JP2021061732A - 太陽光発電パネルおよびそれを用いた太陽光発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】省スペース性（コンパクト性）およびポータブル性が良好であるとともに、効率的な太陽光発電が可能な太陽光発電パネルおよびそれを用いた太陽光発電装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る太陽光発電パネルは、第一の支持部、第二の支持部および、当該支持部同士を開閉可能に連結する支持部連結部を有する支持体（Ａ）と、少なくとも２枚のソーラーパネルおよび当該ソーラパネル同士を展開自在に連結するソーラパネル連結部を有する折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）とを有し、当該折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）が、支持体（Ａ）に設置されていることを特徴とする。【選択図】図３
Description
本発明は、太陽光発電パネルおよびそれを用いた太陽光発電装置に関する。特に、省スペース性（コンパクト性）およびポータブル性が良好であるとともに、効率的に太陽光発電が可能な太陽光発電パネルおよびそれを用いた太陽光発電装置に関する。
太陽光発電は、従来の火力発電や原子力発電に変わるクリーンなエネルギー供給手段として、開発・研究が進められており、太陽光パネル（ソーラパネル、ソーラモジュール）は建物屋上や住宅の屋根に設置され普及しつつある。また、灯油などの燃料を必要としないことから、災害時など緊急時の発電手段としても注目されている。
効率的な発電のために、太陽光パネルは太陽光の入射角に応じて、設置角度（パネルと接地面との角度）に傾斜されて設置されている。たとえば、特許文献１では、太陽光パネルを傾斜させて設置するための太陽光発電パネル取付架台が開示されている。
しかしながら、太陽光の入射角度は、日時、季節などの時間的要因や緯度経度などの地理的要因によって異なる。そのため、たとえば、夏における最適な太陽光パネルの設置角度が、冬における最適な設置角度とは限らないし、朝、昼、夕方でも最適な設置角度が異なってくる。また、使用地域などに応じて太陽光パネルの設置角度を最適化するために、太陽光発電パネル取付架台を調整することは煩雑である。特に、災害時など緊急時においては、いち早くライフラインとして電力を確保する必要があるものの、災害救助等が優先される。そのため、設置角度の調整のために、人的資源を割くほどの余裕はないことが多い。
また、大規模な発電をするためには、当然、大規模な太陽光パネルと広大なスペースを必要とし、省スペースで効率的な発電ができる太陽光パネルが求められている。
本発明者は、これらの問題を鋭意検討した結果、所望の設置角度に調整できる支持体と折りたたみ型の太陽光パネルとを備えることで、使用時に折りたたまれた太陽光パネルを展開し、かつ支持体の開放角度を調整し適切な設置角度に調整することで、効率的な太陽光発電を可能にすることを見出した。
すなわち、本発明は、省スペース性（コンパクト性）およびポータブル性が良好であるにもかかわらず、効率的な太陽光発電が可能な太陽光発電パネルおよびそれを用いた太陽光発電装置を提供することを目的とする。
本発明に係る太陽光パネルおよび太陽光発電装置は、以下の通りである。
［１］ 第一の支持部、第二の支持部および、当該支持部同士を開閉可能に連結する支持部連結部を有する支持体（Ａ）と、
少なくとも２枚のソーラーパネルおよび当該ソーラパネル同士を展開自在に連結するソーラパネル連結部を有する折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）とを有し、
当該折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）が、支持体（Ａ）に設置されていることを特徴とする太陽光発電パネル。
［２］ 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）設置側に、間接照明用発光手段を有することを特徴とする［１］に記載の太陽光発電パネル。
［３］ 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の非設置面に排熱口を有するとともに、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に排熱手段を有することを特徴とする［１］又は［２］に記載の太陽光発電パネル。
［４］ ［１］〜［３］の何れか一に記載の太陽光パネルと、当該太陽光パネルから得られた直流電気を充電および放電する蓄電池と
が電気的に接続されていることを特徴とする太陽光発電装置。
［１］ 第一の支持部、第二の支持部および、当該支持部同士を開閉可能に連結する支持部連結部を有する支持体（Ａ）と、
