JP6810329B2 - Solar twin-axis tracking power generator - Google Patents
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Description
本発明は太陽光発電による太陽電池パネルの太陽光自動追尾システムに関する。The present invention relates to a solar automatic tracking system for a solar cell panel by photovoltaic power generation.
現状における一般的規模での太陽光発電所システムはパネルの発電効率の低い固定式が主流である。２軸追尾方式によると効率が向上するが、大規模や中規模システムにおいて効率的な連動架台が実現されていない状況である。 At present, the mainstream of photovoltaic power plant systems on a general scale is a fixed type with low panel power generation efficiency. The two-axis tracking method improves efficiency, but the situation is that an efficient interlocking mount has not been realized in large-scale and medium-scale systems.
２軸追尾方式は単独型架台においては実現されているが、大型施設や大規模施設においての連動型は未だ実現がなされていない現状がある。 The two-axis tracking method has been realized for a stand-alone gantry, but the interlocking type for large-scale facilities and large-scale facilities has not yet been realized.
（単独形は拡張不可）
また、単独型を多数連結するなどして大型施設化することはスケールメリットが出せないという欠点があった。(Individual type cannot be expanded)
In addition, there is a drawback that it is not possible to obtain economies of scale in making a large facility by connecting a large number of stand-alone types.
当該施設の発電効率を向上させるためには多くの太陽電池パネルを設置する必要があり、対敷地面積における効率的な発電施設とする為にはそのパネルを全天的な追尾型とすることが望ましいが、追尾型バネルを整然と大量に布設しそのパネルを連動して２軸追尾へ駆動することは、現実の仕組みとして難易度は高く、これまでには実現していない。In order to improve the power generation efficiency of the facility, it is necessary to install many solar cell panels, and in order to make it an efficient power generation facility in the area of the site, it is necessary to make the panel a holistic tracking type. Although it is desirable, it is difficult as an actual mechanism to lay a large number of tracking type panels in an orderly manner and to drive the panels to 2-axis tracking, which has not been realized so far.
先行技術例として特許文献１は１軸追尾方式であり、本願発明の２軸追尾方式とはその仕組みにおいて大きく異なるものである。特許文献２においては２軸方式であり、本願発明の方式にテーマにおいて共通する唯一の発見例である。 As an example of the prior art,
特許文献２における先行例では、屋根上に設置され、一枚毎の電池アレイは小さな面積単位に分割され、これ等を連動させながら２軸追尾を実現するものと見られ、一般家屋の屋根上設置を対象としている規模のもので、屋根の規模に合せた小規模システムとしており、規模の拡張性は低いものと言える。一定規模の架台に屋根上という一定の規模でソーラーパネルを搭載するもので、２軸追尾としてのスケールメリットが出せない仕組みである。 In the prior example in
こうした状況に鑑み、本発明では最小規模の２軸自動追尾を実現し、これを逐次連結増設する手法で規模の増設を自在化できるようにし、従来になかった効率的で、スケールメリットの出せる経済的な発電所システムを実現することを目的とし、そのために基本となる最小モジュールである２軸自動追尾システムを実現し、それをもって拡張システムへと展開し規模の自在化と全連動化を実現することを課題とする。 In view of these circumstances, the present invention realizes the smallest scale 2-axis automatic tracking, and enables the scale expansion to be freely performed by the method of sequentially connecting and expanding the scales, which is an economy that is efficient and has economies of scale, which has never been seen before. Aiming to realize a typical power plant system, for that purpose, we will realize a 2-axis automatic tracking system, which is the basic minimum module, and expand it to an expansion system to realize flexible scale and full interlocking. That is the issue.
太陽光追尾装置における直交二軸回動装置であって、
フォーク（２３）の両先端部にあるフォーク軸受（２９）によって、支持される仰角回動軸（Ｖ）の位置は、前記フォーク（２３）の股内に東西方向に配置される変形ラック（２６）の形成する凹曲形の心と同一心であり、ブラケット（２４）を介して、前記フォーク軸受（２９）の位置が決定し、固定される仰角回動軸（Ｖ）の支持構造と、
マイクロコンピュータによって、制御されたタイマーとパルス信号によって作動する第１モータ（Ｍ１）が、東西スライダ（Ｘ）を介して往復作動をもたらす前記変形ラック（２６）の、ラック体表面は、前記仰角回動軸（Ｖ）を心とした前記凹曲形状面を形成し、その凹曲形状面にラックギヤ歯（２５）が形成されており、その歯筋が前記仰角回動軸（Ｖ）の軸心の同心円上に歯切りされてなる変形ラック構造と、
前記変形ラック（２６）と直交して噛合するセクタギヤ（２７）の構造において、そのギヤ周長は前記変形ラック（２６）のギヤ面長に少なくとも合致し、少なくとも１５０度の円周角を形成し、南北軸体である回動軸（２１）の南端に一体設置され、歯筋は前記変形ラック（２６）凹曲形の心と同一の同心円上に歯切りされた、前記変形ラック（２６）に噛合する歯形状で構成され、前記回動軸（２１）を回動駆動する、前記セクタギヤ（２７）構造と、
前記変形ラック（２６）と前記セクタギヤ（２７）構造の噛合するギヤ歯が、前記同心円上に関連付けて歯切りされていることによって、第２モータ（Ｍ２）の仰角駆動によってもたらされる前記回動軸（２１）の仰角変位によって、噛合ギヤ同士がずれながら変位追随する作用となって噛合が保持され、仰角変位と共に連続する変位噛合保持構造と、
によって構成される、直交する可動２軸を関連させながら同時に個別回動させる変形ラック・セクタギヤ構造と、
前記マイクロコンピュータによって制御され作動する、第１モータ（Ｍ１）駆動による東西スライダ（Ｘ）の往復作動を、前記変形ラック・セクタギヤ構造を介することで、前記回動軸（２１）の東西回動作動へと変換した東西回動軸構造と、
前記マイクロコンピュータによって制御され作動する、第２モータ（Ｍ２）駆動による仰角スライダ（ｘ）の往復作動を、軸受（２２）及び自在継手（２８）、並びに仰角リンク（４５）を介して、仰角回動作動へと変換し、その仰角最大６０度を往復的に回動作動する仰角回動構造と、
二軸回動装置における東西スライダ（Ｘ）及び仰角スライダ（ｘ）其々の端部に、別途用意された増設二軸回動装置の、同じスライダ部を着脱自在に連結しその一体連動化を可能とする、少なくとも其々連結部材（１８）を介した連結機能を具備したスライダ連結構造と、
によって構成される構造体であることを特徴とした直交二軸回動装置である。An orthogonal biaxial rotating device in a solar tracking device.
The position of the elevation angle rotation shaft (V) supported by the fork bearings (29 ) at both tips of the fork (23) is a deformed rack (26) arranged in the crotch of the fork (23) in the east-west direction. ) is the same mind as the concave-shaped heart that form of, through a bracket (24), said fork position of the bearing (29) is determined, and the support structure of shaft elevation times (V) to be fixed,
The surface of the deformed rack (26) in which the first motor (M1) operated by a timer controlled by a microcomputer and a pulse signal reciprocates via the east-west slider (X) has the elevation angle rotation. The concave-shaped surface is formed with the moving axis (V) as the center, and rack gear teeth (25) are formed on the concave-shaped surface, and the tooth muscle is the axial center of the elevation angle rotation axis (V). Deformed rack structure that is cut on the concentric circles of
In the structure of the sector gear (27) that meshes orthogonally with the deformed rack (26), its gear circumference matches at least the gear surface length of the deformed rack (26) and forms an inscribed angle of at least 150 degrees. the rotary shaft is north-south axis member (21) southern end in integrally installing, tooth trace was toothed to said deformation rack (26) on the same concentric circle and the concave-shaped heart, the deformation rack (26) and meshing consists of tooth shape, the pivot drives the pivot shaft (21), said sector gear (27) structure,
The gear teeth that mesh of the deformable rack (26) said sector gear (27) structure, by being toothed in association on the concentric circle, caused by the elevation driving of the second motor (M2) the rotation shaft the elevation angle displacement (21), and a function of displacement follow while shift meshing gear together held mesh with a displacement meshed holding structure contiguous with elevation displacement,
A modified rack / sector gear structure that is composed of two orthogonal movable axes that rotate individually at the same time while being related to each other.
Wherein is controlled by the microcomputer operates, the reciprocating operation of the first motor (M1) East-West slider by the drive (X), by via the deformation rack sector gear structure, east and west single operation of the rotating shaft (21) The east-west rotation axis structure converted to motion,
Wherein it is controlled by the microcomputer operates, the reciprocating elevation slider (x) by the second motor (M2) driving bearing (22) and universal joint (28), and through the elevation link (45), elevation times An elevation angle rotation structure that converts into motion motion and rotates the elevation angle up to 60 degrees in a reciprocating manner .
The same slider part of the separately prepared additional two-axis rotation device is detachably connected to each end of the east-west slider (X) and the elevation angle slider (x) in the two-axis rotation device, and their integration is integrated. A slider connecting structure having at least a connecting function via a connecting member (18), which enables
It is an orthogonal biaxial rotating device characterized by being a structure composed of.
請求項１に記載の太陽光追尾装置の直交二軸回動装置において、ラックギヤ歯（２５）に代えて、雌螺子に由来する変形ラックギヤ歯（Ｒ）を形成する構造と、
前記変形ラックギヤ歯（Ｒ）に噛合するセクタギヤ歯も前記雌螺子に螺合する雄螺子に由来するセクタギヤ（Ｓ）と、
によって構成される変形ラック・セクタギヤ構造（Ｋ）を実現した直交二軸回動装置である。In the orthogonal biaxial rotating device of the solar tracking device according to
Wherein the modified rack gear teeth Se SECTION Tagiya teeth meshing with (R) is also derived from the male screw to be screwed into the female screw click Tagiya (S),
This is an orthogonal biaxial rotating device that realizes a modified rack-sector gear structure (K) configured by the above.
請求項１又は２に記載の太陽光追尾装置の直交二軸回動装置における前記回動軸（２１）上に、太陽電池パネル（２０）を一体に搭載することによって、
前記直交二軸回動装置を、発電装置体とする太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）構造と、
前記スライダの連結増設機能によって、増設された太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）が連動して発電動作をする連動発電構造と、
によって実現した太陽光二軸追尾発電装置である。By integrally mounting the solar cell panel (20) on the rotation shaft (21) in the orthogonal biaxial rotation device of the solar tracking device according to
A solar biaxial tracking power generation module (m) structure in which the orthogonal biaxial rotating device is a power generation device body,
An interlocking power generation structure in which the added solar twin-axis tracking power generation module (m) interlocks to generate power by the connection expansion function of the slider.
It is a solar twin-axis tracking power generation device realized by.
請求項３に記載の太陽光二軸追尾発電装置において、東西スライダ（Ｘ）軸に連結された、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の東西スライダ（Ｘ１）端部に、前記連結部材（１８）を含む連結機能をもって東西スライダ（Ｘ２）を連結し、
次いで、その東西スライダ（Ｘ２）端部に東西スライダ（Ｘ３）を同様に連結し、
同様にその東西スライダ（Ｘ３）端部に東西スライダ（Ｘ４）を連結し、
同様にその東西スライダ（Ｘ４）端部に東西スライダ（Ｘ５）を連結し・・・・、
と示すように逐次手段による東西スライダ増設構造と、
また、前記仰角スライダ（ｘ）軸に連結された、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の仰角スライダ（ｘ１）端部に、前記連結部材（１８）を含む連結機能をもって仰角スライダ（ｘ２）を連結し、
次いで、その仰角スライダ（ｘ２）端部に仰角スライダ（ｘ３）を同様に連結し、
同様に、その仰角スライダ（ｘ３）端部に仰角スライダ（ｘ４）を連結し、
同様に、その仰角スライダ（ｘ４）端部に仰角スライダ（ｘ５）を連結し・・・・、
と示すように逐次手段による仰角スライダ増設構造と、
東西スライダ（Ｘ）からの、増設機への駆動力伝達の手段を、前記東西スライダ（Ｘ）の往復運動によって行い、
東西スライダ（Ｘ）および仰角スライダ（ｘ）をセットとしてスライダ部において、着脱自在に直列連結増設する手段で太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）を逐次増設する構成によって、増設機を含めたスライダを一連として、そこに２基の駆動原により東西スライダ（Ｘ）軸および仰角スライダ（ｘ）軸其々が関連するＸ軸ユニットを構成する、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）のユニット化構造と、によって、連動追尾東西スライダ（Ｘ）軸を構成する太陽光二軸追尾発電装置である。In the solar biaxial tracking power generation device according to
Next, the east-west slider (X3) is similarly connected to the end of the east-west slider (X2).
