JP3162268U

JP3162268U - エネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット

Info

Publication number: JP3162268U
Application number: JP2010004035U
Authority: JP
Inventors: 梅崗
Original assignee: 梅崗
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2020-06-14

Abstract

【課題】室内外の光を集光して電気エネルギーに変換し、家庭用電気製品へ供給することができる透明かつ透光材料からなるエネルギー変換可能なガラスユニットを提供する。【解決手段】透明かつ透光材料からなるエネルギー変換を行うガラスユニットは、エネルギー伝導層１０、エネルギー集中層１５、エネルギー変換層１６及びエネルギー保存システムを備える。エネルギー伝導層１０は、構造中のナノ導光粒子により自然光エネルギーを一方向へ誘導し、エネルギー集中層１５中へ光ビームを集中させ、エネルギー変換層１６により、エネルギー集中層１５中の光エネルギーを電気エネルギーへ変換して伝送し、エネルギー保存システム中に保存する。【選択図】図１

Description

本考案は、透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニット（ｇｌａｓｓｕｎｉｔ）に関するものであり、さらに詳しくは、室内外の光を集光して電気エネルギーに変換し、家庭用電気製品へ供給し、また、光電変換の繰り返し可能な再生機能を有するエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニットに関するものである。

従来のソーラシステムは、建物の屋上、庭などへソーラパネルを取り付け、昼間に太陽光を電気エネルギーへ変換し、建物内で直接使用し、又は保存することにより、電力会社から供給される電力の消費量を減らすことができる。

しかし、自然エネルギーを利用する上述の光電システムには、以下（１）〜（３）の如き欠点が指摘されている。
（１）太陽光の照射量が十分でなければ、エネルギーを利用することができないため、日照不足又は気候が不順な地域では、システムの長所を利用することができず、光電システムの設置場所が制限されていた。
（２）紫外線の収集及び変換を行う必要があるため、日照時間の間しか電気エネルギーを発生させることができなかった。
（３）種々の方式を利用し、配列して組合せ、造型を修飾することができるが、パネルが不透明・不透光であるため、一般に住居の建築設計へ応用することは困難であった。

従って、本考案の課題は、従来のソーラーシステムの問題点を解消することができる手段であって、大気中の可視光を吸収し、また照射量の大小に拘らず、電気エネルギーに変換可能であり、また設置場所の制約がない光電システムを提供することにある。

そこで、本考案者は、前記の本考案の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、透明かつ透光材料からなる積層型ガラスユニットによれば、前記課題を解決できることを見出し、かかる知見に基いて本考案に想到した。

すなわち、本考案の第１の目的は、大気中の可視光を吸収することができるため、室内外の光源からの光を電気に変換することができる透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニットを提供することにある。

本考案の第２の目的は、光電変換を行う際に発生する余熱によりシステムの部品が破壊することを防ぐために、エネルギー変換層上に塗布した熱伝導塗布層により、熱エネルギーを効果的に放熱させる透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニットを提供することにある。

本考案の第３の目的は、大気中の可視光を受光し、日常生活で使用し、又は発生した光線を集光して再利用することにより、光電システムの取り付け場所が制限されるという従来の問題点を解決し、一般の建築物のガラス材料からなる門、窓、壁、幕などに結合して応用することができる透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニットを提供することにある。

本考案の第４の目的は、ガラスの透明性かつ透光性を利用しているため、産業上又は一般家庭で利用することができ、好適な外観及び経済的な価値を備えた透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニットを提供することにある。

かくして、本考案によれば、エネルギー伝導層、エネルギー集中層、エネルギー変換層及びエネルギー保存システムを備えるエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニットであって、
前記エネルギー伝導層は、構造中のナノ導光粒子により自然光エネルギーを一方向へ誘導し、前記エネルギー集中層中へ光ビームを集中させ、前記エネルギー変換層により、前記エネルギー集中層中の光エネルギーを電気エネルギーへ変換して伝送し、前記エネルギー保存システム中へ保存することを特徴とするエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニットが提供される。

