(57)【要約】      （修正有）【課題】屋外の様に汚れや積雪等の影響を受けず、屋内にあっても屋外に匹敵する電力を出力できる太陽光発電システムを提供する。【解決手段】光発電シートＢを屋内に具備する発電システムであって、太陽光を取り入れ光発電シートＢへ導くルーバー状の導光手段１を備える屋内発電システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光発電シートを屋内に具備する発電システムであって、太陽光を取り入れ前記光発電シートへ導くルーバー状の導光手段を備えることを特徴とする屋内発電システム。
【請求項２】
前記導光手段は、反射鏡又はレンズであることを特徴とする請求項１に記載の屋内発電システム。
【請求項３】
前記光発電シートは、色素増感型、アモルファス、又は有機系の光発電シートであることを特徴とする前記請求項１又は請求項２に記載の屋内発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに関するものであって、特に、屋内において太陽光を受光する屋内発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電システムは、屋外に太陽光発電パネルを設置し、その出力を主に屋内に取り入れるものである。
屋外の設置箇所としては、余剰地、屋根、窓（例えば、下記特許文献１参照。）が挙げられるが、いずれにあっても、屋外は光発電パネルの表面に汚れが付着しやすく、積雪等の影響も受け易い反面、受光面の清掃も容易ではないという問題がある。
そこで、光発電パネルの表面に汚れ等が付着し難い屋内における光発電システム（例えば、下記特許文献２参照。）も案出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１７１６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１０８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、室内に差し込む太陽の間接光や照明だけでは光量不足のため発電効率が低く、十分な電力を得ることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、屋外の様に汚れや積雪等の影響を受けず、屋内にあっても屋外に匹敵する電力を出力できる太陽光発電システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明による屋内発電システムは、光発電シートを屋内に具備する発電システムであって、太陽光を取り入れ前記光発電シートへ導くルーバー（Louver）状（ブラインド、鎧戸、及びガラリへの利用を含む）の導光手段を備えることを特徴とする。尚、前記光発電シートについては、可撓性や柔軟性(以下、フレキシブル性と記す。)の有無を問わない。
【０００７】
前記導光手段は、反射鏡又はレンズ（プリズムを含む。）で構成することができる。
前記光発電シートは、色素増感型、アモルファス、又は有機系のものを採用することが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による屋内発電システムによれば、光発電パネルが屋外で設置されたシステムの様に汚れや積雪等の影響を受けず、様々な外的影響による受光性能や機能劣化を回避しながらも、実用的な光量を光発電シートへ導くことで、屋内にあっても屋外に匹敵する電力を出力でき、且つ出力を屋外から屋内に取り入れる配線も不要となる。
屋内発電システムによれば、特に、高温多湿による影響も受け難く、光発電シートの寿命は、従来の屋外発電システムと比して、概ね１．５倍以上ともなる。
日本海側の様な積雪地域では、積雪により屋外発電による発電量が０であっても、積雪による太陽散乱光を採光することで、屋内においてより高い発電効率を得ることも可能となる。
【０００９】
