JPWO2007013389A1 - 発電装置 - Google Patents

Abstract

太陽光の照明としての機能を維持しつつ、太陽エネルギーの有効利用を図る。所定の室内１８と室外とを区画する透明板７に照射する太陽エネルギーを利用して電力を得る発電装置において、前記太陽エネルギーに含まれる可視光線の少なくとも一部を透過可能でかつ前記室内側と室外側との温度差で起電力を生じる薄板状もしくはフィルム状の熱発電モジュール１１が、前記透明板７に設けられている。したがって室内８に入射する光を確保しつつ、その一部を遮ることに伴う熱を利用して電力を得ることができる。

Description

この発明は、太陽から受けるエネルギーによって発電を行うように構成した発電装置に関し、特にガラスなどの透明板に照射する太陽エネルギーを利用して発電を行う装置に関するものである。

太陽光には、紫外線や可視光線ならびに赤外線などの波長の異なる光線が含まれており、そのうちの紫外線は波長が短く、高エネルギーであることにより、従来、光発電素子である太陽電池によって電力として回収することが行われている。また、太陽光に含まれる赤外線は熱線であって熱源として利用できる。そこで、例えば特開２００１−５３３２２号公報に記載された発明では、光発電を行う太陽電池の下側に熱発電素子を設け、その熱発電素子の下側を冷却手段で冷却することにより、光発電と併せて熱発電を行うように構成している。

また一方、太陽光は上記のように熱線を含むから、これが室内もしくは車両の内部に差し込めば、冷房を阻害する要因になる。そのため、特開２００４−１１４９００号公報に記載された発明では、車両を対象とした温度上昇抑制装置において、外気温や日射量、あるいはナビゲーションシステムで求められた太陽の位置などに応じて遮光カーテンを閉じ、あるいは調光ガラスで日射を遮るように構成している。

上記の特開２００１−５３３２２号公報に記載された発明では、熱電素子の裏側を冷却する手段を併設する必要があるから、太陽光線が遮られてしまい、太陽光を導き入れて明るくする窓ガラスなどには使用することができない可能性が高く、この点で改良の余地がある。

また、特開２００４−１１４９００号公報に記載された発明では、冷房もしくはその効率を阻害する太陽光を遮断もしくは減少させることができるが、照射しているエネルギーを遮断してしまうので、その回収や利用を行うことができず、クリーンな自然エネルギーを有効利用する点で改良すべき余地がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、太陽光の照明としての機能を維持しつつ、太陽エネルギーの有効利用を図ることのできる発電装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するためにこの発明は、所定の室内と室外とを区画する透明板に照射する太陽エネルギーを利用して電力を得る発電装置において、前記太陽エネルギーに含まれる可視光線の少なくとも一部を透過可能でかつ前記室内側と室外側との温度差で起電力を生じる薄板状もしくはフィルム状の熱発電モジュールが、前記透明板に設けられていることを特徴とするものである。

また、この発明は、上記の発明において、透過光量を変化させることのできる薄板状もしくはフィルム状の調光材が、前記熱発電モジュールと併せて前記透明板に設けられていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上記の構成に加えて、前記可視光線量が多い場合には、少ない場合に比較して前記調光材の透過光量を減じるように調光材を制御する制御手段が更に設けられていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、車両の車室内と車室外とを区画するウィンドガラスに照射する太陽エネルギーを利用して電力を得る発電装置において、前記ウィンドガラスが、透過光量を変化させることのできる薄板状もしくはフィルム状の調光材と、前記太陽エネルギーに含まれる可視光線の少なくとも一部を透過可能でかつ前記車室内側と車室外側との温度差で起電力を生じ更に前記調光材と熱伝達可能な薄板状もしくはフィルム状の熱発電モジュールとを含み、前記透過光量を前記車両の走行状態に基づいて制御する制御手段を更に備えていることを特徴とするものである。

この発明は、車両における上記の構成において、前記走行状態には、車速、前記車両に対する日射量、前進後退の走行モード、前記車両の変速比の選択範囲を決めるシフトモード、自車両位置と併せて予め記憶している走行環境、外部から伝送される走行環境の少なくともいずれかを含むことを特徴とする発電装置である。

