特許第6597293号(P6597293)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6597293
(24)【登録日】2019年10月11日
(45)【発行日】2019年10月30日
(54)【発明の名称】太陽電池パネルの角度制御システム
(51)【国際特許分類】
   H02S 20/30 20140101AFI20191021BHJP
   H02S 20/32 20140101ALI20191021BHJP
   H02S 40/12 20140101ALI20191021BHJP
   H02S 20/10 20140101ALI20191021BHJP
【FI】
   H02S20/30 A
   H02S20/32
   H02S40/12
   H02S20/10 B
   H02S20/10 S
【請求項の数】3
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-252332(P2015-252332)
(22)【出願日】2015年12月24日
(65)【公開番号】特開2017-118706(P2017-118706A)
(43)【公開日】2017年6月29日
【審査請求日】2018年11月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤井 敬三
(72)【発明者】
【氏名】飯塚 雅彦
(72)【発明者】
【氏名】杉本 浩美
(72)【発明者】
【氏名】高山 朝也
(72)【発明者】
【氏名】安田 俊文
【審査官】 前田 敏行
(56)【参考文献】
【文献】 特開昭59−231877(JP,A)
【文献】 特開2013−219174(JP,A)
【文献】 登録実用新案第3183334(JP,U)
【文献】 特開2015−171300(JP,A)
【文献】 登録実用新案第3170184(JP,U)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0048340(US,A1)
【文献】 韓国公開特許第10−2011−0050157(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02S 20/10−20/32
H02S 40/12
F24S 30/00−30/48
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも仰俯角を変更可能に設けられた太陽電池パネルを含む発電装置と、前記太陽電池パネルの角度を制御する制御装置とを備える太陽電池パネルの角度制御システムであって、
前記発電装置は、
駆動量に応じて前記太陽電池パネルの角度を変化させる駆動部と、
前記太陽電池パネルの表面が太陽の出現方向に向いている場合に前記太陽電池パネルの上側に位置するよう設けられて先端が前記太陽電池パネルの表面側に延出する櫛歯状の積雪防止部材と、
前記積雪防止部材への積雪の有無を検知する検知部と
を備え、
前記制御装置は、
前記太陽電池パネルの日照条件に係る情報を取得する取得部と、
前記取得部により取得された情報に基づいて決定された角度に応じて前記駆動部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記取得部は、前記検知部による積雪の検知の有無を示す情報を取得し、
前記検知部により積雪が検知された場合、前記制御部は、前記駆動部を動作させて前記積雪防止部材の延出方向を鉛直方向に近づけるように前記太陽電池パネルの角度を変更する、
太陽電池パネルの角度制御システム。
【請求項2】
前記取得部は、太陽が地平線の上に現れていない時間帯を示す情報を取得し、
前記制御部は、前記太陽が地平線の上に現れていない時間帯における前記太陽電池パネルの角度を水平線に対して鉛直に立設する角度にするよう前記駆動部を動作させる
請求項1に記載の太陽電池パネルの角度制御システム。
【請求項3】
前記発電装置は、前記太陽電池パネルの表面側に設けられた照度センサを備え、
前記取得部は、前記照度センサにより検知された照度を示す情報を取得し、
前記制御部は、前記照度を示す情報に基づいて前記太陽電池パネルの角度を決定する
請求項1又は2に記載の太陽電池パネルの角度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池パネルの角度制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光発電に採用される太陽電池アレイは、板状の部材(パネル)の表面に設けられて当該表面に照射される光によって発電を行う。ここで、パネルの表面に雪が積もると、積もった雪によって光が遮られ、発電が妨げられることになる。