JP3644075B2 - 遮音壁用太陽電池付板状体構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高速道路等の設備機器及び道路周辺地区の電力供給を目的とした太陽電池を、道路端部に立設した遮音壁に配設する板状体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池は結晶シリコン系が主体であり、その性質上平板状に形成された太陽電池の受光面を光の照射方向へ向けて、照射光を電気エネルギーに変換することを基本機能として各種施工方法、構造が検討されてきた。高速道路等で使用する機器用の太陽電池も同様に、道路端部に立設した壁面に一体直貼り付けする方法を始めとして、壁面に斜形状に張り出しを設けてその上に太陽電池を斜形に設置する方法、支柱を立設しその上部に斜形状に平板を設置して貼り付けする方法等が検討されてきた。
【０００３】
しかし、これらの方法はいずれも変換効率が悪いこと、別場所への設置又は後付け設置となるため設置に余計な手間がかかること、新たな設置場所や設置費用が必要なこと、設置後の管理に手間がかかること等の問題があり、本格的な実用化には至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池はクリーンエネルギー供給源であり、受光可能な設置場所であれば規模の大小を問わず設置することができる上、二次電池に充電してエネルギーを使用する方法をとれば、安定した電気エネルギー供給源となる。反面、課題となるのは、他の電気エネルギー供給源と比較して発電電力量の割に、製造及び設備コストが高いこと、受光設備装置用に広い設置面積を必要とする等のことがある。
【０００５】
高速道路等の設備機器への電気供給用として太陽電池発電設備を設置する場合前記の課題を鑑み、太陽電池自体の製造コストが低いこと及び、受光設備装置の設置に関しては、既設の設備装置に組込む等により、受光設備装置を特設することなく、設備コストを低くしかも設置が容易にでき、効率よく利用することが求められる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段の一つに、太陽電池として非晶質シリコン三層セル構造太陽電池（キャノン製）を選択採用した。シリコン系太陽電池としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンの三種類がある。非晶質シリコン系太陽電池の特徴としては、従来の主流である結晶シリコン系に比べ可撓性を有すること、加工が容易で軽量であること、割れ等の破損に強いこと等があるが、非晶質シリコン三層セル構造太陽電池は、さらに製造過程で必要な資源及び、エネルギーが少なくでき、結晶シリコン系に比べて製造コストが１／３程度と低コストであること、短所であった変換効率の低さや、光劣化現象も三層セル構造により大幅に改善されており、実用性の上で有効な構成資材となる。
【０００７】
本発明は、遮音壁用太陽電池付板状体構造を形成する手段として、遮音壁の壁面自体を効率のよい太陽電池構造として併用することである。すなわち、二枚の非晶質シリコン太陽電池を、受光面側が外向きとなるように、非受光面側を互いに対向する形で接着して一体化成形し、さらに前後両面より一対の透光性板状材にて挟装して成形加工した前後双方向より受光可能な板状体を用いることである。該板状体を型鋼材よりなる壁保持用枠体部に、挿設して遮音壁機能を併用させる手段と、遮音壁に窓状開口部を設け、該窓状開口部の周縁に凹設された枠溝に板状体を挿設して遮音壁機能を併用させる手段である。いずれの手段においても連設された遮音壁の壁保持用枠体部又は遮音壁に穿設された貫通孔を通じて配線により、板状体同士のそれぞれの電気的接続部に連結されており、設置場所の条件、必要電気量に応じた連設数により、発電量を調整する機能を有する。
【０００８】
【作用】
遮音壁に形設された窓状開口部又は壁保持用枠体部に、挿設して用いる太陽電池付板状体は、受光面が外向きに、遮音壁の前後両面に渡って形成されているため、受光効率がよい。又透明性がよく耐候性、強度に優れた透光性板状材で両面より挟装されているため、遮音壁としての機能も充分に発揮できる。又、該太陽電池付板状体は挿設して用いるため施工が容易であり、周縁部に周縁端より突出しない形体で電気的接続部を内設しているため、現場で連設施工する上で電気的接続作業が容易になる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は道路端に立設した壁保持用枠体部に挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。図２は道路端に立設した基礎の上面に載置した遮音壁に形設された窓状開口部に、挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【００１０】
