JP2004363381A

JP2004363381A - ソーラーパネル装置

Info

Publication number: JP2004363381A
Application number: JP2003160896A
Authority: JP
Inventors: Takashi Misawa; 尚美澤; Yasuharu Momose; 康晴百瀬
Original assignee: ASAHI DENSHI KOGYO KK
Current assignee: ASAHI DENSHI KOGYO KK
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】電力を消費せずに屋外温度が所定温度以下になったときに太陽電池モジュールを発熱させ、降り積もる雪などを融解するソーラーパネル装置を提供すること。
【解決手段】屋外に配置された太陽電池モジュール７と、太陽電池モジュール７が所定温度以下になったときに太陽電池モジュール７から得られた電気エネルギーにて発熱する発熱体５とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋外に配設され、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生するソーラーパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽エネルギーを利用して給湯などを行ういわゆるソーラーシステムは、民生用については既に商用化し一般家庭に普及するまでに至っている。このようなシステムは、太陽エネルギーをより効率良く得るべくソーラーパネルを屋外に配設するのが一般的である。
【０００３】
しかし、雪国の冬にあっては、日照時は太陽光の照射による熱でソーラーパネルが暖められるので、屋外に設置したソーラーパネルに雪が積もることは少ないものの、夜間や曇天時など暗時には屋根のソーラーパネルが太陽光で暖められないため、ソーラーパネル表面に雪が積もり易く、それによって晴天であってもソーラーパネルに降り積もった雪により太陽光の照射が阻害され、雪がほぼ融けるまではソーラーパネル本来の機能が得られないという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために従来では、特許文献１に開示された発明がある。この発明は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する屋外配設のソーラーパネルに、暗時に順電圧を印加することでソーラーパネルを発熱させるようにしたものである。
【特許文献１】
特開平９−５５５２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された発明は、太陽光の照射を受けて電力を発生するソーラーパネルに、順電圧を印加することにより発熱させ、ソーラーパネルに降り積もる雪を融かそうとするものである。
【０００６】
すなわち、上記特許文献１に開示された発明は、ソーラーパネルに順電圧を印加するための電源回路が必要になり、電力が消費するという問題があった。
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、電力を消費せずに屋外温度が所定温度以下になったときに太陽電池モジュールを発熱させ、降り積もる雪などを融解するソーラーパネル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生し、屋外に配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が所定温度以下になったとき、当該太陽電池モジュールから得られた電気エネルギーにて発熱する発熱体と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のソーラーパネル装置において、前記発熱体は、シート状に形成された半導体熱交換素子であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のソーラーパネル装置において、前記太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、当該電気二重層コンデンサの電荷を逐次、前記半導体熱交換素子に送ることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載のソーラーパネル装置において、前記太陽電池モジュールの温度によってオン、オフするサーモスタットを設け、このサーモスタットのオン、オフで前記半導体熱交換素子がオン、オフすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態のソーラーパネル装置を示す構成図である。なお、本実施形態は、太陽光の照射を受けて電力を発生するソーラーパネルに発熱体を設け、この発熱体により発熱させ、ソーラーパネルに降り積もる雪を融解するものである。
