(54)【考案の名称】受光表面部循環処理及び処理水供給装置並びに太陽光受光及び処理水供給システム

(51)【国際特許分類】

H01L 31/042

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、受光表面部循環処理及び処理水供給装置、並びに、受光表面部循環処理及び処理水供給装置と、その装置により処理が行われる受光表面部を備えた装置を有してなる太陽光受光及び処理水供給システムに関する。

【従来の技術】

【0002】
特開平10−308523号公報には、太陽電池装置の受光面の冷却及び洗浄を行うことができる太陽電池装置として、「複数の太陽電池素子からなる太陽電池装置であって、前記太陽電池素子のバイパス回路の作動に応じて太陽電池の受光表面に流体を供給する洗浄手段を備えることを特徴とする太陽電池装置。」が開示されている。
【0003】
太陽電池による発電は、災害時等のバックアップになると共に、電力不足時には公のために資することもあるため、ますます重要性が高まりつつあるが、太陽電池による発電効率は、ある程度の温度以上となったり、受光表面部が汚れたり、受光表面部に積雪があると、低下してしまう。
【0004】
そのため従来より、太陽電池の受光表面部を水で冷却、洗浄、又は融雪するという提案がなされている。
【0005】
しかしながら、それらに使用する水自体が貴重な資源であり、特に災害時にはその重要度は大きく高まるので、水を効率的に利用することが望まれる。
【0006】

【効果】

【0040】
本考案の受光表面部循環処理及び処理水供給装置並びに太陽光受光及び処理水供給システムによれば、必要に応じ送水部を作動させることにより、太陽光を受光するための受光表面部を備えた装置の受光表面部と貯水槽の間で水を循環させつつ前記受光表面部に対する処理、例えば冷却、洗浄、融雪等の処理を行うことができる。送水部により水供給部へ送水される水は、浄化部において浄化された後の水であるから、水の随伴物により水供給部に目詰まり等の不都合が発生することが防がれる。
【0041】
浄化部において浄化された後の水は、一方において、水処理部において更に処理され、受光表面部と貯水槽の間に循環させずに利用し得る。水処理部を、所望の処理を行なうものとすることにより、処理の内容に応じ、例えば、飲用水、手洗い用水、洗濯用水、動物や魚介類等の飼育や養殖用の水として、災害等による断水時に、或いは常時、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】太陽光受光及び処理水供給システムの模式図である。
【図2】制御系の概要を示すブロック図である。

