JP7849060B2 - 太陽光発電パネル可動機構 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電パネルの可動機構、例えば、豪雪地域における積雪対策として太陽光発電パネルを立てるための太陽光発電パネル可動機構に関するものである。

太陽光発電は、脱炭素の観点からも注目され、普及が進んでいる。

太陽光発電に用いられる太陽光発電パネルは、当たる太陽光が多ければ発電量も増すため、季節によって変化する太陽高度に応じて太陽電池モジュール（太陽光発電パネル）の傾斜角度を変更できる太陽光発電パネルの架台も下記特許文献に示すように各種提案されている。
特開２００５－１２６９３０号公報 特開２０１３－２１９１７４号公報 特開２００１－２１７４４７号公報 特開２００７－１８０２５７号公報

特許文献１にはフェンス形状の太陽光発電パネル架台の一例として、延設されたフェンスの上端付近に板状の太陽光発電パネルが、フェンスの延設方向に沿って上向きに傾斜されて設けられており、板状の太陽光発電パネルは傾斜角度が変更可能となされている発電フェンスが開示されている。

特許文献２には、間隔をあけて立設した支柱間に、太陽電池モジュールを傾斜自在に掛け渡して設けた太陽電池用架台において、降雪期以外は太陽電池モジュールを太陽に向けて傾斜させ、降雪期は太陽電池モジュールの設置角を垂直に変更可能とし、太陽電池モジュール上へ積雪を防止した太陽電池モジュール用架台が開示されている。

特許文献３には駆動軸を用いて太陽光発電パネルの一端を上下させて太陽光発電パネルの設置角を垂直にすることに関し、例えば、支柱（架台）に連結した伸縮自在なアーム（ピストン）を用いる機構が開示されている。

特許文献４には、スライド自在な長尺な断面矩形状のジャッキを用いる機構（特許文献４）、などが開示されている。

特許文献１に開示された技術では、板状の太陽光発電パネルの傾斜角度は可動範囲内で太陽光の強度が最大となる様に回転手段により傾斜角度が変更される。

しかし、特許文献１に開示された技術は、発電効率は考慮されてはいるが降雪地帯でモジュール上への積雪を防止することは示されていない。風を伴わない降雪だと傾斜した太陽電池モジュール上には積雪し、効率どころか全く発電しなくなってしまう。また、豪雪地域では、積もった雪の重みにより、太陽電池モジュール自体が破損してしまう問題があった。

特許文献２に開示された太陽電池用架台は、パネル取付アームを固定するアーム支持バーの固定孔のボルトを抜き取って固定を解除し、太陽光発電パネルを垂直に変化させる。その後、太陽光発電パネルを垂直状態で固定孔にボルトを挿通して固定する必要があり、作業が非常に煩雑である。

一方、特許文献３及び特許文献４に開示された技術は、太陽光発電パネルの設置角度を変化すること、また、固定することは、特許文献２に開示された技術の様な煩雑さはない。

しかしながら、太陽光発電パネルを垂直に固定した状体で強風を受けたりすると、構造的に不安定であるという問題があった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、並列する複数の太陽光発電パネルを同時に起立もしくは傾倒できるとともに、起立状態では太陽光発電パネルを安定して支承でき、また、駆動軸は太陽光発電パネルを回動可能に支承するチャンネル状ガイドレールの内部に収めたので上下に高さを必要とせず、例えば、屋上や屋根上等にも設置が適する太陽光発電パネル可動機構を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、太陽光発電パネルを回動可能に支承するチャンネル状ガイドレールの内部に螺子シャフトによる駆動軸を収め、該駆動軸にナットによるスライドベースブロックを前記チャンネル状ガイドレールの内部で螺合し、太陽光発電パネルの一端は他所にヒンジ結合するとともに太陽光発電パネルとスライドベースブロックとを端部を軸着するパネル支持アームで結合し、前記駆動軸の他端には、駆動軸を回転駆動する発動機をネジ駆動用ジョイント六角ヘッドボックスを介して取り付け可能とし、前記パネル支持アームは三角形の斜辺を構成する上下アームとこれら上下アームをそれらの結合部でユニバーサルジョイントによるクロス結合部を介して結合する対角線アームとからなり、前記上下アームおよび対角線アームは折り畳み可能で、対角線アームの下端はスライドベースブロックに端部を軸着し、上アームの先端はパネル支持アームの太陽光発電パネル上部に軸着したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、駆動軸を回転させれば、スライドベースブロックがチャンネル状ガイドレールの内部で移動してこのスライドベースブロックの太陽光発電パネルの軸着点と太陽光発電パネルの一端のヒンジ結合の相対的距離が縮まるとともにパネル支持アームが起立して太陽光発電パネルを回動して起立させる。

