(57)【要約】【課題】簡単な構造で且つ少ないエネルギーでソーラーパネルの傾斜角を調整する。【解決手段】水上太陽光発電装置４は、ソーラーパネル１０と、ソーラーパネル１０を水上で支持すると共にソーラーパネル１０の傾斜角を調整する際の回転軸になる主浮体９と、主浮体９に支持軸１２を介して連結していて内部に貯留される水の水位によって主浮体９の回転角度を変化させてソーラーパネル１０の傾斜角を調整する傾斜角制御用浮体１１とを備えた。傾斜角制御用浮体１１は中空の管体である。コンプレッサーから傾斜角制御用浮体１１の内部に空気を出し入れすることで下部開口から水を出し入れし、傾斜角制御用浮体１１内の水位を調整して主浮体９を回転させてソーラーパネル１０の傾斜角を調整する。【選択図】図２
2015205632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルを水上で支持すると共に前記ソーラーパネルの傾斜角を調整する際の回転軸になる主浮体と、
前記主浮体に連結されていて内部に貯留される水の水位によって前記主浮体の回転角度を変化させて前記ソーラーパネルの傾斜角を調整可能な傾斜角制御用浮体と、
を備えたことを特徴とする水上太陽光発電装置。
【請求項２】
前記傾斜角制御用浮体は中空の管体であり、内部に空気または水を出し入れして水位を調整する浮力調整手段に接続されている請求項１に記載された水上太陽光発電装置。
【請求項３】
前記浮力調整手段は、前記傾斜角制御用浮体内に空気を出し入れすることで内部の水位を調整するコンプレッサーである請求項２に記載された水上太陽光発電装置。
【請求項４】
前記浮力調整手段は、前記傾斜角制御用浮体内に水を出し入れすることで内部の水位を調整するポンプである請求項２に記載された水上太陽光発電装置。
【請求項５】
前記傾斜角制御用浮体には、重力によって前記ソーラーパネルの転倒を防ぐ転倒防止体が連結されている請求項１から４のいずれか１項に記載された水上太陽光発電装置。
【請求項６】
前記転倒防止体は、内部に水を注入可能な中空体である請求項５に記載された水上太陽光発電装置。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれか１項に記載された水上太陽光発電装置を複数連結してなる支持浮体と、太陽を追尾して前記支持浮体を回転可能に支持する旋回機構とを備え、
前記旋回機構は、前記支持浮体に連結された外層浮体と、前記外層浮体に関連して相対的に昇降可能な内層浮体と、前記外層浮体及び内層浮体の一方の昇降運動を前記外層浮体の回転運動に変換させる運動変換機構とを備えたことを特徴とする水上太陽光発電システム。
【請求項８】
集光部材と、
前記集光部材を水上で支持すると共に前記集光部材の傾斜角を調整する際の回転軸になる主浮体と、
前記主浮体に連結されていて内部に貯留される水の水位によって前記主浮体の回転角度を変化させて前記集光部材の傾斜角を調整可能な傾斜角制御用浮体と、
を備えたことを特徴とする水上太陽光集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電効率の高い水上太陽光発電装置と水上太陽光発電システム、そして水上太陽光集光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソーラーパネルの向きを太陽の位置に応じて追尾させることのできる水上太陽光発電装置として、特許文献１に記載されたものが提案されている。
この水上太陽光発電装置は、水上で非回転の浮き姿勢に保持される透明球殻内に、太陽電池ユニットを傾動及び自転可能に吊持したもので、太陽電池ユニットは、球殻の内面に複数箇所で当接する支持枠と、支持枠に取り付けられたソーラーパネルと、支持枠の裏面側に枢着された旋回体と、支持枠に固設された円環状のラックギヤとを具備している。また、旋回体は、ラックギヤに噛合するピニオン及びその回転駆動手段と、ラックギヤの円環の半径方向に沿って移動可能な方向設定ウエイト及びその移動手段とを具備している。
【０００３】
そして、太陽電池ユニットが球殻内で方向設定ウエイト側を下位とした傾斜姿勢をとり、方向設定ウエイトの半径方向移動と旋回体の旋回移動に伴う重心の変位によって、ソーラーパネルの傾斜角及び方位角を変化できるようにしている。
【０００４】
