(57)【要約】【課題】風の影響を受け難く、設置面への負荷が小さく、簡易な構成でもってパネル組立体の仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能なパネル組立体の架台、追尾型太陽光発電装置、追尾型太陽光発電システムを提供すること。【解決手段】  設置面に取り付けられる固定枠１０と、固定枠１０に仰角調整軸線４１を支点として回動可能に支持された第１回動枠２０と、第１回動枠２０に第１軸線５１及び第２軸線５２のいずれかを選択的に支点として回動可能に支持されてパネル組立体３が取り付けられる第２回動枠３０とを備える。【選択図】図１
2012246651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した設置面に取り付けられる固定枠と、
前記固定枠に回動可能に支持された第１回動枠と、
前記第１回動枠に回動可能に支持され、パネル組立体が取り付けられる第２回動枠と、
前記第１回動枠の端部で延びる仰角調整軸線を支点として、前記固定枠に対して前記第１回動枠を回動可能に支持する第１連結部と、
前記第１回動枠の両端で前記仰角調整軸線に垂直な方向に互いに平行に延びる第１軸線及び第２軸線のいずれかを選択的に支点として、前記第１回動枠に対して前記第２回動枠を回動可能に支持する第２連結部と、
前記仰角調整軸線を支点として前記固定枠に対して前記第１回動枠を回動させる第１駆動部と、
前記第１軸線及び前記第２軸線のうち、選択された軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠を回動させる第２駆動部と、
を備えたパネル組立体の架台。
【請求項２】
前記第２連結部は、
前記第１軸線に沿って配置され、前記第１回動枠に取り付けられた第１軸部と、
前記第２回動枠の第１端部に取り付けられた第１留め具であって、前記第１軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠が回動されるときには前記第１軸部に回動可能に支持され、前記第２軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠が回動されるときには前記第１軸部による支持から開放される第１留め具と、
前記第２軸線に沿って配置され、前記第１回動枠に取り付けられた第２軸部と、
前記第２回動枠の前記第１端部と対向する第２端部に取り付けられた第２留め具であって、前記第２軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠が回動されるときには前記第２軸部に回動可能に支持され、前記第１軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠が回動されるときには前記第２軸部による支持から開放される第２留め具と、を含む
請求項１に記載のパネル組立体の架台。
【請求項３】
前記第２駆動部は、
前記第１回動枠及び前記第２回動枠にそれぞれ回動可能に連結され、互いに回動することで前記第１回動枠に対して前記第２回動枠を回動させる第１アーム及び第２アームと、
前記第１アームと前記第２アームとを互いに回動可能に連結する関節軸と、
前記第１アームと前記第２アームとを互いに回動させるアクチュエータと、を含む
請求項１又は２に記載のパネル組立体の架台。
【請求項４】
前記第１回動枠と前記第２回動枠とが成す角度が大きくなる方向に前記第１アーム及び前記第２アームを付勢する付勢手段をさらに備えた
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパネル組立体の架台。
【請求項５】
前記固定枠、前記第１回動枠、前記第２回動枠のそれぞれが前記設置面に平行な状態で、前記パネル組立体の面が前記設置面に対して平行に支持される
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパネル組立体の架台。
【請求項６】
前記第１留め具が前記第１軸部に当接するとともに前記第２留め具が前記第２軸部に当接した状態で、前記パネル組立体の面が前記設置面に対して平行に支持される
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパネル組立体の架台。
【請求項７】
前記第２回動枠には、前記パネル組立体として太陽電池モジュールが取り付けられ、
前記第１回動枠及び前記第２回動枠は、前記太陽電池モジュールを仰角及び方位角調整可能に前記設置面に対して支持し、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、外部からの制御信号を受けて、前記太陽電池モジュールが太陽の方向へ向くように前記第１回動枠及び前記第２回動枠を回動させる
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパネル組立体の架台。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパネル組立体の架台と、
