JP2013080885A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置された後であっても、ユーザの手によって、柔軟かつ容易に、任意の大きさ、形状に適合させることができ、さらに、風圧などによる外力に対する耐破壊性能に優れる太陽光発電装置を提供すること。
【解決手段】 複数の太陽電池組込体２と、これらの太陽電池組込体２の相互間を物理的かつ電気的に接続するための接続手段３とを含む太陽光発電装置１において、接続手段３を、太陽光発電装置１を設置した後であっても着脱自在なものとし、かつ、一定の可動範囲を有するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電装置に関するものであり、さらに詳しくは、家屋やビルの窓や壁面などに設置する場合に好適な太陽光発電装置に関する。

再生可能エネルギーの利用方法の筆頭として、太陽光エネルギーを利用する太陽光発電が挙げられる。省エネルギー意識の高まりから、一般家庭や企業における太陽光発電装置の普及が進んでいる。

一般的な太陽光発電装置は、家屋やビルの屋根の上や壁面に、据え付けて設置されるものであり、この太陽光発電装置の表面に太陽光が照射されることによって、起電力を得るものであるが、太陽光をさらに有効活用するべく、家屋やビルの窓に設置することができるブラインド型の太陽光発電装置が提案されている。（例えば特許文献１）

特開２０００−３４０８２４号公報（図１）

しかしながら、このようなブラインド型太陽光発電装置は、それを取り付ける窓の大きさや形状を予め採寸しておき、その窓に合致する所定の大きさ、形状のブラインド型太陽光発電装置となるよう、製造段階で、各部材を加工し、組み立てる必要があり、完成したブラインド型太陽光発電装置に対して、寸法の変更を行う余地がないものであった。例えば、この従来のブラインド型太陽光発電装置を購入し、所定の窓にこれを設置したユーザが、その後に、このブラインド型太陽光発電装置を、長さ（高さ）の寸法が異なる別の窓へ移設したいと考えた場合、薄膜太陽電池モジュールが取り付けられているスラット（ブラインドの可動羽部分）の数量を、ユーザ自身が任意に変更するようなことは不可能であった。このように、従来のブラインド型太陽光発電装置は、完成後、あるいは、設置後における、任意の大きさ、形状への適合性の点において課題を残していた。

また、従来のブラインド型太陽光発電装置の外観は、通常のブラインドと同様なものであり、建物の中で比較的目に付きやすい部分である窓に設置されているにもかかわらず、その装飾性は極めて低いものであった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、設置された後であっても、ユーザの手によって、柔軟かつ容易に、任意の大きさ、形状に適合させることができ、さらに、風圧などによる外力に対する耐破壊性能に優れる太陽光発電装置を提供することを目的とする。また、その実現手段を応用して、装飾性の高い太陽光発電装置を得ることを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明による請求項１記載の太陽光発電装置は、複数の太陽電池組込体と、当該複数の太陽電池組込体の相互間を物理的かつ電気的に接続するための接続手段とを含んでおり、前記接続手段は、前記太陽光発電装置を設置した後であっても着脱自在であり、かつ、一定の可動範囲を有することを特徴とする。

本発明による請求項１記載の発明によれば、複数の太陽電池組込体の間を、太陽光発電装置を設置した後であっても着脱自在な接続部材を用いて接続する構成としたことによって、必要な数の太陽電池組込体を任意の配列で自由に接続、または、分離することができ、所望する大きさ、形状、発電能力を有する太陽光発電装置を容易に得ることができる。これに加えて、接続手段を一定の範囲で可動するように構成したことによって、例えば、太陽光発電装置を屋外に設置した場合に受けることが想定される風圧などの外力が加わった場合に、各接続手段を節として太陽光発電装置全体が曲がり、外力を往なすことができるため、特定の接続手段に応力が集中して、その接続手段が破壊されてしまうことを効果的に防ぐことができる。

本発明による請求項２記載の太陽光発電装置は、太陽光発電装置に含まれる複数の太陽電池組込体が全て同一なものであることを特徴とする。

本発明による請求項２記載の発明によれば、太陽電池組込体を全て同一なものとしたことによって、太陽電池組込体を接続する配列の自由度が向上するとともに、太陽光発電装置の外観を統制感のあるものとすることができる。

