(57)【要約】【課題】複数の光発電モジュールで構成される光発電装置の発電効率を向上させる。【解決手段】光発電装置１は、第１プリズム部材１１０、第２プリズム部材１２０、及び光電変換素子１３０を有する光発電モジュール１００と、複数の光発電モジュール１００が取り付けられるユニットフレーム２００と、ユニットフレーム２００の姿勢を制御する姿勢制御部３０とを備える。ユニットフレーム２００には、光発電モジュール１００の入射面１１１を支持する入射支持面２２１が形成される。また入射支持面２２１に支持された集光モジュール１００を後方から押圧するベースモジュール２３０が設けられる。そのため、複数の光発電モジュール１００は、各集光モジュールの入射面１１１が入射支持面２２１に支持された状態で配設される。これにより、複数の光発電モジュール１００に対する光の入射角が一定化され光発電装置１の発電効率を向上させることができる。【選択図】図３
2015065243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直交する第１方向及び前第２方向に延びる第１入射面に入射した光を集光し偏向して集光面に導く集光モジュール、及び前記集光面に導かれた光を光電変換して発電する光電変換素子を有する光発電モジュールと、
複数の前記光発電モジュールが取り付けられるユニットフレームと、
前記第１入射面に入射する光に応じて、前記ユニットフレームの姿勢を制御する姿勢制御部とを備え、
前記ユニットフレームは、前記複数の光発電モジュールについて各前記集光モジュールの第１入射面を支持する入射支持面を有し、
前記ユニットフレームには、前記第１入射面が前記入射支持面に支持された前記集光モジュールを付勢するベースモジュールが取り付けられ、
前記複数の光発電モジュールは、各前記集光モジュールの前記第１入射面が前記入射支持面に当接支持された状態で配設されることを特徴とする光発電装置。
【請求項２】
前記集光モジュールは、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向と前記第１方向とを含む面内での光の入射角変化に対しては前記集光面に導光する導光効率が相対的に穏やかに変化する一方、前記第２方向と前記第３方向とを含む面内での光の入射角変化に対しては前記集光面に導光する導光率が相対的に敏感に変化する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光発電装置。
【請求項３】
前記ユニットフレームは、前記複数の光発電モジュールを収容するフレーム部材と、前記フレーム部材の前面側に取り付けられる第１カバー部材とを有し、
前記フレーム部材には前記第１カバー部材を支持するカバー支持面が設けられ、
前記第１カバー部材には、前記集光モジュールの前記第１入射面を支持する前記入射支持面及び前記カバー支持面に支持される被支持面が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の光発電装置。
【請求項４】
前記第１カバー部材は、前記複数の光発電モジュールのモジュール数に対応して複数に分割して形成され、前記フレーム部材に個々に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の光発電装置。
【請求項５】
前記第１カバー部材は、前記複数の光発電モジュールのモジュール数に対応する複数の前記被支持面を有して一体的に形成され、前記フレーム部材に一体的に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の光発電装置。
【請求項６】
前記ベースモジュールは、前記フレーム部材の後面側に取り付けられる第２カバー部材と、前記第２カバー部材に前記第３方向に摺動自在に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材を前方に付勢する付勢部材とを備え、
前記ベース部材は、前記複数の光発電モジュールの各前記集光モジュールに対応して複数設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光発電装置。
【請求項７】
前記集光モジュールは、前記第１入射面に入射した光を集光して出射面から出射する第１プリズム部材と、前記出射面から出射した光を前記集光面に導く第２プリズム部材とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光発電装置。
【請求項８】
前記第１プリズム部材の前記第１入射面には、前記第１方向に延在する集光構造が前記第２方向に複数並んで設けられ、
前記第１プリズム部材の前記出射面には、前記第１方向に延在する偏向構造が前記第２方向に複数並んで設けられ、
前記第２プリズム部材は、前記第１プリズム部材から出射した光を入射させる第２入射面と、前記第２入射面と前記第２方向の第１端で鋭角に交差する傾斜反射面と、前記第１端に対向する第２端で前記第２入射面及び前記傾斜反射面に接するような前記集光面とを有することを特徴とする請求項７に記載の光発電装置。
【請求項９】
前記ベース部材は、前記第２プリズム部材の前記傾斜反射面に当接するプリズム支持面を有し、
前記付勢部材により付勢された前記ベース部材の前記プリズム支持面が前記傾斜反射面を前方に押圧することにより前記第１プリズム部材の前記第１入射面が前記入射支持面に当接支持されることを特徴とする請求項８に記載の光発電装置。
【請求項１０】
前記第２プリズム部材の前記集光面には、前記光電変換素子が前記第１方向に延在する素子基板が固定されており、
前記フレーム部材には前記素子基板の背面を支持する基盤支持面が設けられており、
前記ベース部材の前記プリズム支持面が前記第２プリズム部材の前記傾斜反射面を前方に押圧したときに前記第２プリズム部材に作用する前記第２方向への分力により、前記素子基板の背面が前記基板支持面に当接支持されるように構成したことを特徴とする請求項９に記載の光発電装置。
【請求項１１】
前記複数の光発電モジュールのうち、少なくとも１組の前記光発電モジュールは、前記集光モジュールの前記第１端と前記第２端の配設位置が反対となる方向で前記フレーム部材に取り付けられることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光発電装置。
【請求項１２】
前記第１端と前記第２端の配設位置が反対方向の関係にある第１の集光モジュールと第２の集光モジュールとを同数有することを特徴とする請求項１１に記載の光発電装置。
【請求項１３】
前記複数の光発電モジュールは前記フレーム部材に前記第１方向に並んで取り付けられ、
