JP2013191730A - 集光モジュール用一次レンズ及び集光型太陽光発電ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】集光レンズを保持するための枠部を無くすことで集光レンズの集光効率を高めた集光モジュール用一次レンズ及び集光型太陽光発電ユニットを提供する。
【解決手段】太陽光を集光して被照射物に照射する複数のレンズ部１１が一体に形成された集光モジュール用一次レンズであって、太陽光が入射するレンズ部の上面側の隣接部分１１ａに沿って切れ込み部１２が形成され、切れ込み部１２は入射する太陽光をレンズ部の中央部側に屈折させる屈折面１２ａとされ、切れ込み部１２に対向するレンズ部１１の下面側に溝部１３が形成されている。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、太陽光を集光して被照射物に照射する複数のレンズ部が一体に形成された集光モジュール用一次レンズ及びこの集光モジュール用一次レンズを用いた集光型太陽光発電ユニットに関する。

太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置が実用化されているが、この太陽光発電装置として、低コスト化を実現し、さらに大電力を得るために、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズの受光面積より小さい太陽電池素子に照射して電力を取り出すタイプの集光型太陽光発電装置が用いられている。

この集光型太陽光発電装置に用いられる集光型太陽光発電ユニットとして、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の集光型太陽光発電ユニット２１０は、図７及び図８に示すように、太陽電池素子２０１、レシーバ２０２に接着された太陽電池素子２０１を実装している実装板２０３、実装板２０３を覆う遮光板２０４、遮光板２０４の対向する２辺の端部から垂直方向に配置されたフレーム２０５、遮光板２０４に対向してフレーム２０５の上端に対応して配置され太陽電池素子２０１の受光領域に太陽光Ｌｓを集光する集光レンズ２０７、集光レンズ２０７を固定（固着）してフレーム２０５の上端に装着される透光性保護板２０６を備えている。

そして、実装板２０３の長辺側の鍔２０３ａには、フレーム底部２０４ｂに固定する穴２０３ｃが設けられ、この穴２０３ｃに対向するフレーム底部２０４ｂには実装板用突起部２０４ｅが設けられており、鍔２０３ａの穴２０３ｃとフレーム底部２０４ｂの実装板用突起部２０４ｅとを嵌合することで、実装板２０３とフレーム底部２０４ｂとの位置決めを行っている。

また、フレーム２０５の鍔２０５ａに鍔突起部２０５ｃを設け、鍔突起部１０５ｃに対応する保護板枠位置合わせ部２０６ｂを透光性保護板２０６の長手方向の端辺（枠部２０６ａ）の略中央に形成することにより、太陽光と交差する方向での透光性保護板２０６（集光レンズ２０７）の位置決めを行っている。

上記した従来の集光型太陽光発電ユニットでは、一般にガラスで形成された透光性保護板２０６の下面に樹脂等で形成されたフレネルレンズ等の集光レンズ２０７を張り付け、透光性保護板２０６の端辺の枠部２０６ａをフレーム２０５の鍔２０５ａに接着等することで、フレーム２０５に一体に取り付けている。

特開２００６−３４４６９８号公報

すなわち、従来の集光型太陽光発電ユニットでは、集光レンズ２０７を保持するための枠部２０６ａが必要であるため、その部分は集光レンズとして使用することができず、全体としての集光効率を低下させてしまうといった問題があった。

すなわち、集光レンズ２０７の外周形状は、実質的に枠部２０６ａを含む透光性保護板２０６の外周形状となるが、集光レンズ２０７の有効面積は透光性保護板２０６の枠部２０６ａの内側部分のみであり、枠部２０６ａがレンズとして活用されていない。つまり、枠部２０６ａを含む透光性保護板２０６の全体を集光レンズ２０７の有効面積として使用できれば、その分、集光効率を高めることが可能である。