この発明は、上述したいずれかの構成において、前記調光材は、熱線の吸収率を調整可能な調光ガラスによって構成され、前記制御手段は、前記吸収率を増大させて前記透過光量を低下させるように構成されていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上述したいずれかの構成において、前記調光材は、前記透明板もしくはウィンドガラスにおける太陽光の入射側とは反対側に設けられた光反射層を含み、かつ熱線の反射率を調整可能な調光ガラスによって構成され、前記制御手段は、前記反射率を増大させて前記透過光量を低下させるように構成されていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上述したいずれかの構成において、前記調光材が前記熱発電モジュールに対して室外側と室内側とのいずれか一方もしくは車室外側と車室内側とのいずれか一方に配置されるとともにその熱発電モジュールの高温側の面が前記調光材に熱伝達可能に接続されて、前記熱発電モジュールが調光材側の温度と室内側と室外側との温度差もしくは車室内側と車室外側との温度との差に基づいて起電力を生じるように構成されていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上述したいずれかの構成において、太陽光線を受けて光電変換により起電力を生じる薄板状もしくはフィルム状の光発電モジュールが、前記透明板もしくはウィンドガラスに更に設けられていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上記の光発電モジュールを備えている構成において、前記光発電モジュールは、前記調光材に熱伝達可能に配置されていることを特徴とする発電装置である。

この発明は、上記の構成において、前記光発電モジュールの温度が高い場合には、低い場合に比較して、調光材の透過光量を増加させる手段を更に備えていることを特徴とする発電装置である。

この発明によれば、室内外を区画する透明板に、可視光線の少なくとも一部を透過可能な薄い板状もしくはフィルム状の熱発電モジュールが取り付けられている。したがって太陽光線は、室内を照らす光源となるとともに、太陽光に含まれる熱線によって熱発電モジュールが加熱されて電力を生じ、太陽エネルギーを回収することができる。

また、この発明によれば、前記透明板に取り付けられている調光材によって室内への透過光量を変化させることができ、室内を例えば冷房している場合には、透過光量を減じることにより、冷房効率を向上させることができると同時に、調光材で太陽光の一部を遮ることによる熱を利用して、前記熱発電モジュールによる発電量を増大させることができ、その結果、冷房時などでの全体としての熱効率を向上させることができる。

この発明によれば、昼間などの可視光線の光量が多い場合には、制御手段が、前記透過光量を減じるように調光材を制御する。その場合、室内に入る可視光線の量が相対的に少なくなるが、透明板に照射する可視光線量が全体として多いので、室内から外部への視認性に支障が生じることはなく、また冷房を行っている場合にはその冷房効率の低下要因を低減できる。そして、調光材で光の一部を遮ることにより、その光が熱に変わり、これを利用して熱発電モジュールが発電を行うので、太陽エネルギーの回収効率を向上させることができる。

この発明によれば、車室の内外を仕切るウィンドガラスを透過する光量が制御手段によって制御され、またウィンドガラスの熱を利用して熱発電モジュールが発電を行う。しかも、その透過光量の制御が走行状態に基づいて制御される。そのため、例えば、日射量が多い場合には、透過光量を減じて車室内の冷房効率を向上させると同時に、太陽光の一部を遮ることによるウィンドガラスの熱を利用して熱発電モジュールにより電力を得ることができる。その結果、全体としてのエネルギー効率が良好になる。

上記の走行状態として各種の情報の少なくともいずれかが含まれているから、温度や天候などの車両の周囲の状況に応じた効率の良いエネルギー回収を行い、また車室内からの視認性を確保することが可能になる。

この発明では、透過光量を減じる場合、調光ガラスが太陽光を吸収する。それに伴って調光ガラスの温度が上昇し、その熱を利用して熱発電モジュールが発電を行うので、太陽エネルギーを有効に回収し、利用することができる。

この発明によれば、熱線の反射率を増大させると、車室内への熱線の透過を減じて車室の冷房効率を向上させることができ、同時に調光ガラスに熱がたまり、これを利用して熱発電モジュールが発電を行うので、太陽エネルギーを有効に回収し、利用することができる。

この発明の構成において、調光材が太陽光の少なくとも一部を遮れば、これが熱となってその温度が上昇する。熱発電モジュールがこの調光材に熱伝達可能に接触する一方、発電時のいわゆる冷却側が室外側と室内側とのいずれか一方もしくは車室外側と車室内側とのいずれか一方に位置しているので、熱発電モジュールが調光材と室内温度あるいは室外温度との差もしくは車室内温度あるいは車室外温度との差に基づいて発電を行う。すなわち、調光材の調光機能に伴う発熱を有効に利用して太陽エネルギーを有効に回収し、利用することができる。

また、この発明によれば、光発電モジュールが太陽光を利用して光電変換により発電を行うので、太陽エネルギーにおける熱エネルギーだけでなく、光エネルギーを有効に回収し、利用することができる。

そして、この発明によれば、光電変換によって光発電モジュールが発熱した場合、その熱が調光材に伝達され、さらにその調光材の熱を熱発電モジュールが利用して発電を行う。そのため、外部に放出する熱量が少なくなって、全体としてのエネルギー回収効率を向上させることができる。

