(57)【要約】【課題】  部品点数が少なく、構造が簡素化され、安価に製造することが可能な自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムの提供。【解決手段】  固定台座１２と、固定台座１２上に方向を変更可能に設置され、東から西へ移動する太陽光に追従可能な可動部１４と、太陽光を集光する集光部１６とを具備し、固定台座１２と可動部１４との間には第１及び第２の駆動手段１８，２０が設けられ、第１及び第２の駆動手段１８，２０は、形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、弾性部材の一端が固定台座１２側に、他端が可動部１４側に連結されており、第１及び第２の駆動手段１８，２０は、固定台座１２上に設置され、第１の駆動手段１８は可動部１４を固定台座１２に対し東側へ回動するように偶力を作用させるとともに、第２の駆動手段２０は可動部１４を固定台座１２に対し西側へ回動するように偶力を作用させる。【選択図】  図１Ａ
2013110252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定台座と、該固定台座上に方向を変更可能に設置され、東から西へ移動する太陽光に追従可能な可動部と、該可動部に取り付けられ、太陽光を集光する集光部とを具備する自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムであって、
前記固定台座と可動部との間には第１及び第２の駆動手段が設けられ、該第１及び第２の駆動手段は、形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、該弾性部材の一端が固定されているとともに、他端が前記可動部側に連結されており、該集熱パイプは保温性並びに断熱性を備え、
前記第１の駆動手段は前記可動部を前記固定台座に対し東側へ回動するように偶力を作用させるとともに、第２の駆動手段は該可動部を該固定台座に対し西側へ回動するように偶力を作用させることを特徴とする自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項２】
前記集光部は、前記可動部に対し傾斜角度が変更可能に取り付けられており、該集光部と該可動部との間に第３の駆動手段を設置し、該第３の駆動手段は形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、その一端が該集光部側に、他端が該可動部側に連結され、該集光部は太陽光の日射角度の変化に一定範囲で追従して傾動可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項３】
前記第１〜３の駆動手段には、その集熱パイプ並びに弾性部材に照射される太陽光の日射を遮る遮光カバーを設け、太陽光の日射方向の変化によって該第１及び第２の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロール、及び／又は太陽光の日射角度の変化によって第３の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロールすることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項４】
前記集熱パイプは透明なガラス等を材料とする外筒及び内筒からなる二重構造の断熱性・保温性素材からなり、該外筒側と内筒側との間を断熱層とし、該内筒の内部側には太陽熱に対する選択吸収層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち、何れか１項に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項５】
前記可動部と前記固定台座との間には、該可動部を中立位置に保持する弾性体が介在されていることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項６】
前記遮光カバーの内側には、反射材が取り付けられていることを特徴とする請求項３〜５のうち、いずれか１項に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムに係り、ソーラーパネルや太陽電池、温水用の集熱機器などに太陽光を集める場合に使用され、太陽の動きを自動的に追尾可能な機構を備えた集光装置用の架台に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽光を利用した発電装置や集熱装置は、屋根などに固定した状態で設置され、通常、その設置方向や設置角度は、北半球である日本の場合、方向は南向きを基本とし、角度については地域の気候、降雪の有無など地域特性に合わせて設置されている。
