(57)【要約】【課題】東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用することにより、直射光とともに反射光を併用した太陽光発電の効率向上を可能にする。【解決手段】年間を通じて太陽光を効率的に受光する配置を取るソーラーパネルサイトであって、東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２を使用し、それらのパネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニット１３と、上記ソーラーパネルを支えるために、ほぼ南北方向に固定設置される架台１５を有し、上記架台にソーラーパネルを取り付け、南北方向に延びるパネル列を形成するとともに、一方のパネル列の反射光が他方のパネル列に照射されるように、パネル列を東西方向へ複数列近接配置して構成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
年間を通じて太陽光を効率的に受光する配置を取るソーラーパネルサイトであって、
東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用し、それらのパネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニットと、
上記ソーラーパネルを支えるために、ほぼ南北方向に固定設置される架台を有し、
上記架台にソーラーパネルを取り付け、南北方向に延びるパネル列を形成するとともに、一方のパネル列の反射光が他方のパネル列に照射されるように、パネル列を東西方向へ複数列近接配置して構成された
ソーラーパネルサイト。
【請求項２】
東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルは、それらが三角形の斜辺に位置し、三角形の頂角を構成する角度が鋭角に設定されていることを特徴とする
請求項１記載のソーラーパネルサイト。
【請求項３】
三角形が二等辺三角形であり、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルの、垂線と交差する角度が２５〜３５度の範囲にある
請求項２記載のソーラーパネルサイト。
【請求項４】
架台は、少なくとも基部が型成形されたコンクリート製の基礎ブロックより成り、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルの下縁を支える下部支え部と、上縁を支える上部支え部が設けられる
請求項１記載のソーラーパネルサイト。
【請求項５】
架台の少なくとも基部を構成する基礎ブロックは、東西方向から見てほぼＬ字型又はほぼＴ字型の断面形状を有し、１個の架台に南北方向のソーラーパネルの北端と南端が支えられるように構成されている
請求項４記載のソーラーパネルサイト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、年間を通じて太陽光を効率的に受光する配置を取るソーラーパネルサイトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電を実施するために、多数の太陽電池（セル）を用いて構成されたモジュールないしアレイ等があり、ソーラーパネルなどとも呼ばれて広く用いられている。ソーラーパネルは、パネル面が太陽光と正対したときに最高の発電量が得られることから、固定設置の場合、パネル面が太陽の南中時における南の方向、かつ、春分点（秋分点）における太陽の南中高度に合わせるのが得策と考えられる。
【０００３】
しかし、太陽光発電効率の向上を求めるのは当然のことで、それは太陽電池自体の性能が未だ十分とはいえないという理由もある。そこで、モジュールを複数の方向に向けて設置すると方向によって最大出力になる時間帯がずれ、正午の瞬間最大出力が低くなるが、代わりに、他の時間帯に出力が増加する。電力需要は時間帯で変動し、一般に午後の方が多い。固定式設備の場合、電力需要との整合性の観点では真南よりも多少西向きに設置するのが好ましい一方で角度により発電量が減る場合があるという報告がなされている。このため、最大電力点追従装置(Maximum Power Point Tracker, MPPT)を用いて、日射量や負荷にかかわらず、太陽電池側からみた負荷を常に最適に保つように運転が行われる（WIKIPEDIA：太陽光発電の項より）。
【０００４】
このような状況において、本件の発明者は、複雑かつ高額の最大電力点追従装置等を用いることなく、固定設置における発電効率を向上させることを目的として試行錯誤を繰り返して来た。その結果、極めて限定された人員と設備による研究であるが、一つの結論を得て、本発明に到達した。本発明はパネル面を太陽光の南中時に正対させるのではなく、それとは異なりむしろ東西方向へソーラーパネルを向けることを特徴とする。この種の先行技術を調査したところ特開２０１３−２５６７７８号を見出し、その発明には南北にＶ字型となるようにソーラーパネルを設置した例と東西にＶ字型となるようにした例が記載されている。
【０００５】