少なくとも２枚のソーラーパネルおよび当該ソーラパネル同士を展開自在に連結するソーラパネル連結部を有する折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）とを有し、
当該折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）が、支持体（Ａ）に設置されていることを特徴とする太陽光発電パネル。
［２］ 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）設置側に、間接照明用発光手段を有することを特徴とする［１］に記載の太陽光発電パネル。
［３］ 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の非設置面に排熱口を有するとともに、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に排熱手段を有することを特徴とする［１］又は［２］に記載の太陽光発電パネル。
［４］ ［１］〜［３］の何れか一に記載の太陽光パネルと、当該太陽光パネルから得られた直流電気を充電および放電する蓄電池と
が電気的に接続されていることを特徴とする太陽光発電装置。
本発明の太陽光パネルおよび太陽光発電装置によれば、未使用時（収容時）においては、省スペース性（コンパクト性）およびポータブル性が良好であるとともに、使用時（発電時・充電時）においては効率的な太陽光発電が可能となる。
以下、本発明にかかる太陽光パネルおよび太陽光発電装置について、適宜図面を参照しながら、詳細に説明する。
本発明に係る太陽光パネルは、図１の付け番１０ａおよび１０ｂに示されるように、支持体（Ａ）１１、１１′と折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）１３とを有する。また、当該折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）１３が、支持体（Ａ）１１、１１′に設置されていることを特徴とする。より具体的には、支持体（Ａ）が開放された際（付番Ｃで示される開放角度が大きくなった際）に生じる山折面Ａ側に、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）１３がその基材側（非受光面側）で固定されている。
なお、支持体（Ａ）や折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の他にも、必要に応じて、適宜その他の部材を有していてもよい。
図１に示されるように、支持体（Ａ）１１、１１′は、第一の支持部１１ａ、第二の支持部１１ｂを有し、これらの支持部同士は、開閉可能に連結する支持部連結部１２，１２′によって連結している。
この支持体部は、図１の付番１１、１１′およびに示されるように、支持部連結部１２，１２′によって閉鎖した状態にも開放した状態にもすることができる。
この支持体部は、図１の付番１１、１１′およびに示されるように、支持部連結部１２，１２′によって閉鎖した状態にも開放した状態にもすることができる。
また、図１（Ｂ）に示されるように、支持体（Ａ）を開放した状態（すなわち、支持部連結部を起点に支持体部同士を開いた状態、換言すると、図１の付番Ｃ（開放角度）を大きくした状態）にすると、支持体（Ａ）は、山折面Ａと谷折面Ｂを形成する。そして、設置面に対して折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）１３を傾けた状態で立たせることが可能となる。そのため、太陽光Ｓの入射角度に応じて、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の表面（受光面）を適切な角度に調整することができる。
なお、第一の支持部および第二の支持部の形状および材質は特に限定されないが、通常、扁平な直方体であり、金属製やプラスチック製である。
また、支持部連結部は、通常トルクヒンジなどヒンジ（蝶番）やネジなどが挙げられるが、支持部同士を開閉可能に連結する者である限り、特に限定されない。
また、支持部連結部は、通常トルクヒンジなどヒンジ（蝶番）やネジなどが挙げられるが、支持部同士を開閉可能に連結する者である限り、特に限定されない。
また、支持部連結部は、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）１３を任意の設置角度に傾けるために、開放角度（図１付番Ｃ）の大きさを任意に設定できるものが好ましい。このような構成を採用すると、太陽光Ｓの入射角度に応じて、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の表面（受光面）を適切な角度に調整することができる。
なお、本明細書においては、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）において、ソーラパネルの受光面（すなわち、太陽光が照射されて発電を行う面）を「表面」、ソーラパネルの基材面もしくは非受光面を「裏面」と呼ぶことがある。