また、設置角度については、年間の最低発電量若しくは最高発電量を基準に決定するなど、いくつかの設置の仕方がある。
【０００３】
一方、太陽光は東から西へと移動し、又、季節によって日射角度が異なることから、集光装置は可能であるならば、パネル面に対し太陽光が直角に射し込むようにすることが好ましい。方向についても、太陽は日の出から日の入りにかけて東から西へ移動するため、それに合わせて追随するように集光装置の方向を変えることができれば、集光効率の向上が望める。
【０００４】
従来、太陽光の日射角度の変化に対応すべく、特開２００７−３２４３８７号公報（特許文献１）記載の太陽光自動追尾装置に関する発明が公知である。同公報記載の発明は、形状記憶合金製のバネ、このバネに連結された往復軸、ラッチ、歯車等を構成要素とし、太陽光によって加熱された形状記憶合金製のバネの収縮力を利用して、集光用ミラーの仰角を変化させるようになっている。これによれば、電力を消費することなく、太陽光に対し最適な角度となるよう集光用ミラーの仰角を可変し、集熱効率の向上に寄与するとされている。
【０００５】
また、特開平６−３０１４２０号公報（特許文献２）には、作動油が充填された受熱槽を具備し、太陽光の輻射熱によって膨張する作動油の圧力を利用して、ピストン、ロッドなどによりソーラーパネルを東から西へ傾動させるようになっている。当発明も電力を消費することなく、集光効率を向上させることを可能ならしめるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２４３８７号公報
【特許文献２】特開平６−３０１４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した特許文献１記載の太陽光自動追尾装置は、駆動機構として、ウォームギア、形状記憶合金バネ、ラッチなどを使用しており、構造の複雑化を招くとともに、部品点数の増大や保守管理に手間を要するという課題があった。
また、特許文献２の太陽光追尾装置は、作動油を貯留する受熱槽などを必要とし、装置全体の大型化を招く虞があるとともに、例えば冬季間などの気温が低い季節には作動油の粘度が高くなり、太陽光の追尾動作に支障を来す可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく、且つ構造が簡素化されているとともに、安価に製造することが可能な自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、固定台座と、該固定台座上に方向を変更可能に設置され、東から西へ移動する太陽光に追従可能な可動部と、該可動部に取り付けられ、太陽光を集光する集光部とを具備する自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムであって、前記固定台座と可動部との間には第１及び第２の駆動手段が設けられ、該第１及び第２の駆動手段は、形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、該弾性部材の一端が固定されているとともに、他端が前記可動部側に連結されており、該集熱パイプは保温性並びに断熱性を備え、前記第１の駆動手段は前記可動部を前記固定台座に対し東側へ回動するように偶力を作用させるとともに、第２の駆動手段は該可動部を該固定台座に対し西側へ回動するように偶力を作用させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記１項において、前記集光部は、前記可動部に対し傾斜角度が変更可能に取り付けられており、該集光部と該可動部との間に第３の駆動手段を設置し、該第３の駆動手段は形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、その一端が該集光部側に、他端が該可動部側に連結され、該集光部は太陽光の日射角度の変化に一定範囲で追従して傾動可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記１項又は２項において、前記第１〜３の駆動手段には、その集熱パイプ並びに弾性部材に照射される太陽光の日射を遮る遮光カバーを設け、太陽光の日射方向の変化によって該第１及び第２の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロール、若しくは太陽光の日射角度の変化によって第３の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロールすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記１〜３項のうち、何れか１項において、前記集熱パイプは透明なガラス等を材料とする外筒及び内筒からなる二重構造の断熱性・保温性素材からなり、該外筒側と内筒側との間を断熱層とし、該内筒の内部側には太陽熱に対する選択吸収層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、上記１〜４項のうち、何れか１項において、前記可動部と前記固定台座との間には、該可動部を中立位置に保持する弾性体が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記３〜５項のうち、何れか１項において、前記遮光カバーの内側には、反射材が取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、集光部を太陽光に対し、集光効率の高い方位、傾斜角とすることが可能であり、太陽エネルギーを有効に利用することが可能になる。また、構成部品の数が少なくて済むとともに、太陽光に対して動力を必要とすることがないので、エネルギー資源の有効な利用に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムの全体斜視図である。
【図１Ｂ】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムにおける図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った矢視断面図である。
【図１Ｃ】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムにおける図１ＢのＩＣ−ＩＣ線に沿った矢視断面図である。
【図２】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムの分解斜視図である。
【図３】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムについて、正面側並び背面側から視た立面図である。
【図４】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムの要部である固定台座と可動部との関係を示す要部断面図である。
【図５】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムを側面側から視た図である。
【図６】同じく、本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムについて集光部の方位並びに傾斜角度が変化した状態を示す斜視図である。
【図７】年間における太陽光の日射角の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムの好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１Ａは本実施形態の太陽エネルギー収集装置の全体斜視図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った矢視断面図、図１Ｃは図１ＢのＩＣ−ＩＣ線に沿った矢視断面図、図２は分解斜視図、図３は正面側並び背面側から視た立面図である。
これらの図に示されるように、自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム１０は、固定台座１２、可動部１４、集光部１６、第１の駆動手段１８、第２の駆動手段２０、第３の駆動手段２２等を備えて構成されている。固定台座１２は、脚部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが設けられ、任意の位置に台座１２を固定することができるようになっている。
【００１９】
図４は本実施形態の要部である固定台座１２と可動部１４との関係を示す要部断面図、図５は本実施形態の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム１０を側面側から視た図、図６は自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム１０について集光部１６の方位並びに傾斜角度が変化した状態を示す斜視図、図７は年間における太陽光の日射角の変化を示す説明図である。
【００２０】