また、太陽光発電パネルを傾倒させる場合は駆動軸を逆に回転させれば、ライドベースブロックがチャンネル状ガイドレールの内部で移動してこのライドベースブロックの太陽光発電パネルの軸着点と太陽光発電パネルの一端のチャンネル状ガイドレールの外側へのヒンジ結合の距離が広まることでパネル支持アームが傾倒して太陽光発電パネルを回動して傾倒させる。

そして太陽光発電パネルが起立した状態では、チャンネル状ガイドレールとパネル支持アームと太陽光発電パネルとで太陽光発電パネルがトラス構造で支承され、強風等に耐える安定した状態で支承できる。

なお、駆動軸は外に配置せずに太陽光発電パネルを回動可能に支承するチャンネル状ガイドレールの内部に収めたので場所を取らず、チャンネル状ガイドレールとともにあり、装置全体として上下に高さを必要とせず、例えば、屋上や屋根上等にも設置することが可能である。

また、本発明によれば、連結軸は一端に発動機が取り付け可能で、この、発動機で連結軸を駆動することができる。さらに、発動機が、電動工具であると、太陽光発電パネルの数に応じて発動機を設置する必要がない。また、駆動軸の移動に伴い発動機の位置を追随させることが可能となり、複雑な機構を要しない。

さらに、パネル支持アームは太陽光発電パネルの起立状態では太陽光発電パネルの上部を支えてより安定した状態を確保でき、また、パネル支持アームは折りたたみ、もしくは押し広げ可能なので、太陽光発電パネルを安定して起立もしくは傾倒の際に邪魔になることもない。

請求項２記載の本発明は、チャンネル状ガイドレールは太陽光発電パネルを水平状態から垂直状態に可逆的に回動可能に支承することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、降雪期に太陽光発電パネルに積もった雪の重量により太陽光発電パネルが破損することを防止するために、簡便に太陽光発電パネルを垂直の位置とし、太陽光発電パネルの上への積雪を防止できる。

また、太陽光発電パネルを垂直に固定した状体で強風を受けても構造的に安定なものとなる。

請求項３記載の本発明は、パネル支持アームは太陽光発電パネル上端部に軸着することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、パネル支持アームが太陽光発電パネル上端部を支承することで、太陽光発電パネルを安定して起立もしくは傾倒のための回転を行うことができる。

請求項４記載の本発明は、太陽光発電パネルは１枚～５０枚を並列させることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、太陽光発電パネルは同時に複数のものを１つの駆動軸で同時にかつ並行して起立または傾倒させることができる。

以上述べたように本発明の太陽光発電パネル可動機構は、並列する複数の太陽光発電パネルを同時に起立もしくは傾倒できるとともに、起立状態では太陽光発電パネルを安定して支承でき、また、駆動軸は太陽光発電パネルを回動可能に支承するチャンネル状ガイドレールの内部に収めたので上下に高さを必要とせず、例えば、屋上や屋根上等にも設置が適するものである。