本発明による請求項３記載の太陽光発電装置は、太陽光発電以外の機能を有する別機能ユニットをさらに含んでおり、当該別機能ユニットは、個々の太陽電池組込体に対応する形状、もしくは、一定の数の太陽電池組込体によって形成される形状に対応する形状であって、前記接続手段に対応する接続手段によって接続されていることを特徴とする。

本発明による請求項３記載の発明によれば、太陽光による発電以外の機能を有する別機能ユニットを太陽光発電装置の一部として組み込むことによって、発電のみならず、部分的に異なる機能を果たすことができる太陽光発電装置を得ることができる。加えて、この別機能ユニットと太陽電池組込体とを任意に接続することができるため、ユーザが所望する機能を含む太陽光発電装置を容易に構築することができる。

本発明による請求項４記載の太陽光発電装置は、前記別機能ユニットとして、前記複数の太陽電池組込体によって発電された電力を利用して発光する自発光ユニットを含むことを特徴とする。

本発明による請求項４記載の発明によれば、太陽光発電装置の外部から電源の供給を必要とせずに、複数の太陽電池組込体を接続して構成した太陽発電モジュールの特定の部分を発光させることができる。本発明による太陽光発電装置において、様々な発光色の自発光ユニットを所定の配列で配設した上で、例えば商業用ビルの窓に設置すれば、装飾性が高く、かつ、外部電源が不要な発光表示手段とすることもできる。

本発明による請求項５記載の太陽光発電装置は、前記太陽電池組込体に色素増感型太陽電池が組み込まれていることを特徴とする。

本発明による請求項５記載の発明によれば、太陽電池として、軽量な色素増感型太陽電池を応用したことで、複数の太陽電池組込体を接続して構成した太陽光発電装置を軽量なものとすることが可能となり、その取り扱いを容易なものとすることができる。また、太陽電池組込体を、可撓性のものとしたり、透光性のものとしたりすることを、安価に実現できる。

本発明によれば、設置された後であっても、ユーザ自身の手によって、柔軟かつ容易に、任意の大きさ、形状に適合させることができ、さらに、風圧などによる外力に対する耐破壊性能に優れる太陽光発電装置を実現することができる。また、太陽光発電装置に自発光ユニットを組み込むことで、外部からの電力供給がなくても自発光可能な、装飾性の高い太陽光発電装置を提供することができる。

本発明の一実施例に係る太陽光発電装置の正面図であり、（ａ）は太陽光発電装置の全体図、（ｂ）は要部を拡大して示した図である。 図１に示す太陽光発電装置の回路構成例を示す図である。 本発明の別の実施例に係る太陽光発電装置の正面図である。 本発明のさらに別の実施例に係る太陽光発電装置の正面図である。 図４に示す太陽光発電装置の回路構成例を示す図である。 従来のブラインド型太陽光発電装置の例を示す図である。

本発明の第一の実施例に係る太陽光発電装置１について、図１及び図２を用いて説明する。

本発明の第一の実施例に係る太陽光発電装置１は、主に、太陽電池組込体２と吊下部材５とからなり、五つの太陽電池組込体２を縦に接続して構成した縦列接続体２４を四組、吊下部材５から吊り下げて構成されている。

それぞれの太陽電池組込体２は、基部２１、太陽電池２２、接続手段３としての二つの凸状端子３ａと二つの凹状端子３ｂから構成されている。二つの凸状端子３ａ及び二つの凹状端子３ｂは、それぞれ同一な形状である。各端子の配置について、太陽電池組込体２を正面視した状態において、左上と右下に凸状端子３ａが、右上と左下に凹状端子３ｂが、それぞれ配置されており、上側に設けられている凸状端子３ａと凹状端子３ｂとの間隔と、下側に設けられている凹状端子３ｂと凸状端子３ａとの間隔は一致している。尚、太陽電池組込体２は、全て同一なものであって、接続の配列の上での制約はなく、任意に接続することができる。

