(57)【要約】【課題】砂が当ってパネル表面が損傷したり砂が付着したりしてパネルでの光透過量が減少して発電効率が低下する。【解決手段】平行な複数の遮蔽板を設けることで退避が必要な強風下で砂がパネル表面に当たることを防ぐ。最外面の遮蔽板では当てて跳ね返すことで砂の進入を防ぎ、内面の遮蔽板では当てて勢いを奪うことでパネル表面の傷つきを防ぐ。また、発電稼動時の弱風下では浮遊する砂に対しては遮蔽板により帯電を防止してパネル表面への砂の付着を防ぐ。この結果、発電効率の低下を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモジュールからサブパネルを形成し、複数のサブパネルからパネルを形成し、モジュールまたはサブパネルを囲む発電に寄与しない領域で、モジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に面方向を揃えて突き出した遮蔽板を設けることを特徴とする太陽光発電パネルユニット。
【請求項２】
複数のモジュールからサブパネルを形成し、複数のサブパネルからパネルを形成し、モジュールまたはサブパネルを囲む発電に寄与しない領域で、モジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に面方向を揃えて突き出した遮蔽板を設け、パネルの最外面ではモジュールまたはサブパネルを囲むようにモジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に突き出した遮蔽板を設ける太陽光発電パネルユニット。
【請求項３】
パネルの最外面以外での遮蔽板を突き出す方向を仰角の方向とする請求項１または２に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項４】
少なくともパネルの最外面で鉛直下方に位置する遮蔽板をモジュールまたはサブパネルの表面から離す開閉機構を有する請求項２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項５】
パネル上のモジュールまたはサブパネルの周りを遮蔽板で囲む請求項２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項６】
パネルの最外面でない遮蔽板にモジュールまたはサブパネルと接触しない隙間を設ける請求項２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項７】
少なくとも最外側の遮蔽板の外面を除く遮蔽板の表面が衝撃を吸収する緩衝材からなる請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項８】
緩衝材はシリコンゴムとする請求項７記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項９】
少なくとも最外側の遮蔽板の外面を除く遮蔽板の表面が下端の方が上端より前に突き出て傾いた面から構成された請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１０】
最外側の遮蔽板の外面を除く遮蔽板の表面がバネ状の金属からなる請求項９記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１１】
少なくとも最外側の遮蔽板の外面を除く遮蔽板の表面が上方に傾いた方向に平行な面から構成された請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１２】
遮蔽板表面は平面または中が開いた円柱または多角柱からなる請求項１１記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１３】
最外側の遮蔽板の外面に焼入れをした鋼材またはセラミックを設ける請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１４】
セラミックとしてＡｌＮ、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣのうちのいずれか１つとする請求項１３記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１５】
最外側の遮蔽板の外面に凸形状の設ける請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１６】
凸形状の断面が三角形または円弧である請求項１５記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１７】
パネルに垂直方向の遮蔽板の断面を波型とする請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１８】
パネル端部で遮蔽板を折り曲げた請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１９】
複数のモジュールからサブパネルを形成し、複数のサブパネルからパネルを形成し、モジュールまたはサブパネルを囲む発電に寄与しない領域で、モジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に面方向を揃えて突き出した遮蔽板を設け、パネルの最外面ではモジュールまたはサブパネルを囲むようにモジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に突き出した遮蔽板を設け、最外面以外の遮蔽板の少なくとも表面を導電材で形成し、接地アースに繋ぐ太陽光発電パネルユニット。
