられ、第１枠部材５０に対して上方に開閉可能な第２枠部材５４を備える。第１枠部材５０に南北方向に沿って略水平に取り付けられ、第２軸部材３８の軸方向の回転に合わせて軸回りに回転する第３軸部材５８を有する。第３軸部材５８には、その軸方向に交差して側方へ延出する傾斜支持部６４を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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