(57)【要約】【課題】追加の冷却設備を必要とせず、太陽電池パネルの上面と下面とを水流によって冷却し、発電効率を向上させること。【解決手段】家屋２０と、家屋２０上に上段と下段とで互いにその面に沿って所定の重複寸法Ｃをもって一部を重なり合わせると共に、面に対して垂直方向に所定の離間距離Ｒだけ離間し、所定の傾きをもって配置された複数の平板状の太陽電池パネル４０と、太陽電池パネル４０の最上段から水を供給する水供給部１１０と、上段の太陽電池パネル４０Ａと下段の太陽電池パネル４０Ｂとの重複寸法Ｃと離間距離Ｒとが、水供給部１１０から供給された水の一部を下段の太陽電池パネル４０Ｂの裏面側に供給される関係に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造と、
この支持構造上に上段と下段とで互いにその面に沿って所定の重複寸法をもって一部を重なり合わせると共に、面に対して垂直方向に所定の離間距離だけ離間し、所定の傾きをもって配置された複数の平板状の太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの最上段から水を供給する水供給部と、
前記太陽電池パネルのうち、上段の太陽電池パネルと下段の太陽電池パネルとの前記重複寸法と前記離間距離とが、前記水供給部から供給された水の一部を前記下段の太陽電池パネルの裏面側に供給される関係に設定されていることを特徴とする太陽電池パネル支持構造。
【請求項２】
前記所定の傾きが１４〜２６．５°の範囲において、前記重複寸法が１１ｍｍ以上１６ｍｍ未満、前記離間距離が８ｍｍ以上２０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状の太陽電池パネルを屋根上に設置する際の太陽電池パネル支持構造に関し、特に冷却効率を向上させることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池パネルの普及により、太陽電池パネルを屋根上に取り付けるための太陽電池パネル支持装置が知られている。太陽電池パネルは周囲をフレームによって支持され、これらのフレームを組み合わせるために、太陽電池パネル支持装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
平板状の太陽電池パネルを屋根に取り付ける場合、上側（棟側）に位置する太陽電池パネルと下側（軒側）に位置する太陽電池パネルとを金具等を用いて接続している。
【０００４】
太陽電池パネルはその特性上、高温になると発電効率が低下するため、太陽電池パネル裏面の通風を確保する方法や、上側から水を流してパネルを冷却する方法が知られている。水を屋根上に汲み上げるためのポンプは電力を使用するが、必要な電力は冷却によって発電効率を向上させた分の電力よりも遙かに少なく、また太陽電池パネルの温度が一定温度以下の場合は作動を停止させることで、無駄な電力消費を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した太陽電池パネル支持構造における冷却方法には、次のような問題があった。すなわち、水は太陽電池パネルの上面を伝わって軒先側に流れ落ちるため、太陽電池パネルの上面側しか冷却しない。また、水量はパネル表面全体を濡らす程度に供給すれば、それ以上増やしても冷却能力が向上しないため、冷却能力には一定の限界があった。
【０００７】
一方、太陽電池パネルの下面を冷却すれば冷却効率は向上するが、上面に水を供給する方法とは異なる冷却システム、例えば水噴霧装置等を別途設置し、それを駆動する電力が必要になるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、追加の冷却設備を必要とせず、太陽電池パネルの上面と下面とを水流によって冷却し、発電効率を向上させることができる太陽電池パネル支持構造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】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の太陽電池パネル支持構造は次のように構成されている。
【００１０】
支持構造と、この支持構造上に上段と下段とで互いにその面に沿って所定の重複寸法をもって一部を重なり合わせると共に、面に対して垂直方向に所定の離間距離だけ離間し、所定の傾きをもって配置された複数の平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの最上段から水を供給する水供給部と、上段の太陽電池パネルと下段の太陽電池パネルとの前記重複寸法と前記離間距離とが、前記水供給部から供給された水の一部を前記下段の太陽電池パネルの裏面側に供給される関係に設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、追加の冷却設備を必要とせず、太陽電池パネルの上面と下面とを水流によって冷却し、発電効率を向上させることが可能となる。