また、従来の集光型太陽光発電ユニットでは、集光レンズ２０７の上面（すなわち、透光性保護板２０６の上面）は平坦面であるため、この上に塵や埃等が堆積した場合に除去しずらい構造となっている。そのため、頻繁に除去しないと集光効率が低下してしまうといった問題もあった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、集光レンズを保持するための枠部を無くすことで集光レンズの集光効率を高めた集光モジュール用一次レンズ及び集光型太陽光発電ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の集光モジュール用一次レンズは、太陽光を集光して被照射物に照射する複数のレンズ部が一体に形成された集光モジュール用一次レンズであって、太陽光が入射する前記レンズ部の上面側の隣接部分に沿って切れ込み部が形成され、前記切れ込み部は入射する太陽光を前記レンズ部の中央部側に屈折させる屈折面とされ、前記切れ込み部に対向する前記レンズ部の下面側に所定幅の溝部が形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、レンズ部の上面側の隣接部分に沿って屈折面となる切れ込み部を形成することで、この切れ込み部の屈折面に入射した太陽光は、レンズ部の中央部側に屈折され、溝部側には入射しない。これにより、レンズ部の周縁部分での光学的なロス無く（すなわち、受光面積のロス無く）、レンズ部の隣接部分の下面側に溝部を形成することができる。これにより、この溝部を、一次レンズと被照射物との間の距離を保って保持する保持部材の上端側を挿入保持する挿入溝部として使用することができる。すなわち、一次レンズと被照射物が搭載された基板とを一定の距離を保って保持部材で保持した場合、保持部材と一次レンズとの取付部分に光学的ロスを発生させることなく、簡単かつ確実に取り付けることができる。従って、従来のように、一次レンズの周囲をレンズ保持枠（従来技術の枠部２０６ａに相当）で保持し、このレンズ保持枠と保持部材の上端部とを接着若しくはネジ止め等で固定するといった従来構造も不要となる。また、一次レンズの各レンズ部と被照射物との位置合わせも容易となる。

また、本発明の集光モジュール用一次レンズでは、前記切れ込み部は、上部側が任意の幅に開いており、前記上部側から下部側に行くに従って漸次幅狭となるように前記屈折面が形成されている。このように、切れ込み部を、上部側から下部側に行くに従って漸次幅狭となる屈折面に形成することで、この屈折面に入射した太陽光は、レンズ部の中央部側に屈折され、溝部側には入射しない。

また、本発明の集光モジュール用一次レンズでは、前記切れ込み部は、縦断面の形状がＶ字状、または、Ｕ字状、または、両面が上方に湾曲した湾曲Ｖ字状のいずれかの形状としている。切れ込み部の断面形状を、Ｖ字状、Ｕ字状、湾曲Ｖ字状のいずれかの形状とすることで、切れ込み部の屈折面に入射した太陽光を確実にレンズ部の中央部側に屈折させることができる。

また、本発明の集光モジュール用一次レンズでは、前記レンズ部は、上下両面が凸レンズに形成された構成としてもよい。

このように、両面を凸レンズとすることで、太陽光を確実に集光できるとともに、レンズ部の隣接部分は自然と切れ込み部の形状となることから、レンズ部の隣接部分に別途、切れ込み部を加工形成する必要がない。また、上面側が湾曲面となることから、レンズ部の上面に落下した塵や埃等は、レンズ部の隣接部分に集まり易くなるため、集光効率の低下も防止することができる。

また、本発明の集光モジュール用一次レンズでは、前記レンズ部は、上面が平坦面に形成され、下面が凸レンズまたはフレネルレンズに形成された構成としてもよい。

また、本発明の集光型太陽光発電ユニットは、複数の太陽電池素子が実装配置された矩形状の実装板と、前記太陽電池素子に対向して配置された前記太陽電池素子の受光領域に太陽光を集光して照射する前記集光モジュール用一次レンズと、前記実装板と前記集光モジュール用一次レンズとを保持して前記太陽電池素子と前記レンズ部との位置を合わせる保持枠体と、を備えた集光型太陽光発電ユニットであって、前記保持枠体は、前記集光モジュール用一次レンズの前記溝部に対向して立設された保持板部を備えており、前記保持板部の上端部に前記溝部を挿入することで、前記集光モジュール用一次レンズを保持していることを特徴としている。