【請求項２０】
遮蔽板の表面を緩衝材とする場合に、緩衝材はカーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、酸化チタン、酸化スズのうちの少なくとも１つまたは金属からなるフィラーを含む請求項１９記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２１】
複数のモジュールからサブパネルを形成し、複数のサブパネルからパネルを形成し、モジュールまたはサブパネルを囲む発電に寄与しない領域で、モジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に面方向を揃えて突き出した遮蔽板を設け、パネルの最外面ではモジュールまたはサブパネルを囲むようにモジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に突き出した遮蔽板を設け、最外面以外の遮蔽板の少なくとも表面を導電材で形成し、導電材に電荷を与える太陽光発電パネルユニット。
【請求項２２】
最外面以外の遮蔽板の向かい合った同士で反対の極性の電荷を与える請求項２１記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２３】
最外面以外の遮蔽板にプラス極性の電荷を与える請求項２１記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２４】
遮蔽板の途中にヒンジを設け、隣接する遮蔽板を長手方向に回転ピンを介して連結し、連動して遮蔽板を傾けるようにした請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２５】
パネル領域外に設けた巻き取り機構やスライダ機構によって遮蔽板を傾ける請求項２４記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２６】
遮蔽板の高さを２４ｃｍ以上とする請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項２７】
遮蔽板の高さは隣接する遮蔽板同士の間隔とほぼ同じとする請求項１または２記載の太陽光発電パネルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するモジュールを搭載した太陽光発電パネルユニットにおいて、風による砂の影響を低減する太陽光発電パネルユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電パネルによる発電効率はパネルの法線方向に太陽が向いている場合が最大になる。パネルが固定の場合はパネルの向きを変えることはできないが、パネルの向きを可変できる場合でも、装置の安全のために退避動作を行う風速を超えない限り、太陽が照って発電できる状態であれば風が吹いていてもパネルの向きを太陽の方向以外に変えることはない。したがって、パネルに吹く風の方向はパネルに対してどちらからでも吹く可能性がある。
【０００３】
太陽が照る日照時間が長い地域は日照時間が短い地域より発電量が増すので太陽光発電パネルを設置するのに有利である。しかし、このような地域は乾燥しており、砂漠等のように砂が地表にある地域が多い。ここで、強い風が吹いて風が砂を巻き上げた場合は、砂が太陽光発電パネルに当ることになる。この結果、太陽光発電パネルは砂によって損傷して光透過量が減少して発電効率が低下することになる。
【０００４】
特許文献１には太陽電池アレイ群の外側に防風壁を設けて、太陽電池アレイに作用する風圧を低減している。
【０００５】
特許文献２では固定型パネルに風除けを設けて、固定型パネルが風で下から吹き上げられないようにしている。
【０００６】
特許文献３では短冊状にパネルを構成して風抜けを作りし、退避時にパネル表面を下方に向けることで風荷重を低減する。
【０００７】
特許文献４は採光システムで発電装置ではないが太陽追尾を行い、透明のカバーで覆って風などの周囲の影響をなくしている。
【０００８】
特許文献５ではパネル表面に形成する帯電防止膜材料を示している。浮遊する塵埃が帯電している場合にパネル表面に電気的に引き付けられて付着することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−０１８１６７０号公報
【特許文献２】特許第５１１６２３８号公報
【特許文献３】特公平４−００７６２３３号公報
【特許文献４】特公平８−００１０２９１号公報
【特許文献５】国際公開第２０１１／０９３４８４号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｘｉａｏ−Ｊｉｎｇ  Ｚｈｅｎｇ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｅ  ３６  １２（２０１３）ｐ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１や特許文献２や特許文献３では風の影響を抑制はできるが、風によって飛来する砂がパネルに直接当たることを防ぐことはできない。特許文献４ではパネルには砂が当たらないが、代わりに周りを覆ったカバーに砂が直接当たる。その結果、太陽電池パネルの光透過量が減少して発電効率が低下する。
