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技術 多数の太陽光パネルを使用した発電システム

出願人 株式会社東洋スタビ独立行政法人国立高等専門学校機構
発明者 宗宮郷成瀬泰司太田善彦佐藤貴志吉村優治
出願日 2018年7月17日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2018-134301
公開日 2020年1月23日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-014306
状態 特許登録済
技術分野
  • -
主要キーワード 角度調整孔 角度調整板 各固定点 季節的変化 支持ステイ 耕作放棄地 傾斜角度可変 交叉位置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

設置工事低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得る太陽光発電システムを提供すること。

解決手段

縦桟材11、横桟材12、及び斜桟材13からなる架台10と、その表面側に組み付けた太陽光パネル20と、架台10の裏面側中央にて、当該架台10が上下方向に傾動可能となるように上端にて支持する1本の支柱30と、各先端が架台10の上側2カ所に固定される同一長さの2本の展開ワイヤ41a、及び内端が第1連結点43aに連結されて第1巻き取り部32aに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42aからなる第1ワイヤ群40Aと、各先端が架台10の下側2カ所に固定される同一長さの2本の展開ワイヤ41b、及び内端が第2連結点43bに連結されて第2巻き取り部32bに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42bとからなる第2ワイヤ群40Bと、を備えたこと。

概要

背景

多数の太陽光パネルを使用した発電ステムとしては種々提案されてきているが、露地に設置されるものであることによる制限を回避したり、さらなるコストパフォーマンスの追求を行ったり、季節に応じた角度調整が行えるようにしたりと、様々な工夫がなされてきているものである。

これらの工夫をするに当たって、どの事項を重要視するかはそれぞれ検討を要するが、近年におけるように、遊休地を有効活用しようとする時代に入ると、この種の太陽光パネルを使用した発電システムは大型化するようになってきた。そうすると、まず、必要最低限の設置条件を満たしながら、設置のコストを如何に低減させるかも重要になってくる。

また、各太陽光パネルに関してみても、太陽光が当該パネルに対して直交状態入射するようにすることが、最適な電力変換が行えることもよく知られた事実であるが、そのようにしようとすると、太陽高度日変化季節変化を常に考慮しなければならなくなる。

さらに、この種の発電システムにおいては、平行光線である太陽光を太陽光パネルで効果的に受けるためには、多数の太陽光パネルを平面的なものとして、露地設置しなければならないことから、雨やにさらされやすいだけでなく、通常地面に対して斜めに設置されることから風圧を受けやすいものとならざるを得ない。

以上のことから、数ある従来技術として、特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」や、特許文献2にて提案されている「角度可変式太陽光発電パネル架台」を参照しながら、従来の太陽光発電システムについての、長所及び短所について、さらなる検討を行うこととする。

概要

設置工事低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得る太陽光発電システムを提供すること。縦桟材11、横桟材12、及び斜桟材13からなる架台10と、その表面側に組み付けた太陽光パネル20と、架台10の裏面側中央にて、当該架台10が上下方向に傾動可能となるように上端にて支持する1本の支柱30と、各先端が架台10の上側2カ所に固定される同一長さの2本の展開ワイヤ41a、及び内端が第1連結点43aに連結されて第1巻き取り部32aに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42aからなる第1ワイヤ群40Aと、各先端が架台10の下側2カ所に固定される同一長さの2本の展開ワイヤ41b、及び内端が第2連結点43bに連結されて第2巻き取り部32bに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42bとからなる第2ワイヤ群40Bと、を備えたこと。

目的

特開2016−116264号公報、要約、図1及び図2
実用新案登録第3207547号公報、図1






上記特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」は、当該特許文献1の段落0006に記載されているように、「パネル構体を一本の支柱で支える構成の太陽光発電パネル架台として、パネル構体の支持強度及び架台全体の強度が大きく、受光面積の広い大型のパネル構体であっても、強風時の風圧や地震揺れに充分に抗して優れた耐久性を発揮し得るものを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