図１は、高速道路等の路面９の端に立設した、型鋼材よりなる壁保持用枠体部１０に、太陽電池付板状体１１を挿設して遮音壁機能を併用させた実施例を示しており、施工方法としては太陽電池付板状体１１の左右両端部を、保持、防震、熱膨張吸収を目的としたパッキン１２にて左右両端部全長に渡って挟装した後、壁保持用枠体部１０に上方より挿設し、下部枠体部１３で受け、さらに挟持用ブラケット１４にて挟持してボルトナット１５で螺合固定する。
【００１１】
挿設された太陽電池付板状体１１は、挿設される前にあらかじめ非晶質シリコン太陽電池１６を、一対の透光性板状材１７にて前後両面より挟装し、上方左右端部に電気的接続部１８がそれぞれ左右一箇所ずつ配設された形態に成形加工されたものである。非晶質シリコン太陽電池１６は、受光面を外向きに二枚用いる両面使用を基本設定とするが、必要に応じて目的一方向へ受光面を向けた一枚使用設定でもよい。又、透光性板状材１７は、壁体としての強度と透光性を有する板状材であればよいが、実施例ではアクリル系の内、特に透明性と光学的性質、耐候性及び表面硬度に優れた、メタクリル樹脂板を採用する。
【００１２】
挿設された太陽電池付板状体１１は、電気的接続部１８より配線１９にて、壁保持用枠体部１０に穿設された貫通孔２０を通じて、同様に隣設の太陽電池付板状体１１の電気的接続部１８へ電気的に連結されている。電気的接続部１８は配線１９と一体で、太陽電池付板状体１に着脱式でもよい。順次連設された太陽電池付板状体１１を配線１８にて連結することにより、設置場所の条件、必要電気量に応じて発電量を調整する事ができる。又、電気的接続部１８に接続し、取り出された配線２１を通してその延長上に別の太陽電池や必要に応じて昇圧回路、二次電池等の機器、回路を組み込むことができる。
【００１３】
図２において、高速道路等の端に立設したコンクリート製の基礎としての高欄２２の上方に方形のコンクリート系遮音壁２３が載置されている。高欄２２とコンクリート系遮音壁２２とは、鉛直方向に穿設した貫通孔２４に挿入された棒材２５にて固定されている。さらにコンクリート系遮音壁２３には、鉛直面に上下に長方形の窓状開口部が穿設されており、その周縁には枠溝２６が凹設されている。
【００１４】
太陽電池付板状体２７は、非晶質シリコン太陽電池２８を、一対の透光性板状材２９にて前後両面より挟装し、左右の上端部に電気的接続部３０がそれぞれ左右一箇所ずつ配設された形態に成形加工されたものである。非晶質シリコン太陽電池１６は、受光面を外向きに二枚用いる両面使用を基本設定とするが、必要に応じて目的一方向へ受光面を向けた一枚使用設定でもよい。透光性板状材２９は壁体としての強度と透光性を有する板状材であればよいが、実施例ではアクリル系の内、特に透明性と光学的性質、耐候性及び表面硬度に優れた、メタクリル樹脂板を採用する。
【００１５】
コンクリート系遮音壁２３の窓状開口部周縁に凹設された枠溝２６に、太陽電池付板状体２７を挿設し、太陽電池付板状体２７は、コンクリート系遮音壁２３の水平方向に穿設された貫通孔３１を通じて、太陽電池付板状体２７の電気的接続部３０より接続され、取り出された配線３２により、同様に隣設の太陽電池付板状体２７の電気的接続部３０へ電気的に連結されている。電気的接続部３０は配線３２と一体で、太陽電池付板状体２７に着脱式でもよい。順次連設された太陽電池付板状体２７を配線３２にて連結することにより、設置場所の条件、必要電気量に応じて発電量を調整する事ができる。さらに、電気的接続部３０に向けて、コンクリート系遮音壁２３の上端より鉛直面の上下に貫通孔３３を適所に穿設しており、電気的接続部３０との配線を通してその延長上に、別の太陽電池や必要に応じて昇圧回路、二次電池等の機器、回路を組み込むことができる。又、挿設された太陽電池付板状体２７と枠溝２６の間の隙間には、シール材及びパッキン等を挿着して雨水の進入防止や、太陽電池付板状体２７の保持とする事ができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、変換効率のよい太陽電池構造を、新たに設置場所を特設することなく、高速道路路端部等の太陽電池設置条件として好適な場所に遮音壁と一体で併用することができる。このため遮音壁用太陽電池付構造物として、製造コスト及び、設備設置のコストの大幅な節減が実現できる。設置方法に関しては、各太陽電池が遮音壁用に各成形加工し一体化されている上、電気機器、回路を内設し、電気的接続部で容易に着脱可能なため、現場設置が短時間で容易に実施できる。又、設置後の管理においても遮音壁と一体で管理できるため、点検が容易でメンテナンスの手間が少なく、遮音壁用太陽電池付板状体構造として施工前に工場であらかじめ搬送に適した形体で成形加工し準備してあるため、不良や損傷が生じても容易に取り外し入替ができる。さらに清掃時においても遮音壁の清掃方法を基本に、太陽電池の部分も含めて効率的に一体で清掃できる。
