JP2013535959A - 温室用ソーラエネルギモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、温室用ソーラエネルギモジュールに関し、複数のソーラパネル２１を縦横の配列方式により温室１の頂部に設け、特定の受光方向へ傾けた屋根１２をモジュール化し、植物を栽培する栽培エリア１０が温室１内部に形成され、屋根１２により栽培エリア１０と外界の大気とを離間し、ソーラパネル２１と温室１とを一体化させることにより、ソーラパネル２１及び温室１の建設コストを節約するとともに、ソーラパネル２１が受ける太陽熱の放射エネルギを増やす。

Description

本発明は、温室用ソーラエネルギモジュールに関し、特に、植物を栽培する温室で用い、温室の頂部に配置される複数のソーラーパネルに関する。

温室（又は農業ハウスとも称する）は、植物を栽培するために用いる室内農業施設であり、一般に見かける温室は、複数のブラケットを組み合わせて棚状に形成し、その周囲及び頂部には、温室内で栽培される植物に太陽光が直接照射されるように、防虫ネット、ガラス、透明プラスチックプレート又は透明プラスチックフィルムが取り付けられ、太陽の電磁放射を受けて加熱を行い、温室内外の空気の対流を減らしたり止めたりし、温室内の空気、水及び土壌を温めて植物の成長に有利な栽培エリアを形成する。

温室内部には、植物の成長に有利な独立した自然環境が形成されるため、内陸部、山地、砂漠又は高緯度などのエリアにおける食料供給上、その重要性は次第に高まっている。しかし、温室内の各種植物栽培用基本設備（例えば、植物栽培ランプ、スプリンクラー設備及びファンなど）に必要な電力は、上述の内陸部、山地、砂漠又は高緯度などの地域では取得することが容易でなく、温室自体に独立した発電能力が備えられていない場合、上述したような各地域において、使用したり普及させたりすることは困難である。

従来、独立した発電能力が備えられた温室としては、ソーラーパネルを配置して電気を供給する技術が、特許文献１及び特許文献２において開示されているが、それら特許文献では、太陽光の熱放射エネルギを受けるのに好ましい設置位置及び方向が具体的に開示されていない。また、特許文献３及び特許文献４では、ソーラーパネルを屋根の上に設置することが具体的に開示されているが、太陽光を受けるのに好ましい方向が具体的に開示されておらず、太陽熱の放射エネルギを十分に受けることができないという問題が存在した。上述した従来の温室の栽培エリアでは、一般に陰性植物を栽培するための日陰栽培エリアと、陽性植物を栽培するための日向栽培エリアとに分けられ、上述した従来技術のソーラーパネルは、温室に電気を供給する以外に、太陽光の照射を防いだり、制限したり、開放したりする関連手段が構造に設けられていないため、改善の余地が依然としてある。

台湾特許第５１３９１４号明細書 台湾実用新案登録第３４１４０６号明細書 中国特許第２００４２００２１５００．５号明細書 中国特許第２００７１０１４３１８４．７号明細書

本発明の目的は、植物栽培用の温室に対し、ソーラモジュールを提供し、従来技術のソーラパネルと、温室の日陰又は日向栽培エリアとの相対的な配置関係を大幅に改善するとともに、栽培エリア内に太陽光が照射されることを直接防いだり、制限したり、開放したりし、ソーラパネルの設置位置及びその方向が一致しないことにより、ソーラパネルが受ける太陽熱の放射エネルギの効率が理想的でないという問題点を解決することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の温室用ソーラエネルギモジュールは、陰性植物を栽培するための日陰栽培エリアが内部に形成された温室と、温室の頂部に縦横に配列され、特定の受光方向へ傾けた屋根を形成し、日陰栽培エリアと外界の大気とを離間させるとともに、屋根が平坦状に形成され、適宜な円弧状に変化した表面に形成された複数の非透過型ソーラパネルと、を含む。

非透過型ソーラパネルで温室の屋根を構成し、陰性植物を栽培する温室を形成し、ソーラパネルにより日陰栽培エリア内に太陽光が直接照射されることを防ぎ、ソーラパネル、温室及びその日陰栽培エリアを一体化させることにより、ソーラパネル及び温室の建設コストを節約し、温室の頂部で太陽光の照射を受けることができるようにソーラパネルの設置位置及び傾斜方向を提供し、ソーラパネルが受ける太陽熱の放射エネルギを増やすとともに、温室を発電プラントとして用いることにより温室が設置された土地の利用価値を高める。