前記パネル組立体の架台の前記第２回動枠に取り付けられて、前記パネル組立体の架台により仰角及び方位角調整可能に前記設置面に対して支持される前記パネル組立体としての太陽電池モジュールと、
を備えた追尾型太陽光発電装置。
【請求項９】
請求項８に記載の追尾型太陽光発電装置と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部の作動を制御して、前記太陽電池モジュールが太陽の方向へ向くように前記第１回動枠及び前記第２回動枠を回動させる制御部と、を備えた
追尾型太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電パネル、温水発生パネルなどのパネル組立体を太陽光の動きに追尾させて移動させるパネル組立体の架台、追尾型太陽光発電装置、及び追尾型太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電パネルを太陽光の動きに追尾させて移動させる架台が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
特許文献１では、互いに直交する複数の回転軸により、仰角及び方位角をそれぞれ独立させて、太陽光パネルを太陽光に向くように構成したものが提案されている。
【０００４】
特許文献２では、旋回軸によって太陽光パネルの方位角を調整し、旋回軸の先端に取り付けた傾動軸によってさらに太陽光パネルの仰角を調整する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８１１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１８０４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、日本の住宅の屋根は瓦の種類は異なるが傾斜屋根が多く、その傾斜角度も例えば１５°から４５°等さまざまであり、従来、一般的な日本の住宅の傾斜屋根に設置される太陽光発電装置は固定的なものであって、太陽光を追尾する装置は備えていなかった。そして、特許文献１及び２の装置も、地上に設置されるか、或いは陸屋根と呼ばれる平らな屋根に設置されることを前提としたものである。
【０００７】
例えば、特許文献１及び２に記載の装置は、太陽光パネル端部が設置面から離れた状態で回動や旋回をするので、太陽光パネルと設置面との間に風が吹き込み、風圧力の影響を受けやすい。このような装置を傾斜面に設置した場合、自重による負荷に加えて大きな風圧力が掛かるので、設置面に対する負荷が大きい。
【０００８】
また、例えば、従来使われている特許文献２に記載のような旋回方式の太陽光追尾装置を設置するために、傾斜面の屋根に旋回軸を設け、この旋回軸に太陽光パネルを取り付けた場合は、旋回軸が重力方向に対して斜めに取り付けられる。このため、太陽光追尾を行っていない静止時においても旋回軸やそれを支持する屋根面に掛かる負荷が大きく、旋回時にはさらに大きな負荷が旋回軸や屋根面に掛かる。また、上記のように、これに加えて風圧力が加わる。よって、旋回方式の太陽光追尾装置は、傾斜した屋根面に取り付ける場合には、装置の自重やコストが著しく増大するとともに設置面への負荷も著しく増大するため、実用的でない。
【０００９】
また、旋回軸の先端に取り付けた旋回軸に太陽光パネル架台を取り付ければ仰角の調整は可能であるが、旋回の際に太陽光パネルが屋根面にぶつかってしまうので、方位角の調整は非常に困難である。太陽光パネルの旋回の両端、すなわち、太陽の昇り始めに東側を向いたとき、及び、太陽が沈むときに西側を向いたとき、それぞれの位置を、旋回する太陽光パネルの架台の底部が屋根面にぶつからないように、常に屋根の棟よりも高い位置にすることも考えられる。しかしながら、このようにすると、必然的に旋回軸を高くしなければならず、自重や風圧力を考慮した場合、屋根に掛かる荷重は非常に大きなものとなり、一般的な設計の一般住宅の傾斜屋根では、このような旋回装置の設置は不可能に近い。このように、傾斜屋根で従来使われている特許文献２に記載のような旋回方式の太陽光追尾装置を設置することは非常に困難である。
【００１０】
本発明は、風の影響を受け難く、設置面への負荷が小さく、簡易な構成でもってパネル組立体の仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能なパネル組立体の架台及び当該架台を用いた追尾型太陽光発電装置、追尾型太陽光発電システム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】
【００１１】