【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パネル支持構造を示す斜視図。
【図２】同太陽電池パネル支持構造の要部を模式的に示す説明図。
【図３】同太陽電池パネル支持構造に組み込まれたブラケットを示す断面図。
【図４】同太陽電池パネル支持構造に組み込まれたブラケットを示す断面図。
【図５】同太陽電池パネル支持構造に組み込まれたブラケットを示す断面図。
【図６】同太陽電池パネル支持構造に組み込まれたブラケットを示す断面図。
【図７】同太陽電池パネル支持構造に組み込まれたブラケットを示す断面図。
【図８】同太陽電池パネル支持構造（傾き２寸５分）における重複寸法と離間距離と裏面側への水の供給量を示す説明図。
【図９】同太陽電池パネル支持構造（傾き３寸５分）における重複寸法と離間距離と裏面側への水の供給量を示す説明図。
【図１０】同太陽電池パネル支持構造（傾き５寸）における重複寸法と離間距離と裏面側への水の供給量を示す説明図。
【図１１】同太陽電池パネル支持構造における急勾配における水の挙動を示す説明図。
【図１２】同太陽電池パネル支持構造における緩勾配における水の挙動を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態に係る太陽電池パネル支持構造１０を示す斜視図、図２は太陽電池パネル支持構造１０の要部を模式的に示す説明図、図３〜図７は太陽電池パネル支持構造１０に組み込まれたブラケット５０を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、太陽電池パネル支持構造１０は、家屋２０の屋根を構成し、所定の傾きをもって形成された野地板（支持構造）２１と、この野地板２１上に配置された複数の縦フレーム３０と、これら複数の縦フレーム３０上に千鳥状に配設された複数の太陽電池パネル（太陽光発電モジュール）４０と、これら太陽電池パネル４０同士を締結するブラケット５０とを備えている。ブラケット５０は、下ブラケット６０と上ブラケット７０を組み合わせて構成されている。上段側の太陽電池パネル４０と下段側の太陽電池パネル４０との間であって、下ブラケット６０が設けられていない位置には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは通風性を確保すると共に、後述するように水が下方へ流れ落ちるための流路となっている。
【００１５】
ブラケット５０は、野地板２１上に上段の太陽電池パネル４０と下段の太陽電池パネル４０とで互いにその面に沿って所定の重複寸法Ｃをもって一部を重なり合わせると共に、面に対して垂直方向に所定の離間距離Ｒだけ離間して配置されるように、設置されている。
【００１６】
複数の太陽電池パネル４０の出力は、制御部１００に入力され、外部に出力されている。
【００１７】
太陽電池パネル支持構造１０には、水供給部１１０が設けられている。水供給部１１０は、ポンプ１１１と、ポンプ１１１に接続されたホース１１２と、このホース１１２に接続された孔空きパイプ１２０とを備えており、太陽電池パネル４０の表面温度が所定温度（例えば４０℃）以上となった場合に、ポンプ１１１が作動し、孔空きパイプ１２０から所定量の水が最上段の太陽電池パネル４０上に滴下される。
【００１８】
次に、上段と下段の太陽電池パネル４０の位置関係について説明する。なお、上段の太陽電池パネル４０については太陽電池パネル４０Ａ、下段の太陽電池パネル４０については太陽電池パネル４０Ｂとし、区別して説明する。
【００１９】
図２は、上段の太陽電池パネル４０Ａと下段の太陽電池パネル４０Ｂとの位置関係について示している。重複寸法Ｃは、上段の太陽電池パネル４０Ａと下段の太陽電池パネル４０Ｂとで互いにその面に沿った重複寸法である。また、離間距離Ｒは、太陽電池パネル４０Ａと太陽電池パネル４０Ｂとの面に対して垂直方向に離間した寸法である。
【００２０】
これら重複寸法Ｃと離間距離Ｒとが、水供給部１１０から供給された水の一部を下段の太陽電池パネル４０Ｂの裏面側に供給される関係に設定されている。なお、この関係を維持できる最適な重複寸法Ｃと離間距離Ｒについては後述する。なお、上段の太陽電池パネル４０Ａと下段の太陽電池パネル４０Ｂとの関係が、最適な重複寸法Ｃと離間距離Ｒとなるように、ブラケット５０によって調整している。
【００２１】
図３に示すように、ブラケット５０は、下ブラケット６０と上ブラケット７０を備えている。下ブラケット６０及び上ブラケット７０は、ネジ９０によって縦フレーム３０に締結されている。なお、下ブラケット６０と上ブラケット７０との相対的な位置は、後述するように調整板８０、Ｚスペーサ８１、当て板８２を用いて調整することができる。
【００２２】
下ブラケット６０は、板金を折り曲げて形成され、太陽電池パネル４０Ｂの下面を支持する支持部６１、縦フレーム３０に接するベース部６２を有し、支持部６１とベース部６２とを接続する前壁部６３と、ベース部６２に設けられた後壁部６４とを備えている。
【００２３】
