(57)【要約】【課題】本発明は電力変換器を有する太陽電池モジュールに関しており、特に電力変換器での絶縁トランスのコアの温度をコントロールすることで、電力変換器での電力ロスを低減することを特徴としたものに関する。【解決手段】少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とからなる電力変換器付き太陽電池設置構造物において、前記電力変換器は太陽光が照射されるように太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記形状記憶合金に固定された光遮蔽板が移動することで、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物において、
前記電力変換器は太陽光が照射されるように太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記形状記憶合金に固定された光遮蔽板が移動することで、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【請求項２】
前記電力変換器は前記コア温度ｔ℃未満ではスプリングが収縮して前記光遮蔽板が移動して、前記電力変換器上に太陽光が照射されることを特徴とする請求項１記載の電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【請求項３】
少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物において、
前記電力変換器は前記形状記憶合金を介して前記太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【請求項４】
前記電力変換器は前記コア温度ｔ℃未満ではスプリングにより前記形状記憶合金の形状が変化して、前記電力変換器上に太陽光が照射されることを特徴とする請求項３記載の電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【請求項５】
前記コアと前記形状記憶合金は熱伝導性材料を介して接合されていることを特徴とする請求項１又は３記載の電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【請求項６】
前記電力変換器の外装材は黒色であることを特徴とする請求項１又は３記載の電力変換器付き太陽電池設置構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器を有する太陽電池モジュールに関しており、特に電力変換器中の絶縁トランスのコアを適当な温度で動作させることで効率良く電力変換することを特徴としたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から環境問題に対する意識の高まりが世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ２
排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーへの希求は益々強まってきている。太陽電池は現在のところ、その安全性と扱い易さから、クリーンなエネルギー源として期待の持てるものであるということができる。
【０００３】
近年では、太陽電池装置の形態として様々なタイプが提案されてきている。従来からの地上設置型の架台設置方式以外に、屋根上に架台を組んで太陽電池パネルを固定する方式、又、建材そのものに太陽電池を組み入れた建材一体型太陽電池に関する技術開発も行われている。
【０００４】
現在普及している太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを複数枚直並列接続して太陽電池アレイを構成し、これらの電力を集電した後に、電力変換装置入力する形態となっている。
【０００５】
図１２は従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための模式図である。
【０００６】
図１２において、１２０１は太陽電池モジュール、１２０２はインバーター、１２０３は系統電力回路である。このように複数の太陽電池１２０１を直並列接続してから電力変換装置１２０２でＤＣ／ＡＣ変換してから交流ライン１２０３に接続する。
【０００７】
一方、電力変換器を取り付けた電力変換器一体型太陽電池モジュールの開発が行われている。この電力変換器一体型太陽電池モジュールは、従来の太陽光発電システムと比較して次のような利点が挙げられる。
【０００８】
（１）太陽電池モジュール一体の電力変換器としてＤＣ／ＤＣ変換器、或はＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、昇圧（電圧を大きくする）することで電流を小さくでき電線を細くできるので、太陽電池モジュールとインバーター間の配線作業が簡単になり、工期を短縮できるので低コスト化が図れる。
【０００９】
