JP2019056538A - 太陽光パネルユニットおよびその保護ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電パネルを良好な状態で維持すると共に、太陽光エネルギーを効率的に利用する太陽光パネルユニットおよびシステムを提供する。【解決手段】太陽光を受けて発電を行う太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの受光面側に配置され、前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な保護パネルと、 前記太陽光発電パネルの状態或は前記太陽光発電パネル周囲の気象環境を監視する状態監視素子とを備え、前記状態監視素子の監視結果に基づいて、前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光を利用して電力を取り出す太陽光パネルユニットおよびその保護ユニットに関する。

近年、住宅などの屋根に取り付けられる、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光発電パネルと、太陽光から熱エネルギーを回収する集熱器とを組み合わせた太陽光熱ハイブリッドユニットが提案されている。

一般的に太陽光発電パネルは、温度が上昇すると発電効率低下や発電パネルの劣化が進むという問題を有する。また、例えば黄砂や花粉などの気象環境で太陽光発電パネルを使用すると太陽光発電パネルの劣化を進め、寿命が短くなることが知られている。

特開２０１４−２２８１７９号公報 特開２０１４−１３８５９号公報

特許文献１では、太陽光発電パネルの受光面側に、太陽光発電パネルの発電に利用されない光波長、即ち近赤外光を吸収する波長分離部を設けている。そして、波長分離部によって吸収された近赤外光は熱エネルギーとして回収される。これにより、太陽光発電パネルの温度上昇の一要因であった近赤外光の太陽光発電パネルへの入射を妨げ、太陽光発電パネルの温度上昇を防止すると共に、近赤外光を熱エネルギー源として有効に利用する構成となっている。

しかしながら、特許文献１では光吸収部において吸収される光波長が赤外領域の波長となっている。太陽光発電パネルの発電に有用な光波長（主に可視光波長）であっても、全ての光が発電に利用されるものではなく、一部は熱エネルギーとなり、太陽光発電パネルの温度上昇、つまり発電効率の低下や太陽光発電パネルの劣化要因となってしまう。更に、太陽光パネルが高温の時にも可視光が太陽光パネルに入射し続けるため、可視光のエネルギーは効率的に回収できていなかった。すなわち、効率的に太陽光エネルギーを利用できていなかった。

また、特許文献２では、太陽光発電パネルに、黄砂などから太陽電池を保護する保護層を形成している。しかしながら、特許文献２では保護層が黄砂などにより傷ついた場合、太陽光発電パネルの劣化につながりやすいという問題がある。

上記課題を鑑み、本発明の太陽光パネルユニットは、
太陽光を受けて発電を行う太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルの受光面側に配置され、前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な保護パネルと、
前記太陽光発電パネルの使用状態を監視する状態監視素子と
を備え、
前記状態監視素子の監視結果に基づいて、前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とする。

また、本発明における太陽光発電パネルの保護ユニットは、
太陽光を受けて発電を行う太陽光発電パネルの受光面側に取り付けられる保護ユニットであって、
前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な保護パネルを備え、
前記太陽光発電パネルの使用状態を監視する状態監視素子の監視結果に基づいて、前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、太陽光発電パネルの使用状態により、太陽光発電パネルの保護が必要なければ、光波長を太陽光発電パネルに到達させて発電を行い、一方で、太陽光発電に負荷がかかる状態であるなど、太陽光発電パネルの保護が必要な使用状態であるときには、保護パネルによって可視光波長を含む光から太陽光発電パネルを保護し、太陽光発電パネルへの負荷を抑制する太陽光パネルユニットおよびその保護ユニットを提供することができる。

本発明に係る太陽光パネルユニットおよびシステム図。 保護パネルの一例としての液晶パネルの説明図。 本発明に係る太陽光パネルユニットの変形例。 実施例１に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例２に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例３に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例４に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例５に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例６に係る太陽光パネルユニットの構成図。 実施例７に係る太陽光熱ハイブリッドシステムの構成図。 実施例８に係る陽光パネルユニットの構成図。 実施例８に係る太陽光熱ハイブリッドシステムの構成図。

（実施例１）
以下、図を参照して本発明の構成を説明する。図１は、本発明に係る太陽光パネルユニット１６およびそれを組み込んだシステムを示した図である。本発明に係る太陽光パネルユニット１６は、受光した太陽光を電気エネルギーに変換する太陽光発電パネル１と、太陽光発電パネル１より太陽光側に配置された保護パネル２と、保護パネル２から熱エネルギーを回収する集熱器３からなる。

更に、太陽光パネルユニット１６には温度や気象環境などを監視する状態監視素子４が設けられる。状態監視素子４で取得した情報は切替制御部５に供給され、ここで保護パネル２を保護状態とするか非保護状態とするかを制御する。

保護パネル２が保護状態のとき、保護パネル２により可視光領域を含む光波長の光が吸収され、太陽光発電パネル１に入射する光エネルギーが制御（制限）される。一方、保護パネル２で吸収された光エネルギーは熱エネルギーに変換される。集熱器３には、熱媒体ＨＭ１が充填されており、熱媒体ＨＭ１によって保護パネル２から熱エネルギーが回収される。なお、図１では切替制御部５が太陽光パネルユニット１６から離れた位置に配置されているように図示しているが、太陽光パネルユニット１６に対し保護パネル２や集熱器３、太陽光発電パネル１などと一体として設けてもよい。

熱媒体ＨＭ１は熱媒体タンク１３より供給され、集熱器３によって熱エネルギーを吸収したのち、熱エネルギー貯蔵庫１４へと送られる。熱エネルギー貯蔵庫１４に到達した熱媒体ＨＭ１はそのまま給湯として使用されてもよいし、温度が不足している場合は、ガス等により加熱されたのち給湯として使用されてもよい。当然、熱エネルギー貯蔵庫１４において更に被加熱媒体と熱交換し、温度上昇した被加熱媒体を熱源として給湯などに用いても良い。

太陽光発電パネル１で発電された電気エネルギーは電気エネルギー貯蔵庫１５へ一旦貯蔵され、必要に応じて家電等に供給される。ただし、太陽光発電パネル１で発電された電気エネルギーの一部は、電気エネルギー貯蔵庫１５へ貯蔵されることなく、保護パネル２の制御に利用されてもよい。

太陽光発電パネル１は、一般的に温度が上昇すると、太陽光発電パネル１を構成する半導体のバンドギャップが狭くなる。また、得られる電圧が低くなることにより発電効率が低下する。このため、太陽光発電パネル１を冷却する冷却機構７を設けることが好ましい。冷却機構７で吸収された太陽光発電パネル１の熱は熱エネルギーとして回収し、集熱器３で回収した熱エネルギーと同様に有効的に使用されることが好ましい。

（太陽光発電パネル）
太陽光発電パネル１は太陽光を吸収し、吸収した光波長のエネルギーを電気エネルギーに変える装置である。すなわち、太陽光発電パネル１が吸収できる波長領域の光のみ発電に利用することができる。太陽光発電パネル１は多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系半導体、ＣｄＴｅ（カドニウムテルル）系・ＣＩＧＳ（銅・インジウム・ガリウム・セレン）系などの化合物半導体など、さまざまな種類がある。この半導体の種類によって吸収できる光波長、即ち発電に利用できる光波長が決まるが、概ね、可視光〜近赤外光（４００〜１０００ｎｍ）程度が太陽光発電パネル１が発電に利用できる波長領域となる。本発明では特に半導体の種類に限定はないが、最も広く普及しているシリコン系半導体を用いた太陽光発電パネルがコストを鑑みると有用である。

（保護パネル）
保護パネル２について説明する。保護パネル２は、太陽光発電パネル１の温度や気象環境によって、保護・非保護の状態が決定され、保護状態のときは可視光を含む光波長領域に光吸収特性を有し、吸収した太陽光を熱エネルギーに変換する。一方、非保護モードの時は、少なくとも太陽光発電パネル１の発電に有効な光を透過する特性を有する。

保護パネル２は例えば液晶パネルなどが利用できる。液晶パネルは、ねじれネマティック（ＴＮ）型、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）型などの型があるが、本発明において型の限定はなく様々な型の液晶パネルを使用することができる。ここではＴＮ型として説明する。

図２はＴＮ型液晶パネルを示した図である。図２に示すように、液晶パネル２１は、鉛直方向の光のみを透過する偏光板２２と、水平方向の光のみを透過する偏光板２２との間に、液晶２３が配置された構成となっている。通常、即ち電圧が印加されないとき、偏光板２２を透過した光は、液晶２３によって９０°ねじれ、光が偏光板２２を透過できるようになる（図２（ａ））。一方、電圧を印加したとき、液晶２３は電界に沿って並び、液晶に入射した光はねじれることがなく偏光板２２に入射し、液晶パネル２１としては光を遮蔽することとなる（図２（ｂ））。

本発明の一実施例においては、太陽光発電パネル１の温度が一定の値以上の時、液晶に電圧が印加され、保護パネル２は保護状態すなわち遮光状態となる。一方、太陽光発電パネル１の温度が一定の値より小さい場合、液晶へ電圧の印加はなされず、太陽光発電パネル１に太陽光が入射する。なお、液晶２３への電圧の印加は、太陽光発電パネル１により発電された電気エネルギーを利用することが好ましい。

液晶２３は一般的に、紫外線などの影響により、電圧印加時の配向速度の低下などが見られる。この対策として、保護パネル２よりも太陽に近い側に紫外線遮蔽膜を設けることが好ましい。紫外線遮蔽膜とは例えば紫外線吸収剤を含浸した樹脂膜や紫外線散乱剤を含浸した樹脂層、屈折率の異なる複数の薄膜を積層した干渉膜等が好適に使用できる。なお、紫外線吸収剤を使用した場合、紫外線吸収剤により吸収された紫外線を熱エネルギーと回収することで太陽光から効率的に熱エネルギーを回収できるようになる。

紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、オキザニリド系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、無機系紫外線吸収剤等を使用することができる。また、紫外線散乱剤としては、酸化チタンや酸化亜鉛の微粒子、干渉膜としては、例えば、ＴｉＯ_２膜とＳｉＯ_２膜の積層体などを用いることができる。紫外線遮蔽膜に紫外線吸収剤を用いる場合は、集熱器の太陽光受光面に紫外線遮蔽膜、その反対面に保護パネルをそれぞれ集熱器と接するように配置することが好ましい。このような構成とすることで、紫外線遮蔽膜が紫外線を吸収し変換した熱エネルギーと、保護パネルが太陽光エネルギー（主に可視光）を吸収し変換した熱エネルギーを集熱器で効率的に回収することができるためである。

また、保護パネル２は太陽光発電パネル１の温度や気象環境によって、太陽光発電パネル１の上部に出し入れ可能なものであってもよい。すなわち、保護状態のときは太陽光発電パネル１の上部に挿入され、非保護状態のときは太陽光発電パネルの上部より退出される。

このような保護パネル２としては、少なくとも可視光波長領域に光吸収を有するものであればよく、アルミニウム、銅、金、銀、ニッケル、クロムなどの既知の材料を単体あるいは合金として使用することができる。また、例えばプラスチックフィルムに色素や顔料、金属を分散あるいはコーティングしたもの、グラファイトシートなどでも良い。これらの保護パネル２を用いる場合、温度や使用環境に合わせて保護パネル駆動部によって保護パネル２を太陽光発電パネル１の太陽光側へ出し入れ可能とすることが好ましい。

保護パネル２による保護・非保護状態の切り替えを実行する際は、太陽光発電パネル１により発電された電気エネルギーを利用することが好ましい。つまり、保護パネル２として液晶パネル２１を用いる場合の液晶に印加する電圧、出し入れ可能な保護パネル２の場合の保護パネル２を駆動する保護パネル駆動部に必要な電力は太陽光発電パネル１により発電された電気エネルギーを利用することが好ましい。このとき太陽光発電パネル１で発電された電気を一旦電気貯蔵庫に貯蔵して、電気貯蔵庫から電気エネルギーを保護パネル２の保護・非保護の切り替えの実行に使用してもよいし、太陽光発電パネル１と保護パネル２あるいは保護パネル駆動部とを電気配線で接続し、太陽光発電パネル１から直接保護パネル２あるいは保護パネル駆動部に供給してもよい。なお、保護パネル２あるいは保護パネル駆動部への電圧印加・電力供給は、状態監視素子４の値を鑑み、切替制御部５によって制御される。

（集熱器）
集熱器３は保護パネル２と接するように設けられ、保護パネル２の熱を回収する機能を有する。集熱器３は、太陽光発電パネル１の発電に利用できる光波長、即ち４００〜１０００ｎｍ程度の光波長を透過する材料で形成されることが好ましい。そして、集熱器３には熱媒体ＨＭ１が充填されている。熱媒体ＨＭ１は集熱器３内を循環し、保護パネル２によって光エネルギーから変換された熱エネルギーを回収する。

集熱器３は保護パネル２と接するように配置され、効率的に保護パネル２から熱エネルギーを回収できるようになっている。集熱器３は例えば、パイプ状で、パイプ中に熱媒体ＨＭ１を循環させるものでもよいし、例えば平板状で、平板内に熱媒体ＨＭ１を循環させるものであってもよい。また、集熱器３に保護パネル２を保持するフレームとしての機能を持たせることもできる。なお、集熱器３は、図５に示すように保護パネル２の外周を囲むように配置されていてもよく、また、保護パネル２の太陽光入射面側に配置されていても、太陽光発電パネル１側に配置されていてもよい。保護パネル２の外周を囲むように配置されるなどによって、実質的に太陽光発電パネル１の発電に利用できる光波長を透過するように構成されていると見做すことができる。

ここで、熱媒体ＨＭ１は水を主成分としていることが好ましい。水は、可視領域では透明で１１００ｎｍ以上の光波長に対する吸収特性を有しており、太陽光発電パネル１での発電に必要な光波長を透過しつつ、太陽光発電パネル１での発電に不要で、太陽光発電パネル１ｎ昇温の要因となる１１００ｎｍ以降の光波長の透過率を低下させることができる。