図４に示されるように、固定台座１２には可動部１４が回転可能に設置されており、可動部１４は固定台座１２との間に軸受２４が介在され、固定台座１２に対し回転可能に配設されている。また、軸受２４のほか、可動部１４を固定台座１２に対して中立位置に保持する弾性体として、ゼンマイバネ２６が設けられている。ゼンマイバネ２６は、その付勢力によって可動部１４を固定台座１２の中立位置、通常は真南側へ位置させるようになっている。
【００２１】
第１の駆動手段１８、第２の駆動手段２０は、形状記憶合金製の弾性部材である弦巻バネ１７，１９と、ガラスなどの集熱パイプ２１，２３とから構成されている。
図１Ｂに示されるように、固定台座１２の上面には、凹状部１３Ａ，１３Ｂが設けられ、これらの凹状部１３Ａ，１３Ｂに、第１の駆動手段１８、第２の駆動手段２０を構成する集熱パイプ２１，２３が断熱材１５を介して埋め込まれるように設置されている。これによって、集熱パイプ２１，２３の断熱性を向上させ、集熱パイプ２１，２３から放出される熱を極力少なくするようにしている。
【００２２】
弦巻バネ１７，１９は、両端のうち、一端１７Ａ，１９Ａが集熱パイプ２１，２３の東端部２１Ａ及び西端部２３Ａに、それぞれ取り付けられている。集熱パイプ２１，２３の東端２１Ａ及び西端側２３Ａは、樹脂などによって密栓されている。また、集熱パイプ２１，２３の中央端部２１Ｂ，２３Ｂは、同様に樹脂などによって密栓されているが、その中心部にバネが通る細径の通し孔が空けられている。この通し孔には、密閉性を損なわないように、弾力のあるゴム等で充填することが好ましい。
弦巻バネ１７，１９の他端１７Ｂ，１９Ｂは可動部１４に突設された回動軸１４Ａに対し、常温の状態で、やや引っ張るように、より戻しを付けて、いわゆるサルカンなどの連結金具１５を介して連結されている。つまり、弦巻バネ１７，１９は、常温では伸びた状態となるが、熱が加わることにより、元のコイル状に戻って縮む性質を有し、連結金具によって伸縮時の捩れを吸収するようになっている。
【００２３】
図１Ｃに示されるように、集熱パイプ２１，２３は、耐熱ガラスなどの透光性を備えた二重構造のガラス瓶（デュワー瓶に類するもの）等であり、外筒２５、内筒２７との間は極めて真空に近い状態に維持された断熱層２９となっている。内筒２７の内部側には太陽熱の特定の波長に対し選択的に吸収する選択吸収層３１が形成されている。本実施形態における選択吸収層３１は太陽光のうち、赤外線を特に吸収可能な性質を有し、これによって、集熱パイプ２１，２３に太陽光が照射された場合には、パイプ内の温度は、その断熱性ゆえに高温となり、内部の形状記憶合金製の弦巻バネ１７，１９はパイプ内にて熱が加えられることにより、元の形状であるコイル状に戻り、縮む方向へ弾性付勢力が生じる。
【００２４】
そうすると、図４（ｃ）に示されるように、第１の駆動手段１８側では、回動軸１４Ａを介し可動部１４に対して東側へ回動させる偶力が生じ、ゼンマイバネ２６の付勢力に抗する形で、支柱２８とともに集光部１６を東側へ方向を変化させる。一方、第２の駆動手段２０側では、図４（ｂ）に示されるように、集熱パイプ２３内が高温になると、同様の作用により、可動部１４に対して西側へ回動させる偶力が生じ、支柱２８とともに集光部１６を西側へ方向を変化させる。
【００２５】
また、図１Ａに示されるように、固定台座１２における第１の駆動手段１８、第２の駆動手段２０には、第１及び第２の遮光部材としての遮光カバー３２，３４が、集熱パイプ２１，２３の上側を覆うようにして取り付けられている。
図１Ｂに示されるように、東側の集熱パイプ２１の上方に設置された遮光カバー３２は、東端部２１Ａ側からの光の入射量を多くするため、その部分が切り欠かれているとともに、中央端部２３Ｂ側に行くにしたがって集熱パイプ２１をカバーする部分が大きくなり、太陽高度が高くなって南側に移動した場合に、光の入射量を少なくする形状に形成されている。
【００２６】
即ち、遮光カバー３２は、日の出とともに東側から射し込む太陽光を集熱パイプ２１内へ導くとともに、午前１０時頃からは逆に太陽光が集熱パイプ２１へ射し込むのを防ぐようになっている。これによって、図４（ｃ）に示されるように、日の出から午前１０時ぐらいまでの斜光の状態では、集熱パイプ２１内の温度が上昇することによって形状記憶合金製の弦巻バネ１７が縮み、その弾性力によって可動部１４を東側へ回動させ、支柱２８とともに集光部１６を東側へ方向を変化させる。
【００２７】
これによって、モータなどの動力を使用することなく集光部１６の方向を太陽の日射方向へ向けることが可能となる。そして、午前１０時を過ぎたころからは、太陽光の角度が増すとともに南側に移動するので、集熱パイプ２１に差し込む日射量は遮光カバー３２によって遮られることから減少し、徐々に温度が低下して常温に戻る。この結果、図４（ａ）に示されるように、弦巻バネ１７は伸び、ゼンマイバネ２６に弾性力とも相まって、可動部１４は南側へ少しずつ回動して中立位置に向いていく。集光部１６が南側に向いた状態は、西側における第２の駆動手段２０による張力が作用するまで続くことになる。
