JP2006222188A - 光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、単位断面積あたりの設置可能な光発電パネルの設置個数の上昇と、光の入射角度の変動に対して発電量の変動の少ない光発電装置の開発にある。
【解決手段】
本発明は、
側面と底面を有する容器状物体の内側の面に光発電パネルを配した光発電装置ユニットを構成単位とし、該光発電ユニットが横乃至及び縦に複数接合した構造となっていることを特徴とする。
そして、積層した光発電装置の上面は、プラスチックス乃至ガラスを配し、さらに鏡を配した構造であることが好ましい。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光発電装置に関し、更に詳しくは、複数の光発電ユニットを立体的に積層した光発電装置に関する。

従来、光を利用して、発電などを行い、家庭で使用する電力を節約しようとする試みが行われている。一般家庭での発電として、屋根や、ベランダでのスペースを利用した光発電のため、光発電パネルの設置方法も種々検討されている。
太陽の位置は、冬至・夏至の間で変動し日本国内では、水平面に対し６０度程度の角度をもって設置されているといわれる。しかし太陽の位置は変動するので、設置角度を変動させることが好ましく、光発電パネルをバルコニーに設置するに際して、太陽の高さに応じて、光の角度に応じて設置角度を調整可能とした光発電装置が開示されている（特許文献１）。また水平面と平行に置いた光発電パネルの上部に、表面密度の高い圧縮プラスチックレンズなどを置くことにより、光を屈折させ、効率的に照射することを特徴とする光発電装置の例もある（特許文献２）。
携帯用電子卓上計算器では、光を利用した発電パネルを設けることにより計算器を動作させるエネルギー源とする例もある。

実用新案登録第３０６５５４２号公報 特開平２００２−６４２１６号公報

屋根、ベランダなどに定着させる方法においては太陽の照射角度、家屋の向きなどを考慮して光発電装置の光発電パネルが設置されている。しかし、なお一層、太陽光の有効利用の向上が必要である。

そこで本発明の目的は、家庭用冷暖房、蛍光灯などの家庭用電気エネルギーのすべてや持ち歩いて使用するパソコン、携帯電話、電子手帳などの電気製品や、自動車、船などで容易に利用できる光発電装置の開発にある。すなわち、光発電パネルを単に平面的に並べるのではなく、立体的に配置することにより、単位断面積あたり、光発電装置の設置面積の増大に成功し本発明に到達したのである。

すなわち、本発明の光発電装置は、以下の特徴を有する。
（１） 側面と底面を有する容器状物体の内側の面に光発電パネルを配した光発電ユニットを構成単位とすることを特徴とする、
（２） 側面と底面を有する容器状物体の内側の面に光発電パネルを配した光発電ユニットを、横に複数接合した構造とすると同時に、縦方向に複数個並べた構造となっていることを特徴とする、
（３） （１）〜（２）において、光発電装置の上面は、プラスチックス乃至ガラスを配したことを特徴とする、
（４） （１）〜（２）において、側面の角に鏡を設けたことを特徴とする、
（５） （１）〜（３）において、容器状物体の側面の数として、４であることを特徴とする、
（６） （１）〜（３）太陽光を捕捉すべく光発電装置の上部の辺に鏡を取り付けたことを特徴とする。

光発電装置とは、光を利用して電気を発生させる装置である。光として、太陽光が主として利用されるが、紫外線ランプを利用した紫外線、蛍光灯も利用できる。

本発明において、光発電装置の上面にカバーとして使用されるプラスチックスとは、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂などをあげることができ、透明性を向上させるため、青色、赤色など顔料で着色を施していないプラスチック板が好ましい。また本発明において、光発電装置の上面にカバーとして使用されるガラスとは、珪素、酸素、アルカリ金属などから製造されるガラスをいう。同様に透明性を向上させるため、顔料で着色を施していないものが好ましい。また、ここでカバーとして使用する、プラスチックス、ガラスは、適度の屈折率を有し、地面に水平に設置したとき、斜めから入る光が反射することなく、屈折して、光を効率的に捕捉可能であることが好ましい。また、曇りを防止するため、電熱線を内蔵することが好ましい場合もある。

容器状物体乃至接合容器状物体から光発電装置とするには、容器状物体、複数の容器状物体を接合した接合容器状物の内面に光発電パネルを張り合わせ、発電した電気を集めるための電線を結線すれば光発電装置が完成する。なお、外部側面は、汚れなどが発生しやすく設置乃至固定する器具のため外部側面を使用するので、光発電パネルを張り合わせることを考慮していない。
なお、光発電装置における容器状物体の個数は、特に限定しないが、一般家庭用の場合１〜１００００個が好ましい。

容器状物体の側面の数は、４として、四角柱とすることが好ましい。最も光を効率的に受けることが可能であるからである。
本発明の光発電装置は、蜂の巣の如き形状となっており、光源の移動に対応して光の入射の方向性が変動しても発電量の変化が少ない特徴がある。

またより多くの太陽光を捕捉するため、光発電装置の上部に鏡を取り付けることが好ましい。太陽光は、水平面に直角な方向から、北半球では、南に傾いている。光発電装置を南側からみる場合を正面とするとき、北側の光発電装置上部の辺に、鏡を取り付けることにより、より多くの太陽光を捕捉可能となる。