前記姿勢制御部は、前記第１方向に延在する駆動軸を中心として前記フレーム部材を回動させることにより前記集光モジュールの姿勢を制御することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射面に入射した光を集光面に導く集光モジュール及び集光面に導かれた光を光電変換する光電変換素子を有する光発電モジュールと、複数の光発電モジュールが取り付けられるユニットフレームと、入射面に入射する光の方位に応じてユニットフレームの姿勢を制御する姿勢制御部とを備えてなる光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような光発電モジュール、ユニットフレーム及び姿勢制御装置を備えた光発電装置として、集光モジュールの入射面に太陽光が所定の入射角で（例えば垂直に）入射するように駆動制御を行う追尾式の集光型太陽光発電装置が知られている（特許文献１を参照）。追尾式の集光型太陽光発電装置では、集光型太陽光発電装置の設置位置情報と年月日時情報とに基づいて太陽の方位を算出し、算出された太陽の方位に集光モジュールを向ける駆動制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５３２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の光発電モジュールがユニットフレームに取り付けられる構成では、光発電モジュールの形状精度や組み付け精度等によって、各集光モジュールの入射面の角度位置にばらつきが生じ得る。この入射面の角度位置のばらつきは、各集光モジュールにおける太陽光の入射角のばらつきを意味し、複数の集光モジュールの導光効率がばらつくことになる。特に、基準となる太陽光の入射角に対して、少なくとも一方向の角度変化に対して導光効率が敏感に変化する特性の集光モジュールを用いた光発電装置では、複数の光発電モジュールが直列接続された発電ユニット全体での発電効率が大きく低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、ユニットフレームに取り付けられる複数の集光モジュールについて導光効率のばらつきを抑制した光発電装置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】
本発明の態様として例示する光発電装置は、相互に直交する第１方向及び前第２方向に延びる第１入射面に入射した光を集光し偏向して集光面に導く集光モジュール、及び集光面に導かれた光を光電変換して発電する光電変換素子を有する光発電モジュールと、複数の光発電モジュールが取り付けられるユニットフレームと、第１入射面に入射する光に応じて、ユニットフレームの姿勢を制御する姿勢制御部とを備える。ユニットフレームは、複数の光発電モジュールについて各集光モジュールの第１入射面を支持する入射支持面を有し、ユニットフレームには、第１入射面が入射支持面に支持された集光モジュールを付勢するベースモジュールが取り付けられて、複数の光発電モジュールは、各集光モジュールの第１入射面が入射支持面に当接支持された状態で配設される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様の光発電装置においては、複数の光発電モジュールについて各集光モジュールの第１入射面がユニットフレームの入射支持面に当接支持された状態で配設される。そのため、光発電モジュールの形状精度や組み付け精度等によらず各集光モジュールの入射面の角度位置を一定化することができ、これにより、ユニットフレームに取り付けられる複数の集光モジュールについて導光効率のばらつきを抑制した光発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態として例示する光発電装置の概略斜視図である。
【図２】上記光発電装置における発電ユニット単体の概略斜視図である。
【図３】図２中に付記したIII−III矢視の断面図である。
【図４】光発電モジュールの組み立て状態の斜視図である。
【図５】光発電モジュールの分解状態の斜視図である。
【図６】図５中に付記したVI−VI矢視の光発電モジュールの模式的な断面図である。
【図７】図５中に付記したVII−VII矢視の光発電モジュールの模式的な断面図である。
【図８】(ａ)は、第１入射面に入射する光の入射角θxと集光モジュールの導光効率との関係を示すグラフ、(ｂ)は第１入射面に入射する光の入射角θyと集光モジュールの導光効率との関係を示すグラフである。
【図９】水平面に対する第１入射面の傾きと太陽光の入射角との関係を説明するための模式図である。
【図１０】光発電装置の設置状態を示す側面図である。
【図１１】光発電装置のブロック構成図である。
【図１２】第１カバー部材を光発電モジュール側から見た背面図である。(ａ)はXIIａ−XIIａ矢視の断面図、(ｂ)はXIIｂ−XIIｂ矢視の断面図、(ｃ)はXIIｃ−XIIc矢視の断面図である。
【図１３】第１カバー部材に光発電モジュールを支持させた状態の背面図である。(ａ)はXIIIａ−XIIIａ矢視の断面図、(ｂ)はXIIIｂ−XIIIｂ矢視の断面図である。
【図１４】発電ユニットの組み立て状況を説明するための、発電ユニットの断面図である。
【図１５】変形例の光発電モジュールの、図６と同様の断面図である。
【図１６】変形例の光発電装置のブロック構成図である。
【図１７】変形例として示す、光発電モジュールの姿勢制御に関するフローチャートである。
【図１８】変形例として示す、発電ユニットにおける光発電モジュールの配置構成例である。
【図１９】(ａ)は光発電モジュールの配置方向を１８０°変化させたときの、入射角θxと導光効率との関係、(ｂ)は光発電モジュールの配置方向を１８０°変化させたときの、入射角θxと導光効率の差との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態として例示する光発電装置１の概略斜視図、図２は、光発電装置１における発電ユニット１０の単体の概略斜視図である。図中には、ベースフレーム５の互いに直交する三辺に沿って、Ｌｘ軸、Ｌｙ軸、Ｌｚ軸とした直交座標系を示す。
【００１０】
光発電装置１は、外殻形状が直方体のベースフレーム５と、ベースフレーム５にＬｘ軸方向に並んで取り付けられた複数の発電ユニット１０，１０，…と、各発電ユニット１０をＬｙ軸方向に延びる駆動軸廻りに回転駆動するための駆動機構２０，２０，…と、発電ユニット１０に入射する光の方位に応じて駆動機構２０の作動を制御し、発電ユニット１０の姿勢を制御する姿勢制御部３０とを備えて構成される。
【００１１】
発電ユニット１０は、複数の光発電モジュール１００，１００，…と、これら複数の光発電モジュール１００，１００，…がＬｙ軸方向に並んで取り付けられたユニットフレーム２００とを有して構成される。図１及び図２には、４つの光発電モジュール１００を単位として発電ユニット１０を形成し、４つの発電ユニット１０をベースフレーム５に設けて発電装置１を構成した構成例を示す。発電ユニット１０には、ユニットフレーム２００の一端側及び他端側からＬｙ軸方向に延びる駆動軸１１が設けられている。
【００１２】
