特開 2015-23106 太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-23106(P2015-23106A)

(43)【公開日】2015年2月2日

(54)【発明の名称】太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/042 20140101AFI20150106BHJP

   F24J 2/38 20140101ALI20150106BHJP

   H02S 99/00 20140101ALI20150106BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 R

   F24J2/38

   H02N6/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-149037(P2013-149037)

(22)【出願日】2013年7月18日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 平成２４年度 電気電子工学専攻 修士論文公開発表会 開催日：平成２５年２月１５日 会場：学校法人日本大学生産工学部津田沼キャンパス（千葉県習志野市泉町一丁目２番１号） 卒業研究審査会 開催日：平成２５年２月１２日 会場：学校法人日本大学生産工学部津田沼キャンパス（千葉県習志野市泉町一丁目２番１号）

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100129894

【弁理士】

【氏名又は名称】橋田 知臣

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】清水 耕作

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151JA14

(57)【要約】

【課題】駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることが可能な太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池を提供すること。
【解決手段】太陽光を吸収して発熱する光吸収体と、前記光吸収体に巻かれ、前記太陽からの輻射熱及び前記光吸収体で発生した熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成された変形可能部材と、前記変形可能部材の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光を吸収して発熱する光吸収体と、
前記光吸収体に巻かれ、前記太陽からの輻射熱及び前記光吸収体で発生した熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成された変形可能部材と、
前記変形可能部材の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達部と
を備える太陽追尾装置。

【請求項2】

前記光吸収体は、円筒面を有し、
前記変形可能部材は、前記円筒面の中心軸の軸線方向に伸縮可能となるように前記円筒面に沿ってばね状に巻かれている
請求項１に記載の太陽追尾装置。

【請求項3】

前記光吸収体及び前記変形可能部材は、複数組設けられており、
複数組の前記光吸収体は、それぞれの前記円筒面の前記中心軸の軸線同士が平行に配置されている
請求項２に記載の太陽追尾装置。

【請求項4】

前記伝達部は、前記変形可能部材に接続され、前記変形可能部材の前記変形力を受けて回転する回転部を有する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置。

【請求項5】

前記変形可能部材の放熱を抑制する放熱抑制部
を更に備える請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置。

【請求項6】

太陽光によって発電可能な太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの受光面の向きが前記太陽を追尾するように前記受光面の向きを調整する太陽追尾装置と
を備え、
前記太陽追尾装置として、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の太陽追尾装置が用いられている
太陽追尾型太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、温室効果ガスによる地球温暖化や原子力エネルギーの安全性の観点から地球環境に優しいクリーンエネルギーによる発電が求められている。このようなクリーンエネルギーを得る手段として、例えば太陽光発電などの発電方法が注目されており、太陽電池の開発が行われている。

【0003】

太陽電池は、太陽光を受けて発電するパネルを有している。太陽電池パネルとしては、定位置に固定される固定型のものと、太陽光を追尾する太陽追尾型のものとが知られている。太陽追尾型のパネルは、太陽の方向に応じて太陽に正対するように移動するため、固定型のパネルに比べて、効率が高くなることが知られている。例えば、特許文献１には、形状記憶合金の変形を用いてパネルを間欠的に回転させるようにした太陽追尾装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１５０９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記構成においては、形状記憶合金の変形力を安定的に得られない場合があり、パネルに対して駆動力を安定的に伝達させることができないという問題がある。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明は、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることが可能な太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態に係る太陽追尾装置は、太陽光を吸収して発熱する光吸収体と、前記光吸収体に巻かれ、前記太陽から放射される熱及び前記光吸収体で発生した熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成された変形可能部材と、前記変形可能部材の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達部とを備える。

【0008】

また、上記の太陽追尾装置において、前記光吸収体は、円筒面を有し、前記変形可能部材は、バネ状に形成され、前記円筒面の中心軸の軸線方向に伸縮可能となるように前記円筒面に沿って巻かれている。

【0009】

また、上記の太陽追尾装置において、前記光吸収体及び前記変形可能部材は、複数組設けられており、複数組の前記光吸収体は、それぞれの前記円筒面の前記中心軸の軸線同士が平行に配置されている。