Similarly, connect the east-west slider (X4) to the end of the east-west slider (X3),
Similarly, connect the east-west slider (X5) to the end of the east-west slider (X4) ...
As shown by the east-west slider expansion structure by sequential means,
Further, an elevation angle slider (x2) is attached to the end of the elevation angle slider (x1) of the solar biaxial tracking power generation module (m) connected to the elevation angle slider (x) axis with a connecting function including the connecting member (18). Connect and
Next, the elevation slider (x3) is similarly connected to the end of the elevation slider (x2).
Similarly, the elevation slider (x4) is connected to the end of the elevation slider (x3).
Similarly, an elevation slider (x5) is connected to the end of the elevation slider (x4) ...
As shown by, the elevation slider expansion structure by sequential means and
From the east and west slider (X), the means of driving force transmission to the expansion machine, have rows by the reciprocating motion of the east-west slider (X),
In the slider section with the east-west slider (X) and elevation angle slider (x) as a set, the slider including the extension machine can be installed by sequentially adding the solar biaxial tracking power generation module (m) by means of detachably connecting and adding in series. As a series, there is a unitized structure of the solar biaxial tracking power generation module (m) that constitutes an X-axis unit to which the east-west slider (X) axis and the elevation angle slider (x) axis are related by two drive sources. This is a solar two-axis tracking power generation device that constitutes the interlocking tracking east-west slider (X) axis .
請求項４に記載の太陽光二軸追尾発電装置において、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の前記Ｘ軸ユニット（Ｕ）列における、回転する駆動Ｙ軸（１２）および、回転する駆動ｙ軸（３１）は、少なくとも自在継手（３０）を含む連結部材を介した着脱自在な逐次連結機能を具備しており、
その逐次連結機能を以って、前記太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の列を、Ｙ軸方向に逐次増設することで、発電所の発電面積規模調節を自在化する構造と、
前記発電所の全太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）が連動することを可能とした二軸追尾構造と、
によって成る太陽光二軸追尾発電装置である。 In solar biaxial tracking generator according to
With the sequential connection function, the rows of the solar biaxial tracking power generation modules (m) are sequentially added in the Y-axis direction to make the power generation area scale adjustment of the power plant flexible.
A biaxial tracking structure that enables the all-solar biaxial tracking power generation module (m) of the power plant to work together,
It is a solar two-axis tracking power generation device consisting of.
請求項４又は５に記載の太陽光二軸追尾発電装置において、東西スライダ（Ｘ）Ｘ軸ユニット（Ｕ）における、隣接する二軸追尾モジュール同士を、当該太陽電池パネル（２０）幅の少なくとも一枚分の距離、又はそれ以上の間隔を空けて設置し、その空けられた間隔中に、固定型、又は仰角一軸追尾型の発電モジュールを配設した混成設置ユニット構成である、太陽光二軸追尾発電装置である。In the solar biaxial tracking power generation device according to
請求項３〜６のいずれか１項に記載の太陽光二軸追尾発電装置において、二軸回動による通常運行制御がなされる中で、
風速センサ並びに積雪センサから得られる信号に基いて、当該太陽電池パネル（２０）の暴風回避と現在時復帰、並びに積雪回避と現在時復帰、の制御運行を、何れも発生の都度先行させる太陽光二軸追尾発電装置である。In the solar biaxial tracking power generation device according to any one of
Based on the signals obtained from the wind speed sensor and the snow cover sensor, the control operation of avoiding the storm and returning to the current time of the solar panel (20) and avoiding the snow cover and returning to the current time is preceded each time the solar panel (20) occurs. It is a shaft tracking power generation device.
請求項３〜７のいずれか１項に記載の太陽光二軸追尾発電装置において、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）による連動型太陽光二軸追尾の全ユニット制御にあたって、追尾における正対に隣接する角度幅正対域へのステップ追尾方式を採用、これを設置機の連動二軸追尾機能と組合せた追尾システムによって、発電装置設置規模の拡大により、発電効率が向上する発電装置システム、として実現した太陽光二軸追尾発電装置である。In the solar biaxial tracking power generation device according to any one of
請求項３〜８のいずれか１項に記載の太陽光二軸追尾発電装置を用いて実現される太陽光発電所である。It is a photovoltaic power plant realized by using the solar twin-screw tracking power generation device according to any one of
第１発明の二軸回動装置は、直交する２軸で太陽を効果的に追尾するための架台装置であり、その構造が仰角回動軸Ｖ支持構造と、変形ラック・セクタギヤ構造と、変位噛合保持構造とによって、これらを密接に関連させて、直交する可動２軸を同時に回動する装置として実現したものである。The biaxial rotating device of the first invention is a gantry device for effectively tracking the sun with two orthogonal axes, and its structure is an elevation angle rotating shaft V support structure, a deformed rack / sector gear structure, and displacement. With the meshing holding structure, these are closely related to each other and realized as a device that simultaneously rotates two orthogonal movable axes.
東西スライダの往復作動から一体で変形ラック・セクタギヤ構造に入力し、往復作動する変形ラックと噛合協動するセクタギヤのギヤ歯は、何れも仰角回動軸Ｖの同心円上に歯切りされた構造であることから、仰角回動が最大で冬至の６０度までの回動を繰返すとき、常に噛合のギヤ同士は、ずれながら変位し、その変位に追随して噛合は常時維持され、無段階に噛合は保持し続けるという作用、効果を奏する。
このギヤ構造は、第１モータＭ１の外部駆動力が速やかに回動軸の東西回動へと変換されるシンプルな構造として作動し、それに関わりながら回動軸２１は独自の仰角回動をする、簡便でありながら確実な伝達力として、直交する２軸の同時個別可動を実現したものである。The gear teeth of the sector gear that are integrally input to the deformed rack / sector gear structure from the reciprocating operation of the east-west slider and mesh with the deformed rack that operates reciprocating are all geared on the concentric circles of the elevation rotation axis V. Therefore, when the elevation angle rotation is repeated up to 60 degrees at the winter solstice, the meshing gears are always displaced while shifting, and the meshing is always maintained following the displacement, and meshes steplessly. Has the action and effect of keeping it.
This gear structure operates as a simple structure in which the external driving force of the first motor M1 is quickly converted into east-west rotation of the rotation shaft, and the
スライダによる伝達機構は、大型やそれ以上の連結であっても伝達力が１本の直線往復作動をするものであることから増設対応機能に優れるもので、以上のように構成される二軸回動装置は、二軸回動機能のみならず、そのスライダの連結機能が増設展開を容易にする機能として併せて実現したものである。 The transmission mechanism by the slider is excellent in the function for expansion because the transmission force is one linear reciprocating operation even if it is connected in a large size or larger, and the biaxial rotation configured as described above. The moving device is realized not only by a biaxial rotation function but also by a function of connecting the sliders as a function of facilitating expansion and deployment.
第２発明の効果として、変形ラック・セクタギヤの製作にあたり、図１０に示すようなギヤ歯を螺子山由来のギヤ歯とすることを実現したもので、この場合金型の製作が容易となる効果があり、これはシステムを廉価に構築する効果となる。 As an effect of the second invention, in manufacturing a deformed rack / sector gear, it is realized that the gear tooth as shown in FIG. 10 is a gear tooth derived from a screw thread. In this case, the effect of facilitating the manufacturing of a mold is achieved. This has the effect of building a system at a low cost.
第３の発明による効果として、前記仰角回動軸Ｖ支持構造と、変形ラック・セクタギヤ構造と、変位噛合保持構造とに、太陽電池パネルを搭載して発電装置化したことによって、前記諸構造の機能が相乗的に発揮され、高効率発電装置とすることを実現した。 As an effect of the third invention , the solar cell panel is mounted on the elevation angle rotation shaft V support structure, the deformed rack / sector gear structure, and the displacement meshing holding structure to form a power generation device. The functions are exhibited synergistically, and it has been realized as a high-efficiency power generation device.
二軸回動装置の連結機能をもって展開する連動二軸追尾機能によって、施設全体を連動する全モジュールの連動発電構造が機能し、効率的発電機能が発揮される効果を得られ、２軸を関連させて追尾する仕組みが年間を通して発電動作がループすることを実現した。The interlocking biaxial tracking function, which is deployed with the interlocking function of the biaxial rotating device, allows the interlocking power generation structure of all modules that interlock the entire facility to function, and the effect of demonstrating the efficient power generation function can be obtained. The mechanism of letting and tracking has realized that the power generation operation loops throughout the year.
第４発明の効果として、従来の２軸単独型を多数集合設置しても単独型ではスケールメリットが出せないという欠点を、本発明は基本モジュールｍのスライダ部を拡張機能を具備し、逐次に増設する構造としたことによって解消したもので、増設全てのモジュールが設置規模に拘りなく連動する構造であること、従来になかった２軸追尾の大規模施設化としても実現したこと、高いスケールメリット効果を実現したこと、が課題解決として特筆される効果である。 As an effect of the fourth invention, there is a drawback that even if a large number of conventional two-axis independent types are installed together, the scale merit cannot be obtained by the independent type. The present invention has an extension function for the slider portion of the basic module m, and sequentially. It was solved by making it an expansion structure, and all the expansion modules are linked regardless of the installation scale, and it was realized as a large-scale facility for 2-axis tracking, which was not possible in the past, and it has high economies of scale. The realization of the effect is a notable effect as a solution to the problem.
Ｘ／ｘ軸駆動力の伝達をスライダによる構造としたことが本発明の特長であり、それによりシンプルで高い信頼性、良好な伝達性の実現と、スライダ端部に連結機能を具備したモジュールｍを完成単体として実現したことによって、増設の自在性を向上し、従来には無かったスケールメリットを得易いものとした。 The feature of the present invention is that the transmission of the X / x-axis driving force is made by a slider, which realizes simple and high reliability and good transmission, and the module m having a connecting function at the end of the slider. By realizing this as a complete unit, the flexibility of expansion has been improved, making it easier to obtain economies of scale that were not available in the past.
東西スライダＸと仰角スライダｘを、関連させて逐次増設する手段によって、モジュールｍの設置数を自在に調整しユニット化する効果を奏する。その自在性は原点のモジュールｍ単体に始まり、敷地の範囲、敷地の形状での増設調節が無段階、無制限に実現できる効果となる。 By means for sequentially adding the east-west slider X and the elevation angle slider x in association with each other, the number of modules m installed can be freely adjusted and unitized. The flexibility starts with the module m at the origin, and the effect is that the expansion and adjustment according to the range of the site and the shape of the site can be realized steplessly and unlimitedly.
スライダＸ／ｘを関連させて其々のスライダによって逐次連結設置することは、良好な実用性と、それらユニット単位で東西スライダ軸が直線として通り、一体として全スライダが往復作動する構造であり、次のステップである面の拡大、即ち直交するＹ軸方向への展開を、回転軸によることで極めて容易にする構造としたスライダによる伝達効果である。 It is a structure that the sliders X / x are related and sequentially connected and installed by each slider, and the east-west slider axis passes as a straight line in each unit, and all the sliders reciprocate as one. The next step is the transmission effect of the slider, which has a structure that makes it extremely easy to expand the surface, that is, to expand it in the orthogonal Y-axis direction by using the rotation axis.