東西にＶ字型又はΛ字型の配置とすることは本件発明と一致するようにも思われるが、上記発明では南北にＶ字型又はΛ字型となるようにソーラーパネルを設置した例と東西にＶ字型又はΛ字型となる例が同一の発明として扱われている。それは、より多くのソーラーパネルを効率的に設置することを可能にするための手段がＶ字型又はΛ字型配置であるからである。また、水平面となす傾斜角度αとして示されているのは１８度以上２６度以下であるが平坦に近く、これは本発明の目指すところと相容れない数値である。上記発明は特許第５３１５４４０号として査定されているものの、結局、ソーラーパネルを傾斜させて設置するので、平置きにする場合と比較して、設置に要する面積が小さくすみ、より多くのソーラーパネルを効率的に設置することができるという発明であり、それ以上のものではない。
【０００６】
【特許文献１】特許第５３１５４４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたもので、その課題は、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用することにより、直射光とともに反射光を併用した太陽光発電の効率向上を可能にすることである。また本発明の他の架台は、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを同一の架台にて支えることにより、基礎ブロックの必要個数を削減することである。なお、東面又は西面するとはおおむね東又は西の方向に面するという程度の意味であり、真東又は真西を向いていなければならないものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明は、年間を通じて太陽光を効率的に受光する配置を取るソーラーパネルサイトとして、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用し、それらのパネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニットと、上記ソーラーパネルを支えるために、ほぼ南北方向に固定設置される架台を有し、上記架台にソーラーパネルを取り付け、南北方向に延びるパネル列を形成するとともに、一方のパネル列の反射光が他方のパネル列に照射されるように、パネル列を東西方向へ複数列近接配置して構成するという手段を講じたものである。
【０００９】
本発明は、年間を通じて太陽光を効率的に受光する配置を取るソーラーパネルサイト、すなわち配置構造に関するものであり、特に、固定設置方式において太陽光を効率的に受光する配置構成に関するものである。そのために、本発明は東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用し、それらのパネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニットを必須不可欠とする。
【００１０】
パネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニットの形態としては、正面形或いは横断面形として三角形（前記Λ字型）とＶ字型とが存在し、どちらも本発明に含まれる。三角形（前記Λ字型）の場合のパネルユニットは、１個の架台に東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを設置することができる。Ｖ字型の場合のパネルユニットは、隣接する２個の架台の東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルによって構成される。１個の架台でも、パネル面の間隔の調節が困難であるが、大型化すれば可能である。
【００１１】
上記ソーラーパネルを支えるために、本発明のソーラーパネルサイトは、ほぼ南北方向に固定設置される架台を有している。設置場所は大地、或いは、任意の構造体上も適している。そして、上記架台にソーラーパネルを取り付けることでそれらが東面するか西面する配置を取り、かつ、南北方向に延びるパネル列を形成する。さらに、複数列の間では、一方のパネル列の反射光が他方のパネル列に照射されるように、パネル列を東西方向へ近接配置される。
【００１２】
従って、パネルユニットは東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルから成ると同時に、隣接パネルへの入射光が相互に反射し合う位置関係にあることが必要になる。本発明の装置として、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルが三角形の斜辺に位置し、三角形の頂角を構成する角度が鋭角に設定されている構成は、相互に反射し合う関係を満たし易い。
【００１３】
さらに、三角形が二等辺三角形であり、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルの、垂線と交差する角度が２５〜３５度（頂角５０〜７０度の二分の一）の範囲にあるような急傾斜も好ましい条件である。傾斜が急になるほど、雨雪や埃等が落下し易くパネル面が正常に保たれる傾向になるという利点もある。しかし、傾斜による影の影響も考慮する必要があるので、総合して上記の範囲が良いとの結論達した。試行錯誤の結果以外には具体的なデータが不足する点もあるが、上記頂角において、隣接ソーラーパネルＷの間隔が０．５〜０．７Ｌ（Ｌはソーラーパネル上下方向の長さである。図８参照）の範囲であれば、本発明における近接配置の範囲として適切である。
