JP2023130024A - 窓用の太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】既存の建物の窓に対して、太陽光発電パネルを簡単かつ容易に、しかも安全に設置しながら、太陽電池パネルの向きを変更してその発電効率を向上する。【解決手段】太陽電池システムは、建物の窓部４の窓鴨居４２と窓敷居４１の間に配置される枠体２と、枠体２に設けられて、窓４０からの太陽光を受けて発電する発電ユニット１と、枠体２の上下を窓鴨居４２と窓敷居４１に連結する連結機構３とを備えている。枠体２は、一対の垂直枠２１の上下を一対の水平枠２２で連結している。発電ユニット１は、水平枠２２に平行な姿勢で上下に配置された複数の羽板５と、各々の羽板５と平行に配置された回動軸６を中心として、複数の羽板５を回動させる回動機構７と、羽板５の外側表面に配置された太陽電池パネル８とを備える。連結機構３は、窓鴨居４２と窓敷居４１に配置されて、枠体２の上下を保持して枠体２を垂直姿勢に保持する保持部材３０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の窓部に設置されて、太陽光で発電する窓用の太陽光発電システムに関する。

近年、再生エネルギーの有効利用を目的とする脱炭素の発電方法として、太陽電池パネルを利用した発電システムの需要が高まっている。このような太陽光発電では、大規模な発電システムとしてメガソーラーシステムが普及しているが、各家庭における発電システムも普及している。家庭用の一般的な太陽光発電システムとしては、建物の屋根に設置するソーラーシステムが最も多く利用されている。これに対して建物の窓に太陽光発電パネルを設置する構造も提案されている（特許文献１～３参照）。

特許文献１に記載される装置は、窓ガラスの表面に太陽光発電パネルを配置するもので．ある。この構造は、窓が受ける太陽光を太陽光発電パネルに受光させて発電することができる。ただ、一般的な窓は、ほとんど例外なく垂直姿勢で配置されるので、窓ガラスの表面に配置される太陽光発電パネルも垂直姿勢となり、昼間に所定の高度まで昇った太陽光を受ける際には、太陽光発電パネルの受光面に対して太陽光を垂直に当てることができないため、発電効率が低下する問題点がある。

これに対して、特許文献２及び３に記載されるように、窓部の外側に設置されるルーバー装置の複数のルーバーの表面に太陽光発電パネルを配置する構造が提案されている。これらの構造のルーバー装置は、複数のルーバーを回動させることで窓から室内に入り込む太陽光の量を調整できると共に、ルーバーの表面に配置された太陽光発電パネルを垂直面に対して傾斜させることで、太陽光発電パネルに対する太陽光の入射角を小さくして効率よく受光できる特徴がある。

特開２００１－１１８０９号公報 特開２０１３－１９９８２９号公報 特開２００９－２７０３０３号公報

しかしながら、以上のルーバー装置は、窓の外側に設置する構造のため、風雨に晒される問題があり、強風や雨水等の浸入に対する対策も必要になってくる。とくに、強風に対する対策として、建物に対して強固に固定する構造が求められる。このため、取り付けの強度や防水構造を強化するためのコストが高くなる問題点がある。

また、窓の外側に設置されるルーバー装置は、強風等によって万が一外れて落下すると極めて危険であるため、二階以上の窓においては、外側にベランダやバルコニー、通路等があるような場所にしか設置できなくなる。ところが、困ったことに、ベランダや通路等に面した窓では、例外なく窓が内側に引き込まれた状態で設けられているので、窓には直射日光が効率よく当たらず、太陽光発電パネルに対して十分な光が当たらない問題点がある。また高層階であって、ベランダ等のない窓においては設置できない問題点もある。とくに、高層階の部屋に設置される非開閉式の嵌め殺しの窓においては、このルーバー装置を窓の外側に設置することはできない。さらにまた、以上のルーバー装置は、既存の建物の窓部に対しては簡単に設置できないため、全ての建物のあらゆる窓に対して設置できない問題点もある。

さらにまた、建物の外部に配置される太陽光発電パネルは、埃や汚れ等が表面に付きやすく、太陽光発電パネルの発電効率が低下する問題点もある。このため、発電効率を確保するには、定期的に太陽光発電パネルの表面を掃除する必要があって、メンテナンスに手間がかかる問題点がある。

本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の目的の一は、既存の建物の窓に対して、太陽光発電パネルを簡単かつ容易に、しかも安全に設置しながら、太陽電池パネルの向きを変更してその発電効率を向上できる窓用の太陽光発電システムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のある態様にかかる窓用の太陽電池システムは、建物の窓部の内側であって、窓鴨居と窓敷居の間に配置される枠体と、枠体に設けられて、窓から入射する太陽光を受けて発電する発電ユニットと、枠体の上下を窓鴨居と窓敷居に連結する上下の連結機構とを備えている。枠体は、左右に配置された一対の垂直枠の上下を一対の水平枠で連結している。発電ユニットは、長手方向を水平方向として、水平枠に平行な姿勢で上下に配置された複数の羽板と、各々の羽板と平行に配置された回動軸を中心として、複数の羽板を回動させる回動機構と、羽板の外側表面に配置された太陽電池パネルとを備えている。連結機構は、窓鴨居と窓敷居に配置されて、枠体の上下を保持して枠体を垂直姿勢に保持する保持部材を備えている。

