JPH10173212A

JPH10173212A - 水上設置用太陽電池発電装置

Info

Publication number: JPH10173212A
Application number: JP8271947A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kiyofuji; 真次清藤; Hiroshi Sagara; 広相樂; Hidekazu Funo; 布野　　秀和
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】軽量で量産性に富み、作業性の優れた水上設置
用の太陽電池発電装置を提供する。【解決手段】水面浮上用の発泡樹脂製フロート１上に、
角型パネル材からなるフレーム２をボルト等で固定さ
れ、フレーム２上にはアーチ状のＡｌ合金製の天板５が
取付けられ、その天板上に複数個の可撓性太陽電池モジ
ュール４が、モジュール固定板６とボルト７により固定
されている。太陽電池モジュール４はシート両面を防水
処理した０．９×５ｍの大きさ、厚さ１ｍｍで１ｋｇ／
１ｍ^２と軽量化されたモジュール固定板６は間隔をあけ
て複数個取付けられ、太陽電池モジュールからの出力リ
ード線を括め、他の装置との接続用端子を入れた端子ボ
ックス８は天板５の側板９に取付けられた。軽量で可撓
性太陽電池モジュールを使用し、天板も軽量材Ａｌで構
成したので、フロートも相応の剛性を持てばよく小型に
できる結果、装置全体の軽量化、量産性作業性を向上さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湖やダム、川など
の水面上に敷設して、太陽光により発電電力を生じさせ
る、水上設置用太陽電池発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は、その出力が面積にほぼ比例
するので、大電力を得るには、広大な設置面積が必要で
あり、人為的に活用していない、砂漠地、山腹地、有休
地などへの設置が一般的である。また、住宅用・ビル用
としては、複数の太陽電池を直、並列に接続したユニッ
ト型の太陽電池モジュールが、普及しているが、モジュ
ールの設置場所は、屋根上あるいはビル屋上が一般的で
ある。しかし、市街の有休地の利用に当たっては、土地
代が高く、設置場所を広範囲に確保ができず実用的では
ない。このように従来、太陽電池発電装置は、陸地への
設置がほとんどであった。近年、都心に近い湖やダムな
どの水上への設置が注目されてきているが、水上への設
置の実例は数例のみである。

【０００３】水上設置用の構造例は、特開昭５７−６２
５７２号や特開平８−１６７７２９号に見られる。図
１、図２に構造の二例を示す。図１において、複数の太
陽電池１０を直、並列に接続した太陽電池モジュール４
を発泡体のフロート１に取付け一体構造としている。従
来の水上設置用の太陽電池モジュール４は、太陽電池基
板をアルミニウムケースなどに収納し、太陽光の照射面
側をガラス板で構成した平板形状である。全体の外形は
例えば、１．５ｍ（幅）×１０ｍ（全長）×０．７ｍ
（高さ）と大型である。図１は平面設置の例であるが、
このような水平設置では、雨水が表面に溜まり発電効率
を下げることになる。

【０００４】その対策として、図２は傾斜形状の例であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように従来
型の太陽電池モジュールは、アルミニウムケースとガラ
ス板で構成されており、大きさは小さいもので０．４ｍ
（幅）×１．２ｍ（長さ）×０．０４ｍ（厚み）程度
で、その重量は約２０ｋｇである。そのようなモジュー
ルは重量が重いために、それを支える設置構造体および
フロートも、大型のものが必要となって、材料費が嵩む
ばかりでなく、製作に当たっての量産性も低い。特に、
図２のような斜めの取り付け構造は、風に対する強度を
十分にするため、大きな剛性を持つ構造にしなければな
らず、構造物全体の質量が重くなる。

【０００６】更に大型のモジュールでは、重いため、作
業が常時２人以上の取扱いとなる。また、モジュールは
ガラス板で構成されているため、破損しやすく、その取
扱いも注意を要する。このような太陽電池モジュールを
多数設置する作業には、多大な労力と時間を要する。ま
た、現地への運搬・敷設用に重量物用の特殊荷役機械が
必要となることもある。

【０００７】以上の問題に鑑み本発明の目的は、軽量
で、量産性に富み、取扱い、運搬等の容易な水上設置用
太陽電池発電装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、本
発明の水上設置用太陽電池発電装置は、水面上に浮上さ
せるためのフロートと、そのフロートを固定し発電装置
の骨格を形成するフレームと、そのフレームに固定され
る天板と、その天板に載置される可撓性の太陽電池モジ
ュールと、その太陽電池モジュールを天板に固定するモ
ジュール固定板と、太陽電池モジュールからのリード線
をまとめて他の機器へ接続するための端子とを備えるも
のとする。