駆動機構２０は、発電ユニット１０の駆動軸１１を回動自在に支持するベアリング２１，２１、一方の駆動軸１１に結合されたフレキシブルカップリング２２、及びフレキシブルカップリング２２を介して駆動軸１１を回転駆動するステッピングモータ２３などを備えて構成される。すなわち、発電ユニット１０は、ベアリング２１，２１によりＬｙ軸廻りに回動自在に支持され、発電ユニット１０に搭載された光発電モジュール１００のＬｙ軸廻りの回動角度位置がステッピングモータ２３により設定される。複数の発電ユニット１０，１０，…は、駆動軸１１がいずれもＬｙ軸に沿って平行に延びる取り付け姿勢でベースフレーム５に取り付けられている。
【００１３】
図２中に付記したIII−III矢視の断面図を図３に示す。また、一つの光発電モジュール１００について組み立て状態の斜視図を図４に、分解状態の斜視図を図５に示す。なお、図４及び図５では、各部材の相互関係を表すため、一部の部材を透視して記載している。
【００１４】
光発電モジュール１００は、第１入射面１１１に入射した光を集光し偏向して集光面１２５に導く集光モジュール１０１と、集光面１２５に集光された光を光電変換して発電する光電変換素子１３０とを有して構成される。
【００１５】
本実施形態で例示する集光モジュール１０１は、第１入射面１１１に入射した光を集光し偏向する第１プリズム部材１１０と、第１プリズム部材１１０により偏向されて第２入射面１２１に入射した光を集光面１２５に導光する第２プリズム部材１２０とを有して構成される。換言すれば、本構成例の光発電モジュール１００は、第１プリズム部材１１０と、第２プリズム部材１２０と、光電変換素子１３０とを備えて構成される。
【００１６】
図５中に付記したVI−VI矢視の模式的な断面図を図６に、VII−VII矢視の模式的な断面図を図７に示す。また、光発電モジュール１００の構成及び作用を説明するため、発電ユニット１０の相互に直交する三辺に沿ってＰｘ軸、Ｐｙ軸及びＰｚ軸とした直交座標系を図３〜図７中に示す。Ｐｙ軸は発電ユニット１０がベースフレーム５に組み付けられた状態において既述したＬｙ軸と平行に延びる軸であり、Ｐｚ軸は第１プリズム部材１１０の厚さ方向に延びる軸である。
【００１７】
第１プリズム部材１１０は、第１入射面１１１及び出射面１１５がＰｘ−Ｐｙ面と平行に延びる薄いシート状に形成される。第１入射面１１１には、Ｐｙ軸方向（特許請求の範囲における第１方向）に光軸が延在するシリンドリカルレンズなどの集光構造１１２が、Ｐｘ軸方向（特許請求の範囲における第２方向）に複数平行に並んで形成されている。第１プリズム部材１１０の出射面１１５には、集光構造１１２により集光された光を偏向して出射する三角プリズム等の偏向構造１１６が形成されている。図４及び図５に示す集光構造１１６は、集光構造１１２により集光された光を反射して偏向する第１面１１６ａと、第１面１１６ａで反射された光を透過して出射する第２面１１６ｂとにより構成した形態を例示する。集光構造１１２と偏向構造１１６とは一対の関係になっている。
【００１８】
偏向構造１１６における第１面１１６ａのＰｘ−Ｐｚ面内の傾斜角度は、第１入射面１１１に垂直入射し、シリンドリカルレンズ１１２により集光された太陽光が、第１面１１６ａにより全反射される角度に設定される。また、偏向構造１１６における第２面１１６ｂのＰｘ−Ｐｚ面内の傾斜角度は、第１面１１６ａにより全反射されて偏向された太陽光が低い反射損失で出射するような角度に設定される（ＷＩＰＯ国際公開パンフレットWO/2013/058381を参照）。第１プリズム部材１１０は、太陽光の透過率が高い光学材料、例えばＰＭＭＡ（Poly  methyl  methacrylate）やポリカーボネート、光学ガラス等を用い、射出成形やホットプレス等の公知の成形方法により製作される。
【００１９】
第２プリズム部材１２０は、図５〜図７の各図から理解されるように、Ｐｙ軸に直交するＰｘ−Ｐｚ面の断面形状が薄い三角形の楔状に形成される。すなわち、第２プリズム部材１２０は、Ｐｘ−Ｐｙ面と平行に延びる第２入射面１２１と、第２入射面１２１と第１端で鋭角に交わる傾斜反射面１２２と、第２入射面１２１及び傾斜反射面と交わりＰｙ−Ｐｚ面と平行に延びる集光面１２５とを有して構成される。第２入射面１２１と傾斜反射面１２２との交差角度、換言すれば、Ｐｘ−Ｐｚ面内における傾斜反射面１２２の傾斜角度は、第１プリズム部材１１０の出射面１１５から出射し、第２入射面１２１から第２プリズム部材１２０の内部に入射した光が、傾斜反射面１２２及び第２入射面１２１で繰り返し全反射され、集光面１２５に導光されるように設定される（上述の国際公開パンフレットを参照）。第２プリズム部材１２０は、第１プリズム部材１１０と同様の光学材料を用い公知の成形方法により製作される。
【００２０】
第２プリズム部材１２０の集光面１２５に光電変換素子１３０が設けられる。光電変換素子１３０は、アルミニウムの薄板に絶縁層を介して回路パターンを形成した素子基板１３５に実装されている。素子基板１３５には、複数の光電変換素子１３０がＰｙ軸方向に並んで実装されるとともに、これらの光電変換素子１３０，１３０，…により光電変換されて発生した電力を取り出すためのパッド（端子）１３６が設けられている（図１３を併せて参照）。素子基板１３５は、光電変換素子１３０の受光面が第２プリズム部材１２０の集光面１２５に対向した状態で、集光面１２５に接着固定される。
【００２１】
第１プリズム部材１１０、第２プリズム部材１２０、及び光電変換素子１３０からなる光発電モジュール１００が取り付けられるユニットフレーム２００には、第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１を支持する入射支持面２２１が設けられている。また、入射支持面２２１に支持された第１プリズム部材１１０の出射面１１５に第２入射面１２１を重ねて第２プリズム部材１２０を支持させた状態で、第２プリズム部材１２０の傾斜反射面１２２をＰｚ軸方向（特許請求の範囲における第３方向）に押圧するベースモジュール２３０が取り付けられて、光発電モジュール１００がユニットフレーム２００に取り付けられる。
【００２２】
このように第１プリズム部材１１０と第２プリズム部材１２０とが一体的に重ね合わされてユニットフレーム２００に取り付けられた光発電モジュール１００において、第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１に前方から入射した太陽光は以下のように導光される。第１入射面１１１に入射した太陽光は、第１入射面１１１に形成されたシリンドリカルレンズ（集光構造）１１２により集光され、出射面１１５に形成された偏向構造１１６の第１面１１６ａに入射する。第１面１１６ａに入射した太陽光は、第１面１０６ａで全反射されて偏向され、第２面１１６ｂを透過して出射する。第１プリズム部材１１０から出射した太陽光は、第２プリズム部材１２０の第２入射面１２１に斜めに入射して第２プリズム部材１２０の内部に入り、第２入射面１２１と傾斜反射面１２２との間で繰り返し全反射されて集光面１２５に集光される。集光面１２５には光電変換素子１３０を有する素子基板１３５が接着固定されており、集光面１２５に集光された太陽光が光電変換素子１３０の受光面に入射して光電変換される。
【００２３】