折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）は、少なくとも２枚のソーラーパネルおよび当該ソーラパネル同士を展開自在に連結するソーラパネル連結部を有する。
ソーラーパネルの数は、図２では３枚であるが、必要に応じて適宜その数を調整することができる。なお、ソーラパネルは、市販されているものが適宜使用される。たとえば、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、微結晶シリコン型太陽電池、アモルファスシリコン型太陽電池、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ系太陽電池、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池、ＩｎＧａＡｓ太陽電池などの太陽電池とそれを固定する基材から構成されたソーラパネルが挙げられる。
図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、ソーラパネル連結部２３ｂがソーラパネル２３ａ，２３ｂ同士を展開自在に連結している。そのため、図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、複数のソーラパネルが折りたたまれた（閉鎖した状態の）太陽光パネル部（Ｂ）を展開して開放した状態（つまり、ソーラパネルの受光面が太陽光に露出した状態）とすることができる。そして、この状態にすることで、ソーラパネルの表面（受光面）に太陽光を照射させて効率的な太陽光発電が可能となる。
また、本発明の太陽光パネルの未使用時においては、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）において、ソーラパネルが折りたたまれた状態（閉じた状態）とすることができるため、省スペース性（コンパクト性）およびポータブル性が良好である。
ソータパネル連結部としては、ソーラパネル２３ａ、２３ｂ同士を展開自在に連結するものであれば、特に限定されないが、たとえばトルクヒンジなどが挙げられる。
また、本発明の太陽光パネルは、通常、太陽光発電装置に使用される。すなわち、本発明に係る太陽光発電装置は、上述の太陽光パネルと、当該太陽光パネルと電気的に接続された蓄電池とを有し、必要に応じてその他の部材を備えていてもよい。また、これらの部材は、支持体内部に設置されていてもよいし、支持体外部に設置されていてもよい。ポータブル性などを重視するのであれば、これらの部材は、支持体内部に設置されていていることが好ましい。
蓄電池としては、太陽光パネルの受光面で太陽光を受光して得られた電気を充電し、必要に応じて放電できるものであれば特に限定されない。たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ＮＡＳ電池（ナトリウム硫黄電池）、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池などが挙げられる。なお、太陽光パネルと蓄電池とが直接電気的に接続されていてもよい。
インバータ（ＡＣ−ＤＣインバータ）には、太陽光パネルから得られた直流電気又は蓄電池から放電された直流電気を交流電気に変換するために好適に設置される。インバーターとしては、電圧形インバータや電流形インバータであってもよい。
チャージコントローラ（ソーラーチャージコントローラ）は、当該太陽光パネルから得られた直流電気が蓄電池に過充電されることやソーラパネルへの電流の逆流を防ぐために設置されていることが好ましい。本発明の太陽光発電装置から得られた電気を使用する機器の消費電力と使用時間や蓄電池のバッテリー容量などに応じて適宜選択される。
バッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）は、蓄電池（リチウムバッテリーなど）の総電圧、電池残量推定、および過放電及び過充電などの異常検知をするために好適に設置される。
更には、停電時等に暗闇を照らすために、ＬＥＤライトが設置されていることが好ましい。
その他、必要に応じて、ＵＳＢソケットやＡＣアダプターを備えていても良い。
チャージコントローラ（ソーラーチャージコントローラ）は、当該太陽光パネルから得られた直流電気が蓄電池に過充電されることやソーラパネルへの電流の逆流を防ぐために設置されていることが好ましい。本発明の太陽光発電装置から得られた電気を使用する機器の消費電力と使用時間や蓄電池のバッテリー容量などに応じて適宜選択される。
バッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）は、蓄電池（リチウムバッテリーなど）の総電圧、電池残量推定、および過放電及び過充電などの異常検知をするために好適に設置される。
更には、停電時等に暗闇を照らすために、ＬＥＤライトが設置されていることが好ましい。
その他、必要に応じて、ＵＳＢソケットやＡＣアダプターを備えていても良い。
