(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備える第１パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの幅方向の一方の側であり、前記第１パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て所定距離を有した下方の位置に配置される第２パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの前記幅方向の前記一方の側とは反対側である他方の側であり、前記第２パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て前記所定距離を有した下方の位置に配置される第３パネルと、
前記第１パネルの前記表面に直交する方向で、前記第２パネルと前記第３パネルとが存在する面に対して前記第１パネルと対称な位置に配置される第４パネルとを備え、
前記第２パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第２パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第３パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第３パネルの幅は前記第２パネルの幅と同じであり、前記第３パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第４パネルは、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備えておらず、前記第４パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第４パネルの幅は前記第１パネルの幅と同じであり、前記第４パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行である、
太陽光発電パネルユニット。
【請求項２】
前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で  ０．９０−１．００Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．６３で  １．０２−１．３０Ｗ≦Ｓ
０．６３≦Ｗ≦０．７３で  ０．５２−０．５０Ｗ≦Ｓ
０．７３≦Ｗ≦０．９０で  ０．１５≦Ｓ
の関係を満たす、請求項１に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項３】
前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３３≦Ｗ≦０．４３で  ０．７３−０．７７Ｗ≦Ｓ
０．４３≦Ｗ≦０．４７で  １．４８−２．５０Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５６で  ０．８２−１．１１Ｗ≦Ｓ
０．５６≦Ｗ≦０．６２で  ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６２≦Ｗ≦０．８５で  ０．１５≦Ｓ
で、かつ、
０．３３≦Ｗ≦０．４６で  Ｓ≦０．５３
０．４６≦Ｗ≦０．５０で  Ｓ≦１．３４−１．７５Ｗ
０．５０≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．９１−０．９０Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．７６で  Ｓ≦０．６９−０．５６Ｗ
０．７６≦Ｗ≦０．８４で  Ｓ≦１．０２−１．００Ｗ
０．８４≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦２．７０−３．００Ｗ
の関係を満たす、請求項１又は２に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項４】
前記第４パネルは、貫通穴と、前記貫通穴を開閉可能な蓋と、前記蓋の開閉機構とを有している、請求項１に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項５】
前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で    ０．６８−０．７０Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．４７で    ０．９７−１．４３Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５５で    ０．８９−１．２５Ｗ≦Ｓ
０．５５≦Ｗ≦０．６１で    ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６１≦Ｗ≦０．８０で    ０．１５≦Ｓ
０．８０≦Ｗ≦０．８５で  −０．６５＋１．００Ｗ≦Ｓ
で、かつ、
０．３０≦Ｗ≦０．３８で  Ｓ≦０．６０
０．３８≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．７７−０．４５Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．６４で  Ｓ≦１．１０−１．００Ｗ
０．６４≦Ｗ≦０．６７で  Ｓ≦２．５９−３．３３Ｗ
０．６７≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦０．９６−０．８９Ｗ
の関係を満たす、請求項４に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項６】
前記第４パネルは、前記蓋が前記貫通穴を塞ぐ場合は前記蓋の外面が前記第４パネルの外面と同じ面上に配される、請求項４に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項７】
前記第４パネルは、前記蓋が前記貫通穴を開く場合は前記蓋が風向きと平行となる、請求項４に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項８】
前記第４パネルを、前記第１パネルと前記第２パネルと前記第３パネルとより薄く、前記第１パネルより軽くする請求項１〜７のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項９】
前記モジュールは、前記太陽光発電素子に太陽光を集光する集光光学部材をさらに有する請求項１〜８のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１０】
前記第４パネルは、前記第１〜第４パネルを支持する支柱が出入り可能な切欠きを有する請求項１〜９のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニットと、
前記第１〜第４のパネルを支える支柱と、
前記支柱と前記パネルとの間に配置され、前記太陽光発電パネルユニットを仰角と方位角との方向にそれぞれ独立して動かす２軸旋回機構とを備え、
前記太陽光発電パネルユニットの重心と前記２軸旋回機構の回転軸中心とが一致する
太陽光発電装置。
【請求項１２】
前記２軸旋回機構が、前記太陽光発電パネルユニットを形成する前記第１〜第４のパネルに囲まれた領域に設けられる請求項１１に記載の太陽光発電装置。
【請求項１３】
請求項５に記載の太陽光発電パネルユニットと、
風向風速計と、
パネルの向きの算出手段とを備え、
前記風向風速計と前記算出手段とより風向きとパネルとの交差角を算出し、
前記風向風速計により計測された風速が閾値以上の場合に、前記交差角によって前記第４パネルの前記貫通穴の前記蓋の開閉を調整する、
太陽光発電装置。
【請求項１４】
前記第４パネルの法線方向と風向きとの鋭角な交差角において、
４５ｄｅｇ以上の場合には前記第４パネルの前記蓋を開いた状態にし、他の場合には前記第４パネルの前記蓋を閉じた状態にする請求項１３に記載の太陽光発電装置。
【請求項１５】
前記第４パネルの法線方向と風向きとの鋭角な交差角において、
４５ｄｅｇ以上７５ｄｅｇ以下の場合には前記第４パネルの前記蓋を開いた状態にし、
他の場合には前記第４パネルの前記蓋を閉じた状態にする請求項１３に記載の太陽光発電装置。
【請求項１６】
第１面、前記第１面の反対の面である第２面、前記第１面から太陽光を受ける第１太陽発電モジュールを含む第１パネルと、
第３面、前記第３面の反対の面である第４面、前記第３面から太陽光を受ける第２太陽発電モジュールを含む第２パネルと、
第５面、前記第５面の反対の面である第６面、前記第５面から太陽光を受ける第３太陽発電モジュールを含む第３パネルと、
第７面、前記第７面の反対の面である第８面を含む第４パネルを含み、
前記第４面と前記第６面は同一仮想面上に存在し、
前記第２面、前記第８面、前記仮想面は平行で、
前記第２面と前記仮想面間の第１距離は、前記第２面と前記第８面間の第２距離より小さく、
前記第２面が水平移動せずに前記仮想面上に垂直移動したら、前記第２面は前記第４面と前記第６面と重ならず、
前記第７面が水平移動せずに前記仮想面上に垂直移動したら、前記第７面は前記第４面と前記第６面と重ならず、
前記第１パネルの長さ、第２パネルの長さ、第３パネルの長さ、第４パネルの長さは同じで、
前記第１パネルの幅と前記第４パネルの幅は同じで、
前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅は同じで、
前記第１パネルは支持部に接続される連結部に直接接続されており、
前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルは前記連結部に直接接続されず、
前記第１パネル、前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルは接続されており、
前記第２パネルの厚さと前記第３パネルの厚さは前記第１距離より小さく、
前記第４パネルの厚さは前記仮想面と前記第８面間の距離より小さく、
前記第１パネル、前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルはそれらの間に空隙を備える、
太陽光発電パネルユニット。
【請求項１７】
前記第４パネルは太陽発電モジュールを備えない、
請求項１６に記載の太陽光発電パネルユニット。
【請求項１８】
第１面、前記第１面の反対の面である第２面、および前記第１面から太陽光を受ける第１太陽発電モジュールを含む第１パネル、
第３面、前記第３面の反対の面である第４面、および前記第３面から太陽光を受ける第２太陽発電モジュールを含む第２パネル、
第５面、前記第５面の反対の面である第６面、および前記第５面から太陽光を受ける第３太陽発電モジュールを含む第３パネル、および
前記第２面に対向する第７面、および前記第７面の反対の面である第８面を含む第４パネル、
