JP7043105B1

JP7043105B1 - 太陽光を利用した発電方法及び発電装置

Info

Publication number: JP7043105B1
Application number: JP2021147500A
Authority: JP
Inventors: 智柳原
Original assignee: イーグル設計株式会社
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2041-09-10
Also published as: US20230080045A1; EP4148986A3; KR20230038115A; CN115800907A; JP2023040489A; EP4148986A2

Abstract

【課題】太陽光を反射させて太陽光パネルに当てることで発電することが出来る発電装置の提供。【解決手段】太陽光１２が当たる適当な位置には反射パネル７，８、４，５，６を配置し、これら反射パネルを介して反射した太陽光１２を太陽光パネル１，２に当てることで発電することが出来る。【選択図】図１

Description

本発明は、狭い敷地であっても太陽光を利用して効率よく発電することが出来る太陽光を利用した発電方法及び発電装置に関するものである。

太陽光発電とは、シリコン半導体などに光が当たることで電気が発生する現象を利用し、太陽の光エネルギーを太陽電池（半導体素子）により直接電気に変換する発電方法である。すなわち、太陽光パネルが太陽の光を受けることで電気が発生し、「光電効果」と呼ばれる。

波長の長い、弱い光エネルギーだと光電効果は小さく、できるだけさまざまな波長の光を利用して光電効果を起こさせ、そこからできた電子を飛ばさずに電気として利用するために、太陽光発電の太陽電池はシリコンなどの半導体を使用している。半導体は、強い短い波長の光より、少し弱い光でも光電効果を起こさせることができ、発生した電子を特定の方向に流す。そのため電子を電気として使うことができるようになる。

ところで、環境保全のために、近年では太陽光を利用した発電が普及し、住宅の屋根に太陽光パネルを取付けて発電し、家庭用の電気として利用している。
また、個人的に利用する電気であれば、住宅の屋根に太陽光パネルを取付けることで効果を得ることは出来る。しかし、工場で使う電気や学校、病院などで必要とする電気は、建物の屋根に太陽光パネルを取付けただけでは必要な電気を得ることは出来ない。

その為に、最近では広い空き地に多数の太陽光パネルを設置している場合も多い。また、比較的低い山であれば、多くの樹木を伐採して傾斜した広い空き地を作り、ここに多くの太陽光パネルを設置する場合も見受けられる。
しかし、大都市などでは、太陽光パネルを設置することが出来る広い敷地はなく、その為に地方の丘や低い山の斜面が利用される。

ところで、山や丘の樹木を伐採して広い傾斜面を造成することで、近年多発する大雨によって土石流が発生し、大きな災害を引き起こす原因に成っている。
特開２０１４－９５２８１号に係る「太陽光パネルの架台及びその設置工法」は、太陽光パネルを山の斜面等の自然地に設置するものである。
太陽光パネルを支持する架台は、中央にセンターブロックを存在させて周囲に十字形に延びる二本の線状部を有する鋼材からなる十字枠と、周囲に鋼材を張り巡らせて十字枠の上に載せられる四角形枠とで「田形架台」を構成し、「田形架台」のうちの四角形枠で太陽光パネルを支持するとともに、センターブロックに固定棒を地中に刺し込むことによって「田形架台」を地面上に固定することが出来る。

特開２０１３－２０４３３１号に係る「太陽光パネル設置構造及び太陽光パネル設置施工方法」は、太陽光パネルの下に潜り込む作業を不要として施工性をよくし、かつ多数の太陽光パネルを隙間なく設置可能な架台である。
特開２０１４－９５２８１号に係る「太陽光パネルの架台及びその設置工法」特開２０１３－２０４３３１号に係る「太陽光パネル設置構造及び太陽光パネル設置施工方法」

このように、太陽光パネルを用いて発電することが出来る装置は色々知られている。しかし、従来の太陽光パネル発電装置は、住宅の屋根や広大な空き地など、太陽光が直接当たる場所に多数枚の太陽光パネルを配列している。
したがって、大きな電気を発生する為には、広い敷地が必要となり、その為に人口が密集する都会では太陽光パネルにて大きな電気を起こすことは不可能である。
本発明が解決しようとする課題はこの問題点であって、太陽光が直接当たらない日陰（間接太陽光）であっても、また大きな敷地を使うことの出来ない都会であっても、大きな電気を発生することが出来る太陽光パネル発電装置、及び太陽光パネルを用いた発電方法を提供する。

本発明に係る太陽光パネルを用いた発電方法は、太陽光パネルに太陽光が直接当たらない日陰となる場所であっても、すなわち、間接太陽光であっても発電することができるように構成している。
そこで、本発明では反射パネルを備え、反射パネルによって太陽光を反射し、反射した太陽光を太陽光パネルに当てることで発電することが出来る。
ここで、太陽光パネルの具体的な構造及び配列形態、また、反射パネルの具体的な構造及び配置構造は限定しないことにする。

