JP2022055326A - 太陽光発電装置及び該太陽光発電装置を用いた太陽光発電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】時間によって変化する日射に対応可能な太陽光発電装置及び該太陽光発電装置を用いた太陽光発電システムを提供する。【解決手段】太陽光発電パネル２３として、上受光面２３１と該上受光面２３１の反対側にある下受光面２３２とを有する両面受光型太陽電池を使用し、且つ、上からの日射Ｒを太陽光発電パネル２３の下受光面２３２へ反射する反射ミラー２４が設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は太陽光発電パネル用支持装置に関し、特に、水面上に浮きながら太陽光発電パネルを支持できる太陽光発電パネル用支持装置に関する。
太陽光を電力に変換する太陽光発電パネルを支持する装置として、例えば特許文献１に示される太陽光発電パネル用支持装置がある。図１及び図２にこのような支持装置を備えた太陽光発電装置１が示されている。図示のように、水面上に浮くことが出来る支持台１１に保持手段１２を配置し、該保持手段１２で太陽光発電パネル１３を保持する構成になっていると共に、支持台１１同士は接続手段１４により接続されている。
実用新案登録第３１７２４２４号公報
上記構成の太陽光発電パネル用支持装置では、太陽光発電パネル１３の角度が一定であるため、時間によって変化する日射の角度にすべて対応することが出来ない欠点がある。
本発明は、時間によって変化する日射に対応可能な太陽光発電装置及び該太陽光発電装置を用いた太陽光発電システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明は所定の第１の水平方向に沿ってそれぞれ延伸し、且つ、互いに間を開けて配置される複数の中空管状体を有することによって水面上に浮くことができる浮力手段と、各前記中空管状体から上方へ延伸する複数の支持柱を有する支持手段と、前記複数の支持柱により支持される少なくとも１つの太陽光発電パネルと、を備える太陽光発電パネル用支持装置であって、前記太陽光発電パネルは、いずれも上受光面と該上受光面の反対側にある下受光面とを有する両面受光型太陽電池であり、前記支持手段は、各前記支持柱で板状体である前記太陽光発電パネルを、前記上受光面及び前記下受光面がいずれも水平面に対して所定角度を成すように斜めに支持するように構成される上、上からの太陽光を前記太陽光発電パネルの前記下受光面へ反射する反射ミラーを有することを特徴とする太陽光発電装置を提供する。
また、本発明は、複数の請求項１に記載のされる太陽光発電装置と、前記第１の水平方向及び該第１の水平方向に直交する第２の水平方向において、隣接する２つの前記太陽光発電装置がそれぞれ有する浮力手段と接続することにより、該隣接する２つの前記太陽光発電装置を繋ぐことが出来る複数の接続機構と、を備えることを特徴とする太陽光発電システムをも提供する。
上記のように、本発明は上からの太陽光を太陽光発電パネルの下受光面へ反射する反射ミラーを有し、時間によって変化する日射が太陽光発電パネルの上受光面で受けにくい角度に回った時は、反射ミラーでその日射を太陽光発電パネルの下受光面に反射することが可能なので、従来より格段に向上された発電効率を発揮できる。
従来の太陽光発電システムの一例が示される要部斜視図である。 同従来例の太陽光発電システムの分解斜視図である。 本発明の太陽光発電システムの実施形態の一部の構成が示される斜視図である。 本発明の太陽光発電システムの実施形態の構成が示される一部省略平面図である。 本発明の太陽光発電システムの実施形態の構成が示される一部拡大側面図である。 図４における「ＶＩ」の丸枠に囲まれる部分が拡大されて示される一部拡大平面図である。 図４における「ＶＩＩ」の丸枠に囲まれる部分が拡大されて示される一部拡大平面図である。 本発明の太陽光発電システムの１つの変化例が示される側面図である。 図８に示される太陽光発電パネルを保持する構成が示される平面図である。 図４における「Ｘ」の丸枠に囲まれる部分が拡大されて示される一部拡大平面図である。 本発明の太陽光発電システムに用いられる歩道プレートの下面の構成例が示される斜視図である。 図４における「ＸＩＩ」の丸枠に囲まれる部分が拡大されて示される一部拡大平面図である。 図４における「ＸＩＩＩ」の丸枠に囲まれる部分が拡大されて示される一部拡大平面図である。
