(57)【要約】【課題】簡易な機構で効率よく発電するための発電装置を提供する。【解決手段】太陽電池パネル２５は、取付具を介して取付軸２０に取り付けられている。取付軸２０の一端部には、ガイド付き回動操作部３０の円板３１の中心に固定されている。円板３１の外周部には、位置合わせ部材３４と整合することにより、太陽電池パネル２５を予め定めた角度にするガイドマーク３２が形成されている。円板３１の円周部には、チェーン３５が巻かれて垂れ下がっている。このチェーン３５を回動操作して、三角形状をした位置合わせ部材３４の先端と、三角形状をしたガイドマーク３２の先端とを整合させて、太陽電池パネル２５を所定の傾斜角度に傾斜させる。【選択図】図２
2015146408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付軸を介して回動可能に固定された太陽電池パネルを備えた発電装置であって、
前記取付軸を手動で回動させる操作部と、
前記操作部に、太陽の位置に応じて、太陽電池パネルの角度を変更するためのガイドを設けたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記ガイドには、角度に応じた目印が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記ガイドには、角度に応じたロック機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記角度は、暦に応じて決定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記角度は、前記太陽電池パネルが設置される地域に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池パネルを備えた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンエネルギーとして太陽光を用いて発電を行なう発電装置が知られている。この発電装置においては、太陽の位置と太陽電池パネルの向きによって発電効率が異なる。そこで、太陽の動きに追従して太陽電池パネルの傾きを変更する発電装置が検討されている（例えば、特許文献１の第１頁、図１参照。）。特許文献１には、太陽電池パネルと、太陽電池パネルを太陽光と垂直に交差する方向へ回動させて太陽光を追尾する追尾駆動部と、追尾駆動部を載置して固定する支柱と、追尾駆動部を制御するための追尾制御部とを備えた太陽光発電装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９３３１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、特許文献１に記載の技術においては、太陽電池パネルの傾きを制御する制御部や駆動部を準備する必要があり、設備投資が大きくなる。更に、これらを動作させるための電力が必要である。
【０００５】
本発明は、簡易な機構で効率よく発電するための発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する発電装置は、取付軸を介して回動可能に固定された太陽電池パネルを備えた発電装置であって、前記取付軸を手動で回動させる操作部と、前記操作部に、太陽の位置に応じて、太陽電池パネルの角度を変更するためのガイドを設けたことを要旨とする。この構成によれば、ガイドに従って手動で太陽電池パネルの角度を変更できる。更に、簡易な機構で太陽電池パネルを効率よく発電できる角度に変更することができる。
【０００７】
上記発電装置において、前記ガイドには、角度に応じた目印が設けられていることが好ましい。この構成によれば、簡易な機構で、目印に従って太陽電池パネルの角度を調整することができる。
【０００８】
上記発電装置において、前記ガイドには、角度に応じたロック機構が設けられていることが好ましい。この構成によれば、効率よく発電できる角度に傾斜させた太陽電池パネルの傾斜角度を保持することができる。
【０００９】
上記発電装置において、前記角度は、暦に応じて決定されていることが好ましい。この構成によれば、暦によって傾斜させる角度が決定されるので、季節に応じて効率よく発電できる角度に太陽電池パネルを傾斜させることができる。
【００１０】
上記発電装置において、前記角度は、前記太陽電池パネルが設置される地域に基づいて決定されていることが好ましい。この構成によれば、太陽電池パネルが設置される地域に応じて効率よく発電できる角度に太陽電池パネルを傾斜させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な機構で効率よく発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の発電装置の全体構成を説明する斜視図。