そこで、降雪期に雪が積もることを抑制するためにパネルの設置角度を変更可能に支持する構成が開示されている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−219174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、特許文献1に記載されている従来の構成では、降雪期の開始時及び終了時にパネルの設置角度を手動で変更しなければならない。このため、パネルが設置されている場所まで作業者が赴かなければならず、手間がかかるという問題があった。この問題は、特にパネルが山奥等の遠隔地に設置されている場合により大きな問題になっていた。また、パネルが複数ある場合に複数のパネルの設置角度を個別に変更しなければならず、煩雑であった。このように、手動でパネルの設置角度を変更する構成では、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池の管理を困難にしていた。
【0005】
本発明では、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池パネルの管理がより容易な太陽電池パネルの角度制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも仰俯角を変更可能に設けられた太陽電池パネルを含む発電装置と、前記太陽電池パネルの角度を制御する制御装置とを備える太陽電池パネルの角度制御システムであって、前記発電装置は、駆動量に応じて前記太陽電池パネルの角度を変化させる駆動部と、前記太陽電池パネルの表面が太陽の出現方向に向いている場合に前記太陽電池パネルの上側に位置するよう設けられて先端が前記太陽電池パネルの表面側に延出する櫛歯状の積雪防止部材と、前記積雪防止部材への積雪の有無を検知する検知部とを備え、前記制御装置は、前記太陽電池パネルの日照条件に係る情報を取得する取得部と、前記取得部により取得された情報に基づいて決定された角度に応じて前記駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記取得部は、前記検知部による積雪の検知の有無を示す情報を取得し、前記検知部により積雪が検知された場合、前記制御部は、前記駆動部を動作させて前記積雪防止部材の延出方向を鉛直方向に近づけるように前記太陽電池パネルの角度を変更する。
【0007】
本発明の望ましい態様として、前記取得部は、太陽が地平線の上に現れていない時間帯を示す情報を取得し、前記制御部は、前記太陽が地平線の上に現れていない時間帯における前記太陽電池パネルの角度を水平線に対して鉛直に立設する角度にするよう前記駆動部を動作させる。
【0008】
本発明の望ましい態様として、前記発電装置は、前記太陽電池パネルの表面側に設けられた照度センサを備え、前記取得部は、前記照度センサにより検知された照度を示す情報を取得し、前記制御部は、前記照度を示す情報に基づいて前記太陽電池パネルの角度を決定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池パネルの管理がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池パネルの角度制御システムの主要構成を示すブロック図である。
図2図2は、発電装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
図3図3は、太陽電池パネルが取り得る角度の例を示す模式図である。
図4図4は、太陽電池パネルが取り得る角度の例を示す模式図である。
図5図5は、太陽電池パネルが取り得る角度の例を示す模式図である。
図6図6は、太陽電池パネルが設置される地域の気象条件の観測結果記録の一例を示すグラフである。
図7図7は、太陽電池パネルが設置される地域の気象条件の観測結果記録の一例を示すグラフである。
図8図8は、制御システムによる太陽電池パネルの角度制御に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図9図9は、変形例に係る太陽電池パネルの角度制御システムの主要構成を示すブロック図である。
図10図10は、変形例に係る発電装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
図11図11は、季節によって変化する太陽電池パネルの周囲の環境の一例を示す模式図である。
図12図12は、季節によって変化する太陽電池パネルの周囲の環境の一例を示す模式図である。
図13図13は、季節によって変化する太陽電池パネルの周囲の環境の一例を示す模式図である。
図14図14は、図11に示す樹木が成長した一例を示す模式図である。
図15図15は、太陽電池パネルを支持する構造の別の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(実施形態)