更に、熱媒体ＨＭ１としての水によって吸収された光は熱エネルギーとして回収できるため、太陽光エネルギーを無駄なく利用することができる。なお、保護パネル２の太陽光入射面側に集熱器３を設けることで、保護パネル２に１１００ｎｍ以上の光が入射するのを抑制し、保護パネル２が過度に昇温することを防止することができる。これにより、比較的熱に弱い液晶からなる保護パネル２であっても、長期に安定した遮光（保護）・非遮光（非保護）状態の調整機能を維持できるようになる。

また、保護パネル２の太陽光発電パネル１側に集熱器３を配置することで、保護パネル２の熱が太陽光発電パネル１に移行するのを抑制することもできる。ただしその場合には、集熱器３と太陽光発電パネル１とは非接触であることが好ましい。集熱器３と太陽光発電パネル１を非接触とすることで、保護パネル２から回収した熱エネルギー及び、熱媒体ＨＭ１によって太陽光エネルギーから変換された熱エネルギーが太陽光発電パネル１に移行することを効果的に抑制することができる。

また、熱媒体ＨＭ１に添加物を分散させることで効率的に赤外線を吸収できるようになる。添加物は例えば、赤外線吸収色素や染料、あるいは金属微粒子などが挙げられる。赤外線吸収色素や染料、金属微粒子は集熱器３における赤外線吸収効率を高め、赤外線の熱エネルギー変換に貢献する。ここで、添加物の大きさは可視光波長よりも小さい、即ち４００ｎｍ以下であることが好ましい。可視光波長よりも大きいと、太陽光発電パネル１で発電に有用な可視光波長の光が散乱され、太陽光発電パネル１への入射が抑制されてしまうためである。

熱媒体ＨＭ１は、集熱器３で保護パネル２から回収した熱エネルギー及び太陽光から直接回収した熱エネルギーと共に、熱エネルギー貯蔵庫へ運ばれる。

ここで、太陽光発電パネル１、保護パネル２、集熱器３の位置関係について説明する。保護パネル２は太陽光発電パネル１の太陽光入射面上に配置され、太陽光発電パネル１とは非接触となっている。すなわち、保護パネル２が保護状態のとき、つまり太陽光エネルギーを保護パネル２で吸収し熱エネルギーに変換する際に、保護パネル２から太陽光発電パネル１に伝熱するのを抑制する位置関係となっている。

集熱器３は保護パネル２と接触するように配置され、保護パネル２の外周部で、保護パネル２の太陽光入射面、太陽光入射面とは反対面のいずれに配置されていてもよいが、保護パネル２の太陽光入射面側に配置されるのが最も好ましい。なお、集熱器３を保護パネル２と太陽光発電パネル１の間に配置する場合は、太陽光発電パネル１と接触していてもよいし、非接触としてもよい。図３に示すように集熱器３を太陽光発電パネル１と接触させるとき、集熱器３は保護パネル２と太陽光発電パネル１を隔離するためのスペーサの役割を持つ。集熱器３がスペーサの役割を持つとき、図１に示すスペーサ６は別途設けなくてもよい。

（状態監視素子）
本発明における状態監視素子４とは、例えば温度センサや電力センサ、気象環境監視素子を指す。温度センサは太陽光発電パネル１の温度を計測するセンサで、例えば、２種類の異なる金属を接続して、両方の接点間に温度差により生じる起電力を利用した熱電対、金属の電気抵抗特性を利用した測温抵抗体などが使用できる。電力センサは、太陽光発電パネル１により発電された電力量を監視するものであり、発電量から太陽光発電パネル１の温度を推測するものであってもよい。ここで電力センサは太陽光発電パネル１で発電した電気エネルギーの電圧或は電流値を監視するものでもよい。これらから、太陽光発電パネル１の温度を推測することもできる。

状態監視素子４は、太陽光発電パネル１に直接配置されていてもよいし、太陽光発電パネル１の周辺に配置されていてもよいが、温度センサは太陽光発電パネル１の太陽光入射面に配置されていることが好ましい。図６にその一例を示している。太陽光発電パネル１では太陽光入射面が最も温度が高くなるためである。また、複数の太陽光発電パネル１を並列に並べる場合、温度センサは各太陽光発電パネル１に対応するように複数設けてもよいし、複数の太陽光発電パネルの一部にのみ設けてもよい。また、電力センサは複数の太陽光発電パネルに個別に取り付けてもよいし、複数の太陽光発電パネルの一部のみに設けてもよい。更には、複数の太陽光発電パネルによって発電された総量のみを監視してもよい。

状態監視素子４として気象環境監視素子、即ち花粉や黄砂を監視するセンサを用いることもできる。気象環境監視素子としては、例えば散乱光の強度から飛散量を監視する散乱光方式センサや遮蔽物である微粒子の有無に伴う電流変化から飛散量を監視するフォトインタラプタセンサ等を用いることができる。気象環境監視素子は、太陽光パネルユニット１６の外周部、つまり花粉や黄砂などの状態監視素子４への侵入が阻害されない場所に配置されることが好ましい。更に、気象環境監視素子は、例えば通信によって外部機器などから気象情報を取得することで気象情報を観測する気象情報受信素子でもよい。

これらの状態監視素子４で取得したデータを基に、切替制御部５によって保護パネル２の保護・非保護の状態が決定されて切り替えられる。

（冷却機構）
冷却機構７は太陽光発電パネル１で発生した熱を冷却する機能を有し、太陽光発電パネル１と接触するように配置することが好ましく、太陽光発電パネル１の太陽光入射面とは反対の面と接することが更に好ましい。

冷却機構７を太陽光発電パネル１の太陽光入射面とは反対の面に設けることで、冷却機構７に使用できる材料の選択性を広げることができる。具体的には、太陽光発電パネル１の太陽光入射面とは反対の面に冷却機構７を設けることで、冷却機構７の材料として太陽光発電パネル１の発電に有用な光波長領域に吸収を有する材料を使用できるようになる。すなわち、例えばグラファイトやＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなど熱伝導率は良いものの可視光〜近赤外光領域に光吸収及び高い光反射率を有する材料も選択できるようになる。この中でも特に軽量で熱伝導率のよいグラフファイトやＡｌは有用な材料である。

冷却機構７は太陽光発電パネル１から吸熱し、その熱を大気へ放熱する構成としてもよいが、冷却機構７に熱媒体ＨＭ２を充填し、熱媒体ＨＭ２を介して熱エネルギーを回収することで、太陽光エネルギーをより効率的に利用できる。具体的には、図７に示すように、冷却機構７内に熱媒体ＨＭ２が循環するような流路が設けられ、熱媒体ＨＭ２によって太陽光発電パネル１から回収された熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵庫へと移動する構成とすることが好ましい。ここで、熱媒体ＨＭ２は水を主成分としたものが好ましく、熱伝導率を高めるための添加物が添加されていてもよい。熱伝導率を高める添加物とは例えば、ダイヤモンドナノ粒子やＡｌ、Ｃｕなどの金属ナノ粒子などが挙げられる。

なお冷却機構７は、図８に示すように集熱器３に熱媒体接続部１１を設けて連結する構成とすることもできる。この時、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２とが熱媒体接続部１１を介して一体となる。このように、冷却機構７と熱媒体接続部１１を連結する場合、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２は同じ成分であることが好ましい。また、冷却機構７と集熱器３とを連結させるときには、熱媒体は冷却機構７から集熱器３へと流れるようにすることが好ましい。このように熱媒体を循環させることで、集熱器３側で太陽光及び保護パネル２からの伝熱により加熱された熱媒体が冷却機構７に流れることによって、冷却機構７の冷却機能を低下させることを防ぐことができる。

