JP5704342B2

JP5704342B2 - 太陽光発電装置

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Publication number: JP5704342B2
Application number: JP2011244154A
Authority: JP
Inventors: 昭太郎山賀
Original assignee: 昭太郎山賀
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: JP2013102012A

Description

本発明は、太陽電池パネルを多段に配置した太陽光発電装置に関するものである。

近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化現象に対する危機感が高まってきている。それに伴い、クリーンエネルギー供給源としての太陽電池を利用した太陽光発電装置が注目されている。

この種の太陽光発電装置としては、特許文献１、特許文献２に記載のように、住宅等の建築物の屋根上にパネル状の太陽電池モジュール（太陽電池パネル）を多数設置したものが広く知られている。

また、特許文献３に示すように、太陽電池パネルを屋根以外の場所に、例えば日当たりの良い平地等に多数並べて設置することで、大規模な太陽光発電装置を設備することも行われている。

特開２００２−２８９９０３号公報特開２００５−２４１０７９号公報特開２０００−１５０９４９号公報

しかし、こうした従来の太陽光発電装置において、特許文献１及び特許文献２に記載の太陽光発電装置では、建築物の屋根上に太陽電池パネルを設置しているため、装置が大掛かりで設置作業に手間がかかるだけでなく、高所作業における安全性の維持が難しいといった課題があった。

また、太陽電池パネルの重量に耐えるのに充分な構造強度を建築物に対して行う必要があるため、その分、全体の建築コストが増大するといった課題もあった。

この点、特許文献３に記載の太陽光発電装置では、屋根以外の平地等に設置するため、上記のような課題生じない。
しかし、この場合、多数の太陽電池パネルを平地等に並べて配置するために、広大な敷地を必要とする課題があった。特に、土地の有効利用が求められる市街化地域等においては、太陽電池パネルを設置する敷地の単位面積あたりの発電量を可能な限り高める必要があった。
こうした課題は、太陽電池パネルを平屋根上に設置する場合や、比較的狭い空き地などに設置する場合にも同様な課題として存在する。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、太陽電池パネルを多段に配置すると共に、太陽電池パネルに太陽光を導く導光装置を装備することで、敷地の有効利用を図り、これにより太陽電池パネルを設置する敷地の単位面積あたりの発電量を格段に向上させることができる、太陽光発電装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、上下に間隔をおいて多段に配置される複数の太陽電池パネルと、前記各太陽光電池パネルのうち、少なくとも一部の太陽電池パネルに対して太陽光を導く導光装置と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、太陽電池パネルを上下に間隔をおいて多段に配置することで、敷地や空き地あるいは平屋根等の単位面積当たりの有効利用を図ることができる。また、少なくとも一部の太陽電池パネルに対して太陽光を導く導光装置を装備することで、多段に配置することで日陰になる太陽電池パネルに太陽光を照射することができる。これにより、太陽電池パネルを設置する敷地の単位面積あたりの発電量を格段に向上させることができる。

本発明の好ましい形態として、前記導光装置は、前記各太陽電池パネルのうち、日陰になる太陽電池パネルに対して太陽光を導くことを特徴としている。
このように、導光装置を、日陰になる太陽電池パネルに対して太陽光を導く構成とすることで、日陰になり易い２段目以降の太陽電池パネルにのみ、太陽光を導くことができる。これにより、１段目の太陽電池パネルを通常の使用形態とすることができる。また、１段目の少なくとも一部が日陰になる場合でもその日陰部分に太陽光を照射することができる。

本発明の好ましい形態として、前記導光装置は、上下に間隔をおいて多段に配置される複数の太陽電池パネルのうち、上から二段目以降の太陽電池パネルに対して太陽光を導くことを特徴としている。
このように、導光装置を、上から二段目以降の太陽電池パネルに対して太陽光を導く構成とすることで、上から１段目が日陰にならない場合にはそれを除き、日陰になり易い２段目以降の太陽電池パネルにのみ、太陽光を導くことができる。これにより、１段目の太陽電池パネルを通常の使用形態とすることができる。

本発明の好ましい形態では、最上段の太陽電池パネルは、その表面が太陽側へ向く形態となるように傾斜しており、２段目以降の太陽電池パネルは前記導光装置で導かれる太陽光と向き合う形態となるように傾斜していることを特徴としている。
このように最上段の太陽電池パネルを、その表面が太陽側へ向く形態で傾斜させ、２段目以降の太陽電池パネルは、導光装置で導かれる太陽光と向き合う形態となるように傾斜させることで、各段の太陽電池パネルのそれぞれが太陽光発電に適した傾斜状態とすることができる。これにより太陽電池パネル全体の発電効率を高めることが可能になる。