温室の頂部に地球の南、北軸に沿って枢設されたシャフトを温室の両端部まで延伸させ、ソーラパネルをシャフト上に配置し、シャフトを回転させてソーラパネルを制御し、地球の東、西方に沿って太陽追尾の位置決め角度へ揺動させ、ソーラパネルが受ける太陽熱の放射エネルギをさらに増やす。

ソーラパネルの底面には、日陰栽培エリア内の光反射面へ太陽光を反射させ、日陰栽培エリア内に達する太陽光を増やす。

また、本発明のもう一つの温室用ソーラエネルギモジュールは、陰性植物を栽培するための日陰栽培エリアが内部に形成された温室と、温室の頂部に縦横に配列され、特定の受光方向に傾けた屋根を形成し、日向栽培エリアと外界の大気とを離間させるとともに、屋根を平坦状に形成したり適宜な円弧状に変化した表面に形成したりした、複数の透過型ソーラパネルと、を含む。

透過型ソーラパネルで温室の屋根を構成し、陽性植物を栽培する温室を形成し、ソーラパネルを直接開放して日向栽培エリア内に太陽光を照射させ、ソーラパネル、温室及びその日陰栽培エリアを一体化させることにより、ソーラパネル及び温室の建設コストを節約するとともに、ソーラパネルが受ける太陽熱の放射エネルギを増やす。

透過型ソーラパネルは、特定波長の光線を透過させることができ、ソーラパネルにより太陽光が日向栽培エリア内に照射されることを直接制限し、日向栽培エリア内の陽性植物の成長、開花又は果実の結実速度を高める。

温室の頂部には、地球の南、北軸に沿って枢設されたシャフトが、温室の両側端部まで延伸され、ソーラパネルがシャフト上に配置され、シャフトを回転させてソーラパネルを地球の東、西方向に沿って、太陽追尾の位置決め角度へ揺動させ、ソーラパネルが受ける太陽熱の放射エネルギをさらに増やす。

また、本発明は、上述した温室を地球の北半球地表へ設置し、特定の受光方向を南向きにするか、上述した温室を地球の南半球地表へ設置し、特定の受光方向を北向きにする。

上述した栽培エリアの頂部には、複数の植物栽培ランプが設けられ、この栽培ランプは、特定波長の光線を出射する１つ以上の発光ダイオードからなる。

温室の北側には、連通したサブ温室が延設され、その内部に陽性植物を栽培するためのサブ日向栽培エリアが形成され、サブ温室の頂部には、北方に傾いた透過型の平坦状天井が設けられ、サブ日向栽培エリアと外界の大気とを離間し、温室内に植える植物を多様化させる。

屋根と天井とが隣接した端部間には、垂直壁面が接続され、垂直壁面上には、温室内外の空気を流通させて排熱を迅速に行い、温室内の温度を調節するファンが設けられている。

本発明の第１実施例の配置図である。 本発明の第２実施例の配置図である。 図１の実施例の他の実施形態の配置図である。 図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図４の使用状態図である。 本発明の第３実施例の配置図である。 本発明の第４実施例の配置図である。

本発明を明確かつ十分に開示し、好適な実施例の図面を列挙し、以下、その実施方式を詳細に説明する。
＜実施方式＞

まず、図１は、本発明の第１実施例の配置図であり、本発明の温室用ソーラエネルギモジュールを説明し、温室１及び複数の非透過型ソーラパネル２１を含む。温室１の内部には、陰性植物９１を栽培するための日陰栽培エリア１０が形成され、日陰栽培エリア１０の頂部に設けられた複数のスプリンクラーヘッド３により、日陰栽培エリア１０の底部に植えられた陰性植物９１に散水を行って植物の成長を促す。温室１の周壁１１に周設した防虫ネット、プラスチックプレート、ガラス又は透過型ソーラパネル２２により、外部の強風を遮ったり寒害及び虫害を防いだりし、温室１の周壁１１が透過型ソーラパネル２２である場合、このソーラパネル２２により外部の太陽光の照射を受けて発電を行い、温室１の動作に必要な電力を供給する。非透過型ソーラパネル２１は、温室１の頂部に縦横に配列されるとともに、特定の受光方向に傾けられた屋根１２をモジュール化し、日陰栽培エリア１０と外界の大気とを離間し、屋根１２を平坦状に形成し、屋根１２の形状に応じて適宜な円弧状表面を形成し、ソーラパネル２１により構成される屋根１２により外部の強風を遮ったり寒害及び虫害を防止したりする。実際には、温室１を地球の北半球の地表へ設置する場合に、特定の受光方向を南向きにしたり、温室１を地球の南半球の地表へ設置する場合に、特定の受光方向を北向きにしたりし、地表は陸地又は海洋でもよく、屋根１２を特定の受光方向へ傾ける角度αを、温室１が設置される南半球又は北半球の緯度の高低により１０〜６０度の範囲で調整し、温室１を設置する地域が赤道に近いほど、傾斜角度αは小さくなり、温室１を設置する地域が赤道から離れるほど、その傾斜角度αは大きくなる。これにより、ソーラパネル２１の表面と太陽光線９０とのなす夾角βを９０度に近くなるようにするか９０度に等しくなるように制御し、ソーラパネル２１が受ける太陽熱の放射エネルギを増やす。