図１に示したような太陽光パネルユニット１６を、図１０に示すように、住宅の屋根などに設置し、電気エネルギー貯蔵庫１５や熱エネルギー貯蔵庫１４を設け、太陽光熱ハイブリッドシステムを構成することもできる。

本発明の太陽光熱ハイブリッドシステムは、太陽光発電パネル１で発電した電気エネルギーを電気エネルギー貯蔵庫１５へ蓄える。一方、集熱器３及び冷却機構７で回収した熱エネルギーを熱媒体ＨＭ１あるいは熱媒体ＨＭ２を介して熱エネルギー貯蔵庫１４に蓄える。なお、集熱器３及び冷却機構７に導入される熱媒体ＨＭ１及び熱媒体ＨＭ２は熱媒体タンク１３からポンプによって供給される。

本発明の太陽光熱ハイブリッドシステムでは、状態監視素子４により、太陽光発電パネル１の温度や発電量、気象状況などによって保護パネル２による保護・非保護の状態が決定されるが、温度あるいは発電量は熱エネルギー貯蔵庫１４の温度又は電気エネルギー貯蔵庫１５に貯蔵されている電力量を測定（監視）することで代替してもよい。

熱エネルギー貯蔵庫１４に流れ込んだ熱媒体ＨＭ１あるいは熱媒体ＨＭ２は、そのままお湯として使用することもできるし、熱エネルギー貯蔵庫１４内の別の媒体に熱エネルギーを受渡し、自らは熱媒体タンク１３へ流入するようにしてもよい。熱媒体タンク１３に流入した熱媒体は再び集熱器３及び冷却機構７へ送られ、それぞれ熱エネルギーの回収を行う構成としてもよい。

図４に本実施例に係る太陽光パネルユニット１６の斜視図を示す。本実施例の太陽光パネルユニット１６は、太陽光発電パネル１と液晶パネルからなる保護パネル２、集熱器３とを有し、保護パネル２は集熱器３によって保持された構成となっている。更に、太陽光発電パネル１には太陽光発電パネル１の昇温を抑制する冷却機構７としてグラファイトシートが設けられている。また、太陽光発電パネル１と保護パネル２との間にスペーサ６を配置し、空隙を設けることで、保護パネル２から太陽光発電パネル１への熱の移動を抑制している。

本実施例では、状態監視素子４の一例として太陽光発電パネル１の太陽光受光面に熱電対からなる温度センサ４ａが設けられている。温度センサ４ａが取得したデータに基づいて、切替制御部５によって保護パネル２へ電圧を印加して保護状態に切り替えるか否かの判断がなされる。

具体的には温度センサ４ａが一定温度以上を感知すると、切替制御部５の指示により保護パネル２に電圧が印加され、保護状態すなわち太陽光発電パネル１への太陽光の入射が抑制される状態に切り替わる。一方、温度センサ４ａが一定温度よりも小さい値を示すとき、保護パネル２への電圧印加は行われず、非保護状態すなわち太陽光発電パネル１への太陽光の入射は阻害されない状態となる。

本実施例において、一定温度の一例としては７０℃である。一般的なシリコン系太陽電池では、温度が１℃上昇するごとに発電効率が約０．４５％低下する。太陽光発電パネルの温度が２５℃における発電効率を１００％とした時、７０℃の時は８０％程度となってしまう。なお、一例として一定温度を７０℃としたが、太陽光発電パネル１の発電層の材質や構成材料によって適宜最適な温度とすることができる。

また、本実施例では温度センサ４ａは太陽光発電パネル１の太陽光入射面に配置したが、太陽光入射面とは反対側の面に配置してもよいし、太陽光発電パネル１の内部に差し込まれるように配置されていてもよいが、太陽光発電パネル１を熱による故障から守るという観点では太陽光発電パネル１の温度が最も高温となる点で測温することが好ましい。具体的には、太陽光発電パネル１の太陽光入射面の中央付近に温度センサ４ａを配置することが好ましい。なお、本実施例の構成において、温度センサ４ａを太陽光発電パネル１の内部又は太陽光入射面と反対面に配置する場合も、太陽光発電パネルの中央部が最も温度が高くなりやすく、好適な配置場所となる。

保護パネル２が保護状態のとき、保護パネル２では太陽光が吸収され、熱エネルギーへと変換される。ここで変換された熱エネルギーは集熱器３を流れる熱媒体ＨＭ１によって回収される。熱媒体ＨＭ１は水であることが好ましい。水は１１００ｎｍ以上の赤外光を吸収するため、この波長領域の光を熱エネルギーに変換できるためである。ここで、集熱器３は太陽光発電パネル１の発電に利用する光波長に対して略透明な材料であることが好ましく、例えばガラスやプラスチック等が最適な素材である。

ここで保護パネル２の保護状態とは、可視光を含む光波長を必ずしもすべて遮光するものでなくてもよく、太陽光発電パネル１の温度上昇に応じて透過率を変化させてもよい。例えば、太陽光発電パネル１の温度が十分に低いとき（２５℃）のときは略１００％の透過率とし、太陽光発電パネル１の温度が５０℃のときは透過率を略５０％、太陽光発電パネル１の温度が７０℃以上のとき透過率を略０％の様に、太陽光発電パネル１の温度上昇に合わせて徐々に透過率を下げるような制御をしてもよい。ここでは、太陽光発電パネル１の温度により保護パネル２の透過率を徐々に変化させているが、例えば発電量や発電効率に応じて保護パネル２の透過率を変化させるように制御させてもよい。

本実施例では、保護パネル２に印加する電圧は、太陽光発電パネル１で発電された電気エネルギーによって賄われる。具体的には、スペーサ６内に太陽光発電パネル１と保護パネル２とを接続するように不図示の電気配線が配置され、切替制御部５からの指示に従い、太陽光発電パネル１から保護パネル２へ電気エネルギーが供給される。

なお、集熱器３は、保護パネル２が非保護状態であっても、集熱器３に照射された太陽光エネルギーから熱エネルギーを回収していてもよい。例えば、本実施例の様に熱媒体ＨＭ１に赤外線吸収機能を有する水を用いることで、保護パネル２が非保護状態であっても集熱器３によって熱エネルギーを回収できる。

（実施例２）
図５に第２実施例に係る太陽光パネルユニット１６の構成図を示す。基本的な構成は実施例１と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例の太陽光パネルユニット１６は、太陽光発電パネル１と保護パネル２、集熱器３と、保護パネル収納部９を有し、更に気象環境監視素子４ｂを有する。

本実施例では保護パネル２として、プラスチックフィルムにアルミニウムを蒸着したものを用いている。本実施例の保護パネル２は非保護状態のときは保護パネル収納部９に収納されており、保護状態のとき、つまり気象環境監視素子４ｂの値が一定値以上となった時、駆動部によって保護パネル収納部９より太陽光発電パネル１の上部に向けて進出され、太陽光発電パネル１を覆うように配置される。

