(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が親水化されると共に傾斜配置される太陽電池パネルの表面に散水する散水装置であって、
該散水装置は、前記太陽電池パネルの幅方向に100mm以上の間隔で設けられた散水孔を有する散水手段と、前記散水孔の傾斜方向下方側であって前記太陽電池パネル表面に対して、0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間を介して設置された横架材とを備え、前記散水孔から散水された水を前記隙間を介して前記太陽電池パネルの表面に流下させるようにしたことを特徴とする太陽電池用散水装置。
【請求項２】
前記散水手段は、散水孔が形成された散水配管からなり、前記散水孔が前記太陽電池パネル表面又は該太陽電池パネルの傾斜方向上部に設けた水受け材表面に対して正対よりも上方に向くように配置され、かつ前記散水用配管の外周面が前記太陽電池パネル表面に対して、0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間を介して設置されることにより、前記散水配管が前記散水手段と前記横架材を兼用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池用散水装置。
【請求項３】
前記横架材は、前記散水手段とは別部材によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用散水装置。
【請求項４】
前記散水用配管からの散水は、散水量を幅１ｍあたり毎分1000cc以上の大量散水と、散水量を幅1ｍあたり毎分100〜500ccとする通常散水とを有し、少なくとも散水開始時には大量散水とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池用散水装置。
【請求項５】
前記太陽電池パネルの傾斜下部に設けた集水装置と、該集水装置で集水された水を貯留する貯留槽と、該貯留槽の貯留水を前記散水用配管に送水する送水装置とを備えてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池用散水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の表面を冷却するための技術に関し、特に太陽電池の表面に散水する太陽電池用散水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの発電効率は、温度によって変動することが知られており、一般に、結晶系シリコンによるものの発電効率は25℃を基準として、１℃上昇によって約0.45％低下する。
そこで、太陽電池モジュール表面に散水することで、蒸発潜熱によって、表面温度の大幅な温度低下が可能となるため、発電効率向上に寄与することができる。
太陽電池モジュール表面に散水する技術としては、特許文献１に太陽電池表面に光触媒をコーティングして１時間当たり２リットル／ｍ2以下の散水を行う太陽光発電装置が提案されている。
特許文献１における実施の形態には、太陽電池モジュール表面に散水することに関しては、以下のように記載されている。
「［００１５］水供給手段１３は太陽電池モジュール１０の表面を湿潤させる機能を有すればその構造は特に限定されるものではないが、この実施形態では図１、図３に示されるように太陽電池モジュール１０の上部に形成した貯水部２０の小孔２１から水を噴霧あるいは流下させる構造である。貯水部２０には給水管２２を通じて水道水などが供給される。太陽電池モジュール１０の表面を構成する板ガラス１２はその表面に親水性の光触媒１９が蒸着されているため、供給された水は水膜を形成して板ガラス１２の表面全体に拡散する。
［００１６］
供給水量は季節、気温、湿度、光度、降雨の有無などによって適宜調整すればよいが、夏季の昼間において太陽電池モジュール１０の表面積１ｍ２当たり、１時間に２Ｌを供給すれば十分である。・・」
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第3751013号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、特許文献１には散水のための具体的構成として、太陽電池モジュールの上部に形成した貯水部の小孔から水を噴霧あるいは流下させること、及び水の供給量として太陽電池モジュール１０の表面積１ｍ２当たり、１時間に２Ｌ供給することが記載されているのみである。
しかしながら、散水によって太陽電池モジュールの表面に形成される水膜が厚くなって波状になると、太陽光が多く反射されてしまい、発電効率の向上につながらない場合がある。
