JP7436038B2 - シート状太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルや電池モジュールをシート状に配設したシート状太陽電池を用いた太陽光発電装置に関する。

太陽電池を用いて必要な電力を得るには、広い面積の受光面が必要となる。
例えば特許文献１には、電気的に接続された多数の薄膜の太陽電池モジュールをシート状に形成し、巻取り又は折り畳み可能にした太陽光発電装置を開示する。
しかし、このようなシート状又はフィルム状の太陽電池は、巻取りドラムから引き出してシート状にする作業が大変であり、また広い受光面の確保が難しく、実用的ではなかった。

特許文献２には、シート状に構成されたスクリーン部を巻取りできるロールスクリーン装置を開示するが、シート状の太陽電池を横方向に展開することができるものではなく、発電効率が低い。

特許文献３には、支持部や支持レールに沿ってフィルム状の太陽光発電部を移動させる太陽光発電装置を開示する。
これは未使用時に太陽光発電部を収納部に収納するものの、地面に備え付けた支柱や支持枠などは収納できず、また受光面を広く確保しようとすれば多くの支柱等を必要とするため、コンパクトな装置とはいえなかった。

特開２００６－８６２０３号公報 特開２０１３－１７７７４６号公報 特開２０１１－２１０７９６号公報

本発明は、シート状の太陽電池を平面状に引き出し展開又は巻取りしやすく、使用時には広い面積の受光面が確保でき、未使用時にはコンパクトになるシート状太陽光発電装置の提供を目的とする。

本発明に係る太陽光発電装置は、巻取り可能なシート状の太陽電池と、該太陽電池の一方の端部を巻装する巻取り部と、該巻取り部を格納可能な台車とを有し、前記太陽電池の他方の端部は前記台車に保持され、前記巻取り部が前記太陽電池を平面状に展開しながら、又は、巻取りながら移動可能であることを特徴とする。

ここで、シート状の太陽電池とは、シート状基材またはフィルム状基材に複数の薄膜の電池セルや電池モジュールを電気的に接続配設したもののみならず、可撓性の複数の電池セル等を平面状に配設することで、ロール状に巻取り可能なものも含まれる。

本発明において、前記巻取り部は駆動輪を有し、前記駆動輪は駆動モーターにより制御されていてもよい。
この際には、前記巻取り部は前記駆動輪と連動していることが好ましい。
このように、駆動制御される駆動輪を巻取り部に設けて太陽電池を巻出し又は巻取りすると、シート状の太陽電池の展開長さが長くなっても、展開動作や巻取り動作がスムーズにできる。
また、例えばストッパーなどで台車を地面に固定し、台車から遠ざかるように巻取り部を走行させれば、シートの展開方向に引張り力がかかるように太陽電池を展開できるので、支持レール等がなくても平面状に展開保持しやすい。
また、巻取り部と駆動輪が連動することで、シート状太陽電池の無理な展開等を避けることができる。
未使用時には巻取り部を台車に格納して移動すれば、使用場所の変更や震災等の災害発生時における使用もしやすい。

本発明における別の態様としては、巻取り可能なシート状の太陽電池と、該太陽電池の一方の端部を巻装する巻取り部と、該太陽電池の他方の端部に連結したアタッチメントを有し、前記アタッチメントはプッシュチェーンにより前記太陽電池を平面状に展開可能である構成としてもよい。
ここで、プッシュチェーンとは、端部に連結したアタッチメントに押圧力を伝達するものであり、例えば直動型の流体圧シリンダーに比較して、長い直線的なストローク範囲での動作が可能であり、引き取り方向には折れ曲がり可能に複数のコマがリンク連節されているものをいう。
従って、複数のコマのうち、隣り合うコマ同士がリンク部材で連結され、押圧方向には隣り合うコマ同士が当接し、あるいは噛み合い、直線状になるものであればその構造に制限はない。

本発明において、前記アタッチメントは駆動輪を有し、前記駆動輪は駆動モーターにより制御されていてもよい。
例えば、プッシュチェーンが駆動モーターに連結された駆動スプロケットにて直線状に展開制御され、巻取り部と駆動スプロケットとがシャフト連結されていてもよい。
このようにすると、プッシュチェーンは、駆動スプロケットの回転により折り曲げられながら格納部に格納されるとともに、シート状の太陽電池は巻取り部にロール状に巻取り収納される。
プッシュチェーンは、座屈しないように押圧力を確保しながら直線状に延伸するが、アタッチメント側にモーターで駆動制御された駆動輪を取り付けることで、シート状太陽電池の展開長さが長くなっても、展開動作がスムーズになる。

本発明は、シート状太陽電池の一端部側を平面状に展開したり、巻取りながら移動するので、展開や巻取り動作がしやすく、支持レール等を必要とせずに受光面を広く確保でき、未使用時にコンパクトな太陽光発電装置を提供できる。