を備え、ここで、
前記第４面および前記第６面は、同一の仮想面上に存在し、
前記第２面、前記第８面、および前記仮想面は互いに平行であり、
前記仮想面は、前記第２面および前記第７面の間に位置し、
前記第２面は、前記第２面に垂直な方向において、前記第３面および前記第５面とは離間しており、
前記第７面は、前記第７面に垂直な方向において、前記第４面および前記第６面とは離間しており、
平面視において、前記第１パネルおよび前記第４パネルは、前記第２パネルおよび前記第３パネルの間に位置し、
前記第１パネルの長さ、前記第２パネルの長さ、前記第３パネルの長さ、および前記第４パネルの長さは同じであり、
前記第１パネルの幅および前記第４パネルの幅は同じであり、
前記第２パネルの幅および前記第３パネルの幅は同じである、
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】
本開示は、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及び太陽光発電装置において、風の影響を低減する太陽光発電パネルユニット及び太陽光発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電パネルユニットとしては、図１９に示すように、中央のパネル９０に対して、両側のパネル９１が隙間をあけて下方に配置された、２段構造で合計３枚のパネルが知られている（非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「集光型太陽光発電システム」カタログ、２０１１年１１月大同特殊鋼発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の２段構造では、さらなる風荷重の軽減が必要であった。
【０００５】
本開示の非限定的で例示的な一態様は、太陽光発電パネルが受ける風荷重をさらに低減できる太陽光発電パネルユニットである。
【０００６】
本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び／又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その１以上を得るために全てが必要ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る太陽光発電パネルユニットは、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備える第１パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの幅方向の一方の側であり、前記第１パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て所定距離を有した下方の位置に配置される第２パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの前記幅方向の前記一方の側とは反対側である他方の側であり、前記第２パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て前記所定距離を有した下方の位置に配置される第３パネルと、
前記第１パネルの前記表面に直交する方向で、前記第２パネルと前記第３パネルとが存在する面に対して前記第１パネルと対称な位置に配置される第４パネルとを備え、
前記第２パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第２パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第３パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第３パネルの幅は前記第２パネルの幅と同じであり、前記第３パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第４パネルは、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備えておらず、前記第４パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第４パネルの幅は前記第１パネルの幅と同じであり、前記第４パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行である。
【０００８】
なお、包括的または具体的な態様は、装置で実現されてもよく、ユニットと装置の組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、太陽光発電パネルユニットに前後を含むどちら側から風が吹いても、パネルが受ける風荷重をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の第１実施形態の太陽光発電装置を示す斜視図
【図２Ａ】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットに用いる発電モジュール部を示す斜視図
【図２Ｂ】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットに用いる発電モジュール部を示す斜視図
【図２Ｃ】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットに用いる発電モジュール部のうちの１つのレンズと太陽光発電素子とを示す斜視図
【図３】本開示の第１実施形態の太陽光発電装置を支柱より手前でパネルを長手方向に切断した側面図
【図４】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットを図１でパネルを鉛直方向に立てた後に水平に切った断面図
【図５Ａ】本開示の第１実施形態の説明において、比較例として２段の構造の太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図５Ｂ】本開示の第１実施形態の説明において、比較例として２段の構造の太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図５Ｃ】本開示の第１実施形態説明において、比較例として２段の構造の太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図６Ａ】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットのパネル面に風が垂直に吹く場合における太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図６Ｂ】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットが図６Ａの状態から１８０度回転した状態で、パネル面に風が垂直に吹く場合における太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図６Ｃ】本開示の第２実施形態の太陽光発電パネルユニットのパネル面に風が斜めに吹く場合における太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図７】本開示の第２実施形態の太陽光発電パネルユニットと比較して２段の構造の太陽光発電パネルユニットのパネル面に吹く風の射角とパネル全体で受ける風荷重との関係図
【図８】風速２０ｍ／ｓで本開示発明の第２実施形態の太陽光発電パネルユニットが受ける最大風荷重と中央パネル幅比とパネル段差比との関係図
【図９】本開示の第２実施形態の太陽光発電パネルユニットにおける第４パネルの正面図
【図１０】本開示の第２実施形態の太陽光発電パネルユニットにおいて、パネルを鉛直方向に立てた後にパネルを支柱より後方でパネルに垂直な面で切り、パネルを連結する梁を消去してパネルと支柱との位置と鉛直方向の重量と支持との関係を示した関係図
【図１１Ａ】第３実施形態において、風がパネルに対して斜めに吹き、かつ、第４パネルが風下側に位置する場合における太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図１１Ｂ】第３実施形態において、風がパネルに対して斜めに吹き、かつ、第４パネルが風上側に位置する場合における太陽光発電パネルユニットの近傍で流れる空気の方向を示した模式図
【図１２Ａ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルの平面図
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ線での断面矢視図
【図１２Ｃ】図１２Ａと蝶番固定部の位置が異なる場合のＡ−Ａ線での断面矢視図
【図１３Ａ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルにおいて、第４パネルが風上側で、風入射角度が４５ｄｅｇ以下で第４パネルの各蓋板が貫通孔を塞いでいる状態を説明する説明図
【図１３Ｂ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルにおいて、第４パネルが風上側で、風入射角度が４５ｄｅｇ以上で第４パネルの各蓋板が開いて風が貫通穴を通過する状態を説明する説明図
【図１３Ｃ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルにおいて、第４パネルが風下側で、風入射角度が４５ｄｅｇ以下で第４パネルの各蓋板が貫通穴を塞いでいる状態を説明する説明図
【図１３Ｄ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルにおいて、第４パネルが風下側で、風入射角度が４５ｄｅｇ以上で第４パネルの各蓋板が開いて風が貫通穴を通過する状態を説明する説明図
【図１４】第３実施形態の３段パネル構造の太陽光発電パネルユニットにおいて、パネルに対して風入射角度が４５ｄｅｇ以下では第４パネルの貫通穴を塞いだ状態で、風入射角度が４５ｄｅｇ以上では第４パネルの貫通穴を風が通過するようにした場合に、風速２０ｍ／ｓで、太陽光発電パネルユニットが受ける最大風荷重と中央パネル幅比とパネル段差比との関係図
【図１５Ａ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルの貫通穴の開閉機構の模式図で貫通穴が塞がった状態を示した断面図
【図１５Ｂ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルの貫通穴の開閉機構の模式図で貫通穴が開いた状態を示した断面図
【図１６Ａ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルの貫通穴を塞ぐ蓋板の固定機構の模式図で固定が解除された状態を示した断面図
【図１６Ｂ】第３実施形態の太陽光発電パネルユニットの第４パネルの貫通穴を塞ぐ蓋板の固定機構の模式図で固定された状態を示した断面図
