(57)【要約】  集光型ソーラーシステムであって、収束システム、両面太陽光発電パネル（ｐ１）、及び支持部材を備え、収束システムは少なくとも１つの歯面（ｓ５）と１つの反射面（ｓ６）を備え、各歯面が少なくとも１つのフレネルユニットを含有し、反射面が太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設置され、両面太陽光発電パネルは太陽光の入射方向に沿って反射面の上方に設置され、且つほぼ収束システムの集束位置に位置する。両面太陽光発電パネルを用い、それを太陽光の入射方向に沿って１つの反射面の上方に設置することにより、太陽光発電パネルの裏面が収束システムによって収束された太陽光を吸収することができる一方、その正面も直接照射された太陽光を吸収することができ、それで、同じ空間寸法の下で、太陽光発電パネルの太陽エネルギーの吸収及び利用能力を効果的に向上させる。
2018512839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光型ソーラーシステムであって、
少なくとも１つのフレネルユニットを含有する少なくとも１つの歯面（ｓ５）と、太陽光の入射方向に沿って前記歯面の下方に設置される１つの反射面（ｓ６）とを備える収束システムと、
太陽光の入射方向に沿って前記反射面の上方に設置され、且つほぼ前記収束システムの集束位置に位置し、入射した太陽光を正面及び裏面の２つの方向から吸収することに用いられる両面太陽光発電パネル（ｐ１）と、
前記収束システムと両面太陽光発電パネルを支持し、それらの相対位置関係を保持することに用いられる支持部材と、を備えることを特徴とする集光型ソーラーシステム。
【請求項２】
前記収束システムが前記両面太陽光発電パネル（１２０、２２０、３２０、４２０）と同じ対称区分面を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項３】
前記歯面のマクロ曲面の形状が円周対称面又は共軸面であることを特徴とする請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項４】
前記集束位置は、前記歯面と前記反射面との間に位置し、又は太陽光の入射方向に沿って前記歯面の上方に位置し、又は前記歯面のマクロ曲面に位置することを特徴とする請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項５】
前記収束システムは、第１のフレネルレンズ（１１１、２１１、３１１、４１１）と反射素子（１１２、２１２、３１２、４１２）を備え、
第１のフレネルレンズのタイプは、単面簡単フレネルレンズ、単面複合フレネルレンズ、両面簡単フレネルレンズ、両面複合フレネルレンズ、両面混合フレネルレンズから選ばれ、
前記反射素子のタイプは、単一反射平面又は反射曲面のみを有する反射素子、平面反射鏡、平面反射面と凹面又は凸面透過面とからなる反射レンズ、フレネル式反射レンズから選ばれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項６】
太陽光の入射方向に沿って前記両面太陽光発電パネル（３２０）の上方に設置される第２のフレネルレンズ（３１３）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項７】
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、電気エネルギーを貯蔵することに用いられ、スーパーコンデンサ、充電可能電池及びエアコンプレッサから選ばれるエネルギー貯蔵装置と、
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、その電力出力をグリッド接続スイッチキャビネットに接続することに用いられる交流インバータと、
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、直流電圧を出力することに用いられる直流電圧出力装置と、
電圧、電流、電力、温度から選ばれるシステムの運転パラメータを検出して表示することに用いられる状態インジケーターとのうちの一種又は複数種をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項８】
第１のフレネルレンズは、剛性又はフレキシブル透明材料をプレスして製造され、又は剛性又はフレキシブル透明材料からなる小さな部材を接合して製造されることを特徴とする請求項５に記載のソーラーシステム。
【請求項９】