本発明の一実施形態は、傾斜した設置面に取り付けられる固定枠と、前記固定枠に回動可能に支持された第１回動枠と、前記第１回動枠に回動可能に支持され、パネル組立体が取り付けられる第２回動枠と、前記第１回動枠の端部で延びる仰角調整軸線を支点として、前記固定枠に対して前記第１回動枠を回動可能に支持する第１連結部と、前記第１回動枠の両端で前記仰角調整軸線に垂直な方向に互いに平行に延びる第１軸線及び第２軸線のいずれかを選択的に支点として、前記第１回動枠に対して前記第２回動枠を回動可能に支持する第２連結部と、前記仰角調整軸線を支点として前記固定枠に対して前記第１回動枠を回動させる第１駆動部と、前記第１軸線及び前記第２軸線のうち、選択された軸線を支点として前記第１回動枠に対して前記第２回動枠を回動させる第２駆動部と、を備えたパネル組立体の架台であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、上記のパネル組立体の架台と、前記パネル組立体の架台の前記第２回動枠に取り付けられて、前記パネル組立体の架台により仰角及び方位角調整可能に前記設置面に対して支持される前記パネル組立体としての太陽電池モジュールと、を備えた追尾型太陽光発電装置であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態は、上記の追尾型太陽光発電装置と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の作動を制御して、前記太陽電池モジュールが太陽の方向へ向くように前記第１回動枠及び前記第２回動枠を回動させる制御部と、を備えた追尾型太陽光発電システムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、風の影響を受け難く、設置面への負荷が小さく、簡易な構成でもってパネル組立体の仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る追尾型太陽光発電装置の斜視図である。
【図２】閉じた状態における図１の追尾型太陽光発電装置の平面図である。
【図３】閉じた状態における図１の追尾型太陽光発電装置の仰角調整側の側面図である。
【図４】固定枠に対して第１回動枠が開いた状態における追尾型太陽光発電装置の仰角調整側の側面図である。
【図５】閉じた状態における図１の追尾型太陽光発電装置の方位角調整側の側面図である。
【図６】第１回動枠に対して第２回動枠が一方側に開いた状態における追尾型太陽光発電装置の方位角調整側の側面図である。
【図７】第１回動枠に対して第２回動枠が他方側に開いた状態における追尾型太陽光発電装置の方位角調整側の側面図である。
【図８】図４の第１連結部を拡大して示す部分断面図である。
【図９】図５の第２連結部を拡大して示す部分断面図である。
【図１０】図６の第２連結部を拡大して示す部分断面図である。
【図１１】図７の第２連結部を拡大して示す部分断面図である。
【図１２】第２連結部の回動の様子を示す説明図である。
【図１３】第２連結部の回動の様子を示す説明図である。
【図１４】建物の屋根の傾斜面に設置された図１の追尾型太陽光発電装置の側面図である。
【図１５】建物の屋根の傾斜面に設置された図１の追尾型太陽光発電装置の側面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る追尾型太陽光発電システムの構成を示す構成図である。
【図１７】（ａ）乃至（ｄ）は、図１の追尾型太陽光発電装置の追尾の様子を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る追尾型太陽光発電装置１の斜視図である。追尾型太陽光発電装置１は、パネル組立体を仰角及び方位角調整可能に支持し、設置面に設置される架台２と、パネル組立体としての太陽電池モジュール３と、を備える。なお、本実施形態では、パネル組立体として太陽電池モジュール３を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、パネル組立体は、温水発生パネルであってもよく、設置面に設置されて仰角及び方位角を調整されるものであれば適用可能である。
【００１８】
太陽電池モジュール３は、太陽光Ｓを受けて発電する１枚以上の太陽電池パネルからなる。この太陽電池パネルの枚数は、太陽電池モジュール３を支持する架台２の大きさ、設置面の広さ、設置面及び設置される建物Ｂの耐荷重能力、目標とする発電量等を勘案して任意に決定される。太陽電池モジュール３は、より多くの太陽光Ｓを吸収し、効率的に発電を行うため、図１４乃至図１７に示すように、架台２に取り付けられて、太陽の動きに合わせて追尾するように太陽光Ｓに向けられるようになっている。また、太陽電池モジュール３で発電した電気は、図示しない配線によって太陽電池モジュール３から後述の蓄電装置１１０に送られるようになっている。
【００１９】
架台２は、太陽電池モジュール３の受光面が太陽光Ｓに対して直角になるように支持可能な構成を備えている。架台２は、固定枠１０、第１回動枠２０、第２回動枠３０、第１連結部４０、第２連結部５０、第１駆動部６０、第２駆動部７０を備える。また、架台２には、第１回動枠２０の端部で延びる仰角調整用の仰角調整軸線４１と、第１回動枠２０の両端で仰角調整軸線４１に垂直な方向に互いに平行に延びる方位角調整用の２本の第１軸線５１及び第２軸線５２とが設定されている。
【００２０】