（２）電力変換器を太陽電池モジュールと一体化することにより、電力変換器は量産効果によるコスト削減が期待できる。
【００１０】
（３）太陽電池モジュールと一体の電力変換器としてＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、太陽電池モジュール１枚毎に最大電力点制御を行うため、アレイ回路に生ずる電力アンバランスを極小にすることができる。
【００１１】
図１３は太陽電池モジュールと一体となる電力変換器がＤＣ／ＤＣ変換器とした例である。
【００１２】
図１３において、１３０１は電力変換器、１３０２は太陽電池モジュール、１３０３は系統連系インバーター、１３０４は系統電力回路である。
【００１３】
図１３に示すように、この例においては系統連系インバーター（ＤＣ／ＡＣ変換器）１３０３を使用する。
【００１４】
又、太陽電池と一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器である場合の例を図１４に示す。
【００１５】
図１４において、１４０１は電力変換器、１４０２は太陽電池モジュール、１４０３は系統ラインである。図のように太陽電池モジュール１４０２内の電力変換器１４０１がＤＣ／ＡＣ変換器であるとき、太陽電池モジュールからの出力をそのまま系統電力回路１４０３に接続できる。この場合、各電力変換器１４０１には、例えば系統側の交流ラインと同期を取る等の機能が必要となる。
【００１６】
一方、太陽電池モジュール表面の温度は、真夏には７０℃〜８０℃に達し、その熱が太陽電池モジュール全体に伝わることになる。このため、電力変換器を太陽電池モジュールに取り付けると、太陽光照射により電力変換器本体が昇温して変換効率が低下してしまう。
【００１７】
上記問題点を解決するために、特許文献１には電力変換器が太陽電池モジュールの枠材上に配置されて放熱性を向上させた太陽電池モジュールについて開示されている。
【００１８】
図１０は電力変換器一体型太陽電池モジュールであり、特に電力変換器の放熱性が向上した例を説明するための図である。図１０（ａ）は太陽電池モジュール全体図、図１０（ｂ）は太陽電池モジュールの断面図である。図において、１００１は光起電力素子、１００２は枠材、１００３は電力変換器である。
【００１９】
図１０では電力変換器１００３は枠材１００２上に配置して、太陽電池モジュール非受光面と電力変換器間に隙間を形成して放熱を促す構造を有している。又、枠材１００２として金属材料を使用することにより更に効果的に放熱することができる。
【００２０】
又、特許文献２に太陽電池モジュールの非受光面側の熱伝導性裏面補強材に電力変換器が接触している太陽電池モジュールが開示されている。
【００２１】
図１１は電力変換器が太陽電池モジュールの非受光面側の熱伝導性裏面補強材に接触している太陽電池モジュールを説明するための概略図である。図１１において、１１０１は光起電力素子、１１０２は受光面被覆材、１１０３は充填材、１１０４は熱伝導性裏面補強材、１１０５は電力変換器、１１０６は出力電線である。
【００２２】
これによると電力変換器１１０５が裏面補強材１１０４に接触するように固定されているため、放熱が促されて電力変換効率低下を抑制できるものである。
【００２３】
【特許文献１】特開平９−２７１１７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１４１５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
一方、電力変換回路全体での電力ロスの内訳について説明する。
【００２５】
電力変換器では太陽電池モジュールからの直流電力を高電圧の直流電力へ（ＤＣ／ＤＣ変換器）、或は高電圧の交流電力（ＤＣ／ＡＣ変換器）に変換する。
【００２６】
図８は一般的な電力変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器）の回路図である。
【００２７】
図８において、８０１は太陽電池側コンデンサ、８０２は出力側コンデンサ、８０３はスイッチング素子、８０４は制御回路、８０５は絶縁トランス、８０６は整流回路、８０７は太陽電池モジュール、８０８はブロッキングダイオード、８０９はＤＣ／ＤＣ変換回路である。
【００２８】
太陽電池モジュール８０７からの出力をスイッチング素子８０３により交流にする。絶縁トランス８０５により高電圧に変換して整流（整流回路８０６）し、高圧の直流出力とする。又、各コンデンサ８０１，８０２は出力波形のノイズを除去するため、そして、制御回路８０４は各スイッチング素子８０３をコントロールしている。
【００２９】
図９は一般的なインバーター（交流変換）回路である。図９において、９０１はコンデンサ、９０２はスイッチング素子、９０３はコイル、９０４は制御回路、９０５は系統電源、９０６はインバーター回路である。
【００３０】
図において入力側の高電圧の直流電力をスイッチング素子９０２により矩形波の交流に変換する。その後、コイル９０３を通ることにより正弦波の交流電力に変換できる。コンデンサ９０１は、前述のように出力波形のノイズを除去するために使用する。又、制御回路９０４は、系統電源９０５と位相同期するようにスイッチング素子９０２をコントロールしている。