第１のフレネルレンズは、建物の屋根、又は傘の傘面、又はテントのトップカバーとして用いられることを特徴とする請求項５に記載のソーラーシステム。
【請求項１０】
前記反射面は、屋根、又は地面、又は水面、又は窓に設置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１１】
透明材料で製造された温水器（３８０）をさらに備え、前記両面太陽光発電パネルが熱源として熱伝導の方式で前記温水器により包まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１２】
前記支持部材（４３０）と電力伝送、逆変換、制御及び貯蔵素子を、１つの風力発電機（４９０）と共用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンエネルギーの技術分野に関し、具体的に太陽エネルギーを利用する集光型ソーラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護への関心の高まりに伴って、ソーラーシステムは広く応用されるようになっている。現在、屋上や道路に取り付けられるソーラーシステムは一般的なものであり、例えば、光熱変換を行う太陽熱温水システム及び光電変換を行う太陽光発電システム等が挙げられる。
【０００３】
これらの一般的なソーラーシステムにおいて、そのエネルギー変換デバイス、例えばソーラー真空管（Ｓｏｌａｒ  ｖａｃｕｕｍ  ｔｕｂｅ）又は太陽光発電パネル（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｐａｎｅｌ）等は、一般的に太陽光に直接面し、その自体の動作面の面積が太陽光を受けることができる最大の面積であり、それにより、従来ソーラーシステムが収集するエネルギーは非常に限られている。
【０００４】
太陽エネルギーの収集能力を向上させるために、集光型ソーラーシステムが登場し、例えば公開番号がＣＮ１０１６４０５０２Ａの中国特許出願に開示された『集光型太陽光電池アレイの組立用方法』は、レンズによって太陽光を太陽光発電パネルに集束し、小さい面積の太陽光発電パネルが大きい面積のレンズによって収束された太陽光を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、太陽光発電パネルの太陽エネルギーの収集及び利用能力の向上が期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、集光型ソーラーシステム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】
本発明によれば、集光型ソーラーシステムを提供し、収束システム、両面太陽光発電パネル、及び支持部材を備え、収束システムは少なくとも１つの歯面と１つの反射面を備え、各歯面が少なくとも１つのフレネルユニットを含有し、反射面が太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設置され、両面太陽光発電パネルは太陽光の入射方向に沿って反射面の上方に設置され、且つほぼ収束システムの集束位置に位置し、両面太陽光発電パネルは入射した太陽光を正面及び裏面の２つの方向から吸収することに用いられ、支持部材は収束システムと両面太陽光発電パネルを支持し、それらの相対位置関係を保持することに用いられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る集光型ソーラーシステムは、両面太陽光発電パネルを用い、それを太陽光の入射方向に沿って１つの反射面の上方に設置することで、太陽光発電パネルの裏面が収束システムによって収束された太陽光を吸収することができる一方、その正面も直接照射された（又は他の収束システムによって収束された）太陽光を吸収することができ、それで、同じ空間寸法の下で、太陽光発電パネルの太陽エネルギーの吸収及び利用能力を効果的に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下では、図面を参照しながら、本発明に係る具体例を詳細に説明する。
【図１】図１は本発明のフレネル屈折面を形成するための２種の共軸面の模式図である。
【図２】図２は本発明の複合フレネル屈折面のいくつかの配置方式の模式図である。
【図３】図３は本発明の２つの歯面を有する収束システムの模式図である。
【図４】図４は本発明のフレネル式反射レンズの模式図である。
【図５】図５は本発明の反射レンズを製作するためのいくつかの元のレンズの模式図である。