上述の構成により、本発明は、特に昼間の時間帯に、温室１の屋根１２が南、北半球の地表上で北方又は南方へ傾き、赤道付近の日照強度が赤道から離れた南、北半球の地域より高いため、赤道方向の高強度の太陽光がソーラパネル２１に照射されると発電を行い（図１参照）、温室の動作（例えば、散水、排気又は夜間照明など）に必要な電力を供給する。同時に、ソーラパネル２１により外界の太陽光が日陰栽培エリア１０内に照射されることを遮り、陰性植物９１の成長に適した日陰環境を温室１内部に形成する。

上述の説明から分かるように、本発明は明確かつ十分に開示され、必要な技術内容に基づいて実施することができ、特に、上述の非透過型ソーラパネル２１を利用して温室１の屋根１２を構成し、陰性植物９１を栽培する温室１を形成し、ソーラパネル２１により太陽光が日陰栽培エリア１０内に直接照射されることを防ぐとともに、上述のソーラパネル２１、温室１及び日陰栽培エリア１０を一体化させることにより、ソーラパネル２１及び温室１の建設コストを削減し、温室１の頂部で太陽光が照射される設置位置及び傾斜方向を提供し、ソーラパネル２１が受ける太陽熱の放射エネルギを増やすとともに、温室１を発電プラントとして用い、温室１が設置される土地の利用価値を高める。

もう一つの具体的な実施例では、温室１の北側に、内部が連通したサブ温室４が延設され（図３参照）、サブ温室４の内部には、陽性植物９２を栽培するためのサブ日向栽培エリア４０が形成され、このサブ日向栽培エリア４０の頂部には、サブ日向栽培エリア４０の底部に植えた陽性植物９２に散水を行うために用いる複数のスプリンクラーヘッド３が配置されるとともに、サブ日向栽培エリア４０の頂部に、複数の栽培ランプ５が配置される。栽培ランプ５は、特定波長の光線を出射する１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）により製作される。特定波長の光線には、青色光、緑色光及び赤色光が含まれる。青色光の波長は、植物の成長を促進し、赤色光の波長は、植物の開花と果実の結実を促進し、緑色光の波長は、植物の成長、開花及び果実の結実速度を高める。サブ温室４の周壁４１に周設した防虫ネット、プラスチックプレート、ガラス又は透過型ソーラパネル２２により外部の強風を遮ったり寒害及び虫害を防いだりし、サブ温室４の周壁４１が透過型ソーラパネル２２である場合、ソーラパネル２２が外部の太陽光照射を受けて発電を行い、温室１及びサブ温室４の動作に必要な電力を供給する。サブ温室４の頂部には、北方へ傾けた透過型平坦天井４２が設けられ、屋根１２の頂部１２１を天井４２の頂部４２１に隣接させ、屋根１２と、天井４２の頂部１２１，４２１とが交接した箇所に南、北方へ傾けたリッジ１３が形成され、天井４２がガラスにより構成され、サブ日向栽培エリア４０と外界の大気とを隔離させる。屋根１２の頂部１２１が天井４２の頂部４２１より高く、屋根１２と天井４２とが隣接した端部間には、垂直壁面１４が接続され、屋根１２と天井４２の頂部１２１，４２１との間に位置し、垂直壁面１４上には、温室１内外の空気を流通させて排熱を迅速に行うファン６が設けられ、温室１及びサブ温室４内の温度を調節することにより、温室１内に植える植物を多様化させることができる。