多数の太陽光パネルを使用した発電ステムであって、複数の縦桟材及び横桟材格子状に組み合わせて、表面と裏面とを備えた架台と、この架台の表面側に多数組み付けた前記太陽光パネルと、前記架台の裏面側中央にて、当該架台が上下方向に傾動可能となるように上端にて支持する1本の支柱と、各先端が前記架台の上側2カ所に固定され、各内端が1つの第1連結点結線される同一長さの2本の展開ワイヤと、内端が前記第1連結点に連結され、下端が前記支柱の下端近傍に取り付けた第1巻き取り部に巻き取られる1本の巻き取りワイヤとからなる第1ワイヤ群と、各先端が前記架台の下側2カ所に固定され、各内端が1つの第2連結点に結線される同一長さの2本の展開ワイヤと、内端が前記第2連結点に連結され、下端が前記支柱の下端近傍に取り付けた第2巻き取り部に巻き取られる1本の巻き取りワイヤとからなる第2ワイヤ群とを備え、前記第1及び第2ワイヤ群を構成してる各展開ワイヤ及び巻き取りワイヤの、前記架台に対する各固定点、前記第1及び第2連結点に対する連結部、及び前記第1及び第2巻き取り部への巻き取り部分以外では、自由にするとともに、前記架台について、格子状に組み合わせた前記縦桟材および/または横桟材に対して、さらに複数の斜桟材を固定したことを特徴とする発電システム。

技術分野

0001

本発明は、多数の太陽光パネルを使用した発電ステムに関し、特に、多数の太陽光パネルを支持した架台季節に応じた角度調整が行えて、かつ、強風に対する強度の確保をも図った発電システムに関するものである。

背景技術

0002

多数の太陽光パネルを使用した発電システムとしては種々提案されてきているが、露地に設置されるものであることによる制限を回避したり、さらなるコストパフォーマンスの追求を行ったり、季節に応じた角度調整が行えるようにしたりと、様々な工夫がなされてきているものである。

0003

これらの工夫をするに当たって、どの事項を重要視するかはそれぞれ検討を要するが、近年におけるように、遊休地を有効活用しようとする時代に入ると、この種の太陽光パネルを使用した発電システムは大型化するようになってきた。そうすると、まず、必要最低限の設置条件を満たしながら、設置のコストを如何に低減させるかも重要になってくる。

0004

また、各太陽光パネルに関してみても、太陽光が当該パネルに対して直交状態入射するようにすることが、最適な電力変換が行えることもよく知られた事実であるが、そのようにしようとすると、太陽高度日変化季節変化を常に考慮しなければならなくなる。

0005

さらに、この種の発電システムにおいては、平行光線である太陽光を太陽光パネルで効果的に受けるためには、多数の太陽光パネルを平面的なものとして、露地設置しなければならないことから、雨やにさらされやすいだけでなく、通常地面に対して斜めに設置されることから風圧を受けやすいものとならざるを得ない。

0006

以上のことから、数ある従来技術として、特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」や、特許文献2にて提案されている「角度可変式太陽光発電パネル架台」を参照しながら、従来の太陽光発電システムについての、長所及び短所について、さらなる検討を行うこととする。

先行技術

0007

特開2016−116264号公報、要約、図1及び図2
実用新案登録第3207547号公報、図1

発明が解決しようとする課題

0008

上記特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」は、当該特許文献1の段落0006に記載されているように、「パネル構体を一本の支柱支える構成の太陽光発電パネル架台として、パネル構体の支持強度及び架台全体の強度が大きく、受光面積の広い大型のパネル構体であっても、強風時の風圧や地震揺れに充分に抗して優れた耐久性を発揮し得るものを提供すること」を主たる目的としているもので、本願の図9及び図10に示すように、「前後傾斜方向に沿う複数本縦桟材11と左右水平方向に沿う複数本の横桟材12とが各交叉位置で連結されて格子状のパネル受け枠1を形成し、該パネル受け枠1が中央部で角筒状の中空アルミ型材よりなる1本の支柱2によって支持されると共に、該支柱2の根元側とパネル受け枠1の前後各複数箇所との間に、前後各複数本の中空アルミ型材からなる支持ステイ3が上端連結金具4A,4B及び下端連結金具5A,5B
を介して架設され、パネル受け枠1上に複数枚の太陽光発電パネルPが平面的に取り付けられてなる」構成としている。

