JP3102244B2 - 太陽電池の出力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の出力制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池と負荷または蓄電池間に電子制
御装置を設けて該電子制御装置により太陽電池の変換効
率が、太陽電池の温度に関わらず、ほぼ最大変換効率と
なるようにした太陽電池の出力制御装置が公知である
（実開昭６３−９２９１９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、太陽電池の
変換効率は太陽電池の温度が高いとき程低くなることが
知られている。このため太陽電池の温度が上昇すると太
陽電池の出力が低下してしまう。そこで上述の太陽電池
出力制御装置では電子制御装置を設けて太陽電池の温度
が上昇した場合でも太陽電池の出力ができるだけ低下し
ないようにしている。しかしながら、上述の太陽電池出
力制御装置におけるように電子制御装置を設けた場合こ
の電子制御装置は複雑な電子回路から構成されるので故
障発生率が増大する恐れがあり、その結果太陽電池出力
制御装置の良好な作動を長期にわたって確保できないと
いう問題がある。また、上述の太陽電池出力制御装置に
おいて全体の寸法をできるだけ小さくすべく太陽電池と
電子制御装置とを一体的に形成すると電子制御装置にも
光照射されることとなり、それによって電子制御装置の
温度が上昇しうるので電子制御装置の故障発生率がさら
に増大する恐れがあるという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、光を集光するためのレンズを具備
すると共に該レンズに入射する光の光路断面よりも光路
断面が狭くなっているレンズ透過光の光路内に太陽電池
を配置し、太陽電池の温度を代表する温度の変化に伴い
膨張収縮する熱膨張部材をさらに具備し、太陽電池の温
度を代表する温度が高いとき程太陽電池に入射するレン
ズ透過光の光量が増大するように該熱膨張部材の膨張収
縮作用によってレンズまたは太陽電池が移動せしめられ
る。また上記問題点を解決するために本発明によれば、
光を集光するためのレンズを具備すると共に該レンズに
入射する光の光路断面よりも光路断面が狭くなっている
レンズ透過光の光路内に太陽電池を配置し、上記レンズ
が太陽電池の温度を代表する温度の変化に伴いレンズ透
過光の光路が変化するレンズから構成され、太陽電池の
温度を代表する温度が高いとき程太陽電池に入射するレ
ンズ透過光の光量が増大するようにレンズ透過光の光路
が変化せしめられる。さらに本発明によれば、電気駆動
式の空気調節装置に用いるために、太陽電池周りの温度
が上昇するのに伴い太陽電池の出力が増大されるように
太陽電池に入射するレンズ透過光の光量が変化せしめら
れる。

【０００５】

【作用】請求項１に記載の発明では、太陽電池の温度が
上昇すると太陽電池の効率が低下するがこのとき太陽電
池に入射するレンズ透過光の光量が増大されるので太陽
電池の出力が低下するのが阻止される。また請求項２に
記載の発明でも、太陽電池の温度が上昇したときには太
陽電池に入射するレンズ透過光の光量が増大されるので
太陽電池の出力が低下するのが阻止される。請求項３に
記載の発明では、さらに、太陽電池周りの温度が上昇す
るのに伴い太陽電池の出力が増大される。

【０００６】

【実施例】図１および図２を参照すると、１は太陽電池
出力制御装置、２は例えば図示しない枠に固定されたレ
ンズ板、３は支持部材４を介してレンズ板２により支持
された基板をそれぞれ示す。レンズ板２は透明な材料、
例えばガラスまたは樹脂などから構成される。またレン
ズ板２には互いに並列配置された、５個のシリンドリカ
ルレンズ５が設けられ、これらシリンドリカルレンズ５
は各シリンドリカルレンズ５を透過して基板３に向かう
光（以下レンズ透過光と称する）を集光するよう作用す
る。一方、各シリンドリカルレンズ５の下方に位置する
基板３上には太陽電池６が配置される。各太陽電池６は
図２に示すようにシリンドリカルレンズ５の各母線に対
して平行に延びている。

【０００７】図３は太陽電池出力制御装置１に平行光Ｌ
０が入射したときを示している。太陽電池出力制御装置
１に平行光Ｌ０が入射するとシリンドリカルレンズ５を
透過したレンズ透過光Ｌは各シリンドリカルレンズ５に
より集光され、したがってレンズ透過光Ｌはその光路断
面が減少しながら対応する集光領域７に向けて進行す
る。図１に示した実施例においてレンズ５はシリンドリ
カルレンズから構成されているので各集光領域７はシリ
ンドリカルレンズ５が延びる方向に対して平行に（図３
の紙面に対して垂直に）延びる線分状の領域から構成さ
れている。一方、各太陽電池６は対応するシリンドリカ
ルレンズ５と集光領域７間のレンズ透過光Ｌの光路内に
常に位置するように設けられており、したがって各太陽
電池６はシリンドリカルレンズ５に入射する光（以下レ
ンズ入射光と称する）Ｌ０の光路断面よりも光路断面が
狭くなっているレンズ透過光Ｌの光路内に常に位置する
こととなる。