【００１７】
連設延長された太陽電池付遮音壁構造設備を、多目的に電力供給システムとして利用する場合、延長上のどの場所からも配線により容易に電気を出力でき、高速道路等の電気設備用途としてはもちろんのこと、周辺地区への電力供給に活用できる。又この太陽電池付遮音壁設備は、高速鉄道や騒音の多い工場等の遮音壁用途でも同様に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の内、道路端に立設した壁保持用枠体部に挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【図２】本発明の実施例の内、道路端に立設した基礎の上面に載置した遮音壁に形設された窓状部に、挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１１、２７ 太陽電池付板状体
１６、２８ 非晶質シリコン太陽電池
１８、３０ 電気的接続部
１９、２１、３２ 配線
９ 路面
１０ 壁保持用枠体部
１２ パッキン
１３ 下部枠体部
１４ 挟持用ブラケット
１５ ボルトナット
１７、２９ 透光性板状材
２０、２４、３１、３３ 貫通孔
２２ 高欄
２３ コンクリート系遮音壁
２５ 棒材
２６ 枠溝
【産業上の利用分野】
本発明は、高速道路等の設備機器及び道路周辺地区の電力供給を目的とした太陽電池を、道路端部に立設した遮音壁に配設する板状体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池は結晶シリコン系が主体であり、その性質上平板状に形成された太陽電池の受光面を光の照射方向へ向けて、照射光を電気エネルギーに変換することを基本機能として各種施工方法、構造が検討されてきた。高速道路等で使用する機器用の太陽電池も同様に、道路端部に立設した壁面に一体直貼り付けする方法を始めとして、壁面に斜形状に張り出しを設けてその上に太陽電池を斜形に設置する方法、支柱を立設しその上部に斜形状に平板を設置して貼り付けする方法等が検討されてきた。
【０００３】
しかし、これらの方法はいずれも変換効率が悪いこと、別場所への設置又は後付け設置となるため設置に余計な手間がかかること、新たな設置場所や設置費用が必要なこと、設置後の管理に手間がかかること等の問題があり、本格的な実用化には至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池はクリーンエネルギー供給源であり、受光可能な設置場所であれば規模の大小を問わず設置することができる上、二次電池に充電してエネルギーを使用する方法をとれば、安定した電気エネルギー供給源となる。反面、課題となるのは、他の電気エネルギー供給源と比較して発電電力量の割に、製造及び設備コストが高いこと、受光設備装置用に広い設置面積を必要とする等のことがある。
【０００５】
高速道路等の設備機器への電気供給用として太陽電池発電設備を設置する場合前記の課題を鑑み、太陽電池自体の製造コストが低いこと及び、受光設備装置の設置に関しては、既設の設備装置に組込む等により、受光設備装置を特設することなく、設備コストを低くしかも設置が容易にでき、効率よく利用することが求められる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段の一つに、太陽電池として非晶質シリコン三層セル構造太陽電池（キャノン製）を選択採用した。シリコン系太陽電池としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンの三種類がある。非晶質シリコン系太陽電池の特徴としては、従来の主流である結晶シリコン系に比べ可撓性を有すること、加工が容易で軽量であること、割れ等の破損に強いこと等があるが、非晶質シリコン三層セル構造太陽電池は、さらに製造過程で必要な資源及び、エネルギーが少なくでき、結晶シリコン系に比べて製造コストが１／３程度と低コストであること、短所であった変換効率の低さや、光劣化現象も三層セル構造により大幅に改善されており、実用性の上で有効な構成資材となる。
