JP2016144341A - 太陽電池パネルの設置構造、太陽電池パネルの設置方法および太陽電池パネル取り付け架台 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、簡単な構造で、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネルの設置構造の提供。【解決手段】 太陽電池パネルと、太陽電池パネルが載置されるパネル支持部材と、前記パネル支持部材を支持し、載置される前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたアーム支持部材とを有し、前記太陽電池パネルの傾斜角度が１０°から４５°に調整されることを特徴とする太陽電池パネルの設置構造。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池パネルの設置構造、太陽電池パネルの設置方法および太陽電池パネル取り付け架台に関する。

太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムにおいては、太陽電池パネルの発電効率を高めるべく、太陽の位置に応じた太陽電池パネルの傾斜角度の調整が行われる。太陽電池パネルの発電効率を高めるのに最適な傾斜角度は、設置する場所（緯度・経度）によって差はあるものの、一般的には南向き設置で３０°から３５°であると言われている。

また太陽電池パネルの傾斜角度を調整するために、例えば設置場所に応じて太陽電池パネルの傾斜角度を任意の角度に設置することができる太陽電池パネルの設置架台（特許文献１）や、太陽光発電パネルの設置角度や設置高さを簡単に変更することのできる支持脚構造（特許文献２）等の技術が開示されている。

特開２０１５−１５２４９９号公報 特開２０１５−２１３４８号公報

太陽電池パネルの傾斜角度を３０°以上、特に４０°以上とする場合、設置してすぐの太陽電池パネルの発電効率は良好である。しかし時間の経過と共に太陽電池パネルの表面温度が上昇し、この温度の上昇がその発電効率に悪影響を及ぼす虞がある。
また従来の太陽電池パネルの傾斜角度を調整できる設置架台等においては、このような太陽電池パネルの温度上昇に伴う発電効率の低下防止等の考慮はなされておらず、傾斜の調整による太陽光の追随をその主眼としていた。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、簡単な構造で、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネルの設置構造に関する。
また本発明は、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネルの設置方法に関する。
更に本発明は、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、簡単な構造で、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネル取り付け架台に関する。

（１）本発明の太陽電池パネルの設置構造は、太陽電池パネルと、太陽電池パネルが載置されるパネル支持部材と、前記パネル支持部材を支持し、載置される前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたアーム支持部材とを有し、前記太陽電池パネルの傾斜角度が１０°から４５°に調整されることをその特徴とする。

（２）上記（１）に記載の構成にあって、前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材に支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたことをその特徴とする。

（３）上記（１）または（２）に記載の構成にあって、本発明の太陽電池パネルの設置構造は、複数の前記パネル支持部材を有し、これらを平面状となるように配してなることをその特徴とする。

（４）本発明の太陽電池パネルの設置方法は、太陽電池パネルをパネル支持部材に設置し、前記パネル支持部材を支持するアーム支持部材により前記太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することをその特徴とする。

（５）上記（４）に記載の構成にあって、前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材により支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整することをその特徴とする。

（６）本発明の太陽電池パネル取り付け架台は、太陽電池パネルを載置するパネル支持部材と、前記パネル支持部材を支持し、載置される前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたアーム支持部材とを有し、前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材に支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたことをその特徴とする。

（７）上記（６）に記載の構成にあって、前記パネル支持部材は４つの前記アーム支持部材に支持され、少なくとも２つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたことをその特徴とする。

（８）上記（６）または（７）に記載の構成にあって、本発明の太陽電池パネル取り付け架台は、複数の前記パネル支持部材を有し、これらを平面状となるように配してなることをその特徴とする。

本発明によれば、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、簡単な構造で、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネルの設置構造を提供できる。
また本発明によれば、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネルの設置方法を提供できる。
更に本発明によれば、太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することで太陽電池パネルの温度上昇とこれに伴う発電効率の低下を抑制すると共に、簡単な構造で、容易に太陽電池パネルの傾斜角度を調整することのできる太陽電池パネル取り付け架台を提供できる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池パネル取り付け架台の概略側面図である。 同実施形態に係り、アーム支持部材の一部の概略側面図である。 同実施形態に係り、アーム支持部材と継手との接続部分の概略側面図である。 同実施形態に係り、アーム支持部材の他の一部の概略側面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの設置構造の概略上面図である。

