JP2013149794A

JP2013149794A - 太陽光発電装置

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Publication number: JP2013149794A
Application number: JP2012009179A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takemura; 敏之竹村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】敷設面積に対して太陽電池パネルを多く配置することができる太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電装置１０の構成として、反射部５０を、縦断面視において、太陽電池パネルに４０対して、４５°を超えない角度傾斜させるとともに太陽電池パネル４０との間が先端側において拡開するように配置し、太陽電池パネル４０を、縦断面視において、上下方向に沿った幅Ｈが、反射部５０と太陽電池パネル４０との開口幅Ｗを超える長さとする。太陽電池パネル４０を、上下方向に沿って配設される主受光部４１ａ、４２ａと、主受光部４１ａ、４２ａより先端側で主受光部４１ａ、４２ａに対して反射部５０と反対側に傾斜して配設される副受光部４１ｂ、４２ｂと、を備える構成とする。反射部５０を、縦断面視において太陽電池パネル４０側に突出する円弧状に形成された円弧面部５３ａ、５６ａを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、敷設面積に対し太陽電池パネルを多く配置することができる太陽光発電装置に関する。

従来の太陽光電池モジュールとして、特許文献１に記載されるものがあり、これによれば、入射側透明基板と、この透明基板に対して略垂直に接地される略板状の太陽電池と、この太陽電池の受光面に接する垂直面と、透明基板に接する水平面と、透明基板を透過した入射光を反射して太陽電池に向かわせる反射面とを有する支持体と、を備えていた。

特開２００１−２１０８５４号公報

しかし、上記太陽光電池モジュールでは、支持体は縦断面視で直角二等辺三角形の形状を有していて、水平方向と垂直方向の辺の長さが等しいので、通常の水平方向に沿って配置される太陽光発電装置と敷設面積に対して配置できる太陽電池の数量は変わらないという課題があった。

本発明は上記事情に鑑み、敷設面積に対して太陽電池パネルを多く配置することができる太陽光発電装置を提供するものである。

請求項１記載の発明では、反射部を、縦断面視において、太陽電池パネルに対して、４５°を超えない角度傾斜させるとともに太陽電池パネルとの間が先端側において拡開するように配置し、太陽電池パネルを、縦断面視において、太陽電池パネルの立設方向の幅が、反射部と太陽電池パネルとの開口幅を超える長さを有する構成としている。

これにより、太陽電池パネルの立設方向に沿った幅が、太陽電池パネルの反射部と太陽電池パネルとの開口幅を超えた長さ分、太陽電池パネルを多く配置可能となり、敷設面積に対して太陽電池パネルを多く配置することができる。

請求項２記載の発明では、太陽電池パネルを、太陽電池パネルの立設方向に沿って配設される主受光部と、主受光部より太陽電池パネルの先端側で主受光部に対して反射部と反対側に傾斜して配設される副受光部と、を備える構成としている。

これにより、太陽光の入射方向に沿って太陽電池パネルを配置した際に、主に散乱光を受光していた太陽電池パネルの先端側の部位で太陽光の入射光を直接受けることが可能となり、太陽光発電装置全体の発電効率を高めることができる。

請求項３記載の発明のように、反射部を、縦断面視において太陽電池パネル側に突出する円弧状に形成された円弧面部を有する構成とすれば、円弧面部において太陽光が拡散して反射するので、太陽電池パネルの太陽光を受けない部分を減らすことができる。

請求項４記載の発明のように、円弧面部を複数配設して、先端側の円弧面部が、基端側に配置された円弧面部に対して太陽電池パネルの立設方向に沿って入射する太陽光の入射を遮らないように形成すれば、先端側の円弧面部により、基端側に配置された円弧面部への太陽光の入射が遮られることがなくなり、反射部の反射効率を高めることができる。

本発明の一実施形態による太陽光発電装置の正面図である。本発明の一実施形態による太陽光発電装置の使用状態の斜視図である。本発明の一実施形態による太陽光発電装置の太陽光Ｓの受光作用の説明図である。