基部２１は、耐候性の良好な絶縁性合成樹脂によって薄板状に形成された部材である。基部２１の正面視の形状は略正方形であり、一辺の長さは約１０ｃｍである。基部２１の周縁部の一部には、右上に配置されている凹状端子３ｂと、右下に配置されている凸状端子３ａとの間を短絡接続するための導電部材２３が埋設されている。

太陽電池２２は、樹脂製フィルムを基材とした色素増感型太陽電池である。太陽光発電装置１の全体を薄く、軽量なものとし、かつ、これを安価に得るためには、色素増感型太陽電池が好適である。太陽電池２２のプラス極は太陽電池組込体２の左上に配置されている凸状端子３ａへ、太陽電池２２のマイナス極は太陽電池組込体２の左下に配置されている凹状端子３ｂへ、それぞれ接続されている。尚、太陽電池２２の形式は色素増感型に限定されず、例えば、有機薄膜型太陽電池など、他のタイプの太陽電池を用いてもよい。また、太陽電池２２の基材は樹脂製フィルムに限定されず、例えば、薄板ガラスを用いたものであってもよい。

接続手段３としての凸状端子３ａと凹状端子３ｂは、いずれも、導電性金属を用いて形成されている。凸状端子３ａと凹状端子３ｂの先端部分は、互いに対応する形状となっており、凸状端子３ａの先端部分を凹状端子３ｂの先端部分へ、いわゆるスナップインさせることで互いに嵌合し、相互間が物理的及び電気的に接続されて、保持される。また、この嵌合は、一定以上の力を加えることで解除することができる。このような構成によって、複数の太陽電池組込体２の相互間を、容易に接続させたり分離させたりすることができる、即ち、着脱自在なものとすることができる。

接続手段３が嵌合している状態において、凸状端子３ａの先端部分と凹状端子３ｂの先端部分との間は、後述する吊下部材５と平行な方向を軸として、前後各３０°の範囲で回動可能である。これによって、接続手段３で接続されている二つの太陽電池組込体２の相互間が、前後方向（図１における紙面の手前−奥方向）に回動可能となる。この結果、太陽光発電装置１の全体が、接続手段３部分を節としてしなやかに曲がることができ、すだれ状のものとなる。

尚、接続手段３の回動については、本実施例のように吊下部材５と平行な方向を軸とする回動に限定されない。本実施例のように、二つの太陽電池組込体２の相互間を二本の接続手段３で接続する構成に代えて、例えば、一本の接続手段３で接続する構成として、太陽電池組込体２の主面に対して垂直な方向（図１における紙面に垂直な方向）を軸とした一定範囲の回動を含んでもよい。このようにすれば、より柔軟性に富んだ太陽光発電装置１が実現される。

太陽光発電装置１の耐候性・耐久性を良好なものとする観点から、太陽電池組込体２の接続箇所について、凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂの部分を耐候性に優れた樹脂などで形成されたカバーで覆ってもよい。

五つの太陽電池組込体２を縦に接続した縦列接続体２４において、最下段に位置する太陽電池組込体２の、左下に配置されている凹状端子３ｂと右下に配置されている凸状端子３ａとの間は、短絡用接続部材４によって短絡されている。このように接続することによって、五つの太陽電池組込体２の最上段に位置する太陽電池組込体２の、左上に配置されている凸状端子３ａが縦列接続体２４による起電力のプラス極に、右上に配置されている凹状端子３ｂが縦列接続体２４による起電力のマイナス極となる。

吊下部材５は、耐候性と強度が良好な絶縁性合成樹脂で形成されており、下方へ向けて、四対の凸状端子３ａと凹状端子３ｂのペアが設けられている。この凸状端子３ａと凹状端子３ｂの先端部分の形状は、前述の太陽電池組込体２の凸状端子３ａ、凹状端子３ｂの先端部分と同形状であり、太陽電池組込体２の凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂと、前述の場合と同様、着脱自在に、かつ、回動可能に、物理的及び電気的に接続することができる。