本発明の太陽光発電パネル可動機構の実施形態を示す側面図である。 スライドベースブロック収納部分の正面図である。 スライドベースブロック収納部分の側面図である。 スライドベースブロック収納部分の平面図である。 パネル支持アームの太陽光発電パネルへの軸着部の平面図である。 パネル支持アームの太陽光発電パネルへの軸着部の側面図である。 本発明の太陽光発電パネル可動機構の外観斜視図である。 パネル支持アームの平面図である。 パネル支持アームのクロス金物部分の平面図である。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の太陽光発電パネル可動機構の1実施形態を示す側面図で、太陽光発電パネル可動機構１は太陽光発電パネル１０を回動可能に支承するチャンネル状ガイドレール２の内部に螺子シャフトによる駆動軸３を収めた。

前記太陽光発電パネル１０は、図示の例では略矩形の太陽光発電用のパネルである。太陽光発電パネル１０の底面と側面は、パネル補強のフレーム２０により着脱可能に補強され、太陽光発電池部分がフレーム２０（図５参照）により保持されている。

なお、フレーム２０は、太陽光発電パネル１０の太陽光発電池部分に着脱可能であることから、太陽光発電パネル可動機構１は、新たに太陽光発電パネル１０を設置する場合だけでなく、既設の太陽光発電パネル１０にも適用することができる。

チャンネル状ガイドレール２は図２に示すような上向き開口のＣチャンレールで、材質はアルミ合金かステンレススチールなどの金属製による。

螺子シャフトによる駆動軸３は全周に螺旋状の溝を有する棒状体で、適宜間隔で配置した隔壁体９によりチャンネル状ガイドレール２内で水平にかつ回動可能に支持される。この隔壁体９は下記スライドベースブロック６がそれ以上移動しないようにするストッパーの役割を有する。

車輪状のローラベアリング４を有して、これにより走行可能なナット５を本体とするスライドベースブロック６を前記チャンネル状ガイドレール２の内部で駆動軸３に螺合した。

なお、スライドベースブロック６がチャンネル状ガイドレール２の内をスムーズにスライドできるものであれば、ローラベアリング４に変えて摩擦抵抗の少ない樹脂材など他の手段を用いることもできる。

スライドベースブロック６にはナット５である本体にクレビスジョイント７を設けてある。クレビスジョイント７は二股の回動片にナット孔を穿設した天板を設けた。

図中８はパネル支持アームで、これには図示の例では全周に螺旋状の溝を有する棒状体である全周ネジを使用したが、螺子部は端部付近のみで全周ネジでなくともよい。

前記パネル支持アーム８は太陽光発電パネル１０を起立するのに、太陽光発電パネル１０の頂上部を支承できるとともに、パネル支持アーム８自体を折りたたみ可能としたものである。

図９に示すように、パネル支持アーム８は三角形の斜辺を構成する上アーム８ａと下アーム８ｂと上アーム８ａと下アーム８ｂをそれらの結合部でユニバーサルジョイントによるクロス金具１３を介して結合する対角線アーム８ｃとからなるものとした。

対角線アーム８ｃは支持アームブッシュロッドであり、これら上アーム８ａ、下アーム８ｂおよび対角線アーム８ｃはユニバーサルジョイントによるクロス金具１３により折り畳み可能である。

クロス金具１３は図７に示すように支軸１３ａに上アーム８ａと、下アーム８ｂの回動部を取付け、支軸１３ａを対角線アーム８ｃの先端に回動可能に設置してなる。

対角線アーム８ｃの下端はスライドベースブロック６に軸着し、上アーム８ａの先端は太陽光発電パネル１０の上部に軸着する。

また、下アーム８ｂの下端には車輪状のローラベアリング４を有して、これにより走行可能なナット５を本体とするスライドベースブロック６を前記チャンネル状ガイドレール２の内部で駆動軸３に螺合した。

前記対角線アーム８ｃの下端にはスライドローラ４′を取付けてチャンネル状ガイドレール２内を滑走できるようにする。なお、この対角線アーム８ｃの下端は必ずしも駆動軸３に螺合させる必要はなく、また、スライドローラ４′を設けずに、チャンネル状ガイドレール２の側部などに軸着するものでもよい。