本発明による太陽光発電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の太陽光発電装置は当該構成に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。以下の説明において、図１紙面における上下を上下方向、図１紙面における左右を左右方向、図１紙面における手前方向を前、紙面奥方向を後ろとする。

太陽光発電装置１０は、図１、２に示すように、支持台２０と、支持台２０から上方に延びる柱部材３０と、柱部材３０から上方に延びて配設される太陽電池パネル４０と、太陽電池パネル４０に太陽光Ｓを反射させる反射部５０と、電装部品等が収納される箱状の筐体６０と、を備えている。

支持台２０は、太陽電池パネル４０及び反射部５０を支持可能な剛性を有した箱状に形成され、太陽光発電装置１０が敷設される場所の地面等に設置されている。

柱部材３０は、左柱部材３１と、右柱部材３２と、で構成され、それぞれ板状に形成され、支持台２０から上方に延びて、かつ、左柱部材３１と、右柱部材３２とが、前後方向に沿って互いに平行となるように配置されている。

左柱部材３１及び右柱部材３２は、下柱部３１ａ、３２ａと、前後方向からみて下柱部３１ａ、３２ａより幅が小さく形成された上柱部３１ｂ、３２ｂと、をそれぞれ有している。

太陽電池パネル４０は、上下方向に沿った幅Ｈが、反射部５０の後述する円弧面部５３ａ、５６ａと太陽電池パネル４０との左右方向における開口幅Ｗを超える長さを有している。本実施形態では、開口幅Ｗに対し太陽電池パネル４０の上下方向に沿った幅Ｈが約二倍の長さを有して形成されている。

太陽電池パネル４０は、モジュール化されて自立可能な剛性を有した平板状に形成され、左パネル部４１と、右パネル部４２と、で構成されている。

左パネル部４１は、上下方向に沿って配設される主受光部４１ａと、主受光部４１ａより上側（特許請求の範囲の先端側に相当する）で主受光部４１ａに対して反射部５０の後述する左反射部５１と反対側に傾斜して配設される副受光部４１ｂと、を備えて構成されている。

右パネル部４２は、上下方向に沿って配設される主受光部４２ａと、主受光部４２ａより上側で主受光部４２ａに対して反射部５０の後述する右反射部５４と反対側に傾斜して配設される副受光部４２ｂと、を備えて構成されている。

本実施形態では、各副受光部４１ｂ、４２ｂは、太陽電池パネル４０の各主受光部４１ａ、４２ａに対し５°傾斜して配置されている。

主受光部４１ａの上端部と副受光部４１ｂの下端部とは連結部材４１ｃを介して連結され、主受光部４２ａの上端部と副受光部４２ｂの下端部とは連結部材４２ｃを介して連結され、副受光部４１ｂ、４２ｂの上端部どうしが接するように形成され、主受光部４１ａ、主受光部４２ａの下端部と上柱部３１ｂ、３２ｂの上端部とでそれぞれ連結されている。

主受光部４１ａと副受光部４１ｂの左側の面が太陽光Ｓを受光する受光面とされ、主受光部４２ａと副受光部４２ｂの右側の面が太陽光Ｓを受光する受光面とされている。

筐体６０は、電装部品等が収納可能な箱状に形成され、左右の面でそれぞれ太陽電池パネル４０の主受光部４１ａ、４２ａに支持されている。

太陽電池パネル４０は、ケーブル等により図示しない昇圧回路、パワーコンディショナーに接続されている。

反射部５０は、左反射部５１と、右反射部５４と、で構成されている。

左反射部５１は、支持部材５２と、太陽光Ｓを反射する反射部材５３と、を備えて構成されている。右反射部５４は、支持部材５５と、太陽光Ｓを反射する反射部材５６と、を備えて構成されている。

