(57)【要約】【課題】屋根に作用する荷重を軽減可能で、且つ、設計自由度の高い太陽光パネルユニットを提供すること【解決手段】回動軸（14）が設けられた太陽光パネル（11a,11b）と、太陽の向きに応じて太陽光パネル（11a,11b）を回動軸（14）の軸周りに回動させる駆動機構（20）とを備えている。駆動機構（20）は、空気圧によって屋根（R）と平行に伸縮変形するエアシリンダ（21,22）と、太陽光パネル（11a,11b）に連結され、エアシリンダ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように屋根（R）の略鉛直方向の動作に変換して太陽光パネル（11a,11b）を回動させるリンク機構（30）とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動軸（14）が設けられた太陽光パネル（11a,11b）と、太陽の向きに応じて上記太陽光パネル（11a,11b）を上記回動軸（14）の軸周りに回動させる駆動機構（20）とを備えた太陽光パネルユニットであって、
上記駆動機構（20）は、作動圧によって該駆動機構（20）の設置面と平行に伸縮変形するアクチュエータ（21,22）と、上記太陽光パネル（11a,11b）に連結され、上記アクチュエータ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように上記設置面の略鉛直方向の動作に変換して上記太陽光パネル（11a,11b）を回動させるリンク機構（30）とを備えている
ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
【請求項２】
請求項１において、
上記アクチュエータは、上記設置面と平行で且つ互いに対向して直線的に連結された２つの空気圧シリンダ（21,22）である
ことを特徴とする太陽光パネルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光パネルを回動させる駆動機構を備えた太陽光パネルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽光パネルと、該太陽光パネルを回動するためのアクチュエータとを備える太陽光パネルユニットが知られている。この太陽光パネルユニットでは、太陽光パネルの受光面を太陽の方向に追尾させるように、アクチュエータで太陽光パネルを回動させることで、太陽光パネルによる発電量を増やすことができる。この種の太陽光パネルユニットとして、例えば特許文献１には、作動液を充満した密閉容器からなる受熱槽と、該受熱槽内において太陽光の輻射熱を受けて膨張する作動液の圧力によって作動するアクチュエータとを備えた太陽光パネルユニットが開示されている。アクチュエータは、一端が太陽光パネルに固定されたピストンを有していて、作動液の圧力によってピストンが往復運動を行うことにより、太陽光パネルが回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３０１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、太陽光パネルを回動させるアクチュエータは、例えば家屋や工場の屋根等に設置される。このアクチュエータの重量が重くなると、屋根に大きな荷重がかかるため、その分、屋根の耐荷重性を向上させる必要が生じる。また、アクチュエータユニットの据え付け作業も困難となる。
【０００５】
そこで、例えば図８に示す太陽光パネルユニットのように、空気圧によって伸縮変形する空気圧シリンダ（103,104）をアクチュエータとして用いることが考えられる。具体的に、この太陽光パネルユニットでは、屋根（R）に設置された台座（109）の上に２つの空気圧シリンダ（103,104）が配置されている。この空気圧シリンダ（103,104）は、屋根（R）の法線方向に伸縮する。各空気圧シリンダ（103,104）には、連結部材（105,106）が接続され、各連結部材（105,106）は連結ピン（107,108）によって太陽光パネル（101）の取付板（102）に連結されている。この太陽光パネルユニットでは、左側の空気圧シリンダ（103）が伸張することで、太陽光パネル（101）が回動軸（110）を中心に右回りに回動し、右側の空気圧シリンダ（104）が伸張することで、太陽光パネル（101）が回動軸（110）を中心に左回りに回動する。空気圧シリンダは、作動流体が空気であるため、比較的軽い。
【０００６】
