(57)【要約】【課題】槽内に貯留された液体の液面を覆う状態で配置され、簡易な構造で手間をかけずにメンテナンス時における移動が可能な太陽光発電装置を提案する。【解決手段】槽内に貯留される液体に浮かぶフロートと、フロートの少なくとも一部に取り付けられる太陽電池モジュールと、槽を構成する構造物または槽内に突設された梁部材に連結されて回動支持される支持機構とを備えるユニットが１または複数設けられ、各ユニットは、槽内に貯留された液面を覆うとともに、槽内の液面が所定以下になった場合に支持機構を中心に回動することにより槽の上方を開放するように、重心から偏向した位置に支持機構が取り付けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に貯留される液体に浮かぶフロートと、
前記フロートの少なくとも一部に取り付けられる太陽電池モジュールと、
槽を構成する構造物または槽内に突設された梁部材に連結されて回動支持される支持機構と、
を備えるユニットが１または複数設けられ、前記各ユニットは、槽内に貯留された液面を覆うとともに、前記槽内の液面が所定以下になった場合に前記支持機構を中心に回動することにより槽の上方を開放するように、重心から偏向した位置において前記支持機構が取り付けられることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記支持機構は、槽を構成する構造物または槽内に突設された梁部材に第１の支持軸を介して回動自在に支持される連結部材と、前記連結部材に第２の支持軸を介して回動自在に支持される被支持部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記梁部材は、前記構造物に対して揺動可能に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロートの一部に太陽電池モジュールが取り付けられ、槽内の液面を覆う状態で複数配置される太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への関心の高まりととともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。特に、太陽電池を用いて太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置は、環境を汚染することなく機器への電力供給を可能とし、電力会社の商用電力系統の電力負担を低減する効果がある。このことから、太陽光発電装置は、住宅や公共施設、産業施設の屋根や地面などの様々な場所に設置されている。
【０００３】
このような太陽光発電装置のひとつの利用法として、浄水場の沈殿池に太陽電池モジュールを浮かべて水面を覆う蓋とすることが考えられる。浄水場の沈殿池は、採取水に凝集剤を添加して沈殿処理を行う処理槽であるが、このような処理槽は屋外に設置されており、その水面は開放された状態である場合が多い。このため、塵芥の侵入や処理槽内に太陽光が照射されることにより藻類が発生するなどの問題があり、水面上部を被覆することが望まれている。
【０００４】
このような処理槽の水面上部を被覆する例として、フロートの上面に太陽電池モジュールを固定したユニットを構成し、このユニットを複数縦横に連結して水面上に配置する太陽光発電装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されているような太陽光発電装置では、処理槽の水面上に太陽電池モジュールを浮かべることにより水面上を被覆し、処理槽の水中に藻類や植物性プランクトンなどが繁殖することを抑制している。
【０００５】
浄水場の処理槽は、数ヶ月〜数年に１度の割合で、貯留されている水を排水し、槽内部を洗浄する作業が必要とされる。したがって、水面を覆う状態で処理槽に太陽光発電装置が設置されている場合には、洗浄作業のたびに、人力でまたは動力を用いて水面から太陽電池発電装置を移動させる必要があり作業が繁雑となる。このような点に鑑みて、処理槽の水面上に浮かぶ太陽光発電装置を、エアバックを利用して移動する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
この特許文献２に記載の太陽光発電装置では、各ユニットの下部にエアバックを配設した状態で膨張させ、ユニットが引き上げ可能となる高さまで持ち上げるように構成されている。このことから、太陽光発電装置を構成する各ユニットを処理槽内から引き上げる作業を容易にしている。
【特許文献１】特開平08-167729号公報
【特許文献２】特開2003-69063号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載された太陽光発電装置では、エアバック等の多数の部材を必要とし、さらにエアバックに空気を注入するための動力が必要となり、コスト低減の問題が解決されていない。また、エアバックにより各ユニットを引き上げ可能な高さまで持ち上げた後は、ガイドローラなどにより人力でもしくは動力を用いて移動しており、作業の煩雑さの点についても改善されていない。
