(57)【要約】【課題】本発明のソーラーシェアリング設備は、雨水の影響を農地に与えないで作物栽培に適した農作業を行うことを可能ならしめるものである。【解決手段】農地１１の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュール１を配列することによって、前記農地１１で作物を生産しながら同時に太陽光発電を可能とする、いわゆるソーラーシェアリング設備において、太陽電池モジュール１を傾斜して設置し、その傾斜下方向に当該太陽電池モジュール１上に降った雨水を集める雨とい５を配し、前記雨とい５からの雨水は前記ヤグラを構成する所定の支柱７に沿って農地上に排水される構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
農地の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュールを配列することによって、前記農地で作物を生産しながら同時に太陽光発電を可能とする、いわゆるソーラーシェアリング設備において、
前記太陽電池モジュールは傾斜して設置されており、
前記太陽電池モジュールの傾斜下方向に当該太陽電池モジュール上に降った雨水を集める雨といが配されており、
前記雨といからの雨水は前記ヤグラを構成する所定の支柱に沿って農地上に排水されることを特徴とするソーラーシェアリング設備。
【請求項２】
前記雨といで集められた雨水は、集雨ドレインによって集められ、前記集雨ドレインによって集められた雨水は前記ヤグラを構成する縦雨とい支柱内部を通って地面の近傍の排水口から排水されることを特徴とする請求項１に記載のソーラーシェアリング設備。
【請求項３】
前記太陽電池モジュールは、当該太陽電池モジュール上に降った雨水を損失なく雨といに導くための雨水ガイドを有していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のソーラーシェアリング設備。
【請求項４】
前記太陽電池モジュールの傾斜下部は、前記雨といで支持固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のソーラーシェアリング設備。
【請求項５】
前記ヤグラを構成する支柱であって前記ヤグラを地面の上に支持する機能を有する縦支柱または縦雨とい支柱は、前記地面の表面の位置を規制して地面から前記雨といまでの距離を定める位置決め構造を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のソーラーシェアリング設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヤグラなどの支柱を立てて営農を継続可能な太陽光発電設備であるソーラーシェアリング設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内のエネルギー不足を解決する手段の１つとして、農地の上にヤグラなどの支柱を立て、その上に再生可能エネルギーの１つである太陽光発電設備を設置して営農を継続しながら太陽光発電を行う方法、いわゆるソーラーシェアリングが提唱されてきた。このソーラーシェアリングにおいては、農業を継続しながら太陽光発電を行うことが可能であるため、太陽光発電のために耕作地を放棄したり離農したりする必要はなく、農業生産資源とクリーンなエネルギー資源との両方を同時に獲得していくことが可能である。
【０００３】
図５に、従来のソーラーシェアリング設備の１例を示す。図５に示すように、縦支柱３４と横支柱３３とで構成したヤグラ構造の天井部に、太陽電池モジュール３０を取り付けるための支持支柱３２を渡し、太陽電池モジュール３０は、その支持支柱３２に支持脚３１によって取り付けられている。太陽電池モジュールを、このような支持脚３１以外にも、取り付けバンドとネジを用いて取り付けることも可能である。
【０００４】
この太陽電池モジュール３０は、行列状あるいは市松状に配列されており、各太陽電池モジュール３０の間には、ヤグラ構造が設置されている農地に、作物が生育するのに充分な光量の太陽光が到達できるように充分な隙間が形成されている。
【０００５】
一方、このような支柱を用いたヤグラ構造とすることによって、少ない基礎部分を有する軽量な支柱だけで太陽電池モジュール３０を支持することが可能となった。また、太陽電池モジュール自体も軽量なものを用いることによって、ヤグラ構造への負荷を軽減している。また、この軽量な太陽電池モジュールを、風に対してよける構造として、耐風圧を実質的に小さくしたものも提案されている（特許文献１）。
【０００６】