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池パネルの角度制御システムの主要構成を示すブロック図である。以下、当該太陽電池パネルの角度制御システムを、単に制御システム1と記載することがある。制御システム1は、発電装置10と、制御装置30とを備える。発電装置10は、太陽電池による発電を行う装置であり、その構成に太陽電池パネル11を含む。太陽電池パネル11は、例えば太陽光発電システムの一部又は全部を構成する太陽電池アレイ11aが設けられた面を表面Fとする板状の部材である。太陽電池アレイ11aは、日光等の光の照射を受けて発電する。制御装置30は、太陽電池パネル11の角度を制御する。なお、本実施形態では1つの太陽電池パネル11に設けられている太陽電池の構成単位を、太陽電池の最小構成であるセルが複数設けられたモジュールを複数パネル上に配置したアレイとしているが、1つの太陽電池パネル11に設けられる太陽電池の構成単位は、セルであってもよいし、モジュールであってもよい。
【0012】
本実施形態の発電装置10と制御装置30は、離隔した位置に存する。具体的には、発電装置10は、例えば山奥等の屋外に設けられる。一方、制御装置30は、電力会社の社屋内等、屋内に設けられる。以下、屋外に設けられた発電装置10として統括管理される構成を「発電装置10が備える構成」とし、屋内に設けられた制御装置30による太陽電池パネル11の角度制御に係る制御の観点下で統括管理される構成を「制御装置30が備える構成」とする。
【0013】
本実施形態の発電装置10は、通信部21を備える。また、本実施形態の制御装置30は、通信部22を備える。通信部21,22は、例えば所定のプロトコルで通信を行うネットワークインタフェースコントローラ(Network interface controller:NIC)等を有し、通信回線Nを介して発電装置10と制御装置30との間で行われる情報の送受信を担う。通信回線Nの具体的構成は、有線、無線又は有線と無線の組み合わせのいずれであってもよい。また、通信回線Nは、公共の回線(インターネット等)であってもよいし、専用の回線であってもよいし、これらを組み合わせた回線であってもよい。また、本実施形態では通信部21,22を介した通信によって発電装置10と制御装置30との接続を実現しているが、信号伝送用のケーブル等の接続線によって物理的に接続されていてもよい。
【0014】
図2は、発電装置10の構成の一例を模式的に示す斜視図である。太陽電池パネル11は、少なくとも仰俯角を変更可能に設けられる。具体的には、太陽電池パネル11は、例えば図2に示すように、太陽電池パネル11の仰俯角を変更可能に支持する支持部によって支持されている。より具体的には、図2に示す太陽電池パネル11は、回動軸11bを介して支持部により回動可能に支持されている。回動軸11bは、例えば、長方形状の太陽電池パネル11の二辺に並行な軸線であって平板状の太陽電池パネル11の重心又は重心付近を通る軸線上に位置する。発電装置10は、例えば、回動軸11bを介して太陽電池パネル11を支持する下枠体15を有する。下枠体15は、発電装置10が設置された屋外で接地面(地面等)から立設する支柱16に支持される。支柱16によって接地面から上に持ち上げられた位置に太陽電池パネル11が設けられることで、発電装置10が設けられた山奥等において発電装置10の周囲に存する樹木等の植物による遮蔽が生じにくい位置に太陽電池パネル11を位置させることがより容易になる。
【0015】
本実施形態に係る説明では、太陽電池パネル11が水平である場合の太陽電池パネル11の角度を基準の角度(0[°])とする。また、太陽電池パネル11の表面Fが太陽の出現方向(太陽電池パネル11から見た東向きを起点として、地球の北半球では東−南−西側を含む範囲の方向、南半球では東−北−西側を含む範囲の方向)に向く角度をプラスの角度として太陽電池パネル11の角度を示す。図2に示す例では、太陽電池パネル11は、回動軸11bを中心として0[°]〜360[°]の範囲で仰俯角(θ)を変更可能に設けられている。なお、太陽電池パネル11の角度制御において基準とする角度は任意に設定可能である。
【0016】
発電装置10は、駆動部12を備える。太陽電池パネル11は、駆動部12の駆動量に応じて角度を変化させる。具体的には、駆動部12は、例えば回転子の回転軸が回動軸11bに連結された電動機12a、制御部42からの制御信号に応じて電動機12aを駆動するコントローラ12b等を有する。より具体的には、電動機12aは、例えばステッピングモーター等の同期電動機である。駆動部12は、電動機12aによる回転駆動量と太陽電池パネル11の仰俯角とが連動するよう設けられている。
【0017】
