(57)【要約】【課題】簡易な構成で環境光に応じた音声または音楽を出力する。【解決手段】発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２は、光を吸収する波長域がそれぞれ異なり、光を電力に変換し、それぞれで発生された電力の電圧が、A/D変換部２３により検出される。演算処理部２８は、A/D変換部２３により検出された発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２それぞれの電圧を比較し、その比較結果に応じた音声信号または音楽信号を再生する。そして、圧電素子１３−１乃至１３−４が、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２を振動させることにより、音声または音楽が出力される。本発明は、例えば、音声または音楽を出力可能な太陽電池システムに適用できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を吸収する波長域がそれぞれ異なり、光を電力に変換する複数の発電パネルと、
前記複数の発電パネルによって発生された電力の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記複数の発電パネルそれぞれの電圧を比較し、その比較結果に応じた音声信号または音楽信号を再生する再生手段と、
前記再生手段により再生された音声または音楽を出力する出力手段と
を備える太陽電池システム。
【請求項２】
前記出力手段は、印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子であり、
前記圧電素子は、前記複数の発電パネルを振動させることにより、前記音声または音楽を出力する
請求項１に記載の太陽電池システム。
【請求項３】
前記再生手段は、前記複数の発電パネルそれぞれの電圧を比較することにより、現在の太陽光スペクトラムを識別し、その識別結果から判断される現在の時間帯に対応付けられている音声信号または音楽信号を再生する
請求項１に記載の太陽電池システム。
【請求項４】
前記発電パネルにより発電された電力を蓄電する蓄電手段
をさらに備える請求項１に記載の太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池システムに関し、特に、簡易な構成で環境光に応じた音声または音楽を出力することができるようにした太陽電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、より一層の普及が期待されている。従来、太陽電池としては、単結晶または多結晶のシリコンを用いた結晶シリコン系太陽電池および非晶質（アモルファス）シリコン系太陽電池が主に用いられている。
【０００３】
最近では、有機系色素を用いた色素増感型太陽電池の実用化が進められている。色素増感型太陽電池は、シリコン系太陽電池と比較して、低コストかつ低エネルギーで生産でき、プラスチックシートを材料とすることでフレキシブルであり、色素の選択により様々な色彩を有することができる。また、色素増感型太陽電池は、使用する有機系色素によって吸収する光の波長域が異なるという特性を備えている。
【０００４】
例えば、本願出願人は、このような色素増感型太陽電池の特性を利用して、専用のセンサを用いることなく、環境光の色や照明の種類に応じた処理を行う機器を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、色素増感型太陽電池の実用化が進められており、色素増感型太陽電池の特性を活かした様々な応用例が期待されている。例えば、簡易な構成で環境光に応じた音声または音楽を出力することができる装置などが求められている。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で環境光に応じた音声または音楽を出力することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面の太陽電池システムは、光を吸収する波長域がそれぞれ異なり、光を電力に変換する複数の発電パネルと、前記複数の発電パネルによって発生された電力の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された前記複数の発電パネルそれぞれの電圧を比較し、その比較結果に応じた音声信号または音楽信号を再生する再生手段と、前記再生手段により再生された音声または音楽を出力する出力手段とを備える。
【０００９】
本発明の一側面においては、光を吸収する波長域がそれぞれ異なり、光を電力に変換する複数の発電パネルによって発生された電力の電圧がそれぞれ検出され、検出された複数の発電パネルそれぞれの電圧が比較される。そして、その比較結果に応じた音声信号または音楽信号が再生されて、音声または音楽が出力される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、簡易な構成で環境光に応じた音声または音楽を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した太陽電池システムの一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】太陽電池システム構成例を示すブロック図である。