以上の窓用の太陽電池システムは、太陽光発電パネルを備える発電ユニットを設けた枠体を、連結機構を介して建物の窓部の内側の窓鴨居と窓敷居の間に配置するので、太陽光発電パネルを簡単かつ容易に、しかも安全に窓部に設置できる。とくに、この太陽電池システムは、窓部の窓鴨居と窓敷居に配置された保持部材を介して枠体の上下を保持して枠体を垂直姿勢に保持するので、既存の建物の窓部に対して、簡単かつ容易に枠体を連結して、発電ユニットを窓部の所定の位置に配置できる。また、この太陽電池システムは、窓の内側に配置するので、高層階の窓や非開閉式の嵌め殺しの窓であっても、安全に、しかも安心して使用できる。とくに、太陽光発電パネルを室内に配置するので、強風や雨水の浸入に対する対策も不要で、表面に汚れや埃が付くのを極減しながら長期間にわたって使用できる。

さらに、以上の窓用の太陽電池システムは、発電ユニットが、表面に太陽電池パネルを配置してなる複数の羽板を回動機構で回動させる構造としているので、太陽の高度に合わせて太陽電池パネルの向きを調整してその発電効率を向上できる特長もある。

本発明の他の態様にかかる窓用の太陽電池システムは、保持部材を、窓鴨居と窓敷居に固定された上下のレール部材としており、このレール部材を枠体の水平枠に沿って配置している。

以上の窓用の太陽電池システムは、発電ユニットを設けた枠体を垂直姿勢に保持する保持部材として、上下のレール部材を窓鴨居と窓敷居に固定しており、このレール部材を水平枠に沿って配置しているので、枠体をレール部材に沿って移動させることで太陽電池パネルの左右の位置を選択しながら配置でき、また、開閉式の窓においては、窓の開閉に応じて最適な位置に移動できる。

本発明の他の態様にかかる窓用の太陽電池システムは、発電ユニットを、枠体に対して前後方向に傾動自在に配置することができる。

以上の窓用の太陽光発電システムは、発電ユニットを枠体に対して前後方向に傾動させて、発電ユニットを垂直面に対して回動させることで、複数の太陽電池パネルに対して、さらに効率よく太陽光を入射させることが可能になり、発電ユニットの発電効率を向上できる。

本発明の他の態様にかかる窓用の太陽電池システムは、発電ユニットを、枠体に対して上下方向に移動自在に配置することができる。

以上の窓用の太陽光発電システムは、発電ユニットを枠体に対して上下に移動させることで、太陽電池パネルの位置を選択的に配置でき、太陽光の照射状態に応じて発電ユニットの位置を調整して発電効率を向上できる。また、発電ユニットの位置を上下に移動させることで、外部からの視界を遮ってブラインド効果を実現し、あるいは、外部を視認したいとき視界を遮らない位置に移動させることで外部を見ることもできる。

本発明の他の態様にかかる窓用の太陽電池システムは、発電ユニットで発電された電力を外部出力するための出力端子を枠体に設けることができる。この太陽光発電システムは、発電ユニットで発電された電力を出力端子から外部に出力して便利に利用できる。

本発明の実施形態１に係る太陽光発電システムの斜視図である。 本発明の実施形態１に係る太陽光発電システムの垂直断面図である。 図１に示す太陽光発電システムの発電ユニットを示す概略斜視図である。 連結機構の他の一例を示す分解断面図である。 本発明の実施形態２に係る太陽光発電システムの概略垂直断面図である。 本発明の実施形態３に係る太陽光発電システムの概略正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下の構造に特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

（実施形態１）
本発明の一実施形態にかかる窓用の太陽光発電システム１００を図１ないし図３に示す。図１は太陽光発電システム１００を窓部４に設置した状態を示す斜視図を、図２は太陽光発電システム１００を窓部４に設置した状態を示す垂直断面図を、図３は枠体２の内部構造を示す概略斜視図をそれぞれ示している。なお、図３においては、枠体２を鎖線で示している。これらの図に示す太陽光発電システム１００は、建物の窓部４の内側であって、窓鴨居４２と窓敷居４１の間に配置される枠体２と、この枠体２に設けられて、窓４０から入射する太陽光を受けて発電する発電ユニット１と、枠体２の上下を窓鴨居４２と窓敷居４１に連結する上下の連結機構３とを備えている。以上の窓用の太陽光発電システム１００は、建物の窓部４の内側に発電ユニット１を配置すると共に、窓４０から入射する太陽光を利用して発電ユニット１で発電する。

（枠体２）
枠体２は、左右に配置された一対の垂直枠２１と、一対の垂直枠２１の上下を連結してなる一対の水平枠２２とを備えている。図に示す枠体２は、一対の垂直枠２１の上下端を一対の水平枠２２で連結して正面視を矩形状としている。ただ、枠体は、垂直枠の上下端から多少離れた位置を水平枠で連結することもできる。枠体２を形成する垂直枠２１及び水平枠２２は、好ましくは、軽量鉄骨やアルミ等の軽量金属で成形された形鋼であって、横断面形状を角筒状やコ字状とする形鋼が使用できる。このように、形鋼を組み合わせて形成される枠体２は、重量を軽くしながら優れた強度を実現できる。形鋼で形成される垂直枠２１や水平枠は２２は、横断面における外形を、例えば、１辺が３～１０ｃｍの矩形状とすることができる。

