JP6938858B2 - 遮光装置及び遮光方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電設備において、異常時に発電を抑制するための遮光装置及び遮光方法に関する。

今日、住宅の屋根やメガソーラー等において、多様な場所で太陽電池パネルを設置し、太陽光発電が行なわれている。
このような太陽電池パネルは、太陽光が照射されている限り、発電を継続する。ここで、太陽光パネルに異常が発生した場合に深刻化を防止するための太陽光パネルの遮光システムが検討されている（例えば、特許文献１参照。）。この文献に開示された太陽光パネルの遮光システムは、太陽光パネルのパネル表面を遮光する遮光装置と、太陽光パネルの異常を検知する異常検知手段と、異常検知手段によって異常が検知されたときに遮光装置を稼働させる制御手段とを備える。

特開２０１５−１０３５８９号公報

太陽光発電所において火災が生じた場合、放水による消火活動が行なわれることが多い。この場合、感電防止のために遮光シートの展張や回路の切断が行なわれる。しかしながら、強風時には遮光シートの展張は困難である。また、太陽光モジュールに接近する必要があるため、感電のリスクがある。また、特許文献１に記載された技術においては、遮光装置の動作に電力が必要となる。この場合、災害時には的確な動作ができない可能性もある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、この目的は、太陽光発電設備において、異常時に発電の抑制を的確に行なうための遮光装置及び遮光方法を提供することにある。

上記問題点を解決するための遮光装置は、太陽光発電装置に隣接して設置される遮光装置であって、遮光シートが格納された収納部を備え、前記遮光シートを、前記太陽光発電装置のセルが直列接続で並べられて配置された列の並び方向とは異なる方向で展張するように前記収納部に格納したことを要旨とする。これにより、直列に並べられた発電セルの一部の抵抗を高くすることにより、電流の流れを抑制することができる。

・上記遮光装置においては、前記遮光シートの幅は、遮光されたセルが抵抗として機能する長さであることが好ましい。これにより、太陽光発電装置の全部を遮光シートで覆わない場合にも、発電を抑制することができる。
・上記遮光装置においては、前記収納部には、開口部が設けられており、前記収納部内では、一端を固定した遮光シートはロール状で格納されており、前記開口部の開放により、前記遮光シートを、前記太陽光発電装置の表面上に転がして展張することが好ましい。これにより、重力によって遮光シートを転がして展張することができる。

・上記遮光装置においては、前記遮光装置の開口部には蓋が設けられており、前記蓋を開放することにより、遮光シートを展張することが好ましい。これにより、蓋を開けることにより、遮光シートを展張することができる。
・上記遮光装置においては、前記蓋は、太陽光発電装置の異常を検知した場合に開放する開放機構を有することが好ましい。これにより、異常時に遮光シートを展張することができる。

・上記遮光装置においては、前記蓋は、火災検知システムに接続され、前記火災検知システムの動作に基づいて開放する開放機構を有することが好ましい。これにより、火災警報に連動して、遮光シートを展張することができる。
・上記遮光装置を用いた遮光方法においては、傾斜方向に対して横方向に並べられた太陽光発電装置のセルに対して、前記傾斜方向の上方に設置し、前記遮光シートを、前記傾斜方向の下方に転がして展張することが好ましい。これにより、重力によって遮光シートを転がして展張することができる。

本発明によれば、太陽光発電設備において、異常時に発電の抑制を的確に行なうことができる。

本実施形態の遮光装置の説明図。 本実施形態の遮光シートの説明図。 本実施形態の遮光装置の動作の説明図であって、（ａ）は展張前、（ｂ）は展張中、（ｃ）は展張後の説明図。 本実施形態の遮光シートの説明図であって、（ａ）は展張前、（ｂ）は展張後の説明図。 本実施形態の太陽光発電装置の説明図。 他の実施形態の遮光装置の説明図。 他の実施形態の遮光装置の説明図。 他の実施形態の遮光装置の説明図。

以下、一実施形態を、図１〜図５に従って説明する。本実施形態では、傾斜して設置された太陽電池パネルの上方に遮光装置を設置し、この遮光装置の遮光シートを必要に応じて展張して、発電を抑制する場合を想定する。
図１に示すように、太陽光の入射面に沿って傾斜して設置された太陽光発電装置１０の上方に遮光装置Ｄ１を設置する。

（太陽光発電装置１０の構成）
図５に示すように、この太陽光発電装置１０は、上方から順番に太陽光発電パネル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを並べて接続させたアレイにより構成される。太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄは、必要数のセル（太陽電池素子）を配列させてモジュール化されている。各太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄは、ジャンクションボックス（図示せず）を介して直列に接続することでストリングが構成されている。

