JP6003076B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents
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Description
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第1回動機構は、年間の各日に対して南中時を含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ1を前記θsに設定するとともに、年間の各日に対して日の出を含む所定時間帯に亘り、及び日の入りを含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ1を前記αに設定し、
前記第2回動機構は、年間の各日に対して南中時を含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ2を前記θwに設定するとともに、年間の各日に対して日の出を含む所定時間帯に亘り、及び日の入りを含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ2を前記αに設定することを特徴とする。
また、第1太陽光部材の傾き角度θ1及び第2太陽光部材の傾き角度θ2を、それぞれ南中時にθs及びθwに設定するので、日中のうちの少なくとも南中時を含む所定時間帯については年間を通して、採光状態は略一定に維持される。
更に、第1太陽光部材の傾き角度θ1及び第2太陽光部材の傾き角度θ2の両者を、日の出及び日の入りの際に採光面の傾き角度αと同値に設定するので、これら第1及び第2太陽光部材を、採光部の採光面と平行な遮光状態にすることができて、その結果、朝日及び夕日の入射起因で構築物内がまぶしく照らされる事態を防ぐことができる。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面の下方に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面の下方と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θs−90°よりも大きく前記冬至仰角θwよりも小さい範囲(θs−90°<α<θw)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の上端縁及び前記第2太陽光部材の上端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第1太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に上下方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第1太陽光部材は、それぞれ、その上端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
上下方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士のうちで、上側の第1太陽光部材の上端縁と下端縁との間の長さがL1である場合に、
下側の第1太陽光部材の上端縁は、前記上側の第1太陽光部材の上端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の下方にL1/cos(θs−α)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする。
また、下側の第2太陽光部材の上端縁の固定位置を、上側の第2太陽光部材の上端縁の位置から取り付け対象面に沿う方向の下方にL2/cos(θw−α)以上離れた位置にしているので、少なくとも冬至の日において、上側の第2太陽光部材の影が、下側の第2太陽光部材の受光面にかかることを回避できる。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面の下方に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面の下方と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θs−90°よりも大きく前記冬至仰角θwよりも小さい範囲(θs−90°<α<θw)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の上端縁及び前記第2太陽光部材の上端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第2太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に上下方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第2太陽光部材は、それぞれ、その上端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
上下方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士のうちで、上側の第2太陽光部材の上端縁と下端縁との間の長さがL2である場合に、
下側の第2太陽光部材の上端縁は、前記上側の第2太陽光部材の上端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の下方にL2/cos(θw−α)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする。
また、下側の第2太陽光部材の上端縁の連結位置を、上側の第2太陽光部材の上端縁の位置から位置決め用基準面に沿う方向の下方にL2/cos(θw−α)以上離れた位置にしているので、少なくとも冬至の日において、上側の第2太陽光部材の影が、下側の第2太陽光部材の受光面にかかることを回避できる。