ところが、図８に示すような形態であっても、空気圧シリンダ（103,104）の伸張時に反力Ｆが下向きに作用するため、結果、屋根（R）に対する作用荷重はそれ程軽減されない。さらに、一般に市販されている空気圧シリンダは、耐荷重が大きくなるほどストロークが小さくなる傾向にある。空気圧シリンダのストロークが小さいと、太陽光パネル（101）の回動角を大きく確保するには、連結ピン（107,108）と回動軸（110）との距離Ｌをできるだけ短くする必要がある。そうすると、回動軸（110）の径や軸受けの設計等、回動軸（110）回りの設計自由度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、設置面に作用する荷重を軽減可能で、且つ、設計自由度の高い太陽光パネルユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、回動軸（14）が設けられた太陽光パネル（11a,11b）と、太陽の向きに応じて上記太陽光パネル（11a,11b）を上記回動軸（14）の軸周りに回動させる駆動機構（20）とを備えた太陽光パネルユニットを前提としている。そして、上記駆動機構（20）は、作動圧によって該駆動機構（20）の設置面と平行に伸縮変形するアクチュエータ（21,22）と、上記太陽光パネル（11a,11b）に連結され、上記アクチュエータ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように上記設置面の略鉛直方向の動作に変換して上記太陽光パネル（11a,11b）を回動させるリンク機構（30）とを備えているものである。
【０００９】
上記第１の発明では、アクチュエータ（21,22）が設置面（例えば、屋根）に対して平行に伸縮動作する。そのため、伸縮動作による反力が設置面に殆ど作用しない。また、アクチュエータ（21,22）の伸縮動作がリンク機構（30）によって鉛直動作に変換される際に変位量が増大するため、太陽光パネル（11a,11b）を回動させるためのストロークが増大する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記アクチュエータは、上記設置面と平行で且つ互いに対向して直線的に連結された２つの空気圧シリンダ（21,22）である。
【００１１】
上記第２の発明では、例えば空気圧によって専ら伸張動作を行う２つの空気圧シリンダ（21,22）が対向して直線的に連結される。どちらの空気圧シリンダ（21,22）が伸張動作するかによって、太陽光パネル（11a,11b）の回動方向が変わる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、駆動機構（20）の設置面と平行に伸縮変形するアクチュエータ（21,22）と、アクチュエータ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように略鉛直方向の動作に変換して太陽光パネル（11a,11b）を回動させるリンク機構（30）とを備えるようにした。そのため、駆動機構（20）の設置面（例えば、屋根）にアクチュエータ（21,22）の反力を作用させずに、太陽光パネル（11a,11b）を回動させるためのストロークを稼ぐことができる。ストロークを稼ぐことができることから、太陽光パネル（11a,11b）においてリンク機構（30）から力が作用する点（力点）と回動軸（14）との距離を大きく採ることができる。これにより、回動軸（14）回りの設計自由度が高まる。以上により、屋根に与える荷重を軽減可能で、且つ、設計自由度の高い太陽光パネルユニット（10）を提供することができる。
【００１３】
また、一般に市販されている空気圧シリンダ（21,22）は、耐荷重（作用荷重）が大きくなるに従ってストロークが低くなる。そのため、ストロークを満足させようとすれば、無駄に耐荷重の大きな空気圧シリンダ（21,22）を選択せざるを得ない。これによって、駆動機構（20）の大型化且つコストアップを招き、さらには設置面（例えば、屋根）に対して過剰な荷重を作用させてしまう。ところが、本発明によれば、リンク機構（30）によってストロークを稼ぐことができる。したがって、第２の発明のように、アクチュエータ（21,22）として空気圧シリンダ（21,22）を用いても、無駄に耐荷重の大きな空気圧シリンダ（21,22）を選択しなくてもすむ。駆動機構（20）の小型化且つ低コスト化を図ることができる。また、空気圧シリンダ（21,22）の耐荷重が低くなるので、屋根に与える荷重を一層軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る太陽光発電ユニットの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る太陽光パネルユニットの構成を側方から視て示す斜視図であって、太陽光パネルが東側を向いた状態の一例である。