この構成によれば、保持板部の上端部を集光モジュール用一次レンズの溝部に挿入して保持する構造としても、保持板部が光の進行を妨げることがない。すなわち、従来のように集光モジュール用一次レンズを保持するレンズ保持枠を設けることなく、かつ、簡単な保持構造で、光学的ロスの無い高集光率の集光型太陽光発電ユニットを作製することができる。

また、本発明の集光型太陽光発電ユニットでは、前記保持板部は、前記溝部の全体または複数箇所に設けられている。このように、保持板部を溝部の全体に設けることで、保持構造を強固にすることができる。また、複数箇所にのみ設けることで、十分な保持強度を確保しつつ、材料コストを低減することができる。

また、本発明の集光型太陽光発電ユニットでは、前記保持板部は、光を透過可能な部材によって形成されている。保持板部を光を透過可能な部材によって形成することで、集光モジュール用一次レンズを通過した光は、保持板部に遮られることなく、太陽電池素子に集光させることができる。

本発明の集光モジュール用一次レンズによれば、レンズ部の上面側の隣接部分に沿って屈折面となる切れ込み部を形成することで、この切れ込み部の屈折面に入射した太陽光は、レンズ部の中央部側に屈折され、溝部側には入射しない。これにより、レンズ部の周縁部分での光学的なロス無く、レンズ部の隣接部分の下面側に溝部を形成することができる。

また、本発明の集光型太陽光発電ユニットによれば、保持板部の上端部を集光モジュール用一次レンズの溝部に挿入して保持する構造としても、保持板部が光の透過を邪魔することがない。すなわち、従来のように集光モジュール用一次レンズを保持するレンズ保持枠を設けることなく、かつ、簡単な保持構造で、光学的ロスの無い高集光率の集光型太陽光発電ユニットを作製することができる。

本発明の集光モジュール用一次レンズの全体斜視図である。 図１のI−I線断面図である。 図２Ａの要部拡大図である。 一次レンズの他の構造例１を示す概略断面図である。 一次レンズの他の構造例２を示す概略断面図である。 一次レンズの他の構造例３を示す概略断面図である。 一次レンズの他の構造例４を示す概略断面図である。 本実施形態の一次レンズを用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例１を示す分解斜視図である。 図４Ａに示す各構成部材を組み付けた後のII−II線に沿った断面図である。 図４Ａに示す各構成部材を組み付けた後のIII−III線に沿った断面図である。 本実施形態の一次レンズを用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例２を示す分解斜視図である。 図５Ａに示す各構成部材を組み付けた後のIV−IV線に沿った断面図である。 本実施形態の一次レンズを用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例３を示す分解斜視図である。 従来の集光型太陽光発電ユニットの分解斜視図である。 図７に示す集光型太陽光発電ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の集光モジュール用一次レンズの全体斜視図、図２Ａは、図１のＩ−Ｉ線断面図、図２Ｂは、図２Ａの要部拡大図である。

本発明の集光モジュール用一次レンズ１は、主として集光型太陽光発電ユニットに用いられる集光モジュール用一次レンズ（以下、単に「一次レンズ」という。）である。

本実施形態の一次レンズ１は、太陽光を集光して被照射物（後述する太陽電池素子２１の受光面）に照射する複数のレンズ部１１が一体に形成された構成となっている。図１では、比較的簡単な構成の一例として、長手方向Ｙに９個、横方向Ｘに２個連接された計１８個のレンズ部１１で一次レンズ１を構成している。

