JP2000150943A - 太陽追尾装置および太陽追尾方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池の出力や外部からの電力を必要とせ
ず、太陽電池の実質的効率を低下させることのない太陽
追尾装置および太陽追尾方法の提供。 【解決手段】 本発明の太陽追尾装置は、太陽電池パネ
ルの中心軸を回転させる機構を備え、前記中心軸の回転
駆動力として、太陽熱により伸縮する形状記憶合金の伸
縮力を利用することを特徴とする。本発明の太陽追尾方
法は、太陽電池パネルの電池面を太陽に対向させる太陽
追尾方法であって、回転用アーム４を、前記中心軸３の
まわりに回転させることにより、当該中心軸３を太陽の
移動方向にα°回転させる過程〔Ｉ〕と、支軸用アーム
８を、前記中心軸３のまわりに回転させる過程〔II〕と
を繰り返して、太陽電池パネルの中心軸３を間欠的に回
転させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽追尾装置および
太陽追尾方法に関し、さらに詳しくは、太陽電池パネル
の電池面を太陽に対向させるための駆動力として、太陽
熱により伸縮する形状記憶合金の伸縮力を利用する太陽
追尾装置および太陽追尾方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽エネルギーを効率的に利用する観点
から、太陽電池パネルの電池面（太陽光利用面）を常に
太陽に対向させるための方法（太陽追尾方法）が知られ
ている。また、太陽追尾方法を実施するための装置とし
て種々の装置（太陽追尾装置）が紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかして、太陽電池パ
ネルの中心軸を回転させる機構を備えた太陽追尾装置に
おいて、前記中心軸を回転させるためにはエネルギーが
必要であり、このようなエネルギーとして、太陽電池の
出力を利用することが考えられる。しかしながら、太陽
電池の出力を利用する場合には、当該出力の６０〜７０
％程度が太陽追尾装置の駆動エネルギーとして消費され
てしまい、太陽電池の実質的効率が低下することにな
る。

【０００４】本発明は、以上のような事情に基いてなさ
れたものである。本発明の第１の目的は、駆動エネルギ
ーとして、太陽電池の出力や外部からの電力を必要とせ
ず、太陽電池の実質的効率を低下させることのない太陽
追尾装置を提供することにある。本発明の第２の目的
は、風などによっても所期の追尾動作が損なわれること
のない太陽追尾装置を提供することにある。本発明の第
３の目的は、日没の際に、太陽電池パネルの電池面を自
動的に日の出方向に向かせることができる太陽追尾装置
を提供することにある。本発明の第４の目的は、太陽電
池の出力や外部からの電力を必要とせず、太陽電池の実
質的効率を低下させることのない太陽追尾方法を提供す
ることにある。本発明の第５の目的は、風などによって
も所期の追尾動作が損なわれることのない太陽追尾方法
を提供することにある。本発明の第６の目的は、日没の
際に、太陽電池パネルの電池面を自動的に日の出方向に
向かせる過程を有する太陽追尾方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、太陽追尾
装置（方法）の駆動力として、太陽熱により伸縮（形状
変化）する形状記憶合金の伸縮力を利用することによ
り、簡単な構成で、確実に太陽を追尾すること（電池面
を常に太陽に対向させること）ができ、太陽電池の実質
的効率を低下させないことを見いだし、かかる知見に基
いて本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、本発明の太陽追尾装置は、太陽
電池パネルの電池面が太陽に対向するように、当該太陽
電池パネルの中心軸を回転させる機構を備え、前記中心
軸の回転駆動力として、太陽熱により伸縮する形状記憶
合金の伸縮力を利用することを特徴とする。また、本発
明の太陽追尾装置は、太陽電池パネルの中心軸を間欠的
に回転させる機構を備えていることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の太陽追尾装置は、太陽電池
パネルの中心軸を間欠的に回転させる機構を備えている
太陽追尾装置であって、設置面に対して傾斜可能に設け
られた基盤（１０）と、当該基盤（１０）に対して垂直
方向に伸びるよう回転自在に取り付けられた、太陽電池
パネルの中心軸（３）と、その基端部（４Ａ）が前記中
心軸（３）に固定されるとともに、その先端部（４Ｂ）
が前記基盤（１０）の表面に接触するよう設けられるこ
とにより、前記中心軸（３）のまわりを当該中心軸
（３）と一体的に回転することのできる回転用アーム
（４）と、その基端部（８Ａ）が前記中心軸（３）に緩
く取り付けられるとともに、その先端部（８Ｂ）が前記
基盤（１０）の表面に接触するよう設けられることによ
り、前記中心軸（３）のまわりを、当該中心軸（３）と
は独立して回転することのできる支軸用アーム（８）
と、前記回転用アーム（４）と前記支軸用アーム（８）
とを連結するよう設けられ、加熱されることにより収縮
または伸長する形状記憶合金からなる伸縮部材（Ａ）
と、当該伸縮部材（Ａ）が収縮または伸長するときに、
前記回転用アーム（４）を前記中心軸（３）のまわりに
回転させ、前記伸縮部材（Ａ）が伸長または収縮すると
きに、前記支軸用アーム（８）を前記中心軸（３）のま
わりに回転させる機構と、前記基盤（１０）上に設けら
れ、前記回転用アーム（４）および前記支軸用アーム
（８）の回転方向を一方向のみに規制する逆回転防止機
構（１１）と、前記太陽電池パネルの電池面への太陽光
の入射角がα°（ここに、αは、５〜７０の範囲から選
ばれる。）になったときに、当該太陽光を前記伸縮部材
（Ａ）に向けて集光するレンズ系（２）とを備えてなる
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の太陽追尾装置は、加熱され
ることにより収縮または伸長する形状記憶合金からなる
伸縮部材（Ｂ）と、日没時における太陽光を前記伸縮部
材（Ｂ）に向けて集光するレンズ系と、前記伸縮部材
（Ｂ）が収縮または伸長するときに、太陽電池パネルの
中心軸（３）を、時計方向または反時計方向にβ°（こ
こに、βは、１２０〜２４０の範囲から選ばれる。）回
転させる機構とを備えてなることを特徴とする。