又、窓等に設置された目隠し機能も有するルーバー状の動向手段を介して太陽光を採光し屋内で光発電が行えることから、屋外から屋内を見られることを回避しながら窓等に面する空間ごとに所望電源の一部を確保することができ、従来の屋根に設置された光発電パネルと複数の空間に配された光発電シートを併用すれば、比較的小さな家屋にあっても、家屋が備える開口部の数量に応じて、従来、実際の屋根面積だけで確保できた発電量を超える電力を光発電のみで賄うことが可能となる。
殊に、２フロアー以上のオフィスビルにあっては、複数フロアの窓から採光して屋内発電をすることにより、当該ビルの屋外や屋上に設置した場合と比較して、同等以上の発電量を確保することが可能となる。
【００１０】
更に、色素増感型の光発電シートを採用すれば、比較的高い発電効率と、屋内に配置しても違和感の無い所望の意匠を施すことも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による屋内発電システムの一例を示す説明図である。
【図２】本発明による屋内発電システムの一例を示す説明図である。
【図３】従来の屋内発電システムの一例を示す説明図である。
【図４】本発明による屋内発電システムに用いられる導光手段の一例を示す側面図である。
【図５】本発明による屋内発電システムに用いられる導光手段の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明による屋内発電システムに用いられる導光手段の一例を示す側面図である。
【図７】本発明による屋内発電システムに用いられる導光手段の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による屋内発電システムの実施の形態を、その製造方法とともに図面に基づき詳細に説明する。
図１及び図２に示す屋内発電システムは、光発電シートを屋内に具備する発電システムであって、太陽光を受けて反射光又は屈折光を屋内へ取り入れると共に、それを前記光発電シートへ導くルーバー状の導光手段１を備えるものである。
【００１３】
前記光発電シートは、色素増感型の光発電シート（以下、色素増感型シートと記す。）を採用し、壁面や天井等の空きスペースに固定する場合にあっては硬直性を有する光発電シートとして構成しても良いし、壁面や天井等に壁紙の様に貼着する場合にあっては、フレキシブル性を有するセルフィルムとして構成しても良い（例えば、特開２０１１−２０４４６４号公報参照。）。
前記色素増感型シートを用いることによって、屋内のインテリアの一部として所望の造形処理を施すこともできる。
【００１４】
前記導光手段１は、例えば、窓ガラス又はガラリ窓若しくはガラリ戸若しくはブラインドのルーバーに反射鏡又はプリズムを採用する手法を挙げることができる。
前記光発電シートの素材は、シリコン系、ＣＩＧＳ系、有機系、アモルファス系、ＣＩＳ系など特に限定はしないが、夜間室内光での発電も考慮すると、アモルファス系や色素系が良い。
シリコン系、ＣＩＧＳ系、有機系の光発電シートを採用する場合には、太陽反射光及び屈折光が比較的強く照射される窓際に設置することが望ましい。
【００１５】
特に色素増感型シートを採用する場合、電極の色素として、黒、赤、緑を用いることで比較的良好な発電量を得ることができる。蛍光灯やLED光の室内光をも積極的に吸収し発電量の増加を図る場合は緑の色素が最適である。
使用する色素増感太陽電池は、要望される意匠性と機能性を考慮し適宜調整を行えばよいが、例えば、窓際の様に太陽反射光が比較的強く照射される位置には、ガラス基板を採用して、絵柄などが印刷された意匠性の高いものを選択することが望ましく、例えば、窓等から比較的遠く、太陽反射光が拡散して比較的弱い照射になる位置には、星形やハート型など、形状が自由に設定できるフィルム基板ベースの色素増感太陽電池を採用することが、長期信頼性を得る面からも望ましい。
【００１６】
電解液としては太陽からの強い反射光を受ける窓際天井付近に設置するセルには約120℃以上の高沸点のカーボネート系（エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど）、ラクトン系（γ―ブチルラクトンなど）、イオン性液体が劣化に強く、太陽からの比較的弱い反射光を受ける部屋の奥の天井に設置するセルの電解液は低沸点のニトリル系が良好である。