枠体２の外形は、枠体２が配置される窓部４の大きさにより変更できるが、例えば、垂直高さ（Ｈ）を５０～２４０ｃｍ、好ましくは、６０～１８０ｃｍとし、水平幅（Ｗ）を４０～１８０ｃｍ、好ましくは、５０ｃｍ～１００ｃｍとすることができる。枠体２の垂直高さ（Ｈ）は、枠体２が配置される窓部４の上下幅であって、窓鴨居４１と窓敷居４２の間隔にほぼ等しい長さとする。また、枠体２の水平幅（Ｗ）は、枠体２が配置される窓部４の左右の半面に対応する長さであって、例えば、図１に示す引き違い窓においては、１枚の窓４０の横幅とほぼ等しい、あるいはやや小さい長さとすることができる。図１に示す枠体２は、垂直高さ（Ｈ）を８０ｃｍとし、水平幅（Ｗ）を６５ｃｍとしている。

枠体２は、太陽光を受けて発電する発電ユニット１を連結している。図に示す枠体２は、一対の垂直枠２１の内側であって、一対の水平枠２２の内側に正面視を矩形状とする発電ユニット１を固定している。この太陽光発電システム１００は、垂直姿勢の枠体２の定位置に発電ユニット１を固定している。図に示す枠体２は、垂直姿勢の枠体２に対して、発電ユニット１を垂直姿勢で固定しているが、発電ユニット１は枠体２に対して傾斜姿勢で固定することも、枠体２に対して移動自在に配置することもできる。枠体２に対して移動可能な発電ユニット１は、詳細には後述するが、枠体２に対して傾動自在に、あるいは、枠体２に対して平行移動自在に配置することができる。

（発電ユニット１）
発電ユニット１は、図１～図３に示すように、長手方向を水平方向として、水平枠２２に平行な姿勢で上下に配置された複数の羽板５と、各々の羽板５と平行に固定された回動軸６を中心として、複数の羽板５を回動させる回動機構７と、羽板５の外側表面に配置された太陽電池パネル８とを備えている。

図３の発電ユニット１は、水平姿勢で互いに平行に配置された複数の羽板５を等間隔で定位置に配置するために、支持枠１０を備えている。図３の支持枠１０は、上下方向に延長されて複数の羽板５の両端を回動自在に連結する左右の縦枠１１と、左右の縦枠１１の中間を連結してなる連結部材１２とを備えている。図に示す支持枠１０は、左右の縦枠１１の中間部の３カ所を連結部材１２である水平ロッドで連結して、一対の縦枠１１の間隔を所定の間隔に保持している。図３に示す発電ユニット１は、左右の縦枠１１を枠体２の垂直枠２１の内部に収納して枠体２と一体構造としている。ただ、支持枠１０は、左右の縦枠１１を枠体２と別体として左右の垂直枠２１の内側に配置することもできる。支持枠１０の縦枠１１を枠体２と別体とする太陽光発電システム１００は、詳細には後述するが、枠体２に対して支持枠１０を傾動自在に連結し、あるいは平行移動自在に連結することで、発電ユニット１自体を枠体２に対して移動可能な構造とすることができる。

（羽板５）
羽板５は、帯状に延長されたプレート状としている。帯状の羽板５は、図２及び図３に示すように、横幅（Ｄ）を２～１５ｃｍ、好ましくは３～１０ｃｍとし、長さ（Ｌ）を３０～１７０ｃｍ、好ましくは４０～９０ｃｍとすることができる。発電ユニット１は、複数枚の羽板５を、互いに平行な姿勢で鉛直方向に等間隔で配置しており、好ましくは隣接する羽板５同士の間に、数ｍｍ～数ｃｍの隙間９を設けるようにしている。図３に示す発電ユニット１は、横幅（Ｄ）を約６．５ｃｍ、長さ（Ｌ）を約５５ｃｍとする１０枚の羽板５を約７ｃｍの間隔で配列しており、隣接する羽板５間には隙間９を設けている。ただ、発電ユニット１は、設置される窓部４の大きさやその用途に応じて、羽板５の横幅（Ｄ）や長さ（Ｌ）、配列する羽板５の枚数、及びその間隔（Ｋ）や隙間が決定される。

ここで、図２に示す発電ユニット１は、複数の羽板５が、隣接する羽板５間の隙間９を最小とする垂直姿勢にある状態を示している。発電ユニット１は、図２に示す状態から、回動軸６を中心軸とする円弧の軌跡に沿って羽板５を回動させて、図３に示すように、羽板５を傾斜姿勢とする。図２に示す複数の羽板５は、所定の間隔（Ｋ）で配置されており、各々の羽板５が垂直姿勢から傾斜姿勢に、また傾斜姿勢から垂直姿勢に移動する状態では、隣接する羽板５同士が接触することなく、その動作に悪影響を与えることがないように配置される。したがって、発電ユニット１は、これ等のことを考慮して各羽板５の横幅（Ｄ）隣接する羽板５の間隔（Ｋ）、及び羽板５間の隙間９の幅（ｓ）が最適な値となるように設計する。

