JP6438684B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電装置に関する。

太陽光発電は、発電時に二酸化炭素や放射線等を排出せずクリーンであり、年々深刻化するエネルギー資源問題の解決策の一つとして挙げることができる。そして、例えばビル等の建物では、殆どの場合、日当たりの良い屋上に太陽光発電装置が設置される。

ところで、最近では、景観の向上とヒートアイランド現象の防止とを図る目的で、屋上に修景池を設ける建物が増えてきているが、特に狭小な敷地に建った建物では、このような修景池を設けながら、太陽光発電装置をも設置するのは非常に困難である。また、修景池を配した景観に意匠的にそぐわない既存の太陽光発電装置を露出させたくない場合もある。従って、太陽光発電装置の設置か、修景池の形成かといった二者択一を迫られるケースが将来的に増加する恐れがある。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、修景池等の水を湛える環境との併存が容易な太陽光発電装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る太陽光発電装置は、太陽光発電パネルの受光面の少なくとも一部が流水又は静水に接する接水状態になるように、水を前記受光面上に供給する給水手段を具備する、あるいは水中に前記受光面が位置しており、前記太陽光発電パネルの下面側に空洞を形成し、前記空洞には、該空洞を外部空間に繋げ、該空洞内を換気して乾燥状態を維持するための換気口が設けられ、前記空洞には水抜き穴が設けられ、該空洞の底面は全体として前記水抜き穴に向かって低くなるように勾配がついており、また、前記太陽光発電パネルを下側から支持する架台が設置される基礎部において、前記架台の支柱を支持する支柱支持部分は他の部位よりも高く盛り上がっており、前記支柱支持部分の上面に水が溜まった場合でもその水を前記水抜き穴へと誘導することができるように該上面にも勾配をつけてある（請求項１）。

上記太陽光発電装置において、前記太陽光発電パネルの一部は取り外し可能なダミーパネルであり、該ダミーパネルを取り外すと点検口が形成され、該点検口から作業者が前記太陽光発電パネルの下側に入れるように構成されていてもよい（請求項２）。

上記太陽光発電装置において、前記受光面は勾配を有していてもよい（請求項３）。

上記太陽光発電装置において、前記給水手段によって前記受光面上に供給された水が該受光面上を流れるように前記受光面は勾配を有し、前記太陽光発電パネルは前記水が流れる方向に複数並び、水が流れる方向に連なる二つの前記太陽光発電パネルの間には、下流側の前記太陽光発電パネルが低くなる段差が設けられていてもよい（請求項４）。

本願発明では、修景池等の水を湛える環境との併存が容易な太陽光発電装置が得られる。

すなわち、本願の各請求項に係る発明の太陽光発電装置では、太陽光発電パネルの受光面が接水状態となることを許容するように構成されているので、修景池等の水を湛えた環境の一部を太陽光発電パネルの設置スペースとして利用することができ、狭小な土地であっても、修景池等の水を湛えた環境と太陽光発電装置との両方を設けることが容易となる。

しかも、この太陽光発電装置では、各太陽光発電パネルの受光面が水に接することになり、水冷による発電効率の向上を見込むことができる上、流水に晒される受光面には汚れが付着し難いので、高い発電効率の長期にわたる維持を期待することもできる。

請求項１に係る発明の太陽光発電装置では、太陽光発電パネルの下面側に形成した空洞内を換気して乾燥状態を維持することによって、太陽光発電パネルの出力低下を抑制し、長期信頼性や電気安全性の向上を図ることができる。

請求項３、４に係る発明の太陽光発電装置では、受光面の勾配を比較的緩やかにし、受光面上に水を静かに流すようにすれば、使用水量の低減のみならず、太陽光発電パネルに水を供給する給水手段のランニングコストも抑えられる、といったメリットに繋がる。

特に請求項４に係る発明の太陽光発電装置では、各太陽光発電パネルの受光面上を水が段状に流れるようにすることによって、全体として水盤のように見せることができ、通常は水を湛えた環境とは調和しにくい人工物として認識されることの多い太陽光発電パネルを、水を湛えた環境に非常に良く馴染ませることができる。

本発明の一実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を概略的に示す説明図である。 （Ａ）は前記太陽光発電装置の構成を概略的に示す平面図であり、（Ｂ）は前記太陽光発電装置の架台の構成を概略的に示す平面図である。 前記架台の構成を概略的に示す部分拡大図である。 図３のＡ−Ａ’断面図である。 （Ａ）は図４のＢ部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ’矢視図である。 （Ａ）は図４のＣ部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ’矢視図である。 （Ａ）は図４のＤ部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ’矢視図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。