さらにこの発明によれば、光発電モジュールの温度が高い場合には、その透過光量を相対的に増大させるから、光発電モジュールの温度が過剰に高くなることを防止もしくは抑制し、光発電モジュールの温度を発電効率が良い温度に設定することができる。それに伴って、調光材から熱を受ける各発電モジュールが破損したり、耐久性が低下したりすることを未然に防止もしくは抑制でき、また発電効率を向上させることができる。

この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスの例を模式的に示す断面図である。 この発明で対象とする車両の一例を示す側面図である。 その車両における受電側コイルと受電側蓄電装置の配置例を示す模式図である。 その車両のフロントドアの構成を模式的に示す図である。 発電モジュールから蓄電装置に到る給電系統および制御系統の一例を示すブロック図である。 その車両における調光モジュールおよび各発電モジュールの制御系統および制御のための情報の例を示すブロック図である。 この発明に係る発電装置における調光モジュールを日射量およびトンネルの有無に基づいて制御する制御例を示すフローチャートである。 この発明に係る発電装置における調光モジュールの透過率を車両の走行状態もしくは走行環境に基づいて複数に設定する制御例を示すフローチャートである。 前進走行時にフロントガラスおよびフロントドアガラスについての透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 前進走行時にハッチバックドアガラスおよびリヤドアガラスについての透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 後進走行時に透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 信号による停車以外の停車時に透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 信号による停車時にフロントガラスおよびフロントドアガラスについての透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 信号による停車時にハッチバックドアガラスおよびリヤドアガラスについての透過率を算出するためのマップの例を示す図である。 モジュール温度を推定するために使用するマップの一例を示す図である。 モジュール温度に基づいて透過率を設定するために使用するマップの一例を示す図である。 送電側コイルから受電側コイルに送電する制御例を示すフローチャートである。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスの他の例を模式的に示す断面図である。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスの更に他の例を模式的に示す断面図である。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスのまた更に他の例を模式的に示す断面図である。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスのまた他の例を模式的に示す断面図である。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスの更に他の例を模式的に示す断面図である。 この発明に係る発電装置で使用する調光モジュールおよび発電モジュールを備えたウィンドガラスの他の例を模式的に示す断面図である。

この発明の発電装置は、太陽光を受ける各種の設備や装置に適用できる。特に、車両に用いることによりその燃費や排ガスを好適に改善することができ、したがって以下の例では、車両に用いた場合を説明する。その車両１の一例を図２、図３、図４に示してあり、ここに示す車両１は、左右のフロントドア２と、その後ろ側の左右のスライド式リヤドア３と、リヤ側のハッチバックドア４とのいわゆるファイブドア型のワンボックスカーであり、それぞれのドア２，３，４にこの発明の透明板に相当するウィンドガラス５が設けられている。さらに、運転席の前面といわゆるサンルーフの一部とにウィンドガラス５が設けられている。

これらのウィンドガラス５は、車室の内外を仕切る機能以外に、透過光量を調整する機能と、発電機能とを有している。そのための構成の一例を図１に模式的に示してある。ここに示す例は、いわゆる三層構造のものであって、少なくとも可視光線を透過可能なガラス７の車室８側の面に、この発明の調光材に相当する調光モジュール９が設けられている。この調光モジュール９は、従来知られている調光ガラスと同様に、電圧を印加することにより透明度が低下して、車室８の外部から内部への透過光量が減じられる構成、あるいはそれと同様の機能を奏するものであって、薄板状もしくはフィルム状に形成されて、ガラス７の車室８側の面に積層され、あるいは貼り付けられている。なお、調光モジュール９としては、電圧を印加することにより透明度が高くなるものを使用してもよい。

さらに、最も車室８側には、光発電モジュール１０と熱発電モジュール１１とが設けられている。これらのモジュール１０，１１は、透光性のある薄板状もしくはフィルム状をなすものであって、光発電モジュール１０は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを主体として構成され、太陽光などの光を受けることにより起電力を生じるように構成されている。これは、いわゆる透明な太陽電池であり、透明なガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの合成樹脂の表面にＴｉＯ2やＺｎＯなどの薄膜電極を形成した構造であり、従来開発されているものを利用できる。

また、熱発電モジュール１１は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを主体として構成され、その表裏両面側の温度差に基づいて、すなわち熱エネルギーを受けることにより、起電力を生じるように構成されている。これは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の技術を応用し、電極の素材を選択することにより従来知られている方法で製造できる。

なお、これらのモジュール１０，１１の積層の順序は、図示の例に限定されず、いずれがガラス７側であってもよい。また、光発電機能と熱発電機能との両方を兼ね備えた複合構造のものであってもよい。なお、光発電モジュール１０は、有機材料を主体として構成されたものを使用してもよい。