【００３１】
一般的に電力変換回路は、ＤＣ／ＤＣ変換回路の場合、図８の回路構成とすることで直流低電圧電力を直流高電圧電力へ変換できる。又、ＤＣ／ＡＣ変換回路は、図８の回路の出力側に図９の回路の入力側を接続して回路を構成する。即ち、図８の回路の出力側の直流高電圧を図９の回路の入力側へ接続することにより交流高圧電力へ変換する。
【００３２】
図８及び図９で電力ロスが発生するのは、スイッチング素子（９０２，８０３）、制御回路（８０４，９０４）、絶縁トランス（８０５）、そして電路でのロスが考えられる。
【００３３】
中でも絶縁トランス（８０５）でのロスは、上記の他の電力ロスの項目に対しては比較的大きいことが知られている。絶縁トランスでの変換効率は、使用するコアの温度特性により大きく変動する。即ち、コアの透磁率が最大になるときに絶縁トランスでの変換効率が最も高くなる。そのため、コアの透磁率が最大となる温度近くになるようコントロールできると、電力ロスが少なくなり、電力変換器全体の変換効率が向上する。
【００３４】
上記の内容から、電力変換器の絶縁トランスのコア温度が高過ぎても、又、低過ぎても電力ロスが大きくなってしまうことが分かる。従って、電力変換器を冷却するだけでは、必ずしも電力変換器の変換効率を最適化できていないことが分かる。
【００３５】
前記特許文献１，２には、電力変換器を冷却することについて記載されている。しかし、絶縁トランスのコア温度をコントロールするという観点から電力変換器の動作を更に最適化することに関しては何ら記載されていない。
【００３６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電力ロスが発生する中で最も大きいと考えられる絶縁トランスでのロスを低減することができる電力変換器付き太陽電池設置構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
そこで、発明者は、絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる最適温度でできる限り長く電力変換器を動作させるため、朝方等、温度が低過ぎる時は太陽光が直接電力変換器に照射する構造として昇温を早くし、又、コアの透磁率が最大になる温度以上となった場合に、電力変換器への光照射がなくなる構造として、コアの温度をできるだけ最適温度近くとすることで、電力変換器の動作が最適化されると考えた。
【００３８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような太陽電池モジュールが最良であることを見出した。
【００３９】
即ち、本発明は、少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物において、前記電力変換器は太陽光が照射されるように太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記形状記憶合金に固定された光遮蔽板が移動することで、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物である。
【００４０】
前記電力変換器は前記コア温度ｔ℃未満ではスプリングにより前記光遮蔽板が収縮して、前記電力変換器上に太陽光が照射されることが好ましい。
【００４１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような太陽電池モジュールも最良であることを見出した。
【００４２】
即ち、本発明は、少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物において、前記電力変換器は前記形状記憶合金を介して前記太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物である。
【００４３】
前記電力変換器は前記コア温度ｔ℃未満ではスプリングにより前記形状記憶合金の形状が変化して、前記電力変換器上に太陽光が照射されることが好ましい。
【００４４】
又、前記コアと前記形状記憶合金は熱伝導性材料を介して接合されていること、そして前記電力変換器の外装材は黒色であることが好ましい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、即ち、少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物において、前記電力変換器は太陽光が照射されるように太陽電池モジュールと一体形成されており、前記電力変換器は少なくとも絶縁トランスを有しており、前記形状記憶合金は前記絶縁トランスのコアと接合されていて、前記絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度をｔ℃とした場合に、前記温度ｔ℃で前記形状記憶合金が形状変化することにより、前記形状記憶合金に固定された光遮蔽板が移動することで、前記電力変換器に太陽光が照射されなくなることを特徴とする電力変換器付き太陽電池設置構造物によれば以下の効果が得られる。
