(57)【要約】【課題】部品点数の少ない簡易構造で太陽光発電モジュールを発電効率の高い姿勢で維持し、かつ太陽光発電モジュールへの外的負荷を緩和できる機能を持つ太陽光発電装置の提供を目的とする。【解決手段】太陽光発電モジュール１と、太陽光発電モジュールを載せる太陽光発電モジュール支持体２と、太陽光発電モジュール支持体２に形成された回転軸３から成る太陽光発電モジュール構成体１’と、回動の支点となる回転軸受け部材５から構成される太陽光発電装置。太陽光発電モジュール構成体１’は回転軸３と異なる位置に重心４を持ち、太陽光発電モジュール１の姿勢は、この重心４によって重力で自動的に所定の角度で維持され、太陽光発電モジュール１に外的負荷がかかった際は、回動して外的負荷を緩和する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールを取付ける太陽光発電モジュール支持体と、前記太陽光発電モジュール支持体に形成された回転軸から成る太陽光発電モジュール構成体と、前記回転軸の回動の支点となる回転軸受け部材から構成され、
前記太陽光発電モジュールと前記太陽光発電モジュール支持体とが、前記回転軸を中心に一体となって回転自在に回動できる回動機構を有し、
前記太陽光発電モジュール構成体は、前記回転軸中心と異なる位置に重心を持ち、重力により自動的にその姿勢を所定角度で維持できることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記太陽光発電モジュール支持体に、前記重心の位置を移動させる重心移動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記太陽光発電装置は架台上に設置することができ、
前記架台は、少なくとも架台水平棒（縦方向）、架台水平棒（横方向）、架台鉛直棒および架台ジョイント部材から構成され、
前記架台水平棒（縦方向）、前記架台水平棒（横方向）あるいは前記架台鉛直棒の一端は、少なくとも２つ以上もしくはそれぞれが前記架台ジョイント部材で接続され、
前記架台鉛直棒のもう一端は、基盤となる土台に設置され、
前記回転軸受け部材には、鉛直下方向に回転軸受け支持棒が形成され、前記架台水平棒（縦方向）あるいは前記架台水平棒（横方向）には支持棒受け部材が形成され、前記回転軸受け支持棒は、前記支持棒受け部材に対して水平方向に任意の角度で接続できることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電モジュールを発電効率の高い姿勢で維持しかつ太陽光発電モジュールへの外的負荷の対策を施した構造を持つ太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、太陽光発電装置としては、太陽光発電モジュールを発電効率の高い姿勢に制御するために、太陽光発電モジュールを設置する支持体にモーターを備え、電動制御により太陽軌道を追尾して太陽光発電モジュールを旋回、傾動できる機能を有する構成が考えられていた（特許文献１参照）。
【０００３】
風圧による太陽光発電モジュール破損への対策としては、現在、太陽光発電装置を強固な支持構造で固定することが一般的であるが、太陽光発電モジュールに当たる風圧を計測する風圧測定装置を備え、風圧が大きい時は動力制御で自動的に太陽光発電モジュールを折り畳んでコンパクトに収納できる機能も提唱された（特許文献１参照）。
【０００４】
このように、従来の太陽光発電装置においては、太陽光発電モジュールの姿勢制御もしくは外的負荷への対策が考案されているが、手法として強固な支持構造や動力装置が使用されており、そのため構造が複雑で部品点数が多く、装置の重量も重い。
【０００５】
上記に対し、動力を用いず簡易構造で太陽光発電モジュールを姿勢制御した発明として、太陽光発電モジュールに鉛直方向で回動できる回転軸と太陽光発電モジュールの一端を引き上げるばねとを備え、太陽光発電モジュールに外的負荷がかかった場合は太陽光発電モジュールが回動して外的負荷を緩和し、負荷が除去された後ばねにより太陽光発電モジュールの姿勢を所定角度まで復帰させる機能を持つ太陽光発電装置も考案された（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１９５５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２７７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の太陽光発電装置には、発電効率が高くなるよう太陽光発電モジュールの姿勢を方位、角度について制御する機能が備わっている。しかし、この姿勢制御には動力装置を用いており、そのため構造が複雑になり部品点数も多く、重量も重かった。