【００２８】
一方、西側に設置されている遮光カバー３４は、図１Ｂに示されるように、遮光カバー３２とは逆に、西端部２３Ａ側からの光の入射量を多くするため、その部分が切り欠かれているとともに、中央端部２１Ｂ側に行くにしたがって集熱パイプ２３をカバーする部分が大きく形成され、太陽高度が高くなるにつれて光の入射量を少なくするようになっている。つまり、遮光カバー３４の形状により、午後１３時頃から太陽光が当たりはじめ、太陽光の方向が西に振れるにしたがい、第１の駆動手段２０の集熱パイプ２３に当たる日射量は多くなっていく。これによって、図４（ｂ）に示されるように、集熱パイプ２３内部が高温となって配設されている弦巻バネ１９が縮み、可動部１４を西側へ回動させて集光部１６を西側へ方向を変化させる。
【００２９】
太陽の方位角については、東京地区では、夏至のときに午前１０時で１１０°、午後１３時半頃には２４０°と変化するため、可動部１４を午前１０時では、真南側を基準とした場合に、東側へ２０°程度、午後１３時半頃では西側へ３０°程度向けておくと、太陽エネルギーを取得する上で有効である。
一方、冬至のときは、太陽の日射角度が３０°と低いために、可動部１４を南側に固定した状態でもエネルギーの取得効率にはあまり影響はないと思われる。
このような状況を考慮した上で、遮光カバー３２，３４の形状を設定したものである。
【００３０】
具体例として、東側の遮光カバー３２では、東側の先端部分を集熱パイプ２１から南東方向４０°の延長線上にセットし、遮光カバー３２の高さを東京の最高高度である７８°で集熱パイプ２１が遮光カバー３２の影に入るようにし、且つ長さを中央端部２１Ｂとほぼ同じとする。なお、冬季間の朝の日射を考慮して、遮光カバー３２の下部には切欠き部が設けられている。また、夏季の西日が後方（北側）から当たらないように、遮光カバー３２の西北側に壁を取り付けるのが好ましい。
【００３１】
一方、西側の遮光カバー３４では、太陽の方位角が真南から西側３０°の時から弦巻バネ１９による張力が発生するようにする。この場合は、遮光カバー３４の西端部２３Ａを、集熱パイプ２３に対し、南西３０°の延長線上となるように形成し、太陽光が集熱パイプ２３に当たらないようにする。さらに、朝日が後方から入り込まないように、遮光カバー３４の北東側に壁を形成するのが好ましい。これによって、集熱パイプ２３には、日の出から方位角が真南から３０°西に移行するまで、日射が入らないようになり、集熱部１６の不用意な回動を防止することができる。
【００３２】
次に、集光部１６の角度を変化させる第３の駆動手段２２について説明する。
図１〜図３に示されるように、可動部１４の上面には支柱２８が立設されており、この支柱２８の上端部に支持アーム３０が取り付けられている。支持アーム３０には、反射鏡などを内部側に備えた集光部１６が設置され、本実施形態では中央部にパイプ状の太陽熱温水器３４が取り付けられている。或いは、太陽熱温水器３４に代替して太陽光発電パネルを集光部１６の全面に設置することも可能である。
【００３３】
図５及び図６に示されるように、集光部１６は支持アーム３０によって、その両端部が軸１６Ａ，１６Ｂによって軸支されている。集光部１６自体は、上部側１６Ｃが下部側１６Ｄよりも若干重くなるように、重量配分がなされている。集光部１６の下端には、連結片１６Ｅが延設されているとともに、支柱２８には連結軸２８Ａが設けられ、連結片１６Ｅと連結軸２８Ａとの間には、第３の駆動手段２２が配設されている。
【００３４】
第３の駆動手段２２は、前述した第１及び第２の駆動手段と同様に、形状記憶合金製の弾性部材である弦巻バネ４０と、耐熱ガラスなどの集熱パイプ（デュワー瓶に類するもの）４２とを具備して構成されている。第３の駆動手段２２の前側には、遮光カバー４４が設けられ、集熱パイプ４２の上部を覆っている。連結片１６Ｅと連結軸２８Ａとの間には、弦巻バネ４０によって連結されている。集熱パイプ４２の後部側（北側）には断熱材が貼られており、パイプ４２からの熱の放出を防止するようになっている。
【００３５】
集光部１６の傾き角度は、図５（ａ）に示されるようにθ1＝５０°から、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示されるようにθ２＝２０°の範囲に設定されており、支柱２８には、傾き量を制限するストッパ４６Ａ，４６Ｂが取り付けられている。なお、傾き量は、ストッパ４６Ａ，４６Ｂの支柱２８に対する位置を変更することにより、その傾動範囲を調整することが可能である。遮光カバー４４は、日の出から数時間、日の入りの数時間前までの間に、太陽光を集熱パイプ４２に導くように、その形状が形成されている。
