(57)【要約】【課題】簡易な構成で、太陽光パネルに堆積した雪を除去しやすい装置を提供する。【解決手段】屋外に、鉛直方向に対して縦方向が斜めになるように台座の上に設置された太陽光パネル１１を覆う第１の状態Ｃ１と、太陽光パネルの下辺の近傍に収納された第２の状態Ｃ２と、の間を移動するシート部材２１と、シート部材を第２の状態から第１の状態に移動するように引っ張る錘２５と、錘が太陽光パネルの上部から鉛直方向に斜めに移動するようにガイドする第１のガイド３０と、錘を太陽光パネルの上部に係止するストッパ４０とを有する装置２０を提供する。【選択図】図１
2017112699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に、鉛直方向に対して縦方向が斜めになるように台座の上に設置された太陽光パネルを覆う第１の状態と、前記太陽光パネルの下辺の近傍に収納された第２の状態と、の間を移動するシート部材と、
前記シート部材を前記第２の状態から前記第１の状態に移動するように引っ張る錘と、
前記錘が前記太陽光パネルの上部から鉛直方向に斜めに移動するようにガイドする第１のガイドと、
前記錘を前記太陽光パネルの上部に係止するストッパとを有する装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記太陽光パネルの付近に設置される雪センサと、
前記雪センサの出力に基づいて前記ストッパを解除する機能を含む制御ユニットとを有する装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１のガイドは、前記太陽光パネルの上部から鉛直方向に斜めに延びる第１の紐状部材であって、当該第１の紐状部材に沿って前記錘が斜めに移動する第１の紐状部材を含む、装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１のガイドは、前記錘を前記太陽光パネルの側面または裏面、または前記太陽光パネルを支持するフレームに沿って移動するガイドを含む、装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記錘と、前記シート部材の上部とを１または複数のポイントで連結する第２の紐状部材を有する、装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記シート部材の上部を水平方向に支持し、前記シート部材の上部とともに移動するフレームを有する、装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の装置と、
前記シート部材で遮蔽および開放される複数の太陽光パネルとを有す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、太陽光パネルに堆積した雪を除去しやすい装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、受光面に積もる雪を発熱体の発する熱によって効率良く融かすことができる太陽光発電装置を提供することが記載されている。特許文献１の太陽光発電装置は、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルを傾斜状に取り付ける架台とを備え、前記架台に前記太陽電池パネルの裏面へ相対する取付面を形成させ、前記太陽電池パネルの裏面側にこの太陽電池パネルの生起する電力により発熱する発熱体と断熱材を配置させると共に、前記発熱体及び断熱材を前記太陽電池パネルと前記架台の取付面との間に狭着させて取り付け、発熱体の発する熱を太陽電池パネルへ効率良く伝熱させて、受光面上の雪を融雪させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、太陽電池による太陽光発電が普及し、積雪が発生する地域においても太陽光発電用の施設が設置されつつある。太陽光パネルを用いた太陽光発電施設においては、パネル面積を確保するためにできるだけ設置角を小さくすることが推奨される。したがって、積雪があると、太陽光パネルの上に雪が堆積し、発電を行えないか、発電効率が大幅に低下する。