また、特許文献１では水を噴霧させるとしているが、太陽と太陽電池の間に霧が形成されることによって、太陽光の透過率が著しく低下することが考えられる。
さらに、特許文献１では小孔間の間隔については特に示されていないが、発明者の実験によると、小孔から吐出される水によって水膜を形成するためには、小孔間の間隔を狭くする、具体的には最大で20mm程度にする必要があり、製作コストが高くなるという問題もある。
【０００５】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、発電効率を効果的に向上させると共に低コストで実現できる太陽光発電用散水装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る太陽電池用散水装置は、表面が親水化されると共に傾斜配置される太陽電池パネルの表面に散水する散水装置であって、該散水装置は、前記太陽電池パネルの幅方向に100mm以上の間隔で設けられた散水孔を有する散水手段と、前記散水孔の傾斜方向下方側であって前記太陽電池パネル表面に対して、0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間を介して設置された横架材とを備え、前記散水孔から散水された水を前記隙間を介して前記太陽電池パネルの表面に流下させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
（２）また、前記（１）記載のものにおいて、前記散水手段は、散水孔が形成された散水配管からなり、前記散水孔が前記太陽電池パネル表面に対して正対よりも上方に向くように配置され、かつ前記散水用配管の外周面が前記太陽電池パネル表面又は該太陽電池パネルの傾斜方向上部に設けた水受け材表面に対して、0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間を介して設置されることにより、前記散水配管が前記散水手段と前記横架材を兼用するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
（３）また、上記（１）記載のものにおいて、前記横架材は、前記散水手段とは別部材によって形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記散水用配管からの散水は、散水量を幅１ｍあたり毎分1000cc以上の大量散水と、散水量を幅1ｍあたり毎分100〜500ccとする通常散水とを有し、少なくとも散水開始時には大量散水とすることを特徴とするものである。
【００１０】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記太陽電池パネルの傾斜下部に設けた集水装置と、該集水装置で集水された水を貯留する貯留槽と、該貯留槽の貯留水を前記散水用配管に送水する送水装置とを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る太陽電池用散水装置においては、散水孔を太陽電池パネルの幅方向に100mm以上の間隔で設けるようにしたので、製造コストを低減できる。また、散水孔を前記のように広い間隔で設けているにもかかわらず、太陽電池パネル表面又は該太陽電池パネルの傾斜方向上部に設けた水受け材表面に対して、0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間を介して設置された横架材を設けたことにより、太陽電池パネル表面に薄い水膜を形成することができ、発電効率を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置の装置構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネル表面の一態様の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネル表面の他の態様の説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネルにおける隣接する太陽電池モジュール間の隙間処理の一態様の説明図である。