【図２】本実施形態のガイド付き回動機構を説明する説明図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部拡大斜視図。
【図３】本実施形態のガイドマークと太陽電池パネルとの角度とを説明する説明図であって、（ａ）は夏、（ｂ）は春秋、（ｃ）は冬の場合を示す。
【図４】ガイドマークの形成方法を説明する説明図。
【図５】変更例を説明する説明図であって、（ａ）はガイド付き回動機構の概略正面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大斜視図、（ｃ），（ｄ）は（ｂ）の変更例を示す。
【図６】変更例を説明する説明図であって、（ａ）はガイド付き回動機構の左側面図、（ｂ）は（ａ）の概略正面図を示す。
【図７】変更例におけるガイド付き回動機構を説明する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した発電装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。本実施形態の発電装置は、太陽光を用いて発電する装置であって、農地、運動場、及び駐車場等に設置される。
図１に示すように、本実施形態の発電装置１０は、複数の太陽電池パネル２５と、この太陽電池パネル２５を支持する架台とを備えている。
【００１４】
架台は、地面に立設され、マトリクス状に配置された複数の支柱１１と、各列の支柱１１の上端に固定されて平行に配置される複数の支持部材１２とから構成されている。更に、架台には、各支柱１１と支持部材１２とを連結して補強する一対の斜め部材１３が設けられている。なお、図１においては、支柱１１と斜め部材１３は、マトリクスで外辺一列に配置されたもののみを表示している。
【００１５】
そして、支持部材１２に対して直交し支持部材１２間を渡るように、架台上に取付軸２０が設けられている。この架台は、地面から所定高さの位置で、太陽電池パネル２５を支持する。本実施形態では、支柱１１間で、取付軸２０上に、所定数（図では４枚）の太陽電池パネル２５を支持する。ここで、取付軸２０を配置する間隔は、発電装置１０を設置する場所により適宜選択される。例えば、農地に設置する場合には、太陽電池パネル２５によって太陽光が遮られた際に、地面に到達する遮光率が所定量（例えば１３％程度）となる所定間隔で取付軸２０を配置する。この取付軸２０は、回動可能に支持部材１２に支持されている。
【００１６】
更に、本実施形態においては、外辺一列に配置された各支柱１１には、掛止部１１ａが設けられている。この掛止部１１ａは、後述するチェーン３５を引っ掛けて、チェーン３５の位置を停止する（太陽電池パネル２５の傾斜角度を保持する）ためのロック機構として機能する。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、取付軸２０の一端部は、外辺の支持部材１２よりも外側に突出しており、ガイド付き回動操作部３０の円板３１の中心に固定されている。
図２（ｂ）に示すように、ガイド付き回動操作部３０は、円板３１と、円板３１の上方に配置された位置合わせ部材３４と、円板３１を回動させるためのチェーン３５とを備えている。位置合わせ部材３４は、円板３１を指し示す方向の三角形状をしており、支持部材１２に固定された固定部３３に支持されている。チェーン３５は、円板３１の円周部に形成された溝に巻かれて垂れ下がっており、支柱１１の掛止部１１ａに引っ掛けることにより保持される。
【００１８】
図３に示すように、各太陽電池パネル２５は、取付具２２によって取付軸２０に固定される。そして、取付軸２０の回動角度を変更することにより、太陽電池パネル２５の傾斜角度を変更することができる。各太陽電池パネル２５は、図示しない電力設備に接続されており、太陽光によって発電した電力を供給する。
【００１９】
円板３１の周縁部には、複数のガイドマーク３２が形成されている。１つのガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に整合させることにより、取付軸２０の回動角度が予め定めた所定角度になる。その結果、太陽電池パネル２５の傾斜角度が所定角度となる。
【００２０】
