JP2010126926A - 散水をもって発電効率を高める太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】陸屋根のコンクリート床に太陽電池モジュール布設して、散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】陸屋根１７のコンクリート２１の床を基盤とし、その床上に太陽電池モジュール１を一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、太陽電池モジュール１に設けた端子ボックス５と集電主幹ケーブル６を端子接続ケーブル７で接続する。また、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に、一定間隔に散水ヘッド１３を取付けた散水菅１２を管固定金具１５とビス１６で固定して、水源ボックスに接続して散水をする。その散水をもって発電効率を高める。
【選択図】 図1

Description

本発明は、陸屋根に設置される太陽電池モジュールと、散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムに関する。

一般に、太陽電池モジュールは、その傾斜角度を太陽光の最適入射角に設置すると、該モジュール単体での発電効率が最も高まるため、陸屋根や平地等の水平面に設置される場合、
複数の太陽電池モジュールを同一方向に向けて傾斜させて配列している。

ところが、この様な配列形態では、各太陽電池モジュールを近接配置すると、日陰が生じ発電効率が著しく低下するため、間隔を空ける必要があり、設置場所の有効利用が困難である。さらに、傾斜架台に載置し固定するために太陽電池モジュールは強固に作る必要があった。

従来の太陽光発電システムの大半は、太陽電池モジュール単体の発電効率を高める開発に終始している。そのことも大切ではあるが、発電効率が若干低下しても、一般住宅に容易に普及させるために、低価格で施工性の良い太陽光発電システムが求められている。

このようなことから、低価格で施工性の良い太陽電池モジュールが求められる。その可能性に近いものとして薄膜太陽電池モジュールでも利用が可能であり、特許文献１が紹介できる。

特許公開２０００−３４９３２５

しかしながら、従来の太陽光発電システムや太陽電池モジュールには次の問題があった。

従来の太陽光発電システムを構築する太陽電池モジュールは、陸屋根等の水平面に設置される場合、該モジュール単体の発電効率を高めるための傾斜架台が必要であり、それらに付随する付属金物や取付け費用は高額で太陽光発電の普及を妨げている。さらに、該モジュールや傾斜架台の取付けは複雑で、取付け工事の専門性を高め高度な技術者を必要としている。他方、それらの運搬費も多大で太陽光発電の普及をさらに妨げている。

また、架台を必要とする太陽電池モジュールは、強度を高めるための強化ガラスやそれらを囲い固定するフレームで構成されているため、前記強化ガラスを受光面とした太陽電池モジュールは、強化ガラス面よりフレーム厚が突出するため、水平に設置した場合、受光面に雨水等が滞留し易く、受光面の汚れの付着等による発電効率の低下が発生する。

しかも、太陽電池モジュールは気候や温度に左右され易く、夏は温度上昇により発電効率が低下し、冬は積雪により発電しない常態になる。さらに受光面の汚れの付着等による発電効率の低下もある。

そこで、本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールを設置する陸屋根面積を有効に活用し、散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムを提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システムにおいて、コンクリートの床を基盤とし、前記コンクリートの床上に太陽電池モジュールを一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュールを逆ハット形固定フレームで押えて固定し、前記逆ハット形固定フレームの凹部溝内に前記太陽電池モジュールの集電主幹ケーブルと散水菅を挿入固定し、散水をすることで前記太陽電池モジュールの過熱や積雪・汚れを防止して発電効率を高めることを特徴とする太陽光発電システム（請求項１）を提供する。

前記固定された逆ハット形固定フレームの凹部溝内に、前記太陽電池モジュールの集電主幹ケーブルと散水菅を挿入固定し、雨水貯蔵タンクの水を循環して散水することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム（請求項２）を提供する。

前記コンクリートの床を基盤とし、前記コンクリートの床上に太陽電池モジュール間を最小に平面貼設置して、前記太陽電池モジュールによる発電の集電ロスを最小にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電システム（請求項３）を提供する。

前記逆ハット形固定フレームに調整パッキンを備え、前記調整パッキンを変更することで、
前記太陽電池モジュールの厚さが変更されても対応できる、前記逆ハット形固定フレームに調整パッキンを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電システム（請求項４）を提供する。