各発電モジュール１０，１１で発電された電力は、車両１に搭載されている受電側蓄電装置１２で蓄えるように構成されている。各ドア２，３，４の発電モジュール１０，１１からその受電側蓄電装置１２に対して電力を供給するために、送電側コイル１３と受電側コイル１４とが用いられている。すなわち、各ドア２，３，４において、ボディーの所定箇所に対向する位置には、図３および図４に示すように、送電側コイル１３が配置され、上記の発電モジュール１０，１１がこの送電側コイル１３に接続されている。また、ボディーにおいて、この送電側コイル１３に対向する位置に、送電側コイル１３と対をなす受電側コイル１４が設けられている。なお、図４において、符号１５は外部パネルを示し、符号１６はドアパネルを示し、さらに符号１７はドアロック機構を示す。

上記の各コイル１３，１４を介した充電のための制御系統を図５にブロック図で示してある。各ドア２，３，４には上記の発電モジュール１０，１１に接続された送電側蓄電装置１８と、その送電側蓄電装置１８と送電側コイル１３との間に介装された送電回路制御装置１９とが設けられている。その送電側蓄電装置１８は、発電モジュール１０，１１によって発生した電力を一時的に蓄えるための装置であって、二次電池もしくはキャパシタによって構成されている。また、送電回路制御装置１９は、送電側蓄電装置１８から出力した直流を交流に変換して送電側コイル１３に供給するとともに、必要に応じて電圧や電流を制御するように構成されている。

一方、受電側コイル１４は、受電回路制御装置２０を介して受電側蓄電装置１２に接続されている。上記の送電側コイル１３に交流電流を流すことにより受電側コイル１４に誘導起電力が生じるので、受電回路制御装置２０は、受電側コイル１４に生じた交流を直流に変換するとともに、必要に応じて電圧あるいは電流を制御して受電側蓄電装置１２に充電するように構成されている。この受電側蓄電装置２１は、前述した送電側蓄電装置１８と同様に、二次電池あるいはキャパシタであってよい。そして、この受電側蓄電装置１２は、電圧制御装置２１を介して蓄電池（バッテリー）２２に接続されている。この電圧制御装置２１は、受電側蓄電装置１２から出力する電圧を、蓄電池２２に充電するための電圧に調整するためのものである。また、蓄電池２２は、車両１の全体の電源となるものであって、ここからスタータモータやヘッドライト、室内灯、ワイパーモータなどの電気機器に電力を供給するようになっている。

したがって、上記の送電側コイル１３と受電側コイル１４とを用いて各ドア２，３，４の発電モジュール１０，１１から受電側蓄電装置１２に電力を供給するように構成すれば、各ドア２，３，４とボディーとの間に電力供給用のハーネスを配索する必要がなく、またグロメットなどによる防水・防塵処理を施す必要がなくなる。その結果、車両の軽量化や組み立て性の向上を図ることができる。

上記の調光モジュール９による透過光量、および光発電モジュール１０ならびに熱発電モジュール１１の各発電量を制御する制御装置２３が設けられている。この制御装置２３による制御系統を図６に示してある。その制御装置２３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、各種の入力情報や予め記憶している情報に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて各モジュール９，１０，１１に指示信号を出力するように構成されている。

その演算に使用される情報の例を挙げると、車両１に照射される太陽光の量（もしくは強度）の検出値である日射量センサ情報２４が制御装置２３に入力されている。また、ナビ（ＮＡＶＩ）情報２５およびインフラ情報２６が制御装置２３に入力されている。ナビ情報２５は、車載のナビゲーションシステムによって得られる情報であって、現在時点や走行予定路における自車両の位置（緯度および経度）や高度、登降坂路の区別、一般道路と高速道路と区別、市街地と郊外との区別、直線道路とワインディング路との区別などの情報である。これは、地図上の位置に対応させて予め記憶している情報や人工衛星から受信した情報であってよい。

一方、インフラ情報２６は、ナビゲーションシステムと併せて車両１に搭載され、道路情報を出力するビーコンまたはサインポスト、あるいはＶＩＣＳ（ビークル・インフォメーション＆コミュニケーション・システム）、ＳＳＶＳ（スーパー・スマート・ビークル・システム）などの地上設置情報伝達システムから発信される電波を受信する受信システムで得られる情報である。この情報には、渋滞、工事中、積雪、土砂崩れ、河川の増水、通行止め、落石、倒木、交差点での停止車両、人や動物の存在、接近している前方交差点の信号機の表示（赤色、黄色、青色の別）、前方踏切の信号機や遮断機の動作状態、これらの信号機の表示もしくは遮断機の動作状態などが切り替わるまでの時間などが含まれる。

