JP2015208145A - 融雪型太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不均一に部分的に堆積した雪を低消費電力で融雪できる融雪型太陽電池装置を提供すること。
【解決手段】たとえば日当りの良い南向き屋根R上に載置される融雪型太陽電池装置においては、太陽電池ユニット１の受光面上に透光性部材２を設け、透光性部材２の一端面に赤外光IRを入射させるための赤外光源３を設けてある。透光性部材２の上面以外には反射部材４−１〜４−４を設けてある。赤外光源３からの赤外光IRが透光性部材２に入射すると、赤外光IRは反射部材４−２〜４−４等を反射すると共に、空気と接触する透光性部材２の上面ではほぼ全反射する。雪Sと接触する透光性部材２の上面ではスネルの屈折則に従ってほぼ屈折して雪Sに入射する。赤外光源３からの赤外光IRは雪Sに選択的に入射することになり、この結果、低い消費電力で雪Sを融雪できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は融雪機能を有する融雪型太陽電池装置に関する。

太陽電池モジュールあるいはアレイを積雪地域の家屋の屋根等に設置した場合に、太陽電池モジュールあるいはアレイ上の積雪を融雪する融雪型太陽電池装置がある。尚、一般に、太陽電池モジュールは太陽電池セルを複数枚パッケージ化したもので、太陽電池パッケージとも呼ばれ、他方、太陽電池アレイは太陽電池モジュールを複数枚接続したものである。本発明は特に太陽電池アレイに適用されるが、太陽電池モジュール単独にも適用できる。従って、本発明においては、太陽電池モジュール及び太陽電池アレイを太陽電池ユニットとし、これらを区別しない。

従来の融雪型太陽電池装置は、太陽電池ユニットの上部に堆積した雪を融雪するために、太陽電池ユニットの下方に対向してシート状の輻射発熱体を設けている（参照：特許文献１）。

また、太陽電池ユニット近傍に載置可能な従来の赤外線放射融雪装置は支柱に立設され、太陽電池ユニット近傍の雪を直接融雪する（参照：特許文献２）。

特開２００７−３１１６３５号公報 特開２００５−２２２９０７号公報

しかしながら、上述の従来の融雪型太陽電池装置においては、太陽電池ユニットの全面に堆積した雪を融雪するためには、シート状の輻射発熱体の面積も太陽電池ユニットの面積と同程度にする必要がある。この結果、太陽電池ユニットの上部に雪が不均一に部分的に堆積している場合にも、シート状の輻射発熱体全体を加熱するので、消費電力が大きいという課題がある。

また、太陽電池ユニット近傍に載置可能な上述の従来の赤外線放射融雪装置においては、風によって支柱が倒れないように支柱を固定する必要がある。従って、万一支柱が倒れた場合には、太陽電池ユニットが破損するという課題がある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る融雪型太陽電池装置は、太陽電池ユニットと、太陽電池ユニットの上面に設けられた透光性部材と、透光性部材の一端面に設けられた赤外光源と、太陽電池ユニットの周囲及び底面と透光性部材の赤外光源が設けられた部分を除いた周囲とに設けられた反射部材とを具備するものである。

また、太陽電池ユニットと透光性部材との間に空隙を設ける。この場合、太陽電池ユニットの底部の反射部材は不要となる。

さらに、透光性部材を設けずに、太陽電池ユニットの一端面に赤外光源を設ける。

本発明によれば、赤外光が雪に選択的に入射するので、不均一に部分的に堆積した雪を低い消費電力で融雪できる。また、支柱の倒れによる太陽電池ユニットの破損もない。

本発明に係る融雪型太陽電池装置の第１の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係る融雪型太陽電池装置の第２の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係る融雪型太陽電池装置の第３の実施の形態を示す断面図である。

図１は本発明に係る融雪型太陽電池装置の第１の実施の形態を示す断面図である。

図１における融雪型太陽電池装置はたとえば日当りの良い南向き屋根R上に載置される。図１においては、太陽電池ユニット１の受光面上に透光性部材２を設け、透光性部材２の一端面に赤外光IRを入射させるための棒状の赤外光源３を設けてある。また、透光性部材２の赤外光源３を設けた端面以外の他の端面には反射部材を設けてある。すなわち、赤外光源３を覆うケース状の反射部材４−１、太陽電池ユニット１の赤外光源３側を覆う反射部材４−２、太陽電池ユニット１及び透光性部材２の他の端面を覆う反射部材４−３、太陽電池ユニット１の底部を覆う反射部材４−４、及び太陽電池ユニット１及び透光性部材２の側面を覆う反射部材（図示せず）を設けてある。この場合、反射部材４−１〜４−４等は太陽電池ユニット１のパネルを構成するアルミニウムフレーム等で構成してもよい。特に、反射部材４−４は太陽電池ユニット１の外側に設けられているが、太陽電池ユニット１の底面の耐光性、水蒸気バリア性、電気絶縁性等を有するPVF、PET等の多層膜よりなる裏面部材（バックシート）と太陽電池セルを封止するシリコーン樹脂等よりなる封止部材との間に設けてもよい。