図２は、本発明の第２実施例の配置図を示し、図４と併せて説明するが、上述の第１実施例と異なる点は、温室１の屋根１２の特定の受光方向が南向き又は北向きであり、地球の地表を観察すると、太陽が東の空から上がって西に向かって移動するため、地球の南、北軸に沿って温室１の頂部に枢設されたシャフト７ａが、温室１の南北両側の端部まで延伸され、実際上、温室１の頂部にシャフト７ａが配置され、各シャフト７ａが温室１上のモータ（図示せず）により回転され、非透過型ソーラパネル２１が各シャフト７ａの頂面にそれぞれ配置され、ソーラパネル２１が各シャフト７ａの頂面で縦横に配列され、特定の受光方向へ傾けた屋根１２ａをモジュール化し、この構成により、太陽光の照射角度が変化した際、モータが外部のコントローラ（図示せず）から送信された信号制御を受けてシャフト７ａを回転させ、ソーラパネル２１をシャフト７ａにより揺動させ、ソーラパネル２１を東又は西の方向で、太陽追尾の位置決め角度まで揺動させ（図５参照）、ソーラパネル２１の表面と太陽光線９０とのなす夾角βを９０度に近づけるか９０度に等しくする。これにより、温室１の屋根１２ａとして用いるソーラパネル２１は、シャフト７ａにより駆動され、揺動角度を調整して太陽追尾の能力を得て、ソーラパネル２１が受ける太陽熱の放射エネルギをさらに増やすことができる。

ソーラパネル２１の底面には、光反射面８が敷設され（図４参照）、この光反射面８は、非透過型の光反射材料からなる平滑表面である。ソーラパネル２１が東西方向に沿って揺動し、太陽追尾の位置決め角度になるとき、各シャフト７ａのソーラパネル２１間に、外界と日陰栽培エリア１０の空隙１５とを連通させ、ソーラパネル２１が非透過型であるため、ソーラパネル２１の表面は光反射能力を得ることができる。このように、ソーラパネル２１の表面により太陽光線９０を光反射面８へ反射させ（図５参照）、光反射面８を利用して日陰栽培エリア１０内へ光線９０を反射させ、日陰栽培エリア１０内の太陽光の強度を高めることができる。日陰栽培エリア１０の頂部には、複数の栽培ランプ５を配置してもよい。その他の構成要素及び実施方式は、上述の第１実施例に等しい。

図６は、本発明の第３実施例の配置図であり、本発明の温室用ソーラエネルギモジュールは、温室１ｂ及び複数の透過型ソーラパネル２２ｂを含む。温室１ｂの内部には、陽性植物９２を栽培するための日向栽培エリア１０ｂが形成され、透過型ソーラパネル２２ｂが温室１ｂの頂部に縦横に配列されて特定の受光方向に傾けられた屋根１２ｂにモジュール化され、日向栽培エリア１０ｂと外部の大気とを離間し、日向栽培エリア１０ｂの頂部に複数の植物栽培ランプ５及びスプリンクラーヘッド３が配置され、上述の透過型ソーラパネル２２，２２ｂは、透過型薄膜ソーラーエネルギ電池（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｏｆ ｓｅｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｙｐｅ）である。これにより、透過型ソーラパネル２２ｂにより構成した温室１ｂの屋根１２ｂを利用し、陽性植物９２を栽培する温室１ｂを形成し、ソーラパネル２２ｂにより日向栽培エリア１０ｂ内へ太陽光を直接照射してソーラパネル２２ｂ、温室１ｂ及び日向栽培エリア１０ｂを一体化させ、ソーラパネル２２ｂ及び温室１ｂの建設コストを削減するとともに、ソーラパネル２２ｂが受ける太陽熱の放射エネルギを増やす。その他の構成要素及び実施方式は、上述の第１実施形態に等しい。

他の実施形態では、特定波長の光線（青色光、緑色光及び赤色光を含む）を透過させるガラスにより透過型ソーラパネル２２ｂを製作し（図６参照）、透過型ソーラパネル２２ｂにより特定波長の光線を透過させ、ソーラパネル２２ｂにより日向栽培エリア１０ｂ内に太陽光が直接照射されることを防ぐ。これにより、日向栽培エリア１０ｂ内の陽性植物９２の成長、開花又は果実の結実速度を高める。

