JP2017005864A - 太陽光発電装置、太陽光発電装置の設置方法および太陽光発電装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化または安定した運転を実現することが可能な太陽光発電装置、太陽光発電装置の設置方法および太陽光発電装置の運転方法を提供する。【解決手段】太陽光発電装置であって、発電部と、前記発電部の仰角を変更可能に前記発電部を支持する角度可変機構と、前記発電部および前記角度可変機構を支持する支柱と、前記太陽光発電装置の設置面に対する前記支柱の角度を変更可能に前記支柱を支持する蝶番機構とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、太陽光発電装置、太陽光発電装置の設置方法および太陽光発電装置の運転方法に関し、特に、発電部が支柱によって支持される太陽光発電装置、太陽光発電装置の設置方法および太陽光発電装置の運転方法に関する。

太陽光発電装置の一例として、たとえば、特許文献１（特許第５４３７０２９号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、前記埋設構造体は、上下が開通する支持筒により構成され、その外周側がコンクリートを介して地中に埋設されているとともに、支持筒の内部にもコンクリートが打設されている。

また、特許文献２（特許第３８７７６３７号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置は、集光盤と支持台部から構成され、集光盤は、枠底板と、枠底板の上面に積層された水流動用枠と、水流動用枠の上面に積層されたソーラーセルシートと、ソーラーセルシートの上面に積層された空気流動用枠と、空気流動用枠の上面に積層されたレンズ板から構成され、ソーラーセルシートのセルが発する熱に対して水流動用枠に水あるいは冷却媒体を供給するよう構成されていると共に、ソーラーセルシートのセルが発する熱を空気流動用枠において外気により冷却するよう構成され、支持台部は、集光盤を常時太陽に対して向いた状態で支持するよう構成されている。

特許第５４３７０２９号公報 特許第３８７７６３７号公報

太陽光発電パネルの受光面は、たとえば、各辺が数メートルと大きく、重量も大きい。このため、太陽光発電装置を設置する場合に、組み立てた状態の太陽光発電パネルをトラック等によって工場から設置現場に運搬することは困難である。したがって、太陽光発電パネルは設置現場において組み立てられる場合が多い。

特許文献１および２に記載の太陽光発電装置等、発電部が支柱によって支持される太陽光発電装置では、設置現場において組み立てた太陽光発電パネルを発電部として支柱の上部に取り付けるために、クレーン等の機材を用いる必要があり、また、長い作業時間が必要となる。このため、作業コストおよび機材の調達コストが増大してしまう。

また、特許文献１に記載の技術では、風速が所定値を上回ったときに太陽光発電パネルを略水平姿勢に角度変位することにより、風圧の影響を軽減している。

しかしながら、特許文献１に記載の太陽光発電装置では、太陽光発電パネルが支柱の上部に取り付けられているため、太陽光発電パネルを略水平姿勢にするだけでは、保護が十分でない場合もある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化または安定した運転を実現することが可能な太陽光発電装置、太陽光発電装置の設置方法および太陽光発電装置の運転方法を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる太陽光発電装置は、発電部と、前記発電部の仰角を変更可能に前記発電部を支持する角度可変機構と、前記発電部および前記角度可変機構を支持する支柱と、前記太陽光発電装置の設置面に対する前記支柱の角度を変更可能に前記支柱を支持する蝶番機構とを備える。

（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる太陽光発電装置の設置方法は、蝶番機構の取り付けられた支柱を前記太陽光発電装置の設置面に対して横置きするステップと、横置きした前記支柱に発電部を取り付けるステップと、前記蝶番機構を回動させて前記支柱を立設するステップとを含む。

（６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる太陽光発電装置の運転方法は、発電部を支持し、かつ蝶番機構の取り付けられた支柱が設置面に立設された状態において、天候が所定の待避条件を満たすと、前記蝶番機構を回動させて前記太陽光発電装置の設置面に対して前記支柱を横置きするステップと、天候が所定の復帰条件を満たすと、横置きしていた前記支柱を、前記蝶番機構を回動させて前記設置面に立設するステップとを含む。

また、本発明は、このような特徴的な構成を有する太陽光発電装置として実現することができるだけでなく、太陽光発電装置を含む太陽光発電システムとして実現することができる。

本発明によれば、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化または安定した運転を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の側面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の太陽光発電パネルにおける太陽光発電モジュールの構成を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の太陽光発電パネルにおける太陽光発電モジュールの、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の可動機構を概略的に示す側面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例の構成を概略的に示す図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルの組み立てを説明するための図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルの組み立てが完了した状態を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法の手順の一例を定めたフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルが支柱とともに立ち上げられた状態を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法を説明するための図である。 図１２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法の手順の一例を定めたフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例の構成を概略的に示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例における留め具を外した状態を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置は、発電部と、前記発電部の仰角を変更可能に前記発電部を支持する角度可変機構と、前記発電部および前記角度可変機構を支持する支柱と、前記太陽光発電装置の設置面に対する前記支柱の角度を変更可能に前記支柱を支持する蝶番機構とを備える。

