(57)【要約】【課題】宅内電力の自給自足化を実現する。【解決手段】太陽光発電システムは、光偏向角可変パネル６１と、太陽光発電パネル７１とを備える。光偏向角可変パネル６１は、光偏向角可変素子６と、該光偏向角可変素子６の第１の側面に設けられた第１の電極１２と、該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子６の第２の側面に設けられた第２の電極１３とを有し、太陽光発電パネル７１は、光偏向角可変素子６の下面から出射された光のエネルギーを電力に変換する。光偏向角可変素子６の光偏向角は第１の電極１２に印加される電圧の値から第２の電極１３に印加される電圧の値を差し引いた値に基づいて定まり、光偏向角可変素子６は光偏向角可変素子６の上面から入射した太陽からの光を前記太陽光発電パネルの上面に垂直に出射するように光偏向角に応じて偏向させて光偏向角可変素子６の下面から出射する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向角可変素子と、該光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極と、該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極とを有する光偏向角可変パネルと、
前記光偏向角可変素子の下面から出射された光のエネルギーを電力に変換する太陽光発電パネルと
を備え、
前記光偏向角可変素子の光偏向角は前記第１の電極および前記第２の電極に印加される電圧の電位差に基づいて定まり、
前記光偏向角可変素子は該光偏向角可変素子の上面から入射した太陽からの光を前記太陽光発電パネルの上面に垂直に出射するように前記光偏向角に応じて偏向させて該光偏向角可変素子の下面から出射する
ことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
現在の日時を示す日時データを出力する時計部と、
それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報と、該複数の日時情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報とを記憶する記憶部と、
前記第１および第２の電極に電圧を印加する電圧発生部と、
前記時計部が出力する前記日時データで示される現在の日時と前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記印加電圧情報が示す前記第１の電極および前記第２の電極に印加される新たな各値の電圧の印加を前記電圧発生部に開始させる制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
現在の日時を示す日時データを出力する時計部と、
それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報と、該複数の日時情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報とを記憶する記憶部と、
前記第３および第４の電極に電圧を印加する電圧発生部と、
前記時計部が出力する前記日時データで示される現在の日時と前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記印加電圧情報が示す前記第３の電極および前記第４の電極に印加される新たな各値の電圧の印加を前記電圧発生部に開始させる制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極と、該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極とを有する第１の光偏向角可変パネルと、
前記光偏向角可変素子の第３の側面に設けられた第３の電極と、該第３の側面と対向する該光偏向角可変素子の第４の側面に設けられた第４の電極とを有する第２の光偏向角可変パネルと、
前記第２の光偏向角可変素子の下面から出射された光のエネルギーを電力に変換する太陽光発電パネルと、
現在の日時を示す日時データを出力する時計部と、
それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報と、該複数の日時情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報とを記憶する記憶部と、
前記第１および第２の電極と、前記第３および第４の電極とに各電圧を印加する電圧発生部と、
前記時計部が出力する前記日時データで示される現在の日時と前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記印加電圧情報が示す前記第１の電極および前記第２の電極に印加される新たな各値の電圧と、前記第３の電極および前記第４の電極に印加される新たな各値の電圧との印加を前記電圧発生部に開始させる制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
太陽光発電パネルを構成する単位に分割された太陽光発電セルを南北方向に１以上、所定の間隔で配置し、その配置された各太陽光発電セルの下面の南北方向の中心に沿って、東西方向に回転可能な回転軸を設けると共に、その回転軸の一端に該回転軸を所定の回転軸角度に回転させる駆動力を与える駆動部を設けた太陽光発電サブモジュールを東西方向に１以上、所定の間隔で配置した太陽光発電モジュールと、
現在の時刻を示す時刻データを出力する時計部と、
それぞれ所定の時刻を示す複数の時刻情報と、該複数の時刻情報のそれぞれと対応する所定の回転軸角度の値を示す回転軸角度情報とを記憶する記憶部と、
前記駆動部により前記回転軸を回転させる信号を発生する回転信号発生部と、
前記時計部が出力する前記時刻データで示される現在の時刻と前記複数の時刻情報のいずれかで示される時刻とが一致したときに、一致した前記時刻情報と対応する前記回転軸角度情報が示す新たな回転軸角度に前記回転軸を回転させる信号の送信を回転信号発生部に開始させる制御部と
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極と、該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極とを有する光偏向角可変パネルと、
前記太陽光発電パネルを構成する単位に分割された前記太陽光発電セルを南北方向に１以上、所定の間隔で配置し、その配置された各太陽光発電セルの下面の南北方向の中心に沿って、東西方向に回転可能な前記回転軸を設けると共に、その回転軸の一端に該回転軸を所定の回転軸角度に回転させる駆動力を与える前記駆動部を設けた前記太陽光発電サブモジュールを東西方向に１以上、所定の間隔で配置した前記太陽光発電モジュールと、
現在の時刻を示す時刻データを出力する時計部と、
それぞれ所定の時刻を示す複数の時刻情報と、該複数の時刻情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報および所定の回転軸角度の値を示す回転軸角度情報とを記憶する記憶部と、
前記第１および第２の電極に前記印加電圧情報で示される所定の各電圧を印加する電圧発生部と、
前記駆動部により前記回転軸を前記回転軸角度情報で示される所定の回転軸角度に回転させる信号を発生する回転信号発生部と、
前記時計部が出力する前記日時データで示される現在の日時と前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記印加電圧情報が示す前記第１の電極および前記第２の電極に印加される新たな各値の電圧の印加を前記電圧発生部に開始させると共に、前記一致した前記時刻情報と対応する前記回転軸角度情報が示す新たな回転軸角度に回転させる信号の送信を前記回転信号発生部に開始させる
制御部と
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極および該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極に印加される電圧を変化させることにより、該光偏向角可変素子の光偏向角を変化させる光偏向角変更ステップと、
前記光偏向角可変素子の上面から入射し、前記光偏向角に応じて偏向して該光偏向角可変素子の下面から出射する太陽からの光を太陽光発電パネルの上面に当て、該太陽光発電パネルの上面に当たった光のエネルギーに応じた電力を該太陽光発電パネルから出力する発電ステップと
を含むことを特徴とする太陽光発電方法。
【請求項８】
それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報と、該複数の日時情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報とを予め記憶しておく日時電圧記憶ステップと、
現在の日時を示す日時データを出力する日時出力ステップと、
前記日時出力ステップで出力された日時データで示される現在の日時と、前記日時電圧記憶ステップで記憶された前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記日時電圧記憶ステップで記憶された前記印加電圧情報が示す前記第１の電極および第２の電極に印加される新たな各値の電圧の印加を前記電圧発生部に開始させる印加電圧変更ステップと
