(57)【要約】  太陽電池板固定ブラケット（１）と、支持ブラケット（２）と、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える太陽光自動追尾装置である。太陽電池板固定ブラケット（１）は、三次元サブアセンブリー（３）を介して支持ブラケット（２）に接続される。ピッチ角追尾部材は、第１伝動部材及びそれと配合する第１駆動装置（８１）を備える。左右角追尾部材は、第２伝動部材及びそれと配合する第２駆動装置（８２）を備える。三次元サブアセンブリー（３）は、十字状に接続された２つの回転支持軸（３１、３２）を備える。該太陽光自動追尾装置は、操作の精度が高く、構成が合理的で、運転によるエネルギーの消耗が低く、制御し易く且つ実装やメンテナンスが容易である。
2013519239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池板固定ブラケットと、支持ブラケットと、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える太陽光自動追尾装置であって、
前記太陽電池板固定ブラケットは、三次元サブアセンブリーを介して支持ブラケットに接続され、前記三次元サブアセンブリーは、十字状に配置されたピッチ角回転支持軸及び左右角回転支持軸を備え、前記三次元サブアセンブリーは、ピッチ角回転支持軸を介して支持ブラケットにヒンジ接続されるとともに、左右角回転支持軸を介して太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続されており、
剛性ホルダーは、太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、又は、三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸に固定接続され、前記剛性ホルダーは太陽電池板固定ブラケットのピッチ角のみに従って同期に回動し、
前記ピッチ角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸によって回動させるための第１伝動部材及び第１伝動部材の位置を調整するための第１駆動装置を少なくとも含み、前記第１駆動装置は支持ブラケットに設置されており、
前記左右角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸によって回動させるための第２伝動部材及び第２伝動部材の動作を駆動するための第２駆動装置を少なくとも含み、前記第２駆動装置は剛性ホルダーに固定されている
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２伝動部材は、伝動構造が設けられた剛性半円アーク体であり、前記剛性半円アーク体の両端は太陽電池板固定ブラケットに固定接続され、第２駆動装置は剛性半円アーク体を回動駆動させる
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記剛性半円アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に歯状の伝動構造と噛み合う歯車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項４】
請求項２に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記剛性半円アーク体には鎖溝状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に鎖溝状の伝動構造と配合する鎖車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項５】
請求項１に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２伝動部材は、第１伝動ロープ及び第２伝動ロープを含む縄状体であり、
前記第２駆動装置は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には縄状体と配合するシーブが実装され、
前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つシーブの柱面にはシーブの中央断面に対して対称な第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝が設けられ、
前記第１伝動ロープ及び第２伝動ロープは、それぞれ第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端が太陽電池板固定ブラケットに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項６】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、一端が太陽電池板固定ブラケットに接続され、他端が剛性ホルダーに接続される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、第３伝動ロープ及び第４伝動ロープを含む縄状体であり、
前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に縄状体と配合するシーブが実装され、
前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つシーブの柱面には、シーブの中央断面に対して対称な第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝が設けられ、
前記第３伝動ロープ及び第４伝動ロープは、それぞれ第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端がそれぞれ太陽電池板固定ブラケット及び剛性ホルダーに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項８】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には歯状の伝動構造と配合する歯車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項９】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には鎖溝状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には鎖溝状の伝動構造と配合する鎖車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造が設けられ、