【００４６】
・太陽光を利用して電力変換器全体を早く昇温できるため、絶縁トランスのコア温度の透磁率が最大となる温度に早く到達する。そうすることにより電力ロスを低減できる。
【００４７】
・形状記憶合金により電力変換器への太陽光照射、非照射をコントロールできるため絶縁トランスは長時間、コアの透磁率が最大となる温度近くで動作できる。そうすることにより電力ロスが低減できる。
【００４８】
・絶縁トランスのコアと形状記憶合金を熱伝導性材料で接合することで、コアでの熱が形状記憶合金に伝わり易いので温度コントロールし易くなる。
【００４９】
・電力変換器の外装材が黒色であることにより早く昇温するため、絶縁トランスのコア温度の透磁率が最大となる温度に早く到達する。そうすることにより電力ロスが低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００５１】
図１は本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図である。又、図１は光遮蔽板が電力変換器を覆っていない状態を表している。
【００５２】
図１において、１０１は電力変換器、１０２は形状記憶合金、１０３は光遮蔽板、１０４はスプリング、１０５はスプリング支持台、１０６は太陽電池モジュール、１０７は架台、１０８は太陽光である。
【００５３】
又、図２は本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、光遮蔽板が電力変換器を覆っている状態を表している。図２において、２０１は電力変換器、２０２は形状記憶合金、２０３は光遮蔽板である。
【００５４】
図のように太陽電池モジュール１０６に電力変換器１０１は固定されており、この電力変換器内の絶縁トランス（不図示）に接合された形状記憶合金１０２が電力変換器本体から取り出されている。この形状記憶合金の他端は、光遮蔽板１０３を介してスプリング１０４が取り付けられ、このスプリング１０４の他端はスプリング支持台１０５上に固定されている。そして、スプリング支持台１０５は太陽電池モジュールの架台１０７上に固定されている。
【００５５】
早朝や電力変換器が温まっていない時は、電力変換器１０１は太陽光１０８の光照射を受けるので電力変換器全体は早く温まる。このとき、形状記憶合金１０２は形状復元温度に達していないのでスプリング１０４に引っ張られて光遮蔽板１０２は電力変換器を覆っていない状態となっている。
【００５６】
次に、電力変換器が温まってくると、形状記憶合金１０２は電力変換器内の絶縁トランスのコアと接合されているので、このコアの熱が形状記憶合金１０２に伝わり形状記憶合金の温度が上昇する。そして、形状復元温度になると形状記憶合金の形状が変化する。図２では形状記憶合金２０２の形状が変化（縮む）したため、スプリング１０４が引っ張られて伸びた状態になり、非光遮蔽板２０２は移動して、電力変換器を覆う状態になる。そうすると太陽光１０８が照射されなくなるので電力変換器の温度上昇は抑制されることになる。
【００５７】
又、このとき、形状記憶合金の形状復元温度が絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度と同じとすることで、電力変換器は長時間、コアの温度が最適温度に近い状態で動作できることになる。
【００５８】
以上のように、電力変換器への太陽光照射をコントロールすることで、絶縁トランスのコアの温度を調節できるので、電力変換器の変換効率を大きくすることができる。
【００５９】
図３は本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図である。又、図３は形状記憶合金が形状復元していない状態を表している。図３において、３０１は電力変換器、３０２は形状記憶合金、３０３はスプリング、３０４は太陽電池モジュール、３０５は架台、３０６は太陽光である。
【００６０】
又、図４は本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、形状記憶合金が形状復元した（曲がった）状態を表している。図４において４０１は電力変換器、４０２は形状記憶合金、４０３はスプリングである。
【００６１】
図のように太陽電池モジュール３０４と架台３０５との間に挟むように形状記憶合金３０２を配置し、その先端に電力変換器３０１が固定されている。又、形状記憶合金３０２は電力変換器３０１内の絶縁トランスのコア（不図示）に接合されている。そして、形状記憶合金の末端部の電力変換器下側にはスプリング３０３が固定されている。そして、スプリングの他端部は架台上に固定されている。
【００６２】
早朝や電力変換器が温まっていない時は、電力変換器３０１は太陽光３０６の照射を受けるので電力変換器全体は早く温まる。このとき、形状記憶合金３０２は形状復元温度に達していないのでスプリング１０４に押し上げられており、電力変換器３０１へ太陽光が照射する状態となっている。