【００１４】
また、前記架台は、少なくとも基部が型成形されたコンクリート製の基礎ブロックより成り、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルの下縁を支える下部支え部と、上縁を支える上部支え部が設けられる。その架台の少なくとも基部を構成する基礎ブロックは、東西方向から見てほぼＬ字型又はほぼＴ字型の断面形状を有し、１個の架台に南北方向のソーラーパネルの北端と南端が支えられるように構成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上のように構成され、かつ、作用するものであるから、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを使用することにより、直射光とともに反射光を併用した太陽光発電が可能になり、発電効率を向上することができるという効果を奏する。また本発明によれば、東面するソーラーパネルと西面するソーラーパネルを同一の架台にて支えることにより、基礎ブロックの必要個数を削減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係るソーラーパネルサイト１０の実施形態の一例を示しており、東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２を使用し、それらのパネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされている。
【００１７】
これらの東面するソーラーパネル１１と、西面するソーラーパネル１２は、パネルユニット１３を構成している。本発明において、パネルユニット１３とは、東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２の組み合わせを指し示しているが、それ以上の限定的な意味はない。東面するソーラーパネル１１と、西面するソーラーパネル１２であれば、一つの三角形の斜辺に配置されているものも、隣接した二つの三角形の隣接した斜辺に配置されているものもパネルユニット１３を構成し得る。
【００１８】
例示の場合、１個の架台１５に設けられたパネルユニット１３は、その正面形或いは横断面形が、三角形（前記Λ字型）である。東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２は、それらが一つの三角形の斜辺に位置する場合、三角形の頂角を構成する角度は鋭角に設定される。三角形が二等辺三角形であれば、東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２の、垂線Ｒと交差する角度Ａは、２５〜３５度（頂角５０〜７０度の二分の一）の範囲にあるのが好ましい（図８参照）。図示の例では頂角が６０度、つまり垂線Ｒと交差する角度Ａは３０度に設定されている。
【００１９】
上記のソーラーパネル１１、１２を支えるために、架台１５がほぼ南北方向に固定設置されている。図示の場合、前後で２個の架台１５、１５に、三角形の斜辺に配置される２個の上記ソーラーパネル１１、１２が支えられている（図２、図３参照）。また、１個の架台１５には南北方向のソーラーパネル１１、１２の北端と南端が支えられるように構成されている（図４等参照）。なお、架台として二種類を例示しているが、総合的には符号１５で、各々については符号１５−１、１５−２で区別する。
【００２０】
架台１５−１は、少なくとも基部が型成形されたコンクリート製の基礎ブロックより成る。図２に示した架台１５−１は全体がコンクリート製のもので、東西方向から見てほぼＬ字型の断面形状を有する。架台１５−１を正面から見ると、四角形の上に三角形を組みあわせた五角形に類似の形状とされ、その斜面の上下に、東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２の下縁を支える下部支え部１４と、上縁を支える上部支え部１６とが設けられる。東面するソーラーパネル１１は、西面するソーラーパネル１２の下縁を支える下部支え部１４と、上縁を支える上部支え部１６に、それぞれの上下にて任意の手段により固定される。
【００２１】
架台１５−１には、必要に応じて正面に大小数個の窓１７が開けることができる。この窓１７は、ソーラーパネル１１、１２からの引き出し線１８を制御盤１９等へ引き出すほか、制御盤１９の取り付けにも用いられる。なお、符号２０はバッテリーを示しており、発電により得られる電力の蓄電に用いられる。
【００２２】
図３に示した架台１５−２は四角形の下部１５ｂがコンクリート製、三角形の上部１５ａが金属製のものから成り、東西方向から見てほぼＬ字型の断面形状を有する点は図２のものと共通する。架台１５−２も正面から見ると、従って、五角形に類似の形状であり、その斜面の上下に東面するソーラーパネル１１と西面するソーラーパネル１２の下縁を支える下部支え部１４と、上縁を支える上部支え部１６とが設けられる。
【００２３】
