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技術 太陽光パネルユニット

出願人 ダイキン工業株式会社
発明者 酒井利幸松浦哲哉
出願日 2011年5月31日 (9年6ヶ月経過) 出願番号 2011-122528
公開日 2012年12月20日 (8年0ヶ月経過) 公開番号 2012-253079
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置 光起電力装置
主要キーワード 追尾範囲 年平均 発電効果 各太陽光パネル 太陽光パネル 奇数枚目 一般家屋 太陽高度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年12月20日)のものです。
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図面 (10)

課題

太陽光パネル(11a,11b)の発電効果を効果的に得ることにある。

解決手段

回動軸(14)が設けられ、該回動軸(14)が互いに平行となるように配列され、且つ、互いに近接して配列された複数の太陽光パネル(11a,11b)を備えている。奇数番目の第1太陽光パネル(11a)は、太陽に正対するように回動角Xが設定され、第2太陽光パネル(11b)は、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角Yが設定される。

概要

背景

従来より、太陽光パネルと、該太陽光パネルを回動するためのアクチュエータとを備える太陽光パネルユニットが知られている。この太陽光パネルユニットでは、太陽光パネルの受光面を太陽の方向に追尾させるように、アクチュエータで太陽光パネルを回動させることで、太陽光パネルによる発電量を増やすことができる。

概要

太陽光パネル(11a,11b)の発電効果を効果的に得ることにある。回動軸(14)が設けられ、該回動軸(14)が互いに平行となるように配列され、且つ、互いに近接して配列された複数の太陽光パネル(11a,11b)を備えている。奇数番目の第1太陽光パネル(11a)は、太陽に正対するように回動角Xが設定され、第2太陽光パネル(11b)は、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角Yが設定される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

回動軸(14)が設けられ、該回動軸(14)が互いに平行となるように配列され、且つ、互いに近接して配列された複数の太陽光パネル(11a,11b)と、太陽の向きに応じて上記太陽光パネル(11a,11b)を上記回動軸(14)の軸周り回動させる駆動機構(20)とを備えた太陽光パネルユニットであって、上記駆動機構(20)は、上記太陽光パネル(11a,11b)の配列方向において奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)とで異なる回動角が設定され、該回動角で上記太陽光パネル(11a,11b)を回動させることを特徴とする太陽光パネルユニット。

請求項2

請求項1において、上記奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)のうち、一方は太陽に正対するように回動角が設定され、他方は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定されていることを特徴とする太陽光パネルユニット。

請求項3

請求項2において、上記複数の太陽光パネル(11a,11b)の配列方向の幅は、太陽に正対するように回動角が設定された奇数番目または偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)よりも、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定された偶数番目または奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)が短いことを特徴とする太陽光パネルユニット。

請求項4

請求項2または3において、上記奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽に正対するように回動角が設定され、上記偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定されていることを特徴とする太陽光パネルユニット。

技術分野

0001

本発明は、複数の太陽光パネルが配列された太陽光パネルユニットに関する。

背景技術

0002

従来より、太陽光パネルと、該太陽光パネルを回動するためのアクチュエータとを備える太陽光パネルユニットが知られている。この太陽光パネルユニットでは、太陽光パネルの受光面を太陽の方向に追尾させるように、アクチュエータで太陽光パネルを回動させることで、太陽光パネルによる発電量を増やすことができる。

先行技術

0003

特開平06−301420号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、発電量の増大を図るために、上述した太陽光パネルを屋根等に複数配列することが当然に考えられる。ところが、その場合、隣り合う太陽光パネルにおいて一方の太陽光パネルの影が他方の太陽光パネルに乗ってしまい、太陽光パネルの大きさの割には大して発電量を稼ぐことができないという問題があった。特に、太陽が東側または西側へ移動したとき(即ち、太陽の高度が低いとき)には、この問題が顕著となる。

0005

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽光パネルが複数配列される太陽光パネルユニットにおいて、太陽光パネルの発電効果を効果的に得ることにある。