【０００７】
本発明は、遮音壁用太陽電池付板状体構造を形成する手段として、遮音壁の壁面自体を効率のよい太陽電池構造として併用することである。すなわち、二枚の非晶質シリコン太陽電池を、受光面側が外向きとなるように、非受光面側を互いに対向する形で接着して一体化成形し、さらに前後両面より一対の透光性板状材にて挟装して成形加工した前後双方向より受光可能な板状体を用いることである。該板状体を型鋼材よりなる壁保持用枠体部に、挿設して遮音壁機能を併用させる手段と、遮音壁に窓状開口部を設け、該窓状開口部の周縁に凹設された枠溝に板状体を挿設して遮音壁機能を併用させる手段である。いずれの手段においても連設された遮音壁の壁保持用枠体部又は遮音壁に穿設された貫通孔を通じて配線により、板状体同士のそれぞれの電気的接続部に連結されており、設置場所の条件、必要電気量に応じた連設数により、発電量を調整する機能を有する。
【０００８】
【作用】
遮音壁に形設された窓状開口部又は壁保持用枠体部に、挿設して用いる太陽電池付板状体は、受光面が外向きに、遮音壁の前後両面に渡って形成されているため、受光効率がよい。又透明性がよく耐候性、強度に優れた透光性板状材で両面より挟装されているため、遮音壁としての機能も充分に発揮できる。又、該太陽電池付板状体は挿設して用いるため施工が容易であり、周縁部に周縁端より突出しない形体で電気的接続部を内設しているため、現場で連設施工する上で電気的接続作業が容易になる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は道路端に立設した壁保持用枠体部に挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。図２は道路端に立設した基礎の上面に載置した遮音壁に形設された窓状開口部に、挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【００１０】
図１は、高速道路等の路面９の端に立設した、型鋼材よりなる壁保持用枠体部１０に、太陽電池付板状体１１を挿設して遮音壁機能を併用させた実施例を示しており、施工方法としては太陽電池付板状体１１の左右両端部を、保持、防震、熱膨張吸収を目的としたパッキン１２にて左右両端部全長に渡って挟装した後、壁保持用枠体部１０に上方より挿設し、下部枠体部１３で受け、さらに挟持用ブラケット１４にて挟持してボルトナット１５で螺合固定する。
【００１１】
挿設された太陽電池付板状体１１は、挿設される前にあらかじめ非晶質シリコン太陽電池１６を、一対の透光性板状材１７にて前後両面より挟装し、上方左右端部に電気的接続部１８がそれぞれ左右一箇所ずつ配設された形態に成形加工されたものである。非晶質シリコン太陽電池１６は、受光面を外向きに二枚用いる両面使用を基本設定とするが、必要に応じて目的一方向へ受光面を向けた一枚使用設定でもよい。又、透光性板状材１７は、壁体としての強度と透光性を有する板状材であればよいが、実施例ではアクリル系の内、特に透明性と光学的性質、耐候性及び表面硬度に優れた、メタクリル樹脂板を採用する。
【００１２】
挿設された太陽電池付板状体１１は、電気的接続部１８より配線１９にて、壁保持用枠体部１０に穿設された貫通孔２０を通じて、同様に隣設の太陽電池付板状体１１の電気的接続部１８へ電気的に連結されている。電気的接続部１８は配線１９と一体で、太陽電池付板状体１に着脱式でもよい。順次連設された太陽電池付板状体１１を配線１８にて連結することにより、設置場所の条件、必要電気量に応じて発電量を調整する事ができる。又、電気的接続部１８に接続し、取り出された配線２１を通してその延長上に別の太陽電池や必要に応じて昇圧回路、二次電池等の機器、回路を組み込むことができる。
【００１３】
図２において、高速道路等の端に立設したコンクリート製の基礎としての高欄２２の上方に方形のコンクリート系遮音壁２３が載置されている。高欄２２とコンクリート系遮音壁２２とは、鉛直方向に穿設した貫通孔２４に挿入された棒材２５にて固定されている。さらにコンクリート系遮音壁２３には、鉛直面に上下に長方形の窓状開口部が穿設されており、その周縁には枠溝２６が凹設されている。
【００１４】
太陽電池付板状体２７は、非晶質シリコン太陽電池２８を、一対の透光性板状材２９にて前後両面より挟装し、左右の上端部に電気的接続部３０がそれぞれ左右一箇所ずつ配設された形態に成形加工されたものである。非晶質シリコン太陽電池１６は、受光面を外向きに二枚用いる両面使用を基本設定とするが、必要に応じて目的一方向へ受光面を向けた一枚使用設定でもよい。透光性板状材２９は壁体としての強度と透光性を有する板状材であればよいが、実施例ではアクリル系の内、特に透明性と光学的性質、耐候性及び表面硬度に優れた、メタクリル樹脂板を採用する。
