(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、太陽電池パネルの温度上昇を抑制して出力電圧の低下を抑えることができながら、その構成に起因して、強風時に太陽電池パネルが飛散・脱落して損壊することを防止する。【解決手段】太陽電池パネル４の背面側において、太陽電池パネル４の上部を支持する支持枠体に、上下方向３段に、揺動可能に整流板８を取り付ける。３段の整流板８…それぞれに正逆転駆動可能な第１、第２および第３の電動モータを連動連結し、それらの電動モータを互いに連動させて３個の整流板８…を同調して駆動し、太陽電池パネル４の背面に外気を流す通気状態と、外気を遮断する保安状態とに切替えるように構成する。風速計の計測風速が設定風速を超えていないときには整流板８…を通気状態にして太陽電池パネルの温度上昇を抑制する。一方、風速計の計測風速が設定風速を超えたときに整流板８…を保安状態に切替える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルの背面側に設けられて前記太陽電池パネルの背面に外気を流す通気機構と、
前記通気機構を、外気を流す通気状態と外気を遮断する保安状態とに切替える通気機構切替え手段と、
前記太陽電池パネル側に流れる外気の風速を計測する風速計と、
前記風速計の計測風速が設定風速を超えたときに、前記通気機構切替え手段を前記通気機構が保安状態になるように切り替える通気制御手段と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
通気機構が、太陽電池パネルの背面に外気を案内する整流板を備えるものである太陽光発電システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽光発電システムにおいて、
通気制御手段が、風速計で計測される設定速度以下の風速が設定時間継続したときに通気機構を通気状態に切り替えるものである太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネルを備えた太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、温度が上昇すると出力電圧が低下する特性を有しており、従来、太陽電池パネルの表面に散水して冷却するものがあった（特許文献１）。
また、太陽電池パネルを設置するに際して、通常、太陽光が太陽電池パネルに効率良く照射されるように、太陽電池パネルの表面を水平面に対して所定角度傾斜させて設置している。
このような太陽電池パネルにおいては、台風や突発的な強風が吹きつけた際に、太陽電池パネルが吹き上げられ、飛散・脱落して損壊するトラブルを発生している。
そこで、太陽電池パネルの背面側に遮風板を設け、少なくとも一つがパネル上方側に位置するように遮風板の遮風面に対して間隔をあけて配置するとともに遮風板との間を通過する空気を遮風板に沿って上方に移動するように配置させて整流板を設け、更に、パネル上方側に位置する整流板に、遮風板に沿って案内されたパネル後方からの空気をパネル表面に沿って流通するように放出する吹出し口を備えるように構成したものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９６７７号公報
【特許文献２】特許第５５９０００４号公報
【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、散水冷却する特許文献１の場合、散水するための構造が大掛かりになって不経済であるという問題があった。
一方、特許文献２の場合、太陽電池パネルの表面に空気を放出して、風下側での後流渦の発生を抑えてパネル自体あるいはパネルを支持する架台の浮き上がりを抑制できるようにしている。また、太陽電池パネルの温度上昇を抑制して出力電圧の低下を抑えるようにしている。
ところが、この特許文献２の場合、太陽電池パネルの背面側を遮風板で閉塞しているため、太陽電池パネルの背面側と遮風板との空間内部で熱が籠り、太陽電池パネルの温度上昇を効果的に抑制できない不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成で、太陽電池パネルの温度上昇を抑制して出力電圧の低下を抑えることができながら、その構成に起因して、強風時に太陽電池パネルが飛散・脱落して損壊することを防止できるようにすることを目的とする。また、太陽電池パネルの温度上昇を一層効果的に抑制できるようにすることを目的とし、更に、強風によって太陽電池パネルが損壊することを良好に防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の太陽光発電システムは、上述のような目的を達成するために、
太陽電池パネルの背面側に設けられて前記太陽電池パネルの背面に外気を流す通気機構と、
前記通気機構を、外気を流す通気状態と外気を遮断する保安状態とに切替える通気機構切替え手段と、
