(57)【要約】【課題】電力を用いずに光源を自動追尾することが可能な光電変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】光が照射された際に異なる度合で容積が変化する気体封入部７ａ及び７ｂと、これらの気体封入部７ａ及び７ｂにより駆動され、光源に略正対する光電変換素子２とを設ける。【選択図】図１
2007027442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光を電気に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子が配置された光電変換素子配置部材と、
前記光電変換素子配置部材の端部と接触し、前記光が照射された際の温度変化により体積が変化する第１の気体が封入され、当該第１の気体の体積変化により容積が変化するように構成された第１の気体封入部と、
前記光電変換素子配置部材の他端部と接触し、前記光が照射された際の温度変化により体積が変化し、この際の体積変化量が前記第１の気体より小である第２の気体が封入され、当該第２の気体の体積変化により容積が変化し、この際の容積変化量が前記構成された第１の気体封入部より小となるように構成された第２の気体封入部と
を備え、
前記光電変換素子配置部材は、前記第１の気体封入部及び前記第２の気体封入部の容積変化により常に駆動し、これにより前記光電変換素子が常に前記光源に略正対する
ことを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源（特に太陽）を追尾し、この光源から発せられた光を電気に変換する光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽等の光源から発せられた光を電気に変換する光電変換素子を備える光電変換装置は環境配慮型の発電装置として広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】三洋電機住宅用太陽光発電システム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような光電変換装置の光電変換効率は、光が光電変換素子に対して垂直に入射している場合に最も良好となる。
【０００４】
このため、光電変換素子を駆動させることにより太陽（光源）を追尾し、この素子を太陽に正対させ続けることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、光電変換素子を駆動させるためには何らかのエネルギーを必要とする。従来の光電変換装置の中には、装置自体の光電変換により得られた電気を用いて光電変換素子を駆動させるものもあるが、この場合、外部に供給できる電力が減少してしまうという問題がある。
【０００６】
このような事情に鑑み本発明は、電力を用いずに光源を自動追尾することが可能な光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、光源から発せられた光を電気に変換する光電変換素子と、光電変換素子が配置された光電変換素子配置部材と、光電変換素子配置部材の端部と接触し、光が照射された際の温度変化により体積が変化する第１の気体が封入され、第１の気体の体積変化により容積が変化するように構成された第１の気体封入部と、光電変換素子配置部材の他端部と接触し、光が照射された際の温度変化により体積が変化し、この際の体積変化量が第１の気体より小である第２の気体が封入され、第２の気体の体積変化により容積が変化し、この際の容積変化量が構成された第１の気体封入部より小となるように構成された第２の気体封入部とを備え、光電変換素子配置部材は、第１の気体封入部及び第２の気体封入部の容積変化により常に駆動し、これにより光電変換素子が常に光源に略正対することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、温度変化に起因する気体の体積変化を利用して光電変換素子を駆動させるため、電力を用いずに光源を自動追尾させることが可能となる。
【０００９】
また、光源の位置変化に起因する温度変化を利用するため、正確に光源の位置を追尾させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について説明するが、これらの実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。また、下記の実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１（第１の実施例）に係る光電変換装置（太陽光発電装置）１ａの斜視図であり、図２は、これの分解斜視図である。
【００１２】