さらに、車両１の速度を検出する車速センサ（図示せず）で得られた車速センサ情報２７およびエンジン回転角センサ情報２８、アクセルペダルセンサ情報２９、ブレーキペダルセンサ情報３０、駐車ブレーキセンサ情報３１、シフトポジションセンサ情報３２などが、制御装置２３に入力されている。これらの情報に基づいて、車両１が停車中か否か、前進状態か否か、加速中もしくは減速中か否かなど、車両１の走行状態を判断することができる。

この発明に係る上記の発電装置では、前記制御装置２３を介して以下に説明する発電制御が実行される。図７はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、日射量センサ情報２４およびナビ情報２５ならびにインフラ情報２６が読み込まれる（ステップＳ１）。ついで、その読み込まれた日射センサ情報２４に基づいて太陽光の照射量が予め定めた判定値αより多いか否かが判断される（ステップＳ２）。この判定値αは、一例として、晴天時の日没前における照射量程度の値であり、したがって他の情報に基づく昼間か否かの判断あるいは晴天か否かの判断に置き換えることもできる。

ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、トンネル内を走行しているか否か、あるいはトンネル内に直ちに進入するか否かが判断される（ステップＳ３）。これは、太陽光の照射量が多い状態であっても車両１が日陰に入っているか否か、あるいは日陰に入るか否かの判断であり、上述したナビ情報２５に基づいて判断することができる。

トンネル内を走行しないこと、すなわち日陰に入らないことによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、調光モジュール９を作動させる（ステップＳ４）。すなわち、調光モジュール９に電圧を印加するなどのことによって透過光量を減少させる。その結果、車室８内に入り込む光量が少なくなるので、車室８内の冷房を行っている場合には、その冷房効率を向上させることができる。また、その場合、調光モジュール９で透過光量が減じられても、日射量が多くて車室８の外部が明るいから、ウィンドガラス５を介した視認性が損なわれることはない。

そして、その状態で光発電モジュール１０を作動させて光発電を実行する（ステップＳ５）。その光発電モジュール１０は、調光モジュール９で減じられた光を受けて起電力を生じる。したがって、その発電量が低下するものの、発熱量も低下するので、その温度上昇を抑制して発電効率の悪化を抑制でき、また耐久性の低下を抑制することができる。

また併せて、熱発電モジュール１１を作動させる（ステップＳ６）。熱発電モジュール１１における調光モジュール９側の面は、太陽光に含まれる赤外線などの熱線を受けて温度が相違的に高くなることに加えて、調光モジュール９が入射光の一部を遮ることによる熱が伝達されて温度が高くなる。こうして熱発電モジュール１１における調光モジュール９側の温度と車室８側の温度との差が大きくなり、その温度差に基づいて熱発電が行われるので、熱発電効率もしくは熱発電量が増大する。すなわち、調光モジュール９で照射光の一部を遮ることに伴って生じる熱を発電に利用することができる。

一方、照射量が判定値α以下であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、調光モジュール９を作動させることなく、直ちにステップＳ５およびステップＳ６に進んで、光発電および熱発電を実行する。したがってウィンドガラス５の透過光量が相対的に多くなるので、視認性が損なわれることはない。また、調光モジュール９が光を遮らないので、その温度が特には上昇しないが、光発電モジュール１０に到達する光量が相対的に増大するので、光発電量が多くなり、太陽エネルギーの回収率の低下を防止もしくは抑制できる。

上述した制御の例は、調光モジュール９を作動・非作動の二つの状態に切り替えるように構成した例であるが、この発明では、調光モジュール９による透過光量すなわち透過率を、車両の走行状態（走行環境）に応じて複数に変化させるように構成してもよい。その例を図８にフローチャートで示してある。この制御例では、先ず、図６に示す各情報、すなわち日射量センサ情報２４、ナビ情報２５、インフラ情報２６、車速センサ情報２７、エンジン回転角センサ情報２８、アクセルペダルセンサ情報２９、ブレーキペダルセンサ情報３０、駐車ブレーキセンサ情報３１、シフトポジションセンサ情報３２が読み込まれる（ステップＳ１１）。これらの情報のうち車速センサ情報２７に基づいて車両１が停車中か否かが判断される（ステップＳ１２）。

車速が所定値以上であることによりステップＳ１２で否定的に判断された場合には、後進段を設定するＲ（リバース）ポジションが選択されているか否かが判断される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３で否定的に判断された場合には、調光モジュール９の透過率Ｉが算出される（ステップＳ１４）。この透過率Ｉの算出は、一例としてマップに基づいて行うことができ、そのマップの例を図９および図１０に示してある。

図９は、フロントガラスおよびフロントドアガラスにおける調光モジュール９の透過率を算出するためのマップを示しており、車速と日射量とをパラメータとして透過率Ｉを求めるように構成され、車速が速いほど、また日射量が少ないほど大きい透過率となるようになっている。日射量が少ない場合には、光を透過し易くして視認性を確保するとともに光発電を促進するためである。