前記第１駆動装置は、支持ブラケットに固定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体との間を挿通可能な位置決めピンと、を備える
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１１】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、電動リニアプッシュロッドまたは液圧式リニアプッシュロッドであり、その一端が支持ブラケットにヒンジ接続され、他端が太陽電池板固定ブラケットまたは剛性ホルダーにヒンジ接続される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１２】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、その一端が剛性ホルダーに接続され又は太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、他端が支持ブラケットに接続され、
前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造が設けられ、
前記第１駆動装置は、支持ブラケットに固定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体との間を挿通可能な位置決めピンと、を備える
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギーを利用する機器に関し、具体的に、２軸で太陽光を追尾する機能を持つ太陽光自動追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化石エネルギーの枯渇、及びその生産や利用による環境汚染、地球温暖化などの問題が厳しくなっていくため、新エネルギーの開発・利用が各国に重視されている。その中、太陽エネルギーは、高効率且つ清潔的なもので、幅広く分布され、ほぼ制限なしに利用可能な新エネルギーとして、その研究開発が進められていた。
【０００３】
しかしながら、現在、太陽エネルギーの利用、特に光起電力発電の分野においては、利用率が低く、発電コストが高いという問題が一般的に存在している。これは、主に以下の二つの方面から現されている。一つは、現在の光起電力発電技術に使われる光起電力電池は、主に単結晶シリコン及び多結晶シリコン等の半導体材料を採用しており、その価格が高いということである。もう一つは、現在、高品質の単結晶シリコン電池板でも、その光電変換効率が１７％程度だけであり、最長使用寿命が二十数年だけであるので、太陽光発電のコストが高くなって、太陽光発電の市場化の難しさを増大させているということである。
【０００４】
したがって、電池板のコストの低減、光電変換効率がより高い新たな電池板材料の開発利用を工夫するすると共に、如何に従来の光起電力電池板の単位あたりの発電効率を向上させることは、太陽光発電のコストを低減させるための主な方法の一つになっている。
【０００５】
現在の太陽光起電力発電システムにおいては、多くは太陽電池板が固定的に実装されているが、毎年のある日時に太陽光が最適角度で照射されることを保証できるだけであり、太陽光の利用効率が比較的に低い。若し、太陽電池板を常に太陽光と最適角度を保持させることができれば、または集光技術を採用すれば、同一面積の電池板素子でより多い電気エネルギーが得られる。このため、成熟且つ確実的な太陽光追尾技術が必要である。検討によると、追尾技術を採用した場合、固定的に実装された太陽電池板の発電量に比べると、発電量を、地域によって光照射条件が異なるため３０％−５０％以上、向上できる。
【０００６】
しかしながら、従来の太陽光追尾技術において、多くは構成が複雑である等の原因によってコストが高く、ひいては、発電装置の総投資の３０％を超えることからである。また、追尾自身は電気エネルギーを消費し、必要する箇所も固定的に実装された場合より大きく、機器のメンテナンスや修理を行うには別の技術者を増加しなければならず、装置のムーブリスクも固定的に実装された場合より高いなどの問題がある。そして、現在、メーカーは、追尾のコストを低減させるために、追尾装置を大型化に製造していく。これによって、風の抵抗の増大、実装やメンテナンスの難しさ、道路及び土台に対する要求の向上等の一連の問題が発生したので、追尾技術の効果による吸引力が大幅に低減され、太陽光追尾技術の商業的発展が妨げられている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、２軸で太陽光を追尾する機能を持ち、且つ、構成が確実、コストが低く、電力消費が低く、運転が確実で、日常のメンテナンスが容易である太陽光自動追尾装置を提供する。
【０００８】
上記技術課題を解決するために、本発明の太陽光自動追尾装置は、太陽電池板固定ブラケットと、支持ブラケットと、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える太陽光自動追尾装置であって、
前記太陽電池板固定ブラケットは、三次元サブアセンブリーを介して支持ブラケットに接続され、前記三次元サブアセンブリーは、十字状に配置されたピッチ角回転支持軸及び左右角回転支持軸を備え、前記三次元サブアセンブリーは、ピッチ角回転支持軸を介して支持ブラケットにヒンジ接続されるとともに、左右角回転支持軸を介して太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続されており、
剛性ホルダーは、太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、又は、三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸に固定接続され、前記剛性ホルダーは太陽電池板固定ブラケットのピッチ角のみに従って同期に回動し、
前記ピッチ角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸によって回動させるための第１伝動部材及び第１伝動部材の位置を調整するための第１駆動装置を少なくとも含み、前記第１駆動装置は支持ブラケットに設置されており、