ヤグラ構造の一部には、発電した電力を利用可能な状態に変換するための電力制御装置３５が取り付けられている。また、図示していないが、この電力制御装置３５から電気エネルギーを蓄積してから利用するための蓄電池を接続しても良いし、直流／交流変換や昇圧を適切に施して商用電力線に接続しても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のソーラーシェアリング設備は、太陽光発電と農業生産とが両立できるとはいえ、この設備がない場合と比較すると農作業性は格段に悪くなる。その理由の１つが、雨の影響である。
【０００９】
一般に、作物を育てるための畝の方向は、必ずしも東西に向いていないのに対し、太陽光発電モジュールは、モジュール表面が可能な限り南に向くように設置されるのが通常である。そのため、太陽光発電モジュールの配列方向と畝の方向とは必ずしも一致せず、ましてや太陽光発電モジュールの配列ピッチが、畝の配列ピッチに一致したり、その整数倍になったりすることは少ない。
【００１０】
このような状況で雨が降ると、その雨は太陽電池モジュールで受けられてその表面を流れ落ちる。太陽電池モジュールが傾斜しているときは、下側に位置する端部から、傾斜していないときは全周から雨だれが耕作地に落ちる。この雨だれは、常に農地の同じ場所に落ちるためその部分の土壌を流してしまったり、雨だれの跳ね返りを農作物にかけてしまい病気の原因を作ったりしてしまうという課題を有している。また、雨が強い場合は、土壌を押し流す力も強く、種苗後であれば種を押し流してしまうこともあるという課題をも有している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、農地の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュールを配列することによって、前記農地で作物を生産しながら同時に太陽光発電を可能とする、いわゆるソーラーシェアリング設備において、前記太陽電池モジュールは傾斜して設置されており、前記太陽電池モジュールの傾斜下方向に当該太陽電池モジュール上に降った雨水を集める雨といが配されており、前記雨といからの雨水は前記ヤグラを構成する所定の支柱に沿って農地上に排水されることを特徴とするソーラーシェアリング設備に関する。
【００１２】
また、前記雨といで集められた雨水は、集雨ドレインによって集められ、前記集雨ドレインによって集められた雨水は前記ヤグラを構成する縦雨とい支柱内部を通って地面近傍の排水口から排水されることが好ましい。
【００１３】
また、前記太陽電池モジュールは、当該太陽電池モジュール上に降った雨水を損失なく雨といに導くための雨水ガイドを有していることが好ましい。
【００１４】
また、前記太陽電池モジュールの傾斜下部は、前記雨といで支持固定されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記ヤグラを構成する支柱であって前記ヤグラを地面の上に支持する機能を有する縦支柱または縦雨とい支柱は、前記地面表面の位置を規制して地面から前記雨といまでの距離を定める位置決め構造を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の樹脂フレーム太陽電池モジュールは、農地の上にヤグラを組み、当該ヤグラ上に適切な間隔を形成して太陽電池モジュールを配列することによって、前記農地で作物を生産しながら同時に太陽光発電を可能とする、いわゆるソーラーシェアリング設備において、前記太陽電池モジュールは傾斜して設置されており、前記太陽電池モジュールの傾斜下方向に当該太陽電池モジュール上に降った雨水を集める雨といが配されており、前記雨といからの雨水は前記ヤグラを構成する所定の支柱に沿って農地上に排水されることを特徴とするソーラーシェアリング設備とすることにより、太陽電池モジュールへの雨水を農地に直接落とすことなく、効率的に集めて農業生産に悪影響を与えない場所に排水することが可能となり、ソーラーシェアリング設備を設置しても従来と同様の農業生産が可能となるという効果を有する。
【００１７】
また、前記雨といで集められた雨水は、集雨ドレインによって集められ、前記集雨ドレインによって集められた雨水は、前記ヤグラを構成する縦雨とい支柱内部を通って地面近傍の排水口から排水されることを特徴とするソーラーシェアリング設備とすることにより、雨水を排水するための構造物の数を最小限に少なくすることができ、ソーラーシェアリング設備の軽量化と低価格化を維持することが可能となるという効果を有する。
【００１８】