固定枠１０は、矩形状のフレームである。図示しないが、固定枠１０は、必要に応じて補助フレームや補強ブレース等を備えていてもよい。また、固定枠１０は、板状であってもよいし、他の形状であってもよい。図１４及び図１５に示すように、固定枠１０は、図示しない任意の取付手段により建物Ｂの屋根Ｒの設置面としての傾斜面Ｍに固定されるようになっている。任意の取付手段は、例えば、ボルトによる締結があるが、これに限定されない。
【００２１】
第１回動枠２０は、矩形状のフレームである。図示しないが、第１回動枠２０は、必要に応じて補助フレームや補強ブレース等を備えていてもよい。また、第１回動枠２０は、板状であってもよいし、他の形状であってもよい。第１回動枠２０は、仰角調整軸線４１を支点として、後述する第１連結部４０の仰角調整軸部４３、仰角調整留め具４５を介して、固定枠１０に回動可能に取り付けられている。第１回動枠２０は、仰角調整軸部４３及び仰角調整留め具４５に組み込まれた図示しないコイルばねにより、固定枠１０に対して開く方向に付勢されており、第１駆動部６０の負荷を低減するようになっている。
【００２２】
第２回動枠３０は、矩形状のフレームである。図示しないが、第２回動枠３０は、必要に応じて補助フレームや補強ブレース等を備えていてもよい。また、第２回動枠３０は、板状であってもよいし、他の形状であってもよい。第２回動枠３０は、方位角調整軸線５１又は５２を支点として、後述する第２連結部５０の第１軸部５３、第２軸部５４、第１留め具５５、第２留め具５６を介して、第１回動枠２０に回動可能に取り付けられている。また、第２回動枠３０は、上面に太陽光モジュール３が取り付けられている。
【００２３】
第１連結部４０は、仰角調整軸部４３及び仰角調整留め具４５を備え、仰角調整軸線４１を支点として固定枠１０と第１回動枠２０とを回動可能に連結する。
【００２４】
仰角調整軸部４３は、図１及び図８に示すように、長尺の円筒形状を有し、軸心が仰角調整軸線４１と一致する位置で両端の軸受板４７を介して固定枠１０に取り付けられている。なお、仰角調整軸部４３は、固定枠１０に対して回動可能に取り付けてもよいし、回動不能に取り付けてもよい。
【００２５】
仰角調整留め具４５は、図８に示すように、中空の円筒形状を有し、第１回動枠２０の一辺に固定して取り付けられている。また、仰角調整留め具４５は、中空部に仰角調整軸部４３が回動可能に挿入されている。このような構成により、仰角調整軸線４１を支点として第１回動枠２０が固定枠１０に対して回動可能となっている。なお、本実施形態では、仰角調整留め具４５を５箇所設けているが、仰角調整留め具４５の数はこれに限定されない。また、１つの仰角調整留め具４５で仰角調整軸部４３の外周の大半を覆うような構成としてもよい。
【００２６】
第２連結部５０は、第１軸部５３、第２軸部５４、第１留め具５５、第２留め具５６を備え、第１軸線５１及び第２軸線５２のいずれかを選択的に支点として、第１回動枠２０に対して第２回動枠３０を回動可能に支持する。
【００２７】
第１軸部５３は、図１、図９、図１０に示すように、長尺の円筒形状を有し、軸心が第１軸線５１と一致する位置で両端の軸受板５７を介して第１回動枠２０に取り付けられている。なお、第１軸部５３は、第１回動枠２０に対して回動可能に取り付けてもよいし、回動不能に取り付けてもよい。
【００２８】
第１留め具５５は、図９及び図１０に示すように、中空の半円筒形状を有し、断面が半円弧形状となっており、第２回動枠３０の一辺（第１端部）に固定して取り付けられている。また、第１留め具５５の半円弧形状の内周面の径は、第１軸部５３の外周面の径とほぼ同じに設定されており、この半円弧形状の内周面に第１軸部５３の外周面が当接しながら互いに回動可能となっている。このような構成により、第１軸部５３及び第１留め具５５は、互いの位置関係に応じて、第１留め具５５が第１軸部５３に支持され第１軸線５１を支点として第２回動枠３０が第１回動枠２０に対して回動可能である係合状態と、第１留め具５５が第１軸部５３に係合されずに第１軸部５３による支持から開放された非係合状態とを備える。なお、本実施形態では、第１留め具５５を５箇所設けているが、本発明はこれに限定されず、第１留め具５５の数は装置全体の大きさ等に応じて任意に選択できる。また、１つの第１留め具５５で第１軸部５３の外周の大半を覆うような構成としてもよい。
【００２９】
第２軸部５４は、図１、図９、図１１に示すように、長尺の円筒形状を有し、軸心が第２軸線５２と一致する位置で両端の軸受板５８を介して第１回動枠２０に取り付けられている。なお、第２軸部５４は、第１回動枠２０に対して回動可能に取り付けてもよいし、回動不能に取り付けてもよい。
【００３０】
