(57)【要約】【課題】発熱による光発電手段の温度上昇を少なくして発電効率の高い光発電システムを提供する。【解決手段】光を集光可能に配置された光ファイバ６０，６１，６２と、光ファイバ６０，６１，６２により伝播される光を受光して発電する光発電素子５０と、光発電素子５０に熱的に結合する状態で設けられた冷却器７０とを備えている。【選択図】図３
2012253152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を集光可能に配置された光ファイバと、
前記光ファイバにより伝播される光を受光して発電する光発電手段と、
前記光発電手段に熱的に結合する状態で設けられた冷却器と、
を備えたことを特徴とする光発電システム。
【請求項２】
前記冷却器は熱電変換モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の光発電システム。
【請求項３】
前記光ファイバは車両の屋根に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の光発電システム。
【請求項４】
前記光ファイバは前記車両のピラーの内部を通ることを特徴とする請求項３に記載の光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽光を外壁パネルで集光し室内の照明などに供給する技術が開示されている。詳しくは、球状レンズ集光層と凹面境反射層と断熱層からなるレンズパネル手段における球状レンズの焦点付近から凹面境で反射させて球状レンズ内部の採光口で採光する。また、中継器内で複数の光ケーブルの光を収束して中継し、熱交換器で赤外線を吸収し発熱光線を減少させてから太陽光発電器へ送り、低温太陽光と直接な高温太陽光を大別して光線選択のフィルターを通過させてから利用するようにしている。これにより、移動体及び建築物の外壁で太陽光を採光し容易に室内で光熱を利用できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光発電機の発電効率は温度にも依存し、発電ロスは熱に変わる。
本発明の目的は、発熱による光発電手段の温度上昇を少なくして発電効率の高い光発電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】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、光を集光可能に配置された光ファイバと、前記光ファイバにより伝播される光を受光して発電する光発電手段と、前記光発電手段に熱的に結合する状態で設けられた冷却器と、を備えたことを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、光発電手段において光ファイバにより伝播される光が受光され発電される。このとき、発電ロスが発生し、ロスは熱に変わる。ここで、本発明においては冷却器により光発電手段が冷却され、発熱による発電効率の低下を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光発電システムにおいて、前記冷却器は熱電変換モジュールであることを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、制御が容易である。
【０００８】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の光発電システムにおいて、前記光ファイバは車両の屋根に配置されるものとすることができる。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光発電システムにおいて、前記光ファイバは前記車両のピラーの内部を通ることを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、容易に光ファイバを通す領域を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発熱による光発電手段の温度上昇を少なくして発電効率の高い光発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本実施形態の車両の平面図、（ｂ）は車両の側面図。
【図２】光発電システムの構成を示す斜視図
【図３】光発電システムの光発電素子付近を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両としての乗用車１０はハイブリッド車であり、走行モータを駆動するための電池１１を搭載している。乗用車１０には光発電システム２０が装着されている。
【００１３】
光発電システム２０は、受光部３０と、光伝播部４０と、光発電手段としての光発電素子５０を備えている。
乗用車１０の屋根１２には光発電システム２０の受光部３０が配置され、受光部３０において太陽光を受光する。受光部３０は、図２に示すように四角板状のベースプレート３１の上に３本の光ファイバ６０，６１，６２が蛇行するように延設されている。光ファイバ６０，６１，６２は屈折率の大きなコアを屈折率の小さいクラッドで包んで構成され、クラッドを通して太陽光がコア内に入射される。そして、光ファイバ６０，６１，６２においてコアに入射された光はコアに封じ込めた状態でコア内を全反射しながら伝播する。このとき、光ファイバ６０，６１，６２において集光される。
【００１４】
図１の乗用車１０のフロントピラー１３の内部には光伝播部４０が延設されている。光伝播部４０は受光部３０から延設された光ファイバ６０，６１，６２により構成されている。つまり、図２に示すように、細い部分であるフロントピラー１３の内部を光ファイバ６０，６１，６２が通っており、光を受ける部位（受光部３０）と発電する部位（光発電素子５０）を光学的につないでいる。これは、光ファイバ６０，６１，６２が様々な方向に曲げることができるためであり、効率的に光発電素子５０に光を導くことができる。
【００１５】
図１の乗用車１０の車体の内部には光発電素子５０が設置されている。図３に示すように、光発電素子５０にはフロントピラー１３の内部を通る光ファイバ６０，６１，６２が接続されている。そして、フロントピラー１３の内部を通る光ファイバ６０，６１，６２を通して、受光した光が伝播される。この光は光発電素子５０において受光され、発電に供される。