【０００８】ところで、図１に示した実施例において熱
膨張部材を構成する支持部材４はその線膨張率または体
積膨張率が正の値である材料から構成され、したがって
支持部材４は支持部材４の温度上昇に伴い膨張する。多
くの材料においてその線膨張率または体積膨張率は、太
陽電池出力制御装置１が使用される温度範囲（例えば−
３０℃から８０℃）内でほぼ一定とみなすことができる
のでレンズ板２から基板３に到る支持部材４の長さは支
持部材４の温度上昇に伴い直線的に増加することとな
る。したがってレンズ板２と基板３間の間隙距離は支持
部材４の温度上昇に伴い直線的に増加し、その結果シリ
ンドリカルレンズ５と対応する太陽電池６間の間隙距離
ｄは支持部材４の温度上昇に伴い直線的に増加すること
となる。なお、図１に示した実施例において太陽電池６
の温度と支持部材４の温度とはほぼ等しいとみなすこと
ができ、したがって支持部材４の温度は太陽電池６の温
度を代表している。

【０００９】図４はシリンドリカルレンズ５と太陽電池
６間の間隙距離ｄが変化したときの太陽電池６に入射す
るレンズ透過光Ｌ（以下太陽電池入射光と称する）の光
量変化を示している。図４を参照すると、シリンドリカ
ルレンズ５と太陽電池６間の間隙距離ｄが零のとき太陽
電池入射光はレンズ入射光Ｌ０のうち光路幅ｈがａであ
るレンズ入射光Ｌ０部分から構成され、この光路幅ａは
太陽電池の幅ａに等しくなっている。間隙距離ｄが零よ
りも大きいｄ１まで増加すると太陽電池入射光はレンズ
入射光Ｌ０のうち光路幅ｈがｈ１（＞ａ）のレンズ入射
光Ｌ０部分から構成されるようになる。本実施例におい
て、太陽電池入射光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の
光路幅ｈは太陽電池入射光の光量を代表しており、した
がって太陽電池入射光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分
の光路幅ｈがａからｈ１に増加するとそれによって太陽
電池入射光の光量が増加することとなる。間隙距離ｄが
ｄ１よりもさらに増大してｄ２になると太陽電池入射光
はレンズ入射光Ｌ０のうち光路幅ｈがｈ２（＞ｈ１）の
レンズ入射光Ｌ０部分から構成され、その結果太陽電池
入射光の光量がさらに増加する。間隙距離ｄがｄ２から
さらに増加してｄ＝Ｄとなると太陽電池入射光はレンズ
入射光Ｌ０のうち光路幅ｈがＨのレンズ入射光Ｌ０部分
から構成され、すなわち全レンズ入射光Ｌ０が太陽電池
６に入射するようになる。したがって図１に示した実施
例においてｄ＝Ｄのとき太陽電池入射光の光量が最大と
なる。

【００１０】ところで、太陽電池入射光の光量が一定の
場合太陽電池６の温度が上昇するのに伴い太陽電池６の
変換効率が低下し、したがって太陽電池６の出力が低下
する。このため間隙距離ｄが例えばｄ１に維持された場
合太陽電池６の温度が上昇すると太陽電池６の出力が低
下してしまう。ところが、図１に示した実施例において
太陽電池６の温度が上昇した場合支持部材４の温度も上
昇しており、その結果支持部材４が膨張して間隙距離ｄ
が大きくなる。支持部材４が膨張して間隙距離ｄが例え
ばｄ１からｄ２に増大すると太陽電池入射光を構成する
レンズ入射光Ｌ０部分の光路幅ｈがｈ１からｈ２にまで
増大し、したがって太陽電池入射光の光量が増大するこ
ととなる。後述するように太陽電池入射光の光量が増加
するのに伴い太陽電池６の出力Ｐが増加することが実験
により確認されており、その結果太陽電池６の温度が上
昇した場合には、太陽電池６の変換効率が低下するにも
かかわらず、太陽電池入射光の光量が増大せしめられる
ので太陽電池６の出力Ｐが低下するのを阻止できる。

【００１１】ここで、太陽電池６の光入射面積に対す
る、太陽電池入射光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の
光路断面積の比を集光度Ｃと定義すると、集光度Ｃは、
シリンドリカルレンズ５から集光領域７に到る焦点距離
ｆを用いて、次式で表される。 Ｃ＝ｈ／ａ＝ｆ／（ｆーｄ） したがって間隙距離ｄと集光度Ｃとの関係は図５に示す
ようになる。