吊下部材５は、太陽光発電装置１の設置するための固定部材としての機能も有しており、太陽光発電装置１の設置に際しては、吊下部材５を設置場所の上部に、ネジ止め、引っ掛け、接着、などの方法で固定して設置する。これらの固定方法の中で、引っ掛けによる固定は、太陽光発電装置１を容易に取り外すことが可能な状態で設置することができ、太陽光発電装置１の移設が容易となる点で好適である。

吊下部材５の内部には、縦列接続体２４の間を接続するための回路と、太陽光発電装置１の起電力を出力するための出力端子（図示しない）が組み込まれている。本実施例においては、四組の縦列接続体２４を順に直列接続できるよう、それぞれの凸状端子３ａ、凹状端子３ｂ間に配線が施されている。尚、本実施例では、吊下部材５内の回路によって、四組の縦列接続体２４を直列接続する構成としているが、吊下部材５内の回路を変更して、これを並列接続としてもよく、吊下部材５内での縦列接続体２４の直列接続、並列接続の選択については、縦列接続体２４における太陽電池組込体２の接続数などに基づいて、任意に決定されてよい。

本発明の第二の実施例に係る太陽光発電装置１について、図３を用いて説明する。

図３に示す通り、第二の実施例は、第一の実施例による太陽光発電装置１において、一部の太陽電池組込体２に代えて、その長さに相当する長尺接続部材６によって上下に位置する太陽電池組込体２の間を接続した場合を含む例であり、その他の構成は第一の実施例と同様である。

長尺接続部材６の先端部分の形状は、前述の太陽電池組込体２の接続手段３である凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂの先端部分と同形状であり、太陽電池組込体２の凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂと、前述の場合と同様、着脱自在に、かつ、回動可能に、物理的及び電気的に接続することができる。尚、長尺接続部材６の長さは、本実施例のように太陽電池組込体２の一つ分に相当する長さに限定されるものではなく、必要に応じて、太陽電池組込体２の二つ分以上の長さとしてもよい。

このように、太陽電池組込体２を配設せずに、長尺接続部材６を用いて周囲に配設されている太陽電池組込体２の間を接続する箇所を設けることで、太陽光発電装置１の一部に、風が通過する穴を設けることができるため、太陽光発電装置１が受ける風圧を低減することができる。これによって、本発明による太陽光発電装置１を、屋外、特に商業ビルの高層階に取り付けるような場合において、風圧によって当該太陽光発電装置１が受ける外力を低減させて、太陽光発電装置１が風圧によって破壊されることを未然に防ぐことができる。

本発明の第三の実施例に係る太陽光発電装置１について、図４及び図５を用いて説明する。

図４に示す通り、第三の実施例は、第一の実施例による太陽光発電装置１において、一部の太陽電池組込体２に代えて、別機能ユニットとして、一つの太陽電池組込体２に相当する形状の自発光ユニット７と、三つの太陽電池組込体２を接続した形状に対応する異形自発光ユニット８を組み込んだ場合を含む例であり、その他の構成は第一の実施例と同様である。

自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８は、耐候性の良好な絶縁性合成樹脂によって形成された枠状体の内部に、自発光ユニット７、異形自発光ユニット８それぞれの主面の形状に対応する発光面を持つＥＬ発光部７ａ，８ａと、当該ＥＬ発光部７ａ，８ａを発光させるための電圧を得るためのＥＬ駆動回路７ｂ，８ｂを含む印刷配線基板とを収容しており、これらを密閉して構成されている。また、第一の実施例で示した接続手段３と同形状の凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂを有しており、太陽電池組込体２どうしを接続する場合と同様、着脱自在に、かつ、一定の可動範囲をもって、太陽電池組込体２と接続することができる。

図５に示す通り、ＥＬ駆動回路７ｂ，８ｂは、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の下側に設けられている凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂと接続されており、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８よりも下に接続されている太陽電池組込体２の起電力がＥＬ駆動回路７ｂ，８ｂへ供給されるように構成されている。このようにすることによって、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８は、太陽光発電装置１の外部からの電源供給を必要とせずに、自発光できる。