を含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽光発電方法。
【請求項９】
それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報と、該複数の日時情報のそれぞれと対応する所定の電圧の値を示す印加電圧情報とを予め記憶しておく日時電圧記憶ステップと、
現在の日時を示す日時データを出力する日時出力ステップと、
前記日時出力ステップで出力された日時データで示される現在の日時と、前記日時電圧記憶ステップで記憶された前記複数の日時情報のいずれかで示される日時とが一致したときに、一致した前記日時情報と対応する前記日時電圧記憶ステップで記憶された前記印加電圧情報が示す前記第３の電極および第４の電極に印加される新たな各値の電圧の印加を前記電圧発生部に開始させる印加電圧変更ステップと
を含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽光発電方法。
【請求項１０】
インターネット網を介して収集された天気情報が、曇天が少なくとも２日以上継続する悪天候を示す情報であるか否かを確認する悪天候情報確認ステップと、
該悪天候情報確認ステップで悪天候を示す情報が含まれていれば、太陽光発電モジュールにより発電された電力を蓄電する蓄電器の蓄電電力量情報を入手し、悪天候が回復するまでの期間に売電する売電電力量および該悪天候が回復するまでの期間に使用する電気機器に必要となる前記蓄電器の蓄電電力量との比率を示す売電蓄電電力配分比率を算出する第１配分比率算出ステップと、
現在の売電蓄電電力配分比率で、前記悪天候が回復するまでの期間に前記電気機器を使用することにより前記蓄電器の蓄電電力量が不足すると判断された場合に、前記第１配分比率算出ステップで算出された売電蓄電電力配分比率に変更させる売電蓄電電力配分比率変更命令信号を送信する第１変更命令信号送信ステップと、
再度天気情報を収集し、前回収集した前記天気情報に含まれる悪天候を示す情報に変化があれば、新たに収集した天気情報に含まれる悪天候を示す情報を基に前記売電蓄電電力配分比率を算出する第２配分比率算出ステップと、
該第２配分比率算出ステップで算出された新たな売電蓄電電力配分比率に変更させる前記売電蓄電電力配分比率変更命令信号を送信する第２変更命令信号送信ステップと、
前記新たな天気情報における悪天候が回復するまでの期間に使用する前記電気機器に必要となる前記蓄電器の蓄電電力量に達するまで前記天気情報の収集と、前記売電蓄電電力配分比率の算出と、前記売電蓄電電力配分比率変更命令信号の送信とを繰り返す蓄電完了確認ステップと
を含むことを特徴とする太陽光発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電方法、および宅内電力管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の国内電力エネルギー事情は、国の太陽光発電普及化促進政策によって電力の売電価格が買電価格に比べ約２倍に設定されたことにより、一般家庭でも太陽光発電が普及しつつある。
【０００３】
また、電力源としては、発電コストが安くＣＯ２排出量が少ない原子力発電が国内発電の約三分の一を占め、その比率が高まっていく方向であった。
【０００４】
しかしながら先の原子力発電所事故を受けて状況は一変し、現存する原子力発電所は、稼働停止を余儀なくされ、火力発電所を稼働させ何とか賄うことができている状況である。また、かかる状況の中、原子力発電の安全性は、問題視されており、現存する原子力発電所は、再稼働の目途が立たず、当面は火力発電に頼らざるを得ない状勢である。
【０００５】
その一方、各国は、ＣＯ２排出量削減目標を掲げ、化石燃料から太陽光や、風力などの自然エネルギーへの切り替えを進めている。
【０００６】
火力発電所による発電は、その流れに逆行すると共に火力発電が主体の電力エネルギー事情では、一般家庭を含む需要家における電気料金の上昇が避けられない状況から、行政としては、いち早くこのような状勢から脱却させることを迫られている。
【０００７】
また、電力売電価格は、年々下がってきており、今後太陽光発電の普及が更に続けば、電力売買価格差は更に縮まり、いずれは逆転して買電価格より売電価格の方が安くなっていくものと推測される。
【０００８】
買電価格より売電価格の方が安くなった場合に、売電する価値はなくなるため、ユーザ心理としては、発電した電力はできるだけ家庭内で消費した方が経済的であるという発想に変わっていくと考えられる。
【０００９】
そのため、今後の国策及び、一般ユーザのニーズにマッチした電力完全自給自足タイプのＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ＿Ｅｎｅｒｇｙ＿Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ＿Ｓｙｓｔｅｍ）システムが求められるようになると推測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−０７４０３７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４４９５号公報
【特許文献３】特開２０１３−０８０８４０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１０８７０３号公報
【特許文献５】特開２０１１−０３５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、太陽光発電を使用したＨＥＭＳシステムにおいて、特許文献１乃至５には言及されていない以下に示す課題を改善することにより、宅内における使用電力の完全自給自足化を実現させ、一般家庭におけるエネルギーコストの低減、および発電所における電力供給負担の軽減、ひいてはＣＯ２排出量削減に貢献するものである。
【００１２】
特許文献１乃至５には言及されていない課題とは、すなわち、
第１に、できる限り機械的な機構の使用を抑えつつ太陽光電池パネルに、より効率的に太陽光線を当てること。
【００１３】
第２に、太陽光電池パネルによって発電された直流電力を蓄電し、その蓄電された直流電力を、できる限り直流のまま利用すること。
【００１４】
第３に、例えば悪天候が続くことが予想される場合に事前に必要な電力を蓄電器に蓄えることである。
【００１５】
本発明の目的は、上述した問題点を解決した太陽光発電を用いた電力自給自足型宅内電力管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の太陽光発電システムは、
光偏向角可変素子と、該光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極と、該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極とを有する光偏向角可変パネルと、
前記光偏向角可変素子の下面から出射された光のエネルギーを電力に変換する太陽光発電パネルと
を備え、
前記光偏向角可変素子の光偏向角は前記第１の電極および前記第２の電極に印加される電圧の電位差に基づいて定まり、
前記光偏向角可変素子は該光偏向角可変素子の上面から入射した太陽からの光を前記太陽光発電パネルの上面に垂直に出射するように前記光偏向角に応じて偏向させて該光偏向角可変素子の下面から出射する。
【００１７】
また、本発明の第２の太陽光発電システムは、
太陽光発電パネルを構成する単位に分割された太陽光発電セルを南北方向に１以上、所定の間隔で配置し、その配置された各太陽光発電セルの下面の南北方向の中心に沿って、東西方向に回転可能な回転軸を設けると共に、その回転軸の一端に該回転軸を所定の回転軸角度に回転させる駆動力を与える駆動部を設けた太陽光発電サブモジュールを東西方向に１以上、所定の間隔で配置した太陽光発電モジュールと、
現在の時刻を示す時刻データを出力する時計部と、
それぞれ所定の時刻を示す複数の時刻情報と、該複数の時刻情報のそれぞれと対応する所定の回転軸角度の値を示す回転軸角度情報とを記憶する記憶部と、
前記駆動部により前記回転軸を回転させる信号を発生する回転信号発生部と、
前記時計部が出力する前記時刻データで示される現在の時刻と前記複数の時刻情報のいずれかで示される時刻とが一致したときに、一致した前記時刻情報と対応する前記回転軸角度情報が示す新たな回転軸角度に前記回転軸を回転させる信号の送信を回転信号発生部に開始させる制御部とを備える。
【００１８】
本発明の第１の太陽光発電方法は、
光偏向角可変素子の第１の側面に設けられた第１の電極および該第１の側面と対向する該光偏向角可変素子の第２の側面に設けられた第２の電極に印加される電圧を変化させることにより、該光偏向角可変素子の光偏向角を変化させる光偏向角変更ステップと、
前記光偏向角可変素子の上面から入射し、前記光偏向角に応じて偏向して該光偏向角可変素子の下面から出射する太陽からの光を太陽光発電パネルの上面に当て、該太陽光発電パネルの上面に当たった光のエネルギーに応じた電力を該太陽光発電パネルから出力する発電ステップとを含む。
