JP6727527B2

JP6727527B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP6727527B2
Application number: JP2016221622A
Authority: JP
Inventors: 博福永
Original assignee: FUKUNAGA ARCHITECTURE RESEARCH INSTITUTE CO., LTD.
Current assignee: FUKUNAGA ARCHITECTURE RESEARCH INSTITUTE CO., LTD.
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-11-14
Also published as: JP2018082521A

Description

本発明は、田畑等における営農期には極力営農を妨げない太陽電池モジュールに関するものである。

本発明者は、先に田畑等において、営農を妨げず発電を行うに適した発電設備を提案した（特許文献１：特開２０１６−１５８６５号公報）。これによれば、地面よりも所定距離だけ高い位置に太陽電池パネルを設置し、発電を行える。
特開２０１６−１５８６５号公報

本発明者は、さらなる改良を検討し、より発電効率を向上できる太陽電池モジュールを案出した。より具体的には、営農期には、営農を妨げることなく発電し、しかも、非営農期には発電効率をより増加できる技術を提供しようとするものである。

第１の発明に係る太陽電池モジュールは、主受光面を有する主パネルと、副受光面を有する副パネルと、副パネルの一方の側縁を主パネルの一方の側縁に対して折り畳み自在に連結する蝶番とを備え、蝶番を閉じて、主受光面が上方からの太陽光を直接受光し、かつ、副受光面が下方からの反射光を受光する折り畳み位置と、蝶番を開き、主受光面及び副受光面の両方が上方からの太陽光を直接受光する開放位置とを取り得るように構成される。

この構成により、営農期には、太陽電池モジュールを折り畳み位置とする。即ち、蝶番を閉じて、主パネルの主受光面が上方からの太陽光を直接受光し、主として発電を行う。一方、副パネルの副受光面が下方からの反射光を受光して、副次的に発電する。本発明者の試算によれば、主パネルのみによる発電に比べ、約１１０％の発電を行える。

一方、非営農期には、太陽電池モジュールを開放位置とする。これにより、主受光面及び副受光面の両方が、上方からの太陽光を直接受光する。その結果、本発明者の試算によれば、主パネルのみによる発電に比べ、約１５０％の発電を行える。

さらに、第１の発明に係る太陽電池モジュールは、主パネルの一方の側縁と他方の側縁とを地面より農作業に支障のない所定距離高い位置においてそれぞれ支持する一対の支持梁と、開放位置において、副パネルの他方の側縁を地面より所定距離高い位置において支持する隣接支持梁又は支持板をさらに備える。

これにより、折り畳み位置及び開放位置のいずれにおいても、主パネル及び副パネルを安定した姿勢に保持することができる。

第２の発明に係る太陽電池モジュールは、第１の発明に加え、一対の支持梁及び隣接支持梁の少なくとも一部が、主梁と、主梁上に二段にそれぞれ設けられるガイドレール群とを備え、ガイドレール群のそれぞれには、主パネルがスライド自在に装着される。

この構成により、２枚の主パネルを、ガイドレール群に対してスライドさせることにより、互いに重なり合う位置と、互いに重なり合わない位置とにすることができる。特に、互いに重なり合わない位置では、２枚の主パネルが同程度受光することに成り、２倍に発電量を増加できる。

本発明によれば、田植えや稲刈り等の営農を妨げずに発電を行えるのみならず、折り畳み位置及び開放位置のいずれにおいても、発電効率を改善し、発電量を２倍以上に増加することができる。

（実施の形態１）
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールの側面図（折り畳み位置）、図１（ｂ）は、同太陽電池モジュールの側面図（開放位置）である。

図１（ａ）に示すように、本太陽電池モジュールは、主パネル１と、副パネル２とを中核の部材とする。

主パネル１は、主受光面１ａを有し、副パネル２は、副受光面２ａを有する。本形態では、主パネル１と副パネル２とは、同じ太陽電池パネルからなるが、副パネル２を主パネル１よりもやや小さいものとする等の変更は可能である。

主パネル１の下側（主受光面１ａの反対側）には、一対の布板からなる枠体３、４の上面側が固定される。

一方、枠体３、４の下面側には、副パネル２の副受光面２ａの反対側が重ね合わされ、枠体３側において、蝶番５により、副パネル２は、枠体３（即ち、主パネル１の一方の側縁）に対して折り畳み自在に連結される。

ここで、図１（ａ）に示すように、本太陽電池モジュールが折り畳み位置にあるときには、主パネル１と副パネル２とは、背中合わせの位置関係となり、副パネル２は、主パネル１の上方からの投影面積内に収まる。

主パネル１の主受光面１ａは、太陽光を直接受光するために、上向きに支持される。このため、折り畳み位置にあるときには、副パネル２の副受光面２ａは、下向きとなり、副受光面２ａは、下方からの反射光を受光することになる。

