(57)【要約】【課題】  両面受光型太陽電池パネルにおいて、ローコストかつメンテナンスが容易な方法で、太陽電池パネルの裏面に太陽光を集める採光装置を提供することである。【解決手段】本発明における採光装置は、両面受光型太陽電池パネルに用いられる採光装置であって、前記太陽電池パネルの表面に配置され、太陽光を集光して前記太陽電池パネルの裏面側に導光する集光レンズと、前記集光レンズを固定するレンズ固定装置と、前記太陽電池パネルの裏面側に配置され、前記集光レンズによって導光された光を前記太陽電池パネルの裏面に反射する凸面反射鏡と、前記凸面反射鏡を配置する反射鏡台座と、を備え、前記レンズ固定装置と前記反射鏡台座とは、連結部材によって連結されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面受光型太陽電池パネルに用いられる採光装置であって、
前記太陽電池パネルの表面に配置され、太陽光を集光して前記太陽電池パネルの裏面側に導光する集光レンズと、
前記集光レンズを固定するレンズ固定装置と、
前記太陽電池パネルの裏面側に配置され、前記集光レンズによって導光された光を前記太陽電池パネルの裏面に反射する凸面反射鏡と、
前記凸面反射鏡を配置する反射鏡台座と、を備え、
前記レンズ固定装置と前記反射鏡台座とは、連結部材によって連結されていることを特徴とする採光装置。
【請求項２】
前記反射鏡台座は、前記連結部材への連結位置を調整することにより、前記集光レンズと前記凸面反射鏡との相対距離を調整可能とする調整装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の採光装置。
【請求項３】
前記採光装置は、追尾式架台に設置された両面受光型太陽電池パネルに用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の採光装置。
【請求項４】
前記集光レンズに集光された太陽光を集光する集光機構と、
前記集光機構に集光された太陽光を前記凸面反射鏡に導光する焦点レンズと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の採光装置。
【請求項５】
前記集光機構に集光された太陽光を、前記焦点レンズに導光する導光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の採光装置。
【請求項６】
前記集光レンズは、反射防止膜コートを施したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の採光装置。
【請求項７】
前記凸面反射鏡は、防汚コートを施したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の採光装置。
【請求項８】
前記連結部材は、全長が２００ｍｍから６００ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の採光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の採光装置を備えることを特徴とする両面受光型太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル用採光装置に関し、より特定的には、両面受光型太陽電池パネルに用いられる採光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生可能エネルギーへの注目が高まっており、その中でも発電時に廃棄物・排水騒音・振動等が発生しない太陽光発電への需要がますます拡大してきている。
【０００３】
太陽光発電を行う場合、太陽電池セルは太陽電池パネルの表にのみに設けてもよいが、セルを太陽電池パネルの裏面にも設けることにより、より発電効率を高めることができる。そのため、最近ではそのような両面受光型の太陽電池パネルが採用されることが多くなってきている。
【０００４】
しかし、両面受光型の太陽電池パネルを採用した場合、太陽と直接対向する表の面については十分な太陽光を集めることができるが、パネルの裏面側には多くの太陽光を集めることができないという問題が生じる。
【０００５】
そこで、隣り合う太陽電池パネルの間にプリズムシート等を配置して、当該シート等の反射作用を利用することにより、太陽電池パネルの裏面側に太陽光を集める方法等が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−９９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽光発電装置では、設置に大掛かりな工事が必要となり費用がかかる。また、プリズムシート等を配置するためのスペースを確保しなければならないという問題がある。
【０００８】