複数の光発電モジュール１００がユニットフレーム２００に取り付けられて構成された発電ユニット１０は、駆動機構２０とともにベースフレーム５に取り付けられ、姿勢制御部３０に接続されて光発電装置１が構成される。このように構成される光発電装置１では、光発電モジュール１００はＰｙ軸が光発電装置１のＬｙ軸と平行に取り付けられ、光発電モジュール１００の第１入射面１１１がＬｘ−Ｌｙ平面に平行となるように発電ユニット１０の駆動軸１１廻りの角度位置を設定したときに（基準角度位置：０°とする）、光発電モジュール１００のＰｚ軸方向が光発電装置１のＬｚ軸方向と平行になる。
【００２４】
このような構成の光発電モジュール１００では、第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１に太陽光が垂直に入射するとき、すなわち太陽光の第１入射面１１１への入射角が０度のときに集光モジュール１０１の導光効率が最大になる。そして、第１入射面１１１への太陽光の入射角が正または負の方向に大きくなると集光モジュール１０１の導光効率が低下する。ここで、集光モジュール１０１の導光効率とは、第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１に入射した光量に対する第２プリズム部材１２０の集光面１２５に集光された光量の割合である。太陽光の入射角変化に対する導光効率の変化は、入射角がＰｘ−Ｐｚ面内で変化した場合と、Ｐｙ−Ｐｚ面内で変化した場合とで大きく異なったものとなる。
【００２５】
図６及び図７中に示すように、第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１に垂直に交わる垂線ＰＬに対し、Ｐｘ−Ｐｚ面内の光の入射角をθxとし、Ｐｙ−Ｐｚ面内の光の入射角をθyとする。図８(ａ)は、第１入射面１１１に入射する光の入射角θxと集光モジュール１０１の導光効率との関係を示すグラフである。図８(ｂ)は、第１入射面１１１に入射する光の入射角θyと集光モジュール１０１の導光効率との関係を示すグラフである。図中には、集光倍率が１０倍で傾斜反射面１２２を全反射面とした本構成例（全反射タイプ）の集光モジュール１０１のデータを黒塗り四角でプロットしている。また、集光倍率が２０倍で傾斜反射面１２２に対向してミラーを設けたＴＲＭ（Total  Riflection  Mirror）タイプの集光モジュールのデータを白塗り四角でプロットしている。なお、ＴＲＭタイプの集光モジュールについては後述する変形例で説明する。
【００２６】
図８の(ａ)と(ｂ)とを対比して明らかなように、入射角が導光効率に与える影響は、入射角θxが変化した場合と入射角θyが変化した場合とで大きく異なっている。例えば、導光効率が６７％以上となる入射角θxは、図８(ａ)から、θx＝０°を中心としておよそ±１．５°の狭い角度範囲であり、且つこの角度範囲を超える領域では入射角θxの微小な角度変化に対して集光モジュール１０１の導光効率が大きく変化する。一方、導光効率が６７％以上となる入射角θyは、図８(ｂ)から、θy＝０°を中心として概ね±４０°の広い角度範囲であり、且つこの角度範囲を超える領域においても入射角θyの角度変化に対して集光モジュール１０１の導光率の変化は穏やかである。すなわち、集光モジュール１０１の導光効率は、Ｐｘ−Ｐｚ面内の入射角θxに対しては非常に敏感であるのに対して、Ｐｙ−Ｐｚ面内の入射角θyに対しては、入射角θxと比べてはるかに穏やかな特性を有している。
【００２７】
ここで、設置点に対する太陽の方位は日周運動により変化し、正中高度は設置点の緯度及び季節により変化する。日本の中心的な緯度である北緯３５度における太陽の正中高度は、年間を通じて３１．６°〜７８．４°の範囲で変化する。いま、図９に示すように、集光モジュール１０１を水平面ＨＬに対して角度θ1傾けて設置した場合を考える。図において水平面ＨＬに対して太陽光の光路Ｓが成す角度θ2が太陽の正中高度である。すなわち、３１．６°＜θ２＜７８．４°である。図から明らかなように、太陽光の入射角θyはθy＝９０°−θ２−θ１という関係を成す。そのため、集光モジュール１０１の傾斜角度θ1を３０°とした場合、太陽光の入射角θyは、年間を通じて−１８．４°＜θy＜２８．４°の範囲で変化することになる。図８(b)を見れば明らかなように、入射角θyの変化が−１８．４°＜θy＜２８．４°の範囲では、集光モジュール１０１の導光効率はほとんど低下しない。
【００２８】
そこで、光発電装置１においては、導光効率に対して影響が穏やかな入射角θyに関しては、設置点の緯度に応じて傾斜角度θ１を適当な値に設定することにより駆動機構を排除し、導光効率に対して非常に敏感に影響を与える入射角θxに対しては、駆動機構２０により高精度の追尾制御を行う。光発電装置１の設置状態を示す側面図を図１０に示す。光発電装置１のベースフレーム５は、入射面の傾斜角度θ1を調整設定可能な架台６を介して設置面ＧＮＤに固定設置される。ベースフレーム５に設けられた発電ユニット１０は、駆動機構２０の作動を制御する姿勢制御部３０により、Ｌｙ軸と平行に延びる駆動軸１１廻りの角度位置が制御される。
【００２９】
姿勢制御部３０を含む光発電装置１のブロック構成図を図１１に示す。なお、図１１ではベースフレーム５に設けられた複数の発電ユニット１０及び駆動機構２０のうち１つのみを記載し、また発電ユニット１０に設けられた複数の光発電モジュール１００のうち１つのみを記載している。
【００３０】
姿勢制御部３０は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３とを備える。ＣＰＵ３１は演算処理装置であり、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムをＲＡＭ３３上で実行することにより、駆動機構２０（ステッピングモータ２３）の作動を制御する。ＲＯＭ３２は不揮発性の記憶媒体であり、光発電装置１の制御プログラム、光発電装置１の設置点の緯度および経度に関する情報、Ｌｚ軸が向いている方位に関する情報、などが記憶されている。パワーコンディショナ４０は、光電変換素子１３０から出力された出力電流を交流電流に変換し、不図示の電力系統にその交流電流を供給する。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶された光発電装置１の設置点の緯度・経度に関する情報と、Ｌｚ軸が向いている方位に関する情報と、現在の年月日および時刻の情報とから、ＲＡＭ３３にベースフレーム５に対する太陽の方位を算出させる。そして、算出された太陽の方位に応じて駆動機構２０の作動を制御する。すなわち、光発電ユニット１０のＰｙ軸廻りの角度位置を調整してＰｚ軸の方向を調節することにより、太陽光の入射光路がＰｙ−Ｐｚ面内となるように、光発電ユニット１０の姿勢を制御する。これにより、導光効率に対して非常に敏感に影響を与える入射角θxに対して駆動機構２０を用いた高精度の追尾制御が行われ、１軸追尾の簡明な構成でありながら高い導光効率が確保される。
【００３２】