【０００８】
さらに、太陽光発電装置を移動させるためには、異なるユニットの太陽電池モジュール間に設けられた電気配線を着脱する必要があり、作業が繁雑である上に、漏電や異物混入による断線の危険性が懸念される。
また、処理槽の縁部分と水面とは約１ｍ前後の段差が生じている場合が多く、作業上の危険性や困難性は依然として改善されていない。
【０００９】
本発明では、前述したような問題点を解決するものであり、簡易な構造で手間をかけずにメンテナンス時における移動が可能な太陽光発電装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る太陽光発電装置は、槽内に貯留される液体に浮かぶフロートと、フロートの少なくとも一部に取り付けられる太陽電池モジュールと、槽を構成する構造物または槽内に突設された梁部材に連結されて回動支持される支持機構とを備えるユニットが１または複数設けられ、各ユニットは、槽内に貯留された液面を覆うとともに、槽内の液面が所定以下になった場合に支持機構を中心に回動することにより槽の上方を開放するように、重心から偏向した位置に支持機構が取り付けられることを特徴とする。
【００１１】
この場合、各ユニットは、支持機構を中心に回動することにより、槽内に貯留された液面の上下動に対応して上下動することができ、槽内の液面を覆う状態を維持し、液体に太陽光が照射されることを防止して、特に浄水場の沈殿池などに適用される場合には水中の藻類や植物性プランクトンなどの繁殖を抑制することができる。また、槽内の水を排水して洗浄作業を行う際には、フロートが自重で支持機構を中心に回動し、槽の上方を開放する状態となるので洗浄作業が容易となる。また、各ユニットは、支持機構を介して構造物または槽内に突設された梁部材に支持されていることから、電気配線の位置を支持機構の近傍に設定することで、移動時の配線の着脱を省略することができ、作業を簡略化することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る太陽光発電装置は請求項１に記載の太陽光発電装置であって、支持機構が、槽を構成する構造物または槽内に突設された梁部材に第１の支持軸を介して回動自在に支持される連結部材と、連結部材に第２の支持軸を介して回動自在に支持される被支持部とを備える。
この場合、第１の支持軸を中心として連結部材が構造物または梁部材に対して回動し、第２の支持軸を中心としてユニットが連結部材に対して回動することで、槽内の液面の上下動に対応して、ユニットが液面と平行に上下動できることとなる。したがって、槽内の液量が増減しても、各ユニットを傾斜させることなく液面に対応して上下動させることができ、ユニット本体や連結部に対するストレスを軽減し、故障の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に係る太陽光発電装置は請求項１または２に記載の太陽光発電装置であって、梁部材が構造物に対して揺動可能に支持されることを特徴とする。
この場合、各ユニットの上下動の範囲を拡大することができ、さらに水平面上の前後左右の動きに対しても自由度を持たせることができる。このことにより、ユニット本体や連結部へのストレスを軽減することができ、故障の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る太陽光発電装置は、浄水場の沈殿池などの処理槽内の液面を覆うように配設し、太陽光が液体に照射されることを防止して、藻類や植物性プランクトンの発生を抑制するとともに、メンテナンス時における作業を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る太陽光発電装置を図に基づいて説明する。
本発明の各実施形態に係る太陽光発電装置は、浄水場において採取水に凝集剤を添加して沈殿処理を行う沈殿池と呼ばれる処理槽に適用されるものを例示するが、採取水を一旦貯留するための着水井、凝集剤が注入される薬品混和池、沈殿池によりフロックを沈殿させた後の原水を濾過する濾過池などに適用することも可能である。また、浄水場以外の液体を貯留するような施設において、液面を覆う必要があるような槽に適宜採用することが可能であって、適用場所を特に限定するものではない。
（第１実施形態）
図１に示すように、処理槽40は、コンクリートなどで構成されるプール状の構造物104であり、内部には浄化処理を行うための原水60を貯留するものである。凝集剤は、原水60に含まれる砂や土、ごみなどを付着して沈みやすい大きな固まり（フロック）にするものであり、形成されたフロックは処理槽40の底部に沈殿することとなる。
【００１６】