このような構成の一次レンズ１は、太陽光Ｌｓが入射するレンズ部１１の上面側の隣接部分１１ａに沿って切れ込み部１２が形成されている。この切れ込み部１２の表面は、入射する太陽光Ｌｓをレンズ部１１の中央部側に屈折させる屈折面１２ａとされている。すなわち、切れ込み部１２は、上部側が任意の幅に開いており、上部側から下部側に行くに従って漸次幅狭となるように屈折面１２ａが形成されている。このように、切れ込み部１２を、上部側から下部側に行くに従って漸次幅狭となる屈折面１２ａに形成することで、この屈折面１２ａに入射した太陽光Ｌｓは、レンズ部１１の中央部側に屈折され、溝部側には入射しない。

図２Ａ及び図２Ｂに示す例では、切れ込み部１２の表面が縦断面で略Ｖ字状に形成されており、Ｖ字状に対向する各面が屈折面１２ａとされている。

一方、切れ込み部１２に対向するレンズ部１１の隣接部分１１ａの下面側には、所定幅で所定深さの溝部１３が形成されている。

このように、レンズ部１１の上面側の隣接部分１１ａに沿って切れ込み部である屈折面１２ａを形成することで、この屈折面１２ａに入射した太陽光Ｌｓは、レンズ部１１の中央部側に屈折され、溝部１３側には入射しない。これにより、レンズ部１１の周縁部分（隣接部分１１ａ）での光学的なロスが無く（すなわち、受光面積のロスが無く）、レンズ部１１の隣接部分１１ａの下面側に溝部１３を形成することができる。従って、この溝部１３を、一次レンズ１と被照射物である太陽電池素子との間の距離を保って保持する保持部材（太陽電池素子や保持部材については後述する。）の上端部を挿入保持する挿入溝部として使用することができる。すなわち、一次レンズと太陽電池素子が搭載された基板とを一定の距離を保って保持部材で保持する場合、保持部材の上端部を溝部１３に挿入して保持しても、保持部材と一次レンズ１との取付部分（溝部１３の上部である切り込み部１２）に光学的ロスを発生させることなく、一次レンズ１を簡単かつ確実に保持部材に取り付けることができる。従って、従来のように、一次レンズの周囲をレンズ保持枠（従来技術の枠部２０６ａに相当）で保持し、このレンズ保持枠と保持部材の上端部とを接着若しくはネジ止め等で固定するといった従来構造が不要となる。

ここで、切り込み部１２の開き角度θは、図２Ｂに示すように、屈折面１２ａに入射した太陽光Ｌｓが溝部１３に入射せず、レンズ部１１の中央部に向かって進むような（すなわち、レンズ部１１の下面側の凸レンズ面１１ｂに到達するような）角度であればよく、一般的には４５度前後が好適である。

なお、切り込み部１２の下端部と溝部１３の上面との間の厚みＷ１は、一次レンズとしての強度を考慮してある程度の厚みを確保する必要がある。例えば、一次レンズ１の厚みＷ２を５ｍｍ程度とすると、切り込み部１２の下端部と溝部１３の上面との間の厚みＷ１は少なくとも２ｍｍ程度確保できればよく、切り込み部１２の切り込み深さＷ３及び開き角度θや、溝部１３の深さＷ４等は、この厚みＷ１を考慮して適宜設定すればよい。

なお、一次レンズ１は、加工性、透光性などを考慮して例えばアクリル樹脂で形成されているが、レンズ材料としては、ポリカーボネートやガラス等でもよい。

（一次レンズの他の構造例の説明）
図３Ａないし図３Ｄは、一次レンズ１の他の構造例を示している。

図３Ａに示す構造例１では、切り込み部１２が、縦断面Ｖ字状ではなく、略Ｕ字状（ただし、図３Ａでは一例として半円弧状を例示している。）となっている。このような形状においても、切り込み部１２に入射した太陽光Ｌｓは、レンズ部１１の中央部側に屈折され、溝部１３側には入射しない。