このように構成される光発電装置１にあって、発電ユニット１０は、ユニットフレーム２００に複数の光発電モジュール１００，１００，…が取り付けられて構成される。このとき、ユニットフレーム２００に取り付けられた光発電モジュール１００の相互間で第１入射面１１１の角度位置が異なると、各光発電モジュールに入射する太陽光の入射角度がばらつくことになる。特に、導光効率に対して非常に敏感に影響を与える入射角θxについてばらつきが生じると発電ユニット１０の発電効率に大きな影響が生じ得る。
【００３３】
そこで、光発電装置１においては、ユニットフレーム２００に、光発電モジュール１００の第１入射面１１１を支持する入射支持面２２１が設けられている。図３に示されるように、ユニットフレーム２００は、複数の光発電モジュール１００，１００，…を収容するフレーム部材２１０と、フレーム部材２１０の前側（太陽光が入射する側）に取り付けられた第１カバー部材２２０と、光発電モジュール１００を挟んでフレーム部材２１０の後ろ側に取り付けられたベースモジュール２３０とを有して構成される。
【００３４】
フレーム部材２１０は、Ｐｚ軸方向に見た形状が前後に開口してＰｙ軸方向に長い長方形の枠状をなし、前端側に第１カバー部材２２０が固定されるカバー支持面２１２、後端側にベースモジュール２３０が固定されるベース支持面２１３が形成されている。フレーム部材２１０は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料のブロックを機械加工して製作される。
【００３５】
第１カバー部材２２０を光発電モジュール側から見た背面図を図１２に示す。図中に付記したXIIａ−XIIａ矢視の断面図を(ａ)、XIIｂ−XIIｂ矢視の断面図を(ｂ)、XIIｃ−XIIc矢視の断面図を(ｃ)として示す。また、図１２に示す第１カバー部材２２０に光発電モジュール１００を支持させた状態の背面図を図１３に示し、図中に付記したXIIIａ−XIIIａ矢視の断面図を(ａ)、XIIIｂ−XIIIｂ矢視の断面図を(ｂ)として示す。
【００３６】
図３〜図５、図１２及び図１３に示されるように、第１カバー部材２２０は、光発電モジュール１００よりも幾分大きな矩形の額縁状をなし、中央部には前後連通する窓部２２５が開口形成されている。窓部２２５の開口は、Ｐｘ軸方向及びＰｙ軸方向ともに光発電モジュール１００における第１プリズム部材１１０の外形よりも幾分小さくなっており、ここに第１プリズム部材１１０の４辺の縁部を支持する入射支持面２２１が形成されている。入射支持面２２１のＰｙ軸方向の外側には、両端に光発電モジュール１００の側端部を収容してＰｙ軸方向の位置をガイドするガイドリブ２２６，２２６が形成されている。また、入射支持面２２１のＰｘ軸方向の外側には、一端に光発電モジュール１００のＰｘ軸方向の先端部を収容してＰｘ軸方向の位置をガイドするガイドリブ２２７が形成されている。すなわち、窓部２２５を囲む三方に、入射支持面２２１から後方に延びるガイドリブ２２６，２２７，２２６が設けられて光発電モジュール１００の収容部が形成されており、この収容部に光発電モジュール１００を収容することにより、光発電モジュール１００は、Ｐｘ−Ｐｙ面内での位置が位置決めされた状態で、第１プリズム部材１１０の４辺の縁部が均等に支持される。
【００３７】
第１カバー部材２２０のＰｘ軸方向の端部には、窓部２２５から外方に延びるフランジ部２２４が形成され、このフランジ部２２４の後面側にフレーム部材２１０のカバー支持面２１２に支持される被支持面２２２が形成される。入射支持面２２１と被支持面２２２は平行に延びる面であり、第１カバー部材２２０の成形時にチャックし直すことなく同一工程内で形成される。第１カバー部材２２０は、太陽光を透過する材料を用いて加工成形され、例えば所定板厚のＰＭＭＡの板材を機械加工して形成される。第１カバー部材２２０の基材として光透過性を有する材料を用いることにより、入射支持面２２１を透過した太陽光を第１プリズム部材１１０に入射させることができ、光発電ユニット１０の発電効率を高めることができる。
【００３８】
図３〜図５に示されるように、ベースモジュール２３０は、このモジュールの基材となる第２カバー部材２４０と、第２カバー部材２４０にＰｚ軸方向に摺動自在に取り付けられたベース部材２５０と、ベース部材２５０を前方（第２カバー部材２４０に対してベース部材２５０が離れる方向）に付勢する付勢部材２６５とを備えて構成される。
【００３９】
第２カバー部材２４０は、フレーム部材２１０に対してベース部材２５０をＰｚ軸方向に摺動自在に支持するための基材であり、例えば図３〜図５に示すように、Ｐｚ軸方向に見た外縁の形状が、第１カバー部材２２０と同じ矩形のプレート状に形成される。第２カバー部材２４０には、光発電モジュール１００の素子基板１３５とパワーコンディショナ４０との間をつなぐ電気ケーブル等を通すための長穴状のケーブル挿通孔２４１が形成されている。第２カバー部材２４０には、Ｐｘ軸方向の略中央部に、ショルダーピン２６４のねじ部と螺合する雌ねじ２４４がＰｙ軸に沿って２カ所形成されている。また、付勢部材として例示するコイルバネ２６５を位置決め保持する保持穴２４５が４カ所形成されている。第２カバー部材２４０は、ＰＭＭＡやポリアセタール、ポリアミドなどの樹脂材料、あるいはアルミニウムやステンレス等の金属材料を用い、公知の成形方法により製作される。
【００４０】
ベース部材２５０は、光発電モジュール１００の第１入射面１１１がユニットフレーム２００の入射支持面２２１に当接支持された状態で保持されるように、光発電モジュール１００を後方から前方に押圧支持する支持部材である。ベース部材２５０は、Ｐｚ軸方向に見た形状が光発電モジュール１００よりも幾分小さい矩形で、Ｐｙ軸方向に見た形状は上辺（プリズム支持面という）が傾斜した四角形のブロック状になっている。Ｐｘ−Ｐｚ面内でのプリズム支持面２５２の傾斜角は、第２プリズム部材１２０における傾斜反射面１２２との傾斜角と同一に形成される。
【００４１】
ベース部材２５０には、Ｐｘ軸方向の略中央部に、ショルダーピン２６４を挿通させるショルダーピン装着孔２５４がＰｙ軸に沿って２カ所形成され、後面側にはコイルバネ２６５を保持するための保持穴２５５が４カ所形成されている。ベース部材２５０は、第２プリズム部材１２０と同一材料または表面硬度が第２プリズム部材１２０と同一以下の樹脂材料を用い、公知の成形方法により製作される。なお、アルミニウムやステンレス等の金属材料を用いて図示形状に成形し、プリズム支持面２５２にフッ素樹脂等の被膜を形成しても良い。
【００４２】
ベース部材２５０は、プリズム支持面２５２のＰｚ軸回りの角度位置を規定しつつ、ベース部材２５０をＰｚ軸方向に摺動自在に支持する角度規定支持機構２６０を介して第２カバー部材２４０に取り付けられる。角度規定支持機構２６０は、ベース部材２５０に形成された２カ所のショルダーピン装着孔２５４，２５４と、２本のショルダーピン２６４，２６４とにより構成される。ショルダーピン装着孔２５４は、直径が２段階の段付孔（ザグリ穴）形態になっており、このうち前後に貫通する小径部の直径はショルダーピン２６４の軸部の直径より僅かに大きく、大径部の直径はショルダーピン２６４の頭部の直径よりも大きく形成されている。上述したように、２カ所のショルダーピン装着孔２５４はＰｙ軸に沿って形成されており、第２カバー部材２４０には、対応する位置にショルダーピン２６４のねじ部が螺合する雌ねじ２４４が形成されている。