原水60の水面106には、水に対して浮力を有するフロート102と、フロート102の少なくとも一部に取り付けられた太陽電池モジュール101とを含むユニット20が配置されている。このユニット20は、フロート102の浮力により処理槽40内の原水60の水面106上に浮くことが可能となっている。また、ユニット20の一部は、構造物104に取り付けられた梁部材30に連結されるとともに、原水60の水面106の上下動に対応してユニット20が回動可能となるように支持される支持機構103を備えている。図１に示す支持機構103は、支持軸を中心にユニット20が回動可能となるように支持するためのヒンジ機構で構成されるものであり、この他に、板バネやゴムなどのような可撓性を有する部材により梁部材30に取り付けるように構成することも可能である。また、梁部材30を省略して、支持機構103を構造物104に直接取り付けるようにすることも可能である。
【００１７】
なお、太陽電池モジュール101には、電力を外部に取り出すための出力ケーブルが取り付けられるが、この明細書における説明では省略するものとする。
このことにより、ユニット20は、水面106の上下動にしたがって、支持機構103を中心にして回動可能となっている。このような、ユニット20の動きについて、図２及び図３に基づいて説明する。
【００１８】
図２に示すように、処理槽40内に貯留されている原水60の水位が所定以上であれば、ユニット20は水面106上に浮いた状態となっており、水面106を覆う状態を維持する。処理槽40の開口部とユニット20の大きさの関係により、設置するユニット20の個数を適宜設定することが可能であり、場合によっては１つのユニット20で水面106を覆うように構成することも可能である。
【００１９】
処理槽40の底面には、傾斜板105が複数設けられており、原水60に投入される凝集剤により生成したフロックを傾斜板105の隙間に集めることにより、原水60の浄化を行う。
フロート102は、空気タンクや発泡材を封入した浮力を有する部材で構成されており、ユニット20を水面106上に浮遊させる。
太陽電池モジュール101は、フロート102の上面にボルトや接着剤などにより取り付けられるものである。太陽電池モジュール101をフロート102に取り付ける構造は、種々の方法を採用することができ、またフロート102の上面以外にも側面に取り付けることも可能である。図示したものは、フロート102の上面に太陽電池モジュール101を水平方向に取り付けた場合を示しているが、好ましくは、太陽光が垂直に近い状態で照射するように、太陽電池ユニット101を傾斜した状態で取り付けることも可能である。
【００２０】
ユニット20は、処理槽40内の水面106に浮かんだ状態で複数配置されることにより、水面106を覆う状態とすることができる。このことにより、処理槽40内の水面106に蓋をした状態を維持し、原水106に照射される太陽光を遮断し、藻類や植物性プランクトンの繁殖を抑制することができる。
また、ユニット20に取り付けられた太陽電池モジュール101により発電された電力を、浄水場で用いるポンプや照明などの負荷への電力供給とすることができ、また、余剰の電力を商用電力系統に対する売電を行うことが可能である。このように、設備面積を発電スペースとして有効活用することができる。
【００２１】
処理槽40内では、原水60から分離されたごみや砂、土、その他の不純物がフロックとして傾斜板105の隙間に蓄積され、処理槽40内の浄化能力が低下していく。このため、一定期間毎に処理槽40内の水を排水し、傾斜板105の清掃・メンテナンス作業を行う必要がある。
処理槽40内の水を排水すると、水面106の下降に伴ってユニット20は自重により下降しようとするが、支持機構103により構造物104側に支持されていることから、支持機構103を中心に回動する。このことにより、支持機構103により支持されていない遊端側（処理槽40の中央側）が水面106の下降にしたがって図矢印方向に回動し、水面106が所定水位以下になると処理槽40の上方を開放することとなる。
【００２２】
この場合、処理槽40内の排水を行うことにより、同時に傾斜板105を露出させることが可能となり、清掃・メンテナンス処理を即座に実行することが可能となる。メンテナンス作業が終了した後は、再度処理槽40内に注水を行うことにより、ユニット20はフロート102の浮力により支持機構103を中心に回動して、水面106を覆う状態となる。
このような第１実施形態による太陽光発電装置では、処理槽40内に設置された傾斜板の清掃・メンテナンス作業を行う際に、太陽電池モジュール101を有するユニット20を移動する作業を省略でき、このような作業に伴う危険性も回避することができる。また、特に図示していないが、太陽電池モジュール101から引き出された出力ケーブルは、支持機構103を介して配線することにより、出力ケーブルの着脱作業の必要がなくなり、支持機構103を中心に回動するだけであることからケーブル取り回しへの伸縮応力がほとんど生じることがない。したがって、ケーブルや電気的接合部への応力やストレスなどが少なく、電気配線の寿命を延ばすことができ、装置の信頼性を高めることが可能となる。