【0010】

また、上記の太陽追尾装置において、前記伝達部は、前記変形可能部材に接続され、前記変形可能部材の前記変形力を受けて回転する回転部を有する。

【0011】

また、上記の太陽追尾装置は、前記変形可能部材の放熱を抑制する放熱抑制部を更に備える。

【0012】

本発明の一形態に係る太陽追尾型太陽電池は、太陽光によって発電可能な太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの受光面の向きが前記太陽を追尾するように前記受光面の向きを調整する太陽追尾装置とを備え、前記太陽追尾装置として、上記の太陽追尾装置が用いられている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることが可能な太陽追尾装置及び太陽追尾型太陽電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第一実施形態に係る太陽追尾装置の構成を示す斜視図。

【図2】本実施形態に係る太陽追尾装置の一部の構成を示す斜視図。

【図3】本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。

【図4】本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。

【図5】本実施形態に係る太陽追尾装置の動作を示す平面図。

【図6】（ａ）はカーボンロッド及びばね部材の表面の温度分布を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図、（ｃ）はばね部材のばね定数の温度特性を示すグラフ。

【図7】第二実施形態に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す斜視図。

【図8】第三実施形態に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す側面図。

【図9】変形例に係る太陽追尾装置の一部の構成を示す斜視図。

【図10】変形例に係る太陽追尾型太陽電池の構成を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る太陽追尾装置１００の構成を示す斜視図である。
図１に示すように、太陽追尾装置１００は、ステージ１０と、カーボンロッド（光吸収体）２０と、ばね部材（変形可能部材）３０と、伝達機構４０とを有している。太陽追尾装置１００は、所定の対象物（例、太陽電池パネルなど）が太陽を追尾するように当該対象物の位置や姿勢を調整する。

【0016】

ステージ１０は、矩形台状に形成されている。ステージ１０は、上記のカーボンロッド２０、ばね部材３０及び伝達機構４０の各部を支持する。ステージ１０は、例えば屋根などの屋外の所定位置に固定されて用いられる。ステージ１０は、平坦に形成された支持面１０ｆを有している。上記各部は、支持面１０ｆ上に支持されている。

【0017】

ステージ１０は、太陽光を受けつつ上記各部を支持した状態で変形しない程度の所定の剛性を有する材料、例えば金属やプラスチックなどを用いて形成されている。ステージ１０は、屋外に設置される場合も想定されるため、風雨や外部から加えられる力に対する耐性が高くなるように形成されている。

【0018】

本実施形態では、矩形台状のステージ１０を例に挙げて説明するが、例えば円形台状や多角形台状、錘台状など、他の形状に形成された構成であってもよい。また、ステージ１０は、例えば屋根などの傾斜した位置に配置される場合もあるため、当該傾斜に対応した斜面を有する構成であってもよい。

【0019】

カーボンロッド２０は、太陽光を吸収して発熱する光吸収体として用いられている。カーボンロッド２０は、炭素を主成分とした材料が所定の組成で形成されている。カーボンロッド２０は、例えばステージ１０よりも熱吸収率が高くなるようにその組成が選択されている。

【0020】

カーボンロッド２０は、例えば円柱状に形成されている。カーボンロッド２０には、円筒面２０ａが形成されている。カーボンロッド２０の径は、例えば１０ｍｍ程度に設定されている。なお、カーボンロッド２０の形状は、円柱状に限られることは無く、角柱状、筒状、錘状であってもよいし、線状のカーボン繊維を複数束ねて棒状とした構成であってもよい。

【0021】

カーボンロッド２０は、ステージ１０の支持面１０ｆのうち２箇所に配置されている。２つのカーボンロッド２０のうち一方のカーボンロッド２０（以下、「第一ロッド２１」と表記する。）は、ステージ１０の第一辺１０ａに沿って配置されている。また、他方のカーボンロッド２０（以下、「第二ロッド２２」と表記する。）は、ステージ１０の第一辺１０ａと平行な第二辺１０ｂに沿って配置されている。第一ロッド２１及び第二ロッド２２は、互いの中心軸の軸線方向同士が平行となるように配置されている。第一ロッド２１と第一辺１０ａとの距離と、第二ロッド２２と第二辺１０ｂとの距離とは、互いに等しくなっている。