前記左右角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸によって回動させるための第２伝動部材及び第２伝動部材の動作を駆動するための第２駆動装置を少なくとも含み、前記第２駆動装置は剛性ホルダーに固定されていることを特徴とする。
【０００９】
前記第２伝動部材は、伝動構造が設けられた剛性半円アーク体であり、前記剛性半円アーク体の両端は太陽電池板固定ブラケットに固定接続され、第２駆動装置は剛性半円アーク体を回動駆動させる。
【００１０】
また、前記剛性半円アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に歯状の伝動構造と噛み合う歯車が実装される。
【００１１】
また、前記剛性半円アーク体にはチェーン状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸にはチェーン状の伝動構造と配合する鎖車が実装される。
【００１２】
前記第２伝動部材は、第１伝動ロープ及び第２伝動ロープを含む縄状体であり、前記第２駆動装置は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には縄状体と配合するシーブが実装され、前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つシーブの柱面にはシーブの中央断面に対して対称な第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝が設けられ、前記第１伝動ロープ及び第２伝動ロープは、それぞれ第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端が太陽電池板固定ブラケットに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である。シーブが回転する場合、２つの伝動ロープのうち、一方は巻き込まれ、他方は巻き出され、且つ巻き込み量と巻き出し量とは異なり、２つの伝動ロープの直線的な巻き込み量と巻き出し量との差分を効率的に吸収することができる。
【００１３】
前記第１伝動部材は、一端が太陽電池板固定ブラケットに接続され、他端が剛性ホルダーに接続される。
【００１４】
また、前記第１伝動部材は、第３伝動ロープ及び第４伝動ロープを含む縄状体であり、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には縄状体と配合するシーブが実装され、前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つ、シーブの柱面には、シーブの中央断面に対して対称な第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝が設けられ、前記第３伝動ロープ及び第４伝動ロープは、それぞれ第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端がそれぞれ太陽電池板固定ブラケット及び剛性ホルダーに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である。
【００１５】
また、前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には歯状の伝動構造と配合する歯車が実装される。
また、前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体にはチェーン状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸にはチェーン状の伝動構造と配合する鎖車が実装される。
【００１６】
また、前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造があり、前記第１駆動装置は、支持ブラケットに設定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体における位置決め構造とを挿通可能な位置決めピンと、を備える。
【００１７】
前記第１伝動部材は、電動リニアプッシュロッドまたは液圧式リニアプッシュロッドであり、その一端が支持ブラケットにヒンジ接続され、他端が太陽電池板固定ブラケットまたは剛性ホルダーにヒンジ接続される。
【００１８】
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、その一端が剛性ホルダーに接続され又は太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造があり、前記第１駆動装置は、支持ブラケットに設定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体における位置決め構造とを挿通する位置決めピンと、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
１）本装置は、構成が簡単且つ合理的で、力学的性能が優れ、その構成も確実で、組み合わせの形態が円滑であるので、大規模生産を容易に実現できる。
２）構成が合理であるので、装置の駆動パワーに対する要求を大幅に低減でき、タイミングに従って実行する制御プログラムと配合するとともに、ウォーム・ギヤの自動ロック特性を利用することで、装置自身の運転によるエネルギーの消耗を大幅に低減できる。
３）ピッチ角追尾部材と左右角追尾部材との協働により、装置の制御プログラムを簡単化させており、オープンループ制御システムを利用しても精確に追尾する目的を実現できる。制御システムのコストを低減でき、且つ故障率を減少できるので、実装及び日常のメンテナンスが容易になる。
４）適用範囲が広く、大型パネル及び小型パネルの追尾はともに明らかな経済的利益が得られる。
５）本装置は、太陽光の直射点が回帰線以内で南北両側の間を揺れ動くという問題を解決できるので、適用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係わる構成を示す図
【図２】実施例１の一部の部材を概略的に示す図
【図３】三次元サブアセンブリー（three-dimensional subassembly）の複数の形態を概略的に示す図
【図４】太陽電池板の実装を概略的に示す図
【図５】実施例２に係わる構成を示す図
【図６】実施例３に係わる構成を示す図
【図７】シーブの構成を示す図