【００６３】
次に、電力変換器が温まってくると、形状記憶合金３０２は電力変換器内の絶縁トランスのコアと接合されているので、このコアの熱が形状記憶合金３０２に伝わって、形状復元温度になると形状記憶合金の形状が変化する。図４では形状記憶合金の形状が変化（折れ曲がる）するため、太陽光３０６が電力変換器に照射しない状態になる。そうすると電力変換器の温度上昇は抑制されることになる。
【００６４】
又このとき、形状記憶合金の形状復元温度が絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度と同じとすることで、電力変換器は長時間、コアの温度が最適温度に近い状態で動作できることになる。
【００６５】
以上のように、電力変換器への太陽光照射をコントロールすることで、絶縁トランスのコアの温度を調節できるので、電力変換器の変換効率を大きくすることができる。
【００６６】
以下に本発明の太陽電池載置構造物を構成する各部材について更に詳しく説明する。
【００６７】
［太陽電池モジュール］
本発明で使用する太陽電池モジュールは、光起電力素子の種類、又、太陽電池モジュール形態についても特に限定はない。
【００６８】
［電力変換器］
太陽電池モジュールからの直流電力を高電圧の直流電力へ（ＤＣ／ＤＣ変換器）、或は高電圧の交流電力（ＤＣ／ＡＣ変換器）に変換する。
【００６９】
図８及び図９（図中の符号は説明済）のような電気回路となっているが、電力ロスが発生するのは、スイッチング素子（９０２，８０３）、制御回路（８０４，９０４）、絶縁トランス（８０５）、そして電路である。
【００７０】
本発明は上記の電力ロスが発生する中で最も大きいと考えられる絶縁トランスでのロスを低減するために考案されたものである。
【００７１】
又、本発明で使用する電力変換器は、朝一或は電力変換器が温まっていない場合、太陽光の照射を受けて速やかに熱を吸収した方が好ましいため、外装材は黒色であると都合が良い。
【００７２】
［形状記憶合金］
形状を記憶させるための熱処理を施しておくことで、形状復元温度になれば記憶している形状に戻る性質がある。本発明ではこの形状記憶合金の性質を利用して電力変換器への太陽光の照射をコントロールする。
【００７３】
絶縁トランスのコアの温度を検知する必要があるため、形状記憶合金はコアと接合して形成する。又、コアと接合する場合、熱伝導性を高めるため両部材間に熱導電性材料を配置することでより熱伝導性を向上することができ、より正確に温度コントロールできる。
【００７４】
又、形状記憶合金の形状復元温度がコアの透磁率が最大になる温度と同じにとすることで、本発明で意図しているコアの温度コントロールが可能となる。
【００７５】
［太陽電池設置構造物］
本発明で、太陽電池モジュール、電力変換器、形状記憶合金、そして架台等を含む構造物のことである。一般的には架台上に上記の部材を全て配置しているので、太陽電池設置構造物は全部材（太陽電池モジュール、電力変換器、形状記憶合金等）を配置した架台であると言える。
【００７６】
［絶縁トランス］
電力変換器の電気回路において、交流の低圧電力を交流の高圧電力に変換する目的で使用する。
【００７７】
絶縁トランスではコアにコイルが巻いてあるが、このコアの透磁率によって電力変換ロスが大きく左右される。又、透磁率はコアの温度により大きく変動する。コアの材料によるが、一般的には或る温度で透磁率が最大になり、この温度よりも低くても、又、高くても透磁率は小さくなってしまう。従って、コアがこの温度近くとなるように制御できれば、絶縁トランスでの電力ロスを小さくできる。
【００７８】
又、本発明では、この絶縁トランスのコアに形状記憶合金を接合することでコアから形状記憶合金へ放熱し、形状記憶合金の形状変化によりコア温度をコントロールする。
【００７９】
［光遮蔽板］
電力変換器上への太陽光の照射を遮蔽するために使用する。本発明では図１又は図２のように形状記憶合金１０２とスプリング１０４との間に配置する。こうすることで形状記憶合金とスプリングとの動きと連動して、電力変換器への太陽光の照射／遮蔽が可能となる。
【００８０】
求められる性質は、耐候性、軽量、耐腐食性が挙げられる。材料としてはステンレス、塗装鋼板等の金属板が使用できる。
【００８１】
［スプリング］
形状記憶合金は、形状復元温度になれば記憶している形状に戻るが、形状復元温度以下では外力が働かない限り形状変化はしない。従って、太陽光の照射／遮蔽をコントロールするためには外力で形状記憶合金の形状を変える必要がある。そのためにスプリングを使用する。
【００８２】
具体的には図１、図２或は図３、図４のような螺旋状のスプリングを使用することで形状記憶合金の形状変化と形状復元を繰り返し行うことができる。形状は螺旋状には限らない。
［実施の形態］
以下、実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００８３】
＜実施の形態１＞
以下に、本発明の太陽電池設置構造物の作製について説明する。