【００１２】図６は、集光度Ｃが変化したときの太陽電
池６の出力Ｐの変化を調べた実験結果を示している。図
６を参照すると、集光度Ｃの対数の増加に伴い太陽電池
６の出力Ｐの対数は直線的に増加し、しかもこの直線の
傾きはほぼ１になっている。その結果、集光度Ｃの増加
に伴い太陽電池６の出力Ｐは直線的に増加することとな
る。したがって、図５における集光度Ｃと間隙距離ｄと
の関係は、図７に示すように太陽電池６の出力Ｐと間隙
距離ｄとの関係に置き換えることができる。

【００１３】図１に示した実施例において、図８におい
て実線Ａで示すように、例えばＴ＝−３０℃のときにｄ
＝ｄ１でありかつＴ＝８０℃のときにｄ＝ｄ２であるよ
うに、シリンドリカルレンズ５から基板３に到る支持部
材４の長さおよび支持部材４の膨張率を予め定めておく
ことができる。間隙距離ｄが大きいとき程太陽電池６の
温度が高くなっており、したがって太陽電池６の変換効
率が低下していることを考慮すると、太陽電池６の温度
を代表する支持部材４の温度Ｔと太陽電池６の出力Ｐと
の関係は図９において実線Ａで示すようになる。すなわ
ちこの温度範囲において太陽電池６の出力Ｐをほぼ一定
に維持することができる。

【００１４】また、図８において実線Ｂで示すように、
Ｔ＝−３０℃のときにｄ＝ｄ２でありかつＴ＝８０℃の
ときにｄ＝Ｄであるように、シリンドリカルレンズ５か
ら基板３に到る支持部材４の長さおよび支持部材４の膨
張率を予め定めておくこともできる。この場合太陽電池
６の温度を代表する支持部材４の温度Ｔが上昇して間隙
距離ｄが増大すると図７に示すように太陽電池６の出力
Ｐが急激に増大し、その結果太陽電池６の温度上昇によ
って太陽電池６の変換効率が低下することを考慮しても
太陽電池６の温度を代表する支持部材４の温度Ｔが上昇
するのに伴い太陽電池６の出力Ｐを増大させることがで
きる。その結果、太陽電池出力制御装置１を窓に設けて
太陽電池６の出力を例えば図１０に示すように空気調節
装置５０に供給するようにした場合、太陽電池６の温度
と太陽電池６周りの部屋５１内の温度とがほぼ等しいと
すると、太陽電池６と空気調節装置５０間に電子制御装
置などを設けることなく、部屋５１内の温度が上昇する
のに伴い空気調節装置５０の出力を増大させることがで
きる。

【００１５】図１に示した実施例では、支持部材４の膨
張収縮作用により太陽電池入射光の光量を制御して太陽
電池６の出力を制御するようにしており、このため電子
制御装置などを設ける必要がないので太陽電池制御装置
１の故障発生率が低減され、その結果太陽電池制御装置
１の良好な作動を長期にわたって確保することができ
る。また、太陽電池６はレンズ入射光Ｌ０の光路断面よ
りも光路断面が狭くなっているレンズ透過光Ｌの光路内
に配置されるので太陽電池６の移動量が小さくても太陽
電池入射光の光量を大きく変化させることができ、その
結果太陽電池入射光の光量制御を迅速に行うことが可能
となる。なお、図１に示した実施例において太陽電池６
の温度が低下した場合にはそれによって支持部材４が収
縮して太陽電池入射光の光量が減少するが、このとき太
陽電池６の変換効率が増加しているので太陽電池６の温
度低下に伴い太陽電池６の出力Ｐが低下するのが阻止さ
れている。

【００１６】図１１には第１の発明による別の実施例が
示される。この実施例において図１と同様の構成要素は
同一の番号で示している。図１１を参照すると、本実施
例においても、シリンドリカルレンズ５を備えたレンズ
板２は例えば枠に固定され、一方太陽電池６が配置され
た基板３は支持部材４を介してレンズ板２により支持さ
れている。しかしながら、この実施例において熱膨張部
材を構成する支持部材４はその線膨張率または体積膨張
率が負である材料から構成され、したがって支持部材４
は支持部材４の温度上昇に伴い収縮する。また支持部材
４を、その線膨張率または体積膨張率が太陽電池出力制
御装置１が使用される温度範囲（例えば−３０℃から８
０℃）内でほぼ一定である材料から構成するとレンズ板
２から基板３に到る支持部材４の長さは支持部材４の温
度上昇に伴い直線的に減少することとなる。したがって
レンズ板２と基板３間の間隙距離は支持部材４の温度上
昇に伴い直線的に減少し、その結果シリンドリカルレン
ズ５と対応する太陽電池６間の間隙距離ｄは支持部材４
の温度上昇に伴い直線的に減少することとなる。なお、
図１１に示した実施例においても太陽電池６の温度と支
持部材４の温度とはほぼ等しいとみなすことができ、し
たがって支持部材４の温度は太陽電池６の温度を代表し
ている。