このような構成により、支柱の傾斜角度を変更し、また、発電部の仰角を変更することができるため、支柱および発電部が設置面に対して横置きされた位置、ならびに支柱および発電部が立設された位置を容易にとることができる。これにより、たとえば、取り扱い容易なサイズの発電モジュールの状態で所要個数を設置現場に搬入した後、設置面に対して横置きした支柱に、大型クレーン等を使用せずに容易に発電部を取り付けることができる。また、たとえば、発電部の組み立てから支柱に取り付けられた角度可変機構への発電部の取り付けまで、設置現場において一気に実施することができる。すなわち、太陽光発電装置では、発電部全体を支柱に載せる際に必要であった大型の機材および重機が不要となる。また、たとえば、工場で発電部全体を完成させる場合には、トラックから荷下ろしするフォークおよび小型のクレーン等を利用して、発電部を、設置面に対して横置きした支柱に取り付けることができる。このように、太陽光発電装置では、設置時の施工の負荷および組み立ての負荷を低減することができる。また、モジュール交換等のメンテナンス時に、クレーンおよび高所作業車等の重機を不要とすることができる。

また、蝶番機構および角度可変機構を用いることにより、たとえば、発電部および支柱を地表等の設置面まで下げ、横置きすることができる。すなわち、たとえば地表上数メートルより上方に位置する発電部を、地表面において水平に位置させることにより、破損の可能性のより小さい状態に待避させることができる。これにより、強風の被害を免れることができる。そして、強風が去った後は、蝶番機構を回動させ、角度可変機構で角度を調整することにより、元の稼動状態に戻すことができる。このように、暴風時に発電部を短時間で設置面に対して横置きし、また、暴風がおさまると素早く稼動状態に戻すことができるため、太陽光発電装置の発電ロスを最小限に抑えることができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化または安定した運転を実現することができる。

（２）好ましくは、前記太陽光発電装置は、さらに、前記設置面に設けられる台座を備え、前記蝶番機構は、前記支柱の下部と前記台座との間に設けられている。

このような構成により、蝶番機構を太陽光発電装置における適切な位置に設け、蝶番機構の機能をより良好に発揮させることができる。

（３）好ましくは、前記発電部は、受光面を有し、前記太陽光発電装置は、さらに、前記角度可変機構を用いて前記受光面が太陽の方向を向くように制御する追尾制御部を備える。

このような構成により、発電量を大きくする目的で設けられた発電部の追尾機構を、設置作業の簡略化または安定した運転の目的にも流用し、有効活用することができる。

（４）好ましくは、前記太陽光発電装置は、さらに、前記蝶番機構による前記支柱の変位方向に沿うように伸縮可能であり、前記支柱を支持する伸縮機構を備える。

このような構成により、支柱の傾斜角を、任意の角度に容易に設定することができる。また、たとえば、支柱および発電部を設置面に対して横置きした状態から、支柱および発電部を容易に立設させることができる。

（５）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法は、蝶番機構の取り付けられた支柱を前記太陽光発電装置の設置面に対して横置きするステップと、横置きした前記支柱に発電部を取り付けるステップと、前記蝶番機構を回動させて前記支柱を立設するステップとを含む。

このように、支柱の傾斜角度を変更することにより、支柱が設置面に対して横置きされた位置、ならびに支柱が立設された位置を容易にとることができる。これにより、たとえば、取り扱い容易なサイズの発電モジュールの状態で所要個数を設置現場に搬入した後、設置面に対して横置きした支柱に、大型クレーン等を使用せずに容易に発電部を取り付けることができる。また、たとえば、発電部の組み立てから支柱に取り付けられた角度可変機構への発電部の取り付けまで、設置現場において一気に実施することができる。すなわち、太陽光発電装置では、発電部全体を支柱に載せる際に必要であった大型の機材および重機が不要となる。また、たとえば、工場で発電部全体を完成させる場合には、トラックから荷下ろしするフォークおよび小型のクレーン等を利用して、発電部を、設置面に対して横置きした支柱に取り付けることができる。このように、太陽光発電装置では、設置時の施工の負荷および組み立ての負荷を低減することができる。また、モジュール交換等のメンテナンス時に、クレーンおよび高所作業車等の重機を不要とすることができる。したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法では、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化を実現することができる。

（６）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法は、発電部を支持し、かつ蝶番機構の取り付けられた支柱が設置面に立設された状態において、天候が所定の待避条件を満たすと、前記蝶番機構を回動させて前記太陽光発電装置の設置面に対して前記支柱を横置きするステップと、天候が所定の復帰条件を満たすと、横置きしていた前記支柱を、前記蝶番機構を回動させて前記設置面に立設するステップとを含む。

このように、支柱の傾斜角度を変更することにより、支柱の傾斜角度を変更することができるため、支柱が設置面に対して横置きされた位置、ならびに支柱が立設された位置を容易にとることができる。また、蝶番機構を用いることにより、たとえば、発電部および支柱を地表等の設置面まで下げることができる。すなわち、たとえば地表上数メートルより上方に位置する発電部を、地表面付近に位置させることにより、破損の可能性のより小さい状態に待避させることができる。これにより、強風の被害を免れることができる。そして、強風が去った後は、蝶番機構を回動させることにより、元の稼動状態に戻すことができる。このように、暴風時に発電部を短時間で設置面付近に移動させ、また、暴風がおさまると素早く稼動状態に戻すことができるため、太陽光発電装置の発電ロスを最小限に抑えることができる。したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法では、発電部が支柱によって支持される構成において、安定した運転を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の側面図である。