【０００８】
太陽光発電装置は、多くの場合屋外に設置され、そのために強風による装置破損への対策が必要となる。従来技術では、この解決策として太陽光発電装置に強固な支持構造を設けていたが、この方法では風の方位によっては太陽光発電モジュールに大きな外的負荷がかかる。太陽光発電モジュールに外的負荷がかかった際、太陽光発電モジュールを風圧の受けにくい姿勢へ移行させる技術も提唱されているが、この機構には動力装置が用いられることが多く、やはり装置構造が複雑になっていた。これに対し、太陽光発電モジュールに回動可能な回転軸を設け、強風による外的負荷を受けた際には太陽光発電モジュールが回動する機能を持たせることで、簡易な装置構造により外的負荷を軽減できる発明が発表されている。しかし、太陽光発電モジュールが回動した後、元の姿勢へ復帰させるためにばねを使用しており、長期間繰り返し負荷を受けた場合のばねの劣化、破損が懸念される。
【０００９】
本発明は、部品点数の少ない簡易構造で、ばね等の劣化しやすい部品を用いず太陽光発電モジュールを発電効率の高い姿勢で維持し、かつ太陽光発電モジュールへの外的負荷を緩和する機能を持つ太陽光発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールを取付ける太陽光発電モジュール支持体と、前記太陽光発電モジュール支持体に形成された回転軸から成る太陽光発電モジュール構成体と、前記回転軸の回動の支点となる回転軸受け部材から構成され、前記太陽光発電モジュールと前記太陽光発電モジュール支持体とが、前記回転軸を中心に一体となって回転自在に回動できる回動機構を有し、前記太陽光発電モジュール構成体は、前記回転軸中心と異なる位置に重心を持ち、重力により自動的にその姿勢を所定角度で維持できることを特徴とする太陽光発電装置である。
【００１１】
動力を用いず、簡易構造で発電効率の高い太陽光発電モジュール角度を維持するために、太陽光発電モジュール構成体は、回転軸を中心に回転自在に回動することができ、回転軸と重心との位置が異なることにより、重力で自動的に回転軸の真下に重心が移動して、所定の角度に姿勢を維持することができる機能を設けた。即ち、前記太陽光発電モジュール支持体に、前記重心の位置を移動させる重心移動機構を備えることが好ましい。
【００１２】
簡易構造でかつ破損しにくく多少腐食しても機能を損なうことのない部品を用いて強風や積雪等による太陽光発電モジュールへの外的負荷を軽減できるよう、太陽光発電モジュールへ外力がかかった際は、太陽光発電モジュール構成体が回動し、外力が除去された後、先述した太陽光発電モジュール構成体の回動と重心により、自動的に元の角度姿勢へ復帰できる機構とした。
【００１３】
また、太陽光発電装置は、これを支持する架台へ取付けができるよう、回転軸受け部材には回転軸受け支持棒が構成され、この回転軸受け支持棒は、架台に取付けられた架台軸受け部材に取り付けることが可能である。
さらに、簡易構造で架台の建設方向に依らず太陽光発電モジュールを発電効率の高い方位へ設置するため、架台軸受け部材には、回転軸受け支持棒を、架台を設置する土台に対して平行な水平方向に回転させて所定の角度で固定することができる機構を持たせ、太陽光発電装置を任意の方位に向けて設置することができる構造とした。
【００１４】
即ち、前記太陽光発電装置は架台上に設置することができ、前記架台は、少なくとも架台水平棒（縦方向）、架台水平棒（横方向）、架台鉛直棒および架台ジョイント部材から構成され、前記架台水平棒（縦方向）、前記架台水平棒（横方向）あるいは前記架台鉛直棒の一端は、少なくとも２つ以上もしくはそれぞれが前記架台ジョイント部材で接続され、前記架台鉛直棒のもう一端は、基盤となる土台に設置され、前記回転軸受け部材には、鉛直下方向に回転軸受け支持棒が形成され、前記架台水平棒（縦方向）あるいは前記架台水平棒（横方向）には支持棒受け部材が形成され、前記回転軸受け支持棒は、前記支持棒受け部材に対して水平方向に任意の角度で接続できることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
