JP5683733B2 - 農場兼太陽光発電システム - Google Patents
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Description
本発明は、農場兼太陽光発電システムに関する。
２０１１年３月１１日に発生した大地震と津波によって、福島原発も大きな被害を受けた。この被害は、福島県のみならず日本全国に影響を及ぼし、その終息までには、どの程度の年月が必要になるか、未だに見通しが立っていない。地震が頻発する日本に於いて、事故が発生すると大きな危険を伴う原子力発電所は、一基でも少ないことが望まれる。
一方、二酸化炭素の増加に伴う地球温暖化の防止手段として、太陽光発電システムに大きな注目が集まっている。今のところ、太陽光発電システムを採用しているのは、工場や倉庫、店舗の屋根の上に太陽光パネルを設置するシステムや、会社の遊休地を利用するものが多かった。
日本には多くの農地が存在しており、陽当たりも良好なところが多い。農地を利用して太陽光発電システムを設置することも考えられるが、農地表面への太陽光が減少してしまい、農作物に対する影響が大きすぎる。
この問題を解決するため、日陰を少なくしつつ、太陽光発電を行おうとする技術開発が行われている（特許文献１、２）。
一方、二酸化炭素の増加に伴う地球温暖化の防止手段として、太陽光発電システムに大きな注目が集まっている。今のところ、太陽光発電システムを採用しているのは、工場や倉庫、店舗の屋根の上に太陽光パネルを設置するシステムや、会社の遊休地を利用するものが多かった。
日本には多くの農地が存在しており、陽当たりも良好なところが多い。農地を利用して太陽光発電システムを設置することも考えられるが、農地表面への太陽光が減少してしまい、農作物に対する影響が大きすぎる。
この問題を解決するため、日陰を少なくしつつ、太陽光発電を行おうとする技術開発が行われている（特許文献１、２）。
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、発電設備のアレイ間隔が広すぎるために、有効に太陽光発電を行いにくい。また、特許文献２に開示された技術では、太陽光パネルを太陽の移動（日内、又は季節間）に応じて角度調整する構造が必要であるため、設備の構築、及びメンテナンスに掛かる費用が増大する。
このように、農場兼太陽光発電システムについては、研究が開始されたばかりであり、多くの改良点が残されていた。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種の農作物を育てられる農場を提供できると共に、発電効率が良好な太陽光発電システムを提供することである。
このように、農場兼太陽光発電システムについては、研究が開始されたばかりであり、多くの改良点が残されていた。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種の農作物を育てられる農場を提供できると共に、発電効率が良好な太陽光発電システムを提供することである。
上記目的を達成するための発明に係る農場兼太陽光発電システムは、南北に向かう縦方向と東西に向かう横方向のそれぞれの方向に向かって立設された複数本の支柱と、縦方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設するトラス構造の縦梁と、横方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設する横梁とを備えた植物栽培用構造物と、長方形状の太陽光パネルとを備えており、前記植物栽培用構造物の内部には、商業用植物が栽培されており、前記太陽光パネルは、前記植物栽培用構造物の屋根構造の一部を構成し、前記支柱の上端において前記太陽光パネルの長辺は前記植物栽培用構造物の横方向に合わせて設置され、その設置角度は、水平面に対して北側を上昇させた１０度〜１５度の範囲とされており、隣接する前記太陽光パネルのうち短辺方向に開放される太陽光通過溝の幅長は、前記太陽光パネルの短辺長さに対して２／１０〜４／１０の範囲とされており、前記横梁は、上方に開口する樋とされており、その開口は、傾斜して設けられた前記太陽光パネルの下側の長辺の位置に整合させて設置されていることを特徴とする。