図３～図５に本発明の太陽光発電装置を用いた太陽光発電システムの実施形態の構成が示されている。図３は本発明の太陽光発電システムの実施形態の一部の構成が示される斜視図であり、図４はその一部省略平面図であり、図５はその一部拡大側面図である。ちなみに、図４において、「ＶＩ」、「ＶＩＩ」、「Ｘ」、「ＸＩＩ」、及び「ＸＩＩＩ」の各丸枠に囲まれる部分は、それぞれ図６、図７、図１０、図１２、及び図１３に拡大表示される。
図示のように、本発明の太陽光発電装置２は、浮力手段２１と、支持手段２２と、複数の太陽光発電パネル２３と、を備えている。
浮力手段２１は、所定の第１の水平方向Ｌ１に沿ってそれぞれ延伸し、且つ、互いに間を開けて配置される複数の中空管状体２１１を有することによって水面上に浮くことができる。
支持手段２２は、各中空管状体２１１から上方へ延伸する複数の支持柱２２２を有し、各太陽光発電パネル２３は支持手段２２により斜めに支持されている。
図５に示されているように、各太陽光発電パネル２３は、いずれも上受光面２３１と該上受光面２３１の反対側にある下受光面２３２とを有する両面受光型太陽電池である。
また、本発明として、太陽光発電パネル２３は太陽光を直接的に電力に変換する太陽電池を用いる他、太陽光から生じる熱を利用して電気エネルギーに変換する太陽熱発電手段を用いることもできる。
図３、図５及び図６に示されるように、浮力手段２１は第１の水平方向Ｌ１に沿ってそれぞれ延伸する複数の中空管状体２１１のほか、本発明として、浮力手段２１は第１の水平方向Ｌ１と異なる水平方向、例えば第１の水平方向Ｌ１に直交する第２の水平方向Ｌ２、もしくは他の方向に沿って延伸するほかの中空管状体を更に有することも可能である。また、中空管状体２１１の管内に発泡材料を充填することにより、中空管状体２１１の管体に破損が生じた場合であっても、水面上に浮く機能を維持することができる。また、浮力手段２１は各中空管状体２１１を繋ぐ連結枠２１２と連結板２１３とをも有している。連結枠２１２には中空管状体２１１により挿通されて該中空管状体２１１を保持する保持孔と、水流の通過を許す水流孔２１２１と、が形成され、連結板２１３は隣接する２本の中空管状体２１１の端部を繋ぐことにより、浮力手段２１全体の機械的強度を向上させると共に、波などの水流による衝撃を緩衝することもできる。
また、第２の水平方向Ｌ２において隣接する２本の中空管状体２１１の端部を接続する接続ロッド２２３が更に設けられていて、これにより浮力手段２１全体の機械的強度を更に向上させることができる。
支持手段２２は、各支持柱２２２で板状体である太陽光発電パネル２３を、上受光面２３１及び下受光面２３２がいずれも水平面に対して所定角度θ１を成すように斜めに支持するように構成される上、上からの太陽光を太陽光発電パネル２３の下受光面２３２へ反射する反射ミラー２４を有する。ちなみに、太陽光発電パネル２３の上受光面２３１及び下受光面２３２の水平面Ｓ１に対する所定角度θ１が、１０°≦θ１≦２５°の範囲内に入るように各支持柱２２２の長さなどを構成することがこのましい。この実施形態において、１つの太陽光発電パネル２３を４本の支持柱２２２で支持するように構成されているが、支持柱２２２の数は４本に限定されることはない。
また、太陽光発電パネル２３の上受光面２３１及び下受光面２３２の水平面Ｓ１に対する所定角度θ１に関しては、本発明の太陽光発電装置２が実際に設置される場所の緯度に応じて設定を変更することが好ましい。
この実施形態において、反射ミラー２４は太陽光発電パネル２３の下受光面２３２と同じ側に傾くように、該下受光面２３２の下方に配置され、且つ、反射ミラー２４の反射面（上面）の水平面Ｓ２と成す角度θ２は、０°≦θ２≦５°の条件を満たすように設定されている。
また、本発明の太陽光発電装置２は、浮力手段２１と反射ミラー２４との間に介在する角度調整手段２６を更に有し、角度調整手段２６により、太陽光発電パネル２３の下受光面２３２に面する反射ミラー２４の反射面の水平面と成す角度θ２を調整可能にするように構成されている。
即ち、浮力手段２１に反射ミラー２４を両側から挟んで保持する保持枠２４１を配置し、そして角度調整手段２６を、浮力手段２１と前記保持枠２４１とに取り付けて浮力手段２１と保持枠２４１との位置関係を改変及び制限することにより、前記角度θ２を調整可能にするように構成したものである。
