JP6280979B2 - 遮光装置および遮光剤 - Google Patents
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Description
太陽光パネルから火災が発生した場合であっても、日照時であれば、太陽光パネルに太陽光が照射されていれば発電が継続される。また、夜間であっても、火災時の炎が太陽光パネルに照射されることで発電が継続されることもある。
そのため、火災時において、外部から簡易に太陽光パネルを遮光して発電を停止させることのできる遮光剤や遮光装置の開発が望まれていた。
しかしながら、太陽光パネルの表面はガラスであり、かつ住宅の屋根の傾斜面に沿うように傾斜して設置されているため、遮光剤に粘性が無い場合には遮光剤を吹き付けても流れ落ちてしまう。
その一方、遮光剤の粘度が強い場合には、噴射して吹き吹き付けることが容易でない。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記膨潤性層状粘土鉱物が、ベントナイトまたはスメクタイトであることを特徴とするものである。
(3)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記膨潤性層状粘土鉱物がスメクタイトであり、その濃度が1.5重量%〜40重量%であることを特徴とするものである。
(4)また、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記遮光性顔料が酸化チタン及びカーボンブラックからなることを特徴とするものである。
(5)また、上記(4)に記載のものにおいて、酸化チタンとカーボンブラックの割合が、重量比において酸化チタンが40に対してカーボンブラックが60であることを特徴とするものである。
(6)本発明に係る目標物表面の遮光方法は、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の遮光剤を用いた遮光方法であって、
収納部に収納された前記遮光剤に対して正圧又は負圧を加えることで前記遮光剤にせん断力を与えて粘度を低下させるステップと、粘度が低下して液状になった遮光剤を目標物表面に対して放射して前記目標物表面を覆うことにより遮光するステップとを有することを特徴とするものである。
(7)本発明に係る目標物表面の遮光装置は、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の遮光剤を収納する遮光剤収納部と、先端に放射ノズルを有し前記遮光剤収納部から前記放射ノズルまでの送出路を形成する放射管と、該放射管における送出路の開閉を行う第1開閉弁と、前記遮光剤収納部の前記遮光剤に対して前記放射ノズルから放射する力を付与するための正圧又は負力を加える圧力付加手段と、前記第1開閉弁の開閉を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
(8)また、上記(7)に記載のものにおいて、ゲル化剤を収納するゲル化剤収納部と、該ゲル化剤収納部と前記遮光剤収納部または前記放射管との間に設けられて前記ゲル化剤を供給するためのゲル化剤供給路と、ゲル化剤供給路に設けられて該ゲル化剤供給路を開閉すると第3開閉弁とを有し、前記制御部は前記第1開閉弁の制御に加えて前記第3開閉弁の開閉を制御する機能を有することを特徴とするものである。
(9)また、本発明に係る遮光剤は、目標物表面に噴射して塗布することで前記目標物表面に入射する光を遮光するために用いられる遮光剤であって、
アクリル酸系重合物を主成分とし、水と混合することで、水の粘性を高める液状の増粘剤と遮光性顔料とを水に分散させてなることを特徴とするものである。
(10)また、本発明に係る遮光装置は、上記(9)に記載の遮光剤と、前記遮光剤を放射する2つの放射ノズルとを有し、一方の放射ノズルから前記増粘剤を噴射し、他方の放射ノズルから前記遮光性顔料及び水の混合物を噴射することを特徴とするものである。
(11)また、本発明に係る遮光剤は、上記(1)乃至(5)又は(9)のいずれかに記載のものに水性接着剤をさらに添加したことを特徴とするものである。
本発明の一実施の形態に係る遮光剤は、目標物表面に噴射して塗布することで前記目標物表面に入射する光を遮光するために用いられる遮光剤であって、膨潤性層状粘土鉱物と遮光性顔料とを水に分散させて構成され、チクソトロピー性を有することを特徴とするものである。
