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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023162069
(43)【公開日】2023-11-08
(54)【発明の名称】太陽電池システム
(51)【国際特許分類】
   H02S 20/10 20140101AFI20231031BHJP
【FI】
H02S20/10 U
H02S20/10 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022072786
(22)【出願日】2022-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 久人
(72)【発明者】
【氏名】相原 知子
(57)【要約】
【課題】太陽電池モジュールの下方の空間を利用可能としつつ、低コストで浮き上がりを防止可能な太陽電池システムを提供すること。
【解決手段】太陽電池システム1は、太陽光により発電する太陽電池モジュール11を備える。この太陽電池システム1は、農地の地表面2上に設けられた支持架台10と、支持架台10の上に設置された太陽電池モジュール11と、太陽電池モジュール11に作用する風力を低減する第1風力低減装置12と、を備える。第1風力低減装置12は、太陽電池モジュール11の下方で支持架台10に固定された、南側から北側に向かうに従って下がる板材である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の太陽電池モジュールを備える太陽電池システムであって、
床面上に設けられた支持架台と、
前記支持架台の上に設置された太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールに作用する風力を低減する第1風力低減装置および/または第2風力低減装置と、を備え、
前記第1風力低減装置は、前記太陽電池モジュールの下方で前記支持架台に固定された、南側から北側に向かうに従って下がる板材または膜材であり、
前記第2風力低減装置は、前記支持架台の北側面に沿って前記支持架台から離れて設けられた支柱と、前記支柱に開閉可能に設けられた板材または前記支柱に折り畳みおよび展張可能に設けられた膜材と、を備えることを特徴とする太陽電池システム。
【請求項2】
前記第1風力低減装置は、前記太陽電池モジュールの北側の外縁部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池システム。
【請求項3】
前記支持架台が設けられる床面は、農地の地表面または駐車場の舗装面であることを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽光により発電する太陽電池モジュールを備える太陽電池システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、駐車場の床面の上方に太陽電池モジュールを設置することが行われている(特許文献1、2参照)。
特許文献1には、駐車場に設けられたソーラーパネル支持構造体と、このソーラーパネル支持構造体の上面に取り付けられたソーラーパネルと、を備えたソーラーパネルの支持構造が示されている。
特許文献2には、複数の太陽電池アレイを複数列に配置した太陽電池アレイ群が示されている。この太陽電池アレイ群の後面側および側面側は、防風体で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014-122493号公報
【特許文献2】特開2016-214063号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、太陽電池モジュールの下方の空間を利用可能としつつ、低コストで浮き上がりを防止可能な、太陽電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第1の発明の太陽電池システム(例えば、後述の太陽電池システム1、1A、1B、1C)は、複数の太陽電池モジュール(例えば、後述の太陽電池モジュール11)を備える太陽電池システムであって、床面(例えば、後述の農地の地表面2)上に設けられた支持架台(例えば、後述の支持架台10)と、前記支持架台の上に設置された太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールに作用する風力を低減する第1風力低減装置(例えば、後述の第1風力低減装置12)および/または第2風力低減装置(例えば、後述の第2風力低減装置13、13B、13C)と、を備え、前記第1風力低減装置は、前記太陽電池モジュールの下方で前記支持架台に固定された、南側から北側に向かうに従って下がる板材または膜材であり、前記第2風力低減装置は、前記支持架台の北側側面に沿って前記支持架台から離れて設けられた支柱(例えば、後述の支柱40、50)と、前記支柱に開閉可能に設けられた板材(例えば、後述の板材41)または前記支柱に折り畳みおよび展張可能に設けられた膜材(例えば、後述の膜材51)と、を備えることを特徴とする。