角度調整手段２６の具体的構成に関しては、図５に示されるように、浮力手段２１に配置されて保持枠２４１の一端部を枢支する枢支部２６１と、浮力手段２１に配置されて保持枠２４１の前記一端部の反対側にある他端部に対応し、且つ、上下に延伸する調整孔２６２０が形成されている調整板２６２と、調整孔２６２０を挿通して保持枠２４１の前記他端部にねじ込まれる調整ねじ２６２１と、を有し、調整ねじ２６２１が調整孔２６２０を挿通して保持枠２４１にねじ込まれ、且つ、調整板２６２を保持枠２４１に締め付ける際においての高さを変更することにより、前記θ２を調整するように構成されることができる。
この他、図８及び図９に示されるように、反射ミラー２４を保持する保持枠２４１を、反射ミラー２４の反射面の水平面と成す角度θ２が所定の角度（例えば３°）になるように構成し、且つ、保持枠２４１を取替え易いように構成することにより、角度調整手段と同等な効果を発揮することもできる。
ちなみに、この実施形態において、反射ミラー２４はプラスチック材により作成されたプラスチック板体を有することができる。
または、反射ミラー２４は金属材により作成された金属板体と、該金属板体に塗布される反射材料により構成された反射層と、を有することもできる。
この構成により、時間によって変化する日射Ｒに対して、太陽光発電パネル２３の上受光面２３１のみでは効率的に発電できない時間帯においては、更に反射ミラー２４を用いて日射Ｒを太陽光発電パネル２３の下受光面２３２に反射して発電することができるので、従来より効率的に太陽光を電気エネルギーに変換可能な太陽光発電装置２及び該太陽光発電装置２を用いた太陽光発電システムを提供できる。
また、図示のように、本発明の太陽光発電システムは、複数の本発明の太陽光発電装置２を、第１の水平方向Ｌ１及び該第１の水平方向Ｌ１に直交する第２の水平方向Ｌ２において、隣接する２つの太陽光発電装置２がそれぞれ有する浮力手段２１同士を接続することにより、該隣接する２つの太陽光発電装置２を繋ぐ複数の接続機構４と、隣接する２つの太陽光発電装置２がそれぞれ有する浮力手段２１の間に配置される複数の歩道板３１及び該複数の歩道板３１を接続する補強ロッド３２を有する歩道手段３と、を備えている。
この実施形態において、接続機構４は、接続アーム４１と、接続軸４２と、接続板４３と、を有している。また、浮力手段２１が有する中空管状体２１１の端部に、接続機構４に対応するためのフランジ２７が形成されている。
図４及び図１０に示されるように、接続機構４が有する接続アーム４１は、両端にそれぞれ係合リング４１１が形成されており、該接続アーム４１の両端にそれぞれある係合リング４１１が、第２の水平方向Ｌ２において隣接する２つの浮力手段２１がそれぞれ有する中空管状体２１１の端部にあるフランジ２７にそれぞれ係合されることにより、第２の水平方向Ｌ２において隣接する２つの浮力手段２１が第２の水平方向Ｌ２において接続される。
図４及び図１２に示されるように、接続機構４が有する接続軸４２は、歩道手段３の歩道板３１の下方に配置され、且つ、両端にそれぞれフランジ４２１が形成されている。該接続軸４２の両端にそれぞれあるフランジ４２１が、第１の水平方向Ｌ１において隣接する２つの浮力手段２１がそれぞれ有する中空管状体３１１の端部にあるフランジ２７にそれぞれ接続されることにより、第１の水平方向Ｌ１において隣接する２つの浮力手段２１が第１の水平方向Ｌ１において接続される。
また、図４及び図１３に示されるように、接続機構４が有する接続板４３は、板状体に形成され、且つ、該板状体の両端部が第２の水平方向Ｌ２において隣接する２つの浮力手段２１がそれぞれ有するフランジ２７にそれぞれ固定されることによっても、第２の水平方向Ｌ２において隣接する２つの浮力手段２１が前記第２の水平方向Ｌ２において接続される。
ちなみに、この実施例では接続板４３はねじにより浮力手段２１が有するフランジ２７に固定されているが、例えば溶接など、ねじ以外の固定方法を採用することも可能である。
この他、図中には示されていないが、２つの浮力手段２１がそれぞれ有する中空管状体２１１の端部に形成されるフランジ２７を接続機構４として、第１の水平方向Ｌ１において隣接する２つの中空管状体２１１の端部に形成されるフランジ２７を連結させることにより、第１の水平方向Ｌ１において隣接する２つの浮力手段２１を接続する構成を採用することも可能である。