【図１７】風がパネルに垂直な方向から吹く場合の３段パネル構造において、全パネル幅が１ｍ、パネル長さが１ｍの場合で、中央パネル幅比Ｗとパネル段差比Ｓとを変えた際の風荷重を求めた結果を示す図
【図１８】本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニットを図１でパネルを鉛直方向に立てた後に水平に切った断面図
【図１９】従来の太陽光発電パネルユニットの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本開示における実施形態を詳細に説明する前に、本開示の態様について説明する。
【００１２】
本開示の第１態様によれば、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備える第１パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの幅方向の一方の側であり、前記第１パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て所定距離を有した下方の位置に配置される第２パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの前記幅方向の前記一方の側とは反対側である他方の側であり、前記第２パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て前記所定の距離を有した下方の位置に配置される第３パネルと、
前記第１パネルの前記表面に直交する方向で、前記第２パネルと前記第３パネルとが存在する面に対して前記第１パネルと対称な位置に配置される第４パネルとを備え、
前記第２パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第２パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第３パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第３パネルの幅は前記第２パネルの幅と同じであり、前記第３パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第４パネルは、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備えておらず、前記第４パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第４パネルの幅は前記第１パネルの幅と同じであり、前記第４パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行である、
太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００１３】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットの前後どちら側から風が吹いてもパネルが受ける風荷重を、より低減することができる。
【００１４】
本開示の第２態様によれば、前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で  ０．９０−１．００Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．６３で  １．０２−１．３０Ｗ≦Ｓ
０．６３≦Ｗ≦０．７３で  ０．５２−０．５０Ｗ≦Ｓ
０．７３≦Ｗ≦０．９０で  ０．１５≦Ｓ
の関係を満たす、第１態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００１５】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットに前後どちら側から風が吹いても前記パネルが受ける風荷重を、より確実に（例えば、風荷重を２４０Ｎ以下まで）、低減することができる。
【００１６】
本開示の第３態様によれば、前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３３≦Ｗ≦０．４３で  ０．７３−０．７７Ｗ≦Ｓ
０．４３≦Ｗ≦０．４７で  １．４８−２．５０Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５６で  ０．８２−１．１１Ｗ≦Ｓ
０．５６≦Ｗ≦０．６２で  ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６２≦Ｗ≦０．８５で  ０．１５≦Ｓ
で、かつ、
０．３３≦Ｗ≦０．４６で  Ｓ≦０．５３
０．４６≦Ｗ≦０．５０で  Ｓ≦１．３４−１．７５Ｗ
０．５０≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．９１−０．９０Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．７６で  Ｓ≦０．６９−０．５６Ｗ
０．７６≦Ｗ≦０．８４で  Ｓ≦１．０２−１．００Ｗ
０．８４≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦２．７０−３．００Ｗ
の関係を満たす、第１又は２態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００１７】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットにどちら側から風が吹いても前記パネルが受ける風荷重を、より確実に（例えば、風荷重を２７０Ｎ以下まで）、低減することができる。
【００１８】
本開示の第４態様によれば、前記第４パネルは、貫通穴と、前記貫通穴を開閉可能な蓋と、前記蓋の開閉機構とを有している、第１態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００１９】
前記態様によれば、蓋のある側から風が吹くと蓋で貫通穴を塞ぐことにより、第４パネルにおいても、斜め方向からの風を受け流すことができる一方、風圧を受けるときは風圧によって蓋が開いて貫通穴を風が通り抜けて、風荷重を低減させることができる。
【００２０】
本開示の第５態様によれば、前記第１パネルの幅と前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅との合計であるパネルユニット全体の幅に対して、前記第１パネルの幅の比率をＷとし、前記第１パネルの表面と前記第２パネルの表面との間の段差および前記第２パネルの表面と前記第４パネルの表面との間の段差の比率をＳとすると、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で    ０．６８−０．７０Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．４７で    ０．９７−１．４３Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５５で    ０．８９−１．２５Ｗ≦Ｓ
０．５５≦Ｗ≦０．６１で    ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６１≦Ｗ≦０．８０で    ０．１５≦Ｓ
０．８０≦Ｗ≦０．８５で  −０．６５＋１．００Ｗ≦Ｓ
で、かつ、
０．３０≦Ｗ≦０．３８で  Ｓ≦０．６０
０．３８≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．７７−０．４５Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．６４で  Ｓ≦１．１０−１．００Ｗ
０．６４≦Ｗ≦０．６７で  Ｓ≦２．５９−３．３３Ｗ
０．６７≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦０．９６−０．８９Ｗ
の関係を満たす、第４態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００２１】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットにどちら側から風が吹いても前記パネルが受ける風荷重を、より確実に（例えば、風荷重を２７０Ｎ以下まで）低減することができる。
【００２２】
本開示の第６態様によれば、前記第４パネルは、前記蓋が前記貫通穴を塞ぐ場合は前記蓋の外面が前記第４パネルの外面と同じ面上に配される、第４態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００２３】
前記態様によれば、風の流れが第４パネルと蓋との境界で乱されて風荷重が増大することを抑制できる。
【００２４】
本開示の第７態様によれば、前記第４パネルは、前記蓋が前記貫通穴を開く場合は前記蓋が風向きと平行となる、第４態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００２５】
前記態様によれば、風の流れが第４パネルの蓋に当たって風荷重が増大することを抑制できる。
【００２６】
本開示の第８態様によれば、前記第４パネルを、前記第１パネルと前記第２パネルと前記第３パネルとより薄く、前記第１パネルより軽くする第１〜７態様のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００２７】
前記態様によれば、前記第４パネルが軽くなることで太陽光発電パネルユニットの全体重量が軽くなり駆動モータの出力が小さくできる。そこで、駆動モータでの消費電力を少なくできる。
【００２８】
本開示の第９態様によれば、前記太陽光発電素子に太陽光を集光する集光光学部材をさらに有する第１〜８態様のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００２９】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットの単位面積当たりの発電効率が上がるので同一電力を得るのに必要な面積を小さくできる。そこで、前記太陽光発電パネルユニットを小型で軽くできる。
【００３０】
本開示の第１０態様によれば、前記第４パネルは、前記第１〜第４パネルを支持する支柱が出入り可能な切欠きを有する第１〜９態様のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００３１】
前記態様によれば、切欠きに対して支柱が出入り可能として、支柱が第４パネルと干渉しないようにすることができる。
【００３２】
本開示の第１１態様によれば、第１〜１０態様のいずれか１つに記載の太陽光発電パネルユニットと、
前記全てのパネルを支える支柱と、
前記支柱と前記パネルとの間に配置され、前記太陽光発電パネルユニットを仰角と方位角との方向にそれぞれ独立して動かす２軸旋回機構とを備え、
