JP6817380B1 - Sunlight focusing and diffusion panel - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光を集光するとともに所望する各方向へ拡散させ、またはそのまま直行させ、太陽光を太陽光発電用パネルに効率よく照射して発電効率を上げる太陽光集光拡散パネルを提供する。【解決手段】太陽光を集光し拡散するための複数の突起部110を有する一または複数のプレート100からなる太陽光集光拡散パネルであって、プレートは、太陽光を受ける集光面と太陽光を拡散放射する拡散面とからなるとともに、突起部は、集光面側に突出する集光突起部と拡散面側に突出する光拡散突起部とからなり、集光突起部は、頭頂部が水平に削成された球面状の突状部材からなるとともに、光拡散突起部は、台垂円形条の突状部材からなり、太陽光を集光する際にプレートを一枚または複数枚並列接合させることによって一枚の大きなパネルを構成する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photovoltaic condensing / diffusing panel which collects sunlight and diffuses it in a desired direction or directs it as it is, and efficiently irradiates a panel for photovoltaic power generation with sunlight to improve power generation efficiency. .. SOLUTION: The solar condensing / diffusing panel comprises one or a plurality of plates 100 having a plurality of protrusions 110 for condensing and diffusing sunlight, and the plates are formed with a condensing surface that receives sunlight. It is composed of a diffused surface that diffuses and radiates sunlight, and the protrusion is composed of a light-diffusing protrusion that protrudes toward the light-collecting surface side and a light-diffusing protrusion that protrudes toward the diffuser surface side. The top is made of a spherical protruding member with a horizontal cut, and the light diffusing protrusion is made of a protruding member of a pedestal circular stripe, and one or more plates are used to collect sunlight. One large panel is constructed by joining in parallel. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、太陽光発電用のパネル等に設置するための太陽光を集光/拡散するパネルに関し、特に、太陽光を集光するとともに所望する各方向へ拡散させ、またはそのまま直行させることにより、太陽光を太陽光発電用パネルに効率よく照射して発電効率を上げるとともに、太陽光発電用パネルの汚染や破損を予防することを可能とした太陽光集光拡散パネルに関する。 The present invention relates to a panel that collects / diffuses sunlight for installation in a panel for photovoltaic power generation, and in particular, by condensing sunlight and diffusing it in a desired direction, or by directing it as it is. The present invention relates to a photovoltaic condensing / diffusing panel capable of efficiently irradiating a photovoltaic power generation panel with sunlight to improve the power generation efficiency and prevent contamination or damage of the photovoltaic power generation panel.
従来、一般化されてから太陽光発電用パネルが数多く開発され使用されている。これらは、基本的には、太陽光発電用パネルそのものが直接太陽光を受ける構造のものであり、太陽光発電用パネルの取り付け角度や向きが決まると、あとは太陽の動きのまま自然な状態で太陽の方向から光を受け止める構成である。 Conventionally, many panels for photovoltaic power generation have been developed and used since they were generalized. These are basically structures in which the photovoltaic power generation panel itself receives sunlight directly, and once the mounting angle and orientation of the photovoltaic power generation panel are determined, the rest is in a natural state with the movement of the sun. It is configured to receive light from the direction of the sun.
例えば、家庭用の太陽光発電パネルは、家屋の屋根の勾配や向きに応じて、パネルの取り付け位置が固定されるため、季節や時間帯に応じた効率の良い角度を任意に選択して変更することが不可能であり、太陽光発電用パネルの仕様によって発電量が限定されるのが現状である。その効率は、単結晶シリコンタイプで平均18%、多結晶シリコンでは15%と決して高いレベルではなく、より高い発電効率を得るのが困難なケースが多数存在する。 For example, in the case of a photovoltaic power generation panel for home use, the mounting position of the panel is fixed according to the slope and orientation of the roof of the house, so an efficient angle can be arbitrarily selected and changed according to the season and time zone. At present, it is impossible to do so, and the amount of power generation is limited by the specifications of the photovoltaic power generation panel. The efficiency is 18% on average for single crystal silicon type and 15% for polycrystalline silicon, which is not a high level, and there are many cases where it is difficult to obtain higher power generation efficiency.
太陽光発電用パネルは、パネルに対して太陽光を可能な限り直角に当てることで発電効率が高まるが、固定式が通常である従来の構造では、常にパネルに対して垂直に太陽光を照射させることは不可能であった。特に太陽の高さは四季によって違いがあり、太陽光発電用パネルは通常固定式であるため、四季を通じて太陽光の受ける角度を常に一定にすることが不可能であり、太陽光の照射角によっては発電効率を落とすことになるため、無駄を発生させていることが現状である。 The photovoltaic power generation panel improves power generation efficiency by shining sunlight on the panel at a right angle as much as possible, but in the conventional structure where a fixed type is usually used, sunlight is always irradiated perpendicular to the panel. It was impossible to make it. In particular, the height of the sun varies depending on the four seasons, and since the photovoltaic power generation panel is usually fixed, it is impossible to keep the angle of sunlight received throughout the four seasons, and it depends on the irradiation angle of the sun. The current situation is that waste is generated because the power generation efficiency is reduced.
このような問題点を解決するための技術として、特開2002−81760号公報が存在する。ここでは、安価で効率よく太陽光を採光できるようにするための技術として、旋回モータによって回転台を旋回させ、回動シリンダによって回動アームを回動することにより、太陽を追尾する採光システムの集光レンズに関する技術が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-81760 is available as a technique for solving such a problem. Here, as a technology for enabling inexpensive and efficient daylighting, a daylighting system that tracks the sun by turning the turntable with a swivel motor and rotating the rotating arm with a swivel cylinder. Techniques for daylighting lenses are disclosed.
