JP2017139942A

JP2017139942A - 支柱直立型太陽電池設備

Info

Publication number: JP2017139942A
Application number: JP2016021384A
Authority: JP
Inventors: 英吾都; Eigo Miyako
Original assignee: Daito Giken KK
Current assignee: Daito Giken KK
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-06
Also published as: JP6295282B2

Abstract

【課題】太陽エネルギー受電ステーションの電源効率の向上に貢献する支柱直立型太陽電池設備を提供する。
【解決手段】支柱直立型太陽電池設備１は、１本の直立する支柱２と、支柱２の上部に設けられる支持部材３と、支持部材３に取り付けられる骨組み４と、骨組み４に固定される太陽電池パネル５と、太陽電池パネル５の仰角と回動角の調整機構６と、ステーション７と電源部８が据え付けられて固定され、支柱２を上部に固定する架台構造９と、を含み構成され、調整機構６により太陽光の動きに追従することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は支柱直立型太陽電池設備に関する。

自動販売機に太陽電池パネルを設ける発明は、例えば特開2013-069907号公報にあるように、自動販売機に設置されるソーラーパネルを従来技術に比べてより安全に設置する手段を提供するため、防水性の部材からなる側壁および底部を有しソーラーパネル１０１と自動販売機１１０との間に配置されてソーラーパネル１０１を支持する筺体１０２、およびソーラーパネル１０１の筺体１０２に対する位置を変動可能とする開閉機構を備え、少なくともインバーターは筺体１０２が作る中空部内に配置され、開閉機構の動作範囲は、その閉成状態において、筺体１０２の上部開口がソーラーユニットによって覆われるとともに封止され、かつソーラーユニットの近似平面が水平面に対して傾斜した状態で保持されるように設定され、その開放状態において、上部開口の少なくとも一部が露出して筺体１０２の中空部内の制御手段にアクセス可能されるように設定される太陽電池ユニット１００である。

特開2011-186882号公報にあるように、太陽電池パネルを備えた自動販売機の太陽電池パネルの設置に関して、コストを抑え、簡素な構造で確実に設置できる自動販売機を提供することを目的とするため、天面にソーラーパネル２１を備え、ソーラーパネル２１はパネル載置台２２に載置され、パネル載置台２２の前部に固定部２３を有し、固定部２３は自動販売機本体１０前面の外扉１１を開放した状態で自動販売機本体内部から固定する固定手段を備えたものであり、コストを抑えながらソーラーパネル２１の設置を容易に行うことができるとともに、外部から容易にソーラーパネル２１を取り外すことを防止することができ、ソーラーパネル２１の設置容易性と防盗性を高めることができる。

同様の発明は特開2010-262613号公報、特開2011-186882号公報、特開2011-018307号公報、特開平10-177680号公報、特開平08-044942号公報、特開平05-089330号公報にも記載されている。

特開2013-069907号公報特開2011-186882号公報特開2010-262613号公報特開2011-186882号公報特開2011-018307号公報特開平10-177680号公報特開平08-044942号公報特開平05-089330号公報

しかしながら、上記発明において、太陽電池は自動販売機の上面に固定されているため、太陽の動きに追従できないという問題がある。

よって、自動販売機等の太陽エネルギー受電ステーションへの太陽電池電源からの発電効率の向上を実現し、太陽エネルギー受電ステーションへの電源供給の効率性を高めることを課題とする。

上記課題を鑑み、本発明は、１本の支柱で構成される支柱直立型太陽電池設備を構成し、構成を工夫することにより、従来太陽電池パネルとは相違した構成により、太陽エネルギー受電ステーションに電源効率の向上に貢献する発明である。

本発明は、１本の直立する支柱と、前記支柱の上部に設けられる支持部材と、前記支持部材に取り付けられる骨組みに固定される太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの仰角と回動角の調整機構と、前記支柱を固定する架台構造と、前記架台構造に固定される太陽エネルギー受電ステーションを設置するためのスペースと、前記太陽電池パネルからの電気を充電できる充電部を有し、前記充電部から電気を前記太陽エネルギー受電ステーションに給電する電源部と、から構成される支柱直立型太陽電池設備である。