【0043】
(1) 本考案の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0044】
図面は何れも本考案の実施の形態の一例としての、受光表面部循環処理及び処理水供給装置と、その装置により処理が行われる太陽電池の受光表面部を備えた太陽電池装置を有してなる太陽光受光及び処理水供給システムに関するものである。
【0045】
太陽電池装置の太陽電池パネル10が、家屋の南向き傾斜屋根R上に、その傾斜屋根Rの上面の傾斜面に沿って設置されている。太陽電池パネル10の上面は長方形状をなし、そのほぼ全体が受光表面部10aである。図1には太陽電池パネル10の側面が表れている。受光表面部10aの下側には多数の太陽電池が満遍なく配されている。
【0046】
太陽電池パネル10の上部、中部、及び下部には、それぞれ、温度センサ、受光表面部10aの汚れを反射光で検知する汚れセンサ、受光表面部10aに対する積雪を反射光と気温により検知する積雪センサを、それぞれ温度検知部12a、汚れ検知部12b及び雪検知部12cとして備える検知器12が設けられている。
【0047】
太陽電池パネル10の上側縁に沿って、水供給部14が設けられている。水供給部14は、水平方向(図1の奥行き方向)に延設され、受光表面部10a側の軸線方向間隔おきに多数の吐出口が設けられた管状部を有するものである。吐出口から吐出した水は太陽電池パネル10の受光表面部10aに供給されて受光表面部10a上を流下する。
【0048】
太陽電池パネル10の傾斜方向下方に位置する傾斜屋根Rの下端縁の下方に、図1における手前向きに下降傾斜した樋状の受水部16が設けられている。受水部16は、水供給部14から受光表面部10aに供給されて流下した水、雨水又は融雪水、並びにそれらの水の随伴物(動植物関連や黄砂を含む砂等)を受けるものである。
【0049】
移送部18は、傾斜した樋状の受水部16の最低位置と貯水槽20を結ぶ管状をなすものであり、受水部16が受けた水、雨水又は融雪水、並びにそれらの水の随伴物を、垂直部分及び傾斜部分を経て貯水槽20へ導くものとされている。
【0050】
貯水槽20は、移送部18により移送された水及び随伴物を受け入れる受入槽20aと、その受入槽20aにおいて処理された水が供給される給水槽20bを有する。
【0051】
移送部18からの受入れは、受入槽20aの天板部に形成された受入口を通じて行われる。受入口には移送部18の先端部が連結されている。受入槽20a内の上部のうち受入口の下方位置には、受け入れた水及び随伴物から比較的大き目の固体随伴物を除去するためのストレーナ22が設けられている。ストレーナ22を通過した水は、先ず受入槽20aに貯留されて随伴する黄砂等の砂や泥粒子等及び沈殿可能なその他の物を沈殿させる。受入槽20aの上部側壁の奥側には、給水源から受入槽20aに水を補給するための補給部24の先端部が連結されており、受入槽20aの上部側壁の手前側には、貯水槽20内の過剰な水を排出するための過剰水排出管25の基端部が連結されている。補給部24は、水の補給の開始及び停止を制御するための開閉弁24aを備える。
【0052】
受入槽20aと給水槽20bの間には、上部を除いて隔壁20cが設けられており、受入槽20aにおいて随伴する黄砂等の砂や泥粒子等を沈殿させた水が、隔壁20cの上部を経て給水槽20bに供給される。給水槽20bの下部には、微生物による汚濁物質の分解・浄化処理を行う分解・浄化部26が設けられている。給水槽20bの下部側壁には、給水槽20bの水位が所定の限度水位以下であることを検知する第1水位センサ28aと、給水槽20bの水位が所定の必要水位以上であることを検知する第2水位センサ28bが水量検知部28として設けられている。
【0053】
受入槽20aと給水槽20bの上方にはそれぞれ開閉蓋を備えたマンホール20dが設けられ、受入槽20aと給水槽20bの下方にはそれぞれ排水弁20eが設けられている。給水槽20bの側壁外部には、中央処理装置及び各種インターフェースからなる制御部30a並びに電源部等を備えた制御盤30が設けられている。
【0054】