課題を解決するための手段

0006

第1の発明は、回動軸(14)が設けられ、該回動軸(14)が互いに平行となるように配列され、且つ、互いに近接して配列された複数の太陽光パネル(11a,11b)と、太陽の向きに応じて上記太陽光パネル(11a,11b)を上記回動軸(14)の軸周りに回動させる駆動機構(20)とを備えた太陽光パネルユニットを前提としている。そして、上記駆動機構(20)は、上記太陽光パネル(11a,11b)の配列方向において奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)とで異なる回動角が設定され、該回動角で上記太陽光パネル(11a,11b)を回動させるものである。

0007

上記第1の発明では、例えば、奇数番目および偶数番目のうち、一方の太陽光パネル(11a,11b)は太陽に正対するように回動させ、他方の太陽光パネル(11a,11b)は隣の太陽光パネル(11a,11b)との間で互いに影が乗らないように回動させることで、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の太陽光パネル(11a,11b)の影が他方の太陽光パネル(11a,11b)に乗るのを抑制できる。

0008

第2の発明は、上記第1の発明において、上記奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)のうち、一方は太陽に正対するように回動角が設定され、他方は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定されているものである。

0009

上記第2の発明では、例えば図2に示すように、奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽に正対するように回動させ、偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)は隣の奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)との間で互いに影が乗らないように太陽の向きとは反対方向へ向くように回動される。これにより、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の太陽光パネル(11a,11b)の影が他方の太陽光パネル(11a,11b)に乗るのを抑制できると共に、太陽光が偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)で反射して隣の奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)に当たる。

0010

第3の発明は、上記第2の発明において、上記複数の太陽光パネル(11a,11b)の配列方向の幅は、太陽に正対するように回動角が設定された奇数番目または偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)よりも、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定された偶数番目または奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)が短い。

0011

上記第3の発明では、例えば図7に示すように、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定された太陽光パネル(11a,11b)の幅が短いため、その分、太陽に正対するように回動角が設定された太陽光パネル(11a,11b)の幅が長くなる。太陽に正対する太陽光パネル(11a,11b)では、太陽に正対するため高効率で発電する。よって、本発明では、高効率で発電する太陽光パネル(11a,11b)の受光面積の割合が多くなり発電量が多くなる。

0012

第4の発明は、上記第2または第3の発明において、上記奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽に正対するように回動角が設定され、上記偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定されている。

0013

上記第4の発明では、奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)を太陽に正対させるようにした。つまり、配列方向の両端の少なくとも一方に位置する太陽光パネル(11a,11b)を太陽に正対させるようにした。そのため、例えば太陽が東側または西側へ移動した場合(即ち、太陽の高度が低くなった場合)でも、多くの太陽光を受光することが可能である。

発明の効果

0014

以上説明したように、本発明によれば、奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)とで異なる回動角を設定するようにした。そのため、例えば、奇数番目および偶数番目のうち、一方の太陽光パネル(11a,11b)を隣の太陽光パネル(11a,11b)との間で互いに影が乗らないように回動させることで、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の太陽光パネル(11a,11b)の影が他方の太陽光パネル(11a,11b)に乗るのを抑制できる。これにより、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果を効果的に得ることができる。

0015

また、第2の発明によれば、奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)と偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)のうち、一方は太陽に正対するように回動角が設定され、他方は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定される。そのため、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の太陽光パネル(11a,11b)の影が他方の太陽光パネル(11a,11b)に乗るのを抑制できると共に、太陽光が上記他方の太陽光パネル(11a,11b)で反射して隣の上記一方の太陽光パネル(11a,11b)に当たる。これにより、上記一方の太陽光パネル(11a,11b)の受光量を増大させることができる。その結果、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果をより効果的に得ることができる。

0016

また、第3の発明によれば、太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角が設定された偶数番目または奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)の幅を短くするようにした。そのため、太陽に正対するように回動角が設定された太陽光パネル(11a,11b)の幅が長くなる。太陽に正対する太陽光パネル(11a,11b)では、太陽に正対するため高効率で発電する。したがって、本発明によれば、高効率で発電する太陽光パネル(11a,11b)の受光面積の割合を多くすることができ、その結果、発電量を増加させることができる。