【０００９】可撓性の太陽電池モジュールは厚さが薄く
軽量であり、それを載置する天板も軽量材で構成ができ
る。また、可撓性であるので、天板、フレームも従来の
もののような剛性を必要とせず、全体として軽量化で
き、水上に浮かべるフロートも小型にできる。太陽電池
モジュールを載置する天板の上面が傾斜しているものが
よい。

【００１０】天板の上面が傾斜していれば、載置された
太陽電池モジュールの表面に雨水がたまらない。特に太
陽電池モジュールを載置する天板の上面が曲面をなして
いることがよい。曲面ををなしていれば、厚さの薄い天
板でも剛性をもたせられる。

【００１１】また、天板がフロートと同じ材質であるも
のとすれば、天板とフロートとを逸体として製作でき
る。そして、天板がシートからなるものとすることがで
きる。天板がシートからなるものとすれば、一層の軽量
化が可能である。特に、天板が屋根型であるものとす
る。

【００１２】シートからなる天板は桟等で容易に屋根型
を形成でき、載置された太陽電池モジュールの表面に雨
水がたまらない。フロートが下面側の一部、または内部
の材料を除去した浮揚部を有するものでもよい。そのよ
うにして、空洞を設け、浮揚力を増すことができる。

【００１３】フレームの外周部に、連結用或いは固定用
のフックを有するものとする。そのようにすれば、発電
ユニットを連結し、或いは固定することができる。更
に、フレームが分解、組立て可能に構成されているもの
がよい。そのようにすれば、取扱、運搬等が容易であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［実施例１］図１（ａ）は、本発明第一の実施例の太陽
電池発電装置の斜視図、同図（ｂ）は中央部での断面図
である。この全体を発電ユニットと称する。図１（ａ）
において、水面へ浮揚させるための複数個の発泡体のフ
ロート１の上に、５０ｍｍ角の角型パイプ材で製作した
フレーム２が、ボルトなどにより締結されている。フレ
ーム２は、ボルト、ナットにより組立て、分解可能な枠
体構造に製作し、その周辺には、複数個の固定用フック
３が形成されている。フレームの大きさは約５ｍ×３ｍ
である。フレーム２は、丸型や、異形などのパイプ材、
あるいは軽量アングル・ミゾ型などの型材で製作するこ
ともできる。

【００１５】図１（ｂ）に見られるように前記のフレー
ム２上には、アーチ状のアルミニウム合金の天板５が取
り付けられ、その天板５上に可撓性の太陽電池モジュー
ル４がモジュール固定板６と締結ボルト７により固定さ
れている。太陽電池モジュール４は、０．４ｍ×０．８
ｍのシート状の太陽電池を１２枚含み、その両面を可撓
性のある材料で防水処理した０．９ｍ×５ｍの大きさ、
厚さ約１ｍｍで、重量も１ｍ²当たり約１ｋｇと軽量化
したものである。図の実施例ではこの太陽電池モジュー
ル４が３枚あり、約１ｋＷの発電ユニットである。アー
チ状の曲率半径は７ｍとした。モジュール固定板６は、
比較的短いものを複数個使用し、間隔をあけて取り付け
られている。太陽電池モジュール４からの出力ケーブル
をまとめ、また他の装置との接続のための端子を入れた
端子ボックス８が天板５の側板９に取り付けられてい
る。端子ボックス８はフレーム２上に取り付けてもよ
い。

【００１６】天板５はアーチ状としたので、薄い板でも
剛性を持つ。本実施例では、天板５を厚さ３ｍｍのアル
ミニウム合金として、軽量化を図った。可撓性太陽電池
モジュール４は、可撓性であるので天板５上に直接載置
すると、天板５の形状に倣った形状となる。多少応力が
かけられても、従来の太陽電池モジュールのガラスのよ
うな破損の心配がなく、フレーム２の剛性もずっと低い
ものでよい。

【００１７】このように、軽量の可撓性太陽電池モジュ
ールを使用し、天板をアルミニウムなどの軽量材で構成
したことにより、フレームもそれに合った剛性をもてば
良く更に、水上へ浮かべるフロートも小型にできる。そ
の結果、発電ユニット全体の質量を小さくでき、製作の
量産性、作業性、運搬性等を向上させる結果となる。本
実施例においては、太陽電池モジュール４が約２０ｋ
ｇ、天板が１２０ｋｇ、フレーム２が８０ｋｇで総計２
２０ｋｇである。同じ程度の大きさの太陽電池モジュー
ルだけで、約５００ｋｇであったのに比べ大幅に軽量化
されていることがわかる。フレームが組立て可能な構造
となっているので、現地での組立もでき、設置性も改善
されている。

