(57)【要約】      （修正有）【課題】光エネルギー変換器がさらに多くの太陽光を受光できるようにし、光エネルギー利用効率が向上する太陽エネルギー利用装置を提供する。【解決手段】集光装置１００と、光エネルギー利用装置２００と、を含む太陽エネルギー利用装置であって、光エネルギー利用装置は、集光装置内に位置する。光エネルギー変換器２１０は、少なくとも２つであり、これらが互い違いに設けられ、一部の光エネルギー変換器は、他の光エネルギー変換器よりも集光装置の開口１０１から離れ集光装置の内部に近く、光エネルギー利用装置と開口の縁との間に入光領域が残され、太陽光が入光領域から集光装置の中に入ることができるようにする。光エネルギー変換器は、対向して設けられた第１の動作部および第２の動作部を有し、表裏両面から太陽光を吸収し利用することができる。光エネルギー変換器の数を増やし、光エネルギー変換器が互い違いに設けられるように配置し、集光装置の集光作用が加わる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
溝状をなし、開口を有し、内壁に光反射面を有する集光装置と、
前記集光装置の内部に位置する光エネルギー利用装置であって、少なくとも２つの光エネルギー変換器を有しており、光エネルギー変換器の各々は、第１の動作部と第２の動作部とを有しており、第１の動作部は、集光装置の内壁に向かって設けられており、前記内壁から反射される太陽光を吸収することができ、第２の動作部は、内壁に背を向けて前記開口に向かって外向きに設けられており、前記集光装置の開口方向から入射する太陽光を吸収することができ、前記少なくとも２つの光エネルギー変換器は互い違いに設けられており、一部の光エネルギー変換器は、他の光エネルギー変換器よりも前記開口から離れ前記集光装置の内部に近く、前記光エネルギー利用装置と前記開口の縁との間に入光領域が残されており、太陽光が前記入光領域から集光装置の中に入るようにする光エネルギー利用装置と、を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置。
【請求項２】
隣接する前記光エネルギー変換器の間は、太陽光を前記光エネルギー変換器および／または内壁上に反射させる両面反射部材によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項３】
三角形に配置された３つの光エネルギー変換器を少なくとも有しており、そのうち１つの光エネルギー変換器は、前記開口に位置しており、他の２つの光エネルギー変換器は、前記集光装置の内部にあることを特徴とする請求項２に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項４】
三角形に配置された前記３つの光エネルギー変換器の各々の光エネルギー変換器の両端に、それぞれ両面反射部材および光透過部材のいずれかが設けられており、前記３つの光エネルギー変換器と、それに対応する両面反射部材または光透過部材とによって、Ｗ形が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項５】
光透過カバーをさらに含んでおり、前記光透過カバーは前記開口を覆い、三角形に配置された前記３つの光エネルギー変換器のうち、中央に位置する光エネルギー変換器の両端は、それぞれ両面反射部材を介して両側の光エネルギー変換器に接続されており、両側に位置する２つの光エネルギー変換器の外端は、光透過部材に接続されており、前記光透過カバー、前記３つの光エネルギー変換器、光透過部材および両面反射部材によって、閉じたキャビティが形成されており、前記キャビティの内部に透明液体が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項６】
前記集光装置の内壁がＷ形を呈するか、または前記内壁にＷ形の反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項７】
前記光エネルギー利用装置が、前記集光装置の開口の中央に位置しており、前記光エネルギー利用装置の両側において、それぞれ前記開口の縁との間に前記入光領域が形成されているか、または、
前記光エネルギー利用装置の一方の側が、前記集光装置の開口の一方の側の縁に接続されており、前記光エネルギー利用装置の他方の側と前記開口の他方の側の縁との間で前記入光領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項８】
太陽光を前記光エネルギー利用装置および／または集光装置の内壁に導くための導光部材が前記入光領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項９】
