(54)【考案の名称】シートおよび光量調整装置

(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2

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は太陽光を反射するシートおよび光量調整装置に関する。

【従来の技術】

【0002】
太陽光を受光するソーラーパネル(solar panel)を用いた太陽光発電システムが知られている。
発電量の大きな事業用の太陽光発電設備は、家庭用よりもソーラーパネルの設置面積が大きくなる。このため、屋根等に設置する家庭用とは異なり、地上にパイプ等で組まれた架台にソーラーパネルを載置することが知られている。
【0003】

【効果】

【0008】
1態様では、発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態の太陽光発電システムを説明する正面図である。
【図2】実施の形態の太陽光発電システムを説明する側面図である。
【図3】シートの端部を説明する図である。
【図4】シートが巻き取り機構に巻き取られた状態を示す図である。
【図5】シートがソーラーパネルを覆う状態を示す図である。
【図6】制御部のハードウェア構成を示す図である。

【0010】
以下、実施の形態の太陽光発電システムを、図面を参照して詳細に説明する。
<実施の形態>
図1は、実施の形態の太陽光発電システムを説明する正面図であり、図2は、実施の形態の太陽光発電システムを説明する側面図である。
実施の形態の太陽光発電システム10は、矩形をなす複数のソーラーパネル1a〜1hと、パワーコンディショナー2a、2bと、照度センサ3と制御部4とを備えている。
【0011】
ソーラーパネル1a〜1hは、それぞれ複数の太陽電池セルを組み合わせたパネルである。このような太陽電池セルには、アモルファスシリコン系や結晶シリコン系、あるいはこれらのハイブリッド(HIT)型の太陽電池セルや、GaAs、CIS系等の化合物系太陽電池、有機系太陽電池を用いることができる。
【0012】
本実施の形態では、1列が4枚からなるソーラーパネル1a〜1dが横方向に並べられて1列のユニットを形成している。同様に、1列が4枚からなるソーラーパネル1e〜1hが横方向に並べられて1列のユニットを形成している。
【0013】
ソーラーパネル1a〜1hそれぞれの幅は例えば2mであり、それぞれの長さは例えば4mである。また、ソーラーパネル1a〜1hそれぞれの定格出力は例えば1kwである。例えば50kwの電力を得るためには、ソーラーパネルを200枚配置することになる。この場合、図示していないが、例えば40枚のソーラーパネルからなるソーラーパネルユニット群を5群配置する。
なお、ソーラーパネル1a〜1hそれぞれは、幅が1m、長さが2mのパネルが2枚集められて形成される等、複数パネルの集合体であってもよい。
【0014】
図2に示すように、ソーラーパネル1a〜1dそれぞれは、例えば、丘等の平坦な(凹凸のない)斜面に設置された架台4a上に斜面に対し所定角度南向きに傾斜した状態で載置されている。ソーラーパネル1e〜1hそれぞれは、架台4b上に斜面に対し所定角度南向きに傾斜した状態で載置されている。
【0015】
架台4a、4bは、太陽の位置が低いときにソーラーパネル1e〜1hがソーラーパネル1a〜1d上に影を作らないように、斜面の傾斜に沿って所定の間隔(例えば2.5m程度)を隔てて設置されている。架台4a、4bは、それぞれ金属製の複数のパイプを備え、これらのパイプが組み合わされることで、ソーラーパネル1a〜1hを支持している。例えば、ソーラーパネル1aの下側の端部は、支柱4a1により支持されている。支柱4a1の高さは例えば0.2m程度である。ソーラーパネル1aの上側の端部は、支柱4a2により支持されている。支柱4a2の高さは例えば1.4m程度である。また、支柱4a1、4a2間の長さは例えば4m程度である。
【0016】
また、ソーラーパネル1eの下側の端部は、支柱4b1により支持されている。ソーラーパネル1eの上側の端部は、支柱4b2により支持されている。また、架台4bから所定距離だけ離間した位置に支柱4c1が設けられている。
ところで、ソーラーパネル1a〜1hそれぞれに対し1枚ずつシート6a〜6hが設けられている。
【0017】