【００１５】
コンクリート系遮音壁２３の窓状開口部周縁に凹設された枠溝２６に、太陽電池付板状体２７を挿設し、太陽電池付板状体２７は、コンクリート系遮音壁２３の水平方向に穿設された貫通孔３１を通じて、太陽電池付板状体２７の電気的接続部３０より接続され、取り出された配線３２により、同様に隣設の太陽電池付板状体２７の電気的接続部３０へ電気的に連結されている。電気的接続部３０は配線３２と一体で、太陽電池付板状体２７に着脱式でもよい。順次連設された太陽電池付板状体２７を配線３２にて連結することにより、設置場所の条件、必要電気量に応じて発電量を調整する事ができる。さらに、電気的接続部３０に向けて、コンクリート系遮音壁２３の上端より鉛直面の上下に貫通孔３３を適所に穿設しており、電気的接続部３０との配線を通してその延長上に、別の太陽電池や必要に応じて昇圧回路、二次電池等の機器、回路を組み込むことができる。又、挿設された太陽電池付板状体２７と枠溝２６の間の隙間には、シール材及びパッキン等を挿着して雨水の進入防止や、太陽電池付板状体２７の保持とする事ができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、変換効率のよい太陽電池構造を、新たに設置場所を特設することなく、高速道路路端部等の太陽電池設置条件として好適な場所に遮音壁と一体で併用することができる。このため遮音壁用太陽電池付構造物として、製造コスト及び、設備設置のコストの大幅な節減が実現できる。設置方法に関しては、各太陽電池が遮音壁用に各成形加工し一体化されている上、電気機器、回路を内設し、電気的接続部で容易に着脱可能なため、現場設置が短時間で容易に実施できる。又、設置後の管理においても遮音壁と一体で管理できるため、点検が容易でメンテナンスの手間が少なく、遮音壁用太陽電池付板状体構造として施工前に工場であらかじめ搬送に適した形体で成形加工し準備してあるため、不良や損傷が生じても容易に取り外し入替ができる。さらに清掃時においても遮音壁の清掃方法を基本に、太陽電池の部分も含めて効率的に一体で清掃できる。
【００１７】
連設延長された太陽電池付遮音壁構造設備を、多目的に電力供給システムとして利用する場合、延長上のどの場所からも配線により容易に電気を出力でき、高速道路等の電気設備用途としてはもちろんのこと、周辺地区への電力供給に活用できる。又この太陽電池付遮音壁設備は、高速鉄道や騒音の多い工場等の遮音壁用途でも同様に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の内、道路端に立設した壁保持用枠体部に挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【図２】本発明の実施例の内、道路端に立設した基礎の上面に載置した遮音壁に形設された窓状部に、挿設して用いる遮音壁用太陽電池付板状体構造の正面図、平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１１、２７ 太陽電池付板状体
１６、２８ 非晶質シリコン太陽電池
１８、３０ 電気的接続部
１９、２１、３２ 配線
９ 路面
１０ 壁保持用枠体部
１２ パッキン
１３ 下部枠体部
１４ 挟持用ブラケット
１５ ボルトナット
１７、２９ 透光性板状材
２０、２４、３１、３３ 貫通孔
２２ 高欄
２３ コンクリート系遮音壁
２５ 棒材
２６ 枠溝
Claims (2)
- 二枚の非晶質シリコン太陽電池を、受光面側が外向きとなるように、非受光面側を互いに対向する形で接着して一体化成形し、さらに前後両面より一対の透光性板状材にて挟装して成形加工した板状体を有し、該板状体の周縁部に周縁端より突出しない形体で電気的接続部を少なくとも一箇所以上内設した太陽電池付板状体を、遮音壁に形設された窓状開口部又は壁保持用枠体部に挿設して形成することを特徴とする遮音壁用太陽電池付板状体構造。
- 前記遮音壁に形設された窓状開口部又は壁保持用枠体部に、挿設して形成する遮音壁用太陽電池付板状体構造を連設し、前記太陽電池付板状体同士を、遮音壁部及び壁保持用枠体部に穿設した貫通孔を通して電気的に連結して用いることを特徴とする請求項３記載の遮音壁用太陽電池付板状体構造。
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