特許文献２に記載された水上太陽光発電装置は、ソーラーパネルを傾斜角調整可能に支持する水上浮体構造物に搭載した発電ユニットを旋回機構によって、太陽位置の変化に追尾して旋回させるようにしている。この発電装置では、ソーラーパネルの傾斜角を調整する傾斜角調整機構と、水上浮体構造物を太陽を追尾して旋回させる、無段変速ギヤボックス、べベルギヤやリンク等の動力伝達機構を備えた旋回機構と、を同期して機械的に制御する同期機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３８２７０号公報
【特許文献２】特開２０１４−２４３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された水上太陽光発電装置は、個々のソーラーパネルに対して個別に複雑な構造の太陽への追尾機構を設ける必要があり、この追尾機構を小規模設備に適用することは難しくないが、大規模設備に適用するにはコストがかかり過ぎると共に大きな駆動エネルギーが必要になるという欠点があった。また、球殻の中に太陽電池ユニットを設置する必要があるので、追尾機構の組立てとメンテナンスに手間がかかるという欠点もあった。さらに、個々のソーラーパネルが入った球殻を水底にそれぞれ固定する必要があるため、移設が難しいという問題もある。
【０００７】
また、特許文献２に記載された水上太陽光発電装置も、ソーラーパネルの傾斜角を調整する機構が複雑であり、傾斜角調整機構の組立てとメンテナンスに手間がかかる上に傾斜角調整に大きな駆動エネルギーが必要であるという不具合があった。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で且つ少ないエネルギーでソーラーパネルを太陽に追尾させることができるようにした水上太陽光発電装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、大規模太陽光発電に適用して簡単な構造で且つ少ないエネルギーでソーラーパネルを太陽に追尾させることができ、しかもソーラーパネル群の発電効率の向上を図ることができると共に、メンテナンスの容易化を図ることができるようにした水上太陽光発電システムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、簡単な構造で且つ少ないエネルギーで集光部材を太陽に追尾させることができるようにした水上太陽光集光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】
【００１０】
本発明による水上太陽光発電装置は、太陽光を受光して発電可能なソーラーパネルと、ソーラーパネルを水上で支持すると共にソーラーパネルの傾斜角を調整する際の回転軸になる主浮体と、主浮体に連結されていて内部に貯留される水の水位によって主浮体の回転角度を変化させてソーラーパネルの傾斜角を調整可能な傾斜角制御用浮体と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、傾斜角制御用浮体内の水位を調整することで変動する浮力によって主浮体を回転させ、ソーラーパネルの傾斜角を太陽の高度に応じて変化させることができる。
【００１１】
また、傾斜角制御用浮体は中空の管体であり、内部に空気または水を出し入れして水位を調整する浮力調整手段に接続されていることが好ましい。
浮力調整手段によって空気または水を傾斜角制御用浮体に出し入れすることで傾斜角制御用浮体の浮力を増減調整し、傾斜角制御用浮体を水面に対して昇降させることで主浮体を回転させ、ソーラーパネルの傾斜角を変化させることができる。
【００１２】
また、浮力調整手段は、傾斜角制御用浮体内に空気を出し入れすることで内部の水位を調整するコンプレッサーであってもよい。
コンプレッサーによって傾斜角制御用浮体内に空気を出し入れすることで傾斜角制御用浮体の水位を増減させ、浮力を変化させてソーラーパネルの傾斜角を変化させる。なお、この場合、傾斜角制御用浮体の下部に水を出し入れする開口が設けられていることが好ましい。
【００１３】
また、浮力調整手段は、傾斜角制御用浮体内に水を出し入れすることで内部の水位を調整するポンプであってもよい。
ポンプによって傾斜角制御用浮体内に水を出し入れすることで傾斜角制御用浮体の水位を増減させ、浮力を変化させてソーラーパネルの傾斜角を変化させる。なお、この場合、傾斜角制御用浮体の上部に空気を出し入れする開口が設けられていることが好ましい。