<目標物表面>
目標物表面の例としては、太陽光パネルの表面が挙げられる。
<膨潤性層状粘土鉱物>
膨潤性層状粘土鉱物の例としては、スメクタイトやベントナイトが挙げられる。
スメクタイトやベントナイトは、水に分散することでチクソトロピー性を有する物質となる。
なお、スメクタイトの適切な濃度に関しては、後述の実施例1で実証している。
<遮光性顔料>
酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化第二鉄、カーボンブラック等が挙げられる。
遮光性顔料として酸化チタンを用いた場合の遮光効果については、後述の実施例2で実証している。
本実施の形態の遮光剤は、上述したように、膨潤性層状粘土鉱物と遮光性顔料とを水に分散させて構成されている。
分散の方法としては、例えば膨潤性層状粘土鉱物の水溶液を生成し、この水溶液に遮光性顔料を加えて撹拌するようにすればよい。撹拌方法としては、例えばミキサーなどで行う。
ゲル化剤を添加する場合、遮光剤を放射ノズルから放射する直前に添加することが好ましい。
なお、実際に放射ノズルから遮光剤を放射して太陽光パネルに所定の膜厚で塗布できるかについては、後述の実施例5で実証している。
本実施の形態の遮光剤は、実施の形態1で示した膨潤性層状粘土鉱物と、実施の形態1で示した遮光性顔料のうちの2種類を水に分散させてなるものである。
具体的には、遮光性顔料として、酸化チタンとカーボンブラックを混合したものである。
酸化チタンとカーボンブラックを混合する理由は以下の通りである。
しかしながら、膨潤性層状粘土鉱物はチクソトロピー性を有しており、ある程度の粘性を有しているため、遮光性顔料を均一に分散させるのは難しい。
特に、カーボンブラックは遮光性に優れるが、酸化チタンに比べると分散性に劣るところがある。
本実施の形態の遮光剤はかかる知見に基づくものである。
遮光剤のスメクタイトの2.5%水溶液に、酸化チタンとカーボンンブラックの混合物からなる遮光性顔料を5重量%混合したもので、酸化チタンとカーボンブラックの混合比率を40:60にするのが好ましい。
酸化チタンの例としては、酸化チタン(IV)、ルチル型等である。
なお、上記の比率が好ましい理由については、後述の実施例2で実証している。
上記のような遮光剤を用いて太陽光パネルの表面を遮光する遮光方法を説明する。
本実施の形態に係る遮光方法は、上記実施の形態1又は2に記載の遮光剤を用いた遮光方法であって、収納部に収納された遮光剤に対して正圧又は負圧を加えることで遮光剤にせん断力を与えて粘度を低下させるステップと、粘度が低下して液状になった遮光剤を目標物表面に対して放射して目標物、例えば太陽光パネルの表面を覆うことにより遮光するステップとを有することを特徴とするものである。
次に、上記実施の形態3で述べた遮光方法を実現できる遮光装置について説明する。
本実施の形態の遮光装置1は、図1に示すように、遮光剤を収納する遮光剤収納部3と、先端に放射ノズル5を有し遮光剤収納部3から放射ノズル5までの送出路を形成する放射管7と、放射管7の途中に設けられて送出路の開閉を行う第1開閉弁9と、遮光剤収納部3の遮光剤に対して放射する力(以下、放射力と言う。)を付与する圧力を与える加圧手段11と、第1開閉弁9の開閉を制御する制御部13とを備えたことを特徴とするものである。
<遮光剤収納部>
遮光剤収納部3は、膨潤性層状粘土鉱物と遮光性顔料とを水に分散させてなり、チクソトロピー性を有する遮光剤(実施の形態1又は2に記載の遮光剤)を収納する。遮光装置1を作業者が持ち運ぶことのできる可搬性のあるものとして構成する場合には、この遮光剤収納部3は、例えば、実施の形態5で説明する背負いタンク17のようなものであってもよい。
また、遮光装置1を設置形のものとして構成する場合には、遮光剤収納部3は、例えば据置型の貯留タンクであってもよい。
放射管7は、遮光剤収納部3に連通して先端に放射ノズル5を有し、遮光剤収納部3から放射ノズル5までの送出路を形成する部材である。放射管7は、例えばフレキシブル性のある例えば樹脂製のホースで構成することもできるし、フレキシブル性のない金属製の配管で構成することもできる。
第1開閉弁9は、放射管7の途中に設けられて、遮光剤の送出路の開閉を行う弁である。
<加圧手段>
加圧手段11は、遮光剤収納部3の遮光剤に対して放射力を付与する圧力を与えるものであり、例えば、窒素ガスボンベ、給水ポンプあるいは空気圧縮機のようなものである。