【００８４】
はじめに、光起電力素子から光起電力素子ユニットを製作する。この作製手順を図７で説明する。図７（ａ）は全体図、図７（ｂ）は被覆後の断面図である。
【００８５】
図において、７０１は光起電力素子、７０２は正極電極、７０３は負極電極、７０４は電極取り出し部材、７０５は受光面被覆材、７０６は充填材、７０７は非受光面側被覆材である。
【００８６】
図７（ａ）のように光起電力素子を６枚配置し、受光面側の正極電極７０２と負極電極７０３で並列接続して光起電力素子ユニットを作製する。正極電極７０２と負極電極７０３は短絡しないように両電極間に絶縁シート（不図示）を配置する。
【００８７】
次に、図７（ｂ）のような構成の太陽電池モジュールを一体形成して被覆する。非受光面側から非受光面側被覆材７０７、充填材７０６、光起電力素子ユニット、充填材７０６、受光面被覆材７０５の順に積層して真空、加熱処理して一体形成する。又この時、正極電極と負極電極の取り出しのために、電極取り出し部材７０４を予め正負電極に取り付けておき、加熱処理前に受光面被覆材７０５を貫通するように形成しておく。各材料は非受光面被覆材がＥＴＦＥフィルム（ダイキン製、５０μｍ厚）、充填材はＥＶＡ（ブリジストン製、耐候性グレード、４６０μｍ厚）、非受光面被覆材はＰＥＴフィルム（東レ製、ルミラー５０μｍ厚）を使用する。
【００８８】
次に、電力変換器を太陽電池モジュール上に取り付ける。これを図１５で説明する。
【００８９】
図１５（ａ）は電力変換器の全体図、図１５（ｂ）は太陽電池モジュール上に電力変換器を取り付けたところを表す図である。図において、１５０１は電力変換器、１５０２は形状記憶合金、１５０３太陽電池モジュールである。
【００９０】
図１５（ａ）のような形状記憶合金１５０２が一体となった電力変換器１５０１を使用している。
【００９１】
又、本実施の形態で使用する電力変換器の更に詳細を図１７に基づいて説明する。
【００９２】
図１７において、１７０１は電力変換器の筐体、１７０２は絶縁トランスのコア、１７０３は絶縁トランスのコイル、１７０４は回路基板、１７０５は形状記憶合金である。図のように回路基板１７０４上に電気素子が取り付けられ電気回路を形成している。この回路基板を筐体１７０１内に配置して樹脂封止して電力変換器を構成している。本発明の電力変換器の絶縁トランスでは、そのコア１７０２と形状記憶合金１７０５が接合されている。こうすることでコアでの熱が形状記憶合金へ放熱され、形状記憶合金はコアの温度をモニターできることになる。又、コア１７０２と形状記憶合金１７０５との間には熱伝導性材料（シリコーン材、ＳＣＨ−２０、サンハヤト製）を挟むことにより更に熱伝導性を向上している。又、電力変換器の筐体１７０１は黒色としている。
【００９３】
以上のような構成の電力変換器を、図１５（ｂ）のように太陽電池モジュールの受光面被覆材上に接着固定する。尚、接着面の被覆材はコロナ放電処理して接着改良処理しておく。
【００９４】
次に、上記で作製した太陽電池モジュールを架台上に固定する。
【００９５】
図５は本実施の形態の太陽電池設置構造物を表している。図５において、５０１は電力変換器、５０２は光遮蔽板、５０３はスプリング、５０４は支持台、５０５は太陽電池モジュール、５０６は傾斜面を形成する架台、５０７は枕材となる架台である。図において架台５０６，５０７はコンクリートブロックを使用している。地面上に枕材となるコンクリートブロック５０７を配置し、その上に太陽電池モジュールの接着面を形成するコンクリートブロック５０６を傾斜して配置する。又、支持台５０４はステンレス３０４の板材を使用し、コンクリートブロック５０６の形成時に埋め込んで一体形成している。
【００９６】
この架台上に上記で作製した太陽電池モジュールを接着固定する。接着材はエポキシ変性シリコーン接着剤（セメダイン製、ＰＭ１６５）を使用する。
【００９７】
太陽電池モジュールが十分に硬化（約２４時間後）してから、形状記憶合金、光遮蔽板、スプリングを固定する。図１は本実施の形態の太陽電池設置構造物の断面図である（図中の符号は説明済）。電力変換器１０１に固定されている形状記憶合金１０２／光遮蔽板１０３間を溶接して接合する。又、光遮蔽板１０３／スプリング１０４間、スプリング１０４／支持台１０５間も溶接して接合する。この時、スプリング１０４が縮んだときに光遮蔽板１０３が電力変換器１０１を覆っていないようにする。又、形状記憶合金が形状復元温度で形状が変化した時に、光遮蔽板が電力変換器１０１を覆うようにする。
【００９８】
又、形状記憶合金１０２の形状復元温度は、電力変換器内絶縁トランスのコアの透磁率が最大になる温度と等しくなるように作製する。本発明での絶縁トランスでのコアの透磁率が最大になる温度は６０℃であるため、形状記憶合金の形状復元温度も６０℃となるように作製する。
【００９９】
以上のように本発明の実施の形態１の太陽電池設置構造物によれば、以下の効果が期待できる。
【０１００】
・太陽光を利用して電力変換器全体を早く昇温できるため、絶縁トランスのコア温度の透磁率が最大となる温度に早く到達する。そうすることにより電力ロスを低減できる。