この光電変換装置１ａは、太陽を自動的に追尾するとともに太陽からの光を電気に変換し、得られた電気を外部に供給するためのものであり、光電変換素子２及び板状部材３からなる光電変換部４と、側面部材５ａ及び軟性部材６ａからなる気体封入部７ａと、側面部材５ｂ及び軟性部材６ｂからなる気体封入部７ｂと、固定部材８と、支持部材９からなる。
【００１３】
光電変換素子２は板状部材３の表面上に配置され、板状部材３は支持部材９により東西方向に傾斜可能な状態でもって固定部材８上に配置されている。
【００１４】
なお、以降の説明においては、側面部材５ａ及び５ｂを“側面部材５”、軟性部材６ａ及び６ｂを“軟性部材６”、気体封入部７ａ及び７ｂを“気体封入部７”と総称する。
【００１５】
気体封入部７は、固定部材上に設けられた側面部材５と、この上面を被覆し、密封する軟性部材６とからなる。なお、この気体封入部７には、イソプレンゴムや天然ゴムが用いられる。
【００１６】
このような構成を有する気体封入部７のうち、７ａは板状部材３の一端（西側の端部）の下側に配置されており、一方、７ｂは板状部材の他端（東側の端部）の下側に配置されており、気体封入部７ａと７ｂには、分子量とモル数とが異なる気体が封入されている。
【００１７】
なお、以降の説明においては、気体封入部７ａに封入される気体を“気体Ａ”、気体封入部７ｂに封入される気体を“気体Ｂ”と呼称する。また、その詳細については後述する。
【００１８】
次に、光電変換装置１ａの原理について説明する。  
光電変換装置１ａは、太陽からの光により生じる気温変化を利用して光電変換部４を駆動させ、これを太陽に正対もしくはそれに近い方角に指向させる。なお、この正対及びそれに近い状態を“略正対”と呼称する。
【００１９】
図３に示すように、気温と太陽の日射量とは比例関係にある。光電変換装置１ａにおいては、上記の温度の変化により気体封入部７に封入された気体を膨張させ、これにより生じた力により光電変換部４を駆動させる。
【００２０】
つまり、夜間など気温が低い時間帯には、図４（ａ）に示すように、気体封入部７に封入された気体は膨張せず、軟性部材６も平坦な状態となっているが、太陽が昇り、気温が上昇すると、図４（ｂ）に示すように気体が膨張し、これに伴い軟性部材６も膨張する。
【００２１】
つまり、気体封入部の大きさ（容積）が増大し、光電変換部４（図１及び２）の端部を押し上げ、これが駆動（傾斜）する。
【００２２】
また、上記のとおり気体Ａ及びＢは、モル数及び分子量が異なる気体を用いているため、気体の状態方程式ＰＶ＝ｎＲＴ（Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：モル数、Ｒ：気体定数、Ｔ：温度）から、図５に示すように気体Ａの体積Ｖ１と気体Ｖ２は傾きの異なる比例直製を描いて変化する。つまり、気体Ａは気体Ｂより温度変化１度あたりの体積変化量が大きいことを意味する。また、気体Ａは温度変化に対して体積が早く変化し、気体Ｂは遅く変化することも意味している。なお、本実施例においては、気体Ａには窒素を、気体Ｂには窒素より分子量が小であるヘリウムを用いている。つまり、気体Ａは気体Ｂより体積の変化量が大きい。また、ヘリウムに代えてアルゴンを用いてもよい。
【００２３】
次に、図６及び図７を参照しつつ、光電変換装置１ａの動作について説明する。なお、本図においては、光電変換装置１ａを南側から見た場合を示しており、また、説明を容易にするために気体封入部７ａ及び７ｂの容積、換言すれば気体Ａ及びＢの体積を円の大きさで示している。
【００２４】
図６（ａ）は、光電変換装置１ａの夜間における状態を示しており、気体封入部７ａ及び７ｂが同じ大きさとなり、また、光電変換部４が地面に対して平行となるようにように気体Ａ及び気体Ｂのモル数が予め調整されている。
【００２５】
図６（ｂ）は、光電変換装置１ａの日の出後の状態を示す図である。図示するように、太陽が東側（図の右側）から昇ると、気温が上昇し、気体封入部７ａ（気体Ａ）が急速に膨張し、光電変換部４を東側に傾斜させ、これを常に太陽に略正対させる。なお、図中の気体封入部７ｂは、収縮しているように描かれているが、これは、光電変換部の傾斜状態を明確に示すためのものであり、実際は僅かながら膨張している。ただし、容積は気体封入部７ａより小である。
【００２６】
さらに時間が経過し、正午になると、図７（ａ）に示すように、気体封入部７ｂの膨張の程度が７ａのそれに追いつき、両者は再び同じ大きさとなり、光電変換部４は地面に対して平行となる。これは、正午頃は図１に示すように温度変化量が小であるためである。
【００２７】
次に、午後となると、図７（ｂ）に示すように、気体封入部７ａは急速に収縮し、一方、気体封入部７ｂはゆっくり変化するため７ａよりも大きくなる。したがって、光電変換部４は西側に傾くことにより太陽を追尾し、この太陽との正対状態を維持する。
【００２８】
また、日没後は、再び図６（ａ）に示したような状態となる。
【００２９】
なお、図８は上記の気体封入部７ａ及び７ｂの状態推移を時系列に沿って示した図である。
【実施例２】
【００３０】
図９は、本発明の実施例２（第２の実施例）に係る光電変換装置（太陽光発電装置）１ｂの斜視図であり、図１０は、これの分解斜視図である。