0009

そうすると、上記特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」では、当該特許文献1の段落0015に記載されているように、
・格子状のパネル受け枠1が中央部で1本の支柱2によって支持されているから、能率よく低コスト施工できる上、施工後の地盤沈下による影響が少なく、不等沈下に起因した架台の歪みや破損、傾き、ガタツキ等を生じる懸念もない
・パネル受け枠1は支柱2の根元側との間に架設された前後各複数本の支持ステイ3によって前後各複数箇所でも支承されていることから、パネル構体10の支持強度が大きく、架台全体の強度も大きく、強風時の風圧や地震の揺れに充分に抗して優れた耐久性を発揮できる
ものとなっている。

0010

しかしながら、この特許文献1にて提案されている「太陽光発電パネル架台」では、パネル受け枠1は支柱2の根元側との間に架設された前後各複数本の支持ステイ3によって前後各複数箇所でも支承されていることから、パネル受け枠1自体の角度は変えられない。

0011

「太陽光発電パネル架台」の角度が変えられるようにするには、特許文献2にて提案されているように、「角度可変式太陽光発電パネル架台1について、傾斜角度可変部4を、パネル載置部3が軸支されている位置から支柱部2に沿って垂下されてパネル載置部3と一体的に回動可能に取り付けられている角度調整板41と、この角度調整板41においてパネル載置部3の回動軸を中心とする円弧に沿って形成されている複数個角度調整孔42と、これらの角度調整孔42のいずれかの孔と支柱部2とを連結して固定するもの」(要約、本願の図11参照)とすればよいと考えられる。

0012

しかしながら、この特許文献2の角度調整技術は、特許文献1の「パネル受け枠1は、支柱2の根元側との間に架設された前後各複数本の支持ステイ3によって前後各複数箇所でも支承する」技術には、当然適用することはできない。特許文献1の技術は、パネル受け枠1を傾斜させるのはなく、固定しようとしているからである。

0013

一方、近年大量生産されている太陽光パネルについて考察してみると、基本的には大量の「シリコン基板」や「ガラス」を使用しているものであるから、「堅いが脆い」という物理的性質を有しているものが多い。ここで、この様な太陽光パネルを支持している架台が不規則な風を受けて振動したり撓んだりを繰り返すと、パネルを構成してるシリコン基板やガラス板マイクロクラックが入ったり、シリコン基板上の導体断線したりして発電できなくなることがある。

0014

そこで、架台が頑なものとしておいて、太陽光パネルの損傷を長期間防ごうとすれば、特許文献1でも提案されているような、部材を多くして剛性を高めるか、架台そのものを鋼材コンクリートを使用または併用して、風には影響を受けない剛性を確保しなければならないことになる。そのような材料や構成を採用すれば、当然のことながら、システム全体のコストアップは免れない。

0015

そこで、本発明者等は、設置工事が低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得る太陽光発電システムとするにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。

0016

すなわち、本発明の目的とするところは、
(1)全体の構造を出来るだけ簡略化すること
(2)設置作業や、角度調整作業が簡単に行えること
(3)仮に、襲来してきた台風を安全にやり過ごせる形態に簡単にできること
(4)破損した部品交換は、部分的に行えるようにすること
(5)材料ではなく構造上で、時々変化する風力による振動を抑制すること
を実現できるようにして、設置工事が低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得る太陽光発電システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0017