第５発明の効果として、Ｘ軸ユニット単位でＹ軸（南北軸）方向への逐次増設が自在にできることは、Ｘ軸にＹ軸が従属する構造としたことによるものであり、ソーラー施設全面の規模も同様に展開、調整の実現が容易となる。これによって本発明の目的とする全面連動展開を実現したものである。
設置場所が南北に細長いビルの屋上であるとき、モジュールがＸ軸１列、Ｙ軸多数列、のような配置もＹ軸（南北軸）方向への逐次増設によって容易に実現される。As an effect of the fifth invention, the fact that the X-axis unit can be sequentially expanded in the Y-axis (north-south axis) direction is due to the structure in which the Y-axis is dependent on the X-axis, and the entire solar facility is covered. The scale will also be easy to deploy and adjust. As a result, the fully interlocking development which is the object of the present invention is realized.
When the installation location is on the roof of a building that is elongated from north to south, the arrangement of modules such as one row of X-axis and many rows of Y-axis can be easily realized by sequentially adding modules in the Y-axis (north-south axis) direction.
さらに、規模を構成する全Ｘ／ｘ軸、全Ｙ／ｙ軸を、原点における２基のモータを駆動原として、一体駆動／一元駆動を、制御する構造としたことで、施設を計画する段階時においても駆動の基本構造部は変わることがなく、一元駆動制御システムとしたことで、本発明課題であるスケールメリットが引き出せる。 Furthermore, the stage of planning the facility is that all X / x axes and all Y / y axes that make up the scale have a structure that controls integrated drive / unified drive with the two motors at the origin as the drive sources. The basic structure of the drive does not change even at times, and the centralized drive control system can bring out the economies of scale that are the subject of the present invention.
第６の発明効果として、複数パネルが連動して追尾する２軸追尾における隣接パネルの日陰の悪影響を、可能な限り排除する間隔設置構成は、追尾モジュールｍ同士をそのパネル幅以上の適正な距離を空けて設置することで、隣接パネルからの投影を避けた受光面最大化と、追尾パネル設置密度の最適化との両方確保を実現したものである。それによって８時からの陰のない１００％の受光面が１６時まで連続して実現されるものとなり、連続８時間という極めて長時間の正対域発電が、連動型２軸追尾パネルにおいて実現される効果となった。 As an effect of the sixth invention, the interval installation configuration that eliminates the adverse effect of the shade of the adjacent panel as much as possible in the two-axis tracking in which a plurality of panels are interlocked and tracks is an appropriate distance between the tracking modules m equal to or larger than the panel width. By installing the module with a space between the two, it is possible to secure both the maximization of the light receiving surface avoiding projection from the adjacent panel and the optimization of the tracking panel installation density. As a result, a 100% light receiving surface without shadow from 8 o'clock will be continuously realized until 16:00, and an extremely long facing area power generation of 8 hours continuously will be realized in the interlocking 2-axis tracking panel. It became an effect.
連動間隔設置に加え、従来には無かった追尾型と、固定型又は仰角１軸追尾型の何れかを交互に設置する混成設置の実現によって最大の発電効率を引き出すことを実現した。混成設置においては、敷地面積対パネル面積の差を縮小して高効率の発電が得られ、無駄な空地を縮減し、土地価格の高い都市部、特にビルの屋上設置の場合など、狭く限られた敷地の場合には、対敷地面積的効果が向上する。 In addition to the interlocking interval installation, we have realized the maximum power generation efficiency by realizing a mixed installation in which either the tracking type and the fixed type or the elevation angle uniaxial tracking type are installed alternately, which was not possible in the past. In mixed installation, the difference between the site area and the panel area can be reduced to obtain highly efficient power generation, wasteful vacant lots can be reduced, and the land price is high in urban areas, especially when installed on the roof of a building. In the case of a site, the effect on the site area is improved.
２軸追尾型と、１軸追尾型又は固定型とを、交互に設置する混成設置によっての高出力発電所実現は、発電所全体が連動して追尾する本発明二軸追尾発電装置によってのみ実現される効果である。 The realization of a high-power power plant by a mixed installation in which a 2-axis tracking type and a 1-axis tracking type or a fixed type are installed alternately is realized only by the two-axis tracking power generation device of the present invention in which the entire power plant is tracked in conjunction with each other. It is an effect that is done.
第７の発明にかかる効果として、太陽光二軸追尾装置において通常運行の他に組み込まれる臨時的回避運行を、信号を得てこれを制御することで天候異変から受けるダメージを回避し、回避後時下に合わせて復帰させる臨時運行として実現したものである。天候異変から受ける予測として壊滅的な打撃となるかも知れない施設の危機を、２基の原動機による全体の一元制御によって、事前の備えとして克服できる構造を実現したものである。このことは逆に見るとき、危機をその都度回避できるのであるから、通常は日照を受けて高々と効率的な施設展開が可能であることを示すものでもある。 As an effect of the seventh invention, the temporary avoidance operation incorporated in addition to the normal operation in the solar biaxial tracking device is controlled by receiving a signal to avoid damage caused by a weather change, and after avoidance. It was realized as a temporary operation to return according to the bottom. We have realized a structure that can overcome the crisis of the facility, which may be a catastrophic blow as predicted from the weather change, as a precautionary measure by the overall unified control by the two prime movers. On the contrary, this also indicates that it is possible to develop facilities at a high level and efficiently in the sunshine because the crisis can be avoided each time.
積雪に対応するならば、信号を得てスライダＸの東西回動を作動してパネルを縦形の角度に留めて積雪を回避し、それに暴風が加わる暴風雪となれば、仰角を水平近くに下げて暴風も併せて回避し、後刻の天候回復まで待機する。
冬季以外に暴風に対応するならば、信号を得てスライダＸの東西回動を作動しパネルを水平角、又はその近くに留めると共に、南北回動のスライダｘを作動して仰角を水平近くに留めて回避し、回復まで待機する。何れも天候回復の信号を得て、現在時刻の基へ復帰し通常運行へ戻る。If it corresponds to snowfall, get a signal and activate the east-west rotation of slider X to keep the panel at a vertical angle to avoid snowfall, and if it becomes a blizzard with a storm, lower the elevation angle to near horizontal. Avoid storms as well, and wait until the weather recovers later.
If you are dealing with a storm other than winter, get a signal and activate the east-west rotation of slider X to keep the panel at or near the horizontal angle, and operate the north-south rotation slider x to make the elevation angle close to horizontal. Stop and avoid, wait until recovery. In each case, a signal of weather recovery is obtained, and the system returns to the current time and returns to normal operation.
第８の発明効果として、本願発明において２軸追尾型システムにおける連動型を装置として実現したことによって、大規模システムにおいても適切なステップ追尾を入れることで、東西追尾は少なくとも８時間／日にも及ぶ上位発電機能によって、実に固定型の３〜４倍の受光時間を根拠にするエネルギー再生量を可能とするもので、その連動機能によって大型施設のスケールメリットにおける成果の差は極めて大なるものとなる。 As an effect of the eighth invention, by realizing the interlocking type in the two-axis tracking type system as a device in the present invention, by incorporating appropriate step tracking even in a large-scale system, east-west tracking can be performed at least 8 hours / day. The high-level power generation function makes it possible to regenerate energy based on the light receiving time that is 3 to 4 times that of the fixed type, and the interlocking function makes the difference in the scale merit of large facilities extremely large. Become.
上記の成果は、東西軸、南北軸ともに拡張可能な連動２軸追尾装置として実現し、その運用にあたって概ね３０度／２時間程度に設定した正対域へのステップ追尾を繰返すことによる連続性を組み入れたことによる成果である。 The above results have been realized as an interlocking 2-axis tracking device that can be expanded on both the east-west axis and the north-south axis, and the continuity is achieved by repeating step tracking to the facing area set to about 30 degrees / 2 hours for its operation. It is the result of incorporating it.
第９の発明効果として駆動構造の中枢部においては、太陽電池パネルは軸に対して左右均等載置であり、そこから受ける回動負荷の軽微性と追尾全体の低速度性から、素材をプラスチックによる成型ギヤをもって実現することが可能であり、故に部材量産は容易である。また、重要部であることからギヤボックス化することによって、設置工事の施工を容易化することが出来る。
以上のことから建設コストを低く抑えられ、スケールメリットの恩恵が大となる。As an effect of the ninth invention, in the central part of the drive structure, the solar cell panel is placed evenly on the left and right sides with respect to the shaft, and the material is made of plastic because of the lightness of the rotational load received from the panel and the low speed of the entire tracking. It is possible to realize it with a molded gear made by, and therefore mass production of parts is easy. In addition, since it is an important part, it is possible to facilitate the installation work by using a gear box.
From the above, the construction cost can be kept low, and the benefits of economies of scale are great.
本発明を結集した結果、発電所としての目的目標を達成したもので、拡張機能を備えたモジュールｍの実現と、それを用いた発電施設規模の拡張調整を自在化し、メガ施設などの大規模施設においても連動する、究極ともいえる大規模／長時間発電を実現する高度な太陽光発電所を実現したものであり、これは従来において未だ実現されていない極めて大なる成果となる。 As a result of concentrating the present inventions, the objectives and goals of the power plant have been achieved, and the realization of the module m with an expansion function and the expansion and adjustment of the scale of the power generation facility using it have been made flexible, and a large scale such as a mega facility This is an advanced solar power plant that realizes the ultimate large-scale / long-term power generation that is linked to the facility, and this is an extremely great result that has not yet been realized.
追尾にステップの余裕を設定したことが前述した多くの利点を生み出し、閏年における補正なども手動で済む利点があり、仰角のステップを少なくとも年間２回でカバーできること、なども正対域設定の利点である。アクチュエータなどに高価な機器や装置を大量に投入することは不要であり、建設費や維持費、施設費は低く抑えながら、スケールメリットを揚げる本発明システムから得られる効果は多大である。買電価格の下落など社会的事象によって従来の大規模システム事業に存亡が掛り、太陽エネルギーの再生拡大が懸念される時においても、本発明システムが従来システムの３倍〜４倍の発電量であることが採算性を安定させ、新たな太陽エネルギー再生システムとして大きく社会貢献できるものとなる。 Setting the step margin for tracking produces many of the advantages mentioned above, and there is the advantage that corrections in leap years can be done manually, and the elevation angle step can be covered at least twice a year, which is also an advantage of setting the front range. Is. It is not necessary to put a large amount of expensive equipment or devices into actuators or the like, and the effect obtained from the system of the present invention that enhances economies of scale while keeping construction costs, maintenance costs, and facility costs low is great. Even when the conventional large-scale system business has survived due to social events such as a drop in the purchase price and there is concern about the expansion of solar energy regeneration, the system of the present invention will generate three to four times as much power as the conventional system. Being able to stabilize profitability and make a great contribution to society as a new solar energy regeneration system.
施設の駆動電力を外部電源に頼ることなく当該装置によって賄うことで、孤立した僻地であっても大規模発電所を自動運行することを可能とする効果がある。 By supplying the driving power of the facility with the device without relying on an external power source, there is an effect that it is possible to automatically operate a large-scale power plant even in an isolated remote area.
本発明は時計情報を活用して、年間を通して太陽光を適切な受光角度に制御し、また、日中の長時間に渡って自動追尾し、ループすることを実現した高効率システムであり、最小システムの実現とそれを逐次増設し拡張連動することで、小規模な発電所から大規模な発電所まで敷地条件に沿った規模設定ができる逐次増設型システムである。 The present invention is a high-efficiency system that utilizes clock information to control sunlight to an appropriate light-receiving angle throughout the year, and automatically tracks and loops over a long period of time during the day. It is a sequential expansion type system that can set the scale according to the site conditions from small-scale power plants to large-scale power plants by realizing the system and sequentially expanding and interlocking it.