歩道手段３に関しては、図１１に示されるように、歩道板３１の下面に複数の補強リブ３１０が突起しており、そして補強ロッド３２は複数の歩道板３１がそれぞれ有する複数の補強リブ３１０を一斉に挿通する構成により、歩道板３１の最大荷重を高めるようになっている。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。
上記のように、本発明は上からの太陽光を太陽光発電パネルの下受光面へ反射する反射ミラーを有し、時間によって変化する日射が太陽光発電パネルの上受光面で受けにくい角度に回った時は、反射ミラーでその日射を太陽光発電パネルの下受光面に反射することが可能なので、従来より格段に向上された発電効率を発揮できる。
２ 太陽光発電装置
２１ 浮力手段
２１１ 中空管状体
２１２ 連結枠
２１２１ 水流孔
２１３ 連結板
２２ 支持手段
２２２ 支持柱
２３ 太陽光発電パネル
２３１ 上受光面
２３２ 下受光面
２４ 反射ミラー
２４１ 保持枠
２６ 角度調整手段
２６１ 枢支部
２６２０ 調整孔
２６２ 調整板
２６２１ 調整ねじ
２７ フランジ
３ 歩道手段
３１ 歩道板
３２ 補強ロッド
４ 接続機構
４１ 接続アーム
４１１ 係合リング
４２ 接続軸
４２１ フランジ
４３ 接続板
Ｌ１ 第１の水平方向
Ｌ２ 第２の水平方向

Claims (16)

  1. 所定の第１の水平方向に沿ってそれぞれ延伸し、且つ、互いに間を開けて配置される複数の中空管状体を有することによって水面上に浮くことができる浮力手段と、
    各前記中空管状体から上方へ延伸する複数の支持柱を有する支持手段と、
    前記複数の支持柱により支持される少なくとも１つの太陽光発電パネルと、を備える太陽光発電装置であって、
    前記太陽光発電パネルは、いずれも上受光面と該上受光面の反対側にある下受光面とを有する両面受光型太陽電池であり、
    前記支持手段は、各前記支持柱で板状体である前記太陽光発電パネルを、前記上受光面及び前記下受光面がいずれも水平面に対して所定角度を成すように斜めに支持するように構成される上、上からの太陽光を前記太陽光発電パネルの前記下受光面へ反射する反射ミラーを有することを特徴とする太陽光発電装置。
  2. 前記反射ミラーは前記太陽光発電パネルの前記下受光面と同じ側に傾くように、該下受光面の下方に配置され、且つ、前記反射ミラーの反射面の水平面と成す角度θ２は、０°≦θ２≦５°の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  3. 前記浮力手段と前記反射ミラーとの間に介在する角度調整手段を更に有し、
    前記角度調整手段により、前記太陽光発電パネルの前記下受光面に面する前記反射ミラーの反射面の水平面と成す角度θ２を調整可能にするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
  4. 前記浮力手段には、前記反射ミラーを保持する保持枠が配置されており、
    前記角度調整手段は、前記浮力手段と前記保持枠とに取り付けられて前記浮力手段と前記保持枠との位置関係を改変及び制限することにより、前記角度θ２を調整可能にするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
  5. 前記角度調整手段は、前記浮力手段に配置されて前記保持枠の一端部を枢支する枢支部と、
    前記浮力手段に配置されて前記保持枠の前記一端部の反対側にある他端部に対応し、且つ、上下に延伸する調整孔が形成されている調整板と、
    前記調整孔を挿通して前記保持枠の前記他端部にねじ込まれる調整ねじと、を有し、
    前記調整ねじが前記調整孔を挿通して前記保持枠にねじ込まれ、且つ、前記調整板を前記保持枠に締め付ける際においての高さを変更することにより、前記角度θ２を調整するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