【０００９】本発明の太陽追尾方法は、太陽電池パネル
の電池面を太陽に対向させる太陽追尾方法であって、本
発明の太陽追尾装置を使用し、下記の過程〔Ｉ〕および
過程〔II〕を繰り返すことにより、太陽電池パネルの中
心軸（３）を間欠的に回転させることを特徴とする。

【００１０】過程〔Ｉ〕：レンズ系（２）による集光位
置において加熱された伸縮部材（Ａ）の収縮力または伸
長力を利用して、静止した状態の支軸用アーム（８）に
回転用アーム（４）を接近させることにより、当該回転
用アーム（４）を、前記中心軸（３）のまわりに、当該
中心軸（３）とともに回転させ、これにより、前記中心
軸（３）を太陽の移動方向にα°回転させる過程。

【００１１】過程〔II〕：レンズ系（２）による集光位
置から外れて冷却された伸縮部材（Ａ）の伸長力または
収縮力を利用して、静止した状態の回転用アーム（４）
から支軸用アーム（８）を離間させることにより、当該
支軸用アーム（８）を前記中心軸（３）のまわりに、当
該中心軸（３）とは独立して回転させる過程。

【００１２】また、本発明の太陽追尾方法は、太陽電池
パネルの電池面を太陽に対向させる太陽追尾方法であっ
て、伸縮部材（Ｂ）と、レンズ系と、太陽電池パネルの
中心軸（３）を時計方向または反時計方向にβ°回転さ
せる機構とを備えた本発明の太陽追尾装置を使用し、上
記の過程〔Ｉ〕および過程〔II〕を繰り返すことによ
り、太陽電池パネルの中心軸（３）を間欠的に回転させ
た後、レンズ系による集光位置において加熱された伸縮
部材（Ｂ）の収縮力または伸長力を利用して、前記中心
軸（３）を、時計方向または反時計方向にβ°回転させ
ることにより、太陽電池パネルの電池面を日の出方向に
向けることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜本発明の太陽追尾装置＞以下、
本発明の太陽追尾装置について詳細に説明する。なお、
以下においては太陽追尾装置を北半球（特に，春分又は
秋分時）で使用するものとして説明する。図１は、本発
明の太陽追尾装置の一例を示す平面図であり、図２は、
当該太陽追尾装置の機構の概略を示す説明図である。図
１〜図２において、１は太陽電池パネル、２はレンズ
系、３は太陽電池パネル１の中心軸、４は回転用アー
ム、５はアームストッパー、６はアーム移動棒、８は支
軸用アーム、９はアームストッパー、１０は基盤、１１
は逆回転防止機構、１２は歯車、１３はラック、１４は
ラックの保持部材、１５は支軸、ＡおよびＢは、それぞ
れ伸縮部材、Ｇは設置面である。

【００１４】図１に示すように、基盤１０は、平面視に
おいて、中心角が２１０°の部分円状であり、その始点
が西南西側に位置し、その終点が東側に位置するよう配
置されている。この基盤１０の周縁部には、部分円の円
周に沿って複数（例えば１４個）の逆回転防止機構１１
が配設されている。逆回転防止機構１１は、図３（１）
に示すように、板状体１１ａと、この板状体１１ａの一
端側を押し上げる弾性体１１ｂとにより構成され、基盤
１０の表面と、板状体１１ａの一端との間に段部が形成
されている。ここに、この板状体１１ａ上をアームＷ
（回転用アームまたは支軸用アーム）が通過するときに
は、当該アームＷによって板状体１１ａが押し下げられ
〔図３（２）参照〕、当該アームＷが板状体１１ａを通
過した後には、当該板状体１１ａの一端側が弾性体１１
ｂによって再び押し上げられることにより、アームＷが
戻ることが防止される〔図３（３）参照〕。この結果、
アームＷ（回転用アームおよび支軸用アーム）の移動方
向（回転方向）を一方向のみに規制することができ、延
いては、太陽電池パネルの中心軸を一方向のみ回転させ
ることができる。

【００１５】また、図２に示すように、基盤１０は、設
置面Ｇに対して、北側（図中左側）が低く、南側が高く
なるように傾斜して設けられている。基盤１０の傾斜角
度（θ）は南中時における太陽高度に応じて適宜調整す
ることができる。

【００１６】中心軸３は、太陽電池パネル１の支柱であ
り、前記基盤１０に対して垂直方向に伸びるよう、当該
基盤１０の中心に回転自在に取り付けられている。

【００１７】回転用アーム４は、中心軸３に回転力を伝
達するためのアームである。この回転用アーム４の基端
部４Ａは、中心軸３に固定されており、回転用アーム４
の先端部４Ｂは、基盤１０の表面に接触するよう設けら
れている。これにより、回転用アーム４は、中心軸３の
まわりを当該中心軸３と一体的に回転することができ
る。