【０１０１】
・形状記憶合金により電力変換器への太陽光照射、非照射をコントロールできるため、絶縁トランスは長時間、コアの透磁率が最大となる温度近くで動作できる。そうすることにより電力ロスが低減できる。
【０１０２】
・絶縁トランスのコアと形状記憶合金を熱伝導性材料で接合することで、コアでの熱が形状記憶合金に伝わり易いので温度コントロールし易くなる。
【０１０３】
・電力変換器の外装材が黒色であることにより早く昇温するため、絶縁トランスのコア温度の透磁率が最大となる温度に早く到達する。そうすることにより電力ロスが低減できる。
【０１０４】
＜実施の形態２＞
電力変換器が形状記憶合金を介して太陽電池モジュールに固定されている例である。この形状記憶合金の配置変更に伴い、光起電力素子からの出極部材の取り出し、架台上への太陽電池モジュールの固定等が変更になった以外は実施の形態１と同様にして作製する。
【０１０５】
図１６は本実施の形態に係る太陽電池設置構造物を説明するための図であり、図１６（ａ）は太陽電池モジュールの断面図、図１６（ｂ）は太陽電池設置構造物の断面図である。
【０１０６】
図１６において、１６０１は正負電極取り出し部材、１６０２は太陽電池モジュール、１６０３は電力変換器、１６０４は形状記憶合金、１６０５は電極取り出し延長線、１６０６はスプリング、１６０７は架台である。
【０１０７】
又、図６は本実施の形態に係る太陽電池設置構造物を説明するための図である。図６において、６０１は電力変換器、６０２はスプリング、６０３は形状記憶合金、６０４は太陽電池モジュール、６０５は架台である。
【０１０８】
図のように電力変換器１６０３（６０１）は形状記憶合金１６０４（６０３）を介して太陽電池モジュール１６０２（６０４）と架台１６０７（６０５）との間に固定されている。
【０１０９】
以下のようにして作製する。
【０１１０】
実施の形態１と同様にして作製した光起電力素子ユニットを被覆材で封止する。図１６（ａ）は封止した太陽電池モジュールの断面図である。被覆材の構成は実施の形態１と同じであるが、正負電極取り出し部材１６０１が太陽電池モジュールの端部断面から取り出されている。
【０１１１】
次に、電力変換器と形状記憶合金を一体にする。図１８は本実施の形態で使用する電力変換器を説明するための断面図である。
【０１１２】
図１８において、１８０１はコア、１８０２はコイル、１８０３は形状記憶合金である。図のようにコア１８０１が形状記憶合金１８０３と接合する面積が大きくなるように絶縁トランスを回路上に配置する。そして、形状記憶合金１８０３にコア１８０１が接合するように電力変換器と形状記憶合金を一体に形成する。このとき、形状記憶合金１８０３とコア１８０１が接合する面には熱伝導性材料（シリコーン材、ＳＣＨ−２０、サンハヤト製）を配置する。
【０１１３】
次に、この電力変換器と一体になった形状記憶合金を架台と太陽電池モジュールとの間に固定する。図３のように架台３０５、形状記憶合金３０２、太陽電池モジュール３０４の順に重ねて固定する。架台３０５と形状記憶合金３０２の間形状記憶合金３０２と太陽電池モジュール３０４の間は接着剤で固定する。接着材はエポキシ変性シリコーン接着剤（セメダイン製、ＰＭ１６５）を使用する。
【０１１４】
上記接着剤が硬化後、スプリングを配置する。スプリング３０３と形状記憶合金３０２との間は溶接、スプリング３０３と架台３０５との間は、架台がコンクリートであるためコンクリート用のアンカー（不図示）を架台上に打ち込んで、このアンカーにスプリング３０３を固定している。
【０１１５】
最後に図１６の１６０５のように太陽電池モジュールの正負電極部材を電力変換器に接続する。
【０１１６】
上記以外は実施の形態１と同様に作製する。
【０１１７】
以上のように本発明の実施例２の太陽電池設置構造物によれば、以下の効果が期待できる。
・形状記憶合金上に電力変換器を固定しているので実施例１と比較して使用部品数が少ない。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、少なくとも電力変換器と太陽電池モジュールと形状記憶合金とから成る電力変換器付き太陽電池設置構造物に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、光遮蔽板が電力変換器を覆っていない状態を表している。
【図２】本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、光遮蔽板が電力変換器を覆っている状態を表している。
【図３】本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、形状記憶合金が形状復元していない状態を表している。
【図４】本発明の電力変換器付き太陽電池設置構造物を説明するための図であり、形状記憶合金が形状復元した（曲がった）状態を表している。
【図５】本発明の実施の形態１に係る太陽電池設置構造物を表している。
【図６】本発明の実施の形態２に係る太陽電池設置構造物を説明するための図である。