図3図5は、太陽電池パネル11が取り得る角度の例を示す模式図である。図3〜5に示す「0°」の一点破線は、回動軸11bによる太陽電池パネル11の回動中心を通る水平線である。すなわち、当該一点破線は、水平線に沿う角度になった太陽電池パネル11の高さ位置に対応する。発電装置10は、積雪防止部材17を備える。積雪防止部材17は、太陽電池パネル11の表面Fが太陽の出現方向に向いている場合に太陽電池パネル11の上側に位置するよう設けられて先端が太陽電池パネル11の表面F側に延出する櫛歯状の部材である。より具体的には、積雪防止部材17は、例えば0[°]<θ≦90[°]である場合に、太陽電池パネル11から延出された櫛歯の根元が必ず水平線に対して太陽電池パネル11の上側に位置する(図3図4参照)。太陽電池パネル11の上側に位置する積雪防止部材17は、発電装置10が設置された地域において雪Sが積もる程の降雪があった場合に太陽電池パネル11の上側で雪Sを受け止める。これによって、太陽電池パネル11の表面Fに積雪が生じることを抑制する。また、積雪防止部材17は、例えば−90[°]≦θ<0[°]である場合に櫛歯の根元が水平線に対して太陽電池パネル11の下側に位置する(図5参照)。
【0018】
発電装置10は、検知部13を備える。検知部13は、積雪防止部材17への積雪の有無を検知するセンサ13a等を有する。センサ13aの具体例として、例えば、積雪防止部材17の一部又は全部に対する物体の接触を検知する接触センサ、積雪防止部材17に加わる重量を検知する重量センサ又はその両方若しくはその他の検知方式によって積雪防止部材17に対する積雪を検知可能なセンサが挙げられる。検知部13が有するセンサ13aの具体的構成及びセンサ13aによる積雪の検出の仕組みは適宜変更可能である。検知部13は、例えば接触センサによって積雪防止部材17が有する複数の櫛歯のうち所定数以上の櫛歯に対する物体の接触が同時に検知されている場合に積雪防止部材17に雪(例えば図5に示す雪S)が積もっていることを示す信号を出力するようにしてもよい。また、検知部13は、積雪防止部材17全体に加わる重量が所定重量以上になった場合に積雪防止部材17に雪Sが積もっていることを示す信号を出力するようにしてもよい。検出部13による検出結果を示す情報は、通信部21を介して制御装置30に送信される。検出部13は、積雪が検知された場合のみ情報を出力してもよいし、積雪の有無を示す情報を所定周期で出力してもよい。
【0019】
本実施形態の発電装置10は、蓄電池14を備える。本実施形態の太陽電池パネル11が有する太陽電池アレイ11aにより発電された電気Eの一部は、発電装置10が備える蓄電池14に供給される。蓄電池14に充電された電気Eは、通信部21、駆動部12、センサ13a等、発電装置10が備える構成のうち動作に電力を必要とする構成によって消費される。
【0020】
本実施形態の説明は、太陽電池パネル11の表面Fが日光をより受けやすいよう設定された方位角であることを前提とし、方位角が完全に東向き又は西向きに設定されることは原則としてないものとする。すなわち、太陽電池パネル11の仰俯角の回動軸11bが完全に南北を結ぶ直線に沿うことは原則としてないものとする。本実施形態における「太陽の出現方向」は、回動軸11bが完全に南北を結ぶ直線に沿っていないことを前提として、太陽電池パネル11の表面Fが太陽の出現方向に面する(太陽に対して太陽電池パネル11の背面側を向けない)方向をさす。当該方向は、東−正中の方角−西の範囲に含まれる方向である。
【0021】
制御装置30は、例えば、演算部31、記憶部32、計時部33等を備える情報処理装置である。演算部31は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の集積回路であり、記憶部32からソフトウェア・プログラム及び当該ソフトウェア・プログラムの実行処理に係り参照される各種のデータ(以下、プログラム等)を読み出して実行処理する。記憶部32は、例えば主記憶装置(Random Access Memory:RAM)、ハードディスクドライブ等の補助記憶装置等を有する。記憶部32は、演算部31により読み出されるプログラム等を記憶する。また、記憶部32は、演算部31が実行処理中のプログラム等及び当該プログラム等に係る処理に伴い生じた各種のパラメータを記憶する記憶領域として機能する。計時部33は、現在時刻を把握可能な時刻を計時する。本実施形態の制御装置30は、演算部31がプログラム等を実行処理することで、取得部41、制御部42等として機能する。言い換えれば、本実施形態の記憶部32は、演算部31が取得部41、制御部42等として機能するためのプログラム等を記憶している。
【0022】
取得部41は、太陽電池パネル11の日照条件に係る情報を取得する。具体的には、取得部41は、例えば検知部13による積雪の検知の有無を示す情報を取得する。発電装置10における積雪は、太陽電池アレイ11aへの日光の照射を妨げる原因になりうることから、積雪に係る情報は、太陽電池パネル11の日照条件に係る情報の一つである。より具体的には、取得部41は、通信部22を介して検知部13による積雪の検知の有無を示す情報を取得する。
【0023】
制御部42は、取得部41により取得された情報に基づいて決定された角度に応じて駆動部12の動作を制御する。具体的には、例えば検知部13により積雪が検知された場合、制御部42は、駆動部12を動作させて積雪防止部材17の延出方向を鉛直方向に近づけるように太陽電池パネル11の角度を変更する。ここで、所定位置は、水平線に沿う角度になった太陽電池パネル11の高さ位置である。