図３Ｂに示す構造例２では、レンズ部１１の下面が凸レンズではなくフレネルレンズに形成されている例であり、その他の構造は、図２Ａに示した構造と同じである。ただし、切り込み部１２については、図３Ａに示した略Ｕ字状としてもよい。

図３Ｃに示す構造例３では、切り込み部１２が、屈折面１２ａが上方に湾曲した湾曲Ｖ字状となっている。このような形状においても、切り込み部１２に入射した太陽光Ｌｓは、レンズ部１１の中央部側に屈折され、溝部１３側には入射しない。

図３Ｄに示す構造例４では、レンズ部１１の上面及び下面の両方を凸レンズとしている。両面を凸レンズとすることで、太陽光Ｌｓを確実に集光できるとともに、レンズ部１１の隣接部分１１ａは自然と切れ込み部の形状となることから、レンズ部１１の隣接部分１１ａに別途、切れ込み部を加工形成する必要がない。また、上面側が湾曲面となることから、レンズ部１１の上面に落下した塵や埃等は、レンズ部の隣接部分１１ａに集まり易くなるため、集光効率の低下も防止することができる。

（本発明に係る集光型太陽光発電ユニットの説明）
図４Ａは、上記実施形態の一次レンズ１を用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例１を示す分解斜視図、図４Ｂは、図４Ａに示す各構成部材を組み付けた後のII−II線に沿った断面図、図４Ｃは、図４Ａに示す各構成部材を組み付けた後のIII−III線に沿った断面図である。なお、具体例１では、一次レンズ1として、図２Ａ及び図２Ｂに示した構造の一次レンズを適用した場合について説明するが、他の構造例１〜３を適用した場合も同様である。

具体例１の集光型太陽光発電ユニット１０Ａは、複数の太陽電池素子２１が一定の間隔を存してマトリクス状に実装配置された矩形状の実装板２と、実装板２を覆う遮光板３と、太陽電池素子１１に対向して配置され、太陽電池素子１１の受光領域に太陽光を集光して照射する一次レンズ１と、実装板２及び遮光板３と一次レンズ１とを保持して太陽電池素子２１とレンズ部１１との位置を合わせる保持枠体４とで構成されている。なお、具体例１では、遮光板３を備えた構成としているが、太陽電池素子２１に遮光構造が一体に組み付けられている場合（このような構造は従来周知の構造であり、例えば特開２００９−２７２５６７号公報、特開２００９−１８７９７１号公報等に開示されている。）には、遮光板３は必ずしも必要ではない。

実装板２には、レシーバ基板２２に搭載された太陽電池素子２１が長手方向（以下、縦方向ともいう。）Ｙに９個、横方向Ｘに２個の計１８個配置されている。太陽電池素子２１は、一次レンズ１の集光位置に対応して配置される。実装板２は、太陽電池素子２１、レシーバ基板２２を収納する空間を確保する窪みを持つ皿状に形成され、周縁には遮光板３へ取り付けるための鍔２３が形成されている。

実装板２は、放熱性、軽量化などを考慮して例えばアルミニウムで形成することが望ましい。アルミニウムについてはアルマイト加工などの、適当な絶縁処理が施されていても良い。また、実装板２は、遮光板３に装着され、遮光板３と共に太陽電池素子２１を収納し、外部環境から保護する保護空間を形成している。

遮光板３は、集光された太陽光Ｌｓによる損傷の発生を防止するように、すなわち太陽電池素子２１の受光領域以外には太陽光Ｌｓが影響しないように構成されている。すなわち、遮光板３には、遮光機能に併せて太陽電池素子２１での受光を可能にするため、集光した太陽光Ｌｓを透過させて太陽電池素子２１の受光領域に照射する透過穴３４が太陽電池素子２１の受光領域に対向させるように位置合わせして設けられている。つまり、実装板２に実装された太陽電池素子２１のそれぞれに対応して透過穴３４が穿設されており、この例では、縦方向Ｙに９個、横方向Ｘに２個の計１８穿設されている。