前記太陽電池モジュールが、当該太陽電池モジュール上に降った雨水を、損失なく雨といに導くための雨水ガイドを有していることを特徴とするソーラーシェアリング設備とすることにより、太陽電池モジュールに降った雨水を、効率的に雨といに捕集することが可能となるという効果を有する。
【００１９】
前記太陽電池モジュールの傾斜下部が前記雨といで支持固定されていることを特徴とするソーラーシェアリング設備とすることにより、ヤグラ構造物の一部を雨といで代用することが可能となり、ソーラーシェアリング設備の軽量化と低価格化とを維持することが可能となるという効果を有する。
【００２０】
前記ヤグラを構成する支柱であって前記ヤグラを地面の上に支持する機能を有する縦支柱または縦雨とい支柱を、前記地面表面の位置を規制して地面から前記雨といまでの距離を定める縦支柱ストッパーを有する構造とすることで、当該雨といと地面との距離を定めることが容易になり、雨とい中の雨水の流れを効率良くするという効果を有する。また、この縦支柱ストッパーは、前記ヤグラを前記地面に支える耐力を向上させると同時に組み立てを容易にするという効果をも有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のソーラーシェアリング設備構造の１例を示す模式的正面図である。
【図２】本発明のソーラーシェアリング設備構造の１例を示す模式的側面図である。
【図３】本発明のソーラーシェアリング設備における雨とい構造の１例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明のソーラーシェアリング設備における雨とい構造の１例を示す模式的断面図である。
【図５】従来のソーラーシェアリング設備構造の外観を示す模式的斜視図である。
【図６】本発明のソーラーシェアリング設備の支持構造の１例を示す図であり、（ａ）は、受け支柱４４に縦支柱嵌合部４０を嵌合する前の状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、受け支柱４４に縦支柱嵌合部４０を嵌合した状態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の太陽光発電システムを実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明をする。
【００２３】
図１は本発明のソーラーシェアリング設備構造の１例を示す模式的側面図であり、図２は本発明のソーラーシェアリング設備構造の１例を示す模式的正面図であり、図３および図４は本発明のソーラーシェアリング設備における雨とい構造の１例を示す模式的断面図である。図１ないし図４において、１は太陽電池モジュール、２は第１の横支柱、３は第２の横支柱、４は補助支柱、５は第１の横雨とい、６は集雨ドレイン、７は縦支柱、８は排水口、９は縦支柱ストッパー、１０は補強支柱、１１は農地、１２は畝、１３は第２の横雨とい、１４は縦雨とい、１５は縦雨とい留め、１６は第１の支持支柱、１７は第２の支持支柱、１８は縦雨とい支柱、２０は太陽電池支持部、２１は太陽電池、２２は雨水ガイド、２３は第１の取り付け部、２４は第２の取り付け部、２５は雨水、２６は雨水受け口、２７は太陽光入射方向、２８は雨とい取り付け部である。
【００２４】
図１に示すように、本発明のソーラーシェアリング設備においては、農地１１の上に複数の縦支柱７が立てられ、これらを横方向に規制する複数の第１の横支柱２や第２の横支柱３や、縦支柱と横支柱との間を補強する補強支柱１０と連結してヤグラ構造が形成され、このヤグラ構造の上に複数の太陽電池モジュール１が取り付けられて構成される。
【００２５】
また、図２に示すように、農地１１には農作物を育成するための畝１２がストライプ上に形成されている。図２においては、畝１２の方向は太陽電池モジュール１の受光面の方向と同じになっているが、一般には畝１２の方向と太陽電池モジュール１の受光面とは必ずしも一致するわけではない。ここまでの構成は、図５に示した従来のソーラーシェアリング設備と同じである。
【００２６】
本発明のソーラーシェアリング設備は、太陽電池モジュール１上に降った雨水を農地にほとんど落とすことなく集めて、農作物に影響を与えない場所に排水する第１の横雨とい５、第２の横雨とい１３、集雨ドレイン６、および縦雨とい１４または縦雨とい支柱１８、排水口８を有している。
【００２７】
図１には、縦支柱７と縦雨とい１４とが各々独立に設けられている例が示されている。縦雨とい１４は、縦雨とい留め１５が用いられて縦支柱７に取り付けられている。また、図２では、縦支柱７と縦雨とい１４の機能が共通となった縦雨とい支柱１８が用いられた例が示してあり、この縦雨とい支柱１８は、ヤグラ構造を支える機能と同時にその内部を雨水が流れて農地１１上に排水できる構造となっている。