また、第２の発明に係る農場兼太陽光発電システムは、縦方向とこの縦方向に直行する横方向のそれぞれの方向に向かって立設された複数本の支柱と、縦方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設するトラス構造の縦梁と、横方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設する横梁とを備えた植物栽培用構造物と、長方形状の太陽光パネルとを備えており、前記植物栽培用構造物の内部には、商業用植物が栽培されており、前記太陽光パネルは、前記植物栽培用構造物の屋根構造の一部を構成し、前記支柱の上端において前記太陽光パネルの長辺は前記植物栽培用構造物の横方向に合わせて一列に連続して設置されており、その設置角度は、水平面に対して北側を上昇させた１０度〜１５度の範囲とされており、隣接する前記太陽光パネルのうち短辺方向に開放される太陽光通過溝の幅長は、前記太陽光パネルの短辺長さに対して２／１０〜４／１０の範囲とされており、前記横梁は、上方に開口する樋とされており、その開口は、傾斜して設けられた前記太陽光パネルの下側の長辺の位置に整合させて設置されていると共に、前記樋は前記植物栽培用構造物の横方向のいずれか一方側が他方側よりも低くなるように傾斜して形成されていることを特徴とする。
本願発明では、太陽光パネルに降る雨を直接に地面に落とさないように樋を設けている。太陽光パネルの下方空間において商業用植物を栽培する際に、太陽光パネルに降り注いだ雨が地面に降り注ぐと、地面が大きく変形してしまい、植物の栽培を行うことは、ほとんど不可能となる。従来の農場兼太陽光発電システムでは、この点についての考慮がされていなかった。本願発明によれば、太陽光パネルに落ちた雨は、樋を通って別の場所に流れるので、商業用植物の栽培に大きな影響を与えにくくなる。加えて、横梁が樋を兼用する構成としてあるので、別に樋を設ける場合に比べると構造が簡易となる。
太陽光通過溝の幅長の範囲としては、次のようにして見積もることができる。太陽光パネルの短辺方向に設置される支柱間の距離がＬメートルの均等ピッチであり、ここにＸ枚の太陽光パネルを設置する。太陽光パネルの短辺をＡメートルとすると、一つのピッチ間には、（Ｌ−Ｘ・Ａ）メートルの隙間が生じる。ここで、この隙間をＸ枚の太陽光パネルの間に均等に設けると、太陽光通過溝の幅長は、［（Ｌ−Ｘ・Ａ）／Ｘ］メートルとなる。太陽光通過溝の幅長と、太陽光パネルの短辺の長さとを比べると、太陽光通過溝の幅長は、（Ｌ／Ｘ・Ａ−１）メートルとなる。例えば、Ｌ＝５メートル、Ｘ＝４枚、Ａ＝１メートルとすると、太陽光通過溝の幅長は、０.２５メートル（＝２５センチメートル）となる。このとき、太陽光通過溝の幅長は、太陽光パネルの短辺長さＡに対して、０.２５（＝２５％）の採光割合となる。ＸとＡを固定し、Ｌ（支柱間ピッチ）を大きくすれば採光割合が高くなり、Ｌを小さくすれば採光割合が小さくなる。
なお、採光割合が２０％よりも小さくなると、太陽光パネルの設置角度と、日本の緯度とを兼ね合わせて考えると、冬場には採光がほぼ０％となってしまうので、好ましくない。また、太陽光による発電量を考慮すると、採光割合が４０％よりも大きくなると、好ましくない。採光割合としては、野菜の場合は４０％程度（かつ温室として設定する）、しきび・さかき・タマリュウなどの場合は３０％程度、更に、しいたけ・ばらんなどの場合は２０％程度でも十分に栽培が可能である。
本願発明では、太陽光パネルに降る雨を直接に地面に落とさないように樋を設けている。太陽光パネルの下方空間において商業用植物を栽培する際に、太陽光パネルに降り注いだ雨が地面に降り注ぐと、地面が大きく変形してしまい、植物の栽培を行うことは、ほとんど不可能となる。従来の農場兼太陽光発電システムでは、この点についての考慮がされていなかった。本願発明によれば、太陽光パネルに落ちた雨は、樋を通って別の場所に流れるので、商業用植物の栽培に大きな影響を与えにくくなる。加えて、横梁が樋を兼用する構成としてあるので、別に樋を設ける場合に比べると構造が簡易となる。