【００１８】図１に示すような平面視において、太陽電
池パネル１と回転用アーム４とのなす角（γ）は、間欠
回転角度（設定値）などにより異なり、限定されるもの
ではないが、例えば７５°とされる。

【００１９】アームストッパー５は、回転用アーム４に
対して揺動自在に設けられ、当該回転用アーム４の回転
（時計方向の回転）を規制するストッパーとして作用す
る。また、アーム移動棒６は、回転用アーム４に対して
揺動自在に設けられている。

【００２０】支軸用アーム８は、中心軸３が回転すると
きの支軸となるアームである。この支軸用アーム８の基
端部８Ａは、中心軸３に緩く取り付けられており、支軸
用アーム８の先端部８Ｂは、基盤１０の表面に接触する
よう設けられている。これにより、支軸用アーム８は、
中心軸３のまわりを、当該中心軸３とは独立して回転す
ることができ、支軸用アーム８を固定した状態では、中
心軸３は自由に回転することができる。

【００２１】アームストッパー９は、支軸用アーム８に
対して揺動自在に設けられ、当該支軸用アーム８の回転
（時計方向の回転）を規制するストッパーとして作用す
る。

【００２２】伸縮部材Ａは、回転用アーム４と支軸用ア
ーム８とを連結するよう設けられ、加熱されることによ
り収縮する形状記憶合金からなる。具体的に説明する
と、当該伸縮部材Ａは、アームストッパー９の中間部、
支軸用アーム８の中間部、アーム移動棒６の先端部およ
びアームストッパー５の中間部を連結するよう設けられ
ている。このような構成によれば、前記逆回転防止機構
１１による機能と相まって、伸縮部材Ａが収縮するとき
に、回転用アーム４を中心軸３のまわりに回転させるこ
とができ（これにより、中心軸３が回転する。）、続い
て、伸縮部材Ａが伸長するときに、支軸用アーム８を中
心軸３のまわりに回転させることができる（このときに
は、中心軸３は回転しない。）。

【００２３】レンズ系２は、太陽電池パネル１の下方に
おいて中心軸３に固定されている。図１に示すように、
レンズ系２のレンズ面は、太陽電池パネル１の電池面に
対して時計方向に一定の角度α°傾いている。ここに、
レンズ系２のレンズ面と、太陽電池パネル１の電池面と
のなす角度（α）は、中心軸３の間欠回転角度に相当
し、５°〜７０°の範囲から選択され、同図においては
１５°（回転動作の間隔：１時間）となっている。

【００２４】この例の太陽追尾装置を構成するレンズ系
２は、下記の条件（ｉ）〜（ii）を具備する位置に固定
される。

【００２５】〔条件〕： （ｉ）太陽電池パネル１の電池面が太陽に対向（正対）
しているとき、すなわち、電池面への太陽光の入射角が
０°（レンズ面への太陽光の入射角が−α°）のときに
は、当該レンズ系２によって太陽光を伸縮部材Ａに集光
させないこと。 （ii）太陽電池パネル１の電池面への太陽光の入射角が
α°（レンズ面への太陽光の入射角が０°）になったと
きに、当該レンズ系２によって太陽光を伸縮部材Ａに集
光させ得ること。

【００２６】図２に示す歯車１２は中心軸３に固定さ
れ、ラック１３は、保持部材１４、伸縮部材Ｂおよび支
軸１５を介して、基盤１０に固定されている。伸縮部材
Ｂは、加熱されることによって収縮する形状記憶合金か
らなる〔図２は収縮前の状態を示している。〕。この伸
縮部材Ｂは、図示しないレンズ系によって日没時におけ
る太陽光の集光位置に設けられている。太陽光（日没
時）により伸縮部材Ｂが加熱されると、当該伸縮部材Ｂ
が収縮し、保持部材１４およびラック１３が支軸１５側
に接近する。これにより、ラック１３と歯車１２とが噛
み合い、当該歯車１２および中心軸３が一体的に時計方
向に回転する。ここに、伸縮部材Ｂの収縮による歯車１
２（中心軸３）の回転角度（β）は１２０〜２４０°と
され、好ましくは１５０〜２１０°、更に好ましくは１
８０°とされる。

【００２７】上記のような構成（伸縮部材Ｂ、歯車１
２、ラック１３、保持部材１４、支軸１５、図示しない
レンズ系）によれば、日没の際に、太陽電池パネル１の
電池面を自動的に日の出方向に向かせることができる。
なお、伸縮部材Ｂが冷却されて伸長するときには、ラッ
ク１３と歯車１２とが噛み合わないよう、両者を離間さ
せる機構（図示省略）が設けられている。これにより、
日没後において中心軸３が反時計方向に回転することを
防止することができる。

【００２８】なお、日没の際に、太陽電池パネル１の電
池面を自動的に日の出方向に向かせるための機構として
は、伸縮部材（Ｂ）の伸長力または収縮力を利用するも
のであれば特に限定されるものではない。

【００２９】例えば、図４（１）に示すように、歯車１
２とラック１３との間に、同一の軸に固定された歯数の
異なる２つの歯車１６，１７を介挿させ、歯数の多い方
の歯車１６を歯車１２と噛み合わせ、歯数の少ない方の
歯車１７をラック１３と噛み合わせることにより、伸縮
部材Ｂの収縮量が小さくても目的とする回転角度（１２
０〜２４０°）で中心軸３を回転させることができる。
ここで、歯車１６，１７を介挿させる場合には、中心軸
３の回転方向が逆（反時計方向）になる。このため、逆
回転防止機構（１１）によってその回転が防止されない
ように、逆回転防止機構（１１）に対して中心軸３を相
対的に上昇させるか、逆回転防止機構（１１）の機能を
一時的に解除する〔例えば、逆回転防止機構（１１）を
構成する弾性体（１１ｂ）の弾性力を一時的に解除す
る。〕ことが必要となる。なお、歯車１６，１７を介挿
させる場合においても、歯車１２と歯車１６との間に遊
び車１８を介挿させ、あるいは、ラック１３と歯車１７
との間に遊び車１９を介挿させることにより〔図４
（２）〜（３）参照〕、中心軸３の回転方向を時計方向
にすることができる。