上ブラケット７０は、板金を折り曲げて形成され、太陽電池パネル４０Ａの両面を支持する支持部７１と、上述したベース部６２に重ね合わせられるベース部７２と、太陽電池パネル４０Ａの下面を支持する中間支持部７３とを有し、支持部７１とベース部７２とを接続する前壁部７４と、ベース部７２に設けられた後壁部７５とを備えている。
【００２４】
さらに、重複寸法Ｃを適正距離に調整するために、３枚の調整板８０が配設されている。
【００２５】
図４は、ブラケット５０の別の構成を示している。図４において図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図４におけるブラケット５０においては、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを適正距離に調整するために３枚のＺスペーサ８１が配設されている。
【００２６】
図５は、ブラケット５０の別の構成を示している。図５において図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図５におけるブラケット５０においては、重複寸法Ｃを適正距離に調整するために３枚の当て板８２が設けられている。
【００２７】
図６は、ブラケット５０の別の構成を示している。図６において図３、図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図６におけるブラケット５０においては、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを適正距離に調整するために１枚の調整板８０と２枚のＺスペーサ８１が配設されている。
【００２８】
図７は、ブラケット５０の別の構成を示している。図７において図３、図５と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図７におけるブラケット５０においては、重複寸法Ｃを適正距離に調整するために１枚の調整板８０と２枚の当て板Ｚ８２が設けられている。
【００２９】
なお、図３〜図７はブラケット５０において、下ブラケット６０と上ブラケット７０との相対的な位置を調整することで、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを適正距離に調整するための一例であり、調整板８０、Ｚスペーサ８１、当て板８２を適宜組み合わせることで、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを調整することができる。
【００３０】
このような太陽電池パネル支持構造１０は、次のようにして組み立てる。野地板２１の下方側の段から平方向に太陽電池パネル４０Ｂを並べる。次に、調整板８０、Ｚスペーサ８１、当て板８２を適宜組み合わせて下ブラケット６０と上ブラケット７０との相対的な位置が調整されたブラケット５０をネジ９０によって縦フレーム３０に締結する。下ブラケット６０の支持部６１と上ブラケット７０の支持部７１との間に、太陽電池パネル４０Ｂの上端を挟持する。
【００３１】
次に、上段の太陽電池パネル４０Ａを水平方向に並べる。この時、太陽電池パネル４０Ａの下端が支持部７１に突き当たるように設置する。
【００３２】
このようにして太陽電池パネル４０を並べ終わったら、必要な箇所にブラケット５０を取り付け、次の段の太陽電池パネル４０を並べる。
【００３３】
次に、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒについて説明する。図８は、太陽電池パネル４０の勾配が２寸５分（１４．０３６２°）の場合における、水の裏面側への供給状態を示している。すなわち、水供給部１１０から、太陽電池パネル４０の幅１ｍ当たり毎分１５００ｇを流した時に、太陽電池パネル４０Ｂの裏面側に供給される量を示している。この量は太陽電池パネル４０上に水膜が１ｍｍ形成される最低量である。なお、重複寸法Ｃが２０ｍｍを超えると太陽電池パネル４０Ｂに太陽光が当たる領域が狭まり、発電効率が大きく低下するため範囲外としている。また、離間距離Ｒが８ｍｍ未満となると、隙間Ｓが小さくなり、通風性を確保できないため範囲外としている。
【００３４】
孔空きパイプ１２０から供給され、太陽電池パネル４０Ａの上面を伝わる水は、太陽電池パネル４０Ａを冷却し、太陽電池パネル４０Ｂ上面に滴下される。この時、水は重力によって下方に落ちる分と、表面張力によって太陽電池パネル４０Ａの下端から裏面側に回ってから太陽電池パネル４０Ｂ上に落ちる分が生じる。太陽電池パネル４０Ｂ上に滴下された水は、太陽電池パネル４０Ｂの上面側に伝わる分と、表面張力によって太陽電池パネル４０Ｂの上端側に移動し、裏面側に回る分とが生じる。裏面側に回った分は太陽電池パネル４０Ｂを裏面側から冷却する。冷却に寄与する量は、太陽電池パネル４０の幅１ｍ当たり毎分１ｇ以上であることが望ましい。なお、毎分１５０ｇ以上となると、それ以上は冷却に寄与しないため、範囲外とする。
【００３５】