図１および図２を参照して、太陽光発電装置１０１は、太陽光発電パネル（発電部）１２と、架台４０と、位置可変部８４と、機能部９０とを備える。太陽光発電パネル１２は、複数の発電モジュール１０と、図示しない太陽方向センサと、フレーム部８０とを含む。位置可変部８４は、仰角駆動部８２と、方位角駆動部８３とを含む。架台４０は、台座４６と、支柱４８とを含む。また、太陽光発電パネル１２は、太陽光を受けるための受光面ＦＬと、受光面ＦＬの反対側の面である裏面ＦＳとを有する。

太陽光発電パネル１２は、たとえば全体として板状である。ここでは、太陽光発電パネル１２は、たとえば四角形状を有し、８行８列の発電モジュール１０つまり６４個の発電モジュール１０を含んでいる。各発電モジュール１０は、フレーム部８０の上部に並んで取り付けられている。発電モジュール１０は、太陽光を受けて発電し、発電した電力である直流電力を、図示しない配線を用いて、支柱４８の側面に取り付けられた機能部９０へ出力する。

太陽光発電パネル１２は、裏面ＦＳ側において位置可変部８４に取り付けられている。すなわち、位置可変部８４は、裏面ＦＳ側において太陽光発電パネル１２を支持している。なお、太陽光発電パネル１２は、何らかの部材を介して位置可変部８４に取り付けられてもよい。

支柱４８は、太陽光発電パネル１２および位置可変部８４を支持する。支柱４８は、たとえば設置面Ｓに設けられた台座４６に、設置面Ｓに対して垂直に立てられている。支柱４８の形状は、図１および図２では円柱形状であるが、方形等、他の形状であってもよい。

位置可変部８４は、たとえば支柱４８の先端部に取り付けられている。位置可変部８４は、機能部９０からの制御信号に基づいて、太陽光発電パネル１２の受光面ＦＬの方向、つまり矢印Ａｓで示す受光面ＦＬの法線方向を太陽に向け、日の出から日没までの間、受光面ＦＬが太陽を追尾するように動作する。

位置可変部８４における仰角駆動部８２は、角度可変機構を有し、太陽光発電パネル１２の仰角を変更可能に太陽光発電パネル１２を支持する。具体的には、たとえば、仰角駆動部８２は、モータを含み、矢印Ａ１で示すように傾動することにより、太陽光発電パネル１２を仰角方向に駆動する。

方位角駆動部８３は、仰角駆動部８２の下方に設けられ、太陽光発電パネル１２の方位角を変更可能である。具体的には、たとえば、方位角駆動部８３は、モータを含み、矢印Ａ２で示すように、仰角駆動部８２を水平方向に回転させさせることにより、太陽光発電パネル１２を方位角方向に駆動する。

図示しない太陽方向センサは、太陽の方向を検知するために用いられ、検知結果を示すセンサ信号を機能部９０へ出力する。

機能部９０は、太陽光発電装置１０１に関する機能を提供する。具体的には、たとえば、機能部９０は、筐体と、当該筐体に収納された各種ユニットとを含む。より具体的には、たとえば、筐体には、太陽光発電装置１０１に関する機能を提供するユニットとして、各発電モジュール１０からの配線を接続する接続箱、発電モジュール１０から出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ、位置可変部８４を用いて太陽光発電パネル１２の受光面ＦＬの向きを制御するための制御ユニット（追尾制御部）、太陽光発電装置１０１の動作状況を表示するためのモニタ回路、安全回路、温度計等の計測装置、およびデータロガーのうち、少なくともいずれか１つが収納されている。

太陽光発電パネル１２の縦方向の長さＬ１および横方向の長さＬ２は、たとえばいずれも５ｍ〜１２ｍである。支柱４８の高さＨｐは、たとえば３ｍ〜６ｍである。機能部９０における支柱４８側の面の、設置面Ｓに垂直な方向の長さＬｆ１、および設置面Ｓに平行な方向の長さＬｆ２は、たとえばいずれも１ｍである。支柱４８の直径φｐは、たとえば０．２ｍ〜１ｍである。太陽光発電パネル１２の重さは、たとえば５００ｋｇ〜２０００ｋｇである。機能部９０の重さは、たとえば１００ｋｇである。

図３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の太陽光発電パネルにおける太陽光発電モジュールの構成を示す図である。図４は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の太陽光発電パネルにおける太陽光発電モジュールの、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す断面図である。

太陽光発電装置１０１は、たとえば集光型の太陽光発電装置である。集光型の太陽光発電装置では、レンズ等を用いることによって太陽光を発電素子に収束させ、当該発電素子の発電効率を高めている。

具体的には、図３および図４を参照して、発電モジュール１０は、筐体１３と、複数の発電素子１４と、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１５と、受光部１７とを備える。受光部１７は、複数のフレネルレンズ１６を含む。フレキシブルプリント配線板１５は、導電部１８を含む。

受光部１７は、筐体１３の外側の主表面Ｆｏにおいて太陽光を受ける。受光部１７において、フレネルレンズ１６は、たとえば正方格子状に配置されている。具体的には、各フレネルレンズ１６は、互いに隣接するフレネルレンズ１６の中心同士の距離が等しくなるように配置されている。フレネルレンズ１６は、受光部１７の主表面Ｆｏに対して垂直に到来する太陽光を発電素子１４へ収束させる。受光部１７は、筐体１３の底部に対して間隔を空けてかつ平行になるように固定されている。