本発明の好ましい形態では、前記太陽電池パネルは少なくとも３段に配置され、前記導光装置は、２段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第１導光装置と、３段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第２導光装置と、を備えていることを特徴としている。
このように、２段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第１導光装置と、３段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第２導光装置とを設けることで、各段専用の導光装置を配置することができる。これにより各段の太陽電池パネルに太陽光を効率的に導く構成とすることが可能になる。

本発明の好ましい形態では、前記第１導光装置と第２導光装置は、太陽電池パネルを中間にしてその両側に配置されていることを特徴としている。
このように、第１導光装置と第２導光装置を、太陽電池パネルを中間にしてその両側に配置した場合、太陽光の採光及び導光において、第１導光装置と第２導光装置とが互いに邪魔にならないように配置することができる。これにより、多段の太陽電池パネルに対して太陽光を確実かつ効率的に導くことができる。

本発明の好ましい形態では、前記導光装置が、太陽光を反射させてその反射光を太陽電池パネルへ導く反射板と、反射板の角度調整手段と、を備えていることを特徴としている。
このように、導光装置が、反射板とその反射板の角度調整手段とを備えている構成とした場合、太陽電池パネルの発電効率を十分に高めることができるように、太陽光の導光状態を効率的にかつ有効に制御することができる。

本発明の太陽光発電装置によれば、太陽電池パネルを多段に配置すると共に、太陽電池パネルに太陽光を導く導光装置を装備することで、敷地の有効利用を図り、これにより太陽電池パネルを設置する敷地の単位面積あたりの発電量を格段に向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る太陽光発電装置の概略斜視図である。本発明の実施形態１に係る角度調整手段の拡大斜視図である。本発明の実施形態１に係る太陽光発電装置の概略側面図である。本発明の実施形態２に係る太陽光発電装置の概略側面図である。本発明の実施形態３に係る太陽光発電装置の概略側面図である。本発明の実施形態４に係る太陽光発電装置の概略側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
この実施形態１に係る太陽光発電装置は、図１及び図２において、全体として符号１０で示している。

この太陽光発電装置１０は、上下に間隔をおいて３段に配置された複数の太陽電池パネル１と、各太陽電池パネル１を支持する支持基台２と、各太陽光電池パネル１に太陽光を導く導光装置３と、導光装置３を支持する支持部とを備えている。導光装置３は、２段目の太陽電池パネルに対して太陽光を導く第１導光装置３１と、３段目の太陽電池パネルに対して太陽光を導く第２導光装置３２と、を備えている。次いで、これらの詳細について説明する。

太陽電池パネル１は、図１に示すように、最上段になる１段目の太陽電池パネル１１と、２段目の太陽電池パネル１２と、３段目の太陽電池パネル１３とを備えている。これらの太陽電池パネルには、一般的な矩形状のものが用いられている。その大きさや重量については特に限定されないが、設置作業をしやすい大きさや重量のものが好ましい。

１段目の太陽電池パネル１１、２段目の太陽電池パネル１２、３段目の太陽電池パネル１３は、図２に示すように、太陽Ｓの高度との相対関係に配慮して、それぞれ太陽Ｓ側に所定角度傾斜している。この傾斜角度は、太陽電池パネル１の設置緯度に対応させて最も好ましい角度に設定される。

これらの太陽電池パネル１を支持する支持基台２は、複数の支柱２１と、各支柱２１どうしを横方向で連結する連結材２２と、を備えている。各支柱２１の高さや太さ、強度等に関しては、設置すべき太陽電池パネル１の段数や全体重量等によって決定される。

導光装置３は、図３に示すように、２段目の太陽電池パネル１２に対して太陽光Ｓ１を導く第１導光装置３１と、３段目の太陽電池パネル１３に対して太陽光Ｓ２を導く第２導光装置３２と、を備えている。これら、第１導光装置３１と第２導光装置３２は、太陽電池パネル１を挟んでその前後に配置されている。１段目の太陽電池パネル１１に直接照射される太陽光を、太陽光Ｓ３とする。なお、この実施形態１において、太陽電池パネル１が太陽Ｓ側へ傾斜している方向を前方側と定義したとき、第１導光装置３１は、太陽電池パネル１の後方側に配置されている。

