JP5590004B2 - 太陽光発電パネル用整流架台 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電パネル用整流架台に関する。

従来、住宅の屋根や架台等に設けられる太陽光発電パネルでは、そのパネル表面に土埃、鳥の糞や化学物質（粉塵）が付着する。これらの付着物が雨だけで落ちることはないため、清掃、メンテナンスが必要となるが、その作業が困難となっている。これに対応するため、高所作業が可能な清掃装置を用いてパネル表面を清掃することが例えば、特許文献１に提案されている。

さらに、太陽光発電パネルが高温になると、発電能力が低下することから、冷水をパネル表面に流水して冷却することが行われている。例えば、特許文献２には、パネル表面に散水することにより、太陽光発電に伴う温度上昇を防止する散水設備について開示されている。

特開２０１１−４０５９２号公報 特開２０１０−１２９６７７号公報

しかしながら、従来の太陽光発電パネルでは、以下のような問題があった。
すなわち、従来の架台によって支持される太陽光発電パネルでは、図７に示すように、例えばパネル１００の後方（図７で右側）から風Ｅが吹き付ける場合、風下側に後流渦Ｕが発生することでパネル上部に負圧が発生し、パネル１００に対する浮き上がり力Ｐが作用してパネル１００自体、或いは架台１０１とともに浮き上がるという問題があった。
また、特許文献１の清掃装置を用いてパネル表面を清掃する場合、特別な清掃装置を用いる必要があり、その点で改良する余地があった。
さらに、特許文献２では、特別な冷却装置が必要であり、冷却装置に供給する水の確保が困難であるうえ、装置を稼動させるための動力が必要となる。しかも、この場合には、パネル表面に水膜が生じることにより、発電効率が低下するという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、風下側の後流渦の発生を防ぎ、パネル上部での負圧の発生を抑えることで、太陽光発電パネルの浮き上がりを防止することができる太陽光発電パネル用整流架台を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、パネル表面の清掃の手間を低減することができるうえ、特別な冷却設備を設けることなく、簡単な構成でパネル表面を冷却して発電効率の低下を防止することができる太陽光発電パネル用整流架台を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る太陽光発電パネル用整流架台では、太陽光発電パネルに設けられる太陽光発電パネル用整流架台であって、パネル上部部分からパネル後側下方に向けて延びる第１遮風板と、少なくとも１つがパネル上方側に設けられ、第１遮風板の遮風面に対して間隔をあけて配置されるとともに、第１遮風板との間を通過する空気を第１遮風板に沿って上方へ移動するように配置させた第１整流板と、第１整流板のうちパネル上方側に位置する第１整流板に設けられ、第１遮風板に沿って案内されたパネル後方からの空気をパネル表面に沿って流通するように放出する吹出し口とを備えていることを特徴としている。

本発明では、太陽光発電パネルの後方から風が吹いた場合、風上側となるパネル上方側に設けられた第１遮風板と第１整流板との間に空気が流れ込み、その空気が第１遮風板に沿って吹出し口側へ向けて流れる。つまり、第１遮風板と第１整流板とで後方からの風を集め、その空気が吹出し口からパネル表面に向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面に沿って下側に向けて空気が流通することになる。
また、太陽光発電パネルの前方から風が吹いた場合、その空気がパネル表面に沿って上側に向けて流通し、パネル上方側に設けられている吹出し口に流れ込み、第１遮風板と第１整流板との間を通過してパネル後方へと放出されることになる。つまり、上記吹出し口を設けることにより、パネル表面に沿って空気が流通し易くなり、この通過風が強制風となる。

このように、パネル表面において風上側から風下側へ向けて強制的に送風することにより、風下側で後流渦が発生しにくくなり、さらに渦がパネル表面に付着しにくくなる。そのため、パネル上部での負圧が減少することになり、パネル自体、或いはパネルを支持する架台の浮き上がりを抑制することができる。
さらに、第１整流板を設けることで、その整流板の上下面を通過する空気の圧力差で整流板自体に下向きの力（ダウンフォース）が発生することになる。したがって、整流板によって架台を介して太陽光発電パネルが下方に押さえ付けられるので、パネル自体、或いは架台の浮き上がりをより確実に抑制することができる。