【００３０】また、図４（４）に示すように、伸縮部材
Ｂの一端に接続されたロープ２０と、中心軸３に固定さ
れたプーリー２１とを利用して中心軸３を回転させても
よい。

【００３１】＜本発明の太陽追尾方法＞以下、図１に示
したような太陽追尾装置を使用して実施される太陽追尾
方法について説明する。この太陽追尾方法は、太陽電池
パネル１の電池面への太陽光の入射角がα°（レンズ系
２のレンズ面への太陽光の入射角が０°）になったとき
に、当該レンズ系２による集光位置において加熱された
伸縮部材Ａの収縮力を利用して、静止した状態の支軸用
アーム８に対して回転用アーム４を接近させることによ
り、当該回転用アーム４を、前記中心軸３のまわりに回
転させ、これにより、前記中心軸３を時計方向にα°回
転させて、太陽電池パネル１の電池面への太陽光の入射
角を０°（電池面が太陽に正対した状態）とする過程
〔Ｉ〕と；太陽電池パネル１の電池面への太陽光の入射
角が０°（レンズ系２のレンズ面への太陽光の入射角が
−α°）になったことにより、レンズ系２による集光位
置から外れて冷却された伸縮部材Ａの伸長力を利用し
て、静止した状態の回転用アーム４から支軸用アーム８
を離間させることにより、当該支軸用アーム８を前記中
心軸３のまわりに、当該中心軸３とは独立して時計方向
に回転させる過程〔II〕とを繰り返すことにより、太陽
電池パネル１の中心軸３を間欠的に回転させる点に特徴
を有する。

【００３２】上記の過程〔Ｉ〕（回転用アーム４の回転
時）において、伸縮部材Ａの収縮力（アームストッパー
９の中間部と、支軸用アーム８の中間部と、アーム移動
棒６の先端部とを連結する部分の形状記憶合金の収縮
力）によって生じる反時計方向の力により、支軸用アー
ム８の先端部８Ｂが、逆回転防止機構１１の段部に押し
付けられる。この結果、支軸用アーム８は、時計方向お
よび反時計方向の何れにも回転することができない静止
状態となる。このように、回転用アーム４の回転時にお
いて、支軸用アーム８が静止状態（固定状態）であるこ
とにより、風などによっても所期の追尾動作が損なわれ
ることがない。

【００３３】また、上記の過程〔II〕（支軸用アーム８
の回転時）において、伸縮部材Ａの伸長力（アーム移動
棒６の先端部と、アームストッパー５の中間部とを連結
する部分の形状記憶合金の伸長力）によって生じる反時
計方向の力により、回転用アーム４の先端部４Ｂが、逆
回転防止機構１１の段部に押し付けられる。この結果、
回転用アーム４は、時計方向および反時計方向の何れに
も回転することができない静止状態となる。

【００３４】さらに、この例の太陽追尾方法は、上記の
過程〔Ｉ〕および過程〔II〕を繰り返すことによって太
陽電池パネル１の中心軸３を間欠的に回転させた後、日
没時において、レンズ系（図示省略）による集光位置で
加熱された伸縮部材Ｂの収縮力を利用して、前記中心軸
３を、時計方向または反時計方向にβ°回転させること
により、太陽電池パネルの電池面を日の出方向に向ける
点にも特徴を有する。ここに、回転角度（β）は１２０
〜２４０°の範囲から選ばれ、好ましくは１５０〜２１
０°、更に好ましくは１８０°とされる。このような方
法によれば、日没の際に、太陽電池パネル１の電池面を
自動的に日の出方向に向かせることができ、翌日に備え
て、手動で太陽電池パネル１を日の出方向に向ける煩わ
しさを回避することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について更に具体的に
説明する。図５は、図１に示したような平面形状を有す
る太陽追尾装置の斜視図である。図５に示す太陽追尾装
置は、設置面に対し南北方向に傾斜して設けられた基盤
１０と、当該基盤１０に対して垂直方向に伸びるよう回
転自在に取り付けられた太陽電池パネルの中心軸３と、
当該中心軸３のまわりを、当該中心軸３と一体的に回転
する回転用アーム４と、当該回転用アーム４に揺動自在
に取り付けられたアームストッパー５と、前記回転用ア
ーム４に揺動自在に取り付けられたアーム移動棒６と、
前記中心軸３のまわりを、当該中心軸３とは独立して回
転する支軸用アーム８と、当該支軸用アーム８に揺動自
在に取り付けられたアームストッパー９と、アームスト
ッパー９の中間部９Ｃ、支軸用アーム８の中間部８Ｃ、
アーム移動棒６の先端部６Ｃおよびアームストッパー５
の中間部５Ｃを連結するよう設けられ、加熱されること
により収縮する形状記憶合金からなる伸縮部材Ａと、前
記中心軸３に固定され、前記太陽電池パネル１の電池面
への太陽光の入射角（α°）が１５°になったときに、
当該太陽光を前記伸縮部材Ａに向けて集光するレンズ系
２と、前記基盤１０の周縁部に設けられ、回転用アーム
４および支軸用アーム８の回転方向を時計方向のみに規
制する逆回転防止機構１１と、中心軸３の基端部に固定
された歯車１２と、当該歯車１２に噛み合うラック１３
と、当該ラック１３を保持する保持部材１４と、その一
端において保持部材１４に接続されるとともに、その他
端において支軸（図示省略）を介して基盤１０に接続さ
れ、加熱されることにより収縮する形状記憶合金からな
る伸縮部材Ｂと、日没時における太陽光を前記伸縮部材
Ｂに向けて集光するレンズ系２２とを備えてなる。