【００１２】
浮遊する塵埃が帯電していてパネル表面が塵埃と反対の極性に帯電していると、塵埃は強く引き付けられてパネル表面に付着し、光透過量が減少して発電効率が低下する。
【００１３】
砂も粒径が０．１ｍｍ以下になると浮遊することが知られている。
【００１４】
特許文献５の帯電防止膜を用いれば微小径の砂を含めた塵埃の太陽電池パネルへの付着を防止できるが、焼成が必要であるため、表面が樹脂からなる太陽電池パネルには用いることができない。また、処理が大掛かりになり高価になる。
【００１５】
本発明は、風で飛来する砂によって引き起こされる発電パネルの発電効率の低下を抑制する太陽光発電パネルユニット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】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第１の太陽光発電パネルユニットは、モジュールまたは複数のモジュールからなるサブパネルを囲む発電に寄与しない領域で、モジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に面方向を揃えて突き出した遮蔽板を設けるものである。これによって、砂がモジュールまたはサブパネルの表面に当たるのを防止する。
【００１７】
本発明の第２の太陽光発電パネルユニットは、本発明の第１の太陽光発電パネルユニットに加えてパネルの最外周ではモジュールまたはサブパネルを囲むようにモジュールまたはサブパネルの表面に垂直な方向に突き出して遮蔽板を設けるものである。これによって、風が吹く方向だけでなく、地面から舞い上がる方向にも対応して砂がモジュールまたはサブパネルの表面に当たるのを防止する。
【００１８】
本発明の第３の太陽光発電パネルユニットは、本発明の第１または第２の太陽光発電パネルユニットに加えて遮蔽板を導電体で形成し、遮蔽板を接地アースに繋ぐものである。帯電した砂を含む塵埃から電荷を奪うので塵埃がパネルに達しても電気的に引き付け合わないので、塵埃がパネル表面に付着することを防止する。
【００１９】
本発明の第４の太陽光発電パネルユニットは、本発明の第１または第２の太陽光発電パネルユニットに加えて遮蔽板を導電体で形成し、遮蔽板によってプラスとマイナスの電圧を与えるものである。帯電した塵埃が遮蔽板に引き付けられて、塵埃がパネル表面に付着することを防止する。
【００２０】
本発明の第５の太陽光発電パネルユニットは、本発明の第１または第２の太陽光発電パネルユニットに加えて遮蔽板を導電体で形成し、遮蔽板にプラスの電圧を与えるものである。浮遊し、太陽光発電パネルユニットの高さまで到達する微小砂は殆どがマイナスに帯電する。そこで、マイナスに帯電した塵埃が遮蔽板に引き付けられて、塵埃がパネル表面に付着することを防止する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の太陽光発電パネルユニットによれば、パネルに砂が直接当ることが防止される。また、砂を含む塵埃がパネルに付着することが防止される。したがって、パネルの透過量を低下させるパネル上での損傷や汚れを抑制できるので、発電パネルの発電効率の低下が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１を示す斜視図
【図２】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１に用いるサブパネルの構成図
【図３】本発明の太陽光発電パネルユニットを搭載した太陽光発電装置の一例を示した斜視図
【図４】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１の効果説明の平面図
【図５】本発明の実施の形態１の太陽光発電パネルユニットにおいて内面の遮蔽板に砂が当った場合を示した平面図
【図６】（ａ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１の別形状をした遮蔽板を設けた場合を閉める斜視図、（ｂ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１の別形状をした遮蔽板を設けた場合を閉める斜視図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１の太陽光発電パネルユニットにおいて最外面の遮蔽板の一例を示した平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の太陽光発電パネルユニットにおいて最外面の遮蔽板の一例を示した平面図、（ｃ）本発明の実施の形態１の太陽光発電パネルユニットにおいて最外面の遮蔽板の一例を示した平面図
【図８】（ａ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態２の内面の遮蔽板の形状を示した側面図、（ｂ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態３の内面の遮蔽板の形状を示した側面図
【図９】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態４を示す斜視図