第１導光装置３１及び第２導光装置３２は、それぞれ複数の支持材３３によりほぼ水平に支持されている。この実施形態１では、第１導光装３１の方が第２導光装置３２よりも高い位置に設置されている。

第１導光装置３１は、太陽光Ｓ１を反射させてその反射光を太陽電池パネル１１へ導く反射板３４と、反射板３４の角度調整手段３５と、を備えている。反射板３４には、太陽光の反射率が高い反射用鏡面を有し、かつそれ自体耐久性に優れたものであれば、金属製や樹脂製、ガラス製に限らず種々の反射板を適用することができる。

角度調整手段３５としては、手動調整式や自動調整式、あるいはそれらを組み合わせたものを採用することができる。この実施形態では、図２に示すように、手動調整用のハンドル３６と、自動調整用の駆動モータ３７とを備えたものを例示してある。

具体的には、反射板３４は、図１に示すように、２段目の太陽電池パネル１２の長手方向に沿って長い矩形（長方形）に形成されると共に、反射板３４の傾斜角度調整用の水平軸３８を有している。そして、反射板３４はこの水平軸３８を中心にして回動することで、太陽光Ｓ１を太陽電池パネル１２に導く角度を微調整可能に構成されている。

第２導光装置３２は、第１導光装置３１と同様に、手動調整用のハンドル３６と、自動調整用の駆動モータ３７とを備えている。反射板３４は、３段目の太陽電池パネル１３の長手方向に沿って長い矩形（長方形）に形成されると共に、反射板３４の傾斜角度調整用の水平軸３８を有している。そして、反射板３４はこの水平軸３８を中心にして回動することで、太陽光Ｓ２を太陽電池パネル１３に導く角度を微調整可能に構成されている。

なお、特に図示していないが、太陽Ｓの高さに応じて駆動モータ３７の回転制御を行うように予めプログラムした制御手段を装備する構成としてもよい。

本実施形態によれば、太陽電池パネル１を上下に間隔をおいて３段に配置することで、敷地や空き地あるいは平屋根等の単位面積当たりの有効利用を図ることができる。また、２段目の太陽電池パネル１２及び３段目の太陽電池パネル１３に対して太陽光を導く第１導光装置３１及び第２導光装置３２を装備することにより、多段に配置することで日陰になる太陽電池パネル１２、１３に太陽光を照射することができる。これにより太陽電池パネルを設置する敷地の単位面積あたりの発電量を格段に向上させることができる。したがって、狭い敷地や平屋根等の上でも、従来よりも大きな発電量を得ることができる。

また、導光装置を、上から二段目以降の太陽電池パネル１２、１３に対して太陽光Ｓ１、Ｓ２を導く構成とすることで、上から１段目が日陰にならない場合にはそれを除き、日陰になり易い２段目以降の太陽電池パネルにのみ、太陽光を導くことができる。これにより、１段目の太陽電池パネル１１を通常の使用形態とすることができる。

また、上から１段目の太陽電池パネル１１を、その表面が太陽側へ向く形態で傾斜させ、２段目以降の太陽電池パネル１２、１３も導光装置で導かれる太陽光と向き合う形態となるように傾斜させることで、各段の太陽電池パネルのそれぞれが太陽光発電に適した傾斜状態とすることができる。これにより太陽電池パネル全体の発電効率を高めることが可能になる。

また、２段目の太陽電池パネル１２に太陽光Ｓ１を導く第１導光装置３１と、３段目の太陽電池パネル１３に太陽光Ｓ２を導く第２導光装置３２とを設けることで、各段専用の導光装置を配置することができる。これにより各段の太陽電池パネルに太陽光を効率的に導く構成とすることが可能になる。

また、第１導光装置３１と第２導光装置３２を、太陽電池パネル１を間に挟む形態でその両側（太陽に向かって前側と後側）に配置することで、太陽光の採光及び導光において、第１導光装置３１と第２導光装置３２とが互いに邪魔にならないように配置することができる。これにより、多段の太陽電池パネルに対して太陽光を確実かつ効率的に導くことができる。

さらに、導光装置３が、反射板３４とその反射板３４の角度調整手段３５とを備えている構成としたことで、太陽電池パネルの発電効率を十分に高めることができるように、太陽光の導光状態を効率的にかつ有効に制御することができる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る太陽光発電装置１０の概略側面図である。同図において、先の実施形態１と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。

