JP6389840B2 - 遮光兼用太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物の採光部分から室内に入射する太陽光を部分的に太陽電池セルで遮光することにより、室内で必要とされる光量を確保しつつ、太陽光発電を行う太陽光発電装置に関し、例えば、植物栽培温室等の農業分野の建物内への採光量制御を行いながら、遮光した太陽光を発電に利用する太陽光発電装置に関するものである。

温室やアトリウムなどの建物内の採光部分の直下に、複数枚の太陽電池セルを透明な合成樹脂で被覆してなる薄型軽量太陽電池モジュールを配設し、あるいは複数の該薄型軽量太陽電池モジュールを配設した構成の太陽電池アレイを設け、建物内への採光は太陽電池モジュールの太陽電池セルと太陽電池セルの間及び／又は太陽電池アレイの太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの間から行う太陽光発電システムが特許文献１に提案されている。具体的には、太陽電池モジュール又は太陽電池アレイをシート状に構成し、シート状に構成した太陽電池モジュール又は太陽電池アレイの全部又は一部を収納できる巻き取り式の収納機構（図９）を設け、建物内への採光量を調整できるようにする。また、太陽電池アレイを、太陽電池モジュールと太陽光透過部分が屈曲自在に接続配列された展開・収縮自在の蛇腹式の構成とし、あるいは太陽電池モジュールと太陽光透過部分が配置されてなる複数のサブアレイがスライドして展開、収納される展開・収納自在のスライド式の構成（図１１）とし、駆動機構で展開・収縮又は展開・収納させることが提案されている。

特開２００２−２６３５７号公報

本発明は、上記従来のものとは異なる構成で、採光調整と太陽光発電とを同時に行うことができる太陽光発電装置を提供することを目的としている。

以下、添付図面の符号を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記課題を解決するための、本発明の太陽光発電装置１は、建物内の採光部分の直下に設けられる支持枠２上に、矩形状の複数の太陽電池積層シート（以下単に「シート」ということがある。）６ａ，６ｂ，６ｃを一端側へ収束させた状態から他端側へ展開させた状態へ収束、展開できるように支持して構成される。支持枠２上の収束側端から展開側端までの間に、一対の吊りワイヤＷ１が、水平に、互いに平行に張られる。吊りワイヤＷ１は、支持枠２の展開側への繰り出し状態と収束側への繰り戻し状態との間で延線方向に繰り出し繰り戻し自在である。一対の吊りワイヤＷ１は、モータ５のような牽引機構により、繰り出し状態と繰り戻し状態との間で同時に繰り出し繰り戻しされる。矩形状の複数の太陽電池積層シート６ａ，６ｂ，６ｃが、それぞれ上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に吊られ、吊りワイヤＷ１の延線方向に並ぶ。相隣接するシート６ａ，６ｂ，６ｃの上辺の両端部同士は、一対の連結ワイヤＷ２で所定の間隔を置いて連結される。また下辺の両端部同士は、引き上げワイヤＷ３で所定の間隔を置いて連結される。最も展開側に配置されるシート６ａは、上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に係止され、常に吊りワイヤＷ１の繰り出し繰り戻しと共に移動する。このシート６ａ以外のシート６ｂ，６ｃは、上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に所定の摩擦力を持って相対移動自在に吊られる。連結ワイヤＷ２は、吊りワイヤＷ１が繰り出し状態にあるとき緊張状態にあるように、その長さが設定される。引き上げワイヤＷ３は、展開側端において最も展開側に配置されるシート６ａの下辺部両端付近に係止され、中間部において他の各シート６ｂ，６ｃの下辺部両端付近に所定の相互間隔を置いて係止され、収束側端において支持枠２に係止される。引き上げワイヤＷ３は、吊りワイヤＷ１が繰り出し状態にあるとき、緊張状態にあって、複数のシート６ａ，６ｂ，６ｃをほぼ水平に転倒させて並ばせるようにその長さが設定される。