本実施の形態に係る太陽光発電装置は、図１に示すように、人工池（例えば修景池）１内に設置された複数の太陽光発電パネル２を具備している。複数の太陽光発電パネル２は、段状に配置され、各太陽光発電パネル２の上面に形成された受光面上を水が段状に流れ、全体として水盤に見えるように構成されている。なお、図１において、３は人工池１に臨むウッドデッキ、４はウッドデッキ３上に設けられた進入防止柵である。

複数の太陽光発電パネル２は、図２（Ａ）に示すように、人工池１の外壁１ａの内側に沿って平面視行列状（図示例では４行３２列）に配置され、同一の列５を構成する太陽光発電パネル２どうしは略同一の高さに配され、全体で階段状となるように列５間で高さを異ならせてある（図４も参照）。以下、太陽光発電パネル２によって構成される四つの列５につき、最も高い列から最も低い列までを区別する場合には順に５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄという。

この太陽光発電装置では、最も高い列５Ａを構成する各太陽光発電パネル２の受光面上に水が供給され、この水は各列５Ａ〜５Ｄを順次縦断するように流れる（図１、図４参照）。すなわち、太陽光発電パネル２は水が流れる方向に複数並び、水が流れる方向に連なる二つの太陽光発電パネル２の間には、下流側の太陽光発電パネル２が低くなる段差が設けられている。なお、図４に示すように、人工池１の外壁１ａの上面も、太陽光発電パネル２と同様に段状に形成されている。

上述のように、この太陽光発電装置では、太陽光発電パネル２の受光面が接水状態となることを許容するように構成されているので、修景池等の水を湛えた環境の一部を太陽光発電パネル２の設置スペースとして利用することができ、狭小な土地であっても、修景池等の水を湛えた環境と太陽光発電装置との両方を設けることが容易である。

しかも、この太陽光発電装置では、各太陽光発電パネル２の受光面が水に接することになり、水冷による発電効率の向上を見込むことができる上、流水に晒される受光面には汚れが付着し難いので、高い発電効率の長期にわたる維持を期待することもできる。

加えて、この太陽光発電装置では、各太陽光発電パネル２の受光面上を水が段状に流れるようにすることによって、全体として水盤のように見せることができ、通常は水を湛えた環境とは調和しにくい人工物として認識されることの多い太陽光発電パネルを、水を湛えた環境に非常に良く馴染ませることができる。

なお、各太陽光発電パネル２の受光面上を水が静かに流れ、受光面上を流れる水に対する光の透過抵抗が少なくなる（太陽光発電パネル２の受光率が下がらない）ように、受光面の勾配を比較的緩やかにするのが好ましく、本例では１／１００勾配としている。そして、このように受光面上に水を静かに流すようにすることは、使用水量の低減のみならず、太陽光発電パネル２に水を供給する給水手段としての図外の循環ポンプのランニングコストも抑えられる、といったメリットにつながる。なお、水については、本例では湧水を利用しているが、これに限らず、上水等を利用してもよい。また、本例では、太陽光発電パネル２上を流れ落ちた水を循環して利用するために循環ポンプを用いるが、水を循環させないようにしてもよい。さらに、本例では、太陽光発電パネル２に供給する流水の有無や量を複数区画（例えば４区画）に分けてコントロールすることができるように、図示していないが、給水手段が有する複数の給水流路に流量調節用の開閉弁を各々設け、季節や天候に応じて図外の制御部によって各開閉弁の開度調節を行えるように構成されているが、これに限らず、例えば区画を分けずに流水の有無や量を一括してコントロールするようにしてもよい。

ここで、各太陽光発電パネル２の受光面に水が均一に流れ、かつ複数の太陽光発電パネル２が全体として薄い水膜に覆われた水盤に見えるように、給水手段は、太陽光発電パネル２（最も高い列５Ａ）への給水口（出水口）として、列５Ａを構成する太陽光発電パネル２が並ぶ方向（行方向）に延びる平滑なライン状の給水口を有することが望ましい。そこで、本例では、図４、図６（Ａ）に示すように、複数の太陽光発電パネル２（列５Ａ）の上流側に側溝６を配し、この側溝６に溜まった水がオーバーフローして、側溝６と側溝６を覆う蓋（化粧蓋）７との間に形成されたライン状の給水口となる隙間８から太陽光発電パネル２に供給されるように構成してある（図６（Ａ）参照）。なお、図６（Ａ）において、９Ａはガードであり、隙間８内に大きなごみ等が入らないようにするためのものである。また、９Ｂはスペーサーであり、側溝６と蓋７との間に隙間８を確保するためのものである。