例えば、複数枚の太陽光パネルを積層した構造とし、２枚の太陽光パネルは対を成して上下に配列している。対を成す２枚の太陽光パネルは、上側の太陽光パネルは表向きとし、下側の太陽光パネルは裏向きを成して配置されている。そして、対を成す２枚の太陽光パネルは１組をなし、間に空間を設けて一定間隔で上下方向に配列している。
そして、上記空間には上側反射パネルと下側反射パネル、及び中間反射パネルが配置されている。

さらに、積層した太陽光パネルの周囲には、垂直に起立する反射パネルが設けられ、起立する側面の反射パネルは、間に隙間を設けて内側反射パネルと外側反射パネルにて構成している。
本発明の太陽光パネル発電装置は、ビルの建造物のように構成され、この建造物内に複数枚の太陽光パネルが積層状態を成して取付けられている。勿論、同一面に１枚の太陽光パネルを配置する場合に限るものではなく、複数枚の太陽光パネルを並列することもある。

本発明に係る太陽光パネル発電装置は、複数枚の太陽光パネルが上下方向に積層して構成され、間には反射パネルが介在している。したがって、太陽光は反射パネルを介して積層されている各太陽光パネルに当たり、大きな電気を発生することが出来る。すなわち、積層した複数枚の太陽光パネルに太陽光が直接当たる場合と同じ大きさの電気が発生する。

本発明の太陽光パネル発電装置は、太陽光パネルに太陽光が直接当たる場合に限らず、太陽光が直接当たらない場合には、反射パネルを介して反射する太陽光が当たることで同じように電気を起こすことが出来る。
例えば、太陽光が直接当たらない場所である橋の下側であっても太陽光パネルを配置することで発電することが出来る。また、暗いトンネル内であっても太陽光パネルを設置することで反射パネルを用いて太陽光が当たるならば発電することが可能となる。

大きなビルを建設し、このビル内に多数枚の太陽光パネルを配列・積層することが出来、大都会であっても限られた敷地に多数枚の太陽光パネルを設置することが可能である。
勿論、各家庭であれば、住宅の屋根に太陽光パネルを設置する場合に限らず、住宅の比較的狭い空間に建造物を設置し、該建物内に複数枚の太陽光パネルを配列・積層することで個人が必要とする電気を手軽に起こすことが可能となる。

本発明に係る太陽光パネル発電装置を示す実施例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図。図１（ｂ）の一部断面拡大図。図２のＢ部拡大図であって、反射パネルに設けている反射部を示す詳細図。

本発明に係る太陽光パネル発電装置は、太陽光が太陽光パネルに直接当たる場合に限らず、反射パネルに当たって反射した太陽光が太陽光パネルに当たる場合も含まれる。したがって、太陽光が全く当たらない橋の下側であっても、太陽光パネルを設置することで発電することが出来る。
また、太陽光が当たらないトンネル内であっても、太陽光が反射パネルを介して太陽光パネルに当てることも可能である。

図１は本発明に係る太陽光パネル発電装置を示す実施例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。同図の１は上面側太陽光パネル、２は下面側太陽光パネル、３は固定金具、４は上側反射パネル、５は中間反射パネル、６は下側反射パネルをそれぞれ表わしている。また、７は内側反射パネル、８は外側反射パネルである。
このように、太陽光パネル発電装置は、複数枚の太陽光パネル１，２・・・が積層された建造物として構成している。

本発明の太陽光パネル発電装置は、上面側太陽光パネル１と下面側太陽光パネル２とは対を成した一対の太陽光パネル９，９・・・とし、これら一対の太陽光パネル９，９・・・は一定の間隔をおいて上下方向に配列している。
ここで、上記上面側太陽光パネル１と下面側太陽光パネル２の具体的な構造は限定されないが、これら太陽光パネル１，２に太陽光が当たることで電気を発生することが出来る。太陽光は最上段に位置する上面側太陽光パネル１には当るが、それより下側に位置する下段の太陽光パネル１，２・・・に太陽光が直接当たることはなく、その為に電気を発生することは出来ない。

そこで、本発明の太陽光パネル発電装置は、周辺に内側反射パネル７と外側反射パネル８が対を成して垂直に起立して配置されている。対を成して配置している内側反射パネル７と外側反射パネル８の間には隙間１０が設けられ、該隙間１０の上端開口１１から太陽光が入射する。そして、開口１１から入射した太陽光は、内側反射パネル７と外側反射パネル８に設けている多数の反射部に当たって色々な方向に反射する。

