(57)【要約】【課題】池の日常点検等で１つの覆蓋を移動するのに直流電力系統から太陽電池アレイを切り離すことなく点検作業ができ、ケーブルの折り畳み収納が無く、簡便な日常点検等ではケーブルの着脱が不要な太陽光発電設備を提供すること。【解決手段】複数個の移動式の覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続した太陽電池アレイによって発電した直流電力をインバータで交流電力に変換する太陽光発電設備において、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池モジュール２０は２個の上下に重なることが可能な上下側覆蓋上１１，１２に分割して設置し、分割した太陽電池モジュール２０で小太陽電池アレイ２１−１、２１−２を構成し、該小太陽電池アレイを互いに専用ケーブルＳＣＢで直列に接続して太陽電池アレイ２１にすると共に、１つ太陽光発電ユニットとし、複数の太陽光発電ユニットを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数（ｍ）個の移動式の覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して所定の容量を発電できる太陽電池アレイと、該太陽電池アレイによって発電した直流電力を送電するケーブルを具備する直流電力系統と、該直流電力系統からの直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、前記太陽電池アレイを該太陽電池アレイからインバータまでの直流電力系統から切離手段を設けた太陽光発電設備において、
前記所定の容量を発電できる太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池モジュールは複数（ｎ）個の前記移動式の覆蓋上に分割して設置し、該複数（ｎ）個の覆蓋は上下に重なることが可能な構成で、分割して前記覆蓋上に設置された太陽電池モジュールは直列に接続して小太陽電池アレイを構成し、該小太陽電池アレイを互いにケーブルで直列に接続して１つの前記太陽電池アレイにすると共に、前記複数（ｎ）個の覆蓋と該覆蓋に設置した太陽電池モジュールで１個の太陽光発電ユニットを構成し、複数（ｍ／ｎ）個の該太陽光発電ユニットを備えたことを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電設備において、
前記小太陽電池アレイ間を接続するケーブルは、前記覆蓋の移動のため該覆蓋の移動方向の幅以上の長さを有することを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽光発電設備において、
前記太陽光発電ユニットの上下に重ねられる覆蓋には小太陽電池アレイ間を接続するケーブルを固定するための固定金具を具備することを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の太陽光発電設備において、
前記１個の太陽光発電ユニットを構成するｎ個の覆蓋は２個（ｎ＝２）であることを特徴とする太陽光発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水処理施設における沈殿池、ろ過池等で必要に応じて天井部を開閉する移動式の覆蓋の上に太陽電池モジュールを設置し、該太陽電池モジュールで発電した直流電力を交流に変換することで、発電した直流電力を交流電力に変換し、施設内の負荷に使用し、また、余剰電力を商用電力系統に売電することができる太陽光発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上下水処理施設の沈殿池、ろ過池等に移動式の覆蓋を設け、更にこの覆蓋上に太陽電池モジュールを設置し、発電することはこれらの池に藻が発生することを抑制すると共に、太陽電池モジュールで発電した電力を施設内で使用することで施設運転運用のランニングコストが削減できることから、その導入が普及してきている。また、覆蓋を密閉型に構成すれば、池に薬物等の投入が防止できる（テロ防止対策）。
【０００３】
また、これらの水処理施設では沈殿池、ろ過池等は周期的に清掃などの保守・点検を行うので、設置した覆蓋を開閉する必要がある。そのため覆蓋自体が移動できる移動機構を備えている。従来、覆蓋を開放し、保守・点検を実施することを想定し、直流電力用ケーブルは覆蓋が移動できるように、例えば特許文献１に示すように折り畳んで収納するように処置されていた。
【０００４】