【図１０】（ａ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態４において鉛直下方の遮蔽板の着脱を示した斜視図、（ｂ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態４において鉛直下方の遮蔽板の着脱を示した斜視図
【図１１】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態５を示す斜視図
【図１２】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態６を示す斜視図
【図１３】（ａ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態７の内面の遮蔽板周囲を示す断面図、（ｂ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態８の内面の遮蔽板周囲を示す断面図、（ｃ）本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態９の内面の遮蔽板周囲を示す断面図
【図１４】砂の粒径と電荷の分布図
【図１５】粒径０．１ｍｍの砂の移動量と時間との関係図
【図１６】本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態５を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽光発電パネルユニット１００の斜視図である。
【００２５】
図１において、１０１はサブパネルであり、サブパネル１０１が複数で全体のパネルが構成される。
【００２６】
パネルを鉛直に立てた場合にサブパネル１０１同士の間と外側の発電しない領域で、仰角方向に板状のものがあり、これが遮蔽板１０２である。
【００２７】
図２はサブパネル１０１の構成を示した図で、基本構成は最小単位であるモジュール１０３と支持板１０４からなる。サブパネル１０１は複数のモジュール１０３からなることがわかる。
【００２８】
図３は本発明の太陽光発電パネルユニット１００を搭載した太陽光発電装置の一例の側面図である。太陽光発電パネルユニット１００は梁１０５で支えられている。図３は太陽光発電パネルユニット１００を支柱１０６上で支える場合を示している。支柱１０６の上には仰角方向、方位角方向に太陽を追尾するための追尾駆動ユニット２００がある。追尾駆動ユニット２００は２軸ギアユニット２０１とモータ２０２ａ、２０２ｂからなる。図３ではモータ２０２ａが方位角方向、モータ２０２ｂが仰角方向に駆動させるためのものである。
【００２９】
太陽光発電装置において、太陽光発電パネルユニット１００は安全性の観点から人に触れない高さに設置される。したがって、高さ３ｍ以上のところに設けるのが一般である。高さをｈ（ｍ）、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ２）、速度差をデルタＵ（ｍ／ｓ）とすると、他から供給がない場合にはエネルギーの釣合いで式１の関係が得られる。
【００３０】
【数１】
2015208055.tif 000003
【００３１】
これから高さｈ＝３ｍ上がるには速度はデルタＵ＝７．７ｍ／ｓだけ減少することになる。これは鉛直方向の速度成分のみである。
【００３２】
したがって、砂が太陽光発電パネルユニット１００に当るには、横方向の風ではなく、かなり強く砂を巻き上げる風が吹かないといけないことがわかる。すなわち、砂嵐と呼ばれる風が吹く場合に、砂は太陽光発電パネルユニット１００に当ることになる。
【００３３】
図４は太陽光発電パネルユニット１００を上方からみた図であり、この図４を用いて遮蔽板の働きを説明する。太陽光発電パネルユニット１００は発電している稼働中の状態である。図４（ａ）は太陽光と太陽光発電パネルユニット１００との関係を示している。太陽光とサブパネル１０１とは垂直であり、太陽光と遮蔽板１０２とは平行である。したがって、遮蔽板１０２はサブパネル１０１に対して太陽光を遮らず太陽光はサブパネル１０１に照射される。
【００３４】
図４（ｂ）は飛来する砂と太陽光発電パネルユニット１００との関係を示している。風が風速１５ｍ／ｓで障害物に当たると一般には障害物の背後に回りこむように渦が発生する。一方、粒径０．０５ｍｍから０．７ｍｍの珪砂を用いて飛び方を調べると、直線的に真直ぐに障害物に向かって飛び、障害物に衝突したものは反射し、障害物に当たらなかったものはそのまま真直ぐに飛び続けて障害物の背後には回りこまないことがわかった。したがって、図４（ｂ）で示した矢印の方向からの砂は全て遮蔽板１０２に当たってサブパネル１０１の表面には直接は当たらない。サブパネル１０１に太陽光が入射する側から斜めに砂が飛んでくる場合に、太陽光発電パネルユニット１００の外側だけに遮蔽板１０２を設ける場合と本発明のように太陽光発電パネルユニット１００の中にも遮蔽板１０２を設ける場合とを比較すると、同じ角度から飛来する砂を太陽光発電パネルユニット１００の全てを同じように防ぐのに必要な遮蔽板１０２の高さは遮蔽板１０２を複数配置した方が低くできる。すなわち、ｎ等分すれば１／ｎの高さで良い。したがって、遮蔽板１０２を設けても太陽光発電パネルユニット１００の偏重心の増加が抑制される。
【００３５】