前記調整機構が仰角の手動又は自動調整機構と、左右振れ角の自動調整機構を備えたことが好ましい。

前記左右振れ角の自動調整機構が電動シリンダを備えたことが好ましい。

調整機能は太陽を追尾するものであり、１軸追尾と２軸追尾とがある。電動シリンダが１個の場合、１軸追尾となり、２個の場合、２軸追尾となる。

前記太陽エネルギー受電ステーションとは、少なくとも太陽光エネルギーから取得された電気を受電して、そのエネルギーを利用して、人々に便益を供給するものである。例えば、自動販売機、自動車用エネルギー供給装置、例えば、プラグインハイブリッド充電装置、電気自動車用充電スタンド、水素ステーション等であることが好ましい。太陽エネルギー受電ステーションは、具体的には、太陽光パネルで発生し電源部で蓄電された電気を、電源部を介して受電し、これを消費することにより、太陽光エネルギーの有効利用を図るものである。太陽光では電気が不足する場合でも、適宜、商用電源等の他の電源で電源部のバッテリーチャージャーを充電しておけば問題はない。

上記の例の他、太陽エネルギー受電ステーションは、戸建住宅への設置、太陽光パネルを追尾型にしたことにより発電量に対する省スペース化を実現できる。また、日当たりの良い庭先等に設置が可能である。電源装置も太陽光パネルと同面積内に収まっていることにより、賃貸物件、住宅の老朽化等の理由で太陽光発電を諦めた住宅（屋根設置）にも狭い面積で発電と蓄電の両方がおこなえる。道路に面した設置が可能な場合、平時には自動販売機等の電源として使い、災害等によって商用電源の供給がストップした時には住宅の電源として利用できる。自動販売機無しの設置も可能である。山小屋に設置できる。電気の供給が望めない山小屋の電源に利用できる。基本的に自動販売機等は無しとする。設置箇所の気象条件によっては不可能な場合がある（大量の積雪等）。会社、事務所の非常用電源として利用可能である。商用電源の供給が何らかの理由によりストップした場合の非常用電源として活用する。道路に面した設置も可能である。自動販売機を稼働させながら夜間には防犯灯を点灯することができる。併せて防犯カメラの設置も可能である。屋外インターネット環境（Ｗｉ−Ｆｉ）の構築に利用できる。太陽光エネルギー受電ステーションに例として高速4G回線のインターネットサービス（従来のADSLや光サービスと異なり工事は不要で、Airターミナル（接続機器）の電源を入れるだけで簡単に利用できる）を接続して、屋外用Ｗｉ−Ｆｉスポットを設置する。農業分野では、害獣進入防止の電気柵の電源等に活用できる。工事現場に設置したり、簡易休憩所の電源装置として活用できる。

前記電源部は、バッテリーと、バッテリーチャージャーと、コントローラと、インバーターと、を備えたことが好ましい。この電源部は電気配線で接続されている。例えば、電気を太陽光受電ステーションに供給するための電気配線、あるいは、制御信号を太陽光受電ステーションとの間で送信、受信、または、送受信する制御線と、で構成されることが好ましい。例えば、太陽光受電ステーションのエネルギーが不足する場合には、不足信号を電源部に送信し、電源部から電気を供給する等が挙げられる。

本発明により、太陽光パネルの発電量の増大、発電効率の向上により、公園、建設、建築現場、イベント会場等、商用電源が期待できない場所、一時的な需要等、今まで設置が困難であった場所での設置が簡易になり、太陽エネルギー受電ステーションの設置場所の拡大に結びつけることが可能である。有事（停電、地震等）の時にも同様のサービスの提供が可能である。電源部が太陽光受電ステーションから分離独立しているので、様々な種類のある太陽光受電ステーションの種類を交換することで、自動販売機、自動車用エネルギー供給装置等への様々な用途に活用できる。さらに、環境問題を意識するシンボリックな存在の意義もある。