【図５】図４の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネルにおける隣接する太陽電池モジュール間の隙間処理の他の態様の説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネルにおける隣接する太陽電池モジュール間の隙間処理の他の態様の説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置を設置する太陽電池パネルにおける隣接する太陽電池モジュール間の隙間処理の他の態様の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置における水膜形成状況の説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置における水膜形成状況の説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る太陽電池用散水装置に用いるスペーサーの説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る太陽電池用散水装置の要部である横架材及び水膜形成状況の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[実施の形態１]
本実施の形態に係る太陽電池用散水装置１は、図１に示すように、太陽電池パネル３（以下、単に「パネル３」という場合あり）を地表上に地面から所定空間を設け、かつ傾斜させて支持する支持装置５と、太陽電池パネル３の幅方向に100mm以上の間隔で設けられた散水孔４５を有する散水用配管６と、太陽電池パネル３の傾斜下部に設けた集水装置７と、集水装置７で集水された水を貯留する貯留槽９と、貯留槽９と集水装置７との間に設けられた沈殿槽１１と、貯留槽９の貯留水を散水用配管６に送水する送水装置１３とを備えてなるものである。
以下、各構成部材を詳細に説明する。
【００１４】
＜太陽電池パネル＞
太陽電池パネル３は、太陽電池モジュール単体、あるは複数枚の太陽電池モジュールをパネル状に組み合わせてユニット化したものの両方を含む。したがって、以下の説明において、「太陽電池パネル３」あるいは単に「パネル３」と表記したときは太陽電池モジュール単体及びユニット化した全体の両方を意味しており、太陽電池モジュールと表記したときには単体の太陽電池モジュールを意味するものとする。
太陽電池モジュールとは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する単結晶シリコン等の半導体からなる太陽電池素子を平面上に配列し、その表面を保護用のガラス板などで覆ってモジュール化したものである。
【００１５】
太陽電池パネル表面は、効率的な冷却を発揮させるために親水化処理を行う。親水化はシリカ系化合物を用いる方法、無機系バインダーを介して太陽光で活性化するアナターゼ型酸化チタンなどの光触媒を用いる方法、表面形状を細かい凹凸状あるいは、多孔質構造とする方法などがある。親水層１９を形成する場合には、図２に示すように、基材１５の表面にバインダー・顔料層１７を設け、その上に親水層１９を形成するようにする。
シリカ系化合物を用いた場合には、夜間散水による蒸発処理も可能である。光触媒は一般に紫外線によって活性化するため、夜間には効果がなくなるが、シリカ系化合物との混合使用によって、紫外線が照射されない状態でも一定の親水性を維持することができる。また、光触媒は汚れの分解機能を持つので最も望ましい。
【００１６】
太陽電池パネル表面において親水化する範囲は、全面としても良いが、図３に示すように、少なくとも両側域1mm以上の範囲を非親水化領域２１として親水化しないようにするのが好ましい。両側域に非親水化領域２１を形成することにより、散水時に当該領域と親水化領域との表面張力差によって、側面方向への落水を防止することができる。
なお、親水化を多孔質材料で行ったような場合など、表面張力が期待できないものは、別途、側面に板材などを設置して落水防止措置をとるとよい。
【００１７】
ガラスの親水化処理は、太陽電池モジュールの製造前後のどちらの時点で施工してもよいが、太陽電池モジュール製造の前段階で施工するのがよりのぞましい。太陽電池モジュール製造後に施工する場合には、ガラス以外の構成材料の主として樹脂類、配線類、電気部品類の劣化を考慮し、実使用時に到達すると予測される最高温度である80度以下の温度で焼付けを行う。
【００１８】
太陽電池モジュールは、単一で用いてもよいが、より大量発電を行う場合には複数の太陽電池モジュールを上下方向の傾斜を略同一にして連結して、ユニット化（アレイ化）して用いるようにすればよい。
例えば縦1000mm×横1200mm程度の大きさの太陽電池モジュールを縦10枚、横8枚で一辺１０ｍ程度の1ユニット（１アレイ）とする。
【００１９】
複数の太陽電池モジュール２３をユニット化（アレイ化）する場合、太陽電池モジュール２３の周囲を補強用フレーム２４で補強し、各モジュール同士は少なくとも傾斜の上下方向に所定の間隔をあけて配置し、その間隙部分には図４、図５に示すように、上下に配置されるモジュール表面部分に跨るようにキャップ２５を設け、かつ、そのキャップ２５の表面を親水化処理する。