【００１９】
また、本発明の第２の太陽光発電方法は、
インターネット網を介して収集された天気情報が、曇天が少なくとも２日以上継続する悪天候を示す情報であるか否かを確認する悪天候情報確認ステップと、
該悪天候情報確認ステップで悪天候を示す情報が含まれていれば、太陽光発電モジュールにより発電された電力を蓄電する蓄電器の蓄電電力量情報を入手し、悪天候が回復するまでの期間に売電する売電電力量および該悪天候が回復するまでの期間に使用する電気機器に必要となる前記蓄電器の蓄電電力量との比率を示す売電蓄電電力配分比率を算出する第１配分比率算出ステップと、
現在の売電蓄電電力配分比率で、前記悪天候が回復するまでの期間に前記電気機器を使用することにより前記蓄電器の蓄電電力量が不足すると判断された場合に、前記第１配分比率算出ステップで算出された売電蓄電電力配分比率に変更させる売電蓄電電力配分比率変更命令信号を送信する第１変更命令信号送信ステップと、
再度天気情報を収集し、前回収集した前記天気情報に含まれる悪天候を示す情報に変化があれば、新たに収集した天気情報に含まれる悪天候を示す情報を基に前記売電蓄電電力配分比率を算出する第２配分比率算出ステップと、
該第２配分比率算出ステップで算出された新たな売電蓄電電力配分比率に変更させる前記売電蓄電電力配分比率変更命令信号を送信する第２変更命令信号送信ステップと、
前記新たな天気情報における悪天候が回復するまでの期間に使用する前記電気機器に必要となる前記蓄電器の蓄電電力量に達するまで前記天気情報の収集と、前記売電蓄電電力配分比率の算出と、前記売電蓄電電力配分比率変更命令信号の送信とを繰り返す蓄電完了確認ステップとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
第１の効果は、次の２つの方法を組み合わせることにより、太陽光発電システムの構成を簡素化し、コスト、大きさ、および重量を抑制することができる。
【００２１】
即ち、太陽光発電モジュールの受光面を太陽高度に合わせて東西南北の各方向に向ける機構は、太陽光発電システムの構成が複雑になり、コストや、大きさや、重量が大きくなる。
【００２２】
そこで、１つ目は、一年のうちの季節ごとの南北方向の太陽高度の変化に対して、太陽光発電パネルのガラスカバー部分を、電気的に光の偏向角を制御可能な部材を用いることで太陽光発電パネルに入射する太陽光線の入射角をほぼ垂直にする。
【００２３】
また、一日のうちの太陽高度が低い朝夕の時間帯に太陽光発電モジュールへ入射する太陽光線の入射面積が小さいため上述した太陽光線を偏向させる部材による太陽光線の偏向では太陽光発電パネルへの太陽光線の入射角をほぼ垂直に偏向させるには不足する可能性がある。
【００２４】
そこで、２つ目は、一日のうちの時刻ごとの東西方向の太陽高度の変化に対して、太陽光発電モジュールの各セルを南北方向に串刺し状に接合する回転可能な回転軸を設け、その回転軸を一日の太陽高度に追従させて東西方向に回転させる簡易な機構を用いる。
【００２５】
第２の効果は、太陽光発電パネルで発電された直流電力を交流電力へ変換する際の変換ロスを抑制することができる。即ち、太陽光発電で発電された直流電力を電気機器に直接使用できる電圧に変圧し、太陽光発電パネルから直流のまま電気機器に供給する。
【００２６】
一方、太陽光発電システムは、大容量の蓄電器を備え、その蓄電された直流電力で使用可能な電気機器をできる限り用いる。
【００２７】
第３の効果は、電力事業者から電力を買電すること無く、悪天候が続くと予想される期間に必要な電力を賄うことができる。
【００２８】
即ち、太陽光発電システムは、太陽光発電と蓄電器とを併用し、悪天候が続くと予想される期間の売電を抑制すると共に、当該、悪天候が続くと予想される期間に必要になると予想される電力を予め蓄電器に蓄える。
【００２９】
その際、太陽光発電システムは、例えば、落雷や、震災などの天災によって電力の供給が途絶えても、例えば数日間分の電力を賄うことができるため、ユーザに利便性および安心感を提供することができる。
【００３０】
第４の効果は、家庭における光熱費の負担を軽減することができる。即ち、太陽光発電システムは、家庭内で使用する電力を買電することなく、太陽光発電により発電された電力のみを使って昼夜を問わず電気製品を使用することができ、したがって電気料金が必要なくなる。
【００３１】
以上、第１乃至第４の効果により、日照条件に関わらず夜間使用する電力を蓄電器に予め充電しておくことが可能となり、買電することなく、宅内電力の自給自足化が可能となる。
【００３２】
第５の効果は、上述した太陽光発電システムを備える住宅が増えることにより、発電所における発電量を抑制できるため、脱原子力発電にも貢献でき、ＣＯ２排出量も削減させることができる。
【００３３】
第６の効果は、家庭内で使用する電力を自給自足化することにより、発電所からの送電線や、鉄塔や、電柱などが必要無くすことができ、街の景観を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１および第２の実施形態に共通のブロック図である。
【図２】第１の実施形態における太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態における太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【図４】第１および第２の実施形態において光屈折素材を説明する図である。
【図５】第１および第２の実施形態において光屈折素材の屈折率を説明する図である。
【図６】第１の実施形態に係る記憶部における日時変化電圧テーブルを示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る記憶部における日時変化電圧テーブルを示す図である。
【図８】第１の実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【図９】第２の実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る記憶部における日時変化電圧テーブルを示す図である。
【図１２】第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態における複数の太陽光発電セルを回転軸に接合した太陽光発電サブモジュールを複数ならべた上面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る記憶部における日変化回転軸角度テーブルを示す図である。
【図１５】第４の実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】第５の実施形態を示すブロック図である。
【図１７】第６の実施形態を示すブロック図である。
【図１８】第６の実施形態における宅内電力管理装置を示すブロック図である。
【図１９】第６の実施形態におけるデータサーバから送信されるデータテーブルを示す図である。
【図２０】第６の実施形態におけるデータサーバから送信されるデータテーブルを示す図である。
【図２１】第６の実施形態におけるデータサーバの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
まず、後述する本発明の第１および第２の実施形態に共通の構成について、図１を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１および図２を参照すると、太陽光発電システムは、太陽光発電モジュール１と、宅内電力管理装置３と、光偏向角制御電圧供給線４と、直流電力供給線５とから構成される。
【００３８】
太陽光発電モジュール１は、光偏向角可変パネル６１と、太陽光発電パネル７１とを含む。
【００３９】
光偏向角可変パネル６１の上面および下面の面積は、太陽光発電パネル７１の上面の面積よりも大きく、光偏向角可変パネル６１は、その下面が太陽光発電パネル７１の上面全体を覆うよう、太陽光発電パネル７１の上側に設けられている。
【００４０】
宅内電力管理装置３は、制御部３１と、時計部３２と、記憶部３３と、電圧発生部３４とを含む。直流電力供給線５は、太陽光発電パネル７１によって発電された直流電力を宅内電力管理装置３に供給する。
【００４１】
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態について図１、図２、図４、図５および図６を参照して説明する。
【００４２】
本実施形態においては、時計部３２は、現在の日時（日付および時刻）を示す日時データを出力し、記憶部３３は、日時変化電圧テーブルを記憶している。
【００４３】
図２は、本実施形態における太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【００４４】
図２を参照すると、太陽光発電モジュール１は、光偏向角可変パネル６１と、太陽光発電パネル７１とを含む。
【００４５】
光偏向角可変パネル６１は、板状の光偏向角可変素子６（例えば、特開２０１０−０２６０７９号公報に記載された電気光学効果を有する電気化学結晶等を使用した素子）と、該素子の南北に対向する２つの側面に設けられた第１および第２の電極１２および１３とを備える。光偏向角可変パネル６１の光偏向角可変素子６は、その上面に当たる太陽光線Ｌ１を偏向させることが可能である。