【００３６】基盤１０は、平面視において、中心角が２
１０°の部分円状であり、その始点が西南西側に位置
し、その終点が東側に位置するよう配置されている。ま
た、基盤１０は、設置面に対して、北側が低く、南側が
高くなるように傾斜して設けられている。基盤１０の傾
斜角度〔図２におけるθ〕は、太陽の南中時に、太陽電
池パネル１の電池面が太陽に正対するような角度に調整
されている。

【００３７】太陽電池パネル１の中心軸３は、南北方向
に傾斜して設けられている基盤１０に対して垂直方向に
伸びるよう、当該基盤１０の中心に回転自在に取り付け
られ、その先端部は支持部材４０によって支持されてい
る。

【００３８】基盤１０の周縁部には、部分円の円周に沿
って、１４個の逆回転防止機構１１が１５°刻みに配設
されている。この逆回転防止機構１１は、図３に示した
ような構成（坂部および段部）を有しており、この逆回
転防止機構１１により、中心軸３が反時計方向に回転す
ることを確実に防止することができる。

【００３９】回転用アーム４は、中心軸３に回転力を伝
達するためのアームである。回転用アーム４の基端部４
Ａは、中心軸３に固定されており、回転用アーム４の先
端部４Ｂは、基盤１０の表面に接触するよう設けられて
いる。回転用アーム４の先端部４Ｂにはキャスターなど
が取り付けられていてもよく、これにより、当該先端部
４Ｂと基盤１０の表面との摩擦抵抗を小さくすることが
でき、この結果、回転用アーム４を、中心軸３のまわり
にスムーズに回転させることができる。

【００４０】回転用アーム４には、アームストッパー５
およびアーム移動棒６が、それぞれ揺動自在に設けられ
ている。アームストッパー５は、回転用アーム４の回転
（時計方向の回転）を規制するストッパーとして作用す
る。

【００４１】支軸用アーム８は、中心軸３が回転すると
きの支軸となるアームである。支軸用アーム８の基端部
８Ａは、中心軸３に緩く取り付けられており、支軸用ア
ーム８の先端部８Ｂは、基盤１０の表面に接触するよう
設けられている。支軸用アーム８の先端部８Ｂにはキャ
スターなどが取り付けられていてもよく、これにより、
当該先端部８Ｂと基盤１０の表面との摩擦抵抗を小さく
することができ、この結果、支軸用アーム８を、中心軸
３のまわりにスムーズに回転させることができる。ま
た、支軸用アーム８の基端部８Ａが、中心軸３に緩く取
り付けられていることにより、当該支軸用アーム８を固
定した状態（静止状態）において、中心軸３を自由に回
転させることができる。

【００４２】支軸用アーム８にはアームストッパー９が
揺動自在に設けられている。このアームストッパー９
は、支軸用アーム８の回転（時計方向の回転）を規制す
るストッパーとして作用する。

【００４３】伸縮部材Ａは、アームストッパー９の中間
部９Ｃ、支軸用アーム８の中間部８Ｃ、アーム移動棒６
の先端部６Ｃおよびアームストッパー５の中間部５Ｃを
連結するよう設けられている。伸縮部材Ａを構成する形
状記憶合金としては、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ａｌ合
金、Ａｇ−Ｃｄ合金、Ａｕ−Ｃｄ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎ
ｉ合金、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ
−Ｚｎ合金、Ｉｎ−Ｔｌ合金、Ｉｎ−Ｃｄ合金、Ｔｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅ合金などを例示する
ことができる。

【００４４】レンズ系２は、太陽電池パネル１の下方に
おいて中心軸３に固定され、そのレンズ面は、太陽電池
パネル１の電池面に対して時計方向に１５°傾いてい
る。このレンズ系２は、太陽電池パネル１の電池面が太
陽に対向（正対）しているとき、すなわち、電池面への
太陽光の入射角が０°（レンズ面への太陽光の入射角が
−１５°）のときには、太陽光を伸縮部材Ａに集光させ
ることはなく、太陽電池パネル１の電池面への太陽光の
入射角が１５°（レンズ面への太陽光の入射角が０°）
になったときに、太陽光を伸縮部材Ａに集光させること
ができる。

【００４５】以上のように、アームストッパー９の中間
部９Ｃ、支軸用アーム８の中間部８Ｃ、アーム移動棒６
の先端部６Ｃおよびアームストッパー５の中間部５Ｃを
連結するよう伸縮部材Ａが設けられるとともに、基盤１
０の周縁部に逆回転防止機構１１が配設されていること
により、当該伸縮部材Ａが収縮するときに、回転用アー
ム４を中心軸３のまわりに回転させることができ、伸縮
部材Ａが伸長するときに、支軸用アーム８を中心軸３の
まわりに回転させることができる。