第２留め具５６は、図９及び図１１に示すように、中空の半円筒形状を有し、断面が半円弧形状となっており、第２回動枠３０の第１留め具５５が取り付けられた一辺と対向する他辺（第２端部）に固定して取り付けられている。また、第２留め具５６の半円弧形状の内周面の径は、第２軸部５４の外周面の径とほぼ同じに設定されており、この半円弧形状の内周面に第２軸部５４の外周面が当接しながら互いに回動可能となっている。このような構成により、第２軸部５４及び第２留め具５６は、互いの位置関係に応じて、第２留め具５６が第２軸部５４に支持され第２軸線５２を支点として第２回動枠３０が第１回動枠２０に対して回動可能である係合状態と、第２留め具５６が第２軸部５４に係合されずに第２軸部５４による支持から開放された非係合状態とを備える。なお、本実施形態では、第２留め具５６を５箇所設けているが、本発明はこれに限定されず、第２留め具５６の数は装置全体の大きさ等に応じて任意に選択できる。また、１つの第２留め具５６で第２軸部５４の外周の大半を覆うような構成としてもよい。
【００３１】
図１２に示すように、第１軸線５１を支点として第１回動枠２０に対して第２回動枠３０が回動されるときには、第１留め具５５及び第１軸部５３は係合状態となり、第２留め具５６及び第２軸部５４は非係合状態となる。一方、図１３に示すように、第２軸線５２を支点として第１回動枠２０に対して第２回動枠３０が回動されるときには、第１留め具５５及び第１軸部５３は非係合状態となり、第２留め具５６及び第２軸部５４は係合状態となる。
【００３２】
第１駆動部６０は、第１アーム６１、第２アーム６２、関節軸６３、アクチュエータ６４、付勢手段（図示せず）を備え、仰角調整軸線４１を支点として固定枠１０に対して第１回動枠２０を回動させる。本実施形態では、第１駆動部６０は固定枠１０の対向する両辺に合計２つ設けられているが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方の辺に１つだけ設けてもよく、また、さらに追加して補助フレーム等に設けてもよい。
【００３３】
第１アーム６１は、長尺のアーム状の部材であり、一端が固定枠１０の支点Ｑ１に回動可能に連結されている。第２アーム６２は、長尺のアーム状の部材であり、一端が第１回動枠２０の支点Ｑ２に回動可能に連結されている。第１アーム６１の他端及び第２アーム６２の他端は、関節軸６３の支点Ｑ３に回動可能に連結されている。
【００３４】
アクチュエータ６４は、固定枠１０に設けられ、先端に設けられたボスが関節軸６３の支点Ｑ３に結合されるロッド６４ａを備える。アクチュエータ６４は、後述の制御部１０２からの第１駆動制御信号を受けて、ロッド６４ａを伸長、収縮させる。アクチュエータ６４は、ロッド６４ａの伸長、収縮により関節軸６３（支点Ｑ３）の位置を変移させ、第１アーム６１及び第２アーム６２を互いに回動させることで、支点Ｑ１及び支点Ｑ２間の離間距離を変移させる。すなわち、アクチュエータ６４は、第１アーム６１及び第２アーム６２を支点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を起点として開閉させることで、固定枠１０及び第１回動枠２０とが成す角度を変更可能となっている。アクチュエータ６４は、固定枠１０ではなく、第１回動枠２０に設けるようにしてもよい。
【００３５】
付勢手段は、支点Ｑ１、支点Ｑ２にそれぞれ内蔵され、固定枠１０と第１回動枠２０とが成す角度が大きくなる方向に第１アーム６１及び第２アーム６２を付勢する。付勢手段としては、例えば、ねじりコイルばねが挙げられる。付勢手段は、第１アーム６１及び第２アーム６２の開く動作をより容易にし、アクチュエータ６４に掛かる負荷を低減させることができるので、アクチュエータ６４の小型化を図ることができ、装置全体の軽量化に寄与する。また、支点Ｑ３にも付勢手段を設けてもよい。
【００３６】
第２駆動部７０は、第１アーム７１、第２アーム７２、関節軸７３、アクチュエータ７４、付勢手段（図示せず）を備え、第１軸線５１及び第２軸線５２のいずれかを選択的に支点として第１回動枠２０に対して第２回動枠３０を回動させる。本実施形態では、第２駆動部７０は第１回動枠２０の対向する両辺に合計２つ設けられているが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方の辺に１つだけ設けてもよく、また、さらに追加して補助フレーム等に設けてもよい。また、第２駆動部７０の第１アーム部７１及び第２アーム部７２、関節軸７３と同様の構成を持つ補助支持部材を、第１回動枠２０及び第２回動枠３０に設けた補助フレームに結合して、第２駆動部７０とともに第２可動枠３０を支えるようにしてもよい。この場合、補助支持部材は駆動により回動させてもさせなくてもよい。
【００３７】
図１２は、第１軸線５１を支点として第１回動枠２０に対して第２回動枠３０を回動させる場合の説明図である。図１３は、第２軸線５２を支点として第１回動枠２０に対して第２回動枠３０を回動させる場合の説明図である。
【００３８】
第１アーム７１は、長尺のアーム状の部材であり、一端が第１回動枠２０の支点Ｐ１に回動可能に連結されている。第２アーム７２は、長尺のアーム状の部材であり、一端が第２回動枠３０の支点Ｐ２に回動可能に連結されている。第１アーム７１の他端及び第２アーム７２の他端は、関節軸７３の支点Ｐ３に回動可能に連結されている。
【００３９】