【図８】実施例４に係わる構成を示す図
【図９】実施例５に係わる構成を示す図
【図１０】実施例６に係わる構成を示す図
【図１１】実施例７に係わる構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の太陽光自動追尾装置は、太陽電池板固定ブラケット１と、支持ブラケット２と、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える。
【００２２】
＜実施例１＞
図１〜図４に示すように、説明の便宜上、まず、太陽電池板固定ブラケット１がある平面と平行し且つ太陽の日周運動の軌跡に沿った方向をＹ方向と定義し、太陽電池板固定ブラケット１がある平面と平行し且つ太陽の年周運動の軌跡に沿った方向をＺ方向と定義すると、ＹＺ平面と垂直し且つ太陽電池板固定ブラケット１の裏面に向かった方向がＸ方向になる。
【００２３】
図４に示すように、太陽電池板固定ブラケット１は、溶接式の枠構造（又はアルミニウム型材の組合せ式の枠構造）であり、太陽電池板１１を固定するために用いられる。利用の地域の緯度によって、太陽電池板固定ブラケット１と太陽電池板１１とを平行に実装したり、互いに所定の傾斜角度をなすように実装したりする。
【００２４】
支持ブラケット２は、溶接してなる「人」字状の鋼性構造であり、その下端は、締め付けネジを介して土台に固定され、その上端は、三次元サブアセンブリー３を介して太陽電池板固定ブラケット１に接続されている。
【００２５】
図３に示すように、三次元サブアセンブリー３は、十字状に配置されたピッチ角回転支持軸３１及び左右角回転支持軸３２を備え、この２つの軸は複数の存在形態を有する。２つの軸が同じ平面にあるか否かによって、交差十字軸（２つの軸が同じ平面に位置しない）とクロス十字軸（２つの軸が同じ平面に位置する）との２種類の基本的形態に分けることができる。
【００２６】
クロス十字軸には、２つの存在形態がある。その一つは、２つの軸が溶接により一体に形成され、図３のＡに示された通りである。もう一つは、ピッチ角回転支持軸３１が左右角回転支持軸３２を貫通し、且つピッチ角回転支持軸３１が左右角回転支持軸３２に対して回転可能で、サブアセンブリーを形成している。
【００２７】
交差十字軸には、２つの具体的な存在形態がある。その一つは、２つの軸が共に接続ブロックに溶接され、且つ２つの軸が同じ平面に位置せず、図３のＢに示された通りである。もう一つは、一方の軸が接続ブロックに溶接され、他方の軸が接続ブロックにおける貫通穴を貫通して、図３のＣに示された様子を形成している。
【００２８】
上記の形態によって、いずれも太陽電池板固定ブラケット１がそれぞれ左右角回転支持軸３２及びピッチ角回転支持軸３１を回転する機能を実現することができる。三次元サブアセンブリー３は、太陽電池板１１及び太陽電池板固定ブラケット１の重力を合理的に割り当てるように、太陽電池板固定ブラケット１の重心点に設置されており、力を受ける主な点である。
【００２９】
ピッチ角追尾部材は、第１伝動部材を備える。該伝動部材が伝動構造を有する剛性の円弧状のアーク体であることが好ましく、剛性アーク体４３と標記する。剛性アーク体４３は、一端が、太陽電池板固定ブラケット１の裏面にヒンジ接続されており、最適には、そのヒンジ接続点が三次元サブアセンブリー３の左右角回転支持軸の下方の延長線に位置され、他端が、溶接又はボルト締めによって剛性ホルダー５１の自由端に接続されている。そのため、剛性アーク体、剛性ホルダー及び左右角回転支持軸は一体に接続され且つ同じ平面に位置する。剛性ホルダー５１は、Ｈ型のロッドからなる枠であり、三次元サブアセンブリー３の左右角回転支持軸に溶接され、太陽電池板固定ブラケット１のピッチ角と同期に回動できるだけであり、太陽電池板固定ブラケット１の左右回動に従って回動することができない。第１駆動装置８１は、支持ブラケット２に固定実装され、該駆動装置が同期モータであり且つウォーム・ギヤ減速機が配置されていることが好ましい。ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には、歯車が実装されていつが、ここで第１歯車６１と標記する。該第１歯車６１は、剛性アーク体４３上の歯と噛み合って、剛性アーク体４３の運転を制御することで、太陽電池板固定ブラケット１が三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸３１を中心として回動するようにし、ピッチ角を調整する目的を実現し得る。
【００３０】
追尾の正確性を保証し、且つ制御プログラムの設定を簡単で合理的にするために、剛性アーク体４３の歯は180°と合理的な比例になるように設置されており、その形成された扇形面は、地球の経線方向に沿って地平面と垂直するとともに、剛性半円アーク体７のある扇形面に垂直している。
【００３１】
左右角追尾部材は、伝動構造を有する半円状の剛性半円アーク体７を備え、該伝動構造は、太陽の一日中の角度変化データに従って比例的に剛性半円アーク体に設置された歯であり、大環歯車状に形成されている。該剛性半円アーク体７は、両端が太陽電池板固定ブラケット１にボルト締め又は溶接によって固定され、最適には、２つの固定点が三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸のダミー延長線に位置され、太陽電池板固定ブラケットが三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸を回りながら回動することを制御するために用いられる。第２駆動装置８２は、同期モータであり且つウォーム・ギヤ減速機が配置されていることが好ましい。該第２駆動装置は、剛性ホルダー５１の自由端に固定実装され、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には歯車が実装されているが、ここで第２歯車６２と標記する。第２歯車は、剛性半円アーク体７と噛み合っており、剛性半円アーク体７の運転を制御することで、太陽電池板固定ブラケット１を制御して左右角の調整を実現する。
【００３２】
毎年の春分から秋分まで、地球上の多くの地域では、日出時（又は日没時）に太陽が一定の角度で北に偏る（北半球を例にする）ので、利用の地域の緯度によって、支持ブラケット２を所定の角度で傾斜させて「人」字形のように実装し、あるいは、太陽電池板固定ブラケット１上の太陽電池板１１を複数の組に分けて、組毎に所定の傾斜角度で実装することで、太陽電池板固定ブラケット１の初期起動位置を東より北に偏る角度に広げることができる。