また、パネル表面に強制風を吹き掛けることにより、その表面に付いている土埃や粉塵等の汚れを吹き飛ばすことが可能となり、パネル表面部分に空気が停滞するのを防ぐことができるため、汚れが付着しにくくなる利点がある。
さらに、パネル表面に強制風を吹き掛けることにより、太陽光発電パネルの発電時の温度上昇を抑制することができ、発電効率を向上させることができる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル用整流架台では、パネル下部部分からパネル下方側に向けて延びる第２遮風板と、第２遮風板の遮風面に対して下方側に向けて開くようにして配置された第２整流板とを備えていることが好ましい。

本発明では、太陽光発電パネルの後方から風が吹いた場合、その空気が吹出し口からパネル表面に向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面に沿って下側に向けて流通した空気は、風下側となるパネル下方側に設けられている第２遮風板と第２整流板との間を通過してパネル前方へと放出されることになる。また、太陽光発電パネルの前方から風が吹いた場合、その空気がパネル下方側に設けられた第２遮風板と第２整流板との間を通過し、パネル表面に向けて強制風として吹き出され、パネル表面に沿って上側に向けて流通した空気が吹出し口に流れ込み、第１遮風板と第１整流板との間を通過してパネル後方へと放出されることになる。

また、第２遮風板と第２整流板との間を通過した空気によりパネル表面に強制風を吹き掛けることにより、その表面に付いている土埃や粉塵等の汚れを吹き飛ばすことが可能となり、パネル表面部分に空気が停滞するのを防ぐことができるため、汚れが付着しにくくなる利点がある。
さらに、パネル表面に強制風を吹き掛けることにより、太陽光発電パネルの発電時の温度上昇を抑制することができ、発電効率を向上させることができる。
さらにまた、第２整流板を設けることで、その第２整流板の上下面を通過する空気の圧力差で整流板自体に下向きの力（ダウンフォース）が発生することになる。したがって、整流板によって架台を介して太陽光発電パネルが下方に押さえ付けられるので、パネル自体、或いは架台の浮き上がりをより確実に抑制することができる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル用整流架台では、第１整流板は、互いに間隔をあけて複数配列されていることが好ましい。

本発明では、第１遮風板に対して複数の第１整流板を設けることで、太陽光発電パネルの後方から風を受けるとき、第１整流板同士の間を通過する風を第１遮風板の遮風面に沿って吹出し口側に流れるように集めることができる。つまり、より多くの風をこれら複数の整流板によって集めて吹出し口から送風させることができる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル用整流架台では、第１遮風板は、太陽光発電パネルの裏側空間を塞ぐように設けられていることが好ましい。

本発明では、第１遮風板によって太陽光発電パネルの裏側空間への風の流れ込みを少なくすることができるので、パネル裏面に風による正圧がかかるのを抑制することができる。すなわち、第１遮風板は、後方からの風をパネルの裏側空間に流れ込まないように吹出し口側に誘導する効果を有している。

本発明の太陽光発電パネル用整流架台によれば、パネル上方側に第１整流板及び第１遮風板を設けてパネル後方からの風を集め、その空気をパネル表面に積極的に流通させることで、パネルの風下側の後流渦の発生を防ぎ、パネル上部での負圧の発生を抑えることが可能となり、太陽光発電パネルの浮き上がり防止することができる。
また、少なくとも風が吹いているときには、パネル表面に常時空気が流れる状態となって空気の停滞を防ぐことができることから、土埃や粉塵等の付着を少なくすることができ、パネル表面の清掃にかかる手間を低減することができる。
しかも、本発明の太陽光発電パネル架台によれば、特別な冷却設備が不要であり、簡単な構成によりパネル表面を冷却して発電効率の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態による太陽光発電パネルに備えた整流架台の構成を示す斜視図である。 図１に示す整流架台を後側より見た斜視図である。 整流架台の構成を示す側面図である。 整流架台による空気の流れを示す側面図であって、（ａ）は後方から風が吹いた場合、（ｂ）は前方から風が吹いた場合である。 第２の実施の形態による太陽光発電パネルに備えた整流架台の構成を示す側面図である。 図５の整流架台の空気の流れを示す側面図であって、（ａ）は後方から風が吹いた場合、（ｂ）は前方から風が吹いた場合である。 従来の太陽光発電パネルに対する空気の流れを示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態による太陽光発電パネル用整流架台について、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態による太陽光発電パネル用整流架台（以下、単に整流架台１という）は、太陽光発電パネル２を下方より支持する架台本体３に図示しない連結部材を介して設けられている。
太陽光発電パネル２は、受光面をなすパネル表面２ａを南向きに斜めに配置されている。ここで、図１における設置状態において、パネル裏面２ｂ側を「後方」、「後側」といい、パネル表面２ａ側を「前方」、「前側」という。