【００１４】
図１に示すように、ソーラーパネル１は、電力コントローラ２を介して負荷に接続される一方、電力コントローラ２に例えば特許第２９６４８５９号に開示された電気二重層コンデンサ３が接続され、このコンデンサ３にはソーラーパネル１からの電荷が蓄積され、この蓄積された電荷がヒータコントローラ４を介してソーラーパネル１の発熱体５に供給されるようになっている。また、ヒータコントローラ４は、ソーラーパネル１のサーモスタット６にも接続されている。
【００１５】
ソーラーパネル１の温度は、サーモスタット６のオン、オフによって制御され、ソーラーパネル１の温度が２０℃になるとサーモスタット６がオフし、ソーラーパネル１の温度が１０℃になるとサーモスタット６がオンし、ソーラーパネル１の発熱体５を発熱させてパネル温度を所定温度間に維持するように構成されている。
【００１６】
ソーラーパネル１は、図２に示すように日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池モジュール７と、銅箔両面テープ８と、ソーラーパネル１の温度が１０℃になるとサーモスタット６がオンして電気二重層コンデンサ３に蓄積された電気エネルギーにて発熱するシート形状の上記発熱体５と、この発熱体５に設けられた上記サーモスタット６と、断熱材９とが順次積層されて構成されている。
【００１７】
また、発熱体５は、交流および直流３〜２８０Ｖで発熱する半導体熱交換素子であり、例えば酸化錫膜または酸化錫と、塩化物の化合物を主体とする半導体が好ましく、特に本件出願人の代表者による特願２００３−１４８３４７に開示された発熱機能材が好ましい。具体的には、酸化第一錫と、二酸化錫を１：１の割合で混合して主成分混合物とし、酸化鉛系の物質と塩化鉛系の物質とを混合し、これを有機溶剤で溶解して溶解物とし、前記主成分混合物と前記溶解物とを還元材使用のもとに混合したものであって、この発熱体５を上述した所定温度に加熱するようにしている。
【００１８】
図３（ａ）は、シート形状の発熱体５の正面図であり、（ｂ）はシート形状の発熱体５の断面図である。
【００１９】
発熱体５は、図３（ａ），（ｂ）に示すようにシート状に形成された半導体熱交換素子であり、絶縁性フィルム１１を基材とし、その上に一定間隔をおいて幅方向に複数の発熱機能材１２を付着させ、これらの発熱機能材１２の両端に銀ろうからなる電極１３ａ，１３ｂを接続し、さらにこれらの発熱機能材１２および電極１３ａ，１３ｂの上に前記基材と同様の絶縁性フィルム１４を積層した形状に形成されている。
【００２０】
なお、本実施形態の発熱機能体１２は、その製造方法における前記主成分混合物と溶解物との混合上澄み液が透明であり、これを用いることにより透明発熱体とすることが可能である。
【００２１】
このように本実施形態の発熱体５は、シート形状に形成することができるので、任意の部分に当該シートを設置するのみで発熱効果を得ることができる。
【００２２】
したがって、ソーラーパネル１に、ソーラーパネル１の温度が１０℃になるとサーモスタット６がオンして電気二重層コンデンサ３に蓄積された電気エネルギーにて発熱する発熱体５を設けたことにより、ソーラーパネル１上に積もった雪を融解するようにしている。
【００２３】
なお、発熱体５は、フィルム状に限定されず、線状に形成されてもよく、この場合には、炭素繊維に上記の半導体化合物を蒸着させたものを適宜基板内に配設したものでもよい。
【００２４】
このように、ソーラーパネル１を構成すれば、外部電源を全く必要とせず、外部電源との接続配線も不要となり、自己完結型のソーラーパネル１となる。
【００２５】
次に、本実施形態のソーラーパネル装置の作用を説明する。
【００２６】
ソーラーパネル１は、日照時に太陽光の照射を受けて太陽電池モジュール７が電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーが電力コントローラ２を介して負荷に供給される。
【００２７】
そして、夜間や曇天時など暗時には、屋根のソーラーパネル１の太陽電池モジュール７が太陽光で暖められないため、発熱体５によって太陽電池モジュール７を加熱する。
【００２８】
すなわち、ヒータコントローラ４は、ソーラーパネル１の温度が１０℃になってサーモスタット６がオンになると、電気二重層コンデンサ３に蓄積された電荷がヒータコントローラ４を介してソーラーパネル１の発熱体５に供給されるように制御する一方、ソーラーパネル１の温度が２０℃になってサーモスタット６がオフになると、電気二重層コンデンサ３に蓄積された電荷がヒータコントローラ４を介してソーラーパネル１の発熱体５に供給されないように制御している。
【００２９】