前記太陽光発電パネルユニットの重心と前記２軸旋回機構の回転軸中心とが一致することを特徴とする太陽光発電装置を提供する。
【００３３】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットを駆動するためのトルクが小さくなるので駆動モータの出力が小さくできる。そこで、駆動モータでの消費電力を少なくできる。
【００３４】
本開示の第１２態様によれば、前記２軸旋回機構が、前記太陽光発電パネルユニットを形成する前記４枚のパネルに囲まれた領域に設けられる第１１態様に記載の太陽光発電装置を提供する。
【００３５】
前記第１１及び１２態様によれば、前記２軸旋回機構に風が当たって風荷重が増すことを防ぐことができる。
【００３６】
本開示の第１３態様によれば、第５態様に記載の太陽光発電パネルユニットと、
風向風速計と、
パネルの向きの算出手段とを備え、
前記風向風速計と前記算出段とより風向きとパネルとの交差角を算出し、
前記風向風速計により計測された風速が閾値以上の場合に、前記交差角によって前記第４パネルの前記貫通穴の前記蓋の開閉を調整する、
太陽光発電装置を提供する。
【００３７】
前記態様によれば、前記第４パネルの貫通穴の蓋の開閉を調整は、前記第４パネルの法線方向と風向きとの鋭角な交差角において、４５ｄｅｇ以上の場合には第４パネルの蓋を開いた状態にし、他の場合には第４パネルの蓋を閉じた状態にする。
【００３８】
本開示の第１４態様によれば、前記第４パネルの法線方向と風向きとの鋭角な交差角において、
４５ｄｅｇ以上の場合には前記第４パネルの前記蓋を開いた状態にし、他の場合には前記第４パネルの前記蓋を閉じた状態にする第１３態様に記載の太陽光発電装置を提供する。
【００３９】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットにどちら側から風が吹いても前記パネルが受ける風荷重を、低減することができる。
【００４０】
本開示の第１５態様によれば、前記第４パネルの法線方向と風向きとの鋭角な交差角において、
４５ｄｅｇ以上７５ｄｅｇ以下の場合には前記第４パネルの前記蓋を開いた状態にし、他の場合には前記第４パネルの前記蓋を閉じた状態にする第１３態様に記載の太陽光発電装置を提供する。
【００４１】
前記態様によれば、前記太陽光発電パネルユニットにどちら側から風が吹いても前記パネルが受ける風荷重を、低減することができる。
【００４２】
本開示の第１６態様によれば、第１面、前記第１の反対の面である第２面、前記第１面から太陽光を受ける第１太陽発電モジュールを含む第１パネルと、第３面、前記第３の反対の面である第４面、前記第３面から太陽光を受ける第２太陽発電モジュールを含む第２パネルと、第５面、前記第５の反対の面である第６面、前記第５面から太陽光を受ける第３太陽発電モジュールを含む第３パネルと、第７面、前記第７の反対の面である第８面を含む第４パネルを含み、前記第４面と前記第６面は同一仮想面上に存在し、前記第２面、前記第８面、前記仮想面は平行で、前記第２面と前記仮想面間の第１距離は、前記第２面と前記第８面間の第２距離より小さく、前記第２面が水平移動せずに前記仮想面上に垂直移動したら、前記第２面は前記第４面と前記第６面と重ならず、前記第７面が水平移動せずに前記仮想面上に垂直移動したら、前記第７面は前記第４面と前記第６面と重ならず、前記第１パネルの長さ、第２パネルの長さ、第３パネルの長さ、第４パネルの長さは同じで、前記第１パネルの幅と前記第４パネルの幅は同じで、前記第２パネルの幅と前記第３パネルの幅は同じで、前記第１パネルは支持部に接続される連結部に直接接続されており、前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルは前記連結部に直接接続されず、前記第１パネル、前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルは接続されており、前記第２パネルの厚さと前記第３パネルの厚さは前記第１距離より小さく、前記第４パネルの厚さは前記仮想面と前記第８面間の距離より小さく、前記第１パネル、前記第２パネル、前記第３パネル、前記第４パネルはそれらの間に空隙を備える、太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００４３】
本開示の第１７態様によれば、前記第４パネルは太陽発電モジュールを備えない、第１６態様に記載の太陽光発電パネルユニットを提供する。
【００４４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態における太陽光発電パネルユニット１０１を搭載した太陽光発電装置８１０の斜視図である。
【００４６】
図１において、１０１は太陽光発電パネルユニットである。太陽光発電パネルユニット１０１は、４枚のパネルである第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４，第４パネル１０５を含む。
【００４７】
第１パネル１０２は、中央に配置された四角形（一例として長方形）板状のパネルである。第２パネル１０３は、第１パネル１０２の幅方向の一側部の外側に隣接して配置された四角形（一例として長方形）板状のパネルである。第３パネル１０４は、第１パネル１０２の幅方向の他側部の外側に隣接して配置された四角形（一例として長方形）板状のパネルである。第４パネル１０５は、第２パネルおよび第３パネルに対して第１パネルと対称となる位置に配置された四角形（一例として長方形）板状のパネルである。
【００４８】
第１パネル１０２と第２パネル１０３と第３パネル１０４とは、それぞれ、太陽光で発電するモジュールを搭載している。一方、第４パネル１０５は、第１パネル１０２の影に入るので発電するモジュールは搭載していない。
【００４９】
第１パネル１０２と第２パネル１０３と第３パネル１０４と第４パネル１０５とは、長さが同じでかつ互いに平行である。ただし、本明細書において、第１パネル１０２と第２パネル１０３と第３パネル１０４と第４パネル１０５とは、長さが「同じ」とは、製造誤差程度の差すなわち０．１％〜０．２％の差を含む。
【００５０】
第４パネル１０５の幅は、第１パネル１０２の幅と同じである。ただし、本明細書において、第４パネル１０５の幅と第１パネル１０２の幅とが「同じ」とは、製造誤差程度の差すなわち０．１％〜０．２％の差を含む。
【００５１】
第２パネル１０３の幅は、第３パネル１０４の幅と同じである。ただし、本明細書において、第２パネル１０３の幅と第３パネル１０４の幅とが「同じ」とは、製造誤差程度の差すなわち０．１％〜０．２％の差を含む。
【００５２】
一例として、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５の厚さは、すべて同じとする。又は、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４の厚さは、すべて同じとし、第４パネル１０５は他のパネルである第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４よりも薄くする。また、一例として、第４パネル１０５は、他のパネルである第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４よりも軽くする。
【００５３】
第１パネル１０２と第２パネル１０３との間及び第１パネル１０２と第３パネル１０４との間には、隙間１９０を介して、それぞれ、各パネルの表面に直交する方向に段差Ｓ１を設けている（図４参照）。すなわち、第１パネル１０２に対して第１パネル１０２の表面側から見て、隙間１９０を介して、第２パネル１０３と第３パネル１０４とが一段下方にずれた状態で配置される。
【００５４】
また、第２パネル１０３と第４パネル１０５との間及び第３パネル１０４と第４パネル１０５との間にも、隙間１９０を介して、それぞれ、各パネルの表面に直交する方向に段差Ｓ２を設けている。すなわち、第４パネル１０５は、第１パネル１０２の表面に直交する方向について、第２パネル１０３と第３パネル１０４とに対して第１パネル１０２とは対称な位置に配置される。言い換えれば、第４パネル１０５は、第１パネル１０２の表面側から見て、第２パネル１０３と第３パネル１０４とに対して、隙間１９０を介して、第４パネル１０５が一段下方にずれた状態で配置される。
【００５５】
そして、第１パネル１０２と第２パネル１０３と第３パネル１０４と第４パネル１０５とは、互いに梁１０６で連結されていて一体物として動き、第１パネル１０２は、その裏面で、後述するように、支柱１０７に回転可能に支持されている。
【００５６】
このとき、太陽光発電の効率低下を避けるため、第１パネル１０２に対して、第２パネル１０３と第３パネル１０４とは重ならないように配置している。
【００５７】
また、梁１０６は、変形を抑制するために、互いに三角形を形成するトラス構造をとっている。
【００５８】
よって、３枚のパネルである第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４は、第１パネル１０２の長手方向の中心軸及び幅方向の中心軸に対して、それぞれ、２段３枚の対称形として、風荷重が第１パネル１０２の中心軸に対して上下対称かつ左右対称に作用するようにしている。また、１８０度回転した状態での、３枚のパネルである第４パネル１０５，第２パネル１０３，第３パネル１０４は、第４パネル１０５の長手方向の中心軸及び幅方向の中心軸に対して、それぞれ、２段３枚の対称形として、風荷重が第４パネル１０５の中心軸に対して上下対称かつ左右対称に作用するようにしている。
【００５９】
第１パネル１０２の一部であるＡ部の拡大図を、図２Ａと図２Ｂに示す。図２Ａと図２Ｂにおいて、１０８は発電モジュール、１０９は発電モジュール１０８を支持する基盤である。見やすくするため、発電モジュール１０８は１個示している。実際は、基盤１０９上に複数の発電モジュール１０８がある。
【００６０】
発電モジュール１０８は、集光型であり、一例として、１個の大きさが一辺５ｃｍの正方形で厚さ２ｃｍである。
【００６１】
発電モジュール１０８が集光型の場合には、太陽光発電パネルユニット１０１の単位面積当たりの発電効率が上がるので、同一電力を得るのに必要な面積が小さくできる。その結果、前記太陽光発電パネルユニットを小型で軽くできる。
【００６２】
図２Ａは集光光学部材１０８ａが複数の凸型レンズの場合を示し、図２Ｂは集光光学部材１０８ａが１個のフレネルレンズの場合を示している。図２Ｃは、図２Ａの集光光学部材１０８ａのうちの１個のレンズに対する断面図を示している。図２Ｂの集光光学部材１０８ａの場合も、構成は図２Ｃと同じである。
【００６３】
発電モジュール１０８は、集光光学部材１０８ａと、集光光学部材１０８ａで集光された光のエネルギーを電気のエネルギーに変換する太陽光発電素子１０８ｂと、太陽光発電素子１０８ｂに接続される電気配線とで構成される。第１パネル１０２に対して、第２パネル１０３と第３パネル１０４とは重ならないように配置している。これは、集光型の太陽光発電素子１０８ｂを有する発電モジュール１０８を覆う集光光学部材１０８ａが、各パネルの表面に直交する方向において、隣接するパネルとは互いに重ならないことを意味している。
