(57)【要約】【課題】実際の環境条件に適合した暴風試験等の環境試験を効率的に行うことができるソーラーパネルの環境試験装置を提供する。【解決手段】パネル支持部材１１により支持されたソーラーパネルＳＰのパネル表面の略中心を通る水平軸Ｈ１まわりに揺動可能に支持された送風機１２を水平軸Ｈ１まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置Ａ、パネルＳＰを挟んで送風機１２に対向する風受部材Ｃを備えた。水平軸Ｈ１まわりに送風機１２が揺動するため、送風機１２が揺動しても吐出口１２Ｂから吐出する風がパネルＳＰに向かう状態を保持することができる。よって、取付部材によりパネルＳＰをパネル支持部材１１に固定した状態で、そのパネルＳＰが実際に使用される環境に応じて、送風機１２からパネルＳＰに向かって吐出する風の向きを風向変更駆動装置Ａにより容易に設定して暴風試験を行うことができる。【選択図】図１
2011002399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネルを支持するパネル支持部材と、
前記ソーラーパネルのパネル表面の略中心を通る水平軸まわりに揺動可能に支持され、吸込口から吸い込んだ空気を加圧して吐出口から前記ソーラーパネルに向かって吐出する送風機と、
該送風機を前記水平軸まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置と、
前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する風受部材と、
を備えたことを特徴とするソーラーパネルの環境試験装置。
【請求項２】
前記パネル支持部材を水平軸まわりに揺動させるパネル角度変更駆動装置と、該パネル角度変更駆動装置を支持するテーブルを垂直軸まわりに回転させる回転駆動装置と、該回転駆動装置を昇降させる昇降駆動装置とを備えてなる請求項１記載のソーラーパネルの環境試験装置。
【請求項３】
前記送風機の羽根の角度変更及びダンパーの開閉の少なくともどちらかを行う脈動風生成駆動装置を備えてなる請求項１記載のソーラーパネルの環境試験装置。
【請求項４】
前記ソーラーパネルに散水する散水装置と、前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する除滴部材とを備えてなる請求項１記載のソーラーパネルの環境試験装置。
【請求項５】
前記ソーラーパネルの前後左右の一側部に位置する軸受装置により基端部が支持されたアームの先端部に前記送風機を固定することにより、前記送風機を前記水平軸まわりに揺動可能に支持してなる請求項１記載のソーラーパネルの環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーパネルを屋根に設置した状態を模擬して環境試験を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システム（ソーラー発電システム）は、化石燃料による電気に比べて地球温暖化の原因となる二酸化炭素や有害な排気ガスを出さない環境に優しいクリーンな発電システムであるため、地球温暖化対策として注目されており、近年における変換効率の向上等の技術革新、生産技術の進展及び生産数の拡大による低コスト化等により、住宅、工場及び商業ビル等への設置が拡大している。
このような太陽光発電システムは、ソーラーパネル（太陽電池パネル、太陽電池モジュール）と、その太陽電池により発電した電力を直流から交流に変換するインバーター等により構成され、ソーラーパネルの設置は、架台をコンクリートや鉄骨で造ることはＬＣＡ（Life Cycle Assessment）的観点から望ましいものではなく、支持レール又はブラケット等の取付部材により屋根に取り付けるのが望ましいとされる（例えば、特許文献１及び２参照。）。
また、ソーラーパネルの製品試験に関して、結晶系太陽電池モジュールの環境試験方法及び耐久性試験方法（JIS C 8917）、並びに、アモルファス太陽電池モジュールの環境試験方法及び耐久性試験方法（JIS C 8938）の規格があり、これらに定められた温度サイクル試験、温湿度サイクル試験、耐熱性（高温保存試験）及び耐湿性（高湿保存）試験等の試験方法に準拠した試験が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９１００１号公報
