JPH0888389A

JPH0888389A - 太陽光利用発電ユニット

Info

Publication number: JPH0888389A
Application number: JP6221668A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Fujii; 健二郎藤井; Katsumi Inoue; 克巳井上; Yuji Matsuda; 有司松田; Masahiro Sano; 正浩佐野; Kazuo Kobayashi; 和男小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽電池パネルを１本の支柱状に樹木型にと
りつけることによって、効果的な受光を達成し、公園等
に設置するのに適したものとする。【構成】太陽光利用発電ユニット１は、地中に埋め込
まれるブロック１０と、ブロック１０上に立設される１
本の支柱２０を有する。この支柱２０に対して９枚の太
陽電池パネル３０−１，３０−２，……３０−９がそれ
ぞれ専用の腕木４０−１，４０−２、……４０−９を介
して配設される。９枚の太陽電池パネルは１本の支柱上
に全体で樹木の形状に配設されるので、互いの影に入る
ことなく、受光効率が良く、又公園等に設置したときに
も周囲の景観にマッチする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屋外の公園内で噴水等
の電気機器を駆動させるための太陽光を利用した発電設
備に関する。

【０００２】

【従来の技術】地球に降り注ぐ太陽エネルギーを半導体
のｐｎ接合での光起動力効果を利用し、直接電気エネル
ギーに変換する太陽電池がある。一般に太陽発電システ
ムには、太陽電池セルを複数枚板状に並べた太陽電池モ
ジュールを使用する。太陽光発電システムにおける負荷
消費量が小さい場合は、前述の太陽電池モジュール単体
で発電設備を構成することが可能であるが、そのシステ
ムの負荷消費電力量が大きい場合には、太陽電池モジュ
ールを複数枚で構成し、発電する電流や電圧に応じ、電
気的にそれらのモジュールを直列、又は並列に接続する
必要がある。

【０００３】複数枚の太陽電池モジュールで構成される
太陽光発電システムの設置に関しては、なるべく太陽の
直速成分の日射量を受けやすくするため、１０°〜３０
°程度の傾斜をつけ、お互いが影にならないように大地
又は、住宅の屋根に固定される。しかしながら、都市公
園などに前述の太陽光発電システムを設置したい場合に
は、設置面積を広くとり、実用上問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、太陽光によ
る発電が必要な所で、設置面積に限りがあるところで
も、負荷消費電力量が多いシステムを構成することが可
能となることを目的とする。さらに、複数枚の太陽電池
モジュールの向きを、支持している支柱を回転すること
により太陽の方位に太陽電池セルの面を向け、太陽電池
モジュールにあたる日射量を多くし、総発電量を多くす
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽光利用発電
ユニットは、基本的な手段として、１本の支柱と、該支
柱に対して腕木を介して樹木型に配設される複数枚の太
陽電池モジュールを備える。

【０００６】

【作用】太陽光利用発電ユニットは、全体の形状が樹木
型に形成されるので太陽電池モジュールは効率よく受光
ができ、また、公園等に設置した場合に周囲の景観にマ
ッチする。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の樹木型の太陽光利用発電ユニ
ットの全体の概要を示す斜視図である。全体を符号１で
示す樹木型の太陽光利用発電ユニットは、箱型のブロッ
ク１０と、ブロックの中心上に直立する１本の支柱２０
を有する。ブロック１０や支柱２０は金属材料等でつく
られる。そして、この１本の支柱２０に対して複数枚の
太陽電池モジュールがとりつけられる。

【０００８】図示の実施例にあっては、全体で９枚の太
陽電池モジュール３０（３０−１，３０−２，……３０
−９）が支柱２０に対して配設される。そして、これら
の９枚の太陽電池モジュール３０−１，３０−２，……
３０−９は、それぞれ独立した９本の腕木４０（４０−
１，４０−２，……４０−９）によって、支柱２０に対
してとりつけられる。