【００４６】
ここで、光偏向角可変素子６に設けられた第１の電極１２および第２の電極１３にそれぞれ第１および第２の電圧が印加されると、両電極間に印加された高い電圧から低い電圧へ向かう電界が光偏向角可変素子６内に発生する。
【００４７】
光偏向角可変素子６は、その内部に上述したように電界が発生した状態では、光偏向角可変素子６の上面に当たった太陽光線を該電界が向かう方向に偏向させ、光偏向角可変素子６の下面から出射する。
【００４８】
このときの太陽光線の屈折の程度（光偏向角）は、電界の強さに応じて変化する。
【００４９】
そうして、光偏向角可変素子６は、光偏向角可変素子６の上面から入射した太陽光を、太陽光発電パネル７１の上面に対して図２に示すように東西ライン上に偏向させるように光偏向角可変素子６の下面から出射する。
【００５０】
太陽光発電パネル７１は、光偏向角可変素子６の下面から出射された光のエネルギーを直流電力に変換する。なお、太陽光発電パネル７１は、一般的によく知られているため、その構成等の説明は省略する。
【００５１】
太陽光発電パネル７１は、こうして変換された直流電力を直流電力供給線５を介して図１に示す宅内電力管理装置３へ出力する。
【００５２】
次に、記憶部３３に記憶された日時変化電圧テーブルについて図６を用いて説明する。
【００５３】
太陽の位置は、季節（日）毎および一日のうちの時間毎に変化し、その結果、光偏向角可変パネル６１の上面に当たる太陽光線の角度も日時毎に変化する。
【００５４】
ここで、日時毎の光偏向角可変パネル６１の上面に当たる太陽光線Ｌ１の入射角度は、太陽光発電モジュール１が搭載された家が立地する場所の緯度および経度、家に搭載された太陽光発電モジュール１が太陽に向かう方位を表す方位角、家に搭載された太陽光発電モジュール１の傾斜角度、および一年のうちの日にちおよび一日のうちの時刻により求めることができる。
【００５５】
この日時毎の太陽の位置の変化に対応して、光偏向角可変パネル６１の光偏向角可変素子６の光偏向角を変化させ、光偏向角可変素子６の下面から出射される太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面にほぼ垂直方向から当てるための情報が日時変化電圧テーブルに記憶されている。
【００５６】
図６に示す日時変化電圧テーブルは、「日時」欄と、「印加電圧」欄とから構成される。
【００５７】
「日時」欄には、それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報が登録されている。
【００５８】
「印加電圧」欄は、さらに「電極１２」欄と、「電極１３」欄とから構成される。
【００５９】
「電極１２」欄および「電極１３」欄には、「日時」欄に登録された日時情報で示される日時が到来した時に光偏向角可変パネル６１の電極１２および電極１３に印加される電圧の値を示す印加電圧情報が登録されている。
【００６０】
なお、印加電圧情報に基づく各電極への電圧の印加方法は、以下の２つの方法がある。
【００６１】
一つ目は、図６に示す「電極１２」欄および「電極１３」欄の２つの印加電圧を電圧発生部３４に発生させ、対応する各電極にそれぞれ印加する本実施形態で述べる方法である。
【００６２】
二つ目は、図６に示す「電極１２」欄および「電極１３」欄のうちの何れか一方の電極を、例えば太陽光発電モジュール１のグラウンド電位と同じ電位とし、他方の電極の印加電圧値を両電極間に印加される電圧値として登録しておく。そして、「電極１２」欄および「電極１３」欄の各電極間に印加される印加電圧を電圧発生部３４に発生させ、対応する各電極にそれぞれ印加する方法である。
【００６３】
ここで、印加電圧情報は、南北方向、即ち太陽高度に対して、光偏向角可変素子６の下面から出射される太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面へ図２に示すように東西ライン上に偏向させるよう光偏向角可変素子６の光偏向角を変化させるための電圧の値を示す情報である。
【００６４】
次に、図１、図２、図６および図８を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００６５】
図８は、本実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【００６６】
宅内電力管理装置３の制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と、図６に示す日時変化電圧テーブルの「日時」欄に登録された各日時情報で示される日時とを所定の時間間隔（例えば１分間）で比較する（ステップＳ２１）。
【００６７】
制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と一致する日時を示す日時情報が日時変化電圧テーブルに登録されていた場合には（ステップＳ２１にてＹＥＳ）以下の処理を行う。即ち、制御部３１は、時計部３２の当該日時情報と対応付けて日時変化電圧テーブルの「印加電圧」欄の「電極１２」欄および「電極１３」欄に登録されている印加電圧情報が示す電極１２および電極１３への新たな電圧の値の印加を光偏向角制御電圧供給線４を介して電圧発生部３４に開始させる（ステップＳ２２）。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図１、図３、図４、図５および図７を参照して説明する。
【００６９】
本実施形態においては、時計部３２は、現在の日時（日付および時刻）を示す日時データを出力し、記憶部３３は、日時変化電圧テーブルを記憶している。
【００７０】
図３は、本実施形態における太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【００７１】
図３を参照すると、太陽光発電モジュール１は、光偏向角可変パネル６５と、第１の実施形態と同一の太陽光発電パネル７１とを備えている。
【００７２】
光偏向角可変パネル６５は、第１の実施形態における光偏向角可変素子６と同じ板状の光偏向角可変素子６と、該素子の東西に対向する２つの側面に設けられた第３および第４の電極１４および１５とを備える。光偏向角可変パネル６５の光偏向角可変素子６は、その上面に当たる太陽光線を偏向させることが可能である。
【００７３】
ここで、光偏向角可変素子６に設けられた第３の電極１４および第４の電極１５にそれぞれ第３および第４の電圧が印加されると、両電極間に印加された高い電圧から低い電圧へ向かう電界が光偏向角可変素子６内に発生する。
【００７４】
光偏向角可変素子６は、その内部に上述したように電界が発生した状態では、光偏向角可変素子６の上面に当たった太陽光線を該電界が向かう方向に偏向させ、光偏向角可変素子６の下面から出射する。このときの太陽光線の屈折の程度（光偏向角）は、電界の強さに応じて変化する。
【００７５】
そうして、光偏向角可変素子６は、光偏向角可変素子６の上面から入射した太陽光を、太陽光発電パネル７１の上面に対し、図３に示すように南北ライン上に偏向させるよう光偏向角可変素子６の下面から出射する。
【００７６】
太陽光発電パネル７１は、光偏向角可変素子６の下面から出射された光のエネルギーを直流電力に変換し、こうして変換された直流電力を直流電力供給線５を介して図１に示す宅内電力管理装置３へ出力する。
【００７７】
次に、記憶部３３に記憶された日時変化電圧テーブルについて図７を用いて説明する。
【００７８】
太陽の位置は、季節（日）毎および一日のうちの時間毎に変化し、その結果、光偏向角可変パネル６５の上面に当たる太陽光線の角度も日時毎に変化する。
【００７９】
ここで、日時毎の光偏向角可変パネル６５の上面に当たる太陽光線Ｌ１の入射角度は、太陽光発電モジュール１が搭載された家が立地する場所の緯度および経度、家に搭載された太陽光発電モジュール１が向かう方向の方位角、家に搭載された太陽光発電モジュール１の傾斜角度、および一年のうちの日にちおよび一日のうちの時刻により求めることができる。
【００８０】
この日時毎の太陽の位置の変化に対応して、光偏向角可変パネル６５の光偏向角可変素子６の光偏向角を変化させ、光偏向角可変素子６の下面から出射される太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面に対して、図３に示すように南北ライン上に偏向させるための情報が日時変化電圧テーブルに記憶されている。
【００８１】
図７に示す日時変化電圧テーブルは、「日時」欄と、「印加電圧」欄とから構成される。
【００８２】
「日時」欄には、それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報が登録されている。
【００８３】
「印加電圧」欄は、さらに「電極１４」欄と、「電極１５」欄とから構成される。
【００８４】
「電極１４」欄および「電極１５」欄には、「日時」欄に登録された日時情報で示される日時が到来した時に光偏向角可変パネル６５の電極１４および電極１５に印加される電圧の値を示す印加電圧情報が登録されている。
【００８５】
なお、印加電圧情報に基づく各電極への電圧の印加方法は、以下の２つの方法がある。
【００８６】