反射した太陽光は上記上側反射パネル４に設けている反射部、中間反射パネル５に設けている反射部、及び下側反射パネル６に設けている反射部に当たって反射し、これら反射部からあらゆる方向へ反射した太陽光は上面側太陽光パネル１及び下面側太陽光パネル２に当たる。その結果、上面側太陽光パネル１及び下面側太陽光パネル２は電気を発生することが出来る。

図１に示す実施例では、対を成す上面側太陽光パネル１と下面側太陽光パネル２が固定金具３によって支持された合計６枚の太陽光パネル１，２・・・、及び底に配置した上面側太陽光パネル１から電気が発生する。
すなわち、１枚の太陽光パネルが設置される敷地において、７枚の太陽光パネルに相当する電気が発生する。
上記固定金具３，３・・・の先端は内側反射パネル７，７・・・に固定され、対を成す上面側太陽光パネル１と下面側太陽光パネル２をほぼ水平に支えている。

図２は図１（ａ）の一部断面拡大図であり、内側反射パネル７と外側反射パネル８の間に設けられる隙間１０の上端開口１１から入射する太陽光１２の反射状態を示す具体例である。
斜め上方右側から入射する太陽光１２は外側反射板８に当り、太陽光１２は外側反射板８から反射して内側反射板７に当たる。そして、内側反射板７に設けた通光孔１４から太陽光１２は通過して中間反射パネル６にあたり、該中間反射パネル６から下側太陽光パネル２及び上側太陽光パネル１に当たる。
図２では、説明の都合上、太陽光１２を１本の線で表しているが、実際にはあらゆる方向へ反射して下側太陽光パネル２及び上側太陽光パネル１に達する。

ところで、外側反射パネル８、内側反射パネル７、及び中間反射パネル５、下側反射パネル６、上側反射パネル４には円錐形穴をした反射部１３，１３・・・が設けられている。反射部１３は光が反射することが出来る表面を有し、円錐形穴の中心部には通光孔１４を形成している。図３は反射パネルに形成している反射部１３を示す具体例であり、図２のＢ部拡大図を示している。
したがって、反射部１３に当った光は適当な方向に反射し、通光孔１４からは光が直進し、別な反射パネルに当って更に反射することが出来る。複数の反射パネルに次々に当り、最後には上面側太陽光パネル１及び下面側太陽光パネル２に当たる。

本発明の太陽光パネル発電装置は、図１に示すように複数枚の太陽光パネル１，２・・・を積層する構造に限定するものではなく、太陽光を直接受けることが出来ない場所に太陽光パネルを設置することが出来る。すなわち、反射パネルを適当な位置に配置することで太陽光を導き、間接太陽光が太陽光パネルに当たって発電することが出来る。

例えば、太陽光が直接当たらない大きな橋の下側に太陽光パネルを設置し、該太陽光パネルに反射パネルを介して太陽光を導くことが可能である。同じように、長いトンネル内にも太陽光パネルを配置し、複数枚の反射パネルを介して外からの太陽光を導き入れて太陽光パネルに当てることが出来る。

１上面側太陽光パネル
２下面側太陽光パネル
３固定金具
４上側反射パネル
５中間反射パネル
６下側反射パネル
７内側反射パネル
８外側反射パネル
９一対の太陽光パネル
10 隙間
11 開口
12 太陽光
13 反射部
14 通光孔

Claims

太陽光パネルを用いて電気を発生する方法において、複数枚の太陽光パネルを積層状態とし、積層した太陽光パネルの周りには、間に隙間を有して対を成す内側反射パネル及び外側反射パネルを起立して配置し、上端には開口を設けて太陽光が入射し、上面側太陽光パネルと下面側太陽光パネルは表裏が対をなして一対の太陽光パネルとし、対を成す上記太陽光パネルを複数積層すると共に、上下対を成す太陽光パネル間には反射パネルを介在し、該反射パネルによって太陽光が反射し、上記上面側太陽光パネル及び下面側太陽光パネルに当たって発電することを特徴とする太陽光パネルを用いた発電方法。
太陽光を太陽光パネルに当てて発電することが出来る太陽光パネル発電装置において、複数枚の太陽光パネルを積層状態とし、積層した太陽光パネルの周りには、間に隙間を有して対を成す内側反射パネル及び外側反射パネルを起立して配置し、上端には太陽光が入射する開口を設け、上面側太陽光パネルと下面側太陽光パネルは表裏が対をなして一対の太陽光パネルとし、対を成す上記太陽光パネルを複数積層すると共に、上下対を成す太陽光パネル間には反射パネルを介在し、該反射パネルによって反射した太陽光が上記上面側太陽光パネル及び下面側太陽光パネルに当てることで発電することを特徴とする太陽光パネルの発電装置。