送水部32は、給水槽20bの下部に配置された送水ポンプ32aと、送水ポンプ32aから水供給部14へ水を送るための管状の送水路32bからなる。
【0055】
検知器12における温度検知部12a、汚れ検知部12b及び雪検知部12cの出力、並びに水量検知部28の出力は、それぞれ制御部30aに入力される。補給部24の開閉弁24a及び送水部32の送水ポンプ32aは、制御部30aにより制御される。なお、開閉弁24a及び送水ポンプ32aは手動制御も可能とされている。
【0056】
(2) 制御部30aは、給水槽20bの水位が所定の限度水位以下であることが水量検知部28により検知された場合、補給部24の開閉弁24aを開いて給水源から受入槽20aに水を補給させる。その後、給水槽20bの水位が所定の必要水位以上となった場合、制御部30aは補給部24の開閉弁24aを閉じて給水源からの補給を停止する。
【0057】
また、制御部30aは、温度検知部12aにより検知される温度が太陽電池の発電効率低下を招く所定温度以上となった場合、送水部32の送水ポンプ32aを作動させて水供給部14から太陽電池パネル10の受光表面部10aに水を供給する。これにより、太陽電池を冷却して太陽電池の温度上昇による発電効率低下を可及的に防止するものである。温度が所定の程度低下したことを温度検知部12aにより検知した場合は、制御部30aは送水部32の送水ポンプ32aの作動を停止させる。
【0058】
更に、制御部30aは、汚れ検知部12bにより検知される受光表面部10aの汚れが太陽電池の発電効率低下を招く所定程度以上となった場合、送水部32の送水ポンプ32aを作動させて水供給部14から太陽電池パネル10の受光表面部10aに水を供給する。これにより、受光表面部10aの汚れを洗浄して太陽電池の発電効率低下を可及的に防止するものである。受光表面部10aの汚れを所定の程度低下したことを汚れ検知部12bにより検知した場合は、制御部30aは送水部32の送水ポンプ32aの作動を停止させる。
【0059】
また更に、制御部30aは、雪検知部12cにより検知される受光表面部10aの積雪が太陽電池の発電効率低下を招く所定程度以上となった場合、送水部32の送水ポンプ32aを作動させて水供給部14から太陽電池パネル10の受光表面部10aに水を供給する。これにより、受光表面部10aの積雪を融雪して太陽電池の発電効率低下を可及的に防止するものである。受光表面部10aの積雪が融雪したことを雪検知部12cにより検知した場合は、制御部30aは送水部32の送水ポンプ32aの作動を停止させる。
【0060】
(3) 送水路32bは、その中間に設けられた導出切替弁40を介して分水路42を分岐している。
【0061】
導出切替弁40は、浄化部を構成する受入槽20a及び給水槽20bにおいて浄化された水を、水供給部14と水処理槽44(水処理部)のうち一方へ選択的に導出することを可能とする。導出切替弁40による選択の切り替えは手動で行うことができる。分水路42の先端は、水処理槽44の天板部44aの中央に設けられた散水器46に連結されている。
【0062】
水処理槽44内の水平断面形状は、例えば方形又は円形とすることができる。水処理槽44内は、上部に水平状に配設された微細フィルタ44b(濾過部)により上下に分画されている。微細フィルタ44bは、水処理槽44内のほぼ全水平断面にわたる。
【0063】
水処理槽44内の微細フィルタ44bの下方部分は処理水貯留部44cである。
【0064】
処理水貯留部44cの側壁のうち、上端部には、過剰水排出管44dが設けられ、上下中間位置に開閉弁を備えた取水口44eが設けられ、下端位置に排水弁44fが設けられている。
【0065】
(4) 導出切替弁40の導出先を水供給部14とし、送水ポンプ32aを作動させて送水部32により水供給部14へ送水することにより、水供給部14における多数の吐出口から水が吐出し、太陽電池パネル10の受光表面部10aに供給される。その水は受光表面部10a上を流下し、随伴物を伴って受水部16に至り、移送部18を介して貯水槽20の受入槽20aに受け入れられ、比較的大き目の固体随伴物の除去及び黄砂等の砂や泥粒子等の沈殿処理を経て給水槽20bに供給され、給水槽20bにおける微生物による汚濁物質の分解・浄化処理を経て送水部32により再び水供給部14へ送水される。この間に、状況に応じ雨水や融雪水も受水部16及び移送部18を経て受入槽20aに受け入れられ、必要な場合には補給部24により更に受入槽20aに水が補給される。