【0022】

第一ロッド２１及び第二ロッド２２は、ロッド保持部１１、１２によって保持されている。ロッド保持部１１、１２は、ステージ１０の支持面１０ｆに突出して形成されている。第一ロッド２１、第二ロッド２２は、ロッド保持部１１、１２に対して嵌め込まれている。

【0023】

ばね部材３０は、太陽からの輻射熱及びカーボンロッド２０で発生した熱を吸収し、吸熱量に応じて所定の形状に変形する。本実施形態では、ばね部材３０は、例えばＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金やＮｉ−Ｔｉ合金などの形状記憶合金を用いて形成されている。なお、ばね部材３０として、他の種類の形状記憶合金を用いて形成されていてもよい。

【0024】

形状記憶合金は、変態点と呼ばれる温度よりも高温ではオーステナイト相という結晶構造をとり、変態点よりも低温ではマルテンサイト相という結晶構造をとる。マルテンサイト相をとる場合の形状記憶合金は、結晶構造を破壊しない範囲で変形可能である。この形状記憶合金が変態点より高温となりオーステナイト相となる場合、剛性が高くなり、予め形状記憶した形に戻ろうとする性質を有する。このように形状記憶合金は、変態点よりも高温になった場合に形状記憶効果を生じる。

【0025】

本実施形態におけるばね部材３０では、縮んだ状態のばね形状を予め記憶させている。したがって、ばね部材３０は、変態点よりも低温である（マルテンサイト相をとる）場合、結晶構造を破壊しない範囲で変形可能である。つまり、外力によってカーボンロッド２０の中心軸の軸線方向に弾性変形（伸縮）可能となる。また、ばね部材３０は、変態点よりも高温である（オーステナイト相をとる）場合、剛性が高くなり、予め記憶させた形状に戻ろうとする、つまり、縮む方向に変形する。

【0026】

ばね部材３０の構成材料としてＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金が用いられる場合、変態点を３０℃以上に調整可能であり、具体的には４０℃〜７０℃の範囲にまで調整可能である。この場合、夏場のように平均気温が３０℃を上回るような環境下でも好適に用いることができる。また、ばね部材３０の構成材料としてＮｉ−Ｔｉ合金が用いられる場合、変態点を２０℃〜１００℃の幅広い範囲に調整することができる。また、Ｎｉ−Ｔｉ合金はばね定数が高いため、大きな駆動力を生じることができる。

【0027】

ばね部材３０は、吸熱量に応じた形状記憶効果を生じるように各金属の組成（Ｎｉ含有量など）が設定されている。本実施形態では、ばね部材３０は、縮んだ状態の形状が記憶されている。形状記憶合金の変態点は、形状記憶合金におけるＮｉ含有量が多いほど低くなることが知られている。

【0028】

ばね部材３０は、カーボンロッド２０の円筒面２０ａに巻かれている。したがって、ばね部材３０は、円筒面２０ａに沿って配置されている。ばね部材３０は、カーボンロッド２０の中心軸の軸線方向に伸縮（変形）可能に形成されている。ばね部材３０の線径及び巻き数については、所望のばね定数及び熱応答性が得られるように設定することができる。なお、熱応答性は、熱によってばね部材３０が変形する際、変形開始から変形完了までに要する時間である。本実施形態では、ばね部材３０の線径は例えば１．０ｍｍ〜２．７ｍｍの範囲が好ましく、ばね部材３０の巻き数は例えば１０〜１００の範囲が好ましい。

【0029】

ばね部材３０の巻き径は、カーボンロッド２０の径（１０ｍｍ程度）よりも大きく設定されている。これにより、ばね部材３０が伸びて巻き径が小さくなる場合に、カーボンロッド２０によってばね部材３０の伸びが規制されないこととなる。ばね部材３０が縮んだ状態にある場合、カーボンロッド２０とばね部材３０との間には隙間が形成されることになる。

【0030】

ばね部材３０は、第一ロッド２１に巻かれた第一ばね部材３１と、第二ロッド２２に巻かれた第二ばね部材３２とを有している。第一ばね部材３１の長手方向の両端部のうち一方の端部（基端部）３１ａは、ロッド保持部１１ａに固定されている。また、他方の端部（先端部）３１ｂは、固定されておらず、第一ばね部材３１の伸縮する方向に移動可能に設けられている。第二ばね部材３２についても長手方向の両端部のうち一方の端部（基端部）３２ａはロッド保持部１２ａに固定されている。また、他方の端部（先端部）３２ｂは固定されておらず、第一ばね部材３１の伸縮する方向に移動可能に設けられている。