【００３６】
具体的には、遮光カバー４４は、集熱パイプ４２の上半分を覆う形状を備えている。これによって、太陽高度の高い春から秋、午前１０時以降〜午後１５時ぐらいまでは、弦巻バネ４０による弾性力は作用しないために、集光部１６の自重により、図５（ｂ）に示される状態が維持される。一方、冬季間や朝夕は、太陽光によって集熱パイプ４２が暖められることから、弦巻バネ４０は元の形状へ縮むように作用し、図５（ａ）に示されるように、傾動し、太陽光を効率よく集光できるようになる。
【００３７】
図７に示されるように、東京地区（東経１３４．４°，北緯３５．４度）を例にとると、夏至のときに太陽の日射角度は約７８°であるのに対し、冬至では３１．２°と変化する。このため、集光部１６の角度については、季節ごとに変化させることが、集光効率向上のために有効となる。
つまり、太陽高度が高い春から秋にかけては、日射角度があることから、集光部１６の角度は、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示されるように、水平に近い状態とすることが集光効率を高める上で好ましい。
【００３８】
一方、冬季間は、日射角度が減少して斜光線の状態となるため、集光部１６の角度は図５(a) 、図６（ｂ）に示されるように、斜めに傾けるのが良い。また、日の出、日の入りにかけても日射角度が小さくなる斜光線の状態となるので同様である。
このような日射角度の変化に対応すべく、第３の駆動手段２２によって集光部１６の角度を変化させるようにしている。
【００３９】
なお、遮光カバー３２，３４，４４について、本実施形態では切欠き部分を予め設けることによって集熱パイプに当たる日射量をコントロールしているが、これに限らず、切欠きの大きさ、範囲を変えることが可能な可動タイプとすることも可能である。これによれば、実際の使用状況や使用地域に応じて、集光部の方位角の動きを変更することができる。
また、集熱パイプ２１，２３，４４は、本実施形態では耐熱ガラス製の二重構造のものを使用しているが、これに限らず、断熱性を備え、太陽光によって内部の温度が上昇可能なパイプ状のものであれば、金属製など他の材質のものを使用することも可能である。
【００４０】
本実施形態によれば、電力などを使用することなく、集光部を太陽光に対し、集光効率の高い方位角度、傾斜角度に向けることが可能であり、太陽エネルギーを有効に利用することが可能になる。また、構造が簡素化されているので、コスト的にも安価であり、且つ耐久性に富むという長所を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、構成部品の数が少なくて済む一方で、動力を要することなく、太陽光に対して最適な方向、角度に集光部を向けることが可能である。このため、集光効率の大幅な向上に寄与する。
【符号の説明】
【００４２】
１０        自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム
１２Ａ  １２Ｂ  １２Ｃ  １２Ｄ    脚部
１４        可動部
１４Ａ      回動軸
１５        連結金具
１６Ａ  １６Ｂ
軸
１６Ｃ      上部側
１６Ｄ      下部側
１６Ｅ      連結片
１７        形状記憶合金製弦巻バネ
１７Ａ      一端
１７Ｂ      他端
１８        第１の駆動手段
１９        形状記憶合金製弦巻バネ
１９Ａ      一端
１９Ｂ      他端
２０        第２の駆動手段
２１  ２３  集熱パイプ
２１Ａ      東端部
２１Ｂ      中央端部
２２        第３の駆動手段
２３Ａ      西端部
２３Ｂ      中央端部
２４        軸受
２５        外筒
２６        ゼンマイバネ
２７        内筒
２８        支柱
２８Ａ      連結軸
３０        支持アーム
３１        選択吸収層
３２  ３４  遮光カバー
４０        形状記憶合金製弦巻バネ
４２        集熱パイプ
４４        遮光カバー
４６Ａ  ４６Ｂ  ストッパ
【図１Ａ】
2013110252.tif 000003
【図１Ｂ】
2013110252.tif 000004
【図１Ｃ】
2013110252.tif 000005
【図２】
2013110252.tif 000006
【図３】
2013110252.tif 000007
【図４】
2013110252.tif 000008
【図５】
2013110252.tif 000009