【図７】光起電力素子から光起電力素子ユニットを製作する手順を説明するための図である。図７（ａ）は全体図、図７（ｂ）は被覆後の断面図である。
【図８】一般的な電力変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器）の回路図である。
【図９】一般的なインバーター（交流変換）回路である。
【図１０】電力変換器一体型太陽電池モジュールであり特に電力変換器の放熱性が向上した例を説明するための図である。図１０（ａ）は太陽電池モジュール全体図、図１０（ｂ）は太陽電池モジュールの断面図である。
【図１１】電力変換器が太陽電池モジュールの非受光面側の熱伝導性裏面補強材に接触している太陽電池モジュールを説明するための概略図である。
【図１２】従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための模式図である。
【図１３】太陽電池モジュールと一体となる電力変換器がＤＣ／ＤＣ変換器とした図である。
【図１４】太陽電池と一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器である場合の図である。
【図１５】電力変換器を太陽電池モジュール上に取り付けるところを説明するための図である。図１５（ａ）は電力変換器の全体図、図１５（ｂ）は太陽電池モジュール上に電力変換器を取り付けたところを表す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る太陽電池設置構造物を説明するための図であり、図１６（ａ）は太陽電池モジュールの断面図、図１６（ｂ）は太陽電池設置構造物の断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１で使用する電力変換器の更に詳しい説明をするための図である。
【図１８】本発明の実施の形態２で使用する電力変換器を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，１００３，１１０５，１３０１，１４０１，１５０１，１６０３    電力変換器
１０２，２０２，３０２，４０２，６０３，１５０２，１６０４，１７０５，１８０３
形状記憶合金
１０３，２０３，５０２          光遮蔽板
１０４，３０３，４０３，５０３，６０２    スプリング
１０５，５０４                  支持台
１０６，３０４，５０５，６０４，８０７，１２０１，１３０２，１４０２，１５０３，１６０２                          太陽電池モジュール
１０７，３０５，５０６，５０７，６０５  架台
１０８，３０６                  太陽光
７０１，１００１，１１０１      光起電力素子
７０２                          正極電極
７０４，１６０１                電極取り出し部材
１６０５                        電極取り出し延長線
７０５，１１０２                受光面被覆材
７０６，１１０３                充填材
７０７                          非受光面被覆材
８０１，８０２，９０１          コンデンサ
８０３，９０２                  スイッチング素子
８０４，９０４                  制御回路
８０５                          絶縁トランス
８０６                          整流回路
８０８                          ブロッキングダイオード
８０９                          ＤＣ／ＤＣ変換回路
９０３，１７０３，１８０２      コイル
９０５                          系統電源
９０６                          インバータ回路
１００２                        枠材
１１０４                        裏面補強材
１１０６                        出力電線
１２０２，１３０３              インバーター
１２０３，１３０４，１４０３    系統電力回路
１７０１                        筐体
１７０２，１８０１              コア
１７０４                        回路基板
【図１】
2005150569.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005150569.tif 000017
【図１６】
2005150569.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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