JP6054915B2

JP6054915B2 - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP6054915B2
Application number: JP2014127780A
Authority: JP
Inventors: 都築　相鳳; 相鳳都築
Original assignee: Ｇテクノ株式会社
Priority date: 2014-06-21
Filing date: 2014-06-21
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2034-06-21
Also published as: JP2016010181A

Description

本発明は太陽光パネルを用いて発電する太陽光発電装置に関する。

従来、太陽光パネルの設置は、コンクリートを打設して基礎を作成し、その上に架台を設けて太陽光パネルを設置する等の方法がとられていた。また、特許文献に公開されているものとしても、特開第２０００−１０１１２３号公報、特開２０１０−９８２４１号公報および特開２０１０−２７９７９号公報のように、太陽光パネルの設置には、コンクリートによる基礎やコンクリート製の基礎ブロックを用いるものであった。

また、特開２００５−４０７９４号公報のように、地下に埋設した構造の貯水池を備え、該貯水池の水面を覆って太陽光を遮断しアオコの発生を防ぐと共に水の蒸発を抑制し、水面を太陽光発電に利用することができ、且つ敷設及び撤去・回収が容易な水面被覆構造を備えた貯水設備を提供するため、地下に埋設した構造の貯水池を備えた貯水設備であって、前記貯水池の上部に設けられた枠体の上部に、水面に入射する太陽光を遮蔽すると共に、該太陽光を電気に変換する太陽光発電機能を有する複数の水面被覆構造体を設置したことを特徴とする発明が提案されている。

特開２０００−１０１１２３号公報特開２０１０−９８２４１号公報特開２０１０−２７９７９号公報特開２００５−４０７９４号公報

しかしながら、特許文献１〜３の記載の発明では、大規模な発電を定型的に行うものであり、貯水池への応用が未だ十分ではない。また、特許文献４に示すように、太陽光発電設備が台風等の自然災害に対し被害が生じ易い等、災害対策面、特に強度が弱く、また、自然災害時に撤去、移動、収容等のメンテナンスが煩雑であるといった課題がある。

ところで、貯水池のうち、農業用溜池（プール）には池の深さが深いものがあり、水中に支柱を立てることは困難である場合がある。また、支柱を建てることが可能であっても、建設コストが高くなり、また、掃除がしづらいこともある。
そこで、本発明は、水中に支柱を建てることなく、水面でのアオコの発生を防止するとともに、池面を利用した太陽光発電を可能とし、清掃等のメンテナンスを容易にするものである。

そこで、本発明は、太陽光パネルと、上面に該太陽光パネルを取り付け、貯水池の水面を被覆する水面覆設構造体と、を備え、前記水面覆設構造体が、所定方向において傾斜し、該所定方向と直交する方向において上方に凸状であり、鋼材である部材を緊締具で格子状に組み上げた組立体であり、前記部材の端部が複数の支柱に固定される構造を備えるものである。

前記水面覆設構造体が、所定方向に所定角度で傾斜することで、太陽光を効率よく受光できる。そのため、前記水面覆設構造体の所定方向における一端辺に固定された支柱の高さは、他端辺の支柱の高さよりも高く設定されることが好ましい。また、前記水面覆設構造体の所定方向と直交する方向における端辺に位置する支柱は一端部から他端部に向かうに従って徐々に高さが高くなることが好ましい。支柱は貯水池の外郭構造の上に立設されることが好ましい。

前記部材から下方に垂下し、下部に自由端部を有する垂下部材を備え、前記支柱の両端部を結ぶワイヤを張設し、該ワイヤで前記垂下部材を支持することが好ましい。

前記ワイヤが前記垂下部材に挿通されることが好ましい。前記ワイヤが前記垂下部材を下方から支持するようにしてもよい。

前記垂下部材が前記水面覆設構造体の中央部分の下面に固定されることが好ましい。

本発明の太陽光発電装置は、水面覆設構造体としては、剛性のある鋼材を連結した構造であるので、強度が向上する効果がある。

ワイヤにより、水面覆設構造体の沈下を防止でき、耐久性を高めることができる。

水中に支柱を建てることなく、水面覆設構造体で水面を遮光しアオコの発生を防止するとともに、池面より上の空間を利用した太陽光発電を可能とし、清掃等のメンテナンスを容易にすることができる。

