JP2012158333A - 太陽電池ブランケットおよびそれを用いた太陽電池パドル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池ブランケット2は、菱形を基本構造とする平面伸展機構にその一部が取り付けられ、その伸縮動作に応じて略二等辺三角形状に折り畳まれる。また、この太陽電池ブランケット2の太陽電池セルは、太陽電池ブランケットの折り目に対して略対称に配置されるとともに、その配置を一つの単位として太陽電池ブランケットの全体が構成される。
【選択図】図10
Description
太陽電池ブランケットに適用する超薄型化合物半導体多接合型の太陽電池セルは、たとえば、文献(Proceedings of 4th World Conference of Photovoltaic Energy Conversion, 2006, p.1769-1772)に技術開示されている。この太陽電池セルでは、光電変換する波長の範囲が異なる2種類の太陽電池(GaInP太陽電池とGaAs太陽電池)をモノリシックに積層した多接合太陽電池構造が採用されている。光電変換に寄与する厚さ約1〜3μmの活性層だけを基板から剥離させた後、その活性層を、たとえば、厚さ約25μmのPEN(Polyethylene Naphthalate)のような可撓性を有する高分子樹脂フィルムに挟み込むことで、超薄型の太陽電池セルとされる。
次に、太陽電池ブランケットを展開支持する骨組みとなる伸展機構について、略平板型の二次元平面伸展機構を例に挙げて説明する。二次元平面伸展機構の基本構造を図1に示す。本機構の基本構造は、直線状の素材からなる四辺の端(点A,B,C,D)を回動自在に接続した菱形平面構造体である。この基本構造体1aは、単純なものとして、たとえば、パンタグラフ、マニピュレータ、あるいは、マジックハンドに採用されている。なお、マニピュレータとは、離れた場所から操作できる手作業の代行装置である。また、マジックハンドは、左右に伸縮する扉などに使われている。
ここでは、伸展機構および太陽電池ブランケットと、これらを用いた平面型の太陽電池パドルの一例について説明する。まず、伸展機構の骨組みを図8に示す。図8に示すように、伸展機構1は梁3,4からなり、梁3と梁4とはそれぞれの中央部において接続部5,5aによって回動自在に接続されている。伸展機構1の伸展収縮動作は、伸縮可能なロッド(図示せず)を伸縮させることによって、点Eを点Fから遠ざけたり、近づけたりすることによって行われる。この伸縮可能なロッドとしては、別機構による駆動系以外に、たとえば、膨張可能な機構や形状記憶合金を用いることもできる。伸展機構1を縮めた状態を図9に示す。
ここでは、太陽電池パドルの他の例として、太陽電池セルの配置の変形例について説明する。人工衛星における他の駆動系や電源系の都合によって、前述した図19に示される太陽電池ブランケットの太陽電池セル15の配置では、集電バスへインターコネクタを接続することが物理的に困難になる場合も想定される。
ここでは、本発明による太陽電池パドルの人工衛星への搭載態様の一例について説明する。本発明による太陽電池パドルを搭載した太陽光発電衛星を図24に示す。太陽光発電衛星40は、質点と比較的長いブームからなり、主慣性軸が振り子と同じように地球の重力方向を向く運動を利用して姿勢を安定させている。この考え方を採用した人工衛星としては、たとえば、英国のFedSatや米国のLDEFなどがある。このような人工衛星では、複雑な姿勢制御が不要であるため、地上からのコントロールや姿勢制御に伴う燃料補給、部品交換などを必要としない低コストな無人衛星として機能する。
ここでは、本発明による太陽電池パドルの人工衛星への搭載態様の他の例について説明する。本発明による太陽電池パドルを搭載した太陽光発電衛星を図25に示す。この太陽光発電衛星40の太陽電池パドル51は、放射状に配設された複数の伸展機構43を中央部から伸展させた三次元構造体を備えている。この種の三次元構造体そのものは、たとえば文献(樋口健 他:2C11 “インフレータブル方式による超軽量伸展ロッドの開発”、第49回宇宙科学技術連合講演会、2005年11月10日)に提案されている。
Claims (18)
- 菱形を基本構造とする平板型の平面伸展機構に取り付けられて伸展される太陽電池ブランケットであって、
伸展動作に伴って変形する菱形に対応した所定の折り目を有し、二等辺三角形状に折りたたまれた状態から伸展されるブランケット本体と、