これに対して図１０は、リヤドアガラスおよびハッチバックドアガラスにおける調光モジュール９の透過率Ｉを求めるためのマップであって、図９に示すマップと比較して透過率が全体として小さく設定されている。これは、フロントガラスおよびフロントドアガラスとは異なり、一定の視認性が確保できればよく、車内への進入熱を低下し冷房効率を向上させるとともに熱発電量を増加させるためである。

図８に示すフローチャートのステップＳ１３で肯定的に判断された場合、すなわちＲポジションが設定されていて車両１が後進走行しており、あるいは後進走行する状態にある場合、透過率IIが算出される（ステップＳ１５）。図１１はその透過率IIを算出するためのマップの一例を示しており、これは全てのガラス５についての透過率IIを求めるようになっており、日射量の増大に応じて透過率IIが僅かずつ減少するように設定されている。後進走行時は、全てのガラスについて視認性を確保する必要があるため、透過率を大きくして光を透過し易くするためである。

また、車両１が停止していることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、ナビ情報２５および／またはインフラ情報２６に基づいて、信号で停車しているか否かが判断される（ステップＳ１６）。この判断は、要は、車両１の停止の形態、すなわち一時的な停止か、ある程度長い時間の駐車かの判断と等しく、したがって駐車ブレーキセンサ情報３１に基づく判断に置き換えてもよく、あるいはインフラ情報２６のうちの渋滞情報などに置き換えてもよい。

このステップＳ１６で否定的に判断された場合、すなわち信号に基づく一時的な停車ではなく、しばらくの間は走行しない停車である場合には、透過率IIIが算出される（ステップＳ１７）。図１２はその透過率IIIを求めるためのマップの一例を示しており、前述した図１１に示すマップと同様に、日射量をパラメータとしたマップであって、日射量の増大に応じて透過率IIIが僅かずつ小さくなるように構成されているが、その値は、前述したＲポジションが選択されている場合の図１１に示すマップでの値よりかなり小さく設定されている。車両１が停車し続けるので視認性を確保する必要性が低く、また太陽光により車室８内の温度が上昇することを可及的に抑制する必要があるからである。

これとは反対に、停止信号に基づいて車両１が一時的に停車していれば、ステップＳ１６で肯定的に判断され、透過率IVが算出される（ステップＳ１８）。この場合も、前述した前進走行の場合と同様に、フロントガラスおよびブロンドドアガラスについてのマップ（図１３）と、リヤドアガラスおよびハッチバックドアガラスについてのマップ（図１４）とが用意され、これらのマップに基づいて透過率IVを求めるようになっている。これら図１３および図１４に示す各マップは、日射量と日射角（太陽の高さ）とをパラメータとして透過率IVを設定したマップであって、日射量が多いほど透過率IVが小さくなり、また日射角（太陽の位置）が高いほど透過率IVが小さくなるように構成されている。日射量が多ければ、車室８内への入射光を少なくして冷房効率を向上させる必要があることに加えて、透過率IVが小さくても視認性が特に損なわれる可能性が小さいからである。また、日射角が大きければ、単位面積あたりの光量が多いから、日射量が多い場合と同様に、透過率IVを相対的に小さくしたのである。

上述のようにして車両１の走行状態もしくは走行環境に基づいて、調光モジュール９の透過率を求めた後、それぞれに応じて調光モジュール９を作動させる（ステップＳ１９）。そして、前述した図７の制御例と同様に、その状態で光発電モジュール１０を作動させ（ステップＳ２０）、また熱発電モジュール１１を作動させる（ステップＳ２１）。

したがって、図８に示すように制御することにより、車両１の実際の走行状態や走行環境を取り込んで透過光量や熱発電および光発電を行うことができ、また熱発電と光発電との相対的な割合を設定することができる。さらにはウィンドガラス５を介した視認性を調整することができる。そのため、視認性を損なうことなく車室８への入射光量を制御して冷房効率を向上させ、また同時に熱発電を行い、その結果、全体としてのエネルギー効率や太陽エネルギーの回収効率を向上させることができる。

上述したように、ウィンドガラス５の透過率は、光発電効率や熱発電効率あるいは視認性に影響するだけでなく、各発電モジュール１０，１１の温度にも影響する。すなわち、十分な太陽光線が照射している状態で透過率を下げると、ウィンドガラス５に熱が溜まって各発電モジュール１０，１１の温度が高くなるが、その温度が高くなりすぎると、特に光発電モジュール１０の発電効率が低下してしまう。そこで、この発明では、ウィンドガラス５の透過率を上述した車両の走行環境に限らず、各発電モジュール１０，１１の温度に基づいて設定することとしてもよい。