【００１７】図１２は太陽電池出力制御装置１に平行光
が入射したときを示している。太陽電池出力制御装置１
に平行光が入射するとシリンドリカルレンズ５を透過し
たレンズ透過光Ｌは各シリンドリカルレンズ５により集
光されて対応する集光領域７に向けて進行する。図１１
に示した実施例においてもレンズ５はシリンドリカルレ
ンズから構成されているので各集光領域７はシリンドリ
カルレンズ５が延びる方向に対して平行に延びる線分状
領域から構成されている。集光領域７を通過したレンズ
透過光Ｌは拡がりながら進行するようになる。図１２に
示すように、各太陽電池６は集光領域７を通過した後の
レンズ透過光Ｌの光路内に配置され、またこのレンズ透
過光Ｌの光路内に常に位置するようになっている。

【００１８】図１３はシリンドリカルレンズ５と太陽電
池６間の間隙距離ｄが変化したときの太陽電池入射光の
光量変化を示している。図１３を参照すると、シリンド
リカルレンズ５と太陽電池６間の間隙距離ｄがｄ１のと
き太陽電池入射光はレンズ入射光Ｌ０のうち光路幅ｈが
ｈ１であるレンズ入射光Ｌ０部分から構成される。間隙
距離ｄがｄ１よりも減少してｄ２になると太陽電池入射
光はレンズ入射光Ｌ０のうち光路幅ｈがｈ２（＞ｈ１）
のレンズ入射光Ｌ０部分から構成され、その結果太陽電
池入射光の光量がさらに増加する。間隙距離ｄがさらに
減少してｄ＝Ｄとなると太陽電池入射光はレンズ入射光
Ｌ０のうち光路幅ｈがＨのレンズ入射光Ｌ０部分から構
成され、すなわち全レンズ入射光Ｌ０が太陽電池６に入
射するようになる。したがって図１１に示した実施例に
おいてｄ＝Ｄのとき太陽電池入射光の光量が最大とな
る。

【００１９】本実施例において、間隙距離ｄが例えばｄ
１のとき太陽電池６の温度が上昇すると支持部材４の温
度も上昇して支持部材４が収縮し、その結果間隙距離ｄ
が小さくなる。支持部材４が収縮して間隙距離ｄが例え
ばｄ１からｄ２に減少されると太陽電池入射光を構成す
るレンズ入射光Ｌ０部分の光路幅ｈがｈ１からｈ２にま
で増大し、したがって太陽電池入射光の光量が増大する
こととなる。図６を参照して上述したように太陽電池入
射光の光量が増加するのに伴い太陽電池６の出力Ｐが増
加することが実験により確認されており、その結果太陽
電池６の温度が上昇した場合太陽電池６の変換効率が低
下するにもかかわらず、太陽電池入射光の光量が増大せ
しめられるので太陽電池６の出力Ｐが低下するのを阻止
できる。

【００２０】図１１に示した実施例において集光度Ｃは
次式で表される。 Ｃ＝ｈ／ａ＝ｆ／（ｄーｆ） したがって、本実施例における太陽電池６の出力Ｐと間
隙距離ｄとの関係は図１４に示すようになる。

【００２１】図１１に示した実施例においても、図１５
において実線Ａで示すように、例えばＴ＝−３０℃のと
きにｄ＝ｄ１でありかつＴ＝８０℃のときにｄ＝ｄ２で
あるように、シリンドリカルレンズ５から基板３に到る
支持部材４の長さおよび支持部材４の膨張率を予め定め
ておくことができる。この場合、図１６において実線Ａ
で示すようにこの温度範囲において太陽電池６の出力を
ほぼ一定に維持することができる。

【００２２】また、図１５において実線Ｂで示すよう
に、Ｔ＝−３０℃のときにｄ＝ｄ２でありかつＴ＝８０
℃のときにｄ＝Ｄであるように、シリンドリカルレンズ
５から基板３に到る支持部材４の長さおよび支持部材４
の膨張率を予め定めておくこともできる。この場合に
は、図１６において実線Ｂで示すようにこの温度範囲に
おいて太陽電池６の温度を代表する支持部材４の温度Ｔ
が上昇するのに伴い太陽電池６の出力を増大させること
ができる。

【００２３】図１１に示した実施例でも、支持部材４の
膨張収縮作用により太陽電池入射光の光量を制御して太
陽電池６の出力を制御するようにしており、このため電
子制御装置などを設ける必要がないので太陽電池制御装
置１の故障発生率が低減され、その結果太陽電池制御装
置１の良好な作動を長期にわたって確保することができ
る。なお、図１１に示した実施例においても太陽電池６
の温度が低下した場合にはそれによって支持部材４が膨
張して太陽電池入射光の光量が減少するが、このとき太
陽電池６の変換効率が増加しているので太陽電池６の温
度低下に伴い太陽電池６の出力Ｐが低下するのが阻止さ
れている。