【００３３】
追尾の正確性を保証し、且つ制御プログラムを簡単化するために、剛性半円アーク体７のある扇形面が太陽電池板固定ブラケット１のある面に垂直するようにする。
【００３４】
第１駆動装置８１及び第２駆動装置８２の運転を制御するプログラム制御ボックスは、支持ブラケット２に実装してもよいし、中心制御システムを利用してもよい。モータ運転制御プログラムは、天文定数に従って設定される。合理的なプログラムを設定することで、２つの駆動装置が協働し、太陽の日周運動の軌跡を模擬する。これによって、機器は２軸で太陽を精確に追尾する機能を持つことになる。
【００３５】
具体的に、朝の日出前、太陽光自動追尾装置は初期状態であり、日出の方位に向かっている。朝の日出後の初期状態から、プログラムによって第２駆動装置の動作を制御し、日没前の設定時刻まで第２伝動部材により太陽電池板固定ブラケットを左右角方向に回動させて停止させる。同時に、プログラムによって第１駆動装置の動作を制御し、第１伝動部材により太陽電池板固定ブラケットをプログラムの設定した角度に従って回動させ、正午のところ太陽が一日の最大高度角に対応した点に達してから、プログラムの制御の下、第１駆動装置を逆方向に沿って回動させて設定角度に戻せる（このように、複雑な天文計算を、剛性アーク体４３、剛性半円アーク体７という２つの垂直交差の伝動部材の間で、左右角が所定時間毎に所定度数に応じた歯数を回転するとともに、ピッチ角が所定時間毎に所定度数に応じた歯数を回転するように協働させることで、座標点の対応を実現する、ことに簡単化している）。これで、ピッチ角方向における補正を実現し、太陽電池板１１が常に太陽光に垂直することを保証し得る。
【００３６】
２つの駆動装置は、午後の日没前の所定時刻まで協働した後、その運転が停止される。最後に、プログラムの制御によって太陽光自動追尾装置を朝の初期状態に戻せる。
【００３７】
風力が設定のレベルに達した場合、プログラムの制御によって太陽電池板固定ブラケットを水平状態に設置するが、これは風を避ける状態である。雪が降る場合、プログラムの制御によって太陽電池板固定ブラケットを鉛直状態に設置するが、これは雪を避ける状態である。
【００３８】
当該運転形態は、追尾が正確で、光の屈折損失を最大限に低減できるというメリットがあるので、特に、追尾の正確度に対する要求が高い集光式太陽光発電装置に適し、太陽光に対する正確な追尾を実現することができる。同時に、組毎に所定の傾斜角度で実装された太陽電池板は、風の抵抗を低減する有効な効果も奏している。当該運転形態の欠点は、２つの駆動装置をともに適時に動作させなければならず、装置自体の電気エネルギーの消耗が多いということである。
【００３９】
＜実施例２＞
図５に示すように、実施例１と異なる点は、剛性アーク体４３に穴状の位置決め構造を有し、該位置決め構造は剛性アーク体に均一に分布された位置決め穴４４のアレイであり、これによって角度調整及び固定の機能を備えることになる。支持ブラケット２の剛性アーク体に近接した箇所には、位置決め穴４４に対応する固定穴が設けられている。位置決めピン４５（丸ピン）は、位置決め穴４４と固定穴との間を挿通して、剛性アーク体と支持ブラケットを締め付けることができる。このように、簡単かつ手動で制御可能な第１駆動装置を構成して、手動でピッチ角を調整することを実現している。
【００４０】
左右角追尾部材は実施例１と同様である。
【００４１】
この形態によれば、シングル軸で太陽光を自動的に追尾することを実現できるが、ピッチ角の調整は手作業で間隔を調整する必要がある。そのうち、第２伝動部材は、所定時間毎に所定度数に応じた歯数を回転して、太陽電池板固定ブラケット１を午後の日没前の所定時刻まで太陽の毎日の位置変化を追尾させた後、その運転を停止させ、最後に、朝の初期状態に戻せる。一方、ピッチ角については、太陽の一年中の高度角の変化に従って、手作業で一定の日数毎に調整することで、実施例１における同期モータを省略し、代わりに位置決めピン４５にて締め付けることができる。装置自体の重力バランスの設計、並びに剛性ホルダー５１のレバー作用によって、該操作は簡単且つ容易になし得、支持ブラケットに実装された手動位置決め装置によりピッチ角の調整を実現でき、シングル軸で太陽光を自動的に追尾する機能を備えることになる。
【００４２】
この形態のメリットは、コストを低減でき、追尾による電気エネルギーの消耗を減少でき、駆動プログラムも左右角を規律的に回転するように制御すればよいので、一番簡単化され、コストも大幅に低減されるということである。この形態の欠点は、手作業でピッチ角を調整する必要があり、一定の追尾誤差があり（一年中野平均は5％未満）、太陽エネルギーを最大限に利用することができないということである。
【００４３】
＜実施例３＞
図６及び図７に示すように、実施例１と異なる点は、第１伝動部材は縄状体の伝動ロープであり、第３伝動ロープ４１及び第４伝動ロープ４２を含むことである。
【００４４】
前記第１駆動装置は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備える。ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には、伝動ロープと配合するシーブ９が実装されている。該シーブ９は、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、直径が中央から両側に向かって徐々に変化するように構成されている。シーブの柱面に、シーブの中央断面に対して対称な第３螺旋案内溝９１及び第４螺旋案内溝９２との２つの螺旋案内溝が設けられており、２つの螺旋案内溝の螺旋方向は逆になっており、２つの案内溝の深さは伝動ロープを巻きつける必要に応じてデザインする。第３伝動ロープ４１及び第４伝動ロープ４２は、それぞれ第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝の内に設置されている。第３伝動ロープ４１は、一端が第３螺旋案内溝９１の右側に固定され、他端が太陽電池板固定ブラケット１に接続されている。第４伝動ロープ４２は、一端が第４螺旋案内溝９２の右側に固定され、他端が剛性ホルダー５１に接続されている。シーブが回転する場合、第３伝動ロープ４１は巻き込まれ、第４伝動ロープ４２は巻き出され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係であり、逆の場合にも同様である。螺旋案内溝のパラメーターを適当に設定することにより、ピッチ角を安定的に調整することを保証できる。