太陽光通過溝の幅長の範囲としては、次のようにして見積もることができる。太陽光パネルの短辺方向に設置される支柱間の距離がＬメートルの均等ピッチであり、ここにＸ枚の太陽光パネルを設置する。太陽光パネルの短辺をＡメートルとすると、一つのピッチ間には、（Ｌ−Ｘ・Ａ）メートルの隙間が生じる。ここで、この隙間をＸ枚の太陽光パネルの間に均等に設けると、太陽光通過溝の幅長は、［（Ｌ−Ｘ・Ａ）／Ｘ］メートルとなる。太陽光通過溝の幅長と、太陽光パネルの短辺の長さとを比べると、太陽光通過溝の幅長は、（Ｌ／Ｘ・Ａ−１）メートルとなる。例えば、Ｌ＝５メートル、Ｘ＝４枚、Ａ＝１メートルとすると、太陽光通過溝の幅長は、０.２５メートル（＝２５センチメートル）となる。このとき、太陽光通過溝の幅長は、太陽光パネルの短辺長さＡに対して、０.２５（＝２５％）の採光割合となる。ＸとＡを固定し、Ｌ（支柱間ピッチ）を大きくすれば採光割合が高くなり、Ｌを小さくすれば採光割合が小さくなる。
なお、採光割合が２０％よりも小さくなると、太陽光パネルの設置角度と、日本の緯度とを兼ね合わせて考えると、冬場には採光がほぼ０％となってしまうので、好ましくない。また、太陽光による発電量を考慮すると、採光割合が４０％よりも大きくなると、好ましくない。採光割合としては、野菜の場合は４０％程度（かつ温室として設定する）、しきび・さかき・タマリュウなどの場合は３０％程度、更に、しいたけ・ばらんなどの場合は２０％程度でも十分に栽培が可能である。
本発明において、南北に向かう方向とは、必ずしも南北方向に限られるわけではなく、土地の形状、植物栽培用構造物の設置方向に応じて、南北に近い方向を意味する。また、東西に向かう方向についても同様である。より詳細に説明すると、植物栽培用構造物は、地面上において長方形状（正方形を含む）に構成されていることが好ましい。こうして、植物栽培用構造物は、地面上において縦方向と横方向とが、ほぼ直交することになる。ここで、植物栽培用構造物と太陽光パネルとの位置関係について考えると、太陽光パネルの長辺は構造物の横方向に沿って一列に設置される。日本において太陽光発電を行うためには、太陽光パネルは南側から西側の方向に向かって設置されていることが好ましい。このため、植物栽培用構造物の横方向は東西方向から南北方向に向き、縦方向は南北方向から東西方向に向かうことになる。
特に、太陽光パネルが西側に向かって設置される場合には、太陽光パネルの東側が高く、西側が低い位置となるように傾斜して設置される。このようにすると、東側からの太陽光は、朝から昼前の時間帯にかけて差し込みやすい構造となる。このため、夏場も冬場も（例えば、冬至時期）必ず南東側から日射しが差し込むこととなる。なお、上記構成を採ると、夕陽が差し込み難い構造となるが、商業用植物には夕陽を嫌うものが多いことから、大きな障害とはなりにくい。
前記商業用植物は、アオキ、アガパンサス、アカンサス、アスチルベ、イカリソウ、エビネ、オモト、ギボウシ、クチナシ、クリスマスローズ、コケ類、サカキ、シキビ、サザンカ、シイタケ、ジギタリス、シュウカイドウ、シュウメイギク、シュンギキ、ジュンベリー、シラン、ストケシア、セイヨウオダマキ、センリョウ、タマリュウ（リュウノヒゲ、ジャノヒゲ）、チンゲンサイ、ツバキ、ツワブキ、トクサ、ナンテン、ノコンギク、ハラン、ヒイラギ、ブルーベリー、ヘデラ、ヘメロカリス、ホウレンソウ、ホタルブクロ、ホトトギス、マンリョウ、ミヤコワスレ、モクセイ、ムラサキツユクサ、ヤツデ、ヤブラン、レタス及びワサビからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
特に、太陽光パネルが西側に向かって設置される場合には、太陽光パネルの東側が高く、西側が低い位置となるように傾斜して設置される。このようにすると、東側からの太陽光は、朝から昼前の時間帯にかけて差し込みやすい構造となる。このため、夏場も冬場も（例えば、冬至時期）必ず南東側から日射しが差し込むこととなる。なお、上記構成を採ると、夕陽が差し込み難い構造となるが、商業用植物には夕陽を嫌うものが多いことから、大きな障害とはなりにくい。
前記商業用植物は、アオキ、アガパンサス、アカンサス、アスチルベ、イカリソウ、エビネ、オモト、ギボウシ、クチナシ、クリスマスローズ、コケ類、サカキ、シキビ、サザンカ、シイタケ、ジギタリス、シュウカイドウ、シュウメイギク、シュンギキ、ジュンベリー、シラン、ストケシア、セイヨウオダマキ、センリョウ、タマリュウ（リュウノヒゲ、ジャノヒゲ）、チンゲンサイ、ツバキ、ツワブキ、トクサ、ナンテン、ノコンギク、ハラン、ヒイラギ、ブルーベリー、ヘデラ、ヘメロカリス、ホウレンソウ、ホタルブクロ、ホトトギス、マンリョウ、ミヤコワスレ、モクセイ、ムラサキツユクサ、ヤツデ、ヤブラン、レタス及びワサビからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