支持部材５２、５５は平板状に形成され、反射部材５３、５６が装着される装着部５２ａ、５５ａと、上柱部３１ｂ、３２ｂの上端部に支持される基部５２ｂ、５５ｂと、をそれぞれ有している。

装着部５２ａ、５５ａは、前後方向（特許請求の範囲における縦断面視方向に相当する。）からみて、太陽電池パネル４０の主受光部４１ａ、４２ａに対しに対して、４５°を超えない角度傾斜するとともに太陽電池パネル４０との間が上側（特許請求の範囲における先端側）において拡開するようにそれぞれ配置されている。

本実施形態では、各装着部５２ａ、５５ａは、太陽電池パネル４０の各主受光部４１ａ、４２ａに対し２０°傾斜して配置されるとともに各副受光部４１ｂ、４２ｂに対し２５°傾斜して配置され、それぞれの上端が太陽電池パネル４０の副受光部４１ｂ及び副受光部４２ｂの上端と略同一の高さに形成されている。

反射部材５３、５６は、本実施形態では、前後方向からみて太陽電池パネル４０側に突出する円弧状に湾曲した板で形成された円弧面部５３ａ、５６ａを有している。

円弧面部５３ａ、５６ａは、いずれも同一の曲率の円弧に形成され、装着部５２ａ、５５ａの板面に沿ってそれぞれ三か所配設され、上側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａは、太陽光Ｓが上下方向に沿って入射した時に、下側（特許請求の範囲における基端側）に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａに対する太陽光Ｓの入射を遮らないように形成されている。

つまり、太陽光Ｓが上下方向に沿って入射する場合において、上側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａは、円弧面部５３ａ、５６ａの各境界部分において支持部材５２、５５の装着部５２ａ、５５ａに対して２０°の角度で入射する太陽光Ｓを仮想線として考えると、その仮想線に接触しないように形成されている。

太陽光発電装置１０の太陽光Ｓの受光作用について説明する。以下の説明では、太陽光Ｓが上下方向に沿って入射するものとする。

図３に示すように、仮に反射部材５３、５６が平板状であったならば、太陽電池パネル４０に対し傾斜角度を４５°より小さくさせるにつれて、光の入射角と反射角は等しいことから、反射部材５３、５６における太陽光Ｓを反射して太陽電池パネル４０に当たる部分の下端が、上方に上がっていき、反射部材５３、５６の下端側に太陽光Ｓを太陽電池パネル４０に対して当てられない部分が生じることになる。

本実施形態において反射部材５３、５６は、太陽光Ｓの入射方向に対して２０°傾斜しているので、入射角と反射角は等しいことより、仮に反射部材５３、５６が平板状であったならば平板状の反射部材５３、５６に対して２０°の角度で反射する。つまり、反射部材５３、５６の傾斜角度２０°に太陽光Ｓの反射角度を足した４０°で太陽電池パネル４０に太陽光Ｓは入射することになる。言いかえれば、太陽電池パネル４０の受光部分に対し４０°上方となる部分が反射部材５３、５６の太陽光Ｓを太陽電池パネル４０に当てる部分となる。特に主受光部４１ａと主受光部４２ａの下端部から４０°上方より下側の反射部材５３、５６は、太陽光Ｓを太陽電池パネル４０に当てられないので、支持部材５２、５５の配置によっては太陽光Ｓを反射しないデッドスペースとなってしまうおそれがある。

本実施形態では、反射部材５３、５６を前後方向からみて太陽電池パネル４０側に突出する円弧状に湾曲した板で形成することで、装着部５２ａ、５５ａと円弧面部５３ａ、５６ａの接線の角度が太陽電池パネル４０に対する傾斜角度となるので、円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２における太陽電池パネル４０に対する傾斜角度は装着部５２ａ、５５ａと同じ２０°となる。