本発明に係るシート状太陽光発電装置の構造を模式的に示し、（ａ）は平面展開状態を、（ｂ）は巻取り格納状態を示す。 図１（ａ）の上側から見た平面図を示す。 図１（ｂ）の右側から見た正面図を示す。 第２の実施例を示し、（ａ）は平面展開状態を、（ｂ）は巻取り格納状態を示す。 その平面図を示す。 その正面図を示す。 第３の実施例を示す。 その平面図を示す。 その正面図を示す。 第４の実施例を示す。 その平面図を示す。 その正面図を示す。

本発明に係るシート状太陽光発電装置の構造例を、以下、図に基づいて説明する。
なお、本明細書においては、図に明示する左方向を太陽電池の展開方向とし、前方向を台車の移動方向として説明するが、台車の移動は前方向に限定されるわけではない。
実施例１、２は台車と一体的な構造であるが、台車の構造や太陽電池の固定方法等は、これに限定されない。

図１（ａ）にシート状太陽電池１０の展開状態を、図２にこれを上側から見た平面図を示し、図１（ｂ）に太陽電池１０の巻取り格納状態を、図３にこれを右側から見た正面図を示す。
シート状の太陽電池１０は、その一方の端部を走行体２０に設けた巻取り部２１に巻装し、他方の端部を台車３０に固定してある。

走行体２０は、一対の側部２０ａ、２０ａの内側に巻取り部２１と駆動モーター２２、及び外側に一対の駆動輪２６，２６を有し、両側の側部２０ａ、２０ａを連結したシャフト２１ａと同軸になるようにローラー状の巻取り部２１と駆動輪２６を設けてある。
駆動モーター２２で回動する駆動プーリー２３がベルト２４を介してプーリー２５に動力を伝達し、このプーリー２５がシャフト２１ａを介して巻取り部２１と駆動輪２６を回転させる。
駆動モーター２２は、クラッチ等を用いて正転及び逆転制御されていて、この駆動操作により駆動輪２６が正転又は逆転しながら、巻取り部２１から太陽電池１０が巻出し又は巻取りされる。
本実施例は、一方の側部２０ａに駆動モーター２２を取り付けた例であるが、走行体２０の走行を安定させるのに、両側の側部２０ａ、２０ａにそれぞれ駆動モーター２２、２２を設けてもよい。
また、駆動輪２６の走行で相対的に回転する補助輪２７を側部２０ａに設け、さらに一対の側部２０ａ、２０ａを連結する連結部２０ｂを設けて、走行を安定させてもよい。
本実施例においては、走行体２０の遠隔操作等が可能なように、連結部２０ｂ上に走行用バッテリー２８を載置したが、台車３０側に搭載させたバッテリー３３から電力を供給してもよい。

シート状の太陽電池１０は図２に示すように、バネ鋼などを素材とする桟材１２ａ、１２ｂで補強された複数の電池モジュール１１を電気的接続配設してあってもよい。
太陽電池１０は、桟材１２ａ、１２ｂに電池モジュール１１を配設しない隙間１３を設けることで、隙間１３から空気を逃がして空気抵抗を軽減し、平面展開状態を維持しやすくしてもよい。
台車３０は、例えば図１（ｂ）に示すように走行体２０を格納する格納部３１、台車輪３２、バッテリー３３、把持部３４、及びストッパー３５を有する。
格納部３１を形成する下板部３１ａに走行体２０を搭乗させ、上板部３１ｂにバッテリー３３を載置し、下板部３１ａの右端部側にシート状太陽電池１０の一端部を固定する保持部１０ａを設けてある。
太陽電池１０の固定方法や固定位置に特に限定はなく、例えば固定する際に太陽電池１０の桟材１２ａ、１２ｂを利用してもよい。
４つの台車輪３２が、例えば未使用時や太陽電池１０の展開時に走行しないよう、ストッパー３５を設けて台車３０を地面に固定可能とし、移動時には把持部３４を把持して図３に示すように移動できる。
なお、制御盤や配線等を省略したが、制御盤は例えば上板部３１ｂ上に設けてもよい。

本実施例は、太陽電池１０をシート状に展開した際に、風等の影響を受けないように地面ＧＬに沿って展開動作させた例になっている。
この展開方向としては、斜面やレール等に沿って形成してもよい。
シート状太陽電池の幅や長さは、必要とする電力に合わせて設定できるが、本発明は５ｍ以上、あるいは１０ｍ以上の長さに展開するのに有効である。