風が強くなって砂嵐が発生するとパネルユニット１００は退避姿勢を取る。遮蔽板１０２の面の向きを風の向きに垂直になる方向に向ける。そこで、遮蔽板１０２が複数に分かれていると、風を遮る面積が小さくなるので風荷重が低減する。パネルユニット１００のパネル面は鉛直方向に向けるか、または、上方向を向ける。この姿勢にすることで、パネルユニット１００のサブパネル１０１の表面に砂が当たらないようにすると共にパネルユニット１００が受ける風荷重を抑制する。風の方向は一定ではなく揺らぐが、遮蔽板１０２がサブパネル１０１より突き出ているために、少々斜めから吹いても砂はサブパネル１０１に直接当たることはない。
【００３６】
遮蔽板１０２のうち、最も外側の面１０２ａには砂が必ず当たるが、当たった砂はサブパネル１０１には達さないので、遮蔽板１０２の最外面１０２ａには砂を当てて食い止める役割がある。したがって、剛性が必要である。
【００３７】
本発明の実施の形態１の太陽光発電パネルユニット１００の遮蔽板１０２では、最外側面１０２ａは焼入れをした鋼材やセラミックを用いる。最外面１０２ａに用いるセラミックとしては、膣化アルミニウム、ジルコニア、酸化シリコン、膣化シリコン、アルミナ、炭化シリコンなどが良い。
【００３８】
一方、遮蔽板１０２の最外面以外の内面１０２ｂには当たった砂が跳ね返ってサブパネル１０１まで達しないように、砂の勢いを弱める役割がある。そこで、遮蔽板１０２の内面１０２ｂには衝撃を吸収するための緩衝材が設けられている。
【００３９】
図５での矢印は飛来した砂の速度を模式的に示している。砂がサブパネル１０１に近づくほど、遮蔽板１０２の内面１０２ｂに砂が当たる回数が増えて速度が減少することがわかる。
【００４０】
そこで、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００４１】
たとえば、砂の遮蔽板１０２に入射する最大角度が遮蔽板１０２の法線方向に対して１５ｄｅｇ傾き、遮蔽板１０２に最低２回当れば良いとすると、サブパネル１０１の幅が２００ｍｍでは高さは１０８ｍｍ以上あれば良いことになる。
【００４２】
緩衝材としてはゴム系の樹脂が好ましい。
【００４３】
図６（ａ）（ｂ）に本発明の太陽光発電パネルユニット１００の実施の形態１の図１の遮蔽板１０２とは別形状の斜視図を示す。図６（ａ）では、同一高さで水平に切った場合の断面形状が波型である。一方、図６（ｂ）では遮蔽板１０２の端部で垂直方向に折り曲げている。この結果、厚みが薄くとも高さ方向での強度が増して風や砂が当たってもたわみが抑制される。
【００４４】
図６（ａ）（ｂ）では遮蔽板１０２のうち、剛性がある最外面１０２ａにあるものは、内面と同じ形状にはしなかったが、もちろん、同じ形状であっても構わない。
【００４５】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に本発明の太陽光発電パネルユニット１００の実施の形態１の図１の遮蔽板１０２の最外面１０２ａとは別形状の断面図を示す。この最外面１０２ａは剛性が高いことに加えて風荷重を低くすることが要望される。強風で安全上の理由から退避姿勢を取る際には風はこの最外面の遮蔽板の一方側のみに作用するから、この部分に働く風荷重を低くできれば、太陽光発電パネルユニット１００を支える部材に小さいものを用いることが可能になるし、同じ部材であれば安全性が増すことになるからである。
【００４６】
図７（ａ）または図７(ｂ)は最外面の遮蔽板１０２の断面形状を三角形にしている。図７（ｃ）は最外面の遮蔽板１０２の断面形状を円弧にしている。風はこの形状の表面に沿って流れることで風向きの力を完全には遮らないので、風を平板のように垂直な面で受ける場合と比べて風荷重が低減する。
【００４７】
以上はモジュール１０３を構成する材質には触れなかった。光を透過する部分にはガラスまたは樹脂が用いられる。ガラスは耐久性が高いが重い。そこで、装置を軽くして、支える部材も小さくコンパクトにするためには樹脂を用いる必要がある。しかし、樹脂は熱膨張率が大きいため他の材質との膨張差によって広い面積を密着すると変形が生じる。そこで、この変形を抑制するために面方向で隙間を設ける必要がある。本発明の太陽光発電パネルユニット１００の遮蔽板１０２のうち内面１０２ｂには緩衝材を用いる。この遮蔽板１０２の内面１０２ｂの位置に緩衝材を用いることで、モジュール１０３に樹脂を用いる場合に生じる膨張変形を抑制することができる。
【００４８】
モジュール１０３には電気回路基盤や配線もなされる。そこで、先の隙間に配する緩衝材には水分が浸入しないようにする必要がある。また、太陽光にさらされるので紫外線への耐候性も必要である。これらから緩衝材の主成分はシリコンゴム系が好ましい。
【００４９】
（実施の形態２）
図８（ａ）に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態２の内面の遮蔽板を示す。太陽光発電パネルユニット１００の構成は遮蔽板１０２の内面１０２ｂ以外は実施の形態１と同じである。
【００５０】