各発電素子１４は、対応のフレネルレンズ１６の光軸上に位置し、対応のフレネルレンズ１６によって収束された太陽光を受けて、受光量に応じた電力を生成する。発電素子１４は、たとえば化合物半導体によって形成されている。

また、発電素子１４は、帯状のフレキシブルプリント配線板１５に実装されている。フレキシブルプリント配線板１５において隣接する発電素子１４同士は、たとえば、フレキシブルプリント配線板１５の含む導電部１８によって接続される。各発電素子１４において発生した電力は、導電部１８を通して発電モジュール１０の外部に出力される。

フレネルレンズ１６のサイズは、たとえば５０ｍｍ×５０ｍｍである。また、発電素子１４のサイズは、たとえば３．２ｍｍ×３．２ｍｍである。

ここで、たとえば、図１および図２に示す受光面ＦＬは、太陽光発電パネル１２の各発電モジュール１０における受光部１７の主表面Ｆｏの集合である。なお、主表面Ｆｏは、平坦であってもよいし、凹凸を有していてもよい。

図５は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の可動機構を概略的に示す側面図である。図５を含め、以下で説明する図では、説明を簡単にするために、太陽光発電装置１０１の構成要素の一部を図示していない場合がある。

図５を参照して、太陽光発電装置１０１は、さらに、蝶番機構１１を備える。蝶番機構１１は、太陽光発電装置１０１の設置面Ｓに対する支柱４８の角度を変更可能に支柱４８を支持する。より詳細には、蝶番機構１１は、たとえば、支柱４８の傾斜角を垂直から水平の範囲で、すなわち設置面Ｓに対する支柱４８の角度を９０度から１８０度の範囲で変更可能である。

たとえば、蝶番機構１１は、支柱４８と台座４６との間に設けられている。より詳細には、蝶番機構１１は、支柱４８と台座４６とを連結し、回動することにより支柱４８を変位させる。

たとえば、蝶番機構１１は、支柱４８の下部と台座４６との間に設けられている。蝶番機構１１は、支柱４８の下端部における位置であって、太陽光発電パネル１２および仰角駆動部８２の接続位置と反対側の位置に設けられている。

図６は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例の構成を概略的に示す図である。

図６を参照して、太陽光発電装置１０１の変形例は、太陽光発電装置１０１と比べて、さらに、伸縮機構４５と、台座４９とを備える。

伸縮機構４５は、たとえば動力シリンダまたはリニアアクチュエータであり、支柱４８に接続された第１端と、設置面Ｓに設けられた台座４９に接続された第２端とを有する。伸縮機構４５は、矢印Ａ３で示すように、蝶番機構１１による支柱４８の変位方向に沿うように伸縮可能であり、支柱４８を支持している。伸縮機構４５は、伸縮することにより蝶番機構１１の回動位置を変更可能である。

伸縮機構４５を利用する構成により、支柱４８の傾斜角を、たとえば自動で任意の角度に設定することができる。

［太陽光発電装置の設置方法］
図７は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルの組み立てを説明するための図である。

図８は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルの組み立てが完了した状態を示す図である。

図９は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法の手順の一例を定めたフローチャートである。

図７および図９を参照して、まず、支柱４８および台座４６に蝶番機構１１を取り付ける（ステップＳ１）。

次に、蝶番機構１１の取り付けられた支柱４８を設置面Ｓに対して横置きする、すなわち設置面Ｓに対して水平に配置する。蝶番機構１１により、支柱４８および台座４６を図７に示すような位置関係とすることができる。たとえば、支柱４８の先端部に取り付けられた仰角駆動部８２も、設置面Ｓ上に位置する状態となる（ステップＳ２）。

次に、支柱４８に太陽光発電パネル１２を取り付ける。より詳細には、支柱４８の先端部に取り付けられた位置可変部８４における仰角駆動部８２に、図示しないフレーム部８０を取り付けた後、複数の発電モジュール１０をフレーム部８０に配列する。これにより、図８に示すように、仰角駆動部８２および支柱４８の上方において受光面ＦＬおよび裏面ＦＳが設置面Ｓと平行になるように太陽光発電パネル１２が位置する状態となる（ステップＳ３）。

図１０は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法における、太陽光発電パネルが支柱とともに立ち上げられた状態を示す図である。

図９および図１０を参照して、次に、蝶番機構１１を回動させることにより、太陽光発電パネル１２の取り付けられた支柱４８を立設する。このとき、仰角駆動部８２は、太陽光発電装置１０１の側面視において太陽光発電パネル１２の長手方向が設置面Ｓと平行になる水平位置に太陽光発電パネル１２を位置させている。この状態において、たとえば、支柱４８の延伸方向と太陽光発電パネル１２の長手方向および設置面Ｓとのなす角は９０度である（ステップＳ４）。

ここで、太陽光発電パネル１２の引き上げ方法としては、人力で太陽光発電パネル１２を支柱４８とともに引き上げてもよいし、簡単なウインチ等を用いて引き上げてもよい。いずれにせよ、大型クレーン等の大型の機材および重機は不要である。

また、図６に示すような伸縮機構４５を用いる場合には、太陽光発電パネル１２の引き上げがさらに容易となる。

また、太陽光発電装置１０１では、太陽光発電パネル１２自体の角度、すなわち太陽光発電パネル１２の仰角および方位角を位置可変部８４によって自由に調整できることから、このような作業をより容易に行なうことができる。