キャップ２５は厚さ0.35mmの薄鋼板製で、幅は、各モジュール表面の保護ガラスの露出幅と略同じにして、ガラスの横幅範囲内で収まる大きさとしている。キャップ２５はその頭部２７が、図５に示されるように、上下端を太陽電池モジュール２３のフレームの高さ程度に傾斜させた略山型形状になっている。頭部２７の下面側には下方に延びる脚部２９が形成され、脚部２９の先端には太陽電池モジュール２３に形成された突出部３１に係止可能な係止部３３が形成されている。
図４、図５に示すキャップ２５においても、前述したように、両端部１mm程度、親水処理しないようにする。このようにすれば、親水化部分を水が流下し、親水化されていない部分では撥水されるため、上方の太陽電池モジュール２３から流下してきた水が側方に落水せずにモジュール接続部を乗り越え、下方のモジュールに乗り移って良好に水膜を形成する。
なお、表面に段差のないモジュールの場合は、頭部２７を図６に示すように略平板形状とした平面キャップ３５としてもよい。
【００２０】
なお、図４、図５に示すキャップに代えて、図７に示すように、モジュール間の間隙内に樋状に設置する樋状キャップ３７にしてもよい。樋状キャップ３７は、例えば厚さ0.6mmの半円形の合成樹脂からなり、幅は、各モジュール間の間隔よりも大きいものをスプリングバックを利用してはめ込み設置する。必要に応じて、接着などの補助手段を用いるが、シーリング材を用いるとより好ましい。樋状キャップ３７の端部は、閉塞して落水を防止する。
この形態によれば、上方のモジュールから流下してきた水が、モジュール間の接続部のキャップを乗り越えて下方のモジュールに乗り移り、良好に水膜を形成する。
【００２１】
また、キャップの代わりに、図８に示すように、モジュールの接続部（約15mmの間隔）にポリウレタン製のバックアップ材３９を介して深目地状のアクリル系シーリング材によるシーリング目地４１が、その目地高さを表面からマイナス10mmの高さで施工し、溜まり部分を設けるようにしてもよい。この場合は、モジュールの上下端部分は親水化処理を行う。この形態によれば、上方から流下してきた水が溜まり部分に一旦貯留され、溢れ出すことで下方のモジュール全体に水膜を連続して形成させることができる。
【００２２】
＜支持装置＞
支持装置５は、太陽電池パネル３を地面から所定空間あけて、かつ傾斜させて支持する。支持装置５は、敷地上に打設した鉄筋コンクリートまたは鋼管杭からなる基礎部と、該基礎部上に構築した骨組みを備えて構成される。太陽電池パネル３は、この骨組み上に設置される。
基礎部の構成としては、例えば外径165.2mm、厚さ約7mmの回転貫入方式の鋼管杭を地上から1ｍ突出させて形成する。杭の先端には杭径以上の大きさの半円形の鋼板がそれぞれ傾斜して取り付けられて先端部を閉塞している。
骨組みの構成としては、軽量形鋼製骨組みを後述する傾斜角で立体骨組みとして構成する。
なお、杭の突出長さは、全て同じとしてもよいが、パネル３の傾斜角に応じて杭の突出長を変化させ、軽量形鋼製骨組みを平面骨組みとしてもよい。
【００２３】
太陽電池パネル３の設置方位と角度は骨組みにおけるパネル設置部において、太陽電池パネル３への太陽光の入熱が多くなるように設定する。もっとも、パネル上部で受けた雨水を自然流下させるため、太陽電池パネル３は一定方向に傾斜させるように、骨組みのパネル設置部を構成する。太陽電池パネル３の最も望ましい方位と角度は、南向きで傾斜角20〜30度前後であるが、敷地条件等を考慮して前記以外の方位や角度で設定してもよい。
【００２４】
太陽電池パネル３の設置方位と角度の一例を示すと、南西に向けて設置し、設置傾斜角は12度とする。太陽エネルギーの取入れを多くするためには、太陽電池パネル３の傾斜角をパネル設置方位と太陽方位角が略同じとなる時間帯で、冬至に法線面直達日射と垂直になる角度と、夏至に同様となる角度の間の任意の角度で設定するとよく、東京で南向きに設置する場合には、傾斜角は20度から70度の範囲がより望ましい。
太陽電池パネル表面に散水を行って冷却を促進させる観点から、パネル表面の散水流の流速は余り早くないほうがよく、南向きで固定式の場合の傾斜角は20度から35度程度が更に望ましいが、パネル傾斜角を小さくすると、パネル設置用の骨組みの部材が少なくてすむメリットがあるため、季節ごとの晴天率、設置方位、骨組みコストなどを勘案して水平を除き、70度程度以下の範囲で任意に決定してよい。なお、傾斜角は固定でも、可動式としてもよく、可動式にした場合の可動単位は、太陽電池モジュール単体でもユニット単位でもよい。