架台本体３は、図１乃至図３に示すように、Ｈ型鋼材や溝形鋼材（チャンネル鋼材）などが組み合わされた構成であり、設置面に設けられるベース３１と、ベース３１上に太陽光発電パネル２の設置角度と略平行で斜め後方に向けて配置される支持板３２と、この支持板３２の上部を支持する斜め前方に向けて配置される斜材３３と、を備えている。支持板３２と斜材３３とは、それぞれの上端同士を互いに接合させ、それぞれの下端がベース３１に固定された構成となっている。ここで、支持板３２と斜材３３の接合部を上部角部３ａ（図３）という。

図１乃至図３に示すように、整流架台１は、パネル上部部分からパネル後側下方に向けて延びる第１遮風板４と、第１遮風板４の後方に面する遮風面４ａに対して間隔をあけて配置されるとともに、第１遮風板４との間を通過する空気Ｅを第１遮風板４に沿って上方へ移動するように配置させた複数（ここでは４つ）の第１整流板５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）と、パネル上方側に位置する第１整流板５（以下、必要に応じて「最上部整流板５Ａ」という）に設けられ、第１遮風板４に沿って案内されたパネル後方からの空気Ｅをパネル表面２ａに沿って流通するように放出する吹出し口６と、パネル下部部分からパネル下方側に向けて延びる第２遮風板７と、第２遮風板７の前方側の遮風面７ａに対して間隔をあけるとともに、第２遮風板７の遮風面７ａに対して下方側に向けて開くようにして配置された第２整流板８と、を備えて概略構成されている。

第１遮風板４は、架台本体３の裏側空間Ｒを塞ぐように設けられ、上端４ｂが架台本体３の上部角部３ａに固定され、斜材３３に沿って下方に向けて延びるとともに、その下端４ｃが後方へ向けて湾曲している。

第１整流板５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）は、それぞれ太陽光発電パネル２の幅方向Ｘに沿って延びるとともに下面側が流線形となる羽根形状をなし、第１遮風板４の遮風面４ａに沿って上下方向に間隔をあけて配列され、最上部整流板５Ａを除いた整流板５Ｂ〜５Ｄが第１遮風板４に沿って下部に向かうにしたがって漸次上方に向くように配置されている。最上部整流板５Ａは、架台本体３の上部角部３ａの直上に離間をもって配置されている。そして、４つの第１整流板５（５Ａ〜５Ｄ）は、第１遮風板４の遮風面４ａに沿って空気Ｅが上方（吹出し口６側）へ流れ易くなるようにそれぞれが適宜な角度に設定されている。

吹出し口６は、太陽光発電パネル２と同じ傾斜角度でパネル表面２ａに対して所定の間隔をあけて略平行に配置される板状部材であり、最上部整流板５Ａから前方へ向けて突出するようにして一体的に設けられている。すなわち、吹出し口６は、後側から流入する空気Ｅをパネル表面２ａに向けて吹き出すことが可能な構成となっている。

第２遮風板７は、太陽光発電パネル２の下端部に連設し、ベース３１に沿うようにして前方に向けて湾曲している。この第２遮風板７の前方に面する遮風面７ａ側には、遮風面７ａに対して所定の傾斜角度をもって第２整流板８が配置されている。具体的に第２整流板８は、第１整流板５と同様の形状をなしており、その前端８ａ側が第２遮風板７に対して前方に開いた状態となっている。

上述した整流架台１の部材（第１遮風板４、第１整流板５、第２遮風板７、第２整流板８）は、例えば鉄板、プラスチック、合成樹脂等の部材を採用することができる。

次に、上述した整流架台１の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、太陽光発電パネル２の後方から風が吹いた場合、風上側となるパネル上方側に設けられた第１遮風板４と第１整流板５（５Ａ〜５Ｄ）との間に空気Ｅが流れ込み、その空気Ｅが第１遮風板４に沿って吹出し口６側へ向けて流れる。つまり、第１遮風板４と第１整流板５とで後方側からの風を集め、その空気Ｅが吹出し口６からパネル表面２ａに向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面２ａに沿って下側に向けて通過した空気Ｅは、風下側となるパネル下部側に設けられている第２遮風板７と第２整流板８との間を通過してパネル前方へと放出されることになる。