【００４５】
＜実施例４＞
図８に示すように、実施例１と異なる点は、前記ピッチ角追尾部材は、両端がそれぞれ剛性ホルダー５１及び支持ブラケット２にヒンジ接続されたリニアプッシュロッド４６であり、該リニアプッシュロッドは、モータでスクリューを駆動することで伸縮し、太陽電池板固定ブラケット１がピッチ角回転支持軸３１を所定角度で回転することを制御することである。
【００４６】
同様に、液圧式リニアプッシュロッド及び気圧式リニアプッシュロッドは、電気リニアプッシュロッドを等価的に置き換えることができる。
【００４７】
実際の使用において、実施例１のように、ピッチ角追尾部材及び左右角追尾部材のそれぞれの規律的な運動を互いに配合するような正確な追尾形態を採用してもよいが、リニアプッシュロッド４６自体の制限により、装置の追尾角度が制限されることになる。また、一定の日数毎にリニアプッシュロッド４６で太陽の一年中の高度角の変化規律に従って角度を調整するような形態を採用してもよい。
【００４８】
上記リニアプッシュロッド４６の両端がそれぞれ太陽電池板固定ブラケット１及び支持ブラケット２にヒンジ接続される形態は、同様に、ピッチ角を調整する目的を実現することができる。
【００４９】
＜実施例５＞
図９に示すように、三次元サブアセンブリー３、太陽電池板固定ブラケット１、支持ブラケット２及び左右角追尾部材は、実施例１と基本的に同じである。実施例１と異なる点は、第１伝動部材及び第２伝動部材はいずれも歯状伝動構造を有する剛性の円弧体であり、剛性アーク体４３及び剛性半円アーク体７と標記し、剛性アーク体４３は四分の一の円弧であり、剛性半円アーク体７は半円の円弧である。剛性ホルダー５１’は剛性アーク体４３と半径が同じである四分の一の円弧であり、両者は接続されて半円の円弧に組み合わせていることである。
【００５０】
前記ピッチ角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケット１、剛性アーク体４３、剛性ホルダー５１’、支持ブラケット２、三次元サブアセンブリー３及び第１駆動装置８１を備える。
【００５１】
剛性アーク体４３と弧状の剛性ホルダー５１’とが一体に接続されて、180度の半円の円弧を構成しており、その両端がＺ軸に沿って太陽電池板固定ブラケット１にヒンジ接続されており、最適には、２つのヒンジ接続点が三次元サブアセンブリー３の左右角回転支持軸の延長線に位置される。太陽の一年中の高度角の変化データに従って、剛性アーク体４３の外縁（または内縁）に比例的に歯が設けられている。
【００５２】
支持ブラケット２に実装された第１駆動装置８１は、その出力軸における歯車によって、剛性アーク体４３の運動を効率的に駆動することができる。太陽の一年中の角度の変化を追尾するために、制御プログラムによって、剛性アーク体４３が太陽の一年中の高度角の変化に応じた歯数で回動するように制御して、太陽電池板固定ブラケット１を対応した角度数で回転させる。
【００５３】
本実施例の剛性半円アーク体における伝動構造については、歯車による伝動の代わりに、チェーン・鎖車による伝動構造や摩擦車による伝動構造を採用しても、同様な伝動効果を得られる。
【００５４】
＜実施例６＞
図１０に示すように、実施例５と異なる点は、第２駆動装置８２が支持ブラケット２の内部に設けられ、第２駆動装置８２の動作範囲が支持ブラケット２の上端の開口角の内部にあることである。
【００５５】
前記支持ブラケット２は、全体からみれば、上部に開口角がある「Ａ」字形の枠構成をなしており、ベースに固定実装されている。
【００５６】
本装置の稼動環境が低緯度地域（南北回帰線の間）であれば、太陽の直射点が天頂を越え、太陽電池板固定ブラケット１の仰角が１８０度を超えることがあるので、支持ブラケット２が剛性ホルダー５１に実装された第２駆動装置８２の移動を妨げて、太陽電池板固定ブラケット１の運転範囲を影響することを防止するため、支持ブラケット２の上部を開口角の構成にする必要がある。そして、太陽電池板固定ブラケット１が赤道近傍における太陽の１年中の高度角である南北２３.５度の変化を正確に追尾するように、有効な開口角を４６°５２′より大きくする必要がある。
【００５７】
＜実施例７＞
図１１に示すように、三次元サブアセンブリー、太陽電池板固定ブラケット、支持ブラケット及び剛性ホルダーは、実施例１と基本的に同じである。そして、ピッチ角追尾部材は、実施例３と基本的に同じである。
【００５８】
ただし、以下のことが異なっている。すなわち、第２伝動部材は、第１伝動ロープ７１及び第２伝動ロープ７２を含む縄状体である。第２駆動装置８２は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備える。ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には、伝動ロープと配合するシーブが実装されている。該シーブは、実施例３におけるシーブの構成と同様に、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つ、シーブの柱面にはシーブの中央断面に対して対称な第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝という２つの螺旋案内溝が設けられている。第１伝動ロープ７１及び第２伝動ロープ７２は、それぞれ第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝の内に設置されており、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端が太陽電池板固定ブラケット１に接続されており、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である。これによって、直線と円弧との間の関係による余裕を効率的に吸収し、太陽電池板固定ブラケット１を制御して左右角を調整する目的を実現することができる。
【００５９】
以上の各実施例は、環境条件によって互いに組み合わせて利用することができる。
【００６０】
本発明を大型光起電力発電所のシステムに適用する場合、光感応による追尾、防風や防雪機能などの複数の制御形態を実現するように、制御ボックスをマザー制御中心で一括して制御することに変更してもよい。なお、装置自体は優れた防砂や防錆の機能を持つデザインである。
【００６１】