確かにこの技術によれば、太陽光発電用パネルの受光面が太陽光を受ける角度を常に一定にすることが可能となるが、製造コストが掛かるとともに、システムに不具合が生じた場合に、メンテナンスに掛かる労費も大きいという問題点があった。 Certainly, according to this technology, it is possible to keep the angle at which the light receiving surface of the photovoltaic power generation panel receives sunlight at a constant level, but it is costly to manufacture and maintenance is performed when a system malfunction occurs. There was a problem that the labor cost for the system was large.
一方で、太陽光発電用パネルの大半は、結晶性シリコンによって構成されているが、太陽光の長時間の照射により太陽光発電用パネルの受光面が高温になると、発電効率が落ちてしまう傾向がある。このような太陽光発電用パネルの放熱装置としては、冷却ファン方式、冷却水方式等があるが、これらを採用すると重量による家屋への負担や、モーターファンの故障、冷却水の詰まりなどの問題が生じる可能性があり、パネルの冷却に装置を追加すれば、その分コストが上昇するという問題点もあった。 On the other hand, most of the photovoltaic power generation panels are made of crystalline silicon, but when the light receiving surface of the photovoltaic power generation panel becomes hot due to long-term irradiation of sunlight, the power generation efficiency tends to decrease. There is. There are cooling fan method, cooling water method, etc. as the heat dissipation device of such a panel for photovoltaic power generation, but if these are adopted, there are problems such as burden on the house due to weight, motor fan failure, and clogging of cooling water. There is also a problem that if an additional device is added to cool the panel, the cost will increase accordingly.
近年では、レンズやカバーを太陽光発電用のパネル等に設置することで太陽光発電用パネルを保護し、発電効率を上げることを目的としたパネルが開発されている。また、パネルに集光用の凸レンズを配置する構成も一般的である。 In recent years, panels have been developed for the purpose of protecting solar power generation panels and increasing power generation efficiency by installing lenses and covers on solar power generation panels and the like. In addition, a configuration in which a convex lens for condensing light is arranged on the panel is also common.
例えば、特開2016−63207号公報には、少ない敷設面でより多くの効率のよい発電を行うための技術として、ソーラーパネルの間に凸レンズを設け、ソーラーパネルの下方に更にソーラーパネルを設け、下方のソーラーパネルの間に反射板を設けるとともに、凸レンズの下に山型と平面を組み合わせた反射板を設ける技術が開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-63207 provides a convex lens between solar panels and a solar panel below the solar panel as a technique for generating more efficient power generation with a small number of laying surfaces. A technique is disclosed in which a reflector is provided between the lower solar panels and a reflector that combines a chevron shape and a flat surface is provided under the convex lens.
このような凸レンズ形状を採用すれば、集光することが可能となるため、太陽光発電用パネルに照射される光量は最大限に上昇するが、その分太陽光発電用パネルに付与される熱量が多くなるため、太陽光発電用パネルの高温化を招き、発電効率が落ちるという問題が生じる。最悪の場合、太陽光発電用のセルにダメージを与えてしまうという問題点も内在する。 By adopting such a convex lens shape, it is possible to collect light, so that the amount of light emitted to the photovoltaic power generation panel is maximized, but the amount of heat given to the photovoltaic power generation panel is increased accordingly. As a result, the temperature of the photovoltaic power generation panel becomes high, which causes a problem that the power generation efficiency drops. In the worst case, there is an inherent problem of damaging the cell for photovoltaic power generation.
特開2017−108539号公報では、充電効率を高め、経済的なソーラー充電法として、複数の発電セルを付帯するソーラーパネル本体と、透過性のある強靭な板状で集光性のある複数の凸レンズ状の突起形状付帯の樹脂素材(ソーラーパネルカバー)と、別のソーラーファン駆動専用の小型ソーラーパネル付帯のソーラーファンから成るソーラーユニットに関する技術が開示されている。ここでは、ソーラーパネル本体の発電セル枠外にアルミ板材を設けて放熱を助けることで、温度上昇を防ぎ充電効率を高める構成が開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-108539, as an economical solar charging method for improving charging efficiency, a solar panel main body with a plurality of power generation cells and a plurality of transparent tough plate-shaped and light-collecting materials are provided. A technology relating to a solar unit consisting of a resin material (solar panel cover) with a convex lens-shaped protrusion and a solar fan with a small solar panel dedicated to driving another solar fan is disclosed. Here, a configuration is disclosed in which an aluminum plate material is provided outside the power generation cell frame of the main body of the solar panel to assist heat dissipation to prevent temperature rise and improve charging efficiency.
このような単純に凸レンズを大量に配列する構成では、一枚の太陽光発電用パネルに対する凸レンズの数が過多となり、レンズパネルの製造コストが掛かるとともに、製造時間が長くなるという問題もある。また、太陽光発電用パネルのサイズ規格は統一されておらず、各メーカー独自サイズのものを製造しているため、異なるメーカーの太陽光発電用パネル毎にパネルカバーを製造すると、コストが嵩むという問題点があった。一方で、製造コストを抑えるために素材として主に樹脂を採用することがあるが、これだと紫外線による劣化が耐用年数を落としてしまうという問題点もあった。パネルの凹凸も汚れの堆積の原因となり、発電効率に影響を与えるという問題点も内在していた。 In such a configuration in which a large number of convex lenses are simply arranged, the number of convex lenses is excessive for one panel for photovoltaic power generation, which causes a problem that the manufacturing cost of the lens panel is high and the manufacturing time is long. In addition, the size standards for photovoltaic power generation panels are not unified, and each manufacturer manufactures its own size, so if panel covers are manufactured for each PV panel from different manufacturers, the cost will increase. There was a problem. On the other hand, in order to reduce the manufacturing cost, resin is mainly used as a material, but there is also a problem that deterioration due to ultraviolet rays shortens the service life. The unevenness of the panel also causes the accumulation of dirt, which has an inherent problem of affecting the power generation efficiency.