保持枠体４は、遮光板３の縦方向Ｙの両縁部から垂直方向に立ち上げて配置された縦方向保持板部４１、及び、遮光板３の上面から垂直方向に立ち上げて両縦方向保持板部４１間に直交するＸ方向に配置された１または複数個の横方向保持板部４２とで構成されている。具体例１に示した例では、横方向保持板部４１は、Ｙ方向にレンズ３枚分の間隔を存して配置されている。ただし、横方向保持板部４１の配置箇所は、レンズ３枚分に限定されるものではなく、それ以上（４枚分以上）でもそれ以下（２枚分以下）でもよい。例えば、横方向保持板部４１は、Ｙ方向に隣接する全ての隣接部分１１ａに配置されていてもよい。全ての隣接部分１１ａに配置することで、集光型太陽光発電ユニット１０Ａとしての組み付け構造をより強固なものにすることができる。

縦方向保持板部４１の上端部４１ａは、図４Ｂに示すように、レンズ部１１の横方向Ｘの端部に形成された半割り状の溝部（実質的には段部）１３ａに挿入保持（正確には、段部に係合保持）され、横方向保持板部４２の上端部４２ａは、図４Ｃに示すように、対向して横方向に形成された溝部１３に挿入保持されている。具体的には、溝部１３ａ，１３に予め接着材料を塗布しておいてから保持板部の上端部を挿入することで、強固に接着固定することができる。

この構成によれば、縦方向保持板部４１の上端部４１ａ、及び、横方向保持板部４２の上端部４２ａを、それぞれ一次レンズ１の溝部１３ａ，１３に挿入して保持する構造としても、縦方向保持板部４１及び横方向保持板部４２が光の進行を妨げることがない。すなわち、従来のように一次レンズを保持するレンズ保持枠を設けることなく、簡単な保持構造で、光学的ロスの無い高集光率の集光型太陽光発電ユニット１０Ａを作製することができる。

なお、集光型太陽光発電ユニット１０Ａの機械的強度を確保、向上するため、また、生産性を向上するために、遮光板３と保持枠体４（少なくとも縦方向保持板部４１）とは一体成形によって形成することが好ましい。遮光板３と縦方向保持板部４１とを一体に形成する場合、遮光板３及び縦方向保持板部４１は、例えば鉄板、鋼板などの金属板をロールフォーミング加工することにより一体に形成してもよい。なお、鉄板、鋼板については亜鉛メッキなどの防錆処理が施されていることが望ましい。

上記構成によれば、遮光板３は集光型太陽光発電ユニット１０Ａの構造体の底部を構成し、保持枠体４は構造体の側壁を構成することとなり、集光型太陽光発電ユニット１０Ａの構造体（構造骨格）の強度を確実に向上することができる。

また、横方向保持板部４２については、別部材として形成し、遮光板３の上面に接着等によって垂直に配置してもよい。この場合、遮光板３の上面にも、一次レンズ１の溝部１３と同じ位置に同じ形状の溝部を形成し、横方向保持板部４２の下端部もこの溝部に挿入することで位置固定するようにしてもよい。また、横方向保持板部４２は、鉄板、鋼板などの金属板で形成されていてもよいが、透明な樹脂材料によって形成されていてもよい。横方向保持板部４２を光を透過可能な樹脂材料によって形成することで、一次レンズ１を通過した光は、横方向保持板部４２に遮られることなく、太陽電池素子２１に集光させることができる。

また、保持枠体４の全体を樹脂材料で形成し、金属板で形成された遮光板３の上に接着材料等を用いて接着固定してもよい。

さらに、遮光板３及び保持枠体４の全体を樹脂による射出成形等によって一体成形してもよい。遮光板３及び保持枠体４を一体成形することにより、遮光板３として別部材を用いる必要がなく生産性を向上することができる。また、遮光板３の位置（すなわち、透過穴３４の位置）が画定されることから、一次レンズ１に対する実装板２の位置合わせを精度良く行うことができる。

