(57)【要約】【課題】太陽光発電と植物育成を同時に効率的に行うことが出来る植物育成用ソーラーパネルを提供することを目的としている。【解決手段】植物育成用ソーラーパネル面を太陽方面に向ける太陽追尾装置において、植物育成用ソーラーパネルにＬＥＤと空間部を設けたことを特徴とする植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネル面を太陽方面に向ける太陽追尾装置において、ソーラーパネルに空間部を設けたことを特徴とする植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置。
【請求項２】
前記ソーラーパネル裏面にＬＥＤを取り付けたことを特徴とする植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、農地で使用するに適した植物育成用ソーラーパネル太陽光追尾に関する。
【背景技術】
【０００２】従来のソーラーパネル太陽追尾装置は、一日の発電量を出来るだけ高めるために、日が昇ると同時にソーラーパネルは水平状態から作動を開始するが、朝夕の太陽仰角の低い時はソーラーパネルは垂直に近い状態になるためソーラーパネルの大きな影が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献】特開２０１３−２３６０６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】前記従来のソーラーパネル太陽光追尾は一辺が１ｍ近くあるソーラーパネルを複数枚縦横に並べて構築されるので、パネルによって大きな影が生じる。この影は他のソーラパネルに影を生じさせなければ、発電効率を追求する従来の太陽追尾装置では問題にならないが、発電と植物育成を同時に行う場合には大きな問題となる。【０００４】太陽の移動とともに影は移動するが、影が大きいので日があたるまでかなりの時間がかかり、日影部にある植物は太陽光不足により、その間成長が阻害される恐れがあった。
本発明は前記従来の課題を解決するもので、発電効率を高めながら太陽光発電と植物育成を同時に行うことができる物育成用ソーラーパネル太陽光追尾を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】前記従来の課題を解決するために、本発明のソーラーパネルはフレーム内に複数の小型な太陽電池を隙間をあけて取り付け一枚のソーラーパネルとしたものである。これによって日影部の面積が小さくなり、植物は長時間太陽光不足になることがなくなり、その成長が阻害される恐れがなくなる。
【発明の効果】
【０００６】本発明のソーラーパネルは効率のよい物育成用ソーラーパネル太陽光追尾を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１における植物育成用ソーラーパネル６の裏面概略図
【図２】植物育成用ソーラーパネル６を太陽追尾装置８に取り付けたブロック図
【図３】植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８のフローチャート図
【図４】太陽追尾装置８の外観図
【発明を実施するための形態】
【０００８】以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
本発明に使用する植物育成用ソーラーパネル６は太陽電池１と、太陽電池１を複数個収めるフレーム２と、フレーム２内に太陽電池１を固定する支持枠３と、フレーム２内に設けられた空間部４と太陽電池１の裏側に取り付けられたＬＥＤ５より構成される。
植物育成用ソーラーパネル６上に照射した太陽光の一部は太陽電池１に当たり発電し、残りの太陽光は空間部４を通して地面に降り注ぎ植物を育成する。
太陽電池１の裏側に取り付けられたＬＥＤ５は昼間太陽電池１によって生じた電力を用いて、夜間必要に応じて点灯する。
植物育成用ソーラーパネル６は植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８に取り付けられ、太陽の移動に伴ってその面を太陽に向け発電効率を高める。
【０００９】  （実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における植物育成用ソーラーパネル６の裏面概略図を示すものである。
図１において、フレーム２内に複数の小型の太陽電池１を間隔をあけて支持枠３に取り付ける。間隔をあけて取り付けられた太陽電池１間には空間部４が生じる。
太陽電池１の裏側にはＬＥＤ５が取り付けられる。
以上のように構成されたソーラーパネル６について、以下その動作、作用を説明する。
まず、植物育成用ソーラーパネル６に降り注ぐ太陽光のうち、太陽電池１に当たった太陽光は太陽電池１により電気を発生する。発生した電気は直接またはバッテリーなどで蓄電され負荷に供給される。
空間部４を通り抜けた太陽光は植物に当たり植物を育てる。
太陽電池１による影の面積や、植物に当たる光の日照部面積は太陽電池１が小型なため各々小さく、太陽の移動に伴う日影部から日照部あるいは日照部から日影部に変化する時間は短いものとなる。
【００１０】  日照部から植物に降り注ぐ太陽光の強さは晴天時で１０万ｌｕｘあり、ほとんどの植物にとってはこの値は強すぎ長時間さらされると成長が阻害される。また日影部の照度は晴天時で１万ｌｕｘ、曇天日では５千ｌｕｘ程度で、弱い光でも育つ一部の植物以外にとっては光の強さは不足で、やはり長時間その状態が続くと成長が阻害される。
しかしながら、本実施の形態においては小型の太陽電池１を間隔を置いて植物育成用ソーラーパネル６内に設置することにより、日照部、日影部が小さくなり、太陽移動に伴う日照部から日影部または日影部から日照部に変化する時間が短くなることにより植物育成を損なう恐れが少なくなる。
【００１１】図２に植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８のブロック図を示してある。