そこで、太陽光発電用パネルに対する太陽光の照射角を最適化することで最大限の集光を図り発電効率の向上を実現するとともに、太陽光発電用パネルを保護する、あらゆる太陽光発電用パネルに設置可能な太陽光集光拡散パネルの開発が望まれていた。 Therefore, by optimizing the irradiation angle of sunlight to the photovoltaic power generation panel, the maximum concentration is achieved, the power generation efficiency is improved, and all the photovoltaic power generation panels that protect the photovoltaic power generation panel are protected. It has been desired to develop a photovoltaic condensing / diffusing panel that can be installed in.
本発明は、太陽光発電用のパネル等に設置するための太陽光を集光/拡散するパネルであって、特に、複数の集光・光拡散のための凸型形状を付帯した透明板を用いることによって、太陽光を集光するとともに所望する各方向へ拡散させ、またはそのまま直行させ、太陽光を太陽光発電用パネルに効率よく照射して発電効率を上げるとともに、太陽光発電用パネルの汚染や破損を予防することを可能とした低コストで製造可能な太陽光集光拡散パネルを提供することを目的とする。 The present invention is a panel that collects / diffuses sunlight for installation on a panel for photovoltaic power generation, and in particular, a transparent plate with a convex shape for collecting / diffusing a plurality of light. By using it, the sunlight is collected and diffused in each desired direction, or it is made to go straight as it is, and the sunlight is efficiently irradiated to the photovoltaic power generation panel to improve the power generation efficiency, and the photovoltaic power generation panel is used. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic condensing / diffusing panel that can be manufactured at low cost and can prevent contamination and damage.
上記の目的を達成するために本発明に係る太陽光集光拡散パネルは、太陽光を集光拡散するための複数の突起部を有する一または複数のプレートからなる太陽光集光拡散パネルであって、前記プレートは、太陽光を受ける集光面と、該集光面の裏側に位置する太陽光を拡散放射する拡散面と、からなるとともに、前記突起部は、前記集光面側に突出する集光突起部と前記拡散面側に突出する光拡散突起部とからなり、前記集光突起部は、頭頂部が水平に削成された球面状の突状部材からなるとともに、前記光拡散突起部は、下底内角が45度からなる円錐台の突状部材からなり、太陽光を集光する際に前記プレートを一枚または複数枚並列接合させることによって一枚の大きなパネルを形成する構成である。 In order to achieve the above object, the sunlight condensing / diffusing panel according to the present invention is a sunlight condensing / diffusing panel composed of one or a plurality of plates having a plurality of protrusions for condensing and diffusing sunlight. The plate is composed of a condensing surface that receives sunlight and a diffusing surface that diffuses and radiates sunlight located on the back side of the condensing surface, and the protrusion protrudes toward the condensing surface side. The light-diffusing protrusion is composed of a light-diffusing protrusion and a light-diffusing protrusion protruding toward the diffusion surface side. The light-diffusing protrusion is composed of a spherical projecting member whose crown is horizontally cut and the light diffusion. The protrusion is composed of a projecting member of a conical base having an inner angle of 45 degrees on the lower bottom , and one or a plurality of the plates are joined in parallel when condensing sunlight to form one large panel. It is a composition.
また、太陽光を集光する際にプレートを複数並列に隣接接合させることにより各メーカーの異なる寸法の太陽光発電用パネルに対応することができるワンタッチブロック組み立て方式を採用した構成である。
また、前記太陽光集光拡散パネルは、太陽光発電用パネルの光が当たる面の照度と面積を拡大するとともに光の当たる面の温度上昇を最小限に抑えるため、集光突起部によって集光した光の焦点位置から2倍から3倍の距離に太陽光発電用パネルが位置するように設置する構成である。
In addition, it is a configuration that adopts a one-touch block assembly method that can correspond to panels for photovoltaic power generation of different dimensions of each manufacturer by adjoining a plurality of plates in parallel when condensing sunlight.
Further, in order to increase the illuminance and area of the surface of the photovoltaic power generation panel exposed to light and to minimize the temperature rise of the surface exposed to light, the solar condensing / diffusing panel collects light by a condensing protrusion. The structure is such that the photovoltaic power generation panel is located at a distance of 2 to 3 times from the focal position of the light.
また、前記太陽光集光拡散パネルは、太陽光発電用パネルの光が当たる面の温度を冷却するため、太陽光発電用パネルと前記太陽光集光拡散パネルとの間に空気の流通を可能とする空隙を設けた構成である。
また、前記太陽光集光拡散パネルは、太陽光発電用パネルの光が当たる面の温度を冷却するため、太陽光発電用パネル最上部に通風案内板を取り付け、風で熱交換を行い太陽光発電用パネルの温度上昇を抑える構成である。
Further, since the solar condensing / diffusing panel cools the temperature of the surface of the photovoltaic power generation panel that is exposed to light, air can flow between the photovoltaic power generation panel and the solar condensing / diffusing panel. It is a configuration in which a gap is provided.
In addition, in order to cool the temperature of the surface of the photovoltaic power generation panel that is exposed to light, the photovoltaic power generation panel is provided with a ventilation guide plate at the top of the photovoltaic power generation panel, and heat is exchanged by the wind to exchange sunlight. It is configured to suppress the temperature rise of the power generation panel.