以上の課題を解決するために、本発明の採った手段は、後述する最良形態の説明中で使用する符号を付して説明すると、
「多数の太陽光パネル20を使用した発電システムであって、
複数の縦桟材11及び横桟材12を格子状に組み合わせて、表面と裏面とを備えた架台10と、
この架台の表面側に多数組み付けた太陽光パネル20と、
この架台10の裏面側中央にて、当該架台10が上下方向に傾動可能となるように上端にて支持する1本の支柱30と、
各先端が架台10の上側2カ所に固定され、各内端が1つの第1連結点43aに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41aと、内端が第1連結点43aに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第1巻き取り部32aに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42aとからなる第1ワイヤ群40Aと、
各先端が架台10の下側2カ所に固定され、各内端が1つの第2連結点43bに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41bと、内端が第2連結点43bに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第2巻き取り部32bに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42bとからなる第2ワイヤ群40Bとを備え、
第1及び第2ワイヤ群40A・40Bを構成してる各展開ワイヤ41a・41b及び巻き取りワイヤ42a・42bの、架台10に対する各固定点、第1及び第2連結点43a・43bに対する連結部、及び第1及び第2巻き取り部32a・32bへの巻き取り部分以外では、自由にするとともに、
架台10について、格子状に組み合わせた縦桟材11および/または横桟材12に対して、さらに複数の斜桟材13を固定したえたことを特徴とする発電システム」
である。

0018

この発電システムでは、表面側に複数の太陽光パネル20を載置した1つの架台10の裏面中心に、施工場所に立てた1本の支柱30の上端を傾動可能に連結したものである。この架台10と支柱30上端との傾動可能な連結は、例えば図1に示すように、水平ピン31によって行えば十分であり、傾動方向は、上下方向であって左右方向ではない。

0019

架台10の、換言すれば太陽光パネル20の傾動方向を、上下方向としたのは、各太陽光パネル20が最も効率よく発電するのは、太陽が天中に位置する前後の2〜3時間の間であり、朝夕と正午との照射方向の違いよりも、季節的変化の方が大きく影響するからである。また、日から夕日へと角度変更すること、つまり左右方向に傾動させるにはそれなりの大きな設備を必要とし、そうしたとしても、投下した設備費の割には、効率的または効果的な発電が出来ないからである。

0020

また、架台10の傾動方向を、上下方向のみとすることによって、架台10の支持を1本の支柱30によって行うことが容易となって、例えば、特許文献1にて提案されている技術のように、複数の支柱を使用する必要が無いから、設置コストの低減に大きく役立つことにもなる。

0021

架台10が支柱30の上端に対して傾動可能であれば、その傾動を阻止して架台10の傾斜位置を固定しなければならないが、これを担うのが第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bである。これらの第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bで架台10の傾斜角度を固定するには、まず、それまでの傾斜位置で固定していた各第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bの第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bでの各固定状態解除して、架台10の傾斜角度調整を行う。第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bの構成や機能は略同じであるので、以下では、第1ワイヤ群40A側での操作及び機能を中心にした説明を行うこととする。

0022

例えば、架台10の傾斜角度が図7に示す状態にあったのを図8に示す状態にする場合、図示右側の第2巻き取り部32bを操作してその巻き取りワイヤ42bの巻き取り量を増加させれば、第1ワイヤ群40A側の第1巻き取り部32aからは巻き取りワイヤ42aが巻き戻され、架台10の傾斜角度が変更される。この場合、架台10側に連結してある同じ長さの2本の展開ワイヤ41aは1本の巻き取りワイヤ42aの上端の第1連結点43aに連結されているから、この巻き取りワイヤ42aは、図1及び図2に示すように、第1巻き取り部32aから上方向に巻き戻されることになる。これに対して、架台10の反対側については、第2ワイヤ群40Bの巻き取りワイヤ42bが第2巻き取り部32bにより下方向に巻き取られて、当該架台10の下方部分が下動する。架台10が所定の角度になれば、各第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bでの巻き取り及び戻しの固定を行えば、架台10の裏面は「5点支持」されることになる。