本システムにおける太陽光追尾については、所定時間のピッチでステップ追尾するステップ追尾方式を採用し、これを前記逐次増設した２軸追尾機構によって、設置数全体を連動運行することでスケールメリットを追求するシステムである。
以下に本実施例の詳細を図面参照と併せて説明する。For solar tracking in this system, we will adopt a step tracking method that tracks steps at a predetermined time pitch, and pursue economies of scale by interlocking the entire number of installations with the two-axis tracking mechanism that has been added sequentially. It is a system.
The details of this embodiment will be described below with reference to the drawings.
太陽光を２軸で追尾し、最適受光角度を維持するための２軸追尾システムであり、２基の駆動モータをタイマーとパルス及びマイクロコンピュータ、電子回路によって制御し、モータの回転力をスライダの往復運動に変換する公知の機構を駆動の一次構成として、当該施設東側（西側）の駆動エリアに配置する。 It is a 2-axis tracking system for tracking sunlight with 2 axes and maintaining the optimum light receiving angle. The two drive motors are controlled by a timer, pulse, microcomputer, and electronic circuit, and the rotational force of the motor is controlled by the slider. A known mechanism for converting to reciprocating motion is arranged in the drive area on the east side (west side) of the facility as a primary drive configuration.
光センサに拠ることなく設置地域の南中時刻を基準に設定し運行するシステムであり、設定により受光パネルが東西軸を日中複数回のステップで太陽を追尾する構造と、曇天や雨天に拘り無く時計追尾の運行をする構造とによるものであり、例えば雲の流れの早い一日においては日照回復の都度に発電は同時的に復帰継続される。これは結果から見ると、太陽が陰っても時計追尾していることにより、次の日照回復の時点にパネル角度が先回りして正対受光を待機している、とも取れる完全運行となるもので、東西軸・南北軸設定と併せ年間通して高効率な時計運行をする２軸追尾構造を特徴とするものである。 It is a system that operates based on the south-central time of the installation area without relying on an optical sensor. Depending on the setting, the light receiving panel tracks the sun in multiple steps during the day on the east-west axis, and it is concerned with cloudy weather and rainy weather. This is due to the structure of clock tracking, for example, in a day when the clouds flow fast, power generation continues to be restored at the same time each time the sunshine recovers. From the result, it can be said that the panel angle is ahead of the time when the next sunshine is restored and it is waiting for the front light reception because the clock is tracking even when the sun is dark. It features a two-axis tracking structure that operates the clock with high efficiency throughout the year in combination with the east-west axis and north-south axis settings.
図１は本発明実施例である太陽光発電所の太陽電池パネル配設例を示す説明図であり、原点に２基の駆動モータを配し、第１モータＭ１駆動により減速装置１３を経て２４時間で１回転となるクランクギヤ１４を介して、Ｘ軸のスライダＸを往復作動に換えて、これに直結するスライダＸ１を往復作動することで、東西追尾駆動力が発電エリアに入力される。FIG. 1 is an explanatory view showing an example of arranging a solar cell panel of a photovoltaic power plant according to an embodiment of the present invention. Two drive motors are arranged at the origin, and the first motor M1 is driven through a
第２モータＭ２駆動により仰角クランクギヤ３６を介して仰角スライダｘを往復作動に換えて、これに直結する仰角スライダｘ１を往復作動することで、仰角追尾駆動力が発電エリアに入力される。 The elevation angle tracking driving force is input to the power generation area by changing the elevation angle slider x to the reciprocating operation via the elevation angle crank
前記２基のモータ駆動はＹ軸方向にも併せて展開するものであり、第１モータ駆動は駆動Ｙ軸１２を介して全てのＸ軸列駆動を、回転力から往復駆動に変換し、第２モータ駆動は仰角駆動ｙ軸３１を介して全てのｘ軸列（Ｕ１〜Ｕ５）駆動を、回転力から往復動へ変換駆動する。これによって東西追尾と南北追尾を実現し、当該発電所に設置された全太陽電池パネルの追尾を同時駆動するものとなる。The two motor drives are also developed in the Y-axis direction, and the first motor drive converts all the X-axis train drives from the rotational force to the reciprocating drive via the drive Y-
図２によって本発明の中心をなすラック・セクタギヤ構造を説明すると、一方の仰角回動軸の軸心をフォーク支持にすることで仰角回動軸軸体を潜在化させ、直交する他方の東西回動軸軸体を顕在化することで、当該２軸の交点をフォークの股内の空域に設定し、そこに変形ラック・セクタギヤ構造を関連付けて配置構成したことで、２軸同時回動構造を実現したものである。 Explaining the rack sector gear structure which is the center of the present invention with reference to FIG. 2, the elevation angle rotation shaft body is made latent by supporting the axis of one elevation angle rotation shaft with a fork, and the other east-west rotation of the orthogonal angle rotation shaft is made latent. By making the dynamic axis body manifest, the intersection of the two axes is set in the airspace inside the crotch of the fork, and the modified rack / sector gear structure is associated with it and arranged to form a two-axis simultaneous rotation structure. It was realized.
この構造は通常のラック・ピニオン機構を基に新たな機能を付加して変形としたものであり、図３に示す仰角回動軸心Ｖの同心円上に前記ラック体表面が凹曲面形の構造で形成されており、その凹曲面に設置されているラックギヤ歯２５は図２に示すように、ラックの往復動による軸方向に駆動され、その歯筋は駆動方向と直交する前記同心円上に形成される円周に沿って歯切りされ、凹曲面歯形として変形的に形成されている。故に本願においてこのラックを変形ラックとして定義する。 This structure is modified by adding a new function based on the normal rack and pinion mechanism, and has a concave curved surface on the surface of the rack body on the concentric circles of the elevation angle rotation axis V shown in FIG. The
前記変形ラック２６と、これに噛合する前記セクタギヤ２７の歯形も、前記同心円上にその歯筋を形成して構成されていることにより、回動軸２１が南北回動の上下運動をする時、セクタギヤ２７とラックギヤ歯２５の噛合も同心円の円周上をずれながら摺動変位するが、その噛合は常に保持されていることが特徴である。
この、噛合の保持構造によって、図３（ロ）に示す夏至の略水平仰角から、（イ）に示す冬至仰角の最大６０度に渡って、及びその折返し駆動を含めて年間を通した円滑なる協動伝達が保持され、二軸追尾が実効される。The
This meshing holding structure facilitates the summer solstice from the substantially horizontal elevation angle shown in FIG. 3 (b) to the winter solstice elevation angle shown in (a) up to 60 degrees, and throughout the year including its folding drive. Cooperative transmission is maintained and biaxial tracking is effective.
セクタギヤ２７の構造について、そのギヤ周長は噛合する変形ラック２６のギヤ面長さに少なくとも合致し、太陽光正対角における太陽電池パネルの設定仰角待機角度１５度から、追尾停止角度１６５度に至る間の少なくとも１５０度の円周角を形成し、一体である回動軸２１で支持され、その回動軸２１と一体で回動させる太 陽電池パネル２０の設定によって、即ち、目的とする太陽電池パネルの大きさが決定され、少なくともその回動負荷に関連付けた適当なギヤ半径を形成するセクタギヤ構造と、協動する変形ラック２６との仕様が決定されて、変形ラック・セクタギヤ部材は設定される。
この変形ラック２６と、噛合して協動するセクタギヤ２７との組合せを本願発明では変形ラック・セクタギヤ構造と呼称して説明する。Regarding the structure of the
The combination of the
図４に示す、駆動エリアから第１のモータによるスライダ駆動によって、東西スライダＸを経てスライダＸ１の変形ラック・セクタギヤ構造に直結駆動入力し、その往復作動を変形ラック２６によってセクタギヤ２７の回動力へと変換し、セクタギヤ２７と同軸の回動軸２１を東西回動する。 By the slider drive by the first motor from the drive area shown in FIG. 4, the drive input is directly connected to the deformed rack / sector gear structure of the slider X1 via the east-west slider X, and the reciprocating operation is transferred to the rotational power of the
変形ラック２６体の側面には東西スライダＸ１が一体となっており、スライダの往復運動がそのまま変形ラック２６の往復運動となって機構に入力され、噛合するセクタギヤ２７を協動し、そのギヤ軸と同軸の回動軸２１上に設置された太陽電池パネル２０を回動する。 The east-west slider X1 is integrated on the side surface of the
図１０に示すのは前述した変形ラック・セクタギヤ構造に代えて、別の構成をみる変形ラック・セクタギヤ構造Ｋを示すものであり、変形ラックギヤをプラスチックで成型する際の金型製造において、変形ラックギヤの歯切りを、これまで詳述してきたような歯切りをすることに代えて、その素材形状が、前記セクタギヤ２７の半径寸法を内径として確保する円筒状角材であり、その筒内に、前記セクタギヤのギヤ歯と同じピッチの雌螺子を螺設する。 FIG. 10 shows a deformed rack / sector gear structure K that looks at another configuration instead of the above-mentioned deformed rack / sector gear structure. In the mold manufacturing when the deformed rack gear is molded from plastic, the deformed rack gear is shown. Instead of cutting the gears as described in detail so far, the material shape is a cylindrical square lumber that secures the radial dimension of the
螺設後この円筒状角材を縦に二分割する方法で半割雌螺子体を形成し、これを加工することで前記変形ラック２６に準じた、雌螺子由来の変形ラックギヤ歯Ｒで形成される変形ラックを製作し、形成されたその螺子山をギヤ歯として扱い、これをプラスチックギヤ成型の金型とする。これに合せてセクタギヤＳも金型製作する。 After screwing, the cylindrical square member is vertically divided into two to form a half-split female screw body, which is processed to form a deformed rack gear tooth R derived from a female screw according to the
この場合、図１０（ニ）に示すように、ラックの正面視で凹曲ギヤ歯は螺子山のピッチ分だけ傾斜した変形ラックギヤ歯Ｒとなるが、変形ラック・セクタギヤ構造Ｋとして問題はない。また、正・逆何れの螺子でも良く、他方で螺設による金型の製作は比較的容易となる。 In this case, as shown in FIG. 10D, the concave gear teeth are the deformed rack gear teeth R inclined by the pitch of the screw threads when viewed from the front of the rack, but there is no problem with the deformed rack / sector gear structure K. Further, either forward or reverse screws may be used, and on the other hand, it is relatively easy to manufacture a mold by screwing.
第２モータＭ２は歯車減速後に駆動ギヤ１７から仰角クランクギヤ３６と仰角クランク３３を経て、仰角スライダｘの作動は仰角スライダｘ１へ入力され、仰角リンク４５によって回動軸２１を上下回動する。 After the gear is decelerated, the second motor M2 passes through the elevation crank
本システムの中心構造体となる基本モジュールｍの構造について図４で説明する。
往復作動の東西スライダＸにスライダＸ１は直結し、そのスライダＸ１に変形ラック２６が一体並置に配設され、前記往復作動が一体に入力される。この変形ラック２６体表面の空域に、軸方向に沿って仰角追尾の回動軸心Ｖを配置し、その軸心Ｖはフォーク２３とフォーク軸受２９により支持され、仰角回動軸体そのものはフォーク２３の股内に潜在化させる。The structure of the basic module m, which is the central structure of this system, will be described with reference to FIG.