上記のようにケーブルを折り畳んで収納すると、当然ながら、必要とするよりも長いケーブルを設置することとなり、且つ折り畳んで収納するための器具を設置する必要があり、コストアップにつながっていた。また、直流電力系統ではケーブルが長くなれば、それに伴い電力損失も大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、覆蓋の内側にケーブルを収納する場合、清掃作業等の邪魔となると共に、発電状態であれば（外側収納の場合も同様）３００Ｖ程度の直流電圧がケーブルに負荷されており、作業等でケーブルが破損すれば思わぬ事故に結びつく可能性がある。覆蓋の外側に収納する場合は、覆蓋の外側にケーブルを布設するための工事が必要であり、これもコストアップにつながる。且つ、不要なケーブルが弛んだ状態であれば、外観上も好ましいものとはならず、ケーブルの破損などの不慮の事態につながることが懸念される。
【０００６】
上記問題に対処するものとして、本出願の発明者らは、直流電力系統である太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して構成される太陽電池アレイを電力系統から選択的に切り離す切離手段を設けることで、ケーブルの収納をなくし、対象の池の保守・点検作業性を向上させることができる太陽光発電設備を開発し、既に特許出願（特願２００４−３６９８０５号）している。
【特許文献１】特開２００２−２５００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記太陽光発電設備において、覆蓋を移動させる時は、必ず、直流電力系統から太陽電池アレイを切り離さなければならない。日常、池の状況を点検するような簡易的な点検の場合でも、この直流電力系統から太陽電池アレイを切り離す必要があり、対象となる池が多くなると切り離し作業量が膨大となるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、複数枚の太陽電池モジュールを直列に配線し所定の容量を発電する太陽電池アレイを設置するのに複数の移動式の覆蓋に分割して設置する場合で、池の日常点検等で１つの覆蓋を移動するのに直流電力系統から太陽電池アレイを切り離すことなく点検作業ができる太陽光発電設備を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ケーブルの折り畳み収納を解決すると共に、１つの覆蓋を移動するだけで済むような簡便な日常点検等ではケーブルの着脱が不要な太陽光発電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、複数（ｍ）個の移動式の覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して所定の容量を発電できる太陽電池アレイと、該太陽電池アレイによって発電した直流電力を送電するケーブルを具備する直流電力系統と、該直流電力系統からの直流電力を交流電力に変換するインバータを備え、前記太陽電池アレイを該太陽電池アレイからインバータまでの直流電力系統から切離手段を設けた太陽光発電設備において、前記所定の容量を発電できる太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池モジュールは複数（ｎ）個の前記移動式の覆蓋上に分割して設置し、該複数（ｎ）個の覆蓋は上下に重なることが可能な構成で、分割して前記覆蓋上に設置された太陽電池モジュールは直列に接続して小太陽電池アレイを構成し、該小太陽電池アレイを互いにケーブルで直列に接続して１つの前記太陽電池アレイにすると共に、前記複数（ｎ）個の覆蓋と該覆蓋に設置した太陽電池モジュールで１個の太陽光発電ユニットを構成し、複数（ｍ／ｎ）個の該太陽光発電ユニットを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電設備において、前記小太陽電池アレイ間を接続するケーブルは、前記覆蓋の移動のため該覆蓋の移動方向の幅以上の長さを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の太陽光発電設備において、前記太陽光発電ユニットの上下に重ねられる覆蓋には小太陽電池アレイ間を接続するケーブルを固定するための固定金具を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の太陽光発電設備において、１個の太陽光発電ユニットを構成するｎ個の覆蓋は２個（ｎ＝２）であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