気象環境監視素子４ｂによって得られた情報は、切替制御部５へと伝達され、切替制御部５によって保護パネル２の保護・非保護の状態が決定される。保護パネル２を保護状態とする場合、切替制御部５から不図示の保護パネル駆動部へ信号が送られ、保護パネル２を太陽光発電パネル１の上部に挿入させる。反対に、切替制御部５により太陽光発電パネル１の保護が不要な気象環境と判断された場合は、保護パネル駆動部により保護パネル２は保護パネル収納部９に退避される。

なお、本実施例において、気象環境監視素子４ｂは光散乱方式の微粒子（花粉・黄砂）センサを用い、微粒子センサで取得されたデータより大気中の黄砂（０．１〜１０μｍ）濃度が２００μｇ／ｍ^３以上であった場合、切替制御部５から保護パネル駆動部に保護パネル２を太陽光発電パネル１の上部に挿入するように駆動制御している。ここで、黄砂濃度２００μｇ／ｍ^３とは、太陽光発電パネル１への黄砂の付着が目概ね立ち始める時であり、黄砂付着によるキズや故障等が発生しやすくなる環境である。

なお、本実施例では黄砂濃度により保護パネル２の保護・非保護の状態を切り替える制御を説明したが、これに限らずＰＭ２．５などの濃度によって制御してもよく、それぞれ任意の制御値で保護パネル２の保護・非保護状態を決定可能である。また、本実施例では微粒子センサを用いたが、これに限らず例えばフォトインタラプタセンサなども好適に使用できる。

更に、気象環境監視素子４ｂは、外部から気象情報を入手する気象情報受信素子でもよい。この場合、外部からの気象情報、例えば気温、降雨、降雪、黄砂、ＰＭ２．５、突風などの様々な情報を不図示の通信手段によって取得し、太陽光発電パネル１での発電に不向きな気象環境が見込まれるときに、切替制御部５によって太陽光発電パネル１の上部に保護パネル２が挿入される。一方、太陽光発電パネル１での発電にとって良好な気象環境であると判断した時、保護パネル２は切替制御部５により太陽光発電パネル１の上部から保護パネル収納部９に退避される。

なお、気象環境監視素子４ｂとして気象情報受信素子を用いる場合、気象情報素子は必ずしも太陽光パネルユニット１６と一体になっている必要はなく、例えば、室内に配置されて、有線或は無線で切替制御部５と通信されてもよい。また、気象環境監視素子４ｂは例えば微粒子センサと気象情報受信素子の両方を備え、それぞれの情報を複合的に判断し、切替制御部５によって保護パネル２の保護・非保護の状態が決定されてもよい。これらのセンサ以外のセンサによる結果を更に組み合わせても良い。

なお、本実施例において、微粒子センサやフォトインタラプタセンサなどを気象環境監視素子４ｂとして使用する場合は、黄砂などの微粒子が正確に監視できる位置に配置することが好ましい。例えば、集熱器３や保護パネル２上など、太陽光パネルユニット１６の他の部材の陰にならない表層に配置することが好ましい。

また、微粒子センサやフォトインタラプタセンサについても気象情報受信素子と同様に、太陽光パネルユニット１６と直接的に一体設けられていなくてもよく、例えば、太陽光パネルユニット１６を設置する住宅の一部に配置されていてもよい。

集熱器３は、保護パネル２が保護状態のとき、即ち太陽光発電パネル１を覆うように配置されたときに、保護パネル２と接触するように配置されている。集熱器３には熱媒体ＨＭ１である水が循環しており、保護パネル２で発生した熱エネルギーを水により回収している。集熱器３と太陽光発電パネル１との間にはスペーサ６によって空隙が設けられており、集熱器３から太陽光発電パネル１への熱移動が抑制されている。

本実施例において、保護パネル２の駆動に必要な電力は、太陽光発電パネル１で生成された電気エネルギーが利用される。電気エネルギーは図示しない保護パネル駆動部へ供給され、切替制御部からの電気信号に応じて、保護パネル２を駆動させる。

本実施例の説明において、保護パネル２として、プラスチックフィルムにアルミニウムを蒸着したものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、保護パネル２として金属薄膜のみから形成しても良いし、所定範囲の波長の光のみをカットするフィルタを用いても良い。

また、保護パネル２を太陽光発電パネル１上に進出させる移動方法として、太陽光発電パネル１の側方からスライドする例を説明したが、板状の保護パネル２の一辺を保護パネル固定部に対して回動可能に固定し、保護パネル２の一辺を回動中心として回動させることで、保護状態と非保護状態とを切り替えるようにしても構わない。その場合、例えば、保護状態において、太陽の位置を検知し、板状の保護パネル２の面が太陽の方向を向くように保護パネル２の回動角度を制御しても良い。そうすることによって、保護状態において保護パネル２が太陽光を遮らないようにすることができる。太陽の位置を検知する手段については、光の入射角度から推定する方法や、時間帯によって位置を推定する方法などの種々の方法が適用できる。

（実施例３）
図６に実施例３に係る太陽光パネルユニット１６の断面図を示す。基本的な構成は実施例１と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例の太陽光パネルユニット１６は、太陽光発電パネル１と、液晶パネルからなる保護パネル２、集熱器３とを有し、太陽光発電パネル１の下面には太陽光発電パネル１の昇温を抑制する冷却機構７が設けられている。更に、太陽光発電パネル１と保護パネル２との間にはスペーサ６を配置して空隙を設けている。

保護パネル２の太陽光入射面側に配置された集熱器３には、熱媒体ＨＭ１である水が図６の矢印の方向に循環するように流される。本実施例では保護パネル２への紫外線の入射を抑制するために、集熱器３の太陽光入射面にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤をアクリル樹脂に分散した紫外線遮蔽膜１０を形成している。紫外線遮蔽膜１０は集熱器３と接しており、紫外線遮蔽膜１０で吸収された紫外線は熱エネルギーに変換され、集熱器３内の熱媒体ＨＭ１によって回収される。

更に、本実施例の太陽光パネルユニット１６は、太陽光発電パネル１の太陽光入射面とは反対面に冷却機構７が設けられている。本実施例では冷却機構７としてグラファイトシートを用いている。太陽光発電パネル１で発生した熱を冷却機構７であるグラファイトシートによって回収し、熱を大気に拡散させることで太陽光発電パネル１を冷却する。

本実施例において、太陽光発電パネル１と保護パネル２との間にスペーサ６を設けたことで、保護パネル２が太陽光を吸収することにより発生する熱を太陽光発電パネル１に伝達しにくくする効果が期待できる。

本実施例においても、実施例１と同様に保護パネル２を保護状態とする際に使用する電気エネルギーは太陽光発電パネル１から供給されることが好ましい。

（実施例４）
図７に本実施例に係る太陽光パネルユニット１６の断面図を示す。基本的な構成は実施例３と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例の太陽光パネルユニット１６は、実施例３の太陽光パネルユニット１６とは冷却機構７の構成が異なる。具体的には、本実施例における冷却機構７は、冷却機構７内に熱媒体ＨＭ２が矢印の方向に流れるように充填されており、熱媒体ＨＭ２によって太陽光発電パネル１から熱エネルギーを回収する構成となっている。ここで回収した熱エネルギーは集熱器３で回収した熱エネルギーと同様に、温水や熱源として利用される。このような構成とすることで、冷却機構７が太陽光発電パネル１から回収した熱エネルギーをムダなく利用できることとなる。