シート6a〜6hは、それぞれポリエチレン等の樹脂繊維と鏡面加工された金属反射薄膜を合わせた構造をなしている。これにより、防水性、可撓性、屈曲性および耐光性に優れる。鏡面反射膜としては、例えばステンレス薄膜や、アルミニウム蒸着膜等が挙げられる。
また、シート6a〜6hには、例えばタイベック(登録商標)等の太陽光を反射する機能を備える樹脂製のシートを用いてもよい。
【0018】
シート6a〜6dの一端側は、シート6a〜6dを巻き取る機能を備える巻き取り機構5aに取り付けられている。巻き取り機構5aは、後述するジョイントにより支柱4a1に固定されている。シート6e〜6hの一端側は、シート6e〜6hを巻き取る機能を備える巻き取り機構5bに取り付けられている。巻き取り機構5bは、後述するジョイントにより支柱4b1に固定されている。
以下、巻き取り機構5aを例に説明する。
【0019】
図1に示すように、巻き取り機構5aは、金属製をなす筒状の複数の筒部5a1を有している。複数の筒部5a1の端部には各筒部5a1を回転可能に支持するジョイント(すべり軸受け)5a2が設けられている。各筒部5a1がジョイント5a2により接続されることで、各筒部5a1は、一体的な回転動作が可能になっている。
図1中、一番右側の筒部5a1の端部には、ジョイント5a2を介してクランク5a3が取り付けられている。
【0020】
また、各筒部5a1には、シート6a〜6dそれぞれを筒部5a1に固定するパッカー(留め具)5a4が取り付けられている。パッカー5a4を用いることにより、シート6a〜6dを筒部5a1に容易に固定することができる。また、シート6a〜6dが破損した場合等の交換が容易になる。
なお、本実施の形態ではジョイント5a3を用いて複数の筒部5a1を接続したが、これに限らず、1つながりの筒部であってもよい。
なお、巻き取り機構5bも巻き取り機構5aと同様の機能を備える筒部5b1とジョイント5b2とクランク5b3とパッカー5b4とを備えている。
【0021】
シート6a〜6dと巻き取り機構5aにより光量調整装置の主要部が形成される。また、シート6e〜6hと巻き取り機構5bにより光量調整装置の主要部が形成される。
図2に示すように、支柱4b2には、支持部7bが取り付けられている。
【0022】
支持部7bは、支柱7b1と、支柱7b1の上端部に設けられシート6aが覆い被さった状態でシート6aを支持する筒状の複数の筒部7b2とを有している。地面から筒部7b2までの高さは、例えば2.1mm程度である。筒部7b2をこの高さにすることにより、仮にソーラーパネル1aに影を形成したとしても、影を形成する時刻は夕暮れ近くであるため、発電に与える影響は軽微である。
次に、シート6aの端部を説明する。
【0023】
図3は、シートの端部を説明する図である。
シート6aの端部6a1には、筒部8aが、パッカー8bにより取り付けられ固定されている。支柱7b1には、筒部8aを保持するフック7b3が設けられている。
筒部7b2は金属製をなしており、各筒部7b2の端部には、筒部7b2を回転可能に支持するジョイント7b4が設けられている。
なお、支柱4a2に取り付けられた支持部7a、および支柱4c1に取り付けられた支持部7cも支持部7bと同様の機能を備えている。
【0024】
図4は、シートが巻き取り機構に巻き取られた状態を示す図である。以下、シート6a〜6dを例に、シートの使用方法を説明する。
ユーザは、例えばシート6a〜6dを使用する場合、筒部5a1の周りに巻き取られているシート6a〜6dをそれぞれ手動で引き出す。そして、引き出したシート6a〜6dを筒部7b2に掛けるようにしてシート6a〜6dの端部に固定された筒部8aをフック7b3に引っかけることで、シート6a〜6dの端部をソーラーパネル1e〜1hの上端部に配置する。以下、この位置を引き出し位置という。シート6a〜6dを引き出し位置に配置することにより、シート6a〜6dは、架台4aと架台4bとの間の空間A1(図2参照)を覆う位置に配置される。このとき、シート6a〜6dの一部が筒部5a1に巻き取られている状態であってもよいし、シート6a〜6dの全てが引き出された状態であってもよい。
以下、シート6aを例に説明する。
【0025】
図2に示すように、シート6aが引き出された状態では、シート6aの長手方向の端部6a1は、筒部8aがフック7b3に引っかけられて支持されることによりソーラーパネル1eの上端部に位置する。