【００３１】
この光電変換装置１ｂ、実施例１の光電変換装置１ａに変更を加えたものであり、気体封入部７ｃ及び７ｄと、固定部材１０と、支持部材１１とが新たに設けられている。
【００３２】
気体封入部７ｃは、側面部材５ｃと軟性部材６ｃとからなり、気体封入部７ａと同じく気体Ａが封入されている。
【００３３】
また、気体封入部７ｄは、側面部材５ｄと軟性部材６ｄとからなり、気体封入部７ａと同じく気体Ａが封入されている。
【００３４】
これらの気体封入部７ｃ及び７ｄ、固定部材１０、支持部材１１は、光電変換部４を東西方向だけでなく南北方向に駆動させるためのものであり、これにより冬至と夏至における太陽の南中高度に対応して、この太陽を追尾することが可能となる。
【実施例３】
【００３５】
図１１は、本発明の実施例３（第３の実施例）に係る光電変換装置（太陽光発電装置）１ｃの斜視図であり、図１２は、これの分解斜視図である。
【００３６】
上記の光電変換装置１ｂにおいては、気体封入部７ａ及び７ｂと、気体封入部７ｃ及び７ｄとを別個の固定部材上に配置している場合を示したが、本実施例の光電変換装置１ｃにおいては、４個の気体封入部を同一の固定部材上に配置している。
【００３７】
また、本実施例においては、新たに支持部材１２が設けられており、これは光電変換部４を東西南北方向に傾斜できるように形状・構成等が調整されている。
【００３８】
「光電変換部４の設置角度について」
以下、上記の実施例１から３の光電変換部４の設置角度について説明する。  
太陽角度を中天からの角度で示すと、その変化は、日の出から日没までの一日の間に−９０度から＋９０度まで変化する。しかし、通常の市街地の2階建て一般家屋では、近隣の建物、山、丘などの遮蔽物により＋−７０から８０度といった若干狭い角度で変化する場合が多い。
【００３９】
一方、冬至と夏至での太陽の南中高度については、東京の例で３２度から７８度とされている。また、通常の光電変換部４（太陽電池）の設置角度は３０度であるから、南北に対しては４８度程度変化させればよい。
【００４０】
なお、上記の実施例において、窒素とヘリウムを用いた場合、変化角は８４度、窒素とアルゴンを用いた場合、５８度となり、いずれも上記の条件を満たしている。
【００４１】
以上のとおり、本発明の実施例１から３に示した光電変換装置１ａ、１ｂ及び１ｃにおいては、温度変化に起因する気体の体積変化を利用して光電変換部４を駆動させるため、電力を用いずに太陽を自動追尾させることが可能となる。
【００４２】
また、太陽の位置変化に起因する温度変化を利用するため、正確に太陽の位置を追尾させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る光電変換装置の斜視図である。
【図２】図１の光電変換装置の分解斜視図である。
【図３】日射量と気温の変化を示す図である。
【図４】気体封入部の状態変化を示す図である。
【図５】温度と気体の体積との関係を示す図である。
【図６】光電変換装置の状態変化を示す図である。
【図７】光電変換装置の状態変化を示す図である。
【図８】気体封入部の体積変化を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る光電変換装置の斜視図である。
【図１０】図９の光電変換装置の分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る光電変換装置の斜視図である。
【図１２】図１１の光電変換装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ、１ｂ、１ｃ    光電変換装置
２    光電変換素子
３    板状部材
４    光電変換部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ    側面部材
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ    軟性部材
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ    気体封入部
８、１０    固定部材
９、１１、１２    支持部材
【図１】
2007027442.tif 000003
【図２】
2007027442.tif 000004
【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】
2007027442.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007027442.tif 000011
【図１０】
2007027442.tif 000012
【図１１】
2007027442.tif 000013
【図１２】
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