具体例１の集光型太陽光発電ユニット１０Ａによれば、従来のように一次レンズを保持するレンズ保持枠を設けることなく、かつ、簡単な保持構造で、光学的ロスの無い高集光率の集光型太陽光発電ユニットを作製することができる。

図５Ａは、上記実施形態の一次レンズ１を用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例２を示す分解斜視図、図５Ｂは、図５Ａに示す各構成部材を組み付けた後のIV−IV線に沿った断面図である。

具体例２の集光型太陽光発電ユニット１０Ｂは、保持枠体４の配置構造が具体例１と異なっている。その他の構造は具体例１と同様であるので、ここでは同じ構成部材には同じ符号を付すこととし、詳細な説明を省略する。

すなわち、具体例２の集光型太陽光発電ユニット１０Ｂでは、横方向保持板部４２の代わりに、両縦方向保持板部４１間の中央部に該縦方向保持板部４１と平行に別の縦方向保持板部４３を配置した構成としている。この縦方向保持板部４３も、横方向保持板部４２と同様、縦方向保持板部４１とは別部材として形成し、遮光板３の上面に接着等によって垂直に配置してもよい。この場合、遮光板３の上面にも、一次レンズ１の溝部１３と同じ位置に同じ形状の溝部を形成し、縦方向保持板部４３の下端部もこの溝部に挿入することで位置固定するようにしてもよい。また、縦方向保持板部４３は、鉄板、鋼板などの金属板で形成されていてもよいが、透明な樹脂材料によって形成されていてもよい。縦方向保持板部４３を光を透過可能な樹脂材料によって形成することで、一次レンズ１を通過した光は、縦方向保持板部４３に遮られることなく、太陽電池素子２１に集光させることができる。

図６Ａは、上記実施形態の一次レンズ１を用いた集光型太陽光発電ユニットの具体例３を示す分解斜視図、図６Ｂは、図６Ａに示す各構成部材を組み付けた後のIV−IV線に沿った断面図である。

具体例３の集光型太陽光発電ユニット１０Ｃは、保持枠体４の配置構造が具体例１と異なっている。その他の構造は具体例１と同様であるので、ここでは同じ構成部材には同じ符号を付すこととし、詳細な説明を省略する。

すなわち、具体例３の集光型太陽光発電ユニット１０Ｃでは、保持枠体４は、略正方形状に形成された縦方向保持板部４５と横方向保持板部４６とを平面視で十字状に組み合わせた構造とし、この十字状の保持枠体４をＹ方向に沿って複数箇所に配置することで、一次レンズ１と、実装板２が取り付けられた遮光板３とを、一体に組み付けた構造としたものである。

縦方向保持板部４５及び横方向保持板部４６は一体として形成し、遮光板３の上面に接着等によって配置してもよい。この場合、遮光板３の上面にも、一次レンズ１の溝部１３と同じ位置に同じ形状の溝部３３を形成し、縦方向保持板部４５及び横方向保持板部４６の下端部をこの溝部３３に挿入することで位置固定するようにしてもよい。また、縦方向保持板部４５及び横方向保持板部４６は、鉄板、鋼板などの金属板で一体に形成されていてもよいが、透明な樹脂材料によって一体形成されていてもよい。縦方向保持板部４５及び横方向保持板部４６を光を透過可能な樹脂材料によって形成することで、一次レンズ１を通過した光は、縦方向保持板部４５及び横方向保持板部４６に遮られることなく、太陽電池素子２１に集光させることができる。