前記太陽電池モジュールについて、前記太陽電池モジュールの太陽光電池基軸板を耐候性フイルムで包み、前記太陽電池モジュールの受光面の強化ガラスや囲いフレームを使用しないことを特長とする太陽電池モジュール（請求項５）を提供する。

前記太陽電池モジュールの長さに、逆ハット形固定フレームの長さを合わせて、
請求項１記載の一定間隔毎に貼置固定された太陽電池モジュール群の間に点検スペースを設け散水後の循環水路としたことを特徴とする請求項１〜４に記載の太陽光発電システム（請求項６）を提供する。

この様な本発明の散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムによれば、コンクリートの床を基盤とし、そのコンクリートの床上に太陽電池モジュールを一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュールを逆ハット形固定フレームで押えて固定することで、従来のような傾斜架台やその取付けも、さらに、前記太陽電池モジュールの補強も必要がなくなり施工が容易になる。また、前記固定された逆ハット形固定フレームの凹部溝内を、散水用配管ピットとして散水配管することで、逆ハット形固定フレーム上が歩行できるとともに、散水をすることで前記太陽電池モジュールの加熱や積雪・汚れ防止が可能になり、発電効率を高めることができる。

また、前記逆ハット形固定フレームに調整パッキンを備えたことで、多種多様な厚さの前記太陽電池モジュールが利用できる。さらに、前記太陽電池モジュールの長さに、逆ハット形固定フレームの長さを合わせて、請求項１記載の固定された太陽電池モジュール群の間に点検スペースを設け、散水後の水路としたことで散水した水は、陸屋根を流れ軒樋から雨水貯蔵タンクにもどり循環する散水が可能となる。

以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムの一実施形態を示す陸屋根の平面図である。図２は図1のＡ部の詳細図で、図3は図1のＣ部の拡大詳細図、図４は図1のＤ部の拡大詳細図、図５は図1のＥ部の拡大詳細図、図６は図２のＢ部の断面詳細図である。また、図７は図６のＢ部の二分の一原寸図である。

本実施形態の図面について説明すれば、図１は陸屋根１７のコンクリート２１の床を基盤とし、その床上に太陽電池モジュール１を一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定する、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を取付け、一部に水源ボックスを設けている。また、前記太陽電池モジュール１の集電主幹ケーブル６の電源引き込みボックスも備え、さらに、陸屋根の散水や雨水を集水する軒樋１９も備えている。他方、全体の太陽光発電システムを点検できる点検スペースを設けて、散水や雨水の集水を容易にしている。

図2は図1のＡ部の詳細図で、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を管固定金具１５とビス１６で固定して、散水菅１２に一定間隔に散水ヘッド１３を取付けている。また、前記太陽電池モジュール１に設けた端子ボックス５と集電主幹ケーブル６を端子接続ケーブル７で接続している。

図3は図1のＣ部の拡大詳細図で、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を管固定金具１５とビス１６で固定して、散水菅１２に一定間隔に散水ヘッド１３を取付けている。また、前記太陽電池モジュール１に設けた端子ボックス５と集電主幹ケーブル６を端子接続ケーブル７で接続している。また、前記太陽電池モジュール１群の間には点検スペースを設けている。

図４は図1のＤ部の拡大詳細図で、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に集電主幹ケーブル６を配線し、前記太陽電池モジュール１に設けた端子ボックス５と端子接続ケーブル７の取り合いを示し、さらに、電源引き込みボックス８を示したものである。

図５は図1のＥ部の拡大詳細図で、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、前記固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を管固定金具１５とビス１６で固定して、散水菅１２が接続される水源ボックス１１を示したものである。

図6は図２のＢ部の断面詳細図で、化粧打ち込み型枠２３と断熱材２２の上にコンクリート２１を打設されてなる、陸屋根１７を基盤とし、その床上に前記太陽電池モジュール１を一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を取付けた状態を示したものである。

図７は図６のＢ部の二分の一原寸図で、化粧打ち込み型枠２３と断熱材２２の上にコンクリート２１を打設されてなる、陸屋根１７を基盤とし、その床上に前記太陽電池モジュール１を接着フイルム４で貼置して、調整パッキン１４を備えた、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で押えて固定し、固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を菅固定金具１５とビス１６で固定した、その逆ハット形固定フレーム９部分を拡大した二分の一原寸図である。