このように裏面側に伝わる水が毎分１ｇ以上１５０ｇ未満となる重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを求めると図８に示すようなものとなり、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒがこの範囲となるようにブラケット５０を設定すれば良い。
【００３６】
図９は、太陽電池パネル４０の勾配が３寸５分（１９．２９００°）の場合における、水の裏面側への供給状態を示している。この場合も同様にして、裏面側に伝わる水が毎分１ｇ以上１５０ｇ未満となる重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを求め、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒがこの範囲となるようにブラケット５０を設定すれば良い。
【００３７】
図１０は、太陽電池パネル４０の勾配が５寸（２６．５６５０°）の場合における、水の裏面側への供給状態を示している。この場合も同様にして、裏面側に伝わる水が毎分１ｇ以上１５０ｇ未満となる重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒを求め、重複寸法Ｃ及び離間距離Ｒがこの範囲となるようにブラケット５０を設定すれば良い。
【００３８】
図１１は、太陽電池パネル支持構造１０における太陽電池パネル４０が急勾配に設定されている場合の水の挙動を示している。急勾配においては、表面張力の影響が相対的に少なくなるため、図１１の（ａ）に示すように滴下する水の振れ幅が小さくなる。図中矢印Ｋは真下に落下する水、矢印Ｌは上側に振れて落下する水を示している。このため、重複寸法Ｃを小さくとらないと裏面側に回る量が少なくなる。また、重複寸法Ｃが小さくしすぎたり、離間寸法Ｒを大きくし過ぎたりすると、滴下する水の速度が速いため太陽電池パネル４０Ｂの表面張力で留められる水の量が少なくなり、図１１の（ｂ）に示すように大量の水が野地板２１上に落下する。
【００３９】
図１２は、太陽電池パネル支持構造１０における太陽電池パネル４０が緩勾配に設定されている場合の水の挙動を示している。図中矢印Ｑは太陽電池パネル４０Ａ上を流れる水、矢印Ｔ１は真下に落下する水、矢印Ｔ２は上側に振れて落下する水、矢印Ｕは太陽電池パネル４０Ｂの裏面側に伝わる水を示している。緩勾配においては、表面張力の影響が相対的に大きくなるため、図１２の（ａ）に示すように、滴下する水の振れ幅が大きくなる。このため、重複寸法Ｃを大きくとっても裏面側に回る量を確保することができる。一方、離間距離Ｒを小さくすると図１２の（ａ）に示すように、太陽電池パネル４０Ｂの上端で溜まってしまい野地板２１上に落下する水量が増える。離間距離Ｒを適正範囲とすると、図１２の（ｂ）に示すように裏面側に回る量が増える。さらに離間距離Ｒを大きくし過ぎると、上側に振れて落下する水がそのまま野地板２１上に落下するため、裏面側に回る量が減少する。
【００４０】
このように構成された太陽電池パネル支持構造１０によれば、太陽電池パネル４０の温度が予め定めた温度以上になった時点でポンプ１１１を駆動し、太陽電池パネル４０上にの幅１ｍ当たり毎分１５００ｇの水を供給する。太陽電池パネル４０の上面に冷却用として滴下した水は、太陽電池パネル４０の上面を冷却すると共に、その一部を裏面側に供給することができるため、太陽電池パネル４０をその両面側から冷却することができ、太陽電池パネル４０の温度上昇に伴う発電効率の低下を効率良く防止することが可能となる。したがって、追加の冷却設備を必要とせず、太陽電池パネル４０の上面と下面とを水流によって冷却し、発電効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
なお、図８〜図１０に示すように、家屋２０等に一般的に用いられる太陽電池パネル４０の勾配である２寸５分〜５寸（１４〜２６．５°）の範囲においては、重複寸法Ｃを１１ｍｍ以上１５ｍｍ未満、離間距離Ｒを８ｍｍ以上２０ｍｍ未満として設置することで、必ず太陽電池パネル４０の裏面側に１ｇ以上１５０ｇ未満の水を供給することができ、太陽電池パネル４０の発電効率を一定以上に保つことができる。
【００４２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、太陽電池パネル４０は千鳥状に配置されているが、格子状に配置してもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…太陽電池パネル支持構造、２０…家屋（支持構造）、２１…野地板、３０…縦フレーム、４０，４０Ａ，４０Ｂ…太陽電池パネル、５０…ブラケット、６０…下ブラケット、７０…上ブラケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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