このように、太陽光発電装置１０１では、たとえば、取り扱い容易なサイズの発電モジュール１０の状態で所要個数を設置現場に搬入した後、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８、具体的には支柱４８に取り付けられた位置可変部８４上で組み立て、大型クレーン等を使用せずに容易に支柱４８に取り付けることができる。すなわち、太陽光発電パネル１２の組み立てから支柱４８に取り付けられた位置可変部８４への取り付けまでを一気に実施することができる。

なお、工場で組み立てた太陽光発電パネル１２を横置きした状態で設置現場に運搬した後、支柱４８に取り付けられた位置可変部８４に太陽光発電パネル１２を取り付けることも可能である。

すなわち、太陽光発電装置１０１では、太陽光発電パネル１２全体を支柱４８に載せる際に必要であった大型の機材および重機を必要としない。また、工場で太陽光発電パネル１２全体を完成させる場合には、トラックから荷下ろしするフォークおよび小型のクレーン等を利用して、太陽光発電パネル１２を、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８に取り付けることができる。

［太陽光発電装置の運転方法］
太陽光発電装置１０１は、年間を通じて日射量が大きい砂漠地帯等に設置される場合がある。このような地域では、強烈な嵐および砂嵐が太陽光発電パネル１２を破壊する可能性がある。

このため、たとえば特許文献１に記載の技術のように、風速が所定値を上回ったときに太陽光発電パネルを略水平姿勢に角度変位させることにより、太陽光発電パネル１２を水平位置に支持して、風圧を低減する方法が考えられる。

しかしながら、特に、支柱４８の上部に太陽光発電パネル１２が取り付けられる構成では、たとえば嵐のときは、一般に、地面から高い位置にあるほど風圧が高くなり乱流も増えることから、太陽光発電パネル１２に損傷を与える可能性が高い。

また、支柱４８にも、直接風だけでなく太陽光発電パネル１２が受ける風圧によるモーメントなども合成され、強い力がかかる。

そこで、太陽光発電装置１０１では、上述したような構成を用いた以下のような運転方法により、このような事態に対処可能な優れた機能を提供する。

図１１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法を説明するための図である。

図１２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法の手順の一例を定めたフローチャートである。

図１１および図１２を参照して、まず、天候が所定の待避条件Ａを満たすまで（ステップＳ１２でＮＯ）、太陽光発電装置１０１を稼働させている状態、すなわち、たとえば図５に示すように太陽光発電パネル１２の受光面ＦＬを太陽光の方向に向けている状態を継続する（ステップＳ１６）。

次に、天候が待避条件Ａを満たす、具体的には、たとえば、「太陽光発電パネル１２および位置可変部８４等の支持機構に影響が出る可能性がある」程度の比較的強い風に見舞われる可能性が高くなると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、仰角駆動部８２を動作させることにより、太陽光発電パネル１２が設置面Ｓに対して平行に立つ状態すなわち水平位置とする、すなわち太陽光発電装置１０１を退避状態Ａとする（ステップＳ１３）。

次に、天候が待避条件Ｂを満たす、具体的には、たとえば、「太陽光発電パネル１２および位置可変部８４等の支持機構が耐えられない」程度のさらに強い風に見舞われる可能性が高くなると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、蝶番機構１１を回動させることにより、支柱４８および太陽光発電パネル１２を設置面Ｓに対して横置きする、すなわち設置面Ｓに対して水平に配置することにより、太陽光発電装置１０１を退避状態Ｂとする。すなわち、蝶番機構１１は、太陽光発電装置１０１の側面視において太陽光発電パネル１２の長手方向が支柱４８の延伸方向に沿うような直立位置に太陽光発電パネル１２があり、かつ支柱４８が蝶番機構１１によって設置面Ｓに対して横置きされた状態において、受光面ＦＬが上方を向くように太陽光発電パネル１２を位置させることが可能である。なお、この退避状態Ｂにおいて、支柱４８を蝶番機構１１から取り外してもよい（ステップＳ１５）。

そして、天候が所定の復帰条件Ｂを満たすまで、たとえば、待避条件Ｂを満たさなくなるまで（ステップＳ１４でＹＥＳ）、太陽光発電装置１０１の退避状態Ｂを継続する。

次に、天候が所定の復帰条件Ｂを満たす、たとえば、風速が比較的小さくなり、待避条件Ｂを満たさなくなると（ステップＳ１４でＮＯ）、蝶番機構１１を回動させることにより、支柱４８および太陽光発電パネル１２を立設する、具体的には、太陽光発電装置１０１の退避状態Ａ、すなわち太陽光発電パネル１２が設置面Ｓに対して平行に立つ水平状態に戻す（ステップＳ１７）。

そして、天候が所定の復帰条件Ａを満たすまで、たとえば、待避条件Ａを満たさなくなるまで（ステップＳ１２でＹＥＳ）、太陽光発電装置１０１の退避状態Ａを継続する。

次に、天候が所定の復帰条件Ａを満たす、たとえば、待避条件Ａを満たさなくなると（ステップＳ１２でＮＯ）、太陽光発電装置１０１を稼働させる、すなわち、位置可変部８４を動作させることにより、太陽光発電パネル１２の仰角および方位角を調整し、受光面ＦＬを太陽光の方向に向ける（ステップＳ１６）。