【0024】
より具体的には、制御部42は、駆動部12を動作させるための制御信号を発電装置10に送信する。当該制御信号は、通信部21及び通信回線Nを介して発電装置10に伝送される。当該制御信号を受信した発電装置10の駆動部12は、第1駆動部12を動作させて、太陽電池パネル11の角度を、積雪防止部材17が「0°」の一点破線以下の高さ位置に進入する角度(排雪角度)にする(例えば図5参照)。係る太陽電池パネル11の角度制御によって、太陽電池パネル11及び太陽電池パネル11に設けられた積雪防止部材17は、例えば図3に示す角度から図5に示す角度に遷移する。この遷移は、図3に示す積雪防止部材17の延出方向を基準にすると、積雪防止部材17の延出方向を鉛直方向に近づける方向の角度変更を伴う。ここで、角度変更前における積雪防止部材17の上側、すなわち、積雪防止部材17に雪Sが積もり得る部分に着目すると、例えば図5に示すような角度変更によって、当該部分の下方に雪Sを支える構造物がなくなる状態になる。これによって、積雪防止部材17に積もった雪Sが積雪防止部材17から落とされる。また、仮に太陽電池パネル11の表面Fにも雪Sが積もっていたとしても、太陽電池パネル11が排雪角度になるように動作することに伴って太陽電池パネル11から雪が落ちやすくなる。排雪角度は、例えば−90[°]≦θ<0[°]の範囲内で適宜設定可能である。この場合、太陽電池パネル11は、表面Fが上側に向く角度になる。排雪角度は、例えば180[°]<θ<270[°]であってもよい。この場合、太陽電池パネル11は、表面Fが下側に向く角度になる。
【0025】
制御部42は、他のルールで太陽電池パネル11の角度制御を行ってもよい。具体的には、制御部42は、例えば、太陽が地平線の上に現れていない時間帯における太陽電池パネル11の角度を水平線に対して鉛直に立設する角度にするよう駆動部12を動作させるようにしてもよい。この場合、取得部41は、太陽が地平線の上に現れていない時間帯を示す情報を取得する。
【0026】
図6図7は、太陽電池パネル11が設置される地域の気象条件の観測結果記録の一例を示すグラフである。図6は、発電装置10が設置される一地域における11月上旬の気象条件の観測結果記録の一例である。図7は、発電装置10が設置される一地域における3月下旬の気象条件の観測結果記録の一例である。本実施形態の取得部41は、例えば図6図7の例で示すように、発電装置10が設置される地域の気象条件の観測結果記録を取得する。取得部41は、例えば記憶部32に予め記憶されている過去の観測結果記録を取得してもよいし、係る観測結果記録を配信する外部の構成(図示しない気象報知システム等)から通信部22を介して取得してもよい。観測結果記録は、例えば日射量(kW/m)、気温(℃)、降水量(mm)、風向・風速等に係る情報を含む。図6図7において、日射量は、四角の計測位及び当該四角を結ぶ線分による線グラフ(G1)で表されている。また、気温は、三角の計測位及び当該四角を結ぶ線分による線グラフ(G2)で表されている。降水量は、下向きの柱状グラフ(G3)で表されている。風向・風速は、グラフの下に記載されている羽(G4)で表されている。係る風向・風速は、羽の基軸が風向を示し、羽根の枝数及び長さが風速の強弱を示す。観測結果記録は、これらの情報について、所定期間(例えば、1日)における所定時間単位(例えば1時間単位)で記録する。図6図7に示す例の場合、日射量が0でない時間帯は、太陽が地平線の上に現れている時間帯である。一方、日射量が0である時間帯は、太陽が地平線の上に現れていない時間帯である。このように、気象条件の観測結果記録から、太陽が地平線の上に現れていない時間帯を特定することができる。
【0027】
取得部41により図6図7の例で示すような気象条件の観測結果記録が取得されると、制御部42は、係る観測結果記録から太陽が地平線の上に現れる時間帯を特定し、太陽が地平線の上に現れている時間帯と太陽が地平線の上に現れていない時間帯とで太陽電池パネル11の角度を変ずるように駆動部12の動作を制御する。具体的には、制御部42は、例えば、太陽が地平線の上に現れている時間帯に太陽電池パネル11の仰俯角(θ)を所定の発電用角度に設定する。所定の発電用角度は、例えば50[°]〜60[°]の範囲内で設定された角度であるが、これは発電用角度の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。また、制御部42は、例えば、太陽が地平線の上に現れていない時間帯に太陽電池パネル11の仰俯角(θ)を90度、すなわち、水平線に対して鉛直に立設する角度に設定する。これによって、太陽が地平線の上に現れておらず、太陽電池アレイ11aによる発電が期待できない時間帯に雪が太陽電池パネル11の表面Fに積もることを抑制することができる。また、仮に太陽電池パネル11の表面Fにも雪が積もっていたとしても、時間帯に応じて太陽電池パネル11が動作することに伴って太陽電池パネル11から雪が落ちやすくなる。