また、太陽光を集光する際に特殊な凸形状を通した光は強制的に拡散を促し、隣り合わせた凸形状の光と交差することによってムラのない均一した光を太陽光発電用パネルに与える構成である。
また、前記太陽光集光拡散パネルは、樹脂製からなる構成である。
In addition, when condensing sunlight, the light that has passed through a special convex shape forcibly promotes diffusion, and by intersecting with the adjacent convex light, even and uniform light is applied to the photovoltaic power generation panel. It is a composition to give.
Further, the sunlight condensing / diffusing panel is made of resin.
また、前記太陽光集光拡散パネルは、前記突起部上に塵や埃を寄せ付けないために前記プレートの上にアクリル板を配置した構成である。
また、前記太陽光集光拡散パネルは、前記突起部の素材に対する経年劣化を防止するため紫外線防止(UV)レジンを前記アクリル板の上に塗布し光の透過率持続性を高める構成である。
Further, the sunlight condensing / diffusing panel has a configuration in which an acrylic plate is arranged on the plate in order to keep dust and dirt away from the protrusions.
Further, the sunlight condensing / diffusing panel has a configuration in which an ultraviolet ray-preventing (UV) resin is applied on the acrylic plate to prevent deterioration of the material of the protrusions over time to enhance the sustainability of light transmittance.
更に、前記太陽光集光拡散パネルは、前記プレートとそれを保護する前記アクリル板が太陽光発電用パネル上に取り付けられることで太陽光発電用パネルを保護する構成でもある。 Further, the solar light collecting and diffusing panel is also configured to protect the photovoltaic power generation panel by mounting the plate and the acrylic plate that protects the plate on the photovoltaic power generation panel.
本発明は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
1.プレートに太陽光を受ける集光面と太陽光を拡散放射する拡散面とに各々突起部を設けたため、太陽光が該突起部を屈折通過することにより効率よく集光・拡散して太陽光発電用パネルに照射することが可能となり、発電効率を上げることが可能となる。
2.プレートを複数結合可能な構成としたため、メーカー毎に異なる寸法の太陽光発電用パネルに対応することが可能となる。
Since the present invention has the configuration as described in detail above, it has the following effects.
1. 1. Since the plate is provided with protrusions on the light-collecting surface that receives sunlight and the diffusion surface that diffuses and radiates sunlight, the sunlight passes through the protrusions by refraction and efficiently collects and diffuses to generate photovoltaic power. It is possible to irradiate the panel and increase the power generation efficiency.
2. 2. Since multiple plates can be combined, it is possible to support photovoltaic power generation panels with different dimensions for each manufacturer.
3.太陽光発電用パネルのプレートの集光突起部によって集光した光の焦点位置から2倍から3倍の距離に位置する構成としたため、光が当たる面の照度と面積を拡大するとともに温度上昇を最小限に抑えることが可能となる。
4.太陽光発電用パネルと太陽光集光拡散パネルとの間に空隙を設けたため、空隙内の空気流通が可能となり、安価で太陽光発電用パネルの温度を冷却することが可能となる。
3. 3. Since the structure is located at a distance of 2 to 3 times the focal position of the light collected by the condensing protrusions on the plate of the photovoltaic power generation panel, the illuminance and area of the surface exposed to the light are expanded and the temperature rises. It can be minimized.
4. Since a gap is provided between the photovoltaic power generation panel and the photovoltaic power generation diffusion panel, air can flow in the gap, and the temperature of the photovoltaic power generation panel can be cooled at low cost.
5.太陽光発電用パネル最上部に通風案内板を取り付けたため、太陽光発電用パネルの光が当たる面の温度の冷却効率を上げることが可能となる。
6.プレートの太陽光を受ける集光面と太陽光を拡散放射する拡散面とに各々突起部を設けたため、ムラのない均一した光を太陽光発電用パネルに与えることが可能となる。
5. Since the ventilation guide plate is attached to the uppermost part of the photovoltaic power generation panel, it is possible to increase the cooling efficiency of the temperature of the surface of the photovoltaic power generation panel exposed to light.
6. Since protrusions are provided on the light-collecting surface of the plate that receives sunlight and the diffusion surface that diffuses and radiates sunlight, it is possible to provide even and uniform light to the photovoltaic power generation panel.
7.太陽光集光拡散パネルのプレートの材質を樹脂製としたため、強度を確保することが可能となる。
8.太陽光集光拡散パネルのプレートの上にアクリル板を配置する構成としたため、突起部上に塵や埃が付着することを防止するとともに、清掃が容易とすることが可能となる。
7. Since the material of the plate of the solar light condensing diffusion panel is made of resin, it is possible to secure the strength.
8. Since the acrylic plate is arranged on the plate of the sunlight condensing / diffusing panel, it is possible to prevent dust and dirt from adhering to the protrusions and to facilitate cleaning.
9.プレート上に設置したアクリル板に紫外線防止(UV)レジンを塗布する構成としたため、プレートの経年劣化を防止することが可能となる。
10.プレートとアクリル板を太陽光発電用パネル上に取り付ける構成としたため、太陽光発電用パネルのより確実な保護を可能とすることができる。
9. Since the acrylic plate installed on the plate is coated with an ultraviolet protection (UV) resin, it is possible to prevent the plate from deteriorating over time.
10. Since the plate and the acrylic plate are mounted on the photovoltaic power generation panel, it is possible to more reliably protect the photovoltaic power generation panel.