【図６】図６は本発明に係る集光型ソーラーシステムの基本構造模式図である。
【図７】図７は実施例１の集光型ソーラーシステムの模式図である。
【図８】図８は実施例２の集光型ソーラーシステムの模式図である。
【図９】図９は実施例３の集光型ソーラーシステムの模式図である。
【図１０】図１０は実施例４の集光型ソーラーシステムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る集光型ソーラーシステムに用いられる収束システムはフレネルレンズを用い、理解しやすくするために、以下では、まず関連概念を説明する。
【００１１】
フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズは薄型レンズである。通常のレンズの連続的な元の曲面を複数のセグメントに区分し、各セグメントの厚さを小さくした後に各セグメント曲面を同一の平面又は同一のほぼ滑らかな曲面に置くことでフレネルレンズを形成する。元の曲面からなる不連続的なこの屈折面はフレネル屈折面と呼ばれ、一般的に、段階状又は歯状である。理論的には、フレネル屈折面は対応する元の曲面に比べて類似する光学特性を有するが、厚さが大幅に減少する。１つの元の曲面から形成されたフレネル屈折面を１つのフレネルユニットと呼ぶことができる。
【００１２】
フレネル屈折面を形成するための従来の元の曲面は、一般的に、光軸に関して対称な曲面であり、例えば球面、回転放物面等の回転曲面である。従来の元の曲面の焦点は１つの点にあり、したがって、「共点面」と呼ぶことができる。本発明において、元の曲面は任意形態の共軸面であってもよく、応用需要に応じて具体的に設置することができる。所謂共軸面とは、焦点が同一の直線にある（必ずしも同一の点にない）曲面を指し、該直線は「共軸線」と呼ばれる。従来の共点面は共軸面の共軸線が１つの点に退化する時の特例と見なされる。共軸であるが共点ではない元の曲面を用いることによって、集束位置に設置される誘導素子を小さい面積（焦点に対応する）から長尺状（焦点からなる共軸線に対応する）に拡張することができ、それによりコストを著しく増加せずに、信号の収集能力を向上させ、局所過熱の問題の解決に寄与する。典型的な共軸面は、回転曲面（二次又は高次回転曲面を含む）、柱面、錐面等を含む。柱面は等断面共軸面とも呼ばれ、この曲面は共軸線の垂直方向に沿って任意の一点で切ると、得られた横断面の形状及び大きさが一致し、円柱面は柱面の特例である。錐面は共軸線の横断面に沿って類似する形状を有するが、大きさが異なり、円錐面は錐面の特例である。図１は上記の２種の共軸面を示し、図１（ａ）は等断面共軸面で、図１（ｂ）は錐体形共軸面であり、焦点Ｆはいずれもそれぞれの共軸線Ｌに位置する。
【００１３】
１つ以上のフレネルユニットからなるマクロ屈折面は歯面と呼ばれ、これに対向するほぼ滑らか又は平坦な面は裏面と呼ばれる。１つのみのフレネルユニットを含む歯面は「簡単フレネル屈折面」と呼ばれ、２つ以上のフレネルユニットを含む歯面は「複合フレネル屈折面」と呼ばれる。一般的に、複合フレネル屈折面における各々のフレネルユニットの基本パラメータ（例えば、面積、焦点距離、対応する元の曲面の形状、元の曲面を区分するために用いられる同心円の数等）は柔軟に設定することができ、完全に同じであってもよく、部分的に同じであってもよく、完全に異なってもよい。一実施形態では、複合フレネル屈折面における各フレネルユニットはそれぞれの光学中心を有するが、焦点が同一の点、又は同一の直線、又は１つの限られる領域内にある。これは該複合フレネル屈折面を構成する各フレネルユニットに対して空間配置を行うことによって実現することができる。図２は、いくつかの典型的な複合フレネル屈折面におけるフレネルユニットの配置方式を示し、図２（ａ）は円対称の配置方式で、図２（ｂ）は行列式の配置方式で、図２（ｃ）はハニカム式の配置方式である。これらのフレネルユニットが１つのマクロ曲面に配置されると考えることができ、例えば平面、二次曲面（球面、楕円体面、円柱面、放物柱面、双曲柱面を含む）、高次多項式曲面（非球面の通常実現方式）、及び複数の平面から接合した折り面及び階段面等である。
【００１４】
一般的に、歯面と裏面は柔軟に組み合わせて異なるタイプの素子を形成することができる。例えば、１つの歯面と１つの裏面を有するフレネルレンズは「単面フレネルレンズ」と呼ばれ、更に、歯面が「簡単フレネル屈折面」であると、レンズが「単面簡単フレネルレンズ」であり、歯面が「複合フレネル屈折面」であると、レンズが「単面複合フレネルレンズ」である。両面とも歯面であるフレネルレンズは「両面フレネルレンズ」と呼ばれ、同様に、歯面のタイプに基づいて更に「両面簡単フレネルレンズ」と「両面複合フレネルレンズ」に分けることができる。両面フレネルレンズの一方の歯面が簡単フレネル屈折面で、他方の歯面が複合フレネル屈折面であると、「両面混合フレネルレンズ」と呼ばれる。また、変形として、両面フレネルレンズにおいて、歯面の１つが「簡単フレネル屈折面」であると、該歯面は１つの従来の凸レンズ面又は凹レンズ面で置き換えられてもよい。