アクチュエータ７４は、第１回動枠２０に設けられ、先端に設けられたボスが関節軸７３の支点Ｐ３に結合されるロッド７４ａを備える。アクチュエータ７４は、後述の制御部１０２からの第２駆動制御信号を受けて、ロッド７４ａを伸長、収縮させる。図１２及び図１３に示すように、アクチュエータ７４は、ロッド７４ａの伸長、収縮により関節軸７３（支点Ｐ３）の位置を変移させ、第１アーム７１及び第２アーム７２を互いに回動させることで、支点Ｐ１及び支点Ｐ２間の離間距離を変移させる。すなわち、アクチュエータ７４は、第１アーム７１及び第２アーム７２を支点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を起点として開閉させることで、第１回動枠２０及び第２回動枠３０とが成す角度を変更可能となっている。アクチュエータ７４は、第１回動枠２０ではなく、第２回動枠３０に設けるようにしてもよい。
【００４０】
付勢手段は、支点Ｐ１、支点Ｐ２にそれぞれ内蔵され、第１回動枠２０と第２回動枠３０とが成す角度が大きくなる方向に第１アーム７１及び第２アーム７２を付勢する。付勢手段としては、例えば、ねじりコイルばねが挙げられる。付勢手段は、第１アーム７１及び第２アーム７２の開く動作をより容易にし、アクチュエータ７４に掛かる負荷を低減させることができる。これにより、アクチュエータ７４の小型化や省電力化を図ることができ、装置全体の軽量化や動作に必要な電力の低減化に寄与する。また、支点Ｐ３にも付勢手段を設けてもよい。
【００４１】
図２は、完全に畳まれた状態の追尾型太陽光発電装置１の上面図である。図３は、完全に畳まれた状態の追尾型太陽光発電装置１の仰角調整側から見た側面図である。図５は、完全に畳まれた状態の追尾型太陽光発電装置１の方位角調整側から見た側面図である。これらの図に示すように、追尾型太陽光発電装置１は、完全に畳まれた状態では、第１回動枠２０、第２回動枠３０、太陽電池モジュール３のそれぞれが設置面である屋根Ｒの傾斜面Ｍに平行に支持されている。このとき、第２連結部５０の第１留め具５５が第１軸部５３に当接するとともに、第２留め具５６が第２軸部５４に当接している。
【００４２】
図４は、固定枠１０に対して第１回動枠２０が角度ｘだけ開いた（傾斜した）状態における追尾型太陽光発電装置１の仰角調整側の側面図である。図６は、第１回動枠２０に対して第２回動枠３０が一方側に角度ｙ１だけ開いた（傾斜した）状態における追尾型太陽光発電装置１の方位角調整側の側面図である。図７は、第１回動枠２０に対して第２回動枠３０が他方側に角度ｙ２だけ開いた（傾斜した）状態における追尾型太陽光発電装置１の方位角調整側の側面図である。
【００４３】
図８は、図４のＣ１部分を示し、第１連結部４０を拡大して示す部分断面図である。図９、図１０、図１１は、それぞれ図５のＣ２部分、図６のＣ３部分、図７のＣ４部分を示し、第２連結部５０を拡大して示す部分断面図である。
【００４４】
図１４及び図１５は、上記で述べた構成を有する追尾型太陽光発電装置１を建物Ｂの屋根Ｒの傾斜面Ｍに積載し、取り付けた場合の東から西を見た側面図である。図１４では、追尾型太陽光発電装置１は、完全に畳まれた状態となっており、屋根Ｒの傾斜面Ｍと太陽電池モジュール３とがほぼ平行な状態となっている。図１５では、追尾型太陽光発電装置１は、太陽電池モジュール３が固定枠１０、つまり、屋根Ｒの傾斜面Ｍに対して仰角方向に角度ｘだけ傾斜しており、太陽電池モジュール３の受光面がほぼ水平となっている。なお、図１４及び図１５では、設置面である屋根Ｒの傾斜面Ｍを、４寸勾配（２１．８°）の南向きとしたが、追尾型太陽光発電装置１の設置対象となる設置面はこれに限定されない。また、本実施形態では、北半球における例としたが、これに限定されず、南半球においても適用可能である。
【００４５】
図１６は、本発明の実施形態に係る追尾型太陽光発電システム１００の構成を示す構成図である。追尾型太陽光発電システム１００は、上記の追尾型太陽光発電装置１、制御部１０２、蓄電装置１１０を備える。追尾型太陽光発電システム１００は、建物Ｂの屋根Ｒの傾斜面Ｍに取り付けられた追尾型太陽光発電装置１により、太陽の日の出から日の入りに至るまでの１日の動きを追尾し、効率良く発電を行うものである。
【００４６】
制御部１０２は、追尾型太陽光発電装置１の架台２に含まれる第１駆動部６０（アクチュエータ６４）及び第２駆動部７０（アクチュエータ７４）と電力供給及び通信可能に接続されている。但し、第１駆動部６０及び第２駆動部７０への電力供給は、制御部１０２から直接行わなくてもよく、制御部１０２からの指示を受けて、蓄電装置１１０や他の電源手段が電力供給を行うようにしてもよい。制御部１０２は、駆動制御部１０２ａ、メモリ１０２ｂ、操作部１０２ｃ、表示部１０２ｄを備え、第１駆動部６０及び第２駆動部７０の動作を制御して、太陽電池モジュール３が太陽の方向へ向くように第１回動枠２０及び第２回動枠３０を回動させる。また、制御部１０２は、追尾型太陽光発電システム１００の電源投入を制御する。なお、太陽光の方向を検出する太陽光センサ等を使用して、太陽光センサから得られる情報に基いて第１回動枠２０及び第２回動枠３０の傾動を制御する構成としてもよい。
【００４７】
