特許 7347737 ソーラーシェアリングシステム

(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】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】ソーラーシェアリングシステム

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/20 20060101AFI20230912BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20230912BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20230912BHJP

   H02S 20/10 20140101ALI20230912BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20230912BHJP

【ＦＩ】

A01G9/20 B

H01M8/00 Z

H01M8/04 Z

H02S20/10 C

H02S20/10 T

H01M8/12 101

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020152130

(22)【出願日】2020-09-10

(65)【公開番号】P2022046201

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2021-04-13

【審判番号】

【審判請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】310011549

【氏名又は名称】株式会社光エンジニア

(74)【代理人】

【識別番号】100092691

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 勇治

(72)【発明者】

【氏名】江部 巳春

【合議体】

【審判長】前川 慎喜

【審判官】津熊 哲朗

【審判官】土屋 真理子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２５８３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１５２３６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１７４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４７－８６２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０９８６１７８２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００３－２５０３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－１２３１３０（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－１１４１０（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

A01G 7/00-7/06

A01G 9/14-9/26

H01M 8/00

H01M 8/04

H01M 8/12

H02S 20/10

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作物を栽培する農地に設置される複数の支柱及び屋根材からなる架台と、該架台に太陽電池モジュールを備えてなり、上記架台の屋根材の屋根勾配の軒先部分に雨樋装置を配置し、上記農地に該雨樋装置からの雨水を貯留する貯水槽を設置し、雨樋装置と貯水槽との間に縦樋が設けられ、貯水槽に補助の水道水を供給する水路管及び溢流管を設け、該架台に作物に栽培用のＬＥＤ光を照射するＬＥＤ栽培装置を設置し、上記貯水槽に水中ポンプを設置すると共に該作物に該貯水槽の水を供給する複数個の散水ノズルを該架台に配置してなる散水栽培装置を設置し、該架台に空気供給源に接続された空気噴出管を設置すると共に該架台と該農地との間を該架台に設置した空気噴出管の噴出穴からの空気流で遮断して栽培空間を形成するエアーカーテン装置を配置し、該太陽電池モジュールからの直流電力を交流電力に変換するＰＶインバータ及び、電力会社からの電気を買ったり、太陽光発電で余った電気を余剰電力として売電したりする際の電力系統との連係保護機能並びに、災害や雷などによる停電時でも太陽光発電の電気を使用できる自立運転機能を備えてなるパワーコンディショナを配置し、水素ガスにより発電する燃料電池を配置し、上記太陽電池モジュールからの電力により水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を配置し、該水素ガス発生装置からの水素ガスを上記燃料電池に供給し、上記栽培空間に複数個の温水管及び循環管を配置し、該燃料電池から排出される温水を貯留する温水タンクを配置し、該温水タンク内の温水をポンプにより該温水管及び循環管で循環させ、該温水を利用して上記栽培空間を温室化する温水循環装置を配設し、該燃料電池からの電力を上記ＬＥＤ栽培装置、上記散水栽培装置、上記エアーカーテン装置及び温水循環装置に供給してなることを特徴とするソーラーシェアリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農業と太陽光発電を同時に行うソーラーシェアリングシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のソーラーシェアリングシステムとして、作物を栽培する農地に設置される架台と、架台に太陽電池モジュールを備え、上記架台に雨樋装置を配置し、架台に作物にＬＥＤ光を照射するＬＥＤ栽培装置及び作物に散水する散水栽培装置を設置してなる構造のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実用新案登録第３１９２９８４号