光透過カバーをさらに含んでおり、前記光透過カバーは、前記開口を覆い、前記集光装置とともに閉じた装着キャビティを形成し、前記光エネルギー利用装置は前記装着キャビティの内部に装着され、前記装着キャビティの内部に冷却用の透明液体が充填されており、前記光エネルギー利用装置は、少なくとも一部が前記透明液体の中に浸されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項１０】
少なくとも２つの隣接する光エネルギー変換器の間に閉じたキャビティが形成されており、前記キャビティの内部に冷却用の透明液体が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光エネルギー変換利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーパネルのコストの低下および効率の増加に伴い、太陽エネルギーシステムがより多く用いられるようになっている。しかしながら、太陽エネルギーシステムが広く用いられるようになったのに伴い、関連する問題も尽きず、例えば、土地のコストの増加、発電所の保守（埃の洗浄や雪下ろしを含む）コストの問題やソーラーパネルの回収が難しいといった問題がある。
【考案の概要】
【０００３】
本考案は、主として新型の太陽エネルギー利用装置を提供する。
【０００４】
本考案の１つの実施形態において、太陽エネルギー利用装置は、
溝状をなし、開口を有し、内壁に光反射面を有する集光装置と、
第１の動作部と第２の動作部とを有する少なくとも２つの光エネルギー変換器を有する光エネルギー利用装置であって、前記集光装置の内部に位置し、前記第１の動作部は、集光装置の内壁に向かって設けられ、前記内壁から反射される太陽光を吸収することができ、前記第２の動作部は、内壁に背を向けて前記開口に向かって外向きに設けられ、前記集光装置の開口方向から入射する太陽光を吸収することができ、前記少なくとも２つの光エネルギー変換器は互い違いに設けられており、一部の光エネルギー変換器は、他の光エネルギー変換器よりも前記開口から離れ前記集光装置の内部に近く、前記光エネルギー利用装置と前記開口の縁との間に入光領域が残されており、太陽光が前記入光領域から集光装置の中に入るようにする、光エネルギー利用装置とを含んでいる。
【０００５】
上記実施例の太陽エネルギー利用装置は、集光装置と、光エネルギー利用装置と、を含む。この光エネルギー利用装置は、集光装置内に位置する。この光エネルギー変換器は、少なくとも２つであり、少なくとも２つの光エネルギー変換器が互い違いに設けられており、一部の光エネルギー変換器は、他の光エネルギー変換器よりも集光装置の開口から離れ集光装置の内部に近く、光エネルギー利用装置と前記開口の縁との間に入光領域が残され、太陽光が入光領域から集光装置の中に入ることができるようにする。この光エネルギー変換器は、対向して設けられた第１の動作部および第２の動作部を有し、表裏両面から太陽光を吸収し利用することができる。光エネルギー変換器の数を増やし、少なくとも２つの光エネルギー変換器を互い違いに設けるように配置し、集光装置の集光作用が加わることにより、光エネルギー変換器がさらに多くの太陽光を受光できるようにし、光エネルギー利用効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本考案の１つの実施形態による太陽エネルギー利用装置の縦方向断面模式図である。
【図２】本考案のもう１つの実施形態による太陽エネルギー利用装置の縦方向断面模式図である。
【図３】本考案のさらにもう１つの実施形態による太陽エネルギー利用装置の縦方向断面模式図である。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
以下、具体的な実施形態により、図面と合わせ、本考案についてさらに詳細に説明する。異なる実施形態における類似した素子には、関連する類似した符号を採用する。以下の実施形態において、多くの細かい記述は、本考案をよりよく理解できるようにするためのものである。しかしながら、当業者は、一部の特徴は、様々な状況において省略できるか、または他の素子、材料、方法に入れ替えることができることを容易に認識できる。場合によっては、本考案の関連する一部の操作が明細書に示されていないか、または記述されておらず、これは、本考案の核心的な部分が過剰な記述によって埋もれてしまうことを回避するためである。当業者にとって、これらの関連する操作の詳細な記述は不要であり、明細書における記述および本分野の一般的な技術的知識により、関連する操作を完全に理解することができる。
【０００８】
なお、明細書に記載された特長、操作または特徴は、任意の適した態様を組み合わせ、様々な実施形態を形成することができる。また、方法の記述における各ステップまたは動作も、当業者にとって自明な態様により順序を入れ替えたり、調整したりすることができる。そのため、明細書および図面における各種順序は、ある実施例を明確に記述するためのものでしかなく、順序を必ず守らなければならないことが説明されている場合を除き、必須の順序を意味するものではない。