0017

また、第4の発明によれば、奇数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽に正対するように回動角を設定し、偶数番目の太陽光パネル(11a,11b)は太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角を設定するようにした。そのため、太陽の高度が低くなっても、より多くの太陽光を受光することが可能である。これにより、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果をより効果的に得ることができる。

図面の簡単な説明

0018

図1は、実施形態1に係る太陽光パネルユニットの概略構成を示す図である。
図2は、実施形態1に係る太陽光パネルを側方から視て示す図であって、(a)は第1太陽光パネルが側を向いた状態の一例であり、(b)は第1太陽光パネルが東側または西側を向いた状態の一例であり、(c)は第1太陽光パネルが(b)よりも東側または西側へ向いた状態の一例である。
図3は、実施形態1に係る制御部の動作を示すフローチャートである。
図4は、第2太陽光パネルの回動角を説明するための図である。
図5は、実施形態1に係る太陽光パネルユニットの発電量を示す表である。
図6は、実施形態2に係る太陽光パネルを側方から視て示す図であって、(a)は第1太陽光パネルが南側を向いた状態の一例であり、(b)は第1太陽光パネルが東側または西側を向いた状態の一例であり、(c)は第1太陽光パネルが(b)よりも東側または西側へ向いた状態の一例である。
図7は、第2太陽光パネルの幅を説明するための図である。
図8は、実施形態2に係る第2太陽光パネルの幅と回動角制限値追尾範囲)との関係を示す表である。
図9は、実施形態3に係る太陽光パネルを側方から視て示す図である。

実施例

0019

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

0020

<実施形態1>
本発明の実施形態1について説明する。図1に示すように、本実施形態1の太陽光パネルユニット(10)は、一般家屋等に設置される。太陽光パネルユニット(10)は、複数の太陽光パネル(11a,11b)と、駆動機構(20)と、制御部(30)とを備えている。なお、図示しないが、太陽光パネルユニット(10)では、太陽光パネルユニット(10)で発電した直流電力交流電力に変換するパワーコンディショナが設けられている。

0021

複数の太陽光パネル(11a,11b)は、太陽光により直流電力を発生させるものであり、一般家屋等の屋根に整列されて設置されている。各太陽光パネル(11a,11b)は略板状に形成され、その上側に太陽光の受光面を形成している。太陽光パネル(11a,11b)は、太陽光を受光面に受けることによって、直流電力を発生する。また、各太陽光パネル(11a,11b)の中央には、長手方向に延びる回動軸(14)が設けられている。複数の太陽光パネル(11a,11b)は、互いの回動軸(14)が等間隔で平行となるように配列されている。本実施形態において、複数の太陽光パネル(11a,11b)は、奇数番目に配置される第1太陽光パネル(11a)と、偶数番目に配置される第2太陽光パネル(11b)とに分類される。そして、隣り合う第1太陽光パネル(11a)と第2太陽光パネル(11b)とは、回動する際に互いに接触しない程度に近接している。

0022

駆動機構(20)は、太陽光パネル(11a,11b)を回動軸(14)の軸周りに回動(駆動)させるためのものである。

0023

図2に示すように、制御部(30)は、計算によって算出された太陽の方位に基づいて、第1太陽光パネル(11a)と第2太陽光パネル(11b)とで異なる回動角を設定する。駆動機構(20)は、制御部(30)で設定されたそれぞれの回動角で第1太陽光パネル(11a)と第2太陽光パネル(11b)を回動させる。具体的に、第1太陽光パネル(11a)は、太陽光に向かうように回動角Xが設定される。第2太陽光パネル(11b)は、その隣の第1太陽光パネル(11a)との間で互いに影が乗らないように、且つ、太陽の向きとは反対方向へ向くように、回動角Yが設定される。

0024

具体的に、制御部(30)の動作について図3および図4参照しながら説明する。先ず、ステップST1では、制御部(30)によって、第1太陽光パネル(11a)の法線図3では、電池法線という。)が太陽に最も近くなる回動角Xが算出される。この回動角Xは、緯度経度、日時、家屋の向きから一意的に算出される。ステップST2では、駆動機構(20)によって、第1太陽光パネル(11a)が回動角Xで回動される。