【０００９】図２は、本発明の樹木型の太陽光利用発電
ユニット１の正面図、図２は側面図、図３は平面図であ
る。図１でも示したように、樹木型の太陽光利用発電ユ
ニット１は、ブロック１０上に直立する支柱２０を有す
る。箱形のブロック１０の周囲にはフック１２がとりつ
けてあり、クレーン等によって吊り上げる際に利用す
る。樹木型太陽電池モジュールユニット１は、例えば、
公園等に設置されるが、その際には、地面Ｇ−１に穴Ｇ
−２を掘り、この穴Ｇ−２内にブロックを埋め込むこと
で、ユニット１全体を固定する。

【００１０】ブロック１０上に直立して設けられる支柱
２０は、ブロック１０に対して固定することもできる
が、ベース２２をブロック１０に対して固定し、支柱２
０をベース２２に対して支柱２０の軸線まわりに旋回動
できる構成とすることができる。支柱２０をベース２２
に対して旋回動自在に支持する機構としては、例えばス
ラストベアリング等が使用され、支柱２０にかかる軸方
向の荷重を支えて、旋回に要するトルクが小さくて済む
構造を採用する。

【００１１】支柱２０に搭載される９枚の太陽電池モジ
ュール３０は、それぞれ支持プレート３００上に太陽電
池セルを敷きつめ、配線を設けたもので、９枚の太陽電
池モジュールに３０−１，３０−２……３０−９は全て
同一の構成を有する。また、各支持プレート３１０の上
縁部には、複数の針金等を立設して、鳥が太陽電池モジ
ュール３０上に止まって太陽電池セル３１０の表面を汚
すことを防止する、いわゆるバードプロテクターを構成
する。各太陽電池モジュール３０は、腕木４００を介し
て支柱２０にとりつけられる。

【００１２】図５は支柱４０の構成を示すもので、パイ
プ等で構成される腕木４００の一端部は接合部４０５を
介して支柱２０に固定され、他端部はプレート３１０に
平行に折り曲げられて、締具４２０を介してプレートを
矢印Ｂ方向に角度を調整可能に固着する。また、腕木４
００を支柱２０に対して水平にならない角度でとりつけ
ることにより、鳥がとまりにくくしてある。一般に、太
陽電池モジュールは、モジュールの法線が太陽を向くよ
うに配設される。この向きを本発明の樹木型太陽電池モ
ジュールユニットの正面方向としたときに、正面図にお
いて、支柱２０の高さ方向の軸をＺ、正面図においてＺ
に直交する軸をＸ、面Ｘ−Ｚに垂直な軸線をＹとする。

【００１３】本実施例にあっては、９枚のモジュール
は、配設位置関係において、３枚づつに３個のグループ
にわけることができる。第１のグループを構成するモジ
ュール３０−１，３０−２，３０−３は、図２において
Ｘ軸上の座標が０であって、Ｚ軸上の座標を変化させて
配設される。すなわち、モジュール３０−１は支柱２０
の頂部に（Ｚ軸上の座標値が最も大きく）配設され、モ
ジュール３０−２，３０−３は、それぞれＺ座標値が小
さくなる位置に配設される。この３枚のモジュール３０
−１，３０−２，３０−３は正面からみて、それぞれＺ
軸方向に間隔を設けて配設される。これにより、隣接す
るモジュールの間を風が通過することができ、風圧を減
ずる効果がある。

【００１４】最上部に配設されるモジュール３０−１の
表面Ｆ₁は、太陽向を効果的に受光できるように、地表
に対して角度αの抑え角を付してとりつけられる。この
角度αは、モジュールユニット１を設置する地球上の緯
度により異なり、緯度が小さな地点にあっては、角度α
は小さく、緯度が大きな地点では角度αは大きくなる。
また、モジュールユニット１を稼動させる季節と時間帯
によっても、太陽の見かけ上の高さが異なるので、角度
αも当然に異なる。