以下、本発明に係る太陽光集光拡散パネルを、図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る太陽光集光拡散パネルの平面図であり、図2は、太陽光集光拡散パネルの中央断面図である。図3は、太陽光の照射進入方向を示すプレートの拡大側面図であり、図4は、アクリル板を設置した太陽光集光拡散パネルの側面図である。図5は、通風案内板を設置した太陽光集光拡散パネルの側面図であり、図6は、複数連結した状態の太陽光集光拡散パネルの平面図である。図7は、アーチ状に形成した太陽光集光拡散パネルの側面図であり、図8は、各種形状からなるプレートの平面図である。図9は、通風案内板を設置した太陽光集光拡散パネルの設置例を示す図である。 Hereinafter, the solar light condensing diffusion panel according to the present invention will be described in detail based on the examples shown in the drawings. FIG. 1 is a plan view of the solar condensing / diffusing panel according to the present invention, and FIG. 2 is a central sectional view of the solar condensing / diffusing panel. FIG. 3 is an enlarged side view of the plate showing the sunlight irradiation approach direction, and FIG. 4 is a side view of the sunlight condensing / diffusing panel on which the acrylic plate is installed. FIG. 5 is a side view of the solar condensing / diffusing panel on which the ventilation guide plate is installed, and FIG. 6 is a plan view of the solar condensing / diffusing panel in a state where a plurality of the solar condensing / diffusing panels are connected. FIG. 7 is a side view of the solar condensing / diffusing panel formed in an arch shape, and FIG. 8 is a plan view of a plate having various shapes. FIG. 9 is a diagram showing an installation example of a sunlight condensing / diffusing panel on which a ventilation guide plate is installed.
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1は、図1に示すように、複数の突起部110を備えるプレート100からなり、太陽光発電用パネルP上に密着または一定の間隔を設けて設置することにより、太陽光をプレート100が集光するとともに太陽光発電用パネルPに向けて照射拡散して、季節や時間帯を問わず発電効率を上げるとともに、太陽光発電用パネルPのカバーとなって汚れ等の付着や破損を防止することを可能とした太陽光集光拡散パネルである。
As shown in FIG. 1, the solar condensing / diffusing panel 1 according to the present invention is composed of a
プレート100は、太陽光集光拡散パネル1を構成するモジュールとなる部材であり、一または複数で構成される小面積の透明なブロックパネルからなる。本実施例では、図1および図2に示すように、表面に複数の突起部110を有する。突起部110は、太陽光を集光し、太陽光発電用パネルPに向けて光を直進および/または拡散して照射することにより、太陽光発電用パネルPの発電効率を上げるための部材である。
The
プレート100は、図2に示すように、集光面100Fと拡散面100Dとからなる。集光面100Fは、太陽光を直接または間接的に受ける表側に位置する面である。また、拡散面100Dは、集光面100Fで受けた太陽光を太陽光発電用パネルPに向けて拡散放射する裏側に位置する面である。
As shown in FIG. 2, the
プレート100は、図2に示すように、集光面100F側および拡散面100D側の両方に複数の突起部110を備えた構成である。突起部110は、集光面100F側に突出する集光突起部112と、拡散面100D側に突出する光拡散突起部114とからなる。
As shown in FIG. 2, the
集光突起部112は、本実施例では、図2および図3に示すように、頭頂部が水平に削成された球面状の突状部材からなる構成である。集光突起部112は、太陽光を集光するための突起形状部材であり、具体的にはレンズ状の半球体の頭頂部側を平面カットした形状である。集光突起部112は、球R18ミリ球面状の突状部材の半球体の頭頂部側を平面カットする形状とすることが望ましい。この形状とすることにより、図3に示すように、プレート100に対して垂直に照射される太陽光は、集光突起部112の削成された水平部分に対して垂直に照射され、その部分については、そのまま屈折することなく直進する。一方で、プレート100に対して傾斜角を設けて照射される光は、集光突起部112の曲面部分を介して屈折し、一定の箇所に集光させることが出来る。すなわち、一つの突起で二種類の光の集光が可能となる。
In this embodiment, the light-collecting protrusion 112 is composed of a spherical protruding member whose crown is horizontally cut, as shown in FIGS. 2 and 3. The light-collecting protrusion 112 is a protrusion-shaped member for collecting sunlight, and specifically, has a shape in which the crown side of a lens-shaped hemisphere is cut in a plane. It is desirable that the light collecting protrusion 112 has a shape in which the crown side of the hemisphere of the spherical R18 mm spherical protruding member is cut in a plane. With this shape, as shown in FIG. 3, the sunlight radiated perpendicularly to the
光拡散突起部114は、本実施例では、図2および図3に示すように、円錐台の突状部材からなる構成である。光拡散突起部114は、45度角円錐台の突状部材とすることが望ましい。この形状とすることにより、集光突起部112によって集光した太陽光を拡散させて太陽光発電用パネルPに照射することが可能となる。
In this embodiment, the
本実施例では、太陽光を集光する際に、太陽光発電用パネルPの大きさに応じて、プレート100を一枚または複数枚並列接合させることによって一枚の大きなパネルを構成する。これにより、あらゆるサイズからなる太陽光発電用パネルPに本発明に係る太陽光集光拡散パネル1を設置して使用することが可能となる。
In this embodiment, when condensing sunlight, one large panel is formed by joining one or a plurality of
例えば、太陽光発電用パネルPに対して、本発明に係る太陽光集光拡散パネル1のプレート100を、集光した太陽光の焦点の位置より前方約42mm先に配置する。本実施例では、一個当たりの突起面積3.14cm2の約6倍から7倍(24cm2)の面積で光を太陽光発電用パネルPに照射する。直径で20mmの突起部100を通した光は直径56mmの円に拡大する。その際の突起部100のピッチは30mmであることが望ましい。その照射領域は、隣り合わせの光拡散突起部114から拡散照射された光と相互に重なり合う。これにより、太陽光発電用パネルPにムラなく太陽光を照射することが可能となる。