【0026】
以下の説明では、筒部7b2を挟んで図2中右側のシート6aをシート下部6a2と言う。また、筒部7bを挟んで図2中左側のシート6aをシート上部6a3と言う。
【0027】
引き出し位置にシート6aを配置することにより、シート下部6a2が筒部8aの重みにより、ほぼ垂直に垂れ下がる。これにより、シート下部6a2の表面に照射された太陽光の一部は、ソーラーパネル1eに反射する。これにより、ソーラーパネル1eへの照射量が増大し、発電効率を向上させることができる。
【0028】
また、シート上部6a3の表面に照射された太陽光の一部は、ソーラーパネル1aに反射する。これにより、ソーラーパネル1aへの照射量が増大し、発電効率を向上させることができる。
【0029】
また、図2では、シート上部6a3を張り詰めた状態を示しているが、太陽の位置(方位角)に応じてシート上部6a3に若干のたるみを持たせてシート上部6a3の曲面率を変えてもよい。たるみを持たせる方法としては、例えば、シート6aの自重による方法が挙げられる。この場合、自重によりシート下部6a2が支持部7bからシート上部6a3側への落下を抑制するおもりをシート下部6a2の端部に付けるのが好ましい。
また、支柱4b2に対して支柱7b1が可動となることによりシート上部6a3の曲面率を変えてもよい。
【0030】
ところで、引き出したシート6a〜6dを収納する場合には、ユーザがクランク5a3を把持して図1中矢印方向に回すことにより、シート6a〜6dが筒部5a1に巻き取られる。
【0031】
パワーコンディショナー2a、2bは、それぞれソーラーパネル1a〜1hが発電した直流電力を、出力側が要求する交流電力に変換することができる。また、パワーコンディショナー2a、2bは、電力量計(図示せず)を備えている。電力量計の出力端子は制御部4に接続されている。
【0032】
照度センサ3は、例えばソーラーパネル1a〜1hの近傍に取り付けられている。照度センサ3の出力端子は制御部4に接続されている。なお、照度センサの代わりに日射計を設けても良い。
【0033】
制御部4は、パワーコンディショナー2a、2bに設けられた電力量計の電力量や、照度センサ3からの照度情報を受け取る。また、制御部4は、ソーラーパネル1a〜1hの温度情報などを収集するようにしてもよい。
【0034】
制御部4は、収集した情報を制御部4に接続されるモニタ(後述)に表示することができる。また、制御部4は、収集した情報に基づいて、ソーラーパネル1a〜1hに何らかの異常が発生していないかどうかを監視する機能を備えている。例えば、制御部4は、照度情報および温度情報に基づいて、得られるであろう発電量を推定する。そして、制御部4は、推定された電力量をパワーコンディショナー2に設けられる電力量計から得られた電力量と対比する。そして、電力量計から得られた電力量が、推定した電力量に比べて所定の閾値以上(例えば10%以上)低下している場合に、ソーラーパネル1a〜1hのいずれかに異常が発生したと判別する。また制御部4は、異常が検出されると、警告を発することもできる。
【0035】
ところで、シート6aそれぞれの表面積は、ソーラーパネル1a〜1hそれぞれの表面積と同じか、ソーラーパネル1a〜1hそれぞれの表面積より大きくするのが好ましい。これにより、ソーラーパネル1a〜1hを覆うことができる。
【0036】
図5は、シートがソーラーパネルを覆う状態を示す図である。
例えばソーラーパネル1eをシート6eで覆う場合は、筒部8aをフック7b3に引っかける。これにより、ソーラーパネル1e表面のほぼ全面がシート6eに密着する。
【0037】
例えば、夜間や悪天候時にソーラーパネル1a〜1hそれぞれをシート6a〜6hで覆うことにより、強風や雹や積雪等によりソーラーパネル1a〜1hの表面が破損したり、汚濁したりすることを抑制することができる。また、ソーラーパネル1a〜1hをシート6a〜6hで覆う場合、外部に露出する側のシート6a〜6hの素材を耐候性に優れたものにするのが好ましい。
【0038】
なお、図示していないが、シート6a〜6hの引き出し、および巻き取りをメカ機構を用いて行うようにしてもよい。そして、例えば降雨センサ等を用いて雨を検出したり、照度センサ3を用いて日照量が減少したりしたことを制御部4が検出すると、制御部4がメカ機構に指示することによりメカ機構が動作し、ソーラーパネル1a〜1hをシート6a〜6hで覆うようにしてもよい。