【文献】特許第５９６０３３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら上記従来構造の場合、作物に対する雨水利用及び、架台と農地との間の栽培空間の温室化並びに、上記ＬＥＤ栽培装置、上記散水栽培装置の電力の確保に不十分なことがあるという不都合を有している。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の発明は、作物を栽培する農地に設置される複数の支柱及び屋根材からなる架台と、該架台に太陽電池モジュールを備えてなり、上記架台の屋根材の屋根勾配の軒先部分に雨樋装置を配置し、上記農地に該雨樋装置からの雨水を貯留する貯水槽を設置し、雨樋装置と貯水槽との間に縦樋が設けられ、貯水槽に補助の水道水を供給する水路管及び溢流管を設け、該架台に作物に栽培用のＬＥＤ光を照射するＬＥＤ栽培装置を設置し、上記貯水槽に水中ポンプを設置すると共に該作物に該貯水槽の水を供給する複数個の散水ノズルを該架台に配置してなる散水栽培装置を設置し、該架台に空気供給源に接続された空気噴出管を設置すると共に該架台と該農地との間を該架台に設置した空気噴出管の噴出穴からの空気流で遮断して栽培空間を形成するエアーカーテン装置を配置し、該太陽電池モジュールからの直流電力を交流電力に変換するＰＶインバータ及び、電力会社からの電気を買ったり、太陽光発電で余った電気を余剰電力として売電したりする際の電力系統との連係保護機能並びに、災害や雷などによる停電時でも太陽光発電の電気を使用できる自立運転機能を備えてなるパワーコンディショナを配置し、水素ガスにより発電する燃料電池を配置し、上記太陽電池モジュールからの電力により水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を配置し、該水素ガス発生装置からの水素ガスを上記燃料電池に供給し、上記栽培空間に複数個の温水管及び循環管を配置し、該燃料電池から排出される温水を貯留する温水タンクを配置し、該温水タンク内の温水をポンプにより該温水管及び循環管で循環させ、該温水を利用して上記栽培空間を温室化する温水循環装置を配設し、該燃料電池からの電力を上記ＬＥＤ栽培装置、上記散水栽培装置、上記エアーカーテン装置及び温水循環装置に供給してなることを特徴とするソーラーシェアリングシステムにある。

【発明の効果】

【0006】

本発明は上述の如く、請求項１記載の発明にあっては、作物を栽培する農地に複数の支柱及び屋根材からなる架台が設置され、架台に太陽電池モジュールが配置され、架台の屋根材の屋根勾配の軒先部分に雨樋装置が配置され、農地に雨樋装置からの雨水を貯留する貯水槽が設置され、雨樋装置と貯水槽との間に縦樋が設けられ、貯水槽に補助の水道水を供給する水路管及び溢流管が設けられ、架台に作物に栽培用のＬＥＤ光を照射するＬＥＤ栽培装置が設置され、上記貯水槽に水中ポンプが設置されると共に作物に貯水槽の水を供給する複数個の散水ノズルを架台に配置してなる散水栽培装置が設置され、かつ、架台に空気供給源に接続された空気噴出管が設置されると共に架台と上記農地との間を架台に設置した空気噴出管の噴出穴からの空気流で遮断して栽培空間を形成するエアーカーテン装置が配置され、太陽電池モジュールからの直流電力を交流電力に変換するＰＶインバータ及び、電力会社からの電気を買ったり、太陽光発電で余った電気を余剰電力として売電したりする際の電力系統との連係保護機能並びに、災害や雷などによる停電時でも太陽光発電の電気を使用できる自立運転機能を備えてなるパワーコンディショナが配置され、上記ＬＥＤ栽培装置、上記散水栽培装置及び上記エアーカーテン装置に太陽電池モジュールからの電力が供給されることになり、夜間や冬期間での日照不足や灌水不足を解消することができると共に栽培空間内への害虫の侵入を防ぐことができ、農地における作物の栽培を良好に行うことができ、さらに、水素ガスにより発電する燃料電池を配置し、燃料電池からの電力を上記ＬＥＤ栽培装置、上記散水栽培装置、上記エアーカーテン装置及び温水循環装置に供給し、上記栽培空間に複数個の温水管及び循環管を配置し、燃料電池から排出される温水をポンプを貯留する温水タンクを配置し、温水タンク内の温水をポンプにより温水管及び循環管で循環させ、温水を利用して温水循環装置により上記栽培空間に温水を循環して栽培空間の温室化を図ることができ、作物の栽培を良好に行うことができ、作物の収穫量を向上することができ、さらに、上記太陽電池モジュールからの電力により水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を配置し、水素ガス発生装置からの水素ガスを上記燃料電池に供給するから、燃料電池により確実に発電させることができ、太陽電池モジュール及び燃料電池により電力を得ることができ、農業と太陽光発電を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施の形態例の構成系統図である。