【0066】
このように、随伴物を含む水を循環させて再利用するものであるが、送水部32により水供給部14へ送水される水は、比較的大き目の固体随伴物の除去、黄砂等の砂や泥粒子等の沈殿処理、微生物による汚濁物質の分解・浄化処理を経た水であるから、水の随伴物により水供給部14に目詰まり等の不都合が発生することが防がれる。従って、必要に応じ送水部32を作動させることにより、太陽電池装置の受光表面部10aと貯水槽20の間で水を循環させつつ受光表面部10aに対する冷却、洗浄、融雪等の処理を行うことができ、而も、貯水槽20に非常用の水を貯留することもできる。
【0067】
一方、導出切替弁40の導出先を水処理槽44とし、送水ポンプ32aを作動させると、分水路42を経て水処理槽44へ送水される。その水(処理対象水)は、散水器46により微細フィルタ44bの処理対象水導入側である上側に散水されるので、微細フィルタ44bにより可及的に効率良く濾過処理され、微細フィルタ44bの損耗も可及的に抑えられる。
【0068】
微細フィルタ44bにより濾過処理された水は、処理水貯留部44cに貯留され、取水口44eの開閉弁を開くことにより取り出して利用することができる。
【0069】
処理水貯留部44cに濾過処理された水が十分に貯留された場合は、送水ポンプ32aの作動停止又は導出切替弁40の導出先の切り替えにより、水処理槽44への送水を停止する。
【0070】
処理水貯留部44c内の過剰な水は、過剰水排出管44dを介して排出される。
【0071】
(5) 太陽光を受光するための受光表面部を備えた装置としては、例えば、太陽電池を備えた太陽電池装置、太陽熱温水器、太陽光による光化学反応を利用する装置等を挙げることができる。
【0072】
このような受光表面部を備えた装置は、受光表面部が傾斜状態となるように(特に、太陽光を効率良く受光し得る傾斜角度に)設置することが望ましい。受光表面部を上下異なる位置に複数設ける場合は、上方に位置する受光表面部を流下した水が、下方に位置する受光表面部に供給されるものとすることが望ましい。この場合、上下複数の受光表面部が所定の傾斜面(例えば傾斜屋根の角度で傾斜する屋根上の傾斜面)に沿って配置されるものとすることができる。
【0073】
(6) 水供給部は、受光表面部に対し水(水溶液等の水系液体を含む)を供給するものであり、その例としては、管の側周部に管の軸線方向間隔おきに多数の吐出口を設けたもの、管の端部から水を吐出する1又は2以上の若しくは多数の吐出管、スプリンクラー等を挙げることができる。水供給部の位置は、例えば、受光表面部の上端部(上下異なる位置に複数の受光表面部が存在する場合は、例えば、最上部の受光表面部の上端部、又は、各受光表面部の上端部)又は受光表面部から離隔した上方等の、受光表面部の上方位置とすることができる。冷却、洗浄、融雪等の目的に応じて水供給態様をを変更するものとすることもできる。
【0074】
(7) 受水部は、少なくとも、水供給部から受光表面部に供給されて流下した水、雨水又は融雪水、並びにそれらの水の随伴物を受けるものである。水としてこれら以外の水が含まれていてもよい。水の随伴物としては、例えば、虫、鳥の羽根や糞、植物の葉や種子や花粉、それらに伴う微生物等の動植物や微生物又はそれらの死骸やそれらからの分離物、黄砂を含む砂、埃、その他の各種ごみ類等を挙げることができる。受水部は、例えば、溝状、樋状、漏斗状とすることができる。受水部の位置は、例えば、各受光表面部の下方位置、上下異なる位置に複数の受光表面部が存在する場合における最下方の受光表面部の下方位置等とすることができる。
【0075】