また、図４（ｂ）に示すように、太陽光発電パネル２の前方から風が吹いた場合、その空気Ｅがパネル下部側に設けられた第２遮風板７と第２整流板８との間を通過し、その空気Ｅがパネル表面２ａに向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面２ａに沿って上側に向けて流通した空気Ｅは、パネル上方側に設けられている吹出し口６に流れ込み、第１遮風板４と第１整流板５との間を通過してパネル後方へと放出されることになる。つまり、パネル表面２ａに沿って空気Ｅが流通し易くなり、この通過風が強制風となる。

このように、パネル表面２ａにおいて風上側から風下側へ向けて強制的に送風することにより、風下側での後流渦が発生しにくくなり、さらに渦がパネル表面２ａに付着しにくくなる。そのため、パネル上部での負圧が減少することになり、太陽光発電パネル２、或いは架台本体３の負圧を原因とした浮き上がりを抑制することができる。

さらに、第１整流板５及び第２整流板８を設けることで、それら整流板５、８の上下面を通過する空気の圧力差で各整流板５、８自体に下向きの力Ｆ（ダウンフォース）が発生することになる。したがって、これら整流板５、８によって前記架台本体３を介して太陽光発電パネル２が下方に押さえ付けられるので、太陽光発電パネル２自体、或いは架台本体３の浮き上がりをより確実に抑制することができる。

また、パネル表面２ａに強制風を吹き掛けることにより、その表面２ａに付いている土埃や粉塵等の汚れを吹き飛ばすことが可能となり、さらにパネル表面２ａ部分に空気が停滞するのを防ぐことができるため、汚れが付着しにくくなる利点がある。
さらに、パネル表面２ａに強制風を吹き掛けることにより、太陽光発電パネル２の発電時の温度上昇を抑制することができ、発電効率を向上させることができる。

また、太陽光発電パネル２の後方から風を受けるとき、第１遮風板４に対して複数（４つ）の第１整流板５（５Ａ〜５Ｄ）を設けることで、第１整流板５、５同士の間を通過する風を第１遮風板４の遮風面４ａに沿って吹出し口６側に流れるように集めることができる。つまり、より多くの風これら複数の第１整流板５によって集めて吹出し口６から送風させることができる。

また、第１遮風板４が太陽光発電パネル２の裏側空間Ｒを塞ぐように設けられており、第１遮風板４によって太陽光発電パネル２の裏側空間Ｒへの風の流れ込みを少なくすることができるので、パネル裏面２ｂに風による正圧がかかるのを防止することができる。すなわち、第１遮風板４は、後方からの風をパネル２の裏側に流れないように吹出し口６に案内し、パネル表面２ａに流す効果を有している。

なお、吹出し口６の開口寸法は、任意に設定することが可能であるが、パネル表面２ａに吹き掛ける送風量を増やす場合には、吹出し口６の開口量を小さくして空気の流速を大きくすれば良い。

上述した本実施の形態による太陽光発電パネル用整流架台では、パネル上方側に第１整流板５及び第１遮風板４を設けてパネル後方からの風を集め、その空気Ｅをパネル表面２ａに積極的に流通させることで、パネルの風下側の後流渦の発生を防ぎ、パネル上部での負圧の発生を抑えることが可能となり、太陽光発電パネル２の浮き上がり防止することができる。
また、少なくとも風が吹いているときには、パネル表面２ａに常時空気が流れる状態となって空気の停滞を防ぐことができることから、土埃や粉塵等の付着を少なくすることができ、パネル表面２ａの清掃にかかる手間を低減することができる。
しかも、特別な冷却設備が不要であり、簡単な構成によりパネル表面２ａを冷却して発電効率の低下を防止することができるという効果を奏する。

次に、本発明の太陽光発電パネル用整流架台による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態による整流架台１Ａ（太陽光発電用整流架台）は、住宅等の建物の傾斜屋根３４に設置した太陽光発電パネル２に適用している。この場合、２つの第１整流板５（５Ａ、５Ｂ）が設けられており、側面視で山型の傾斜屋根３４の南側（図５で屋根頂部より左側）の第１傾斜部３４Ａに太陽光発電パネル２が設けられ、反対の北側（図５で屋根頂部より右側）の第２傾斜部３４Ｂが遮風板（第１遮風板）に相当している。
なお、太陽光発電パネル２のパネル下部部分には、上記第１の実施の形態と同様に第２遮風板７及び第２整流板８が設けられている。