具体的には、先ず、各発電モジュール１０，１１の温度、もしくはこれを組み込んであるウィンドガラス５の温度を検出する。この温度検出は、各発電モジュール１０，１１もしくはウィンドガラス５に温度センサ（図示せず）を設けて行ってもよく、あるいは日射量もしくは外気温度と車速とから推定することにより行ってもよい。図１５には、日射量もしくは外気温度と車速とに基づいてモジュール温度を推定するために使用するマップの一例を示してある。この図１５に示すように、日射量が多いほど、もしくは外気温度が高いほど、また低車速ほど、モジュール温度は高く推定される。

こうして各発電モジュール１０，１１もしくはウィンドガラス５の温度が検出されると、その温度に基づいて、ウィンドガラス５の透過率が設定される。具体的には、モジュール温度が高い場合には、低い場合に比べて、透過率が大きくされる。図１６は、その透過率を設定するために使用するマップの一例を示しており、モジュール温度が高いほど、また日射量が多いほど、透過率を大きい値とするように構成されている。すなわち、ウィンドガラス５の透過光量を多くするように構成されている。

したがって、各発電モジュール１０，１１もしくはこれを組み込んであるウィンドガラス５の温度が高い場合、あるいは高くなる状況にある場合には、太陽光線がウィンドガラス５を透過しやすくなる。それに伴ってウィンドガラス５に熱が溜まりにくくなるから、発電モジュール１０，１１の温度上昇が抑制されて効率の良い発電を行うことができる。このようにモジュール温度に基づいて透過率すなわち透過光量を制御する手段が、この発明における調光材の透過光量を増加させる手段に相当する。

さらに、光発電モジュール１０と熱発電モジュール１１とを熱伝達可能に配置してあるので、日射量が多い場合には、透過率を低下させて光発電量を抑制することにより光発電モジュール１０の温度上昇やそれに伴う発電効率の低下を抑制でき、同時に熱発電によってその熱を電力に変換するので、この点でも太陽エネルギーの回収効率を向上させることができる。そして、光発電モジュール１０の温度が過剰に高くなることがないので、その耐久性を向上させることができる。

ところで、上述した発電装置では、送電側コイル１３と受電側コイル１４とを用いてドア側からボディー側に送電するように構成されている。したがって、その送電効率を良好にするために図１７に示すように制御することが好ましい。図１７において、先ず、前述したドアロック機構１７からのドアロック信号を読み込み（ステップＳ３１）、その信号に基づいてドア２，３，４が閉じているか否かが判断される（ステップＳ３２）。

このステップＳ３２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これに対してステップＳ３２で肯定的に判断された場合には、閉状態のドア２，３，４についての送受電装置を作動させる（ステップＳ３３）。すなわち、そのドア２，３，４についての送電側コイル１３と受電側コイル１４との間で電磁誘導を生じさせて電力を送電する。したがって、このように制御すれば、各コイル１３，１４の相対距離が最も短い状態で送電を行うことができるので、電力損失を防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明における調光材の種類およびそのガラスおよび発電モジュールとの組み合わせの仕方は、適宜に選択してよく、その例を挙げると以下のとおりである。図１８に示す例は、ガラス７の車室８側の面（以下、内面と記す）に、熱線反射型調光モジュール９Ａを貼り付け、さらにその内面側に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を貼り付けた例である。このような構成であれば、反射率を大きくして透過光量を相対的に低下させた場合、調光モジュール９Ａおよびガラス７に熱が集約されるので、この熱を利用して熱発電モジュール１１による発電効率を向上させることができる。

図１９に示す例は、ガラス７の内面に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を貼り付ける一方、ガラス７の外面に熱線吸収型調光モジュール９Ｂを貼り付けた例である。このような構成であれば、吸収率を大きくして透過光量を相対的に低下させた場合、調光モジュール９Ｂおよびガラス７に熱を蓄え、この熱を利用して熱発電モジュール１１による発電効率を向上させることができる。

図２０に示す例は、合わせガラスの構造に構成した例である。すなわち、外側ガラス７Ａの内面に熱線反射型調光モジュール９Ａを配置し、この調光モジュール９Ａと内側ガラス７Ｂとの間に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を挟み込んで構成されている。これは、換言すれば、上記の図１８に示す構成において、車室８側に内側ガラス７Ｂを追加した構成であり、したがって図１８に示す例と同様に熱発電モジュール１１の発電効率を向上させることができる。