【００１５】本発明にあっては、グループを構成するモ
ジュールのうちの最上部のモジュール（３０−１）の面
Ｆ₁を含む面Ｃ₁よりも内側に、次に高い位置に配設され
るモジュール（３０−２）を配し、軸その座標値を順次
大きくすることによって、上部のモジュールの日影をさ
けて全てのモジュールを配設し、樹木の形状に似せるこ
とができる。

【００１６】次に、図２において、支柱２０の左側（Ｘ
軸上の座標値がマイナスになる側）に配設される３枚の
モジュール３０−４，３０−５，３０−６も上述したル
ールに沿って配設される。この際に、支柱の下部（Ｚ軸
上の座標値が小さい）に配設されるモジュールは、上部
に配設されるモジュールに比べて側方へ延びる（Ｘ軸上
の座標値の絶対値が大きい）位置に配設することによっ
て樹木の形状に似せることができる。同様に、図２にお
いて、支柱２０の右側（Ｘ軸上の座標値がプラスになる
側）に配設される３枚のモジュール３０−７，３０−
８，３０−９も上述したルールに沿って配設され、安定
した樹木の形状を得ることができる。

【００１７】本ユニットにあっては、９枚のモジュール
が装備されるが、９枚のモジュールは、図３において、
３枚のモジュール３０−１，３０−４，３０−７が支柱
の軸線に対して後側（Ｙ軸上の座標値がマイナスになる
側）に配設され、６枚のモジュール３０−２，３０−
５，３０−８，３０−３，３０−６，３０−９が前側
（Ｙ軸上の座標値がプラスになる側）に配設される。そ
こで、３枚のバランスウエイト８０−１，８０−２，８
０−３をそれぞれ腕木９０−１，９０−２，９０−３に
よって支柱の後側にとりつけることによって、Ｙ軸方向
の重心のバランスをとっている。この構成によって、１
本の支柱２０の軸線上に重心を整合させることができ、
支柱を旋回させるトルクは少なくてすむ。

【００１８】支柱２０のベース２２内には、バッテリー
６０、コントローラ６２、駆動部６４が設けられ、駆動
部６４により旋回動するシャフト７０が支柱２０を図４
において、矢印Ｒ方向に旋回動させる。この旋回動によ
って、樹木型太陽電池モジュール１は、日の出から日の
入に至る太陽の動きに追従して、効率よく受光を行な
う、いわゆる追日機能を達成することができる。支柱２
０内には各モジュール３０からの電力を伝送するケーブ
ル５０が配設される。

【００１９】図６は支柱２０の追日用の旋回駆動系の制
御回路を示す。支柱上にとりつけられた太陽電池モジュ
ール３０で発電された電力はケーブル５０を介してベー
ス部２２へ送られる。ベース部２２内に設けられる回路
は、逆電流防止用ダイオード５２、ブレーカー５４、充
放電スイッチ５６を有し、送られてきた電力をバッテリ
ー６０に蓄える。バッテリー６０からの出力は、モータ
・ブレーキ駆動スイッチ６８を介して駆動部６４の構成
要素である直流モータ６５、ブレーキ６６に供給され
る。モータ６５に駆動される旋回用のシャフト７０の回
転は位置決め用スイッチ６７に伝達され、回転角度はス
イッチ６７により検知されてコントローラ６２に送られ
る。

【００２０】コントローラ６２は、例えばタイマー６５
を備え、一定時間毎に直流モータ６５を駆動し、支柱２
０を現在の太陽の向きに合わせる制御を実行する。図７
は太陽電池モジュール３０の発電量を示すグラフで、横
軸に昼間の時間Ｔを、たて軸に発電量Ｅをとったもので
ある。発電量を示すカーブＣ２は、昼の１２時を最高出
力としたカーブを示す。太陽電池モジュールが電力を供
給する負荷の使用電力をＥ１とすると、余剰電力Ｅ２を
バッテリー６０に蓄めておき、追日機能のエネルギー源
とする。