それ故に、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の１つは、両面受光型太陽電池パネルにおいて、ローコストかつメンテナンスが容易な方法で、太陽電池パネルの裏面に太陽光を集める採光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも以下のような構成を備え、もしくは手順を実行する。なお、以下の説明において、本発明の理解を容易にするために図面に示されている符号等を付記する場合があるが、本発明の各構成要素は、図面に示されているものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【００１０】
本発明にかかる採光装置は、両面受光型太陽電池パネルに用いられる採光装置であって、前記太陽電池パネルの表面に配置され、太陽光を集光して前記太陽電池パネルの裏面側に導光する集光レンズと、前記集光レンズを固定するレンズ固定装置と、前記太陽電池パネルの裏面側に配置され、前記集光レンズによって導光された光を前記太陽電池パネルの裏面に反射する凸面反射鏡と、前記凸面反射鏡を配置する反射鏡台座と、を備え、前記レンズ固定装置と前記反射鏡台座とは、連結部材によって連結されていることを特徴とする
かかる構成により、両面受光型太陽電池パネルにおいて、ローコストかつメンテナンスが容易な方法で、太陽電池パネルの裏面に太陽光を集める採光装置を提供することができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記反射鏡台座は、前記連結部材への連結位置を調整することにより、前記集光レンズと前記凸面反射鏡との相対距離を調整可能とする調整装置を備えることを特徴とする。
かかる構成により、太陽光を反射させる範囲を自在に調整することができるようになる。
【００１２】
また、好ましくは、前記採光装置は、追尾式架台に設置された両面受光型太陽電池パネルに用いられることを特徴とする。
かかる構成により、太陽の位置にかかわらず効率よく採光することが可能となる。
【００１３】
また、好ましくは、前記集光レンズに集光された太陽光を集光する集光機構と、前記集光機構に集光された太陽光を前記凸面反射鏡に導光する焦点レンズと、をさらに備えることを特徴とする
かかる構成により、太陽の位置にかかわらず効率よく採光することが可能となる。
【００１４】
また、好ましくは、前記集光機構に集光された太陽光を、前記焦点レンズに導光する導光レンズをさらに備えることを特徴とする。
かかる構成により、集光機構に集光された太陽光を焦点レンズに向けて集中的に集光することができ、より効率よく太陽光を集光することが可能となる。
【００１５】
また、好ましくは、前記集光レンズは、反射防止膜コートを施したものであることを特徴とする。
かかる構成により、集光レンズにおける太陽光の無駄な反射を防ぐことができ、より効率よく太陽光を集光することが可能となる。
【００１６】
また、好ましくは、前記凸面反射鏡は、防汚コートを施したものであることを特徴とする。
かかる構成により、凸面反射鏡が粉塵によって汚れてしまうことを防ぎ、より効率よく太陽光を反射することが可能となる。
【００１７】
また、好ましくは、前記連結部材は、全長が２００ｍｍから６００ｍｍであることを特徴とする。
かかる構成により、強風の際に連結部材や凸面反射鏡が風に煽られて揺れてしまい、集光レンズからの光を反射できなくなる事態を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、両面受光型太陽電池パネルにおいて、ローコストかつメンテナンスが容易な方法で、太陽電池パネルの裏面に太陽光を集める採光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す全体正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００の詳細を示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る採光装置２００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る採光装置２００の詳細を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００を太陽電池パネル１０に取り付けた状態を示す正面図である。本実施形態において、採光装置１００は、前記太陽電池パネルの表面（太陽に直接対向する面）であって、両面受光型太陽電池モジュール１１の間に設けられた隙間に配置されている。
【００２２】
採光装置１００の表面に太陽光が照射された場合、採光装置１００は太陽光を集光してこれを反射し、反射範囲Ｒ１の範囲で太陽電池パネル１０の裏面に反射光を反射する。
【００２３】
なお、本実施形態において、採光装置１００は間隔を空けて４箇所に設置されているが、設置箇所は必ずしも４箇所に限られるものではなく、何箇所であっても構わない。もっとも、本図のように間隔を空けて複数設置したほうが、太陽電池パネル１０の裏面全体にまんべんなく反射光を反射することが可能となるため好ましい。