【００４６】歯車１２、ラック１３、伸縮部材Ｂおよび
レンズ系２２は、日没時において、西に向いている太陽
電池パネル１の電池面を自動的に日の出方向（東）に向
けるための回転機構を構成するものである。伸縮部材Ｂ
は、加熱されることによって収縮する形状記憶合金から
なり、この伸縮部材Ｂは、レンズ系２２によって日没時
における太陽光の集光位置に設けられている。歯車１２
は中心軸３の基端部に固定され、当該歯車１２と噛み合
うラック１３は、保持部材１４、伸縮部材Ｂおよび支軸
（図示省略）を介して基盤１０に固定されている。ラッ
ク１３が矢印（Ｘ）方向に移動して歯車１２と噛み合う
と、歯車１２および中心軸３が時計方向に回転する。

【００４７】以下、図５に示した太陽追尾装置による太
陽追尾方法について説明する。図６は、図５に示した太
陽追尾装置において、電池面への太陽光の入射角が１５
°未満であるときの状態を示している。電池面への入射
角が１５°未満であるときには、太陽光は伸縮部材Ａに
集光されておらず、当該伸縮部材Ａは伸びた状態であ
る。この状態において、伸縮部材Ａの伸長力（先端部６
Ｃと、中間部５Ｃとを連結する部分の形状記憶合金の伸
長力）によって生じる反時計方向の力（アームストッパ
ー５による押圧力を含む）により、回転用アーム４の先
端部４Ｂが、逆回転防止機構１１の段部に押し付けられ
る。この結果、回転用アーム４は、時計方向および反時
計方向の何れにも回転することができない静止状態とな
っている。

【００４８】図６に示すような状態、すなわち、伸縮部
材Ａが伸びた状態であっても、支軸用アーム８は、伸縮
部材Ａ（中間部８Ｃと、先端部６Ｃとを連結する部分の
形状記憶合金）によって時計方向への回転が規制されて
いる。しかも、この状態において、支軸用アーム８は、
その先端部８Ｂが逆回転防止機構１１の段部に当接して
いるために、反時計方向に回転することもできない。従
って、支軸用アーム８は、時計方向および反時計方向の
何れにも回転することができない静止状態となってい
る。

【００４９】図７は、図５に示した太陽追尾装置におい
て、電池面への太陽光の入射角が１５°になったときの
状態を示している。電池面への入射角が１５°（レンズ
面への太陽光の入射角が０°）になると、レンズ系２に
より太陽光が伸縮部材Ａに集光され、加熱された伸縮部
材Ａが収縮を開始する。そして、伸縮部材Ａの収縮力
（中間部９Ｃと、中間部８Ｃと、先端部６Ｃとを連結す
る部分の形状記憶合金の収縮力）によって生じる反時計
方向の力（アームストッパー９による押圧力を含む）に
より、支軸用アーム８の先端部８Ｂが、逆回転防止機構
１１の段部に押し付けられる。この結果、支軸用アーム
８は、時計方向および反時計方向の何れにも回転するこ
とができない静止状態となる。

【００５０】また、伸縮部材Ａの収縮力（先端部６Ｃ
と、中間部５Ｃとを連結する部分の形状記憶合金の伸長
力）によって、アームストッパー５の先端部が基盤１０
の表面から離間して、当該アームストッパー５によるス
トッパー作用が解除されるとともに、伸縮部材Ａの収縮
力（中間部８Ｃと、先端部６Ｃとを連結する部分の形状
記憶合金の収縮力）により、静止状態の支軸用アーム８
に回転用アーム４が接近し、当該回転用アーム４が、中
心軸３のまわりに１５°回転する。これにより、前記中
心軸３が時計方向に１５°回転し、太陽電池パネル１の
電池面への太陽光の入射角が０°（電池面が太陽に正対
した状態）となる。そして、回転用アーム４の回転時に
おいて、支軸用アーム８が静止状態（固定状態）である
ことにより、風などによっても所期の追尾動作が損なわ
れることがない。

【００５１】図８は、図５に示した太陽追尾装置におい
て、太陽電池パネル１の回転軸３が１５°回転した結
果、電池面への太陽光の入射角が再び０°になったとき
の状態を示している。電池面への入射角が０°になる
と、伸縮部材Ａは、レンズ系２の集光位置から外れて冷
却され、再び伸長を開始する。

【００５２】この状態において、伸縮部材Ａの伸長力
（先端部６Ｃと、中間部５Ｃとを連結する部分の形状記
憶合金の伸長力）によって生じる反時計方向の力によ
り、回転用アーム４の先端部４Ｂが、逆回転防止機構１
１の段部に押し付けられる。この結果、回転用アーム４
は、時計方向および反時計方向の何れにも回転すること
ができない静止状態となる。

【００５３】また、伸縮部材Ａの伸長力（中間部８Ｃ
と、先端部６Ｃとを連結する部分の形状記憶合金の伸長
力）により、静止状態の回転用アーム４に対して支軸用
アーム８が離間し、当該支軸用アーム８が、中心軸３の
まわりに１５°回転する。これにより、図６に示した状
態に戻る。そして、支軸用アーム８の回転時において、
回転用アーム４が静止状態（固定状態）であることによ
り、風などによっても所期の追尾動作が損なわれること
がない。