このように、太陽光発電装置１０１の運転方法では、稼働状態において風が強くなると、まず、太陽光発電パネル１２を水平位置にし、風がさらに強くなると、蝶番機構１１を使用することにより太陽光発電パネル１２および支柱４８を地表等の設置面Ｓまで下げて、水平に寝かした状態すなわち伏せの状態にする。

地表付近は、地面の摩擦抵抗が大きく壁となっているので、地表上数メートルよりも風速が小さい。さらに、風向きについては、地表と平行な成分の割合が大きくなる。

したがって、地表上数メートルより上方に位置する太陽光発電パネル１２を、地表面において水平に位置させることにより、破損の可能性のより小さい状態に待避させることができる。これにより、強風の被害を免れることができる。

そして、強風が去った後は、手動か、あるいは動力シリンダおよびリニアアクチュエータ等を伸ばすことにより、元の稼動状態に戻すことができる。

このように、暴風時に太陽光発電パネル１２を短時間で地表付近において水平に寝かせ、また、暴風がおさまると素早く稼動状態に戻すことができるため、太陽光発電装置１０１の発電ロスを最小限に抑えることができる。

図１３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例の構成を概略的に示す図である。

図１３を参照して、太陽光発電装置１０１の変形例は、太陽光発電装置１０１と比べて、さらに、留め具５１を備え、また、支柱４８が幅広部４７を有する。

幅広部４７は、支柱４８の下部に形成されており、支柱４８の下端部を構成する。すなわち、蝶番機構１１は、たとえば、幅広部４７と台座４６との間に設けられている。より詳細には、蝶番機構１１は、幅広部４７と台座４６とを連結し、回動することにより支柱４８を変位させる。

留め具５１は、支柱４８に対して蝶番機構１１の反対側に設けられている。留め具５１は、支柱４８に対して蝶番機構１１の反対側において支柱４８を固定する。

具体的には、留め具５１は、たとえば固定フックであり、太陽光発電装置１０１の稼働状態において、蝶番機構１１の回動を抑止する。これにより、支柱４８を台座４６に安定に固定することができる。また、留め具５１は、蝶番機構１１の回動方向と反対の方向に回動可能である。

図１４は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の変形例における留め具を外した状態を示す図である。

図１４を参照して、強風時には、留め具５１を外す、より詳細には、留め具５１を回動させて台座４６上へ倒すことにより、蝶番機構１１の回動の抑止を解除し、支柱４８を設置面Ｓに対して横置きすることができる。また、太陽光発電装置１０１が伸縮機構４５を備える場合には、伸縮機構４５を縮めることにより、支柱４８を設置面Ｓに対して横置きする。

ところで、特許文献１および２に記載の太陽光発電装置等、発電部が支柱によって支持される太陽光発電装置では、設置現場において組み立てた太陽光発電パネルを発電部として支柱の上部に取り付けるために、クレーン等の機材を用いる必要があり、また、長い作業時間が必要となる。このため、作業コストおよび機材の調達コストが増大してしまう。

また、特許文献１に記載の技術では、風速が所定値を上回ったときに太陽光発電パネルを略水平姿勢に角度変位することにより、風圧の影響を軽減している。

しかしながら、特許文献１に記載の太陽光発電装置では、太陽光発電パネルが支柱の上部に取り付けられているため、太陽光発電パネルを略水平姿勢にするだけでは、保護が十分でない場合もある。

これに対して、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、仰角駆動部８２は、太陽光発電パネル１２の仰角を変更可能に太陽光発電パネル１２を支持する。支柱４８は、太陽光発電パネル１２および仰角駆動部８２を支持する。そして、蝶番機構１１は、太陽光発電装置１０１の設置面Ｓに対する支柱４８の角度を変更可能に支柱４８を支持する。

このような構成により、支柱４８の傾斜角度を変更し、また、太陽光発電パネル１２の仰角を変更することができるため、支柱４８および太陽光発電パネル１２が設置面Ｓに対して横置きされた位置、ならびに支柱４８および太陽光発電パネル１２が立設された位置を容易にとることができる。

これにより、たとえば、取り扱い容易なサイズの発電モジュール１０の状態で所要個数を設置現場に搬入した後、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８に、大型クレーン等を使用せずに容易に太陽光発電パネル１２を取り付けることができる。

また、たとえば、太陽光発電パネル１２の組み立てから支柱４８に取り付けられた位置可変部８４への太陽光発電パネル１２の取り付けまで、設置現場において一気に実施することができる。

すなわち、太陽光発電装置１０１では、太陽光発電パネル１２全体を支柱４８に載せる際に必要であった大型の機材および重機が不要となる。

また、たとえば、工場で太陽光発電パネル１２全体を完成させる場合には、トラックから荷下ろしするフォークおよび小型のクレーン等を利用して、太陽光発電パネル１２を、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８に取り付けることができる。

このように、太陽光発電装置１０１では、設置時の施工の負荷および組み立ての負荷を低減することができる。また、モジュール交換等のメンテナンス時に、クレーンおよび高所作業車等の重機を不要とすることができる。