電流は、各太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄ内において、水平方向の横１列のセルに流れる。横１列のセルを終了した場合には、次列のセルの横１列に流れるように接続されている。これにより、水平方向に配置されたセルの各列を、太陽光発電装置１０の傾斜方向に直列に接続して、所望の電圧を生成する。

（遮光装置Ｄ１の構成）
図１に示すように、遮光装置Ｄ１は、収納箱２０、遮光シート３０、固定部３３を備えている。

収納部としての収納箱２０の一側面には、開口部２０ａが設けられている。この収納箱２０には、この開口部２０ａを覆うように開閉可能な蓋２１が設けられている。この蓋２１の下端において、ロック部２５が設けられている。更に、蓋２１の上端には、回動部２２が設けられている。
この回動部２２には、バネが挿入されている。このバネは、蓋２１を回動させて、開口部２０ａを開放させる方向にバネ力を発生させる。

また、ロック部２５内にはアクチュエータが設けられており、このアクチュエータの動作によりノッチ２６の動き（収縮）を制御する。ロック部２５からノッチ２６が突出している場合には、このノッチ２６により、回動部２２のバネ力に反して、蓋２１により開口部２０ａを閉鎖状態に維持する。一方、ノッチ２６がロック部２５内に収容された場合、回動部２２のバネ力により、蓋２１が回動して、開口部２０ａが開放される。

図２に示すように、幅Ｌ１の遮光シート３０は、収納箱２０内では、ロール状に巻き取られている。この幅Ｌ１は、遮光シート３０により遮光されたセルが、電流を抑制して、所定値（例えば、感電の危険性がない値）以下となる抵抗として機能するだけの長さを用いる。この遮光シート３０は、遮光性の高い幕状物からなり、光を吸収する黒色系統や、光を反射する白色系統が好ましい。そして、巻かれた状態において遮光シート３０の中心軸側の先端には、巻取軸部３２が取り付けられている。この巻取軸部３２は、遮光シート３０を展張させる場合の錘として機能するための重量を有する材料を用いる。更に、遮光シート３０の他端は、固定部３３に固定されている。この固定部３３は、遮光シート３０を展張させる場合の吊り下げ部として機能する。この固定部３３は、三角柱を転倒させた形状をしており、収納箱２０の後方から開口部２０ａ側に傾斜するように収納箱２０内に配置されている。更に、収納箱２０の底面も、開口部２０ａ側が低くなるように、勾配を付けて設置する。

ロック部２５のアクチュエータには、制御装置４０が接続されている。制御装置４０は、操作部４１、異常検知センサ４２及び火災検知システム４３に接続されている。
操作部４１は、手動により、遮光シート３０の展張を行なうための操作ボタンを備える。この操作ボタンが押下された場合、操作部４１は、制御装置４０に対して動作信号を送信する。

異常検知センサ４２は、太陽光発電装置１０の状態（例えば、温度等）を検知する。異常検知センサ４２が、異常値を検知した場合、制御装置４０に対して動作信号を送信する。

火災検知システム４３は、火災を検知した場合、火災警報の発信を行なう。この場合、火災検知システム４３は、制御装置４０に対して動作信号を送信する。
動作信号を取得した制御装置４０は、ロック部２５のアクチュエータを動作させて、ノッチ２６を引き込んでロック部２５内に収容する。

図３（ａ）は、遮光装置Ｄ１の動作前の状態を示す。この場合には、蓋２１はノッチ２６により係止されて、開口部２０ａは閉鎖されている。そして、遮光シート３０は、収納箱２０内に収納されている。

図３（ｂ）に示すように、ロック部２５のアクチュエータが動作した場合、ノッチ２６により係止されていた蓋２１を回動して、開口部２０ａが開放される。この場合、遮光シート３０の下端部は、巻取軸部３２の重さにより、傾斜方向に太陽光発電装置１０の表面上を転がって滑り落ちる。遮光シート３０の上端は固定部３３に固定されているため、遮光シート３０は太陽光発電装置１０上に展張される。

更に、図３（ｃ）に示すように、巻取軸部３２が太陽光発電装置１０の傾斜方向の下端に達した後、巻取軸部３２は鉛直方向に落下する。そして、遮光シート３０の展張を完了するとともに、巻取軸部３２の重量により、遮光シート３０の捲れ等を抑制する。