羽板５は、金属又はプラスチックを成形して形成される。図の羽板５は金属製で、例えば、ステンレスやアルミ等の防サビ効果に優れた金属板が好適に使用できる。金属製の羽板５は、例えば、厚さを数ミリ以下とする平板を単独で、あるいは薄い金属板を折曲加工等により、反りが生じないように補強したものが使用できる。ただ、羽板５はポリカーボネート等のプラスチックを、厚さを１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下と薄く成形したものも使用できる。プラスチック製の羽板５は、太陽光を受ける環境で使用する用途においては、紫外線の影響を低減できる素材が好適に使用できる。このように、薄く成形される帯状の羽板５は、軽量にして、製造コストを低減できる。また、後述する回動機構で、容易に回動できる。

さらに、羽板５は、表面に太陽電池パネル８を固定している。図に示す羽板５は、幅方向の中央部であって、長さ方向に延長して太陽電池パネル８を帯状に配置して固定している。羽板５の表面に固定される太陽電池パネル８は、横幅（ｄ）を羽板５全体の横幅（Ｄ）の５０％以上とする。ただ、羽板５は、必ずしも幅方向の中央部に太陽電池パネル８を配置する構造には特定せず、羽板５の表面のほぼ全面に太陽電池パネル８を配置することも、羽板５の幅方向において、下端縁側に偏在して太陽電池パネル８を配置することもできる。さらに、発電ユニット１は、羽板５が垂直姿勢から傾斜姿勢に、また傾斜姿勢から垂直姿勢に移動する状態で、上側に隣接する羽板５の陰が下側に位置する羽板５の太陽電池パネル８に与える影響を抑制するように配置することもできる。この発電ユニットは、例えば、羽板５間の隙間９の幅を広くし、あるいは羽板５の下端縁側に偏在して太陽電池パネル８を配置する。

（太陽電池パネル８）
太陽電池パネル８は、現在一般的に製造販売されているものが使用できる。太陽電池パネル８は、複数の太陽電池セルを平面上に多数配置し、この面を太陽光の受光面としてなる平板状のパネルである。太陽電池パネル８は、水平方向に延長された帯状であって、羽板５の表面のほぼ全体を被覆するように配置される。図３に示す太陽電池パネル８は、横幅（ｄ）を約６ｃｍとし、全長（ｈ）を約５２ｃｍとしている。各太陽電池パネル８からは出力ライン（図示せず）が引き出されており、各出力ラインは、羽板５の回動に邪魔にならないように配線されて、枠体２の内部に引き込まれている。

枠体２の内部に引き込まれた出力ラインは、直列又は並列に接続されて外部に出力され、あるいは、安定化回路等の出力回路に入力された後、所定の出力電圧に調整されて外部に出力される。図２に示す太陽光発電システム１００は、発電ユニット１で発電された電力を外部出力するための出力端子２５を枠体２に設けている。図の枠体２は、一方の垂直枠２１の室内側の表面に出力端子２５を配置している。図の出力端子２５は、開閉自在な蓋体２６の内側に配置されている。発電ユニット１の出力は、この出力端子２５に接続される電源コード（図示せず）を介して外部接続される負荷や充電用のバッテリに供給される。ただ、出力端子は、枠体の水平枠に設けることもできる。また、出力端子は、蓋体でカバーすることなく枠体から露出させることもできる。

（回動軸６）
各羽板５の裏面側には、各々回動軸６が固定されている。回動軸６は、羽板５１と平行な姿勢で、羽板５の両端から外側に突出して設けられている。図２に示す回動軸６は、羽板５の幅方向の中心線と対向する裏側であって、図２において垂直姿勢にある羽板５の中心線の真横に配置されている。このように、羽板５の中心線に対向して回動軸６を配置する構造は、回動軸６を中心軸として垂直面内で回転される羽板５を垂直姿勢から傾斜姿勢に、また傾斜姿勢から垂直姿勢に移動できる特徴がある。ただ、回動軸６は、必ずしも垂直姿勢の羽板５の中心線の真横の位置には特定されず、羽板５の中心線に対して偏心して配置することもできる。例えば、羽板５の裏面側に対向して配置される回動軸６の位置は、羽板５の横幅を１００％とすると、中心線から±３０％の範囲とすることができる。回動軸６は金属ロッドで、固定部１３を介して羽板５の両端の裏面に固定されている。

（固定部１３）
固定部１３は、羽板５に回動軸６に固定するための固定部材であって、図に示す固定部１３は板状としている。板状の固定部１３は、羽板５の両端の裏面に固定されて、回動軸６が固定されている。固定部１３は、後端面が止ネジ等の固定具を介して羽板５に固定される。固定部１３は、羽板５の中心線に対して垂直な姿勢で羽板５の裏面に固定されると共に、羽板５から離れた先端側に、回動軸６を垂直姿勢で固定している。羽板５から外側に突出する回動軸６は、縦枠１１に開口した貫通孔に挿通されて、この貫通孔を軸受け部として回転自在に支承される。図２及び図３に示す発電ユニット１は、縦枠１１を介して複数の回動軸６を所定の姿勢で回転自在に支持している。図に示す支持枠１０は、複数の回動軸６を等間隔で挿通してなる一対の縦枠１１を、連結部材１２を介して連結することで、互いに平行な姿勢に保持している。