0025

続いて、ステップST3では、制御部(30)によって、第2太陽光パネル(11b)の回動角Yが算出される。この回動角Xは、第2太陽光パネル(11b)が、隣の第1太陽光パネル(11a)に影を乗せないように、且つ、太陽の向きとは反対方向へ向くように、設定される。さらに、回動角Yは、第2太陽光パネル(11b)が太陽に最も近くなるようにも設定される。具体的に、回動角Yは次の式(1)〜(6)に示すように一意的に導出される。ここに、PはP=1−0.5/cos(X)である。

0026

0027

0028

0029

0030

0031

0032

ここで、−90度<Y<+90度なので、0<cos(Y)<1である。また、XとYは常に符号が逆(反転)である。この条件に合う解を選んで回動角Yを決める。

0033

続いて、ステップST4では、駆動機構(20)によって、第2太陽光パネル(11b)が回動角Yで回動される。

0034

このように制御することで、図2に示すように第1太陽光パネル(11a)および第2太陽光パネル(11b)が回動する。具体的に、図2(a)にあるように、太陽が南側へ移動したときには、回動角Xおよび回動角Yは略ゼロとなり、全ての太陽光パネル(11a,11b)が太陽へ向く状態となる。また、図2(b)および(c)にあるように、太陽が西側または東側へ移動したときには、回動角Xと回動角Yが互いに異なる値となり、各太陽光パネル(11a,11b)が回動する。これにより、隣り合う第1太陽光パネル(11a)および第2太陽光パネル(11b)において、一方の影が他方へ乗るのを回避することができる。なお、図2(c)にあるように、太陽高度が低い日の出直後または日没直前は奇数番目同士でも影が乗ってしまう。この状態における第2太陽光パネル(11b)の回動角Yは、日の出直後はこの状態(奇数番目同士で影が乗る状態)が終わる直後の回動角Yにし、日没直前はこの状態になる直前の回動角Yにする。

0035

以上の構成により、図5に示すように、従来の固定式(太陽の向きに追尾しない方式)の太陽光パネルユニットと比べて、屋根上電池総幅が同等であっても、年平均発電量および電池幅当たり発電量は大きくなる。また、従来の追尾式の太陽光パネルユニット(モデル1)と比べて、年平均発電量および電離幅当たり発電量は同等にすることができる。さらに、本実施形態によれば、奇数番目に配置した第1太陽光パネル(11a)において、影が乗らない分、従来よりも常に高効率で発電することができる。また、従来と比べて、常に太陽光パネル(11a,11b)の全面に太陽光が当たるため、部分的に影が乗って影の割合以上に発電量が低下するのを抑制できる。また、偶数番目の第2太陽光パネル(11b)は太陽の向きとは反対方向へ向くようにしたため、太陽光が第2太陽光パネル(11b)に反射して隣の第1太陽光パネル(11a)へ当たる。これにより、第1太陽光パネル(11a)の受光量が増大して、発電量が増加する。

0036

なお、図5において、従来の追尾式のモデル1は太陽光パネルを間隔ゼロで配列したものであり、モデル2から4へいくに従って、影が乗るのを抑制すべく太陽光パネルの間隔を大きくしている。また、図5における「電池」とは太陽光パネルの意であり、その他の図においても同様である。

0037

−実施形態1の効果−
以上のように、上記実施形態1によれば、奇数番目の第1太陽光パネル(11a)と偶数番目の第2太陽光パネル(11b)とで異なる回動角(回動角X、回動角Y)を設定するようにした。具体的に、隣り合う第1太陽光パネル(11a)および第2太陽光パネル(11b)において、一方の影が他方に乗るのを回避するように第2太陽光パネル(11b)の回動角Yを設定するようにした。そのため、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の影が他方に乗るのを抑制することができる。これにより、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果を効果的に得ることができる。