図４（ａ）は遮光シート３０の展張前、図４（ｂ）は遮光シート３０の展張後の斜視図である。このように、展張時には、巻取軸部３２に引っ張られた遮光シート３０が、水平方向（横向き）に電流が流れるように設置された太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄを、傾斜方向に縦断（交差）するように展張される。

この場合、図５に示すように、直列に繋げられた太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄの一部の領域Ａ１を遮光することになる。すなわち、太陽光発電パネル１１ａ〜１１ｄのセルが直列接続で並べられて配置された列の並び方向とは異なる方向で、遮光シート３０が展張されることになる。この遮光された領域Ａ１で、直列接続で並べられたセルが抵抗となって、電流を抑制する。

本実施形態の遮光装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、遮光シート３０は、収納箱２０内では、ロール状に巻き取られている。そして、遮光装置Ｄ１の動作時には、遮光シート３０は太陽光発電装置１０上に展張される。これにより、太陽光発電装置１０の発電を抑制させることができる。特に、水平方向に並べて配置されたセルに対して、太陽光発電装置１０の傾斜方向で遮光シート３０を展張するため、直列に配置されたセルの一部を抵抗として用いて、電流を抑制することができる。

（２）本実施形態では、ロック部２５のアクチュエータが動作した場合、ノッチ２６により係止されていた蓋２１が回動して開口部２０ａが開放される。これにより、遮光シート３０は、巻取軸部３２の重さにより、傾斜方向に太陽光発電装置１０の表面上を、転がって滑り落ちることができる。遮光シート３０の展張には重力を利用するので、ノッチ２６を動作できれば、電力を供給できない状況下でも展張可能である。

（３）本実施形態では、巻取軸部３２が太陽光発電装置１０の傾斜方向の下端に達した後、巻取軸部３２は鉛直方向に落下する。これにより、巻取軸部３２の重量により、遮光シート３０の捲れ等を抑制することができる。

（４）本実施形態では、固定部３３は、三角柱を転倒させた形状をしており、収納箱２０の後方から開口部２０ａ側に傾斜するように収納箱２０内に配置される。これにより、遮光装置Ｄ１の底部において、開口部２０ａ側が低くなるように傾斜をつけて、この傾斜によって、蓋２１の回動時に、開口部２０ａから遮光シート３０のロールを押し出すことができる。

（５）本実施形態では、ロック部２５のアクチュエータには、制御装置４０が接続されている。制御装置４０は、操作部４１、異常検知センサ４２及び火災検知システム４３に接続されている。これにより、手動、異常の検知時、火災時等に、遮光装置Ｄ１を動作させることができる。

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、傾斜して設置された太陽光発電装置１０の上方に遮光装置Ｄ１を設置する。ここで、一つの太陽光発電装置１０に対して複数の遮光装置Ｄ１を設けるようにしてもよい。この場合には、各遮光シート３０の幅Ｌ１の合計値の幅のセルが、遮光時に電流を抑制する抵抗として機能するだけの長さになる台数を用いる。太陽光発電装置１０の配置場所の形状に応じて、複数の太陽光発電パネルをずらして配置させた場合においても、効率よく遮光シート３０によって遮光することができる。

・上記実施形態では、遮光シート３０は、巻取軸部３２の重さにより、傾斜方向に太陽光発電装置１０の表面上を滑り落ちる。遮光シート３０に付加する錘は、巻取軸部３２に限定されるものではない。

例えば、図６に示すように、巻取軸部３２の両端に車輪５０を設けてもよい。この場合には、車輪５０が太陽光発電装置１０上を転がり、遮光シート３０を展張する。この場合、巻取軸部３２と車輪５０の車軸とを別体として、両者を渦巻きバネ等で結合するようにしてもよい。この場合には、バネ力により、遮光シート３０の展張を支援することができる。

更に、図７に示すように、巻取軸部３２を太陽光発電装置１０の両端部よりも長くしてもよい。この場合には、太陽光発電装置１０の両側にガイド５１を設けてもよい。更に、収納箱２０の両側面にも、巻取軸部３２を突出させる開口部を設ける。これにより、遮光シート３０の展張を、より確実にすることができる。

・上記実施形態では、遮光シート３０は、遮光性の高い幕状物を用いる。この場合、遮光シート３０にメッセージを表示するようにしてもよい。例えば、避難誘導方向を示す内容を遮光シート３０に印字しておく。これにより、遮光シート３０を展張することにより、メッセージを表示することができる。