上記の実施例は、本発明を実施するための最良の形態に対して述べたものだけであり、本発明の範囲に対する限定ではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が本発明に対しての種々の変更及び補正は、もちろん本発明の請求の範囲によって確定される保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１      太陽電池板固定ブラケット
１１    太陽電池板
２      支持ブラケット
３      三次元サブアセンブリー
３１    ピッチ角回転支持軸
３２    左右角回転支持軸
４１    第３伝動ロープ
４２    第４伝動ロープ
４３    剛性アーク体
４４    位置決め穴
４５    位置決めピン
４６    リニアプッシュロッド
５１    剛性ホルダー
５１’  剛性ホルダー
６１    第１歯車
６２    第２歯車
７      剛性半円アーク体
７１    第１伝動ロープ
７２    第２伝動ロープ
８１    第１駆動装置
８２    第２駆動装置
９      シーブ
９１    第３螺旋案内溝
９２    第４螺旋案内溝
【図１】
2013519239.tif 000003
【図２】
2013519239.tif 000004
【図３】
2013519239.tif 000005
【図４】
2013519239.tif 000006
【図５】
2013519239.tif 000007
【図６】
2013519239.tif 000008
【図７】
2013519239.tif 000009
【図８】
2013519239.tif 000010
【図９】
2013519239.tif 000011
【図１０】
2013519239.tif 000012
【図１１】
2013519239.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月8日(2012.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池板固定ブラケットと、支持ブラケットと、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える太陽光自動追尾装置であって、
前記太陽電池板固定ブラケットは、三次元サブアセンブリーを介して支持ブラケットに接続され、前記三次元サブアセンブリーは、十字状に配置されたピッチ角回転支持軸及び左右角回転支持軸を備え、前記三次元サブアセンブリーは、ピッチ角回転支持軸を介して支持ブラケットにヒンジ接続されるとともに、左右角回転支持軸を介して太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続されており、
剛性ホルダーは、太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、又は、三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸に固定接続され、前記剛性ホルダーは太陽電池板固定ブラケットのピッチ角のみに従って同期に回動し、
前記ピッチ角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸によって回動させるための第１伝動部材及び第１伝動部材の位置を調整するための第１駆動装置を少なくとも含み、前記第１駆動装置は支持ブラケットに設置されており、
前記左右角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸によって回動させるための第２伝動部材及び第２伝動部材の動作を駆動するための第２駆動装置を少なくとも含み、前記第２駆動装置は剛性ホルダーに固定されている
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２伝動部材は、伝動構造が設けられた剛性半円アーク体であり、前記剛性半円アーク体の両端は太陽電池板固定ブラケットに固定接続され、第２駆動装置は剛性半円アーク体を回動駆動させる
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記剛性半円アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に歯状の伝動構造と噛み合う歯車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項４】
請求項２に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記剛性半円アーク体にはチェーン状の伝動構造が設けられ、前記第２駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸にチェーン状の伝動構造と配合する鎖車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項５】
請求項１に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２伝動部材は、第１伝動ロープ及び第２伝動ロープを含む縄状体であり、
前記第２駆動装置は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には縄状体と配合するシーブが実装され、
前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つシーブの柱面にはシーブの中央断面に対して対称な第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝が設けられ、
前記第１伝動ロープ及び第２伝動ロープは、それぞれ第１螺旋案内溝及び第２螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端が太陽電池板固定ブラケットに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項６】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、一端が太陽電池板固定ブラケット或いは左右角回転支持軸に接続され、他端が剛性ホルダーに接続される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、第３伝動ロープ及び第４伝動ロープを含む縄状体であり、
前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に縄状体と配合するシーブが実装され、