【００５４】上記のように、太陽電池パネル１の電池面
への太陽光の入射角が１５°（レンズ系２のレンズ面へ
の太陽光の入射角が０°）になったときに、当該レンズ
系２による集光位置で加熱された伸縮部材Ａの収縮力を
利用して、静止状態の支軸用アーム８に対して回転用ア
ーム４を接近させることにより、当該回転用アーム４
を、前記中心軸３のまわりに、時計方向に１５°回転さ
せ、これにより、前記中心軸３を時計方向に１５°回転
させて、太陽電池パネル１の電池面への太陽光の入射角
を０°（電池面が太陽に正対した状態）とする過程
〔Ｉ〕と；太陽電池パネル１の電池面への太陽光の入射
角が０°（レンズ系２のレンズ面への太陽光の入射角が
−α°）になったことにより、レンズ系２による集光位
置から外れて冷却された伸縮部材Ａの伸長力を利用し
て、静止した状態の回転用アーム４から支軸用アーム８
を離間させることにより、当該支軸用アーム８を前記中
心軸３のまわりに、当該中心軸３とは独立して時計方向
に１５°回転させる過程〔II〕とを繰り返すことによ
り、太陽電池パネル１の中心軸３を間欠的に回転させ、
太陽電池パネルの電池面１を常に太陽に対向させること
ができる。

【００５５】図９は、図１に示した状態から、上記の過
程〔Ｉ〕〜〔II〕を繰り返すことによって、太陽電池パ
ネル１の電池面を９０°回転させたとき（南中時）の平
面図であり、図１０は、上記の過程〔Ｉ〕〜〔II〕をさ
らに繰り返すことによって、太陽電池パネル１の電池面
をさらに９０°回転させたとき（日没時）の平面図であ
る。

【００５６】図１０に示すように、太陽電池パネル１の
電池面が西を向いたとき（日没時）、レンズ系２２によ
って集光された太陽光により、伸縮部材Ｂが加熱されて
収縮する。これにより、保持部材１４およびラック１３
が矢印（Ｘ）方向に移動し、ラック１３と歯車１２とが
噛み合い、当該歯車１２および中心軸３が一体的に時計
方向に１８０°回転する。この結果、太陽電池パネル１
の電池面が東を向いた状態〔図１に示す状態〕となり、
翌日の追尾動作のために待機させることができる。な
お、太陽電池パネル１の中心軸３を１８０°回転させた
後、ラック１３は、適宜の機構によって矢印（Ｙ）方向
に退避する。これにより、伸縮部材Ｂが冷却されて伸長
しても、ラック１３と歯車１２とが噛み合わず、中心軸
３が反転することが防止される。

【００５７】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明はこれらに限定されるものではなく、太陽
電池パネルの中心軸を回転させるための駆動力として、
太陽熱により伸縮する形状記憶合金の伸縮力を利用する
装置および方法は全て本発明の範囲に包含されるもので
ある。

【００５８】本発明の太陽追尾装置および太陽追尾方法
においては、下記のような変更が可能である。 （１）中心軸を回転させるための伸縮部材は、加熱され
ることによって伸長し、冷却されることによって収縮す
る形状記憶合金から構成されていてもよい。 （２）基盤は、円形（３６０°）の平面形状を有してい
てもよい。 （３）レンズ系２のレンズ面と太陽電池パネル１の電池
面とのなす角度（α）は１５°に限定されるものではな
く、５°〜７０°の範囲で適宜選択することができる。 （４）伸縮部材Ｂ、歯車１２、ラック１３、保持部材１
４、支軸１５、レンズ系２２による回転角度（β）は、
１８０°に限定されるものではなく、日の出・日没方向
に応じて適宜調整することができる。

【００５９】

【発明の効果】〔１〕請求項１乃至請求項３に係る太陽
追尾装置によれば、太陽電池パネルの中心軸を回転させ
る（追尾動作を行う）ための駆動エネルギーとして、太
陽電池の出力や外部からの電力を必要とせず、太陽電池
の実質的効率を低下させることがない。 〔２〕請求項３に係る太陽追尾装置によれば、太陽電池
パネルの電池面を確実に太陽に対向させることができる
とともに、風などによっても所期の追尾動作が損なわれ
ることはない。 〔３〕請求項４に係る太陽追尾装置によれば、日没の際
に、太陽電池パネルの電池面を自動的に日の出方向に向
かせることができ、太陽電池パネル１を手動で日の出方
向に向ける煩わしさを回避することができる。 〔４〕請求項５に係る太陽追尾方法によれば、太陽電池
パネルの中心軸を回転させるための駆動エネルギーとし
て、太陽電池の出力や外部からの電力を必要とせず、太
陽電池の実質的効率を低下させることがない。また、風
などによっても所期の追尾動作が損なわれることはな
い。 〔５〕請求項６に係る太陽追尾方法によれば、日没の際
に、太陽電池パネルの電池面を自動的に日の出方向に向
かせることができ、太陽電池パネル１を手動で日の出方
向に向ける煩わしさを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽追尾装置の一例を示す平面図であ
る。