【0039】
さらに、その後、雨を検出しなくなったり、日照量が増加したりしたことを制御部4が検出すると、制御部4がメカ機構に指示することによりメカ機構が動作し、シート6a〜6hを引き出し位置に配置するようにしてもよい。
次に、制御部4のハードウェア構成を説明する。
図6は、制御部のハードウェア構成を示す図である。
【0040】
制御部4は、CPU(Central Processing Unit)101によって装置全体が制御されている。CPU101には、バス108を介してRAM(Random Access Memory)102と複数の周辺機器が接続されている。
【0041】
RAM102は、制御部4の主記憶装置として使用される。RAM102には、CPU101に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM102には、CPU101による処理に使用する各種データが格納される。
【0042】
バス108には、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)103、グラフィック処理装置104、入力インタフェース105、ドライブ装置106、および通信インタフェース107が接続されている。
【0043】
ハードディスクドライブ103は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込みおよび読み出しを行う。ハードディスクドライブ103は、制御部4の二次記憶装置として使用される。ハードディスクドライブ103には、OSのプログラム、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。なお、二次記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。
【0044】
グラフィック処理装置104には、モニタ104aが接続されている。グラフィック処理装置104は、CPU101からの命令に従って、画像をモニタ104aの画面に表示させる。モニタ104aとしては、CRT(Cathode Ray Tube)を用いた表示装置や、液晶表示装置等が挙げられる。
【0045】
入力インタフェース105には、キーボード105aとマウス105bとが接続されている。入力インタフェース105は、キーボード105aやマウス105bから送られてくる信号をCPU101に送信する。なお、マウス105bは、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、例えばタッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等が挙げられる。
【0046】
ドライブ装置106は、例えば、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された光ディスクや、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の持ち運び可能な記録媒体に記録されたデータの読み取りを行う。例えば、ドライブ装置106が光学ドライブ装置である場合、レーザ光等を利用して、光ディスク200に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク200には、Blu−ray(登録商標)、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)等が挙げられる。
【0047】
通信インタフェース107は、ネットワーク50に接続されている。通信インタフェース107は、ネットワーク50を介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータを送受信する。
以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。
【0048】
以上述べたように、実施の形態の太陽光発電システム10によれば、架台4a、4b間にシート6a〜6dを設けることにより、ソーラーパネル1a〜1hへの太陽光の照射量を増加させるようにした。具体的には、シート下部6a2の表面に照射された太陽光の一部は、ソーラーパネル1eに反射する。これにより、ソーラーパネル1eへの照射量が増大し、発電効率を向上させることができる。