また、「電気的に接続された」とは、銅線など有線によって電気的に接続されているものや、ワイヤレス給電システムなど無線によって電気的に接続されているものも含む。
通常、太陽光パネル、ソーラーチャージャーコントローラ、バッテリーマネージメントシステム、蓄電池、ＤＣ−ＡＣインバータが順次電気的に接続されている。また、別途、ソーラーチャージャーコントローラに照明用ＬＥＤライトやＵＳＢソケットが電気的に接続されていることが好ましい。また、ＡＣアダプターがバッテリーマネージメントシステムに電気的に接続されていてもよい。
なお、蓄電池がリチウムイオン電池ではない場合（例：鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など）、バッテリーマネージメントシステムを設けなくても良い。
また、ＤＣ−ＡＣインバータは電流値が一般的に大きいことを考慮すると、ソーラーチャージャーコントローラを介さずに、直接蓄電池に電気的に接続することが好ましい。
通常、太陽光パネル、ソーラーチャージャーコントローラ、バッテリーマネージメントシステム、蓄電池、ＤＣ−ＡＣインバータが順次電気的に接続されている。また、別途、ソーラーチャージャーコントローラに照明用ＬＥＤライトやＵＳＢソケットが電気的に接続されていることが好ましい。また、ＡＣアダプターがバッテリーマネージメントシステムに電気的に接続されていてもよい。
なお、蓄電池がリチウムイオン電池ではない場合（例：鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など）、バッテリーマネージメントシステムを設けなくても良い。
また、ＤＣ−ＡＣインバータは電流値が一般的に大きいことを考慮すると、ソーラーチャージャーコントローラを介さずに、直接蓄電池に電気的に接続することが好ましい。
また、図１の付番１４に示されるように、本発明に係る太陽光パネルまたは太陽光発電装置には、その山折面側（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の設置側）において、間接照明用発光手段を有することが好ましい。このように構成することで、部屋など場所の大きさや空間の形状によらず、間接照明用発光手段の照射角度や照射方向を調整して、間接照明を最適化することができるためである。
間接照明用発光手段は、固定型であってもよいが、、間接照明用発光手段の照射角度や照射方向の調整を容易にするために、照射角度や照射方向を可変自在に構成されていることが好ましい。
なお、間接照明用発光手段としては、特に限定されないが、ＬＥＤライト、白熱電球、ハロゲンライトなどが挙げられるが、特に、非常用電源として使用するためには、消費電力が小さいという観点からＬＥＤライトが望ましい。
なお、間接照明用発光手段としては、特に限定されないが、ＬＥＤライト、白熱電球、ハロゲンライトなどが挙げられるが、特に、非常用電源として使用するためには、消費電力が小さいという観点からＬＥＤライトが望ましい。
本発明に係る太陽光パネル又は太陽光発電装置において、山折面側に、部材間の隙間部分にシーリングするなど防水構造や耐雨構造を採用することができる。このような構成にすることで、にわか雨など突然の降雨の際であっても、太陽光パネル又は太陽光発電装置の内部への浸水による故障を防ぐことができる。
ただし、防水構造や耐雨性構造を採用すると、太陽光発電装置の内部（特に、支持体（Ａ）内部）の気密性が高まるため、内部の熱気を排出しにくいものとなってしまう。特に、発電量が大きかったり、電子部品の数や密集度が大きかったりすると、一層その傾向が顕著になる。
そこで、本発明に係る太陽光パネル又は太陽光発電装置には、その谷折面側（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の非設置側）において、排熱口（図１の付番１５）と、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に排熱手段（図示せず）を有することが好ましい。このように構成することで、山折面側に防水構造や耐雨性構造を施した結果、支持体内部の気密性が高い状態であったとしても、図１の付番Ｈに示されるように、熱を太陽光発電装置の内部から外部へと効率的に排出することができ、防水性や耐雨性と排熱性とを両立することができる。
そこで、本発明に係る太陽光パネル又は太陽光発電装置には、その谷折面側（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の非設置側）において、排熱口（図１の付番１５）と、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に排熱手段（図示せず）を有することが好ましい。このように構成することで、山折面側に防水構造や耐雨性構造を施した結果、支持体内部の気密性が高い状態であったとしても、図１の付番Ｈに示されるように、熱を太陽光発電装置の内部から外部へと効率的に排出することができ、防水性や耐雨性と排熱性とを両立することができる。