一つ目は、図７に示す「電極１４」欄および「電極１５」欄の２つの印加電圧を電圧発生部３４に発生させ、対応する各電極にそれぞれ印加する本実施形態で述べる方法である。
【００８７】
二つ目は、図６に示す「電極１４」欄および「電極１５」欄のうちの何れか一方の電極を、例えば太陽光発電モジュール１のグラウンド電位と同じ電位とし、他方の電極の印加電圧値を両電極間に印加される電圧値として登録しておく。そして、「電極１４」欄および「電極１５」欄の各電極間に印加される印加電圧を電圧発生部３４に発生させ、対応する各電極にそれぞれ印加する方法である。
【００８８】
ここで、印加電圧情報は、光偏向角可変素子６の下面から出射される太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面にほぼ垂直方向から当たるように、光偏向角可変素子６の光偏向角を変化させるための電圧の値を示す情報である。
【００８９】
次に、図１、図３、図７および図９を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００９０】
図９は、本実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【００９１】
宅内電力管理装置３の制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と、図７に示す日時変化電圧テーブルの「日時」欄に登録された各日時情報で示される日時とを所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で比較する（ステップＳ４１）。
【００９２】
制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と一致する日時を示す日時情報が日時変化電圧テーブルに登録されていた場合には（ステップＳ４１にてＹＥＳ）以下の処理を行う。即ち、制御部３１は、時計部３２の当該日時情報と対応付けて日時変化電圧テーブルの「印加電圧」欄の「電極１４」欄および「電極１５」欄に登録されている印加電圧情報が示す電極１４および電極１５への新たな電圧の値の印加を光偏向角制御電圧供給線４を介して電圧発生部３４に開始させる（ステップＳ４２）。
【００９３】
なお、一年のうちの冬の太陽高度を約３０°（度）とした場合、光偏向角可変パネル６５は、太陽光発電パネル７１の上面に対して太陽光線を垂直に入射させるには約６０°偏向させなければならない。あるいは、一日のうちの朝夕の太陽高度を約２０°とした場合、光偏向角可変パネル６５は、太陽光発電パネル７１の上面に対して太陽光線を垂直に入射させるには約７０°偏向させなければならない。
【００９４】
本実施形態における光偏向角可変パネル６５を用いて太陽光線を偏向させるのに、例えば特開２０１０−０２６０７９号公報に示されているような電気光学結晶を用いた場合には、所望する偏向角度に太陽光線を偏向させるために印加する印加電圧が、例えば数百Ｖ以上になる場合があり、このような印加電圧を生成するのが困難な場合がある。
【００９５】
このような場合には、図４に示すように、光偏向角可変パネル６５の上面に該パネルとほぼ同じ大きさで、且つ、所定の屈折率を有する光屈折素材７０１を載置すればよい。
【００９６】
図５を用いて光屈折素材７０１によって太陽光線を屈折させる原理を説明する。今、光屈折素材７０１の屈折率をｎ、太陽光線Ｌ１の入射角をｉ、光屈折素材７０１において屈折された太陽光線の屈折角をｒとすると、ｎ＝ｓｉｎ（ｉ）／ｓｉｎ（ｒ）の関係式が成り立つ。
【００９７】
該関係式を参照すると、光屈折素材７０１の屈折率ｎが大きいほど、屈折角ｒが０°、すなわち太陽光線Ｌ１は、光屈折素材７０１の下面から垂直に近い角度で出射する。
【００９８】
つまり、図４に示すように、光屈折素材７０１を用いて太陽光線をある程度屈折させておけば、その屈折された分だけ光偏向角可変素子６によって太陽光線を偏向させる偏向角が小さくて済むので、そうすることにより光偏向角可変パネル６５に印加する印加電圧を小さくすることができ、また、その印加電圧を発生させる電力をさらに小さくすることができる。
【００９９】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図１、図２、図３、図８、図９、図１０および図１１を参照して説明する。
【０１００】
本実施形態は、第１の実施形態で説明した光偏向角可変パネル６１（図２）の上面側に、第２の実施形態で説明した偏向角可変パネル６５（図３）を配置する点が第１および第２の実施形態の構成と異なる。
【０１０１】
したがって、第１および第２の実施形態の構成および動作と異なる本実施形態の構成および動作を中心に説明する。
【０１０２】
図１０は、本実施形態の太陽光発電モジュール１の構成を示す図である。
【０１０３】
図１０を参照すると、光偏向角可変パネル６１の南北方向の電極１２および１３には、電圧発生部３４からの光偏向角制御電圧供給線４１が接続される。また、光偏向角可変パネル６５の東西方向の電極１４および１５には、電圧発生部３４からの光偏向角制御電圧供給線４２が接続される。
【０１０４】
即ち、光偏向角可変パネル６１の電極１２および１３と、光偏向角可変パネル６５の電極１４および１５には電圧発生部３４からの印加電圧が独立して印加される。
【０１０５】
図１１は、本実施形態に係る記憶部における日時変化電圧テーブルを示す図である。
【０１０６】
図１１に示す日時変化電圧テーブルは、「日時」欄と、「印加電圧」欄とから構成される。
【０１０７】
「日時」欄には、それぞれ所定の日時を示す複数の日時情報が登録されている。
【０１０８】
「印加電圧」欄は、さらに「電極１２」欄、「電極１３」欄、「電極１４」欄、および「電極１５」欄から構成される。
【０１０９】
図１１に示す「電極１２」欄、「電極１３」欄、「電極１４」欄、および「電極１５」欄の各欄には、「日時」欄に登録された日時情報で示される日時が到来した時に光偏向角可変パネル６１の電極１２および電極１３と、光偏向角可変パネル６５の電極１４および電極１５とに印加される各電圧の値を示す印加電圧情報が登録されている。
【０１１０】
次に、本実施形態の動作を説明する。本実施形態では、第１および第２の実施形態で図８および図９を用いて説明した制御部３１による各処理が行われる。
【０１１１】
即ち、宅内電力管理装置３の制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と、図１１に示す日時変化電圧テーブルの「日時」欄に登録された各日時情報で示される日時とを所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で比較する。
【０１１２】
制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と一致する日時を示す日時情報が日時変化電圧テーブルに登録されていた場合には、当該日時情報と対応付けて日時変化電圧テーブルの「印加電圧」欄に登録されている印加電圧情報が示す電極１２および電極１３と、電極１４および電極１５とへの新たな各電圧の値の印加を光偏向角制御電圧供給線４１および４２を介して電圧発生部３４にそれぞれ開始させる。
【０１１３】
こうして、本実施形態では、一年のうちの季節および一日のうちの時刻の変化により太陽の位置が変化しても、光偏向角可変パネル６１により南北方向から、光偏向角可変パネル６５により東西方向からの太陽光線を偏向させて、太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面にほぼ垂直方向から当たるようにすることができ、太陽光線を効率的に電力に変換することができる。
【０１１４】
以上、本実施形態には、第１および第２の実施形態と同様に、機械的な機構をできるだけ用いずに、一年を通して太陽光線を効率的に電力に変換することができるという効果がある。
【０１１５】
その理由は、光偏向角可変素子を用いて太陽光線を電気的に偏向させるからである。
【０１１６】
尚、各光偏向角可変パネルへの印加電圧を低減させるために、第１および第２の実施形態で説明した光屈折素材７０１を各光偏向角可変パネルの各素子６の上面側に載置するようにしてもよい。
【０１１７】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について図１２、図１３、図１４および図１５を参照して説明する。
【０１１８】
本実施形態は、第２の実施形態で図３を用いて説明した光偏向角可変パネル６５の代わりに、図１３に示す後述する太陽光発電サブモジュール７５を回転させるための機構を用いる点が、第２の実施形態の構成と異なる。
【０１１９】
したがって、以下では、第２の実施形態の構成および動作と異なる本実施形態の構成および動作を中心に説明する。
【０１２０】
図１２は、本実施形態を示すブロック図である。回転信号発生部３５は、制御部３１の指示に基づいて、後述する回転軸角度情報を回転軸制御信号線７を介して太陽光発電モジュール１１に送信する。
【０１２１】
図１３は、太陽光発電パネル７１を構成する単位である太陽光発電セル６０を南北方向に所定の間隔で複数並べ、該各太陽光発電セル６０の下面の南北方向の中心に沿って回転軸９０１により串刺し状に接合された太陽光発電サブモジュール７５を、さらに所定の間隔で東西方向に複数ならべた様子を上面視した図である。