【００２５】
太陽電池パネル３の設置高さは、敷地レベルと同等の高さ以上であれば、骨組みの高さを調整することで任意に定めることができ、太陽電池パネル３の下方のスペースの利用用途に応じて適宜設定することができる。太陽電池パネル３下方を特に利用しない場合であってもメンテナンス用の有効高さとして１ｍ程度の空間を空けるのが好ましい。
また、例えば、太陽電池パネル３の下方スペースを、平置き式の駐車場として利用する場合には、有効部分の最低地上高を２３００mm以上とすればよい。
また、駐車場を自走式多層階としてもよく、その場合には太陽電池パネル３の下方スペースは建設する階層に応じて設定すればよい。
【００２６】
＜散水用配管＞
散水用配管６は、太陽電池パネル３の傾斜上部に設置されて太陽電池パネル３に散水して水膜４３を形成する（図９、図１０参照）。散水用配管６の具体的態様としては、散水孔４５が100mm以上の間隔で設けられた管体を太陽電池パネル表面に対して、0.5mm以上3mm以下の隙間４２を介して設置する。このとき、散水孔４５は、図９、図１０に示すように、太陽電池パネル３の表面に対して正対よりも太陽電池パネル３の傾斜上部側に向けるように配置する。このような配置にすることで、図９、図１０に示すように、散水孔４５から吐出される吐出水４７が、パネル表面を流下して散水用配管６と太陽電池パネル３との隙間４２を通過することで、パネル表面で横方向に水膜４３を広げ、薄い水膜形成ができる。
【００２７】
散水用配管６の延長が長い場合には、先端に近づくにつれて散水が不能になるため、ループ配管とするか、圧力弁形式の噴射ノズルとするのが好ましい。噴射ノズルとする場合は、略同心円状に噴射される水が隣接する噴射ノズルからの吐出水４７とほぼ接する間隔とするのが好ましい。
太陽電池パネル表面に霧を形成すると、乱反射により入射エネルギーが減少することから、噴射ノズルの設置高さは可能な限り低くし、太陽電池パネル表面に霧を広範に形成するのを防止するのが好ましい。
【００２８】
太陽電池パネル３への散水量は、散水開始時、終了時、あるいは所定の時間毎には幅１ｍあたり毎分1000cc以上の大量散水を行い、通常は幅1ｍあたり毎分100ccから200cc以上の通常散水とする。散水開始時の大量散水の水量は、早期水膜形成を目的とした水量であり、通常散水時の水量は、親水化した太陽電池パネル表面上での水膜維持のために必要な水量である。水膜維持には、上記の散水量で十分であることを実験で確認しているが、太陽電池パネル３の傾斜角が小さい場合には、表面に付着した飛来物等を洗浄することも考慮し、大量散水時には幅1ｍあたり毎分2000〜3000cc、通常散水時には幅1ｍあたり毎分300〜500cc程度が望ましい。
なお、太陽電池パネル３の発電効率低下の抑制を図るには、通常時の散水量を幅1ｍあたり毎分500cc以下に抑えることが望ましい。傾斜角度にも依存するが、概ねこの散水量を超えると表面に水紋が形成され、乱反射により発電効率低下の可能性があるためである。
【００２９】
以下においては、散水用配管６の構成と散水方法の具体例を説明する。
散水用配管６を構成する管体として、架橋ポリエチレン製の50Aの管体を用い、太陽電池パネル３の全幅にわたって最上部とパネル中間部に設置する。この管体には100mmの間隔で0.5mmの貫通孔が設けられ、当該貫通孔は、太陽電池パネル表面に対して正対よりも上方へ、かつパネル表面から0.8mmの隙間４２を介して設置する。
散水用配管６は、架橋ポリエチレン、ポリブデン、塩化ビニルなどの樹脂材料のものを使用できるが、その場合、塗装やコーティング、アルミ箔の貼り付け、カバー取り付けなど、紫外線曝露に対する耐候性処理を行なうことが望ましい。また、めっき鋼管やステンレス鋼管、その他の金属管でもよい。なお、貫通孔の間隔と大きさは散水量を考慮して任意に定めてよい。
【００３０】
散水用配管６の取り付けに際し、散水用配管６の表面とパネル表面との間に0.8mmのスリット状の隙間４２を形成するために、例えば平面形状が図１１に示すようなスペーサー４８（４８ａ〜４８ｅ）を用いるようにしてもよい。このスペーサー４８は、例えば長さ30mm、幅10mm、厚さ0.8mmで、上下方向の先端部を鋭角または楕円形状としたステンレス板からなる。
スペーサー４８は、パネル表面の両端と中間部に、長手方向をパネル３の上下方向に向け、各スペーサー４８がパネル幅方向で一直線状になるように設置する。そして、各スペーサー４８の上面に上記散水用配管６の外面を接するようにして配置している。
【００３１】