さらに、図２１に示す例は、合わせガラス構造としたものであって、外側ガラス７Ａの外面に熱線吸収型調光モジュール９Ｂを貼り付けるとともに、そのガラス７Ａの内面に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を貼り付け、さらにこの熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を挟み付けるように内側ガラス７Ｂを設けたものである。これは、換言すれば、上記の図１９に示す構成において、車室８側に内側ガラス７Ｂを追加した構成であり、したがって図１９に示す例と同様に熱発電モジュール１１の発電効率を向上させることができる。

そして、この発明では、図２２に示すように、ガラス７の内面に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を貼り付けるとともに、その内面側に熱線反射型調光モジュール９Ａを貼り付けた構成、あるいは図２３に示すように、ガラス７の外面に熱線吸収型調光モジュール９Ｂを貼り付けるとともに、その外面側に熱発電モジュール１１および光発電モジュール１０を貼り付けた構成としてもよい。このような構成とした場合、調光モジュール９が熱線を吸収して調光を行うことにより、調光モジュール９で発熱し、その温度が上昇することがある。その場合、熱発電モジュール１１の車室８側の温度が車室外側の温度より高くなる。特に冬季においては外気温度が低くなるので、車室８側の温度と車室外側の温度との差が大きくなる。熱発電モジュール１１は外気と車室８の温度の差に加えて、上記のような調光に伴う温度差（すなわち熱）を有効に利用して発電を行い、またその発電効率が向上する。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、走行状態を示す情報として車両の変速比の選択範囲を決めるシフトモードを採用してもよい。例えば最大変速比より小さい変速比を発進時の変速比とするいわゆるスノーモードが選択されている場合には、透過光量を減少させる制御に入らず、それ以外のモードが選択されている場合に、上述したいずれか制御に入るように構成してもよい。また、この発明は、車両に限らず、サンルームや温室などの固定施設に適用してもよい。そして、この発明では、ガラスに熱発電モジュールのみを取り付けた構成としてもよい。

Claims (12)

1. 所定の室内と室外とを区画する透明板に照射する太陽エネルギーを利用して電力を得る発電装置において、
   前記太陽エネルギーに含まれる可視光線の少なくとも一部を透過可能でかつ前記室内側と室外側との温度差で起電力を生じる薄板状もしくはフィルム状の熱発電モジュールが、前記透明板に設けられていることを特徴とする発電装置。
2. 透過光量を変化させることのできる薄板状もしくはフィルム状の調光材が、前記熱発電モジュールと併せて前記透明板に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記可視光線量が多い場合には、少ない場合に比較して前記調光材の透過光量を減じるように調光材を制御する制御手段が更に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
4. 車両の車室内と車室外とを区画するウィンドガラスに照射する太陽エネルギーを利用して電力を得る発電装置において、
   前記ウィンドガラスが、透過光量を変化させることのできる薄板状もしくはフィルム状の調光材と、前記太陽エネルギーに含まれる可視光線の少なくとも一部を透過可能でかつ前記車室内側と車室外側との温度差で起電力を生じ更に前記調光材と熱伝達可能な薄板状もしくはフィルム状の熱発電モジュールとを含み、
   前記透過光量を前記車両の走行状態に基づいて制御する制御手段を更に備えていること
   を特徴とする発電装置。
5. 前記走行状態には、車速、前記車両に対する日射量、前進後退の走行モード、前記車両の変速比の選択範囲を決めるシフトモード、自車両位置と併せて予め記憶している走行環境、外部から伝送される走行環境の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。
6. 前記調光材は、熱線の吸収率を調整可能な調光ガラスによって構成され、
   前記制御手段は、前記吸収率を増大させて前記透過光量を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
7. 前記調光材は、前記透明板もしくはウィンドガラスにおける太陽光の入射側とは反対側に設けられた光反射層を含み、かつ熱線の反射率を調整可能な調光ガラスによって構成され、
   前記制御手段は、前記反射率を増大させて前記透過光量を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
8. 前記調光材が前記熱発電モジュールに対して室外側と室内側とのいずれか一方もしくは車室外側と車室内側とのいずれか一方に配置されるとともにその熱発電モジュールの高温側の面が前記調光材に熱伝達可能に接続されて、前記熱発電モジュールが調光材側の温度と室内側と室外側との温度差もしくは車室内側と車室外側との温度との差に基づいて起電力を生じるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の発電装置。
9. 太陽光線を受けて光電変換により起電力を生じる薄板状もしくはフィルム状の光発電モジュールが、前記透明板もしくはウィンドガラスに更に設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の発電装置。
10. 前記光発電モジュールは、前記調光材に熱伝達可能に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発電装置。
11. 前記光発電モジュールの温度が高い場合には、低い場合に比較して、調光材の透過光量を増加させる手段を更に備えていることを特徴とする請求項１０に記載の発電装置。
12. 前記光発電モジュールは、前記熱発電モジュールよりも室外側に配置されていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の発電装置。

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