【００２８】
図３と図４とに示すように、太陽電池モジュール１は、フレームなどの太陽電池支持部２０と、それに取り付けられた太陽電池２１とから構成されている。図３に示す太陽電池モジュールにおいては、第１の取り付け部２３と第２の取り付け部２４とで太陽電池支持部２０を第１の支持支柱１６と第２の支持支柱１７とで傾斜して固定している。このように太陽電池モジュール１を傾斜して設置することによって、この太陽電池モジュール１上に降った雨水をその傾斜下方に流して収集することができる。固定は、前記各取り付け部を太陽電池支持部２０にネジ止めすることで行った。
【００２９】
図３に示す本発明の１実施形態では、第１の横雨とい５として、通常の住宅用として用いられる雨といを用いた例を示している。住宅用の雨といとしては、図３に示すような断面が半円状のもの以外にも矩形や台形など様々な断面形状を持ったものが用意されている。太陽電池モジュール１に降った雨水を確実に第１の横雨とい５に収集するために、太陽電池支持部２０の傾斜下端には雨水ガイド２２が設けられている。この雨水ガイド２２は、その先端を第１の横雨とい５の上部にまで伸ばすことによって、太陽電池２１および太陽電池支持部２０の表面を流れ落ちた雨水を、確実に雨とい５に収集できるようにしたものである。
【００３０】
この第１の横雨とい５や第２の横雨とい１３の断面の大きさは、各太陽電池モジュールから１本の雨とい５に収集される雨水の量によって定められる。通常の雨量に対しては、通常に用いられている外径７５ｍｍから１０５ｍｍ程度のものを用いることができる。また、第１の横雨とい５や第２の横雨とい１３への雨量の調節は、１本の横雨といに雨水を収集する太陽電池モジュールの枚数を調節することによっても行うことができる。
【００３１】
このようにして、第１の横雨とい５に収集された雨水２５は、第２の横雨とい１３を経由して、集雨ドレイン６で集められて縦雨とい１４または縦雨とい支柱１８の内部を流れ落ち、排水口８から排水される。
【００３２】
排水口８からの雨水は、ソーラーシェアリング設備下の農作物への影響のない農地領域に排水するか、もしくは排水を農作物への影響のない農地領域まで配管によって導いてから排水する。もちろん、この排水を雨水タンク等に貯めて再利用しても良い。
【００３３】
一方、短時間の降水量が多い場合に、図２に示すような一般の住宅用の雨といを用いると、雨水を充分に受けきれない場合がある。特に、雨といからの直接の溢れ水については、下の農地に対する悪影響を大きく防がねばならない。
【００３４】
図４に示す本発明の１実施形態においては、第１の横雨とい５の雨水受け口２６が太陽電池モジュール側に対応する図４における第１象限領域にのみ設けられ、太陽電池モジュール１と直接近接して設置されている。そのため、第１の横雨とい５の断面は、雨とい壁によって上部まで覆われた形状となっており、急激に雨水が流れ込んでも雨水が溢れ出し難くなっている。また、流路断面積も大きくなっており、通常の雨といよりも大きな流量の雨水２５を流すことができる。
【００３５】
また、図４に示す実施形態では、太陽電池支持部２０と第１の横雨とい５とは、雨とい取り付け部２８で直接結合されている。この結合の方法は、ネジ止めやリベット止めなどの方法で行う。そのため、本実施形態の場合には、第１の横雨とい５は、太陽電池モジュール１の下端を支持する支持支柱と同じ機能を持っている。したがって、本実施形態で用いられている雨といは、縦支柱として機能させるために通常の雨といよりも肉厚に作られており、通常の支柱パイプと同程度である数ミリの肉厚を持っている。
【００３６】
一方、図４に示したように、横雨とい５を太陽電池モジュール１に近接させ、しかも流量を稼ぐために第１の横雨とい５の断面積を大きくしようとすると、この横雨とい５が太陽光の影を形成して、太陽電池に影響を与える場合がある。設置する場合に、一日の時間経過や季節変動などを考慮して太陽光入射方向２７を考慮し、第１の横雨とい５の影が太陽電池２１にかからないように取り付け位置とその断面積とを決めるのが望ましい。
【００３７】
次に、縦雨とい支柱１８の設置構造について説明する。図６は、本発明のソーラーシェアリング設備の支持構造の１例を示す模式的断面図であり、４０は縦支柱嵌合部、４１は止め孔、４２は縦支柱受け、４３はせき止め部材、４４は受け支柱、４５はネジ孔、４６は受け支柱先端、４７は留めネジである。図１や図２と同様の部材には同一の番号を付し、その説明を省略した。
【００３８】