前記シーブは、中央の直径が小さく両端の直径が大きい柱状をなしており、且つシーブの柱面には、シーブの中央断面に対して対称な第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝が設けられ、
前記第３伝動ロープ及び第４伝動ロープは、それぞれ第３螺旋案内溝及び第４螺旋案内溝の内に設置され、それぞれの一端が対応する螺旋案内溝の内に固定され、他端がそれぞれ太陽電池板固定ブラケット及び剛性ホルダーに接続され、両者の間は巻き込みと巻き出しの関係である
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項８】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸には歯状の伝動構造と配合する歯車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項９】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体にはチェーン状の伝動構造が設けられ、前記第１駆動装置はモータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、ウォーム・ギヤ減速機の出力軸にはチェーン状の伝動構造と配合する鎖車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造が設けられ、
前記第１駆動装置は、支持ブラケットに設定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体における位置決め構造とを挿通可能な位置決めピンと、を備える
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１１】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、電動リニアプッシュロッドまたは液圧式リニアプッシュロッドであり、その一端が支持ブラケットにヒンジ接続され、他端が太陽電池板固定ブラケットまたは剛性ホルダー或いは左右角回転支持軸にヒンジ接続される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１２】
請求項１、２または５に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は剛性アーク体であり、その一端が、剛性ホルダー或いは左右角回転支持軸に接続され、又は太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、
前記剛性アーク体には溝状または穴状の位置決め構造が設けられ、
前記第１駆動装置は、支持ブラケットに設定された固定穴と、固定穴と剛性アーク体における位置決め構造を挿通可能な位置決めピンと、を備える
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１３】
太陽電池板固定ブラケットと、支持ブラケットと、ピッチ角追尾部材と、左右角追尾部材とを備える太陽光自動追尾装置であって、
前記太陽電池板固定ブラケットは、三次元サブアセンブリーを介して支持ブラケットに接続され、前記三次元サブアセンブリーは、十字状に配置されたピッチ角回転支持軸及び左右角回転支持軸を備え、前記三次元サブアセンブリーは、ピッチ角回転支持軸を介して支持ブラケットにヒンジ接続されるとともに、左右角回転支持軸を介して太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続されており、
ホルダーは、太陽電池板固定ブラケットにヒンジ接続され、又は、三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸に固定接続され、前記ホルダーは太陽電池板固定ブラケットのピッチ角のみに従って同期に回動する
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記ピッチ角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーのピッチ角回転支持軸によって回動させるための第１伝動部材、及び第１伝動部材の位置を調整するための第１駆動装置を含む
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１駆動装置は支持ブラケットに設置されている
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記左右角追尾部材は、太陽電池板固定ブラケットを前記三次元サブアセンブリーの左右角回転支持軸によって回動させるための第２伝動部材、及び第２伝動部材の動作を駆動するための第２駆動装置を含む
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２駆動装置は支持ホルダーに固定されている
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第２伝動部材は、伝動構造が設けられた半円アーク体であり、
前記半円アーク体の両端は、太陽電池板固定ブラケットに固定接続され、
第２駆動装置は、半円アーク体を回動駆動させる
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記半円アーク体には歯状の伝動構造が設けられ、
前記第２駆動装置は、モータ及びウォーム・ギヤ減速機を備え、
ウォーム・ギヤ減速機の出力軸に歯状の伝動構造と噛み合う歯車が実装される
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【請求項２０】
請求項１４に記載の太陽光自動追尾装置において、
前記第１伝動部材は、アーク体であり、
前記アーク体は、溝状或いは穴状の位置決め構造を有し、
第１駆動装置は、支持ブラケットに設定された固定穴と、固定穴とアーク体における位置決め構造とを挿通可能な位置決めピンとを備える
ことを特徴とする太陽光自動追尾装置。
【国際調査報告】
2013519239.tif 000014
2013519239.tif 000015
2013519239.tif 000016
2013519239.tif 000017
2013519239.tif 000018
2013519239.tif 000019
2013519239.tif 000020