【００１４】
また、傾斜角制御用浮体には、重力によってソーラーパネルの転倒を防ぐ転倒防止体が連結されていてもよい。
ソーラーパネルに風が吹き付けても、主浮体を回転軸としてソーラーパネルが回転して倒れることを、傾斜角制御用浮体に重力の大きい転倒防止体の荷重がかかることで防止できる。
【００１５】
また、転倒防止体は内部に水を注入可能な中空体であってもよく、中空体内に水を充填させた重さでソーラーパネルの転倒を防止できる。
【００１６】
本発明による水上太陽光発電システムは、上述した水上太陽光発電装置を複数連結してなる支持浮体と、太陽を追尾して支持浮体を回転可能に支持する旋回機構とを備え、旋回機構は、支持浮体に連結された外層浮体と、外層浮体に関連して相対的に昇降可能な内層浮体と、外層浮体及び内層浮体の一方の昇降運動を外層浮体の回転運動に変換させる運動変換機構とを備えたことを特徴とする。
本発明による水上太陽光発電システムによれば、相対的に昇降可能に保持した外層浮体及び内層浮体の一方の昇降運動を運動変換機構によって外層浮体の回転運動に変換させ、これによって旋回機構によって支持浮体に連結された複数の水上太陽光発電装置を一体に回転させると共に、複数の水上太陽光発電装置について、傾斜角制御用浮体内の水位を調整することで変動する浮力によって主浮体を回転させ、ソーラーパネルの向きと傾斜角を太陽の方位と高度に応じて変化させることができる。
【００１７】
本発明による水上太陽光集光装置は、集光部材と、集光部材を水上で支持すると共に集光部材の傾斜角を調整する際の回転軸になる主浮体と、主浮体に連結されていて内部に貯留される水の水位によって主浮体の回転角度を変化させて集光部材の傾斜角を調整可能な傾斜角制御用浮体と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、傾斜角制御用浮体内の水位を調整することで変動する浮力によって主浮体を回転させ、プリズムシートや反射鏡等の集光部材の傾斜角を太陽の高度に合わせて変化させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による水上太陽光発電装置によれば、傾斜角制御用浮体内の水位を調整することによって主浮体を回転させてソーラーパネルの傾斜角を調整することができるため、装置の構造が簡単でメンテナンスが容易であり、製造コストを低減できる。
また、本発明による水上太陽光発電システムによれば、各ソーラーパネルの傾斜角を簡単且つ容易に調整できる上に、少ないエネルギーで複数の水上太陽光発電装置のソーラーパネルを太陽の高度に追尾させることができる。
【００１９】
本発明による水上太陽光集光装置によれば、傾斜角制御用浮体内の水位を調整することによって主浮体を回転させて集光部材の傾斜角を調整することができるため、装置の構造が簡単でメンテナンスが容易であり、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態による水上太陽光発電システムを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示す水上太陽光発電システムに備えた水上太陽光発電装置の斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図２に示す水上太陽光発電装置に設けたコンプレッサーで空気を出し入れする機構を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図２に示す水上太陽光発電装置に設けたポンプで水を出し入れする機構を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は傾斜角制御用浮体の水位に応じたソーラーパネルの傾斜角の変化を示す図である。
【図６】支持浮体の中央軸に設けた旋回機構と支柱を示す図である。
【図７】図６に示す旋回機構における内層浮体と外層浮体と運動変換機構とを示す縦断面図である。
【図８】旋回機構の変形例を示す図７と同様な縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態による水上太陽光発電装置の変形例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第二実施形態による水上太陽光発電装置の斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は図１０に示す水上太陽光発電装置の転倒防止体による重力と風との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図１乃至図８を参照して、本発明の実施形態による水上太陽光発電装置とこれを備えた水上太陽光発電システムについて説明する。