The slider X1 is directly connected to the east-west slider X of the reciprocating operation, and the
回動軸２１の南端はセクタギヤ２７であり、その回動軸２１の一部で軸受１９によって軸支され、軸受１９とフォーク２３は一体をなしている。フォーク２３によって仰角回動軸Ｖを支持し、併せてその軸心はフォーク軸受２９によって支持されて、ブラケット２４を経て固定架台（基盤）に固定されている。
回動軸２１の北端は北方を差して空中に在り、その中途の箇所を軸受２２で軸支し、その軸支部を自在継手２８を介して、東西スライダＸに関連付けながら第２モータＭ２駆動による仰角リンク４５の作動によって上昇／下降作動をして南北回動を実効する。The southern end of the
The north end of the
前述のように回動軸２１の一端を軸支するフォーク軸受２９が仰角回動軸Ｖを捉えて機能することで、直交する回動２軸の軸心は一致し、位置は固定されているにも拘らず、前述した南北回動軸体の潜在化により衝突を回避する構造であり、２軸の同時可動機能がこの二軸回動装置で実現する。As described above, the fork bearing 29 that pivotally supports one end of the
前記二軸回動装置をベースに、これを太陽光二軸追尾装置へと進化させるもので、図４に示す、必要とする電池セルを適当な枚数で１モジュールとして最小発電モジュールとなる太陽電池パネル２０を構成し、その太陽電池パネル２０を回動軸２１上に左右均等翼となるよう南北方向に縦長に搭載することで、東西追尾回動のために必要となるトルクを最小化し、かつ、隣接パネルに与える日影の悪影響を最小化する回動モジュールが実現される。これを二軸追尾の実現と、拡張連結機能をスライダ端部に備えた基本モジュールｍとして構成し、最小システムである基本モデル／拡張モデルとして実現した。Based on the biaxial rotating device, this is evolved into a solar biaxial tracking device, and the solar cell panel shown in FIG. 4 is the minimum power generation module with an appropriate number of required battery cells as one module. 20 is configured, and the
上記基本モジュールｍを実現したことは本発明目的の一つを達成したもので、これを用いて発電所施設を計画すると、敷地に合せた規模の拡張調整を自在に行い得るものとなり、Ｘ／Ｙ軸何れにおいてもモジュールの単体並びに単列単位での設置調整が可能となり、従って全モジュールの追尾運行を連動する２軸追尾の大規模化実現に直結するものとなる。 The realization of the above basic module m has achieved one of the purposes of the present invention, and when a power plant facility is planned using this, it becomes possible to freely expand and adjust the scale according to the site, and X / In any of the Y-axis, it is possible to adjust the installation of modules individually or in single-row units, which is directly linked to the realization of large-scale 2-axis tracking that links the tracking operation of all modules.
この拡張構造においては、モジュールｍ単体の機構端部であるＸ／ｘ軸二通りのスライダを其々連結によって増設し、モジュールの逐次拡張を実施していく構造とし、東西スライダＸと仰角スライダｘの何れも増設連結機能を備え、スライダ軸の先端部を連結点としたことを特徴とし、その駆動は直線上に展開されるスライダ動であるため、大規模であっても極めて円滑で容易な作動として連動、即ち力の伝達と配分がなされる。 In this expansion structure, two sliders on the X / x axis, which are the mechanical ends of the module m alone, are added by connecting them, and the modules are sequentially expanded. The east-west slider X and the elevation slider x All of them are equipped with an additional connection function, and the tip of the slider shaft is used as the connection point, and the drive is a slider movement that expands in a straight line, so it is extremely smooth and easy even on a large scale. Interlocking as an operation, that is, power transmission and distribution is performed.
原点に入力した駆動力をＸ軸とＹ軸に自動展開し、Ｘ，Ｙの積で自在な規模拡張とスケールメリットを実現しようとするものである。Ｙ軸はＸ軸に従属する構造であることから、先ずＸ軸を構築する。原点からその西（東）側に基本モジュールｍを並置し、東西スライダＸの先端部に最初のスライダＸ１を連結し、その先端に連結部材１８を介して次のスライダＸ２を連結、その先にＸ３、順次Ｘ４・・・と逐次直結することによってモジュールの増設と一体化が容易に実現され、その総和によってＸ軸ユニットＵとしてＸ軸が構成される。スライダｘの経路もＸ軸とセットとして同様に増設連結がなされる。 The driving force input to the origin is automatically expanded on the X-axis and the Y-axis, and the product of X and Y is intended to realize flexible scale expansion and economies of scale. Since the Y-axis has a structure dependent on the X-axis, the X-axis is first constructed. The basic module m is juxtaposed on the west (east) side of the origin, the first slider X1 is connected to the tip of the east-west slider X, the next slider X2 is connected to the tip via the connecting
Ｘ軸の延長限界は本発明機器に由来するものではなく、設置敷地における事実上の限界であり、個々に異なるその敷地事例は無数となるが、何れの場合でも本発明システムＸ軸構成はこの敷地に合致させ得る自由度を有するのが特徴である。 The extension limit of the X-axis is not derived from the device of the present invention, but is a de facto limit at the installation site, and there are innumerable cases of the site that differ from each other. In any case, the X-axis configuration of the system of the present invention is this. It is characterized by having a degree of freedom that can be matched to the site.
次にＹ軸への展開を述べると、前記Ｘ軸ユニットＵと、駆動エリアの駆動機能とのセット、即ち、駆動Ｙ軸１２と駆動ｙ軸３１とからなるその１列に駆動エリアの機能が加わって完成したユニットＵ１となり、このＸ／ｘ軸セットを単位としてＹ軸方向へ整然と増設配置、駆動Ｙ軸１２と駆動ｙ軸３１を逐次連結増設してＹ軸の規模、すなわち発電面積規模が決定される。 Next, the development to the Y-axis will be described. The X-axis unit U and the drive function of the drive area are set, that is, the function of the drive area is provided in the one row including the drive Y-
前記駆動Ｙ軸１２と駆動ｙ軸３１は何れも回転軸であり、逐次増設の連結部は少なくとも自在継手３０を介して逐次増設が実現される。 Both the drive Y-
以上の構成により、年間を通した２軸自動追尾の基本モジュールｍの実現と、その基本モジュールｍの逐次連結機能の具備と、それによるユニット化の実現と、そのユニット単位でのＹ軸へ逐次増設と、によって発電所規模の設定が自在化されるものとなり、現実的な拡張性を備えたシステム構成となる。 With the above configuration, the basic module m for 2-axis automatic tracking throughout the year is realized, the basic module m is equipped with a sequential connection function, and the unitization is realized by that, and the unit is sequentially moved to the Y-axis. With the expansion, the power plant scale can be set freely, and the system configuration has realistic expandability.
次いで追尾装置の設置について述べると、太陽電池パネルが太陽に正対する時が最も発電量が高く、正対角からずれるに従って発電効率が低下することが現実であるが、その対処によって高出力を長時間実現しようとするもので、当実施例においては正対角度を中心に前後の３０度／２時間を取扱性の良好さと効果の優位性を正対に隣接する角度幅として取り上げ、その範囲を正対域と定義し、これを受光対象域として取り扱うものとしている。また、他の時間、例えば前後幅を広く取る４５度／３時間、などのように他の下位数値を取り上げ、仕組みに取り込み活用することも次善の策として可能であり、それはステップ回数を低減できる利点もある等、運用上の設定として自在にできる。 Next, regarding the installation of the tracking device, the amount of power generation is highest when the solar panel faces the sun, and the reality is that the power generation efficiency decreases as it deviates from the front diagonal. This is an attempt to realize the time, and in this embodiment, 30 degrees / 2 hours before and after the facing angle is taken up as the angle width adjacent to the facing angle, and the range is taken up as the good handling and the superiority of the effect. It is defined as the facing area and is treated as the light receiving target area. In addition, it is also possible to take up other lower numerical values such as 45 degrees / 3 hours that widen the front-back width and incorporate them into the mechanism and utilize them as the next best measure, which reduces the number of steps. There are also advantages that can be done, and it can be freely set as an operational setting.
２軸追尾機構を活かすために本発明においてはステップ追尾方式を採用するもので、これは正対域での受光を所定の時間毎にステップ追尾することで正対域の追尾を切れ目なく連続させるもので、本発明連動型２軸追尾と組合わせて実現した当実施例においては、８時間に及ぶ正対域追尾の連続追尾実現にもかかわらず、駆動装置の実質的駆動トータル時間は１時間未満に抑えること、即ちそれ以外の殆どの時間は駆動系を停止させているのであり、本発明を実現するためのエネルギー消費を最小限にとどめている。それにもかかわらず、本発明は全モジュールが連動して２軸追尾するシステムとしていることから、得られる再生エネルギーの費用対効果は現在のシステムの中では最大クラスが実現される。 In order to make the best use of the two-axis tracking mechanism, the step tracking method is adopted in the present invention, in which the light received in the facing region is step-tracked at predetermined time intervals to continuously track the facing region without interruption. In this embodiment realized in combination with the interlocking 2-axis tracking of the present invention, the actual total driving time of the drive device is 1 hour, despite the realization of continuous tracking of the front-facing area for 8 hours. Keeping it below, that is, most of the time other than that, the drive system is stopped, and the energy consumption for realizing the present invention is kept to a minimum. Nevertheless, since the present invention is a system in which all modules are interlocked to track two axes, the cost-effectiveness of the obtained renewable energy is realized in the largest class in the current system.
東西に連続する複数のパネルによって自動追尾する構成の場合は、隣接パネル同士が及ぼす日陰の悪影響を解消することが重要である。基準とする春分／秋分時の日昇から数時間と日没に至る前数時間の、太陽角が低い時間帯に隣接パネル同士が影を落とし合うことに対して、当実施例においては図５に示す、正対１５度（７時の角度）を日の出待機の太陽電池パネル角度とし、１６５度（１７時の角度）を追尾停止時刻として設定している。よって、１５度〜１６５度／７時〜１７時の間を効率的にステップ追尾するものとなる。In the case of a configuration in which multiple panels that are continuous from east to west are used for automatic tracking, it is important to eliminate the adverse effect of shade on adjacent panels. In this embodiment, the adjacent panels cast shadows during the low sun angle, which is several hours from the sunrise to the reference spring / autumn equinox and several hours before sunset. 15 degrees (7 o'clock angle) facing the sun is set as the sunrise standby solar cell panel angle, and 165 degrees (17:00 angle) is set as the tracking stop time. Therefore, step tracking is efficiently performed between 15 degrees to 165 degrees / 7:00 to 17:00.
前記設定に対して、夏至の日の出は最大２時間２５分程度早くなり、日没は２時間２５分程度遅くなるが、その朝夕を合わせて最大４時間５０分間程度、パネルは固定したままでありながら受光は連続されている。この間に通過する正対域は２時間程度になり、残りの２時間５０分程度が正対域外で受光がなされ、正対域発電に合せて夏期においてはより長い受光となる。 With respect to the above settings, the sunrise at the summer solstice is up to 2 hours and 25 minutes earlier, and the sunset is about 2 hours and 25 minutes later, but the panel remains fixed for up to 4 hours and 50 minutes including the morning and evening. However, the light reception is continuous. The frontal region passing during this period is about 2 hours, and the remaining 2 hours and 50 minutes are received outside the facing region, and the light is received longer in the summer in accordance with the facing region power generation.
図６によって、春分／秋分基準の日陰に対する設置位置の関係を述べると、モジュールＸ１において、正対角１５度／７時の待機中６時に日の出となり、７時にはパネル上端が西側へ落す投影線ｆ１は図のように西へ伸びる。変位して正対角３０度／８時においては投影線は線ｆ２のようになり、概ねパネル幅２枚分を並べ離れた位置Ｘ２に設置したパネルの受光面に１００％受光する位置関係となる。この位置Ｘ２／８時の前段７時ｆ１ではパネルの受光面は未だ概ね６０％程度の受光であり、その以西も同様である。日没時に関しても逆パターンで同様である。 Fig. 6 shows the relationship of the installation position with respect to the shade based on the spring equinox / autumn equinox. Extends west as shown. When displaced and the diagonal angle is 30 degrees / 8 o'clock, the projected line becomes like line f2, and the positional relationship is such that 100% of the light is received by the light receiving surface of the panel installed at the position X2 where two panel widths are arranged side by side. Become. At 7 o'clock f1 in the previous stage at this position X2 / 8 o'clock, the light receiving surface of the panel still receives about 60% of light, and the same applies to the west. The same is true for the reverse pattern at sunset.