電力を使用して融雪することは発電施設としては本末転倒であり、水流で融雪する装置も設置やランニングコストを考えると経済的ではなく、作業員がスコップ等で１つ１つの太陽光パネルから雪おろしをすることも労力と太陽光パネルの数を勘案すると非現実的である。したがって、現実的な解としては、太陽光により雪が溶けるのを待つのみであり、その間の売上が低下する結果となっている。このため、積雪により太陽光パネルの発電ができない、あるいは効率が低下する期間を、経済的に短縮できる装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、屋外に、鉛直方向に対して縦方向が斜めになるように台座の上に設置された太陽光パネルを覆う第１の状態と、太陽光パネルの下辺の近傍に収納された第２の状態と、の間を移動するシート部材と、シート部材を第２の状態から第１の状態に移動するように引っ張る錘と、錘が太陽光パネルの上部から鉛直方向に斜めに移動するようにガイドする第１のガイドと、錘を太陽光パネルの上部に係止するストッパとを有する装置である。
【０００６】
この装置は、太陽光パネルをシート部材で自動的に覆うという機能を持つ。たとえば、積雪があるときに太陽光パネルをシート部材で覆い、太陽光パネルに直に雪が積もるのではなく、シート部材の上に雪が積もる状態とする。このため、シート部材の覆いを外すことで、周囲に積雪があっても太陽光パネルは積雪の影響をほとんど受けずに発電することができる。したがって、雪が積もったシート部材の覆いを外すという作業は発生するが、融雪したり、除雪したりすることなしに、積雪があっても太陽光パネルによる発電を継続できる。
【０００７】
さらに、シート部材の移動に大きな電力を使用するようなことになると、発電装置としては本末転倒であり、また、電力を消費するメカにコストが発生し、経済的にシート部材で太陽光パネルを覆うことが難しい。そこで、この装置においては、錘を用いて、重力によりシート部材を動かし、さらに、錘の移動方向を鉛直方向に対して斜めにすることにより、傾斜角度が小さな太陽光パネルにおいてもシート部材を移動するためのストロークを確保している。すなわち、この装置においては、ストッパで係止された錘を、ストッパを解除することにより、錘が太陽光パネルの上部から斜めに移動して、太陽光パネルの下辺近傍に収納されたシート部材を太陽光パネルに被せる。このため、電力を全く必要とすることなく、またはほとんど必要とすることなく、簡易な構成で経済的に、太陽光パネルに対する積雪の影響を抑制できる。
【０００８】
この装置は、太陽光パネルの付近に設置される雪センサと、雪センサの出力に基づいてストッパを解除する機能を含む制御ユニットとを有していてもよい。雪センサで太陽光パネルの付近の降雪を感知して、自動でシートを太陽光パネルに被せられる。
【０００９】
第１のガイドの一例は、太陽光パネルの上部から鉛直方向に斜めに延びる第１の紐状部材（ワイヤー）であり、第１の紐状部材に沿って錘が斜めに移動する。簡易な構成で錘を太陽光パネルの上部から斜めに移動することにより、太陽光パネルをシートで覆うことができ、経済的である。
【００１０】
第１のガイドは、錘を、太陽光パネルの裏面または側面に沿って斜めに動くようにガイドするものであってもよく、太陽光パネルを支持するフレームを用いて斜めに動くようにガイドするものであってもよい。錘は、シート部材の上部と、ワイヤーにより、１つのポイントで接続されていてもよく、複数のポイント、たとえば、中心と両端とで接続されていてもよい。
【００１１】
この装置は、シート部材の上部を水平方向に支持し、シート部材の上部とともに移動するフレームを備えていることが望ましい。錘でフレームを介してシート部材を動かしたり、フレームを持ってシート部材による覆いを取り外したりすることができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記の装置と、シート部材で遮蔽および開放される複数の太陽光パネルとを有する太陽光発電システムである。太陽光発電システムのシート部材で複数の太陽光パネルに対する積雪の影響を緩和できるので、冬季の発電効率の低下が少ない、太陽光発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】太陽光発電システムの全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明の装置の概要を示す図であり、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は背面図である。