【００６４】
基盤１０９は、一例として、アルミニウム製で構成され、発電モジュール１０８からの放熱も行い、厚さは１ｃｍである。そこで、一例として、発電モジュール１０８と基盤１０９との厚さから、第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４のそれぞれの厚さは３ｃｍである。すなわち、一例として、第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４のそれぞれの厚さは同じである。
【００６５】
太陽からの光のエネルギーの全てを集光光学部材で電気エネルギーに変換できてはいないので、集光光学部材では熱が発生して、集光光学部材の温度が上がる。そこで、発電モジュール１０８は、集光光学部材で集光しない場合より、１個の大きさを小さくする必要が生じる。このような構造にすれば、構造を形成する最小単位が小さいので、第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４のそれぞれの形の自由度が上がることになる。
【００６６】
太陽光発電パネルユニット１０１を横方向から見て支柱１０７より手前で縦に切断後に、支柱１０７より手前から見た側面図を、図３に示す。ジョイント１１０は、三角形状板材の底面が第１パネル１０２の裏面に固定され、頂部が支柱１０７に回転可能に接続されている。ジョイント１１０の下には、仰角駆動装置１１１が設けられ、さらに下には方位角駆動装置１１２が設けられて、支柱１０７と連結されている。仰角駆動装置１１１と方位角駆動装置１１２とで姿勢駆動部の一例、言い換えれば、２軸旋回機構２００の一例を構成している。この２軸旋回機構２００は、太陽の方向に第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４を向けるための駆動機構である。第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４を太陽光に垂直な方向に向けることで、パネルに入射する太陽光のエネルギー密度が増すためである。また、集光光学部材１０８ａで太陽光を集光する場合には、焦点に太陽光発電素子１０８ｂを配置する必要があり、焦点位置から太陽光発電素子１０８ｂがずれないようにするためにも、第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４を仰角方向と方位角方向に動かす駆動機構が必要である。
【００６７】
ジョイント１１０を介して第１パネル１０２と２軸旋回機構２００とが連結しており、太陽光発電パネルユニット１０１の重心と２軸旋回機構２００の回転軸中心とが一致するように構成している。この２軸旋回機構２００は、太陽光発電パネルユニット１０１を形成する４枚のパネルである第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５に囲まれた領域に設けられている。
【００６８】
仰角駆動装置１１１は、モータ１１３と、モータ１１３に連結され、かつ、歯車を用いた減速機構１１５とで構成されている。モータ１１３は、コントローラ（図示せず）により正逆回転制御される。減速機構１１５は、ジョイント１１０とモータ１１３とを連結して、コントローラによるモータ１１３の駆動制御により、減速機構１１５とジョイント１１０とを介して、太陽光発電パネルユニット１０１を水平方向に対して上方向に所望の角度を傾斜させることができる。
【００６９】
方位角駆動装置１１２は、モータ１１４と、モータ１１４に連結され、かつ、歯車を用いた減速機構１１６とで構成されている。モータ１１４は、コントローラ（図示せず）により正逆回転制御される。減速機構１１６は、仰角駆動装置１１１と支柱１０７との間に配置されるとともにモータ１１４に連結されている。コントローラのモータ１１４の駆動制御により、減速機構１１６を介して、支柱１０７に対して仰角駆動装置１１１を支柱１０７の軸周りに所望の角度を正逆回転させることができる。
【００７０】
このように、仰角方向及び方位角方向に対して、向きを含めてモータ１１３とモータ１１４とを制御することで、太陽光発電パネルユニット１０１の仰角と方位角とを変更し、太陽光発電パネルユニット１０１の表面に対する法線方向に太陽が来るように調整する。そこで、太陽光発電パネルユニット１０１を形成する、第１パネル１０２と、第２パネル１０３と、第３パネル１０４とは互いに平行である必要がある。
【００７１】
パネルの構成について、図４を基に説明する。パネルは、全て長方形でかつ互いに平行である。図４は、太陽光発電パネルユニット１０１を鉛直方向に立てた後に水平に切った断面図である。第１パネル１０２の幅をＷ１とし、第２パネル１０３の幅をＷ２とし、第３パネル１０４の幅をＷ３とし、第４パネルの幅をＷ４とする。各パネルの長さは同じである。
【００７２】
第１パネル１０２と第２パネル１０３との段差又は第１パネル１０２と第３パネル１０４との段差をＳ１とし、第４パネル１０５と第２パネル１０３との段差又は第４パネル１０５と第３パネル１０４との段差をＳ２とする。
【００７３】
ここでは、検討の簡素化を図るため、Ｗ１＝Ｗ４、Ｗ２＝Ｗ３、Ｓ１＝Ｓ２として行う。また、全体のパネル幅を、第２パネル１０３から第３パネル１０４の端から端までの幅、すなわち、Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３と定義する。
【００７４】
パネル構成と風荷重とについて、風の流れを基にして、以下に説明する。
【００７５】
図５Ａ〜図５Ｃは、比較例として、中央に第１パネル１０２を配し、第１パネル１０２の両側に幅の狭い第２パネル１０３と第３パネル１０４とを段差を有して配した２段構造の場合の風の流れを示している。第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４は互いに平行であり、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４は図面に対して厚み方向に延びた平板とし、風は第１パネル１０２のパネル面、第２パネル１０３のパネル面、第３パネル１０４のパネル面に垂直に吹く場合を検討する。
【００７６】
図５Ａは、比較例として、第１パネル１０２が、第２パネル１０３及び第３パネル１０４より風上にあり、かつ、幅が広い２段構造の場合を示している。この場合は、前側から第１パネル１０２に当たった風がパネルに沿って内側から外側に流れる。その結果、第２パネル１０３と第３パネル１０４に向かって吹いた風が第１パネル１０２から外側に流れる空気とぶつかることになり、第２パネル１０３及び第３パネル１０４に風が直接当たるのを阻止する。そこで、第１、第２、第３パネル全体で受ける風荷重は減ることになる。
【００７７】
図５Ｂは、比較例として、図５Ａと同様に、第１パネル１０２が第２パネル１０３及び第３パネル１０４より風上にあり、かつ、幅が広い場合であるが、第１パネル１０２の幅が図５Ａの場合より狭い２段構造の場合を示している。この場合は、前側から第２パネル１０３と第３パネル１０４とに向かって吹いた風が第１パネル１０２から外側に流れる空気ではすべてを外へ押し出すことができないので、一部が第２パネル１０３と第３パネル１０４とに当たる。しかし、第２パネル１０３と第３パネル１０４に当たる風が減るので、第１、第２、第３パネル全体で受ける風荷重は減ることになる。
【００７８】
図５Ｃは、比較例として、第１パネル１０２が第２パネル１０３と第３パネル１０４とより風下にある２段構造の場合を示している。この場合は、前側から第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４に向かって吹く風は全て当たることになるため、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４全体で受ける風荷重は減らない。
【００７９】
このように、パネルに対して風はあらゆる方向から吹くため、図５Ａに示した２段構造では、風荷重が減ることにならない。
【００８０】
しかし、中央の幅広のパネルが風上に位置すれば、そのパネルの表面に対して垂直方向に吹く風に対しては、全パネルで受ける風荷重が減る。そこで、第２パネル１０３と第３パネル１０４とに対して、第１パネル１０２と対応する位置（対称となる位置）に第４パネル１０５をさらに設けて３段構造とする場合を示すのが、図６Ａ、図６Ｂである。これが、本開示の第１実施形態にかかる太陽光発電パネルユニット１０１のパネル構成である。
【００８１】
図６Ａは、第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４の表面に対して風が前側から垂直方向に吹く場合を示しており、図５Ａ及び図５Ｂと同様に、前側から風が吹くとパネル表面の空気は流れるので、風荷重が減る。第４パネル１０５に対して第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４は風が吹く前側にあるために第４パネル１０５には風が当たらない。また、図６Ｂは、図６Ａの状態から太陽光発電パネルユニット１０１が１８０度回転して、第４パネル１０５が第２パネル１０３及び第３パネル１０４よりも上向きに突出した状態である。この図６Ｂの状態でも、図５Ａ及び図５Ｂと同様に、前側から風が吹くとパネル表面の空気は流れるので、風荷重が減る。すなわち、図６Ｂは、第４パネル１０５が、第２パネル１０３及び第３パネル１０４より風上にあり、かつ、幅が広い場合を示している。この場合は、第４パネル１０５に当たった風が第４パネル１０５に沿って内側から外側に流れる。その結果、第２パネル１０３と第３パネル１０４に向かって吹いた風が第４パネル１０５から外側に流れる空気とぶつかることになり、第２パネル１０３及び第３パネル１０４に風が直接当たるのを阻止する。そこで、第４パネル１０５、第２パネル１０３、第３パネル１０４全体で受ける風荷重は減ることになる。この場合、第１パネル１０２に対して第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５は風が吹く前側にあるために第１パネル１０２には風が当たらない。
【００８２】
ここで、吹く風とパネルとの関係が図５Ｂ、図５Ｃ、及び図６Ａの場合に対して風荷重を調べた。
【００８３】
一例として、パネルは、幅が第１パネル１０２の幅が０．６ｍ、第４パネル１０５の幅が０．６ｍとし、第２パネル１０３の幅が０．２ｍ、第３パネル１０４の幅が０．２ｍとし、第１パネル１０２の長さが１ｍ、第２パネル１０３の長さが１ｍ、第３パネル１０４の長さが１ｍ、第４パネル１０５の長さが１ｍとし、第１パネル１０２の厚さが３ｃｍ、第２パネル１０３の厚さが３ｃｍ、第３パネル１０４の厚さが３ｃｍ、第４パネル１０５の厚さが３ｃｍとし、段差Ｓ１が３５ｃｍ，段差Ｓ２が３５ｃｍの場合とした。風がパネル面に垂直な方向から吹くことを前提とし、風速は、稼動時の最大風速である２０ｍ／ｓの一様流に対して数値解析を行った。