【００２４】図１７には第１の発明によるさらに別の実
施例が示される。この実施例においても図１と同様の構
成要素は同一の番号で示している。図１７を参照する
と、レンズ板２の周辺部には周壁部１１がレンズ板２と
一体的に形成される。レンズ板２は例えば枠に固定さ
れ、一方基板３はシール部材１２を介して周壁部１１の
内側面１１ａにより支持される。また基板３は周壁部１
１の内側面１１ａに沿いつつ移動可能であるように支持
される。レンズ板２と基板３とにより包囲される密閉空
間１３内は例えば空気、または希ガスなどの透明でかつ
化学的に安定な気体により満たされ、この密閉空間１３
内の気体は本実施例において熱膨張部材を構成してい
る。密閉空間１３内の密閉性はシール部材１２により確
保され、またシール部材１２は基板３の滑らかな移動を
確保している。なお、図１７に示した実施例において各
太陽電池６は、図１に示した実施例と同様に、対応する
集光領域７とシリンドリカルレンズ５間に位置するレン
ズ透過光Ｌの光路内に常時位置するようになっている。

【００２５】この実施例において、太陽電池６の温度を
代表する密閉空間１３内の気体の温度が上昇するとそれ
によって密閉空間１３内の気体が膨張する。密閉空間１
３内の気体が膨張すると密閉空間１３内の圧力を一定に
維持すべく基板３がシリンドリカルレンズ５から遠ざか
る方向に移動し、その結果シリンドリカルレンズ５と太
陽電池６間の間隙距離ｄが、例えば図１８に示すように
ｄ１からｄ２まで大きくなる。間隙距離ｄがｄ１からｄ
２まで大きくなると、図４を参照して上述したように、
太陽電池入射光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の光路
幅がｈ１からｈ２まで増大し、したがって密閉空間１３
内の気体の温度が上昇するのに伴い太陽電池入射光の光
量が増大することとなる。このため、太陽電池６の温度
が上昇して太陽電池６の変換効率が低下しても太陽電池
６の出力Ｐが低下するのを阻止することができる。

【００２６】図１７に示した実施例において、密閉空間
１３内を、気体の代わりに、透明でかつ化学的に安定な
液体により満たすようにしてもよい。この場合、密閉空
間１３内を満たす液体の沸点および凝固点が、太陽電池
出力制御装置１が通常使用される温度の範囲外であるよ
うに、液体が予め選択される。さらにこの場合、密閉空
間１３内の液体によりレンズ透過光Ｌの光路が変更され
うることを考慮しなければならない。

【００２７】図１７に示した実施例では、密閉空間１３
内の気体の膨張収縮作用により太陽電池入射光の光量を
制御して太陽電池６の出力を制御するようにしており、
このため電子制御装置などを設ける必要がないので太陽
電池制御装置１の故障発生率が低減され、その結果太陽
電池制御装置１の良好な作動を長期にわたって確保する
ことができる。なお、図１７に示した実施例のその他の
作動については図１に示した実施例と同様であるので説
明を省略する。

【００２８】図１９には第１の発明によるさらに別の実
施例が示される。この実施例においても図１と同様の構
成要素は同一の番号で示している。図１９を参照する
と、レンズ板２の光透過側にはレンズ板２に対して平行
に拡がる基板１４がレンズ板２と互いに離間して設けら
れ、この基板１４は側壁１５と共にレンズ板２と一体的
に形成される。複数個のシリンドリカルレンズ５を備え
たレンズ板２と基板１４間には透明可動体１６が配置さ
れ、この透明可動体１６は透明なシール部材１７を介し
てレンズ板２の内側面と基板１４の内側面とにより支持
される。また透明可動体１６はレンズ板２の内側面と基
板１４の内側面とに沿いつつ移動可能に支持され、この
ため本実施例ではシリンドリカルレンズ５と太陽電池６
間の間隙距離は常に一定に維持される。さらに透明可動
体１６内には太陽電池６が配置される。図１９に示すよ
うに、レンズ板２、側壁１５、および基板１４の各内側
面と可動体１６の外側面とにより包囲される密閉空間１
８内は透明でかつ化学的に安定な気体が満たされ、この
気体は本実施例において熱膨張部材を構成する。この気
体の代わりに、密閉空間１８内を透明でかつ化学的に安
定な液体により満たすようにしてもよい。密閉空間１８
内の密閉性はシール部材１７により確保され、またシー
ル部材１７は可動体１６の滑らかな移動を確保してい
る。なお、本実施例において各太陽電池６は対応するシ
リンドリカルレンズ５と集光領域７間に位置するレンズ
透過光Ｌの光路内に常時位置するように設けられる。