前後方向からみて円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より上側の部分は、装着部５２ａ、５５ａの太陽電池パネル４０に対する傾斜角度より徐々に円弧面部５３ａ、５６ａとの接線の角度が増し、太陽電池パネル４０への太陽光Ｓの入射角度が４０°より大きくなるため、入射角が９０°に近いほど発電効率が高くなる太陽電池パネルの特性より、太陽電池パネル４０の発電効率を高めることに寄与する。

また、上側に配置された円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より上側の部分で反射した太陽光Ｓの一部は、各副受光部４１ｂ、４２ｂの下側の受光面に当てることが可能となる。この際、各副受光部４１ｂ、４２ｂ下側の受光面では、太陽光Ｓを直接受光するとともに円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より上側の部分による入射角度の増加分及び各副受光部４１ｂ、４２ｂの各主受光部４１ａ、４２ａに対する傾斜角度５°分入射角度が増加した太陽光Ｓを受光することになる。

前後方向からみて円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より下側の部分は、装着部５２ａ、５５ａの太陽電池パネル４０に対する傾斜角度より徐々に円弧面部５３ａ、５６ａとの接線の角度が減じ、太陽電池パネル４０への太陽光Ｓの入射角度が４０°より小さくなる。

円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より下側の部分で反射した太陽光Ｓの一部は、下側に配設された円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より上側の部分の一部に当って再反射し、太陽電池パネル４０への入射角度が４０°より大きくなるため発電効率を高めることに寄与する。

また、仮に反射部材５３、５６が三角形状であったならば、太陽電池パネル４０側の頂点を挟む二辺の太陽電池パネル４０に対する傾斜角度の違いによって、太陽電池パネル４０側の頂点を境にして太陽光Ｓの入反射角度が異なることになり、太陽光Ｓを太陽電池パネル４０に当てられないデッドスペースが発生することになる。円弧面部５３ａ、５６ａは、凸曲面であり太陽光Ｓを拡散して反射する特性を有し、太陽光Ｓを斜め下側に切れ目なく拡散して反射するので、太陽光Ｓを太陽電池パネル４０に当てられないデッドスペースをなくすことに寄与する。

上側（入射口側）の円弧面部５３ａ、５６ａの突出を大きくしてしまうと、それよりも下側の円弧面部５３ａ、５６ａで発電効率を高めることに寄与する円弧面部５３ａ、５６ａの頂点Ｐ１、Ｐ２より上側の部分において、太陽光Ｓを反射させることができない部分が発生するので、下側に配置された円弧面部５３ａ、５６ａに対する太陽光Ｓの入射を遮らないように形成することは、発電効率を高めること及び反射部材５３、５６自体のデッドスペースをなくすことに寄与する。

本実施形態の１０では、反射部５０を、前後方向からみて、太陽電池パネル４０に対して、４５°を超えない２０°傾斜させるとともに太陽電池パネル４０との間が上側（先端側）において拡開するように配置し、太陽電池パネル４０を、前後方向からみて、上下方向に沿った幅Ｈが、反射部５０と太陽電池パネル４０との開口幅Ｗを超える長さを有する構成としている。

これにより、太陽電池パネル４０の上下方向に沿った幅Ｈが、太陽電池パネル４０の反射部５０と太陽電池パネル４０との開口幅Ｗを超えた長さ分に、前後方向に沿った長さを乗じた面積分、太陽電池パネル４０を多く配置可能となり、敷設面積に対して太陽電池パネル４０を多く配置することができる。

また、太陽電池パネル４０を、上下方向に沿って配設される主受光部４１ａ、４２ａと、主受光部４１ａ、４２ａより上側（先端側）で主受光部４１ａ、４２ａに対して左反射部５１、右反射部５４と反対側にそれぞれ傾斜して配設される副受光部４１ｂ、４２ｂと、を備える構成としている。

これにより、太陽光Ｓの入射方向に沿って太陽電池パネル４０を配置した際に、主に散乱光を受光していた太陽電池パネル４０の上側（先端側）の部位で太陽光Ｓの入射光を直接受けることが可能となり、太陽光発電装置１０全体の発電効率を高めることができる。