上記のように散水用配管６を配置することにより、散水用配管６部分で、パネル表面には幅0.8mmのスリットがパネル３のほぼ全面に亘って形成される。このため、大量散水時に散水用配管６から傾斜方向上方に向けて噴射された水は、図９、図１０に示すように、パネル３の傾斜に沿って流下してくるが、流下する水膜における0.8mmよりも厚い部分は散水用配管６に遮られて、一時的に流下が妨げられて横方向に広がるように滞留する。そして、一時的に滞留した水は、散水用配管６とパネル表面の隙間４２（スリット）から薄い水膜４３となって流下するため、通常は50mm以下の間隔で配置しなければならない散水孔４５の径を大きくしてその数を減らすことができ、それによって製作コストを大幅に低減させることができる。
【００３２】
なお、散水用配管６とパネル表面との間に形成するスリットの大きさは、大量散水時の供給水量とスリットからの流下量とをバランスさせるように決定すればよく、このようなバランスがとれれば大量散水を行う時間も短くしてもよい。
また、スリットを形成するためのスペーサー４８として、上記の例では面状のスペーサー４８を示したが、これに代えて細い線状の部材で構成しても同様の効果が得られる。
【００３３】
散水方法の具体例を示すと、最上部に設置した散水用配管６からの散水量は、散水開始時の５分間、散水終了前の５分間、及び散水中の１時間に１回の５分間、それぞれ幅１ｍあたり毎分2000ccの大量散水を行い、それ以外の時間帯は幅1ｍあたり毎分300ccの通常散水とする。
大量散水時にはパネル表面で同心円状に広がった水膜が形成されるが、通常、散水孔４５の間隔が大きいと横方向に連続しない。この点、本実施の形態においては、前述したように図９、図１０に示すように、パネル面傾斜上方に向けて散水した水が流下し、一旦散水用配管６によって堰き止められて横方向に広がり、0.8mmの隙間４２を通って流下することで、散水用配管６の下方のパネル面が全面濡れ状態となる。
また、通常散水時には、散水孔４５から散水した直後は鉛直方向に滴下して線状に流下する状態となるが、線状に流下した水が散水用配管６とパネル表面のスリットを通過する際に毛細管現象によってスリットに吸引されて広がるとともに、線状のままスリットを通過した水もスリットの下方では薄く形成された水膜４３が存在するため、その水膜４３上に線状の水が滴下することで薄く広がるために、薄い水膜４３を維持する。
常に薄い水膜４３を維持することにより、冷却効率を高めることができる。
【００３４】
ここで、中間部に設置する散水用配管６は、散水量を最上部より少なくしている。ここでは、流量調整弁を用いて、管体のサイズを流量によって小さく設定した。流量バランスは、最上部から流下して中間部の散水用配管部分に達したときに蒸発分を供給する水量程度とすると、ほぼ同一条件の冷却効果が期待できる。もっとも、最上部と中間部を同一の散水量になるように制御してもよい。
規模によっては、中間部の散水手段は必要ない。
【００３５】
なお、散水用配管６からの散水は太陽電池モジュールのガラス面で直接受けるようにしてもよいが、太陽電池パネルに散水を受ける水受け材を設けておいて、水受け材で散水を受けるようにしてもよい。本明細書で散水を受ける面として太陽電池パネル表面と表記したときには、太陽電池パネルのガラス面及び上記水受け材の両方を含むものとする。
【００３６】
＜集水装置＞
集水装置７は、太陽電池パネル３の傾斜下部に設けられて、太陽電池パネル３で受けた水を集水する。集水装置７の一つの態様として、太陽電池パネル３の下辺部に樋状の流路を設けることが考えられる。なお、縦樋を併用してもよい。
樋状の流路は、パネル３側に設けてもよいし、あるいはパネル３を設置した敷地表面近傍に設けてもよい。また、樋状の流路はモジュール１枚ごとに設けてもよいし、複数枚のモジュールを組み合わせたユニット（アレイ）ごとに設けてもよいし、あるいはユニットを組み合わせた全体に設けてもよい。いずれの態様であっても、全体として太陽電池パネル３の傾斜下部側に幅方向に連続する樋状の流路が設けられるようにする。
また、樋状の流路は、パネル幅に合わせて樋の形状を設定し、また材質は特に限定されることなく任意のものを使用できる。樋状の流路の深さの一例を示すと、例えば100mmである。
なお、樋状の流路で集水された水を、沈殿槽１１へ導水するために、樋状の流路の両端や中間部に縦配管を設けるようにするが、この縦配管は、樋形状やユニットの大きさを勘案して、任意に設計すればよい。
【００３７】
太陽電池パネル３の下方を多段式の駐車場として利用するような場合には、太陽電池パネル３を設置した階の床を集水装置７の一部として兼用してもよい。
【００３８】
＜貯留槽＞
貯留槽９は、集水装置７で集水された水及び雨水を貯留する。貯留槽９は、鉄筋コンクリート製の他、鋼製タンク、樹脂タンクなど、任意のものが選択できる。