【図３】図３は、実施形態に係る太陽光パネルユニットの構成を上方から視て示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係る太陽光パネルユニットの要部を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態に係る太陽光パネルユニットと給排気機構とを示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態に係る太陽光パネルユニットの構成を側方から視て示す斜視図であって、太陽光パネルが南側を向いた状態の一例である。
【図７】図７は、実施形態に係る太陽光パネルユニットの構成を側方から視て示す斜視図であって、太陽光パネルが西側を向いた状態の一例である。
【図８】図８は、従来の太陽光パネルユニットの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１６】
本実施形態の太陽光発電ユニット（1）は、一般家屋等に設置される。図１に示すように、太陽光発電ユニット（1）は、太陽光により直流電力を発生させる太陽光パネルユニット（10）と、給排気機構（40）と、畜圧タンク（50）と、空気圧縮機（60）と、制御部（70）と、日射センサ（75）とを備えている。なお、図示しないが、太陽光発電ユニット（1）では、太陽光パネルユニット（10）で発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナが設けられている。
【００１７】
図２〜図５に示すように、太陽光パネルユニット（10）は、複数の太陽光パネル（11a,11b）と、駆動機構（20）とを備えている。
【００１８】
複数の太陽光パネル（11a,11b）は、一般家屋等の屋根（R）に整列されて設置されている。各太陽光パネル（11a,11b）は略板状に形成され、その上側に太陽光の受光面（12）を形成している。太陽光パネル（11a,11b）は、太陽光を受光面（12）に受けることによって、直流電力を発生する。また、各太陽光パネル（11a,11b）の中央には、長手方向に延びる回動軸（14）が設けられている。複数の太陽光パネル（11a,11b）は、互いの回動軸（14）が平行となるように、所定間隔を置いて配列されている。また、各太陽光パネル（11a,11b）には、取付板（13）が設けられている。
【００１９】
駆動機構（20）は、複数の太陽光パネル（11a,11b）を太陽光に向かうように回動（駆動）させるためのものである。駆動機構（20）は、複数の柱部材（17）と、２つのエアシリンダ（21,22）と、リンク機構（30）とを備えている。
【００２０】
柱部材（17）は、屋根（R）に固定され、複数の太陽光パネル（11a,11b）を回動軸（14）の軸周りに回動自在に支持している。
【００２１】
２つのエアシリンダ（21,22）は、本発明に係る空気圧シリンダであって、アクチュエータを構成している。エアシリンダ（21,22）は、空気圧（作動圧）によって伸縮変形するものであり、屋根（R）の上に設置された台座（18）に配置されている。２つのエアシリンダ（21,22）は、伸縮変形する方向が屋根（R）と平行になるように台座（18）に配置されている。また、２つのエアシリンダ（21,22）は、互いが対向して直線的に連結されている。各エアシリンダ（21,22）は、作用部材（24）を介して連結されている。各エアシリンダ（21,22）は、背面側の支持部材（23）によって支持されている。
【００２２】
リンク機構（30）は、複数の太陽光パネル（11a,11b）のうち駆動側の太陽光パネル（11a）に連結され、エアシリンダ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように屋根（R）の略鉛直方向の動作に変換して太陽光パネル（11a,11b）を回動させるものである。リンク機構（30）は、ガイド部材（31）と、Ｌ型部材（32）と、連結部材（36）とを備えている。
【００２３】