図１に示す水上太陽光発電システム１は例えば略Ｈ字状の支持浮体２の対向する支持軸２ａに沿って複数のロープ３または棒体を張架させ、各ロープ３に沿って複数の水上太陽光発電装置４が取り付けられて係留されている。そして、支持浮体２の中央軸２ｂの中央には水底に設置された基台５から上方に延びる支柱６が連結され、支柱６の上部と支持浮体２の中央軸２ｂとの間には、多数の水上太陽光発電装置４を支持浮体２と一体に回転させて太陽の方位を追尾させる旋回機構７が設置されている。
【００２２】
次に本発明の実施形態による水上太陽光発電装置４について、図２〜図５によって説明する。図２に示す水上太陽光発電装置４は、水上に浮かぶ主浮体９と、主浮体９に取り付けられたソーラーパネル１０と、主浮体９に支持具１２を介して取り付けられてソーラーパネル１０の傾斜角を調整するための傾斜角制御用浮体１１とを備えている。
主浮体９は例えば中空構造で円筒状の筒体を有しており、その表面には１または複数枚のソーラーパネル１０が所定の傾きで固定されている。主浮体９は筒体が水平状態で水上に浮かんでいる。傾斜角制御用浮体１１は支持具１２を介して主浮体９に連結されており、例えば中空構造で円筒状の筒体を形成している。傾斜角制御用浮体１１はソーラーパネル１０側に傾斜して保持され、ソーラーパネル１０は傾斜角制御用浮体１１と鋭角をなすように保持されている。
【００２３】
傾斜角制御用浮体１１は、筒体内部の上部側に空気が貯留され、下部側に水が貯留された構成を有している。傾斜角制御用浮体１１内に空気または水を出し入れすることで水位を変化させて傾斜角制御用浮体１１の浮力を増減調整してその傾斜角を調整し、これによってソーラーパネル１０の傾斜角を調整するようにしている。
傾斜角制御用浮体１１内の水位及び浮力を調整する浮力調整手段として、図３に示す例では、空気を給排気するコンプレッサー１３が設置されている。この場合、傾斜角制御用浮体１１は筒体の下端部に水面下に位置する開口１１ａが形成されており、筒体内の水面よりも上方にコンプレッサー１３に連結された連結管１４が接続されている。
【００２４】
図３（ａ）において、コンプレッサー１３から空気を傾斜角制御用浮体１１に充填すると筒体内で水面が低下し、傾斜角制御用浮体１１は浮力が増大して上昇するので主浮体９が反時計方向に回転し、ソーラーパネル１０の傾斜角が大きくなる。また、図３（ｂ）において、傾斜角制御用浮体１１内からコンプレッサー１３に空気を排出すると筒体内の水面が上昇して浮力が小さくなって降下するので主浮体９が時計回りに回転し、ソーラーパネル１０の傾斜角が小さくなる。
【００２５】
また、浮力調整手段の他の例として、コンプレッサー１３に代えて、図４に示すように水を供給するポンプ１６を設置してもよい。図４（ａ）において、水面に対して垂直または傾斜状態にある傾斜角制御用浮体１１の底面から連結管１７を介してポンプ１６に連結し、また、傾斜角制御用浮体１１の上端部に空気を出し入れする開口１１ｂを形成した。
【００２６】
そして、図４（ａ）に示すように、ポンプ１６によって傾斜角制御用浮体１１の底部から連結管１７を介して水を排出すると、開口１１ｂから空気が吸引され、浮力が増大して傾斜角制御用浮体１１が上昇し、主浮体９が反時計回りに回転することでソーラーパネル１０の傾斜角が大きくなる。また、図４（ｂ）に示すように、ポンプ１６から連結管１７を介して水を傾斜角制御用浮体１１内に供給すると、浮力が低下し重力が増大するため、傾斜角制御用浮体１１が水面下に向けて低下し、主浮体９が時計回りに回転することでソーラーパネル１０の傾斜角が小さくなる。
【００２７】
本実施形態による水上太陽光発電装置４は上述の構成を備えており、次に図５によってソーラーパネル１０の傾斜角調整方法について説明する。