【特許文献２】特開２００８−２８０８３９号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ソーラーパネルを屋根に設置した状態を模擬して環境試験を行う装置は見受けられないが、例えば暴風雨を再現した環境試験を行う装置として、チャンバー内にソーラーパネルを設置して風洞及び散水ノズルにより暴風雨のシミュレーションを行う装置が考えられる。
しかしながら、このような装置では、ソーラーパネルが屋根に設置された住宅等の所在地特有の風向き等の環境条件をきめ細かく再現する要求に応えることができない。
また、比較的大掛かりな構成となるため設置スペースが大きいとともにコストが増大する。
さらに、暴風雨若しくは暴風を再現した環境試験以外の、ホットスポット耐久試験等の環境試験を実施するためのセッティングのフレキシビリティに欠けるものである。
【０００５】
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、屋根に設置されるソーラーパネルの実際の環境条件に適合した暴風試験等の環境試験を効率的に行うことができるソーラーパネルの環境試験装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るソーラーパネルの環境試験装置は、前記課題解決のために、ソーラーパネルを支持するパネル支持部材と、前記ソーラーパネルのパネル表面の略中心を通る水平軸まわりに揺動可能に支持され、吸込口から吸い込んだ空気を加圧して吐出口から前記ソーラーパネルに向かって吐出する送風機と、該送風機を前記水平軸まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置と、前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する風受部材とを備えたものである。
【０００７】
ここで、前記パネル支持部材を水平軸まわりに揺動させるパネル角度変更駆動装置と、該パネル角度変更駆動装置を支持するテーブルを垂直軸まわりに回転させる回転駆動装置と、該回転駆動装置を昇降させる昇降駆動装置とを備えてなると好ましい。
【０００８】
また、前記送風機の羽根の角度変更及びダンパーの開閉の少なくともどちらかを行う脈動風生成駆動装置を備えてなると好ましい。
【０００９】
さらに、前記ソーラーパネルに散水する散水装置と、前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する除滴部材とを備えてなると好ましい。
【００１０】
さらにまた、前記ソーラーパネルの前後左右の一側部に位置する軸受装置により基端部が支持されたアームの先端部に前記送風機を固定することにより、前記送風機を前記水平軸まわりに揺動可能に支持してなると好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るソーラーパネルの環境試験装置によれば、ソーラーパネルを支持するパネル支持部材と、前記ソーラーパネルのパネル表面の略中心を通る水平軸まわりに揺動可能に支持され、吸込口から吸い込んだ空気を加圧して吐出口から前記ソーラーパネルに向かって吐出する送風機と、該送風機を前記水平軸まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置と、前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する風受部材とを備えたので、ソーラーパネルのパネル表面の略中心を通る水平軸まわりに送風機が揺動するため、送風機が揺動しても送風機の吐出口から吐出する風がソーラーパネルに向かう状態を保持することができる。
よって、屋根への実際の取付けに使用する取付部材を使用してソーラーパネルをパネル支持部材に固定した状態で、そのソーラーパネルが実際に使用される環境に応じて、送風機からソーラーパネルに向かって吐出する風の向きを風向変更駆動装置により容易に設定して暴風試験を行うことができる。
その上、ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで送風機に対向する風受部材が、送風機から吐出する風を受け止めるので、チャンバー内等の閉空間で環境試験を行う必要がないため、簡素な構成により設置スペースの縮小及びコスト低減を図ることができる。
【００１２】
また、前記パネル支持部材を水平軸まわりに揺動させるパネル角度変更駆動装置と、該パネル角度変更駆動装置を支持するテーブルを垂直軸まわりに回転させる回転駆動装置と、該回転駆動装置を昇降させる昇降駆動装置とを備えてなると、前記効果に加え、パネル角度変更駆動装置によりパネル支持部材を水平軸まわりに揺動させてソーラーパネルの傾きを変更することができ、昇降駆動装置によりソーラーパネルの高さを調節することができるとともに、回転駆動装置によりテーブルを垂直軸まわりに回転させてソーラーパネルを垂直軸まわりに角度変更することができるため、送風機からソーラーパネルに向かって吐出する風の向きに対するソーラーパネルの姿勢を実際に使用される環境に応じてよりきめ細かく設定して暴風試験を行うことができる。