上下方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士の間に、前記第2太陽光部材が配置されていることを特徴とする。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θsよりも大きく前記冬至仰角θw+90°よりも小さい範囲(θs<α<θw+90°)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁及び前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第2太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に前記側方方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第2太陽光部材は、それぞれ、その外端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
前記側方方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士のうちで、前記側方方向の外側の第2太陽光部材の外端縁と内端縁との間の長さがL2である場合に、
前記側方方向の内側の第2太陽光部材の外端縁は、前記外側の第2太陽光部材の外端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の内方にL2/cos(α−θw)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする。
また、内側の第2太陽光部材の外端縁の連結位置を、外側の第2太陽光部材の外端縁の位置から位置決め用基準面に沿う方向の内方にL2/cos(α−θw)以上離れた位置にしているので、少なくとも冬期の南中時において、外側の第2太陽光部材の影が、内側の第2太陽光部材の受光面にかかることを回避できる。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θsよりも大きく前記冬至仰角θw+90°よりも小さい範囲(θs<α<θw+90°)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁及び前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第1太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に前記側方方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第1太陽光部材は、それぞれ、その外端縁にて前記位置決め用基準面に連結されており、
前記側方方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士のうちで、前記側方方向の外側の第1太陽光部材の外端縁と内端縁との間の長さがL1である場合に、
前記側方方向の内側の第1太陽光部材の外端縁は、前記外側の第1太陽光部材の外端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の内方にL1/cos(α−θs)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする。
また、内側の第1太陽光部材の外端縁の連結位置を、外側の第1太陽光部材の外端縁の位置から位置決め用基準面に沿う方向の内方にL1/cos(α−θs)以上離れた位置にしているので、少なくとも夏至の南中時において、外側の第1太陽光部材の影が、内側の第1太陽光部材の受光面にかかることを回避できる。
前記側方方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士の間に、前記第1太陽光部材が配置されていることを特徴とする。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第一太陽光部材の一方の端縁と前記第二太陽光部材の一方の端縁が連結され、
前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面に、前記第一太陽光部材の他方の端縁と前記第二太陽光部材の他方の端縁のうちの一方が固定され、他方が前記位置決め用基準面から浮いて離間可能であることを特徴とする。
上記請求項8に示す発明によれば、年間を通して高いエネルギー変換効率で太陽光から電気を生成可能な太陽光発電装置でありながら、同装置は、構築物内への朝日や夕日を確実に遮光しつつ、日中の採光状態を年間を通して一定に維持可能なルーバーとして機能することができる。
また、意匠的に面白い太陽光部材を実現できる。
構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第一太陽光部材の一方の端縁と前記第二太陽光部材の一方の端縁が、連結され、かつ、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面に固定され、
前記第一太陽光部材の他方の端縁と前記第二太陽光部材の他方の端縁が前記位置決め用基準面から浮いて離間可能であることを特徴とする。
上記請求項9に示す発明によれば、年間を通して高いエネルギー変換効率で太陽光から電気を生成可能な太陽光発電装置でありながら、同装置は、構築物内への朝日や夕日を確実に遮光しつつ、日中の採光状態を年間を通して一定に維持可能なルーバーとして機能することができる。
また、意匠的に面白い太陽光部材を実現できる。
始めに図1A及び図1Bの概略側面図を参照しながら、本発明の基本構成について説明する。
図1Aに示すように、本発明の太陽光発電装置は、複数の第1太陽光パネル10,10…(第1太陽光部材に相当)と、複数の第2太陽光パネル20,20…(第2太陽光部材に相当)とを有している。何れの太陽光パネル10,20も受光面10a,20aを有し、受光面10a,20aで太陽光を受光することにより発電する。そして、各太陽光パネル10,20は、受光面10a,20aへの太陽光の入射角が直角に近い程、太陽光から電気へのエネルギー変換効率が高くなるという特性を有する。なお、当該太陽光パネル10,20には、シリコン半導体などを主な材料とした薄膜状の太陽電池セルなどの周知構成を適用可能であり、かかる太陽電池セルの場合には、その薄膜の略平坦面が、上述の受光面10a,20aに該当する。