前記の位置関係により効率的な設置密度を設定するためには、追尾型モジュールの設置に際しては少なくともパネル幅程度の間隔を空けて西側（東側）へ延長すれば、８時には追尾型モジュールが１００％の受光面となり、日没に関しても逆方向の角度と１６時まで同様な設置基準が当て嵌る。 In order to set an efficient installation density based on the above positional relationship, when installing the tracking module, extend it to the west side (east side) with an interval of at least about the panel width, and the tracking module will be 100% at 8 o'clock. It becomes the light receiving surface of the above, and the same installation criteria apply to the angle in the opposite direction and until 16:00 for sunset.
これによって二軸追尾型は８時〜１６時の８時間を日陰のない全面受光が得られるように設定し、従来の固定式発電のピークが概ね２時間程度とされることに対してその３〜４倍時程度、概略８時間の高効率で発電ピークの連続が得られるものとして実現したものである。本発明によって、その規模に拘りなく連動２軸追尾システムが実現されたことが大きな特徴である。 As a result, the biaxial tracking type is set so that full light reception without shade can be obtained for 8 hours from 8:00 to 16:00, and the peak of conventional fixed power generation is about 2 hours. It was realized as a continuous power generation peak with high efficiency of about 8 hours at about 4 times. A major feature of the present invention is that an interlocking two-axis tracking system has been realized regardless of its scale.
次に太陽光追尾についてフローチャート図を参照しながら追尾動作を説明する。本願実施例の全体構成は図７構成ブロック図に示す態様であり、その追尾動作は、フローチャート図８，図９に示す通りである。（ＳＴ１）において標準電波信号から時刻情報や日付情報などの時計情報を取得、それを基に南北軸初期設定と東西軸初期設定が現在時に沿って行われた後、２軸の追尾運行は開始される。 Next, the tracking operation of solar tracking will be described with reference to the flowchart. The overall configuration of the embodiment of the present application is the mode shown in the block diagram of FIG. 7, and the tracking operation is as shown in the flowcharts FIGS. 8 and 9. In (ST1), clock information such as time information and date information is acquired from the standard radio signal, and based on that, the north-south axis initial setting and the east-west axis initial setting are performed according to the current time, and then the 2-axis tracking operation starts. Will be done.
気象情報（ＳＴ２）は積雪センサ、強風センサによって常時自動収集される状態であって、運行は第１モータ駆動（ＳＴ１３）により東西追尾を、第２モータ駆動（ＳＴ３）によって仰角追尾を運行作動する。 The weather information (ST2) is constantly and automatically collected by the snow sensor and the strong wind sensor, and the operation is operated by the first motor drive (ST13) for east-west tracking and the second motor drive (ST3) for elevation angle tracking. ..
仰角追尾通常運行は第２モータ駆動（ＳＴ３）によってｘ軸スライダを作動（ＳＴ４）し、仰角追尾のためのステップ回動は、年間に２回（後述、段落９２）のステップによってこれを実現するため、ループ上において春分（ＳＴ５）に仰角１５度へステップし、これを半年間維持した後に秋分（ＳＴ６）において仰角４５度へステップし、半年間これを維持して翌年の春分で仰角１５度へステップして、１年単位で仰角追尾をループする。 Elevation angle tracking In normal operation, the x-axis slider is operated (ST4) by the second motor drive (ST3), and step rotation for elevation angle tracking is realized by two steps a year (described later, paragraph 92). Therefore, on the loop, step to the equinox (ST5) to an elevation angle of 15 degrees, maintain this for half a year, then step to an elevation angle of 45 degrees in the autumn equinox (ST6), maintain this for half a year, and then maintain this for half a year to an elevation angle of 15 degrees. Step to and loop elevation tracking on a yearly basis.
通常運行中に随時、気象情報として強風センサが受信（ＳＴ２）し、設定された基準値を検出（ＳＴ７）すると強風対応を判断（ＳＴ８）し、異常対応運行がなされる。回動軸２１の仰角を少なくとも水平近くに下げて（ＳＴ９）強風／暴風を回避する。この時、東西回動も合わせてパネルの位置低下を実現（後述、段落８８）し、回避効果の向上が図られる。天候の回復まで回避状態を持続して待機（ＳＴ１０）する。天候回復を受信して（ＳＴ１１）風害基準値のクリアを検出することで異常対応運行から通常運行の現在時へ復帰する判断（ＳＴ１２）により、現在時の通常運行（ＳＴ４）へ復帰する。 At any time during normal operation, the strong wind sensor receives (ST2) as weather information, and when it detects the set reference value (ST7), it determines the strong wind response (ST8) and performs abnormal response operation. The elevation angle of the
時計情報に基いた初期設定後、前記気象情報（ＳＴ２）を常時収集しながら、第１モータ駆動（ＳＴ１３）により東西追尾が通常に運行され（ＳＴ１４）、Ｘ軸スライダ作動によってステップ追尾が開始される。本願実施例においては、２時間毎／３０度のピッチで太陽電池パネルをステップ回動し、１日を追尾することによって日中の大部分で効率発電を連続するものとなる。１日の始まり頃と終り頃については太陽が低いことにより、連続設置する追尾パネル同士の影の影響を受けて効率が下がる必然がある。After the initial setting based on the clock information, while constantly collecting the weather information (ST2), the east-west tracking is normally operated by the first motor drive (ST13) (ST14), and the step tracking is started by the X-axis slider operation. To. In the embodiment of the present application, the solar cell panel is step-rotated at a pitch of every 2 hours / 30 degrees to track one day, so that efficient power generation is continuously performed in most of the daytime. Due to the low sun at the beginning and end of the day, it is inevitable that the efficiency will decrease due to the influence of the shadows of the tracking panels installed continuously.
その自然条件下において本実施例における最上の効率として春分／秋分時を基準として、バネルの追尾待機角度を１５度／７時（ＳＴ１５）に、日没に向けて追尾停止角度を１６５度／１６時（ＳＴ２０）と基準設定する。 Under the natural conditions, the highest efficiency in this embodiment is based on the spring equinox / autumn equinox, the tracking standby angle of the panel is 15 degrees / 7 o'clock (ST15), and the tracking stop angle is 165 degrees / 16 toward sunset. Set the standard as time (ST20).
前記により、図５に示すパネルの前夜からの待機角度を、前記正対１５度／７時として設定し、図６に示す６時に日の出となり、この時点では東端を除く２枚目以西の追尾パネルは未だ全陰であり、正対７時に以西のパネルは概略６０％の受光面に広がり、３０度／８時になって漸く受光面は１００％となり、追尾が開始される段階となる。 As described above, the standby angle of the panel shown in FIG. 5 from the night before is set as 15 degrees / 7 o'clock facing the front, and the sunrise is at 6 o'clock shown in FIG. 6, and at this point, the tracking panel west of the second panel excluding the eastern end. Is still completely shaded, and the panel west of 7 o'clock facing the sun spreads to approximately 60% of the light receiving surface, and at 30 degrees / 8 o'clock, the light receiving surface finally reaches 100%, and tracking is started.
図５，図６及び図９（ＳＴ１４）に示すように、太陽運行が８時に変位すると第１回日の追尾ステップを以下のように実行し、その他も以下に連続する。駆動中の変位に要する時間は各回に含むものである。
６時日の出時には前夜から待機状態、正対１５度／７時の始点にある（ＳＴ１５）、
８時に第１回追尾、３０度ステップし、４５度へ、（ＳＴ１６）、
１０時に第２回追尾、３０度ステップし、７５度へ、（ＳＴ１７）、
１２時に第３回追尾、３０度ステップし、１０５度へ、（ＳＴ１８）、
１４時に第４回追尾、３０度ステップし、１３５度へ、（ＳＴ１９）、
１６時に第５回追尾、３０度ステップし、１６５度へ、（ＳＴ２０）、
１８時日没・・・・・・・・・・・・・・・・２０時まで待機状態を維持、図５、
２０時に第６回目ステップで後進、・・・・・始点１５度へ回帰する（ＳＴ２１）。
これによって８時から１６時まで所定間隔のステップ追尾であるにもかかわらず正対域は連続し、８〜９時間の効率発電を実現する。これは規模に関りなく原点における一元的駆動と制御で、全体を一体として全連動を実現する本発明の特徴である。正対域の設定をしたことで追尾駆動にあたりステップの時間的余裕を作り、高レベル発電を連続維持するにもかかわらず、相反する機器の損耗について、これを遅らせる装置として機能する。As shown in FIGS. 5, 6 and 9 (ST14), when the solar operation is displaced at 8 o'clock, the tracking step of the first day is executed as follows, and the others are continued as follows. The time required for displacement during driving is included in each time.
At 6 o'clock sunrise, it is in a standby state from the night before, at the start point of 15 degrees facing 7 o'clock (ST15),
1st tracking at 8 o'clock, step 30 degrees, to 45 degrees (ST16),
2nd tracking at 10 o'clock, step 30 degrees, to 75 degrees (ST17),
3rd tracking at 12 o'clock, step 30 degrees, to 105 degrees (ST18),
4th tracking at 14:00, step 30 degrees, to 135 degrees (ST19),
5th tracking at 16:00, step 30 degrees, to 165 degrees (ST20),
18:00 Sunset ・ ・ ・ Maintains standby until 20:00, Fig. 5,
At 20:00, move backward in the 6th step, and return to the starting point of 15 degrees (ST21).
As a result, despite the step tracking at predetermined intervals from 8:00 to 16:00, the facing region is continuous, and efficient power generation of 8 to 9 hours is realized. This is a feature of the present invention that realizes all interlocking as a whole by centralized drive and control at the origin regardless of the scale. By setting the front-facing range, a time allowance for the step is created for tracking drive, and even though high-level power generation is continuously maintained, it functions as a device that delays the wear of contradictory equipment.
日没後夜間にステップ６回目となる始点回帰ステップが実行され、明朝に備えて前記の７時／１５度の角度へ後進回帰して日の出待機となる（ＳＴ２１）。 At night after sunset, the sixth step of returning to the starting point is executed, and in preparation for tomorrow morning, the engine returns backward to the above-mentioned angle of 7 o'clock / 15 degrees and waits for sunrise (ST21).
大型施設において８時間にも及ぶ効率発電の連続運行が規模全体に連動して実現したことは、図６に示す８時／１００％面積に始まる対日陰設定と、ステップピッチ２時間／３０度の組合せシステムとしたこと、及びパネルでの前述した間隔設置による結果であり、また、正対域２時間を設定し、これに連動する装置を同調させた連動２軸追尾システムとしたことによって得られた結果である。 The continuous operation of efficient power generation for 8 hours in a large facility was realized in conjunction with the entire scale, with the shade setting starting at 8 o'clock / 100% area shown in Fig. 6 and the step pitch of 2 hours / 30 degrees. It is the result of using a combination system and the above-mentioned interval installation on the panel, and it is also obtained by setting a facing area of 2 hours and using a linked 2-axis tracking system that synchronizes the devices linked to this. This is the result.