【００２９】図２０（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は１個
のシリンドリカルレンズ５と対応する太陽電池６との部
分拡大図を示している。太陽電池６がレンズ透過光Ｌの
光路に対して図２０（Ａ）に示すような位置にあるとき
太陽電池入射光は光路幅がｈ１のレンズ入射光Ｌ０部分
から構成されている。太陽電池６が図２０において左側
に移動して太陽電池６がレンズ透過光Ｌの光路に対して
図２０（Ｂ）に示す位置になると太陽電池入射光を構成
するレンズ入射光Ｌ０部分の光路幅がｈ１からｈ２に増
大し、したがって太陽電池入射光の光量が増大すること
となる。太陽電池６が図２０においてさらに左側に移動
して太陽電池６がレンズ透過光Ｌの光路に対して図２０
（Ｃ）に示す位置になると太陽電池入射光を構成するレ
ンズ入射光Ｌ０部分の光路幅がＨに増大し、すなわち全
レンズ透過光Ｌが太陽電池入射光を構成するようにな
る。したがって太陽電池入射光の光量がさらに増大す
る。

【００３０】ところで、本実施例において太陽電池６の
レンズ透過光Ｌの光路に対する位置は密閉空間１８の容
積に依存する。すなわち、太陽電池６の温度を代表する
密閉空間１８内の気体の温度が例えば図２０（Ａ）に示
した場合よりも上昇するとそれによって密閉空間１８内
の気体が膨張する。密閉空間１８内の気体が膨張すると
密閉空間１８内の圧力を一定に維持すべく透明可動体１
６が太陽電池６と共に図２０において左側に移動し、そ
の結果図２０（Ｂ）に示すように太陽電池入射光の光量
が増大することとなる。このため、太陽電池６の温度を
代表する密閉空間１８内の気体の温度が上昇したとき
に、太陽電池６の変換効率が低下するにもかかわらず、
太陽電池６の出力が低下するのを阻止できる。密閉空間
１８内の気体の温度がさらに増大すると透明可動体１６
は図２０においてさらに左側に移動し、その結果図２０
（Ｃ）に示すように太陽電池入射光の光量がさらに増大
することとなる。したがって、太陽電池６の温度を代表
する密閉空間１８内の気体の温度がさらに上昇したとき
にも太陽電池６の出力が低下するのを阻止できる。

【００３１】図１９に示した実施例では、密閉空間１８
内の気体の膨張収縮作用により太陽電池入射光の光量を
制御して太陽電池６の出力を制御するようにしており、
このため電子制御装置などを設ける必要がないので太陽
電池制御装置１の故障発生率が低減され、その結果太陽
電池制御装置１の良好な作動を長期にわたって確保する
ことができる。なお、太陽電池制御装置１のその他の作
動については図１に示した実施例と同様であるので説明
を省略する。

【００３２】図２１には第１の発明によるさらに別の実
施例が示される。図２１を参照すると、１個のシリンド
リカルレンズ５に対して２個の太陽電池６が設けられ、
各太陽電池６は移動部材１９を介して基板３により支持
される。移動部材１９は線膨張率または体積膨張率が正
の値である材料から構成されて熱膨張部材を構成する。
また太陽電池６はシリンドリカルレンズ５と対応する集
光領域７間に常に位置し、また集光領域７の両側に位置
するように設けられる。なお、この実施例においてレン
ズ板２と基板３とは固定部材４′により互いに固定され
ており、したがってレンズ板２と基板３間の間隙距離は
常に一定に維持されている。

【００３３】図２２（Ａ）および（Ｂ）は１個のシリン
ドリカルレンズ５と対応する太陽電池６との部分拡大図
を示しており、図２２（Ａ）は太陽電池６の温度を代表
する移動部材１９の温度が低いときを示している。この
とき、太陽電池入射光はレンズ入射光Ｌ０のうち光路幅
がｈ１である一対のレンズ入射光Ｌ０部分から構成され
ている。移動部材１９の温度が図２２（Ａ）に示した場
合よりも上昇するとそれによって移動部材１９が膨張し
てシリンドリカルレンズ５に向けて伸長する。移動部材
１９がシリンドリカルレンズ５に向けて伸長するとシリ
ンドリカルレンズ５と太陽電池６間の間隙距離が減少す
る。その結果、図２２（Ｂ）に示すように太陽電池入射
光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の光路幅がｈ２に増
大し、したがって太陽電池入射光の光量が増大すること
となる。このため、太陽電池６の温度を代表する移動部
材１９の温度が上昇したときに、太陽電池６の変換効率
が低下するにもかかわらず、太陽電池６の出力が低下す
るのを阻止できる。