そして、かかる構成において、鉛直面Asの下方に対するガラス部9のガラス面9aの傾き角度をαと定義した場合には、例えば、図1Aに示すように各傾き角度θ1,θ2をαよりも大きくすれば、各太陽光パネル10,20を、ガラス部9を介して建物の屋内に太陽光を取り込み可能な採光状態にすることができる一方、図1Bに示すように、傾き角度θ1,θ2をαと同値に設定すれば、各太陽光パネル10,20を、ガラス部9のガラス面9aと平行な状態たる遮光状態にすることができる。
よって、図1Aに示すように、第1太陽光パネル10の日中の所定時間帯(例えば南中時を含む時間帯)の傾き角度θ1をθsに設定し、第2太陽光パネル20の日中の所定時間帯(例えば南中時を含む時間帯)の傾き角度θ2をθwに設定すれば、夏期(春分から夏至を経て秋分に至るまでの期間)には、太陽光が第1太陽光部材の受光面に、より直角に近い入射角で入射して、第1太陽光パネル10が高いエネルギー変換効率でもって太陽光から電気を生成可能であり、また冬期(秋分から冬至を経て春分に至るまでの期間)には、太陽光が第2太陽光部材の受光面に、より直角に近い入射角で入射して、第2太陽光パネル20が高いエネルギー変換効率でもって太陽光から電気を生成可能であるので、年間を通して当該太陽光発電装置は高いエネルギー変換効率で電気を生成可能となる。
また、このように日中の所定時間帯の傾き角度θ1及び傾き角度θ2をそれぞれθs及びθwに設定すれば(図1A)、少なくとも日中の所定時間帯の建物の屋内への採光状態も、夏期や冬期によらず年間を通して略一定に維持可能となる。
更に、図1Bに示すように、第1太陽光パネル10の傾き角度θ1及び第2太陽光パネル20の傾き角度θ2を、それぞれ日の出の時間帯及び日の入りの時間帯に上記αに設定すれば、これら第1及び第2太陽光パネル10,20を、建物のガラス部9のガラス面9aと平行な状態たる遮光状態にすることができる。その結果、第1太陽光パネル10及び第2太陽光パネル20によって朝日や夕日が確実に遮光され、朝日や夕日の入射起因で建物の屋内がまぶしく照らされる事態を有効に防ぐことができる。
そのため、ここでは、取り付け対象面3aに代わる用語として、「位置決め用基準面3」を定義し、以下では、この用語を主に用いて説明する。この「位置決め用基準面3」とは、第1及び第2太陽光パネル10,20を建物に取り付ける際の位置決めの基準となる面のことであり、場合によっては上述の取り付け対象面3aと一致することもあるが、相違することもある。なお、相違する場合であっても、位置決め用基準面3と取り付け対象面3aとは、互いに平行状態にあり、つまり、位置決め用基準面3は、ガラス部9のガラス面9aと平行である。
具体的には、第1態様は、位置決め用基準面3の傾き角度αが、θs−90°<α<θwの場合であり、第2態様は、位置決め用基準面3の傾き角度αが、θw<α<θsの場合であり、第3態様は、位置決め用基準面3の傾き角度αが、θs<α<θw+90°の場合である。より具体的に言えば、緯度が35°の東京の場合には、夏至仰角θsが78°で、冬至仰角θwが32°なので、第1態様は−12°<α<32°となり、第2態様は32°<α<78°となり、第3態様は78°<α<122°となる。以下、かかる角度範囲で三区分される理由を含め、第1〜第3の各態様について詳しく説明する。
図1Aの第1態様は、既述のように略鉛直面部4を取り付け対象面3aたる位置決め用基準面3としている。更に繰り返して言えば、位置決め用基準面3の傾き角度αは、θs−90°<α<θwの範囲の任意値に設定されており、東京の場合には、−12°<α<32°の範囲の任意値に設定されている。なお、以下では、文中に傾き角度αの記載が登場する度に、当該傾き角度αをイメージし易いように、その直後の括弧内に東京での数値例を併記する。そして、図1Aに示すように、かかる傾き角度αの位置決め用基準面3には、複数の第1太陽光パネル10,10…と複数の第2太陽光パネル20,20…とが、ルーバー状に上下方向に並んで配置されている。
同様に、第2太陽光パネル20用の回動機構(第2回動機構に相当)としては、第2太陽光パネル20の上端縁20euを回転軸として当該第2太陽光パネル20を回転可能に支持するヒンジ部材等の軸支部材22と、当該上端縁20eu周りに第2太陽光パネル20を回動する電動モータ等の駆動源(不図示)と、駆動源を制御するコンピュータ等の制御部(不図示)と、を例示することができる。
D2=L2×cos(θw−α)
+L2×tan(θm−α)×sin(θw−α) … (1)
D12=L1×cos(θs−α)
+L1×tan(θm−α)×sin(θs−α) … (2)
D21=L2×cos(θw−α)
+L2×tan(θs−α)×sin(θw−α) … (3)
次に第2態様について説明する。図10及び図11に示す第2態様は、既述のように建物の略斜面部5を位置決め用基準面3としており、換言すると、位置決め用基準面3の傾き角度αが、θw<α<θsの範囲(東京では、32°<α<78°)の任意の値に設定されている。そして、位置決め用基準面3には、第1太陽光パネル10と第2太陽光パネル20とが上下方向に交互に並んで配置されている。
そして、これにより、日の出時間帯及び日の入り時間帯に対応させて、第1太陽光パネル10及び第2太陽光パネル20を図11の遮光状態にすることができ、また、南中時間帯に対応させて、第1太陽光パネル10及び第2太陽光パネル20を図10の採光状態にすることができる。そして、当該図10の採光状態にあっては、第1太陽光パネル10の傾き角度θ1及び第2太陽光パネル20の傾き角度θ2は、それぞれθs及びθwに設定されているので、夏期及び冬期の両者において高いエネルギー変換効率で発電される。
最後に第3態様について説明する。図14に示す第3態様は、既述のように建物の略水平面部6を位置決め用基準面3としており、換言すると、位置決め用基準面3の傾き角度αが、θs<α<θw+90°の範囲(東京では、78°<α<122°)の任意の値に設定されている。そして、位置決め用基準面3には、複数の第1太陽光パネル10,10…と複数の第2太陽光パネル20,20…とが、ルーバー状に側方方向の内外(南北方向)に並んで配置されている。