太陽光発電モジュール構成体の回動機構と重心により、太陽光発電モジュールを所定の角度で維持できる機能を設けたことで、動力を用いない簡易構造で発電効率の高い太陽光発電モジュール姿勢を維持できるようになった。
【００１６】
太陽光発電モジュールに外的負荷が加わった際、太陽光発電モジュール構成体が回動し、外的負荷が除去された際に所定角度へ復帰できる機構を設けたことで、動力を用いない簡易構造で太陽光発電モジュールが受ける外的負荷を緩和させて破損を防止することができ、ばねのような劣化、破損しやすい部品を用いずに元の発電効率の高い太陽光発電モジュール姿勢に復帰することができるようになった。
【００１７】
架台に対して、太陽光発電装置を任意の方位に向けて設置できる接続部材を設けたことで、動力を用いない簡易構造で、建設された架台の方位に依らず、太陽光発電モジュールを発電効率の高い方位へ向けて設置することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】太陽光発電装置（側面図）。
【図２】架台上に設置された太陽光発電装置（斜視図）。
【図３】図１の太陽光発電装置が外的負荷を受けて後方へ回動した際の説明図。
【図４】図１の太陽光発電装置が外的負荷を受けて前方へ回動した際の説明図。
【図５】支持棒受け部材への回転軸支持棒の固定方法説明図（斜視図）。
【図６】支持棒受け部材への回転軸支持棒の固定方法説明図（断面図）。
【図７】実施例１に係る太陽光発電モジュール支持体に重心移動機構を設置した太陽光発電装置（斜視図）。
【図８】実施例１に係る太陽光発電モジュール支持体に重心移動機構を設置した太陽光発電装置（側面図）。
【図９】実施例２に係る回転軸に重心移動機構を設置した太陽光発電装置（斜視図）。
【図１０】実施例２に係る回転軸に重心移動機構を設置した太陽光発電装置（側面図）。
【図１１】実施例３に係る図２の太陽光発電装置を架台に対して水平回転させた際の説明図（斜視図）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施例１）
図１には、太陽光発電モジュール構成体１’が示されている。太陽光発電モジュール構成体１’は、太陽光発電モジュール１、太陽光発電モジュール支持体２、回転軸３から構成され、回転軸３は図２に示されている回転軸受け部材５に取り付けられている。
【００２０】
太陽光発電モジュール１の発電体は、一般的に使用されるシリコンに限らず、化合物、有機物発電体を適用しても良い。発電体は、表面が光透過性を持つカバーによって覆われており、その材質にはガラス、光透過性を持つ樹脂を用いることが考えられる。また、カバーの形状は、板状に限らず、透明フィルムであっても良い。
【００２１】
太陽光発電モジュール支持体２は、太陽光発電モジュール１を設置、固定できる構造を持つ。その固定構造は、太陽光発電モジュール１の外周を額縁状に囲んで固定したり、太陽光発電モジュール１に上から透明部材を被せて太陽光発電モジュール支持体２との間に太陽光発電モジュール１を挟んで固定する方法が考えられる（図示なし）。その材質には、現在アルミが幅広く用いられているが、強度と耐候性を備えていれば樹脂を用いることも可能である。
【００２２】
図１に示すように、回転軸３は、太陽光発電モジュール構成体１’の重心４と異なる位置に形成される。太陽光発電モジュール構成体１’は、図２の回転軸３を中心として回転自在に回動することができ、回転軸３と重心４との位置が異なることにより、重力で自動的に回転軸の真下に重心４が移動して、所定の角度で姿勢を維持する。
【００２３】
図３、図４に示すように、太陽光発電モジュール構成体１’に強風、積雪等の外的負荷がかかった場合、太陽光発電モジュール構成体１’は太陽光発電モジュール１の発電面に対して後方もしくは前方に鉛直方向で回動して外的負荷を緩和する。外的負荷が除去された後、太陽光発電モジュール構成体１’は、重心４により重力で自動的に図１に示すような所定の角度姿勢に復帰する。強風によって太陽光発電モジュール構成体１’が過剰に回転し、電気配線がねじ切れる恐れも考えられるため、回転軸３あるいは回転軸受け部材５に過剰回転を防止する機構を設けることが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、太陽光発電装置は、架台上に設置することができる。架台は、少なくとも基盤となる土台１２に対して平行に設置される架台水平棒（縦方向）８、架台水平棒（横方向）９と、土台１２に対して垂直に設置される架台鉛直棒１０と、架台ジョイント部材１１から構成される。