貯留槽９を鉄筋コンクリート製にした場合には、亀裂による漏水防止のため、樹脂ライニングや鋼製ライニング、シート防水等の対策を行うのが好ましく、このようにすることで貯留水のアルカリ化も抑制できる。
貯留槽９の設置場所は任意で良いが、既設の汚水貯留池などの水中にタンクを設置するという形態にすると、基礎工事が不要となるメリットがある。
【００３９】
また、貯留槽９を太陽電池パネル３の下方に設置するという形態の場合には基礎工事が必要になるが、敷地の利用効率を高くすることができる。太陽電池パネル３の下方を駐車スペースとして使用する場合は、貯留槽９は上面を地盤面として埋設設置し、車両その他の上部の荷重に対して安全な仕様で閉塞され、点検用のマンホール蓋を設けるようにする。
なお、太陽電池パネル３の下方を自走式多層階の駐車場にする場合には、貯留槽９は最下階に設けたり、高架式タンクとしたりすればよい。
【００４０】
貯留槽９の深さは、面積がパネル投影面積と同じ大きさの場合、東京近郊であれば、蒸発との収支から考察すると、通常は８００mmあればオーバーフローは発生しないが、１０００mmあればより安全である。また、条件によっては、汚水処理槽にオーバーフロー分を導入して汚水処理槽の汚水を希釈するようにしてもよいし、直接公共水路等に放流してもよい。
【００４１】
貯留槽９の態様の具体例を示すと、複数の合成樹脂製タンクが太陽電池パネル３下方のほぼ全面の範囲で地盤面上に設けられ、有効深さを800mmとしたものが挙げられる。ここでの貯留槽９の大きさは、東京地区での実際の連続年の気象データにより、降水量と蒸発量の収支でオーバーフローを起こさない容量を設定したが、標準的な降水量でまれに起こるオーバーフローを許容する場合には、有効深さを90mmから300mmの範囲で決定するとよい。これにより年間降水量の概ね70％以上の雨水を蒸発処理することができ、設置コストを削減可能である。
【００４２】
＜沈殿槽＞
沈殿槽１１は、貯留槽９と集水装置７との間に設けられて、太陽電池パネル３を流れて集水装置７で集水された水に含まれる砂埃などの固形物などを除く役割をする。つまり、沈殿槽１１は、パネル上の飛来物を貯留槽９へ導入しないようにする機能を有している。
沈殿槽１１の材質、形状、大きさは、所定の沈澱処理が行うことができれば任意の材料、形状、大きさでよいが、セメント系材料など、雨水に材料成分が溶出する恐れや、亀裂の発生など、漏水の危険があるものは、別途、樹脂ライニング、鋼製ライニングなどで内面、外面、あるいはその両方に防水処理を行う。合成樹脂タンクを用いた場合には、これらの処理は不用である。
沈殿槽１１上部から貯留槽９へは配管で接続され、上澄みを貯留槽９に導水する。導水手段は自然流下方式でもよいし、位置関係に応じて揚水ポンプを使用してもよい。
【００４３】
なお、沈殿槽１１と同様の役割を有するものとして沈殿槽１１に加えて、貯留槽９と散水用配管６の間にフィルタ４９（図１参照）を設け、さらにフィルタ４９に至る配管の先端（吸込み側先端）にストレーナ５１を設けるようにしてもよい。
また、フィルタ４９に代えてあるいはフィルタ４９と共に薬液処理設備を設けるとなおよい。薬液処理設備は、雨水の循環使用によるバクテリアの繁殖防止、貯留槽９をコンクリート系材料で構成した場合に貯留水にカルシウム分が溶出してパネル上で析出することを防止、流入する粒子分を凝集させて沈殿を促進させることなどを目的として用いる。カルシウムの除去方法としては、硫酸を投入して、石膏として回収する方法などがあるが、貯留水中の成分によって適切な薬品を選択する。
なお、パネル表面に光触媒を用いた場合、完全ではないが、バクテリアや藻類の繁殖抑制効果も期待できる。
【００４４】
＜送水装置＞
送水装置１３は、散水用配管６に貯留槽９の貯留水を送水するものであり、図１に示すように、例えば散水ポンプがこの機能を有する。
【００４５】
上記のように構成された本実施の形態の太陽電池用散水装置１においては、雨水を貯留した貯留水から送水装置１３によって雨水を散水用配管６に送水し、散水用配管６の散水孔４５から太陽電池パネル３に散水する。散水方法は、上述のように大量散水と通常散水の両方の散水形態を交えて行うことにより、常時太陽電池パネル表面に薄い水膜４３を形成する。太陽電池パネル３の表面に水膜４３を形成する水は、太陽光を受けて蒸発することで減量される。
蒸発されずに太陽電池パネル表面を流下した水は、集水装置７によって集水されて沈殿槽１１に送水される。沈殿槽１１に送られた水は、その中に含まれる固形物が除去されて貯留槽９に送水される。貯留槽９に一時的に貯留された水は送水装置１３によって散水用配管６に送水されて、上記のような循環を行う。
【００４６】