また、太陽光発電パネル２の受光面（表面）に水が均一に流れるようにするためには、太陽光発電パネル２間の不陸を最小にする必要があり、従って、太陽光発電パネル２を下側から支持する架台はレベル調整可能に構成されていることが望ましい。

本例では、図２（Ｂ）及び図３に示すように、平面視格子状に構成された架台（下地）１０によって複数の太陽光発電パネル２を支持する。この架台１０は、図３に示すように、複数の支柱１１と、太陽光発電パネル２の列方向（図３ではＹ方向）に並ぶ二つ支柱１１を繋ぐ複数の縦繋ぎ部材１２と、太陽光発電パネル２の行方向（図３ではＸ方向）に並ぶ二つ支柱１１を繋ぐ複数の横繋ぎ部材１３とを有する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、縦繋ぎ部材１２の端部は、支柱１１の側面に固定（溶接）された固定部材１４に対して締結具（例えばボルト・ナット）１５によって締結される。そして、縦繋ぎ部材１２の両端部に、締結具１５を通すための貫通孔１２ａが設けられ、少なくとも一方の貫通孔１２ａは、レベル調整に資する上下方向に長い貫通孔（ルーズホール）になっている。また、図６（Ａ）及び（Ｂ）、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支柱１１と基礎部１６とを繋ぐ縦繋ぎ部材１２は、基礎部１６に取り付けられた取付部材１７に対して締結具１５によって締結される。

一方、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、横繋ぎ部材１３の一端は支柱１１の側面に固定（溶接）され、他端は、支柱１１の側面に固定（溶接）された固定部材１８に対して二つの締結具（例えばボルト・ナット）１９によって締結される。そして、横繋ぎ部材１３の他端には、締結具１９を通すための二つの貫通孔（図示していない）が設けられている。また、図３、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、横繋ぎ部材１３の上面には、太陽光発電パネル２を保持するための保持部２０が二つずつ設けられている。

また、各太陽光発電パネル２の裏側に配置される端子箱（図示していない）が水没しないように、太陽光発電パネル２間や太陽光発電パネル２とその周囲部との間には、コーキング材２１を用いたコーキングを施し、パネル２より下には水が落ちないようにしている（図５（Ａ）及び（Ｂ）、図６（Ａ）及び（Ｂ）、図７（Ａ）及び（Ｂ）参照）。

そして、この太陽光発電装置では、図４に示すように、太陽光発電パネル２の下面側に空洞２２を形成すると共に、この空洞２２を外部空間に繋げるための換気口２２Ａを設け、空洞２２内を換気して乾燥状態を維持することによって、太陽光発電パネル２の出力低下を抑制し、長期信頼性や電気安全性の向上を図るようにしている。

なお、換気口２２Ａは、空洞２２内に溜まった水を抜くための水抜き穴を兼用するように空洞２２の底面に設けられ、空洞２２の底面は全体として、換気口２２Ａに向かって低くなるように勾配がついている。従って、図４に示すように、架台１０が設置される基礎部１６において、架台１０の支柱１１を支持する支柱支持部分１６ａ（図３も参照）は、架台１０の支柱１１を基礎部１６に固定するためのアンカーボルト１１ａを打設可能とするために、他の部位よりも高く盛り上がっているが、この支柱支持部分１６ａの上面にも適宜の勾配をつけることにより、支柱支持部分１６ａの上面に水が溜まった場合でもその水を換気口２２Ａへと誘導することができる。

また、この太陽光発電装置では、架台１０に対して太陽光発電パネル２をその上側から取り付ける必要があることから、図２（Ａ）に示すように、各太陽光発電パネル２を貼るに際しては、最も低い列５Ｄの一端を起点にして、同列５Ｄの他端に向けて太陽光発電パネル２を順次貼りつつ、最も低い列５Ｄから最も高い列５Ａに向かって太陽光発電パネル２を順次貼っていく貼り逃げ施工ができるように構成されている。また、図２（Ａ）において×印で示す太陽光発電パネル２Ａは、最も高い列５Ａに設けられた取り外し可能なダミーパネルであり、点検の際にはこのダミーパネル２Ａを取り外すことにより、点検口が形成され、そこから作業者が各太陽光発電パネル２の下側に入って点検作業等を行えるように構成されている。