0023

以上の中で、本発明の重要な構成である第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bについての考察を行うと、次の諸点が浮かび上がる。
・各第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bにおいては、巻き取りワイヤ42a及び42bが、同じ長さで2本の展開ワイヤ41a及び41bの下端の第1連結点43a及び第2連結点43bに連結されており、支柱30の直近に設置してある第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bに巻き取られるようにしてあるから、これらの巻き取りワイヤ42a及び42bは、支柱30と略同一位置で上下方向にのみ移動する。
・このことは、各第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bが架台10から受ける力(押圧力煽り力)を支柱30の下端直近に集中させることを意味し、架台10を揺らせる原因となる力の発生を確実に抑える。
・架台10を揺らせる原因となる力の発生を確実に抑えることができれば、時々変化する風力による架台10の振動を抑えられるから、当然のことながら、各太陽光パネル20を構成材料であるシリコン基板、その上の導体、あるいはガラスにクラックを発生させることもない。
・また、各第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bは、それぞれ3本のワイヤを第1連結点43aまたは第2連結点43bにて連結して構成したものであるから、仮にワイヤの一部分が損傷したとしても、その部分だけを交換すれば十分なものとなるから、システム全体のコスト低減に役立つ。
・各第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bは、材料が「ワイヤ」という可撓性のものであるから、取扱も、その設置(連結)も、第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bに対する巻き取りも、難なく行え、特許文献1等にて提案されているような剛性の支柱に比較すれば、施工性に非常に優れている。

0024

本発明に係る発電システムでは、上述したようにして、架台10の季節に応じた角度変更が簡単に行えるのであるから、図7に示した夏場の状態から、図8に示した冬場の状態への変更やその間の調整が容易に行えるだけでなく、図2及び図3に示した台風の遣り過ごし状態への変更も簡単に行える。この図2及び図3に示した台風の遣り過ごし状態では、架台10を略水平となるように角度調整したものであるが、このような状態にしておけば、強力な台風による風雨は、当該発電システムを構成している各太陽光パネル20の表
面を流れ去るだけとなるから、各部分に風力による力の作用がなく、損傷や変形が発生することがない。

0025

従って、この請求項1に係る発電システムでは、上述したように、
(1)全体の構造が簡略化できたこと
(2)設置作業や、角度調整作業が簡単に行えること
(3)襲来してきた台風を安全に遣り過ごせる
(4)破損した部品の交換は、部分的に行える
(5)時々変化する風力による振動が抑制される
が実現できるのであり、設置工事が低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得るものとなっているのである。

0026

また、本発明の発電システムでは、その架台10が1本の支柱30の上端にて上下方向に傾動可能となるように支持するのは、水平ピン31である。

0027

本発明者等は、太陽光線を各太陽光パネル20表面に対して直交状態で受けるようにすることが発電効率を上げる上で有効であることは十分理解しているが、そのためには、「太陽を常時追尾するシステム」を用意しなければならない。この追尾システムは、当然非常に高価なものとなるから、発明者等は、「時間変化」は全く無視して「季節変化」にのみ着目して本発明をなすのに至ったのであるが、この季節変化に対応するためには、特許文献2にて提案されているような技術が既に存在していることは前述した。

0028

この発電システムでは、水平ピン31に関しては、支柱30に対する架台10の上下方向のみの傾動を可能にすることだけが必要であって、目的とした傾動位置での固定は、上記第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40B側で行えば十分となるようにしてある。換言すれば、例えば特許文献2の技術では、架台10の支柱30上端で両者の固定を行うことになるが、それだと、当該架台10が風を受けたときの力が支柱30上端に集中することになって傾動固定が困難になるが、この請求項2の発電システムでは、そのような問題は全く生じない。

0029

なお、この水平ピン31については、図4に示すように、「1本もの」とすることも可能であり、また、図5に示すように、軸心が同一位置となるのであれば、「2本もの」を採用するようにしてもよいものである。

0030

従って、この発電システムでは、上記と同様な機能を発揮することは勿論、架台10の支柱30上端に対する傾動固定が非常に簡単になっているのである。

0031

上記課題を解決するために、請求項3に係る発明の採った手段は、上記請求項1または請求項2に記載の
そして、この発電システムについては、支柱30の下部を固定的に支持する固定ブロック50をさらに備えるものである。

0032

この発電システムでは、支柱30の下部を固定的に支持する固定ブロック50をさらに備えたことを条件としたものである。

0033

本発明に係る発電システムでは、表面側に多数組み付けた斜桟材13を支持するための架台10は、1本の支柱30の上端にて上下方向に傾動可能に支持するのであるが、設置箇所が支柱30をしっかりと固定できる程度の硬質な状態であれば問題はないが、例えば遊休農地のような軟弱な部分であれば、支柱30の固定は何らかの手段を講じなければならない。