【００４３】
そのため、ベース部材２５０のショルダーピン装着孔２５４，２５４にショルダーピン２６４，２６４を挿通し、第２カバー部材２４０の雌ねじ２４４，２４４に螺合締結すると、ベース部材２５０は、プリズム支持面２５２のＰｚ軸回りの角度位置が規定される一方、Ｐｚ軸方向（前後方向）には摺動自在に第２カバー部材２４０に取り付けられる。
【００４４】
付勢部材２６５は、第２カバー部材２４０とベース部材２５０との間に設けられ、ベース部材２５０を前方（第２カバー部材２４０に対してベース部材２５０が離れる方向）に付勢する。付勢部材２６５は、コイルバネや板バネ、ヘリカルスプリング、ゴムなどの弾性体を用いることができる。各図には、付勢部材２６５として４本のコイルバネを用いた構成を例示する。コイルバネ２６５のバネ力は、発電ユニット１０が組み立てられた状態で、ベース部材２５０を付勢する付勢力が、光発電モジュール１００の質量よりも２０〜５０％程度大きい値となるように設定される。例えば、光発電モジュール１００の質量が７０ｇ程度の場合に、ベース部材２５０を付勢する付勢力が１００ｇ程度となるように設定される。
【００４５】
図１４は、発電ユニット１０の組み立て状況を説明するための、Ｐｘ−Ｐｚ面に沿った発電ユニット１０の断面図である。図では、既に第１カバー部材２２０がフレーム部材２１０に取り付けられてユニットフレーム２００が形成され、ユニットフレーム２００の前端側を下にして配置されている。このとき、第１カバー部材２２０におけるガイドリブ２２７の外側面がフレーム部材２１０の内側面２１５に接するようにして第１カバー部材２２０をフレーム部材２１０にねじ固定する。これにより、第１カバー部材２２０の入射支持面２２１は、フレーム部材２１０の内側面２１５とガイドリブ２２７の外側面との当接によりＰｘ軸方向の位置が規定され、フレーム部材２１０のカバー支持面２１２と第１カバー部材２２０の被支持面２２２との当接によりＰｚ軸方向の位置が規定される。
【００４６】
このように位置が規定されたユニットフレーム２００の入射支持面２２１に、第１入射面１１１を下にして第１プリズム部材１１０を載置し、さらに第２プリズム部材１２０を載置して光発電モジュール１００を支持させる。入射支持面２２１の外側には、ガイドリブ２２６，２２７，２２６に囲まれた光発電モジュール１００の収容部が形成されており、この収容部に第１プリズム部材１１０及び第２プリズム部材１２０を収容することにより、第１プリズム部材１１０の４辺の縁部が均等に支持される。
【００４７】
次いで、上方からベースモジュール２３０を覆い被せるようにユニットフレーム２００に取り付ける。ここで、ベース部材２５０は第２カバー部材２４０に上下に摺動自在に取り付けられている。そこで、図１４に示すように、素子基板１３５に接続された電気ケーブルをケーブル挿通孔２４１に挿通し、第２プリズム部材１２０の傾斜反射面１２２にベース部材２５０のプリズム支持面２５２を重ね合わせる。第２カバー部材２４０をさらに下動し、コイルバネ２６５のバネ力に抗して第２カバー部材２４０をフレーム部材２１０のベース支持面２１３に当接させて、第２カバー部材をねじ止めする。これにより、一つの光発電モジュール１００がユニットフレーム２００に取り付けられる。他の光発電モジュールについても同様であり、複数の光発電モジュール１００を順次取り付けることにより発電ユニット１０が形成される。光発電モジュール１００がユニットフレーム２００に取り付けられた状態で上下を反転したものが図３の断面図となる。
【００４８】
このように構成された発電ユニット１０では、複数の光発電モジュール１００は、いずれも第１プリズム部材１１０の第１入射面１１１がユニットフレーム２００の入射支持面２２１に当接支持された状態に保持される。そのため、発電ユニット１０に設けられた複数の光発電モジュールについて第１入射面１１１の角度位置を一定にすることができ、例えば、第１入射面１１１の角度位置のばらつきを０．１度以内に抑制することができる。また発電ユニット１０では、第２プリズム部材１２０の第２入射面１２１が第１プリズム部材１１０の出射面１１５に当接支持された状態に保持される。そのため、第１プリズム部材１１０に対する第２プリズム部材１２０の角度位置にばらつきが生じることがない。これにより、ユニットフレーム２００に取り付けられた複数の光発電モジュール１００について、導光効率のばらつきを大幅に抑制することができる。
【００４９】
さらに、発電ユニット１０においては、光発電モジュール１００をＰｚ軸に沿って前方に付勢するベースモジュール２３０が設けられており、相互に当接する第２プリズム部材１２０の傾斜反射面１２２及びベース部材２５０のプリズム支持面２５２は、ともにＰｚ軸に対して傾斜した斜面になっている（図３を参照）。このとき、第２プリズム部材１２０にはＰｘ軸方向に沿った分力が作用し、光発電モジュール１００は素子基板１３５が設けられた方向（左方とする）に押圧される。また、第１カバー部材２２０には、入射支持面２２１を囲む三方にガイドリブ２２６，２２７を設けているが、左方にはガイドリブを設けていない。そのため、光発電モジュール１００は分力により左方に押圧され、素子基板１３５の背面がフレーム部材２１０の内側面２１５に押圧された状態で保持される。
【００５０】
既述したように、素子基板１３５はアルミニウムの薄板を基材とし、図３における右側の面に絶縁層を介して回路パターンが形成され、複数の光電変換素子１３０が実装されている。そのため、素子基板１３５は集光された太陽光により加熱されて温度上昇するが、その熱を外気に触れているフレーム部材２１０を介して速やかに放出することができる。これにより素子基板の過熱に基づく問題を未然に防止するとともに高い発電効率を得ることができる。
【００５１】
以上で説明した実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１）
ユニットフレーム２００の第１カバー部材２２０は、光発電モジュール１００ごとの個別のカバー部材ではなく、複数の光発電モジュールに対応した一体のカバー部材としても良い。例えば、発電ユニット１０に４つの光発電モジュール１００が設けられる場合に、窓部２２５や入射支持面２２１、ガイドリブ２２６，２２７等を４カ所設けて一体のカバー部材とし、これをフレーム部材２１０に一体的に着脱するように構成することができる。このような構成によれば、４カ所の入射支持面２２１や２カ所の被支持面２２２を１チャックの同一工程で加工形成することができる。そのため、発電ユニット１０に設けられた複数の光発電モジュール１００について、第１入射面１１１の角度位置のばらつきをより小さく抑制することができる。
【００５２】
（変形例２）