各請求項に記載の発明によれば、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池モジュールを複数（ｎ）個の上下に重なることが可能な移動式の覆蓋上に分割して設置し、該覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを直列に接続してなる小太陽電池アレイとし、該小太陽電池アレイを互いにケーブルで直列に接続して１つの太陽電池アレイにすると共に、複数（ｎ）個の覆蓋と該覆蓋に設置した太陽電池モジュールで１個の太陽光発電ユニットを構成し、複数（ｍ／ｎ）個の該太陽光発電ユニットで太陽光発電設備を構成するので、下記のような優れた効果が得られる。
【００１５】
（１）太陽光発電設備を上下水処理設備等の沈殿池やろ過池等の池に設置した場合、覆蓋を大幅に移動させる必要のない池の日常的な点検等には各太陽光発電ユニットを構成する覆蓋のみを移動するのみで済むから、切離手段を操作して太陽電池アレイを直流電力系統から切り離す必要がなく作業が簡便となる。
【００１６】
（２）また、池全体の保守点検等で覆蓋を大幅に移動させる必要がある場合、切離手段で各太陽光発電ユニットの太陽電池アレイを直流電力系統から選択的に切り離すことで実施できるから、ケーブル吊部材等のケーブル収納部品が必要なく、且つ安全に作業が実施できる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明によれば、小太陽電池アレイ間を接続するケーブルは、覆蓋の移動のため覆蓋の移動方向の幅以上、即ち覆蓋の移動方向の幅に余裕を持った長さで済むから、ケーブルが短くて済む分コストが安価となると共に、直流電力損失も少なくなる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明によれば、太陽光発電ユニットの上下に重ねられる覆蓋には小太陽電池アレイ間を接続するケーブルを固定するための固定金具を具備するので、短いケーブルを簡単な構成の端子台で容易に固定できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、１個の太陽光発電ユニットを構成するｎ個の覆蓋は２個（ｎ＝２）であるので、各太陽光発電ユニットが極めて簡単な構成となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態例を図面に基いて説明する。図１は本発明に係る太陽光発電設備の覆蓋及び太陽電池モジュールの構成例を示す外観図である。この覆蓋１０は上下水処理設備の沈殿池、ろ過池等の池全体を覆う覆蓋であり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製、アルミ合金製、鋼製等で、それ自体に遮光機能がある構造でも、該覆蓋１０の天井部（上面）に設置する太陽電池モジュール２０を含めて遮光機能を持たせるものでもよい。覆蓋１０は上記のように沈殿池、ろ過池等の全体を覆っているが、必要に応じて開閉するので覆蓋自体が図示しない移動できる機能を備えている。図１では複数個（図で９個）の覆蓋１０を備え、該９個の覆蓋１０で３つの池を覆っている（従って、１つの池を３個の覆蓋１０で覆っている）。各覆蓋１０は下側覆蓋１１と上側覆蓋１２の組で構成され、下側覆蓋１１、上側覆蓋１２はそれぞれ移動する移動機構を備え、互いに上下に重なり合ったり、左右に展開できるようになっている。下側覆蓋１１、上側覆蓋１２のそれぞれ天井部に複数枚の太陽電池モジュール２０が設置されている。
【００２１】
上記下側覆蓋１１及び上側覆蓋１２のそれぞれの天井に設ける太陽電池モジュール２０の種類は、結晶シリコン、アモルファスシリコン系、薄膜シリコン系、化合物半導体（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系等）系等特に限定されるものではなく、これら太陽電池モジュール２０を複数枚直列接続（電気的に直列接続）して太陽電池アレイを構成する。太陽電池アレイの定格出力は、設置するパワーコンディショナの定格入力（約３００Ｖ）程度であればよい。図１に示す例では、下側覆蓋１１及び上側覆蓋１２の上面に結晶系シリコンの太陽電池モジュール２０をそれぞれ８枚づつ計１６枚設置し、１６枚の太陽電池モジュールで１つの太陽電池アレイを構成している。即ち、１つの太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール２０は下側覆蓋１１と上側覆蓋１２に分割して設置されている。
【００２２】