架台水平棒（縦方向）８と架台水平棒（横方向）９は、架台ジョイント部材１１を介して接続され架台の上面を形成し、この架台上面を支持する架台鉛直棒１０の一端が架台ジョイント部材１１に鉛直下方向で接続され、もう一端は、架台の基盤となる土台１２に設置される。これら架台水平棒（縦方向）８、架台水平棒（横方向）９および架台鉛直棒１０は、必要に応じて、同じ部材同士を、架台ジョイント部材を介して接続し、架台に組み込むこともできる。もちろん、架台ジョイント部材は、架台水平棒および架台鉛直棒の組み付け方次第でそれぞれに適した形状が必要となる。架台水平棒（縦方向）８、架台水平棒（横方向）９および架台鉛直棒１０の材質は、強度が有りかつ軽量であるアルミパイプが適している。また、架台ジョイント部材は、簡単に架台を組み立てられるよう、各種架台棒を架台ジョイント部材に設けられた穴に差し込むだけで接続できる形状であることが好ましい。
【００２５】
架台水平棒（縦方向）８には、支持棒受け部材７が取付けられ、一方太陽光発電装置には、回動の支点となる回転軸受け部材５の鉛直下方向に回転軸受け支持棒６が形成される。太陽光発電モジュール構成体１’の回転軸受け支持棒６を架台の支持棒受け部材７に接続することで、架台上面に太陽光発電装置を設置することが可能となる。架台上に太陽光発電装置を載せるため、架台の構成部材には、補強として、架台水平棒（縦方向）８、架台水平棒（横方向）９および架台鉛直棒１０各部材の間に梁を設けることが好ましい（図示なし）。
【００２６】
架台は、十分な長さ（３ｍ以上）の架台鉛直棒１０を用いることで架台上面と土台１２との間にスペースを作ることができ、このスペースを利用することで、太陽光発電を行いつつ土地を有効活用することができる。したがって、架台は、農地や公園等の作業および生活スペース上に設置することが望ましい。もちろん、太陽光発電のみを目的とした架台設置も可能である。
【００２７】
図５に示すように、回転軸受け支持棒６は、支持棒受け部材７に差し込む形で設置される。図６は、図５を上方向から見た断面図であるが、回転軸受け支持棒６は、支持棒受け部材７に貫通する支持棒固定ねじ１３を設けることで締め付け、固定することができる。図６においては、支持棒固定ねじ１３を９０°で２点配置しているが、これを１２０°で２点設置、固定することでより大きな締め付け力が得られる。
【００２８】
太陽光発電装置は、発電効率を高くするために、太陽光発電モジュール１における発電面が太陽高度に向けて維持されるよう、太陽光発電モジュール構成体１’の角度姿勢を調整する必要がある。太陽高度は、季節や太陽光発電モジュール構成体１’を設置する場所によっても異なるため、状況に応じて太陽光発電モジュール構成体１’の角度を調整することが望ましい。重心４の位置を移動させることで、図１に示すような太陽光発電モジュール構成体１’の維持する所定角度を変更することが可能である。重心の移動は、たとえば太陽光発電モジュール構成体１’に錘を取り付けることで実現できる。
【００２９】
図７に示すような、太陽光発電モジュール支持体２に振り子形状の錘を取り付けて太陽光発電モジュール構成体１’の重心を移動させた場合を説明する。
図８は、図７における太陽光発電モジュール構成体１’の側面図である。
【００３０】
図８に示すように、振り子形状の錘である重心移動機構１５’は、振り子腕部材１５と、振り子取付ねじ１６と、錘部材１７と、錘取付ねじ１８と、錘取付位置調整用穴１９とから構成される。
【００３１】
太陽光発電モジュール支持体２に振り子取付位置調整用穴１４が設けられ、振り子腕部材１５の一端を振り子取付ねじ１６により振り子取付位置調整用穴１４に固定する。振り子腕部材１５には、錘取付位置調整用穴１９が設けられ、錘部材１７を錘取付ねじ１８により錘取付位置調整用穴１９に固定する。振り子腕部材１５の一端は、振り子取付位置調整用穴１４の穴形状の範囲内で固定位置および固定角度を調整することができる。同様に、錘部材１７も、錘取付位置調整用穴１９の穴形状の範囲内で固定位置を調整することができる。この機構により、太陽光発電モジュール構成体１’と錘部材１７の位置関係を変更することで重心４を移動させることができ、太陽光発電モジュール構成体１’の維持する所定角度を調整することが可能となる。また、錘部材１７の重量を変更することでも太陽光発電モジュール構成体１’の重心４を移動させることができ、先述した錘部材１７の取付け位置変更と併せて、太陽光発電モジュール構成体１’の維持する所定角度を調整することができる。