【００３４】図２１に示した実施例では、移動部材１９
の膨張収縮作用により太陽電池入射光の光量を制御して
太陽電池６の出力を制御するようにしており、このため
電子制御装置などを設ける必要がないので太陽電池制御
装置１の故障発生率が低減され、その結果太陽電池制御
装置１の良好な作動を長期にわたって確保することがで
きる。なお、太陽電池制御装置１のその他の作動につい
ては図１に示した実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００３５】図２３には第２の発明による実施例が示さ
れる。この実施例においても図１に示した実施例と同様
の構成要素は同一の番号で示している。図２３（Ａ）お
よび（Ｂ）を参照すると、各シリンドリカルレンズ５は
透明基板５ａと、その両端が透明基板５ａに固定され
た、透明な弾性膜５ｂと、を具備している。これら透明
基板５ａと弾性膜５ｂ間の密閉空間２０内は透明でかつ
化学的に安定な液体により満たされている。なお、密閉
空間２０内を透明でかつ化学的に安定な気体により満た
すようにしてもよい。一方、透明基板５ａと基板３とは
固定部材４′により互いに固定されており、したがって
シリンドリカルレンズ５と太陽電池６間の間隙距離は常
に一定に維持されている。

【００３６】図２３に示した実施例では、太陽電池６の
温度を代表する密閉空間２０内の液体の温度Ｔの変化に
応じて密閉空間２０内の液体が膨張または収縮し、その
結果レンズ透過光Ｌの光路が変更されてシリンドリカル
レンズ５から集光領域７に到る焦点距離ｆが変化される
ようになっている。図２４（Ａ）に示すようにシリンド
リカルレンズ５の焦点距離ｆがｆ１のとき、太陽電池入
射光は光路幅がｈ１のレンズ入射光Ｌ０部分から構成さ
れている。密閉空間２０内の液体が膨張して焦点距離ｆ
が図２４（Ｂ）に示すようにｆ２になると太陽電池入射
光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の光路幅がｈ１から
ｈ２に増大し、したがって太陽電池入射光の光量が増大
することとなる。密閉空間２０内の液体がさらに膨張し
て焦点距離ｆが図２４（Ｃ）に示すようにＦになると太
陽電池入射光を構成するレンズ入射光Ｌ０部分の光路幅
がＨに増大し、すなわち全レンズ透過光Ｌが太陽電池入
射光を構成するようになる。したがって太陽電池入射光
の光量がさらに増大する。

【００３７】本実施例において集光度Ｃはシリンドリカ
ルレンズ５と太陽電池６間の間隙距離ｄ（一定）を用い
て次式で表される。 Ｃ＝ｈ／ａ＝ｆ／（ｄ−ｆ） 上述したように太陽電池６の出力Ｐは集光度Ｃに比例す
るので太陽電池６の出力Ｐと焦点距離ｆとの関係は図２
５に示すようになる。

【００３８】ところで、本実施例において焦点距離ｆは
太陽電池６の温度を代表する密閉空間２０の容積に依存
する。すなわち、太陽電池６の温度を代表する密閉空間
２０内の液体の温度Ｔが例えば図２０（Ａ）に示した場
合よりも上昇するとそれによって密閉空間２０内の液体
が膨張する。密閉空間１８内の気体が膨張するとレンズ
透過光Ｌの光路が変更されて焦点距離が短くなり、その
結果焦点距離ｆがｆ１から例えばｆ２になって太陽電池
入射光の光量が増大することとなる。このため、太陽電
池６の温度を代表する密閉空間２０内の液体の温度Ｔが
上昇したときに、太陽電池６の変換効率が低下するにも
かかわらず、太陽電池６の出力が低下するのを阻止でき
る。

【００３９】図２３に示した実施例においても、図２６
において実線Ａで示すように、例えばＴ＝−３０℃のと
きにｆ＝ｆ１でありかつＴ＝８０℃のときにｆ＝ｆ２で
あるように、密閉空間２０の容積および密閉空間２０内
の液体の膨張率を予め定めておくことができる。この場
合、図２７において実線Ａで示すようにこの温度範囲に
おいて太陽電池６の出力をほぼ一定に維持することがで
きる。

【００４０】また、図２６において実線Ｂで示すよう
に、Ｔ＝−３０℃のときにｆ＝ｆ２でありかつＴ＝８０
℃のときにｆ＝Ｆであるように、密閉空間２０の容積お
よび密閉空間２０内の液体の膨張率を予め定めておくこ
ともできる。この場合には、図２７において実線Ｂで示
すようにこの温度範囲において太陽電池６の温度を代表
する支持部材４の温度Ｔが上昇するのに伴い太陽電池６
の出力を増大させることができる。