【0031】

図２は、カーボンロッド２０及びばね部材３０の断面構成を示す図であり、図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。なお、図１のＡ−Ａ断面は、第一ロッド２１及び第一ばね部材３１の断面であるが、第二ロッド２２及び第二ばね部材３２についても同様の説明が可能である。このため、図２では、カーボンロッド２０、ばね部材３０として示すと共に、第一ロッド２１及び第二ロッド２２の符号と、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２の符号とを併せて示している。

【0032】

本実施形態では、ばね部材３０の径がカーボンロッド２０の径よりも大きくなっているため、ばね部材３０に重力が作用すると、図２に示すように、ばね部材３０がカーボンロッド２０にぶら下げられた状態となる。このため、ばね部材３０のうち重力方向の上端部はカーボンロッド２０に接触した状態となる（接触部５１）。また、ばね部材３０のうち重力方向の下端部は、カーボンロッド２０から離れた状態となる。すなわち、重力方向の下側において、ばね部材３０とカーボンロッド２０との間には、隙間５２が形成された状態となる。

【0033】

図１に示すように、伝達機構４０は、ばね部材３０の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する。具体的には、ばね部材３０の直線方向の駆動力が回転方向の駆動力に変換されるように伝達する。伝達機構４０は、回転部４１、伝達部材４２、滑車４３、４４を有している。

【0034】

回転部４１は、ステージ１０の支持面１０ｆに回転可能に支持されている。回転部４１は、円柱状又は円筒状に形成されている。回転部４１の外周面４１ａは、円筒面である。回転部４１の中心軸は、支持面１０ｆに垂直となっている。回転部４１は、当該中心軸を中心として外周面４１ａの周方向に回転可能である。

【0035】

回転部４１は、ステージ１０の第一辺１０ａと第二辺１０ｂとの中間の位置に配置されている。この配置により、回転部４１は、第一ロッド２１及び第二ロッド２２との距離がそれぞれ等しくなっている。

【0036】

回転部４１の端面４１ｂには、駆動対象物を装着できるようになっている。回転部４１の端面４１ｂに駆動対象物を装着することにより、回転部４１と駆動対象物とが一体的に連結される。この状態で回転部４１が回転することにより、当該回転部４１と一体に駆動対象物が回転することとなる。

【0037】

伝達部材４２は、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２と、回転部４１との間を接続する。伝達部材４２としては、例えばワイヤーなどの線状部材が用いられている。伝達部材４２は、一方の端部が第一ばね部材３１の先端部３１ｂに接続されており、他端の端部が第二ばね部材３２の先端部３２ｂに接続されている。伝達部材４２は、例えば回転部４１に巻かれている。

【0038】

回転部４１に対する伝達部材４２の巻き角θは、例えば３００°以上が好ましい。伝達部材４２は、第一ばね部材３１と回転部４１との間、第二ばね部材３２と回転部４１との間で張力が発生するように設けられている。伝達部材４２がこのように配置されることにより、伝達部材４２と回転部４１の外周面４１ａとの間は、摩擦力が生じた状態となっている。したがって、伝達部材４２が外周面４１ａの周方向に移動すると、伝達部材４２の移動方向に沿って回転部４１が回転するようになっている。

【0039】

滑車４３、４４は、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２と回転部４１との間で伝達部材４２を案内する。滑車４３、４４には、伝達部材４２が掛けられている。滑車４３は、第一ばね部材３１の先端部３１ｂから第一辺１０ａに沿った方向に延びる伝達部材４２を回転部４１へ向けて折り返している。滑車４４は、第二ばね部材３２の先端部３２ｂから第二辺１０ｂに沿った方向に延びる伝達部材４２を回転部４１へ向けて折り返している。滑車４３、４４と伝達部材４２との間に生じる摩擦力は、極力小さいことが好ましい。

【0040】

次に、上記のように構成された太陽追尾装置１００の動作を説明する。
図３〜図５は、太陽追尾装置１００の動作を示す平面図である。
第一ばね部材３１の温度及び第二ばね部材３２の温度が共に形状記憶合金の変態点よりも低い場合、図３に示すように、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２は、弾性変形可能な状態となっている。この状態から、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２の温度が変態点を超えると、予め記憶された形状（縮んだ形状）に戻るように変形する。