【００１３】
さらに、前記送風機の羽根の角度変更及びダンパーの開閉の少なくともどちらかを行う脈動風生成駆動装置を備えてなると、前記効果に加え、例えば台風の暴風が脈動する場合や電柱等の障害物があって風が脈動する場合等を模擬して実際の環境条件に近い暴風試験を行うことができる。
その上、脈動風によって変動する風荷重によりソーラーパネルが振動して取付部材のボルトが緩む場合等を評価することができるため、このような取付部材の信頼性評価試験も行うことができる。
【００１４】
さらにまた、前記ソーラーパネルに散水する散水装置と、前記ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで、前記送風機に対向する除滴部材とを備えてなると、前記効果に加え、実際の暴風雨を模擬した試験を行うことができるとともに、ソーラーパネル及びパネル支持部材を挟んで送風機に対向する除滴部材が水滴の飛散を防止するので、チャンバー内等の閉空間で環境試験を行う必要がないため、簡素な構成により設置スペースの縮小及びコスト低減を図ることができる。
【００１５】
また、前記ソーラーパネルの前後左右の一側部に位置する軸受装置により基端部が支持されたアームの先端部に前記送風機を固定することにより、前記送風機を前記水平軸まわりに揺動可能に支持してなると、前記効果に加え、ソーラーパネル及びパネル支持部材に対する軸受装置と反対側の側部に試験装置を設置するスペースがあることから、このスペースを有効活用して、暴風若しくは暴風雨を再現した環境試験以外の、ホットスポット耐久試験等の環境試験を実施するためのセッティングをフレキシブルに行うことができるため、屋根に設置されるソーラーパネルの実際の環境条件に適合した環境試験を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るソーラーパネルの環境試験装置を示す部分断面正面図である。
【図２】同じく部分断面平面図である。
【図３】同じく縦断右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係るソーラーパネルの環境試験装置について、図１〜図３に示した概略図を参照して説明する。
なお、図２の平面図における水平軸Ｈ１及びＨ２の方向を左右方向、この左右方向に直交する水平方向を前後方向とし、このような方向の定義を以下において使用する。
本発明の実施の形態に係るソーラーパネルの環境試験装置は、床面ＦＬに載置され固定されたベース板１上に試験装置の全体を備えており、チャンバー内等の閉空間で環境試験を行うものではなく、開放された空間で試験を行うことができるものであり、環境試験を行う試験体であるソーラーパネルＳＰは、階段２３から作業台２２に乗った作業者が操作するクレーン２４により運搬され、パネル支持部材１１に取り付けられる。
また、図２に示すインバーター盤３１は送風機１２の回転数制御に使用され、制御盤３２は試験装置を構成する各駆動装置等の制御に使用されるものであり、これらの設定は操作パネル３３により行うことができる。
【００１８】
図１に示すように、ベース板１に固定された架台２Ａ上には昇降駆動装置であるテーブルリフター３が固定され、テーブルリフター３上には回転駆動装置であるターンテーブル４が固定され、ターンテーブル４により回転するテーブル２５上にはヒンジ２６及びパネル角度変更駆動装置５であるシリンダー２７によりパネル支持部材１１が支持され、パネル支持部材１１上には屋根への実際の取付けに使用する取付部材を使用してソーラーパネルＳＰが取り付けられる。
したがって、例えば電動シリンダーであるシリンダー２７を伸縮することによりパネル支持部材１１をヒンジ２６（水平軸Ｈ２）まわりに揺動させてソーラーパネルＳＰの傾きを変更することができ（図１中の揺動角α２参照。）、テーブルリフター３によりソーラーパネルＳＰの高さを調節することができるとともに、ターンテーブル４により回転することによりテーブル２５を垂直軸まわりに回転させてソーラーパネルＳＰを垂直軸まわりに角度変更することができる。
【００１９】
図１及び図２に示すように、吸込口１２Ａから吸い込んだ空気を加圧して吐出口１２Ｂから吐出する送風機１２は、ソーラーパネルＳＰ（パネル支持部材１１）の左右方向片側に位置する軸受装置６により基端部７Ａが支持されたアーム７の先端部７Ｂに固定されており、ソーラーパネルＳＰのパネル表面の略中心を通る、左右方向の水平軸Ｈ１まわりに揺動可能に支持されている。