以下、本発明の太陽電池パネル取り付け架台の一実施形態について詳細に説明する。なお、本発明が当該実施形態に限定されないのはもとよりである。

先ず、図１を用いて本実施形態の太陽電池パネル取り付け架台を説明する。
本実施形態の太陽電池パネル取り付け架台１００は、パネル支持部材１０、第１のアーム支持部材２０、第２のアーム支持部材２１、第３のアーム支持部材２２、第１の継手３０、第２の継手３１、および基盤４０とを備える。
第１のアーム支持部材２０、第２のアーム支持部材２１および第３のアーム支持部材２２は、パネル支持部材１０を支持するよう、第１の継手３０および第２の継手３１を介してパネル支持部材１０と接続されている。また第１のアーム支持部材２０、第２のアーム支持部材２１および第３のアーム支持部材２２の、パネル支持部材１０と接していない方の端部は、基盤４０と接続するよう構成されている。基盤４０は角柱状であり、パネル支持部材１０、第１のアーム支持部材２０、第２のアーム支持部材２１、第３のアーム支持部材２２を土台として支える役割を担っている。

そしてパネル支持部材１０は、これに太陽電池パネル（図示せず）を載置した場合に、太陽電池パネルの傾斜角度θが１０°から４５°となるようにその角度が調整される。またより好ましい傾斜角度θは、１０°から２０°である。

本実施形態においては、第１のアーム支持部材２０と第２のアーム支持部材２１とは、パネル支持部材１０と接続していない端部が同じ基盤４０と接続している。そして、基盤４０の接続箇所、および第１のアーム支持部材２０と第２のアーム支持部材２１がパネル支持部材１０とそれぞれ接続している接続箇所（第１の継手３０および第２の継手３１）とを頂点として、パネル支持部材１０と上記第１のアーム支持部材２０と第２のアーム支持部材２１とが三角形を形成するように設置される。そして残りの第３のアーム支持部材２２は、第１のアーム支持部材２０とパネル支持部材１０との接続箇所（第２の継手３１）を共通とし、もう一方の端部は他の基盤４０と接続するように構成されている。

そして、本実施形態の太陽電池パネル取り付け架台１００においては、第２のアーム支持部材２１の長さを調整することにより、太陽電池パネルの傾斜角度θを調整する。なお、本実施形態においてはアーム支持部材は３つであるが、この数は限定されない。太陽電池取り付け架台１００の強度を考慮すると、アーム支持部材は３つ以上であることが好ましい。

次に第１の継手３０と第２のアーム支持部材２１との接続部分について図２を用いて説明する。
図２に示すように、第１の継手３０は、第１の接続部３０１と第２の接続部３０２とを備える。第１の接続部３０１の上部はパネル支持部材１０と接続しており、下部は第２の接続部３０２とボルト３０３を介して接続されている。
具体的には、第１の接続部３０１は角柱状でその中が空洞となり、且つ、第２の接続部３０２と接続する面（底面）が開口するように構成される。第２の接続部３０２も角柱状であり、その端部が第１の接続部３０１の中に入り込めるよう、第１の接続部３０１よりも小さくなるように構成される。
そして、第１の接続部３０１の一部と、この中に入り込んだ第２の接続部３０２の端部の一部とに孔（図示せず）を設け、この穴にボルト３０３を挿通させることにより、第１の接続部３０１と第２の接続部３０２とが接続される。これにより、第１の接続部３０１と第２の接続部３０２との接続部はボルト３０３を支点軸として一定方向に可動状態となる。

また図２に示すように、第１の継手３０と第２のアーム支持部材２１とは、ボルト３０４を介して接続されている。
具体的には、第２のアーム支持部材２１は角柱状でその中が空洞となり、且つ、第２の接続部３０２と接続する面（上面）が開口するように構成される。第２のアーム支持部材２１のうち、第１の継手３０と接続する第１のレール２１１は第２の接続部３０２の端部がその中に入り込めるよう、第２の接続部３０２よりも大きくなるように構成される。
そして、第１のレール２１１の一部と、この中に入り込んだ第２の接続部３０２の端部の一部とに孔（図示せず）を設け、この穴にボルト３０４を挿通させることにより、第１のレール２１１と第２の接続部３０２とが接続される。これにより、第１のレール２１１と第２の接続部３０２との接続部は、ボルト３０４を支点軸として一定方向に可動状態となる。

このような構成とすることにより、第２のアーム支持部材２１の長さを伸縮する際、ボルト３０３とボルト３０４とを支点軸として第１の接続部３０１、第２の接続部３０２および第１のレール２１１とが一定方向に可動できるため、簡単に第２のアーム支持部材２１を伸縮させることができる。またこれにより、パネル支持部材１０の傾斜角度θ、即ち太陽電池パネルの傾斜角度θを容易に調整可能とすることができる。