本発明による実施形態の太陽光発電装置の設置状態における平面図である。本発明による実施形態の太陽光発電装置の水面覆設構造体の平面図である。図１のA−A断面図である。図１のB−B断面図のうち、水面覆設構造体の図である。図１のB−B断面図のうち、水面覆設構造体の結合部分の詳細図である。同実施形態の太陽光発電装置のワイヤ保持部の正面図である。（ａ）は図５のC−C断面図、（ｂ）はその変形例である。同実施形態の支柱の平面図である。

本発明の実施形態による太陽光発電装置１について図１〜図８を参照して説明する。

本発明実施形態の太陽光発電装置１は、太陽電池を有する太陽光パネル２と、上面に太陽光パネル２を取り付け、貯水池１０の水面１１を被覆する水面覆設構造体３と、を備えている。水面覆設構造体３が、太陽光の照射角度に対応して長手方向において一定角度で傾斜し、長手方向と直交する短手方向において上方に凸状であり、鋼材である部材４ａ，４ｂを緊締具で格子状に組み上げた組立体である。凸状としたのは水面覆設構造体３が沈下することを防止するためである。

部材４ａ，４ｂの両端部が対応するそれぞれの複数の支柱５ａ，５ｂにボルト・ナット等の緊締具で固定されている。部材４ａ，４ｂから下方に垂下し、下部に自由端部を有する垂下部材６を備えている。支柱５ｃの両端部を結ぶワイヤロープ７を短手方向に張設し、このワイヤロープ７で垂下部材６を支持する構造を備えている。垂下部材６を短手方向に設けたが、これに代えて、または、これとともに長手方向に設けても良い。以下、各部を詳細に説明する。

図１に示す通り、太陽光パネル２は方形の板状部材であり、水面覆設構造体３の上面にボルト・ナット等の緊締具で固定されている。水面覆設構造体３の上面に太陽光パネル取付具２ａ（図３参照）を固定し、これに太陽光パネル２が取り付けられている。ここでは、太陽光パネル取付具２ａは長手方向に延在する平行な複数本のアングル材である。

図３に示す通り、水面覆設構造体３は、短手方向に台形の輪郭の上部部分のような形状に形作られた構造体であり、下面から垂下部材６が垂直下方に延び出すように取り付けられて、貯水池１０の水面１１上に配置できるようになっている。

図４、図５に示す通り、部材４ａ〜４ｂは、縦断面がＣ型の鋼材である。図３に示す通り、台形状の上部分のような形状の上凸の部材４ｂは、傾斜部材４ｂ−１と、角度が反転した傾斜部材４ｂ−３が、水平部材４ｂ−２を介在させて、ボルト・ナット等の緊締具で相互に連結したものである。例えば、図５に示す通り、部材４ａ，４ｂは緊締具４ｃで固定される。

水面覆設構造体３は、図４に示す通り、長手方向に所定角度で傾斜することで、太陽光を効率よく受光できるようになっている。このため、一端辺に固定された支柱５ｂの高さは、他端辺の支柱５ａの高さよりも高く設定されている。また、支柱５ｃは端部に向かうに従って徐々に高さが高くなっている。

貯水池１０の周囲の外郭体はコンクリート構造体であって、支柱５ａ〜５ｃは、水を貯留する池の外郭を構成するコンクリート構造体１２に固定されている。そのため、支柱５ａ〜５ｃを貯水池１０の水中に柱を立てずに設置することができる。貯水池１０は、横幅１５メートル、奥行き２５メートルが例示できるが、これに限定されるわけではない。支柱部５ａは、図８に示す通り、支柱５ａ−１と、上板５ａ−２と、立板５ａ−３と、を備えている。立板５ａ−３に部材４ａがボルト・ナット等の緊締具で固定される。支柱部５ｂ，５ｃも同様の構造であり、部材４ｂがボルト・ナット等の緊締具で固定される。

垂下部材６は、図６に示す通り、縦材６ａと横材６ｂが直交状に結合したＵ字形状、又は、９０度回転したコ字形状である。ここでは、縦材６ａと横材６ｂは管状部材である。縦材６ａの上端部は部材４ｂにボルト・ナット等の緊締具で取り付けられる。横材６ｂにワイヤロープ７が図７（ａ）又は（ｂ）に示す通り挿通される。挿通ではなく、横材６ｂを下方から支持するようにしてもよい。横材６ｂの位置は、グランドレベルから３０ｃｍ〜５０ｃｍが例示できる。

垂下部材６は、図６に示す通り、上凸の水面覆設構造体３の中央部分の水平部材４ｂ−２の下面に固定されている。垂下部材６の上部は、水平部材４ｂ−２へ取り付けるための取付部を構成する。