図２は下側覆蓋１１と上側覆蓋１２からなる覆蓋１０に設置された太陽電池モジュール２０で構成された太陽光発電ユニットの配線系統を示す図である。図示するように下側覆蓋１１に設置された複数枚（８枚）の太陽電池モジュール２０を直列に接続（電気的に直列に接続）して構成した小太陽電池アレイ２１−１と、上側覆蓋１２に設置され複数枚（８枚）の太陽電池モジュール２０を直列に接続（電気的に直列に接続）して構成した小太陽電池アレイ２１−２を備え、この２つの小太陽電池アレイ２１−１と２１−２を直列に接続（電気的に直列に接続）して１つの太陽電池アレイ２１を構成する。即ち、ここでは、１つの太陽電池アレイ２１の太陽電池モジュール２０を下側覆蓋１１と上側覆蓋１２に分割して設置されている。
【００２３】
下側覆蓋１１には端子台１３、上側覆蓋１２には端子台１４が設けられている。端子台１３には端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が設けられ、端子台１４にも端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が設けられている。また、上下側覆蓋１１、１２の外側には中継箱１５が設けられ、該中継箱１５はコネクタ１６、切断器１７を備えている。下側覆蓋１１の端子台１３の端子Ｔ１には、太陽電池モジュール２０を８枚直列に接続してなる小太陽電池アレイ２１−１の負（−）端子がケーブルＣＢ１で接続され、端子Ｔ２には小太陽電池アレイ２１−１の正（＋）端子がケーブルＣＢ２で接続され、端子Ｔ３には小太陽電池アレイ２１−１のアース端子ＴｅがケーブルＣＢ３で接続されている。
【００２４】
下側覆蓋１１の端子台１３と上側覆蓋１２の端子台１４の各端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は互いに専用ケーブルＳＣＢ内のケーブルＳＣＢ１、ＳＣＢ２、ＳＣＢ３で接続されている。この専用ケーブルＳＣＢには、例えばキャプタイヤケーブル（導体をゴムで絶縁したうえ、外側に丈夫なキャプタイヤゴムを被せ丸型に仕上げたケーブル）を用いる。なお、この端子台１３、１４は専用ケーブルＳＣＢ内のケーブルＳＣＢ１、ＳＣＢ２、ＳＣＢ３で両端子Ｔ１とＴ１、両端子Ｔ２とＴ２、両端子Ｔ３とＴ３を電気的に接続する機能と、該専用ケーブルＳＣＢの両端を機械的に固定する機能を有するが、この機械的に固定する機能は別途簡単な構成の固定金具を設け、この固定金具で専用ケーブルＳＣＢの両端を固定してもよい。この場合には端子台１３、１４には専用ケーブルＳＣＢ固定機能を持たせなくともよい。
【００２５】
また、上側覆蓋１２の端子台１４の端子Ｔ１には太陽電池モジュール２０を８枚直列に接続してなる小太陽電池アレイ２１−２の正（＋）端子がケーブルＣＢ４で接続され、端子Ｔ２には中継箱１５のコネクタ１６の雌型コネクタピンＣＮ２がケーブルＣＢ２で接続され、端子Ｔ３には小太陽電池アレイ２１−２のアース端子Ｔｅ１がケーブルＣＢ６で接続されている。また、小太陽電池アレイ２１−２の負（−）端子がケーブルＣＢ７でコネクタ１６の雌型コネクタピンＣＮ１に接続され、アース端子Ｔｅ２はケーブルＣＢ８でコネクタ１６の雌型コネクタピンＣＮ３に接続されている。また、中継箱１５内ではコネクタ１６の雄型コネクタピンＣＮ１は切断器１７の端子Ａ１に、雄型コネクタピンＣＮ２が切断器１７の端子Ｂ１に接続されている。
【００２６】
切断器１７の端子Ａ２、端子Ｂ２はそれぞれケーブルＣＢ９、ＣＢ１０で外部端子（負（−）端子）Ｔ５、外部端子（正（＋）端子）Ｔ４に接続され、コネクタ１５の雄型コネクタピンＣＮ３はケーブルＣＢ１１で外部アース端子ＴＥに接続されている。外部端子Ｔ４、外部端子Ｔ５は一本の直流ケーブルＣＢ１２及び接続箱３０を介して直流電力を交流電力に変換するインバータ３１に接続されている。なお、場合によっては、コネクタ１５の端子Ｔ４、端子Ｔ５から接続箱を介さず直接インバータ３１に接続する場合もある。
【００２７】
本太陽光発電設備においては、上記構成の太陽光発電ユニットを複数（図１では９ユニット）備えている。これらの太陽光発電ユニットで発電された直流電力は、それぞれ直流ケーブルＣＢ１２及び接続箱３０を介してインバータ３１に接続される。ここでケーブルＣＢ９、ＣＢ１０を含む切断器１７からインバータまでの電力系統が直流電力系統で、切断器１７はこの直流電力系統を切り離す機能を備えた切離手段となる。切断器１７には通常のブレーカ（例えば：ＤＣ３００Ｖ、３０Ａ、２Ｐ）を使用し、手動でＯＮ／ＯＦＦを行う。外部端子Ｔ４、外部端子Ｔ５からは１本の直流ケーブルＣＢ１２となり、接続箱３０を介してインバータ３１に接続される。インバータ３１では直流（ＤＣ）電力を交流（ＡＣ）電力（通常は３相３線、２００Ｖであるが、単相の場合もある）に変換され、分電盤（図示せず）を介して商用電力系統と連係される。
【００２８】