【００１８】また、従来の太陽電池モジュールは平面状
であり、水平設置では、雨水が表面に溜まり発電効率を
下げることがあった。この対策として取られた表面傾斜
型のものでは、風に対する強度を必要にするため、十分
な剛性をもたせなければならず、構造物全体の質量が重
くなった。本実施例では、アーチ状として、雨水の排水
をしつつ、全体の高さを低め、風の影響を低減してい
る。前記のモジュール固定板６を断続的に取り付けてい
るのも、雨水流路確保のためでもある。雨水の排水の際
表面の塵埃等が洗い流される。

【００１９】フレーム２に設けた固定用フック３は、発
電ユニットを縦横に連結するためで、図には示していな
いが、複数の発電ユニットを接続することにより、所望
の発電電力量を得る構成が容易にできる。また、この固
定用フック３は、発電ユニットを、水上のある位置に保
持するための、固定用として兼用できる。固定法は陸地
よりワイヤー等で係留する方法と、水中にアンカーを入
れ固定する方法が一般的であり、いずれかの方法で保持
する。水上へ設置する上での問題点として、構造体が大
きいと、風波により作用される力が大きくなり、構造体
の支持体も強度が必要となるが、発電ユニットが軽量で
あれば、支持のためのフック３や支持体も簡略化でき
る。

【００２０】図２、図３は実施例１の変形例の天板を示
す図である。図２では天板が屋根形、図３では傾斜型と
なっているものであり、フロート１、フレーム２、天板
５からなり、その上に可撓性太陽電池モジユールを載置
する点は同じである。いずれも軽量な水上設置太陽電池
発電装置となり、しかも雨水が流れる構造となってい
る。

【００２１】可撓性太陽電池モジュールを載置するの
で、天板の形状に倣ってアーチ型・屋根型・傾斜型な
ど、水平構造以外で傾斜面を自由に形成でき、この結果
雨水の排水が容易になり、発電効率を維持できる。［実施例２］図３（ａ）は、本発明第二の実施例の太陽
電池発電装置の斜視図、同図（ｂ）は中央部での断面図
である。

【００２２】この例では、発泡樹脂のフロート１と天板
５とが同じ材質であり、しかも一体となっているもので
ある。フレーム２は、ボルト、ナットにより組立て、分
解可能な枠体構造に製作し、その周辺には、複数個の固
定用フック３が形成されている。フレームの大きさは約
５ｍ×３ｍである。フレーム２は、丸型や、異形などの
パイプ材、あるいは軽量アングル・ミゾ型などの型材で
製作することもできる。太陽電池モジュール４は、実施
例１のものと同じであり、３枚で１ｋＷの発電ユニット
である。８は天板５の側面に取り付けられた端子ボック
スである。

【００２３】図３（ｂ）に見られるように、発泡樹脂の
フロート１上に可撓性の太陽電池モジュール４をモジュ
ール固定板６と締結ボルト７により固定するため、フロ
ート１にインサータ１１が埋め込まれている。この例で
は、太陽電池モジュール４を載置するため、フロート１
の少なくとも上部は発電装置の全体にわたってなくては
ならない。全体を浮上させる浮力体として全体が必要で
ない場合には、フロート１の下部、或いは内部の一部材
料を除去した浮揚部１２を設ければ、軽量化と材料費低
減になる。フロート１は必ずしも一体である必要はな
く、分割されていてもよい。

【００２４】この例でも、軽量の可撓性太陽電池モジュ
ールを使用し、更に発泡樹脂の天板としたことにより、
一層軽量になっている。特に、この実施例２ではフロ
ート１と天板５とが同じ材質であり、しかも一体となっ
ているため、量産性に優れ、作業性、運搬性等を向上さ
せる結果となる。また組立時間が削減できる。天板５の
形状としては、図のようなアーチ型の他に、図２、図３
のような、屋根型、傾斜型のものも考えられる。［実施例３］図４は、本発明第三の実施例の太陽電池発
電装置の斜視図である。

【００２５】この例では、天板５が不織布のシート１３
で製作されている。フレーム２は、ボルト、ナットによ
り組立て、分解可能な枠体構造に製作し、その周辺に
は、複数個の固定用フック３が形成されている。フレー
ムの大きさは約５ｍ×３ｍである。フレーム２は、丸型
や、異形などのパイプ材、あるいは軽量アングル・ミゾ
型などの型材で製作することもできる。

【００２６】太陽電池モジュールが軽量のため、天板と
して、シート材の使用も可能となる。シート１３は、厚
さが０．５〜１．５ｍｍの不織布であり、引張強度は
１，０００Ｎ／３ｃｍ幅以上あるフレキシビリティのあ
る材料である。シート１３は、フレーム２に予め引張力
を有した複数の弾性支持具１４により保持され、その弾
性支持具１４の引張力により皺がなく、張られた状態
となる。