以上のように、本実施の形態の太陽電池用散水装置１によれば、太陽電池パネル３への散水が太陽電池パネル３の表面に平滑で薄い水膜４３を形成し、太陽光を必要以上に反射することなく、冷却効果を得ることができ、それ故に太陽電池パネル３の温度上昇を防止して発電効率を向上させることができる。
しかも、本実施の形態では、上記のような薄い水膜４３の形成を100mm以上の間隔で散水孔４５を散水用配管６に設けると共に、散水用配管６と太陽電池パネル３との間にスリット状の隙間４２を形成することで、当該隙間４２によって散水した水を薄い水膜４３にするようにしているので、簡易な構成であることから、コスト低減も実現できている。
特に、本実施の形態では、散水用配管６が本発明の横架材を兼用しているので、部材点数を少なく、構造を簡易にできるという効果を奏している。
【００４７】
また、太陽電池パネル３を処分場跡地のような汚染土壌を覆うように設置すれば、雨水が汚染土壌に滲みこむのを防止でき、雨水が汚染物に接触して汚染されるのを防止できると共に、雨水を太陽電池パネル３上で蒸発処理することもできる。
また、太陽電池パネル３の下方を駐車スペースに利用することも可能であり、このような利用をすることでスペースの有効利用が可能となる。
【００４８】
[実施の形態２]
本実施の形態を図１２に基づいて説明する。
本実施の形態の太陽電池用散水装置１は、太陽電池パネル表面上にスリット状の隙間４２を形成する横架材を、散水用配管６とは別部材によって形成したものであって、他の構成は実施の形態１と同様である。
横架材５３は、図１２に示すように、断面が水平片５３ａと垂直片５３ｂからなる略Ｌ字状であって、散水用配管６の下方位置に、太陽電池パネル表面との間に0.5mm以上3mm以下のスリット状の隙間４２を形成するように配設されている。
【００４９】
横架材５３は、例えばアルミ製のアングル部材を用いることができるが、その材質は特に限定されるものではなく、アルミの他、鋼材、樹脂材料など任意のものを選択してよい。
横架材５３の垂直片５３ｂの高さは、もっとも散水量が多い場合にも堰きとめられた水が溢れないような高さに設定するのが好ましい。また、垂直片５３ｂを垂直ではなく、パネル傾斜上方に傾斜するような傾斜片にする（つまり、屈曲角度を９０度よりも小さくする）ことで、堰きとめられた水が溢れにくくすることも好ましい。
なお、横架材５３を所定の隙間４２を形成して設置するには、実施の形態１において散水用配管６を設置したのと同様に、図１０に示すようなスペーサー４８を用いるようにすればよい。
【００５０】
上記のように構成された本実施の形態によれば、大量散水時には、散水用配管６から散水された水が横架材５３の垂直片５３ｂによって一旦堰き止められて横方向に広がり、スリット状の隙間４２を通って流下することで、横架材５３の下方のパネル面が全面濡れ状態となる。
また、通常散水時には、散水孔４５から散水した直後は鉛直方向に滴下して線状に流下する状態となるが、線状に流下した水がスリット状の隙間４２を通過する際に毛細管現象によって横架材５３に吸引されて広がるとともに、線状のままスリットを通過した水もスリットの下方では薄く形成された水膜４３が存在するため、その水膜４３上に線状の水が滴下することで薄く広がるために、薄い水膜４３を維持する。
【００５１】
本実施の形態においては、散水用配管６とは別にスリット状の隙間４２を形成するための横架材５３を用いたことにより、散水用配管６からの散水方向はとくに管理する必要はなく、したがって、必ずしもパネル面の上方に向けて散水する必要なく、正対する方向であっても、あるいは下方に向けてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  太陽電池用散水装置
３  太陽電池パネル
５  支持装置
７  集水装置
９  貯留槽
１１  沈殿槽
１３  送水装置
１５  基材
１７  バインダー・顔料層
１９  親水層
２１  非親水化領域
２３  太陽電池モジュール
２４  補強用フレーム
２５  キャップ
２７  頭部
２９  脚部
３１  突出部
３３  係止部
３５  平面キャップ
３７  樋状キャップ
３９  バックアップ材
４１  シーリング目地
４２  隙間
４３  水膜
４５  散水孔
４７  突出水
４８  スペーサー
４９  フィルタ
５１  ストレーナ
５３  横架材
５３ａ  水平片
５３ｂ  垂直片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図４】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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