図３及び図４は上側覆蓋、下側覆蓋及びケーブル接続の状態を示す断面図で、図３は上側覆蓋１２及び下側覆蓋１１が左右に展開（拡げた状態）している状態を、図４は上側覆蓋１２及び下側覆蓋１１が重なり合っている状態を示す。図示するように、下側覆蓋１１の端子台１３と上側覆蓋１２の端子台１４はキャプタイヤケーブル等からなる専用ケーブルＳＣＢで接続され、上側覆蓋１２及び下側覆蓋１１が左右に展開した時、該専用ケーブルＳＣＢは伸びた状態となるから、その長さ寸法は上側覆蓋１２の幅寸法Ｌ以上必要となる（余裕をもってＬより若干長くする）。このように専用ケーブルＳＣＢの長さを上側覆蓋１２の移動方向の幅寸法Ｌ以上とすることにより、専用ケーブルＳＣＢを接続したまま、上下側覆蓋１１、１２を上下に重ね合わせたり、左右に展開することが可能となる。
【００２９】
上記のように本発明に係る太陽光発電設備は、下側覆蓋１１に設置された複数枚（８枚）の太陽電池モジュール２０と上側覆蓋１２に設置された複数枚（８枚）の太陽電池モジュールで構成される太陽電池アレイ２１と上側覆蓋１２と下側覆蓋１１を１個の太陽光発電ユニットとし、この太陽光発電ユニットを複数ユニット備えて太陽光発電設備を構成するので、１個の太陽光発電ユニットの覆蓋１０を構成する下側覆蓋１１と上側覆蓋１２は切断器１７で太陽電池アレイ２１を直流電力系統から切り離し、且つコネクタ１６の各雌雄型コネクタＣＮ１〜ＣＮ３を切り離すことなく、移動させ重ね合わせることができるので、該太陽光発電設備が設置された池の状況を点検する日常点検等が簡便な作業で実施できる。
【００３０】
また、池全体の保守点検等で覆蓋１０を構成する下側覆蓋１１及び上側覆蓋１２を大幅に移動させる必要がある場合は、中継箱１５の切断器１７で太陽電池アレイ２１を直流電力系から切り離し、更にコネクタ１６の各雌雄型コネクタＣＮ１〜ＣＮ３を切り離すことにより実行することができる。このとき上側覆蓋１２の各部に一端が接続されているケーブルＣＢ５、ＣＢ７、ＣＢ８の他端にはコネクタの雌型コネクタピン（コネクタピンを絶縁材で覆った構成のコネクタピン）が接続されているので、人体が接触しても感電の恐れがない。また、この場合下側覆蓋１１の端子台１３と上側覆蓋１２の端子台１４を接続する専用ケーブルＳＣＢの寸法は移動する覆蓋の走行方向の幅寸法Ｌより若干長いだけなので、格別なケーブル吊部材等のケーブル収納部品がないので安全に作業ができる。また、専用ケーブルＳＣＢの寸法が短いことより、直流電力損失も小さくなる。
【００３１】
太陽光発電設備は、上記複数の太陽光発電ユニットを備え、各太陽光発電ユニットの太陽電池アレイ２１で発電した直流（ＤＣ）電力は、インバータ３１で交流（ＡＣ）電力に変換され、施設の負荷（照明、ポンプ、空調等）に使用されると共に、余剰電力があれば上記分電盤を介して商用電力系統に逆潮流として送電される。
【００３２】
なお、上記太陽光発電設備においては、１つの太陽光発電ユニットの覆蓋１０を上側覆蓋１２と下側覆蓋１１の２個の覆蓋で構成したが、１ユニットの覆蓋はこれに限定されるものではなく、２個以上でもよい。例えば１ユニットの覆蓋を上側、中側、下側の３個の覆蓋で構成し、中側覆蓋を中心に上側覆蓋及び下側覆蓋を上下に重ね合わせたり左右に展開（拡げる）できる構成としてもよい。
【００３３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る太陽光発電設備の覆蓋及び太陽電池モジュールを示す外観図である。
【図２】本発明に係る太陽光発電設備の太陽光発電ユニットの配線系統を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽光発電設備の太陽光発電の上側覆蓋、下側覆蓋及びケーブルの接続状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る太陽光発電設備の太陽光発電の上側覆蓋、下側覆蓋及びケーブルの接続状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０      覆蓋
１１      下側覆蓋
１２      上側覆蓋
１３      端子台
１４      端子台
１５      中継箱
１６      コネクタ
１７      切断器
２０      太陽電池モジュール
２１      太陽電池アレイ
２１−１    小太陽電池アレイ
２１−２    小太陽電池アレイ
３０      接続箱
３１      インバータ
ＣＢ      ケーブル
ＳＣＢ    専用ケーブル
Ｔ１〜３    端子
Ｔｅ      アース端子
Ｔ４，６    外部端子
ＴＥ      外部アース端子
【図１】
2007005738.tif 000003
【図２】
2007005738.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007005738.tif 000006