(57)【要約】【課題】太陽光エネルギーを効率的に利用する太陽光発電方法及び装置を提供する。【解決手段】実質的に球形又は楕円球形の曲面を有する気球体の外側に多数の太陽光発電素子を配設する。この気球体内に空気より比重の軽いガスを充填して遮蔽物のない空中に浮揚させ、気球体に配設した前記太陽光発電素子の太陽光受光面積を相対的に広くし、且つ、長時間にわたって受光して電力に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に球形又は楕円球形曲面を有する中空体の外側に沿って多数の太陽光発電素子を配設するとともに、この中空体に外気よりも比重の軽いガスを充填して空中に浮揚する気球体に形成し、気球体に配設した前記太陽光発電素子の延べ受光面積及び受光時間を増大させて太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させることを特徴とする太陽光発電方法
【請求項２】
太陽光発電素子を配設した前記中空体に外気よりも高温に加熱した空気を充填して浮揚させ、発電中は太陽光発電素子の熱で前記気球体内の空気を加熱して空中に浮揚・保持させることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電方法
【請求項３】
実質的に球形又は楕円球形曲面を有する中空体と、この中空体の曲面外側に沿って配設した太陽光発電素子と、太陽光発電素子を配設した前記中空体に外気よりも比重の軽いガスを充填して気球体として空中に保持させる浮揚・保持手段と、を備え、気球体外側面に配設した太陽光発電素子により電力を得るようにしたことを特徴とする太陽光発電装置
【請求項４】
中空体内に充填して浮揚させるガスが、充填時は外気よりも高温に加熱して浮力を付与され、発電中は太陽光発電素子の放熱を吸収して浮力を保持する空気であることを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光線エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電素子を受光面積、受光時間の面から効率よく利用した太陽光発電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電セル、モジュール等の発電素子を利用した発電装置は無公害・無尽力な資源をエネルギー源とする新たな電力発生装置として注目され種々の研究がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の装置は太陽光発電素子からなる太陽光発電モジュール群を住宅家屋の屋根や建築物の屋上に配設し、発電素子（セル、モジュール）に照射された太陽光を電気エネルギーに変換して電力を得る方法が一般的である。ところが、太陽は日の出から日没まで一様に地上に光を照射しているのに対し、家屋や建造物の屋根は一定の向きに固定されているため、地球の自転で太陽光線を受ける時間、角度が規制される。例えば、東側に日が当っている間は西側は日陰になり、西側に日が当っているときは東側は日陰になるので、太陽光エネルギーを終日同じ強さで利用することができない。従って、太陽光エネルギーの発電利用効率に難があり、この種の発電装置の普及を妨げる一因になっていた。
【０００４】
従って、本発明の第１の目的は、天候に応じて日の出から日没まで太陽光を相対的に同等の強さのエネルギーとして、終日無駄なく発電に利用できる太陽光発電方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の第２の目的は、上記方法を実施する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の目的を達成するために、本発明の太陽光発電方法は、実質的に球形又は楕円球形曲面を有する中空体の外側に沿って多数の太陽光発電素子を配設するとともに、この中空体に外気よりも比重の軽いガスを充填して空中に浮揚する気球体に形成し、気球体に配設した前記太陽光発電素子の延べ受光面積及び受光時間を増大させて太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させることを特徴とする。
【０００７】
太陽光発電素子を配設した気球体の空中浮揚手段としては、気球体本体内にヘリウムガスなどの空気より軽い気体を充填する方法、あるいは外気よりも比重の軽い加熱空気を気球本体内に充填して浮揚力を付与させる方法、その他、太陽光発電素子を配設した気球体を所望の高さに浮揚・保持させるすべての手段を包含する。
好ましくは、太陽光発電素子を配設した前記中空体に外気よりも高温に加熱した空気を充填して浮揚させ、発電中は太陽光発電素子の熱で前記気球体内の空気を加熱して空中に浮揚・保持させるのが有利である。
【０００８】
上記第２の目的を達成するために、本発明の太陽光発電装置は、実質的に球形又は楕円球形曲面を有する中空体と、この中空体の曲面外側に沿って配設した太陽光発電素子と、太陽光発電素子を配設した前記中空体に外気よりも比重の軽いガスを充填して気球体として空中に保持させる浮揚・保持手段と、を備え、気球体外側面に配設した太陽光発電素子により電力を得るようにしたことを特徴とする。
【０００９】
中空体内に充填して気球体として浮揚させるガスは、好ましくは、充填時は外気よりも高温に加熱して浮力を付与され、発電中は太陽光発電素子の放熱を吸収して浮力を保持する空気を用いることができる。もちろん、ヘリウムガスを使用してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は遮蔽物のない空中に浮揚させた球形又は楕円球形気球体の外側に太陽光発電素子を配設し、この発電素子に照射される太陽光エネルギーを発電素子によって電気エネルギーに変換して電力を得るものであるが、気球体表面は外側に湾曲した球面、あるいは円弧面であるから、地球の回転に対して気球体外表面の太陽光発電素子は気球側面から上面にわたり日の出から日没まで終日太陽光の照射を受け、電力を発生させる。従って、太陽光発電素子の受光面積及び受光時間が相対的に増大し、無駄なく電気エネルギーに変換して相対的に大きな電力が得られる。