【図３】太陽光スペクトラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した太陽電池システムの一実施の形態の構成例を示す図である。図１Ａには、太陽電池システム１１の斜視図が示されており、図１Ｂには、太陽電池システム１１の平面図が示されている。
【００１４】
図１に示すように、太陽電池システム１１は、４枚の発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２、４つの圧電素子１３−１乃至１３−４、および制御ユニット１５を備えて構成される。
【００１５】
発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２は、太陽光を吸収して発電を行うパネルであり、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２において発電された電力は制御ユニット１５に供給される。発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２としては、色素増感型太陽電池を採用することができる。
【００１６】
色素増感型太陽電池の一般的な構造は、透明導電性基板上に形成した酸化チタンなどの多孔質半導体層に増感色素を担持させた色素増感多孔質半導体層と、白金層などを基板上に形成して得られる対極とを対向させ、これらの外周部を封止材で封止し、両極間にヨウ素やヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む電解質を充填したものである。
【００１７】
また、この増感色素としては、例えば、Ｒ系統では、ルテニウム錯体(N719)｛＝シス−ビス(イソチオシアナト)−N,N−ビス(2,2'−ビピリジル−4,4'−ジカルボン酸)ルテニウム(II)｝、メロシアニン類(D149)｛＝5-[[4-[4-(2,2-diphenylethenyl)phenyl]-1,2,3,3a,4,8b-hexahydrocyclopent[b]indol-7-yl]methylene]-2-(3-ethyl-4-oxo-2-thioxo-5-thiazolidinylidene)-4-oxo-3-Thiazolidineacetic acid｝、ポルフィリン類(TCPP)｛＝Tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin｝、キサンテン系色素｛＝Rhodamine 6G｝、および、フルオロセイン若しくはキサンテン系色素｛＝rose bengal｝が用いられる。
【００１８】
また、Ｇ系統の増感色素としては、スクアリリウム系色素、クロコニウム系色素、銅フタロシアニン｛＝フタロシアニン類｝、およびルテニウム錯体(ブラックダイ)｛トリス(イソチオシアナト)−ルテニウム(II)−2,2':6',2"−ターピリジン−4,4',4"−トリカルボン酸｝が用いられる。Ｂ系統の増感色素としては、スクアリリウム系色素、およびシアニン系色素が用いられる。Ｙ系統の増感色素としては、シアニン系色素(D131)｛＝2-Cyano-3-[4-[4-(2,2-diphenylethenyl)phenyl]-1,2,3,3a,4,8b-hexahydrocyclopent[b]indol-7-yl]-2-propenoic acid｝、クマリン系｛＝coumarin 343｝、およびスチルベン系が用いられる。
【００１９】
例えば、発電パネル１２Ｒは、赤色以外の波長の太陽光を吸収して発電し、発電パネル１２Ｇは、緑色以外の波長の太陽光を吸収して発電し、発電パネル１２Ｂ−１および１２Ｂ−２は、青色以外の波長の太陽光を吸収して発電する。
【００２０】
図１に示すように、太陽電池システム１１では、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２が、立方体の４側面となるように配置されており、それぞれの側面に向かって照射される太陽光による発電が行われる。
【００２１】
また、圧電素子１３−１乃至１３−４は、制御ユニット１５から供給される電力によって振動する。圧電素子１３−１は、発電パネル１２Ｂ−１に貼り付けられており、発電パネル１２Ｂ−１を振動させ、圧電素子１３−２は、発電パネル１２Ｂ−２に貼り付けられており、発電パネル１２Ｂ−２を振動させる。また、圧電素子１３−３は、発電パネル１２Ｒに貼り付けられており、発電パネル１２Ｒを振動させ、圧電素子１３−４は、発電パネル１２Ｇに貼り付けられており、発電パネル１２Ｇを振動させる。
【００２２】
このように、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２は、圧電素子１３−１乃至１３−４がそれぞれ張り付けられることで振動板として機能し、圧電素子１３−１乃至１３−４が振動することにより、音を発生する。
【００２３】
制御ユニット１５は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２から供給される電力によって動作する。例えば、制御ユニット１５は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２それぞれの発電量に基づき、圧電素子１３−１乃至１３−４に電力を供給して、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２を振動させる。
【００２４】