また、蝶番機構１１および仰角駆動部８２を用いることにより、たとえば、太陽光発電パネル１２および支柱４８を地表等の設置面Ｓまで下げ、横置きすることができる。

すなわち、たとえば地表上数メートルより上方に位置する太陽光発電パネル１２を、地表面において水平に位置させることにより、破損の可能性のより小さい状態に待避させることができる。これにより、強風の被害を免れることができる。

そして、強風が去った後は、蝶番機構１１を回動させ、仰角駆動部８２で角度を調整することにより、元の稼動状態に戻すことができる。

このように、暴風時に太陽光発電パネル１２を短時間で設置面Ｓに対して横置きし、また、暴風がおさまると素早く稼動状態に戻すことができるため、太陽光発電装置１０１の発電ロスを最小限に抑えることができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化または安定した運転を実現することができる。

また、たとえば、太陽光発電装置の設置場所に適した地域は、概して雨が少ない砂漠等である。このような地域では、太陽光発電パネルのレンズの表面に砂が付着して発電量が低下するため、砂を除去するための定期的な洗浄メンテナンスが必要である。

しかしながら、一般的な太陽光発電装置では、高所作業車、およびビルのメンテナンス用と同形状のゴンドラ等を使用した高所での作業が必要となるか、または地上から高圧洗浄によって洗浄する必要がある。砂漠等では水が貴重であり、好ましくない。

これに対して、太陽光発電装置１０１では、蝶番機構１１および仰角駆動部８２を用いることにより、たとえば、太陽光発電パネル１２および支柱４８を地表等の設置面Ｓまで下げ、横置きした状態で洗浄することができるため、水の使用量が少なく、かつ作業も軽労働となる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、さらに、太陽光発電パネルのレンズ表面の砂埃除去等のメンテナンスを容易化することができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、台座４６は、設置面Ｓに設けられる。そして、蝶番機構１１は、支柱４８の下部と台座４６との間に設けられている。

このような構成により、蝶番機構１１を太陽光発電装置１０１における適切な位置に設け、蝶番機構１１の機能をより良好に発揮させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、太陽光発電パネル１２は、受光面ＦＬを有する。そして、追尾制御部は、仰角駆動部８２を用いて受光面ＦＬが太陽の方向を向くように制御する。

このような構成により、発電量を大きくする目的で設けられた太陽光発電パネル１２の追尾機構を、設置作業の簡略化または安定した運転の目的にも流用し、有効活用することができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置では、伸縮機構４５は、蝶番機構１１による支柱４８の変位方向に沿うように伸縮可能であり、支柱４８を支持する。

このような構成により、支柱４８の傾斜角を、任意の角度に容易に設定することができる。また、たとえば、支柱４８および太陽光発電パネル１２を設置面Ｓに対して横置きした状態から、支柱４８および太陽光発電パネル１２を容易に立設させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法では、まず、蝶番機構１１の取り付けられた支柱４８を太陽光発電装置１０１の設置面Ｓに対して横置きする。次に、横置きした支柱４８に太陽光発電パネル１２を取り付ける。次に、蝶番機構１１を回動させて支柱４８を立設する。

このように、支柱４８の傾斜角度を変更することにより、支柱４８が設置面Ｓに対して横置きされた位置、ならびに支柱４８が立設された位置を容易にとることができる。

これにより、たとえば、取り扱い容易なサイズの発電モジュール１０の状態で所要個数を設置現場に搬入した後、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８に、大型クレーン等を使用せずに容易に太陽光発電パネル１２を取り付けることができる。

また、たとえば、太陽光発電パネル１２の組み立てから支柱４８に取り付けられた位置可変部８４への太陽光発電パネル１２の取り付けまで、設置現場において一気に実施することができる。

すなわち、太陽光発電装置１０１では、太陽光発電パネル１２全体を支柱４８に載せる際に必要であった大型の機材および重機が不要となる。

また、たとえば、工場で太陽光発電パネル１２全体を完成させる場合には、トラックから荷下ろしするフォークおよび小型のクレーン等を利用して、太陽光発電パネル１２を、設置面Ｓに対して横置きした支柱４８に取り付けることができる。

このように、太陽光発電装置１０１では、設置時の施工の負荷および組み立ての負荷を低減することができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法では、発電部が支柱によって支持される構成において、設置作業の簡略化を実現することができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の設置方法では、洗浄およびモジュール交換等のメンテナンス時に、クレーンおよび高所作業車等の重機を不要とすることができる。

具体的には、たとえば、太陽光発電装置の設置場所に適した地域は、概して雨が少ない砂漠等である。このような地域では、太陽光発電パネルのレンズの表面に砂が付着して発電量が低下するため、砂を除去するための定期的な洗浄メンテナンスが必要である。

しかしながら、一般的な太陽光発電装置では、高所作業車、およびビルのメンテナンス用と同形状のゴンドラ等を使用した高所での作業が必要となるか、または地上から高圧洗浄によって洗浄する必要がある。砂漠等では水が貴重であり、好ましくない。

これに対して、太陽光発電装置１０１では、蝶番機構１１および仰角駆動部８２を用いることにより、たとえば、太陽光発電パネル１２および支柱４８を地表等の設置面Ｓまで下げ、横置きした状態で洗浄することができるため、水の使用量が少なく、かつ作業も軽労働となる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法では、さらに、太陽光発電パネルのレンズ表面の砂埃除去等のメンテナンスを容易化することができる。