【００４１】図２３に示した実施例でも密閉空間２０内
の液体の膨張収縮作用により太陽電池入射光の光量を制
御して太陽電池６の出力を制御するようにしており、こ
のため電子制御装置などを設ける必要がないので太陽電
池制御装置１の故障発生率が低減され、その結果太陽電
池制御装置１の良好な作動を長期にわたって確保するこ
とができる。また、太陽電池６の温度が上昇して太陽電
池６の変換効率が低下した場合には太陽電池入射光の光
量が増大されるので太陽電池６の出力Ｐが低下するのを
阻止できる。なお、図２３に示した実施例においても太
陽電池６の温度が低下した場合にはそれによって密閉空
間２０内の液体が収縮して太陽電池入射光の光量が減少
するが、このとき太陽電池６の変換効率が増加している
ので太陽電池６の温度低下に伴い太陽電池６の出力Ｐが
低下するのが阻止されている。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、太陽電池制
御装置の良好な作動を長期にわたって確保することがで
きる。請求項２に記載の発明でも、太陽電池制御装置の
良好な作動を長期にわたって確保することができる。請
求項３に記載の発明では、太陽電池制御装置の良好な作
動を長期にわたって確保しつつ、太陽電池周りの温度が
上昇するのに伴い太陽電池の出力を増大させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明による実施例の太陽電池制御装置の
側面図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿ってみた太陽電池制御
装置の断面図である。

【図３】図１に示した太陽電池出力制御装置に平行光が
入射したときを示す、太陽電池制御装置の側面図であ
る。

【図４】間隙距離が変化したときの太陽電池入射光の光
量変化を説明する図である。

【図５】集光度と間隙距離との関係を示す線図である。

【図６】太陽電池の出力と集光度との関係を示す線図で
ある。

【図７】太陽電池の出力と間隙距離との関係を示す線図
である。

【図８】間隙距離と太陽電池の温度を代表する温度との
関係を示す線図である。

【図９】太陽電池の出力と太陽電池の温度を代表する温
度との関係を示す線図である。

【図１０】太陽電池出力制御装置を空気制御装置に接続
した例を示す図である。

【図１１】第１の発明の別の実施例による太陽電池制御
装置の側面図である。

【図１２】図１１に示した太陽電池出力制御装置に平行
光が入射したときを示す、太陽電池制御装置の側面図で
ある。

【図１３】間隙距離が変化したときの太陽電池入射光の
光量変化を説明する図である。

【図１４】太陽電池の出力と間隙距離との関係を示す線
図である。

【図１５】間隙距離と太陽電池の温度を代表する温度と
の関係を示す線図である。

【図１６】太陽電池の出力と太陽電池の温度を代表する
温度との関係を示す線図である。

【図１７】第１の発明のさらに別の実施例による太陽電
池制御装置の側面図である。

【図１８】間隙距離が変化したときの太陽電池入射光の
光量変化を説明する図である。

【図１９】第１の発明のさらに別の実施例による太陽電
池制御装置の側面図である。

【図２０】レンズ透過光の光路に対する太陽電池の位置
が変化したときの太陽電池入射光の光量変化を説明する
図である。

【図２１】第１の発明のさらに別の実施例による太陽電
池制御装置の側面図である。

【図２２】レンズ透過光の光路に対する太陽電池の位置
が変化したときの太陽電池入射光の光量変化を説明する
図である。

【図２３】第２の発明の実施例による太陽電池制御装置
の側面図および部分拡大図である。

【図２４】焦点距離が変化したときの太陽電池入射光の
光量変化を説明する図である。

【図２５】太陽電池の出力と焦点距離との関係を示す線
図である。

【図２６】焦点距離と太陽電池の温度を代表する温度と
の関係を示す線図である。

【図２７】太陽電池の出力と太陽電池の温度を代表する
温度との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１…太陽電池制御装置 ２…レンズ板 ３…基板 ４…支持部材 ５…シリンドリカルレンズ ５ａ…透明基板 ５ｂ…透明弾性膜 ６…太陽電池

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を集光するためのレンズを具備すると
   共に該レンズに入射する光の光路断面よりも光路断面が
   狭くなっているレンズ透過光の光路内に太陽電池を配置
   し、太陽電池の温度を代表する温度の変化に伴い膨張収
   縮する熱膨張部材をさらに具備し、太陽電池の温度を代
   表する温度が高いとき程太陽電池に入射するレンズ透過
   光の光量が増大するように該熱膨張部材の膨張収縮作用
   によってレンズまたは太陽電池が移動せしめられる太陽
   電池の出力制御装置。
2. 【請求項２】 光を集光するためのレンズを具備すると
   共に該レンズに入射する光の光路断面よりも光路断面が
   狭くなっているレンズ透過光の光路内に太陽電池を配置
   し、上記レンズが太陽電池の温度を代表する温度の変化
   に伴いレンズ透過光の光路が変化するレンズから構成さ
   れ、太陽電池の温度を代表する温度が高いとき程太陽電
   池に入射するレンズ透過光の光量が増大するようにレン
   ズ透過光の光路が変化せしめられる太陽電池の出力制御
   装置。
3. 【請求項３】 電気駆動式の空気調節装置に用いるため
   に、太陽電池周りの温度が上昇するのに伴い太陽電池の
   出力が増大されるように太陽電池に入射するレンズ透過
   光の光量が変化せしめられる請求項１または請求項２に
   記載の太陽電池の出力制御装置。