(57)【要約】【課題】太陽光の有無に無関係に太陽電池パネルの設置調整が可能である。【解決手段】水平定盤上に太陽追尾センサ４３を置いて、水平定盤６２に対して垂直に入射するスポット光Ｌ４を太陽追尾センサ４３の検出面上の所定位置に入射させ、この状態で太陽追尾センサ４３に付設された水準器４８が所定の指示位置を示すように調整するステップと、定盤上に集光式太陽電池パネルを置いて、定盤に対して垂直に入射する平行光が集光式太陽電池パネルに内設された太陽電池セルの受光面上に集光されるように集光式太陽電池パネルの姿勢を調整するステップと、太陽追尾架台上に太陽追尾センサ４３を設置して水準器が上記所定の指示位置を示すように太陽追尾架台の姿勢を調整するステップと、水準装置によって載置面を水平姿勢に調整して、当該載置面上に、定盤上で姿勢が調整された上記集光式太陽電池パネルを載置するステップとを具備する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルを載置する太陽追尾架台であって、前記太陽電池パネルを載置する載置面の姿勢を調整する機構を備えたことを特徴とする太陽追尾架台。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽追尾架台を使用した集光式太陽光発電装置であって、前記太陽追尾架台上に設けた太陽追尾センサの検出面上の所定位置に太陽スポット光が入射するように前記太陽追尾架台の姿勢を制御するようにした集光式太陽光発電装置において、水平定盤上に前記太陽追尾センサを置いて、前記水平定盤に対して垂直に入射するスポット光を前記太陽追尾センサの検出面上の前記所定位置に入射させ、この状態で前記太陽追尾センサに付設された第１水準器が所定の指示位置を示すように調整するステップと、定盤上に集光式太陽電池パネルを置いて、定盤に対して垂直に入射する平行光が前記集光式太陽電池パネルに内設された太陽電池セルの受光面上に集光されるように前記集光式太陽電池パネルの姿勢を調整するステップと、前記太陽追尾架台上に前記太陽追尾センサを設置して前記第１水準器が前記所定の指示位置を示すように前記太陽追尾架台の姿勢を調整するステップと、第２水準器によって前記載置面を水平姿勢に調整して、当該載置面上に、前記姿勢が調整された前記集光式太陽電池パネルを載置するステップとを具備する集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法に関し、特に、太陽追尾架台への太陽電池パネルの設置方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集光式太陽光発電装置において、太陽の移動に追従するように姿勢が制御される太陽追尾架台に、集光レンズと太陽電池を内設した太陽電池パネルを搭載したものがある（特許文献１）。従来、上記太陽電池パネルを設置するに当たっては、太陽追尾架台を追従作動させた状態で太陽電池パネルからの発電出力を測定し、発電出力が最大になるように太陽電池パネルの姿勢を調整して設置している。
【特許文献１】特開２００２−２０２８１７
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の設置方法では、雨天等の太陽光が弱い状態では太陽電池パネルの設置調整ができないという問題があるとともに、太陽追尾架台が追従動作を行っている状態での太陽電池パネルの設置には十分な注意を要するという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するもので、太陽光の有無に無関係に太陽電池パネルの設置調整が可能であるとともに設置作業をより安全に行うことができる集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本第１発明の太陽追尾架台は、太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）を載置する太陽追尾架台（１）であって、太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）を載置する載置面の姿勢を調整する機構（２２，４４）を備えている。ここで、載置面の姿勢を調整する機構は、太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）の下面に突設した三本以上の支持脚（２２）と、これら支持脚（２２）をそれぞれ受けるように太陽追尾架台（１）に設けた上下に移動調整可能な支持体（４４）とで実現することができる。
【０００６】