前述した仰角における強風回避（ＳＴ７〜ＳＴ１２）に加えて、東西追尾における回動軸２１について、強風信号を受信して（ＳＴ２２）強風対応を判断（ＳＴ２３）し、異常対応運行がなされる。パネル角を略水平に作動させることで、前述（段落８１）仰角の水平近くへの低下と合せて、パネル面を４方位的に水平に近い角度に変位することで、強風／暴風を回避する（ＳＴ２４）。天候の回復まで回避状態を持続して待機（ＳＴ２５）する。天候回復を受信して（ＳＴ２６）、風害基準値のクリアを検出することで異常対応運行から通常運行の現在時へ復帰する判断（ＳＴ２７）により、現在時の通常運行（ＳＴ１４）へ復帰する。 In addition to the above-mentioned strong wind avoidance (ST7 to ST12) at the elevation angle, the
積雪対応について、積雪センサが受信（ＳＴ２８）し、設定された基準値に達すると積雪対応を判断（ＳＴ２９）、異常対応運行へ切換り、パネル東西角の調整によって少なくとも積雪が留まることのない縦型角度に傾斜回動し、除雪角度として４５〜１３５度（ＳＴ３０）の内から選ばれる適切な角度を保持し、併せて仰角を下げて積雪と暴風を回避する。天候の回復まで回避状態を持続して待機（ＳＴ３１）し、天候回復を受信して（ＳＴ３２）、異常対応運行から通常運行の現在時へ復帰する判断（ＳＴ３３）により、現在時の通常運行（ＳＴ１４）へ復帰する。 Regarding snow cover, the snow sensor receives (ST28), and when it reaches the set standard value, it judges snow cover (ST29), switches to abnormal response operation, and adjusts the panel east-west angle so that at least snow does not stay vertical. It tilts and rotates to the mold angle, maintains an appropriate angle selected from 45 to 135 degrees (ST30) as the snow removal angle, and also lowers the elevation angle to avoid snow accumulation and storms. The avoidance state is continuously waited until the weather recovers (ST31), the weather recovery is received (ST32), and the judgment is made to return from the abnormal response operation to the current normal operation (ST33). Return to ST14).
東西追尾においては、２４時間を６回のステップで追尾ループし、ステップ時以外を駆動停止するシステムである故に駆動にかかる実質合計時間は短縮され、機器の損耗は、その低速度性と負荷の軽量性から軽度なものであり、本発明におけるステップ追尾による全体構成は、ランニングコストを抑え、可能な限りのエネルギー再生実現により、高いコストパフォーマンスを実現したものである。 In east-west tracking, the total time required for driving is shortened because it is a system that tracks and loops for 24 hours in 6 steps and stops driving except during the step, and the wear of the equipment is due to its low speed and load. It is light to light, and the overall configuration by step tracking in the present invention realizes high cost performance by suppressing running costs and realizing energy regeneration as much as possible.
次いで、前述（段落８０）で触れた仰角追尾について述べると、既述の正対域３０度を南北追尾に当てはめると、冬至の仰角６０度から１５度下がりの４５度角が正対である時、その前後の範囲３０度が正対域として対応、それから更に３０度ステップして下げ、正対を１５度角へパネルを合せれば夏至までの残り略３０度を正対域としてカバーできる。すなわち、南北追尾に際しては少なくとも、１５度角と４５度角の２回を正対としてステップ確保することで、仰角の６０度全域に正対域が設定される。図８、（ＳＴ４）。よって前記のステップ回動で仰角における効率発電は実現され、南北追尾の受光角課題を解決したものである。
更に、前記正対域の設定により、仰角追尾作動において１５度未満と４５度を超える必要範囲外に回動軸２１を変位させる必要がないため、この間の作動を省略することが可能である。Next, regarding the elevation angle tracking mentioned in the above (paragraph 80), when the above-mentioned facing area of 30 degrees is applied to the north-south tracking, when the elevation angle of the winter solstice is 45 degrees, which is 15 degrees lower than the elevation angle of 60 degrees. , The range of 30 degrees before and after that corresponds to the facing area, then step down by another 30 degrees, and if the panel is adjusted to the 15 degree angle, the remaining approximately 30 degrees until the summer solstice can be covered as the facing area. That is, in the case of north-south tracking, the facing area is set over the entire 60-degree elevation angle by securing the steps at least twice with the 15-degree angle and the 45-degree angle facing each other. FIG. 8, (ST4). Therefore, efficient power generation at the elevation angle is realized by the step rotation, and the light receiving angle problem of north-south tracking is solved.
Further, by setting the facing region, it is not necessary to displace the
本実施例においては、仰角追尾は年間暦日の予定日として春分と秋分の僅か２回のステップ追尾でその目的を達成する設定であり、これに対して気象異常対応により仰角を回動する機会は不定期かつ数多く発生する。一日に複数回の駆動にも対応するシステムとして、図１及び図４に示す仰角クランクギヤ３６の径を１回転／２４時間として、その制御に合致し易い構造としている。然しながらクランクの作動という目的に照らすと、他のギヤ設定も可能である。 In this embodiment, the elevation angle tracking is set to achieve the purpose by only two step tracking of the spring equinox and the autumn equinox as the scheduled date of the annual calendar day, and the elevation angle is rotated in response to the weather abnormality. Occurs irregularly and frequently. As a system that can be driven a plurality of times a day, the diameter of the elevation angle crank
以上詳述したシステム構築により、自動追尾最小単位である基本モジュールｍを実現したこと、それの多数を並列直結設置してなるＸ軸ユニットＵを実現したこと、さらにＸ軸ユニットＵ単位でのＹ軸への逐次増設展開を実現したこと、を特徴とした２軸追尾システムを実現したものである。このシステムは増設の自在化と、同時に増設モジュールを含む全てのモジュールを一体としてこれを連動して追尾する構造としたことで、大規模な施設になるほど、それに見合うスケールメリットとなるもので、従来より求められていたシステムとして完成をみたものである。 By constructing the system described in detail above, the basic module m, which is the minimum unit for automatic tracking, has been realized, the X-axis unit U, which is a large number of them installed in parallel and directly connected, has been realized, and the Y in the X-axis unit U unit. It is a two-axis tracking system characterized by the fact that it has been gradually expanded to the axis. This system has a structure in which expansion is flexible and all modules including expansion modules are integrated and tracked in conjunction with each other.The larger the facility, the more economies of scale it has. It was completed as a more sought after system.
駆動Ｙ軸１２及びｙ軸３１は回転軸であり、その連結に際し自在継手を介することで全体の直線性にゆとりを持たせ円滑な回転駆動を実現する。また、設置場所が孕みのある山腹地や不陸地等であっても大規模な造成を避け、自在継手の介在によって大型規模設置を可能とするシステムである。 The drive Y-
太陽光発電所を計画するとき、その敷地条件は様々であり、遊休地や遊休空間を活用する場合も少なくない。このような状況にあって、従来は困難な敷地条件であったとしても、本発明は良好な設置の融通性から、設置可能なマルチ型ともいえる発電システムとして実現したものである。 When planning a solar power plant, the site conditions vary, and it is not uncommon to utilize idle land and idle space. Under such circumstances, the present invention has been realized as a multi-type power generation system that can be installed due to good installation flexibility, even if the site conditions are difficult in the past.
本発明二軸追尾システム施設は方位に対する自由度も高いものであり、敷地の輪郭線に沿わせることの優先も場合により可能であり、対敷地で回動軸が振れている場合にも前述した受光角度幅が軸から略１５度であるから、振れがその範囲であれば効率稼働が実現されるため、敷地の実情に適合し易い特徴を備えている。 The two-axis tracking system facility of the present invention has a high degree of freedom with respect to the orientation, and it is possible to give priority to following the contour line of the site in some cases, and described above even when the rotation axis swings with respect to the site. Since the light receiving angle width is about 15 degrees from the axis, efficient operation is realized if the runout is within that range, and it has a feature that it easily adapts to the actual situation of the site.
隣接パネル同士が受ける日影の影響を低減し、更なる高効率発電とするために、本発明では図１に示すようにＸ軸ユニットＵ・モジュールを、二軸追尾型と南北一軸追尾型とを交互に、又は、１対２割合で一軸式を多く設置する混成設置とすることで、間隔設置の空白地を活かし、二軸追尾型スライダの一方であるｘ軸スライダに一軸式の仰角追尾を二軸追尾型と同様に活用できるため、混成全体の一括制御として施設全体における出力の向上を実現したものである。
また、前記間隔設置の空白に従来の固定式モジュールを配置することも有効であり、それなりの発電結果は得られる。In order to reduce the influence of shade on adjacent panels and achieve higher efficiency power generation, in the present invention, as shown in FIG. 1, the X-axis unit U / module is divided into a two-axis tracking type and a north-south uni-axis tracking type. By making a mixed installation in which many uniaxial types are installed alternately or at a ratio of 1: 2, taking advantage of the blank space of the interval installation, uniaxial elevation angle tracking is performed on the x-axis slider, which is one of the biaxial tracking type sliders. Can be used in the same way as the two-axis tracking type, so the output of the entire facility has been improved as a collective control of the entire mixture.
Further, it is also effective to arrange the conventional fixed module in the space of the interval installation, and a reasonable power generation result can be obtained.
変形ラック・セクタギヤ構造を纏めてギヤボックス化することで装置、システムの信頼性を向上することが可能である。 It is possible to improve the reliability of the device and system by integrating the deformed rack / sector gear structure into a gearbox.
基本モジュールｍの高い完成度と、それを連結するシステムの構築によって大型化を自在にしたシステムを実現したものであるが、本発明のような２軸追尾連動システムは現状では他に見当たらず、個人における小規模で実現する場合においても従来システムに比して有利性が高い利点がある。 The high degree of perfection of the basic module m and the construction of a system that connects it have realized a system that can be freely increased in size, but at present, there is no other two-axis tracking interlocking system like the present invention. Even when it is realized on a small scale by an individual, there is an advantage that it is highly advantageous compared to the conventional system.
前記変形ラック・セクタギヤ構造体の製作にあたっては、鉄材など素材の切削によるのではなく、プラスチックギヤとして成型によるものであるから、製造費の低減化にとって極めて有利である。それは本願発明においては、太陽電池パネルが回動軸上に左右均等翼に搭載されることから、それを回動することによる負荷は大きくないものであり、素材の強度を鉄ほどに強力化する必要がない。また、常時追尾駆動ではなくステップ追尾方式によることから、通常運行の実質駆動時間は少なくとも合わせて１時間／日、程度あればよく、このことも部材の損耗を遅くする作用となる。こうした理由により、本発明による発電施設の実現化はエネルギーの再生上極めて優位性が高いものである。In manufacturing the deformed rack / sector gear structure, it is not by cutting a material such as an iron material, but by molding as a plastic gear, which is extremely advantageous for reducing the manufacturing cost. In the present invention, since the solar cell panel is mounted on the left and right equal blades on the rotation axis, the load due to the rotation is not large, and the strength of the material is strengthened as much as iron. No need. Further, since the step tracking method is used instead of the constant tracking drive, the actual driving time of normal operation may be at least about 1 hour / day in total, which also has the effect of delaying the wear of the members. For these reasons, the realization of a power generation facility according to the present invention has an extremely high advantage in energy regeneration.
１２ 駆動Ｙ軸
１３ 減速装置
１４ クランクギヤ
１５ クランク
１６ スライダ
１７ 駆動ギヤ
１８ 連結部材
１９ 軸受
２０ 太陽電池パネル
２１ 回動軸
２２ 軸受
２３ フォーク
２４ ブラケット
２５ ラックギヤ歯
２６ 変形ラック
２７ セクタギヤ
２８ 自在継手
２９ フォーク軸受
３０ 自在継手
３１ 駆動ｙ軸
３３ 仰角クランク
３６ 仰角クランクギヤ
４５ 仰角リンク
ｆ１〜ｆ２ 投影線
Ｋ 変形ラック・セクタギヤ構造
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
ｍ モジュール
Ｒ 変形ラックギヤ歯
Ｕ Ｘ軸ユニット
Ｕ１〜Ｕ５ Ｘ軸ユニット
Ｖ 仰角回動軸
Ｘ 東西スライダ
Ｘ１〜Ｘ５ 東西スライダ
ｘ 仰角スライダ
ｘ１〜ｘ５ 仰角スライダ
以上により、掲げた課題解決と目的を達成したものである。12 Drive Y-
U X-axis unit U1 to U5 X-axis unit V Elevation rotation axis X East-west slider X1 to X5 East-west slider x Elevation slider x1 to x5 Elevation slider The above problems have been solved and the objectives have been achieved.