【０００９】
「第１の」、「第２の」などの、本文における部品の番号は、記述された対象を区別するために用いられているにすぎず、いかなる順序または技術的な意味も有さない。本考案に記載の「接続」には、特に説明がない場合、いずれも直接および間接の接続を含む。
【００１０】
本考案は、例えば光電変換用途、光熱変換用途など、太陽エネルギーの変換に用いられる、太陽エネルギー利用装置を提供する。
【００１１】
図１〜３に示すように、この太陽エネルギー利用装置は、集光装置１００と、光エネルギー利用装置２００と、を含む。この集光装置１００は、溝状をなしていると共に、開口１０１を有している。この開口１０１は、太陽光を受光できるよう、太陽の方を向いて設けられている。この集光装置１００の内壁１１０は、太陽光を光エネルギー利用装置２００上に反射させるための光反射面を有する。もちろん、いくつかの実施例では、内壁１１０全体を光反射面として設けてもよい。他のいくつかの実施例では、この光反射面は、内壁１１０の一部のみとしてもよい。
【００１２】
この光エネルギー利用装置２００は、集光装置１００内に位置していると共に、少なくとも２つの光エネルギー変換器２１０を有している。各々の光エネルギー変換器２１０は、第１の動作部と、第２の動作部と、を有する。この光エネルギー変換器は、太陽光を変換可能な各種装置とすることができ、例えば、光電変換、光熱変換など、１種または複数種の光エネルギー変換モジュールを有する。１つの実施例において、第１の動作部は光電変換装置または光熱変換装置であり、第２の動作部は光電変換装置または光熱変換装置である。
【００１３】
第１の動作部は、集光装置１００の内壁１１０に向かって設けられ、内壁１１０から反射される太陽光を吸収することができる。第２の動作部は、内壁１１０に背を向けて開口１０１側に外向きに設けられ、集光装置１００の開口１０１方向から入射する太陽光を吸収することができる。
【００１４】
１つの実施例において、光エネルギー変換器２１０は、互い違いに設けられている。図１〜３に示すように、一部の光エネルギー変換器２１０は、他の光エネルギー変換器２１０よりも開口１０１から離れ集光装置１００の内部に近い。光エネルギー利用装置２００と開口１０１の縁との間に入光領域が残され、太陽光が入光領域から集光装置１００の中に入ることができるようにする。集光装置１００の内壁１１０によって反射された太陽光は、様々な方向である可能性があり、この互い違いに設けられる方式によって、光エネルギー変換器２１０が受光する範囲が増加し、光エネルギー変換器２１０は、より多くの異なる方向の反射光を吸収することができ、光エネルギー変換器２１０が受光する太陽光量が増加し、光エネルギー変換器２１０の光エネルギー利用効率が向上する。
【００１５】
図１〜３に示すように、１つの実施例において、光エネルギー変換器２１０は、両面ソーラーパネルであり、すなわち、第１の動作部および第２の動作部がどちらもソーラーパネルであるか、または、第１の動作部および第２の動作部がそれぞれ両面で感光するソーラーパネルの２つの面である。ソーラーパネルとは、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するあらゆるデバイスをいい、各種半導体ソーラーパネル、薄膜型太陽電池、量子ドット太陽電池などを含む。
【００１６】
もう１つの実施例において、光エネルギー利用装置２００は、両面ソーラーパネルを含む以外に、太陽光の熱エネルギーを吸収するための吸熱媒体（水、溶融塩など）を同時に有してもよい。この光エネルギー利用装置２００は、発電に用いる以外に、熱エネルギーとして利用することもできる。この光エネルギー利用装置２００は、透明な容器を有してもよく、この吸熱媒体はこの透明容器内に設けてもよい。
【００１７】
他の実施例において、光エネルギー変換器２１０は、一方の面を光電変換装置とし、他方の面を光熱変換装置としてもよい。または、光エネルギー変換器２１０の両面とも光熱変換装置またはその他の装置である。
【００１８】
太陽光の集光をさらに増加させるために、図１〜３に示すように、１つの実施例において、隣接する光エネルギー変換器２１０の間が、太陽光を光エネルギー変換器２１０および／または内壁１１０上に反射させる両面反射部材２２０によって接続されている。この両面反射部材２２０は、光エネルギー変換器２１０上に到達できない太陽光および反射光をより多く反射させることにより、反射させた後、直接またはこの集光装置１００の内壁１１０などを介して再び反射させた後に光エネルギー変換器２１０に照射し、光エネルギー変換器２１０による太陽光の吸収をさらに増加させる。
【００１９】