【０１２２】
各太陽光発電サブモジュール７５は、各回転軸９０１の一端（例えば、南方向の一端）に機械的に接合された各モータ９０２の駆動力により各回転軸９０１を中心として、回転信号発生部３５からの回転軸制御信号線７を介した回転軸角度情報に応じて東西方向に所定の回転軸角度分、回転する。
【０１２３】
本実施形態では、図１２に示す太陽光発電モジュール１１に、図１３に示す太陽光発電サブモジュール７５が複数配置されている。
【０１２４】
図１４に示す日変化回転軸角度テーブルは、「時刻」欄と、「回転軸角度」欄とから構成され、記憶部３３に記憶される。
【０１２５】
「時刻」欄には、それぞれ所定の時刻を示す複数の時刻情報が登録されている。
【０１２６】
「回転軸角度」欄には、「時刻」欄に登録された時刻情報で示される時刻が到来した時に各太陽光発電サブモジュール７５を東西方向に回転させるためにモータ９０２へ送られる回転軸角度情報が登録されている。
【０１２７】
次に、図１２、図１３、図１４および図１５を参照して本実施形態の動作を説明する。
【０１２８】
図１５は、本実施形態における制御部３１の動作を説明するフローチャートである。
【０１２９】
制御部３１は、時計部３２が出力する時刻データで示される現在の時刻と、図１４に示す日変化回転軸角度テーブルの「時刻」欄に登録された各時刻情報で示される時刻とを所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で比較する（ステップＳ９１）。
【０１３０】
制御部３１は、時計部３２が出力する時刻データで示される現在の時刻と一致する時刻を示す時刻情報が日変化回転軸角度テーブルに登録されていた場合には（ステップＳ９１にてＹＥＳ）以下の処理を行う。即ち、制御部３１は、時計部３２の当該時刻情報と対応付けて日変化回転軸角度テーブルの「回転軸角度」欄に登録されている回転軸角度情報が示す値の角度に回転軸９０１が回転するように回転軸制御信号線７を介してのモータ９０２への新たな回転軸角度情報の送信を回転信号発生部３５に開始させる。（ステップＳ９２）。
【０１３１】
こうして、本実施形態では、一日のうちの時刻の変化により太陽の位置が変化しても、太陽光線を各太陽光発電サブモジュール７５の上面にほぼ垂直方向から当たるようにすることができ、太陽光線を効率的に電力に変換することができる。
【０１３２】
以上、本実施形態には、第１乃至第３の実施形態における光偏向角可変パネル６５を用いて太陽光線を偏向させるのに、例えば特開２０１０−０２６０７９号公報に示されているような電気光学結晶を用いた場合には、所望する偏向角度に太陽光線を偏向させるために印加する印加電圧が、例えば数百Ｖ以上になる場合があり、このような印加電圧を生成するのが困難な場合があるが、機械的な機構をできるだけ用いずに、太陽光線を効率的に電力に変換することができるという効果がある。
【０１３３】
その理由は、太陽光発電サブモジュールを東西方向にのみ回転させる機構を設けるからである。
【０１３４】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について図１、図２、図６、図８、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６を参照して説明する。
【０１３５】
本実施形態の太陽光発電モジュール２１は、図２を用いて第１の実施形態で説明した太陽光発電モジュール１の太陽光発電パネル７１に代えて、図１３を用いて説明した第４の実施形態の太陽光発電サブモジュール７５を複数配置した点が、第１および第４の実施形態の構成と異なる。
【０１３６】
すなわち、本実施形態は、第１の実施形態で説明した光偏向角可変パネル６１の下面側に第４の実施形態で説明した太陽光発電サブモジュール７５を配置した構成をとる実施形態である。
【０１３７】
図１６は、本実施形態を示すブロック図である。
【０１３８】
図１６に示すように、本実施形態のブロック図では、図１を用いて説明した第１の実施形態のブロック図の構成に、図１２を用いて説明した第４の実施形態の回転信号発生部３５と、回転軸制御信号７とを追加した点が第１および第４の実施形態の構成と異なる。
【０１３９】
上述した光偏向角可変パネル６１を制御する構成は、第１の実施形態で説明済みであり、また、太陽光発電サブモジュール７５を制御する構成は、第４の実施形態で説明済みであるので、本実施形態での構成の説明は省略する。
【０１４０】
次に、本実施形態の動作を説明する。本実施形態では、第１および第４の実施形態で図８および図１５に示す各フローチャートを用いて説明した制御部３１の動作がそれぞれ行われる。
【０１４１】
即ち、図８に示すように、宅内電力管理装置３の制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と、図６に示す日時変化電圧テーブルの「日時」欄に登録された各日時情報で示される日時とを所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で比較する。
【０１４２】
制御部３１は、時計部３２が出力する日時データで示される現在の日時と一致する日時を示す日時情報が日時変化電圧テーブルに登録されていた場合には以下の処理を行う。即ち、制御部３１は、時計部３２の当該日時情報と対応付けて日時変化電圧テーブルの「印加電圧」欄に登録されている印加電圧情報が示す電極１２および電極１３への新たな各電圧の値の印加を光偏向角制御電圧供給線４を介して電圧発生部３４に開始させる。
【０１４３】
一方、図１５に示すように、制御部３１は、時計部３２が出力する時刻データで示される現在の時刻と、図１４に示す日変化回転軸角度テーブルの「時刻」欄に登録された各時刻情報で示される時刻とを所定の時間間隔（例えば、１分間隔）で比較する。
【０１４４】
制御部３１は、時計部３２が出力する時刻データで示される現在の時刻と一致する時刻を示す時刻情報が日変化回転軸角度テーブルに登録されていた場合には以下の処理を行う。即ち、制御部３１は、時計部の当該時刻情報と対応付けて日変化回転軸角度テーブルの「回転軸角度」欄に登録されている回転軸角度情報が示す値の角度に回転軸９０１が回転するように回転軸制御信号線７を介してモータ９０２への新たな回転軸角度情報の送信を回転信号発生部３５に開始させる。
【０１４５】
こうして、本実施形態では、一年のうちの季節および一日のうちの時刻の変化により太陽の位置が変化しても、光偏向角可変パネル６１により南北方向からの太陽光線を偏向させると共に、太陽光発電サブモジュール７５の上面を東西方向からの太陽光線に向けさせる。そして本実施形態は、太陽光線を太陽光発電パネル７１の上面にほぼ垂直方向から当たるようにすることができ、太陽光線を効率的に電力に変換することができる。
【０１４６】
以上、本実施形態には、機械的な機構をできるだけ用いずに、一年を通して太陽光線を効率的に電力に変換することができるという効果がある。
【０１４７】
その理由は、光偏向角可変素子を用いて太陽光線を電気的に南北方向に偏向させると共に、簡易な機構を用いて太陽光発電サブモジュールを東西方向に向けさせるようにしたからである。
【０１４８】
尚、光偏向角可変パネル６１への印加電圧を低減させるために、第１の実施形態で説明した光屈折素材７０１を光偏向角可変パネル６１の各素子６の上面側に載置するようにしてもよい。
【０１４９】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
【０１５０】
図１７は、本実施形態における電力自給自足化クラウド型ＨＥＭＳシステムを示すブロック図である。
【０１５１】
図１７を参照すると、本システムは、屋根１０１に設置された太陽光発電モジュール１０２と、インターネット網１０３と、該インターネット網１０３を介して宅内電力管理装置１００との間でデータを送受信するデータサ−バ１０４とを含む。
【０１５２】
また本システムは、インターネット網１０３に接続する無線ルータ１０５と、該無線ＬＡＮルータ１０５に無線ＬＡＮ信号１０７を介して接続される宅内電力管理装置１００および表示端末１０６（例えば、スマートフォンやダブレット端末）とを含む。
【０１５３】
また、本システムは、宅内の各部に電力を配電する配電盤１０８と、直流および交流電力をそれぞれ供給可能な共用コンセント１０９と、直流または交流電力により動作する電気機器１１０と、バッテリ１１２を搭載した電気自動車１１１と、蓄電器１１３と、電力事業者への売電電力を測定する宅外電力計１１４とを含む。
【０１５４】
宅内電力管理装置１００は、太陽光発電モジュール１０２から発電された発電直流電力を太陽光発電直流電力供給線１１７を介して受電し、交流電力（ＡＣ１００Ｖ）、直流電力（ＤＣ１３．８Ｖ）および蓄電器蓄電用直流電力に変換する。
【０１５５】
宅内電力管理装置１００から出力されるＡＣ１００Ｖ、ＤＣ１３．８Ｖおよび蓄電器蓄電用直流電力のうち、ＡＣ１００ＶおよびＤＣ１３．８Ｖは、配電盤１０８および共用コンセント１０９を介して直流または交流電力で動作する電気機器１１０に供給される。
【０１５６】
宅内電力管理装置１００から出力される上述した各電力のうち蓄電器蓄電用直流電力は、蓄電器１１３を畜電する。
【０１５７】
また、ＤＣ１３．８Ｖは、電気自動車１１１のバッテリ１１２を充電する。
【０１５８】