駆動制御部１０２ａは、後述のメモリ１０２ｂに記憶された太陽光追尾プログラムと、後述の操作部１０２ｃから受けた指示内容に基づいて、第１駆動部６０及び第２駆動部７０の動作を制御する。また、駆動制御部１０２ａは、時間、年月日を計時する計時手段（例えば、時計機能）を含む。
【００４８】
メモリ１０２ｂは、太陽光追尾プログラムを記憶する。太陽光追尾プログラムは、予め組まれた基本プログラムを含む。基本プログラムは、地点情報（追尾型太陽光発電装置１の設置場所、緯度、経度等によって決定付けられる情報）からその地点での年間を通しての太陽の位置及び太陽光の向きを算出するプログラムを含む。また、基本プログラムは、算出した太陽光の向きから、太陽電池モジュール３の受光面が最適な方向（例えば、太陽光Ｓに可能な限り直角な方向）に向くように第１駆動部６０及び第２駆動部７０を駆動制御するための第１駆動制御信号及び第２駆動制御信号を生成するプログラムを含む。つまり、太陽光追尾プログラムは、太陽の日の出から日の入りに至るまでの１日の動きを追尾し、効率良く発電を行うためのプログラムを含む。第１駆動部６０及び第２駆動部７０を駆動させるタイミングは、ほぼリアルタイムであってもよいし、例えば、１分毎、５分毎、１０分毎など、一定時間おきに駆動させるようにしてもよい。
【００４９】
操作部１０２ｃは、追尾型太陽光発電システム１００の稼動方法についてのユーザの操作を受け付ける。稼動方法とは、例えば、電源のオン・オフ、追尾機能のオン・オフ、稼動開始・終了時間、稼動月といった設定内容である。
【００５０】
表示部１０２ｄは、例えば、発電量、蓄電量、固定枠１０と第１回動枠１０との傾斜角度ｘ、第１回動枠２０と第２回動枠３０との傾斜角度ｙ１又はｙ２等の情報や、電源のオン・オフの状態、追尾機能のオン・オフの状態といった設定内容を表示する。
【００５１】
蓄電装置１１０は、太陽電池モジュール３と電気的に接続されており、太陽電池モジュール３から送られてくる電気を蓄電する。
【００５２】
次に本実施形態の追尾型太陽光発電装置１の動作を説明する。図１７（ａ）乃至（ｄ）は、追尾型太陽光発電システム１００による太陽光の追尾の様子を説明する斜視図である。以下の動作は、第１駆動制御信号及び第２駆動制御信号を制御部１０２から受けて、追尾型太陽光発電装置１が行うものであり、太陽の日の出から日の入りに至るまでの１日の動きを追尾する。
【００５３】
日没から日の出までの間は、図１７（ａ）に示すように、第１回動枠２０、第２回動枠３０、太陽電池モジュール３の受光面を屋根Ｒの傾斜面Ｍに対して平行な状態としておく。すなわち、図１７（ａ）では、追尾型太陽光発電装置１は完全に畳まれた状態（待機状態；図３、図５の状態）となっている。
【００５４】
日の出までに、図１７（ｂ）に示すように、アクチュエータ６４により、仰角調整軸線４１を支点として、第１回動枠２０を固定枠１０に対して回動させて、第１回動枠２０、第２回動枠３０、太陽電池モジュール３の受光面を水平な状態とする（図４の状態）。続いて、第１回動枠２０を水平な状態に維持したまま、図１７（ｃ）に示すように、アクチュエータ７４により、第２軸線５２を支点として、第２回動枠３０を第１回動枠２０に対して回動させて東方向に向けて傾斜させ、太陽電池モジュール３の受光面の方位角方向の傾きを調整する。この状態で日の出を迎える。このとき、第２連結部５０の第２留め具５６が第２軸部５４に係合（係合状態）している一方、第２連結部５０の第１留め具５５が第１軸部５３による支持から開放（非係合状態）されている。
【００５５】
日の出後は、太陽の動き、つまり、太陽光Ｓの向きに合わせて、第２軸線５２を支点として、第２回動枠３０を第１回動枠２０に対して回動させて方位角方向の傾きを減少させていくとともに、仰角調整軸線４１を支点として、第１回動枠２０を固定枠１０に対して回動させて仰角方向の傾きを減少させていき、東から登る太陽を追尾する。これを太陽が南中高度に達するまで行う。
【００５６】
太陽が南中高度に達した時（正午）、追尾型太陽光発電装置１は再び、図１７（ａ）の状態となる。すなわち、屋根Ｒの傾斜面Ｍ、第１回動枠２０、第２回動枠３０、太陽電池モジュール３が互いに平行な状態となる。つまり、太陽電池モジュール３の受光面が屋根Ｒの傾斜面Ｍに対して平行な状態となる。なお、図１７（ａ）に示す太陽光Ｓは、この南中時の説明をするためのものである。このとき、第２連結部５０の第１留め具５５が第１軸部５３に当接するとともに、第２留め具５６が第２軸部５４に当接している。
【００５７】
太陽が南中高度を過ぎると、第１軸線５１を支点として、第２回動枠３０を第１回動枠２０に対して回動させて方位角方向の傾きを増加させていくとともに、仰角調整軸線４１を支点として、第１回動枠２０を固定枠１０に対して回動させて仰角方向の傾きを増加させていき、西へ沈む太陽を追尾する。これを日没まで行う。このとき、第２連結部５０の第１留め具５５が第１軸部５３に係合（係合状態）している一方、第２留め具５６が第２軸部５４による支持から開放（非係合状態）されている。
【００５８】
日没に達したとき、追尾型太陽光発電装置１は、図１７（ｄ）の状態となる。すなわち、第１回動枠２０が水平な状態となるとともに、第２回動枠３０及び太陽電池モジュール３の受光面が西に傾いた状態となる。
【００５９】