前記太陽電池パネル側に流れる外気の風速を計測する風速計と、
前記風速計の計測風速が設定風速を超えたときに、前記通気機構切替え手段を前記通気機構が保安状態になるように切り替える通気制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【０００７】
（作用・効果）
請求項１に係る発明の太陽光発電システムによれば、風速計の計測風速が設定風速を超えない状態では、通気機構を通気状態にして、太陽電池パネルの背面に外気を流す。一方、台風や突発的な強風が吹きつける強風時のように風速計の計測風速が設定風速を超えたときには、通気機構を保安状態にし、通気機構を通じて太陽電池パネルの背面に外気が流れることを遮断する。
したがって、外気を利用して太陽電池パネルの背面を冷却するから、散水のような大掛かりな構成を備えることなく、比較的簡単な構成で、太陽電池パネルの温度上昇を抑制して出力電圧の低下を抑えることができる。
しかも、台風や突発的な強風が吹きつける強風時には、太陽電池パネルの背面に外気が流れることを遮断するから、上述の外気を利用して太陽電池パネルの背面を冷却する構成に起因して、強風時に太陽電池パネルが飛散・脱落することを防止できる。
【０００８】
請求項２に係る発明の太陽光発電システムは、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
通気機構を、太陽電池パネルの背面に外気を案内する整流板を備えて構成する。
【０００９】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の太陽光発電システムによれば、通気状態において、整流板により太陽電池パネルの背面に外気を良好に流すことができるから、太陽電池パネルの温度上昇を一層効果的に抑制できる。
【００１０】
請求項３に係る発明の太陽光発電システムは、前述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載の太陽光発電システムにおいて、
通気制御手段を、風速計で計測される設定速度以下の風速が設定時間継続したときに通気機構を通気状態に切り替えるように構成する。
【００１１】
（作用・効果）
請求項３に係る発明の太陽光発電システムによれば、設定速度以下の風速が設定時間継続したとき、すなわち、太陽電池パネルの背面に強風が吹きつけることが無いと判断できるときに、通気機構を通気状態に切り替えるから、強風時に通気機構が通気状態になることを極力回避でき、台風などの接近で強風状態が長時間継続するときはもちろんのこと、台風が通過した後の一時的な強風や春一番などのように突発的に強風が発生した場合でも、強風によって太陽電池パネルが破損することを良好に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る太陽光発電システムの太陽電池パネルを取り付けた家屋の全体構成を概略的に示す全体斜視図である。
【図２】実施例１に係る太陽電池パネルの取り付け構成を示す斜視図である。
【図３】実施例１の太陽電池パネルの取り付け構成を背面側から見た一部破断全体背面図である。
【図４】実施例１に係る整流板の駆動構成を示す斜視図である。
【図５】図３の概略側面図であり、（ａ）は全開状態を、（ｂ）は全閉状態をそれぞれ示している。
【図６】実施例１の制御構成を示すブロック図である。
【図７】実施例１の制御動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施例２に係る太陽電池パネルの取り付け構成を示す斜視図である。
【図９】実施例２の太陽電池パネルの取り付け構成を背面側から見た一部破断全体背面図である。
【図１０】実施例２に係るカバー体の駆動構成を示す斜視図である。
【図１１】図９の概略側面図であり、（ａ）は全開状態を、（ｂ）は全閉状態をそれぞれ示している。
【図１２】実施例２の制御構成を示すブロック図である。
【図１３】実施例２の制御動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る太陽光発電システムの太陽電池パネルを取り付けた家屋の全体構成を概略的に示す全体斜視図、図２は、実施例１に係る太陽電池パネルの取り付け構成を示す斜視図、図３は、実施例１の太陽電池パネルの取り付け構成を背面側から見た一部破断全体背面図であり、家屋の屋根１に、その傾斜面に沿う傾斜姿勢で水平方向に所定間隔を隔てて縦桟２が設けられ、縦桟２の並置方向と直交する方向に間隔を隔てて、縦桟２に水平姿勢で長い横桟３が取り付けられるとともに横桟３に太陽電池パネル４が設置されている。
太陽電池パネル４には、パワーコンディショナー５および制御装置６が接続され、太陽電池パネル４で発電した発電電力をパワーコンディショナー５で安定した交流電流にして出力するようになっている。
【００１５】