制御部13は、第1開閉弁9の開閉を制御する。制御部13に対する操作は、作業者が例えば押ボタンスイッチなどを介して行うようにすればよい。
作業者が制御部13の押ボタンスイッチを操作するとで、制御部13の指示によって第1開閉弁9が開放されると共に、加圧手段11によって遮光剤収納部3に放射力となる圧力が付加される。第1開閉弁9が開放された状態で圧力が付加されることで、遮光剤が放射管7に向かって移動を開始し、この移動によって遮光剤にせん断力が作用して粘度が低下する。粘度が低下したことで放射が可能となり、放射ノズル5から遮光剤が放射される。放射された遮光剤は目標物、例えば太陽光パネルに付着して、太陽光パネルに入射する光を遮光する。太陽光パネルの表面に付着した遮光剤は、所定時間放置されることで、粘度が次第に上昇し、最終的に固体状となり、太陽光パネルの表面を覆い安定して遮光することができる。
図2は本発明の遮光装置の他の実施形態に係る遮光装置15の説明図であり、図1と同一部分には同一の符号が付してある。
図3は本発明の遮光装置の他の実施形態に係る遮光装置25の説明図であり、図1又は図2と同一部分には同一の符号が付してある。
図4は本発明の遮光装置の他の実施形態に係る遮光装置33の説明図であり、図1〜図3と同一部分には同一の符号が付してある。
実施の形態4〜6に示した例では、遮光剤収納部に収納された遮光剤に正圧力を付加することで、放射する例を示したが、本発明はこれに限られない。
実験結果を表1に示す。
この遮光剤をガラス面に膜厚0.1mmと0.5mmで塗布した時の透過率を図5に示す。
なお、遮光剤の膜厚はいずれも0.1mmとした。
図8のグラフに示されるように、酸化チタンとカーボンブラックの混合物をスメクタイトの水溶液に分散させたものが最も透過率が低く、次にカーボンブラック単体のもの、その次に酸化チタン単体のものという順であった。
なお、透過率は0.1%程度あれば良く、例えば、酸化チタンとカーボンブラックの混合比率は25:75から60:40までであれば良い。
さらに、住宅の屋根に設置された太陽光パネルに放射した場合も同様の塗布が可能かどうかを確認するために図12に示すような配置によって放射の実験を行った。
なお、上記実施の形態及び実施例では、遮光剤は膨潤性層状粘土鉱物と遮光性顔料とを水に分散させて構成されるものとして説明したが、この遮光剤に、例えば、ロックウール、楮のような繊維を添加しても良い。この場合、遮光剤が太陽光パネル37に放射された後、乾いたとしても、遮光剤にひび割れが発生しづらく、より長時間の遮光が可能となる。
Claims (5)
- 太陽光パネルへの光の透過率を低減するために前記太陽光パネルの表面を覆う遮光剤を放射する遮光装置であって、
前記遮光装置は、
前記遮光剤を粘性が高い状態で収納する遮光剤収納部と、該遮光剤収納部と放射管を介して接続された放射ノズルと、前記遮光剤収納部の遮光剤に対して圧力を加える加圧手段と、前記放射管に設けられた開閉弁とを備え、
前記遮光剤は、水に粘性を持たせる物質を1.5重量%〜40重量%(ただし、5重量%は除く)の割合で分散させ、
前記放射ノズルから放射され、太陽光パネルに塗布された遮光剤が、流れ落ちることなく太陽光パネルに留まることを特徴とする遮光装置。 - 太陽光パネルへの光の透過率を低減するために前記太陽光パネルの表面を覆う遮光剤であって、当該遮光剤は、
膨潤性層状粘土鉱物;及び、
遮光性顔料;
を水に分散させて構成し、
前記遮光性顔料は、前記太陽光パネルの出力を抑制するように光の透過率を低減できる量が含まれ、
当該遮光剤は、チクソトロピー性を有し、傾斜させて設けた前記太陽光パネル表面から流れ落ちることなく留まり、遮光効果を維持することを特徴とする遮光剤。 - 請求項2に記載の遮光剤を収納する遮光剤収納部と、先端に放射ノズルを有し前記遮光剤収納部から前記放射ノズルまでの送出路を形成する放射管と、該放射管における送出路の開閉を行う第1開閉弁と、前記遮光剤収納部の前記遮光剤に対して前記放射ノズルから放射する力を付与するための正圧又は負力を加える圧力付加手段と、前記第1開閉弁の開閉を制御する制御部とを備えたことを特徴とする目標物表面の遮光装置。
- 前記遮光剤収納部が背負いタンクであることを特徴とする請求項1又は3記載の遮光装置。
- 前記遮光剤収納部が背負いタンクであり、加圧手段がガスボンベであることを特徴とする請求項1記載の遮光装置。
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