なお、本実施形態では、直流電力（ＤＣ１３．８Ｖ）の電圧値を一例として１３．８Ｖとした。しかし、上述した直流電力の電圧値には限定されない。
【０１５９】
また、光偏向角制御電圧供給線１１５は、第１乃至第３および第５の実施形態で説明した光偏向角制御電圧供給線４に対応する。また、太陽光発電直流電力供給線１１７は、第１乃至第５の実施形態で説明した直流電力供給線５に対応する。また、回転軸制御信号線１１６は、第４の実施形態で説明した回転軸制御信号線７に対応する。
【０１６０】
図１８は、本実施形態における宅内電力管理装置１００を示すブロック図である。
【０１６１】
図１８を参照すると、本実施形態の宅内電力管理装置１００は、該装置１００と無線ルータ１０５との間の無線ＬＡＮ信号１０７を送受信するためのアンテナ２０１と、無線ＬＡＮ信号１０７を変復調する無線部２０２とを含む。
【０１６２】
また、宅内電力管理装置１００は、該装置１００を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ＿Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ＿Ｕｎｉｔ）２０３と、該ＣＰＵ２０３からの制御により、太陽光発電モジュール１０２に光偏向角制御電圧供給線１１５を介して光偏向角可変パネル（図２の６１）へ印加電圧を出力する電圧制御部２０４を含む。
【０１６３】
また、宅内電力管理装置１００は、該ＣＰＵ２０３からの制御により、太陽光発電モジュール１０２内の太陽光発電サブモジュール７５の回転軸９０１を回転させるモータ９０２に対して、回転軸制御信号線１１６を介して回転軸角度情報を出力する回転軸制御部２０５を含む。
【０１６４】
また、宅内電力管理装置１００は、太陽光発電モジュール１０２から太陽光発電直流電力供給線１１７を介して出力される発電直流電力を変圧して交流電力（ＡＣ１００Ｖ）、および直流電力（ＤＣ１３．８Ｖ）を生成するパワーコンディショナー２０６を含む。
【０１６５】
また、宅内電力管理装置１００は、パワーコンディショナー２０６から出力されたＡＣ１００Ｖを、電力事業者に売電する際の電力および宅内で使用するために配電盤１０８へ供給する電力を分配する電力分配部２０７を含む。
【０１６６】
また、宅内電力管理装置１００は、蓄電器畜放電電力測定部２０８と、ＤＣ１３．８Ｖ電力測定部２０９と、宅内電力測定部２１０と、売電電力測定部２１１と、上述した４つの各電力測定部からの測定データを収集する電力データ処理部２１２とを含む。
【０１６７】
図１９は、本実施形態に係るデータサーバ１０４において計算されると共に該データサーバ１０４から送信され、宅内電力管理装置１００で受信される光偏向角可変パネル６１への印加電圧情報および各太陽光発電サブモジュール７５のモータ９０２への回転軸角度情報を含む各種情報を示すデータテーブルの一例である。
【０１６８】
即ち、図１９に示すデータテーブルは、第５の実施形態で説明した光偏向角可変パネル６１の下面側に太陽光発電サブモジュール７５を配置した構成をとる本実施形態に適用される。
【０１６９】
図１９に示すデータテーブルは、「日付」欄と、「時刻」欄と、「太陽の方位角」欄と、「太陽高度」欄と、「屈折補正角度」欄と、「印加電圧」欄と、「回転軸角度」欄とから構成され、「印加電圧」欄は、さらに「電極１２」欄と、「電極１３」欄とから構成される。
【０１７０】
なお、図２０は、データサーバ１０４において計算されると共に該データサーバ１０４から送信され、宅内電力管理装置１００で受信される光偏向角可変パネル６１および６５への印加電圧情報を含む各種情報を示すデータテーブルの一例である。
【０１７１】
即ち、図２０に示すデータテーブルは、第３の実施形態で説明した光偏向角可変パネル６１および６５の両パネルを用いる構成をとる実施形態の場合に適用される。
【０１７２】
上述したデータテーブルは、例えばＣＰＵ２０３の図示していない記憶部に登録される。
【０１７３】
上述した各欄のうち、「日付」欄と、「時刻」欄と、「印加電圧」欄と、「回転軸角度」欄との各欄に登録される情報は、第１乃至第４の実施形態で説明済みであるので、本実施形態での説明は省略する。
【０１７４】
また、「太陽の方位角」欄、および「太陽高度」欄には、家が立地する場所の緯度および経度において、一年のうちの季節毎および一日のうちの時刻毎に太陽光発電モジュール１０２に太陽光線が入射する方位を表す方位角度情報および太陽光線が入射する高度を表す太陽高度情報が予めデータサーバに登録されており、その登録された情報が受信されると共に登録される。
【０１７５】
なお、「屈折補正角度」欄には、図４を用いて第１および第２の実施形態で説明した光屈折素材７０１を用いる場合に、予めデータサーバに登録しておいた屈折率情報が受信されると共に登録される。
【０１７６】
また、データサーバ１０４には、家に搭載された太陽光発電モジュール１０２の傾斜角度情報や光偏向角可変パネル６１の印加電圧−光偏向度特性情報等の各種情報も予め登録されているものとする。
【０１７７】
次に、図１７、図１８、図１９、および図２０を参照して本実施形態の動作を説明する。
【０１７８】
まず、データサーバ１０４からの図１９に示すデータテーブルに基づいて宅内電力管理装置１００が太陽光発電モジュール１０２に発電を行わせる方法について説明する。
【０１７９】
データサーバ１０４は、所定の時間間隔（例えば、１時間毎）で、一年のうちの季節毎および一日のうちの時刻毎の光偏向角可変パネル６１への印加電圧情報および太陽光発電サブモジュール７５のモータ９０２への回転軸角度情報を計算し、図１９に示すデータテーブルを作成し、作成されたデータテーブルを宅内電力管理装置１００へ送信する。
【０１８０】
宅内電力管理装置１００のＣＰＵ２０３は、送信されたデータテーブルを無線部２０２を経由して受信すると共に、受信したデータテーブルのデータをＣＰＵ２０３の記憶部に記憶する。
【０１８１】
ＣＰＵ２０３は、図示していない時計部が出力する現在の日付および時刻に対応する図１９に示すデータテーブルの日付欄および時刻欄に該当する行の印加電圧欄および回転軸角度欄の各情報を読み取り、その読み取った各情報を電圧制御部２０４および回転軸制御部２０５に設定するように印加指示および回転指示の各制御信号により指示する。
【０１８２】
印加指示制御信号を受け取った電圧制御部２０４は、その制御信号に含まれる印加電圧情報が示す印加電圧を生成し、光偏向角制御電圧供給線１１５を介して太陽光発電モジュール１０２の光偏向角可変パネル６１の電極間に印加する。
【０１８３】
こうして、宅内電力管理装置１００は、光偏向角可変パネル６１に入射する一年のうちの季節毎の太陽光線の入射角の変化に応じて光偏向角可変パネル６１に入射する太陽光線を偏向させて太陽光発電パネル７１に対してほぼ垂直にあてることができる。
【０１８４】
また、回転指示制御信号を受け取った回転軸制御部２０５は、その制御信号に含まれる回転軸角度情報が示す回転軸角度を回転軸制御信号線１１６を介して各太陽光発電サブモジュール７５のモータ９０２に送信する。
【０１８５】
こうして、宅内電力管理装置１００は、各太陽光発電サブモジュール７５に入射する一日のうちの時刻毎の太陽光線の入射角の変化に応じてモータ９０２を駆動することにより回転軸９０１を回転させて各太陽光発電サブモジュール７５の上面を太陽の方角に向けることができる。
【０１８６】
太陽光発電モジュール１０２は、上述した方法で、一年を通して効率よく発電することができる。
【０１８７】
宅内電力管理装置１００は、上述したように日中に太陽光発電パネルで効率よく発電した電力を、当日の夜に使う分量だけ蓄電器に蓄電しつつ、さらに余剰となった電力があれば、その余剰電力を売電電力として電力事業者等に売電する運転を通常運転として行っている。
【０１８８】
次に、太陽光発電モジュール１０２からの発電直流電力がパワーコンディショナー２０６で変換された電力の電力事業者への売電電力量および蓄電器への蓄電電力量を含む各種電力の電力量情報をデータサーバ１０４へ送信する方法を説明する。
【０１８９】
宅内電力管理装置１００は、パワーコンディショナー２０６が変換したＡＣ１００Ｖ、ＤＣ１３．８Ｖ、および蓄電器蓄電用直流電力の各電力を、宅内電力測定部２１０、ＤＣ１３．８Ｖ電力測定部２０９および、蓄電部畜放電電力測定部２０８の各電力測定部によってそれぞれ測定する。
【０１９０】
また、上述した各電力のうち、ＡＣ１００Ｖの一部は、宅外電力計１１４を介して電力事業者へ売電される際に、売電電力測定部２１１でその売電電力が測定される。
【０１９１】
なお、蓄電部畜放電電力測定部２０８は、蓄電部１１３への畜電電力の他に放電電力も測定可能である。
【０１９２】
こうして各電力測定部で測定されたＡＣ１００Ｖ、ＤＣ１３．８Ｖ、蓄電器畜放電電力および売電電力の各電力データは電力データ処理部２１２を介して、ＣＰＵ２０３に送られる。
【０１９３】
ＣＰＵ２０３は、所定の時間（例えば３０分）毎に電力データ処理部２１２から受け取った各電力データを、無線部２０２から無線ＬＡＮルータ１０５およびインターネット網１０３を介してデータサーバ１０４に送信する。
【０１９４】
データサーバ１０４は、上述した宅内電力管理装置１００からの上述した売電電力量および蓄電電力量を含む各電力量データを所定時間毎に受信し、通常運転情報としてデータサーバ１０４内に蓄積する。