このように構成された架台１５−１又は１５−２を、ソーラーパネル１１、１２の南北方向の長さに適合するピッチで南北方向に配置し、ソーラーパネル１１、１２の下縁を支える下部支え部１４と、上縁を支える上部支え部１６を組み付ける。そして、ソーラーパネル１１、１２、制御盤１９等を取り付け、必要な配線を行なって、南北方向に延びる複数列のパネル列を形成する（図４）。さらに、隣接するパネル列の間隔Ｗが０．５〜０．７Ｌ（Ｌはパネル上下方向の長さ、図８参照）となるように、パネル列を複数列設置し、それらから成るソーラーパネルサイト１０が構築される。
【００２４】
上記複数列のパネル列から成る、ソーラーパネルサイト１０の平面配置の例が図５に示されている。図５においてパネル列は南北方向Ｎ−Ｓと平行であり、ソーラーパネル１１は東面し、ソーラーパネル１２は西面している。東西方向Ｅ−Ｗの線は春分（秋分）におけるもので、ソーラーパネル１１、１２の表面に対して直交する。なお、ＳＳは夏至時点の日照範囲、ＷＳは冬至時点の日照範囲を示す。
【００２５】
このような構成を有する本発明に係るソーラーパネルサイト１０によれば、太陽光線はソーラーパネル１１、１２の表面に様々な方向から入射し、かつまた、表面にて反射を繰り返して発電に寄与することができる。図６は平面方向における説明図であるが、平面的に見て浅い入射角でソーラーパネル１１、１２に達した場合でも南北方向Ｎ−Ｓに１、２回程度は反射し、深い入射角で達した場合には反射を無数回繰り返しつつ発電に寄与することになる。
【００２６】
図７の例は南北方向Ｎ−Ｓのパネル列に沿って見たもので、太陽光線の入射・反射の鉛直方向における説明図である。実施形態では、頂角が６０度の鋭角に設定されており（垂線Ｒと交差する角度Ａは３０度）、比較的深い入射角でソーラーパネル１１、１２の表面に達した光線でも一回程度は反射し、比較的浅い角度の入射光線であれば二回程度は反射することが分かる。なお、図７は午前と午後の入射光の説明も兼ねている。このように、本発明の構成では反射光線による発電への寄与が無視できないばかりか、反射を原因とする発電効率の著しい向上が見られた。
【００２７】
本発明に係るソーラーパネルサイト１０による発電量を計測し、従来の迎角可変の平置き型サイトによる発電量と比較したデータがあるので、それを表１に示す。
観測日：平成２６年４月１０日
緯  度：  ３１．８３４６°Ｎ、経  度：１３０．４１４６°Ｅ
観測場所：鹿児島県薩摩川内市入来町
仕  様：ソーラーパネル  ２．０平方メートル／１枚
【００２８】
表１
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【００２９】
Ｅ面は東面、Ｗ面は西面、Ｓ面は南面を意味し、各数値は各ソーラーパネル１枚当たりの平均値である。表１によれば、平置き型の発電量を下回るのは午前中のＷ面が２回、午後のＥ面が１回のみで、それ以外は全て本発明の発電量が平置き型を上回っている。観測日が春分点に近く、０８時のＷ面と１７時のＥ面を最少、１２時のＥ面と１４時のＷ面を最大としておおむね対称性が現れていることなどから、測定データは実際を反映していると判断することができる。
【００３０】
本発明は、以上説明したように構成され、平置き型サイトと比較して著しい発電効率の向上が見られるものであり、直射、反射併用方式の優れていることが分かる。それのみならず、従来の平置き型に見られるフレーム型架台と比較して架台１４の剛性が高く、ソーラーパネル１１、１２も構造体の屋根を構成する構造となり、しかも基礎ブロックの個数は平置き脚用ブロックと比較して半減され設置も容易である。また、パネル面が斜め上方を向くように傾斜させて組み合わされるパネルユニットを用いて、頂角が鋭角になる構成であるから、設置面積が少なくても同等の発電量が得られ、工事費の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るソーラーパネルサイトの一例について、一部を分解して示す斜視説明図である。
【図２】同上の装置に用いる架台の例１を示すもので、Ａは正面説明図、Ｂは斜視説明図である。
【図３】同上の装置に用いる架台の例２を示すもので、Ａは正面説明図、Ｂは斜視説明図である。
【図４】同じく設置状態を示す側面図である。
【図５】同じく設置状態を示す平面説明図である。
【図６】同じく入射光と反射光の態様を示す平面説明図である。
【図７】同じく入射光と反射光の態様を示す正面説明図である。
【図８】同じく実施形態各部の関係とそれらの例を示す正面説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ソーラーパネルサイト
１１  東面するソーラーパネル
１２  西面するソーラーパネル
１３  パネルユニット
１４  下部支え部
１５−１、１５−２  架台
１６  上部支え部
１７  窓
１８  引き出し線
１９  制御盤
２０  バッテリー
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月3日(2014.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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