【図６】
2013110252.tif 000010
【図７】
2013110252.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月6日(2012.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定台座と、該固定台座上に方向を変更可能に設置され、東から西へ移動する太陽光に追従可能な可動部と、該可動部に取り付けられ、太陽光を集光する集光部とを具備する自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムであって、
前記固定台座と可動部との間には第１及び第２の駆動手段が設けられ、該第１及び第２の駆動手段は、形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、該弾性部材の一端が前記固定台座側に、他端が前記可動部側に連結されており、
該集熱パイプは透光性の素材を材料とする外筒及び内筒からなる二重構造であるとともに、該外筒と内筒との間に形成され且つ極めて真空に近い状態に維持された環状断面の空間を断熱層とし、該内筒には太陽熱に対する選択吸収層が形成され、
前記第１の駆動手段は前記可動部を前記固定台座に対し東側へ回動するように偶力を作用させるとともに、第２の駆動手段は該可動部を該固定台座に対し西側へ回動するように偶力を作用させることを特徴とする自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項２】
前記集光部は、前記可動部に対し傾斜角度が変更可能に取り付けられており、該集光部と該可動部との間に第３の駆動手段を設置し、該第３の駆動手段は形状記憶合金製の弾性部材が集熱パイプの内部に挿入され、その一端が該集光部側に、他端が該可動部側に連結され、該集熱パイプは透光性の素材を材料とする外筒及び内筒からなる二重構造であるとともに、該外筒と内筒との間に形成され且つ極めて真空に近い状態に維持された環状断面の空間を断熱層とし、該内筒には太陽熱に対する選択吸収層が形成され、
前記集光部は前記弾性部材の働きにより、太陽光の日射角度の変化に一定範囲で追従して傾動可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の駆動手段における集熱パイプは、その一部が前記固定台座に対し、断熱材を介在させた状態で埋め込まれるようにして設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【請求項４】
前記第１〜第３の駆動手段には、その集熱パイプ並びに弾性部材に照射される太陽光の日射を遮る遮光カバーを設け、太陽光の日射方向の変化によって該第１及び第２の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロール、及び／又は太陽光の日射角度の変化によって該第３の駆動手段における集熱パイプに当たる日射量をコントロールすることを特徴とする請求項１及び２、又は請求項３に記載の自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項１記載の発明は、固定台座（１２）と、該固定台座（１２）上に方向を変更可能に設置され、東から西へ移動する太陽光に追従可能な可動部（１４）と、該可動部（１４）に取り付けられ、太陽光を集光する集光部（１６）とを具備する自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システムであって、前記固定台座（１２）と可動部（１４）との間には第１及び第２の駆動手段（１８，２０）が設けられ、該第１及び第２の駆動手段（１８，２０）は、形状記憶合金製の弾性部材（１７，１９）が集熱パイプ（２１，２３）の内部に挿入され、該弾性部材（１７，１９）の一端（１７Ａ，１９Ａ）が前記固定台座（２１Ａ，２３Ａ）側に、他端（１７Ａ）が前記可動部（１４）側に連結されており、該集熱パイプ（２１，２３）は透光性の素材を材料とする外筒（２５）及び内筒（２７）からなる二重構造であるとともに、該外筒（２５）と内筒（２７）との間に形成され且つ極めて真空に近い状態に維持された環状断面の空間を断熱層（２９）とし、該内筒（２７）には太陽熱に対する選択吸収層（３１）が形成され、前記第１の駆動手段（１８）は前記可動部（１４）を前記固定台座（１２）に対し東側へ回動するように偶力を作用させるとともに、第２の駆動手段（２０）は該可動部（１４）を該固定台座（１２）に対し西側へ回動するように偶力を作用させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記１項