【0041】

例えば、第一ばね部材３１の温度のみが変態点を超える（第二ばね部材３２の温度が変態点よりも低い）場合、第一ばね部材３１のみが縮むように変形し、第二ばね部材３２は弾性変形可能な状態のままとなる。第一ばね部材３１、伝達部材４２及び第二ばね部材３２は、張力が発生した状態で連結されているため、第一ばね部材３１の収縮力により、伝達部材４２及び第二ばね部材３２が第一ばね部材３１側に引っ張られる。

【0042】

このため、図４に示すように、第一ばね部材３１が縮み、第二ばね部材３２が伸びる。また、伝達部材４２は、第一ばね部材３１の縮む方向に移動する。この移動により、伝達部材４２のうち回転部４１の外周面４１ａに巻かれた部分は、外周面４１ａとの間に摩擦力を生じさせた状態で図４の反時計回りに移動する。このため、回転部４１は当該図４の反時計回りの方向に回転する。

【0043】

一方、第二ばね部材３２の温度のみが変態点を超える（第一ばね部材３１の温度が変態点よりも低い）場合、第二ばね部材３２のみが縮むように変形し、第一ばね部材３１は弾性変形可能な状態のままとなる。第二ばね部材３２、伝達部材４２及び第一ばね部材３１は、張力が発生した状態で連結されているため、第二ばね部材３２の収縮力により、伝達部材４２及び第一ばね部材３１が第二ばね部材３２側に引っ張られる。

【0044】

このため、図５に示すように、第二ばね部材３２が縮み、第二ばね部材３１が伸びる。また、伝達部材４２は、第二ばね部材３２の縮む方向に移動する。この移動により、伝達部材４２のうち回転部４１の外周面４１ａに巻かれた部分は、外周面４１ａとの間に摩擦力を生じさせた状態で図５の時計回りに移動する。このため、回転部４１は当該図５の時計回りの方向に回転する。

【0045】

以上のような動作を行う太陽追尾装置１００を用いる場合、まず、図３〜図５に示すように、ステージ１０の第一辺１０ａが東側、第二辺１０ｂが西側に位置するようにステージ１０を配置する。このようにステージ１０を配置することにより、午前中は太陽がステージ１０の東側に位置するようにする。

【0046】

第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２には太陽からの熱が直接照射される。また、第一ロッド２１及び第二ロッド２２は、太陽から照射される光を吸収して発熱し、熱を放射する。このため、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２は、太陽から放射される熱と、第一ロッド２１及び第二ロッド２２からそれぞれ放射される熱とを吸収することになるため、温度上昇が安定的かつ効率的に行われる。また、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２が第一ロッド２１及び第二ロッド２１に沿って巻かれているため、第一ロッド２１及び第二ロッド２１からの熱が第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２に効率的に伝達されることになる。

【0047】

図６（ａ）は、太陽光の照射を受けたカーボンロッド２０及びばね部材３０の表面の温度分布を示す模式図である。
図６（ａ）に示すように、カーボンロッド２０は、太陽光の照射を受けることにより、太陽光を吸収して発熱する。太陽光はカーボンロッド２０の下側よりも上側の方により多く照射される。このため、カーボンロッド２０の表面には、太陽光の照射量により、温度分布が形成される。具体的には、カーボンロッド２０の表面のうち下側よりも上側の方が温度は高くなる。

【0048】

図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図であり、カーボンロッド２０からばね部材３０への熱の伝導を説明するための図である。図６（ｂ）では、図６（ａ）に示す温度分布に対応するように、カーボンロッド２０の断面における温度分布を示している。
図６（ｂ）に示すように、カーボンロッド２０のうち最も温度が高くなっている上端部には、ばね部材３０が接触している。このため、カーボンロッド２０の上端部からばね部材３０の上端部に対して熱が伝わりやすくなっている。また、カーボンロッド２０のうち最も温度が低くなっている下端部は、ばね部材３０との間に隙間が形成されている。このため、ばね部材３０の下端部には、カーボンロッド２０からの熱が伝達されにくくなっている。このため、ばね部材３０には、上側（太陽に対向する側）ほど温度が高くなり、下側（ステージＳＴに対向する側）ほど温度が低くなる。このように、ばね部材３０に温度分布が形成される。