また、前記樋における前記太陽光通過溝側の側縁と、前記太陽光パネルの上側に位置する長辺との間には、屋根側フィルムが設けられ、前記植物栽培用構造物の側壁部分には、側壁側フィルムが設けられることで、ビニールハウスとされていることが好ましい。
前記農場兼太陽光発電システムには、前記商業用植物に散水するための散水設備が設けられており、前記樋を流れた雨水を貯留水として溜める貯留槽と、この貯留槽から水を汲み出すポンプと、このポンプの駆動によって前記貯留水を前記散水設備に連結する雨水再利用パイプとが設けられていることが好ましい。
前記農場兼太陽光発電システムには、前記商業用植物に散水するための散水設備が設けられており、前記樋を流れた雨水を貯留水として溜める貯留槽と、この貯留槽から水を汲み出すポンプと、このポンプの駆動によって前記貯留水を前記散水設備に連結する雨水再利用パイプとが設けられていることが好ましい。
本発明によれば、商業用植物を栽培しつつ、太陽光発電を行える。太陽光パネルの設置角度は、春から秋にかけての南中高度が高く、かつ晴れの日が多い季節に発電効率が高くなるように設定した固定式としている。このため、効率的な太陽光発電を行えると共に、太陽光パネルの設置角度を可変とした場合に比べると、設備の管理も容易となる。こうして、電力供給に役立ち、不必要となった原子力発電所を停止でき得る。
また、商業用植物として、いわゆる日陰植物（太陽光を多く受けないでも栽培可能な植物）を選択することにより、太陽光パネルによる日陰の影響を受けにくい。
植物栽培用構造物をビニールハウスとした場合には、商業性の高い植物を栽培できるので、付加価値を高くできる。また、雨水再利用設備を設けた場合には、水資源の有効利用にも寄与できる。
また、商業用植物として、いわゆる日陰植物（太陽光を多く受けないでも栽培可能な植物）を選択することにより、太陽光パネルによる日陰の影響を受けにくい。
植物栽培用構造物をビニールハウスとした場合には、商業性の高い植物を栽培できるので、付加価値を高くできる。また、雨水再利用設備を設けた場合には、水資源の有効利用にも寄与できる。
次に、本発明の実施形態について、図表を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施できる。
＜第一実施形態＞
図１には、農場兼太陽光発電システム１（以下、単に「システム１」と称することがある）を模式的に示した。システム１は、良好な陽当たりがある南側向きないし西側向きの僅かな傾斜面（又は水平面）に設けられており、太陽光パネル２の下方には、商業用植物７（特に、日陰でも栽培が可能な日陰植物が好ましい）の一つであるタマリュウが栽培されている。適当な広さ（例えば、数百坪程度）の農場のほぼ全面に太陽光パネル２を配置することにより、数百キロワット程度の太陽光発電所を構成できる。
＜第一実施形態＞
図１には、農場兼太陽光発電システム１（以下、単に「システム１」と称することがある）を模式的に示した。システム１は、良好な陽当たりがある南側向きないし西側向きの僅かな傾斜面（又は水平面）に設けられており、太陽光パネル２の下方には、商業用植物７（特に、日陰でも栽培が可能な日陰植物が好ましい）の一つであるタマリュウが栽培されている。適当な広さ（例えば、数百坪程度）の農場のほぼ全面に太陽光パネル２を配置することにより、数百キロワット程度の太陽光発電所を構成できる。
システム１は、植物栽培用構造物３（以下、単に「構造物３」と称することがある）と、この構造物３の屋根部分として構成される太陽光パネル２とを備えている。構造物３は、南北ないし東西に向かう縦方向（図１中の矢印Ｓの方向）と東西ないし南北に向かう横方向（図１中の矢印Ｔの方向）のそれぞれの方向に向かって均等な間隔を隔てて立設された複数本の支柱４と、縦方向Ｓに並ぶ複数本の支柱４の上端側を架設するトラス構造の縦梁５と、横方向Ｔに並ぶ複数本の支柱４の上端側を架設する横梁６とを備えている。支柱４は、地面に設置されたコンクリート製の土台４Ａの上面に立設されている。隣り合う支柱４の下端側は、下部横梁６Ａによって連結されている。また、図２に示すように、横梁６と下部横梁６Ａとの間には、隣り合う支柱４間を上下にクロスして連結する交差連結部１４が設けられている。図２に示すように、本実施形態では、土台４Ａは東方向（図２において右方向）に向かうにつれて、僅かに下る傾斜面となっている。このため、樋を兼用する横梁６は、東方向に向かって僅かに下り傾斜が設けられており、樋を通過する雨水は、西から東に向かって流れるようになっている。なお、土台４Ａに傾斜が設けられない場合には、横梁６のみがいずれか一方側に僅かに傾斜するように構成する。このような構成とすれば、樋に傾斜が設けられるために、雨水を円滑に下方側に誘導できる。