１つの比較的具体的な実施例において、図１〜３に示すように、三角形に配置された３つの光エネルギー変換器２１０を少なくとも有する。そのうち１つの光エネルギー変換器２１０は、開口１０１に位置し、他の２つの光エネルギー変換器２１０は、集光装置１００の内部にある。この３つの光エネルギー変換器２１０のうち、中央の光エネルギー変換器２１０の裏面は、両側の両面反射部材２２０により、太陽光をさらに多くその上に集め、光エネルギー変換器２１０の光エネルギー利用効率を向上することができる。同じ光エネルギー利用効率の下で、この３つの光エネルギー変換器２１０全体の受光面積がさらに小さくなり、コストがさらに削減される。
【００２０】
１つの比較的具体的な実施例において、図１〜３に示すように、三角形に配置された３つの光エネルギー変換器２１０の各々の光エネルギー変換器２１０の両端に、いずれも両面反射部材２２０および光透過部材のいずれかが設けられており、３つの光エネルギー変換器２１０と、それに対応する両面反射部材２２０または光透過部材とが、Ｗ形を形成する。この構成では、各々の光エネルギー変換器２１０の第１の動作部または第２の動作部が、いずれも外向きに開口する導光構造を形成することができ、さらに多くの太陽光を第１の動作部または第２の動作部に集めることができ、光エネルギー利用効率がさらに向上する。もちろん、他の実施例においては、これらの光エネルギー変換器２１０は、他の形状の互い違いの構造を形成してもよい。
【００２１】
このＷ形光エネルギー変換器２１０の構成に対応するため、１つの実施例において、図１に示すように、この集光装置１００の底壁１２０は、対応するＷ形の構造を形成してもよい。もちろん、他の実施例においては、集光装置１００は、普通の凹形溝であってもよく、その溝面は曲面であっても、複数の折り面からなってもよく、内壁にＷ形の反射部材を設けてもよい。
【００２２】
この光エネルギー利用装置２００は、通常、集光装置１００の開口１０１に位置し、図１〜３に示すように、１つの実施例において、この光エネルギー利用装置２００は、集光装置１００の開口１０１の中央に位置し、光エネルギー利用装置２００の両側において、それぞれ開口１０１の縁との間に入光領域が形成されており、太陽光が光エネルギー利用装置２００の両側から集光装置１００内に入ることができるようにし、入光量を増加させる。特に、図１および３に示すように、開口１０１が上を向くように集光装置１００を設ける場合、この両側の入光領域によって、太陽光をより容易に集光装置１００内に入れることができる。
【００２３】
１つの実施例において、この光エネルギー利用装置２００は、通常、集光装置１００の開口１０１の中央に位置し、太陽エネルギー利用装置全体が概ね対称の構造を呈する。もちろん、この太陽エネルギー利用装置は、必ずしも対称の構造を形成しなくてもよく、他の実施例においては、非対称の構造を呈してもよい。
【００２４】
もちろん、いくつかの実施例において、この集光装置１００が垂直または斜めに設けられ、その開口１０１が側方向に向かって設けられてもよい。このとき、この光エネルギー利用装置２００の一方の側は、集光装置１００の開口１０１の一方の側の縁に接続され、光エネルギー利用装置２００の他方の側と開口１０１の他方の側の縁との間で入光領域を形成する。図２に示すように、好ましくは、太陽光は斜め上方から入射するそのため、この光エネルギー利用装置２００の下側は、集光装置１００の開口１０１の下側の縁に接続され、光エネルギー利用装置２００の上側と開口１０１の上側の縁との間に入光領域を形成する。このようにすると、太陽光の受光に便利である。
【００２５】
さらに、単なる集光装置１００による集光作用に比べ、導光部材を追加することによりさらに多くの太陽光を光エネルギー利用装置２００に向けて集めることができる。図１および２に示すように、１つの実施例において、太陽光を光エネルギー利用装置２００および／または集光装置１００の内壁１１０に導くための導光部材３００が入光領域に設けられている。
【００２６】
図１および２に示すように、１つの実施例において、この導光部材３００は、第１の光反射面と、第２の光反射面とを有する。第１の光反射面は、内壁１１０に向かって設けられ、太陽光を内壁１１０の光反射面に反射させ、さらに内壁１１０の光反射面から太陽光を光エネルギー利用装置２００に反射させるために用いられる。第２の光反射面は、光エネルギー利用装置２００に向かって設けられ、太陽光を光エネルギー利用装置２００または両面反射部材２２０に反射させるために用いられる。もちろん、いくつかの実施例において、この導光部材３００は、片面光反射部材または太陽光を屈折可能なレンズであってもよい。
【００２７】
１つの実施例において、導光部材３００は、緯度の状況に応じて角度を調整し、その上方から入る太陽光が、１回または複数回の反射によって、光エネルギー利用装置２００に到達できるようにすることが可能である。
【００２８】
他の実施例においては、この導光部材３００は、屈折の方式を採用して太陽光を導いてもよい。例えば、１つの実施例において、この導光部材３００はレンズ（フレネルレンズなど）であり、太陽光を内壁１１０、光エネルギー変換器２１０および両面反射部材２２０の少なくとも１つに屈折させることができる。