また、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法では、まず、太陽光発電パネル１２を支持し、かつ蝶番機構１１の取り付けられた支柱４８が設置面Ｓに立設された状態において、天候が所定の待避条件を満たすと、蝶番機構１１を回動させて太陽光発電装置１０１の設置面Ｓに対して支柱４８を横置きする。次に、天候が所定の復帰条件を満たすと、横置きしていた支柱４８を、蝶番機構１１を回動させて設置面Ｓに立設する。

このように、支柱４８の傾斜角度を変更することにより、支柱４８の傾斜角度を変更することができるため、支柱４８が設置面Ｓに対して横置きされた位置、ならびに支柱４８が立設された位置を容易にとることができる。

また、蝶番機構１１を用いることにより、たとえば、太陽光発電パネル１２および支柱４８を地表等の設置面Ｓまで下げることができる。

すなわち、たとえば地表上数メートルより上方に位置する太陽光発電パネル１２を、地表面付近に位置させることにより、破損の可能性のより小さい状態に待避させることができる。これにより、強風の被害を免れることができる。

そして、強風が去った後は、蝶番機構１１を回動させることにより、元の稼動状態に戻すことができる。

このように、暴風時に太陽光発電パネル１２を短時間で設置面Ｓ付近に移動させ、また、暴風がおさまると素早く稼動状態に戻すことができるため、太陽光発電装置１０１の発電ロスを最小限に抑えることができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の運転方法では、発電部が支柱によって支持される構成において、安定した運転を実現することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置は、集光型太陽光発電装置であるとしたが、これに限定するものではない。集光型に限らず、太陽光発電パネル等の発電部が支柱によって支持される構成であれば、他の種類の太陽光発電装置であってもよい。

但し、レンズ等を用いることによって太陽光を発電素子に収束させ、当該発電素子の発電効率を高める集光型の太陽光発電装置では、たとえば、支柱の先端部に太陽光発電パネルが取り付けられ、また、当該太陽光発電パネルの受光面が太陽の方向を向くように制御可能な機構を備える場合が多いことから、本発明を適用することによる効果が特に大きい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

［付記１］
太陽光発電装置であって、
発電部と、
前記発電部の仰角を変更可能に前記発電部を支持する角度可変機構と、
前記発電部および前記角度可変機構を支持する支柱と、
前記太陽光発電装置の設置面に対する前記支柱の角度を変更可能に前記支柱を支持する蝶番機構とを備え、
前記発電部は、全体として板状であり、受光面と、前記受光面の反対側に位置する裏面とを有し、
前記角度可変機構は、前記裏面側において前記発電部を支持し、かつ前記太陽光発電装置の側面視において前記発電部の長手方向が前記支柱の延伸方向に沿うような直立位置に前記発電部を位置させることが可能であり、
前記蝶番機構は、前記発電部が前記直立位置にあり、かつ前記支柱が前記蝶番機構によって前記設置面に対して横置きされた状態において、前記受光面が上方を向くように前記発電部を位置させることが可能である、太陽光発電装置。

１０ 発電モジュール
１１ 蝶番機構
１２ 太陽光発電パネル（発電部）
１３ 筐体
１４ 発電素子
１５ フレキシブルプリント配線板
１６ フレネルレンズ
１７ 受光部
１８ 導電部
４０ 架台
４５ 伸縮機構
４６，４９ 台座
４７ 幅広部
４８ 支柱
５１ 留め具
８０ フレーム部
８２ 仰角駆動部
８３ 方位角駆動部
８４ 位置可変部
９０ 機能部
１０１ 太陽光発電装置
ＦＬ 受光面
ＦＳ 裏面
Ｆｏ 主表面
Ｓ 設置面

Claims (6)

1. 太陽光発電装置であって、
   発電部と、
   前記発電部の仰角を変更可能に前記発電部を支持する角度可変機構と、
   前記発電部および前記角度可変機構を支持する支柱と、
   前記太陽光発電装置の設置面に対する前記支柱の角度を変更可能に前記支柱を支持する蝶番機構とを備える、太陽光発電装置。
2. 前記太陽光発電装置は、さらに、
   前記設置面に設けられる台座を備え、
   前記蝶番機構は、前記支柱の下部と前記台座との間に設けられている、請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記発電部は、受光面を有し、
   前記太陽光発電装置は、さらに、
   前記角度可変機構を用いて前記受光面が太陽の方向を向くように制御する追尾制御部を備える、請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 前記太陽光発電装置は、さらに、
   前記蝶番機構による前記支柱の変位方向に沿うように伸縮可能であり、前記支柱を支持する伸縮機構を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
5. 太陽光発電装置の設置方法であって、
   蝶番機構の取り付けられた支柱を前記太陽光発電装置の設置面に対して横置きするステップと、
   横置きした前記支柱に発電部を取り付けるステップと、
   前記蝶番機構を回動させて前記支柱を立設するステップとを含む、太陽光発電装置の設置方法。
6. 太陽光発電装置の運転方法であって、
   発電部を支持し、かつ蝶番機構の取り付けられた支柱が設置面に立設された状態において、天候が所定の待避条件を満たすと、前記蝶番機構を回動させて前記太陽光発電装置の設置面に対して前記支柱を横置きするステップと、
   天候が所定の復帰条件を満たすと、横置きしていた前記支柱を、前記蝶番機構を回動させて前記設置面に立設するステップとを含む、太陽光発電装置の運転方法。

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