本発明第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の正面図である。支柱直立型太陽電池設備１の右側面図である。支柱直立型太陽電池設備１の背面図である。支柱直立型太陽電池設備１の動作１を示す正面図である。（ａ）は支柱直立型太陽電池設備１の動作１を示す平面図、（ｂ）は同じく右側面図である。支柱直立型太陽電池設備１の動作１を示す背面図である。支柱直立型太陽電池設備１の動作２を示す正面図である。支柱直立型太陽電池設備１の動作２を示す斜視図である。支柱直立型太陽電池設備１の動作２を示す背面図である。（ａ）（ｂ）は本発明第２実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の斜視図である。（ａ）（ｂ）は本発明第２実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の反対側からの斜視図である。本発明第２実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の拡大斜視図である。（ａ）は本発明第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の正面図、（ｂ）は同じく右側面図、（ｃ）は同じく斜視図である。（ａ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は本発明第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の底面図、（ｃ）は同じく平面図である。本発明第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の斜視図である。（ａ）は本発明第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１（パネルを取り外した状態）の正面図、（ｂ）は同じく右側面図、（ｃ）は同じく斜視図である。本発明第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１（パネルを取り外した状態）の斜視図である。

本発明の第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１は、１本の直立する支柱２と、支柱２の上部に設けられる支持部材３と、支持部材３に取り付けられる骨組み４と、骨組み４に固定される太陽電池パネル５（以下、太陽パネル５と略記する。）と、太陽パネル５の仰角と回動角の調整機構６と、太陽エネルギー受電ステーション７（以下、ステーション７と略記する。）と、電源部８が据え付けられて固定され、支柱２を上部に固定する架台構造９と、を含み構成される。ステーション７は電源部８前方のスペースに配置されるように構成される。このステーション７を設置せず、スペースを開けたままで利用も可能である。このように、利用者がそれらの利用形態を適宜選択することができる。図１〜図３は実施形態１の中立状態、図４〜図６は実施形態１の調整機構６が縮小した追尾状態、図７〜図９は実施形態１の調整機構６が伸長した追尾状態、図１０、図１１は実施形態２を示す。以下、各部を詳細に説明する。

支柱２は角形鋼管（他の形状、例えば円筒鋼管でもよい）である。１本の鋼管から構成されてもよいし、複数の鋼管を連結したものでもよい。支柱２は複数本がボルト・ナットで連結されたものでもよい。支柱２の下端部は固定具２０により架台構造９の上部に固定されている。

支持部材３は、図１〜図６に示す通り、支柱２の上端部に固定される縦材３０と、ＸＺ平面で揺動可能に移動可能な、縦材３０の上部に軸着される横材３１と、を含み構成されている。

縦材３０は２つの部材、例えば板材が平行に向き合って支柱２の両側を挟んで配置されたものである。縦材３０の貫通孔（図示略）にボルト３０ａが挿通されて、ナット（図示略）で支柱２に固定されている。

横材３１は、角形の管、又は、コ字形状若しくはU字形状の板材である。

骨組み４は、図２、図３、図５、図６に示す通り、傾斜して配置される複数本（ここでは２本）の縦材４０と、縦材４０の中央部に平行に固定される複数（ここでは２対）の中央部材４１と、縦材４０に対して直交して結合する、複数（ここでは４本）の間隔を開けて配置される横材４２と、横材４２より短く、中央部材４１を貫通し連結し固定される短横材４３と、を備えている。太陽パネル５は横材４２の上にボルトとナットの緊締具で複数枚（ここでは４枚）固定されている。縦材４０と中央部材４１はボルトとナットの緊締具で固定されている。太陽パネル５を十分に固定可能であれば、骨組み４は他の構成としてもよい。

調整機構６は、太陽パネル５の仰角を手動で調整する第１調整部材６ａと、太陽パネル５の回動角を自動で調整する第２調整部材６ｂとを備えている。第２調整部材６ｂは電動シリンダを有し、モータ６ｃで駆動される。第２調整部材６ｂにより１軸で太陽を自動追尾する機構である。この自動追尾機構は制御装置に格納されており、予め太陽の追従動作をプログラムにより設定しあり、設置場所に応じて、プログラムの調整機能を設けても良い。センサ（図示略）による自動追尾機能を設けても良い。太陽パネル５の仰角を自動で調整する第１調整部材６ａとすることにより、太陽を２軸で追尾する機構としてもよい。