図７は、本発明の第４実施例の配置図であり、第３実施形態と異なり、温室１ｂの頂部が地球の南、北軸に沿って枢設されたシャフト７ｃが温室１ｂの両側端部まで延伸される。ソーラパネル２２ｂは、シャフト７ｃの頂面に配置され、ソーラパネル２２ｂは、各シャフト７ｃの頂面に縦横に配列されるとともに、特定の受光方向で傾けた屋根１２ｃをモジュール化する。このように、シャフト７ｃの回転によりソーラパネル２２ｂを制御し、地球の東、西方で太陽追尾の位置決め角度まで揺動させ、ソーラパネル２２ｂが受ける太陽熱の放射エネルギを増やす。その他の構成要素及び実施方式は、上述の第２実施例に等しい。

以上の説明は、本発明を単に説明しただけであり、なんら限定するものではなく、それが属する技術分野の通常の知識を有する者であるなら分かるように、特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な修正、変更又は置換を行ったものも本発明の保護範囲に含まれる。

１：温室
１ｂ：温室
３：スプリンクラーヘッド
４：サブ温室
５：栽培ランプ
６：ファン
７ａ：シャフト
７ｃ：シャフト
８：光反射面
１０：日陰栽培エリア
１０ｂ：日向栽培エリア
１１：周壁
１２：屋根
１２ａ：屋根
１２ｂ：屋根
１２ｃ：屋根
１３：リッジ
１４：壁面
１５：空隙
２１：ソーラパネル
２２：ソーラパネル
２２ｂ：ソーラパネル
４０：サブ日向栽培エリア
４１：周壁
４２：天井
９０：光線
９１：陰性植物
９２：陽性植物
１２１：頂部
４２１：頂部

Claims (11)

1. 陰性植物を栽培するための日陰栽培エリアが内部に形成された温室と、
   前記温室の頂部に縦横に配列されて設けられ、特定の受光方向に傾けた屋根を形成し、前記日陰栽培エリアと外界の大気とを離間させる複数の非透過型ソーラパネルと、を含む
   ことを特徴とする温室用ソーラエネルギモジュール。
2. 地球の南、北軸に沿って前記温室の頂部に枢設されたシャフトが、前記温室の両側端部まで延伸され、前記シャフト上に前記ソーラパネルが配置され、前記シャフトを回転させると前記ソーラパネルが地球の東、西方向で、太陽追尾の位置決め角度まで揺動される
   ことを特徴とする請求項１に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
3. 前記ソーラーパネルの底面には、前記日陰栽培エリア内へ太陽光を反射させる光反射面が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
4. 陽性植物を栽培するための日向栽培エリアが内部に形成された温室と、
   前記温室の頂部に縦横に配列され、特定の受光方向に傾けた屋根をモジュール化し、前記日向栽培エリアと外界の大気とを離間させる複数の透過型ソーラパネルと、を含む
   ことを特徴とする温室用ソーラエネルギモジュール。
5. 前記透過型ソーラパネルは、特定波長の光線を透過させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
6. 地球の南、北軸に沿って前記温室の頂部に枢設されたシャフトが、前記温室の両側端部まで延伸され、前記ソーラパネルが前記シャフト上に配置され、前記シャフトを回転させて前記ソーラパネルを地球の東、西方向で太陽追尾の位置決め角度まで揺動させる
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
7. 前記温室を地球の北半球の地表へ設置し、前記特定の受光方向を南向きにする
   ことを特徴とする請求項１又は４に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
8. 前記温室を地球の南半球の地表へ設置し、前記特定の受光方向を北向きにする
   ことを特徴とする請求項１又は４に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
9. 前記栽培エリアの頂部には、複数の植物栽培ランプが配置され、
   前記栽培ランプは、特定波長の光線を出射する１つ以上の発光ダイオードから構成される
   ことを特徴とする請求項１又は４に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
10. 前記温室の北側には、連通したサブ温室が延設され、内部に陽性植物を栽培するためのサブ日向栽培エリアが形成され、前記サブ日向栽培エリアの頂部に設けられた北方に傾けた透過型平坦天井により、前記サブ日向栽培エリアと外界の大気とを離間させる
    ことを特徴とする請求項１又は４に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。
11. 前記屋根と前記天井とが隣接した端部間には、垂直壁面が設けられ、
    前記垂直壁面上には、前記温室内外の空気を流通させるファンが設けられる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の温室用ソーラエネルギモジュール。