次に、円板３１に形成されたガイドマーク３２の位置決めを説明する。本実施形態では、この位置決めを、位置決め装置（コンピュータ）を用いての情報処理により行なう。この位置決め装置は、出力部や入力部を備えている。出力部は各種情報を出力するための手段であり、ディスプレイ等により構成される。また、入力部は各種情報（設置条件等）を入力するための手段であり、キーボードやポインティングデバイス等により構成される。そして、制御部において位置決めプログラムを実行させることにより、位置決め処理を実行する。位置決めを何段階に設定するかは、発電装置１０を設置する場所により、土地の緯度、経度、方角及び傾斜などを考慮して決定される。
【００２１】
図４を用いて、４段階の位置決めをする場合を例にとり、位置決め処理を説明する。
まず、位置決め装置の制御部は、発電装置１０の設置地域の特定処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部は、発電装置１０を設置する土地（農地等）の緯度及び経度の入力画面をディスプレイに出力する。そして、制御部は、入力部を用いて、入力された緯度及び経度情報を取得する。
【００２２】
次に、位置決め装置の制御部は、発電装置１０の設置場所の特定処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部は、発電装置１０を設置する土地の方角及び設置場所の傾斜の入力画面をディスプレイに出力する。そして、制御部は、入力部を用いて、入力された方角及び傾斜情報を取得する。
【００２３】
次に、位置決め装置の制御部は、設置地域、場所に基づいて季節毎の傾きの決定処理を実行する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部は、暦上で１年を所定数（ここでは、季節毎の４つ）に分割する。本実施形態では、春分、夏至、秋分、冬至を中心として４分割し、この分割された期間（固定期間）、最適傾斜角度を一定に維持する。この場合、立春、立夏、立秋及び立冬が傾斜変更日となる。
【００２４】
次に、制御部は、１年を分割した各季節における太陽軌道を計算する。そして、制御部は、各季節における太陽軌道に対して太陽電池パネル２５の発電量が最大となる最適傾斜角度を決定する。具体的には、春・秋においては、立春から立夏までの太陽軌道及び立秋から立冬までの太陽軌道を用いる。また、夏においては、立夏から立秋までの太陽軌道を用い、冬においては、立冬から立春までの太陽軌道を用いる。そして、制御部は、春・秋、夏、冬における期間において太陽電池パネル２５の発電量が最大となる角度の統計値（ここでは、平均値）を算出し、この平均値を最適傾斜角度として決定する。
【００２５】
そして、決定した傾きに太陽電池パネル２５を停止させるためにガイドマーク３２を円板３１に付加する（ステップＳ２０）。この場合、決定した傾きとなるように、円板３１に外周方向側に先端が向くような三角形状のガイドマーク３２を形成する。
【００２６】
次に、上述した発電装置１０の作用について説明する。本実施形態では、各季節における太陽軌道を用いてガイドマーク３２の位置を決定しており、最適傾斜角度の固定期間の初日（傾斜変更日：立春、立夏、立秋、立冬）に太陽電池パネル２５の傾斜を変更する。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、太陽電池パネル２５の傾斜を変更する場合には、まず、チェーン３５を、掛止部１１ａから取り外す。そして、チェーン３５を操作して、円板３１を回動させて、所定のガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に合わせる。所定のガイドマーク３２が位置合わせ部材３４に一致したところで、チェーン３５を掛止部１１ａに引っ掛けて、円板３１の回動の位置を停止させる。
【００２８】
この場合、図３（ａ）に示すように、立夏の場合には、夏期間における最適傾斜角度を示すガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に一致させる。また、図３（ｂ）に示すように、立春、立秋の場合には、春秋期間における最適傾斜角度を示すガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に一致させる。更に、図３（ｃ）に示すように、立冬の場合には、冬期間における最適傾斜角度を示すガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に一致させる。
【００２９】