一方、蝶番５を最大限開くと、図１（ｂ）に実線で示すように、主受光面１ａと副受光面２ａは、平行となり、主受光面１ａ及び副受光面２ａの両方が上方からの太陽光を直接受光する開放位置となる。

また、図１（ｂ）に波線で示すように、折り畳み位置と開放位置との中間の位置を取ることもでき、特に、副パネル２が鉛直下向きに垂下する中間位置では、副受光面２ａも、鉛直下向きとなり、副受光面２ａは、主受光面１ａと直交することになる。

（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールの側面図（折り畳み位置）、図２（ｂ）は、同太陽電池モジュールの側面図（開放位置）である。

実施の形態２では、実施の形態１に対し、枠体３’、４’として角パイプを用いている点が相違する。その余は、実施の形態１と同様である。

（実施の形態１、２の動作）
以下、実施の形態１、２による太陽電池モジュールの動作をまとめて説明する。

図３は、本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（中間位置）、図４は、同支持梁群による支持状態を示す斜視図（開放位置）である。

以上では、太陽電池モジュールの中核部分のみを説明したが、本太陽電池モジュールは、当該中核部分に加え、支持梁群を備える。

図３に示すように、この支持梁群は、主パネル１の一方の側縁と他方の側縁とを地面より所定距離高い位置においてそれぞれ支持する一対の支持梁１０、１１と、開放位置において、副パネル２の他方の側縁（蝶番５の反対側の側縁）を地面より所定距離高い位置において支持する隣接支持梁１１又は支持板をさらに備える。

かかる支持梁群を用いると、折り畳み位置及び開放位置のいずれにおいても、主パネル１及び副パネル２を安定した姿勢に保持することができる。

支持梁群１０〜１２は、主パネル１及び副パネル２を地面より農作業に支障のない所定距離高い位置において支持可能であれば、任意である。例えば、特許文献１のように、内部にワイヤを通したパイプを使用することもできる。また、他の営農方発電で用いられているように、仮設材、単管パイプ（例えば、直径４８．６ｍｍ等）、形鋼等を用いて柱梁を構成する架台としても良い。

中間位置では、図３に示すように、副受光面２ａが鉛直下向きに垂下した姿勢となるが、主パネルのみによる発電に比べ、相当程度高い効率で発電を行える。しかしながら、単に副受光面２ａを垂下させただけで支持しないと、強風時に副パネル２があおられて危険となることも考えられる。

したがって、本発明では、図１（ａ）、図２（ａ）に示す折り畳み位置と、図４に示す開放位置のいずれかを使用することを基本とする。

即ち、営農期には、太陽電池モジュールを折り畳み位置とし、主受光面１ａと副受光面２ａを背中合わせにする。つまり、蝶番５を閉じて、主パネル１の主受光面１ａが上方からの太陽光を直接受光し、主として発電を行う。

一方、副パネル２の副受光面２ａが下方からの反射光を受光して、副次的に発電する。本発明者の試算によれば、主パネルのみによる発電に比べ、約１１０％の発電を行える。

これを行う場合、地面が水田であるとより好都合である。なぜなら、水田に張られた水が鏡の代わりになって、反射光が強くなるためである。なお、稲が育つ時期には、稲自体が反射材となり得るものであり、それによる発電も期待できる。

一方、非営農期には、図４に示すように、太陽電池モジュールを開放位置とする。こうすると、主受光面１ａ及び副受光面２ａの両方が、平行になり、上方からの太陽光を直接受光する。その結果、本発明者の試算によれば、主パネルのみによる発電に比べ、副パネルが主パネルと同規模である場合、非営農期は発電量が約２倍に、年間では約１６０％発電量が増加する。

以上において、折り畳み位置、中間位置及び開放位置のいずれにおいても、主パネル１のみによる発電効率を上回る効率が得られ、実用上極めて有利となる。発電量が増加する分、売電収入が増加し、発電コストが減少する。

加えて、特許文献１に記載の構成を採用し、太陽電池パネルの枚数を増やしても、強度的に十分支持できることが発明者により確認されている。右構成によると、太陽電池モジュールを簡便に上下に移動させることができる。また、ワイヤーをウインチ等の機械と組み合わせると、より速く楽に移動させることができる。また、副パネル２を回転させる際に、仮設足場や立馬等を設けなくとも、容易に作業が行える。

（実施の形態３）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールの側面図（スライド前）、図５（ｂ）は、同太陽電池モジュールの側面図（スライド後）である。

実施の形態３では、実施の形態１に対し、一対の支持梁１０’、１１’及び隣接支持梁１２’の構成及び主パネル１が、２枚に増えている点が異なる。その余は、実施の形態１と同様である。なお、一対の支持梁１１’及び隣接支持梁１２’の構成は、一対の支持梁１１’に対し向きが異なるのみであるから、以下、一対の支持梁１０’のみを説明する。