本考案において、前記エネルギー伝導層は、上下に配置されたガラスにより高分子集光板、高分子反射板及び複数の光周波数倍増接着膜を挟持して一体形成し、前記エネルギー伝導層の外側で、前記エネルギー集中層及び前記エネルギー変換層を順次覆うことが好ましい。

本考案において、前記高分子集光板は、基本材料として硬質の架橋状の高分子材料を用い、原型のペレットを使用する前に静置し、集光ナノ粒子を介して表面官能基処理した後、ペレットと均一に混合してから薄板にプレス成形することが好ましい。

本考案において、前記硬質の架橋状の高分子材料は、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体であることが好ましい。

本考案において、前記集光ナノ粒子は、ＩＴＯ、Ｅ−Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｎ−ＺｎＯ、ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３又はＣｕＧａからなることが好ましい。

本考案において、前記集光ナノ粒子の前記ペレットに対する混合割合は、０．０１〜１０％であることが好ましい。

本考案において、前記プレス成形した前記薄板の厚さは、透明度、曇り度又は強度の必要に応じ、２〜１２ｍｍに調整することが好ましい。

本考案において、前記高分子反射板は、硬質の薄板プラスチック片の高分子ペレットであり、前記高分子薄板プラスチック片上には、スピンコーティング、シャワーコーティング又は精密吹き付けにより、高反射性のナノ金属粒子を塗布することが好ましい。

本考案において、前記高分子薄板プラスチック片の厚さは０．１５〜０．３０ｍｍであり、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ又はＡＢＳからなることが好ましい。

本考案において、前記高反射性のナノ金属粒子は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ又はＮｉからなることが好ましい。

本考案において、前記光周波数倍増接着膜は、ガラス、高分子集光板及び高分子反射板の接着媒体であることが好ましい。

本考案において、前記光周波数倍増接着膜は、種々の高分子ライナー材により、周波数倍増放射のナノ粒子を覆うキャリアとして用い、周波数倍増物質には、無機蛍光粒子を用い、加工により再分解させ、光の周波数を倍増させて放射し、光の放射能力を１５〜４５％向上させ、ナノスケール粒子全てを表面官能基処理した後、多種類の特定の高分子ライナー材と混合し、可撓性接着膜をプレス成形することが好ましい。

本考案において、前記光周波数倍増接着膜中のナノ粒子物質の含有量を０．０１〜５％の配合割合に調整し、前記接着膜の厚さを０．２５〜１．０ｍｍにすることが好ましい。

本考案において、前記エネルギー変換層上には、熱伝導塗布層が塗布されていることが好ましい。

本考案の透明かつ透光材料からなり、エネルギー変換可能なガラスユニットは、室内外の光を集光して電気エネルギーに変換し、家庭用電気製品へ供給することができ、また、光電変換の繰り返しが可能な再生機能を得ることができる。

本考案の一実施形態によるガラスユニットを示す分解斜視図である。本考案の一実施形態によるガラスユニットの構造を示す模式図である。本考案の一実施形態によるガラスユニットを透過した光線を吸収するときの状態を示す模式図である。本考案の一実施形態によるガラスユニットを実際に応用するときの状態を示す模式図である。

以下、本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本考案に係る実施形態によるガラスユニットの光電ガラス板１は、エネルギー伝導層１０、エネルギー集中層１５、エネルギー変換層１６及びエネルギー保存システム１７を含む。エネルギー伝導層１０は、構造中のナノ導光粒子により光エネルギーを一方向へ誘導し、エネルギー集中層１５中へ光ビームとして集中させ、エネルギー変換層１６により、エネルギー集中層１５中の電気エネルギーを効率的に伝送し、また、エネルギー保存システム１７中へ保存する。エネルギー伝導層１０は、上下に配置された２層のガラス板１１により、その間に配設した高分子集光板１３、高分子反射板１４及び複数の光周波数倍増接着膜（ａｄｈｅｓｉｖｅｍｅｍｂｒａｎｅ）１２を挟持して一体形成し、エネルギー伝導層１０の外側で、エネルギー集中層１５及びエネルギー変換層１６を順次覆う。