本実施例では、熱媒体ＨＭ２として熱媒体ＨＭ１と同様に水を用いた。本実施例では、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２とが同一方向に流れる構成としているが、必ずしも同一方向に流れる必要はなく、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２とをそれぞれ任意の方向へ流すこともできる。また、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２の流速は同じでもよいし、異なっていてもよい。

本実施例の構成において、温度センサ４ａを太陽光発電パネル１の太陽光受光面と反対面、即ち冷却機構７と接する面に配置する場合、温度センサ４ａは熱媒体ＨＭ２の流出経路付近に配置されることが好ましい。流出経路付近が太陽光発電パネル１の冷却機構７と接する面では最も高温となる領域であり、太陽光発電パネル１の保護という観点で最も安全に管理できるためである。加えて、第１の温度センサ４ａを熱媒体ＨＭ２の流入経路付近に配置し、第２の温度センサ４ａを流出経路付近に配置することで、２つの温度センサ４ａの出力値の差分から太陽光発電パネル１の温度を間接的に推定しても良い。

（実施例５）
図８に実施例５に係る太陽光パネルユニット１６の断面図を示す。基本的な構成は実施例４と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例の太陽光パネルユニット１６は、太陽光発電パネル１と液晶パネルからなる保護パネル２、保護パネル２の太陽光入射面と反対面に接するように設けられた集熱器３、太陽光発電パネル１の太陽光入射面の反対面に接するように設けられた冷却機構７とを有し、集熱器３と冷却機構７とを連結し、熱媒体ＨＭ２が内部を移動可能な熱媒体接続部１１が設けられている。ここで、熱媒体接続部１１には、冷却機構７から集熱器３へと熱媒体ＨＭ２が流れ込むような流路が形成される。本実施例では、熱媒体ＨＭ１及び熱媒体ＨＭ２として、共に水を用いている。なお、本実施例では熱媒体接続部１１によって、集熱器３を支持している。すなわち熱媒体接続部１１はスペーサ６の役割を果たしている。本実施例では熱媒体接続部１１にスペーサ機能を持たせる構成としたが、スペーサ６を設けて太陽光発電パネル１と集熱器３との間に空隙を設けてもよい。

更に、保護パネル２への紫外線入射を抑制するために、保護パネル２の太陽光入射面側にＴｉＯ_２膜とＳｉＯ_２膜とからなら紫外線反射機能を有する紫外線遮蔽膜１０が形成されている。なお、紫外線遮蔽膜１０としては、紫外線反射機能を有するもの以外にも、実施例３で説明したような紫外線吸収剤を利用したものも用いることができる。

本実施例の太陽光パネルユニット１６では、太陽光発電パネル１と集熱器３との間には空隙が設けられており、集熱器３で回収した熱エネルギーが太陽光発電パネル１へ伝達するのを極力抑制している。

なお、本実施例において、太陽光発電パネル１、保護パネル２、温度センサ４ａ、電気配線８などに関しては実施例４と略同様の構成となっている。

本実施例において、温度センサ４ａは、太陽光発電パネル１の太陽光入射面或は太陽光発電パネル内部に配置する場合は中央付近、太陽光発電パネル１の集熱器３と接する面に配置する場合は熱媒体ＨＭ２の流入経路と反対側、即ち熱媒体接続部１１側とすることが好ましい。この内、太陽光発電パネル１の太陽光入射面中央付近が最も温度が高くなる領域であり、太陽光発電パネル１の保護という観点で最適である。

（実施例６）
図９に実施例６に係る太陽光パネルユニット１６の構成図を示す。実施例６の太陽光パネルユニット１６は実施例１〜５の太陽光熱ユニットを複数並べた構成となっている。具体的には、ユニット保持板１２上に、太陽光発電パネル１や保護パネル２、集熱器３などからなる太陽光パネルユニット１６が設けられている。なお、集熱器３は、各保護パネル２にそれぞれ個別で設けてもよいし、複数の保護パネル２で共有する構成でもよい。また、一定の列又はエリアの保護パネル２に対して共有する構成であってもよい。

図９の太陽光パネルユニット１６のように、各太陽光発電パネル１にそれぞれ対応する保護パネル２を設けることが好ましいが、保護パネル２は複数の太陽光発電パネル１で共有する構成としてもよい。なお、各太陽光発電パネル１に対応した保護パネル２を設けることで、例えば図９の様に隣接した保護パネル２間で保護・非保護の状態を変えることができる。図９においては、黒色の保護パネル２が保護状態、白色の保護パネル２’が非保護状態を表している。

この時、保護状態にされた太陽光発電パネル１では太陽光発電パネル１への太陽光入射が抑制され、冷却機構７によって効果的に太陽光発電パネル１が冷却されると共に、保護パネル２によって太陽光から熱エネルギーが回収される。一方、隣の太陽光発電パネル１は非保護状態にされており、太陽光が太陽光発電パネル１に入射し発電される。

発電がおこなわれている太陽光発電パネル１の温度が高くなったら、保護パネル２の保護・非保護の状態を入れ替え、これまで保護パネル２によって太陽光入射が抑制されていた太陽光発電パネル１すなわち、十分に冷却された太陽光発電パネル１での発電に切り替える。なお、保護パネル２の保護・非保護状態の切り替えの判断は、周囲の太陽光パネルユニット１６、例えば隣接する太陽光パネルユニット１６の温度や発電量などから決定してもよい。

本実施例では、隣接する保護パネル２で保護・非保護状態を変えるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、一定の列やエリアごとに保護・非保護状態を変化させてもよいし、ランダムに保護・非保護状態を変化させてもよい。

本実施例では、集熱器３及び図示しない冷却機構７に充填される熱媒体ＨＭ１及びＨＭ２は共通の径路を通って供給され、それぞれ保護パネル２及び太陽光発電パネル１より熱を回収したら、再び共通の径路に合流し、その後熱エネルギー貯蔵庫へと送られる。本実施例ではこのような熱媒体供給及び回収方法を採用したが、熱媒体ＨＭ１と熱媒体ＨＭ２とにそれぞれ別の供給路を使用してもよいし、それぞれ別に回収してもよい。

状態監視素子４として温度センサ４ａを使用する場合、各太陽光発電パネル１に温度センサ４ａを設けてもよいし、複数枚の太陽光発電パネル１に対して一つの温度センサを配置してもよいし、全ての太陽光発電パネル１に対して一つの温度センサ４ａを設けてもよい。

一つの温度センサで複数枚の太陽光発電パネル１を監視する場合、基本的には複数の太陽光発電パネル１の中央部に温度センサを配置することが好ましい。但し、太陽光パネルユニット１６の取り付け位置や取り付け角度によって、最も温度が上昇し易い位置に設けることが好ましい。

また、複数の太陽光発電パネル１を一つの温度センサ４ａで監視する場合、温度センサ４ａの検出温度によって保護状態に切り替える太陽光発電パネル１の枚数を変えてもよい。例えば４枚の太陽光発電パネルを一つの温度センサで監視する場合、温度センサが一定温度帯（５０〜７０℃）の時は２枚の太陽光発電パネル１が保護され、温度センサが一定温度（７０℃）より高くなったら４枚全ての太陽光発電パネル１が保護されるように制御するなど、使用環境に合わせて適宜保護パネルの保護・非保護状態を選択することができる。