また、図１に示すようにベース板１上に設置された昇降駆動装置であるテーブルリフター８のテーブル２８には、図１及び図２に示すように前後方向へ延びる例えば左右方向内向きコ字状断面の左右のガイドレール９，９が取り付けられ、ガイドレール９，９には送風機１２に連結固定された左右の転動体１０，１０が係合している。
【００２０】
したがって、テーブルリフター８を昇降させることにより、送風機１２が水平軸Ｈ１まわりに揺動するため（図１中の揺動角α１参照。）、送風機１２からソーラーパネルＳＰに向かって吐出する風の向きを変更することができる。
ここで、送風機１２を水平軸Ｈ１まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置Ａは、軸受装置６、アーム７、テーブルリフター８、ガイドレール９，９及び転動体１０，１０により構成される。
【００２１】
さらに、送風機１２は、詳細は図示しない、羽根の角度変更を行うアクチュエータ及びダンパーの開閉を行うアクチュエータである脈動風生成駆動装置Ｂ（図１参照。）を備えているため、吐出口１２Ｂから吐出する風を脈動させることができ、送風機１２の羽根の角度を変更することにより例えば台風の暴風が脈動する場合のような比較的大きな脈動風を作り出すことができ、ダンパーの開閉を行うことにより例えば電柱等の障害物があって風が脈動する場合のような比較的小さな脈動風を作り出すことができる。
ここで、前記脈動の周期は、操作盤３３から前記アクチュエータの回転数（駆動周波数）を設定することにより変更することができる。
なお、送風機１２の風速は、インバーター盤３１の回転数制御により、例えば２ｍ／ｓ〜６０ｍ／ｓ程度の範囲で変更することができ、脈動風生成駆動装置Ｂにより、例えば２０ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓの範囲の前記比較的大きな脈動風（例えば３秒周期）、例えば１５ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓの範囲の前記比較的小さな脈動風（例えば１秒周期）を生成することができる。
【００２２】
さらにまた、ポンプにより汲み上げた水を散水ノズル１３，１３から散水する散水装置が設置されており、散水ノズル１３，１３は送風機１２の吐出口１２ＢとソーラーパネルＳＰとの中間に設置されるため、ソーラーパネルＳＰに実際の風雨を模擬した風及び水滴を当てることができる。
また、ソーラーパネルＳＰ及びパネル支持部材１１を挟んで、送風機１２に対向する位置には、ベース板１に固定された架台２Ｂ上に、飛散防護ネット１４及び除滴板（エリミネーター）１５並びに仕切壁１７に支持された風受板１６が設置されているため、前記風のエネルギーを吸収して受け止めること及び前記水滴の飛散の防止することができ、除滴板１５と風受板１６との間から下側に落ちる水を回収することができる。
ここで、飛散防護ネット１４、除滴板１５及び風受板１６が、風のエネルギーを吸収して受け止める風受部材Ｃ並びに水滴の飛散を防止する除滴部材Ｄを構成する。
よって、風受部材Ｃにより風を受け止めて除滴部材Ｄにより水滴の飛散を防止しながら暴風雨試験を行い、目視等により試験体であるソーラーパネルＳＰの水漏れ（雨漏り）を観察して評価することができる。
【００２３】
上述のとおり、図２及び図３に示すように、送風機１２はソーラーパネルＳＰ（パネル支持部材１１）の左右方向の片側に位置する軸受装置６により支持されたアーム７の先端部７Ｂに固定されており、ソーラーパネルＳＰ（パネル支持部材１１）の軸受装置６との左右方向の反対側の側部には試験装置を設置するスペースが空いているため、このスペースを有効活用して、暴風若しくは暴風雨を再現した環境試験以外の、ホットスポット耐久試験等の環境試験を実施するためのセッティングをフレキシブルに行うことができる。
例えば、図２及び図３に示すように、ベース板１に固定された架台２Ｃ上に設置された昇降駆動装置であるテーブルリフター２０上にソーラーシミュレータ（人工太陽光源）２１を設置して、太陽電池に木の葉や鳥の糞等が付着したことを想定して太陽電池セルの一部（パネル面積１／８〜８／８）を順次塞いでホットスポット加熱の影響を検査するホットスポット耐久試験を行うことができる。
【００２４】
また、図１に示す飛散防護ネット１４よりもソーラーパネルＳＰ側に垂下する防火カーテン１８を巻胴１９から繰り出すことにより火災試験を行うことができる。