日没後、第１軸線５１を支点として、第２回動枠３０を第１回動枠２０に対して回動させて、方位角方向の傾きを減少させ、図１７（ｂ）の状態まで持っていく。そして、仰角調整軸線４１を支点として、第１回動枠２０を固定枠１０に対して回動させて、仰角方向の傾きを減少させ、図１７（ａ）の待機状態とさせる。これで、太陽の日の出から日の入りに至るまでの１日の追尾動作を完了する。
【００６０】
図１７（ｂ）乃至（ｄ）の状態のときに、例えば、風速が１５ｍ／ｓを超えるときには、第１回動枠２０及び第２回動枠３０の傾動動作を停止するようにしてもよい。また、このとき、一時的に強風にたえるため、図１７（ｂ）乃至（ｄ）の状態から図１７（ａ）の待機状態に移行させてもよい。
【００６１】
上記実施形態に係る太陽光発電装置１は、第１回動枠２０の両端で仰角調整軸線４１に垂直な方向に互いに平行に延びる第１軸線５１及び第２軸線５２のいずれかを選択的に支点として、第１回動枠２０に対して第２回動枠３０を回動可能に支持する第２連結部５０を有している。したがって、例えば、太陽光Ｓを追尾するために方位角を調整している時には、常に第２回動枠３０の対向する２つの辺のうちの一方が第１回動枠２０の対応する辺と線的に結合されて、そこから風が入り込まないようになっている。したがって、第２回動枠３０が第１回動枠２０に対して完全に浮いてしまうことがないので、風による影響を非常に受け難い。
【００６２】
また、固定枠１０、第１回動枠２０、第２回動枠３０は、設置面である傾斜面Ｍに対して平行な状態とすることができ、設置面に対する高さも低く抑えられるので、強風時や太陽の沈んだ後の太陽光追尾を行わない待機時等に設置面に平行な状態としておくことで、風の影響を大幅に抑えることができる。
【００６３】
また、上記実施形態に係る太陽光発電装置１は、傾斜した設置面である傾斜面Ｍに直立して設けられる旋回軸を採用しておらず、２つの回動枠（第１回動枠２０及び第２回動枠３０）の組み合わせで仰角及び方位角を調整しているので、太陽光追尾時の太陽電池モジュール３の最大高さを抑えることができる。また、太陽電池モジュール３全体が投影図的には、仰角調整用の第１回動枠２０及び方位角調整用の第２回動枠３０の傾動中も設置位置から外れることはない。したがって、仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能であって、且つ風の影響を受け難い構成とすることができる。
【００６４】
また、風の影響を受け難いので、風圧力による屋根Ｒの傾斜面Ｍ等の設置面への負荷も極めて小さくすることができる。
【００６５】
また、高い強度が要求されて重量が嵩む旋回軸を採用することなく簡易な構成で仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能であるので、装置の重量を抑えることができる。したがって、自重及び太陽光追尾時の動作による作動力による傾斜した設置面である傾斜面Ｍへの負荷を小さくすることができる。また、施工性も向上する。
【００６６】
また、風圧力や自重による屋根Ｒの傾斜面Ｍ等の設置面への負荷が極めて小さいので、多くの設置面に対して補強することなく適用することができる。
【００６７】
また、簡易な構成で仰角及び方位角の２方向の角度調整が可能であるので、材料費や施工費等のコストを低く抑えることができる。
【００６８】
上記の実施形態では、固定枠１０、第１回動枠２０、第２回動枠３０、第１連結部４０の各部材、第２連結部５０の各部材、第１駆動部６０の各部材、第２駆動部７０の各部材等の材料は、例えば、鉄やアルミニウム等の金属のほか、木、セラミック、樹脂等を使用することができ、要求される強度、例えば、風圧力に耐えパネル組立体を回動支持するのに必要な強度と耐久性とを有するものであればよい。また、これらの形状も上記実施形態に限定されない。
【００６９】
また、上記の実施形態では、パネル組立体の架台２を傾斜した設置面である屋根Ｒの傾斜面Ｍに設置する例を示したが、水平な設置面に設置してもよい。
【００７０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  追尾型太陽光発電装置
２  架台
３  太陽電池モジュール
１０  固定枠
２０  第１回動枠
３０  第２回動枠
４０  第１連結部
５０  第２連結部
６０  第１駆動部
７０  第２駆動部
１００  追尾型太陽光発電システム
Ｂ  建物
Ｒ  屋根
Ｍ  傾斜面
【図１】
2012246651.tif 000003
【図２】
2012246651.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012246651.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012246651.tif 000009
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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