ガイド部材（31）は、エアシリンダ（21,22）同士の間に連結された作用部材（24）に所定の間隔で取り付けられた２枚の板材である。ガイド部材（31）は、上方へ延びている。Ｌ型部材（32）は、板部材であり、短辺側に設けられた第１連結ピン（33）と、角部に設けられた第２連結ピン（34）と、長辺側に設けられた第３連結ピン（35）とを備えている。Ｌ型部材（32）の第１連結ピン（33）は、ガイド部材（31）に挿通されて鉛直方向に変位自在に構成されている。Ｌ型部材（32）の第２連結ピン（34）は、柱部材（17）に回転自在の取り付けられている。連結部材（36）は、棒状に形成され、一端が第３連結ピン（35）を介してＬ型部材（32）に回転自在に連結され、他端が駆動側の太陽光パネル（11a,11b）の取付板（13）に第４連結ピン（37）を介して回転自在に連結されている。
【００２４】
また、駆動機構（20）は、連結板（15）を備えている。連結板（15）は、複数の太陽光パネル（11a,11b）が互いに同じ回動角度となるように各太陽光パネル（11a,11b）を互いに連結するものである。連結板（15）は、東西方向に配列される３枚の太陽光パネル（11a,11b）の側端同士を連結している。連結板（15）は、各太陽光パネル（11a,11b）の取付板（13）に設けられた連結ピン（16）に回転自在に連結されている。
【００２５】
空気圧縮機（60）は、空気を圧縮して、その圧縮空気を主給気路（5）を通じて畜圧タンク（50）に供給する。畜圧タンク（50）では、空気圧が畜圧される。畜圧タンク（50）の空気圧は、第１給気路（6a）および第２給気路（6b）を通じて給排気機構（40）へ供給される。
【００２６】
給排気機構（40）は、図５に示すように、いわゆる三方弁である第１切換弁（41）および第２切換弁（42）を備えている。各切換弁（41,42）は、第１から第３のポートを有する。各切換弁（41,42）の第１のポートは各給気路（6a,6b）と接続され、第２のポートは各給排気路（7a,7b）と接続され、第３のポートは各排気路（8a,8b）と接続されている。第１切換弁（41）は、第１給排気路（7a）を介して一方（図５における左側）のエアシリンダ（21）と接続され、第２切換弁（42）は、第２給排気路（7b）を介して他方（図５における右側）のエアシリンダ（22）と接続されている。これによって、畜圧タンク（50）の空気圧が各エアシリンダ（21,22）へ供給され、エアシリンダ（21,22）が伸縮動作を行う。各排気路（8a,8b）は、外気側（大気圧側）に開口している。給排気機構（40）では、第１動作と第２動作が切り換えられる。具体的に、第１動作では、各切換弁（41,42）の第１のポートと第２のポートとが連通し第３ポートが遮断される第１状態（図５の（41）は破線で（42）は実線で示す状態）となる。第２動作では、各切換弁（41,42）の第２のポートと第３のポートとが連通し第１のポートが遮断される第２状態（図５の（41）は実線で（42）は破線で示す状態）となる。つまり、切換弁（41,42）が第１状態になると、畜圧タンク（50）の空気圧がエアシリンダ（21,22）へ供給されてエアシリンダ（21,22）が伸張動作する。切換弁（41,42）が第２状態になると、エアシリンダ（21,22）から空気が排気されてエアシリンダ（21,22）が収縮動作する。
【００２７】
制御部（70）は、給排気機構（40）の第１動作と第２動作を切り換える。日射センサ（75）は、太陽の方位を検出する検出部である。制御部（70）は、日射センサ（75）の検出値に基づいて太陽光パネル（11a,11b）の回動角を調整すべく、給排気機構（40）における各切換弁（41,42）を第１状態と第２状態とに切り換える。
【００２８】
−運転動作−
太陽光発電ユニット（1）では、太陽光の方角に応じて太陽光パネル（11a,11b）の角度が調整される。
【００２９】
制御部（70）は、太陽の位置（方角）に応じて、給排気機構（40）の各切換弁（41,42）を制御する。制御部（70）は、日射センサ（75）で検出した太陽の日射方向とに基づいて、太陽光パネル（11a,11b）の必要な回動角度を算出する。そして、制御部（70）は、太陽光パネル（11a,11b）が算出した回転角度で変位するように、各切換弁（41,42）を制御して各エアシリンダ（21,22）を伸縮させる。
【００３０】
例えば太陽が東側に位置していたとする。この場合、図２示すように、制御部（70）は、東側寄り（図２における右側）に設けられたエアシリンダ（22）が伸張動作するように、各切換弁（41,42）を制御する。この場合、西側寄り（図２における左側）に設けられたエアシリンダ（21）は収縮動作する。これにより、図２において、ガイド部材（31）が左側へ変位し、それに伴ってＬ型部材（32）が第２連結ピン（34）を中心に右回りに回転する。これによって、連結部材（36）が上方へ押し上げられて、太陽光パネル（11a,11b）が右回りに回動する。その結果、各太陽光パネル（11a,11b）が太陽光の方角に向く。