一方前記太陽光発電パネル１０の上端部にクレビスプレート１１を設け、前記スライドベースブロック６に設けたクレビスジョイント７にパネル支持アーム８の一端を螺合するとともに、前記クレビスプレート１１にパネル支持アーム８の他端を軸着する。これにより、太陽光発電パネル１０とスライドベースブロック６とは端部を軸着するパネル支持アーム８で結合される。

前記クレビスプレート１１はクレビス固定ボルト２３により、前記太陽光発電パネル１０のフレーム２０に架け渡して補強プレート固定ボルト２２で止めたクレビス用マウントフレーム２４に固定した。

図１は太陽光発電パネル１０が、太陽光に向けて水平に傾倒して設置されている状態であり、上アーム８aと下アーム８ｂは屈曲して折り畳まれている。

図７に示すように、前記チャンネル状ガイドレール２は太陽光発電パネル１０を設置する架台３０に配設する。架台３０は太陽光発電パネル１０の設置場所等で種々の形式が採用できるが、図示に例は桁となる既存Ｃ型鋼材に梁とてＣ型鋼を組んだものを示す。

太陽光発電パネル１０のフレーム２０には架台３０に太陽光発電パネル１０を水平状態から垂直状態に可逆的に回動可能に固定するパネル取付具を設けた。

前記パネル取付具は、パネル取付具ベース、パネル蝶番からなる。パネル蝶番は、一軸に二枚の羽根を有し、一方の羽根にフレーム２０が固定され、他方の羽根は、パネル取付具ベースに固定されている。

前記パネル取付具は、前記パネル取付具ベースがＣ型鋼材に着脱可能に取り付けられ、架台３０のＣ型鋼材に固定される。

なお、パネル蝶番は、フレーム２０に取り付けた太陽光発電パネル１０を回動可能に架台３０に固定できれば良く、例えば、平蝶番、旗蝶番、又は、長蝶番（ピアノ蝶番）であっても良い。

なお、太陽光発電パネル１０をヒンジ結合するのは架台３０に限定したものでなく、架台３０がない場合では他の個所、例えば、チャンネル状ガイドレール２の外側にヒンジ金物を設け、これで太陽光発電パネル１０の一端をチャンネル状ガイドレール２の外側にヒンジ結合することも可能である。

一方、駆動軸３の他端には、駆動軸３を回転駆動する発動機２１をネジ駆動用ジョイント六角ヘッドボックス１２を介して取り付け可能とした。

発動機２１が、電動工具、例えば、充電式の電動ドリル、電動ドライバーであると、手持で操作でき、かかも、充電式であると動力源を確保することなく発動機２１を用いて駆動軸３を駆動（回転）することが可能で、好ましい。

なお、一つの駆動軸３に対してスライドベースブロック６は適宜間隔で螺子合することで、一方のチャンネル状ガイドレール２に複数枚、例えば１枚～５０枚を並列させて設けることができる。

次に、使用法および動作について説明する。発動機２１により駆動軸３を右回転させれば、スライドベースブロック６がチャンネル状ガイドレール２の内部で移動してこのスライドベースブロック６の太陽光発電パネル１０の軸着点と太陽光発電パネル１０の一端のヒンジ結合の距離が縮まるとともにパネル支持アーム８が起立して太陽光発電パネル１０を回動して起立させる。

発動機２１での駆動軸３を右回転で、スライドベースブロック６がチャンネル状ガイドレール２の内部で移動してこのスライドベースブロック６の対角線アーム８ｃの下端の軸着部が移動し、対角線アーム８ｃが支持アームブッシュロッドとして作用する。

これにより上アーム８ａと下アーム８ｂの結合部が押され、屈曲して折り畳まれている上アーム８ａと下アーム８ｂを広げ、それにともない太陽光発電パネル１０を回動して起立させる。