【図３】本発明の装置が作動した後の状態を示す図であり、図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は背面図である。
【図４】本発明の装置を用いて太陽光パネルから雪を降ろす様子を模式的に示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本発明の太陽光発電システムの概略構成を斜視図により示している。この太陽光発電システム１は、広大な敷地に多数の太陽光パネル１１が設置された大規模発電システムであって、メガソーラ、ギガソーラなどとも呼ばれるものである。この太陽光発電システム１は、積雪がある地域に適した太陽光発電システム１である。積雪がある地域の太陽光発電システム１は、気温が低く発電効率は高いと考えられているが、積雪により発電時間が短縮され、発電効率が低下してしまう可能性もある。
【００１５】
この太陽光発電システム１は、複数の太陽光パネル１１と、積雪があるときにそれぞれの太陽光パネル１１を覆うシート部材２１を含む対積雪装置２０とを有する。複数の太陽光パネル１１は、いくつかの太陽光発電装置１０に分けて並べられており、個々の太陽光発電装置１０は、屋外に設置され、複数の発電モジュール１２がアレイ状に配置された太陽光パネル１１と、太陽光パネル１１を鉛直方向に対して斜めになるように支持する台座（支持フレーム）１９とを含む。太陽光パネル１１は、発電に適した角度と、発電に有効な面積を確保することとを考慮した角度で設置され、多くのケースは１０度から３０度程度で傾斜している。傾斜している方向を太陽光パネル１１の縦方向、水平方向を太陽光パネル１１の幅方向とする。メガソーラ発電システムにおいては、このような太陽光発電装置１０が、数１０または数１００個、縦横に規則正しく配置される。
【００１６】
対積雪装置２０は、太陽光パネル１１の表面１４を覆う第１の状態Ｃ１と、太陽光パネル１１の下辺１３の近傍に収納された第２の状態Ｃ２との間を移動するシート部材２１と、シート部材２１を第２の状態Ｃ２から第１の状態Ｃ１に移動するように引っ張る錘２５と、錘２５が太陽光パネル１１の上部から鉛直方向に斜めに移動するようにガイドする第１のガイド３０と、錘２５を太陽光パネル１１の上部に係止するストッパ４０とを有する。錘２５は、シート部材２１を引っ張ることができる重量を確保できればよく、材質は特に規定されず、また形状も球状や直方体など適当な形状とすることができる。本実施例の錘２５の重量は、５ｋｇ〜１０ｋｇ程度である。
【００１７】
太陽光パネル１１を覆うシート部材（シート、幌、覆い）２１の好適な例は、ブルーシートと称されるポリエチレンなどの合成樹脂製のシートであり、色は青でなくてもよい。対積雪装置２０は、シート２１の上辺部２２に固定され、水平方向に延びた棒状のフレーム２３を含む。シート２１は上辺部２２がフレーム２３で支持され、作業員がフレーム２３を持ったり、錘２５で引っ張ることにより、シート２１を、太陽光パネル１１の表面１４に沿って上下に移動して、太陽光パネル１１の表面１４に広げて覆ったり、太陽光パネル１１の下側に折り畳んだりすることができる。棒状のフレーム２３は、木、竹、アルミニウムなどの軽量の部材で構成することが好ましい。
【００１８】
対積雪装置２０は、さらに、太陽光パネル１１の下辺１３の近傍に、下辺１３に沿って水平方向に配置された収納ケース２４を有し、シート２１は収納ケース２４内に蛇腹状に折り畳まれて収納される。シート２１は、巻き戻し機能を含む棒などに巻き取られていてもよい。
【００１９】