そして、どちらの制御部にあっても、ハードディスク等の記憶部を有し、また、同記憶部内には、第1太陽光パネル10の回動制御用データとして、年間の全ての日に亘って、日毎に、一日の各時刻に傾き角度θ1の設定値を対応付けてなる傾き角度θ1設定値データが格納されており、同様に、第2太陽光パネル20の回動制御用データとして、年間の全ての日に亘って、日毎に、一日の各時刻に傾き角度θ2の設定値を対応付けてなる傾き角度θ2設定値データが格納されている。よって、制御部のプロセッサが、かかるデータに基づいて駆動源に回動角度の制御信号を送信することにより、傾き角度θ1,θ2の変更が行われる。
例えば、日の出時間帯には、傾き角度θ1及び傾き角度θ2は、どちらもαに設定されて図15のような遮光状態になり、また、南中時時間帯には、傾き角度θ1及び傾き角度θ2は、それぞれθs及びθwに設定されて図14のような採光状態になり、更には、日の入り時間帯には、傾き角度θ1及び傾き角度θ2のどちらもαに設定されて図15のような遮光状態になる。そして、このように動作すれば、前述のように、年間を通して高いエネルギー変換効率で太陽光から電気を生成しつつ、建物内への朝日や夕日を確実に遮光しながらも、日中の採光状態を、年間を通して略一定に維持可能となる。
D1’=L1×cos(α−θs)
+L1×tan(α−θm)×sin(α−θs) … (4)
D12’=L1×cos(α−θs)
+L1×tan(α−θw)×sin(α−θs) … (5)
D21’=L2×cos(α−θw)
+L2×tan(α−θm)×sin(α−θw) … (6)
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
4 略鉛直面部、5 略斜面部、6 略水平面部、
8a 柱、8b 梁、9 ガラス板(ガラス部、採光部)、9a ガラス面(採光面)、
10 第1太陽光パネル(第1太陽光部材)、10a 受光面、
10eu 上端縁、10ed 下端縁、10es 外端縁、10en 内端縁、
10s 内方部分、
12 軸支部材、13 軸支部材、
14 第1ヒンジ部材(第1連結部)、
15a スライダー(第2連結部)、15b 第2ヒンジ部材(第2連結部)、
16 第3ヒンジ部材(第3連結部)、
18 軸支部材、
20 第2太陽光パネル(第2太陽光部材)、20a 受光面、
20eu 上端縁、20ed 下端縁、20es 外端縁、20en 内端縁、
20d 下部、
22 軸支部材、28 軸支部材、
31 ヒンジ部材、32 ヒンジ部材、
G12 パネル対(太陽光部材対)、
G12’ パネル組、
As 鉛直面、
Claims (9)
- 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第1回動機構は、年間の各日に対して南中時を含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ1を前記θsに設定するとともに、年間の各日に対して日の出を含む所定時間帯に亘り、及び日の入りを含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ1を前記αに設定し、
前記第2回動機構は、年間の各日に対して南中時を含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ2を前記θwに設定するとともに、年間の各日に対して日の出を含む所定時間帯に亘り、及び日の入りを含む所定時間帯に亘り、前記傾き角度θ2を前記αに設定することを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面の下方に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面の下方と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θs−90°よりも大きく前記冬至仰角θwよりも小さい範囲(θs−90°<α<θw)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の上端縁及び前記第2太陽光部材の上端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第1太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に上下方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第1太陽光部材は、それぞれ、その上端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
上下方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士のうちで、上側の第1太陽光部材の上端縁と下端縁との間の長さがL1である場合に、
下側の第1太陽光部材の上端縁は、前記上側の第1太陽光部材の上端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の下方にL1/cos(θs−α)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面の下方に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面の下方と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θs−90°よりも大きく前記冬至仰角θwよりも小さい範囲(θs−90°<α<θw)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の上端縁及び前記第2太陽光部材の上端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の上端縁よりも下端縁の方が、前記位置決め用基準面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第2太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に上下方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第2太陽光部材は、それぞれ、その上端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