【００１１】
特に、加熱、加温空気で浮揚させる場合は充填する空気の加熱は初期だけでよく、発電中は太陽光発電素子から発生する高温熱との熱交換で気球体の空気が暖められ、その後の人為的加熱が不要となるとともに、発電素子の放熱で電気エネルギーへの変換効率がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付の図面に沿って説明する。
本発明の太陽光発電装置１は、中空体４に浮力のあるガスを入れた気球体２の外側、すなわち太陽光受面側に沿って多数の太陽光発電素子3を配設し、空中に浮揚させた気球体２の太陽光発電素子３によって太陽光線エネルギーを電気エネルギーに変えて電力として取り出すものである。
気球体２は、ゴム、プラスチックなどの非通気性素材からなる球形又は楕円球形中空体４の内部５にヘリウムガス、加熱により中空体外気よりも比重を小さくした空気、あるいは炭酸ガスなどの空気より比重の軽いガス体６を充填し、ガスの浮力で空中に浮揚させるものであり、ここでは、この機能を有する空中浮揚体を総称している。
【００１３】
気球体２に充填するガス体６は空気より軽く空中浮揚力が得られるものが選ばれるが、安全面、コスト面から加熱空気、ヘリウムガスが最も適している。炭酸ガスも使用できるが、水素ガスは爆発の危険性があり使用に適さない。図１はヘリウムガスを使用した実施例を示している。
【００１４】
気球体２の中空体４は外側の側面から上面にわたり多数の太陽光発電素子３群が風雨等では容易に離脱しない状態に配設されている。
図の実施例は気球体２の中空体４外側に太陽光発電素子３群を直接配設しているが、取付の容易性などから、好ましくは、介在物を介して配設する。
また、上記「介在物」は合成樹脂、金属フィルムなどの可撓性のある被覆層のほか、太陽光発電セル、モジュールを内包する被覆支持材をも包含する。配設手段は全面付着に限らず、要所を止める方法でもよい。
尚、本明細書で定義する太陽光発電素子3は太陽光発電セル、その集合体である太陽光発電モジュールを含め、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有する一切の部材を総称する意味に用いられている。
【００１５】
本発明に使用される太陽光発電素子３は、従来から屋根などに使用されているが、薄い固形状のもののほか、フイルム状に薄膜加工されたもの等いずれを使用してもよい。これらは通常合成樹脂材で被覆されている。
【００１６】
気球体２の中空体４外側に配設される太陽光発電素子３は、気球体２の側面回りから上面にかけてまんべんなく配置し、太陽が日の出から日没までどの位置に移動してもいずれかの太陽光発電素子３が太陽光を受けるように設定されている。
【００１７】
気球体２は支持部材７により地上に係留されているとともに、地上のガスボンベ８（図１の実施例ではヘリウムガスボンベ）からホース９及びバルブ１０を介して気球体本体内部５にヘリウムガス等のガス体６を供給して充填されるようになっている。
【００１８】
図２は、気球体２の浮力手段として、外気よりも高温に加熱して比重を軽くした空気を供給する実施例を示すもので、このため、図１のヘリウムガスボンベ８に代えて加熱空気供給装置１３を備え、比重を軽くした空気をバルブ１０、ホース９を介して気球体２の中空体４内に供給するようにしている。なお、図２実施例において図１と同じ符号は同一部材を示している。
【００１９】
本願発明の場合は、太陽光発電素子３は発電の際に６０〜８０℃の熱を発生させ、気球体２内の空気はこの熱を吸収して、浮揚に必要な高温を得ることができるので、加熱空気の供給は空中に浮揚させる初期だけでよい。
また、太陽光発電素子３の高温化は発電効率にはマイナス要因となるので気球体２内の空気への放熱（熱交換）はこの種の発電装置にとって一石二鳥の利点がある。
【００２０】
なお、図２実施例のように浮揚手段として加熱空気を利用する場合は、昇温により空気の過剰な膨張を吸収し、また、外気との熱交換で浮揚に適した温度に保持するために、気球体２の下部に通気用の開口部１４を設ける。
【００２１】
気球体２の本体４外側の太陽光発電素子３によって得られた電気エネルギーは、配線１１を介して電力として取り出され、インバーター等の電気装置１２を介して電力として利用に供される。また、図は省略したが、余剰の電力はバッテリー等に蓄電することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の太陽光発電装置は空中に浮揚させた実質的に丸い気球体の周側面及び上面に配設した太陽光発電素子を介して太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するので太陽光を終日、相対的に広い面積で照射される。従って、太陽光エネルギーを無駄なく利用して大きな電力が得られる。
【００２３】
得られた電力は従来のソーラー発電と同様に家庭用、公共用に利用することはもちろん可能であるが、電気の供給されない山中のキャンプ場、登山等にも利用できる。また、小さい風船に太陽光発電素子を付設して携帯することにより歩きながら、携帯電話機の充電等に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による太陽光発電装置の一部切欠き側面図
【図２】本発明の他の実施例による太陽光発電装置の一部切欠き側面図
【符号の説明】
【００２５】
１…太陽光発電装置
２…気球体
３…太陽光発電素子
４…中空体
５…内部
６…ガス体
７…支持部材
８…ガスボンベ
９…ホース
１０…バルブ
１１…配線
１２…電気装置
１３…加熱供給装置
１４…開口部
【図１】
2006086140.tif 000003
【図２】
2006086140.tif 000004