この対積雪装置２０は、太陽光パネル１１を支持する支持フレーム１９を利用して錘２５を斜めにガイドする第１のガイド３０を有する。錘２５は、ワイヤーあるいはロープなどの第２の紐状部材３９によりシート２１のフレーム２３と両端および中央の３か所で接続されており、第１のガイド３０を構成するワイヤー（第１の紐状部材）３１に沿って錘２５が上から下に斜めに移動すると、シート２１が収納ケース２４から引き出されて、太陽光パネル１１の表面を覆う。錘２５とシート２１とを接続するワイヤーなどの紐状部材３９は、一本であってもよく、２本であってもよく、４本以上であってもよい。ワイヤーあるいはロープは、リング３６を用いて、所定の位置に配置したり、動く方向を規定したり、分岐したりすることができる。
【００２０】
錘２５を斜めにガイドする第１のガイド３０は、紐状部材３１の代わりにレールや、棒状の部材、パイプなどであってもよく、積雪の影響を受けにくい構成であることが望ましい。また、第１のガイド３０は、太陽光パネル１１の裏面に沿って錘２５をガイドしたり、太陽光パネル１１の縦方向に沿って錘２５をガイドするものであってもよい。さらに、第１のガイド３０は、滑車等を組み合わせて錘２５が太陽光パネル１１の上部から垂直に落下（移動）するように構成してもよい。
【００２１】
対積雪装置２０は、さらに、太陽光パネル１１の近傍または太陽光パネル１１に隣接して設置された雪センサ（降雪センサ）５０と、雪センサ５０からの情報（降雪信号）に基づいてストッパ４０を解除する機能を含む制御ユニット６０とを含む。
【００２２】
図２に、太陽光発電装置１０を含めて、対積雪装置２０の概略構成を示している。図２は、シート部材２１が第２の状態Ｃ２にある様子を示しており、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は太陽光パネル１１を背面（図２（ａ）の右側）から見た背面図である。図３に、対積雪装置２０が作動した後の状態（第１の状態Ｃ１）を模式的に示している。図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は背面図である。図４に、対積雪装置２０のシート２１の上に堆積した雪７を、除去する様子を模式的に示している。
【００２３】
雪が降り始めたのを雪センサ５０が感知して有線または無線により降雪信号を送信する。制御ユニット６０は、降雪信号を受信すると、ストッパ４０を外す。太陽光パネル１１の上部に係止されていた錘２５は、重力により第１のガイド３０に沿って移動し、紐状部材３９を介してシート２１を太陽光パネル１１の表面（発電面、前面）１４に被せる（引き上げる）。したがって、降雪があると、自動的に、太陽光パネル１１の表面１４をシート部材で覆うことができる。このため、図３に示すように、太陽光パネル１１の表面１４には直に雪が積もることを抑制できる。雪７は、太陽光パネル１１の上に被せられたシート２１の上に堆積する。シート２１を収納ケース２４の前方側の端に接続しておくことにより、収納ケース２４からシート２１を引き出した後においても、収納ケース２４の内部に雪が堆積するのを防止できる。また、収納ケース２４を袋等で構成してもよく、シート２１を引き出すことにより袋の口が閉じて、袋内に雪が入り込むことを抑制できる。
【００２４】
したがって、図４に示すように、雪が止んだ後に、シート２１を太陽光パネル１１の下部に向かって滑らせる（引き下ろす）ことにより、シート２１とともに太陽光パネル１１の上から雪７を除くことができる。この対積雪装置２０は、太陽光パネル１１の雪よけであるともに、シート２１により太陽光パネル１１の上に雪７が堆積することを抑制し、シート２１とともに太陽光パネル１１の上から雪７を除去できる。以降においては、本装置２０を雪よけ装置２０と記載することがある。
【００２５】
対積雪装置２０において、錘２５を鉛直方向に対して斜めに導く第１のガイド３０としてはさまざまな構成を採用し得る。たとえば、斜めに配置したリング３２および３３の間を輪のように接続したロープで錘２５をガイドしてもよく、斜めに配置したロープに沿って錘２５が滑り落ちるようにしてもよく、上下のリング３２および３３の代わりに滑車を用いてもよく、レールなどの紐状部材とは異なる部材を用いてもよい。
【００２６】