【図2】本発明の実施の形態例の説明側面図である。

【図3】本発明の実施の形態例の拡大説明側面図である。

【図4】本発明の実施の形態例の拡大説明平面図である。

【図5】本発明の実施の形態例の拡大説明斜視図ある。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１乃至図５は本発明の実施の形態例であって、本発明のソーラーシェアリングシステムは、図２の如く、大別して、作物Ｗを栽培する農地Ｔに設置される架台１と、架台１に複数の太陽電池モジュールＳ・・を備え、架台１に雨樋装置２を配置し、農地Ｔに雨樋装置２からの雨水Ｍを貯留する貯水槽３を設置し、架台１に作物ＷにＬＥＤ光Ｌを照射するＬＥＤ栽培装置４及び作物Ｗに貯水槽３の水を供給する散水栽培装置５を設置し、架台１と上記農地Ｔとの間を空気流Ａで遮断して栽培空間Ｒを形成するエアーカーテン装置６を配置し、太陽電池モジュールＳ・・からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ７を配置し、上記ＬＥＤ栽培装置４、上記散水栽培装置５及び上記エアーカーテン装置６に太陽電池モジュールＳ・・からの電力Ｄを供給すると共に水素ガスＧにより発電する燃料電池ＦＣを配置し、燃料電池ＦＣから排出される温水Ｈを利用して上記栽培空間Ｒを温室化する温水循環装置８を配設し、燃料電池ＦＣからの電力Ｄを上記ＬＥＤ栽培装置４、上記散水栽培装置５、上記エアーカーテン装置６及び温水循環装置８に供給するように構成している。

【0009】

この場合、図３、図４の如く、上記架台１は上記農地Ｔに立設される複数の支柱１ａ・・、桟部材１ｂ・・及び屋根材１ｃ・・からなり、又、上記太陽電池モジュールＳは軽量かつフレキシブルにして、太陽光Ｅを電気エネルギーに変換する複数の太陽電池セルが内蔵されている。

【0010】

又、この場合、図３の如く、上記架台１の屋根材１ｃ・・の屋根勾配の軒先部分に雨樋装置２が配置され、一方、農地Ｔに雨樋装置２からの雨水Ｍを貯留する貯水槽３が設置され、雨樋装置２と貯水槽３との間に縦樋が２ａが設けられ、貯水槽３に補助の水道水を供給する水路管３ａ及び溢流管３ｂを設けて構成している。

【0011】

又、この場合、図３の如く、上記作物ＷにＬＥＤ光Ｌを照射するＬＥＤ栽培装置４は各種の作物Ｗの栽培に適する各種の波長のＬＥＤ（発光ダイオード）４ａが用いられ、又、上記作物Ｗに貯水槽３の雨水Ｍを供給する散水栽培装置５として、上記架台１に複数個の散水ノズルＮ・・を配置し、貯水槽３に水中ポンプ３ｃを設置し、水中ポンプ３ｃと散水ノズルＮ・・とを通水管３ｄ・・で接続し、水中ポンプ３ｃによりくみ上げた雨水Ｍを散水ノズルＮ・・から作物Ｗに散水するように構成されている。

【0012】

この場合、図３、図５の如く、上記エアーカーテン装置６は、上記架台１に複数個の空気噴出管６ａ・・が設置され、空気噴出管６ａ・・に送風機等の図外の空気供給源が接続され、複数個の空気噴出管６ａ・・の噴出穴６ｂ・・から空気流Ａが噴出され、架台１と上記農地Ｔとの間を空気流Ａで遮断して栽培空間Ｒを形成するように構成されている。

【0013】

又、この場合、上記パワーコンディショナ７は、上記太陽電池モジュールＳからの直流電力を交流電力に変換するＰＶインバータ及び、電力会社からの電気を買ったり、太陽光発電で余った電気を余剰電力として売電したりする際の電力系統７ａとの連係保護機能並びに、災害や雷などによる停電時でも太陽光発電の電気を使用できる自立運転機能を備えて構成されている。

【0014】

又、この場合、図２の如く、上記温水循環装置８は上記栽培空間Ｒに配置される複数個の温水管８ａ、循環管８ｂ及び上記燃料電池ＦＣから排出される温水Ｈを貯留する温水タンク８ｃからなり、上記燃料電池ＦＣから排出される温水タンク８ｃ内の温水Ｈをポンプ８ｄにより温水管８ａ及び循環管８ｂで循環させ、温水Ｈを利用して上記栽培空間Ｒを温室化するように構成している。

【0015】

又、この場合、上記燃料電池ＦＣとして、例えば、高効率の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられ、燃料極に燃料ガス（水素、一酸化炭素など）、空気極に空気（酸素）を供給して発電させる構造となっている。すなわち、内部改質反応によってセルスタックの内部で水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）となり、空気極側から電解質中を移動してくる酸素イオン（Ｏ_２－）が燃料極と電解質の界面で燃料の水素（Ｈ_２）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して電子（ｅ_－）を放出すると同時に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）あるいは二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成し、酸素イオン（Ｏ_２－）から放出された電子（ｅ_－）は空気極に移動し、空気極と電解質の界面で空気中の酸素（Ｏ_２）が移動してきた電子（ｅ_－）と反応して酸素イオン（Ｏ_２－）になり、酸素イオン（Ｏ_２－）は電解質中に取り込まれて燃料極側に移動し、電子（ｅ_－）が外部回路を移動して電気が流れ、発電反応を行うことになる。勿論、他の燃料電池や他の燃料ガスを用いることがある。