(8) 移送部は、受水部が受けるもののうち少なくとも水を貯水部へ移送するものである。移送対象としては、水及びその随伴物とすることができるほか、水(水溶液を含む)のみとすることもできる。水のみとする場合は、例えば受水部、受水部と移送部の間、又は移送部内に浄化部を設けることにより受水部が受けたものから随伴物を除去し、水のみを移送部が移送するものとすることができる。移送部としては、例えば、管状、溝状、又は樋状の導水路を挙げることができる。
【0076】
(9) 貯水槽は、少なくとも移送部により移送された水を、受け入れて貯留する。水供給部から受光表面部に供給されて流下した水、雨水又は融雪水、並びにそれらの水の随伴物を受け入れるものとすることができるほか、浄化部を受水部と貯水槽の間に設けて水(水溶液を含む)のみを受け入れるものとすることもできる。貯水槽は、例えば、屋内外の、地面付近、地面より1乃至数メートル上方、地下等に設置することができる。好ましいのは、外気温変化による温度の変動ができるだけ少ない場所(例えば地下)である。
【0077】
(10) 浄化部は、随伴物を含む水を浄化するものであり、例えば、随伴物を含む水に対し、濾過、沈殿処理、及び微生物による汚濁物質の分解・浄化処理等の1又は2以上を行うものとすることができる。浄化部は、例えば受水部、受水部と移送部の間、移送部内、移送部と貯水槽の間、又は貯水槽内に設けることができる。貯水槽内に浄化部を有する場合としては、例えば、貯水槽が、移送部により移送された水及び随伴物を受け入れてそれらに対する濾過及び沈殿処理を行う受入槽と、その受入槽において処理された水が供給されて微生物による汚濁物質の分解・浄化処理や木炭・ゼオライト等の吸着材による溶解物質や分散物質の吸着処理を行う給水槽を、浄化部として備えるものとすることができる。なお、受入槽においても濾過後の水について微生物による汚濁物質の分解・浄化処理を行うものとすることができる。
【0078】
(11) 送水部は、貯水槽に貯留された水を水供給部へ送水するものであり、送水部により水供給部へ送水される水は、前記浄化部において浄化された後の水である。送水部としては、例えば、貯水槽から水供給部へ至る送水路(例えば管状送水路、溝状送水路、これらの組み合わせ)及び揚水や加圧等の必要に応じたポンプ等若しくは揚水の必要がない場合の開閉弁等の送水路開閉装置を用いることができる。冷却、洗浄、融雪等の目的に応じて送水量を変化させるものとすることもできる。
【0079】
(12) 補給部は、貯水槽内の所定部の水量を検知する水量検知部により検知された水量に応じて給水源から水を補給するものである。水量検知部は、例えば各種センサを用いて水位又は重量等により貯水槽内の所定部の水量を検知するものとすることができる。給水源としては、貯水槽以外の水貯留槽、井戸、河川・湖沼・池、水道等を挙げることができる。補給部としては、例えば、給水源から貯水槽へ至る給水路(例えば管状給水路、溝状給水路、これらの組み合わせ)及び揚水や加圧等の必要に応じたポンプ等若しくは揚水の必要がない場合の開閉弁等の給水路開閉装置を用いることができる。
【0080】
(13) 温度検知部は、太陽電池を備えた太陽電池装置における太陽電池の温度を、温度センサ又はその他のセンサを利用して直接又は間接に検知するものである。例えば、太陽電池の温度を太陽電池自体の出力電圧やその他の温度センサ等により検知するもの、又は、太陽電池装置における何れかの位置或いは太陽電池装置から離れた所定位置(例えば貯水槽の外部の所定位置)の温度を検知することにより、その位置の温度と太陽電池の温度との関係に基づき太陽電池の温度を間接的に検知するものとすることができる。送水部は、温度検知部により検知された太陽電池の温度に応じ、太陽電池の温度上昇による発電効率低下を可及的に防止するために、貯水槽に貯留された水を水供給部へ送水することにより水供給部から受光表面部に水を供給して太陽電池を冷却するものとすることができる。
【0081】
(14) 汚れ検知部は、受光表面部の汚れを、受光表面部の反射光を検知するセンサ(発光部を有するものとすることもできる)や超音波センサや太陽電池を備えた太陽電池装置における太陽電池の出力電圧低下、或いはこれらの組み合わせ等により検知するものである。送水部は、汚れ検知部により検知された受光表面部の汚れに応じ、太陽光を受光するための受光表面部を備えた装置の作動効率が受光表面部の汚れにより低下することを可及的に防止するために、貯水槽に貯留された水を水供給部へ送水することにより水供給部から受光表面部に水を供給して受光表面部の汚れを洗浄するものとすることができる。