遮蔽板１０２の内面１０２ｂの役割であるこの遮蔽板１０２ｂに衝突した砂をサブパネル１０１まで達さないようにするために、本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態２では、図８（ａ）に示すように遮蔽板１０２に衝突した砂が跳ね返る角度を飛んできた角度以上に太陽光発電パネルユニット１００から遠ざかるように、遮蔽板１０２の表面に隙間を空けて反射板１０７を設ける。この際、遮蔽板１０２の厚みがかさばらないように高さ方向に複数に分けて設ける。太陽光発電パネルユニット１００が退避姿勢において、砂の飛んで来る方向がサブパネルの面の方向に対して１５ｄｅｇまでであれば、サブパネル１０１の幅が２００ｍｍなら遮蔽板１０２ｂの高さは５４ｍｍ以上で、反射板１０７の角度もサブパネル１０１の法線方向から１５ｄｅｇ以上傾けることになる。砂の飛んで来る方向がサブパネルの面の方向に対して１０ｄｅｇまであれば、サブパネル１０１の幅が３００ｍｍなら遮蔽板１０２ｂの高さは５３ｍｍ以上で、反射板１０７の角度はサブパネル１０１の法線方向から１０ｄｅｇ以上傾けることになる。
【００５１】
この結果、太陽光発電パネルユニットが退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００５２】
（実施の形態３）
図８（ｂ）に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態３の内面の遮蔽板を示す。太陽光発電パネルユニット１００の構成は遮蔽板１０２の内面１０２ｂ以外は実施の形態１と同じである。
【００５３】
遮蔽板１０２の内面１０２ｂの役割であるこの内面１０２ｂに衝突した砂をサブパネル１０１まで達さないようにするために、本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態３では、図８（ｂ）に示すように、遮蔽板１０２が内側ほど出口側に傾いた細板１０８が隙間を空けた構造になっている。この遮蔽板１０２に飛来してくる砂の方向に対して細板１０８は少し寝た角度で、長さは入口の隙間の２倍以上が好ましい。
【００５４】
この遮蔽板１０２の内面１０２ｂに砂が入射すると砂は細板１０８に当って内面１０２ｂで捕らえられる。
【００５５】
この結果、太陽光発電パネルユニットが退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００５６】
ここでは、遮蔽板１０２の内面１０２ｂを細板１０８で形成したが、中が開いた円柱や多角柱の集合体であっても構わない。円柱や多角柱の集合体の方が複数の平板に比べて隙間を一定に維持しやすい。
【００５７】
（実施の形態４）
図９に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態４の斜視図を示す。
【００５８】
パネル上のモジュールまたはサブパネルの最外周りを遮蔽板で囲む構成をとる。他の部分の構成は実施の形態１と同じである。
【００５９】
この場合も、実施の形態１と同様、太陽光発電パネルユニット１００が退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００６０】
さらに、実施の形態４では、実施の形態１に加えて、太陽光発電パネルユニット１００が立てた状態であれば下の方から煽られる風によって飛来する砂もサブパネル１０１の面に到達しにくくなる。また、太陽光発電パネルユニット１００が水平の場合には、風の向きによって太陽光発電パネルユニット１００を方位角方向に回転させる必要もない。
【００６１】
遮蔽板１０２がパネルの最外周りを囲む構成なので、太陽光発電パネルユニットが発電状態においてサブパネル１０１が損傷を受けない程度でも失速した砂が最外周りの遮蔽板１０２の内側に溜まる可能性がある。図１０は鉛直下方に位置する遮蔽板１０２に開閉機構を設けたものである。具体的には鉛直下方の遮蔽板と両端の遮蔽板との間にヒンジ１０９と止め具１１０を設けた。これによって、例え砂が溜まっても容易に取り除くことができる。
【００６２】
図１０（ａ）ではヒンジ１０９はサブパネル１０１側に設け、図１０（ｂ）ではヒンジ１０９はサブパネル１０１と反対側に設けた例である。
【００６３】
（実施の形態５）
図１１に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態５の斜視図を示す。
【００６４】
パネル上のモジュールまたはサブパネルの周りを遮蔽板で囲む構成をとる。他の部分の構成は実施の形態１と同じである。
【００６５】
この場合も、実施の形態１と同様、太陽光発電パネルユニット１００が退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００６６】
さらに、実施の形態５では、実施の形態４に加えて、遮蔽板１０２のうち最外周りではない内面１０２ｂのサブパネル１０１側に隙間１１１を設けるものである。遮蔽板１０２がパネルの最外周りを囲む構成なので、太陽光発電パネルユニットが発電状態においてサブパネル１０１が損傷を受けない程度でも失速した砂が最外周りの遮蔽板１０２の内側に溜まる可能性がある。しかし、遮蔽板１０２の内面１０２ｂの根元に砂が溜まっても容易に取り除くことができる。
【００６７】
もちろん、実施の形態４に記したように鉛直下方に位置する遮蔽板１０２に開閉機構を設けてもよい。
【００６８】
（実施の形態６）
図１２に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態６の斜視図を示す。
【００６９】
パネル上のモジュールまたはサブパネルの周りを遮蔽板で囲む構成をとる。他の部分の構成は実施の形態１と同じである。
【００７０】
この場合も、実施の形態１と同様、太陽光発電パネルユニット１００が退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００７１】