上述の高分子集光板１３は、硬質の架橋状の高分子材料（例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など）を基本材料として用い、使用する原型のペレットを使用する前に静置し、集光ナノ粒子を表面官能基処理した後、０．０１〜１０％の割合でペレットと均一に混合してから薄板にプレス成形する。ここで、集光ナノ粒子は、例えば、ＩＴＯ（酸化錫インジウム）、Ｅ−Ｃｒ（クロムモリブデン粉末状金属）、Ｍｏ（モリブデン粉末状金属）、Ｉｎ−ＺｎＯ（酸化亜鉛インジウム）、ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｕＧａ（銅−ガリウム）などである。この薄板の厚さは、透明度、曇り度又は強度の必要に応じ、２〜１２ｍｍに調整することができる。

上述の高分子反射板１４は、主に光電ガラス板１へ光束ビームを透過させる際、残りのエネルギーを再び高分子集光板１３へ反射させて集中させることにより、光電変換効率を向上させる。これに採用される高分子ペレットは硬質の薄板プラスチック片であり、必要な厚さは約０．１５〜０．３０ｍｍである。この高分子薄板プラスチック片上には、スピンコーティング、シャワーコーティング又は精密吹き付けにより、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ（即ち、銅、アルミニウム、銀、ニッケルイオン）などの高反射性のナノ金属粒子を塗布する。この高分子薄板プラスチック片は、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＥＴＧ（ポリエチレン・テレフタレート・グリコール）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）などでもよい。

上述の光周波数倍増接着膜１２は、光センサの機能を備える以外に、ガラス１１、高分子集光板１３及び高分子反射板１４の接着媒体として用いることができる。光周波数倍増接着膜１２は、様々な高分子ライナー材により、周波数倍増放射のナノ粒子を覆うキャリアとして用いてもよい。この周波数倍増物質には、無機系蛍光粒子を利用し、加工により再分解させ、光の周波数を倍増させて放射させ、光放射能力を１５〜４５％向上させることができる。ここで、ナノスケール粒子全ての表面官能基を処理した後、多種類の特定の高分子ライナー材と混合し、可撓性接着膜をプレス成形する。また、この光周波数倍増接着膜１２中のナノ粒子物質の含有量を０．０１〜５％の配合割合に調整し、本システム中で使用する接着膜の厚さを約０．２５〜１．０ｍｍにする。

図３を参照する。図３に示すように、ランプ光源２０から可視光Ａが放射されるとき、可視光Ａが最上層に配置されたガラス１１を透過して光周波数倍増接着膜１２に到達すると、光エネルギーの一部が吸収されてエネルギー集中層１５に到達する。光周波数倍増接着膜１２を透過した可視光Ａが高分子集光板１３に到達すると、光エネルギーが大量に吸収されてエネルギー集中層１５に送られてから、光周波数倍増接着膜１２により可視光Ａが吸収される。しかし、残りの可視光Ａが高分子反射板１４に到達すると、光エネルギーの一部が再び上層の高分子集光板１３及び光周波数倍増接着膜１２へ反射されて吸収され、最終的に残った可視光Ａが下層のガラス１１から放射される。上述したことから分かるように、光が最上層のガラス１１を透過すると、光周波数倍増接着膜１２及び高分子集光板１３の各層により吸収され、高分子反射板１４により光の一部が反射されて再吸収され、光電ガラス板１により、光電吸収及び変換効率を大幅に向上させることができる。

また、エネルギー集中層１５が光エネルギーを受け取ると、エネルギー変換層１６により変換した電気エネルギーをエネルギー保存システム１７の中へ保存する。光エネルギーを変換する際に発生する余熱によりシステムの部品が損壊することを防ぐために、エネルギー変換層１６上に塗布した熱伝導塗布層により、熱エネルギーを放熱させることができる。