【0082】
(15) 雪検知部は、受光表面部に対する積雪又は降雪を、積雪又は降雪についての反射光を検知するセンサ(発光部を有するものとすることもできる)や超音波センサ、太陽電池を備えた太陽電池装置における太陽電池の出力電圧低下、気温又は所定位置の温度センサ、或いはこれらの組み合わせにより検知するものとすることができる。送水部は、雪検知部により検知された積雪又は降雪に応じ、太陽光を受光するための受光表面部を備えた装置の作動効率が受光表面部における積雪により低下することを可及的に防止するために、貯水槽に貯留された水を水供給部へ送水することにより水供給部から受光表面部に水を供給して受光表面部上の雪を融雪するものとすることができる。
【0083】
(16) 浄化部において浄化された水は、水供給部と水処理部の一方に切り替えて導出するもののほか、例えば、水供給部と水処理部の両方に導出し得るものとすることもできる。
【0084】
水供給部及び水処理部への導出流量は、それぞれ一定でも可変でもよく、互いに同じ流量でも異なる流量でもよい。
【0085】
浄化部において浄化された水を、水供給部と水処理部の一方に切り替えて導出する場合、切り替えは手動のほか、自動で行うこともできる。自動の場合は、例えば、各種センサ(例えば流量センサ、水面位置センサ、貯水重量センサ)により検知した、水処理部からの取水量や、水処理部に処理水貯留部がある場合は処理水貯留部の貯水量に応じて、自動切換え弁等により切り替えるものとすることができる。導出流量を、流量調整弁や送水ポンプ等を制御することにより自動調整することもできる。
【0086】
(17) 水処理部における処理は、飲用水、手洗い用水、洗濯用水、動物や魚介類等の飼育や養殖用の水等の利用目的に応じ、例えば、各種濾材による濾過、オゾン処理、粒状活性炭処理、生物処理、逆浸透膜処理等の1又は2以上を実施するものとすることができる。
【0087】
(18) 水処理部により処理された水は、開閉可能な可変若しくは一定流量の取水部又は常時開いた可変若しくは一定流量の取水口から取水して利用することができるほか、水処理部と別の設備(受光表面部と貯水槽の間以外)の間で、水処理部で再処理しつつ循環利用することもできる。
【0088】
10 太陽電池パネル
10a 受光表面部
12 検知器
12a 温度検知部
12b 汚れ検知部
12c 雪検知部
14 水供給部
16 受水部
18 移送部
20 貯水槽
20a 受入槽
20b 給水槽
20c 隔壁
20d マンホール
20e 排水弁
22 ストレーナ
24 補給部
24a 開閉弁
25 過剰水排出管
26 分解・浄化部
28 水量検知部
28a 第1水位センサ
28b 第2水位センサ
30 制御盤
30a 制御部
32 送水部
32a 送水ポンプ
32b 送水路
40 導出切替弁
42 分水路
44 水処理槽
44a 天板部
44b 微細フィルタ
44c 処理水貯留部
44d 過剰水排出管
44e 取水口
44f 排水弁
46 散水器
R 傾斜屋根

(57)【要約】

【課題】水を循環させつつ太陽電池装置等の受光表面部に対する処理、例えば冷却、洗浄、融雪等の処理を行うことができる受光表面部循環処理及び処理水供給装置並びに太陽光受光及び処理水供給システムを提供する。【解決手段】太陽電池装置の受光表面部10aに水を供給する水供給部14と、受光表面部10aに供給されて流下した水及び随伴物を受ける受水部16と、受水部16から貯水槽20へ移送する移送部18と、水及び随伴物を受け入れて貯留し浄化するための貯水槽20とを設ける。さらに、貯水槽20における給水槽20bに貯留された水を水供給部14へ送水する送水部32と、導出切替弁40と、導出切替弁40を介して送水部32から分岐した分水路42と、分水路42を経て送水される水処理槽44を設ける。


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