【００８４】
このような条件では、図６Ａに示す３段構造での風荷重は、１９３Ｎとなることが解析で分かった。また、図５Ｂに示すように２段構造における第１パネル１０２が風上に位置している状態での風荷重は、１８６Ｎとなることが解析で分かった。また、図５Ｃに示すように２段構造で第１パネル１０２が風下に位置している状態での風荷重は、２８９Ｎとなることが解析で分かった。すなわち、パネルに対して風が前側から吹いても後側から吹いても対称な３段構造では風荷重が減るが、非対称な２段構造では風が前後の一方から吹いた場合に風荷重が大きいことがわかった。
【００８５】
次に、図６Ａに示す３段構造での風荷重の中央パネル幅比Ｗとパネル段差比Ｓとの関係を示した関係図を、図１７に示す。図１７は、風がパネル面に垂直な方向から吹く場合である。
【００８６】
中央の第１パネル１０２又は第４パネル１０５の幅が広いほど、また、パネル段差が広いほど、パネル全体で受ける風荷重は小さくなることがわかる。これは、風の前側にある第１パネル１０２又は第４パネル１０５に当たって外に流れた空気が第２パネル１０３と第３パネル１０４に向かう風に当たって第２パネル１０３と第３パネル１０４に当たる風が減るためである。
【００８７】
また、中央の第１パネル１０２又は第４パネル１０５のパネル幅比が０．８より大きくなると風荷重が大きくなってくるのは、第２パネル１０３と第３パネル１０４の幅が狭くなるので先述の風荷重の減る効果が小さくなるためである。
【００８８】
図１７において、測定範囲は０．３≦Ｗ≦０．９、０．１５≦Ｓ≦０．６としている。
【００８９】
この図１７から、平板の場合の約９０％の風荷重になる風荷重≦２７０Ｎを満たす範囲は、
０．３０≦Ｗ≦０．４３で  ０．７３−０．７７Ｗ≦Ｓ
０．４３≦Ｗ≦０．４７で  １．４８−２．５０Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５６で  ０．８２−１．１１Ｗ≦Ｓ
０．５６≦Ｗ≦０．６２で  ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６２≦Ｗ≦０．９０で  ０．１５≦Ｓ
の関係を満たすパネル構成である。
【００９０】
また、平板の場合の約８０％の風荷重になる風荷重≦２４０Ｎを満たす範囲は、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で  ０．９０−１．００Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．６３で  １．０２−１．３０Ｗ≦Ｓ
０．６３≦Ｗ≦０．７３で  ０．５２−０．５０Ｗ≦Ｓ
０．７３≦Ｗ≦０．９０で  ０．１５≦Ｓ
の関係を満たすパネル構成である。
【００９１】
数値解析では、全体のパネル幅を１ｍ、各パネルの長さを１ｍで、中央パネル幅比Ｗとパネル段差比Ｓに対して風荷重を求めた。流体力学では、実際の長さや幅が変わってもパネルの相対形状とパネル全体で受ける風荷重とは比例関係が成り立つ。したがって、上記の範囲の関係の場合に平板に対して風荷重は９０％以下または８０％以下になる。
【００９２】
従って、第１実施形態にかかる４枚のパネルである第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４，第４パネル１０５の３段構造を備える太陽光発電パネルユニット１０１によれば、太陽光発電パネルユニット１０１の前側（第１パネル１０２の表面側、言い換えれば、第１パネル１０２の太陽に対向している面側）から風が吹く場合でも、後側（第４パネル１０５の裏面側、言い換えれば、第４パネル１０５の第１パネル１０２に対向している面とは反対側）から風が吹く場合でも、風荷重を軽減することができる。すなわち、本開示の第１実施形態の太陽光発電パネルユニット１０１によれば、太陽光発電パネルユニット１０１に対して前後どちら側から風が吹いても、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５が受ける風荷重を、従来の２段構造を備える太陽光発電パネルユニットよりも低減することができる。
【００９３】
図１８は図４に示す太陽光発電パネルユニット１０１を詳細に示す。第１パネル１０２は、第１面１００１、第１の反対の面である第２面１００２、第１面１００１から太陽光を受ける第１太陽発電モジュールを含む。第２パネル１０３は、第３面１００３、第３の反対の面である第４面１００４、第３面１００３から太陽光を受ける第２太陽発電モジュールを含む。第３パネル１０４は、第５面１００５、第５の反対の面である第６面１００６、第５面１００５から太陽光を受ける第３太陽発電モジュールを含む。第４パネル１０５は第７面１００７、第７の反対の面である第８面１００８を含む。第４面１００４と第６面１００６は同一の仮想面１０１１上に存在する。第２面１００２、第８面１００８、仮想面１０１１は平行である。第２面１００２と仮想面１０１１間の第１距離ｄ１は、第２面１００２と第８面１００８間の第２距離ｄ２より小さい。第２面１００２が水平移動せずに仮想面１０１１上に垂直移動したら、第２面１００２は第４面１００４と第６面１００６と重ならない。第７面１００７が水平移動せずに仮想面１０１１上に垂直移動したら、第７面１００７は第４面１００４と第６面１００６と重ならない。図３に示すように、第１パネル１０２は、支持部たる支柱１０７に接続される連結部たるジョイント１１０に直接接続されていてもよい。一方、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５は連結部に直接接続されず、図３に示すように第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５がお互いに接続されていてもよい。
【００９４】
（第２実施形態）
第１実施形態にかかる第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４，第４パネル１０５に対して斜めから風を受けた場合、通常、一般的にはパネルの法線方向との傾斜角度が４５度の方向からの風が最も荷重が大きくなると想定される。しかし、第１実施形態にかかるパネル構造の場合、風下側の中央に位置するパネルに、風上のパネル間を通ってきた風が当たることになるので、風による荷重が大きくなる風の方向が４５度とは異なることが想定される。シミュレーションの結果、４枚のパネルである第１パネル１０２，第２パネル１０３，第３パネル１０４，第４パネル１０５の場合は、特定の方向からの風が最も荷重が大きくなることが判明した。
【００９５】
そこで、風量が一定という条件の下では、この特定の方向からの風に耐えられる設計をすることにより、あらゆる方向からの風に対して耐えられることになる。以下、このように設計された太陽光発電パネルユニット１０１を、第２実施形態として説明する。
【００９６】
図６Ｃは、第１実施形態にかかる太陽光発電パネルユニット１０１の３段構造に対して、風が斜めから吹く場合を示している。この場合には、第１パネル１０２及び第３パネル１０４の間に吹き込んだ風Ｆ１が、後方の中央の第４パネル１０５に当たり、第４パネル１０５の表面に沿って流れる。そこで、第４パネル１０５に作用した風荷重は、図６Ａ及び図６Ｂの場合より大きくなると推定される。また、パネルに対して風の吹く角度で、風荷重が変わることが推定される。
【００９７】
そこで、風がパネルに対して吹く角度と風荷重との関係を調べた結果を、図７に示す。風入射角は、パネルの法線方向と風とのなす角度を示している。パネルは左右対称構造のため風入射角が１８０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまでの分布は風入射角０ｄｅｇから１８０ｄｅｇまでの分布を１８０ｄｅｇのところで折り返した分布となる。
【００９８】
なお、条件は以下の通りである。第１パネル１０２の幅は０．６ｍ、第２パネル１０３の幅は０．２ｍ、第３パネル１０４の幅は０．２ｍ、第４パネル１０５は幅を０．６ｍである。また、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５の長さがそれぞれ１ｍであり、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４、第４パネル１０５の厚さがそれぞれ３ｃｍであり、段差Ｓ１，段差Ｓ２がそれぞれ３５ｃｍである。風速は、稼動時の最大風速である２０ｍ／ｓの一様流に対して数値解析を行った。比較のために第４パネル１０５が無い２段構造の場合の結果も合わせて示す。２段構造において、風入射角０ｄｅｇは第１パネル１０２が第２パネル１０３および第３パネル１０４より風上にあり、第１パネル１０２の面に風が垂直に当たる場合を示す。また、風入射角１８０ｄｅｇは第１パネル１０２が第２パネル１０３および第３パネル１０４より風下にあり、第１パネル１０２の面に風が垂直に当たる場合を示す。図７から３段構造において風荷重が最も大きくなるのは、風入射角が６５ｄｅｇの場合であることがわかった。一方、２段構造において風荷重が最も大きくなるのは、風入射角が１８０ｄｅｇの場合であることがわかった。また、３段構造の場合の方が２段構造よりも１０％ほど小さい最大風荷重を示すことがわかった。さらに、図７より、第１パネル１０２が第２パネル１０３および第３パネル１０４より風上にあって、かつ第１パネル１０２が風に垂直に近い入射角度が１５ｄｅｇまたは３０ｄｅｇの場合でも、２段構造の風荷重と比較して３段構造の風荷重の方が小さくなることがわかった。
【００９９】
中央の第１パネル１０２又は第４パネル１０５の幅が広い場合には、第１パネル１０２又は第４パネル１０５に斜めから風が吹く際の風荷重が大きくなる。中央の第１パネル１０２又は第４パネル１０５の幅が狭くなるにつれて、第２パネル１０３又は第３パネル１０４に垂直に風が吹く際の風荷重が大きくなる。
【０１００】
そこで、中央の第１パネル１０２又は第４パネル１０５の幅と全体のパネルの幅との比である中央パネル幅比Ｗと、パネル間の段差と全体のパネルの幅との比であるパネル段差比Ｓを変えて、パネルへの風入射角を変えた場合の最大風荷重を求め、パネルへの風入射角が０ｄｅｇと６５ｄｅｇとの風荷重の大きい方の値をとった結果を、図８に示す。
【０１０１】
ここで、図４における記号を用いると、中央パネル幅比Ｗは、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）であり、パネル段差比Ｓは、Ｓ１／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）又はＳ２／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）である。
【０１０２】
この図８から、パネルに対してどちら側から風が吹いた場合でも風荷重が２７０Ｎ以下となるのは、
０．３３≦Ｗ≦０．４３で  ０．７３−０．７７Ｗ≦Ｓ
０．４３≦Ｗ≦０．４７で  １．４８−２．５０Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５６で  ０．８２−１．１１Ｗ≦Ｓ
