(57)【要約】      （修正有）【課題】風圧によって発電パネルが撓んだ場合に、発電モジュールの傾斜が許容限界内に入るか否かを簡易かつ確実に判定することができる発電パネルの撓み判定方法を提供する。【解決手段】太陽方向へ向くように追従制御される発電パネル上に配置された発電モジュール３の初期傾斜角θoを検出し、当該初期傾斜角θoに設計風速ｖと重量ｗで決定される係数Ｃを乗じて予想傾斜角Ｃ・θoを算出して、当該予想傾斜角Ｃ・θoが許容限界角θLを超えた場合に発電パネルの撓みが過大であると判定する。【選択図】図３
2015095510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽方向へ向くように追従制御される発電パネル上に配置された発電モジュールの初期傾斜角を検出し、当該初期傾斜角に少なくとも設計風速で決定される係数を乗じて予想傾斜角を算出して、当該予想傾斜角が許容限界角を超えた場合に前記発電パネルの撓みが過大であると判定することを特徴とする発電パネルの撓み判定方法。
【請求項２】
前記係数を、前記設計風速における単位面積当たりの風圧荷重の、前記発電モジュールの受光面に垂直な方向の成分と、前記発電モジュールの単位面積当たりの重量の、前記発電モジュールの受光面に垂直な方向の成分との和の、前記発電モジュールの水平方向からの角度変化過程にける最大値に応じて決定した請求項１に記載の発電パネルの撓み判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電パネルの撓み判定方法に関し、特に風圧による撓み増大を考慮した撓み判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電パネルを太陽方向へ常時向けるように追従制御する追尾型太陽光発電装置は図１に示すように、支柱１上に発電パネル２を水平旋回と垂直面内で傾動可能に支持させ、この発電パネル２上に複数の発電モジュール３を搭載して、各発電モジュール３の出力を適当に並列ないし直列に接続することによって必要な出力電圧および電流を得ている。
【０００３】
このような発電装置のうち、各発電モジュール３の受光面に集光レンズを形成して小面積の発電素子に太陽光を効率的に入射させる集光式のものが知られており、この場合には、例えば特許文献１に示されているように、発電モジュール３を搭載した発電パネル２が常に正確に太陽方向へ向くように精密な太陽追尾制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８６０９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発電パネル２を正確に太陽方向へ向くように制御しても、発電パネル２に撓みが生じてこれに搭載された発電モジュール３が太陽と正対する方向から外れ、この状態でさらに風圧を受けて発電パネル２が撓むと、発電モジュール３の太陽正対方向からの傾斜角が大きくなる。発電モジュール３の発電出力が低下してしまう限界許容角θL(絶対値)は図２に一例を示すように通常０．３°〜１．５°程度と非常に小さいから、風圧を受けて撓んだ時の発電モジュール３の傾斜角が許容限界角θLを越えないように、発電パネル２の発電モジュール３搭載部の強度アップ等を図る必要がある。そこで、発電モジュール３の傾斜角が設計風速を受けた場合に許容限界角θLを越えるか否かの判定を簡易に行うことができる方法が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、風圧によって発電パネルが撓んだ場合に、発電モジュールの傾斜が許容限界内に入るか否かを簡易かつ確実に判定することが可能な発電パネルの撓み判定方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、太陽方向へ向くように追従制御される発電パネル（２）上に配置された発電モジュール（３）の初期傾斜角（θo）を検出し、当該初期傾斜角（θo）に少なくとも設計風速（ｖ）で決定される係数（Ｃ）を乗じて予想傾斜角（Ｃ・θo）を算出して、当該予想傾斜角（Ｃ・θo）が許容限界角（θL）を超えた場合に前記発電パネル（２）の撓みが過大であると判定する。この場合、前記係数（Ｃ）を、前記設計風速（ｖ）における単位面積当たりの風圧荷重（ｆw）の、前記発電モジュール（３）の受光面（３ａ）に垂直な方向の成分（ｆw・sinθ）と、前記発電モジュール（３）の単位面積当たりの重量（ｗ）の、前記発電モジュール（３）の受光面（３ａ）に垂直な方向の成分（ｗ・cosθ）との和の、前記発電モジュール（３）の水平方向からの角度変化過程にける最大値に応じて決定することができる。なお、角度変化過程にける最大値を、風圧荷重の成分と発電モジュール重量の比の値に対応したテーブルとして持っておき、これを参照するようにすれば、計算の手間を軽減することができる。
【０００８】