【0049】

図６（ｃ）は、ばね部材３０のばね定数の温度特性を示すグラフである。例えば、ばね部材３０の全体の温度を均一に変化させる場合には、図６（ｃ）のグラフ（２）に示すように、ある範囲の温度ｔ１からｔ４の間で温度を変化させると、変態点（温度ｔ２〜ｔ３）よりも低温の場合（マルテンサイト相をとる場合）、変態点よりも高温の場合（オーステナイト相をとる場合）のいずれの場合についても、ばね定数は一定値をとる。また、変態点においては、ばね定数が急激に上昇する。このため、ばね部材３０の温度が変態点を跨いで変化しなければ、ばね定数は変化しない。

【0050】

一方、本実施形態のように、ばね部材３０に温度分布が形成される場合、図６（ｃ）のグラフ（１）に示すように、例えば最も高温となる部分について温度ｔ１からｔ４の間で温度を変化させると、ばね定数は緩やかに、かつ曲線的に上昇する。このため、ばね部材３０のばね定数は、最も高温となる部分の温度が温度ｔ１〜ｔ４の範囲で変化する場合、温度変化と共に緩やかに変化することになる。したがって、本実施形態に係るばね部材３０は、温度変化が大きい環境下であっても用いることができる。例えば、夏期と冬期とを通してばね部材３０を用いることができるため、夏期と冬期とでばね部材を交換する必要が無い。

【0051】

このとき太陽がステージ１０の東側に位置するため、太陽からの光及び熱は、ステージ１０の第二辺１０ｂ側よりも第一辺１０ａ側の方に多く照射される。したがって、第一ばね部材３１の温度は、上記のような温度分布が形成された状態で上昇する。温度の上昇に伴い、第一ばね部材３１のばね定数が高くなっていく。このため、図４に示すように、第一ばね部材３１が縮み、当該第一ばね部材３１の収縮により第二ばね部材３２が引っ張られて伸びる。

【0052】

また、正午になると太陽はステージ１０の南側に見かけ上移動する。このとき、太陽からの光及び熱は、ステージ１０の第一辺１０ａ側と第二辺１０ｂ側とで均一に照射される。すなわち、正午に近づくにつれて、第一辺１０ａ側への光及び熱の照射量が減少し、第二辺１０ｂ側への光及び熱の照射量が増加するため、第一ばね部材３１の温度が次第に低下し、第二ばね部材３２の温度が次第に上昇する。

【0053】

したがって、第二ばね部材３２の温度上昇に伴い、第二ばね部材３２のばね定数が高くなっていく。このため、図３に示すように第二ばね部材３２が縮み、当該第二ばね部材３２の収縮によって伝達部材４２が第一ばね部材３１側から第二ばね部材３２側へ移動し、回転部４１は図３〜図５において時計回りの方向に回転する。つまり、太陽の見かけ上の移動方向と等しい方向に回転部４１が回転する。

【0054】

更に、午後になると、太陽はステージ１０の西側に見かけ上移動する。このとき、太陽からの光及び熱は、ステージ１０の第一辺１０ａ側よりも第二辺１０ｂ側の方に次第に多く照射されるようになる。すなわち、午後になると、第一辺１０ａ側への光及び熱の照射量が更に減少していき、第二辺１０ｂ側への光及び熱の照射量が更に増加していくため、第一ばね部材３１の温度が更に低下し、第二ばね部材３２の温度が更に上昇する。

【0055】

したがって、第二ばね部材３２の温度は、上記のような温度分布が形成された状態で上昇する。温度の上昇に伴い、第二ばね部材３２のばね定数が高くなっていく。このため、図５に示すように、第二ばね部材３２が更に縮み、当該第二ばね部材３２の収縮により第一ばね部材３１が引っ張られて伸びる。このような第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２の変形により、伝達部材４２が第一ばね部材３１側から第二ばね部材３２側へ更に移動し、回転部４１は図３〜図５において時計回りの方向に更に回転する。つまり、太陽の見かけ上の移動方向と等しい方向に回転部４１が更に回転する。