【図２】本発明の太陽追尾装置の機構の概略を示す説明
図である。

【図３】逆回転防止機構の構成の概略を示す説明図であ
る。

【図４】太陽電池パネルの電池面を自動的に日の出方向
に向かせるための機構を示す説明図である。

【図５】図１に示したような平面形状を有する太陽追尾
装置の斜視図である。

【図６】太陽追尾方法における基本的動作（電池面への
太陽光の入射角が１５°未満であるときの状態）を示す
説明図である。

【図７】太陽追尾方法における基本的動作（電池面への
太陽光の入射角が１５°になったときの状態）を示す説
明図である。

【図８】太陽追尾方法における基本的動作（電池面への
太陽光の入射角が再び０°になったときの状態）を示す
説明図である。

【図９】本発明の太陽追尾装置の一例を示す平面図（南
中時における状態）である。

【図１０】本発明の太陽追尾装置の一例を示す平面図
（日没時における状態）である。

【符号の説明】

１ 太陽電池パネル ２ レンズ系 ３ 中心軸 ４ 回転用アーム ５ アームストッパー ６ アーム移動棒 ８ 支軸用アーム ９ アームストッパー １０ 基盤 １１ 逆回転防止機構 １１ａ 板状体 １１ｂ 弾性体 １２ 歯車 １３ ラック １４ 保持部材 １５ 支軸 Ａ 伸縮部材 Ｂ 伸縮部材 １６ 歯車 １７ 歯車 １８ 遊び車 １９ 遊び車 ２０ ロープ ２１ プーリー ２２ レンズ系 ４０ 支持部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池パネルの電池面が太陽に対向す
   るように、当該太陽電池パネルの中心軸を回転させる機
   構を備え、 前記中心軸の回転駆動力として、太陽熱により伸縮する
   形状記憶合金の伸縮力を利用することを特徴とする太陽
   追尾装置。
2. 【請求項２】 太陽電池パネルの中心軸を間欠的に回転
   させる機構を備えていることを特徴とする請求項１に記
   載の太陽追尾装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の太陽追尾装置であっ
   て、 設置面に対して傾斜可能に設けられた基盤（１０）と、 当該基盤（１０）に対して垂直方向に伸びるよう回転自
   在に取り付けられた、太陽電池パネルの中心軸（３）
   と、 その基端部（４Ａ）が前記中心軸（３）に固定されると
   ともに、その先端部（４Ｂ）が前記基盤（１０）の表面
   に接触するよう設けられることにより、前記中心軸
   （３）のまわりを当該中心軸（３）と一体的に回転する
   ことのできる回転用アーム（４）と、 その基端部（８Ａ）が前記中心軸（３）に緩く取り付け
   られるとともに、その先端部（８Ｂ）が前記基盤（１
   ０）の表面に接触するよう設けられることにより、前記
   中心軸（３）のまわりを、当該中心軸（３）とは独立し
   て回転することのできる支軸用アーム（８）と、 前記回転用アーム（４）と前記支軸用アーム（８）とを
   連結するよう設けられ、加熱されることにより収縮また
   は伸長する形状記憶合金からなる伸縮部材（Ａ）と、 当該伸縮部材（Ａ）が収縮または伸長するときに、前記
   回転用アーム（４）を前記中心軸（３）のまわりに回転
   させ、前記伸縮部材（Ａ）が伸長または収縮するとき
   に、前記支軸用アーム（８）を前記中心軸（３）のまわ
   りに回転させる機構と、 前記基盤（１０）上に設けられ、前記回転用アーム
   （４）および前記支軸用アーム（８）の回転方向を一方
   向のみに規制する逆回転防止機構（１１）と、 前記太陽電池パネルの電池面への太陽光の入射角がα°
   （ここに、αは、５〜７０の範囲から選ばれる。）にな
   ったときに、当該太陽光を前記伸縮部材（Ａ）に向けて
   集光するレンズ系（２）とを備えてなることを特徴とす
   る太陽追尾装置。
4. 【請求項４】 加熱されることにより収縮または伸長す
   る形状記憶合金からなる伸縮部材（Ｂ）と、 日没時における太陽光を前記伸縮部材（Ｂ）に向けて集
   光するレンズ系と、 前記伸縮部材（Ｂ）が収縮または伸長するときに、太陽
   電池パネルの中心軸（３）を、時計方向または反時計方
   向にβ°（ここに、βは、１２０〜２４０の範囲から選
   ばれる。）回転させる機構とを備えてなることを特徴と
   する請求項３に記載の太陽追尾装置。
5. 【請求項５】 太陽電池パネルの電池面を太陽に対向さ
   せる太陽追尾方法であって、 請求項３に記載された太陽追尾装置を使用し、下記の過
   程〔Ｉ〕および過程〔II〕を繰り返すことにより、太陽
   電池パネルの中心軸（３）を間欠的に回転させることを
   特徴とする太陽追尾方法。 過程〔Ｉ〕：レンズ系（２）による集光位置において加
   熱された伸縮部材（Ａ）の収縮力または伸長力を利用し
   て、静止した状態の支軸用アーム（８）に回転用アーム
   （４）を接近させることにより、当該回転用アーム
   （４）を、前記中心軸（３）のまわりに、当該中心軸
   （３）とともに回転させ、これにより、前記中心軸
   （３）を太陽の移動方向にα°回転させる過程。 過程〔II〕：レンズ系（２）による集光位置から外れて
   冷却された伸縮部材（Ａ）の伸長力または収縮力を利用
   して、静止した状態の回転用アーム（４）から支軸用ア
   ーム（８）を離間させることにより、当該支軸用アーム
   （８）を前記中心軸（３）のまわりに、当該中心軸
   （３）とは独立して回転させる過程。
6. 【請求項６】 太陽電池パネルの電池面を太陽に対向さ
   せる太陽追尾方法であって、 請求項４に記載された太陽追尾装置を使用し、請求項５
   に記載の過程〔Ｉ〕および過程〔II〕を繰り返すことに
   より、太陽電池パネルの中心軸（３）を間欠的に回転さ
   せた後、 レンズ系による集光位置において加熱された伸縮部材
   （Ｂ）の収縮力または伸長力を利用して、前記中心軸
   （３）を、時計方向または反時計方向にβ°回転させる
   ことにより、太陽電池パネルの電池面を日の出方向に向
   けることを特徴とする太陽追尾方法。