For example, the
このように、一定の距離を置いた位置に集光/光拡散のためのプレート100を配置することで、焦点を外して太陽光を照射することになるため、焦点位置に比べると照射される太陽光の照度が下がることになるが、一方で、熱量も小量に抑制することができる。
By arranging the
本実施例では、図1および図2に示すように、プレート100は取り扱いしやすいように縦横がそれぞれ161mmの正方形からなり、各プレート100には、直径20mmの集光突起部112および光拡散突起部114がそれぞれプレート100の表裏対応する位置に設置され、5行5列の計25個がプレート100の表裏にそれぞれ均等に設置される構成である。この構成とすることにより、光拡散効果により無数の突起を配置する必要がなくなるとともに、集光/拡散の効率を最適化でき、太陽光集光拡散パネル1を設置した太陽光発電用パネルPの発電効率を最大限上げることが可能となった。なお、プレート100の大きさや集光突起部112および光拡散突起部114の設置数は上記に限定されることはない。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、本発明に係る太陽光集光拡散パネル1はワンタッチでブロック組み立て方式を採用する。すなわち、太陽光を集光する際に、図6に示すように、本発明のプレート100を複数並列に隣接接合させる。プレート100の縦横側面には雄雌の組み合わせリブが設置されており相互に合体させて連結して一枚の大きな太陽光集光拡散パネル1とする構成である。
Further, the solar condensing / diffusing panel 1 according to the present invention adopts a block assembly method with one touch. That is, when condensing sunlight, as shown in FIG. 6, a plurality of
また、プレート100は、図8に示すように、サイズの異なる正方形や、サイズの異なる長方形など任意の形状を選択することが可能であり(例えば、161×161/105×105/30×30/105×161/30×161/30×105など。)、それらを組み合わせることにより、多種多様にサイズ調整が可能となる。このように、数種類の小プレートを用意し、それらを組み合わせることにより、複数サイズの太陽光発電用パネルPに対応することが可能になり、様々なメーカーの異なる寸法からなる太陽光発電用パネルPに対応することができ、あらゆる大きさの太陽光発電用パネルPに太陽光集光拡散パネル1を設置することが可能となった。また、大型のパネル製作を行うに当たって、一体物制作と比較し半分以下のコストで製作が可能となった。
Further, as shown in FIG. 8, the
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1を上記の構成としたことにより、太陽光発電用パネルPの標準規格発電量以上の発電が可能となるため設置面積そして枚数を最小化できることとなった。実験結果によれば、太陽光発電用パネルPのメーカー仕様発電量に対して約1.5倍の出力が得られることとなった。また、プレート100の金型を小さく制作することも可能となり、成形機械も小型で済むので低コストでの製造が可能となった。更に、既に設置済みの太陽光発電用パネルPに容易に設置可能であるため、本発明に係る太陽光集光拡散パネル1を設置するだけで、高出力を得られることとなった。
By adopting the solar condensing / diffusing panel 1 according to the present invention having the above configuration, it is possible to generate electricity in excess of the standard power generation amount of the photovoltaic power generation panel P, so that the installation area and the number of sheets can be minimized. .. According to the experimental results, it was possible to obtain an output about 1.5 times the amount of power generated by the manufacturer of the photovoltaic power generation panel P. Further, it is possible to manufacture the mold of the
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1の利点を検討すると、例えば、仮に一世帯平均約4kwの太陽光発電用パネルを設置した場合、1枚の太陽光発電用パネルの出力が250wとすると、4kw÷250wで16枚が必要になる。1枚当たりのパネル重量は約15kg前後であるため、4kwでは16枚×15kgで240kgとなる。 Examining the advantages of the photovoltaic light collecting and diffusing panel 1 according to the present invention, for example, if a photovoltaic panel having an average of about 4 kW per household is installed, the output of one photovoltaic panel is 250 w. 16 sheets are required for 4kW / 250w. Since the panel weight per panel is about 15 kg, 16 panels x 15 kg at 4 kW is 240 kg.
取り付け架台は1m2当たりの平均が7kgであるから、各メーカーの太陽光発電用パネル1枚当たりの平均面積は約1.3m2、16枚で20.8m2となり、重量は約145kgとなる。これより、総重量は240kg+145kgで385kgになるため、地震や積雪等での家屋への影響は少なくない。 Since the mounting cradle average per 1 m 2 is 7 kg, average area per one panel solar power manufacturers about 1.3 m 2, 16 sheets of 20.8 m 2, and the weight is about 145kg .. As a result, the total weight is 240 kg + 145 kg, which is 385 kg, so the impact on the house due to an earthquake or snowfall is not small.
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1によると、発電量が取り付け前に対し平均1.5倍の増幅が見込まれるため、太陽光発電用パネル1枚に太陽光集光拡散パネル1を取り付けると250kw×1.5倍で375wの出力が得られる。これにより4kw÷375w≒11枚のパネルで、4kwを発電することができる。 According to the solar condensing / diffusing panel 1 according to the present invention, the amount of power generation is expected to be amplified by an average of 1.5 times as compared with that before the installation. Therefore, the solar condensing / diffusing panel 1 is attached to one panel for photovoltaic power generation. And 250 kW x 1.5 times, an output of 375 w can be obtained. As a result, 4 kW ÷ 375 w ≈ 11 panels can generate 4 kW.