【0056】

また、第一ばね部材３１及び第二ばね部材３２の弾性力、巻き数、線径、材質、組成比などを調整したり、回転部４１の外周面４１ａと伝達部材４２との間の摩擦力を調整したりすることにより、太陽の見かけ上の移動に追従するように回転部４１を回転させることができる。

【0057】

以上のように、本実施形態によれば、太陽から放射される熱を吸収可能なカーボンロッド２０と、当該カーボンロッド２０に巻かれ、太陽から放射される熱及びカーボンロッド２０から放射される熱を吸収して吸熱量に応じて所定の形状に変形するように形状記憶合金を用いて形成されたばね部材３０と、当該ばね部材３０の変形力を、太陽を追尾するための駆動力として駆動対象物に伝達する伝達機構４０とを備えており、ばね部材３０が、太陽から放射される熱と、カーボンロッド２０から放射される熱とを吸収することになるため、温度上昇が安定的かつ効率的に行われる。これにより、駆動対象物に対して駆動力を安定的に伝達させることができる。また、ばね部材３０がカーボンロッド２０の円筒面２０ａに沿って巻かれているため、カーボンロッド２０からの熱がばね部材３０に対して効率的に伝達されることになる。

【0058】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図７は、本実施形態に係る太陽電池２００の構成を示す斜視図である。
図７に示すように、太陽電池２００は、太陽電池パネルＰと、太陽追尾装置Ｆと、連結部ＣＮとを備えている。この太陽電池２００は、太陽を追尾しつつ太陽光発電を行う太陽追尾型太陽電池である。

【0059】

太陽電池パネルＰは、太陽光を受光して発電する発電素子である。太陽電池パネルＰとしては、例えばシリコン太陽電池パネルなど、公知の太陽電池パネルを用いることができる。太陽電池パネルＰは、受光面Ｐａを有している。受光面Ｐａは、水平面に対して所定の角度だけ傾けられている。

【0060】

太陽追尾装置Ｆは、太陽電池パネルＰの受光面Ｐａの向きが太陽を追尾するように受光面Ｐａの向きを調整する。太陽追尾装置Ｆとしては、上記第一実施形態に記載の太陽追尾装置１００を用いることができる。太陽追尾装置Ｆは、連結部ＣＮによって太陽電池パネルＰに連結されている。太陽追尾装置Ｆの駆動力は、連結部ＣＮ及び太陽電池パネルＰの重量等に応じて適宜設定することができる。

【0061】

本実施形態によれば、太陽電池パネルＰの受光面Ｐａの向きは、太陽追尾装置Ｆに設けられた回転部４１の回転により、太陽を追尾するように変化する。このとき、太陽追尾装置Ｆにより、回転部４１が安定的に回転し、回転部４１の回転力が太陽電池パネルＰに対して安定的に伝達されることになるため、太陽追尾動作の信頼性が高い、太陽追尾型の太陽電池２００を得ることができる。

【0062】

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図８は、本実施形態に係る太陽電池３００の構成を示す側面図である。図８は、太陽電池３００を第一ロッド側から見た時の構成を示している。
図８に示すように、太陽電池３００は、太陽電池パネルＰと、太陽追尾装置ＦＡと、連結部ＣＮとを備えている。太陽電池３００は、太陽を追尾しつつ太陽光発電を行う太陽追尾型太陽電池である。

【0063】

太陽追尾装置ＦＡは、上記実施形態に記載の太陽追尾装置に加えて、制御部５１、モータ５２、ベルト５３、光センサ５４を更に備える構成を有している。なお、当該太陽追尾装置ＦＡは、連結部ＣＮによって太陽電池パネルＰに連結されている。

【0064】

太陽追尾装置ＦＡは、太陽が沈んだ後、西側に向いている太陽電池パネルＰの受光面Ｐａの向きを東側に戻すことができる。光センサ５４は、太陽光の有無（太陽が出ているか沈んでいるか）を検出可能である。光センサ５４により太陽が沈んでいることが検出された場合、制御部５１はモータ５２を作動させる。