【０１９５】
次に、本実施形態において、悪天候の日が続くときのデータサーバ１０４における処理の流れを図２１に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１９６】
データサーバ１０４は、所定の時間毎の宅内電力管理装置１００からの通常運転情報を受信し蓄積する（ステップＳ５００）。
【０１９７】
データサーバ１０４は、天気予報情報を受信する（ステップＳ５０１）。
【０１９８】
データサーバ１０４は、受信した天気予報情報に基づき、悪天候情報の有無を確認する（ステップＳ５０２）。
【０１９９】
ここで、悪天候情報とは、太陽光発電パネルの出力電力が、好天時に期待される出力電力の例えば半分未満に低下する曇天の期間が、例えば２日以上継続すると予想される天候の情報である。
【０２００】
データサーバ１０４は、悪天候情報がある場合には（ステップＳ５０２においてＹＥＳ）、蓄電器１１３の現在の蓄電電力量を示す蓄電電力量情報を宅内電力管理装置１００から入手する（ステップＳ５０３）。蓄電電力量は、例えば蓄電器１１３の蓄電電圧値から推定することが可能である。
【０２０１】
データサーバ１０４は、宅内電力管理装置１００からの現在の蓄電電力量および現在までの売電電力を含む発電電力量データに基づいて、悪天候が継続する期間の売電電力（放電電力）を抑制すると共に、悪天候が継続する期間に必要となる蓄電器１１３における蓄電電力量の今後の比率を表す売電／蓄電電力配分比を算出する（ステップＳ５０４）。
【０２０２】
データサーバ１０４は、ステップＳ５０４で算出した今後の売電／蓄電電力配分比と、現在の売電／充電電力配分比とを比較し、悪天候が回復するまでの期間に必要となる電力を現在の売電／充電電力配分比で賄えるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。
【０２０３】
データサーバ１０４は、現在の蓄電器１１３の蓄電電力量、および売電／充電電力配分比では悪天候が回復するまでの期間に必要となる電力が不足すると判断すると（ステップＳ５０５においてＮＯ）以下の処理を行う。即ちデータサーバ１０４は、ステップＳ５０４で算出された売電／蓄電電力配分比に変更するよう宅内電力管理装置１００に対して売電／充電電力配分比率変更命令信号を送信する（ステップＳ５０６）。
【０２０４】
ここで、宅内電力管理装置１００は、データサーバ１０４から売電／蓄電電力配分比率変更命令信号を受け取ると、受け取った売電／蓄電電力配分比率変更命令信号に基づき、電力分配部２０７において蓄電器１１３に蓄電する蓄電電力量と、電力事業者等へ売電する売電電力量の配分比率の変更を行う。
【０２０５】
そして、宅内電力管理装置１００は、悪天候が回復するまでの期間に必要となる蓄電器１１３の蓄電電力量になるように、悪天候になる前に蓄電器１１３に対して蓄電を行う。
【０２０６】
図２１に示すフローチャートに戻って説明する。
【０２０７】
データサーバ１０４は、さらに、実際の天候が変化し天気予報情報が変更になる場合を考慮してステップＳ５０４で売電／蓄電電力配分比率を算出した際の悪天候が回復するまでの期間情報が変更になると判断した場合には（ステップＳ５０７においてＹＥＳ）、その悪天候の期間の変更に基づいて新たな売電／充電電力配分比を算出（ステップＳ５０８）する。
【０２０８】
データサーバ１０４は、ステップＳ５０８で算出された売電／充電電力配分比に基づいた売電／充電電力配分比率変更命令信号を宅内電力管理装置１００に対して送信する（ステップＳ５０９）。
【０２０９】
データサーバ１０４は、蓄電器１１３の現在の蓄電電力量を示す蓄電電力量情報を入手し、悪天候が回復すると予想されるまでの新たな期間に必要となる蓄電電力量になる蓄電器１１３への蓄電が完了したか否かを確認する（ステップＳ５１０）。
【０２１０】
データサーバ１０４は、蓄電器１１５が必要な蓄電電力量になっていなければ（ステップＳ５１０においてＮＯ）、現状の売電／蓄電電力配分比率で運転を継続（ステップＳ５１１）させる。
【０２１１】
データサーバ１０４は、蓄電池１１３の蓄電電力量が悪天候が回復すると予想されるまでの新たな期間に必要となる蓄電電力量になるまで天気情報に変化があったか否かの確認（ステップＳ５０７）と、天気情報の変化に基づいた新たな売電／蓄電電力配分比率の算出（ステップＳ５０８）と、売電／蓄電電力配分比率変更命令信号送信の宅内電力管理装置１００への送信（ステップＳ５０９）を繰り返す。
【０２１２】
データサーバ１０４は、蓄電器１１３の現在の蓄電電力量を示す蓄電電力量情報を入手し、必要な蓄電電力量になっていれば（ステップＳ５１０においてＹＥＳ）、宅内電力管理装置１００に対してステップＳ５０５の判断で用いた現在の売電／充電電力配分比率に戻す通常運転切替命令信号を送信し（ステップＳ５１２）、再びステップＳ５００の通常運転情報を取得する処理に戻る。
【０２１３】
以上、本実施形態には、機械的な機構をできるだけ用いずに、一年を通して太陽光線を効率よく電力に変換させることができるという効果がある。
【０２１４】
その理由は、光偏向角可変パネルおよび簡素な回転機構を用いて太陽光発電サブモジュールへほぼ垂直に太陽光線を入射させるようにしたからである。
【０２１５】
また、本実施形態には蓄電器を長時間にわたって利用することができるという効果がある。
【０２１６】
その理由は、太陽光発電パネルで発電した直流電力を交流電力に変換しないことによる変換損失分の電力が蓄電器に蓄電されており、その蓄電電力を電気機器で使用できるからである。
【０２１７】
また、本実施形態には、悪天候が続き、太陽光発電ができない日が続く場合でも、蓄電器から必要な電力を賄えるという効果がある。
【０２１８】
その理由は、悪天候が予想される場合に、事前に蓄電器に対して今後必要とされる電力量を蓄電するためである。
【０２１９】
また、本実施形態には、宅内電力管理装置におけるＣＰＵの処理負荷を軽減できるという効果がある。
【０２２０】
その理由は、太陽光発電パネルを効率よく発電させるために必要となる各種データの計算および売電／蓄電電力配分比率の計算を外部のデータサーバにおいて行うようにしたからである。
【符号の説明】
【０２２１】
１    太陽光発電モジュール
３    宅内電力管理装置
４    光偏向角制御電圧供給線
５    直流電力供給線
６    光偏向角可変素子
７    回転軸制御信号線
１１    太陽光発電モジュール
１２    電極
１３    電極
１４    電極
１５    電極
２１    太陽光発電モジュール
３１    制御部
３２    時計部
３３    記憶部
３４    電圧発生部
３５    回転信号発生部
４１    光偏向角制御電圧供給線
４２    光偏向角制御電圧供給線
６０    太陽光発電セル
６１    光偏向角可変パネル
６５    光偏向角可変パネル
７１    太陽光発電パネル
７５    太陽光発電サブモジュール
１００    宅内電力管理装置
１０１    屋根
１０２    太陽光発電モジュール
１０３    インターネット網
１０４    データサーバ
１０５    無線ＬＡＮルータ
１０６    表示端末
１０７    無線ＬＡＮ信号
１０８    配電盤
１０９    共用コンセント
１１０    電気機器
１１１    電気自動車
１１２    バッテリ
１１３    蓄電器
１１４    宅外電力計
１１５    光偏向角制御電圧供給線
１１６    回転軸制御信号線
１１７    太陽光発電直流電力供給線
２０１    アンテナ
２０２    無線部
２０３    ＣＰＵ
２０４    電圧制御部
２０５    回転軸制御部
２０６    パワーコンディショナー
２０７    電力分配部
２０８    蓄電部畜放電電力測定部
２０９    ＤＣ１３．８Ｖ電力測定部
２１０    宅内電力測定部
２１１    売電電力測定部
２１２    電力データ処理部
７０１    光屈折素材
９０１    回転軸
９０２    モータ
【図１】
2015180116.tif 000003
【図２】
2015180116.tif 000004
【図３】
2015180116.tif 000005
【図４】
2015180116.tif 000006
【図５】
2015180116.tif 000007
【図６】
2015180116.tif 000008
【図７】
2015180116.tif 000009
【図８】
2015180116.tif 000010
【図９】
2015180116.tif 000011
【図１０】
2015180116.tif 000012
【図１１】
2015180116.tif 000013
【図１２】
2015180116.tif 000014
【図１３】
2015180116.tif 000015
【図１４】
2015180116.tif 000016
【図１５】
2015180116.tif 000017
【図１６】
2015180116.tif 000018
【図１７】
2015180116.tif 000019
【図１８】
2015180116.tif 000020
【図１９】
2015180116.tif 000021
【図２０】
2015180116.tif 000022
【図２１】
2015180116.tif 000023