【００２３】
なお、支持機構103を中心とした上下方向への回動は、上述したような清掃・メンテナンス作業時以外では、水の増減による水面106の上下動、波立ちによる水面106の上下動などに追従する動作として働く。たとえば、太陽電池モジュール101を構造物104などに直接指示固定する場合には、強固な固定構造が必要となり、構造物104側にも太陽電池モジュール101側にも相当な強度が要求されることとなるが、前述したような構造とすることにより、各部への強度負担を最小限に抑えることができる。
（第２実施形態）
本発明に係る太陽光発電装置の第２実施形態を図４〜図６に示す。
【００２４】
処理槽40の開口部が大きい場合、太陽電池モジュール101を備えたユニット20を大型化しないと、処理槽40の中央部まで覆うことができなくなる。また、処理槽40内には、傾斜板105が設置されていることから、ユニット20が下降する際に傾斜板105に干渉しないようにするためには、ユニット20の支持機構103からの長さに制限が生じ、処理槽40の開口部を完全に覆うような構成にできるとは限らない。
【００２５】
したがって、図４に示すように、処理槽40を構成する構造物104から処理槽40の中央部に向けて梁部材107を設け、この梁部材107にもユニット20を支持機構103を介して取り付けることが考えられる。ユニット20と梁部材107との結合関係は、ユニット20と梁部材30またはユニット20と構造物104との取付構造と同様とすることができ、ヒンジにより回動可能な取付構造、または可撓性部材により結合する構成などを採用することができる。
【００２６】
このような第２実施形態による太陽光発電装置の動きについて、図５及び図６に基づいて説明する。
図５に示すように、処理槽40内に貯留されている原水60の水位が所定以上であれば、ユニット20は水面106上に浮いた状態となっており、水面106を覆う状態を維持する。ユニット20は、水面106の下降に追従して下降した場合に、傾斜板105に干渉しないように、支持機構103からの長さが制限されており、これにより、水面106を覆うために、構造物104に支持されるユニット20a、20dおよび梁部材107に支持されるユニット20b、20cが配設されている。処理槽40の図５左右方向の幅がさらに広いような場合には、梁部材107をさらに設けることにより、水面106を覆うような状態とすることが可能である。
【００２７】
各ユニット20a〜20dは、それぞれ支持機構103a〜103dにより、構造物104（または梁部材30）または梁部材107に回動可能に支持される。このことにより、図５に示すように、水面106が所定以上の水位である場合には、各ユニット20a〜20dが水面106を覆う状態を維持し、太陽光を電力変換する発電作用を行うとともに、処理槽40内に貯留された水への太陽光を遮断して藻類や植物性プランクトンの繁殖を抑制する。
【００２８】
傾斜板105の清掃・メンテナンス作業時には、処理槽40内の排水を行い、図６に示すように、原水60の水面106を所定水位以下にする。このことにより、各ユニット20a〜20dは、それぞれ支持機構103a〜103dを中心に回動して遊端側が下降し、処理槽40の上方を開放する。
このことにより、処理槽40内の傾斜板105を露出させて、清掃・メンテナンス作業を容易にする。また、処理槽40の開口部が広大であっても、梁部材107を追加することによって、処理槽40に貯留された原水60の水面106を覆う状態とすることができ、藻類や植物性プランクトンの繁殖を抑制することができる。
（変形例）
第２実施形態における梁部材107は、構造物104に対して固定されているが、図７に示すように、梁部材107をチェーンやロープ、ワイヤなどの支持部材12により揺動可能に構造物104に結合することも可能である。
【００２９】
このような構成とすることにより、水面106の上下動に追従して、梁部材107が上下動する構成となり、ユニット20の上下動の範囲を拡大することができる。また、梁部材107の水平面に対する前後左右の移動を許容することから、梁部材107に支持されるユニット20の前後左右の動きに対しても自由度を持たせることが可能となる。
図７に図示したものは、複数のユニット20のうち一部が構造物104に直接支持される構成を示しているが、構造物104の縁部分にも支持部材12により揺動可能に構造物104に結合された梁部材107を設け、この梁部材107にユニット20が支持されるように取り付けることが可能である。
【００３０】