上下方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士のうちで、上側の第2太陽光部材の上端縁と下端縁との間の長さがL2である場合に、
下側の第2太陽光部材の上端縁は、前記上側の第2太陽光部材の上端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の下方にL2/cos(θw−α)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 請求項2又は3に記載の太陽光発電装置であって、
上下方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士の間に、前記第2太陽光部材が配置されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θsよりも大きく前記冬至仰角θw+90°よりも小さい範囲(θs<α<θw+90°)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁及び前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第2太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に前記側方方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第2太陽光部材は、それぞれ、その外端縁にて前記位置決め用基準面上に連結されており、
前記側方方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士のうちで、前記側方方向の外側の第2太陽光部材の外端縁と内端縁との間の長さがL2である場合に、
前記側方方向の内側の第2太陽光部材の外端縁は、前記外側の第2太陽光部材の外端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の内方にL2/cos(α−θw)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記鉛直面に対する前記採光面の傾き角度αに関して、該採光面が前記鉛直面と平行な状態を0°(α=0°)と定義し、該採光面における上端位置よりも下端位置の方が、前記鉛直面の法線方向に沿う側方方向の外方に位置するような傾き状態を正値(α>0)と定義した場合に、
前記傾き角度αは、前記夏至仰角θsよりも大きく前記冬至仰角θw+90°よりも小さい範囲(θs<α<θw+90°)の任意の角度に設定されており、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁及び前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁は、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面上に配置され、
前記第1太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられ、
前記第2太陽光部材の前記側方方向の外端縁よりも前記側方方向の内端縁の方が、前記採光面の法線方向の外方に位置して設けられており、
前記第1太陽光部材は、前記位置決め用基準面上に前記側方方向に並んで複数設けられているとともに、複数の前記第1太陽光部材は、それぞれ、その外端縁にて前記位置決め用基準面に連結されており、
前記側方方向に隣り合う前記第1太陽光部材同士のうちで、前記側方方向の外側の第1太陽光部材の外端縁と内端縁との間の長さがL1である場合に、
前記側方方向の内側の第1太陽光部材の外端縁は、前記外側の第1太陽光部材の外端縁の位置から前記位置決め用基準面に沿う方向の内方にL1/cos(α−θs)以上離れた位置に連結されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 請求項5又は6に記載の太陽光発電装置であって、
前記側方方向に隣り合う前記第2太陽光部材同士の間に、前記第1太陽光部材が配置されていることを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第一太陽光部材の一方の端縁と前記第二太陽光部材の一方の端縁が連結され、
前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面に、前記第一太陽光部材の他方の端縁と前記第二太陽光部材の他方の端縁のうちの一方が固定され、他方が前記位置決め用基準面から浮いて離間可能であることを特徴とする太陽光発電装置。 - 構築物が外部に具備する採光部の採光面に近接配置された複数の太陽光部材を有し、前記太陽光部材が、受光面で太陽光を受光することにより発電する太陽光発電装置において、
夏至の南中時における太陽の南方に対する仰角を夏至仰角θsとし、冬至の南中時における太陽の南方に対する仰角を冬至仰角θwとした場合であって、鉛直面の下方に対する前記採光部の採光面の傾き角度がαの場合に、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ1を、前記θsと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第1太陽光部材と、
前記鉛直面の下方に対する受光面の傾き角度θ2を、前記θwと前記αとの間の角度範囲で変更可能なように、前記受光面と一体となって回動可能に設けられた第2太陽光部材と、
前記第1太陽光部材を回動する第1回動機構と、
前記第2太陽光部材を回動する第2回動機構と、を有し、
前記第一太陽光部材の一方の端縁と前記第二太陽光部材の一方の端縁が、連結され、かつ、前記採光面と平行な平面を位置決め用基準面として当該位置決め用基準面に固定され、
前記第一太陽光部材の他方の端縁と前記第二太陽光部材の他方の端縁が前記位置決め用基準面から浮いて離間可能であることを特徴とする太陽光発電装置。
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