図４を参照する。図４に示すように、建築物の壁面２１上に光電ガラス板１を取り付け、室外の太陽光源３０又は室内のランプ光源２０から可視光Ａが放射されると、光エネルギーが光電ガラス板１により吸収され、電気エネルギーへ変換されて室内へ電気を供給し、または、エネルギー保存システム１７中へ保存する。エネルギー保存システム１７は、鉛電池、ニッケル水素電池、鉛−カルシウム電池、リチウム−鉄電池（ＬｉＦｅＰＯ４ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウム−マンガン電池などでもよい。本考案のシステムは、大気中の可視光を吸収することができるため、室外の太陽光又は室内のランプから放射される照明光源であっても、光電変換を循環させる再生機能を得て、利用の取り付け態様を拡大し、経済効率を向上させることができる。

本考案に係るガラスユニットの好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。

Ａ可視光
１光電ガラス板
１０エネルギー伝導層
１１ガラス
１２光周波数倍増接着膜
１３高分子集光板
１４高分子反射板
１５エネルギー集中層
１６エネルギー変換層
１７エネルギー保存システム
２０ランプ光源
２１壁面
３０太陽光源

Claims

エネルギー伝導層、エネルギー集中層、エネルギー変換層及びエネルギー保存システムを備えるエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニットであって、
前記エネルギー伝導層は、構造中のナノ導光粒子により自然光エネルギーを一方向へ誘導し、前記エネルギー集中層中へ光ビームを集中させ、前記エネルギー変換層により、前記エネルギー集中層中の光エネルギーを電気エネルギーへ変換して伝送し、前記エネルギー保存システム中へ保存することを特徴とするエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記エネルギー伝導層は、上下に配置されたガラス板により高分子集光板、高分子反射板及び複数の光周波数倍増接着膜を挟持して一体形成し、前記エネルギー伝導層の外側で、前記エネルギー集中層及び前記エネルギー変換層を順次覆うことを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記高分子集光板は、基本材料として硬質の架橋状の高分子材料を用い、原型のペレットを使用する前に静置し、集光ナノ粒子を介して表面官能基処理した後、ペレットと均一に混合してから薄板にプレス成形してなることを特徴とする請求項２記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記硬質の架橋状の高分子材料は、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体であることを特徴とする請求項３記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記集光ナノ粒子は、ＩＴＯ、Ｅ−Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｎ−ＺｎＯ、ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３又はＣｕＧａからなることを特徴とする請求項３記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記集光ナノ粒子と前記ペレットとを混合する割合は、０．０１〜１０％であることを特徴とする請求項３記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記プレス成形した前記薄板の厚さは、透明度、曇り度又は強度の必要に応じ、２〜１２ｍｍに調整することを特徴とする請求項３記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記高分子反射板は、硬質の薄板プラスチック片の高分子ペレットであり、前記高分子薄板プラスチック片上には、スピンコーティング、シャワーコーティング又は精密吹き付けにより、高反射性のナノ金属粒子を塗布してなることを特徴とする請求項２記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記高分子薄板プラスチック片の厚さは０．１５〜０．３０ｍｍであり、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ又はＡＢＳからなることを特徴とする請求項８記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記高反射性のナノ金属粒子は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ又はＮｉからなることを特徴とする請求項８記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記光周波数倍増接着膜は、ガラス、高分子集光板及び高分子反射板の接着媒体であることを特徴とする請求項２記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料であるガラスユニット。
前記光周波数倍増接着膜は、少なくとも一種の高分子ライナー材により、周波数倍増放射のナノ粒子を覆うキャリアとして用い、周波数倍増物質には、無機蛍光粒子を用い、加工により再分解させ、光の周波数を倍増させて放射し、光の放射能力を１５〜４５％向上させ、ナノスケール粒子全てを表面官能基処理した後、多種類の特定の高分子ライナー材と混合し、可撓性接着膜をプレス成形することを特徴とする請求項２記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記光周波数倍増接着膜中のナノ粒子物質の含有量を０．０１〜５％の配合割合に調整し、前記接着膜の厚さを０．２５〜１．０ｍｍにすることを特徴とする請求項１２記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。
前記エネルギー変換層上には、熱伝導塗布層が塗布されてなることを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換可能な透明かつ透光材料からなるガラスユニット。