このように構成されている太陽電池システム１１は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２それぞれの発電量に応じて設定された音声または音楽を発生する音発生源として用いられる。
【００２５】
図２を参照して、太陽電池システム１１の機能について詳細に説明する。
【００２６】
図２に示されている、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２、および圧電素子１３−１乃至１３−４以外の各部は、制御ユニット１５（図１）に収納されている。即ち、太陽電池システム１１は、４つのキャパシタ２１−１乃至２１−４、スイッチ２２、A/D（Analog/Digital）変換部２３、電圧変換部２４、二次電池２５、電力増幅部２６、記憶部２７、および演算処理部２８を備えて構成される。
【００２７】
キャパシタ２１−１乃至２１−４は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２の両出力端の間にそれぞれ接続される。即ち、キャパシタ２１−１は、発電パネル１２Ｂ−１の両出力端の間に接続され、キャパシタ２１−２は、発電パネル１２Ｂ−２の両出力端の間に接続されている。また、キャパシタ２１−３は、発電パネル１２Ｒの両出力端の間に接続され、キャパシタ２１−４は、発電パネル１２Ｇの両出力端の間に接続されている。
【００２８】
発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２は、直列に接続されており、それぞれの両出力端の間の配線が、スイッチ２２に接続されている。スイッチ２２は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２からの配線と、A/D変換部２３との接続を、適宜切り替え、A/D変換部２３は、入力される電圧（アナログ値）をデジタル値に変換する。
【００２９】
例えば、スイッチ２２が、発電パネル１２Ｂ−１の両出力端とA/D変換部２３とを接続すると、A/D変換部２３は、発電パネル１２Ｂ−１により発電されている電力の電圧を示すデジタルの電圧値（以下、適宜、発電電圧値と称する）を出力する。また、スイッチ２２が、発電パネル１２Ｂ−２の両出力端とA/D変換部２３とを接続すると、A/D変換部２３は、発電パネル１２Ｂ−２の発電電圧値を出力する。同様に、A/D変換部２３は、発電パネル１２Ｒおよび１２Ｇの発電電圧値を出力する。
【００３０】
電圧変換部２４は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２が太陽光により発電して出力する電力を、規定の電圧の電力に変換する。例えば、電圧変換部２４は、二次電池２５に蓄電可能な電圧の電力に変換する。また、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２により発電された電力は電圧変換部２４を介して電力増幅部２６に供給される。
【００３１】
二次電池２５は、例えば、リチウムイオン（Li-ion）蓄電池などであり、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２により発電された電力を蓄積する。また、二次電池２５に蓄積された電力は、適宜、電力増幅部２６に供給される。
【００３２】
電力増幅部２６は、演算処理部２８から供給される信号を増幅して、圧電素子１３−１乃至１３−４に供給し、圧電素子１３−１乃至１３−４を振動させる。これにより、圧電素子１３−１乃至１３−４は、演算処理部２８からの信号に従って振動する。
【００３３】
記憶部２７は、例えば、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などであり、音声信号または音楽信号を記憶する。
【００３４】
演算処理部２８は、二次電池２５からの電力で駆動し、記憶部２７に記憶されている音声信号または音楽信号を読み出して、音声または音楽を再生した信号（アナログ信号）を電力増幅部２６に供給する。即ち、演算処理部２８において再生された音声または音楽の信号が電力増幅部２６において増幅され、その信号に応じて圧電素子１３−１乃至１３−４が発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２をそれぞれ振動させる。これにより、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２から音声または音楽が出力される。
【００３５】
また、演算処理部２８には、A/D変換部２３が出力する太陽電池パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２の発電電圧値が供給される。演算処理部２８は、それぞれの発電電圧値を比較し、その比較結果に基づいて、再生する音声または音楽を決定する。
【００３６】
一般的に、図３に示すように、太陽光スペクトラムは、朝、昼、夕方のそれぞれで、最大振幅となる光波長が異なっている。図３では、横軸を波長とし、縦軸をスペクトル強度として、朝の太陽光スペクトラムが実線で示されており、昼の太陽光スペクトラムが破線で示されており、夕方の太陽光スペクトラムが一点鎖線で示されている。太陽光の波長振幅の最大値を比較すると、昼に最大値となる波長は、朝に最大値となる波長より短く、朝に最大値となる波長は、夕方に最大値となる波長よりも短くなっている。
【００３７】