本実施形態の散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムについて説明する。

陸屋根１７のコンクリート２１の床を基盤とし、その床上に複数の前記太陽電池モジュール１を一定間隔毎に貼置した場合、前記太陽電池モジュール１の発電効率が低下する。

さらに、前記太陽電池モジュール１を図1に示すように平面に設置した場合、積雪や汚れによる発電効率が低下する。

そこで、ほん実施形態では、図１に示すように、散水ヘッド１３を一定間隔で備えられた散水菅１２を図１に示す全ての配管布設を完了させて、雨水利用貯蔵タンク２４(図面なし)の水を散水し、その水を軒樋で回収して、循環させて散水することで、太陽電池モジュール１の過熱による発電効率の低下や積雪や汚れによる発電効率の低下が防止できる。

さらに、図１に示すように、陸屋根１７を有効に利用した、前記太陽電池モジュール１の配置により、配線ロスを大幅に削減して発電効率を高めた。

これらのことにより、従来の太陽電池モジュールは、その傾斜角度を太陽光の最適入射角に設置して発電効率を高めているが、太陽の位置は季節によって、時間によって刻々と変わるものであり、建物の向きも形も様々である状態で、太陽光の最適入射角を求めることは困難であり、集積電気量は結果によって決まっているのが現状である。本発明は年間を通じて、従来の太陽光の最適入射角を得るために傾斜架台を使用した、高価格な太陽光発電システムと比較して、価格効果を考慮すれば大きな開きは生じない。

しかも、従来の太陽光の最適入射角を得るために傾斜架台を使用した太陽光発電システムの場合、夏日の温度により太陽電池モジュール１の過熱による発電効率の低下や積雪による発電効率の低下を考慮した場合、本発明の優位性は高い。

また、従来の太陽光の最適入射角を得るために傾斜架台を使用した太陽電池モジュール１のばあい、併設する太陽電池モジュール１に日陰が生じるため、間隔が必要となり陸屋根１７の有効な配置ができない。

さらに、陸屋根１７の住宅の場合、従来の太陽光の最適入射角を得るために傾斜架台を使用した太陽電池モジュール１を設置した場合、外観の意匠を破壊する。

日本の住宅地は狭いため、三層階で３ＬＤＫの鉄筋コンクリート住宅を想定して、最上階屋上の陸屋根を設定した。図１に示すように、陸屋根１７のコンクリート２１の床を基盤とし、その床上にフレームを使用しない、太陽電池モジュール１を一定間隔毎に貼置して、前記太陽電池モジュール１を逆ハット形固定フレーム９で、図７に示すようにフレーム固定ビス１０で押えて固定し、図１に示すように太陽電池モジュール１と逆ハット形固定フレーム９の布設を完了する。その固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に集電主幹ケーブル６を挿入して、図２、図３、図４に示したように、前記太陽電池モジュール１に設けられた端子ボックス５と端子接続ケーブル７を用いて接続をして、電源引き込みボックス８への接続も完了させる。さらに、水源ボックス１１から、散水ヘッド１３を一定間隔で備えられた散水菅１２を、固定された逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に菅固定金具１５とビス１６を用いて、図１に示す全ての配管布設を完了させる。他方、陸屋根１７の周囲に軒樋１９が設けてあり、鉄筋コンクリート住宅に常設されている雨水利用貯蔵タンク２４(図面なし)と連結配管されている。前記散水設備で散水すれば、太陽電池モジュール１が太陽熱による加熱での発電効率の低下や積雪による発電効率の低下、さらに、汚れによる発電効率の低下が防止できる。また、図１、図２、図３、に示したように点検スペース１８を設けることで、点検が容易に出来るとともに、点検スペース１８は散水の水を軒樋１９に流す水路となる。