なお、具体例３では、具体例１，２のような遮光板３の縦方向Ｙの両縁部から垂直方向に立ち上げて配置された縦方向保持板部４１を省略しているが、これは省略することも可能であることを示したものであり、集光型太陽光発電ユニット１０Ｃの強度を確保する必要がある場合には、遮光板３の縦方向Ｙの両縁部から垂直方向に立ち上げた縦方向保持板部４１を追加すればよい。

上記実施形態では、レンズ部１１の配列及び太陽電池素子２１の配列を２列とし、各列に９個のレンズ部１１及び太陽電池素子２１を配置しているが、このような配列及び配置に限定されるものではなく、例えばレンズ部１１の配列及び太陽電池素子２１の配列を１０列まし、各列にそれぞれ１０個のレンズ部１１及び太陽電池素子２１を配置したような大型の集光型太陽光発電ユニットにも本発明のレンズ構造及び保持構造を適用することが可能である。

また、本発明の集光モジュール用一次レンズは、集光型太陽光発電ユニットに搭載される一次レンズだけでなく、例えば、プロジェクタに搭載されるフライアイ・レンズ等にも応用することが可能である。

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 一次レンズ（集光モジュール用一次レンズ）
２ 実装板
３ 遮光板
４ 保持枠体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 集光型太陽電池ユニット
１１ レンズ部
１１ａ 隣接部分
１２ 切れ込み部
１２ａ 屈折面
１３，１３ａ，３３ 溝部
２１ 太陽電池素子
２２ レシーバ基板
３４ 透過穴
４１，４３，４５ 縦方向保持板部
４２，４６ 横方向保持板部
４２ａ 上端部

Claims (8)

1. 太陽光を集光して被照射物に照射する複数のレンズ部が一体に形成された集光モジュール用一次レンズであって、
   太陽光が入射する前記レンズ部の上面側の隣接部分に沿って切れ込み部が形成され、前記切れ込み部は入射する太陽光を前記レンズ部の中央部側に屈折させる屈折面とされ、前記切れ込み部に対向する前記レンズ部の下面側に溝部が形成されていることを特徴とする集光モジュール用一次レンズ。
2. 請求項１に記載の集光モジュール用一次レンズであって、
   前記切れ込み部は、上部側が任意の幅に開いており、前記上部側から下部側に行くに従って漸次幅狭となるように前記屈折面が形成されていることを特徴とする集光モジュール用一次レンズ。
3. 請求項２に記載の集光モジュール用一次レンズであって、
   前記切れ込み部は、縦断面の形状がＶ字状、または、Ｕ字状、または、両面が上方に湾曲した湾曲Ｖ字状のいずれかの形状であることを特徴とする集光モジュール用一次レンズ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の集光モジュール用一次レンズであって、
   前記レンズ部は、上下両面が凸レンズに形成されていることを特徴とする集光モジュール用一次レンズ。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の集光モジュール用一次レンズであって、
   前記レンズ部は、上面が平坦面に形成され、下面が凸レンズまたはフレネルレンズに形成されていることを特徴とする集光モジュール用一次レンズ。
6. 複数の太陽電池素子が実装配置された矩形状の実装板と、
   前記太陽電池素子に対向して配置された前記太陽電池素子の受光領域に太陽光を集光して照射する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集光モジュール用一次レンズと、
   前記実装板と前記集光モジュール用一次レンズとを保持して前記太陽電池素子と前記レンズ部との位置を合わせる保持枠体と、
   を備えた集光型太陽光発電ユニットであって、
   前記保持枠体は、前記集光モジュール用一次レンズの前記溝部に対向して立設された保持板部を備えており、前記保持板部の上端部に前記溝部を挿入することで、前記集光モジュール用一次レンズを保持していることを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。
7. 請求項６に記載の集光型太陽光発電ユニットであって、
   前記保持板部は、前記溝部の全体または複数箇所に設けられていることを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。
8. 請求項６または請求項７に記載の集光型太陽光発電ユニットであって、
   前記保持板部は、光を透過可能な部材によって形成されていることを特徴とする集光型太陽光発電ユニット。

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