において、前記集光部（１６）は、前記可動部（１４）に対し傾斜角度が変更可能に取り付けられており、該集光部（１６）と該可動部（１４）との間に第３の駆動手段（２２）を設置し、該第３の駆動手段（２２）は形状記憶合金製の弾性部材（４０）が集熱パイプ（４２）の内部に挿入され、その一端が該集光部（１６）側に、他端が該可動部側に連結され、該集熱パイプ（４２）は透光性の素材を材料とする外筒（２５）及び内筒（２７）からなる二重構造であるとともに、該外筒（２５）と内筒（２７）との間に形成され且つ極めて真空に近い状態に維持された環状断面の空間を断熱層（２９）とし、該内筒（２７）には太陽熱に対する選択吸収層（３１）が形成され、前記集光部（１６）は前記弾性部材（４０）の働きにより、太陽光の日射角度の変化に一定範囲で追従して傾動可能であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記１項又は２項において、前記第１及び第２の駆動手段（１８，２０）における集熱パイプ（２１，２３）は、その一部が前記固定台座（１２）に対し、断熱材（１５）を介在させた状態で埋め込まれるようにして設置されていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記１項及び２項、又は３項において、前記第１〜第３の駆動手段（１８，２０，２２）には、その集熱パイプ並びに弾性部材に照射される太陽光の日射を遮る遮光カバーを設け、太陽光の日射方向の変化によって該第１及び第２の駆動手段における集熱パイプ（２１，２３，４２）に当たる日射量をコントロール、及び／又は太陽光の日射角度の変化によって該第３の駆動手段（２２）における集熱パイプ（４２）に当たる日射量をコントロールすることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
弦巻バネ１７，１９は、両端のうち、一端１７Ａ，１９Ａが集熱パイプ２１，２３の東端部２１Ａ及び西端部２３Ａに、それぞれ取り付けられている。集熱パイプ２１，２３の東端２１Ａ及び西端側２３Ａは、樹脂などによって密栓されている。また、集熱パイプ２１，２３の中央端部２１Ｂ，２３Ｂは、同様に樹脂などによって密栓されているが、その中心部にバネが通る細径の通し孔が空けられている。この通し孔には、密閉性を損なわないように、弾力のあるゴム等で充填することが好ましい。
弦巻バネ１７，１９の他端１７Ｂ，１９Ｂは可動部１４に突設された回動軸１４Ａに対し、常温の状態で、やや引っ張るように、より戻しを付けて、いわゆるサルカンなどの連結金具を介して連結されている。つまり、弦巻バネ１７，１９は、常温では伸びた状態となるが、熱が加わることにより、元のコイル状に戻って縮む性質を有し、連結金具によって伸縮時の捩れを吸収するようになっている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
１０        自動太陽追尾装置付太陽エネルギー収集システム
１２Ａ  １２Ｂ  １２Ｃ  １２Ｄ    脚部
１４        可動部
１４Ａ      回動軸
１５        断熱材
１６Ａ  １６Ｂ   軸
１６Ｃ      上部側
１６Ｄ      下部側
１６Ｅ      連結片
１７        形状記憶合金製弦巻バネ
１７Ａ      一端
１７Ｂ      他端
１８        第１の駆動手段
１９        形状記憶合金製弦巻バネ
１９Ａ      一端
１９Ｂ      他端
２０        第２の駆動手段
２１  ２３  集熱パイプ
２１Ａ      東端部
２１Ｂ      中央端部
２２        第３の駆動手段
２３Ａ      西端部
２３Ｂ      中央端部
２４        軸受
２５        外筒
２６        ゼンマイバネ
２７        内筒
２８        支柱
２８Ａ      連結軸
３０        支持アーム
３１        選択吸収層
３２  ３４  遮光カバー
４０        形状記憶合金製弦巻バネ
４２        集熱パイプ
４４        遮光カバー
４６Ａ  ４６Ｂ  ストッパ
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2013110252.tif 000012
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ｃ】
2013110252.tif 000013
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013110252.tif 000014