この場合も、上述した第１の実施の形態と同様の作用、効果となる。図６（ａ）に示すように、太陽光発電パネル２の後方から風が吹いた場合、風上側となるパネル上方側に位置する第１傾斜部３４Ａと第１整流板５（５Ａ、５Ｂ）との間に空気Ｅが流れ込み、第１傾斜部３４Ａに沿って吹出し口６側へ向けて流れる。つまり、第１傾斜部３４Ａと第１整流板５とで後方からの風を集め、その空気Ｅを吹出し口６からパネル表面２ａに向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面２ａに沿って下側に向けて流通した空気Ｅは、風下側となるパネル下方側に設けられている第２遮風板７と第２整流板８との間を通過してパネル前方へと放出されることになる。

また、図６（ｂ）に示すように、太陽光発電パネル２の前方から風が吹いた場合、パネル下方側に設けられた第２遮風板７と第２整流板８との間を通過し、その空気Ｅがパネル表面２ａに向けて強制風として吹き出されることになる。そして、パネル表面２ａに沿って上側に向けて流通した空気Ｅは、パネル上方側に設けられている吹出し口６に流れ込み、第１傾斜部３４Ａと第１整流板５との間を通過してパネル後方へと放出されることになる。

このように、負圧が発生するパネル表面２ａにおいて、風上側から風下側へ向けて強制的に送風することにより、風下側での後流渦が発生しにくくなり、さらに渦がパネル表面２ａに付着しにくくなる。そのため、パネル上部での負圧が減少することになり、太陽光発電パネル２、或いは架台本体３の負圧を原因とした浮き上がりを抑制することができる。

以上、本発明による太陽光発電パネル用整流架台の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態ではパネル下方側に第２遮風板７及び第２整流板８を設ける構成としているが、これらを省略することも可能である。これら第２遮風板７及び第２整流板８が無い場合には、太陽光発電パネル２の後方から風が吹いたとき、パネル表面２ａに沿って下側に向けて空気Ｅが流通する。また、太陽光発電パネル２の前方から風が吹いたとき、パネル表面２ａに沿って上側に向けて通過した空気Ｅは、パネル上方側に設けられている吹出し口６に流れ込み、第１遮風板４と第１整流板５との間を通過してパネル後方へと放出されることになる。

また、第１の実施の形態では第１整流板５を４つ、第２の実施の形態では２つ設けた構成としているが、これらの数量に限定されることはなく、１つであってもかまわない。第１整流板５を１つ設ける場合は、パネル上方側に設けるようにすれば良い。
さらに、第１遮風板及び第２遮風板は、上述した第２の実施の形態のように傾斜屋根３４の傾斜部３４Ａ、３４Ｂを利用した構成とすることも可能である。
さらにまた、遮風板や整流板の形状、材質、向き、取付け位置（遮風板と整流板との間隔、整流板同士の配列間隔）等の構成は、太陽光発電パネルの大きさ、架台本体３の形状、屋根の形状、或いはパネル取り付け箇所の自然条件（例えば、強風が多い場所）等の条件に応じて適宜設定することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１Ａ 整流架台（太陽光発電パネル用整流架台）
２ 太陽光発電パネル
２ａ パネル表面
２ｂ パネル裏面
３ 架台本体
３ａ 上部角部
４ 第１遮風板
５、５Ａ〜５Ｄ 第１整流板
６ 吹出し口
７ 第２遮風板
８ 第２整流板
Ｅ 空気
Ｒ パネルの裏側空間

Claims (4)

1. 太陽光発電パネルに設けられる太陽光発電パネル用整流架台であって、
   パネル上部部分からパネル後側下方に向けて延びる第１遮風板と、
   少なくとも１つがパネル上方側に設けられ、該第１遮風板の遮風面に対して間隔をあけて配置されるとともに、前記第１遮風板との間を通過する空気を前記第１遮風板に沿って上方へ移動するように配置させた第１整流板と、
   該第１整流板のうち前記パネル上方側に位置する第１整流板に設けられ、前記第１遮風板に沿って案内されたパネル後方からの空気をパネル表面に沿って流通するように放出する吹出し口と、
   を備えていることを特徴とする太陽光発電パネル用整流架台。
2. パネル下部部分からパネル下方側に向けて延びる第２遮風板と、
   該第２遮風板の遮風面に対して下方側に向けて開くようにして配置された第２整流板と、
   を備えていることを特徴とする太陽光発電パネル用整流架台。
3. 前記第１整流板は、互いに間隔をあけて複数配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電パネル用整流架台。
4. 前記第１遮風板は、前記太陽光発電パネルの裏側空間を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル用整流架台。

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