本発明の太陽光発電装置１は、不使用時に、太陽電池積層シート６ａ，６ｂ，６ｃが支持枠３の一端側に重なるように収束された繰り戻し状態にある。牽引機構５を起動して吊りワイヤＷ１を繰り出すと、３つの太陽電池積層シート６ａ，６ｂ，６ｃが、相互に連結ワイヤＷ２との係止間隔をおいて配列され、かつ引き上げワイヤＷ３の緊張により、シート６ａ，６ｂ，６ｃの全てがほぼ水平に転倒した展開状態となる。これにより、建物の採光部から入射する太陽光の多くを遮蔽して下方への入射を制限すると同時に、シート６に受けた太陽光により発電を行うことができる。

本発明に係る太陽光発電装置全体の概略的斜視図である。 図１の太陽光発電装置の繰り出し状態の正面図である。 図１の太陽光発電装置の繰り出し状態の平面図である。 図１おけるＩＶ部の拡大斜視図である。 図１おけるＶ部の拡大斜視図である。 図１おけるＶＩ部の拡大斜視図である。 図１の太陽光発電装置の収束状態の一部の正面図である。 図２のＶＩＩＩ部分の拡大図である。 図２のＩＸ部分の拡大図である。 図２のＸ部分の拡大図である。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３において、太陽光発電装置１は、図示しない温室などの建物内の採光部分の直下に設けられる支持枠２上に複数の太陽電池積層シート６を一端側へ収束（図７）させたり、他端側へ展開させたり（図２）できるように構成される。建物が温室であれば、支持枠２の下方に植物が栽培される。

支持枠２は、収束側から展開側へ水平に延びる平行一対の縦枠３ａ，３ｂと、この縦枠３ａ，３ｂの収束側端同士を連結する横枠３ｃおよび展開側端同士を連結する横枠３ｄとからなる矩形の上枠部３を具備する。

上枠部３の収束側の横枠３ｃから展開側の横枠３ｄの間に、一対の吊りワイヤＷ１が、水平に、互いに平行に張られる。吊りワイヤＷ１は、図２，図３に示すように、展開側へ繰り出してシート６を展開させた状態と、図７に示すように収束側へ繰り戻してシート６を収束させた状態との間で延線方向に繰り出し繰り戻し自在である。

図示の実施形態において、一対の吊りワイヤＷ１は、上枠部３上に設けられた複数のプーリ４（４ａ〜４ｆ）を介して張り回された１本の無端ワイヤの一部で構成される。すなわち、無端ワイヤは、プーリ４ａ−４ｂ−４ｃ−４ｄ−４ｅ−４ｆ−４ａの順に掛け回され、プーリ４ｃ−４ｄ間と、プーリ４ｆ−４ａ間の平行延線部が、常時同一方向へ引き回されることになる。ここでは、この平行延線部を個別の一対の吊りワイヤＷ１として説明する。

上枠部３上にワイヤＷ１を引き回すための牽引機構を構成するモータ５が取り付けられる。モータ５は、無端ワイヤを正逆両方向に引き回すことにより、それの平行延線部である一対の吊りワイヤＷ１を、図２，３に示す繰り出し状態と、図７に示す繰り戻し状態の間で同時に延線方向に繰り出し繰り戻しする。一対の吊りワイヤＷ１は、それぞれ個別に張って、伝動機構を介してモータ５に接続することもできる。

矩形状の複数（図において３枚）のシート６（６ａ，６ｂ，６ｃ）が、吊りワイヤＷ１の延線方向に並んで、それぞれ上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に吊られる。相隣接するシート６の上辺の両端部同士は、一対の連結ワイヤＷ２で所定の間隔を置いて連結され、また下辺の両端部同士は引き上げワイヤＷ３で所定の間隔を置いて連結される。