自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の上側に設けられている凸状端子３ａ及び凹状端子３ｂの間は、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の内部で短絡されている。このようにする目的は、第一の実施例における短絡用接続部材４の場合と同様である。

第三の実施例では、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８のＥＬ発光部７ａ，８ａを、太陽光発電装置１の太陽光照射面側へ向けて配置した例を示しているが、ＥＬ発光部７ａ，８ａの方向はこれに限定されず、ＥＬ発光部７ａ，８ａを太陽光照射面の裏面側に配置してもよい（第三の実施例における自発光ユニット７を、表裏逆の状態で接続した状態）。また、必要に応じて、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の表裏両面にＥＬ発光部７ａ，８ａを配置して、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の両面を自発光させてもよい。

また、自発光ユニット７及び異形自発光ユニット８の発光手段はＥＬによるものに限定されず、発光源としてＬＥＤを用い、これに導光板などを組み合わせて、面状に発光するように構成したものであってもよい。この場合において、装飾性の観点から、複数の発光色の素子を内蔵し、各素子に流す電流を調整することで任意の発光色を得ることができるタイプのＬＥＤが好適である。

尚、第三の実施例では、別機能ユニットとして自発光ユニット７を例示したが、別機能ユニットはこれに限定されず、例えば、太陽電池２２を有さず、凸状端子３ａと凹状端子３ｂとの間を短絡接続するための導電部材２３のみが内蔵されている短絡用ダミーユニットや、小型モータとファンによって構成される送風ユニットなど、太陽光発電以外の機能を有するあらゆるユニットであってよい。

前述の三つの実施例においては、各太陽電池組込体２に単一の太陽電池２２を組み込んだ例を示したが、これに代えて、複数の太陽電池２２を接続して構成した太陽電池２２モジュールを組み込んでもよい。尚、太陽電池組込体２に、単一の太陽電池２２を組み込むか、太陽電池モジュールを組み込むか、という点については、個々の太陽電池組込体２の外形寸法や、太陽光発電装置１に求められる発電量などに基づいて、任意に選択されてよい。

また、太陽電池組込体２に太陽電池モジュールを組み込んで構成する場合において、複数の太陽電池組込体２（太陽電池モジュール）が発生する起電力に差が生じることに起因する不都合を回避するための整流ダイオードを、太陽電池組込体２、もしくは、接続部材３のいずれかに内蔵させてよい。

本発明は、特に家屋やビルの窓や壁面に設置する太陽光発電装置に好適に応用でき、太陽光発電において、太陽光エネルギーを最大限に活用することに寄与する。

１ 太陽光発電装置
２ 太陽電池組込体
２１ 基部
２２ 太陽電池
２３ 導電部材
２４ 縦列接続体
３ 接続手段
３ａ 凸状端子
３ｂ 凹状端子
４ 短絡用接続部材
５ 吊下部材
６ 長尺接続部材
７ 自発光ユニット（別機能ユニット）
７ａ ＥＬ発光部
７ｂ ＥＬ駆動回路
８ 異形自発光ユニット８（別機能ユニット）
８ａ ＥＬ発光部
８ｂ ＥＬ駆動回路

Claims (5)

1. 複数の太陽電池組込体と、
   当該複数の太陽電池組込体の相互間を、物理的かつ電気的に接続するための接続手段と、
   を含む太陽光発電装置であって、
   前記接続手段は、前記太陽光発電装置を設置した後であっても着脱自在であり、かつ、一定の可動範囲を有することを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記複数の太陽電池組込体は、全て同一なものであることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
3. 前記太陽光発電装置は、太陽光発電以外の機能を有する別機能ユニットをさらに含んでおり、
   当該別機能ユニットは、個々の太陽電池組込体に対応する形状、もしくは、一定の数の太陽電池組込体によって形成される形状に対応する形状であって、前記接続手段に対応する接続手段によって接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の太陽光発電装置。
4. 前記別機能ユニットは、前記複数の太陽電池組込体によって発電された電力を利用して発光する自発光ユニットを含むことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置。
5. 前記太陽電池組込体には、色素増感型太陽電池が組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし４記載の太陽光発電装置。

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