この実施形態２では、第１導光装置３１と第２導光装置３２を、太陽電池パネル１の片側に、上下２段に配置した構造としたものである。この場合、第１導光装置３１を上段に、第２導光装置３２を下段に配置し、かつ、第１導光装置３１を第２導光装置３２よりも外側（太陽に向かって後側）に配置してある。導光装置をこのように構成した場合、第１導光装置３１と第２導光装置３２を一か所にまとめてコンパクトな配置とすることができる。また、支持材３３を兼用することもできる。

（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る太陽光発電装置１０の概略側面図である。同図において、先の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。

この実施形態３では、第１導光装置３１と第２導光装置３２を、太陽電池パネル１の片側（太陽に向かって後側）に、上下２段に配置すると共に、２段目の太陽電池パネル１２と３段目の太陽電池パネル１３の向きと傾斜状態にも工夫した構造としたものである。この場合、第１導光装置３１を上段に、第２導光装置３２を下段に配置し、かつ、第１導光装置３１を第２導光装置３２の直上に配置してある。

また、２段目の太陽電池パネル１２は第２導光装置３２の反射板３４からの反射光を受けるように傾斜角度を変えて下向きに配置してある。３段目の太陽電池パネル１３は第１導光装置３１の反射板３４からの反射光を受けるように傾斜角度を変えて上向きに配置してある。

導光装置をこのように構成した場合も、第１導光装置３１と第２導光装置３２を一か所にまとめてコンパクトな配置とすることができる。また、支柱３３を兼用することもできる。さらに、反射板３４による太陽光Ｓ１の反射光に対してほぼ直角に近い形で太陽電池パネル１３を向き合わせることができる。また、反射板３４による太陽光Ｓ２の反射光に対してほぼ直角に近い形で太陽電池パネル１２を向き合わせることができる。これにより、発電効率を高めることができる。

（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４に係る太陽光発電装置１０の概略側面図である。同図において、先の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。

この実施形態４では、太陽電池パネルを２段に配置すると共に、２段目の太陽電池パネル１２をほぼ鉛直に配置した例を示している。この場合、第１導光装置３１を、太陽電池パネル１よりも外側（太陽に向かって後側）に配置している。したがって、２段目の太陽電池パネル１２は第１導光装置３１の反射板３４と向き合う形態で、支持材２２に支持されている。なお、この実施形態での支持材２２は、支柱のようにほぼ鉛直に設けられている。

太陽光発電装置１０をこのように構成した場合、１段目の太陽電池パネル１１の下に、２段目の太陽電池パネル１２を収納する形態で配置できる。また、反射板３４による太陽光Ｓ１の反射光に対してほぼ直角に太陽電池パネル１２を向き合わせることができる。さらに、１段目の太陽電池パネル１１の配置高さを高くすることで、２段目の太陽電池パネル１２の上下の高さをより高くして、大きな面積の太陽電池パネル１２を配置することが可能になる。

なお、前記各実施形態において示した各太陽電池パネルの段数や傾斜状態、導光装置の構造や配置位置等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、図３において、２段目の太陽電池パネル１２と３段目の太陽電池パネル１３とを、図６に示すようにほぼ鉛直に配置すると共に、太陽電池パネル面を互いに外向きに配置して、それぞれの反射板３４からの反射光を受光させる構成としても良い。

１太陽電池パネル
１１１段目の太陽電池パネル
１２２段目の太陽電池パネル
１３３段目の太陽電池パネル
２基台
２１支柱
２２支持材
３導光装置
３１第１導光装置
３２第２導光装置
３４反射板
３５角度調整手段

Claims

上下に間隔をおいて３段に配置された太陽電池パネルと、
太陽光を反射板により反射させて太陽電池パネルに導く導光装置と、を備え、
前記３段の太陽電池パネルのそれぞれが太陽側へ向く形態となるように傾斜しており、
前記導光装置は、２段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第１導光装置と、３段目の太陽電池パネルに太陽光を導く第２導光装置とを有し、
前記第１導光装置と第２導光装置は、太陽電池パネルを間に挟む形態で太陽に向かって前側と後側にそれぞれ配置され、
前記第２導光装置は前記第１導光装置よりも低い位置に配置され、
前記各導光装置には前記反射板の角度調整手段が設けられていることを特徴とする太陽光発電装置。