太陽光発電パネル１０が垂直に起立した状態では、上アーム８ａと下アーム８ｂは直線となり、上アーム８ａと下アーム８ｂが直角三角形の底辺を構成するものとして、対角線アーム８ｃがこの底辺の中央から頂角に向かう線となり、トラス構造として安定した強度を確保できる。

一方、太陽光発電パネル１０を傾倒させる場合は駆動軸３を逆に回転（左回転）させれば、スライドベースブロック６がチャンネル状ガイドレール２の内部で移動してこのスライドベースブロック６が対角線アーム８ｃを引き、対角線アーム８ｃがプルロッドとして作用して上アーム８ａと下アーム８ｂをクロス金具１３の部分で折り畳む。これにより、太陽光発電パネル１０を回動して傾倒させる。

このような太陽光発電パネル１０の起立および傾倒は、太陽の日射角度の変化におうじて太陽光発電パネル１０を動かすのに用いることができる。

また、次のような使い方もできる。降雪のない春から秋の季節には、太陽光発電パネル１０は、太陽光に向けて水平乃至南方向に傾斜して設置されている。

一方、冬季に降雪すると、太陽光発電パネル１０に積雪し、その積雪量によっては、雪の重みによって太陽光発電パネル１０は変形するなどして破損する。そのため、降雪が始まる晩秋乃至初冬に、太陽光発電パネル１０を垂直にし、積雪による破損を防止することになる。

太陽光発電パネル１０を垂直にすれば、強風によって破損する恐れも低減できる

一方、春季が到来し、降雪が見込まれなくなった際には、太陽光発電パネル１０を水平の位置に戻し、発電効率を上げることになる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、降雪期には太陽光発電パネル１０を容易に垂直とし、積もった雪の重量による太陽光発電パネル１０の破損を防止すると共に、太陽光発電パネル１０を垂直に固定した状態で強風を受けても構造的に安定な太陽光発電パネル可動機構１を提供することができる。

１…太陽光発電パネル可動機構
２…チャンネル状ガイドレール
３…駆動軸
４…ローラベアリング
４′…スライドローラ
５…ナット
６…スライドベースブロック
７…クレビスジョイント
８…パネル支持アーム
８ａ…上アーム
８ｂ…下アーム
８ｃ…対角線アーム
９…隔壁体
１０…太陽光発電パネル（太陽光パネル）
１１…クレビスプレート
１２…ネジ駆動用ジョイント六角ヘッドボックス
１３…クロス金具
１３ａ…支軸
２０…フレーム
２１…発動機
２２，２３…固定ボルト
２４…クレビス用マウントフレーム
３０…架台

Claims (4)

1. 太陽光発電パネルを回動可能に支承するチャンネル状ガイドレールの内部に螺子シャフトによる駆動軸を収め、該駆動軸にナットによるスライドベースブロックを前記チャンネル状ガイドレールの内部で螺合し、太陽光発電パネルの一端は他所にヒンジ結合するとともに太陽光発電パネルとスライドベースブロックとを端部を軸着するパネル支持アームで結合し、前記駆動軸の他端には、駆動軸を回転駆動する発動機をネジ駆動用ジョイント六角ヘッドボックスを介して取り付け可能とし、前記パネル支持アームは三角形の斜辺を構成する上下アームとこれら上下アームをそれらの結合部でユニバーサルジョイントによるクロス結合部を介して結合する対角線アームとからなり、前記上下アームおよび対角線アームは折り畳み可能で、対角線アームの下端はスライドベースブロックに端部を軸着し、上アームの先端はパネル支持アームの太陽光発電パネル上部に軸着したことを特徴とする太陽光発電パネル可動機構。
2. チャンネル状ガイドレールは太陽光発電パネルを水平状態から垂直状態に可逆的に回動可能に支承する請求項１記載の太陽光発電パネル可動機構。
3. パネル支持アームは太陽光発電パネル上端部に軸着する請求項１記載の太陽光発電パネル可動機構。
4. 太陽光発電パネルは１枚～５０枚を並列させる請求項１または請求項２記載の太陽光発電パネル可動機構。