また、図７に示すように、三層階で３ＬＤＫの鉄筋コンクリート住宅における、化粧打ち込み型枠２３と断熱材２２の上にコンクリート２１を打設されてなる、陸屋根１７を基盤とし、その床上に前記太陽電池モジュール１を貼置して、前記太陽電池モジュール１を調整パッキン１４が備えられた逆ハット形固定フレーム９をフレーム固定ビス１０で固定する。他方、前記調整パッキン１４の厚さを変えることで、逆ハット形固定フレーム９は多種多様な厚さの前記太陽電池モジュール１が利用できる。そのほか、逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に散水菅１２を菅固定金具１５とビス１６を用いて、埋設固定することで、逆ハット形固定フレーム９の上を歩行することが出来る。さらに、逆ハット形固定フレーム９の凹部溝内に、集電主幹ケーブル６を収納することで、集電主幹ケーブル６の保護が出来るメリットが生じる。

この発明の、散水をもって発電効率を高める太陽光発電システム、の特長は多能工での施工が可能で、工期も早く低価格である。また、多種多様な厚さやシステムの太陽電池モジュールが利用できることにある。さらに、太陽電池モジュール１の平面設置による発電効率の低下を散水によって補ったことは特に大きな効果である。なぜならば、夏場の温度上昇による太陽電池モジュールの発電効率の低下の防止に加えて陸屋根の温度が下げることにある。他方、地球温暖化時代、一般住宅の太陽光発電化は必須であり、本発明により一般住宅の太陽光発電の普及が促進できることを確信している。

なお、この発明において、実施例や図面に示した各部材は、一例を示したものであり、同様の機能を果たす公知の他の部材で置き換えることは可能である。例えば太陽電池モジュールについては他社の製品に置換しても発明を支障なく実施することができる。

本発明の本発明の散水をもって発電効率を高める太陽光発電システムと設置方法の一実施形態を示す陸屋根の平面図である。 は図1のＡ部の詳細図である。 は図1のＣ部の拡大詳細図である。 は図1のＤ部の拡大詳細図である。 は図1のＥ部の拡大詳細図である。 は図２のＢ部の断面詳細図である。 は図６のＢ部の二分の一原寸図である。

符号の説明

１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池基軸板
３ 耐候性フイルム
４ 接着フイルム
５ 端子ボックス
６ 集電主幹ケーブル
７ 端子接続ケーブル
８ 電源引き込みボックス
９ 逆ハット形固定フレーム
１０ フレーム固定ビス
１１ 水源ボックス
１２ 散水菅
１３ 散水ヘッド
１４ 調整パッキン
１５ 菅固定金具
１６ ビス
１７ 陸屋根
１８ 点検スペース
１９ 軒樋
２０ 貯水タンク
２１ コンクリート
２２ 断熱材
２３ 化粧打ち込み型枠
２４ 雨水利用貯蔵タンク(図面はなし)

Claims (6)

1. 複数の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システムにおいて、
   コンクリートの床を基盤とし、
   前記コンクリートの床上に太陽電池モジュールを一定間隔毎に貼置して、
   前記太陽電池モジュールを逆ハット形固定フレームで押えて固定し、
   前記逆ハット形固定フレームの凹部溝内に
   前記太陽電池モジュールの集電主幹ケーブルと散水菅を挿入固定し、
   散水をすることで前記太陽電池モジュールの過熱や積雪・汚れを防止して発電効率を高めることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記固定された逆ハット形固定フレームの凹部溝内に、
   前記太陽電池モジュールの集電主幹ケーブルと散水菅を挿入固定し、
   雨水貯蔵タンクの水を循環して散水することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記コンクリートの床を基盤とし、
   前記コンクリートの床上に太陽電池モジュール間を最小に平面貼設置して、
   前記太陽電池モジュールによる発電の集電ロスを最小にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
4. 前記逆ハット形固定フレームに調整パッキンを備え、
   前記調整パッキンを変更することで、
   前記太陽電池モジュールの厚さが変更されても対応できる、
   前記逆ハット形固定フレームに調整パッキンを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
5. 前記太陽電池モジュールについて、
   前記太陽電池モジュールの太陽光電池基軸板を耐候性フイルムで包み、
   前記太陽電池モジュールの受光面の強化ガラスや囲いフレームを使用しないことを特長とする太陽電池モジュール。
6. 前記太陽電池モジュールの長さに、逆ハット形固定フレームの長さを合わせて、
   請求項１記載の一定間隔毎に貼置固定された太陽電池モジュール群の間に点検スペースを設け散水後の循環水路としたことを特徴とする請求項１〜４に記載の太陽光発電システム。

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