以上説明した太陽光発電装置１の効果を説明する。

水面覆設構造体３としては、剛性のある鋼材をボルト・ナット等の緊締具で連結した構造であるので、強度が向上する効果がある。

剛性の水面覆設構造体３の下面にある垂下部材６をワイヤロープ７で張設し支持するので、自重による自然沈下を防止できる。これは水面覆設構造体３の自然沈下を確実に防止するためであり、また、沈下防止用の鋼材の追加設備コストを抑制するためである。なお、水面覆設構造体３の剛性が高ければ、垂下部材６とワイヤロープ７がなくても、自然沈下することは防止できる可能性がある。

太陽光パネル２と水面覆設構造体３の荷重を支柱部５ａ〜５ｃで支持しているが、この荷重は重いので、支柱部５ａ〜５ｃの間隔を押し広げようとする外側への押す力が支柱部５ａ〜５ｃに働き、太陽光パネル２と水面覆設構造体３が自然沈下しようとする。一方、ワイヤロープ７を垂下部材６に張設することで、支柱部５ａ〜５ｃを内向きに引っ張る力が働き、垂下部材６を押し上げることで、太陽光パネル２と水面覆設構造体３を上向きに上げようとする力が働く。このような逆方向の力が相殺されることで、太陽光パネル２と水面覆設構造体３の自然沈下を防止できる。

水面覆設構造体３は固定構造であり、水面に対して固定的な位置を維持できるので、台風等の自然災害時には、基本的にはメンテナンスが不要である。太陽光パネル２に枝等の物体が衝突しても傷がつかないようにカバーで覆うなどの簡単な対策で良い。基本的には、台風や暴風等の日は、水面の上下による影響を受けないため、分解、撤去、移動、収容等のメンテナンスが不要である。

太陽光パネルは温度上昇に伴い発電効率が低下する傾向を有するが、本実施形態では太陽光パネル２が水面上に設置されるため、特段の冷却手段を設けなくとも、通風によって、高い発電効率で運転ができるとともに、貯水池１０の自然環境も保持できる。

水面覆設構造体３で貯水池１０の水面を覆うので、太陽光が水面覆設構造体３で遮断される、アオコや植物プランクトンの発生の抑制と共に、水の浄化水質の維持、悪臭発生の防止が可能となる。さらに太陽光が遮断されるので水の蒸発も抑えられる。

なお、本発明の実施形態は、上記のものに何ら限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることができるものである。また、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれ、該技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得る。

例えば、部材４ａ〜４ｂは断面Ｃ型鋼材としたが、Ｉ型鋼材等の他の形状でもよい。太陽光パネル２の仰角の調整とともに設置条件に合わせて多様に利用することができる。例えば、支柱部５ａ〜５ｃへの水面覆設構造体３の部材４ａ，４ｂの取付位置の高さを調整可能とすることにより、太陽光パネル２の仰角を調整できる。これらについては、当業者であれば変更形態を実施可能である。

１…太陽光発電装置
２…太陽光パネル
２ａ…太陽光パネル取付具
３…水面覆設構造体
４ａ，４ｂ…部材
４ｃ…緊締具
４ｂ−１，４ｂ−３…傾斜部材
４ｂ−２…水平部材
５ａ，５ｂ…支柱部
５ａ−１…支柱
５ａ−２…上板
５ａ−３…立板
６…垂下部材
６ａ…縦材
６ｂ…横材
７…ワイヤロープ
１０…貯水池
１１…水面
１２…コンクリート構造体

Claims

太陽光パネルと、
上面に該太陽光パネルを取り付け、貯水池の水面を被覆する水面覆設構造体と、
を備え、
前記水面覆設構造体が、所定方向において傾斜し、該所定方向と直交する方向において上方に凸状であり、鋼材である部材を緊締具で格子状に組み上げた組立体であり、
前記部材の端部が複数の支柱に固定されることにより、前記水面覆設構造体を水面より上に固定可能であることを特徴とする太陽光発電装置。
前記部材から下方に垂下し、下部に自由端部を有する垂下部材を備え、
前記支柱の両端部を結ぶワイヤを張設し、該ワイヤで前記垂下部材を支持する構造を備える請求項１の太陽光発電装置。
前記ワイヤが前記垂下部材に挿通される請求項２の太陽光発電装置。
前記垂下部材が前記水面覆設構造体の中央部分の下面に固定される請求項１乃至３いずれか１項の太陽光発電装置。