0038

また、上記実施形態では、第1太陽光パネル(11a)が太陽に正対するように回動角Xを設定し、第2太陽光パネル(11b)が太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角Yを設定するようにした。そのため、隣り合う太陽光パネル(11a,11b)において、一方の影が他方に乗るのを抑制できると共に、太陽光を第2太陽光パネル(11b)で反射させて隣の第1太陽光パネル(11a)に当てることができる。これにより、第1太陽光パネル(11a)の受光量を増大させることができ、発電量を増加させることができる。

0039

また、上記実施形態では、配列方向の両端に位置する第1太陽光パネル(11a)が太陽に正対するように回動角Xを設定し、第2太陽光パネル(11b)が太陽の向きとは反対方向へ向くように回動角Yを設定するようにした。そのため、太陽の高度が低くなっても、より多くの太陽光を受光することが可能となる。したがって、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果をより効果的に得ることができる。

0040

<実施形態2>
本発明の実施形態2について説明する。本実施形態2は、図6に示すように、上記実施形態1において第2太陽光パネル(11b)の幅を第1太陽光パネル(11a)の幅よりも小さくしたものである。

0041

本実施形態では、第2太陽光パネル(11b)の幅を小さくすることで、その分、第1太陽光パネル(11a)の幅が大きくなる。つまり、第1太陽光パネル(11a)の受光面積が増加する。第1太陽光パネル(11a)は、太陽に正対するので高効率で発電する。このように、本実施形態では、高効率で発電する第1太陽光パネル(11a)の受光面積の割合が多くなる。その結果、発電量を増加させることができる。これにより、太陽光パネル(11a,11b)の発電効果をより効果的に得ることができる。

0042

第2太陽光パネル(11b)の幅Bは以下のように設定される。ここでは、図7を参照する。第1太陽光パネル(11a)が回動角Xの制限値(追尾範囲)一杯まで回動した状態(第1太陽光パネル(11a)が図7に示す最大回動角まで回動した状態)で、第1太陽光パネル(11a)の影が次の第1太陽光パネル(11a)に乗らないように、第1太陽光パネル(11a)同士の間隔Lを設定する。次に、隣り合う第1太陽光パネル(11a)同士の間の中間に第2太陽光パネル(11b)を配置する。そして、全ての第1太陽光パネル(11a)および第2太陽光パネル(11b)を水平にした状態で、各太陽光パネル(11a,11b)の間隔がほぼゼロとなるように、第2太陽光パネル(11b)の幅Bが設定される。

0043

第1太陽光パネル(11a)の回動角Xの制限値に対する第2太陽光パネル(11b)の幅Bの一例を図8の表に示す。ここで、図8において、「回動角制限値」は回動角Xの制限値を意味し、「奇数枚目電池幅」は奇数番目である第1太陽光パネル(11a)の幅(1m)を意味し、「奇数枚目架台間隔」は第1太陽光パネル(11a)同士の間隔Lを意味し、「偶数枚目電池幅」は第2太陽光パネル(11b)の幅Bを意味する。本図から分かるように、回動角Xの制限値が大きくなるほど、第1太陽光パネル(11a)同士の間隔Lが大きくなり、第2太陽光パネル(11b)の幅Bが大きくなる。

0044

なお、本実施形態の制御部(30)は、上記実施形態1と同様に動作する。その他の構成、作用および効果は上記実施形態1と同様である。

0045

<実施形態3>
本発明の実施形態3について説明する。本実施形態3は、図9に示すように、上記実施形態1において、隣り合う第1太陽光パネル(11a)と第2太陽光パネル(11b)との間と、配列方向の両端に位置する第1太陽光パネル(11a)の外方端部に、帆布(40)を設けるようにしたものである。

0046

こうすることにより、各太陽光パネル(11a,11b)の裏側へ風が回りにくくなる。そのため、強風に強い太陽光パネルユニット(10)を提供することができる。なお、帆布(40)に限らず網等を設けるようにしてもよい。その他の構成、作用および効果は上記実施形態1と同様である。

0047

以上説明したように、本発明は、複数の太陽光パネルが配列された太陽光パネルユニットについて有用である。

0048

10太陽光パネルユニット
11a 第1太陽光パネル(太陽光パネル)
11b 第2太陽光パネル(太陽光パネル)
14回動軸
20 駆動機構

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