太陽電池パネル４の背面側において、太陽電池パネル４の上部が支持枠体７を介して横桟３に取り付け支持されている。
支持枠体７には、上下方向３段に、水平方向軸心周りで揺動可能に通気機構としての整流板８が取り付けられている。また、太陽電池パネル４と支持枠体７の両横側方は、側板７ａで閉塞されている。
図４の実施例１に係る整流板の駆動構成の斜視図に示すように、上下３段の整流板８…それぞれに一体の回転支軸８ａに、ウォームギア式減速機構９を備えた正逆転駆動可能な第１、第２および第３の電動モータ１０…が連動連結されている。図中７ｂは、駆動部を覆う伝動カバーを示している。
【００１６】
第１、第２および第３の電動モータ１０…は互いに連動されており、３個の整流板８…を同調して駆動し、図５の（ａ）に示す、太陽電池パネル４の背面に外気を流す全開状態（通気状態）と、図５の（ｂ）に示す、外気を遮断する全閉状態（保安状態）とに切替えることができるように構成されている。
上述の、整流板８…を、太陽電池パネル４の背面に外気を流す通気状態と、外気を遮断する保安状態とに切替える第１、第２および第３の電動モータ１０…をして通気機構切替え手段と称する。この通気機構切替え手段としては、一つの整流板８にだけ電動モータ８を連動連結し、その整流板８と他の二つの整流板８，８の回転支軸８ａどうしをチェーンとスプロケットなどで連動連結し、１個の電動モータ１０で三つの整流板８…を駆動するように構成するものでも良い。
【００１７】
太陽電池パネル４の背面と整流板８との間において、全開状態の整流板８によって案内されて太陽電池パネル４の背面に流される外気の風速Ｖを計測する第１、第２および第３の風速計１１…が設けられている。
図６の実施例１の制御構成のブロック図に示すように、第１、第２および第３の風速計１１…が、通気制御手段としてのコントローラ１２に接続され、そのコントローラ１２に第１、第２および第３の電動モータ１０…が接続されている。
コントローラ１２には、平均風速算出手段１３、強風状態判別手段１４、第１および第２のタイマ１５，１６、全閉信号出力手段１７ならびに全開信号出力手段１８が備えられている。
【００１８】
平均風速算出手段１３では、第１、第２および第３の風速計１１…で計測される風速を、例えば３０秒ごとなどに入力し、それらの平均風速を算出するようになっている。
強風状態判別手段１４では、例えば３０ｍ／ｓｅｃなどの強風と判断する目安となる設定速度の風速（以下、設定風速と称する）Ｖｓが入力され、平均風速算出手段１３で算出された平均風速Ｖと、設定風速Ｖｓとを比較し、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きいときに、例えば５分あるいは１０分などの時間が設定されている第１のタイマ１５を起動し、設定時間の間、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きい状態が継続した場合に強風状態と判断するようになっている。
【００１９】
また、強風状態判別手段１４で強風状態を判断するに伴い、全閉信号出力手段１７により、第１、第２および第３の電動モータ１０…を駆動して整流板８を全閉状態にし、かつ、平均風速の入力を停止するとともに、例えば１２時間などの時間が設定されている第２のタイマ１６を起動するようになっている。
また、第２のタイマ１６で設定された設定時間が経過するに伴い、全開信号出力手段１８により、第１、第２および第３の電動モータ１０…を駆動して整流板８を全開状態にするようになっている。
【００２０】
次に、上記構成による制御動作につき、図７のフローチャートを用いて説明する。
先ず、第１、第２および第３の風速計１１…で計測される風速に基づいて算出される平均風速Ｖを入力し（Ｓ１）、その平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きいかどうかを判断する（Ｓ２）。
平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きいときには、ステップＳ３に移行して第１のタイマ１５を起動（ＯＮ）する。ステップＳ２で平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下であると判断したときには、ステップＳ４に移行して第１のタイマ１５をリセットしてからステップＳ１に戻る。すなわち、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下である強風が吹きつけていない状態では、ステップＳ１、Ｓ２およびＳ４を循環することになる。
【００２１】
ステップＳ３で第１のタイマ１５を起動（ＯＮ）した後、ステップＳ５で第１のタイマ１５がタイムアップしたかどうか、すなわち、設定時間（例えば５分あるいは１０分など）が経過したかどうかを判断する。ここで、設定時間が経過していなければステップ１に戻り、設定時間が経過していれば、強風状態であると判断し、ステップＳ４に移行し、全閉信号出力手段１７から第１、第２および第３の電動モータ１０…に全閉信号を出して整流板８を全閉する。