また、反射部５０を、縦断面視において太陽電池パネル４０側に突出する円弧状に形成された円弧面部５３ａ、５６ａを有する構成とすれば、円弧面部５３ａ、５６ａにおいて太陽光Ｓが拡散して反射するので、太陽電池パネル４０の太陽光Ｓを受けない部分を減らすことができる。

また、円弧面部５３ａ、５６ａを、いずれも同一の曲率の円弧に形成され、支持部材５２、５５の板面に沿ってそれぞれ三か所配設して、上側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａを、下側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａの太陽光Ｓの入射を遮らないように形成しているので、上側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａにより、下側に配置された各円弧面部５３ａ、５６ａの太陽光Ｓの入射を遮られることがなくなり、反射部５０の反射効率を高めることができる。

なお、太陽光発電装置１００の発電効率を高めるため、光センサを備えた受信回路と、受信回路からの出力を受ける判別回路と、判別回路からの出力が入る指令回路と、指令回路からの出力によって作動する駆動装置と、を備える構成とすることで、支持台２０を上下方向に沿った方向を軸として回動可能とするとともに、柱部材３０を下端部で前後方向に沿った方向を軸として回動可能として、太陽の移動に応じて自動的に追尾させることも可能である。

また、反射部材５３、５６を、平板状に形成された平坦面と、円弧面部５３ａ、５６ａとを有する構成として、太陽電池パネル４０に入射する太陽光Ｓを調節することも可能である。

また、反射部５０は、左反射部５１と、右反射部５４と、を連結して一体構成とすることもできる。

また、円弧面部５３ａ、５６ａの突出高さは本実施形態では、同一にしているがこれにはこだわらない、下側の円弧面部５３ａ、５６ａの突出を多く、上側の円弧面部５３ａ、５６ａの突出を少なくする構成とすることができる。

なお、太陽電池パネル４０は、シリコン半導体を材料とするもの、化合物半導体を材料とするものを用いることができる。

太陽光発電装置１０では、太陽電池パネル４０を中心として反射部５０を左右両方向に拡開して形成されているが、筐体６０の左右方向の幅を小さく形成して、左柱部材３１と左パネル部４１と左反射部５１との左側の構成のみで太陽光発電装置を構成したり、右柱部材３２と右パネル部４２と右反射部５４との右側の構成のみで太陽光発電装置を構成したりすることもできる。

１０太陽光発電装置
４０太陽電池パネル
４１ａ主受光部
４１ｂ副受光部
４２ａ主受光部
４２ｂ副受光部
５０反射部
５３ａ円弧面部
５６ａ円弧面部
Ｓ太陽光
Ｈ幅
Ｗ開口幅

Claims

支持台と、支持台から立設される太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルに太陽光を反射させる反射部と、を備えた太陽光発電装置であって、
前記反射部は、縦断面視において、前記太陽電池パネルに対して、４５°を超えない角度傾斜するとともに前記太陽電池パネルとの間が先端側において拡開して配置され、
前記太陽電池パネルは、縦断面視において、前記太陽電池パネルの立設方向の幅が、前記反射部と前記太陽電池パネルとの開口幅を超える長さを有していることを特徴とする太陽光発電装置。
前記太陽電池パネルは、
前記太陽電池パネルの立設方向に沿って配設される主受光部と、
前記主受光部より前記太陽電池パネルの先端側で前記主受光部に対して前記反射部と反対側に傾斜して配設される副受光部と、
を備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
前記反射部が、縦断面視において前記太陽電池パネル側に突出する円弧状に形成された円弧面部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光発電装置。
前記円弧面部が複数配設され、先端側の前記円弧面部が、基端側に配置された円弧面部に対して前記太陽電池パネルの立設方向に沿って入射する前記太陽光の入射を遮らないように形成されていることを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置。