本発明のソーラーシェアリング設備に設けられている第１の横雨とい５に収集された雨水を、効率的に集雨ドレイン６に集めるには、地面からの高さが管理されていなければならない。一方、縦支柱７は、農地１１上の定められた位置に管理して配置され、農地１１に所定の強さ以上の強度で固定されなければならない。しかしながら、縦支柱７を農地１１に打ち込むときには、まずはその位置を管理して定めて、縦支柱７を打ち込まねばならない。しかし、縦支柱７については、ヤグラ構造の下で農作業を行うために、おおむね３〜４ｍレベルの長さの縦支柱７を１ｍ程度以上打ち込まねばならない。縦支柱と縦雨といとの機能が一緒になった縦雨とい支柱を用いた場合に、これらを同時に解決する手段を示したのが図６に示す実施形態である。
【００３９】
図６において、まず受け支柱４４を、農地１１にあらかじめマークした位置に打ち込む。受け支柱４４は、長さが少なくとも０．５ｍ程度はあり、受け支柱先端４６は、先鋭となっていて農地１１に打ち込み易くなっている。受け支柱４４の上部には、つば状の縦支柱受け４２が形成されているため、この受け支柱４４は、この縦支柱受け４２の裏面以上に農地１１に打ち込まれることはない。このとき、縦支柱受け４２の長さは作業がし易い長さであるため、打ち込み作業も容易であり、そのため打ち込み精度も高くなる。
【００４０】
一方、図６に示すように縦雨とい支柱１８は、雨水を内部に流すためにパイプ構造となっているが、その雨水が排水口８から外部に排出されるために、せき止め部材４３が端部に詰め込まれている。このせき止め部材４３が詰め込まれている端部には、平坦なつば状構造である縦支柱ストッパー９が形成されており、この縦支柱ストッパー９から先の先端部が縦支柱嵌合部４０となっている。この縦支柱嵌合部４０は、受け支柱４４の中空部に縦支柱ストッパー９の位置まで嵌合して、雨とい縦支柱１８を農地１１に打ち込まれた受け支柱４４で保持する。すなわち、この縦支柱ストッパー９は、地面の表面の位置を規制して地面から前記横雨といまでの距離を定める位置決め構造となっている。
【００４１】
このとき、縦支柱受け４２に形成されたネジ孔４５と止め孔４１とが同軸で合わさるように構成されており、止め孔４１の方向から留めネジ４７をネジ孔４５にねじ込んで雨とい縦支柱１８と受け支柱４４とを固定することができるようになっている。このことによって、雨とい縦支柱１８は、農地１１にしっかりと固定されると同時に、農地１１上での位置が充分に管理されて定まるため、その後の横支柱や支持支柱を雨とい縦支柱に組み付ける場合にも正確な作業を行うことができる。さらにまた、農地１１から雨とい縦支柱の頂点までの距離を正確に管理して定めることができるために、太陽電池モジュールからの雨水を設計通りに効果的に排水口８から排出することが可能となる。
【００４２】
なお、受け支柱４４には、雨とい縦支柱１８の取り付けのみならず、通常の縦支柱７についても同様に行うことが可能であることは言うまでもない。
【００４３】
また、作業性は悪くなるが、縦支柱ストッパー９と縦支柱受けとを同一化し、縦支柱または縦雨とい支柱と受け支柱とを一体に構成しても良いことは言うまでもない。
【００４４】
以上のようにして、本発明のソーラーシェアリング設備においては、農地上に簡便に設置することが可能であるばかりでなく、雨水が農地特に畝で栽培されている農作物に対して悪影響を与えないようにすることが可能となり、作物栽培に適した農作業を可能とするものである。
【符号の説明】
【００４５】
１  太陽電池モジュール、２  第１の横支柱、３  第２の横支柱、４  補助支柱、５  第１の横雨とい、６  集雨ドレイン、７  縦支柱、８  排水口、９  縦支柱ストッパー、１０  補強支柱、１１  農地、１２  畝、１３  第２の横雨とい、１４  縦雨とい、１５  縦雨とい留め、１６  第１の支持支柱、１７  第２の支持支柱、１８  縦雨とい支柱、２０  太陽電池支持部、２１  太陽電池、２２  雨水ガイド、２３  第１の取り付け部、２４  第２の取り付け部、２５  雨水、２６  雨水受け口、２７  太陽光入射方向、２８  雨とい取り付け部、３０  太陽電池モジュール、３１  支持脚、３２  支持支柱、３３  横支柱、３４  縦支柱、３５  電力制御装置、４０  縦支柱嵌合部、４１  止め孔、４２  縦支柱受け、４３  せき止め部材、４４  受け支柱、４５  ネジ孔、４６  受け支柱先端、４７  留めネジ
【図１】
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【図２】
2014236200.tif 000004
【図３】
2014236200.tif 000005
【図４】
2014236200.tif 000006
【図６】
2014236200.tif 000007
【図５】
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