本第２発明の集光式太陽光発電装置の太陽電池パネルの設置方法は、上記太陽追尾架台（１）を使用した集光式太陽光発電装置であって、太陽追尾架台（１）上に設けた太陽追尾センサ（４３）の検出面（４７ａ）上の所定位置に太陽スポット光（Ｌ３）が入射するように太陽追尾架台（１）の姿勢を制御するようにした集光式太陽光発電装置において、水平定盤（６２）上に太陽追尾センサ（４３）を置いて、水平定盤（６２）に対して垂直に入射するスポット光（Ｌ４）を太陽追尾センサ（４３）の検出面（４７ａ）上の上記所定位置に入射させ、この状態で太陽追尾センサ（４３）に付設された第１水準器（４８）が所定の指示位置を示すように調整するステップと、定盤（６６）上に集光式太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）を置いて、定盤（６６）に対して垂直に入射する平行光（Ｌ１）が集光式太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）に内設された太陽電池セル（２１２）の受光面上に集光されるように集光式太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）の姿勢を調整するステップと、太陽追尾架台（１）上に太陽追尾センサ（４３）を設置して第１水準器（４８）が上記所定の指示位置を示すように太陽追尾架台（１）の姿勢を調整するステップと、第２水準器（７）によって上記載置面を水平姿勢に調整して、当該載置面上に、定盤（６６）上で姿勢が調整された上記集光式太陽電池パネル（２Ａ〜２Ｄ）を載置するステップとを具備している。
【０００７】
本第２発明において、太陽追尾架台上に太陽追尾センサを設置して第１水準器が所定の指示位置を示すように太陽追尾架台の姿勢を調整することにより太陽追尾センサは水平面上に位置させられ、水平面に対して垂直な鉛直方向から入射する太陽スポット光は太陽追尾センサのセンサ素子の検出面上の所定位置に入射させられる。この状態で、第２水準器によって水平姿勢に調整された載置面上に、定盤上で姿勢が調整された集光式太陽電池パネルを載置すれば、載置面に対して垂直な鉛直方向から入射する平行太陽光は太陽電池セルの受光面上に集光される。このように太陽電池パネルの設置調整を行っておけば、太陽スポット光が太陽追尾センサのセンサ素子の検出面上の所定位置に入射するように太陽追尾架台の姿勢を制御することによって、太陽光は常に太陽電池セルの受光面上に良好に集光される。このような設置方法によれば、雨天等の太陽光が弱い状態でも太陽電池パネルの確実な設置ができるとともに、太陽追尾架台の追従動作を停止した状態で太陽電池パネルの設置を行うことができるから、より安全な設置作業が可能である。また、予め定盤上で傾きを調整した太陽電池パネルを準備しておけば、故障等をした太陽電池パネルを現場での調整を行うことなく速やかに交換することができる。
【０００８】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には集光式太陽光発電装置の一例を示す。図１において、装置本体は４個の集光式太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄを備えており、これら太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄは地表に据えた基板Ｐ上に立設した太陽追尾架台（以下、単に架台という）１に支持されている。各太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄは四角形の箱体で、架台１によって同一平面上に全体が略四角形をなすように支持されている。各太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄは複数の太陽電池モジュール２１により構成されており、各太陽電池モジュール２１は表面に四角形の集光用フレネルレンズ２１１を位置させるとともに、内部のレンズ焦点位置に太陽電池セル（図示略）を位置させている。
【００１０】
上記架台１の支柱の上端には図２に示すように軸受け機構３が設置されている。軸受け機構３は、傾斜して設けられた略Ｕ字形の軸受け片３１を有し、当該軸受け片３１の内空間には軸受けブロック３２が位置している。軸受けブロック３２の両側面に突設された軸体３３（一方のみ示す）が軸受け片３１の両側壁３１１に回転自在に支持されるとともに、軸受けブロック３２にはこれを上記軸体３３と直交する方向へ貫通して軸体３４が回転自在に支持されている。軸体３４の両端にはそれぞれ支持枠４Ａ，４Ｂ（図２に一方のみ示す）が装着されている。支持枠４Ａは三角形の枠体で、その長辺の中央に設けた筒状鞘体４１が軸体３４に嵌着されている。支持枠４Ａ，４Ｂは仕切枠４２によってさらに三角形領域に二区分され、詳細を後述するように、各三角形領域のコーナ部に設けた有底の支持筒４４内に、下面に突設された三本の調整脚２２をそれぞれ挿入して太陽電池パネル２Ａ，２Ｂと２Ｃ，２Ｄが搭載されている。また、上記支持枠４Ａには詳細を後述する太陽追尾センサ４３が設けられている。
【００１１】
軸体３３はその傾斜が架台１を設置した場所の緯度に応じて調整されて、後述のように軸体３３に支持されて回動する太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄの、方位角方向の回転軸が地球自転軸とほぼ平行になるようにしてある。軸体３３には、両端にフレキシブルジョイント部５１，５２（図１）を備えた駆動シャフト５が上記ジョイント部５１を介して連結されており、駆動シャフト５の他端はフレキシブルジョイント部５２を介して駆動モータ５３の出力軸５３１に連結されている。駆動モータ５３は基板Ｐに設けた架台５４上に支持されている。なお、地球自転軸に対して平行にするための軸体３３の傾斜調整は、駆動シャフト５を外した状態で、軸体３３の端部に取り付けたジンバルミラー等を使って、光学的に高精度に行うことができる。
【００１２】