０．５６≦Ｗ≦０．６２で  ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６２≦Ｗ≦０．８５で  ０．１５≦Ｓ
で、かつ、
０．３３≦Ｗ≦０．４６で  Ｓ≦０．５３
０．４６≦Ｗ≦０．５０で  Ｓ≦１．３４−１．７５Ｗ
０．５０≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．９１−０．９０Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．７６で  Ｓ≦０．６９−０．５６Ｗ
０．７６≦Ｗ≦０．８４で  Ｓ≦１．０２−１．００Ｗ
０．８４≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦２．７０−３．００Ｗ
の関係を満たすパネル構成である。
【０１０３】
数値解析では、全体のパネル幅を１ｍ、各パネルの長さを１ｍで、中央パネル幅比Ｗとパネル段差比Ｓに対して風荷重を求めた。流体力学では、実際の長さや幅が変わってもパネルの相対形状とパネル全体で受ける風荷重とは比例関係が成り立つ。したがって、上記の範囲の関係の場合に平板に対して風荷重は９０％以下になる。
【０１０４】
数値解析では、簡便化のため、第４パネル１０５も平板とした。しかし、パネル全体を仰角方向に傾けるとき、図３のように、パネル全体を第１パネル１０２に連結して第１パネル１０２とジョイント１１０を介して支柱１０７と接続するようにすると、そのままでは、第４パネル１０５が支柱１０７と干渉してしまう。そこで、図９に示すように、第４パネル１０５は、中央部から外端まで切り抜く切欠き１０５ａを形成して、切欠き１０５ａに対して支柱１０７が出入り可能として、支柱１０７と第４パネル１０５とが干渉しないようにしている。
【０１０５】
図１０には、太陽光発電装置８１０の太陽光発電パネルユニット１０１と支柱１０７の位置と自重との関係がわかりやすいように、接続の梁１０６を描かずに示している。発電するパネルであり、幅が最も広い第１パネル１０２の重量が、最も大きい（図１０では、下向きの矢印が最も大きい。）。次に、幅は狭いが発電パネルである第２パネル１０３と第３パネル１０４とが重い（図１０では、下向きの矢印が２番目に大きい。）。第４パネル１０５は、風除けの働きが第１パネル１０２と同じであれば良く、重量は必要としないので、他のパネルである第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４より軽くすることができる（図１０では、下向きの矢印が最も小さい。）。厚みは薄くて良い。
【０１０６】
ここで、支柱１０７の位置を、自重によって生じるモーメントを打ち消す位置に置くようにする。そうすると、仰角方向に太陽光発電パネルユニット１０１を駆動する際にかかるトルクを、最小にすることができる。このトルクが小さいほど、仰角方向に太陽光発電パネルユニット１０１を動かす際の力が少なくてすみ、省エネルギーになり、モータ１１３を小型にできるメリットがある。
【０１０７】
図１０からわかるように、前述のようにして太陽光発電パネルユニットの重心と仰角方向の回転中心との偏芯量を小さくすると、２軸旋回機構２００が、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４第４パネル１０５に囲まれた領域に位置することになる。この結果、前記２軸旋回機構２００に風が当たって風荷重が増すことを防ぐことができる。
【０１０８】
第４パネル１０５が軽いほど、太陽光発電パネルユニット１０１全体の重量も軽くなる。そこで、太陽光発電パネルユニット１０１の重心と仰角方向の回転中心との偏芯量が同じでも、太陽光発電パネルユニット１０１を動かす際のトルクが小さくてすみ、省エネルギーになり、モータ１１３を小型にできる。
【０１０９】
この第２実施形態によれば、風量が一定という条件の下では、パネルの法線方向との傾斜角度が６５度方向からの風に耐えられる設計構成（前記した中央パネル幅比Ｗとパネル段差比との関係を満たすパネル構成）をすることにより、あらゆる方向からの風に対して、より確実に風荷重を低減して、耐えることができるようになる。
【０１１０】
（第３実施形態）
本開示の第３実施形態においては、第４パネル１０５に貫通穴と蓋とを設けている。第４パネル１０５は、風除けのために設けており、また、第１パネル１０２により日陰になってしまうので、太陽光発電素子などの太陽電池を搭載することもない。このため、第４パネル１０５に、貫通穴と蓋とを設けて、貫通穴を開閉して風の流れを調整することにより、第４パネル１０５において、斜め方向からの風を受け流すことができる。以下、これについて説明する。
【０１１１】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示した３段構造では、パネルの法線方向に対して６５ｄｅｇの角度のときに、即ち風が斜めから吹く場合に、風下側の中央に位置する第４パネル１０５および第１パネル１０２に風が当たるので、風荷重が大きくなることがわかった。この風向きでは、３段構造より２段構造の方が風荷重は小さい。一方、パネルの法線方向に対して４５ｄｅｇ以下のとき、即ちパネルに垂直に近い方向から風が吹く場合、図７より２段構造より３段構造の方が風荷重は小さい。パネル１０２が風の吹く方向に対して１５ｄｅｇ以下のとき、即ちパネルに平行に近い方向から風が吹く場合、パネルにほとんど風が当たらないので、風荷重は小さい。そこで、パネルの法線方向に対する風向きの交差角が４５ｄｅｇ以下では３段構造、パネルの法線方向に対する風向きの交差角が４５ｄｅｇ以上では２段構造とすると、より風荷重を小さくできる。
【０１１２】
第１パネル１０２、第２パネル１０３、及び第３パネル１０４は、発電パネルであり、かつ、太陽光から発電するので、パネル面を太陽の方に向けている必要がある。しかし、第４パネル１０５は、発電パネルではなく、第４パネル側から風が吹く場合に風荷重を抑制するために設けたパネルである。したがって、目的を満たせば、第４パネル１０５は平板である必要がない。
【０１１３】
図１１Ａは、風がパネルに対して斜めに吹き、かつ、第４パネル１０５が風下側に位置する場合であり、第４パネル１０５に多数の貫通穴１０５ｂを設けた状態を示した断面図である。風の流れを矢印で示している。第１パネル１０２の背後に入った風Ｆ１は、第４パネル１０５に開けられた貫通穴１０５ｂから抜ける。
【０１１４】
図１１Ｂは、風がパネルに対して斜めに吹き、かつ第４パネル１０５が風上側に位置する場合であり、第４パネル１０５に多数の貫通穴１０５ｂを設けた状態を示した断面図である。第４パネル１０５に吹いてきた風Ｆ２は第４パネル１０５に開けられた貫通穴１０５ｂから抜ける。このように、第４パネル１０５に貫通穴１０５ｂを設けることで３段構造でも風の流れは２段構造と同じように流れる。
【０１１５】
そこで、パネルに対する風向きによって第４パネルが風を遮ったり、または通過できたりするような構造の一例の第４パネル１０５Ｃを図１２Ａと図１２Ｂと図１２Ｃに示す。
【０１１６】
図１２Ａは、第４パネル１０５Ｃの平面図であり、図１２Ｂは、第４パネル１０５Ｃの図１２ＡのＡ−Ａ線の断面矢視図である。図１２Ｂにおいて、１１７は貫通穴であり、蝶番１１８を介して、貫通穴１１７を塞ぐ蓋の一例としての蓋板１１９を開閉可能に設けている。第４パネル１０５Ｃにおいて、蓋板１１９は、第１パネル１０２に対向する面とは反対側の面に設ける。蓋板１１９の外面と第４パネルの外面とは同じ面上である。この結果、風の流れが第４パネルと蓋との境界で乱されて風荷重が増大することが抑制される。また、図１２Ａにおいて、第４パネル１０５の仰角方向は図の上下方向である。これは、蓋板１１９の自重が蓋板１１９の開く方向に与える影響を最小限にするためである。図１２Ａおよび図１２Ｂでは、蝶番１１８の固定部１１８ａを第４パネル１０５Ｃの貫通穴１１７の周囲の平面部に設けた場合を示している。一方、図１２Ｃでは蝶番１１８の固定部１１８ｂを第４パネル１０５Ｃの貫通穴１１７の側面部に設けた場合の断面矢視図を示している。本明細書の他の図では、この蝶番の固定部である１１８ａまたは１１８ｂは煩雑になるので記載しないこととする。蓋板１１９の第４パネルへの固定に蝶番１１８を用いることで、蓋板１１９を開いて貫通穴１１７から風が抜けるようにした場合であって、蓋板１１９の自重が無視できる場合に、蓋板１１９は両面から受ける風力が釣り合う方向に向く。すなわち、風向きと平行で風を受け流す方向に向く。
【０１１７】
本構造の第４パネル１０５Ｃの風に対する動作と作用とを示すために、第４パネル１０５Ｃの断面図と風向きとの対応を描いた図を、図１３Ａと図１３Ｂと図１３Ｃと図１３Ｄとに示す。図１３Ａに示すように、第４パネル１０５Ｃに対して、蓋板１１９のある側から風が吹き、かつ第４パネル１０５の法線方向と風向きとの交差角が４５ｄｅｇ以下の場合には蓋板１１９は閉じた状態とする。ここでの交差角はパネル構造が左右対称なので９０ｄｅｇ以下の鋭角な値とする。この場合には、蓋板１１９が貫通穴１１７を塞ぐので、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４および第４パネル１０５Ｃによって３段構造となる。図１３Ｂのように、第４パネル１０５Ｃに対して、蓋板１１９のある側から風が吹き、かつ第４パネル１０５Ｃの法線方向と風向きとの交差角が４５ｄｅｇ以上で、かつ風速が発電をする範囲での規定値（例えば、１５ｍ／ｓ）を超えた場合には第４パネル１０５Ｃの蓋板１１９が風圧によって押されて開き、風が貫通穴１１７を通過する。この場合には、風に対して第４パネル１０５Ｃは無いのと同じように作用するので、見かけ上は第１パネル１０２、第２パネル１０３および第３パネル１０４による２段構造となる。ここでの交差角もパネル構造が左右対称なので９０ｄｅｇ以下の鋭角な方の値とする。
【０１１８】
図１３Ｃに示すように、第１パネルが風上になる側から風が吹き、かつ第１パネル１０２の法線方向と風向きとの交差角が４５ｄｅｇ以下の場合には第４パネル１０５Ｃの蓋板１１９は閉じた状態とする。交差角はパネル構造が左右対称なので９０ｄｅｇ以下の鋭角な方の値とする。この場合には、第４パネル１０５Ｃの蓋板１１９が貫通穴１１７を塞ぐので、第１パネル１０２、第２パネル１０３、第３パネル１０４および第４パネル１０５Ｃによって３段構造となる。
【０１１９】
図１３Ｄに示すように、第１パネル１０２が風上になる側から風が吹き、かつ第１パネル１０２の法線方向と風向きとの交差角が４５ｄｅｇ以上で、風速が発電をする範囲での規定値（例えば、１５ｍ／ｓ）を超えた場合には第４パネル１０５Ｃの蓋板１１９が風圧によって押されて開き、風が貫通穴１１７を通過する。この場合には、風に対して第４パネル１０５Ｃは無いのと同じように作用するので、見かけ上は第１パネル１０２、第２パネル１０３および第３パネル１０４による２段構造となる。交差角はパネル構造が左右対称なので９０ｄｅｇ以下の鋭角な方の値とする。
【０１２０】