0034

設置箇所がこのような軟弱地盤である場合に使用されるのが、当該発電システムで述べている固定ブロック50なのである。本発明に係る発電システムでは、そもそも1本の支柱30の上端に架台10を傾動可能に連結するものであるから、当該支柱30が設置されるべき箇所が硬質であれば十分で、架台10の下面全体が硬質である必要はない。この必要最小限の硬質設置箇所を確保するのが固定ブロック50なのである。

0035

固定ブロック50は、必要最小限のものであるから、それ以外の土地が軟弱であっても、支柱30の固定には何ら影響がない。逆に言えば、遊休農地の全表面を硬質化する必要性がなくなるから、工費の節約と、工事期間の短縮が行える。

0036

従って、この発電システムは、上記と同様な機能を発揮する他、軟弱地盤に設置するにあたって、必要最小限の硬質化手当を固定ブロック50のみで完了できるものとなっているのである。

発明の効果

0037

以上説明したとおり、本発明においては、
「多数の太陽光パネル20を使用した発電システムであって、
複数の縦桟材11及び横桟材12を格子状に組み合わせて、表面と裏面とを備えた架台10と、
この架台の表面側に多数組み付けた前記太陽光パネル20と、
架台10の裏面側中央にて、当該架台10が上下方向に傾動可能となるように上端にて支持する1本の支柱30と、
各先端が架台10の上側2カ所に固定され、各内端が1つの第1連結点43aに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41aと、内端が第1連結点43aに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第1巻き取り部32aに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42aとからなる第1ワイヤ群40Aと、
各先端が架台10の下側2カ所に固定され、各内端が1つの第2連結点43bに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41bと、内端が第2連結点43bに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第2巻き取り部32bに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42bとからなる第2ワイヤ群40Bと、
を備え、
第1及び第2ワイヤ群40A・40Bを構成してる各展開ワイヤ41a・41b及び巻き取りワイヤ42a・42bの、架台10に対する各固定点、第1及び第2連結点43a・43bに対する連結部、及び第1及び第2巻き取り部32a・32bへの巻き取り部分以外では、自由にするとともに、
架台10について、格子状に組み合わせた縦桟材11および/または横桟材12に対して、さらに複数の斜桟材13を固定したえたこと」
にその構成上の主たる特徴があり、これにより、設置工事が低コストで行え、季節変化に応じた角度調整が行え、しかも風力にも十分耐え得る太陽光発電システムを提供することができるのである。

0038

さらに詳述すれば、本発明に係る発電システムによれば、
(1)全体の構造を出来るだけ簡略化すること
(2)設置作業や、角度調整作業が簡単に行えること
(3)仮に、襲来してきた台風を安全にやり過ごせる形態に簡単にできること
(4)破損した部品の交換は、部分的に行えるようにすること
(5)材料ではなく構造上で、時々変化する風力による振動を抑制すること
を同時に実現できるのである。

図面の簡単な説明

0039

本発明に係る発電システムの、架台10を略垂直に立てたときの背面図である。
同システムの、架台10を略水平にしたときの背面図である。
同システムの、架台10を略水平にしたときの右側面図である。
図1中の、水平ピン31を中心にしてみた部分拡大背面図である。
図1中の、水平ピン31を同軸で2本に分割した場合の部分拡大背面図である。
同システムにおいて使用される固定ブロック50の平面図である。
同システムの、架台10を支柱30に対して45°で傾斜させたときの右側面図である。
同システムの、架台10を支柱30に対して30°で傾斜させたときの右側面図である。
特許文献1に示されたシステムの側面図である。
特許文献1に示されたシステムの背面図である。
特許文献2に示されたシステムの斜視図である。

実施例

0040

次に、上記のように構成した各請求項に係る発明を、図面に示した実施の形態である発電システムについて説明すると、図1には、本実施形態に係る発電システムの略全構成が示してある。この図1には、複数の太陽光パネル20(仮想線で示す)を支持している架台10を略垂直に立てたときの背面図が示してあり、支柱30や第1ワイヤ群40A、第2ワイヤ群40B、及び固定ブロック50の全てが、それらの関係を含めて示してある。