次に図３を用いて、第２の継手３１と第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２との接続部分について説明する。
図３に示すように、第２の継手３１は、第３の接続部３１１と第４の接続部３１２とを備える。
第３の接続部３１１は、その上部がパネル支持部材１０と、その下部がボルト３１３を介して第４の接続部３１２と接続するように構成されている。
第４の接続部３１２は、パネル支持部材１０側を上部、第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２と略同一平面上となる面を側面とした場合、正面または背面から見た形状がＨ型をしており、また側面は上部が丸みを帯びた長方形となるよう構成されている。

そして第４の接続部３１２の上側、即ちＨ形状の上向きのコ型部分に第３の接続部３１１の下部を入れ込み、第４の接続部３１２の一部と、この中に入り込んだ第３の接続部３１１の一部とに孔（図示せず）を設け、この穴にボルト３１３を挿通させることにより、第３の接続部３１１と第４の接続部３１２とが接続される。これにより、第３の接続部３１１と第４の接続部３１２との接続部はボルト３１３を支点軸として一定方向に可動状態となる。

また、第４の接続部３１２の下側、即ちＨ形状の下向きのコ型部分に第１のアーム支持部材２０の端部と第３のアーム支持部材２２の端部を入れ込み、第４の接続部３１２の一部と、この中に入り込んだ第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２の一部とに孔（図示せず）を設け、この穴にボルト３１４およびボルト３１５を挿通させることにより、第４の接続部３１２と第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２が接続される。これにより、第４の接続部３１２と第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２との接続部はボルト３１４およびボルト３１５を支点軸として一定方向に可動状態となる。

このような構成とすることにより、第２のアーム支持部材２１の長さを伸縮する際、ボルト３１３、ボルト３１４およびボルト３１５とを支点軸として第３の接続部３１１、第４の接続部３１２、第１のアーム支持部材２０および第３のアーム支持部材２２とが一定方向に可動できるため、簡単に第２のアーム支持部材２１を伸縮させることができる。またこれにより、パネル支持部材１０の傾斜角度θ、即ち太陽電池パネルの傾斜角度θを容易に調整可能とすることができる。

次に図４を用いて第２のアーム支持部材２１の伸縮構造を説明する。
第２のアーム支持部材２１は、第１のレール２１１と第２のレール２１２とからなる。第１のレール２１１と第２のレール２１２とはボルト２１３を介して接続されている。なお、第１のレール２１１は、上述のようにボルト３０４を介して第１の継手３０と接続されている。

第２のレール２１２は、角柱状でその中が空洞となり、且つ、第１のレール２１１と接続する面（上面）が開口するように構成される。第２のレール２１２も角柱状であり、これが第１のレール２１１の中に入り込めるよう、第１のレール２１１よりも小さくなるように構成される。
また第２のレール２１２の端部の一部と、第１のレール２１１の端部の一部とに孔（図示せず）を設け、この穴にボルト２１３を挿通させることにより、第１のレール２１１と第２のレール２１２とを接合することができる。なお、このボルト２１３は着脱可能に構成されているため、ボルト２１３を取り外して第１のレール２１１を第２のレール２１２の中に入れ込み収容すれば、第２のアーム支持部材２１の長さを縮めることができる。またこの状態から第２のレール２１２から第１のレール２１１を引っ張り出し、上記穴にボルト２１３を挿通させれば第２のアーム支持部材２１の長さを伸ばすことができる。

このように第２のアーム支持部材２１の長さを伸縮可能としたことにより、パネル支持部材１０の傾斜角度θ、即ち太陽電池パネルの傾斜角度θを容易に調整可能とすることができる。なお、第２アーム支持部材２１の伸縮可能な範囲は、太陽電池パネルの傾斜角度θを１０°から４５°に調整できる範囲であることが好ましい。
また本実施形態においてはボルト２１３の取り外しによって第２のアーム支持部材２１の長さを調整するよう構成したが、他の方法にて第２のアーム支持部材２１を伸縮するよう構成しても良い。

次に図５を用いて本実施形態の太陽電池パネル取り付け架台１００を用いた太陽電池パネル設置構造２００について説明する。
本実施形態の太陽電池パネル設置構造２００は、太陽電池パネル取り付け架台１００に太陽電池パネル５０を載置するよう構成される。また図５に表すように、複数のパネル支持部材１０をこれらが略同一平面状となるように設置しても良い。この場合であっても、太陽電池パネル取り付け架台１００のパネル支持部材１０以外の構成要素は増やす必要はなく、簡単な構造にて複数の太陽電池パネルを設置することが可能となる。

また、パネル支持部材１０、第１のアーム支持部材２０、第２のアーム支持部材２１、第３のアーム支持部材２２、第１の継手３０、第２の継手３１はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましい。これらをアルミニウムまたはアルミニウム合金製とすることで、太陽電池パネル取り付け架台１００の軽量化を図ることができる。