・上記実施形態では、遮光シート３０は、セルが直列接続で並べられた列の並び方向に対して、直行方向に遮光シート３０を展張する。遮光シート３０の展張方向は、セルの直列方向に対して直交方向に限定されるものではなく、複数のセルの直列を横断して、セルの直列を分断する角度であればよい。この場合にも、遮光シート３０によって遮光されない直列のセルの数が感電に影響しない発電量以下になるように設計する。

・上記実施形態では、ロック部２５のアクチュエータには、制御装置４０が接続されている。そして、操作部４１、異常検知センサ４２及び火災検知システム４３により、遮光装置Ｄ１を動作させる。蓋２１を回動させて、開口部２０ａを開放させる方法は、これらに限定されるものではない。例えば、所定の温度で溶融する固定材料で、蓋２１を開口部２０ａの下端に固定しておいてもよい。この場合、火災等により、固定材料の溶融温度を超えた場合に、蓋２１を回動させて、開口部２０ａを開放し、遮光シート３０を展張することができる。

・上記実施形態では、図１に示すように、傾斜して設置された太陽光発電装置１０の上方に遮光装置Ｄ１を設置する。ここで、収納箱２０（特に、太陽光発電装置１０に面した蓋２１）の表面で、太陽光を反射させるようにしてもよい。
図８に示すように、遮光装置Ｄ２の収納箱６０には、鉛直方向に近い角度で立設させた蓋６１を設ける。この蓋６１の表面には、例えば、太陽光の反射材を貼付する。なお、太陽光を反射できる構成であれば、反射材の貼付に限定されるものではなく、反射材料の塗布、鏡面仕上げ等の加工を用いることも可能である。この場合、蓋６１を閉じている時には、太陽光発電装置１０の上方に入射される太陽光を反射させて、太陽光発電装置１０に導くことができる。そして、通常時には、太陽光発電装置１０の発電量を増加させることができる。

１０…太陽光発電装置、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…太陽光発電パネル、Ｄ１，Ｄ２…遮光装置、２０，６０…収納箱、２０ａ…開口部、２１，６１…蓋、２２…回動部、２６…ノッチ、３０…遮光シート、３２…巻取軸部、３３…固定部、４０…制御装置、４１…操作部、４２…異常検知センサ、４３…火災検知システム。

Claims (6)

1. 傾斜して設置された太陽光発電装置に隣接して設置される遮光装置であって、
   遮光シートが格納された断面矩形枠状の収納部を備え、
   前記収納部は、前記格納された遮光シートに対する前記太陽光発電装置側の一側面に設けられた開口部と、前記開口部を開閉可能な蓋と、前記蓋の上端に設けられた回動部と、を有し、
   前記遮光シートは、前記収納部内に一端が固定されているとともに前記収納部内にロール状に格納されており、
   前記蓋の開放により、前記遮光シートを、前記太陽光発電装置の表面上に転がして、前記太陽光発電装置のセルが直列接続で並べられて配置された列の並び方向とは異なる方向で展張することを特徴とする遮光装置。
2. 前記遮光シートの幅は、遮光されたセルが抵抗として機能する長さであることを特徴とする請求項１に記載の遮光装置。
3. 前記蓋は、前記太陽光発電装置の異常を検知した場合に開放する開放機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の遮光装置。
4. 前記蓋は、前記太陽光発電装置の設置場所の火災検知システムの動作に基づいて開放する開放機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遮光装置。
5. 傾斜して設置された太陽光発電装置に隣接して設置される遮光装置を用いて遮光する方法であって、
   前記遮光装置に、遮光シートを格納する断面矩形枠状の収納部を設け、
   前記収納部に、前記格納された遮光シートに対する前記太陽光発電装置側の一側面に設けられた開口部と、前記開口部を開閉可能な蓋と、前記蓋の上端に設けられた回動部と、を設け、
   前記収納部内に前記遮光シートの一端を固定するとともに前記収納部内に前記遮光シートをロール状に格納し、
   前記蓋の開放により、前記遮光シートを、前記太陽光発電装置の表面上に転がして、前記太陽光発電装置のセルが直列接続で並べられて配置された列の並び方向とは異なる方向で展張させることにより、前記太陽光発電装置の少なくとも一部を遮光することを特徴とする遮光方法。
6. 前記太陽光発電装置のセルは、傾斜方向に対して横方向に並べられており、
   前記遮光装置を、前記傾斜方向の上方に設置し、
   前記遮光シートを、前記傾斜方向の下方に転がして展張することを特徴とする請求項５に記載の遮光方法。

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