【0028】
なお、図6図7に示す日射量は、水平面日射量である。気象条件に係る情報は、図6図7に示すような観測結果記録に限られない。例えば、未来の所定期間の気象予報であってもよい。また、気象条件に係る情報は、日射量、気温、降水量の他、積雪深(cm)、直達日射量、散乱日射量等を含んでいてもよい。
【0029】
図8は、制御システム1による太陽電池パネル11の角度制御に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。取得部41は、太陽が地平線の上に現れていない時間帯(日没時間帯)を示す情報を取得する(ステップS1)。
【0030】
検知部13により積雪防止部材17への積雪が検知された場合(ステップS2;Yes)、積雪を示す情報が通信部21を介して制御装置30に送信され、取得部41により取得される。この場合、制御部42は、太陽電池パネル11の仰俯角(θ)を排雪角度にするよう駆動部12を動作させる(ステップS3)。一方、積雪防止部材17への積雪が検知されていない場合(ステップS2;No)、ステップS3の処理は行われない。
【0031】
ステップS1の処理から求められた日没時間帯と計時部33が示す現在時刻とに基づいて、制御部42は、現在時刻が日没時間帯であるか否か判定する(ステップS4)。日没時間帯であると判定された場合(ステップS4;Yes)、制御部42は、太陽電池パネル11の仰俯角を水平線に対して鉛直に立設する角度、すなわち、θ=90[°]に設定する(ステップS5)。一方、現在時刻が日没時間帯でないと判定された場合(ステップS4;No)、制御部42は、太陽電池パネル11の仰俯角(θ)を所定の発電用角度(例えば、50[°]〜60[°])に設定する(ステップS6)。
【0032】
本実施形態では、ステップS3の処理後にステップS5の処理又はステップS6の処理が行われる。すなわち、ステップS3の処理によって積雪防止部材17に積もった雪Sが落とされた後、太陽電池パネル11の仰俯角は時間帯に応じた仰俯角に戻される。
【0033】
図8に示すフローチャートには便宜上ステップS5又はステップS6の処理後に終了(エンド)が記載されているが、実際には、制御部42は、図8に示すフローチャートに基づいた処理をループさせている。すなわち、制御部42は、積雪が検知された場合に太陽電池パネル11を排雪角度にして雪Sを落とした後に太陽電池パネル11の仰俯角を時間帯に応じた俯仰角に再設定する。また、制御部42は、積雪が検知されていない場合には太陽が地平線の上に現れているか否かについて変化が起こらない限り太陽電池パネル11の俯仰角を維持し、太陽が地平線の上に現れているか否かについて変化が起こった場合に太陽電池パネル11の俯仰角を切り替える。
【0034】
なお、ステップS1の処理による情報の更新頻度は、ステップS2以降の処理のループ頻度よりも少なくてよい。すなわち、ステップS1の処理の実施タイミングは、情報の更新が行われるタイミングに応じたタイミングのみであってよい。
【0035】
以上、本実施形態によれば、太陽電池パネル11の表面Fが太陽の出現方向に向いている場合に太陽電池パネル11の上側に位置するよう設けられて先端が太陽電池パネル11の表面F側に延出する櫛歯状の積雪防止部材17によって太陽電池パネル11の表面Fへの積雪を抑制することができる。また、積雪防止部材17への積雪が検知された場合、駆動部12を動作させて積雪防止部材17の延出方向を鉛直方向に近づけるように太陽電池パネル11の角度を変更するので、太陽電池パネル11の角度制御を以て積雪防止部材17への積雪の継続を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、作業者の手を煩わせることなく太陽電池パネル11への積雪を抑制することができる。よって、本実施形態によれば、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池パネル11の管理がより容易になる。
【0036】
また、太陽が地平線の上に現れていない時間帯における太陽電池パネル11の角度を水平線に対して鉛直に立設する角度にするので、太陽電池による発電が実質的に期待できない時間帯に雪が降った場合における太陽電池パネル11の表面Fへの積雪を抑制することができる。よって、本実施形態によれば、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池パネル11の管理がより容易になる。
【0037】