【００２７】可撓性太陽電池モジュール４の固定は、シ
ート１３に予め、ハトメを固着させ、モジュール固定板
６とそのハトメの穴とにボルトを通して固定する。ま
た、別な方法として、可撓性太陽電池モジュール４とシ
ート１３とを、直接、一体としてかしめ止めすることも
できる。前記シート１３は、１ｋｇ／m²と軽く、実施例
１の天板より１／５〜１／６の軽量化ががなされ、一層
軽量の発電ユニットを提供できる。

【００２８】図８は、実施例３の変形例の天板５を示す
斜視図である。この例でも天板はシート１３からなる
が、フレーム２上に傾斜用桟１５を設けこの上部にシー
ト１３を設置したのでシート１３が屋根型になってい
る。傾斜用桟１５を設けるだけで、天板を傾斜させるこ
とができ、雨水の溜まり防止になっている。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したよう本発明によれば、フロ
ート、フレーム、天板と可撓性太陽電池モジュールを組
合せることにより、構成部材の軽量化ができ、量産性、
作業性を向上させた水上設置用太陽電池発電装置を提供
することができる。特に天板上面を傾斜、或いは曲面と
すれば、太陽電池モジュールはその形状に倣うので、雨
水が表面に溜まらず、発電効率を下げることがない。

【００３０】天板をフロートと同一材質として一体成形
し、製造コスト・組立コストを更に低減できる構造体を
提供できる。部材の軽量化ができ、より小型の形状とな
り、量産性を向上させることが可能となる。考案２は、
一体成形し製造コスト・組立コストを低減できる構造体
を提供できる。考案３はシート体の導入により、より軽
量にし、組立性・運搬性・敷設も容易となり大幅に改善
することが可能となる。これが全てコスト低減に寄与
し、低価格の太陽電池発電装置を提供できる。

【００３１】また、太陽電池発電装置の構造体を小型に
でき、風波による作用力を低減できる。この結果、構造
体の支持強度の信頼性が上がり、長期的に安定したフロ
ート体を提供することができる。係留装置も低コストで
完成ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１の水上設置用太陽電池発電装
置の斜視図、（ｂ）は中央部での断面図

【図２】実施例１の変形例の天板の斜視図

【図３】実施例１の別の変形例の天板の斜視図

【図４】（ａ）は実施例２の水上設置用太陽電池発電装
置の斜視図、（ｂ）は中央部での断面図

【図５】実施例３の水上設置用太陽電池発電装置の斜視
図

【図６】実施例３の変形例の斜視図

【図７】従来の水上設置用太陽電池発電装置の斜視図

【図８】従来の別の水上設置用太陽電池発電装置の天板
を示す斜視図

【符号の説明】１フロート２フレーム３フック４太陽電池モジュール５天板６モジュール固定板７ボルト８端子ボックス９側板１０太陽電池１１インサータ１２浮揚部１３シート１４弾性支持具１５傾斜用桟

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湖やダム、川などの水面上に敷設して太陽
光により発電電力を生じさせる、太陽電池発電装置であ
って、水面上に浮上させるためのフロートと、そのフロ
ートを固定し発電装置の骨格を形成するフレームと、そ
のフレームに固定される天板と、その天板に載置される
可撓性の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを
天板に固定するモジュール固定板と、太陽電池モジュー
ルからのリード線をまとめて他の機器へ接続するための
端子とを備えることを特徴とする水上設置用太陽電池発
電装置。
【請求項２】太陽電池モジュールを載置する天板の上面
が傾斜していることを特徴とする請求項１記載の水上設
置用太陽電池発電装置。
【請求項３】太陽電池モジュールを載置する天板の上面
が曲面をなしていることを特徴とする請求項１記載の水
上設置用太陽電池発電装置。
【請求項４】天板がフロートと同じ材質であることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水上設置
用太陽電池発電装置。
【請求項５】天板がシートからなることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の水上設置用太陽電池
発電装置。
【請求項６】天板が屋根状であることを特徴とする請求
項５記載の水上設置用太陽電池発電装置。
【請求項７】フロートが下面側の一部、または内部の材
料を除去した浮揚部を有することを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかに記載の水上設置用太陽電池発電装
置。
【請求項８】フレームの外周部に、連結用或いは固定用
のフックを有することを特徴とする請求項１ないし７の
いずれかに記載の水上設置用太陽電池発電装置。
【請求項９】フレームが分解、組立て可能に構成されて
いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記
載の水上設置用太陽電池発電装置。