例えば、送風機１２から風速３ｍ／ｓの風をソーラーパネルＳＰに吹き付けながら、時間間隔をあけて２個の火種をソーラーパネルＳＰに載せ、ソーラーパネルＳＰを貫通するか否かにより耐火性を評価することができる。
【００２５】
以上のような構成のソーラーパネルの環境試験装置によれば、ソーラーパネルＳＰを支持するパネル支持部材１１と、ソーラーパネルＳＰのパネル表面の略中心を通る水平軸Ｈ１まわりに揺動可能に支持され、吐出口からソーラーパネルＳＰに向かって風を吐出する送風機１２と、送風機１２を前記水平軸Ｈ１まわりに揺動させて風向を変更する風向変更駆動装置Ａとを備えたので、ソーラーパネルＳＰのパネル表面の略中心を通る水平軸Ｈ１まわりに送風機１２が揺動するため、送風機１２が揺動しても送風機１２の吐出口１２Ｂから吐出する風がソーラーパネルＳＰに向かう状態を保持することができる。
よって、屋根への実際の取付けに使用する取付部材を使用してソーラーパネルＳＰをパネル支持部材１１に固定した状態で、そのソーラーパネルＳＰが実際に使用される環境に応じて、送風機１２からソーラーパネルＳＰに向かって吐出する風の向きを風向変更駆動装置Ａにより容易に設定して暴風試験を行い、ソーラーパネルＳＰ及び取付部材の風荷重に対する強度の評価、風により発生する渦による振動騒音の評価、屋根の角度に合わせた吹上げ風を再現した特性評価等を容易に行うことができる。
その上、ソーラーパネルＳＰに散水する散水ノズル１３，１３（散水装置）を備えたので、実際の暴風雨を模擬した試験を行うことができる。
【００２６】
また、パネル支持部材１１を水平軸Ｈ２まわりに揺動させるパネル角度変更駆動装置５と、パネル角度変更駆動装置５を支持するテーブル２５を垂直軸まわりに回転させる回転駆動装置（ターンテーブル４）と、該回転駆動装置を昇降させる昇降駆動装置（テーブルリフター３）とを備えたので、パネル角度変更駆動装置５によりパネル支持部材１１を水平軸Ｈ２まわりに揺動させてソーラーパネルＳＰの傾きを変更することができ、昇降駆動装置によりソーラーパネルＳＰの高さを調節することができるとともに、回転駆動装置によりテーブル２５を垂直軸まわりに回転させてソーラーパネルＳＰを垂直軸まわりに角度変更することができるため、送風機１２からソーラーパネルＳＰに向かって吐出する風の向きに対するソーラーパネルＳＰの姿勢を実際に使用される環境に応じてよりきめ細かく設定して暴風試験又は暴風雨試験を行うことができる。
【００２７】
さらに、ソーラーパネルＳＰ及びパネル支持部材１１を挟んで、送風機１２に対向する風受部材Ｃ及び除滴部材Ｄを備えたので、風受部材Ｃが送風機１２から吐出する風のエネルギーを吸収して受け止め、除滴部材Ｄが水滴の飛散を防止することから、チャンバー内等の閉空間で環境試験を行う必要がないため、簡素な構成により設置スペースの縮小及びコスト低減を図ることができる。
さらにまた、脈動風生成駆動装置Ｂを備えたので、例えば台風の暴風が脈動する場合や電柱等の障害物があって風が脈動する場合等を模擬して実際の環境条件に近い暴風試験を行うことができるとともに、脈動風によって変動する風荷重によりソーラーパネルＳＰが振動して取付部材のボルトが緩む場合等を評価することができるため、このような取付部材の信頼性評価試験も行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  風向変更駆動装置
Ｂ  脈動風生成駆動装置
Ｃ  風受部材
Ｄ  除滴部材
ＦＬ  床面
Ｈ１，Ｈ２  水平軸
ＳＰ  ソーラーパネル
α１，α２  揺動角
１  ベース板
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  架台
３  テーブルリフター（昇降駆動装置）
４  ターンテーブル（回転駆動装置）
５  パネル角度変更駆動装置
６  軸受装置
７  アーム
７Ａ  基端部
７Ｂ  先端部
８  テーブルリフター（昇降駆動装置）
９  ガイドレール
１０  転動体
１１  パネル支持部材
１２  送風機
１２Ａ  吸込口
１２Ｂ  吐出口
１３  散水ノズル（散水装置）
１４  飛散防護ネット
１５  除滴板（エリミネーター）
１６  風受板
１７  仕切壁
１８  防火カーテン
１９  巻胴
２０  テーブルリフター（昇降駆動装置）
２１  ソーラーシミュレータ（人工太陽光源）
２２  作業台
２３  階段
２４  クレーン
２５  テーブル
２６  ヒンジ
２７  シリンダー
２８  テーブル
３１  インバーター盤
３２  制御盤
３３  操作パネル
【図１】
2011002399.tif 000003
【図２】
2011002399.tif 000004
【図３】
2011002399.tif 000005