【００１６】
図３に示すように、光発電素子５０には冷却器７０が連結されている。冷却器７０として、熱電変換モジュールであるペルチェモジュールを用いている。冷却器７０としてのペルチェモジュールは光発電素子５０に熱的に結合する状態で設けられている。
【００１７】
冷却器（ペルチェモジュール）７０は、熱電変換素子としてのペルチェ素子７１と、吸熱プレート７２と、発熱プレート７３を備えている。ペルチェ素子７１は通電により一方の面が吸熱面となるとともに他方の面が発熱面となる。
【００１８】
ペルチェ素子７１の一方の面には吸熱プレート７２が配置され、ペルチェ素子７１の一方の面と吸熱プレート７２とは熱的に結合している。吸熱プレート７２は光発電素子５０と当接している。これにより、光発電素子５０を冷却することが可能となっている。
【００１９】
一方、ペルチェ素子７１の他方の面には発熱プレート７３が配置され、ペルチェ素子７１の他方の面と発熱プレート７３とは熱的に結合している。発熱プレート７３には空気が供給され、供給される空気により発熱プレート７３を冷ますことができるようになっている。
【００２０】
次に、このように構成した光発電システム２０の作用を説明する。
乗用車１０の屋根１２に光発電システム２０の受光部３０が設置されており、太陽光を受光部３０で受ける。受光部３０において、３本の光ファイバ６０，６１，６２のクラッドを通して太陽光がコア内に入射され、コアに入射された光はコアに封じ込めた状態でコア内を光発電素子５０に向かって伝播する。
【００２１】
３本の光ファイバ６０，６１，６２における受光部３０から出た光は、光伝播部４０を通して光発電素子５０に送られる。このとき、光伝播部４０は乗用車１０のフロントピラー１３の内部に形成されており、フロントピラー１３内を通して光が光発電素子５０に至る。
【００２２】
光発電素子５０において光ファイバ６０，６１，６２を通して送られてきた光は光発電素子５０で発電に供され電気エネルギーに変換される。この電気は、電池１１に蓄電され、走行モータの駆動に供される。
【００２３】
また、光発電素子５０に連結された冷却器（ペルチェモジュール）７０において、ペルチェ素子７１の通電によって吸熱プレート７２を通して光発電素子５０が冷却される。
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００２４】
（１）光発電システム２０の構成として、光（太陽光）を集光可能に配置された光ファイバ６０，６１，６２と、光ファイバ６０，６１，６２により伝播される光を受光して発電する光発電素子５０と、光発電素子５０に熱的に結合する状態で設けられた冷却器７０とを備えている。これによって、光発電素子５０で発電されるとき、発電ロスが発生し、ロスは熱に変わるが冷却器７０（ペルチェモジュール）により光発電素子５０を冷却することにより、発熱による発電効率の低下を抑制することができる。このようにして、発熱による光発電素子５０の温度上昇を少なくして発電効率の高い光発電システムを提供することができる。
【００２５】
（２）冷却器７０は熱電変換モジュールとしてのペルチェモジュールであるので、制御が容易である。
（３）光ファイバ６０，６１，６２は車両の屋根１２に配置されるので（車両用であるので）、電力が必要なとき有用である。
【００２６】
（４）光ファイバ６０，６１，６２は車両のフロントピラー１３の内部を通るので、容易に光ファイバ６０，６１，６２を通す領域を確保することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００２７】
・上記実施形態では乗用車１０の屋根１２に受光部３０を設けるとともにフロントピラー１３の内部に光ファイバ６０，６１，６２を通したが、フロントピラー以外の部位に光ファイバを通してもよい。例えば、センタピラーの内部に光ファイバ６０，６１，６２を通してもよい。
【００２８】
・上記実施形態では冷却器７０としてペルチェモジュール（熱電変換モジュール）を用いたが、他の冷却器を用いてもよい。例えば、車両のラジエータを用いてもよい。つまり、受光した光を、ピラー等の細い部分を通して、離れた位置の光発電素子に送ることができるため車の冷却系などと組み合わせが容易にでき、自由度が高いものとなる。また、空冷方式の冷却器でも水冷方式の冷却器でもよい。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータを冷却するための機器を光発電素子の冷却器として使用してもよい。
【００２９】
・冷却器において発生した熱は単に捨てるのではなく、積極的に利用してもよい。具体的には、車室内の暖房に利用したり、暖機が必要な機器（エンジンやギヤ機構）に供給する。
【００３０】
・上記実施形態では冷却器７０としてのペルチェモジュール（熱電変換モジュール）を通電したが、これに代わり、光発電素子５０で発生する熱でペルチェモジュールにおいて発電してもよい（電気エネルギーとして取り出すようにしてもよい）。
【００３１】
・上記実施形態では乗用車１０の屋根１２に受光部３０を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、屋根よりも前側の部位や屋根よりも後ろ側の部位に受光部３０を設けてもよい。
【００３２】
・光ファイバは３本用いたが、これに限ることなく、１本でも２本でも４本以上用いてもよい。
・上記実施形態ではハイブリッド車に適用したが、これに限定されるものではなく、例えば、電気自動車やエンジン車に適用してもよい。
【００３３】
・上記実施形態では車両用の光発電システムとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、住宅用の光発電システムとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…乗用車、１２…屋根、１３…フロントピラー、２０…光発電システム、５０…光発電素子、６０，６１，６２…光ファイバ、７０…冷却器。
【図１】
2012253152.tif 000003
【図２】
2012253152.tif 000004
【図３】
2012253152.tif 000005