このように、風向きと風速とによって第４パネル１０５Ｃの蓋板１１９の開閉を行うと、図７の結果からパネル全体で受ける風荷重は、２段構造の最大風荷重の８０％より小さくなる。１ｍ角の平板が風速２０ｍ／ｓの場合の風荷重が３０７Ｎであったので、平板に対して最大荷重は７５％より小さくなる。風向きと風速とは風向風速計で求めることができる。また、パネルの向きは常時太陽の方向に制御されている。そのため、パネルへの風の入射角は風向きとパネル方向とから算出できる。
【０１２１】
パネルの破損防止や稼動するモータ１１３、１１４の負荷低減のためにパネルが受ける風荷重の低減を図っている。同じ系では風荷重は風速の２乗に比例する。そこで、太陽発電パネルが退避しない稼動状態において規定風速に達した場合にパネルへの風入射角から第４パネルに設けた貫通穴１１７の蓋板１１９の開閉動作を判定して、適合すれば開閉動作を行う。風速は２０ｍ／ｓとし、中央パネルの幅とパネル間の段差を変えて、かつ前述のように風向きによって第４パネルから風が抜けるようにすると、最大風荷重の分布は図１４に示すようになる。横軸は第２パネル１０３の端から第３パネル１０４の端までのパネル全幅に対する第１パネル１０２の幅の比を示す中央パネル幅比Ｗであり、縦軸は第１パネルと第２パネルまたは第３パネルとの段差、または第４パネルと第２パネルまたは第３パネルとの段差を先述のパネル全幅に対する比で表したパネル段差比Ｓである。
【０１２２】
図１４から、パネルに対してどちら側から風が吹いた場合でも平板の場合の約９０％の風荷重が２７０Ｎ以下となるのは、
０．３０≦Ｗ≦０．４０で    ０．６８−０．７０Ｗ≦Ｓ
０．４０≦Ｗ≦０．４７で    ０．９７−１．４３Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５５で    ０．８９−１．２５Ｗ≦Ｓ
０．５５≦Ｗ≦０．６１で    ０．６６−０．８３Ｗ≦Ｓ
０．６１≦Ｗ≦０．８０で    ０．１５≦Ｓ
０．８０≦Ｗ≦０．８５で  −０．６５＋１．００Ｗ≦Ｓ
で、かつ、
０．３０≦Ｗ≦０．３８で  Ｓ≦０．６０
０．３８≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦０．７７−０．４５Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．６４で  Ｓ≦１．１０−１．００Ｗ
０．６４≦Ｗ≦０．６７で  Ｓ≦２．５９−３．３３Ｗ
０．６７≦Ｗ≦０．８５で  Ｓ≦０．９６−０．８９Ｗ
の関係を満たすパネル構成である。
【０１２３】
また、平板の場合の約８０％の風荷重になる風荷重が２４０Ｎ以下となるのは、
０．４６≦Ｗ≦０．４７で    １．７８−３．００Ｗ≦Ｓ
０．４７≦Ｗ≦０．５４で    ０．６４−０．５７Ｗ≦Ｓ
０．５４≦Ｗ≦０．６０で    １．０５−１．３３Ｗ≦Ｓ
０．６０≦Ｗ≦０．６３で    ０．６５−０．６７Ｗ≦Ｓ
０．６３≦Ｗ≦０．６８で    ０．１０＋０．２０Ｗ≦Ｓ
０．６８≦Ｗ≦０．７０で  −０．１０＋０．５０Ｗ≦Ｓ
で、かつ、
０．４６≦Ｗ≦０．４７で  Ｓ≦１．７８＋３．００Ｗ
０．４７≦Ｗ≦０．５０で  Ｓ≦−０．０４＋１．００Ｗ
０．５０≦Ｗ≦０．５５で  Ｓ≦０．５６−０．２０Ｗ
０．５５≦Ｗ≦０．６０で  Ｓ≦１．００−１．００Ｗ
０．６０≦Ｗ≦０．６６で  Ｓ≦１．４０−１．６７Ｗ
０．６６≦Ｗ≦０．７０で  Ｓ≦０．８０−０．７５Ｗ
の関係を満たすパネル構成である。
【０１２４】
数値解析では、全体のパネル幅を１ｍ、各パネルの長さを１ｍで、中央パネル幅比Ｗとパネル段差比Ｓに対して風荷重を求めた。流体力学では、実際の長さや幅が変わってもパネルの相対形状とパネル全体で受ける風荷重とは比例関係が成り立つ。したがって、上記の範囲の関係の場合に平板に対して風荷重は９０％以下または８０％以下になる。
【０１２５】
ここで、第１パネル１０２または第４パネル１０５Ｃの法線方向と風向きとの交差角が４５ｄｅｇ以上の場合に風速によって第４パネル１０５Ｃから風が抜けるようにしたが、前記交差角が４５ｄｅｇ以上７５ｄｅｇ以下の場合に風速によって第４パネル１０５Ｃから風が抜けるようにしても良い。ここでの交差角度もパネル構造が左右対称なので９０ｄｅｇ以下の鋭角な方の値とする。第１パネル１０２または第４パネル１０５Ｃの法線方向と風向きとの交差角が７５ｄｅｇ以上の場合にはパネルが受ける風荷重が他の角度での風荷重の最大値を超えないためである。
【０１２６】
第４パネル１０５Ｃから風が抜ける構造の例として蝶番１１８を用いて風向きに対応して蓋板１１９の向きが変わる構造を示した。ここで、蓋板１１９を開閉する方法の一例を示す。図１５Ａは蓋板が閉じた状態を示しており、図１５Ｂは蓋板が開いた状態を示す。蓋板にワイヤ１２０を取り付け、第４パネル１０５Ｃの貫通穴１１７の周囲部に巻き取り筒１２１に巻き取り筒１２１を回転させることによりワイヤ１２０を巻き取れば、図１５Ａのように蓋板１１９は閉まり、反対にまわしてワイヤ１２０を解けば、図１５Ｂのように蓋板１１９は開いて蝶番１１８を支点に風向きに応じて風荷重が小さくなるようになびく。巻き取り筒１２１の回転は、図示していないが、モータ等の回転駆動系を用いる。個々に回転駆動系を設けても、１つの回転駆動系からの動力を分けても良い。
【０１２７】
ワイヤ１２０を巻き取るだけでは、蓋板１１９を閉じた状態を保持するには、ワイヤ１２０を引っ張った状態であり続ける必要がある。回転駆動系からの動力をかけずに保持するには、ワイヤを固定する方法もある。ここでは、蓋板１１９を固定する方法の一例を図１６Ａと図１６Ｂに示す。図１６Ａは蓋板１１９の保持を解除した状態であり、図１６Ｂは蓋板１１９を保持した状態である。これらの機構は第４パネル１０５Ｃの貫通穴１１７の周囲部に納めている。蓋板１１９の側面には凹みが形成されており、この凹みに挿入するピン１２２がある。通常はバネ１２３によって第４パネル１０５Ｃ内に納まっており、カム１２４が回転することで押し出される。カム１２４の回転は、図示していないが、モータ等の回転駆動系を用いる。このカム１２４の回転と先述の巻き取り筒１２１の回転は同じ駆動系を用いることができる。
【０１２８】
なお、風向きの変化に対して蓋板１１９の向きが変化しなくても、第２実施形態に示したように本発明の風荷重を低減する効果が損なわれるものではない。
【０１２９】
なお、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【０１３０】
例えば、本開示の第１〜第３実施形態では、第４パネル１０５の幅も長さも第１パネル１０２と同じとしているが、第４パネル１０５の役割は風除けであり、太陽光が当たるかどうかは問題ではない。そこで、第１パネル１０２に対して第４パネル１０５の幅も長さも多少大きくても小さくても構わない。経済的観点と良い特性が得られる観点から、第４パネル１０５の幅又は長さは、第１パネル１０２と同じか、１０％ほど小さくてもよい。
【０１３１】
また、本開示の第１〜第３実施形態では同じとしていた、第１パネル１０２と第２パネル１０３との段差と第１パネル１０２と第３パネル１０４との段差とが異なっていても、また、第１パネル１０２と第２パネル１０３との段差Ｓ１と第２パネル１０３との第４パネル１０５との段差Ｓ２とが異なっていても構わない。非対称のため発生する回転モーメントを抑制する観点からは、２つの段差の差は１０％以下としてもよい。
【０１３２】
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１３３】
上記の開示から導出される開示は、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備える第１パネルと、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの幅方向の一方の側に配置され、前記第１パネルとは、前記第１パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て一段下方の位置に配置される第２パネルと、ここで、前記第２パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第２パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備え、前記第１パネルの前記幅方向の前記一方の側とは反対側である他方の側に配置され、前記第２パネルとは、前記第２パネルの前記表面に直交する方向でかつ前記第１パネルの表面側から見て一段下方の位置に配置される第３パネルと、ここで、前記第３パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第３パネルの幅は前記第２パネルの幅と同じであり、前記第３パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行であり、
前記第１パネルの前記表面に直交する方向について、前記第２パネルと前記第３パネルとに対して前記第１パネルとは対称な位置に配置される第４パネルとを備え、ここで、前記第４パネルは、太陽光発電素子を有するモジュールを表面に備えておらず、前記第４パネルの長さは前記第１パネルの長さと同じであり、前記第４パネルの幅は前記第１パネルの幅と同じであり、前記第４パネルの前記表面は前記第１パネルの前記表面と平行である、太陽光発電パネルユニットである。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本開示にかかる太陽光発電パネルユニット及び太陽光発電装置は、太陽光発電パネルユニットの前後を含むどちら側から風が吹いても風の影響を低減することができて、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】
【０１３５】
９１  パネル
１０１  太陽光発電パネルユニット
１０２  第１パネル
１０３  第２パネル
１０４  第３パネル
１０５，１０５Ｃ  第４パネル
１０５ａ  切欠き
１０５ｂ  貫通穴
１０６  梁
１０７  支柱
１０８  発電モジュール
１０８ａ  集光光学部材
１０８ｂ  太陽光発電素子
１０９  基盤
１１０  ジョイント
１１１  仰角駆動装置
１１２  方位角駆動装置
１１３、１１４  モータ
１１５、１１６  減速機構
１１７  貫通穴
１１８  蝶番
１１８ａ、１１８ｂ  蝶番保持部
１１９  蓋板
１２０  ワイヤ
１２１  巻き取り筒
１２２  ピン
１２３  バネ
１２４  カム
１９０  隙間
２００  ２軸旋回機構
Ｆ１  パネルの間に吹き込んだ風
Ｗ１  第１パネルの幅
Ｗ２  第２パネルの幅
Ｗ３  第３パネルの幅
Ｗ４  第４パネルの幅
Ｗ    中央パネル幅比
Ｓ１  第１パネルと第２パネルまたは第３パネルとの段差
Ｓ２  第４パネルと第２パネルまたは第３パネルとの段差
Ｓ    パネル段差比
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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