特に、山奥のように太陽電池パネル11の周囲に複数の樹木等が立っているような場所では、地面が係る樹木等に覆われやすいことから、日光の散乱光のうち、地面に照り返されて太陽電池パネル11に到達する経路を辿る散乱光を得ることが難しい。このような場所では、散乱光による太陽電池パネル11の温度上昇が生じ難い。このため、太陽電池パネル11に雪が積もった場合、散乱光による温度上昇によって雪解けが生じることで自然に太陽電池パネル11から雪が崩落するという現象の発生を期待することが困難である。すなわち、太陽電池パネル11に一度雪が積もってしまうと、係る雪は比較的長い間太陽電池パネル11に積もったままになり易い。よって、山奥等の場所で一度太陽電池パネル11に雪が積もると、太陽電池パネル11の発電能力を復帰させるために作業者が太陽電池パネル11の設置場所まで赴かなければならなくなる。本実施形態によれば、制御装置30が通信を介して発電装置10の駆動部12を動作させることから、たとえ山奥等、雪解けが生じにくい場所であっても、太陽電池パネル11の角度制御を以て太陽電池パネル11への積雪の継続を抑制することができる。また、積雪防止部材17があること及び日没時間帯に太陽電池パネル11を水平線に対して鉛直に立設する角度にすることで、太陽電池パネル11の表面Fに対する積雪を抑制することができる。よって、作業者が太陽電池パネル11を含む発電装置10の設置場所まで赴かなければならない事態の発生を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、降雪が生じ得る地域に設置されている太陽電池の管理がより容易になる。
【0038】
(変形例)
次に、本発明の実施形態の変形例について説明する。図9は、変形例に係る太陽電池パネル11の角度制御システム(制御システム1A)の主要構成を示すブロック図である。図10は、変形例に係る発電装置10Aの構成の一例を模式的に示す斜視図である。図9図10に示すように、本実施形態の発電装置10Aは、発電装置10が備える構成に加えて、角度センサ51を備えていてもよい。角度センサ51は、太陽電池パネル11の仰俯角を検知する。具体的には、角度センサ51は、例えば、回動軸11bの回動角度を検知するロータリエンコーダを有する。角度センサ51は、検知した回動軸11bの回動角度を示す情報を出力する。回動角度を示す情報は、通信部21を介して制御装置30に送信される。
【0039】
変形例では、制御部42による太陽電池パネル11の角度制御が行われた場合、角度センサ51が回動軸11bの回動角度を示す情報をフィードバックし、制御部42が係るフィードバックに基づいて再度角度制御を行うか否かを判定する。これによって、より高い精度で太陽電池パネル11の角度制御を行うことができる。
【0040】
また、図9図10に示すように、本実施形態の発電装置10Aは、照度センサ52を備えていてもよい。照度センサ52は、例えば入射した光の強度に応じた電流を生じさせる受光素子等を有し、係る電力の有無、大小に基づいて照度センサ52が取り付けられた箇所における照度を示す情報を出力する。照度センサ52は、太陽電池パネル11の表面F側に設けられる。より具体的には、照度センサ52は、例えば長方形状の太陽電池パネル11の表面F側の四隅に設けられるが、これは照度センサ52の配置の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。照度センサ52により検知された照度を示す情報は、通信部21を介して制御装置30に送信される。
【0041】
照度センサ52が設けられた位置に雪が積もった場合、照度センサ52に雪が積もっていない場合に比して照度センサ52が検知する照度は弱くなる。そこで、変形例では、照度センサ52に雪が積もった場合に検知される照度を示す情報(積雪情報)を予め用意し、記憶部32等、制御装置30がデータを読み出し可能な構成に記憶させている。制御部42は、照度センサ52により検知された照度を示す情報と積雪情報との比較結果に基づいて太陽電池パネル11の表面に雪が積もったか否か判定する。太陽電池パネル11の表面に雪が積もったと判定された場合、制御部42は、太陽電池パネル11の表面に積もった雪を落とすための角度制御を行う。具体的には、制御部42は、例えば太陽電池パネル11の仰俯角を180[°]にするよう駆動部12を動作させる。これによって、太陽電池パネル11の表面に積もった雪を落としやすくなる。太陽電池パネル11の仰俯角を180[°]にした後、制御部42は、雪を落とすための角度制御の実行前の角度に太陽電池パネル11の仰俯角を戻すようにしてもよいし、90[°]等、太陽電池パネル11に雪がより積もりにくい角度にするようにしてもよい。
【0042】
また、発電装置10Aは、太陽電池パネル11の角度について、仰俯角に限らず、方位角を変更可能に設けられていてもよい。具体的には、図10に示すように、駆動部12は、駆動量に応じて太陽電池パネル11の仰俯角を変化させる第1電動機12cと、駆動量に応じて太陽電池パネル11の方位角を変化させる第2電動機12dとを有していてもよい。第1電動機12c及び第2電動機12dは、例えば、上記の実施形態における電動機12aと同様、ステッピングモーター等の同期電動機である。駆動部12が第2電動機12dを有する場合、支柱16は、柱の中心軸を中心に回動可能に設けられる。係る支柱16は、第2電動機12dの回転子と連結されることで第2電動機12dの駆動量に応じて回動する。
【0043】