また、この場合温度センサ４ａの検出温度が一定温度帯（５０〜７０℃）の時は、所定の時間間隔ごとに保護する２枚の太陽光発電パネル１を切り替えることが好ましい。なお、一つの温度センサ４ａで複数の太陽光発電パネル１を監視する場合と、すべての太陽光発電パネル１をそれぞれに対応した温度センサ４ａで監視する場合とのいずれの場合においても、所定温度（帯）の場合に保護パネル２による太陽光の遮へい割合を制限し、一部を保護状態として集熱して残りは非保護状態として、太陽光が太陽光発電パネル１に到達するように制御しても良い。

また、太陽光パネルユニット１６によって監視する要素を変えてもよい。例えば、ある太陽光パネルユニット１６では温度を監視し、別の太陽光パネルユニット１６では電力を監視していてもよい。これら異なる監視要素を総合的に判断し、保護する太陽光発電パネル１の毎数を適宜決定してもよい。

（実施例７）
図１０に実施例７に係る太陽光熱ハイブリッドシステムの構成図を示す。本実施例の太陽光熱ハイブリッドシステムでは、実施例１〜６の太陽光パネルユニット１６が屋根に設けられており、太陽光パネルユニット１６の集熱器３あるいは冷却機構７には熱媒体タンク１３より熱媒体ＨＭ１及びＨＭ２が供給される。熱媒体ＨＭ１及びＨＭ２は保護パネル２及び太陽光発電パネル１より熱エネルギーを回収し、熱エネルギー貯蔵庫１４へ流れ込む。この時、熱媒体ＨＭ１及びＨＭ２は熱エネルギーのみを受渡し、再び熱媒体タンク１３へと流れ込んでもよいし、熱エネルギー貯蔵庫１４で貯蓄され、温水として利用してもよい。一方、太陽光発電パネルで発電された電気エネルギーは電気エネルギー貯蔵庫に貯蓄される。

太陽光熱ハイブリッドシステムでは、保護パネル２の保護・非保護状態を切り替えるための電気エネルギーは太陽光発電パネル１から直接供給されてもよいし、電気エネルギー貯蔵庫１５に貯蓄された電気エネルギーを利用してもよい。

（実施例８）
図１１に実施例８に係る太陽光パネルユニット１６の構成図を示す。基本的な構成は実施例３と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例に係る太陽光熱ブリッドユニットは、状態監視素子４として電力センサ４ｃを使用している。

電力センサ４ｃは、太陽光発電パネル１に設けられ、太陽光発電パネル１での発電量をモニタする。電力センサ４ｃによって太陽光発電パネル１の発電量が十分であると判断したとき、切替制御部５によって保護パネル２を保護状態とする。ここで、電力センサ４ｃは太陽光発電パネル１の発電を阻害しにくい場所に配置されることが好ましく、太陽光発電パネル１と一体に構成する場合は、極力端部に配置することが好ましい。

更には、太陽光発電パネル１のプラス電極とマイナス電極との略中間の位置に電力センサ４ｃが配置されることが好ましい。このように配置することで、電力センサ４ｃと切替制御部５との配線及び電力センサ４ｃと太陽光発電パネル１との配線を短くでき、配線による太陽光の阻害を極力小さくすることができる。なお、図１１では電力センサ４ｃを太陽光パネルユニット１６と一体に構成しているが、必ずしも一体である必要はなく、太陽光発電パネル１から電気エネルギー貯蔵庫１５へ電力を運搬する配線の途中に設けられていてもよいし、電気エネルギー貯蔵庫１５に設けられていてもよい。

（実施例９）
図１２に実施例９に係る太陽光発電ハイブリッドシステムの構成図を示す。基本的な構成は実施例３と同様であるため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例の太陽光熱ハイブリッドシステムは、太陽光パネルユニット１６の太陽光発電パネル１とは異なる発電方式を備えた他の発電機構１７を有する。

ここで、太陽光発電パネル１とは異なる発電方式とは、例えば風車などの風力発電や水車などの水力発電、雨水や雪を利用した発電等が挙げられる。発電機構１７は、使用環境によってそれ単独で十分な発電量を得られるものでもよいし、太陽光パネルユニット１６、即ち太陽光発電パネル１の発電量を補う程度の補助的な発電機能を有するものであってもよい。

本実施例では、状態監視素子４として電力センサ４ｃを用い、電力センサ４ｃは電気エネルギー貯蔵庫１５の電力量を監視するように配置されている。なお、電気エネルギー貯蔵庫１５には太陽光パネルユニット１６および発電機構１７により発電された電気エネルギーが貯蔵されている。

電気エネルギー貯蔵庫１５の電力量が十分な時、太陽光パネルユニット１６では、保護パネル２が保護状態となるように制御され、主に熱媒体ＨＭ１及び熱媒体ＨＭ２により熱エネルギーが回収される。太陽光パネルユニット１６で回収された熱エネルギーは熱エネルギー貯蔵庫１４に貯蓄され、給湯などとして利用される。

図１２では、電力センサ４ｃによって電気エネルギー貯蔵庫１５の電力量を監視しているが、発電機構１７に対し独立して電力センサ４ｃを設けてもよい。そして、電力センサ４ｃによって発電機構１７が十分な発電量を有すると判断されたとき、太陽光パネルユニット１６の保護パネル２を保護状態としてもよい。

ここで、発電機構１７は太陽光発電パネル１の発電を補填できるもの、即ち、太陽光発電を行いにくい環境、例えば雨天や降雪時に発電可能であるものが好ましい。このような発電機構１７としては、雨水とグラフェンとの間に電位差を発生させる発電機構や、圧電体の膜に雨粒が衝突する振動を電気エネルギーに変換する発電機構、低沸点の溶媒を加熱し蒸気とし、これを雪によって冷却することで蒸気を液体に戻し液体の落下エネルギーを発電に利用するものなどが適用できる。

これらの、太陽光発電パネル１の発電に不向きな環境で発電可能な発電機構１７を備えた太陽光熱ハイブリッドシステムとしたとき、例えば太陽光発電パネル１による発電量よりも発電機構１７による発電量が多くなる状況であれば、電気エネルギー貯蔵庫１５の電力貯蔵量が十分でなくとも、保護パネル２を保護状態とし、発電機構１７の発電に電気エネルギーの獲得を依存するようにしてもよい。

以上、各実施例を用いて説明したように、本発明に係る太陽光パネルユニットおよびその保護ユニットにおいては、太陽光発電パネルの使用状態を監視する状態監視素子の監視結果に基づいて保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替える。この構成によれば、太陽光発電パネルによる発電を行いつつ、太陽光発電パネルの保護する場合に、保護パネルを保護状態にして太陽光発電パネルを保護して太陽光発電パネルへの負荷を低減することができる。本発明における太陽光発電パネルの使用状態とは、上記各実施例で説明したように、太陽光発電パネルにおける発電状況、発電効率や、太陽光発電パネルが設置される場所、設置される場所に関する気象環境、さらに、他の発電手段などに代表される装置の稼働状況などを含む。本発明は、それら使用状態に基づいて保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とするものである。