また、電気二重層コンデンサ３に蓄積された電荷が発熱体５に供給されると、発熱体５が所定の温度に上昇し、ソーラーパネル１の太陽電池モジュール７が暖められる。この太陽電池モジュール７が暖められると、この部分の積雪および凍結を防止することができる。よって、日照時になると、即座に太陽電池モジュール７が太陽光の照射を受けて太陽電池モジュール７から電気エネルギーを発生させることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のソーラーパネル装置によれば、太陽電池モジュール７が所定温度以下になったときに太陽電池モジュール７から得られた電気エネルギーにて発熱する発熱体５を設けたことにより、電力を消費せずに屋外温度が所定温度以下になったときに太陽電池モジュール７を発熱させ、降り積もる雪などを融解することが可能となる。
【００３１】
また、上記実施形態では、発熱体５をシート形状に形成することができるので、任意の部分に当該シートを設置するのみで発熱効果を得ることができ、取扱性が良好になる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、太陽電池モジュール７で発生した電荷は、電気二重層コンデンサ３に蓄積され、電気二重層コンデンサ３の電荷を逐次、発熱体５に送ることにより、外部電源を全く必要とせず、外部電源との接続配線も不要となる。
【００３３】
そして、本実施形態では、太陽電池モジュール７の温度によってオン、オフするサーモスタット６を設け、このサーモスタット６のオン、オフで発熱体５がオン、オフするので、太陽電池モジュール７を常に一定範囲内の温度に維持することができる。
【００３４】
図４は、発熱体の他の実施形態を示す平面図である。本実施形態の発熱体２０は、図５に示すように発熱機能材２１を炭素繊維に蒸着して形成し、絶縁性フィルム２２を基材とし、その上に紐状の発熱機能材２１を蛇行して配置し、これらの発熱機能材２１の両端に圧着端子２３ａ，２３ｂを接続し、さらにこれらの発熱機能材２１および圧着端子２３ａ，２３ｂの上に前記基材と同様の絶縁性フィルム２４を積層するようにしてもよい。
【００３５】
したがって、本実施形態の発熱体２０を上記のように形成したことにより、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、太陽電池モジュールが所定温度以下になったとき、太陽電池モジュールから得られた電気エネルギーにて発熱する発熱体を設けたことにより、電力を消費せずに屋外温度が所定温度以下になったときに太陽電池モジュールを発熱させ、降り積もる雪などを融解することが可能となる。
【００３７】
また、請求項２によれば、発熱体をシート状に形成したことにより、任意の部分にシートを設置するのみで発熱効果を得ることができ、取扱性が良好になる。
【００３８】
さらに、請求項３によれば、太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、電気二重層コンデンサの電荷を逐次、半導体熱交換素子に送ることにより、外部電源を全く必要とせず、外部電源との接続配線も不要となる。
【００３９】
そして、請求項４によれば、太陽電池モジュールの温度によってオン、オフするサーモスタットを設け、このサーモスタットのオン、オフで半導体熱交換素子がオン、オフするので、太陽電池モジュールを常に一定範囲内の温度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるソーラーパネル装置を示す構成図である。
【図２】図１のソーラーパネルを示す分解図である。
【図３】（ａ）は本実施形態の発熱体を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】発熱体の他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ソーラーパネル
３…電力コントローラ
４…電気二重層コンデンサ
５…発熱体（半導体熱交換素子）
６…サーモスタット
７…太陽電池モジュール
８…銅箔両面テープ
９…コントローラ
１０…断熱材
１１…絶縁性フィルム
１２…発熱機能材
１３ａ，１３ｂ…電極
１４…絶縁性フィルム

Claims

日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生し、屋外に配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が所定温度以下になったとき、当該太陽電池モジュールから得られた電気エネルギーにて発熱する発熱体と、
を備えたことを特徴とするソーラーパネル装置。
前記発熱体は、シート状に形成された半導体熱交換素子であることを特徴とする請求項１記載のソーラーパネル装置。
前記太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、当該電気二重層コンデンサの電荷を逐次、前記半導体熱交換素子に送ることを特徴とする請求項１又は２記載のソーラーパネル装置。
前記太陽電池モジュールの温度によってオン、オフするサーモスタットを設け、このサーモスタットのオン、オフで前記半導体熱交換素子がオン、オフすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のソーラーパネル装置。