また、この太陽光発電装置及び人工池１は、建物の屋上に設置されており、具体的には、架台１０が設置される基礎部１６（図４参照）は、建物の屋上に設けられた防水層２３を保護する押えコンクリート（防水保護コンクリート）によって構成されている。そして、このように太陽光発電装置を建物の屋上に設けることにより、太陽光発電装置に対する太陽光の入射量及び入射時間の増大を容易に図れるのみならず、人工池１を建物の屋上に設けることにより、屋上散水に伴う室内熱負荷低減効果や、風下の住宅街に対する涼風効果の奏功をも見込むことができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。

上記実施の形態では、太陽光発電パネル２の受光面の全体が流水に接する接水状態になるように、水を受光面上に供給する給水手段を設けているが、これに限らず、受光面が静水に接する接水状態になるように構成されていてもよく、受光面の全体ではなく一部のみが流水又は静水に接するように構成されていてもよい。また、給水手段を設けずに、受光面が水中に位置するように太陽光発電パネル２を水中に浸漬してあってもよい。

また、太陽光発電パネル２は、人工池１に限らず、自然池、河川や海、湖沼、プール等の水を湛える環境に設置されていてもよい。そして、太陽光発電パネル２をプールに設置する場合は、例えばプール槽の底面等を構成する部材として設置することができる。

上記実施の形態では、太陽光発電パネル２は建物の屋上に設けられているが、これに限らず、地上等に設けられていてもよい。

上記実施の形態では、図１に示すように、太陽光発電パネル２は段状に配されているが、これに限らず、例えば平面状に配されていてもよい。また、上記実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、太陽光発電パネル２は平面視行列状に配されているが、これに限らず、例えば千鳥状に配置されていてもよい。

上記実施の形態では、図４に示す換気口２２Ａを水抜き穴に兼用しているが、これに限らず、空洞２２用の換気口と水抜き穴とを別個に設けてもよく、この場合、換気口は、空洞２２の底面よりも高い位置に設けることができる。

上記実施の形態では、太陽光発電パネル２の一部をダミーパネル２Ａとするに際して、図２（Ａ）に示すように、最も高い列５Ａのみにダミーパネル２を設けているが、これに限らず、他の列５Ｂ〜５Ｄにダミーパネル２Ａを設けてもよいし、不要であればダミーパネル２Ａを設けなくてもよい。

なお、上記変形例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。

１ 人工池
１ａ 外壁
２ 太陽光発電パネル
２Ａ ダミーパネル
３ ウッドデッキ
４ 進入防止柵
５ 列
５Ａ 最も高い列
５Ｂ ２番目に高い列
５Ｃ ３番目に高い列
５Ｄ 最も低い列
６ 側溝
７ 蓋
８ 隙間
９Ａ ガード
９Ｂ スペーサー
１０ 架台
１１ 支柱
１１ａ アンカーボルト
１２ 縦繋ぎ部材
１２ａ 貫通孔
１３ 横繋ぎ部材
１４ 固定部材
１５ 締結具
１６ 基礎部
１６ａ 支柱支持部分
１７ 取付部材
１８ 固定部材
１９ 締結具
２０ 保持部
２１ コーキング材
２２ 空洞
２２Ａ 換気口
２３ 防水層

Claims (4)

1. 太陽光発電パネルの受光面の少なくとも一部が流水又は静水に接する接水状態になるように、水を前記受光面上に供給する給水手段を具備する、あるいは水中に前記受光面が位置しており、
   前記太陽光発電パネルの下面側に空洞を形成し、
   前記空洞には、該空洞を外部空間に繋げ、該空洞内を換気して乾燥状態を維持するための換気口が設けられ、
   前記空洞には水抜き穴が設けられ、該空洞の底面は全体として前記水抜き穴に向かって低くなるように勾配がついており、
   また、前記太陽光発電パネルを下側から支持する架台が設置される基礎部において、前記架台の支柱を支持する支柱支持部分は他の部位よりも高く盛り上がっており、前記支柱支持部分の上面に水が溜まった場合でもその水を前記水抜き穴へと誘導することができるように該上面にも勾配をつけてあることを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記太陽光発電パネルの一部は取り外し可能なダミーパネルであり、該ダミーパネルを取り外すと点検口が形成され、該点検口から作業者が前記太陽光発電パネルの下側に入れるように構成されている請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記受光面は勾配を有している請求項１又は２に記載の太陽光発電装置。
4. 前記給水手段によって前記受光面上に供給された水が該受光面上を流れるように前記受光面は勾配を有し、
   前記太陽光発電パネルは前記水が流れる方向に複数並び、水が流れる方向に連なる二つの前記太陽光発電パネルの間には、下流側の前記太陽光発電パネルが低くなる段差が設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽光発電装置。
   

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