【0006】
この発明によれば、太陽電池モジュールの下方の支持架台に、南側から北側に向かうに従って下がる板材または膜材である第1風力低減装置を設けた。よって、北風によりこの第1風力低減装置に下向きの力が作用するので、北風により太陽電池モジュールに大きな上向きの力が作用した場合でも、太陽電池モジュールに作用する上向きの力と第1風力低減装置に作用する下向きの力とが相殺されて、太陽電池システムの浮き上がりが防止される。
また、太陽電池モジュールの北側に、板材または膜材である第2風力低減装置を設けた。この第2風力低減装置により、太陽電池モジュールの下面に流れ込む風量が低減するので、太陽電池モジュールに作用する上向きの力が低減し、太陽電池システムの浮き上がりを防止できる。
具体的には、第2風力低減装置を支柱と支柱に開閉可能に設けられた板材とを含んで構成した場合、北風がそれほど強くない状態では、板材を開いておき、太陽電池モジュール直下の空間の通気性を確保する。一方、北風が強くなった場合には、板材を閉じて北風を遮ることで、太陽電池モジュールの下面に流れ込む風量を低減させて、太陽電池システムの浮き上がりを防止できる。
また、第2風力低減装置を支柱と支柱に折り畳みおよび展張可能に設けられた膜材とを含んで構成した場合、北風がそれほど強くない状態では、膜材を折り畳んでおき、太陽電池モジュール直下の空間の通気性を確保する。一方、北風が強くなった場合には、膜材を展張して北風を遮ることで、太陽電池モジュールの下面に流れ込む風量を低減させて、太陽電池システムの浮き上がりを防止できる。
したがって、風力低減装置を小型化できるから、風力低減装置にかかる材料費や施工費を低減して、低コストで太陽電池システムの浮き上がりを防止できる。さらに、支持架台の上に太陽電池モジュールを設置することで、太陽電池モジュールの下方の空間が利用可能となる。
【0007】
第2の発明の太陽電池システムは、前記第1風力低減装置は、前記太陽電池モジュールの北側の外縁部(例えば、後述の外縁部14)に配置されていることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、太陽電池モジュールの設置場所の風環境を考慮し、太陽電池モジュールの北側の外縁部に、第1風力低減装置を設けた。よって、複数並べて配置された太陽電池モジュールの周囲に全周に亘って風力低減装置を配置した場合と比べて、風力低減装置の設置コストを低減しつつ、太陽電池モジュールに作用する風力を効率良く低減させることができる。
【0009】
第3の発明の太陽電池システムは、前記支持架台が設けられる床面は、農地の地表面または駐車場の舗装面であることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、農地の地表面または駐車場の舗装面の上に支持架台を設置したので、太陽電池モジュールで発電を行いながら、太陽電池モジュール直下の空間を農地や駐車場として利用できる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、太陽電池モジュールの下方の空間を利用可能としつつ、低コストで浮き上がりを防止可能な、太陽電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の第1実施形態に係る太陽電池システムの斜視図である。
図2】第1実施形態に係る太陽電池システムの北側から視た側面図である。
図3】第1実施形態に係る太陽電池システムの西側から視た側面図である。
図4】第1実施形態に係る太陽電池システムに北風が吹き込んだ場合の風の流れを示す図である。
図5】最北の太陽電池モジュールおよび第1風力低減装置に風を吹き付けたシミュレーション結果である(流速ベクトル)。
図6】最北の太陽電池モジュールおよび第1風力低減装置に風を吹き付けたシミュレーション結果である(周辺気圧分布)。
図7】本発明の第2実施形態に係る太陽電池システムの斜視図である。
図8】第2実施形態に係る太陽電池システムの北側から視た側面図である。
図9】第2実施形態に係る太陽電池システムの西側から視た側面図である。
図10】第2実施形態に係る太陽電池システムの模型の図面代用写真である。
図11】本発明の第3実施形態に係る太陽電池システムの西側から視た側面図である。
図12】第3実施形態に係る第2風力低減装置の動作を示す側面図である。
図13】第3実施形態に係る太陽電池システムの模型の図面代用写真である。
図14】本発明の第4実施形態に係る太陽電池システムの西側から視た側面図である。
図15】第4実施形態に係る第2風力低減装置の動作を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、支持架台の上に設けられた複数の太陽電池モジュールを備える太陽電池システムであり、太陽電池モジュールに作用する風力を低減するために、太陽電池モジュールの下方に設置された板材または膜材からなる第1風力低減装置、および、支持架台の北側側面に沿って設けられた板材または膜材を含む第2風力低減装置のうち少なくとも一方を備えている。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池システム1の斜視図である。図2は、太陽電池システム1の北側から視た側面図である。図3は、太陽電池システム1の西側から視た側面図である。