第１調整部材６ａは、横材３１から横方向に延び出す板材６０と、板材６０に対する取り付け位置が機械的に変更可能な間隔調整棒材６１と、中央部材４１をZY平面で揺動可能に支持し、横材３１の上面に固定されるヒンジ６２と、を備え、間隔調整棒材６１により、短横材４３との間隔を機械的に調整する長さの伸縮機構を備えている。この間隔調整棒材６１の上端部は短横材４３に直交して配置され、ネジとボルト・ナットで固定されている。間隔調整棒材６１の下部は板材６０の端部にあるネジ部６３に対して、ボルト・ナットで位置調整可能に連結され、短横材４３と板材６０との間隔が調整される。これにより、ZY平面における太陽パネル５の傾斜角度が調整される。

第２調整部材６ｂは伸縮可能なロッド６４を備えた電動シリンダ６５と、ロッド６４上端と連結する連結端６６と、電動シリンダ６５の基部を固定する基礎具６７と、を備えている。電動シリンダ６５のロッド６４の出入りに伴い、ZX平面での太陽パネル５の回転角度が調整できる。

ステーション７は、ここでは自動販売機が例示され、自動販売機は従来技術に従うので、詳細は割愛する。電源部８は、例えば、バッテリー、バッテリーチャージャー、コントローラ、インバーター等を備えた構成例が挙げられる。ステーション７にヒートポンプを備えても良い。電源部８に商用電源との接続部を備えており、商用電源から電気が供給できるような構造である。太陽光では電気が不足する場合でも、適宜、商用電源等の他の電源で電源部８のバッテリーチャージャーを利用してバッテリーに充電しておけば問題はない。ステーション７と電源部８とは別々の筐体で構成されている。また、電気をステーション７に供給するための電気配線、あるいは、制御信号をステーション７との間で送信、受信、または、送受信する制御線と、を設けてある。例えば、ステーション７のエネルギーが不足する場合には、不足信号を電源部８に送信し、電源部８から電気を供給する構成、電源部８がステーション７の種類を判別し、その種類に応じた電気を供給する構成、例えば、あらかじめ設定された電圧、電流等を選択する制御等が挙げられる。自動販売機と太陽電池パネルと電源等を記載した例としては、特開2011-186883号、特開2009-295077号、特開2009-163401号、特開2009-146159号、特開平05-089330号等を参照されたい。

架台構造９は骨組みからなる縦材と横材とが連結した固定構造であるが、利用形態によっては、高さ調整、幅調整、奥行調整が可能な構造であってもよい。架台構造９のスペースにステーション７と電源部８とが並置して配置される。正面視でステーション７の裏側に電源部８が配置される。

第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の固定は、一般的な太陽エネルギー受電ステーションの固定に準じて行うが、地面に固定部材を埋設し、この固定部材に支柱直立型太陽電池設備１をボルトとナット等の緊締具で脱着自在に取り付けても良いし、架台構造９をアンカーで地面に固定してもよい。

第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１の動作を説明する。太陽光エネルギーが太陽パネル５に蓄電され、蓄電された電気は電源部８のバッテリーに蓄積される。この電気がステーション７に送られ、そこで消費される。また、太陽の追尾は、間隔調整棒材６１により、短横材４３との間隔を機械的に調整する長さの伸縮機構により、その間隔の初期調整をしておく。制御装置（図示略）に格納されたプログラムに従い、プログラムの初期設定の後に、追従制御が開始される。電源部８から電気がモータ６ｃに供給され、このモータ６ｃで電動シリンダ６５が駆動される。これにより、横材３１がボルト３０ａを中心に揺動し、太陽に追従することができる。

第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１によれば、太陽パネル５の発電量の増大、発電効率の向上により、公園、建設、建築現場、イベント会場等、商用電源が期待できない場所、一時的な需要等、今まで設置が困難であった場所での設置が簡易になり、ステーション７の設置場所の拡大に結びつくけることが可能である。また、電源部８がステーション７から分離独立しているので、様々な種類のあるステーション７の種類を交換することで、自動販売機、自動車用エネルギー供給装置等への様々な用途に活用できる。有事（停電、地震等）の時にも同様のサービスの提供が可能である。環境問題を意識するシンボリックな存在の意義もある。