【００２２】
更に、整流板８の全閉に伴って外気が入らなくなり、第１、第２および第３の風速計１１…で計測される風速が小さいか零になるために、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓより大きくないと誤判断するので、平均風速Ｖの入力を停止する（Ｓ７）とともに、第２のタイマ１６を起動（ＯＮ）する（Ｓ８）。
その後、１２時間などの設定時間が経過するのを待ってから（Ｓ９）、ステップＳ１０に移行して全開信号出力手段１８から第１、第２および第３の電動モータ１０…に全開信号を出して整流板８を全開する。
更に、第２のタイマ１６をリセットしてから（Ｓ１１）、整流板８の全開に伴って外気が入るので、平均風速Ｖを入力し（Ｓ１２）、ステップＳ１３に移行して平均風速Ｖが設定風速Ｖｓより大きいかどうか、すなわち、強風状態かどうかを判断する。
強風状態でないと判断したときにはステップＳ１に戻り、一方、強風状態であると判断したときにはステップＳ６に移行して前述した強風時の対策を行う。
【００２３】
この実施例１の構成によれば、強風状態でないときには、整流板８を全開にすることにより太陽電池パネル４の背面に外気を案内し、背面に沿わせるとともに、屋根１の上面と縦桟２および横桟３で形成される間隙を通じて外気を流し、太陽電池パネル４の背面を冷却し、その温度上昇を抑えて出力電圧の低下を防ぐことができる。
一方、台風などの接近で強風状態になるに伴い、整流板８を全閉にすることにより太陽電池パネル４の背面に強風が吹きつけられて太陽電池パネル４の損壊を招くことを防止できる。
【実施例２】
【００２４】
図８は、実施例２に係る太陽電池パネルの取り付け構成を示す斜視図、図９は、実施例２の太陽電池パネルの取り付け構成を背面側から見た一部破断全体背面図、図１０は、実施例２に係るカバー体の駆動構成を示す斜視図であり、実施例１と異なるところは、次の通りである。
すなわち、支持枠体７に、上下方向に所定間隔を隔てて水平方向に長い通気用開口２１を設けた背板２２が設けられ、太陽電池パネル４の背面に外気を流す通気機構が構成されている。
支持枠体７に左右一対のガイド７ｃ，７ｃが付設され、そのガイド７ｃ，７ｃを介して昇降可能に、上方２箇所の通気用開口２１に対応する二つの開口２３を設けたカバー体２４が設けられている。
【００２５】
カバー体２４には、ラック・ピニオンギア機構２５ａおよびウォームギア式減速機構２５ｂを介して、正逆転可能な通気機構切替え手段としての電動モータ２６が連動連結され、電動モータ２６の駆動によりカバー体２４を昇降させ、図１１の（ａ）に示す、通気用開口２１に開口２３を連通させて太陽電池パネル４の背面に外気を流す通気状態（全開状態）と、図１１の（ｂ）に示す、通気用開口２１をカバー体２４で閉塞して外気を遮断する保安状態（全閉状態）とに切り替えるように構成されている。最下部の通気用開口２１は、カバー体２４の最下部が通気用開口２１の上部より上方に上昇することで通気状態になるように構成されている〔図１１の（ａ）参照〕。
【００２６】
太陽電池パネル４の近傍において、通気用開口２１における通気状態の変化による影響を受けない２箇所に、外気の風速を計測する第１および第２の風速計２７，２７が設けられている。
図１２の実施例２の制御構成を示すブロック図に示すように、第１および第２の風速計２７，２７が、通気制御手段としてのコントローラ２８に接続されるとともに、コントローラ２８に電動モータ２６が接続されている。
コントローラ２８には、平均風速算出手段２９、強風判別手段３０、タイマ３１、全閉信号出力手段３２および全開信号出力手段３３が備えられている。
【００２７】
平均風速算出手段２９では、第１および第２の風速計２７，２７で計測される風速を、例えば３０秒ごとなどに入力し、それらの平均風速を算出するようになっている。
強風状態判別手段３０では、実施例１におけると同様に、例えば３０ｍ／ｓｅｃなどの強風と判断する目安となる設定風速Ｖｓが入力され、平均風速算出手段２９で算出された平均風速Ｖと、設定風速Ｖｓとを比較し、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下のときに、外気を入力可能と判断し、一方、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓを超えたときに強風状態と判断するようになっている。
【００２８】
強風状態判別手段３０で外気を入力可能と判断するに伴い、例えば５分あるいは１０分などの時間が設定されているタイマ３１を起動（ＯＮ）し、設定時間が経過するに伴い、全開信号出力手段３３により、電動モータ２６を駆動して通気用開口２１を全開状態にするようになっている。
また、強風状態判別手段３０で強風状態を判断するに伴い、全閉信号出力手段３２により、電動モータ２６を駆動して通気用開口２１を全閉状態にし、かつ、タイマ３１をリセットするようになっている。