各メーカーの1枚当たりのパネル重量は平均で15kgであるから、15kg×11枚でパネル重量は165kgになり、単純に太陽光発電用パネルだけで240kg−165kgで75kgの軽量化を実現できる。太陽光発電用パネルの枚数が減った分、取り付け架台も軽くなり、架台1枚当たりで計算すると145kg÷16枚で9kgになり、太陽光発電用パネル5枚の削減で5枚×9kgで45kg軽くなる。 Since the average panel weight per panel of each manufacturer is 15 kg, the panel weight is 165 kg with 15 kg × 11 panels, and a weight reduction of 75 kg can be realized with 240 kg-165 kg simply by using the photovoltaic power generation panel alone. As the number of panels for photovoltaic power generation is reduced, the mounting base is also lighter, and when calculated per stand, it is 145 kg ÷ 16 panels, which is 9 kg. By reducing 5 panels for photovoltaic power generation, 5 panels x 9 kg is 45 kg. It will be lighter.
太陽光集光拡散パネル1の取り付け前の総重量から太陽光発電用パネルの削減枚数分を引くと385kg−75kg−45kgで265kgとなり、それに太陽光集光拡散パネル1の11枚分の重量を加えると、太陽光集光拡散パネル1が1枚当たり重量2kgであるから、11枚で22kgとなり、これを加えると、265kg+22kgで287kgが4kw仕様の太陽光集光拡散パネル1の取り付け後の総重量になる。すなわち、385kg−287kgで98kg、約100kg近くも軽くすることができ、家屋への負担が軽減できることとなる。 If the reduced number of photovoltaic power generation panels is subtracted from the total weight of the photovoltaic light condensing / diffusing panel 1 before installation, the weight is 385 kg-75 kg-45 kg, which is 265 kg. When added, the weight of each photovoltaic light condensing / diffusing panel 1 is 2 kg, so 11 panels weigh 22 kg. It becomes weight. That is, 385 kg-287 kg can be lightened by 98 kg, which is about 100 kg, and the burden on the house can be reduced.
結果として、4kw仕様では、太陽光発電用パネルは11枚で発電可能となり、屋根面積の小さい家屋でも高発電量が得られる。実際の面積は、1.3m2×11枚で14.3m2であるから、20.8m2−14.3m2で6.5m2のスペース確保が可能になる。また、従来4kw仕様の16枚に太陽光集光拡散パネル1を取り付けると、約6kwの発電量が得られることとなる。 As a result, in the 4kW specification, 11 panels for photovoltaic power generation can generate power, and a high amount of power generation can be obtained even in a house with a small roof area. Actual area, since a 14.3M 2 with 2 × 11 sheets 1.3 m, it is possible to secure a space of 6.5m 2 with 20.8m 2 -14.3m 2. Further, if the solar condensing / diffusing panel 1 is attached to 16 conventional 4 kW specifications, a power generation amount of about 6 kW can be obtained.
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1は、集光突起部112によって集光した光の焦点位置から2倍から3倍(本実施例では、30から45ミリ)の距離に太陽光発電用パネルPが位置するように設置する構成である。この構成とすることにより、太陽光を集光する際に集光突起部112および光拡散突起部114からなる表裏の突起部110を通した光は強制的に拡散を促し、隣り合わせた突起部100からの光と交差することになり、ムラのない均一した光を太陽光発電用パネルPに与えることができ、太陽光発電用パネルPへの照射領域は、隣り合わせの光拡散突起部114から拡散照射された光と最適な状態で相互に重なり合うこととなり、太陽光発電用パネルPの光が当たる面の照度と面積を拡大するとともに光の当たる面の温度上昇を最小限に抑えることが可能となった。
The solar condensing and diffusing panel 1 according to the present invention is used for photovoltaic power generation at a distance of 2 to 3 times (30 to 45 mm in this embodiment) from the focal position of the light collected by the condensing protrusion 112. It is configured to be installed so that the panel P is located. With this configuration, when condensing sunlight, the light passing through the front and back protrusions 110 composed of the light-diffusing protrusions 112 and the light-diffusing
例えば、太陽光発電用パネルの中でも多結晶タイプは部分日陰等によってかなりの発電効率を落としてしまう。それを少しでも補うためには太陽光発電用パネルに対して均一な明るさ、光が必要となる。上記構成とすることにより、このような状況であっても、太陽光発電用パネルの光が当たる面の照度と面積を拡大し、ムラのない均一した光を太陽光発電用パネルPに与えることが可能となった。 For example, among the panels for photovoltaic power generation, the polycrystalline type significantly reduces the power generation efficiency due to partial shade or the like. In order to make up for it even a little, uniform brightness and light are required for the photovoltaic power generation panel. With the above configuration, even in such a situation, the illuminance and area of the surface of the photovoltaic power generation panel exposed to light can be expanded, and even and uniform light can be provided to the photovoltaic power generation panel P. Is now possible.
なお、太陽光発電用パネルPと太陽光集光拡散パネル1の距離は上記に限定されず、使用する場所などに応じて適宜調整して設置することはもちろん可能である。 The distance between the photovoltaic power generation panel P and the photovoltaic light collecting / diffusing panel 1 is not limited to the above, and it is of course possible to appropriately adjust and install the panel P according to the place of use and the like.