さらに、実施の形態６では、実施の形態５に加えて、最外周りではないサブパネル１０１の周囲全てに遮蔽板１０２を設け、かつ、サブパネル１０１側に隙間１１０を設けるものである。この結果、太陽光発電パネルユニット１００に飛来する砂に対して遮蔽する方向が増す。
【００７２】
遮蔽板１０２がパネルの最外周りを囲む構成なので、太陽光発電パネルユニットが発電状態においてサブパネル１０１が損傷を受けない程度でも失速した砂が最外周りの遮蔽板１０２の内側に溜まる可能性がある。しかし、遮蔽板１０２の内面１０２ｂの根元に砂が溜まっても容易に取り除くことができる。
【００７３】
もちろん、実施の形態４に記した鉛直下方に位置する遮蔽板に開閉機構を設けてもよい。
【００７４】
（実施の形態７）
図１３（ａ）に本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態７の内側にある遮蔽板１０２の効果模式図を示す。
【００７５】
パネル上のモジュールまたはサブパネルの周りを遮蔽板で囲む構成をとる。他の部分の構成は実施の形態１と同じである。したがって、基本構成は実施の形態４と同じである。
【００７６】
この場合も、実施の形態１と同様、太陽光発電パネルユニット１００が退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００７７】
実施の形態７では、遮蔽板１０２の表面を導電体とし、各導電体を接地アースに接続している。
【００７８】
砂嵐が発生するような強風下では、太陽光発電パネルユニット１００は退避姿勢を取るので実施の形態４に記載のように、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【００７９】
太陽光発電パネルユニット１００が発電稼動する際もサブパネル１０１に飛来する砂の角度は限定されており、かつ、砂の速度を小さいため、砂がサブパネル１０１に達する量は少なく、かつ、所有するエネルギーも低いことからサブパネル１０１が損傷する程度は極めて低い。
【００８０】
図１４は非特許文献１による砂漠での砂の電荷極性と粒径分布との関係図である。砂は絶縁体でできているため飛来中に衝突して帯電するとしている。このことから、太陽光発電パネルユニット１００が発電稼動する際は微小径の帯電した砂が浮遊してサブパネル１０１のところにやってくると考えられる。サブパネル１０１の表面はガラスか樹脂の絶縁体でできているため、帯電した砂が接触するとサブパネル１０１の表面は帯電することになる。帯電すると電気的に反対の極性の砂を引寄せ、接触後は強く付着すると考えられる。砂を含めて塵埃がサブパネル１０１の表面に付着すると光透過量が減って、発電効率が下がることになる。
【００８１】
図１４は地表１ｍｍでの定常状態で得られた結果であり、実際の太陽光発電パネルユニット１００は安全性から人が届かない３ｍ以上の高さに設置される。粒径が小さいものは軽いので巻き上がってパネルユニット１００まで届くが、粒径が大きいものは重いので地表を転がるなどでパネルユニット１００まで届かない。砂で浮遊するものは粒径が０．１ｍｍ以下のものとされている。
【００８２】
そこで、本発明では実施の形態７では、遮蔽板１０２の内面１０２ｂの表面を導電体として接地アースに接続することで、サブパネル１０１に帯電した砂が達する前に砂から電荷を奪うようにした。
【００８３】
太陽光発電パネルユニット１００に風が吹いても遮蔽板１０２が周りにあるところでは空気の流れが阻害され、あたかも中が詰まったもののように作用する。すなわち、遮蔽板１０２のところまで行くと風は板に当たって板の表面に沿って流れるように方向を変えて流れる。遮蔽板１０２に囲まれたところの空気は静止しているように作用する。
【００８４】
風の向きが変わっても砂には慣性が働くので、退避姿勢を取る風速を１５ｍ／ｓとし、退避姿勢を取る直前で浮遊粒子がサブパネル１０１に最短の垂直方向に進むと考える。
【００８５】
粒子が直進し空気抵抗で減速する場合は式２の運動方程式が成り立つ。
【００８６】
【数２】
2015208055.tif 000004
【００８７】
ここで、ｍ：粒子の質量、Ｄ：粒子の受ける抗力、Ｃｄ：抗力係数、ρ：空気の密度、Ｕ：粒子の速度、Ｓ：投影面積、ｔ：時間である。
【００８８】
また、抗力係数はレイノルズ数Ｒｅが遷移領域に当るので以下の式３、式４が成り立つ。
【００８９】
【数３】
2015208055.tif 000005
【００９０】
【数４】
2015208055.tif 000006
【００９１】
ここで、ｄ：粒子の直径、μ：空気の粘性係数である。
【００９２】
球形で粒径が０．１０ｍｍで密度が２．６ｇ／ｃｍ３の砂が速度１５ｍ／ｓで静止した２０℃の空気内を直進するとして式１、式２、式３から移動量と時間との関係の図１５が得られる。図１５から遮蔽板の高さが２４ｃｍ以上あれば、砂はサブパネル１０１に達さないことを意味する。
【００９３】
したがって、遮蔽板の高さが２４ｃｍ以上あれば、帯電した砂の電荷は遮蔽板を通してアースへ逃げることになり、サブパネル１０１の表面が帯電することはない。
【００９４】
サブパネル１０１の表面が帯電せず、かつ、砂が到達しないので砂の付着はない。そこで、砂が付着することで光透過量が減って発電効率が低下することもない。
【００９５】