0041

架台10は、複数の縦桟材11及び横桟材12を格子状に組み合わせて、複数の太陽光パネル20が搭載される表側面図2では図示上側面)と、支柱30、第1ワイヤ群40A、及び第2ワイヤ群40Bが連結される裏側面図1では図示側面)とを備えたものである。そして、本実施形態の架台10では、図1にも示したように、各縦桟材11や横桟材12に固定した複数の斜桟材13を採用している。これらの、縦桟材11、横桟材12、及び斜桟材13は、剛性を確保しながら軽量化を図るために所謂Cチャンネル形状のものが採用され、鉄やアルミニウムのような金属材料を使用したものであって、例えば縦横交点部分で互いに連結されるものである。

0042

各縦桟材11については、長さが6m程度のものが採用され、図1に例示したように、左右両側部分に1本づつと、中央部分に一対2本採用され、左右両側部分の縦桟材11については、後述する第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bの連結箇所を確保し、中央部分の一対については、水平ピン31を支持ためのブラケット部材を固定する箇所を確保するものである。勿論、これらの縦桟材11に対しては、表面側から各横桟材12が固定及び支持される。

0043

各横桟材12は、主として各太陽光パネル20の上下両辺を支持するために使用されるものであり、8m程度の長さを有するものである。また、各横桟材12の、各太陽光パネル20を支持していない部分間は、所定間隔(本実施形態では約26cm)離されて隙間を形成するようにしてあり、各太陽光パネル20が受けた強風の一部が通り抜けできるようにしてある。これらの各横桟材12間に風が通り抜けできるように形成した隙間は、当該架台10の風に対する十分な強度を補償するものでもある。

0044

これらの縦桟材11、横桟材12、及び必要な斜桟材13によって構成された架台10の裏面には、図4にも示したように、その裏面側に後述する水平ピン31を保持するためのブラケット14が設けてあり、このブラケット14に水平ピン31を介して連結される
支柱30側のブラケット33が嵌合される。つまり、当該架台10の裏面中央と、支柱30の上端部とは、水平ピン31を介して傾動可能に連結されるものであり、その傾動方向は、図3図7、及び図8の比較から分かるように、「上下方向」としてある。

0045

以上のように、当該架台10の裏面中央と、支柱30の上端部とは、傾動可能に連結してあるから、架台10の表面に設置した各太陽光パネル20が、一定の傾斜角度で太陽に対向するには、両者間を固定しなければならない。この架台10の支柱30上端に対する傾動を阻止するものが、第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bである。そして、架台10が所定角度となったときに、その傾動を阻止するために使用される第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bが支柱30の下部に固定的に設けてあるが、これらの第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bは手動で操作されるものである。勿論、これらの第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bは、その回動を阻止するためのストッパを有していることは、言うまでもない。

0046

まず、第1ワイヤ群40Aは、図3図7及び図8の図示左側に便宜的に示したように、支柱30の後ろ側に配線されるものであり、図1及び図2に示したように、各先端が架台10の上側2カ所に固定され、各内端が1つの第1連結点43aに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41aと、内端が第1連結点43aに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第1巻き取り部32aに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42aとからなるものである。換言すれば、この第1ワイヤ群40Aは、完全に配線されたときには、図1及び図2に示したように、「Y字状」となるものである。

0047

また、第2ワイヤ群40Bは、図3図7及び図8の図示右側に便宜的に示したように、支柱30の前側に配線されるものであり、図1及び図2に示したように、各先端が架台10の下側2カ所に固定され、各内端が1つの第2連結点43bに結線される同一長さの2本の展開ワイヤ41bと、内端が第2連結点43bに連結され、下端が支柱30の下端近傍に取り付けた第2巻き取り部32bに巻き取られる1本の巻き取りワイヤ42bとからなるものである。換言すれば、この第2ワイヤ群40Bも、完全に配線されたときには、図1及び図2に示したように、「Y字状」となるものである。