ユニットフレーム２００の入射支持面２２１は、フレーム部材２１０に形成しても良い。すなわち、以上では、光発電モジュール１００の第１入射面１１１を支持する入射支持面２２１を第１カバー部材に設けた構成について説明したが、第１カバー部材２２０をフレーム部材２１０に一体化し、フレーム部材に複数の入射支持面２２１を形成しても良い。このような構成によれば、カバー部材とフレーム部材との接合部（カバー支持面２１２、被支持面２２２）を介することがなく、且つ複数の光発電モジュール１００は同一工程で形成された入射支持面に支持される。そのため、発電ユニット１０に設けられた複数の光発電モジュール１００について、第１入射面１１１の角度位置のばらつきをさらに小さく抑制することができる。
【００５３】
（変形例３）
光発電モジュール１００は、図４に対応する断面図を図１５に示すように、第２プリズム部材１２０の傾斜反射面１２２に対面する位置にミラー１２３を設けた構成（ＴＲＭタイプ）にしてもよい。図１５には、第２プリズム部材１２０の第２入射面１２１に入射した光束がミラー１２３で一度反射された後に第２プリズム部材１２０の内部で全反射を繰り返して集光面１２５に導光される場合の光路ＬＬが例示されている。第２プリズム部材１２０の第２入射面１２１に入射した光束のうち傾斜反射面１２２で全反射できなかった光束は傾斜反射面１２２を透過した後、ミラー１２３で反射される。ミラー１２３で反射された光束は、傾斜反射面１２２を透過して、第２プリズム部材１２０に再入射する。第２プリズム部材１２０に再入射した光束は、第２入射面１２１と傾斜反射面１２２との間で全反射を繰り返して、集光面１２５に導かれる。傾斜反射面１２２とミラー１２３との間には、空気層を設けることが好ましい。ミラー１２３を設けることにより、ミラー１２３を透過した太陽光をミラー１２３で反射させて第２プリズム部材１２０の内部に戻すことができるため、第２プリズム部材１２０をより薄型に設計することができる。
【００５４】
（変形例４）
実施形態では、光電変換素子１３０が実装された素子基板１３５を第２プリズム部材１２０の集光面１２５に接着固定した構成を示したが、素子基板１３５をフレーム部材２１０の内側面２１５に固定しても良い。すなわち、フレーム部材２１０の内側面２１５に、第２プリズム部材１２０の集光面１２５と対向して光電変換素子１３０を有する素子基板１３５を取り付けておき、ベース部材２５０のＰｚ軸方向への付勢力に伴って第２プリズム部材１２０に発生するＰｘ軸方向の分力により、第２プリズム部材１２０の集光面１２５が素子基板１３５に当接して支持されるように構成してもよい。このような構成によれば、素子基板１３５の冷却効率を高めることができる。また、素子基板に実装された光電変換素子１３０等に不具合が発生したような場合に、素子基板のみを容易且つ迅速に着脱交換することができる。
【００５５】
（変形例５）
実施形態では、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶された光発電装置１の設置点の緯度・経度に関する情報と、Ｌｚ軸が向いている方位に関する情報と、現在の年月日および時刻の情報とから、ベースフレーム５に対する太陽の方位を算出し、算出された太陽の方位に応じて駆動機構２０の作動を制御する形態を例示した。しかし、光電変換素子１３０をから出力された電流をモニタして、その出力電流が最大となる方向に光発電モジュール１００の受光面を向けるように、駆動機構２０の作動を制御する構成としても良い。
【００５６】
図１６に、変形例の光発電装置１のブロック構成図を示す。実施形態のブロック構成図である図３と同様に、図１６ではベースフレーム５に設けられた複数の発電ユニット１０及び駆動機構２０のうち１つのみを記載しており、また発電ユニット１０に設けられた複数の光電変換素子１３０のうち１つのみを記載している。
【００５７】
姿勢制御部３０は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、Ａ／Ｄ変換回路３５とを備える。ＣＰＵ３１は演算処理装置であり、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムをＲＡＭ３３上で実行することにより、駆動機構２０の作動を制御する。ＲＯＭ３２は不揮発性の記憶媒体であり、光発電装置１の制御プログラム、光発電装置１の設置点の緯度および経度に関する情報、Ｌｚ軸が向いている方位に関する情報、などが記憶されている。
【００５８】
光電変換素子１３０の出力電流は、パワーコンディショナ４０に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換回路３５にも入力される。Ａ／Ｄ変換回路３５は、光電変換素子１３０の出力電流を所定のサンプリング周波数でサンプリングして、デジタル信号に変換する。このデジタル信号に基づいて、光電変換素子１３０の出力電流の電流値がＲＡＭ３３に記憶される。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶された出力電流の電流値に基づいて、光電変換素子１３０の出力電流が最大となるように駆動機構２０の駆動制御を行う。
【００５９】
図８(ａ)に示したように、導光効率が大きく低下する入射角θxの角度範囲においては、わずかの入射角θxの変動に対して導光効率は大きく低下する。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶される光電変換素子１３０の出力電流の電流値が所定値以上低下したとき、光電変換素子１３０の出力電流をモニタしながら駆動軸１１を中心にして光発電モジュール１００を回転させ、光電変換素子１３０の出力電流が最大となるように光発電モジュール１００の向きを制御する。
【００６０】
図１７は、ＣＰＵ３１により実行される光発電モジュール１００の姿勢制御に関するフローチャートである。ＣＰＵ３１は、光発電装置１を設置したときや日の出の時刻になったときに、図１７に示す処理を実行する。ステップＳ３００では、ＣＰＵ３１は、光発電装置１の初期設定を行う。例えば、光発電装置１の設置位置の緯度および経度に関する情報、Ｐｚ軸方向に関する情報などをＲＯＭ３２から読み出す。ステップＳ３０１では、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路３５が光電変換素子１３０の出力電流の電流値をＲＡＭ３３に記憶する動作を開始させる。例えば、Ａ／Ｄ変換回路３５に光電変換素子１３０の出力電流を所定のサンプリング周波数でサンプリングさせて、Ａ／Ｄ変換させたデジタル信号に基づいて光電変換素子１３０の出力電流をＲＡＭ３３に記憶させる。
【００６１】
ステップＳ３０２では、ＣＰＵ３１は、駆動機構２０を制御して、駆動軸１１を回転させながら光電変換素子１３０の出力電流を検出して、出力電流の電流値が最大となる駆動軸１１の回転角度を検出する。ステップＳ３０３では、ＣＰＵ３１は、駆動機構２０を制御して、駆動軸１１の回転角度をステップＳ３０２の検出された光電変換素子１３０の出力電流の電流値が最大となる回転角度位置に調節する。ステップＳ３０４では、ＣＰＵ３１は、光電変換素子１３０の出力電流が所定量を超えて低下したか否かを判定する。例えば、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３に記憶された最新の電流値Ａｎと、直前の電流値Ａｎ−１の差ΔＡ＝Ａｎ−Ａｎ−１が最新の電流値Ａｎの−１０％以下となったとき、ステップＳ３０４を肯定判定する。ＣＰＵ３１は、ステップＳ３０４が肯定判定されるまでステップＳ３０４の処理を繰り返し、肯定判定されたとき処理をステップＳ３０５に進める。