本実施形態の発電装置１０によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、太陽電池パネル２５は、取付具２２を介して取付軸２０に取り付けられている。取付軸２０の一端部には、ガイド付き回動操作部３０の円板３１の中心に固定されている。円板３１の外周部には、位置合わせ部材３４と整合することにより、太陽電池パネル２５を予め定めた角度にするガイドマーク３２が形成されている。円板３１には、チェーン３５が巻かれている。このチェーン３５を回動操作して、所定のガイドマーク３２を位置合わせ部材３４に整合させることにより、統計的に発電量が大きくなる角度に太陽電池パネル２５を維持することができる。太陽電池パネル２５の傾けるためのモータや制御部は不要であり、簡易な構成で、効率的な発電を行なうことができる。更に、手動で操作するため、電力は不要であり、効率よく発電できる。
【００３０】
（２）本実施形態では、支柱１１には、チェーン３５を引っ掛けて保持する掛止部１１ａが設けられている。このため、位置合わせ部材３４とガイドマーク３２とを整合させて太陽電池パネル２５を所定角度に変更した後、チェーン３５を掛止部１１ａに引っ掛けることにより、太陽電池パネル２５の傾斜角度を保持することができる。
【００３１】
（３）本実施形態では、ガイドマーク３２の位置決めにおいて、位置決め装置は、設置地域、場所に基づいて季節毎の傾きの決定処理を実行する（ステップＳ１３）。そして、これにより決定した傾きに太陽電池パネル２５を停止させるためのガイドマーク３２を円板３１に付加する（ステップＳ２０）。従って、太陽電池パネル２５を、太陽電池パネル２５が設置される地域や季節に応じた効率よく発電できる角度に傾けることができる。
【００３２】
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、チェーン３５を用いて、取付軸２０を回動させる。回動機構は、この構成に限られない。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、取付軸２０の端部にかさ歯車５１を設けたガイド付き回動操作部５０を用いることも可能である。このガイド付き回動操作部５０は、一対のかさ歯車５１，５２と、かさ歯車５２が上端部に設けられた操作軸５３とを備えている。この操作軸５３の下端部には、把持するための把持部５４が設けられている。更に、かさ歯車５１の中央の先端部には、ガイド部材６０が設けられている。このガイド部材６０は、中央に軸６１が設けられた円板で構成されている。また、ガイド付き回動操作部５０は、操作軸５３の回動した位置を保持する図示しないロック機構を備えている。
【００３４】
図５（ｂ）に示すように、ガイド部材６０の円板の外周部には、上記実施形態のガイドマーク３２と同じ構成のガイドマーク６２が取り付けられている。更に、円板の上方には、位置合わせ部材３４が設けられている。この場合、把持部５４を把持して、操作軸５３を回動させて、ガイドマーク６２の１つを位置合わせ部材３４に整合させることにより、そのガイドマーク６２に応じた傾斜角度に太陽電池パネル２５の傾きを変更することができる。
【００３５】
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ラックアンドピニオン機構によって回動機構を構成したガイド付き回動操作部９０を用いてもよい。具体的には、取付軸２０の端部に、ピニオンギア９１を設ける。そして、このピニオンギア９１に噛み合うように上下に延びるラック９２を配置し、ラック９２の下端に操作軸５３を設ける。更に、ピニオンギア９１の中央には、上述したガイド部材６０の円板が設けられている。このガイド部材６０の上方には、位置合わせ部材３４が配置されている。この場合、把持部５４を把持して、操作軸５３を上下動させて、ガイド部材６０のガイドマーク６２の１つを位置合わせ部材３４に整合させることにより、そのガイドマーク６２に応じた傾斜角度に太陽電池パネル２５の傾きを変更することができる。
【００３６】
更に、図７に示すように、倣い機構のような機構によって回動機構を構成したガイド付き回動操作部９５を用いてもよい。具体的には、取付軸２０の先端に、稼働ロッド９６を設ける。稼働ロッド９６の中央には取付軸２０が固定されており、稼働ロッド９６の両端部には、ワイヤ連結部が設けられている。ワイヤ連結部は、図７に示すように突起部で構成してもよいし、貫通孔によって構成してもよい。更に、稼働ロッド９６と同じ形状の操作ロッド９８が、稼働ロッド９６の下方に配置されている。稼働ロッド９６と操作ロッド９８のワイヤ連結部には、同じ長さの２本のワイヤ９７が平行に固定されている。操作ロッド９８には、同軸で回動する円板を備えたガイド部材９９が設けられている。このガイド部材９９の円板には、ガイドマーク６２と同じ構成のガイドマーク９９ａが取り付けられている。ガイド部材９９の上方には、位置合わせ部材３４が設けられている。更に、ガイド部材９９は、操作ロッド９８の回動角度を保持するための図示しないロック機構を備えている。この場合、操作ロッド９８を回動させて、ガイド部材９９のガイドマーク９９ａの１つを位置合わせ部材３４に整合させることにより、操作ロッド９８にワイヤ９７を介して連結されている稼働ロッド９６が、所定の傾斜角度となって、太陽電池パネル２５の傾きを変更することができる。