例えば、水上太陽光発電装置４を波の小さい湖や池やプール、あるいは内海等に載置させて太陽光発電に用いる。そして、朝や夕方等、太陽の高度が低い場合には、図５（ａ）に示すように、浮力調整手段としてのコンプレッサー１３またはポンプ１６によって、傾斜角制御用浮体１１内の水量を減らして筒体内の水面を低下させ、浮力を増大させて傾斜角制御用浮体１１を上昇させる。すると、支持具１２を介して主浮体９は反時計方向に回転してソーラーパネル１０の傾斜角を例えば７０度程度に増大させる。これによって太陽光をソーラーパネル１０でよく受光することができる。
【００２８】
また、太陽の高度が高くなる時間帯では、図５（ｂ）に示すように、浮力調整手段によって傾斜角制御用浮体１１内に水を供給するか空気を排出することで重力を増大させて浮力を低下させ、傾斜角制御用浮体１１を降下させることによって、主浮体９を時計回りに回転させてソーラーパネル１０の傾斜角を例えば４５度程度に設定し、斜め上方からの太陽光を受光する。
更に、夏の正午等の太陽が真上近くになるような場合には、図５（ｃ）に示すように、浮力調整手段によって傾斜角制御用浮体１１内に更に水を供給するか空気を排出することで重力を増大させて浮力を低下させ、傾斜角制御用浮体１１を水中に降下させることによって、主浮体９を時計回りに回転させてソーラーパネル１０の傾斜角を例えば１０度程度に設定し、真上近くからの太陽光をソーラーパネル１０で受光する。
【００２９】
また、昼前後では、図５（ｃ）に示すように、浮力調整手段によって傾斜角制御用浮体１１内に更に水を供給するか空気を排出することで重力を増大させて浮力を低下させ、傾斜角制御用浮体１１を水中に降下させる。これによって、主浮体９を時計回りに回転させてソーラーパネル１０の傾斜角を例えば１０度程度に設定し、真上からの太陽光をソーラーパネル１０で受光する。
また、台風や強風状態等の場合では、図５（ｄ）に示すように、浮力調整手段によって傾斜角制御用浮体１１内に更に水を供給するか空気を排出することで重力を増大させて浮力を更に小さくし、傾斜角制御用浮体１１と支持具１２をほぼ水面下に沈める。これによって、主浮体９を時計回りに更に回転させてソーラーパネル１０を水面上に倒して例えば０度の傾斜角に設定することで、ソーラーパネル１０が強風で倒れたり飛散や破損等したりすることを防止する。
【００３０】
上述のように本実施形態による水上太陽光発電装置４によれば、従来の太陽電池ユニットのようにウエイトや円環状のラックギヤ等の複雑な駆動機構を必要とせず構成が簡単であり、しかもソーラーパネル１０の傾斜角の調整はコンプレッサー１３やポンプ１６等の浮力調整手段によって行うことができるのでメンテナンス等も容易で、低コストであるという利点がある。しかも、台風や強風等の場合には、ソーラーパネル１０を水面上で水面と略平行に保持して傾斜角制御用浮体１１や支持具１２等を水中に沈めて保護できるため強風による飛散や破損等の被害を防止できる。
【００３１】
次に、上述した水上太陽光発電装置４を多数設置した水上太陽光発電システム１について図１及び図６〜図８によって説明する。
図１及び図６において、水上太陽光発電システム１は、例えば略Ｈ字状の支持浮体２の対向する支持軸２ａ間に所定間隔で張られた複数のロープ３に多数の水上太陽光発電装置４が並列に係留されている。支持浮体２の中央軸２ｂの中央と支柱６の上部との間に、多数の水上太陽光発電装置４を支持浮体２と一体に回転させて太陽の方位を追尾させる旋回機構７が設置されている。
【００３２】
旋回機構７は、外層浮体２０と内層浮体２１との組み合わせによって構成されており、内層浮体２１は、下端が基台５に連結された支柱６により、回転を拘束された状態で昇降可能に、即ち水面に対する相対高さが変えられるように支持されている。支柱６の途中には長さ調整機構２２が設けられるとともに、その上下側には内層浮体２１を昇降可能とするための屈曲継手２３、２４が設けられている。
【００３３】
支持浮体２の中央軸２ｂには、その長さ方向中央に外層浮体２０が連結されており、外層浮体２０の中央に貫通孔２０ａを形成し、この貫通孔２０ａに内層浮体２１が螺合して貫通している。外層浮体２０は支持浮体２の中央軸２ｂと支持軸２ａとロープ３を介して多数の水上太陽光発電装置４を連結している。つまり外層浮体２０は、支持浮体２と一体に回転可能で且つ昇降可能に結合されている。また、支持浮体２が水面に浮いている関係上、外層浮体２０は水面に対し常に一定の高さ位置に保たれている。一方、内層浮体２１は軸状をなしており、外層浮体２０の貫通孔２０ａに螺合された状態で昇降可能な浮体として、水平面内での回転を拘束されて下端に屈曲継手２３を設けた受け入れ筒部２６の穴２６ａ内に昇降可能に挿入されている。