このような構成とすることにより、本実施形態の太陽電池パネル取り付け架台１００および太陽電池パネル設置構造２００は、その構成要素を簡素化できると共に、容易に太陽電池パネルの傾斜角度θを１０°から４５°に調整することが可能となる。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１に示す太陽電池パネル取り付け架台１００を３台と、太陽電池パネルの傾斜角度θを５０°から６０°に調整することができるようにした太陽電池パネル取り付け架台３台とを準備した。

３枚の太陽電池パネルを太陽電池パネル取り付け架台１００に設置し、それぞれ太陽電池パネルの傾斜角度θを１０°、２０°、３０°、４０°となるように調整し、それぞれ実施例１から４の太陽電池パネル設置構造を得た。

３枚の太陽電池パネルを他の太陽電池パネル取り付け架台に設置し、それぞれ太陽電池パネルの傾斜角度θを５０°、６０°となるように調整し、それぞれ比較例１および２の太陽電池パネル設置構造を得た。

実施例１から４、並びに比較例１および２の太陽電池パネル設置構造を、緯度：北緯３１度、経度：東経１２０度の地点にて、天気：快晴、気温：９℃から１２℃、湿度：８８％前後の条件下にて、午前９時から午後１３時５分までの間放置すると共に、定期的に各太陽電池パネルの温度と電圧を測定した。太陽電池パネルの温度の計測結果を表１に、電圧の計測結果を表２に表す。
なお電圧の測定にはＭＦ４７機能のアナログマルチメーターを用いた。また表１の単位は℃、表２の単位はＤＣＶである。

表１に示す通り、実施例１から４は、開始から４時間経過後も、太陽電池パネルの温度変化は緩やかであった一方、比較例１および２の太陽電池パネルの温度変化は実施例と比較して大きいことが分かる。また表２に示す通り、実施例１から４においては、初期値と４時間経過までの発電率の差が少ない一方、比較例１および２においては、初期値は高いものの発電効率の差が実施例と比較して大きく、安定した発電ができていないことが分かる。なお、実施例１から４、並びに比較例１および２の発電最終ロス率は、それぞれ２、１、３、３．４、４、２（いずれも％）であった。

このように、実施例１から４は時間経過による温度変化は少なく、従って直流電圧の変化も少ない一方、比較例１および２は一定以上の温度変化および直流電圧の変化が生じており、太陽電池パネルの傾斜角度設定は発電効率の向上に重要であるものと考えられる。太陽電池パネルは長期間に渡って使用されるものであるため、温度変化は太陽電池パネルの劣化に繋がり、使用期間の経過と共に発電効率が低下する虞がある。しかし実施例の太陽電池パネルは使用による温度変化が少ないため、長期間使用した場合であっても、その発電効率の低下を抑制することができると考えられる。特に傾斜角度θを２０°とした太陽電池パネルは温度変化も直流電圧の変化も少なく、長期的に安定した発電を行うことができる。

１０…パネル支持部材
２０…第１のアーム支持部材
２１…第２のアーム支持部材
２２…第３のアーム支持部材
３０…第１の継手
３１…第２の継手
４０…基盤
５０…太陽電池パネル
１００…太陽電池パネル取り付け架台
２００…太陽電池パネル設置構造

Claims (8)

1. 太陽電池パネルと、
   太陽電池パネルが載置されるパネル支持部材と、
   前記パネル支持部材を支持し、載置される前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたアーム支持部材とを有し、
   前記太陽電池パネルの傾斜角度が１０°から４５°に調整されることを特徴とする太陽電池パネルの設置構造。
2. 前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材に支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネルの設置構造。
3. 複数の前記パネル支持部材を有し、これらを平面状となるように配してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池パネルの設置構造。
4. 太陽電池パネルをパネル支持部材に設置し、
   前記パネル支持部材を支持するアーム支持部材により前記太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整することを特徴とする太陽電池パネルの設置方法。
5. 前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材により支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池パネルの設置方法。
6. 太陽電池パネルを載置するパネル支持部材と、
   前記パネル支持部材を支持し、載置される前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたアーム支持部材とを有し、
   前記パネル支持部材は複数の前記アーム支持部材に支持され、少なくとも１つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を１０°から４５°に調整自在としたことを特徴とする太陽電池パネル取り付け架台。
7. 前記パネル支持部材は４つの前記アーム支持部材に支持され、少なくとも２つの前記アーム支持部材の長さを調整することにより前記太陽電池パネルの傾斜角度を調整自在としたことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池パネル取り付け架台。
8. 複数の前記パネル支持部材を有し、これらを平面状となるように配してなることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽電池パネル取り付け架台。
   
   

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