図３には軸受け機構３の詳細を示す。軸受けブロック３２上には駆動モ−タ５５が設けられており、駆動モータ５５の出力軸はこれに設けたウォームギヤ５６によって円形ギヤ５７に連結されている。駆動モータ５５の駆動力は上記円形ギヤ５７と同軸の円形ギヤ５８を介して軸体３４の外周に固定された大径の円形ギヤ５９に伝達されるようになっている。
【００１３】
このような構造により、駆動モータ５５を作動させて太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄを軸体３４回りに回動させることにより、パネル面の法線の天頂角（これを以下、単に太陽電池パネルの天頂角という）を独立に変更することができるとともに、駆動モータ５３を作動させて太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄを軸体３３回りに回動させることにより、パネル面の法線の方位角（これを以下、単に太陽電池パネルの方位角という）を独立に変更することができる。なお、基板Ｐ（図２）は軸体３３の回転軸が地球自転軸と平行になるように設置される。また、各軸体３３，３４の回転角はこれらに付設された図略のロータリエンコーダによって検出される。なお、上記駆動モータ５３，５５の制御は太陽追尾センサ４３の後述する検出面上の中心位置に太陽スポット光が入射するように行われ、これによって、太陽追尾センサ４３と太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄが常に太陽の方向へ向けられる。
【００１４】
図４には太陽追尾センサ４３を設けた太陽追尾器ＳＴの外観を示す。太陽追尾センサ４３は円筒形の筐体を備えており、筐体の上端開口には中心にピンホール４３１を設けた蓋体４５が覆着されている。蓋体４５は水平方向へ一定範囲で調整移動できるようにしてその周縁部が筐体開口縁にネジ止めされている。筐体の下端開口は基板４６上に接合されており、上記ピンホール４３１と対向した下端開口内の基板４６面にはセンサ素子４７が接合されている。センサ素子４７は図５に示すように、その検出面４７ａが南北線と東西線に沿ってＡ領域〜Ｄ領域へ四等分されて、各領域からはこれに入射する光量に応じた出力が発せられる。図４において、基板４６上には全方位型の水準器４８が設けられている。水準器４８は矩形板体４８１の中心に気泡ＷＢを封入した円形のガラス容器４８２を設けたもので、板体４８１の傾きを四隅の調整ネジ４８３で変えられるようになっている。
【００１５】
図６に示すように、気泡ＷＢを封入した円形ガラス容器６１１よりなる全方位型の水準器６１を備えて水平姿勢に調整された定盤６２上に、太陽追尾センサ４３と水準器４８を一体に設けた上記太陽追尾器ＳＴを置く。光出力装置６３は、レーザ光源６３１から出力されたレーザ光を、一対の凸レンズ６３２，６３３よりなるビームエクスパンダで大径かつ平行な調整光Ｌ１にして出力するもので、調整光Ｌ１は反射鏡６４によって下方の太陽追尾センサ４３へ向けて反射される。反射鏡６４によって反射された調整光Ｌ１は定盤６２に垂直に入射するようになっている。これは、図６の鎖線で示すように定盤６２上に鏡６５を置き、光出力装置６３から出力されて反射鏡６４から鏡６５に向けて送出された調整光Ｌ２が同一経路を辿って戻り、光出力装置６３の凸レンズ６３２，６３３間に設けた遮蔽板６３４のピンホールを再び通過するように、鏡６４の角度を調整しておくことにより実現される。次に、反射鏡６４によって定盤６２に向けて垂直に反射させられた調整光Ｌ１が太陽追尾センサ４３のピンホール４３１（図４）を通過してスポット光Ｌ４として検出面４７ａ（図５）上の中心位置に入射するように、蓋体４５の位置を適宜水平方向へ移動させて調整する。そしてこの時に、水準器４８の気泡ＷＢがガラス容器４８２の中心位置に来るように調整ネジ４８３で板体４８１の傾きを調整しておく。
【００１６】
一方、太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄの調整は以下のように行う。すなわち、図７に示すように、太陽電池パネル２Ａを定盤６６上に置き、上述した調整方法によって角度を調整した鏡６４により、光出力装置６３から出力された調整光Ｌ１を定盤６２に対して垂直に反射させて太陽電池モジュール２１の集光用フレネルレンズ２１１に入射させる。そしてフレネルレンズ２１１で集光された調整光Ｌ１が太陽電池セル２１２上に設けられた二次集光器２１３の上端面中心に入射するように、各調整脚２２の長さを調整して太陽電池パネル２Ａの傾きを調整しておく。太陽電池パネル２Ｂ〜２Ｃについても同様である。なお、この場合の定盤６６は必ずしも水平姿勢である必要はない。
【００１７】
図８に示す水準装置７は、基板７１上に上述したような構造の全方位型水準器７２を載置したもので、基板７１には太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄの調整脚２２と同一間隔の三本の調整脚７３が下方へ突設してある。このような水準装置７を図示するように、全方位型水準器６１を備えて水平姿勢に調整された定盤６２上に置き、水準器７２の気泡ＷＢがガラス容器７２１の中心位置に来るように調整脚７３で基板７１の傾きを調整しておく。
【００１８】