（回動機構７）
回動機構７は、支持枠１０の定位置に配置された複数の回動軸６を同期して回動させる駆動機構１４と、この駆動機構１４を駆動する駆動モータ１５とを備えている。駆動機構１４は、図２及び図３に示すように、各々の回動軸６の先端に固定されて、各々の回動軸６を回動させるクランクアーム１６と、各々のクランクアーム１６の先端部に回動自在に結された１本の連結ロッド１７と、この連結ロッド１７の先端に連結されて、連結ロッド１７を上下方向に往復運動させる駆動アーム１８とを備えている。

駆動機構１４は、駆動モータ１５で駆動される。駆動モータ１５は、回転軸の先端に駆動アーム１８を垂直姿勢で固定している。回動機構７は、駆動モータ１５を、回転数を制御できるモータとして、駆動モータ１５で直接に駆動アーム１８を回動させることができる。このような駆動モータ１５として、例えば、誘導モーターや同期モーターが使用できる。誘導モーターや同期モーターは、インバーター回路で周波数や電圧を制御して回転数を制御することができる。この構造は、安価なモーターを使用して製造コストを低減できる。

ただ、回動機構は、駆動モータで直接に駆動アームを回動させることなく、歯車機構等を介して駆動アームを回転させる構造とすることもできる。この回動機構は、歯車機構のギヤ比を調整することで、駆動モータの回転数を所定の回転数に変換して出力することができる。ここで、回転数を細かく制御可能なモーターを使用する構造は、コストが高くなるが、歯車機構により回転数を調整する構造では、安価なモーターを使用しながら回転数を調整できる。例えば、回動機構は、駆動アームを回動させる歯車機構のギア比を大きくして、モーターの回転数に対する駆動アームの回転角度を十分に小さくすることで、安価なモータを使用しながら、モータのオン時間を調整して駆動アームの回動を制御できる。

（コントロール部１９）
さらに、図３に示す回動機構７は、駆動モータ１５の回転を制御するコントロール部１９を備えている。図３に示すコントロール部１９は、最適な状態で複数の羽板５を垂直姿勢から傾斜姿勢に、また傾斜姿勢から垂直姿勢に移動できるように駆動モータ１５の回転をコントロールする。コントロール部１９は、外部からのリモコン操作により羽板５の傾斜角を調整することができる。例えば、図１に示すように、リモコン器２９から赤外線やブルートゥース等を使用した無線通信により信号を送受信して駆動モータ１５をコントロールすることができる。ただ、コントロール部は、リモコン操作に限らず、手動スイッチを枠体の表面に設けることもできる。さらに、コントロール部は、記憶回路を備えて、設置場所における日時に対する最適な傾斜角度を記憶し、その傾斜角となるように、羽板の傾斜角をマイコン等の制御回路を使用してコントロールすることもできる。

さらに、発電ユニット１は、図示しないが、太陽電池パネル８の発電効率を外部表示する機能を備えることもできる。例えば、発電ユニットは、太陽電池パネルの発電量に応じて、数値や色で発電量を表示する表示器を備えることができる。この発電ユニットは、ユーザーがこの表示器の数値を見ながら最も効率よく発電できる傾斜位置で羽板を停止させるように、リモコン操作することができる。

以上の回動機構７は、駆動モータ１５を使用して、すなわち電動で各々の羽板５を回動させる構造とするが、回動機構は、必ずしもモーター等の電動機器を使用して羽板を回動させる必要はなく、手動で回動させることもできる。この構造の回動機構は、各々の羽板に固定した回転軸の先端に固定されたクランクロッドを回動させる連結ロッドを手動で上下に移動させることで各羽板５の回動状態を調整できる。さらに、手動で連結ロッドを上下にさせる回動機構は、羽板を所望の傾動姿勢で停止できるように、ストッパ機構や節度機構を設け、あるいは適度な抵抗を有する構造とすることで実現できる。このような手動による操作においても、表示器を見ながら最も発電効率がよい位置で羽板の傾斜姿勢を特定してもよい。

（連結機構３）
以上の枠体２は、図１及び図２に示すように、窓部４の内側、すなわち室内側に垂直姿勢で配置される。窓部４の内側に配置される枠体２は、窓敷居４１と窓鴨居４２の間に連結機構３を介して連結される。枠体２は、下端が窓敷居４１に連結されると共に、上端が窓鴨居４２に連結されて、窓部４の内側の定位置に配置される。ここで、枠体２の上下を窓鴨居４２と窓敷居４１に連結する上下の連結機構３は、窓鴨居４２と窓敷居４２に配置されて、枠体２の上下を保持して枠体２を垂直姿勢に保持する保持部材３０を備えている。このよう保持部材３０として、窓鴨居４２と窓敷居４１に固定されて、枠体２を水平方向に移動できるように保持するレール部材３１や、枠体の上下を窓鴨居４２と窓敷居４１に固定する固定具が使用できる。図１と図２に示す連結機構３は、保持部材３０として、窓鴨居４１と窓敷居４２に固定された上下のレール部材３１を備えている。