図４～６は、第２の実施例を示す。
本実施例は、走行体２０を搭乗した台車３０が移動しやすいように軽量化した例であり、走行体２０が駆動モーターや駆動輪を有しない例である。
走行体２０は、軸２１ｂが回転可能に一対の側部４４、４４に保持され、軸２１ｂの外周にシート状の太陽電池１０を巻装する巻取り部２１を有する。
太陽電池１０は、一対の側部４４、４４を連結する連結部４３から張り出した取手部４１を展開方向に引くことで、地面を這うように展開される。
軸２１ｂに連結するように撓みとりハンドル４２を設け、太陽電池１０の撓みを解消できるようにすることで、平面状に展開や巻取り部２１に巻取りやすくなる。
台車３０は、下板部３１ａにバッテリー３３と走行体２０を格納する格納部３６を設け、略半円状の格納部３６は太陽電池１０の撓みを取りやすいよう内側にローラー３７を有する。
台車３０に設けたスロープ３８は蝶番を有して回動し、未使用時や移動時に直立させるように格納部３６に近づけることで、格納した走行体２０が台車３０から飛び出すのを防止する。
また、格納部３６とスロープ３８が対向する位置に、スナップ錠３９を設けて両者を固定してもよい。
本実施例においては、下板部３１ａの左端部側に保持部１０ａを設けたが、この位置に限定されるわけではない。

実施例３，４はプッシュチェーンを用いた例であるが、このプッシュチェーンの構造や格納部の構造等は、これに制限されない。
図７～９に、第３の実施例を示す。
一対の駆動スプロケット５２，５２をシャフト５２ａにて連結し、このシャフト５２ａを介して駆動モーター２２が取り付けられている。
シャフト５２ａと駆動モーター２２との間には、必要に応じてトルクリミッター２２ａを介在させてもよい。
さらには、停電時においても動作させることができるように、手動式のクランクシャフトを連結できるようにしてもよい。
駆動モーター２２は、クラッチ等を用いて正転及び逆転制御されていて、駆動スプロケット５２によりプッシュチェーン５１を直線状に押圧動作させたり、巻取り部を有する格納部５４側に折り曲げながら格納動作させる。
この駆動操作に伴い、シート状太陽電池１０は、平面状態に展開した使用状態と駆動モーター２２及び駆動スプロケット５２にて、プッシュチェーン５１とともに格納部５４側に巻き取られるようにして格納された状態に切り替えることができる。
図７に示した格納部５４は縦長になっているが、ＧＬに沿って横方向でもよく、プッシュチェーンの格納長さや太陽光発電装置の設置場所やスペースに合せて設計できる。

プッシュチェーン５１は、複数のコマ５１ａ，５１ａ，・・・・からなり、隣り合うコマはリンク部材５１ｂ，５１ｂ，・・・・を用いて、リンク連節されている。
図７で説明すると、プッシュチェーン５１の先端側にはアタッチメント５３が連結され、このアタッチメント５３にシート状太陽電池１０の一方の端部１０ｂが取り付けられている。
また、シート状太陽電池１０の両側の端部は、図９に示すようにコマ５１ａに挟み込まれた固定部５１ｃを有し、図７，８に示すようにコマ５１ａとともにシート状の太陽電池が格納部５４に巻き取られる。
アタッチメント５３には、プッシュチェーン５１の直動に追随しやすいように従動輪５３ａが取り付けられている。
なお、この従動輪は、駆動スプロケット５２側の駆動モーター２２に同期させて駆動する駆動輪となっていてもよい。
展開長さが長くなると、それだけシート状太陽電池に撓みが発生しやすくなる。
その場合には、アタッチメント側に引張り方向のスプリングや、巻取り部側にゼンマイバネ等を設けてもよい。
このようにすると、太陽電池をシート状に広げた際に、シートの展開方向に引張り力が作用し、平面状を保持できる。

図１０～１２は、第４の実施例を示し、プッシュチェーン５１の巻取り部（格納部）とは別に、両側の駆動スプロケット５２を連結したシャフト５２ａと同軸になるようにローラー状の巻取り部５５にした例である。
この場合には、シート状の太陽電池の巻取り量と、プッシュチェーンの巻取り量の差を巻取り部５５側で吸収できるようにするのが好ましい。

１０ 太陽電池
２１ 巻取り部
２２ 駆動モーター
２６ 駆動輪
３０ 台車
５１ プッシュチェーン
５３ アタッチメント

Claims (1)

1. 巻取り可能なシート状の太陽電池と、該太陽電池の一方の端部を巻装する巻取り部と、該太陽電池の他方の端部に連結したアタッチメントを有し、
   前記アタッチメントはプッシュチェーンにより前記太陽電池を平面状に展開可能であり、該アタッチメントは駆動輪を有し、該駆動輪は駆動モーターにより制御されていることを特徴とするシート状太陽光発電装置。

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