また、上記実施形態では、ユニット20の一側方に支持機構103を設けたものを例示しているが、液面が所定以下になった際にユニット20が自重で回動して処理槽40の上面を開放するように、重心から偏向した位置に支持機構に設けることができる。たとえば、構造物104から処理槽40の内部に突き出した支持軸を設け、その重心から偏向した位置において支持軸に回動自在に支持するようにユニット20を取り付けることが考えられる。この場合も水面106の低下とともにユニット20が支持機構を中心に回動して、所定水位以下で処理槽40の上面を開放するように構成することができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る太陽光発電装置について、図８〜図10に基づいて説明する。
【００３１】
この第３実施形態では、ユニット20を構造物104、梁部材30または梁部材107に結合する支持機構103の変形例を示すものである。ここでは、ユニット20とは別体で構成される連結部材21を備え、連結部材21は、構造物104または梁部材30に第１支持軸18を介して回動自在に支持されるとともに、第２支持軸19を介して回動自在にユニット20と結合されている。
【００３２】
第１実施形態に示したような支持機構103によってユニット20を支持する場合には、水位の上下動に応じて、ユニット20が傾き、ユニット20に設けられた太陽電池モジュール101がそれぞれ異なる傾きを持ってしまうおそれがある。
第３実施形態によれば、図８に示すように、通常水位の状態でユニット20と連結部材21とが水平状態となるように設定した場合であっても、水の増減や水面の波立ちにより水面106に多少の上下動があっても、ユニット20の上面を水平に保ったまま水面106に追従して上下動させることができる。
【００３３】
たとえば、図９に示すように、水面106の水位が高くなった場合、連結部材21が第１支持軸18を介して構造物104に対して相対的に回動し、第２支持軸19を介してユニット20に対して相対的に回動することで、ユニット20の上面の水平を保ったままユニット20の上昇を支持することができる。
また、図10に示すように、水面106の水位が下がった場合も同様に、連結部材21が第１支持軸18を介して構造物104に対して相対的に回動し、第２支持軸19を介してユニット20に対して相対的に回動することで、ユニット20の上面の水平を保ったままユニット20の下降を支持することができる。
【００３４】
このように構成した第３実施形態によれば、処理槽40内の原水60の増減や水面106の波立ちにより水面106が上下動しても、ユニット20に取付られた太陽電池モジュール101の受光角度を一定にしたまま、ユニット20の上下位置を水面106の上下動に追従させることができ、発電電力の変動や低下を少なくすることができる。
なお、以上の実施形態においては、ユニット20が下方向に回動する場合について説明したが、支持機構103はユニット20が上方向に回動可能に支持するように構成できるため、ユニット20をワイヤなどにより上方につり上げることが可能である。したがって、水質や汚泥の蓄積状態を確認する作業を行ったり、凝集剤や活性炭の投入時などにおいて、ユニット20の一部または全部を上方につり上げて、処理槽40の水面の一部または全部を露出させて、作業を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
浄水場の沈殿池などの処理槽、その他液体を貯留する槽に設けることで、太陽光を電力に変換するとともに、槽内に入射する太陽光を遮断して、処理槽内の液体への影響を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係る太陽光発電装置の部分断面斜視図。
【図２】第１実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【図３】第１実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【図４】第２実施形態に係る太陽光発電装置の部分断面斜視図。
【図５】第２実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【図６】第２実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【図７】第２実施形態の変形例を示す部分断面斜視図。
【図８】第３実施形態に係る太陽光発電装置の使用状態を説明するための縦断面図。
【図９】第３実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【図１０】第３実施形態の使用状態を説明するための縦断面図。
【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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【図９】
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【図１０】
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