【００３２】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の太陽光発電モジュールの角度調整機構において、図９に示すような回転軸３に振り子形状の錘を取り付けて太陽光発電モジュール構成体１’の重心を移動させた場合の実施例である。
実施例１と同じ部分については、同一の符号を付け、説明を一部省略する。
図１０は、図９における太陽光発電モジュール構成体１’の側面図である。
【００３３】
図１０に示すように、振り子形状の錘である重心移動機構１５’は、振り子腕部材１５と、振り子取付ねじ１６と、錘部材１７と、錘取付ねじ１８と、錘取付位置調整用穴１９とから構成される。
【００３４】
回転軸３には振り子取付位置調整用部材２０が形成され、この振り子取付位置調整用部材２０には振り子取付位置調整用穴２１が設けられ、振り子腕部材１５の一端を振り子取付ねじ１６により振り子取付位置調整用穴２１の所定位置に固定する。振り子腕部材１５には、錘取付位置調整用穴１９が設けられ、錘部材１７を錘取付ねじ１８により錘取付位置調整用穴１９の所定位置に固定する。振り子腕部材１５の一端は、振り子取付位置調整用穴２１の穴形状の範囲内で固定位置および固定角度を調整することができる。同様に、錘部材１７も、錘取付位置調整用穴１９の穴形状の範囲内で固定位置を調整することができる。この機構により、太陽光発電モジュール構成体１’と錘部材１７の位置関係を変更することで重心４を移動させることができ、太陽光発電モジュール構成体１’の維持する所定角度を調整することが可能となる。また、実施例１と同様に錘部材１７の重量を変更することでも太陽光発電モジュール構成体１’の重心４を移動させることができ、先述した錘部材１７の取付け位置変更と併せて、太陽光発電モジュール構成体１’の維持する所定角度を調整できることは言うまでもない。
【００３５】
実施例１および２に記述した太陽光発電モジュール構成体１’の回動、重心および重心移動機構により、動力を用いない簡易構造でありかつばねのような劣化しやすい部品を用いずに、太陽光発電モジュール１を発電効率の高い姿勢へ調整、維持することができる。
【００３６】
（実施例３）
実施例３は、太陽光発電装置において、太陽光発電装置の設置する方位を架台の建設された向きに対して調整可能とした場合の実施例である。
実施例１と同じ部分については、同一の符号を付け、説明を一部省略する。
【００３７】
太陽光発電装置は、発電効率が高くなるように、太陽光発電モジュール１の発電面を南に向けて設置する必要がある。架台の設置環境上、架台を南向きに対して平行あるいは垂直に設置できない場合、太陽光発電装置は、架台の向きに対して設置する方位を調整しなければならない。
【００３８】
太陽光発電装置の設置方位は、太陽光発電装置と架台との接続方法次第で、調整することが可能となる。図６の矢印に示すように、回転軸受け支持棒６は、支持棒受け部材７に対して水平方向に３６０°自由に回転させて挿入し、固定することができる。
【００３９】
この機構により、図２に示すように太陽光発電モジュール構成体１’を架台水平棒（横方向）９と同じ向きで設置するだけでなく、図１１に示すように架台の建設された向きに依らず任意の方位に向けて設置することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１      太陽光発電モジュール
２      太陽光発電モジュール支持体
３      回転軸
１’    太陽光発電モジュール構成体
４      重心
５      回転軸受け部材
６      回転軸受け支持棒
７      支持棒受け部材
８      架台水平棒（縦方向）
９      架台水平棒（横方向）
１０    架台垂直棒
１１    架台ジョイント部材
１２    土台
１３    支持棒固定ねじ
１４    振り子取付位置調整用穴
１５    振り子腕部材
１６    振り子取付ねじ
１７    錘部材
１８    錘部材
１９    錘取付位置調整用穴
１５’  重心移動機構
２０    振り子腕取付位置調整用部材
２１    振り子取付位置調整用穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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