第２実施形態の支柱直立型太陽電池設備１は、図８〜図１３に示す通り、第１実施形態の支柱直立型太陽電池設備１を短柱とし、太陽パネル５を長方形にしたものである。このように形状、構造等について、様々な変更が可能である。

第３実施形態の支柱直立型太陽電池設備１は、図１３〜図１７に示す通り、防犯上、デザイン性から、ステーション７の前面パネル（操作パネル、自動販売機であれば、商品取り出し口側が設置された側）と電源部８の少なくとも側面全体を覆うように円筒形状のパネル１０を取付けたものである。このパネル１０は波型の板パネルであるが平板でもよい。架台構造９はパネル１０を内側から支持するものであり、円筒形骨組みと、これを支持する角形の架台骨組み（第１、２実施形態で示す構造）と、円筒形骨組みと架台骨組みとを連結する連結部材と、を備えている。例えば、実施形態１の架台構造９の外周位に、複数の円筒形の鋼材を複数本の支柱鋼材である縦材で連結した構造を連結し配置した構造である。架台構造９にスペースが設けられ、ステーション７と電源部８が並置される。架台構造９の前面は開口し、ステーション７の角部が張り出して配置されている。底面は枠状体（例えば、角形、丸形）が形成されている。パネル１０に天井板（図示略）を設け、雪、風雨の侵入を防止しても良い。これにより、装置防御性能（破壊防止、防犯性能等）、デザイン性が格段に向上する。上部が角形で下部が円筒形であると、簡単に識別ができ、利便性の向上に資する。架台構造９は固定であっても、可変構造であってもよい。例えば、高さ、幅、奥行の調整が可能な架台構造であってもよい。

本発明は、太陽エネルギー受電ステーションの上に太陽電池パネルが直立状態で設置され、公園、イベント会場、建設現場等、多様な場所での太陽エネルギー受電ステーションによる設置利用が可能な太陽光発電設備として利用される。

１・・・支柱直立型太陽電池設備
２・・・支柱
３・・・支持部材
４・・・骨組み
５・・・太陽電池パネル
６・・・調整機構
７・・・太陽エネルギー受電ステーション
８・・・電源部
９・・・架台構造
１０・・・パネル
２０・・・固定具
３０、４０・・・縦材
３１、４２・・・横材
３０ａ・・・ボルト
４１・・・中央部材
４３・・・短横材
６ａ・・・第１調整部材
６ｂ・・・第２調整部材
６ｃ・・・モータ
６０・・・板材
６１・・・間隔調整棒材
６２・・・ヒンジ
６３・・・ネジ部
６４・・・ロッド
６５・・・電動シリンダ
６６・・・連結端
６７・・・基礎具

Claims

１本の直立する支柱と、
前記支柱の上部に設けられる支持部材と、
前記支持部材に取り付けられる骨組みに固定される太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの仰角と回動角の調整機構と、
前記支柱を固定する架台構造と、
前記架台構造に固定される太陽エネルギー受電ステーションを設置するためのスペースと、
前記太陽電池パネルからの電気を充電できる充電部を有し、前記充電部から電気を前記太陽エネルギー受電ステーションに給電する電源部と、
から構成される支柱直立型太陽電池設備。
前記調整機構が仰角の手動又は自動調整機構と、左右振れ角の自動調整機構を備えた請求項１の支柱直立型太陽電池設備。
前記左右振れ角の自動調整機構が電動シリンダを備えた請求項２の支柱直立型太陽電池設備。
前記太陽エネルギー受電ステーションが自動販売機、自動車用エネルギー供給装置、プラグインハイブリッド充電装置、電気自動車用充電スタンド、水素ステーションである請求項１ないし３いずれかの支柱直立型太陽電池設備。
前記電源部は、バッテリーと、バッテリーチャージャーと、コントローラと、インバーターと、を備えた請求項１ないし４いずれかの支柱直立型太陽電池設備。