縦梁５は、特に強度が必要な外枠部分のみに設けられており、内部には（トラス構造でない）棒状の梁が設けられている（なお、構造物３が大きくなり、強度上、内部にも縦梁５が必要な場合には、適当な間隔を隔てて、外枠以外にトラス構造の縦梁５を設けることもできる）。
横梁６は、上方に開口する断面Ｃ字状の樋とされており、縦方向Ｓに沿って、一定の間隔を隔てて縦梁５の上面に固定されている。横梁６の樋の開口は、後述する太陽光パネル２の下側の長辺（下端側２Ａ）の位置に整合させて設置されている。
太陽光パネル２の下方空間において、商業用植物７を栽培する際に、太陽光パネル２に降り注いだ雨が地面に降り注いでしまうと、地面が大きく変形してしまい、商業用植物７の栽培を行うことは、ほとんど不可能となってしまう。本実施形態では、太陽光パネル２に降った雨は、樋を通って別の場所に流れるので、商業用植物７の栽培に大きな影響を与えない。また、横梁６が樋を兼用する構成としてあるので、横梁とは別に樋を設ける場合に比べると構造が簡易とできる。
縦梁５は、特に強度が必要な外枠部分のみに設けられており、内部には（トラス構造でない）棒状の梁が設けられている（なお、構造物３が大きくなり、強度上、内部にも縦梁５が必要な場合には、適当な間隔を隔てて、外枠以外にトラス構造の縦梁５を設けることもできる）。
横梁６は、上方に開口する断面Ｃ字状の樋とされており、縦方向Ｓに沿って、一定の間隔を隔てて縦梁５の上面に固定されている。横梁６の樋の開口は、後述する太陽光パネル２の下側の長辺（下端側２Ａ）の位置に整合させて設置されている。
太陽光パネル２の下方空間において、商業用植物７を栽培する際に、太陽光パネル２に降り注いだ雨が地面に降り注いでしまうと、地面が大きく変形してしまい、商業用植物７の栽培を行うことは、ほとんど不可能となってしまう。本実施形態では、太陽光パネル２に降った雨は、樋を通って別の場所に流れるので、商業用植物７の栽培に大きな影響を与えない。また、横梁６が樋を兼用する構成としてあるので、横梁とは別に樋を設ける場合に比べると構造が簡易とできる。
構造物３の上面には、屋根構造としての太陽光パネル２が設けられている。太陽光パネル２は、長方形状（長辺が１.８メートル程度、短辺が１メートル程度）とされており、その長辺が構造物３の横方向Ｔに、短辺が縦方向Ｓに、それぞれ整合して配置されている。このとき、複数枚の太陽光パネル２は、隣接する短辺が互いに接続され、長辺方向に一列に連続して構造物３の上面に設置されている。また、太陽光パネル２は、南側ないし西側が低く、北側ないし東側が高い傾斜面をなすようにして設置されており、その設置角度θは、水平面に対して１０度〜１５度の範囲とされている。設置角度θを小さくしすぎると、冬期における発電効率が悪くなり、設置角度θを大きくすると、春〜夏〜秋における発電効率が悪くなってしまう。本発明者は、一年全体を通して太陽光パネル２の発電効率が最も良好となるように、設置角度θの範囲を決定した。
縦方向Ｓに隣接する太陽光パネル２，２の間に開放される太陽光通過溝８の幅長は、太陽光パネル２の短辺長さＬに対して、２／１０〜４／１０の範囲とされている。太陽光通過溝８の幅長を余りにも短くしすぎると（例えば、太陽光パネル２を縦方向Ｓに密着するようにして配置する場合）、構造物３の内部空間に届く太陽光が少なくなり過ぎ、商業用植物７の生長状態が悪くなってしまう。一方、太陽光通過溝８の幅長を大きく取りすぎると、設置できる太陽光パネル２の数が少なくなり、発電効率を十分に確保できない。そこで、本発明者の検討により、太陽光通過溝８の幅長は、上記範囲とした。これにより、適当な発電効率を維持しつつ、商業用植物７の生育状態を良好とできる。なお、太陽光パネル２の長辺方向は、ほぼ密接して設置されている。
太陽光パネル２の上端側２Ｂは、縦梁５の上面に固定された固定部材１５の上端縁に固定されている。一方、太陽光パネル２の下端側２Ａは、横梁６の一端側上端縁に固定されており、樋が上面に開放された状態となる。このため、雨水は太陽光パネル２を下り、横梁６の樋を流れることになる。