図５（ａ）に示すように、一対の支持梁１０’は、両端部にフック２０ａがそれぞれ設けられる主梁２０と、主梁２０の一段上に設けられるガイドレール２１と、ガイドレール２１の一段上に設けられるガイドレール２２とを有する。

ここで、主梁２０、蝶番５及び副パネル２の構成は、実施の形態１と同様である。しかしながら、実施の形態３では、上下二段のガイドレール２１、２２にそれぞれ主パネル１（合計２枚）がスライド自在に装着されている。

したがって、図５（ａ）に示すように、２枚の主パネル１を副パネル２の真上の位置に重ねて位置させると、上方の主パネル１は受光するものの、下方の主パネル１はほとんど受光しない。営農期に、より強い光を下方へ至らせる必要があれば、この状態とすると良い。

しかしながら、営農期であっても発電量を増やしたい場合や、非営農期には、図５（ｂ）に示すように、２枚の主パネル１を矢印Ｎ１、Ｎ２方向（互いに反対方向）にスライドさせ、２枚の主パネル１の両方がほぼ同様に受光するようにするとよい。なお、スライドさせる方向は、図５（ｂ）の逆にしても良い。

（実施の形態３の動作）
以下、実施の形態３による太陽電池モジュールの動作を説明する。
図６は、本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（中間位置、スライド前）、図７は、本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（開放位置、スライド後）である。

上述したように、実施の形態３では、２枚の主パネル１をスライドさせることができる。従って、図５（ａ）に示す状態で、副パネル２を中間位置とすると、図６に示す状態となる。

一方、図５（ｂ）に示すように、２枚の主パネル１の両方が重ならないようにスライドさせ、かつ、副パネル２を開放位置とすると、図７に示す状態となる。

図７を図４と比較すると、ほぼ２倍の主パネル１が受光することになる点が理解されよう。これにより、実施の形態３によれば、さらに発電量を増加することができる。

実施の形態３によると、さらに次の利点が得られる。まず風について、台風等の強風時には、展開又は反転させたパネルを折り畳み位置に戻し、パネル同士の間隔を空けると良い。こうすると、風が抜けやすくなり、強風時においても、発電設備を保全できる。

また、実施の形態３によると、作物の性質にも対応しやすくなる。即ち、パネルを反転したり、スライドさせることにより、発電量を調整できるだけでなく、パネル下で生産する農作物の種類によって、パネルの実質的な量を調整し、農作物が必要とする日当たりを確保できる。例えば、稲などのように比較的太陽光を多く必要とする作物を生産する際には、営農期にはパネルをできるだけ重ね合わせ、より多くの日当たりを確保し、非営農期には、パネルを最大限広げて発電量を増やすと良い。また、タマリュウを生産する際には、タマリュウは日陰に強いので、１年間を通して最大限パネルを広げて発電すると良い。さらに、茶を生産する際には、季節に応じて日当たり、日陰を調整する必要があるので、季節に合わせて展開するパネルの広さを適宜調整すると良い。

（ａ）本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールの側面図（折り畳み位置）（ｂ）同太陽電池モジュールの側面図（開放位置）（ａ）本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールの側面図（折り畳み位置）（ｂ）同太陽電池モジュールの側面図（開放位置）本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（中間位置）本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（開放位置）（ａ）本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールの側面図（スライド前）（ｂ）同太陽電池モジュールの側面図（スライド後）本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（中間位置、スライド前）本発明の支持梁群による支持状態を示す斜視図（開放位置、スライド後）

１主パネル
１ａ主受光面
２副パネル
２ａ副受光面
３、３’、４、４’ 枠体
５蝶番
１０、１１、１０’、１１’ 一対の支持梁
１２、１２’ 隣接支持梁
２０主梁
２０ａフック
２１、２２ガイドレール

Claims

主受光面を有する主パネルと、
副受光面を有する副パネルと、
前記副パネルの一方の側縁を前記主パネルの一方の側縁に対して折り畳み自在に連結する蝶番とを備え、
前記蝶番を閉じて、前記主受光面が上方からの太陽光を直接受光し、かつ、前記副受光面が下方からの反射光を受光する折り畳み位置と、
前記蝶番を開き、前記主受光面及び前記副受光面の両方が上方からの太陽光を直接受光する開放位置とを取り得るように構成され、
前記主パネルの前記一方の側縁と他方の側縁とを地面より農作業に支障のない所定距離高い位置においてそれぞれ支持する一対の支持梁と、
前記開放位置において、前記副パネルの他方の側縁を地面より前記所定距離高い位置において支持する隣接支持梁又は支持板をさらに備える太陽電池モジュール。
前記一対の支持梁及び前記隣接支持梁の少なくとも一部が、
主梁と、
前記主梁上に二段にそれぞれ設けられるガイドレール群とを備え、
前記ガイドレール群のそれぞれには、前記主パネルが互いに重なり合う位置と互いに重なり合わない位置とすることができるようにスライド自在に装着される請求項１記載の太陽電池モジュール。