植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８は発電・育成部と追尾装置部の二つに大別される。
発電・育成部は空間部４を通り抜けて地面に届き植物を育成する。空間部４の大きさを変えることにより育成する植物の種類を変えることが出来る。
発電・育成部では、太陽電池１で発電した電気はバッテリーチャージャーｂ１により電圧変換されバッテリーｂ２を充電する。
バッテリーｂ２からの電力供給を受けＬＥＤドライバーｂ３はＬＥＤ５にＬＥＤ制御装置ｂ４の指示により決められたパターンの電流を供給する。
ＬＥＤ制御装置ｂ４はＬＥＤ５に流す電流を０から最大電流まで連続で変化させ、電流を一定間隔でオンオフするパルス電流を流し、ＬＥＤ５のオンオフを時間制御するタイマー機能、周囲の明るさを検知してＬＥＤ５をオンオフする外光制御などの機能を有している。
追尾装置部は、太陽の向きを感知する太陽センサーや周囲の明るさを検知する照度センサー、風速を調べる風速センサー、パネル上の積雪荷重を調べる積雪センサーなどの各種センサーｂ５の情報をもとに追尾装置制御回路ｂ６は情報処理を行い、モーター駆動回路ｂ７に内蔵する仰角を決めるモーターと方位角を決めるモータｂ８を駆動する。
【００１２】図３に植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８のフローチャートを示したある。
最初に初期設定ｆ１で追尾開始及び終了位置（仰角・方位）と追尾開始及び追尾終了照度を設定する。設定は外部のパソコンやスマートフォンなどの外部機器ｆ２からでも無線またはインターネットを介して設定できる。次に風速センサーｆ３で風速を観測し最大風速以上であればソーラーパネルを平行になるよう駆動し装置を保護する（ｆ４）。次に積雪センサーｆ５でソーラーパネル上の雪の荷重を測定し最大積雪以上であれば雪を落とすためソーラーパネルを傾ける。次に日が昇り始め周囲が明るくなって照度センサーｆ７で測定した照度が開始照度以上になると太腸追尾ｆ８を始める。一定時間ごとに風速、積雪を測定し、規定値以上であればソーラーパネルを動かして装置を保護する。
日が沈み始めて当たりが暗くなり終了照度以下ｆ９に達すると追尾ｆ１０を終了する。発電ができない程度まで日むと自動移動し（ｆ１１）追尾開始位置ｆ１２に戻る。
【００１３】  図４に本発明の植物育成用ソーラーパネル６を植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８に取り付けた全体外観図をに示す。この写真は図面代用写真である。
日中、植物育成用ソーラーパネル６の表面は植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８により太陽の方向に向き発電すると同時に空間部４を通して下の地面に太陽光を注ぎ植物を育成する。発電した電気はバッテリーに充電される。夜間、ＬＥＤ５を点灯する場合は植物育成用ソーラーパネル６は植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置８により水平となりＬＥＤ５を点灯し、植物に光を供給する。ＬＥＤ５の発光波長によりその効果はさまざまであるが例えば赤色や青色の場合は植物の成長を促進し、糖度を高める。黄色は防虫効果が高い。
【００１４】  植物は太陽光が強くなるにつれて光合成が盛んになりよく成長するが、ある強さ以上になると光合成量は一定となりそれ以上光が強くなっても光合成量は変化しなくなる。その点を光飽和点と呼んでいるが、植物によりこの光飽和点は異なる。
例えば強い光を必要とするスイカ、トマトでは７０〜８０ｋｌｕｘ、比較的強い光を必要とする稲、キュウリ、カブ、ブドウでは４０〜５５ｋｌｕｘ、強い光を必要としないイチゴ、レタス、サツマイモで２０〜３０ｋｌｕｘ、弱い光で成長するアザレア、プリムラ、シクラメンでは５〜１０ｋｌｕｘ程度である。
一方太陽光は真夏の日中では１００ｋｌｕｘ、曇天日で５０ｋｌｕｘ、この値は一部の植物を除いて光飽和点以上で必要のない強さである。場合によっては有害で成長を阻害する恐れもある。
太陽電池１の面積と空間部４の面積比を１：１とすると植物に照射される太陽光の強さは晴天日で５０ｋｌｕｘ、曇天日で２５ｋｌｕｘの照度が得られ強い光を必要としないイチゴやレタス、サツマイモなどに適している。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本発明は、農地で使用するに適した植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置に関するものである。ソーラーシェアリングシステムなどの用途に適用できる。
太陽光追従装置は、複数設置の場合はソーラーパネルにより生ずる影を避けるため、大きな間隔をあけて取り付けなければならないので、限られた土地での総発電量という見地からすると装置のコストがかかり必ずしも優れているとは言えない。
しかし単独で取り付けたり、狭い面積で南面、東面が解放され他の方位面には建物や、道路などがあり、影ができても差し支えないところでは単位土地面積当たりの発電量は大きくなり経済的にも優れてたものとなる。
【符号の説明】
【００１６】  １    太陽電池
２    フレーム
３    支持枠
４    空間部
５      ＬＥＤ
６    植物育成用ソーラーパネル
７    ネジ穴
８    植物育成用ソーラーパネル太陽追尾装置
ｂ１  バッテリーチャージャー
ｂ２  バッテリー
ｂ３  ＬＥＤドライバー
ｂ４  ＬＥＤ制御装置
ｂ５  太陽センサー・照度センサー・風速センサー・積雪センサー
ｂ６  追尾装置制御回路
ｂ７  モーター駆動回路
ｂ８  仰角・方位角制御モーター
ｆ１
ｆ２
ｆ３
ｆ４
ｆ５
ｆ６
ｆ７
ｆ８
ｆ９
ｆ１０
ｆ１１
ｆ１２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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