  6. 前記反射ミラーの反射面の水平面と成す角度θ２が所定の角度になるように、前記反射ミラーを保持する保持枠が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  7. 前記反射ミラーはプラスチック材により作成されたプラスチック板体を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  8. 前記反射ミラーは金属材により作成された金属板体と、該金属板体に塗布される反射材料により構成された反射層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  9. 前記太陽光発電パネルの前記下受光面の水平面と成す角度θ１は、１０°≦θ１≦２５°であることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  10. 複数の請求項１に記載の太陽光発電装置と、前記第１の水平方向及び該第１の水平方向に直交する第２の水平方向において、隣接する２つの前記太陽光発電装置がそれぞれ有する前記浮力手段を接続することにより、該隣接する２つの前記太陽光発電装置を繋ぐことが出来る複数の接続機構と、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
  11. 隣接する２つの前記太陽光発電装置がそれぞれ有する前記浮力手段の間に配置される複数の歩道板と、該複数の歩道板を接続する補強ロッドと、を有する歩道手段を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
  12. 前記浮力手段が有する前記中空管状体の端部にフランジが形成されており、
    前記接続機構は、前記歩道手段の下方に配置され、且つ、両端にそれぞれフランジが形成されている接続軸を有し、該接続軸の両端にそれぞれある前記フランジが、前記第１の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段がそれぞれ有する前記中空管状体の端部にある前記フランジにそれぞれ接続されることにより、前記第１の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段が前記第１の水平方向において接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電システム。
  13. 前記浮力手段が有する前記中空管状体の端部にフランジが形成されており、
    前記接続機構は、両端にそれぞれ係合リングが形成される接続アームを有し、該接続アームの両端にそれぞれある前記係合リングが、前記第２の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段がそれぞれ有する前記中空管状体の端部にある前記フランジにそれぞれ係合されることにより、前記第２の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段が前記第２の水平方向において接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
  14. 前記浮力手段が有する前記中空管状体の端部にフランジが形成されており、
    前記接続機構は、板状体に形成され、且つ、該板状体の両端部が前記第２の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段がそれぞれ有する前記中空管状体の端部にある前記フランジにそれぞれ固定される接続板を有することにより、前記第２の水平方向において隣接する２つの前記浮力手段が前記第２の水平方向において接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
  15. 前記第２の水平方向において隣接する２本の前記中空管状体の端部を接続する連結板を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
  16. 前記接続機構は、前記浮力手段が有する前記中空管状体の端部に形成されたフランジとして形成され、フランジである前記接続機構同士が接続されていることにより、隣接する２つの前記太陽光発電装置がそれぞれ有する前記浮力手段が前記第１の水平方向において接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
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