図１は、四個の側面７と一個の底面８を有する直方体の上面を欠いた容器状物体を、展開して得られた容器状物体の展開図を示す。容器状物体の側面７の端部２を相互に接続すれば、図２に示した容器状物体１、すなわち四個の側面と一個の底面を有する容器状物体１を得、該容器状物体１の内側の面に光発電パネル１０を貼り合わせ、図３に示すような光発電ユニット５を得ることができる。なお、ここで、端部２付近には、光を反射する鏡３が、好ましくは用いられる。そして鏡３は、中心方向に対して凸であることが好ましい。光を側面に分散させるためである。

多数の容器状物体を接合した作成した光発電装置６の部分平面図を図４に示す。
図５は、接合した接合容器状物体の壁面に光発電パネル１０を貼って作成した光発電装置６の上面にプラスチックスのカバー４をかけ、上部に上部鏡１１を設置したときの部分断面図である。光は、反射したり、屈折したりして、光発電パネルに有効にあたることとなる。図６は、上部に上部鏡１１を設置し、カバーを外した状態における光発電装置６の部分平面図である。この場合の上部鏡１１は、内側に凸であることが好ましい。光が局所に集中させないためである。上部鏡１１により、カバー４の上部の光は、捕捉され利用することが可能となり、朝から、夕方まで太陽光を捕捉できる。

一般家庭用としては、底面の正方形の大きさは１０センチメートル、高さ３０センチメートル程度の容器状物体を１００個程度接合して底辺の長さ１メートル程度の接合容器状物体から製作された光発電装置が好ましい。そして、かくして製作された光発電装置は、ベランダなどに設置され使用される。

上記の００１４の例で、容器状物体の壁面、底面など光発電パネルを貼ることの可能な面積を計算する。ここで容器状物体の底面は正方形で辺の長さが１０センチメートル、高さが３０センチメートルとする。接合容器状物体の個数は１００個とする。但し、容器状物体の外部は、側面も含め光発電パネルを配置しないとして計算する。
底面：１０×１０×１００＝１００００平方センチメートル、
側面（内側）：３０×１０×４×１００＝１２００００平方センチメートル、
単位底面あたりの光発電パネルを貼ることが可能な面積：１３００００平方センチメートルとなる。即ち、単に平面に並べる場合の１００００平方センチメートルより、側面を利用するため、光発電パネルを配置できる面積が１３倍と大幅に増大することが理解できる。

自動車用としては、底面の正方形の大きさとして、２〜５センチメートル、高さ３〜１０センチメートルの容器状物体多数を貼り合せた構造の接合容器状物体から製作された光発電装置が好ましい。普通車のボンネット、屋根、トランクの平面積を１４０×２００センチメートル、１ユニットの、底面の辺の長さ：３センチメートル、高さ９センチメートルとして計算する。（１４０×２００）÷（３×３）＝３１１１ユニットとなる。側面として、３×９×４×３１１１＝３３５９８８、底面：１４０×２００＝２８０００、３１１１ユニットの総面積は３６３９８８平方センチメートルとなり、３６．４平方メートルの広さの光発電パネルを装着することが可能となり、ガソリン燃料を減少し排気ガスの有害成分の濃度を大幅に減らすことが可能となる。
ノート型コンピュータなどに使用される携帯用発電装置としては、底辺の大きさ：３〜５ミリメートル角程度、高さ：５〜１０ミリメートル程度の容器状物体を多数貼り合せた接合容器状物体から製作された光発電装置が好ましい。

以上の説明によって明らかな様に、本発明による光発電装置は、以下に列挙した如き、実用上の好ましい効果を奏する。
（ａ） 本発明の光発電装置は、平面のみならず、側面を利用するので、単位面積あたり多くの光発電パネルを配置することが可能である。
（ｂ） 光の入射角度の依存性が少ないので、据置き型より持運び型、携帯型とすることも可能である。
（ｃ） 本発明の光発電装置は、簡単に光を利用して電気を発生させることができるので、一般家庭でのすべての電力のみならず、砂漠、海上、宇宙区間においても、太陽光を受けることが可能であれば容易に発電が可能となる。
（ｄ） 本発明で得られた電流は直流のまま利用できるし、電池の充電にも利用できる。また、交流に変換し、市販の交流と混合し利用することができる。

容器状物体の展開図である。 容器状物体の斜視図である。 容器状物体の内側の面に光発電パネルを貼り合わせ作成した光発電ユニットの平面図である。 多数の容器状物体を接合し作成した光発電装置の部分平面図である。 カバーをかけ、上部に鏡を設置した状態における光発電装置の部分断面図である。 上部に鏡を設置し、カバーをした状態における光発電装置の部分平面図である。

符号の説明

１ 容器状物体
２ 容器状物体側面端部
３ 鏡
４ カバー
５ 光発電ユニット
６ 光発電装置
７ 容器状物体展開図の側面
８ 容器状物体展開図の底面
９ 取付け金具
１０ 光発電パネル
１１ 上部鏡
１２ 接合容器状物体

Claims (6)

1. 側面と底面を有する容器状物体の内側の面に光発電パネルを配した光発電ユニットを構成単位とすることを特徴とする光発電装置。
2. 側面と底面を有する容器状物体の内側の面に光発電パネルを配した光発電ユニットを、横に複数接合した構造とすると同時に、縦に複数個並べた構造となっていることを特徴とする光発電装置。
3. 請求項１〜２において、光発電装置の上面は、プラスチックス乃至ガラスを配したことを特徴とする光発電装置。
4. 請求項１〜３において、側面の角に鏡を設けたことを特徴とする光発電装置。
5. 請求項１〜３において、容器状物体の側面の数として、４であることを特徴とする光発電装置。
6. 請求項１〜３において、太陽光を捕捉すべく光発電装置の上部の辺に鏡を取り付けたことを特徴とする光発電装置。
   

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