引き上げワイヤＷ３の収束側は、上枠部３に設けられたプーリ７を介して支持枠２に係止される。

最も展開側に配置されるシート６ａは、上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に係止され、常に吊りワイヤＷ１の繰り出し繰り戻しと共に移動する。吊りワイヤＷ１は、図２，３に示すように、シート６ａが、支持枠２の展開側端に取り付けられたリミットスイッチ９に到達する位置まで繰り出され、図７に示すように、シート６ｃが支持枠２の収束側に取り付けられたリミットスイッチ１０に到達する位置まで繰り戻される。

シート６ｂ，６ｃは、上辺の両端部において一対の吊りワイヤＷ１に延線方向に相対滑動自在に吊られる。シート６ｂ，６ｃは、吊りワイヤＷ１の繰り出し時には、吊りワイヤＷ１と共に、あるいは連結ワイヤＷ２を介してシート６ａに引かれ、展開側へ引き出され、また繰り戻し時には、吊りワイヤＷ１と共に、支持枠２の収束側に重なるように戻される（図７）。

連結ワイヤＷ２は、吊りワイヤＷ１が図２、図３に示す繰り出し状態にあるとき、緊張状態にあるように、その長さが設定される。

引き上げワイヤＷ３は、図２，図３に示すように、吊りワイヤＷ１が繰り出し状態にあるとき、緊張状態にあって、シート６ａ，６ｂ，６ｃの下縁部を引き上げることにより、これらをほぼ水平に並ばせるように、その長さが設定される。

図７、図８に示すように、シート６ａは、その上下縁部にアルミアングル材１１，１２を沿わせて補強したものである。上部のアングル材１１の両端部の上面にヒンジ１３の一方の羽根が固着され、他方の羽根に吊り金具１４が固着される。吊り金具１４は、吊りワイヤＷ１に掛けられ、締め付け金具１５で、吊りワイヤＷ１に係止される。また他方の羽根には、連結ワイヤＷ２の先端が係止される。下部のアングル材１２の一端部には、引き上げワイヤＷ３の先端が係止される。

図７、図９、図１０に示すように、シート６ｂ，６ｃも、固定シート６ａと同様、上下縁部にアルミアングル材１１，１２を沿わせて補強したものである。同様に、アングル材１１にヒンジ１３が固着され、羽根に吊り金具１４が固着される。吊り金具１４は、吊りワイヤＷ１に掛けられるが、係止されず、吊りワイヤＷ１に対して延線方向に滑動できる。ヒンジ１３の羽根には、連結ワイヤＷ２の中間部が係止され、隣接するシート６との間隔が保たれる。下部のアングル材１２の両端部には、引き上げワイヤＷ３の中間部が係止される。引き上げワイヤＷ３の基端側は、プーリ７を介して支持枠２に係止される。

なお、図２、図３に示すように、緊張状態にある引き上げワイヤＷ３を緩める方向に繰り出す長さを手動により又は図示しないモータ等により調整自在に構成すれば、その緊張度によって、複数のシートの角度を水平から垂直まで調整可能である。

太陽光発電装置１は、不使用時において、シート６ａ，６ｂ，６ｃが支持枠３の一端側に重なるように収束された繰り戻し状態にある（図７）。この状態から、モータ５を起動して吊りワイヤＷ１を繰り出すと、当初３つの太陽電池積層シート６ａ，６ｂ，６ｃが、同時に展開側へ移動し、図４に示すように、引き上げワイヤＷ３の収束側が緊張する。シート６ｃの下辺が引き止められ、上辺が展開側へ引かれるので、その垂下角度を縮小するように展開側へ転倒する。さらに、シート６ａ，６ｂは、シート６ｃから離れるように移動を継続し、図１，図５に示すように、引き上げワイヤＷ３の係止区間が順次緊張して、シート６ａ，６ｂが垂下角度を縮小するように展開側へ転倒し、最終的に連結ワイヤＷ２および引き上げワイヤＷ３の両者が共に緊張して、シート６ａ，６ｂ，６ｃの全てがほぼ水平に転倒した完全展開状態（図２，図３）となる。これにより、建物の採光部から入射する太陽光の多くを遮蔽して下方への入射を制限すると同時に、太陽電池積層シート６に受けた太陽光により発電を行うことができる。