【００２４】
以下、採光装置１００の構成について具体的に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００を太陽電池パネル１０に取り付けた状態を示す側面図である。図２において、採光装置１００は、集光レンズユニット１１０と、凸面反射鏡ユニット１２０と、両ユニットを連結する連結部材１３０とを備える。集光レンズユニット１１０は、集光レンズ１１１と、レンズ固定装置１１２からなり、凸面反射鏡ユニット１２０は、凸面反射鏡１２１と、凸面反射鏡台座１２２と、調整装置１２３からなる。図２において、連結部材１３０はその一端にレンズ固定装置１１２を固定し、他端に凸面反射鏡台座１２２を固定している。このようにして、連結部材１３０は集光レンズユニット１１０と凸面反射鏡ユニット１２０とを直線的に連結している。
【００２５】
集光レンズ１１１に照射された太陽光Ｓ１は、集光レンズ１１１によって太陽電池パネル１０の裏面側に導光される。そうして集光レンズ１１１に導光された太陽光Ｓ１’は、太陽電池パネル１０の裏面（太陽に直接対向していない面）側に配置される凸面反射鏡１２１に向けて直線的に進行し、凸面反射鏡１２１がその導光された太陽光Ｓ１’を反射する。そうして反射された反射光Ｓ２は、太陽電池パネル１０の裏面全体に広く投射されることになる（図１に記載したＲ１の範囲）。このようにして、太陽電池パネル１０の裏面側にも十分に太陽光を集めることができるようになるのである。
【００２６】
図３は、本発明採光装置１００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す全体正面図である。本実施形態において、太陽電池パネル１０は、追尾式架台２０に設置されている。
【００２７】
太陽光発電を行う場合、発電効率を高めるために、太陽電池パネルが常に太陽に面するように、太陽を追尾して架台の角度を自動的に変更する機構が用いられることがある。本実施形態に係る採光装置１００は、そのような機構を搭載した追尾式架台２０に設置されている。
このような構成を採用することにより、採光装置１００は、太陽の位置にかかわらず効率よく採光することが可能となる。
【００２８】
図４は、本発明採光装置１００の詳細を示す側面図である。
【００２９】
本実施形態において、凸面反射鏡台座１２２は、その端部に調整装置１２３を設けている。この調整装置１２３によって、前記連結部材１３０への連結位置を調整することにより、凸面反射鏡ユニット１２０は、集光レンズ１１１との相対距離を調整することが可能となり、反射光Ｓ２を反射させる範囲を適切に調整することができるようになる。
【００３０】
また、凸面反射鏡ユニット１２０のみに不具合が生じた場合、調整装置１２３を調整することにより、凸面反射鏡ユニット１２０を連結部材１３０から取り外すこともできる。そのため、凸面反射鏡ユニット１２０の交換が容易となる。なお、集光レンズユニット１１０におけるレンズ固定装置１１２についても、集光レンズ１１１の交換やレンズ固定装置１１２の交換が容易に行えるように、ビス留めによる脱着式のカバー構造等を採用しておくことが望ましい。
【００３１】
調整装置１２３は、着脱および固定位置の調整が可能であればどのようなものでも構わない。本実施形態においては、凸面反射鏡台座１２２の端部にネジを設ける形で構成されている。
【００３２】
また、本実施形態において、集光レンズ１１１には、反射防止膜コートが施されている。このようなコートを施すことにより、太陽光Ｓ１の無駄な反射を防ぐことができ、より効率よく太陽光Ｓ１を集光することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態において、凸面反射鏡１２１には防汚コートが施されている。太陽電池パネル１０および本発明採光装置１００は、主に屋外に設置されるため、対策をしないと粉塵等で凸面反射鏡１２１がすぐに汚れてしまい、導光された太陽光Ｓ１’を十分に反射できなくなる。そこで、防汚コートを施し、凸面反射鏡１２１が粉塵によって汚れてしまうことを防いでいるのである。
【００３４】
本実施形態において、連結部材１３０は、全長６００ｍｍ程度のものを採用している。この全長は、太陽電池パネル１０全体の大きさや、凸面反射鏡１２１の湾曲によって定まるもので、一概に上記長さに限定されるものではない。ただし、あまり長すぎると、強風の際に連結部材１３０や凸面反射鏡ユニット１２０が風に煽られて揺れてしまい、集光レンズ１１１からの光を反射できなくなるおそれが生じる。
一方で、これが短すぎると反射光Ｓ２を十分にパネル裏面に反射できなくなるため、太陽光をパネル裏面に反射可能な距離（一般的な太陽電池パネルであれば、目安として２００ｍｍ程度）は確保されている必要がある。
したがって、連結部材１３０の全長は上記の範囲内であることが望ましい。
【００３５】
なお、本実施形態において、連結部材１３０や、レンズ固定装置１１２、凸面反射鏡台座１２２はステンレススチール製のものを想定しているが、これに限定されるものではなく、ある程度の強度と耐久性があればどのような素材であってもよい。