排熱口の形状や大きさは、適宜選択され、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に設けられる排熱手段としては、たとえば、排熱ファンが装着されたモーターなどがある。
本発明に係る太陽光発電装置は、未使用時（収容時）には省スペース性とポータブル性に優れるとともに、使用時（発電時・充電時）には効率的な太陽光発電が可能である。そのため、災害時など緊急時に好適に使用され、設置場所を問わず、室内外での発電装置としても好適に使用される。
Ｓ：太陽光
Ｇ：設置面
Ａ：支持体（Ａ）の山折面
Ｂ：支持体（Ａ）の谷折面
Ｃ：開放角度
Ｈ：熱
１０ａ： 本発明に係る太陽光パネル（支持体を閉鎖した状態）
１０ｂ：本発明に係る太陽光パネル（支持体を開放した状態）
１１：閉鎖した状態の支持体（Ａ）
１１′：開放した状態の支持体（Ａ）
１１ａ：第一の支持部
１１ｂ：第二の支持部
１２、１２′：支持部連結部
１３、２３：折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
１４：間接照明用発光手段
１５：排熱口
２３ａ：ソーラーパネル（表面）
２３ａ′：ソータパネル（裏面）
２３ｂ：ソーラパネル連結部
３０：本発明に係る太陽光パネル（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）を閉鎖した状態）
３０′：本発明に係る太陽光パネル（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）を開放した状態）
３１：支持体（Ａ）
３３：閉鎖した状態の折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
３３′：開放した状態の折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
Ｇ：設置面
Ａ：支持体（Ａ）の山折面
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Ｃ：開放角度
Ｈ：熱
１０ａ： 本発明に係る太陽光パネル（支持体を閉鎖した状態）
１０ｂ：本発明に係る太陽光パネル（支持体を開放した状態）
１１：閉鎖した状態の支持体（Ａ）
１１′：開放した状態の支持体（Ａ）
１１ａ：第一の支持部
１１ｂ：第二の支持部
１２、１２′：支持部連結部
１３、２３：折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
１４：間接照明用発光手段
１５：排熱口
２３ａ：ソーラーパネル（表面）
２３ａ′：ソータパネル（裏面）
２３ｂ：ソーラパネル連結部
３０：本発明に係る太陽光パネル（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）を閉鎖した状態）
３０′：本発明に係る太陽光パネル（折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）を開放した状態）
３１：支持体（Ａ）
３３：閉鎖した状態の折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
３３′：開放した状態の折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）
Claims (4)
- 第一の支持部、第二の支持部および、当該支持部同士を開閉可能に連結する支持部連結部を有する支持体（Ａ）と、
少なくとも２枚のソーラーパネルおよび当該ソーラパネル同士を展開自在に連結するソーラパネル連結部を有する折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）とを有し、
当該折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）が、支持体（Ａ）に設置されていることを特徴とする太陽光発電パネル。 - 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）設置側に、間接照明用発光手段を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電パネル。
- 前記支持体（Ａ）において、折りたたみ型ソーラパネル部（Ｂ）の非設置面に排熱口を有するとともに、当該排熱口の近傍かつ支持体内部に排熱手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電パネル。
- 請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽光パネルと、
当該太陽光パネルから得られた直流電気を充電および放電する蓄電池と
が電気的に接続されていることを特徴とする太陽光発電装置。
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