不使用時には、吊りワイヤＷ１を繰り戻すと、シート６ａ，６ｂ，６ｃ順次収束側へ戻され、図７に示す繰り戻し状態に戻って、シート６ａ，６ｂ，６ｃが支持枠２の収束側に重なるように収納される。

１ 太陽光発電装置
２ 支持枠
３ 上枠部
３ａ 縦枠
３ｂ 縦枠
３ｃ 横枠
３ｄ 横枠
４（４ａ〜４ｆ） プーリ
５ モータ
６ 太陽電池積層シート
６ａ 太陽電池積層シート
６ｂ 太陽電池積層シート
６ｃ 太陽電池積層シート
７ プーリ
９ リミットスイッチ
１０ リミットスイッチ
１１ 上部アンクル材
１２ 下部アングル材
１３ ヒンジ
１４ 吊り金具
１５ 締め付け金具
Ｗ１ 吊りワイヤ
Ｗ２ 連結ワイヤ
Ｗ３ 引き上げワイヤ

Claims (3)

1. 建物内の採光部分の直下に設けられる支持枠と、
   この支持枠上の一端側である収束側の端から他端側である展開側の端までの間に水平に、互いに平行に張られ、展開側への繰り出し状態と収束側への繰り戻し状態との間で延線方向に繰り出し繰り戻し自在の一対の吊りワイヤと、
   前記支持枠上に設けられ、前記一対の吊りワイヤを、繰り出し状態と繰り戻し状態との間で同時に繰り出し繰り戻しする牽引機構と、
   それぞれ上辺の両端部が前記一対の吊りワイヤに吊られて当該吊りワイヤの延線方向に並ぶ矩形状の複数の太陽電池積層シートと、
   相隣接する前記太陽電池積層シートの上辺の両端部同士を所定の間隔を置いて連結する一対の連結ワイヤと、
   相隣接する前記太陽電池積層シートの下辺の両端部同士を所定の間隔を置いて連結する引き上げワイヤと、を具備し、
   前記複数の太陽電池積層シートのうち、最も展開側に配置される太陽電池積層シートは、吊りワイヤの繰り出し繰り戻しに常時連動して移動するように上辺の両端部において前記一対の吊りワイヤに係止され、
   前記最も展開側に配置される太陽電池積層シート以外の太陽電池積層シートは、上辺の両端部において前記一対の吊りワイヤに所定の摩擦力を持って相対移動自在に係合され、
   前記連結ワイヤは、前記吊りワイヤが繰り出し状態にあるとき緊張状態にあるように、その長さが設定され、
   前記引き上げワイヤは、一端側において前記最も展開側に配置される太陽電池積層シートの下辺の両端部付近に係止され、中間部においてその他の太陽電池積層シートシートの下辺の両端部付近に所定の相互間隔を置いて係止され、他端側において前記支持枠に係止され、前記吊りワイヤが繰り出し状態にあるとき、緊張状態にあって、前記複数の太陽電池積層シートをほぼ水平に並ばせるように、その長さが設定されることを特徴とする遮光兼用太陽光発電装置。
2. 前記支持枠は、収束側端から展開側端へ水平に延びる平行一対の縦枠と、この縦枠の収束側端同士および展開側端同士を連結する平行一対の横枠とを有する矩形の上枠部を具備し、
   前記一対の吊りワイヤは、前記上枠部上に複数のプーリを介して張り回された１本の無端ワイヤにおける平行延線部からなり、
   前記第１の牽引機構は、前記無端ワイヤの平行延線部を前記繰り出し状態と繰り戻し状態の間で正逆引き回すように制御されるモータを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記引き上げワイヤは、前記吊りワイヤが繰り出し位置にあるとき、収束側端における前記支持枠に対する係止位置を変更可能に設けられ、その緊張度の調整により、前記複数の太陽電池積層シートの懸垂角度を水平から垂直まで調整自在に構成されることを特徴とする請求項１に記載の遮光兼用太陽光発電装置。

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