（レール部材３１）
レール部材３１は、金属板を所定の形状に曲げ加工して成形している。図２に示すレール部材３１は、細長い板状の金属板を切曲加工して、横断面形状をコ字状とする溝形に成形している。横断面形状をコ字状とする溝形のレール部材３１は、図２に示すように溝底となる部分を窓鴨居４２と窓敷居４１に止ネジ等の固定具３２を介して固定することで、簡単に定位置に配置される。横断面形状をコ字状とするレール部材３１は、金属板の両端部を折曲する簡単な加工により成形できる。このように断面形状を溝形に折曲加工されるレール部材３１の両側の折曲高さは、ここに案内される枠体２が外れることのない十分な高さとすることができる。

図１に示すレール部材３１は、窓敷居４１と窓鴨居４２の全体にわたって設けることなく、窓敷居４１と窓鴨居４２の約半分の領域にわたって固定している。この構造の連結機構３は、窓敷居４１と窓鴨居４２の左右いずれかの半分の領域にレール部材３１を固定することで、レール部材３１を設けていない側から枠体２をスライドさせながら溝部の内側に案内することで簡単に枠体２をレール部材３１に案内できる。さらに、図示しないが、窓敷居４１と窓鴨居４２の半分の領域に設けたレール部材３１に枠体２を案内した状態で、窓敷居４１と窓鴨居４２の残りの半分の領域にもレール部材３１を取り付けることで、枠体２を窓敷居４１と窓鴨居４２の全体にわたって左右方向に移動できる構造とすることもことができる。この構造は、窓部４に対する枠体２の位置を種々に変更することで、枠体２に設けた発電ユニット１を最適な位置に配置しながら使用できる。とくに、レール部材３１に沿って移動させる枠体２は、レール部材３１の内部で走行する車輪を設けることでよりスムーズに移動させることが可能となる。

さらに、保持部材３０は、図４に示すように、横断面形状をＬ字状とする保持具３３も使用できる。横断面形状をＬ字状とする保持具３３は、図４に示すように、枠体２の両側に配置することで、間に配置される枠体２を所定の姿勢で支持することができる。このような保持具３３は、図４に示すように、窓側に第１の保持具３３Ａを固定した後、枠体２を配置し、その後、反対側に第２の保持具３３Ｂを固定することで、簡単な手順で枠体２を窓鴨居４１と窓敷居４２の定位置に配置できる特長がある。断面形状をＬ字状とする保持具３３は、全長を長くすることで枠体２を両側から保持するレール部材とすることもできる。さらに、保持具３３は、必ずしも全長を長くしてレール部材とする必要はなく、全長を短くして、枠体２を部分的に保持することもできる。

ここで、窓鴨居４２と窓敷居４１を木製とする窓部４においては、保持部材３０を木ネジ等の固定具３２を介して、簡単に固定することができる。また、窓鴨居４２と窓敷居４１を金属製やコンクリート製、タイル張り等の木質材以外の材質とする場合においては、ネジ止めに代わって接着（接着剤）や接合（両面テープ等）により保持部材３０を固定することもできる。さらに、保持部材３０は、窓鴨居４２や窓敷居４２に直接固定することなく、窓部４に設けた窓枠に固定して窓鴨居４２や窓敷居の定位置に配置することもできる。以上のようにして、保持部材３０は、既存の窓部４の窓鴨居４２や窓敷居４２に対して簡単かつ容易に配置することができる。

（実施形態２）
さらに、太陽光発電システムは、発電ユニットを枠体に対して前後方向に傾動自在に配置することができる。図５に示す太陽光発電システム２００は、枠体２の内側に配置された発電ユニット１の下部が、枠体２から窓４０側に向かって移動可能とすることにより、発電ユニット１を前後方向に傾動自在に配置している。発電ユニット１は、枠体２の内側であって、左右の垂直枠２１の間に位置するように配置されると共に、傾動機構５０を介して枠体２に傾動自在に連結されている。図５に示す傾動機構５０は、発電ユニット１の支持枠１０の上端部を傾動自在に枠体２の垂直枠２１に連結する傾動部５１と、支持枠１０の下端部を枠体２から窓４０側に向かって移動させる移動機構５５とを備えている。

（傾動部５１）
傾動部５１は、支持枠１０の上端部の両側を左右の垂直枠２１の上部に傾動自在に連結している。図５に示す傾動部５１は、支持枠１０の上端部から窓４０側に突出して固定された第１の固定片５２と、垂直枠２１の上端部から窓４０側に突出して固定されて、第１の固定片５２に積層状態で配置された第２の固定片５３と、第１の固定片５２と第２の固定片５３を回動自在に連結してなる傾動軸５４とを備えている。第１の固定片５２と第２の固定片５３は金属プレートで、第１の固定片５２は、支持枠１０の外側面に対して平行な姿勢で固定され、第２の固定片５３は垂直枠２１の内側面に対して平行な姿勢で固定されている。傾動軸５４は、第１の固定片５２と第２の固定片５３とを貫通して、これらを回動自在に連結してなる連結ピンとしている。以上の構造の傾動部５１は、枠体２の上部と発電ユニット１の上端部を簡単かつ容易に傾動自在に連結できる。ただ、傾動部は、発電ユニットの支持枠の上端部と垂直枠の上部とを直接に貫通する連結ロッドや連結ピンを傾動軸として、傾動自在に連結することもできる。