太陽電池システム1は、床面としての農地の地表面2上に設けられた支持架台10と、支持架台10の上面に複数並んで設置された太陽光により発電する太陽電池モジュール11と、これら太陽電池モジュール11に作用する風力を低減する複数の第1風力低減装置12を備える。
支持架台10は、農地の地表面2上に設けられて鉛直方向に延びる複数の支柱20と、支柱20同士の間に架設されて桁行方向に延びる第1水平梁21と、支柱20同士の間に架設されて梁間方向に延びる第2水平梁22と、を備える。
【0014】
太陽電池モジュール11は、板状であり、第1水平梁21および第2水平梁22の上に設置されている。これら太陽電池モジュール11は、南側から北側に向かうに従って上がるように傾斜して配置されている。具体的には、太陽電池モジュール11の水平面に対する傾斜角θ(図4参照)は、5°~20°程度である。
第1風力低減装置12は、支持架台10の北側の側面である外縁部14に沿って設けられており、南側から北側に向かうに従って下がる板材である。この第1風力低減装置12は、最北の太陽電池モジュール11の下方で支持架台10の第2水平梁22に固定されている。
【0015】
図4に示すように、太陽電池システム1に北風が吹き込むと、この北風により、最北の太陽電池モジュール11の下面が風圧で上に押し上げられる(正圧)とともに、この太陽電池モジュール11の上面が風圧で上方に引き上げられる(負圧)。また、この北風により、第1風力低減装置12の上面が風圧で下に押し下げられる(正圧)とともに、この第1風力低減装置12の下面が風圧で下方に引き下げられる(負圧)。
仮想空間上で最北の太陽電池モジュールおよび第1風力低減装置をモデル化し、このモデル化した最北の太陽電池モジュールおよび第1風力低減装置に北風を吹き付けるコンピュータ・シミュレーションを行った。図5は、シミュレーション結果としての流速ベクトルを示す図である。図6は、シミュレーション結果としての周辺気圧分布を示す図である。図5および図6より、最北の太陽電池モジュールに上向きの力が加わり、第1風力低減装置に下向きの力が加わることが判る。
【0016】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)太陽電池モジュール11の下方の支持架台10に、南側から北側に向かうに従って下がる板状の部材である第1風力低減装置12を設けた。よって、北風によりこの第1風力低減装置12に下向きの力が作用するので、北風により太陽電池モジュール11に大きな上向きの力が作用した場合でも、太陽電池モジュール11に作用する上向きの力と第1風力低減装置12に作用する下向きの力とが相殺されて、太陽電池システム1の浮き上がりが防止される。
したがって、第1風力低減装置12を小型化できるから、第1風力低減装置12にかかる材料費や施工費を低減して、低コストで太陽電池システムの浮き上がりを防止できる。さらに、支持架台10の上に太陽電池モジュール11を設置することで、太陽電池モジュール11の下方の空間が利用可能となる。
【0017】
(2)農地の地表面の上に支持架台10を設置したので、太陽電池モジュール11で発電を行いながら、太陽電池モジュール11直下の空間を農地として利用できる。
【0018】
〔第2実施形態〕
図7は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池システム1Aの斜視図である。図8は、太陽電池システム1Aの北側から視た側面図である。図9は、太陽電池システム1Aの西側から視た側面図である。
本実施形態では、第1風力低減装置12の代わりに、第2風力低減装置13を設けた点が、第1実施形態と異なる。
第2風力低減装置13は、支持架台10の北側側面に沿って支持架台10から離れて設けられている。この第2風力低減装置13は、農地の地表面2上に設けられた支柱30と、支柱30に開閉可能に設けられて太陽電池モジュール11の高さから所定寸法hだけ下方に延びる板材31と、を備える。第2風力低減装置13は、図10に示すように、太陽電池モジュール11の下面に向かう北風を太陽電池モジュール11の上面に流すものである。
【0019】
本実施形態によれば、上述の(2)の効果に加えて、以下のような効果がある。
(3)太陽電池モジュール11の北側に、太陽電池モジュールの高さから所定寸法hだけ下方に延びる板材31を含む第2風力低減装置13を設けた。この第2風力低減装置13により、太陽電池モジュール11の下面に向かう北風が太陽電池モジュール11の上面に流れて、その結果、太陽電池モジュール11の下面に流れ込む風量が低減されるから、太陽電池システム1の浮き上がりを防止できる。
したがって、第2風力低減装置13を小型化できるから、第2風力低減装置13にかかる材料費や施工費を低減して、低コストで太陽電池システム1の浮き上がりを防止できる。さらに、支持架台10の上に太陽電池モジュール11を設置することで、太陽電池モジュール11の下方の空間が利用可能となる。