【００１７】
又、太陽からの反射光及び室内光（蛍光灯、LED光）の両方を比較的よく吸収し発電するためには、電極構成成分である酸化チタンを、通常の粒形状でなくドーナツ形状のリング形状酸化チタンにするのが最適である。
【００１８】
＜ガラス＞
第一の構成例として、ガラス２の屋内に面する側に、略水平に延びる均一なくさび状断面の凹溝２ａを上下に並べて複数設け、隣接する凹溝２ａの間にそれぞれ略同形状のプリズム部２ｂを複数形成したガラス構造が挙げられる（図４参照）。これを、窓又は戸に採用すれば、太陽光をプリズム部２ｂでその導光面（ガラス２の屋外側の面と凹溝２ｂに面した内面）の角度に応じた所望の箇所に誘導することができる。屋内下方への遮光機能を与える場合には、各プリズム部２ｂの下面２ｃに上向きの鏡面を形成しても良い。
【００１９】
＜ルーバー＞
[ブラインド]
第二の構成例として、特開２００２−１０６２７１号公報に記載の手法の様に、採光調整手段４付きブラインドにおける内外方向へ湾曲した各ルーバー３の凸面３ａ又は両面に鏡面を形成し、当該凸面３ａで太陽光を反射させて屋内への採光を効率よく行え、且つ採光後の照射先を調整し得る構造を持つものが挙げられる（図１及び図５参照）。
【００２０】
第三の構成例として、プリズムを採用する場合にあっては、採光調整手段４付きブラインド（図５参照）における各ルーバー５として三角柱状のルーバー（プリズム）５を採用したものが挙げられる（図２参照）。遮光機能を与える場合には、各ルーバー５の下面５ａに上向きの鏡面を形成し、当該鏡面を屋外側へ向ける調整が可能となるように水平に支持する構造としてもよい。
【００２１】
ブラインドの採光調整手段４は、例えば、各ルーバー３の中央部を貫通し内外方向へ長い支持孔６を、各ルーバー３にしなりが生じない間隔を隔てた一定の位置に設けると共に、各ルーバー３における前記支持孔６の屋内側及び屋外側に操作条７，７を張り、更に各ルーバー４における前記支持孔６の上下に支持条８，８を張り、当該上下支持条８，８を前記内外操作条７，７に、各ルーバー３が等間隔で、且つ同姿勢で水平に架設されるように挟んで固定し、傾斜の際には側方から見てカタカナのミの字状となる様に、各ルーバー３を支持するもの等である。
採光の調整の際には、内外操作条を互い違いに上下させることにより、各ルーバーの内外方向への傾斜角度を調整する（図５参照）。
【００２２】
前記三角柱状のルーバー（プリズム）５を採用する場合は、前記支持孔は、底面からその対角に向けて長孔（支持孔）を貫通させ、前記ルーバー５の下面が、前記下支持条８の上に載る様にする（図示省略）。
【００２３】
[ガラリ]
第四の構成例として、建築物の間口を開閉するガラリ戸、ガラリ窓、又は手すり（図７参照）が備えるルーバー９に、反射鏡又はプリズムとしての機能を持たせる構造が挙げられる（図２、図６、及び図７参照）。
当該例におけるルーバー９は、例えば方形の枠組みに、細長い板を、隙間をあけて平行に組んだもの等であって、ルーバー９の方向は使用箇所により縦に組んでも良いし横に組んでも良い（図６又は図７参照）。
【００２４】
前記ルーバー９の取付角度によって、風、雨、光、又は視界などを、選択的に遮断したり透過したりすることができるため、さまざまな箇所で用いられる。
【００２５】
ガラリに対する採光調整手段は、例えば、各ルーバー９にその揺動の始点となる軸１０を設け、当該軸１０の両端を前記枠組みの枠（上下左右いずれの枠であっても良い。）１１に等間隔で支承し、各ルーバー９における端面揺動領域の一定の位置を、各ルーバー９の間隔と等間隔となる様に操作竿１２に支承し、当該操作竿１２に対して進退を加える構造が挙げられる（図６参照）。
【００２６】
発電目的の屋内への採光にあたり、可視光線については、時に眩しさが伴う場合があり、必ずしも歓迎されるばかりのものではない。
眩しさは、屋内で生活する者にとっては、少なからず不快なノイズであって、当該空間の用途によっては、比較的刺激の少ない間接光等が望まれる場合もある。
【００２７】
そこで、屋内へ取り入れる光から可視波長領域のみを取り除くことによって、屋内で生活する者にとって煩わしい光の入射を排除する手法をとくこともできる。