太陽光パネル２の上端側２Ｂは、縦梁５の上面に固定された固定部材１５の上端縁に固定されている。一方、太陽光パネル２の下端側２Ａは、横梁６の一端側上端縁に固定されており、樋が上面に開放された状態となる。このため、雨水は太陽光パネル２を下り、横梁６の樋を流れることになる。
一方、太陽光パネル２の上端側２Ｂの端縁と、横梁６の樋の内側縁とには、それぞれフィルム固定部材９が設けられている。このフィルム固定部材９は、金属部材によって、屋根側フィルム１０を固定するようになっている。フィルム固定部材９の長さは、太陽光パネル２の長辺の長さとほぼ同等の長さとされており、断面Ｃ字状のフィルム組付溝９Ａを備えたレール様構造とされている。屋根側フィルム１０をフィルム固定部材９の長さ方向に沿って延ばし、フィルム組付溝９Ａの外方から金属棒状の組付部材１６をフィルム組付溝９Ａに嵌め付ける。組付部材１６は、弾性を備えた針金状のものであり、フィルム組付溝９Ａの高さ分を備えて、上下に蛇行するように折り曲げられている。こうして、屋根側フィルム１０を上下の固定部材９，９に固定することで、太陽光パネル２の上端側２Ｂと横梁６との間を覆う。
また、構造物３を構成する支柱４のうち側壁を構成する最外方の支柱４部分には、四辺を覆う側壁側フィルム１１が設けられている。こうして、フィルム１０，１１と太陽光パネル２によって、構造物３は全体が、ほぼ閉止された状態のビニールハウスとされている。
図８は、システム１の概要を示す平面図である。図中の符号１２は、商業用植物７に散水するための散水設備１２である。散水設備１２には、水を供給するためのバルブ１２Ａが設けられており、必要に応じて、商業用植物７の上方から霧状の水を散水する。また、複数の横梁６の樋から流れた雨水は、下流側において集合樋１３に集合し、環境中に放出される。
上記のように構成された本実施形態によれば、構造物３の内部では、商業用植物７を栽培しつつ、屋根部分の太陽光パネル２によって太陽光発電を行える。太陽光パネル２は、春から秋にかけての南中高度が高く、かつ晴れの日が多い季節に発電効率が高くなるように設定した固定式としている。このため、効率的な太陽光発電を行えると共に、太陽光パネルの設置角度を可変とした場合に比べると、設備の管理も容易となった。こうして、電力供給に役立ち、不必要となった原子力発電所を停止でき得る。
また、商業用植物７として、日陰植物を選択することにより、太陽光パネル２による日陰の影響を受けにくくできた。更に、構造物３をビニールハウスとすることにより、商業性の高い植物を栽培できるので、付加価値を高くできる。
図８は、システム１の概要を示す平面図である。図中の符号１２は、商業用植物７に散水するための散水設備１２である。散水設備１２には、水を供給するためのバルブ１２Ａが設けられており、必要に応じて、商業用植物７の上方から霧状の水を散水する。また、複数の横梁６の樋から流れた雨水は、下流側において集合樋１３に集合し、環境中に放出される。
上記のように構成された本実施形態によれば、構造物３の内部では、商業用植物７を栽培しつつ、屋根部分の太陽光パネル２によって太陽光発電を行える。太陽光パネル２は、春から秋にかけての南中高度が高く、かつ晴れの日が多い季節に発電効率が高くなるように設定した固定式としている。このため、効率的な太陽光発電を行えると共に、太陽光パネルの設置角度を可変とした場合に比べると、設備の管理も容易となった。こうして、電力供給に役立ち、不必要となった原子力発電所を停止でき得る。
また、商業用植物７として、日陰植物を選択することにより、太陽光パネル２による日陰の影響を受けにくくできた。更に、構造物３をビニールハウスとすることにより、商業性の高い植物を栽培できるので、付加価値を高くできる。
＜第二実施形態＞
次に、図９を参照しつつ、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態と第一実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態と第一実施形態との相違は、雨水を再利用する構成である。本実施形態では、集合樋１３の下流端部には、樋を流れた雨水を貯留水として溜めておく貯留槽２１と、この貯留槽２１から水を汲み出すポンプ２２と、このポンプ２２の駆動によって貯留水を散水設備１２に連結する雨水再利用パイプ２３とが設けられている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