【００３４】
図７において、旋回機構７の一例を縦断面で示すように、外層浮体２０と内層浮体２１との間に、内層浮体２１の昇降運動を、支持浮体２の中央軸２ｂに連結された外層浮体２０の水平面内での回転運動に変換する運動変換機構２８としての螺旋ガイド機構２８Ａが設けられている。具体的には、外層浮体２０の貫通孔２０ａの内周面に形成された凹螺旋条３０と内層浮体２１の外周面に形成された凸螺旋条３１とが螺合状態に保持されている。
そして、これら凸螺旋条３１と凹螺旋条３０によって、内層浮体２１の外層浮体２０に対する相対的な昇降運動（矢印Ｂで示す上下運動）を外層浮体２０の回転運動（矢印Ａで示す回転運動）に変換する互いに係合した内層浮体２１側の凸螺旋条３１と外層浮体２０側の凹螺旋条３０の組み合わせが設けられている。なお、内層浮体２１側に凹螺旋条３０を設けるとともに外層浮体２０側に凸螺旋条３１を設けても良い。
【００３５】
そして、内層浮体２１には内部タンク２１Ａが形成されており、給排水用のポンプやバルブ等による昇降駆動機構（いずれも図示略）によって内部タンク２１Ａ内への注水量と空気を増減することで内部タンク２１Ａ内の空気と水による浮力の調整を行うことができる。
内部タンク２１Ａへの空気や水の給排調整機構は、上述した水上太陽光発電装置４の傾斜角制御用浮体１１における浮力調整手段と同一構成のもの、例えばコンプレッサー１３またはポンプ１６を採用できる。そのため、内層浮体２１への水や空気の給排制御によって内層浮体２１の昇降運動を制御することができる。
【００３６】
従って、回転を拘束された状態の内層浮体２１を空気や水の給排調整によって昇降運動させることで（具体的には、水面に対する高さ位置を変更させることで）、外層浮体２０に固定された支持浮体２に連結された多数の水上太陽光発電装置４を、水平面内で回転させることができて、多数のソーラーパネル１を一体に太陽の方位に追尾させることができる。
【００３７】
また、外層浮体２０と内層浮体２１におけるネジ状の凹螺旋条３０と凸螺旋条３１の組み合わせに関し、摩擦が大きい場合には、凸螺旋条３１の代わりに、螺旋に沿って複数のローラを回転自在に配置し、これらローラをローラの断面に合わせた断面形状を有する凹螺旋条３０に嵌めて、運動変換機構２８としての螺旋ガイド機構を構成してもよい。この場合、ローラはバランス上の要請から円周方向に等間隔で３個以上設けることが好ましい。
【００３８】
また、水上太陽光発電システム１における旋回機構７の変形例として、図８に示す構成を採用してもよい。
図８に示す支持浮体２の旋回機構３３において、内層浮体２１の外周面に雄ネジ状の凸螺旋条３１を設け、外層浮体２０の中央に設けた上下方向の貫通孔２０ａに雌ねじ状の凹螺旋条３０を設けて、凹螺旋条３０と凸螺旋条３１は互いに螺合状態とされている。
凹螺旋条３０と凸螺旋条３１とは、運動変換機構２８として、外層浮体２０の内層浮体２１に対する相対的な昇降運動を外層浮体２０の回転運動に変換する螺旋ガイド機構２８Ｂを構成する。また、本変形例では、外層浮体２０の貫通孔２０ａに、軸状の内層浮体２１を水面に対し常に一定の高さ位置となるように高さを制限させた状態で貫通させている。
【００３９】
しかも、外層浮体２０の貫通孔２０ａの周囲には内部タンク２０Ａを形成し、この内部タンク２０Ａに対してポンプＰにより水を給排水することで、浮力を調整して外層浮体２０を内層浮体２１に沿って昇降させるようにしている。つまり、ポンプＰは、昇降浮体である外層浮体２０の内部タンク２０Ａへの注水量の増減による外層浮体２０の浮力の調整を行って昇降運動させる昇降駆動機構を構成している。また、内部タンク２０Ａの上端部には空気を出入りさせる開口（図示せず）を設けている。
【００４０】
従って、上述した本実施形態による水上太陽光発電システム１は、太陽の東から西への方位の移動に応じて、内層浮体２１に対して外層浮体２０を相対的に昇降させることで外層浮体２０を回転させて、支持浮体２に設けたロープ３に係留された多数の水上太陽光発電装置４を旋回させることで追尾させることができる。しかも、各水上太陽光発電装置４において、傾斜角制御用浮体１１内への空気や水の給排制御によってソーラーパネル１０の傾斜角を太陽の高度に応じて調整できる。
【００４１】
なお、本発明による水上太陽光発電装置とこれを備えた水上太陽光発電システムは、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で上述した実施形態の構成を適宜変更することができる。