即ち、前記レンズの表面（入射面・出射面のいずれでも良い）や前記反射鏡の表面に偏光フィルタ（シート、板、又は塗料）を偏光手段として被着し、有害なノイズとなる光を遮断する措置等を採ることができる。
【００２８】
その際、前記光発電シートは、例えば、可視光の上界（波長：７６０〜８３０ｎｍ）より上の波長領域においてバンドギャップを超えることが出来る様に、バンドギャップを赤外領域以下に下げたものを採用することが望ましい。この際、屋内における居住性を重視して短波長領域の可視光を遮断するのであるから、バンドギャップを下げることに伴い低波長領域の可視光についての電気変換効率が下がることは予め織り込み済みである。
【００２９】
以上は、赤外領域を例に採った例であるが、例えば、紫色（波長：３８０〜４５０ｎｍ）、青色（波長：４５０〜４９５ｎｍ）、緑色（波長：４９５〜５７０ｎｍ）、黄色（波長：５７０〜５９０ｎｍ）、橙色（波長：５９０〜６２０ｎｍ）、赤色（波長：６２０〜７５０ｎｍ）、及び赤外線電波（波長：７５０ｎｍ）のうちの隣接する２又は３の領域を前記偏光手段を介して屋内へ取り入れると共に、偏光手段によって採光目的で選りすぐられた波長領域に応じて、当該波長領域で超え得る様に調整されたバンドギャップを持つ光発電シートを採用することで、許容可能な光線ノイズに止められた環境下で室内における光発電を出来る限り高い効率で行うことができる。
【００３０】
更に、太陽光の全波長帯域から選択した比較的広い波長帯域について電気変換効率を高めるには、短波長領域用のセルから長は長領域用のセルとして、バンドギャップの異なる複数のセル、例えば、ＩｎＧａＰセル、ＩｎＧａＡｓセル、Ｇｅセルを順に重ねた複層構造の光発電シートとして構成し、各層毎に異なる領域を分担吸収するように構成された光発電シートを用いても良い。
【００３１】
上記光発電シートは、二次元平面状に設置してもよいが、筒状や湾曲面状となる様に三次元的加工を施して設置しても良い。特に、太陽反射光が届きにくく、室内照明も暗い環境に置かれる場合には、光発電シートを湾曲凸面状となる様に加工を施して設置した方が高い発電効率を得る面で効果的である。
【実施例】
【００３２】
同じ構造の家屋の窓に、ブラインドのルーバー３（又は５）に反射鏡又はレンズ（プリズム）を採用した導光手段１を設定した場合と設定しなかった場合を比較した例を以下に示す。
各ルーバー３，５は、屋内の天井に固定した光発電シートＢへ太陽光を誘導するものとし、導光手段１を設定しない場合にあっては、屋内の天井に固定した光発電シートＣは太陽光の間接光を受けるものとする。比較対象として、従来通り屋根面に固定した光発電シートＡの出力を測定する（図１又は図２参照）。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記表によれば、屋外に設置された光発電シートＡの出力が、晴天時において７５０Ｗｈ、曇天時において５１０Ｗｈのところ、導光手段１で太陽光を天井の光発電シートＢへ誘導した例にあっては、晴天時において５６０Ｗｈ、曇天時において３０６Ｗｈの出力が得られた。
一方、前記導光手段１で太陽光を天井の光発電シートＣに誘導しなかった例にあっては、晴天時にあっては２５Ｗｈ、曇天時にあっては３Ｗｈに止まった。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ  光発電シート（屋根），
Ｂ  光発電シート（天井：導光手段有り），
Ｃ  光発電シート（天井：導光手段なし），
１  導光手段，
２  ガラス，２ａ  凹溝，２ｂ  プリズム部，２ｃ  下面，
３  ルーバー（ブラインド：反射鏡），３ａ  凸面，
４  採光調整手段，
５  ルーバー（ブラインド：プリズム），５ａ  下面，
６  支持孔，７  操作条，８  支持条，
９  ルーバー（ガラリ：プリズム），１０  軸，１１  枠，１２  操作竿，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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