図11図13は、季節によって変化する太陽電池パネル11の周囲の環境の一例を示す模式図である。図14は、図11に示す樹木Wが成長した一例を示す模式図である。例えば、発電装置10A付近に生えていた樹木Wに生い茂っていた葉L(図11参照)が、落葉の季節(冬等)になって散ることで、樹木Wによる遮光の条件が変化することがある(図12参照)。また、樹木Wに雪Sが積もることによって、樹木Wによる遮光の条件が変化することがある(図13参照)。また、樹木Wが成長してより大きくなることによって、樹木Wによる遮光の条件が変化することがある(図14参照)。樹木Wによる遮光の条件が変化すると、太陽電池パネル11まで届く日光の照射に係る条件(日照条件)が変化することがある。発電装置10Aが設置される屋外における太陽電池パネル11の日照条件は、図11図14を参照して説明した例に限らず、季節の変化、時間の経過、周囲の開発等の諸条件によって変化することがある。
【0044】
このような日照条件の変化に鑑み、太陽電池パネル11がより良好な日照条件下で発電を行うための制御を行ってもよい。具体的には、取得部41が、照度センサ52により検知された照度を示す情報を取得し、制御部42が、照度を示す情報に基づいて太陽電池パネル11の角度を決定するようにしてもよい。
【0045】
より具体的には、制御部42は、例えば、第2電動機12dを動作させて太陽電池パネル11が取り得る方位角を一巡させるスキャニングを行う。係るスキャニング中、取得部41は逐次照度センサ52により検知された照度を示す情報を取得する。制御部42は、スキャニング中、照度センサ52により検知された照度のうち最も良好な日照条件下にあることを示す照度が得られたタイミングにおける方位角を示す情報を保持する。スキャニングの完了後、制御部42は、太陽電池パネル11の方位角を保持されていた方位角に設定するよう第2電動機12dを動作させる。
【0046】
「最も良好な日照条件下にあることを示す照度」とは、例えば複数の照度センサ52(例えば、太陽電池パネル11の表面F側の四隅に設けられた4つの照度センサ52)により検知された照度の平均値が最も高い場合の照度である。さらに、係る複数の照度センサ52のうち一定数以上(例えば、全て)の照度センサ52が、予め定められた最低照度を超える照度を検知していることを「最も良好な日照条件下にあることを示す照度」とする条件に加えてもよい。係る条件が加わることで、太陽電池パネル11の一部分が日陰に入ることをより確実に抑制することができる。
【0047】
以上、方位角について照度センサ52により検知された照度に基づいた角度制御の例を示したが、仰俯角についても同様にスキャニング及び角度の決定を行うようにしてもよい。スキャニングは無段階制御であってもよいし、予め定められた所定数の定位置に限った角度制御であってもよい。
【0048】
なお、上記の実施形態及び変形例はあくまで一例であり、本発明の技術的特徴を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。図15は、太陽電池パネル11を支持する構造の別の一例を示す模式図である。例えば、太陽電池パネル11の仰俯角を変更可能に支持する具体的構成は、図2等に示す構成に限らず、適宜変更可能である。例えば、図15に示すように、太陽電池パネル11は、立設する支柱16から側方に延出する延出部15Aの先端側で回動可能に支持されていてもよい。この場合、例えば180[°]を超えた角度となるよう太陽電池パネル11の仰俯角を設定することで、積雪防止部材17の延出方向を鉛直方向に近づけるように太陽電池パネル11の角度を変更することができ、積雪防止部材17に積もった雪を落とすことができる。
【0049】
また、上記の実施形態及び変形例における制御装置30は、いわゆるソフトウェア処理によって取得部41及び制御部42として機能する情報処理装置であったが、これは制御装置30の具体的形態の一例であってこれに限られるものでない。制御装置30が備える取得部41、制御部42の少なくとも一方は、専用のハードウェアであってもよい。
【0050】
また、制御部42は、複数の発電装置10,10Aの各々が有する太陽電池パネル11の角度制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【0051】
1,1A 太陽電池パネルの角度制御システム(制御システム)
10,10A 発電装置
11 太陽電池パネル
11a 太陽電池アレイ
11b 回動軸
12 駆動部
12a 電動機
12b コントローラ
12c 第1電動機
12d 第2電動機
13 検知部
13a センサ
14 蓄電池
15 下枠体
15A 延出部
16 支柱
17 積雪防止部材
21,22 通信部
30 制御装置
31 演算部
32 記憶部
33 計時部
41 取得部
42 制御部
51 角度センサ
52 照度センサ
E 電気
F 表面
N 通信回線
L 葉
S 雪
W 樹木
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15