また、本実施形態によれば、雨水再利用設備が設けられているので、水資源の有効利用に寄与できる。
＜第三実施形態＞
次に、図１０を参照しつつ、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態と上記実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、植物栽培用構造物３の内側空間（すなわち、太陽光パネル２の下面側）には、ビニールハウス３０が設けられている。ビニールハウス３０の柱３１の一部（図中において、左右一対のビニールハウス３０の中央の柱３１）は、支柱４と兼用されるように構成されている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。また、ビニールハウス３０では、通常の畑とは異なり、季節外れの商品性の高い作物を育成できる。ビニールハウス３０の柱の一部は、支柱４と兼用されていることに加え、植物栽培用構造物３がビニールハウス３０の周囲を取り囲む構造となっている。このため、ビニールハウス３０のみの場合に比べると、構造的に強いものとなる。
＜第四実施形態＞
次に、図１１及び図１２を参照しつつ、本発明の第四実施形態について説明する。本実施形態と上記実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
植物栽培用構造物３の下方で育成される植物の種類に依っては、一定量の水分を必要とする場合がある。このため、本実施形態では、太陽光パネル２に降り注いだ雨（の全部または一部）を下方の商業用植物に与える構造としてある。
樋となる横梁６の底面側には、一定間隔で散水用孔部４０が設けられている。各散水用孔部４０には、散水金具４１が接続されている。散水金具４１は、如雨露（じょうろ）の先端部分に類似の構造とされており、下端部分には蓮口４２が設けられている。蓮口４２には、沢山の小さな穴が開いており、太陽光パネル２に降り注いで樋に集められた雨水を下方に散水できるようになっている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、雨水の全部または一部を適当に散水できるので、育成できる商業用植物の種類を拡大できる。
次に、図９を参照しつつ、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態と第一実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態と第一実施形態との相違は、雨水を再利用する構成である。本実施形態では、集合樋１３の下流端部には、樋を流れた雨水を貯留水として溜めておく貯留槽２１と、この貯留槽２１から水を汲み出すポンプ２２と、このポンプ２２の駆動によって貯留水を散水設備１２に連結する雨水再利用パイプ２３とが設けられている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
また、本実施形態によれば、雨水再利用設備が設けられているので、水資源の有効利用に寄与できる。
＜第三実施形態＞
次に、図１０を参照しつつ、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態と上記実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、植物栽培用構造物３の内側空間（すなわち、太陽光パネル２の下面側）には、ビニールハウス３０が設けられている。ビニールハウス３０の柱３１の一部（図中において、左右一対のビニールハウス３０の中央の柱３１）は、支柱４と兼用されるように構成されている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。また、ビニールハウス３０では、通常の畑とは異なり、季節外れの商品性の高い作物を育成できる。ビニールハウス３０の柱の一部は、支柱４と兼用されていることに加え、植物栽培用構造物３がビニールハウス３０の周囲を取り囲む構造となっている。このため、ビニールハウス３０のみの場合に比べると、構造的に強いものとなる。
＜第四実施形態＞
次に、図１１及び図１２を参照しつつ、本発明の第四実施形態について説明する。本実施形態と上記実施形態とにおいて同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