0048

この実施形態の発電システムでは、水平ピン31を採用することによって、支柱30に対する架台10の上下方向のみの傾動を可能にしており、目的とした傾動位置での固定は、上記第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40B側で行えば十分となるようにしてある。換言すれば、例えば特許文献2の技術では、架台10の支柱30上端で両者の固定を行うことになるが、それだと、当該架台10が風を受けたときの力が支柱30上端に集中することになって傾動固定が困難になるが、この発電システムでは、そのような問題は全く生じない。

0049

ところで、支柱30に対する架台10の上下方向のみの傾動を可能にして水平ピン31については、図4に示したように、「1本もの」としたり、また、図5に示したように、軸心が同一位置となるのであれば、「2本もの」を採用するようにしてもよいものである。

0050

上述した第1ワイヤ群40Aについてもう少し詳述すると、2本の同じ長さの展開ワイヤ41aの各先端は、架台10の裏面の上端部に連結されるのであり、各下端は1個の第1連結点43aに連結されるから、これらの展開ワイヤ41aは各先端と第1連結点43aとを結ぶ「逆二等辺三角形」の等しい二辺を構成することになる。また、第1連結点43aから下方に延びる巻き取りワイヤ42aは、上述した「Y字状」の「縦棒」に該当するものであり、図1にも示したように、当該発電システムを前方または後方から見た場合、支柱30と重なるものである。

0051

従って、この発電システムにおいて、第1ワイヤ群40Aを構成している巻き取りワイヤ42aの下端を第1巻き取り部32aにて巻き取ると、その巻き取り力は、各展開ワイヤ41aを介して架台10の裏面の左右対称位置となる部分を均等に引き下げる力となり、架台10は左右に揺れること無く下方へ引き下げられる。以上のことは、第2ワイヤ群40Bについても同様に発揮される。

0052

また、これらの第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bは、延びることが殆ど無い3本のワイヤによって構成してあるし、支柱30の前後に配線されるものであるから、各第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bによる巻き取りをしっかりと行えば、支柱30側の水平ピン31とも合わせた5点で架台10の固定を行うことになる。換言すれば、これらの第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bは、架台10の風による煽りや動き、あるいは揺動を阻止することになる。

0053

勿論、これらの第1ワイヤ群40A及び第2ワイヤ群40Bは、その各第1巻き取り部32a及び第2巻き取り部32bにおける巻き取り量を調整することによって、図2及び図3に示した台風対応状態図7に示した期対応状態、そして図8に示した夏期対応状態に容易に角度調整を行えるようにするものである。

0054

ところで、支柱30の設置箇所への固定は、設置箇所の地盤がある程度硬質であれば、セメントを混ぜた地盤改良土固定箇所を確保しておき、この地盤改良土に対して、支柱30の下端に一体化した固定フランジを、グランドスクリューあるいは鋼管パイプを使用して固定することがなされる。

0055

以上の地盤改良土だけでは固定強度不足勝ちな、例えば耕作遊休地や耕作放棄地のような軟弱地盤である場合には、図6に示したような固定ブロック50を採用するとよい。この固定ブロック50は、上述した地盤改良土と略同じ形状・大きさを有するコンクリートブロックであるが、この固定ブロック50に対して、支柱30の下端に一体化した固定フランジを、グランドスクリューあるいは鋼管パイプを使用して固定すればよい。逆に、このような固定ブロック50を採用することによって、どのような条件の設置箇所においても、支柱30の立設・固定を容易に行うことができる。

0056

なお、図6に示した固定ブロック50は、平面外形が2m程度の正方形であるが、厚さは適宜設定できるものとしてある。

0057

10架台
11縦桟材
12横桟材
13 斜桟材
14ブラケット
20太陽光パネル
30支柱
31水平ピン
32a 第1巻き取り部
32b 第2巻き取り部
33 ブラケット
40A 第1ワイヤ群
41a展開ワイヤ
42a 巻き取りワイヤ
43a 第1連結点
40B 第2ワイヤ群
41b 展開ワイヤ
42b 巻き取りワイヤ
43b 第2連結点
50 固定ブロック

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