図１においては、透光性部材２はガラス、透明樹脂よりなる。従って、透光性部材２の屈折率nは1.5程度であり、空気の屈折率n=1.0よりも雪Sの屈折率つまり水もしくは氷の屈折率n=1.31〜1.33に近い。この結果、赤外光源３からの赤外光IRが透光性部材２に入射すると、赤外光IRは反射部材４−２〜４−４等を反射すると共に、空気と接触する透光性部材２の上面ではほぼ全反射する。他方、雪Sと接触する透光性部材２の上面ではスネルの屈折則に従ってほぼ屈折して雪Sに入射する。従って、雪Sが融雪残り、除雪等によって透光性部材２上に不均一に部分的に堆積している場合、赤外光源３からの赤外光IRは雪Sに選択的に入射することになり、この結果、低い消費電力で雪Sを融雪できる。

図２は本発明に係る融雪型太陽電池装置の第２の実施の形態を示す断面図である。

図２においては、図１の太陽電池ユニット１と透光性部材２との間に空隙Gを設けると共に、図１の反射部材４−４と太陽電池ユニット１の端面における反射部材４−２、反射部材４−３の一部、側面を覆う反射部材を削除してある。従って、透光性部材２に入射して透光性部材２の下面に到達した赤外光IRは空隙Gで反射して透光性部材２の上面に向う。この結果、空気と接触する透光性部材２の上面ではほぼ全反射し、他方、雪Sと接触する透光性部材２の上面ではスネルの屈折則に従ってほぼ屈折する。従って、図１の場合と同様に、雪Sが融雪残り、除雪等によって透光性部材２上に不均一に部分的に堆積している場合、赤外光源３からの赤外光IRは雪Sに選択的に入射することになり、この結果、低い消費電力で雪Sを融雪できる。

図３は本発明に係る融雪型太陽電池装置の第３の実施の形態を示す断面図である。

図３においては、図１の透光性部材２を設けず、太陽電池ユニット１の透光性を利用し、赤外光源３は太陽電池ユニット１の一端面に設ける。この場合、図１の反射部材４−２は存在しない。従って、赤外光源３からの赤外光IRが太陽電池ユニット１に入射すると、赤外光IRは反射部材４−３〜４−４等を反射すると共に、空気と接触する太陽電池ユニット１の上面ではほぼ全反射する。他方、雪Sと接触する太陽電池ユニット１の上面ではスネルの屈折則に従ってほぼ屈折して雪Sに入射する。従って、雪Sが融雪残り、除雪等によって太陽電池ユニット１上に不均一に部分的に堆積している場合、赤外光源３からの赤外光IRは雪Sに選択的に入射することになり、この結果、低い消費電力で雪Sを融雪できる。

尚、上述の赤外光源３は線状に配列された複数の発光ダイオード（LED）素子でも構成できる。この場合には、指向性があるので、反射部材４−１は不要となる。

また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内でいかなる変更にも適用し得る。

１：太陽電池ユニット
２、２’：透光性部材
３：赤外光源
４−１〜４−４：反射部材
R：屋根
S：雪
G：空隙

Claims (5)

1. 太陽電池ユニットと、
   前記太陽電池ユニットの上面に設けられた透光性部材と、
   前記透光性部材の一端面に設けられた赤外光源と、
   前記太陽電池ユニットの周囲及び底面と前記透光性部材の前記赤外光源が設けられた部分を除いた周囲とに設けられた反射部材と
   を具備する融雪型太陽電池装置。
2. 太陽電池ユニットと、
   前記太陽電池ユニットの上面に空隙を介して設けられた透光性部材と、
   前記透光性部材の一端面に設けられた赤外光源と、
   前記透光性部材の前記赤外光源が設けられた部分を除いた周囲とに設けられた反射部材と
   を具備する融雪型太陽電池装置。
3. 太陽電池ユニットと、
   前記太陽電池ユニットの一端面に設けられた赤外光源と、
   前記太陽電池ユニットの前記赤外光源が設けられた部分を除いた周囲及び底面に設けられた反射部材と
   を具備する融雪型太陽電池装置。
4. さらに、前記赤外光源が棒状であり、前記赤外光源の前記透光性部材の一端面の反対側に設けられた反射部材を具備する請求項１または２に記載の融雪型太陽電池装置。
5. さらに、前記赤外光源が棒状であり、前記赤外光源の前記太陽電池ユニットの一端面の反対側に設けられた反射部材を具備する請求項３に記載の融雪型太陽電池装置。

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