【0016】

９は水素ガス発生装置であって、図２の如く、上記燃料電池ＦＣに供給する水素ガスＧを発生させる構造となっており、水を電気分解して高純度の水素ガスＧを発生供給するオンサイト型水素発生装置が用いられている。なお、水素ガス発生装置９に代えて水素ガスボンベを用いることができる。

【0017】

この実施の形態例は上記構成であるから、図１、図２、図３の如く、作物Ｗを栽培する農地Ｔに架台１が設置され、架台１に太陽電池モジュールＳ・・が配置され、架台１に雨樋装置２が配置され、農地Ｔに雨樋装置２からの雨水Ｍを貯留する貯水槽３が設置され、架台１に作物ＷにＬＥＤ光Ｌを照射するＬＥＤ栽培装置４及び作物Ｗに貯水槽３の水を供給する散水栽培装置５が設置され、かつ、架台１と上記農地Ｔとの間を空気流Ａで遮断して栽培空間Ｒを形成するエアーカーテン装置６が配置され、太陽電池モジュールＳ・・からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ７が配置され、上記ＬＥＤ栽培装置４、上記散水栽培装置５及び上記エアーカーテン装置６に太陽電池モジュールＳ・・からの電力Ｄが供給されることになり、夜間や冬期間での日照不足や灌水不足を解消することができると共に栽培空間Ｒ内への害虫の侵入を防ぐことができ、農地Ｔにおける作物Ｗの栽培を良好に行うことができ、さらに、水素ガスＧにより発電する燃料電池ＦＣを配置し、燃料電池ＦＣからの電力Ｄを上記ＬＥＤ栽培装置４、上記散水栽培装置５、上記エアーカーテン装置６及び温水循環装置８に供給し、上記栽培空間Ｒに複数個の温水管８ａを配置し、燃料電池ＦＣから排出される温水Ｈをポンプ８ｄにより温水管８ａで循環させ、温水Ｈを利用して温水循環装置８により上記栽培空間Ｒに温水Ｈを循環して栽培空間Ｒの温室化を図ることができ、作物Ｗの栽培を良好に行うことができ、作物Ｗの収穫量を向上することができる。

【0018】

又、この場合、図１、図２の如く、上記太陽電池モジュールＳ・・からの電力Ｄにより水素ガスＧを発生させる水素ガス発生装置９を配置し、水素ガス発生装置９からの水素ガスＧを上記燃料電池ＦＣに供給するから、燃料電池ＦＣにより確実に発電させることができ、太陽電池モジュールＳ・・及び燃料電池ＦＣにより電力Ｄを得ることができ、農業と太陽光発電を確実に行うことができる。

【0019】

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、太陽電池モジュールＳ、ＬＥＤ光Ｌ、空気流Ａ、栽培空間Ｒ、燃料電池ＦＣ、温水Ｈ、架台１、雨樋装置２、貯水槽３、ＬＥＤ栽培装置４、散水栽培装置５、エアーカーテン装置６、パワーコンディショナ７、温水循環装置８、水素ガス発生装置９の構造等は適宜変更して設計される。

【0020】

以上、所期の目的を充分達成することができる。

【符号の説明】

【0021】

Ｗ 作物
Ｓ 太陽電池モジュール
Ｔ 農地
Ｍ 雨水
Ｌ ＬＥＤ光
Ａ 空気流
Ｒ 栽培空間
Ｇ 水素ガス
ＦＣ 燃料電池
Ｈ 温水
Ｄ 電力
Ｎ 散水ノズル
１ 架台
１ａ 支柱
１ｃ 屋根材
２ 雨樋装置
２ａ 縦樋
３ 貯水槽
３ａ 水路管
３ｂ 溢流管
３ｃ 水中ポンプ
４ ＬＥＤ栽培装置
５ 散水栽培装置
６ エアーカーテン装置
６ａ 空気噴出管
６ｂ 噴出穴
７ パワーコンディショナ
７ａ 電力系統
８ 温水循環装置
８ａ 温水管
８ｂ 循環管
８ｃ 温水タンク
８ｄ ポンプ
９ 水素ガス発生装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】