植物栽培用構造物３の下方で育成される植物の種類に依っては、一定量の水分を必要とする場合がある。このため、本実施形態では、太陽光パネル２に降り注いだ雨（の全部または一部）を下方の商業用植物に与える構造としてある。
樋となる横梁６の底面側には、一定間隔で散水用孔部４０が設けられている。各散水用孔部４０には、散水金具４１が接続されている。散水金具４１は、如雨露（じょうろ）の先端部分に類似の構造とされており、下端部分には蓮口４２が設けられている。蓮口４２には、沢山の小さな穴が開いており、太陽光パネル２に降り注いで樋に集められた雨水を下方に散水できるようになっている。
このようにして構成された本実施形態によっても第一実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、雨水の全部または一部を適当に散水できるので、育成できる商業用植物の種類を拡大できる。
１，２０…農場兼太陽光発電システム、２…太陽光パネル、２Ａ…下端側、２Ｂ…上端側、３…植物栽培用構造物、４…支柱、５…縦梁、６…横梁（樋）、７…商業用植物、８…太陽光通過溝、１０…屋根側フィルム、１１…側壁側フィルム、１２…散水設備、１３…集合樋、２１…貯留槽、θ…設置角度、Ｓ…縦方向、Ｔ…横方向
Claims (4)
- 縦方向とこの縦方向に直行する横方向のそれぞれの方向に向かって立設された複数本の支柱と、縦方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設するトラス構造の縦梁と、横方向に並ぶ複数本の前記支柱の上端側を架設する横梁とを備えた植物栽培用構造物と、長方形状の太陽光パネルとを備えた農場兼太陽光発電システムであって、
前記植物栽培用構造物の内部には、商業用植物が栽培されており、前記太陽光パネルは、前記植物栽培用構造物の屋根構造の一部を構成し、前記支柱の上端において前記太陽光パネルの長辺は前記植物栽培用構造物の横方向に合わせて一列に連続し、かつ各列は所定の太陽光通過溝の間隔を隔てて設置されており、その設置角度は、水平面に対して一方側を上昇させた１０度〜１５度の範囲とされており、隣接する前記太陽光パネルのうち短辺方向に開放される太陽光通過溝の幅長は、前記太陽光パネルの短辺長さに対して２／１０〜４／１０の範囲とされており、前記横梁は、前記一列に連続して設置された太陽光パネルの各列のそれぞれについて設けられており、かつ上方に開口する樋とされており、その開口は、傾斜して設けられた前記太陽光パネルの下側の長辺の位置に整合させて設置されていると共に、前記樋は前記植物栽培用構造物の横方向のいずれか一方側が他方側よりも低くなるように傾斜して形成されていることを特徴とする農場兼太陽光発電システム。 - 前記商業用植物は、アオキ、アガパンサス、アカンサス、アスチルベ、イカリソウ、エビネ、オモト、ギボウシ、クチナシ、クリスマスローズ、コケ類、サカキ、シキビ、サザンカ、シイタケ、ジギタリス、シュウカイドウ、シュウメイギク、シュンギキ、ジュンベリー、シラン、ストケシア、セイヨウオダマキ、センリョウ、タマリュウ（リュウノヒゲ、ジャノヒゲ）、チンゲンサイ、ツバキ、ツワブキ、トクサ、ナンテン、ノコンギク、ハラン、ヒイラギ、ブルーベリー、ヘデラ、ヘメロカリス、ホウレンソウ、ホタルブクロ、ホトトギス、マンリョウ、ミヤコワスレ、モクセイ、ムラサキツユクサ、ヤツデ、ヤブラン、レタス及びワサビからなる群から選択される少なくとも一つである請求項１に記載の農場兼太陽光発電システム。
- 前記樋における前記太陽光通過溝側の側縁と、前記太陽光パネルの上側に位置する長辺との間には、屋根側フィルムが設けられ、前記植物栽培用構造物の側壁部分には、側壁側フィルムが設けられることで、ビニールハウスとされている請求項１又は２に記載の農場兼太陽光発電システム。
- 前記農場兼太陽光発電システムには、前記商業用植物に散水するための散水設備が設けられており、前記樋を流れた雨水を貯留水として溜める貯留槽と、この貯留槽から水を汲み出すポンプと、このポンプの駆動によって前記貯留水を前記散水設備に連結する雨水再利用パイプとが設けられている請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の農場兼太陽光発電システム。
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