（移動機構５５）
移動機構５５は、発電ユニット１の支持枠１０の下端部を枠体２から窓４０側に向かって移動させて発電ユニット１全体を垂直面に対して傾斜姿勢とする。図５に示す移動機構５２は、第１のプレート５６Ａと第２のプレート５６Ｂからなる２枚の折り畳みプレート５６と、これらの折り畳みプレート５６の一方の端部を互いに積層して、この積層部を回動自在に連結してなる回動軸５７とを備えている。折り畳みプレート５６は、細長い金属プレートで、垂直面内で回動できるように回動軸５７で連結している。この移動機構５５は、２枚の折り畳みプレート５６を折り畳んで重ね合わせた状態と、回動軸５７を中心に展開して直線状に広げた状態とに変形させて、支持枠１０の下端部を前後方向に移動させる。第１のプレート５６Ａは、他方の端部を回動軸５８を介して支持枠１０の下端部の外側面に回動自在に連結している。第２のプレート５６Ｂは、他方の端部を回動軸５９を介して枠体２の垂直枠２１の内側面に回動自在に連結している。

さらに、２枚の折り畳みプレート５６は、直線状ないし１８０度以上に展開された状態で、回動が阻止されるように、一方の折り畳みプレート５６に位置決めストッパ６０を設けている。図５に示す折り畳みプレート５６は、第１のプレート５６Ａの回動軸５７側の端部を延長して延長部６１を設けると共に、この延長部６１の側縁を折曲して設けた切曲部を位置決めストッパ６０としている。この折り畳みプレート５６は、第１のプレート５６Ａと第２のプレート５６Ｂが所定の展開姿勢まで展開された状態で、第２のプレート５６Ｂの側縁が第１のプレート５６Ａの位置決めストッパ６０に当接して回動が停止される。さらに、折り畳みプレート５６は、折り畳まれた状態では、互いに積層される第１のプレート５６Ａと第２のプレート５６Ｂとの接触抵抗により、回動が抑制されて積層された折り畳み姿勢に保持されるようにしている。さらに、２枚の折り畳みプレート５６は、対向する接触面に節度凸部と節度凹部を設けることで、展開途中の所定の位置で停止させることもできる。また、２枚の折り畳みプレート５６は、展開途中における接触抵抗を大きくすることで、展開途中の任意の位置で停止させることもできる。以上の移動機構５５は、２枚の折り畳みプレート５６と回動軸５７で構成するが、移動機構は、支持枠の下端部を前後方向に移動して、所定の位置で停止できる他の全ての構造が使用できる。

以上の傾動機構５０は、図５の（Ａ）に示すように、折り畳みプレート５６が折りたたまれた状態では、支持枠１０が枠体２と同一平面上に位置する垂直姿勢に保持される。折り畳みプレート５６は、第１のプレート５６Ａと第２のプレート５６Ｂとの接触抵抗により、折り畳まれた姿勢に保持されて、発電ユニット１の支持枠１０を垂直姿勢に維持する。図５の（Ａ）の状態から、発電ユニット１の支持枠１０の下端部を窓４０側に押すことで、図５の（Ｂ）で示すように、折り畳みプレート５６が展開されて、支持枠１０の下端部が窓４０側に移動する。さらに、図５の（Ｃ）で示すように、折り畳みプレート５６が所定の展開姿勢まで展開された状態で、発電ユニット１は所定の傾斜姿勢となる。この状態で折り畳みプレート５６は、位置決めストッパ６０により所定の展開姿勢に保持されて、発電ユニット１を所定の傾斜姿勢に維持する。

このように、発電ユニット１を前後方向に傾動可能な太陽光発電システム２００は、発電ユニット１を傾斜姿勢で配置することで、各羽板５に設けた太陽電池パネル８に、より効率よく太陽光を受光させることができる。とくに、上下に配置された羽板５同士において、上側の羽板５の影が下側の羽板５の太陽電池パネル８に当たって、下側の太陽電池パネル８の発電効率が低下するのを有効に防止できる。

また、引き違い窓においては、発電ユニット１の横幅を窓部４の半面よりも狭くすることにより、窓４０の半面を開放した状態で、この開放された領域に対向して枠体２を配置し、傾動する発電ユニット１をこの開放領域に位置させることで、発電ユニット１を効果的に傾動できる。さらに、引き違い窓においては、必ずしも半面を開放した状態として発電ユニットを傾動させる必要はなく、窓４０を閉めた状態で、外側に位置する窓４０と対向する領域に枠体２を配置し、内側に位置する窓４０を避けるように発電ユニット１を移動させることで傾動範囲を大きくすることもできる。この場合も、発電ユニット１の横幅を、窓部４０の半面よりも狭くする。