内面の遮蔽板１０２ｂを緩衝材とする場合には、緩衝材にカーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、酸化チタン、酸化スズのうちの少なくとも１つまたは金属からなるフィラーを含むものである。
【００９６】
遮蔽板１０２の内面１０２ｂを実施の形態２や３とする場合には、反射板１０７と細板１０８は金属が好ましい。
【００９７】
（実施の形態８）
本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態８の構成は実施の形態７とほぼ同じである。
【００９８】
異なる点は向かい合う遮蔽板の内面に異なる極性の電圧を印加することである。
【００９９】
この結果、帯電した浮遊砂は異なる極性電圧を有する遮蔽板１０２の内面１０２ｂに強制的に引き付けられるので、サブパネル１０１のところまで帯電した砂は到達しない。
【０１００】
サブパネル１０１の表面は帯電せず、かつ、砂が到達しないので砂の付着はない。そこで、砂が付着することで光透過量が減って発電効率が低下することもない。
【０１０１】
この場合も、実施の形態７と同様、太陽光発電パネルユニットが退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【０１０２】
（実施の形態９）
本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態９の構成は実施の形態７とほぼ同じである。
【０１０３】
異なる点は全ての遮蔽板の内面にプラスの電圧を印加することである。
【０１０４】
図１４から浮遊している砂粒子はマイナスに帯電している量の方が多いからである。
【０１０５】
この結果、帯電した浮遊砂は遮蔽板１０２ｂに強制的に引き付けられるので、サブパネル１０１のところまで帯電した砂は到達しない。そこで、浮遊砂によってサブパネル１０１表面が帯電して砂が付着して光透過量が減って発電効率が低下することはない。
【０１０６】
また、実施の形態７と同様、太陽光発電パネルユニットが退避姿勢の場合に、砂はサブパネル１０１まで達さなくなるためサブパネル１０１上が損傷を受けないので、太陽光の透過量の低下が抑制され、発電効率の低下が抑制される。
【０１０７】
（実施の形態１０）
本発明の太陽光発電パネルユニットの実施の形態１０の構成を図１６に示す。実施の形態１とほぼ同じである。
【０１０８】
異なる点は全ての遮蔽板１０２がサブパネル１０１に近い根元で折り曲げられる点である。遮蔽板１０２の高さはサブパネル１０１の間隔より少し長いことが望ましい。遮蔽板１０２が折り曲がることで、遮蔽板１０２がサブパネルの表面をカバーすることになるためである。
【０１０９】
退避姿勢を取る場合に行うことで風の向きに寄らずサブパネル１０１の表面を保護できる。
【０１１０】
したがって、サブパネル１０１の表面を損傷して光透過量が減って発電効率が低下する恐れはない。また、太陽光発電パネルユニット１００で発電稼動している場合には実施の形態７か８か９を行うことで浮遊砂によってサブパネル１０１表面が帯電して砂が付着して光透過量が減って発電効率が低下する恐れも抑制される。
【０１１１】
並んだ遮蔽板１０２が連動して動くには遮蔽板の上の方で回転ピン１１２を介して連結するのが良い。
【０１１２】
折り曲げ部はヒンジ１１３で行う。通常はヒンジ１１３で曲がらないように支えがあることが望ましい。
【０１１３】
遮蔽板１０２を傾けるには、例えば、パネル領域より外側でワイヤによる巻き取り機構やシリンダによるスライス機構などがある。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明にかかる太陽光発電パネルユニットは、自然エネルギーである太陽光を利用した発電設備として有用である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００    太陽光発電パネルユニット
１０１    サブパネル
１０２    遮蔽板
１０２ａ    遮蔽板の最外面
１０２ｂ    遮蔽板の内面
１０３    モジュール
１０４    支持板
１０５    梁
１０６    支柱
１０７    反射板
１０８    細板
１０９，１１３    ヒンジ
１１０    止め具
１１１    隙間
１１２    回転ピン
１１４    連結棒
２００    追尾駆動ユニット
２０１    ２軸ギアユニット
２０２ａ，２０２ｂ    モータ
【図１】
2015208055.tif 000007
【図２】
2015208055.tif 000008
【図３】
2015208055.tif 000009
【図４】
2015208055.tif 000010
【図５】
2015208055.tif 000011
【図６】
2015208055.tif 000012
【図７】
2015208055.tif 000013
【図８】
2015208055.tif 000014
【図９】
2015208055.tif 000015
【図１０】
2015208055.tif 000016
【図１１】
2015208055.tif 000017
【図１２】
2015208055.tif 000018
【図１３】
2015208055.tif 000019
【図１４】
2015208055.tif 000020
【図１５】
2015208055.tif 000021
【図１６】
2015208055.tif 000022