【００３７】
・上記実施形態においては、太陽電池パネル２５の傾斜角度をガイドとして、円板３１の外周部にガイドマーク３２と、固定部３３に支持された位置合わせ部材３４とを設けた。ガイドマークの付加は円板に限定されるものではない。ここでも、操作軸５３を用いる場合を説明する。
【００３８】
図５（ｃ）に示すように、ガイド部材６０を設ける代わりに、かさ歯車５２にフランジ部７０を形成し、このフランジ部７０に、ガイドとなる目印を設けてもよい。例えば、上に尖った三角形状の目印部材７１を、フランジ部７０の外周上に設ける。そして、目印部材７１の上方に位置合わせ部材３４を配置する。この場合、把持部５４を把持して、操作軸５３を回動させて、フランジ部７０の目印部材７１の１つを位置合わせ部材３４に整合させることにより、その目印部材７１に応じた傾斜角度に太陽電池パネル２５の傾きを変更することができる。
【００３９】
・上記実施形態においては、取付軸２０付近にガイドを設けたが、ガイドの配置は、これに限定されるものではない。ここでも、操作軸５３を用いる場合を説明する。
図５（ｄ）に示すように、ガイド部材６０を設ける代わりに、操作軸５３に目印を付けてもよい。具体的には、支柱１１に固定されて、環状部８３ａを有する操作軸支持部材８３を設ける。この操作軸支持部材８３の環状部８３ａには、把持部５４よりも少し上方の位置における操作軸５３を貫通させる。そして、操作軸５３に複数のガイドマーク８１を設けるとともに、環状部８３ａの外周に位置合わせ部８４を形成する。ここでは、ガイドマーク８１は下に尖った三角形状で形成され、位置合わせ部８４は上に尖った三角形状で形成されている。なお、ガイドマーク８１及び位置合わせ部８４は形状が逆であってもよいし、取り付けられる部材が逆であってもよい。この場合であっても、把持部５４を把持して、操作軸５３を回動させて、操作軸５３に設けたガイドマーク８１の１つを位置合わせ部８４に整合させることにより、そのガイドマーク８１に応じた傾斜角度に太陽電池パネル２５の傾きを変更することができる。
【００４０】
上記実施形態において、把持部５４には、操作しやすいように、突起、持ち手、ハンドル等を設けてもよく、それらの数は１つでも複数でもよい。
【００４１】
・上記実施形態において、チェーン３５の位置を停止するロック機構として、支柱１１に掛止部１１ａを設けた。太陽電池パネル２５の傾斜角度を保持するためのロック機構であれば、この構成に限定されない。例えば、ガイド部材の円板の回動位置を回動させずに保持するための規制部材を設けたり、ラチェット機構を用いたりしてもよい。
【００４２】
・上記実施形態において、円板３１の外周に形成されたガイドマーク３２は、太陽電池パネル２５が季節毎の最適角度となる位置に設けた。複数のガイドマーク３２を設けることができれば、３個に限定されるものではない。例えば、月毎や、所定日数毎、週毎等、暦に基づいて太陽電池パネル２５の傾斜角度を変更するようにしてもよい。この場合にも、分割した各期間における太陽軌道を用いて太陽電池パネル２５の発電量が最大となる最適傾斜角度を決定する。この最大傾斜角度は、上記実施形態のように各期間における平均値であってもよいし、シミュレーションによって太陽電池パネル２５の発電量が最大となる統計値を算出してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…発電装置、１１…支柱、１１ａ…掛止部、１２…支持部材、１３…斜め部材、２０…取付軸、２２…取付具、２５…太陽電池パネル、３０，５０，９０，９５…ガイド付き回動操作部、３１…円板、３２，６２，８１，９９ａ…ガイドマーク、３３…固定部、３４…位置合わせ部材、３５…チェーン、５１，５２…かさ歯車、５３…操作軸、５４…把持部、６０，９９…ガイド部材、６１…軸、７０…フランジ部、７１…目印部材、８３…操作軸支持部材、８３ａ…環状部、８４…位置合わせ部、９１…ピニオンギア、９２…ラック、９６…稼働ロッド、９７…ワイヤ、９８…操作ロッド。
【図１】
2015146408.tif 000003
【図２】
2015146408.tif 000004
【図３】
2015146408.tif 000005
【図４】
2015146408.tif 000006
【図５】
2015146408.tif 000007
【図６】
2015146408.tif 000008
【図７】
2015146408.tif 000009