【００２９】
次に、上記構成による制御動作につき、図１３のフローチャートを用いて説明する。
先ず、平均風速算出手段２９で算出された平均風速Ｖを入力し（Ｔ１）、強風状態判別手段３０で、平均風速Ｖと設定風速Ｖｓとを比較し（Ｔ２）、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下のときに、タイマ３１を起動（ＯＮ）してから（Ｔ３）、設定時間が経過するかどうかを判断し（Ｔ４）、設定時間が経過する間、ステップＴ１〜Ｔ４を循環する。ここで、設定時間が経過しても平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下であると判断し続ける限りタイマ３１をリセットしない。
【００３０】
上記設定時間が経過するまでに平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きくなったときには、ステップＴ５に移行して、全閉信号出力手段３２により、電動モータ２６を駆動して通気用開口２１を全閉状態にするとともにタイマ３１をリセットし（Ｔ６）、強風が太陽電池パネル４の背面側に入り込むことを防止する。上記設定時間が経過した後において、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓよりも大きくなったときには、直ちにステップＴ５に移行して、通気用開口２１を全閉状態にする。
一方、上記設定時間が経過したときには、全開信号出力手段３３により、電動モータ２６を駆動して通気用開口２１を全開状態にし（Ｔ７）、外気を太陽電池パネル４の背面に流して冷却し、太陽電池パネル４の温度上昇を防止するようになっている。
【００３１】
この実施例２の構成によれば、第１および第２の風速計２７，２７により常に外気の風速を計測し、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓ以下の強風状態でない状態が設定時間安定して継続したときに、通気用開口２１を全開にすることにより太陽電池パネル４の背面に外気を取り入れ、背面に沿うとともに、屋根１の上面と縦桟２および横桟３で形成される間隙を通じて流し、太陽電池パネル４の背面を冷却し、その温度上昇を抑えて出力電圧の低下を防ぐことができる。この全開状態は、平均風速Ｖが設定風速Ｖｓを超えるまで維持し続ける。
一方、台風などの接近で強風状態が長時間継続するときはもちろんのこと、台風が通過した後の一時的な強風や春一番などのように突発的に強風が発生した場合でも、直ちに通気用開口２１を全閉にすることにより太陽電池パネル４の背面に強風が吹きつけられて太陽電池パネル４が損壊することを良好に防止できる。
【００３２】
上記実施例１では、各整流板８とそれを全閉状態と全開状態とに切り替える電動モータ１０とをウォームギア式減速機構９を介して連動連結し、これによりセルフロック機能を有するように構成し、電動モータ１０の通電停止により整流板８の駆動を停止した状態でも、整流板８を全開状態（通気状態）または全閉状態（保安状態）に維持できるようにしている。
また、実施例２でも、カバー体２４と電動モータ２６とをラック・ピニオンギア機構２５ａおよびウォームギア式減速機構２５ｂを介して連動連結し、電動モータ２６の通電を停止しても、カバー体２４を全開状態（通気状態）または全閉状態（保安状態）に維持できるように、同様のセルフロック機能を有するように構成している。
このようなセルフロック機能の構成としては、例えば、実施例１のもので、整流板８の回転支軸８ａに一体的にアームを設け、そのアームの先端側と支持枠体７などの固定部とにわたって引っ張りスプリングを設け、かつ、回転支軸８ａの回転軸心方向で見て、整流板８が全開状態（通気状態）と全閉状態（保安状態）とに揺動するときに、引っ張りスプリングが回転支軸８ａの回転軸心を通過するように構成し、電動モータ１０の通電を停止しても、引っ張りスプリングの引っ張り力を、整流板８を全開状態（通気状態）および全閉状態（保安状態）それぞれに維持する側に作用させるように構成するなど各種の構成が適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
４…太陽電池パネル
８…整流板（通気機構）
１０…第１（第２、第３）の電動モータ（通気機構切替え手段）
１１…第１（第２、第３）の風速計
１２…コントローラ（通気制御手段）
２１…通気用開口（通気機構）
２２…背板（通気機構）
２４…カバー体（通気機構切替え手段）
２６…電動モータ（通気機構切替え手段）
２７…第１（第２）の風速計
２８…コントローラ（通気制御手段）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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