【0065】

モータ５２と回転部４１との間には、モータ５２の回転を回転部４１に伝達するベルト５３が掛けられている。モータ５２の回転により、回転部４１が伝達部材４２による回転方向とは逆方向に回転するように、予めモータ５２の回転方向を設定しておく。制御部５１がモータ５２を作動させることにより、モータ５２が回転し、モータ５２の回転によって回転部４１が回転して、太陽電池パネルＰの受光面Ｐａの向きを東側へ移動させる。制御部５１は、受光面Ｐａが東側に向けられた後、モータ５２の回転を停止させる。

【0066】

このように、本実施形態では、モータ５２を補助的に用いることにより、日の出と共に太陽電池パネルＰの受光面Ｐａが東側を向いた状態とすることができる。これにより、太陽電池３００は、効率的に太陽光を受光することができるため、発電効率が向上することになる。

【0067】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、カーボンロッド２０及びばね部材３０が外気にむき出しの状態で設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。

【0068】

図９は、変形例に係る太陽追尾装置１００Ａの一部の構成を示す図である。
図９に示すように、カーボンロッド２０及びばね部材３０の周囲には、円筒状に形成された放熱抑制部３３が設けられている。放熱抑制部３３は、ばね部材３０からの放熱を抑制する。放熱抑制部３３は、例えばアクリルなど、一定の剛性を有し、太陽光の少なくとも一部（例、可視光）を透過可能な材料を用いて形成されている。

【0069】

放熱抑制部３３が設けられることにより、ばね部材３０を風雨や温度変化などの外部環境から保護することができる。これにより、梅雨など降水量の多い季節や冬場など外気の温度が低下する季節であっても、好適に用いることができる。また、放熱抑制部３３を着脱可能に設けることにより、夏場や乾燥時には放熱抑制部３３を取り外しておくことも可能である。

【0070】

また、上記実施形態においては、ばね部材３０が水平方向に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。
図１０は、変形例に係る太陽電池４００の構成を示す斜視図である。
図１０に示すように、太陽電池４００は、太陽電池パネルＰと、太陽追尾装置１００Ｂと、連結部ＣＮとを備えている。太陽追尾装置１００Ｂにおいては、ばね部材３０Ｂが３つ設けられており、これら３つのばね部材３０Ｂが鉛直方向に立った状態に配置されている。また、ばね部材３０Ｂの内部にはカーボンロッド２０Ｂが貫通した状態で配置されている。これにより、ばね部材３０Ｂの変形を安定させることができる。

【0071】

このように、ばね部材３０Ｂが鉛直方向に立った状態であっても、上記実施形態の適用は可能である。なお、上記実施形態では、２つのばね部材３０が設けられた構成を例に挙げて説明したが、図１０に示すようにばね部材３０Ｂが３つであってもよい。また、４つ以上ばね部材３０が設けられた構成であってもよい。

【0072】

また、上記実施形態の構成に加えて、ばね部材３０に電流を流すことでばね部材３０の温度を調整可能な構成としてもよい。また、ばね部材３０に対して太陽光を集光する集光部（例、凹面鏡など）が設けられてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、太陽からの光を吸収して発熱する光吸収体としてカーボンロッドを例に挙げて説明したが、これに限られることはなく、太陽からの光を吸収して発熱するように形成された部材であれば、他の材料を用いて形成されていてもよい。また、光吸収体の表面で光を吸収しやすくするように、例えば光吸収体の表面が黒く形成された構成であってもよい。この場合、光吸収体を構成する材料は、樹脂材料であってもよいし、金属材料であってもよい。また、筒状（例、円筒状）に形成されたカーボンロッドの内部が他の材料によって充填された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0074】

Ｐ…太陽電池パネル
Ｐａ…受光面
１０…ステージ
１０ａ…第一辺
１０ｂ…第二辺
１０ｆ…支持面
１１、１２…ロッド保持部
２０、２０Ｂ…カーボンロッド
２０ａ…円筒面
２１…第一ロッド
２２…第二ロッド
３０、３０Ｂ…ばね部材
３１…第一ばね部材
３１ａ…基端部
３１ｂ…先端部
３２…第二ばね部材
３２ａ…基端部
３２ｂ…先端部
３３…放熱抑制部
４０…伝達機構
４１…回転部
４１ａ…外周面
４１ｂ…端面
４２…伝達部材
４３、４４…滑車
１００、１００Ａ、１００Ｂ、Ｆ、ＦＡ…太陽追尾装置
２００、３００、４００…太陽電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図6】