【００２９】
さらに、防塵および清掃を容易にする作用を奏するために、図１〜３に示すように、１つの実施例において、光透過カバー４００をさらに含む。光透過カバー４００は、開口１０１を覆い、集光装置１００とともに閉じた装着キャビティを形成している。光エネルギー利用装置２００は装着キャビティ内に装着される。
【００３０】
１つの実施例において、この光透過カバー４００は、普通の透明ガラス、プラスチックであっても、フレネル集光レンズまたはその他の光透過材料であってもよい。
【００３１】
さらに、図３に示すように、１つの実施例において、この封止された装着キャビティ内に冷却用の透明液体５００が充填されており、光エネルギー利用装置２００は、少なくとも一部が透明液体５００の中に浸されている。この透明液体５００は、冷媒として、光エネルギー利用装置２００および集光装置１００を降温させることができる。
【００３２】
もう１つの実施例において、この少なくとも２つの隣接する光エネルギー変換器２１０の間に閉じたキャビティを形成し、キャビティ内に冷却用の透明液体５００が充填されている。図１に示すように、この実施例における３つの光エネルギー変換器２１０と光透過カバー４００との間で、１つの冷却キャビティが囲まれ、具体的には、中央の光エネルギー変換器２１０の下方に１つの透明部材２３０を設けることにより、１つの冷却キャビティを囲む。この冷却キャビティの中に、冷却用の透明液体５００が入れられている。他の実施例において、光エネルギー変換器２１０は、開放型であっても、透明液体５００を設けなくてもよい。
【００３３】
この透明液体５００は、水であっても、凍結が防止された透明冷却液（塩水、水とアルコールの混合液など）等であってもよく、この透明液体５００が光エネルギー利用装置２００の温度を下げることにより、ソーラーパネルの光電変換効率を向上することができる。
【００３４】
図１に示すように、もう１つの実施例において、光透過カバー４００をさらに含み、光透過カバー４００は開口１０１を覆う。三角形に配置された３つの光エネルギー変換器２１０のうち、中央に位置する光エネルギー変換器２１０の両端は、それぞれ両面反射部材２２０を介して両側の光エネルギー変換器２１０に接続され、両側に位置する２つの光エネルギー変換器２１０の外端は、光透過部材に接続される（図１における両側の２つの両面反射部材２２０を、光透過部材に替える）。光透過カバー４００、３つの光エネルギー変換器２１０、光透過部材および中央の２つの両面反射部材２２０は、閉じたキャビティを形成し、キャビティ形成時に、開いた空間を閉じるために必要に応じて加える端カバー等の補助接続部品をさらに含んでもよい。キャビティ内には、透明液体５００が充填されている。この実施例では、両端の透明デバイスに照射された光は、全反射されることにより、外側の２つの光エネルギー変換器２１０の表側に屈折される可能性も、集光装置１００の内壁１１０に透過された後、内壁１１０によって３つの光エネルギー変換器２１０の裏側に反射される可能性もある。
【００３５】
一方、１つの実施例において、第１の動作部および第２の動作部はソーラーパネルであり、また、この光エネルギー利用装置２００は、光熱変換装置をさらに含み、光熱変換装置は、太陽光の熱を吸収し利用するために用いられる。例えば、１つの実施例において、上記透明液体５００を用いて光熱変換装置を形成してもよく、例えば、透明液体５００は、外部の冷水管と直接または間接に熱循環する（図示せず）ことにより、熱利用を実現することができる。
【００３６】
上記各種部品のうち、光反射面は、いずれも反射鏡、反射式フレネルレンズ等を採用してもよいが、これらに限定されない。これらの光反射面は、折り面、曲面、平面または異形面等であってもよい。上記各部品のうち、光透過構造は、普通の光透過材料およびレンズ（フレネルレンズなど）を採用してもよいが、これらに限定されない。
【００３７】
この太陽エネルギー利用装置において、集光装置１００を追加しているため、集光効果を向上させることができ、すなわち、受光表面積（すなわち、集光装置１００における開口１０１の面積）と光エネルギー利用装置２００において太陽光を吸収する面積との間の比を高めることができる。特に、導光部材３００を設けた場合、この集光装置１００の開口１０１はさらに大きくなり、集光効果をさらに高めることができる。
【００３８】
以上、具体的な例を用いて本考案について説明したが、本考案に対する理解を助けるためのものにすぎず、本考案を制限するためのものではない。当業者は、本考案の構想により、若干の簡単な修正、変更または入れ替えを行うことができる。
【図１】
0003234404.tif 000003
【図２】
0003234404.tif 000004
【図３】
0003234404.tif 000005