１ 太陽光発電パネル
２ 保護パネル
３ 集熱器
４ 状態監視素子
４ａ 温度センサ
４ｂ 気象環境監視素子
４ｃ 電力センサ
５ 切替制御部
６ スペーサ
７ 冷却機構
８ 電気配線
９ 保護パネル収納部
１０ 紫外線遮蔽膜
１１ 熱媒体接続部
１２ ユニット保持板
１３ 熱媒体タンク
１４ 熱エネルギー貯蔵庫
１５ 電気エネルギー貯蔵庫
１６ 太陽光パネルユニット
１７ 発電機構
２１ 液晶パネル
２２ 偏光版
２３ 液晶

Claims (27)

1. 太陽光を受けて発電を行う太陽光発電パネルと、
   前記太陽光発電パネルの受光面側に配置され、前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な保護パネルと、
   前記太陽光発電パネルの使用状態を監視する状態監視素子と
   を備え、
   前記状態監視素子の監視結果に基づいて、前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とする太陽光パネルユニット。
2. 前記保護パネルから熱エネルギーを回収する集熱器を備え、
   前記集熱器は、前記保護パネルの保護状態において前記保護パネルに接触するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネルユニット。
3. 前記状態監視素子が温度センサであり、
   前記温度センサによって、前記太陽光発電パネルの温度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光パネルユニット。
4. 前記状態監視素子が電力センサであり、
   前記電力センサによって、前記太陽光発電パネルにおける発電量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光パネルユニット。
5. 前記状態監視素子が気象環境監視素子であり、
   前記気象環境監視素子によって、前記太陽光発電パネルの使用状態として、前記太陽光発電パネル周囲の気象環境を観測することを特徴とした請求項１に記載の太陽光パネルユニット。
6. 前記保護パネルが保護状態のとき、前記太陽光発電パネルに入射する可視光を含む光波長領域の光を吸収することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽光パネルユニット。
7. 前記保護パネルが液晶パネルによって構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽光パネルユニット。
8. 前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替える切替制御部と、
   前記太陽光発電パネルの温度を計測する温度センサとを有し、
   前記切替制御部は、前記温度センサの計測結果が所定温度以上の場合、前記保護パネルを保護状態に制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽光パネルユニット。
9. 前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替える切替制御部と、
   前記太陽光発電パネルの発電量を監視する電力センサとを有し、
   前記切替制御部は、前記太陽光パネルの発電量が所定量以上である場合に、前記保護パネルを保護状態に制御することを特徴とする請求項４に記載の太陽光パネルユニット。
10. 前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替える切替制御部と、
    前記太陽光発電パネル周囲の気象環境を監視する気象環境監視素子とを有し、
    前記切替制御部は、前記太陽光発電パネルへの負荷が大きい気象環境であると判断したとき、
    前記保護パネルを保護状態に制御することを特徴とする請求項５に記載の太陽光パネルユニット。
11. 前記気象環境監視素子は、外部機器と通信可能な通信手段を有する気象情報受信素子であって、
    前記気象情報受信素子によって受信された気象情報を基に、
    前記切替制御部により前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とした請求項１０に記載の太陽光パネルユニット。
12. 前記集熱器は、内部を熱媒体が循環可能であり、前記熱媒体は水が主成分であることを特徴とする請求項２に記載の太陽光パネルユニット。
13. 前記集熱器は、前記保護パネルの太陽光入射面あるいは前記太陽光入射面との反対面の少なくともいずれかに接触して配置されたことを特徴とする請求項２に記載の太陽光パネルユニット。
14. 前記太陽光発電パネルと前記保護パネルは、スペーサによって非接触とされ、
    前記集熱器は前記保護パネルと接触し、且つ前記太陽光発電パネルとは非接触であることを特徴とする請求項２に記載の太陽光パネルユニット。
15. 前記太陽光発電パネルと接するように冷却機構が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の太陽光パネルユニット。
16. 前記冷却機構は、内部を熱媒体が循環可能であり、前記熱媒体は水が主成分であることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光パネルユニット。
17. 前記集熱器と前記冷却機構とを、熱媒体の移動が可能なように接続する少なくとも一つの熱媒体接続部を有し、
    前記集熱器と前記太陽光発電パネルとは非接触であることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光パネルユニット。
18. 前記保護パネルは、前記太陽光発電パネルによって発電した電気を利用して保護・非保護の制御が行われることを特徴とする請求項１〜１７に記載の太陽光パネルユニット。
19. 前記太陽光発電パネルと前記保護パネルは、スペーサによって非接触とされ、
    前記集熱器と前記冷却機構とを、熱媒体の移動が可能なように接続する少なくとも一つの熱媒体接続部を有し、
    前記スペーサまたは前記熱媒体接続部に沿って、あるいはそれらの内部に、
    前記太陽光発電パネルから前記保護パネルに電気を供給する電気配線を有することを特徴とした請求項１５に記載の太陽光パネルユニット。
20. 前記保護パネルにおける太陽光入射面に紫外線遮蔽機能を有する幕を形成することを特徴とする請求項１〜１９に記載の太陽光パネルユニット。
21. 複数の太陽光発電パネルと、
    前記複数の太陽光発電パネルそれぞれの受光面側に配置され、前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な複数の保護パネルと
    を備え、
    前記複数の保護パネルはそれぞれ独立して保護・非保護の状態を決定されることを特徴とする太陽光パネルユニット。
22. 前記複数の太陽光発電パネルに対し、一つの状態監視素子を有することを特徴とする請求項２１に記載の太陽光パネルユニット。
23. 請求項１から２２のいずれか一項に記載の太陽光パネルユニットを複数有し、
    隣接して配置される前記太陽光パネルユニット同士において、前記保護パネルの前記保護状態と前記非保護状態とが異なるように切り替えることを特徴とする太陽光熱ハイブリッドシステム。
24. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の太陽光パネルユニットと、
    前記集熱器及び前記冷却機構により回収された熱エネルギーを貯蔵する熱エネルギー貯蔵庫と、
    前記太陽光発電パネルにより発電された電気エネルギーを貯蔵する電気エネルギー貯蔵庫とを有する太陽光熱ハイブリッドシステム。
25. 前記太陽光発電パネルとは別の発電機構を有することを特徴とする請求項２４に記載の太陽光熱ハイブリッドシステム。
26. 前記電気エネルギー貯蔵庫に貯蔵された電力量を計測する電力センサを備え、
    前記電気エネルギー貯蔵庫に貯蔵されている電力量を基に、切替制御部により前記保護パネルの保護状態及び非保護状態とを切り替えることを特徴とする請求項２４または２５に記載の太陽光熱ハイブリッドシステム。
27. 太陽光を受けて発電を行う太陽光発電パネルの受光面側に取り付けられる保護ユニットであって、
    前記太陽光発電パネルに対する保護状態と非保護状態とを切り替え可能な保護パネルを備え、
    前記太陽光発電パネルの使用状態を監視する状態監視素子の監視結果に基づいて、前記保護パネルの保護状態と非保護状態とを切り替えることを特徴とする太陽光発電パネルの保護ユニット。

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