（実施形態３）
さらに、太陽光発電システムは、発電ユニットを枠体に対して上下方向に移動自在とすることもできる。図６に示す太陽光発電システム３００は、枠体２の垂直枠２１を、発電ユニット１を上下方向にスライドさせるスライドレール７１に兼用しており、発電ユニット１の支持枠１０をスライドレール７１に沿って上下に移動させることで、発電ユニット１を上下に移動できる構造としている。図に示す垂直枠２１は、水平断面形状を内側が開口されたコ字状としており、この開口部に発電ユニット１の支持枠１０を案内する構造としている。ただ、スライドレール７１は、垂直枠２１と別部材で構成してもよい。

さらに、この太陽光発電システム３００は、図６に示すように、発電ユニット１を上下に移動させる際の力を軽減し、また、発電ユニット１を上下に移動した位置において停止させるために、発電ユニット１全体をつり上げてバランスさせるためのつり合い重り７２を備えている。図６に示す枠体２は、垂直枠２１の上端部の内部に滑車７３を配置しており、この滑車７３にかけた線材７４、例えば、ワイヤーやロープ等の一端を発電ユニット１の支持枠１０に固定し、他端をつり合い重り７２に固定している。図の太陽光発電システム３００は、左右の垂直枠２１の内部にそれぞれつり合い重り７２を配置しており、発電ユニット１の支持枠１０の両側に連結された線材７４を介して連結されたつり合い重り７２でバランスさせている。したがって、各つり合い重り７２の重量は、発電ユニット１の重量の約１／２としている。この構造の太陽光発電システム３００は、発電ユニット１をつり合い重り７２とバランスさせることで、軽い力で発電ユニット１を上下に移動できると共に、上下に移動させた発電ユニット１を移動位置において停止できる特長がある。

このように、発電ユニット１を上下に移動可能な太陽光発電システム３００は、例えば、壁面の中央部に開口された窓部ではなく、床面から開口された窓部のように高さのある窓に配置する太陽光発電システムに好適に使用できる。この太陽光発電システムは、発電ユニットの上下位置を種々に変更しながら、理想的な状態で発電できる。さらに、この太陽光発電システム３００は、枠体２を窓鴨居４１と窓敷居４２に対して水平方向に移動可能とすることで、発電ユニット１の位置を窓部４に対して上下左右に移動させて、窓部４の最適な位置に発電ユニット１を配置して、より理想的な状態で使用できる特長が実現できる。

本発明は、既存の建物の大部分の窓部の内側において、簡単かつ容易に配置できる太陽電池パネルとして好適に使用できる。

１００、２００、３００…太陽光発電システム
１…発電ユニット
２…枠体
３…連結機構
４…窓部
５…羽板
６…回動軸
７…回動機構
８…太陽光パネル
９…隙間
１０…支持枠
１１…縦枠
１２…連結部材
１３…固定部
１４…駆動機構
１５…駆動モータ
１６…クランクロッド
１７…連結ロッド
１８…駆動ロッド
１９…コントロール部
２１…垂直枠
２２…水平枠
２５…出力端子
２６…蓋体
２９…リモコン端末
３０…保持部材
３１…レール部材
３２…固定具
３３…保持具
３３Ａ…第１の保持具
３３Ｂ…第２の保持具
４０…窓
４１…窓敷居
４２…窓鴨居
５０…傾動機構
５１…傾動部
５２…第１の固定片
５３…第２の固定片
５４…傾動軸軸
５５…移動機構
５６…金属プレート
５６Ａ…第１プレート
５６Ｂ…第２プレート
５７…回動軸
５８…回動軸
５９…回動軸
６０…位置決めストッパ
６１…延長部
７１…スライドレール
７２…つり合い重り
７３…滑車
７４…線材

Claims (5)

1. 建物の窓部の内側であって、窓鴨居と窓敷居の間に配置される枠体と、
   前記枠体に設けられて、窓から入射する太陽光を受けて発電する発電ユニットと、
   前記枠体の上下を窓鴨居と窓敷居に連結する上下の連結機構と、
   を備え、
   前記枠体は、左右に配置された一対の垂直枠の上下を一対の水平枠で連結してなり、
   前記発電ユニットは、
   長手方向を水平方向として、前記水平枠に平行な姿勢で上下に配置された複数の羽板と、
   各々の前記羽板と平行に配置された回動軸を中心として、複数の前記羽板を回動させる回動機構と、
   前記羽板の外側表面に配置された太陽電池パネルと、
   を備え、
   前記連結機構が、窓鴨居と窓敷居に配置されて、前記枠体の上下を保持して該枠体を垂直姿勢に保持する保持部材を備える窓用の太陽光発電システム。
2. 請求項１に記載される窓用の太陽光発電システムであって、
   前記保持部材が、窓鴨居と窓敷居に固定された上下のレール部材で、前記レール部材が、前記水平枠に沿って配置されてなる窓用の太陽光発電システム。
3. 請求項１または２に記載される窓用の太陽光発電システムであって、
   前記発電ユニットが、前記枠体に対して前後方向に傾動自在に配置されてなる窓用の太陽光発電システム。
4. 請求項１または２に記載される窓用の太陽光発電システムであって、
   前記発電ユニットが、前記枠体に対して上下方向に移動自在に配置されてなる窓用の太陽光発電システム。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載される窓用の太陽光発電システムであって、
   前記枠体が、前記発電ユニットで発電された電力を外部出力するための出力端子を備える窓用の太陽光発電システム。

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