【0049】
また、シート上部6a3の表面に照射された太陽光の一部は、ソーラーパネル1aに反射する。これにより、ソーラーパネル1aへの照射量が増大し、発電効率を向上させることができる。
また、シート6a〜6hを適度にたるませることによりソーラーパネル1a〜1hへの照射量を増加させることができる。
【0050】
また、巻き取り機構5a、5bを設け、必要に応じてシート6a〜6hを巻き取ることにより、例えばソーラーパネル1a〜1dとソーラーパネル1e〜1hに設けられた隙間を歩行する際にシート6a〜6dが歩行の邪魔になることを回避することができる。
【0051】
なお、本実施の形態では、手動でシート6a〜6hを引き出したり巻き取ったりする場合を例に説明したが、シート6a〜6hの引き出しや巻き取りを自動化するようにしてもよい。これにより、ソーラーパネル1a〜1hの発電効率をさらに高めることができる場合がある。具体的には、季節によって太陽の位置が予め決まっている。このため、太陽の位置や日時等に応じてソーラーパネル1a〜1hにより多くの光量が反射するようにシート6a〜6hのたるみの量をハードディスク103に予め記憶させておく。シート6a〜6hのたるみの量は、例えばシート6a〜6hを引き出す長さにて決定することができる。そして、一定時間(例えば30分)おきに、たるみの量を微調整する。あるいは、太陽の位置を予め制御部4に記憶させておき、どのようにシート6a〜6hをたるませればよいのかを制御部4が計算により求めるようにしてもよい。
【0052】
これにより、シート6a〜6hからソーラーパネル1a〜1hに反射する光量が変わり、ソーラーパネル1a〜1hに照射される太陽光の光量を増加させることができる。
【0053】
さらに、実際の電力量に応じて制御部4がシート6a〜6hのたるみの量を微調整するようにしてもよい。具体的には、ハードディスク103に記憶されたたるみの量だけシート6a〜6hをたるませた後に、たるみの量を若干変えて電力量計の数値の変化を読み取る。数値が上昇すれば変えたたるみの量のままにしておき、数値が下降した場合は、たるみの量を戻す。
また、本実施の形態では、支柱4c1を図示したが、これに限らず、南側に位置する支柱に関してはフェンス等で代用してもよい。
【0054】
また、本実施の形態ではフックの数は1つ(フック7b3)としたが、これに限らず、例えば支柱7b1の長手方向に沿ってフックを複数個設けるようにしてもよい。そして、筒部8aを掛けるフックを変えることにより、シートを斜めがけする等、シートの向きを任意に変えてソーラーパネルへの照射量を増加できる可能性を高めることができる。
【0055】
以上、本考案のシートおよび光量調整装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本考案に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【0056】
また、本実施の形態では、本考案のシートおよび光量調整装置を、地上設置太陽光発電に用いる場合を説明した。しかし、これに限らず、工場の屋根等、架台が並行に配置されている場合にも本考案を適用することができる。
【0057】
1a〜1h ソーラーパネル
2a、2b パワーコンディショナー
3 照度センサ
4 制御部
4a、4b 架台
5a、5b 巻き取り機構
6a〜6h シート
7a〜7c 支持部

(57)【要約】

【課題】太陽光発電設備において、発電効率を向上させるための太陽光を反射させるシートを提供する。【解決手段】シート6aは、所定の間隔で設置された架台4a、4b上にそれぞれ所定角度南向きに傾斜した状態で設置されたソーラーパネル1aとソーラーパネル1eとの間に配置され、太陽光の反射面に金属蒸着樹脂膜、もしくは光沢性の樹脂膜を備えソーラーパネル1aに太陽光を反射する機能を設けた。


【パテントレビュー】

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【インターネット特許番号リンク】

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