上述したように、太陽電池パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２は、それぞれ異なる波長の光を吸収して発電している。従って、演算処理部２８は、それぞれの発電電圧値を比較することで、太陽電池システム１１に照射されている太陽光スペクトラムを簡易的に識別することができ、その識別結果から、朝、昼、夕方のいずれの時間帯であるかを判断することができる。
【００３８】
そして、演算処理部２８には、時間帯ごとに再生させる音声または音楽が設定されており、演算処理部２８は、その設定に従って、太陽光スペクトラムの識別結果から判断された時間帯に応じた音声または音楽を再生する。なお、この設定は、任意に変更することができる。
【００３９】
以上のように、太陽電池システム１１は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２により発電された電力のみで駆動することができ、商用電源を必要としないので、設置場所が限定されることなく、容易に設置することができる。また、太陽電池システム１１では、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２が振動板として機能するので、例えば、スピーカを利用するシステムよりも、それぞれの時間帯など周囲の環境光に応じて音声または音楽を出力する装置を、簡易な構成とすることができるとともに、小型化することができる。
【００４０】
例えば、太陽電池システム１１は、商用電源がない場所での音声発生装置として使用することができる。
【００４１】
そして、太陽電池システム１１は、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２の発電電圧値に基づき、太陽光の光スペクトラムを識別することができるので、太陽光の状態を検出するためのセンサを別途搭載することなく、例えば、朝、昼、夕方のいずれの時間帯であるかを判断することができる。これにより、太陽電池システム１１は、それぞれの時間帯に適した音声または音楽を再生することができる。
【００４２】
また、例えば、シリコンを用いた太陽発電システムでは、発電素子を有色することができないために、太陽電池システム１１と同様に太陽光の光スペクトラムを識別するためには、カラーフィルタなどを利用する必要がある。そのため、シリコンを用いた太陽発電システムでは、カラーフィルタを用いることによる発電効率の低下やシステムのコストアップなどの懸念が発生する。これに対し、太陽電池システム１１では、色素増感型太陽電池を用いた発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２を採用することで、このような懸念が発生することもない。
【００４３】
なお、太陽電池システム１１が備える発電パネルは、発電パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２の４枚に限られるものではない。例えば、太陽電池システム１１は、４枚以上の発電パネルを備えていたり、その他の色の組み合わせで発電パネルが構成されていてもよい。
【００４４】
また、例えば、太陽電池システム１１を構成する発電パネルとして、紫外線領域および赤外線領域の光を吸収する色素増感型太陽電池を用いることができる。これにより、太陽電池システム１１に照射される太陽光の状態を更に詳細に検知することができ、例えば、演算処理部２８において天候を判断することができる。
【００４５】
例えば、紫外線および赤外線の両方とも大きいときは晴天であると判断され、紫外線に比較して赤外線が小さいときには曇天であると判断され、紫外線および赤外線の両方とも小さいときには薄暮と判断される。演算処理部２８は、これらの判断に基づいた音声または音楽を再生する。また、例えば、演算処理部２８は、周囲が明るいときや暗いときなど、周囲の環境光に応じた音声または音楽を再生する（例えば、選曲を変える）ことができる。
【００４６】
また、例えば、太陽電池システム１１が通信手段を備えている場合、演算処理部２８は、その通信手段によりネットワークを介して記憶部２７の記憶内容（音声信号または音楽信号）を変更することができる。同様に、演算処理部２８は、再生する音声および音楽の設定（時間帯や天候などに対応付けられた設定）を変更することができる。
【００４７】
なお、圧電素子１３−１乃至１３−４により発電パネルを振動させて音声などを出力する他、平板を振動させて音声などを出力させたり、スピーカを太陽電池システム１１に内蔵させて、スピーカにより音声などを出力させてもよい。
【００４８】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００４９】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  太陽電池システム，  １２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２  発電パネル，  １３−１乃至１３−４  圧電素子，  １５  制御ユニット，  ２１−１乃至２１−４  キャパシタ，  ２２  スイッチ，  ２３  A/D変換部，  ２４  電圧変換部，  ２５  二次電池，  ２６  電力増幅部，  ２７  記憶部，  ２８  演算処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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