太陽光集光拡散パネル1は、図5に示すように、太陽光発電用パネルPと太陽光集光拡散パネル1との間に、空気の流通を可能とする空隙120を設けた構成となっている。本実施例では、太陽光集光拡散パネル1のプレート100は、太陽光発電用パネルPから約50mm離れたところに設置されており、その間に形成される空間は、太陽光発電用パネルPを冷却するための通風口となる。この構成とすることにより、太陽光発電用パネルPの光が当たる面の温度を冷却することが可能となり、太陽光発電用パネルPの破損防止および保護を行うことが可能となった。また、空気が流通するため、太陽光発電用パネルPに塵や埃塵や埃が付着しづらくなり、汚れ等による発電量の低下を防止することが可能となった。
As shown in FIG. 5, the solar condensing / diffusing panel 1 has a configuration in which a
本発明に係る太陽光集光拡散パネル1は、図5および図9に示すように、更に、太陽光発電用パネルPの最上部に通風案内板130を取り付けた構成である。この構成とすることにより、風を効率よく集めて空隙120内の空気流通量を増大させ、太陽光発電用パネルPの上を通すことで、熱交換を行って太陽光発電用パネルPの温度上昇を抑え、太陽光発電用パネルPの光が当たる面の温度を冷却することが可能となった。
As shown in FIGS. 5 and 9, the solar light condensing / diffusing panel 1 according to the present invention has a configuration in which a
太陽光集光拡散パネル1は、本実施例では、樹脂製からなる構成である。この構成とすることにより、太陽光集光拡散パネル1の強度を確保するとともに軽量化と量産化が可能となった。また、本実施例では、太陽光集光拡散パネル1は樹脂で成形しそれ以外のフレーム等の部品はアルミニウムを採用している。これにより軽量に構成されているが、樹脂製やアルミニウムに限定されず、強度の確保、劣化防止および軽量化を図ることが可能な他の材質を適宜選択して使用することが可能である。 In this embodiment, the solar light condensing diffusion panel 1 is made of resin. With this configuration, the strength of the sunlight condensing and diffusing panel 1 can be ensured, and weight reduction and mass production become possible. Further, in this embodiment, the sunlight condensing / diffusing panel 1 is molded of resin, and other parts such as the frame are made of aluminum. Although it is made lightweight as a result, it is not limited to resin or aluminum, and other materials capable of ensuring strength, preventing deterioration, and reducing weight can be appropriately selected and used.
太陽光集光拡散パネル1は、本実施例では、図4に示すように、プレート100の上にアクリル板140を配置した構成である。この構成とすることにより、突起部110上、特に、集光突起部112上に塵や埃が付着することを防止するとともに、清掃容易とすることが可能となった。
In this embodiment, the sunlight condensing / diffusing panel 1 has a configuration in which an
太陽光集光拡散パネル1は、更に、図4に示すように、紫外線防止(UV)レジン142をアクリル板130の上に塗布する構成である。この構成とすることにより、突起部110の経年劣化を防止し、プレート100の光の透過率持続性を高めることが可能となった。
As shown in FIG. 4, the solar light condensing diffusion panel 1 is further configured by applying an ultraviolet protection (UV)
また、他の実施例として、図7に示すように、本発明に係る太陽光集光拡散パネル1を太陽光発電用パネルP上にアーチ状に配置することが可能である。この構成とすることにより、太陽が低い場合など、太陽光のより一層鋭角な光まで集光することが可能となり、日の出に対する発電開始時間が早く、その後日没寸前まで発電を行うので一日の発電時間を更に長くすることが可能となった。 Further, as another embodiment, as shown in FIG. 7, the solar light condensing diffusion panel 1 according to the present invention can be arranged in an arch shape on the photovoltaic power generation panel P. With this configuration, it is possible to collect even sharper sunlight, such as when the sun is low, and the power generation start time for sunrise is early, and then power generation is performed until just before sunset, so it is possible to generate electricity for one day. It has become possible to further extend the power generation time.
以上のように、太陽光集光拡散パネル1は、プレート100とそれを保護するアクリル板130が、太陽光発電用パネルP上に取り付けられることで、太陽光発電用パネルPの発電効率を上げるとともに、太陽光発電用パネルPを保護することが可能となった。
As described above, in the photovoltaic power generation diffusion panel 1, the
1 太陽光集光拡散パネル
100 プレート
100F 集光面
100D 拡散面
110 突起部
112 集光突起部
114 光拡散突起部
120 空隙
130 通風案内板
140 アクリル板
142 紫外線防止(UV)レジン
P 太陽光発電用パネル
1 Solar Condensing Diffuse
Claims (6)
前記プレート(100)は、太陽光を受ける集光面(100F)と、該集光面の裏側に位置する太陽光を拡散放射する拡散面(100D)と、からなるとともに、前記突起部(110)は、前記集光面側に突出する集光突起部(112)と前記拡散面側に突出する光拡散突起部(114)とからなり、
前記集光突起部(112)は、頭頂部が水平に削成された球面状の突状部材からなるとともに、前記光拡散突起部(114)は、下底内角が45度からなる円錐台の突状部材からなり、
太陽光を集光する際に前記プレート(100)を一枚または複数枚並列接合させることによって一枚の大きなパネルを構成することを特徴とする太陽光集光拡散パネル。 In a sunlight condensing / diffusing panel (1) consisting of one or more plates (100) having a plurality of protrusions (110) for condensing and diffusing sunlight.
The plate (100) is composed of a condensing surface (100F) that receives sunlight and a diffusing surface (100D) that diffuses and radiates sunlight located behind the condensing surface, and the protrusion (110). ) Consists of a condensing protrusion (112) projecting toward the condensing surface side and a light diffusing projection (114) projecting toward the diffusing surface.
The condensing protrusion (112) is made of a spherical protruding member whose crown is horizontally cut, and the light diffusing protrusion (114) is a truncated cone having a lower bottom internal angle of 45 degrees. Consists of protruding members
A solar light condensing and diffusing panel characterized in that one large panel is formed by joining one or a plurality of the plates (100) in parallel when condensing sunlight.
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