Claims (9)
フォーク（２３）の両先端部にあるフォーク軸受（２９）によって、支持される仰角回動軸（Ｖ）の位置は、前記フォーク（２３）の股内に東西方向に配置される変形ラック（２６）の形成する凹曲形の心と同一心であり、ブラケット（２４）を介して、前記フォーク軸受（２９）の位置が決定し、固定される仰角回動軸（Ｖ）の支持構造と、
マイクロコンピュータによって、制御されたタイマーとパルス信号によって作動する第１モータ（Ｍ１）が、東西スライダ（Ｘ）を介して往復作動をもたらす前記変形ラック（２６）の、ラック体表面は、前記仰角回動軸（Ｖ）を心とした前記凹曲形状面を形成し、その凹曲形状面にラックギヤ歯（２５）が形成されており、その歯筋が前記仰角回動軸（Ｖ）の軸心の同心円上に歯切りされてなる変形ラック構造と、
前記変形ラック（２６）と直交して噛合するセクタギヤ（２７）の構造において、そのギヤ周長は前記変形ラック（２６）のギヤ面長に少なくとも合致し、少なくとも１５０度の円周角を形成し、南北軸体である回動軸（２１）の南端に一体設置され、歯筋は前記変形ラック（２６）凹曲形の心と同一の同心円上に歯切りされた、前記変形ラック（２６）に噛合する歯形状で構成され、前記回動軸（２１）を回動駆動する、前記セクタギヤ（２７）構造と、
前記変形ラック（２６）と前記セクタギヤ（２７）構造の噛合するギヤ歯が、前記同心円上に関連付けて歯切りされていることによって、第２モータ（Ｍ２）の仰角回動駆動によってもたらされる前記回動軸（２１）の仰角変位によって、噛合ギヤ同士がずれながら変位追随する作用となって噛合が保持され、仰角変位と共に連続する変位噛合保持構造と、
によって構成される、直交する可動２軸を関連させながら同時に個別回動させる変形ラック・セクタギヤ構造と、
前記マイクロコンピュータによって制御され作動する、第１モータ（Ｍ１）駆動による東西スライダ（Ｘ）の往復作動を、前記変形ラック・セクタギヤ構造を介することで、前記回動軸（２１）の東西回動作動へと変換した東西回動軸構造と、
前記マイクロコンピュータによって制御され作動する、第２モータ（Ｍ２）駆動による仰角スライダ（ｘ）の往復作動を、軸受（２２）及び自在継手（２８）、並びに仰角リンク（４５）を介して、仰角回動作動へと変換し、その仰角最大６０度を往復的に回動作動する仰角回動構造と、
二軸回動装置における東西スライダ（Ｘ）及び仰角スライダ（ｘ）其々の端部に、別途用意された増設二軸回動装置の、同じスライダ部を着脱自在に連結しその一体連動化を可能とする、少なくとも其々連結部材（１８）を介した連結機能を具備したスライダ連結構造と、
によって構成される構造体であることを特徴とした直交二軸回動装置。An orthogonal biaxial rotating device in a solar tracking device.
The position of the elevation angle rotation shaft (V) supported by the fork bearings (29 ) at both tips of the fork (23) is a deformed rack (26) arranged in the crotch of the fork (23) in the east-west direction. ) is the same mind as the concave-shaped heart that form of, through a bracket (24), said fork position of the bearing (29) is determined, and the support structure of shaft elevation times (V) to be fixed,
The surface of the deformed rack (26) in which the first motor (M1) operated by a timer controlled by a microcomputer and a pulse signal reciprocates via the east-west slider (X) has the elevation angle rotation. The concave-shaped surface is formed with the moving axis (V) as the center, and rack gear teeth (25) are formed on the concave-shaped surface, and the tooth muscle is the axial center of the elevation angle rotation axis (V). Deformed rack structure that is cut on the concentric circles of
In the structure of the sector gear (27) that meshes orthogonally with the deformed rack (26), its gear circumference matches at least the gear surface length of the deformed rack (26) and forms an inscribed angle of at least 150 degrees. the rotary shaft is north-south axis member (21) southern end in integrally installing, tooth trace was toothed to said deformation rack (26) on the same concentric circle and the concave-shaped heart, the deformation rack (26) and meshing consists of tooth shape, the pivot drives the pivot shaft (21), said sector gear (27) structure,
Gear meshing teeth of the modified rack (26) said sector gear (27) structure, by being toothed in association on the concentric circle, the times provided by the elevation rotary drive of the second motor (M2) the elevation displacement of the shaft (21), and a function of displacement follow while shift meshing gear between engaged is held, the displacement meshed holding structure contiguous with elevation displacement,
A modified rack / sector gear structure that is composed of two orthogonal movable axes that rotate individually at the same time while being related to each other.
Wherein is controlled by the microcomputer operates, the reciprocating operation of the first motor (M1) East-West slider by the drive (X), by via the deformation rack sector gear structure, east and west single operation of the rotating shaft (21) The east-west rotation axis structure converted to motion,
Wherein it is controlled by the microcomputer operates, the reciprocating elevation slider (x) by the second motor (M2) driving bearing (22) and universal joint (28), and through the elevation link (45), elevation times An elevation angle rotation structure that converts into motion motion and rotates the elevation angle up to 60 degrees in a reciprocating manner .
The same slider part of the separately prepared additional two-axis rotation device is detachably connected to each end of the east-west slider (X) and the elevation angle slider (x) in the two-axis rotation device, and their integration is integrated. A slider connecting structure having at least a connecting function via a connecting member (18), which enables
An orthogonal biaxial rotating device characterized by being a structure composed of.
前記変形ラックギヤ歯（Ｒ）に噛合するセクタギヤ歯も前記雌螺子に螺合する雄螺子に由来するセクタギヤ（Ｓ）と、
によって構成される変形ラック・セクタギヤ構造（Ｋ）を実現した直交二軸回動装置。In the orthogonal biaxial rotating device of the solar tracking device according to claim 1, a structure in which a deformed rack gear tooth (R) derived from a female screw is formed instead of the rack gear tooth (25).
Wherein the modified rack gear teeth Se SECTION Tagiya teeth meshing with (R) is also derived from the male screw to be screwed into the female screw click Tagiya (S),
An orthogonal biaxial rotating device that realizes a modified rack-sector gear structure (K) composed of.
前記直交二軸回動装置を、発電装置体とする太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）構造と、
前記スライダの連結増設機能によって、増設された太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）が連動して発電動作をする連動発電構造と、
によって実現した太陽光二軸追尾発電装置。By integrally mounting the solar cell panel (20) on the rotation shaft (21) in the orthogonal biaxial rotation device of the solar tracking device according to claim 1 or 2 .
A solar biaxial tracking power generation module (m) structure in which the orthogonal biaxial rotating device is a power generation device body,
An interlocking power generation structure in which the added solar twin-axis tracking power generation module (m) interlocks to generate power by the connection expansion function of the slider.
Solar twin-axis tracking power generation device realized by.
次いで、その東西スライダ（Ｘ２）端部に東西スライダ（Ｘ３）を同様に連結し、
同様にその東西スライダ（Ｘ３）端部に東西スライダ（Ｘ４）を連結し、
同様にその東西スライダ（Ｘ４）端部に東西スライダ（Ｘ５）を連結し・・・・、
と示すように逐次手段による東西スライダ増設構造と、
また、前記仰角スライダ（ｘ）軸に連結された、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の仰角スライダ（ｘ１）端部に、前記連結部材（１８）を含む連結機能をもって仰角スライダ（ｘ２）を連結し、
次いで、その仰角スライダ（ｘ２）端部に仰角スライダ（ｘ３）を同様に連結し、
同様に、その仰角スライダ（ｘ３）端部に仰角スライダ（ｘ４）を連結し、
同様に、その仰角スライダ（ｘ４）端部に仰角スライダ（ｘ５）を連結し・・・・、
と示すように逐次手段による仰角スライダ増設構造と、
東西スライダ（Ｘ）からの、増設機への駆動力伝達の手段を、前記東西スライダ（Ｘ）の往復運動によって行い、
東西スライダ（Ｘ）および仰角スライダ（ｘ）をセットとしてスライダ部において、着脱自在に直列連結増設する手段で太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）を逐次増設する構成によって、増設機を含めたスライダを一連として、そこに２基の駆動原により東西スライダ（Ｘ）軸および仰角スライダ（ｘ）軸其々が関連するＸ軸ユニットを構成する、太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）のユニット化構造と、によって、連動追尾東西スライダ（Ｘ）軸を構成する太陽光二軸追尾発電装置。In the solar biaxial tracking power generation device according to claim 3, the connecting member (18) is attached to the east-west slider (X1) end of the solar biaxial tracking power generation module (m) connected to the east-west slider (X) axis. Connect the East-West slider (X2) with the connection function including
Next, the east-west slider (X3) is similarly connected to the end of the east-west slider (X2).
Similarly, connect the east-west slider (X4) to the end of the east-west slider (X3),
Similarly, connect the east-west slider (X5) to the end of the east-west slider (X4) ...
As shown by the east-west slider expansion structure by sequential means,
Further, an elevation angle slider (x2) is attached to the end of the elevation angle slider (x1) of the solar biaxial tracking power generation module (m) connected to the elevation angle slider (x) axis with a connecting function including the connecting member (18). Connect and
Next, the elevation slider (x3) is similarly connected to the end of the elevation slider (x2).
Similarly, the elevation slider (x4) is connected to the end of the elevation slider (x3).
Similarly, an elevation slider (x5) is connected to the end of the elevation slider (x4) ...
As shown by, the elevation slider expansion structure by sequential means and
From the east and west slider (X), the means of driving force transmission to the expansion machine, have rows by the reciprocating motion of the east-west slider (X),
In the slider section with the east-west slider (X) and elevation angle slider (x) as a set, the slider including the extension machine can be installed by sequentially adding the solar biaxial tracking power generation module (m) by means of detachably connecting and adding in series. As a series, there is a unitized structure of the solar biaxial tracking power generation module (m) that constitutes an X-axis unit to which the east-west slider (X) axis and the elevation angle slider (x) axis are related by two drive sources. A solar two-axis tracking power generator that constitutes the interlocking tracking east-west slider (X) axis .
その逐次連結機能を以って、前記太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）の列を、Ｙ軸方向に逐次増設することで、発電所の発電面積規模調節を自在化する構造と、
前記発電所の全太陽光二軸追尾発電モジュール（ｍ）が連動することを可能とした二軸追尾構造と、
によって成る太陽光二軸追尾発電装置。 In solar biaxial tracking generator according to claim 4, in the X-axis unit (U) row of solar biaxial tracking generator module (m), rotation driving the Y-axis (12) and the drive rotates the y-axis ( 31) has a detachable sequential connection function at least via a connecting member including a universal joint (30).
With the sequential connection function, the rows of the solar biaxial tracking power generation modules (m) are sequentially added in the Y-axis direction to make the power generation area scale adjustment of the power plant flexible.
A biaxial tracking structure that enables the all-solar biaxial tracking power generation module (m) of the power plant to work together,
Solar twin-screw tracking power generator consisting of.
風速センサ並びに積雪センサから得られる信号に基いて、当該太陽電池パネル（２０）の暴風回避と現在時復帰、並びに積雪回避と現在時復帰、の制御運行を、何れも発生の都度先行させる太陽光二軸追尾発電装置。In the solar biaxial tracking power generation device according to any one of claims 3 to 6, while normal operation control is performed by biaxial rotation,
Based on the signals obtained from the wind speed sensor and the snow cover sensor, the control operation of avoiding the storm and returning to the current time of the solar panel (20) and avoiding the snow cover and returning to the current time is preceded each time the solar panel (20) occurs. Shaft tracking power generator.
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