太陽光発電装置１０の一例は、縦方向および幅方向（横方向）の長さがそれぞれ５ｍ程度であり、高さは１．５ｍ程度である。したがって、錘２５を太陽光パネル１１の上部から単純に鉛直方向に落下させるとシート２１を太陽光パネル１１の表面１４に沿って移動するだけの移動量（ストローク）が確保できない。雪よけ装置２０においては、第１のガイド３０により斜めに錘２５を移動することにより、シート２１の移動量を確保している。したがって、太陽光パネル１１が１０〜１５度程度の低い傾斜角度で設置されている場合であっても、シート２１を重力で太陽光パネル１１の全面に被せることができる。さらに、錘２５に作用する重力のみでシート２１を被せることができ、電力を必要としないため、簡易で、経済的な雪よけ装置２０を提供できる。また、第１のガイド３０を太陽光発電装置１０の背面に沿う形で配置できるため、雪よけ装置２０を太陽光発電装置１０に簡単にアドオンあるいはビルトオンすることが可能である。
【００２７】
錘２５を係止めるストッパ４０の一例は、フック４１であるが、錘２５を太陽光パネル１１の上部に保持できる機構であればよく、電磁石などを用いてもよいが、電力消費を考えるとメカ的な機構であることが望ましい。
【００２８】
ストッパ４０を制御する制御装置（制御ユニット）６０は、ストッパ４０と一体または近傍に配置されていることが望ましく、雪センサ５０からの降雪信号に基づいてストッパ４０を解除する機能６１を含む。解除する機能６１は、所定の時間、降雪信号が継続した場合にストッパ４０を解除したり、降雪信号を受信したら即座にストッパ４０を解除したり、温度、湿度、あるいは天気予報などの他の情報を入手して、それらとの関連から降雪信号によりストッパ４０を解除するタイミングを制御する機能を備えていてもよい。対積雪装置２０は、制御装置６０の代わりに、あるいは制御装置６０とともに、作業員がマニュアルでストッパ４０を解除するための装置を備えていてもよい。
【００２９】
雪センサ５０の一例は、複数の太陽光発電装置１０に共通して配置されるものであり、所定の範囲に設置された太陽光発電装置１０に対し降雪の状況を有線または無線により出力できるものである。雪センサ５０はそれぞれの太陽光発電装置１０に設けられていてもよく、上述した制御装置６０と一体になっているものであってもよい。雪センサ５０は、櫛歯電極を用いた抵抗測定によるものや、赤外線カメラを用いたものを使用できる。雪センサ５０はバッテリを内蔵したものであってもよく、有線で電力が供給されるものであってもよく、雪センサ５０のバッテリを充電するために小規模の太陽光パネルを備えているものであってもよい。この場合、太陽光パネルの出力（発電電力）をモニターして、昼と夜とで雪センサ５０が雪を感知する感度を変更してもよい。
【００３０】
シート２１に積もった雪は、作業員がシート２１を太陽光パネル１１の表面１４に沿って、太陽光パネル１１の傾斜角度を利用して、下方（前面側）に簡単に移動することにより排除できる。作業員が太陽光パネルの上の雪を掻き落としたり、電力や水を用いた融雪装置を用いずに、容易に雪を太陽光パネル１１の表面から降ろすことができる。シート２１を外した後は、太陽光パネル１１の上には積雪がないか、またはほとんどなく、太陽光発電装置１０は、設置されている地域に積雪があっても、容易に発電を行う状態にすることができ、積雪に伴う発電量の低下を低減できる。
【００３１】
除雪後のシート部材２１は、再び収納ケース２４内に折り畳んで入れるとともに（第２の状態Ｃ２）、錘２５をストッパ４０で係止することにより、次回の降雪に対して備えることができる。
【００３２】
以上に説明したように、対積雪装置２０を設けることにより、積雪がある地域においても、太陽光発電システム１の積雪による発電量の低下を抑制できる。雪センサ５０の代わりに火山灰を検出するセンサを設置することにより降灰等から太陽光パネルを保護するためにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  太陽光発電システム
１０  太陽光発電装置
２０  装置（対積雪装置）、  ２１  シート部材、  ２５  錘
３０  第１のガイド
４０  ストッパ
５０  雪センサ
６０  制御装置
【図１】
2017112699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017112699.tif 000006