前記ブランケット本体に配設された複数の太陽電池セルと
を備えた、太陽電池ブランケット。 - 前記ブランケット本体と前記太陽電池セルは、前記所定の折り目に対して略対称に配置された、請求項1記載の太陽電池ブランケット。
- 前記折り目の部分の比重は、前記太陽電池セルが配設された部分の比重よりも小さい、請求項1または2に載の太陽電池ブランケット。
- 前記太陽電池セルは前記折り目を避けて配設された、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池ブランケット。
- 前記ブランケット本体は、前記伸展機構における所定の梁に沿って固定される固定部分を含み、
前記固定部分と前記折り目との間に位置する前記ブランケット本体の領域を基本単位領域とし、
前記基本単位領域では、所定数の太陽電池セルが直並列に接続された、請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池ブランケット。 - 前記ブランケット本体は、前記基本単位領域が連続的に繋がる態様で構成された、請求項5記載の太陽電池ブランケット。
- 前記ブランケット本体は、
一つの前記基本単位領域からなる領域と、
複数の前記基本単位領域からなる領域と
を含む、請求項5または6に記載の太陽電池ブランケット。 - 前記ブランケット本体は、互いに隣接する前記基本単位領域同士がファスナーまたは面ファスナーによって接続された部分を含む、請求項5〜7のいずれかに記載の太陽電池ブランケット。
- 折りたたんだ状態で宇宙機に搭載され、別途形成される曲面状構造体に宇宙空間において取り付けられる太陽電池ブランケットであって、
曲面状構造体に対応した所定の折り目を有するブランケット本体と、
前記折り目に対して対称に前記ブランケット本体に配設された太陽電池セルと
を備えた、太陽電池ブランケット。 - 前記折り目の部分の比重は、前記太陽電池セルが配設された部分の比重よりも小さい、請求項9記載の太陽電池ブランケット。
- 前記太陽電池セルは前記折り目を避けて配設された、請求項9または10に記載の太陽電池ブランケット。
- 前記ブランケット本体は、前記曲面状構造体における所定の梁に沿って固定される固定部分を含み、
前記固定部分と前記折り目との間に位置する前記ブランケット本体の領域を基本単位領域とし、
前記基本単位領域では、所定数の太陽電池セルが直並列に接続された、請求項9〜11のいずれかに記載の太陽電池ブランケット。 - 前記ブランケット本体は、前記基本単位領域が連続的に繋がる態様で構成された、請求項12記載の太陽電池ブランケット。
- 前記ブランケット本体は、
一つの前記基本単位領域からなる領域と、
複数の前記基本単位領域からなる領域と
を含む、請求項12または13に記載の太陽電池ブランケット。 - 前記ブランケット本体は、互いに隣接する前記基本単位領域同士がファスナーまたは面ファスナーによって接続された部分を含み、取替え可能とされた、請求項12〜14のいずれかに記載の太陽電池ブランケット。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池ブランケットを、菱形を基本構造とする伸展機構に取り付けた太陽電池パドルであって、
前記伸展機構における、前記太陽電池ブランケットが固定される所定の梁には、集電バスおよび電極ポートの少なくともいずれかが設けられた、太陽電池パドル。 - 前記電極ポートは、互いに電気的に絶縁された正電極および負電極の少なくとも一方の電極ポートを含む、請求項16記載の太陽電池パドル。
- 請求項9〜15のいずれかに記載の太陽電池ブランケットを、折りたたんだ状態から宇宙空間において展開し、前記伸展機構の伸展する面に対して略垂直な力を前記伸展機構に加えることによって所定の三次元形状に形成されるか、または、別途形成される曲面状構造体に沿わせて配置される、略平板型の太陽電池パドル。
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JP2012110797A JP2012158333A (ja) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 太陽電池ブランケットおよびそれを用いた太陽電池パドル |
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2012
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