【００３１】
続いて、太陽が南側および西側へ随時移動したとする。この場合、図６および図７に示すように、制御部（70）は、西側寄り（図６，７における左側）に設けられたエアシリンダ（21）が伸張動作するように、各切換弁（41,42）を制御する。この場合、東側寄り（図６，７における右側）に設けられたエアシリンダ（22）は収縮動作する。これにより、図６，７において、ガイド部材（31）が右側へ変位し、それに伴ってＬ型部材（32）が第２連結ピン（34）を中心に左回りに回転する。これによって、連結部材（36）が下方へ引き下げられて、太陽光パネル（11a,11b）が左回りに回動する。その結果、各太陽光パネル（11a,11b）が太陽光の方角に向く。
【００３２】
上述したように、太陽光パネルユニット（10）の動作では、エアシリンダ（21,22）の伸縮動作がリンク機構（30）によって鉛直動作に変換されて、太陽光パネル（11a,11b）が回動される。その際、エアシリンダ（21,22）の変位量（即ち、ストローク）よりも大きな変位量で連結部材（36）が変位する。これによって、太陽光パネル（11a,11b）の回動角を大きくすることができる。これは、図４において示すＬ３（第１連結ピン（33）と第２連結ピン（34）との距離）に対してＬ２（第２連結ピン（34）と第３連結ピン（35）との距離）が大きいほど、連結部材（36）の変位量が大きくなる。
【００３３】
また、図４に示すように、エアシリンダ（21,22）の伸張動作によって生じる反力Ｆは、支持部材（23）によって受けられる。つまり、屋根（R）と平行に反力Ｆが作用するため、屋根（R）には反力Ｆが殆ど作用しない。
【００３４】
−実施形態の効果−
以上のように、上記実施形態では、屋根（R）と平行に伸縮変形するエアシリンダ（21,22）と、エアシリンダ（21,22）の伸縮動作をその変位量よりも大きい変位量となるように略鉛直方向の動作に変換して太陽光パネル（11a,11b）を回動させるリンク機構（30）とを備えるようにした。そのため、屋根（R）にエアシリンダ（21,22）の反力Ｆを殆ど作用させずに、太陽光パネル（11a,11b）を回動させるためのストロークを稼ぐことができる。ストロークを稼ぐことができることから、太陽光パネル（11a,11b）においてリンク機構（30）の連結部材（36）から力が作用する点（第４連結ピン（37））と回動軸（14）との距離Ｌ１を大きく採ることができる（図４参照）。これにより、回動軸（14）回りの設計自由度が高まる。以上により、屋根に与える荷重を軽減可能で、且つ、設計自由度の高い太陽光パネルユニット（10）を提供することができる。
【００３５】
また、一般に市販されているエアシリンダ（21,22）は、耐荷重（作用荷重）が大きくなるに従ってストロークが低くなる。そのため、ストロークを満足させようとすれば、無駄に耐荷重の大きなエアシリンダ（21,22）を選択せざるを得ない。これによって、駆動機構（20）の大型化且つコストアップを招き、さらには屋根に対して過剰な荷重を作用させてしまう。ところが、本実施形態によれば、リンク機構（30）によってストロークを稼ぐことができる。したがって、無駄に耐荷重の大きなエアシリンダ（21,22）を選択しなくてもすむ。よって、駆動機構（20）の小型化且つ低コスト化を図ることができる。また、エアシリンダ（21,22）の耐荷重（作用荷重）が低くなるので、屋根に与える荷重を一層軽減することができる。
【００３６】
なお、エアシリンダ（21,22）は、油圧シリンダ等、他のアクチュエータを用いるようにしても同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明は、太陽光パネルを太陽の向きに応じて回動させる駆動機構を備えた太陽光パネルユニットについて有用である。
【符号の説明】
【００３８】
10        太陽光パネルユニット
11a,11b   太陽光パネル
14        回動軸
20        駆動機構
21,22     エアシリンダ（空気圧シリンダ、アクチュエータ）
30        リンク機構
【図１】
2012253080.tif 000003
【図２】
2012253080.tif 000004
【図３】
2012253080.tif 000005
【図４】
2012253080.tif 000006
【図５】
2012253080.tif 000007
【図６】
2012253080.tif 000008
【図７】
2012253080.tif 000009
【図８】
2012253080.tif 000010