図９は、上述した実施形態による水上太陽光発電装置４の変形例を示すものであり、本変形例では、複数の水上太陽光発電装置４に対して１つのコンプレッサー１３を配設している。そして、コンプレッサー１３に接続された連結管１４を複数に分岐させて複数の水上太陽光発電装置４の傾斜角制御用浮体１１に接続して空気を吸排気するように制御している。
【００４２】
また、コンプレッサー１３に代えてポンプ１６を配設して連結管１７を分岐して複数の傾斜角制御用浮体１１の水面下に位置する下部に接続して水を給排水するようにしてもよい。  
なお、傾斜角制御用浮体１１におけるコンプレッサー１３やポンプ１６を内部タンク２１Ａや内部タンク２０Ａにも接続して、バルブによって連結管１４，１７を開閉制御することで共用してもよい。あるいは、コンプレッサー１３やポンプ１６を、連結管１７を介して内層浮体２１の内部タンク２１Ａや外層浮体２０の内部タンク２０Ａに接続させて空気や水を給排させて昇降と回転を制御させてもよい。
【００４３】
図１０は本発明の第二実施形態による水上太陽光発電装置４を示すものである。図１０において、水上太陽光発電装置４は主浮体９とソーラーパネル１０と傾斜角制御用浮体１１とを備えており、更に複数の傾斜角制御用浮体１１に連結されて重りとしての機能を有する転倒防止体３８を備えている。
転倒防止体３８はソーラーパネル１０の受光面が反転して水面に面接触しないように傾斜角制御用浮体１１に連結して荷重を付与できればよいが、本実施形態では略円筒状であり、水面に浮かべた状態で上面に水を流入させる開口部３８ａを設けている。あるいは、水より比重の大きい鉄などの金属やセラミック等で形成してもよい。
【００４４】
本第二実施形態による水上太陽光発電装置４は、図１１（ａ）に示すように、水上太陽光発電装置４を水面に浮かべた状態で、傾斜角制御用浮体１１によってソーラーパネル１０の傾斜角を制御させ、この状態で転倒防止体３８は水面下に位置している。そして、転倒防止体３８は上面の開口部３８ａまで水が貯留されて重りとなっており、水面下の体積に相当する浮力より重力による重りの方が大きく設定されている。
そのため、図１１（ｂ）に示すように、ソーラーパネル１０の傾斜角が大きい場合等に、ソーラーパネル１０の裏面に風が吹き付けたとしても転倒防止体３８の重力によって倒れることを防止できる。
【００４５】
なお、上述した各実施形態による水上太陽光発電装置４では、ソーラーパネル１０と傾斜角制御用浮体１１とは非接触であり、主浮体９を介して互いに連結された構成であるが、この構成に代えて、ソーラーパネル１０の上端付近と傾斜角制御用浮体１１の上端付近との間に、補強部材を配設して互いに連結するようにしてもよい。このような構成を採用すれば、ソーラーパネル１０と傾斜角制御用浮体１１との角度が強固に固定されるため、強風などにさらされたとしてもソーラーパネル１０と傾斜角制御用浮体１１との角度が変動しないので、水上太陽光発電装置４の強度が高く傾斜角調整の精度が良好であり、耐久性が向上する。
【００４６】
なお、上述の実施形態では、ソーラーパネル１０を用いた水上太陽光発電装置４とこれを備えた水上太陽光発電システム１について説明したが、本発明はこのような太陽光発電装置やシステムに限定されるものではなく、ソーラーパネル１０に代えてプリズムシートや反射鏡等の集光部材を採用した水上太陽光集光装置やこれら水上太陽光集光装置を複数備えて太陽を追尾する水上太陽光集光システムにも適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  水上太陽光発電システム
２  支持浮体
２ａ  支持軸
２ｂ  中央軸
３  ロープ
４  水上太陽光発電装置
５  基台
６  支柱
７、３３  旋回機構
９  主浮体
１０  ソーラーユニット
１１  傾斜角制御用浮体
１２  支持軸
１３  コンプレッサー
１４、１７  連結管
１６  ポンプ
２０  外層浮体
２０Ａ、２１Ａ  内部タンク
２１  内層浮体
３０  凹螺旋条
３１  凸螺旋条
３８  転倒防止体
【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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