【００３６】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００によれば、両面受光型太陽電池パネル１０において、ローコストかつメンテナンスが容易な方法で、太陽電池パネル１０の裏面に太陽光を集める採光装置を提供することが可能となる。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る採光装置２００を両面受光型太陽電池パネル１０に設置した状態を示す側面図であり、図６は、本発明の第２の実施形態に係る採光装置２００の詳細を示す側面図である。図５および図６において、本発明の第１の実施形態に係る採光装置１００で説明した内容に関しては、同一の参照符号を付すことにより詳細な説明は省略する。
【００３８】
第１の実施形態に係る採光装置１００は、追尾式架台２０との組合せを前提としていたが、第２の実施形態に係る採光装置２００は、追尾式の架台に限らず、固定式の架台と組合せることによっても集光機能を十分に発揮することが可能である。
【００３９】
図５において、採光装置２００は、固定式架台３０の上に設けられた太陽電池パネル１０に配置されている。本実施形態に係る採光装置２００は、太陽がどの角度に位置していても（太陽光Ｓ１がどの角度から入射しても）、十分に太陽光Ｓ１を集光することができるように設計されている。したがって、第１の実施形態のように追尾式架台を採用しない場合であっても、十分に太陽光Ｓ１を集光することができる。
【００４０】
図６において採光装置２００の詳細を説明する。
採光装置２００は、集光レンズユニット１１０と、凸面反射鏡ユニット１２０と、両ユニットを連結する連結部材１３０とを備える。集光レンズユニット１１０は、集光レンズ１１１と、レンズ固定装置１１２と、集光機構１１３と、導光レンズ１１４と、焦点レンズ１１５からなり、凸面反射鏡ユニット１２０は、凸面反射鏡１２１と、凸面反射鏡台座１２２と、調整装置１２３からなる。図６において、連結部材１３０はその一端にレンズ固定装置１１２を固定し、他端に凸面反射鏡台座１２２を固定している。このようにして、連結部材１３０は集光レンズユニット１１０と凸面反射鏡ユニット１２０とを直線的に連結している。
【００４１】
本実施形態において、集光レンズ１１１は太陽に面して凸形状の構造を有している。したがって、太陽がどの角度に位置していても、太陽光Ｓ１が集光レンズ１１１に入射可能となる。
【００４２】
集光レンズ１１１に集光された太陽光は、集光機構１１３に集まる。
集光機構１１３は、内部が光を反射するように仕上げられた（例えば、鏡面仕上げの）空洞となっており、集光レンズ１１１から集光された太陽光を反射する。そして、導光レンズ１１４の地点に光が集約されることになる。
【００４３】
そうして集光機構１１３に集まった光は、導光レンズ１１４を経由して焦点レンズ１１５に集まる。焦点レンズ１１５に集まった光は、直線的に凸面反射鏡１２１に向かい、凸面反射鏡１２１に反射され、その反射光がパネルの裏面に反射されることになる。
【００４４】
導光レンズ１１４は存在していなくてもよいが、これを設けていたほうが、集光機構１１３に集まった光を無駄なく焦点レンズ１１５に導光することが可能となるため好ましい。
【００４５】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る採光装置２００によれば、太陽がどの角度に位置していても、十分に太陽光Ｓ１を集光することが可能となる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、採光装置２００を固定式架台に設置することを前提に説明したが、採光装置２００は追尾式架台に設置することも可能である。
【００４７】
以上、本発明の各実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、太陽電池パネル等に利用可能であって、特に、両面受光型太陽電池パネルに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    両面受光型太陽電池パネル
１１    両面受光型太陽電池モジュール
２０    架台（追尾式）
３０    架台（固定式）
１００  採光装置
１１０  集光レンズユニット
１１１  集光レンズ
１１２  レンズ固定装置
１１３  集光装置
１１４  導光レンズ
１１５  焦点レンズ
１２０  凸面反射鏡ユニット
１２１  凸面反射鏡
１２２  凸面反射鏡台座
１２３  調整装置
１３０  連結部材
２００  採光装置
Ｒ１    反射範囲
Ｓ１    太陽光
Ｓ１’  導光された太陽光
Ｓ２    反射光
【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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