太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄを架台上に設置するに際しては、図９に示すように、架台１の支持枠４Ａ上に水準器４８と一体の太陽追尾センサ４３を設けた太陽追尾器ＳＴを設置し、水準器４８の気泡ＷＢがガラス容器４８１の中心位置へ来るように架台１の姿勢を変更調整する。これにより、太陽追尾センサ４３は水平面上に立設された状態となり、鉛直上方から入射する太陽光がピンホール４３１（図４）を通過して形成されるスポット光Ｌ４（図５）は検出面４７ａ上の中心位置に入射する。この状態で、図９に示すように各支持筒４４内に調整脚７３を挿入して水準装置７を支持枠４Ａ上に載置する。支持筒４４は支持枠４Ａに設けたネジ穴内に捩じ込まれており、支持筒４４を正逆回転させることによって上下に移動させることができる。そこで、各支持筒４４を適当に上下動させてその底壁の高さを変えることにより、水準装置７の水準器７２の気泡ＷＢがガラス容器７２１の中心位置に来るようにする。これにより、各支持筒４４の底壁を連ねて形成される載置面は水平となる。なお、この調整は、太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄを支持する支持筒４４の全てについて行っておく。
【００１９】
このようにして調整された各支持筒４４内に図１０に示すように支持脚２２を挿入して太陽電池パネル２Ａを支持枠４Ａ上に載置し、下方から支持枠４Ａを貫通させて固定ネジ４９をパネル底面に捩じ込んで太陽電池パネル２Ａを固定する。これにより、載置面に垂直な鉛直方向から入射する太陽光は、太陽電池パネル２Ａ内の各太陽電池モジュール２１（図７）のフレネルレンズ２１１で集光されて二次集光器２１３の上端面中心に入射し、二次集光器２１３内で内部反射されつつ太陽電池セル２１２に均一に入射させられる。このように調整された集光式太陽光発電装置では、太陽追尾センサ４３の検出面４７ａ中心に常に太陽スポット光Ｌ４が位置するように支持枠４Ａ，４Ｂの姿勢を駆動モータ５３，５５で制御すれば、太陽光は太陽電池パネル２Ａ〜２Ｄに配設された各太陽電池モジュール２１内の太陽電池セル２１２に良好に入射して効率的な発電が実現される。
【００２０】
本実施形態で説明した設置方法によれば、雨天等の太陽光が弱い状態でも太陽電池パネルの確実な姿勢調整ができるとともに、太陽追尾架台の追従動作を停止した状態で設置調整を行うことができるから設置時に過度の注意をする必要がない。また、予め定盤上で傾きを調整した太陽電池パネルを準備しておけば、故障等した太陽電池パネルを現場での調整を行うことなく速やかに交換設置することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
太陽追尾器ＳＴは図１１に示す構造のものとしても良い。すなわち、図１１に示す太陽追尾器ＳＴでは、第１実施形態のように調整ネジ４８３（図４）を水準器４８に設けるのに代えて、水準器４８は基板４６上に固定し、基板４６の四隅にそれぞれ調整ネジ４６１を設けて基板４６全体の傾きを変えるようにしてある。このような構造によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
（第３実施形態）
図１２には太陽追尾器ＳＴのさらに他の構造を示す。本実施形態では太陽追尾センサ４３の蓋体４５は筐体に固定されている。そして、水準器４８および基板４６のいずれもが調整ネジ４８３，４６１で傾きを変更調整できるようになっている。このような構造によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の設置方法によれば、太陽光の有無に無関係に太陽電池パネルの設置調整が可能であるとともに設置作業に過度な注意を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す集光式太陽光発電装置の側面図である。
【図２】集光式太陽光発電装置の部分分解斜視図である。
【図３】軸受け機構の斜視図である。
【図４】太陽追尾器の斜視図である。
【図５】太陽追尾センサのセンサ部の正面図である。
【図６】太陽追尾器の調整方法を示す側面図である。
【図７】太陽電池パネルの調整方法を示す側面図である。
【図８】水準装置の調整方法を示す側面図である
【図９】調整時の太陽追尾架台の断面図である。
【図１０】太陽電池パネル支持部の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態を示す水準装置の側面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を示す水準装置の側面図である。
【符号の説明】
１…太陽追尾架台、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…太陽電池パネル、２１２…太陽電池セル、２２…支持脚、４３…太陽追尾センサ、４４…支持筒、４７ａ…検出面、４８…水準器、６２…水平定盤、７…水準装置、Ｌ１…平行光、Ｌ４…太陽スポット光。
【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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【図１２】
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