【００２１】図８は、追日機能の他の例を示す説明図で
ある。この装置は、電力等を使用せずにマニュアルで支
柱を旋回させるものである。太陽電池モジュールをとり
つけた支柱１２０は、ベース１２２に対して回動自在に
支持される。ベース１２２にはハンドル１３０が設けて
あり、このハンドル１３０をマニュアルで回動させる
と、内部に設けたベベル歯車機構等によって支柱１２０
の駆動軸が回動するように構成されている。支柱１２０
の外周面には太陽方向計１４０がとりつけられる。この
太陽方向計１４０は、支柱１２０に平行に設置される針
１４２と、目盛１４４を有し、太陽の光は針１４２によ
り遮ぎられて目盛１４４上に影１４６をつくる。ハンド
ル１３０を回動すると、支柱１２２とともに針１４２が
回動し、針の影１４６は目盛１４４上を移動する。予め
影１４６を合致させる位置を目盛１４４上に表示してお
くことによって、現在の太陽の位置に適した支柱の旋回
位置を知ることができる。

【００２２】公園等に設置された本発明の樹木型太陽電
池モジュールユニットにあっては、案内を表示して公園
を訪れた人が任意にハンドルを回して現在の太陽位置に
追日させるようにすることができる。ユニットの負荷
が、例えば噴水のように、供給電力によって噴水の高さ
が変化するようなものにあっては、ユニットの発電量を
目視により容易に確認できるので、人々の興味を引き、
追日機構の稼動率が向上する。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上のように、パネル状の太陽
電池モジュールを１本の支柱に腕木を介してとりつけ
て、全体として樹木の形状に形成したものである。樹木
の形状であるので、公園等に設置した場合にも、周囲の
景観とマッチし、異物感がない。また、太陽電池モジュ
ールを支柱の高い場所に配設したので、その下のスペー
スを有効に利用することができる。また、イベント等の
会場に設置し、配線を要しない電源として利用すること
もできる。

【００２４】太陽電池のモジュールとなるパネルは、互
いに影に入らないように配設する必要があるが、本発明
にあっては、モジュールの配置位置をルール化すること
で、スペースファクターを向上しつつ、合理的にモジュ
ールを配設することができる。また、１本の支柱に全て
のモジュールが搭載されるので、追日機構も簡素化でき
る。さらに、追日機構をマニュアル化し、モジュールの
発電量を負荷の状態が変化することにより観察すること
ができるように構成することによって、人々の興味を呼
び、追日作用を人力により達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽光利用発電ユニットの全体の概要
を示す説明図。

【図２】本発明の太陽光利用発電ユニットの正面図。

【図３】本発明の太陽光利用発電ユニットの左側面図。

【図４】本発明の太陽光利用発電ユニットの平面図。

【図５】太陽電池モジュールの取付構造を示す説明図。

【図６】追日装置の制御回路。

【図７】太陽電池モジュールの発電量を示すグラフ。

【図８】追日装置の他の例を示す説明図。

【符号の説明】

１太陽光利用発電ユニット１０ブロック２０ベース３０−１，……３０−９太陽電池モジュール４０−１，……４０−９腕木５０電源ケーブル６０バッテリー６２コントローラー６４駆動部７０駆動軸８０−１，……８０−３バランスウエイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野正浩東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者小林和男東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池モジュールを複数枚利用して構
成される太陽光利用発電ユニットにおいて、１本の支柱と、該支柱に対して腕木を介して樹木型に配
設される複数枚の太陽電池モジュールを備えてなること
を特徴とする太陽光利用発電ユニット。
【請求項２】太陽電池パネルが固定される１本の柱を
柱の支持台に対して回転させる手段を備え、太陽の方向
と太陽電池パネル面方向とを整合可能に構成してなるこ
とを特徴とする請求項１記載の太陽光利用発電ユニッ
ト。