本発明においては、設計風速の風圧を受けた場合の受光面の予想傾斜角が許容限界角を超えるか否かによって発電パネルの撓みが過大か否かを確実かつ速やかに判定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発電パネルの撓み判定方法によれば、風圧によって発電パネルが撓んだ場合に、発電モジュールの傾斜が許容限界内に入るか否かを簡易かつ確実に判定することができ、判定に応じて発電パネルの強度アップ等の対策を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】追尾型太陽光発電装置の全体斜視図である。
【図２】発電モジュールの発電の許容限界角を示すグラフである。
【図３】発電モジュールに作用する荷重を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００１２】
一般に、平板に作用する風圧荷重Ｆnは次式（１）で示される。
Ｆn＝Ｋ・ｑ・Ａ  …（１）
ここで、Ｋは風力係数で、平板の場合は２である。またＡは受光面の面積である。
【００１３】
式（１）のｑは受風圧(Ｎ／ｍ2)で、次式（２）で示される。
ｑ＝０．６ｖ**2  …（２）
ここで、ｖは平板に垂直な方向での風速であり、**2は二乗を表すものである（以下、同様）。
【００１４】
式（１）を重力（Ｋｇｆ）に換算した風圧荷重Ｆwは次式（３）となる。
Ｆw＝１．２ｖ**2・Ａ／９．８＝０．１２Ａ・ｖ**2（Ｋｇｆ）  …（３）
【００１５】
したがって、単位面積当たりの風圧荷重ｆwは次式（４）となる。
ｆw＝０．１２ｖ**2（Ｋｇｆ／ｍ2）  …（４）
【００１６】
発電パネル２（図１）の発電モジュール３搭載部の撓みは、搭載された発電モジュール３の受光面３ａに垂直な方向から当該モジュール３に作用する荷重に応じて大きくなる。
【００１７】
そこで、受光面３ａが水平に対して角度θだけ傾斜した場合に、当該受光面３ａに垂直な方向から作用する荷重Ｆは、単位面積当たりの発電モジュールの重量をｗ（Ｋｇｆ／ｍ2）として次式（５）で示される。これを図解したものを図３に示す。
Ｆ＝ｗ・cosθ＋ｆw・sinθ  …（５）
【００１８】
式（５）で発電モジュールの重量ｗとの比Ｆ／ｗをとると、次式（６）が得られる。
Ｆ／ｗ＝cosθ＋０．１２ｖ**2・sinθ／ｗ  …（６）
【００１９】
さらに式（６）で次式（７）のようにおくと、次式（８）を得る。
ｒ＝０．１２ｖ**2／ｗ  …（７）
ｆ（ｒ，θ）＝cosθ＋ｒ・sinθ  …（８）
【００２０】
ここで、風圧によって発電パネル２が撓んだ場合に、発電モジュール３の傾斜が許容限界角θL内に入るか否かを判定するためには、発電モジュール３の受光面３ａに垂直な方向から作用する荷重が最大（すなわち発電パネル２の発電モジュール３搭載部の撓みが最大）となるパネルの角度を想定しなければならない。
【００２１】
そこで、式（７）において、θの値を０°〜９０°の範囲で変化させたときに最大となる垂直方向の荷重を想定する必要があり、この荷重と、発電モジュール３を水平姿勢にした時の重量との比率(cosθ+r・ sinθ) / cos（０°） =  cosθ+r・ sinθ、すなわち式（８）を下式（９）のようにおいて、θを０°〜９０°の範囲で変化させたときの最大値Δを求める。
cosθ＋ｒ・sinθ＝１＋Δ＝Ｃ  …（９）
【００２２】
Δの値は数値計算で求めることができ、表１はｒとこれに対応するΔの値（単位％）を示したものである。
【００２３】
【表１】
2015095510.tif 000003
【００２４】
実際の判定は、上記表１を参照して次のように行う。すなわち、支柱１（図１参照）上に支持された発電パネル２を水平姿勢におき、この状態で傾斜計４によって各発電モジュール３の受光面３ａのＸ軸方向（横方向）の傾斜角（撓み）θxとＹ軸方向（縦方向）の傾斜角θyを計測する。そして、受光面の初期傾斜角θoを下式（１０）で算出する。
θo＝√（θx**2＋θy**2）  …（１０）
【００２５】
続いて、予想される風速（設計風速）ｖと単位面積当たりの発電モジュール３の重量ｗから式（７）でｒを算出し、表１よりｒに対応するΔの値を取得して、式（９）で係数Ｃの値を算出する。そしてＣをθoに乗じた予想傾斜角Ｃ・θoが許容限界角（例えば０．３°〜１．５°程度）を越えている場合には、発電パネル２の当該発電モジュール３搭載部の撓みが過大であると判定して、強度アップ等の対策を施す。
【符号の説明】
【００２６】
１…支柱、２…発電パネル、３…発電モジュール、３ａ…受光面。
【図１】
2015095510.tif 000004
【図２】
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【図３】
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