【0020】
〔第3実施形態〕
図11は、本発明の第3実施形態に係る太陽電池システム1Bの西側から視た側面図である。
本実施形態では、第2風力低減装置13Bの構成が、第2実施形態と異なる。
すなわち、第2風力低減装置13Bは、支柱40と、支柱40に開閉可能に複数段設けられた板材41と、支柱40の上端部に設けられて板材41を閉じるトリガー42と、を備える。
各板材41は、支柱40に水平方向を回転軸Pとして開閉可能に支持されており、北風がそれほど強くない場合、図12(a)に示すように、開いた状態である。これにより、図13にも示すように、太陽電池モジュール11の直下の空間に北風が流れ込む。
トリガー42は、支柱40に水平方向を回転軸Qとして開閉可能に支持されており、北風がそれほど強くない場合では、図12(a)に示すように、閉じた状態である。
このトリガー42は、図示しないワイヤ等で各板材41に連結されており、図12(b)に示すように、北風が強くなってトリガー42が風圧で開くと、各板材41が閉じるようになっている。板材41が閉じると、板材41全体の高さは、地表面から太陽電池モジュール11までの所定寸法hとなる。
【0021】
本実施形態によれば、上述の(2)の効果に加えて、以下のような効果がある。
(4)第2風力低減装置13Bを支柱40と支柱40に開閉可能に設けられた板材41とを含んで構成し、北風がそれほど強くない場合は、板材41を開いておくことで、太陽電池モジュール11直下の空間の通気性を確保できる。一方、北風が強くなった場合には、板材41を閉じて北風を遮ることで、太陽電池モジュール11の下面に流れ込む風量を低減させて、太陽電池システム1の浮き上がりを防止できる。
したがって、第2風力低減装置13Bを小型化できるから、第2風力低減装置13Bにかかる材料費や施工費を低減して、低コストで太陽電池システム1Bの浮き上がりを防止できる。さらに、支持架台10の上に太陽電池モジュール11を設置することで、太陽電池モジュール11の下方の空間が利用可能となる。
【0022】
〔第4実施形態〕
図14は、本発明の第4実施形態に係る太陽電池システム1Cの西側から視た側面図である。
本実施形態では、第2風力低減装置13Cの構成が、第2実施形態と異なる。
すなわち、第2風力低減装置13Cは、図15(a)にも示すように、支柱50と、支柱50の上端に折り畳まれた状態で支持された膜材51と、この膜材51を展張させるトリガー52と、を備える。
膜材51は、図15(a)に示すように、折り畳まれた状態で、ワイヤ53で束ねられている。
トリガー52は、支持架台10の上端に連結されるとともに、膜材51を束ねているワイヤ53に連結されている。北風が強くなって風圧で支持架台10が揺れると、図15(b)に示すように、トリガー52が引っ張られて、膜材51を束ねているワイヤ53がほどけて、膜材51が展張するようになっている。膜材51が展開すると、膜材51の高さは、地表面から太陽電池モジュール11までの所定寸法hとなる。
【0023】
本実施形態によれば、上述の(2)の効果に加えて、以下のような効果がある。
(5)第2風力低減装置13Cを支柱50と支柱50に折り畳みおよび展張可能に設けられた膜材51とを含んで構成し、北風がそれほど強くない場合は、膜材51を折り畳んでおき、太陽電池モジュール11直下の空間の通気性を確保する。一方、北風が強くなった場合には、膜材51を展張して北風を遮ることで、太陽電池モジュール11の下面に流れ込む風量を低減させて、太陽電池モジュール11の浮き上がりを防止できる。
したがって、第2風力低減装置13Cを小型化できるから、第2風力低減装置13Cにかかる材料費や施工費を低減して、低コストで太陽電池システム1Cの浮き上がりを防止できる。さらに、支持架台10の上に太陽電池モジュール11を設置することで、太陽電池モジュール11の下方の空間が利用可能となる。
【0024】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の第1実施形態では、第1風力低減装置12を板材としたが、これに限らず、膜材としてもよい。
また、上述の各実施形態では、支持架台10を農地の地表面2上に設けたが、これに限らず、支持架台を駐車場の舗装面上に設けてもよい。
また、上述の第1実施形態では、第1風力低減装置12のみを設け、第2~4実施形態では、第2風力低減装置13、13B、13Cのみを設けたが、これに限らず、第1風力低減装置12および第2風力低減装置13、13B、13の両方を設けてもよい。
【符号の説明】
【0025】
1、1A、1B、1C…太陽電池システム 2…農地の地表面(床面)
10…支持架台 11…太陽電池モジュール 12…第1風力低減装置
13、13B、13C…第2風力低減装置 14…外縁部
20…支柱 21…第1水平梁 22…第2水平梁
30…支柱 31…板材
40…支柱 41…板材 42…トリガー
50…支柱 51…膜材 52…トリガー 53…ワイヤ
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