【００６２】
ステップＳ３０５では、ＣＰＵ３１は、駆動機構２０を制御して、駆動軸１１を回転させながら光電変換素子１３０の出力電流を検出して、出力電流の電流値が最大となる駆動軸１１の回転角度を検出する。ステップＳ３０６では、ＣＰＵ３１は、駆動機構２０を制御して、駆動軸１１の回転角度をステップＳ３０５で検出された出力電流の電流値が最大となる回転角度位置に調節する。ステップＳ３０７では、ＣＰＵ３１は、図１７の処理を終了するか否かを判定する。ＣＰＵ３１は、例えば日の入りの時刻になったとき、ステップＳ３０７の処理を肯定判定する。ＣＰＵ３１は、ステップＳ３０７が否定判定されたとき処理をステップＳ３０４に進め、ステップＳ３０７が肯定判定されたとき図６の処理を終了する。
【００６３】
このような制御形態の光発電装置では、姿勢制御部３０は、光電変換素子１３０の出力電流の電流値が最大となる駆動軸１１の回転角度を走査により検出して、駆動軸１１の回転角度がその検出された角度となるように光発電モジュール１００の姿勢制御を行う。そのため、光発電装置１の設置位置の誤差や設置方位のずれ、装置各部の撓みなどに対してロバスト性の高い追尾を行うことができる。
【００６４】
（変形例６）
実施形態では、発電ユニット１０に備わる各光発電モジュール１００は、駆動軸１１の回転角度位置がゼロ度において、第２プリズム部材の集光面１２５がＬｘ軸方向のマイナス側に向くように、揃えられて設置されていた。しかし、発電ユニット１０に備わる各第２プリズム部材１２０の集光面１２５は、すべてをＬｘ軸方向のプラス側に向けて設置することにしてもよい。また、Ｌｘ軸方向のプラス側に向けて設置するものとマイナス側に向けて設置するものとの両方としてもよい。すなわち、複数の光発電モジュール１００のうち、少なくとも１組の光発電モジュールについて、集光面１２５の配設位置が反対となる方向で設置しても良い。この場合には、ＣＰＵ３１は、集光面１２５をＬｘ軸方向のプラス側に向けて設置した光発電モジュール１００と、マイナス側に向けて設置した光発電モジュール１００との出力差を、駆動機構２０による光発電モジュール１００の駆動を開始する条件とすることができる。
【００６５】
図１８(ａ)および(ｂ)は、第２プリズム部材１２０の集光面１２５を、Ｌｘ軸方向のプラス側に向けて設置する光発電モジュールと、マイナス側に向けて設置する光発電モジュールとの両方を設置した発電ユニットの一例である。図１８(ａ)に図示される発電ユニット１０ａは、駆動軸１１の回転角度位置がゼロ度において、集光面１２５をＬｘ軸方向のプラス側に向けた光発電モジュール１００ｐと集光面１２５をＬｘ軸方向のマイナス側に向けた光発電モジュール１００ｍとがＬｙ軸方向に交互に並んでいる。図１８(ｂ)に図示される発電ユニット１０ｂは、駆動軸１１の回転角度位置がゼロ度において、集光面１２５をＬｘ軸方向のプラス側に向けた光発電モジュール１００ｐに集光面１２５を連続して並べた両側にＬｘ軸方向のマイナス側に向けた光発電モジュール１００ｍが隣接するようにＬｙ軸方向に並べられている。各集光面１２５には、光電変換素子１３０が結合される。なお、発電ユニットに含まれる光発電モジュール１００ｐの個数と光発電モジュール１００ｍの個数とは、同数であることが望ましい。
【００６６】
図１９(ａ)は、入射角θxと光発電モジュール１００ｐの導光効率６００ｐとの関係、および、入射角θxと光発電モジュール１００ｍの導光効率６００ｍとの関係がそれぞれ図示されている。図１９(ａ)に示されるように、光発電モジュール１００ｐの導光効率６００ｐが低下する勾配は、入射角θxが正のときの方が負のときより大きい。一方、光発電モジュール１００ｍの導光効率６００ｍは、光発電モジュール１００ｐの導光効率６００ｐとは対称の関係にあり、光発電モジュール１００ｍの導光効率６００ｍが低下する勾配は、入射角θxが負のときの方が正のときより大きい。これは光発電モジュールの構造によるものである。
【００６７】
図１９(ｂ)は、光発電モジュール１００ｐの導光効率６００ｐと光発電モジュール１００ｍの導光効率６００ｍとの差と、入射角θxとの関係を示す図である。導光効率６００ｐと導光効率６００ｍの勾配の差が大きいθx＝±２°付近で、導光効率６００ｐと導光効率６００ｍの差の絶対値が大きくなっている。導光効率６００ｐと導光効率６００ｍの差の絶対値が大きいθx＝±２°付近では、光発電モジュール１００ｐおよび１００ｍからそれぞれ出力される電流の電流値の差も大きくなる。ＣＰＵ３１は、光発電モジュール１００ｐの出力電流と光発電モジュール１００ｍの出力電流のそれぞれの電流値の差を算出して、その差が所定値以上となったことを開始条件として駆動機構２０による回転駆動を開始する。そして、ＣＰＵ３１は、発電ユニット単位での出力電流が最大となる駆動軸１１の回転角度を検出して、その回転角度に駆動軸１１を回転させる。なお、ＣＰＵ３１は、出力電流の差の正負に基づいて駆動軸１１の回転方向を決定し、出力電流の差の値により駆動軸１１の回転角度を算出することも可能である。なお、発電ユニットに光発電モジュール１００ｐと光発電モジュール１００ｍとを備えることにより、発電ユニットにおける重量のバランスが改善され、発電ユニット１０の駆動制御の精度が向上する。
【００６８】
以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで例示に過ぎず、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  光発電装置
１０  発電ユニット
２０  駆動機構
３０  姿勢制御部
１００  光発電モジュール
１０１  集光モジュール
１１０  第１プリズム部材
１１１  第１入射面
１１２  シリンドリカルレンズ（集光構造）
１１５  出射面
１１６  偏向構造（１１６ａ  第１面、１１６ｂ  第２面）
１２０  第２プリズム部材
１２１  第２入射面
１２２  傾斜反射面
１２５  集光面
１３０  光電変換素子
１３５  素子基板
２００  ユニットフレーム
２１０  フレーム部材
２１２  カバー支持面
２２０  第１カバー部材
２２１  入射支持面
２２２  被支持面
２３０  ベースモジュール
２５０  ベース部材
２５２  プリズム支持面
２６５  コイルバネ（付勢部材）
【図１】
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【図２】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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