【００１５】
同一の光路に２つ以上の歯面を設置することによって収束システムによりよい収束能力を有させることができる。図３は２つの歯面を有する収束システムを示し、複合フレネル屈折面ｓ１と簡単フレネル屈折面ｓ２は、１つの両面フレネルレンズにより同時に提供されてもよく、２つの単面フレネルレンズによってそれぞれ提供されてもよい。
【００１６】
本発明の収束システムに用いられる反射面は、平面反射面又は曲面反射面、例えば凹面又は凸面反射面であってもよく、歯面形状の反射面であってもよい。反射面は単一反射機能のみを有する素子によって提供されてもよく、例えば反射コーティングを有する平板であり、光が素子の表面で直接反射される。反射面は反射レンズによって提供されてもよい。所謂反射レンズとは、一面が反射コーティングを有するレンズを指し、光が透過面で屈折されてレンズに入った後に反射面で反射され、再び透過面で屈折されて素子から出射される。
【００１７】
異なるタイプの反射面と異なるタイプの透過面を柔軟に組み合わせて異なるタイプの反射レンズを形成することができる。簡潔にするために、反射レンズを命名する時、反射面のタイプを屈折面のタイプの前にする。例えば、平面反射面と平面透過面を組み合わせると通常の平面反射鏡となり、平面反射面と凹面又は凸面透過面を組み合わせると「平−凹」又は「平−凸」反射レンズとなり、類推するように、「凹−平」、「凸−平」、「凹−凹」、「凸−凸」、「凹−凸」、「凸−凹」等のタイプの反射レンズがある。特に、反射レンズにおける１つ又は２つの曲面を対応する歯面に置き換えると、フレネル式反射レンズが得られる。「平−凸」フレネル式反射レンズは、図４に示すように、素子Ｌ１が平面反射面ｓ３と簡単フレネル屈折面ｓ４を有する。反射、入射光路が２回物理屈折界面ｓ４を通過し、該物理界面が実際に２つの歯面に相当するので、素子Ｌ１は反射式両面フレネルレンズとも呼ばれる。素子Ｌ１は単面フレネルレンズの裏面に反射膜をコーティングし又は反射能力を有するフィルムを粘着することによって形成することができ、他のタイプの反射レンズは元のレンズの任意一面を反射面にして形成することもできる。反射レンズを製作するためのいくつかの典型的な元のレンズは図５に示され、図５（ａ）は「凹−凸」レンズであり、図５（ｂ）は「凸−凸」レンズで、且つ１つの凸面がフレネル屈折面であり、図５（ｃ）は「凹−凸」レンズで、且つ凸面がフレネル屈折面であり、図５（ｄ）は「凹−凹」レンズで、且つ両面がいずれもフレネル屈折面である。
【００１８】
本発明に係る集光型ソーラーシステムの基本構造は、図６に示すように、収束システムと両面太陽光発電パネルｐ１を備える。収束システムは１つの歯面ｓ５と１つの反射面ｓ６を備え、歯面が少なくとも１つのフレネルユニットを含有し、反射面が太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設置される。両面太陽光発電パネルは太陽光の入射方向に沿って反射面の上方に設置される。図６（ａ）に示すように、両面太陽光発電パネルは歯面と反射面との間に位置し、又は図６（ｂ）に示すように、両面太陽光発電パネルは歯面の上に位置する。ある実施例では、両面太陽光発電パネルは歯面に密着され又は歯面の所在するマクロ曲面に埋め込まれてもよい。両面太陽光発電パネルはほぼ収束システムの集束位置に位置し、該集束位置が歯面と反射面によって統合的に決定されるものである。一般的に、集束位置が点状又はバンド状の小領域であり、両面太陽光発電パネルはほぼ該領域の付近に位置すると、収束されてエネルギー密度が増加した太陽光を受けることができる。様々な実施例では、歯面と反射面は上記各種類の素子によって提供することができ、例えば異なる素子でそれぞれ歯面と反射面を提供してもよく、例えば図４に示された素子で同時に歯面と反射面を提供してもよい。また、収束システムにおいて、更に歯面を増加することによって収束能力を強化することができる。本発明で用いられる両面太陽光発電パネルは入射した太陽光を正面と裏面の２つの方向から吸収することができ、簡単な方法としては、２つの単面太陽光発電パネルをバックツーバック積層して両面太陽光発電パネルを取得し、勿論、両面光吸収能力を有する太陽光発電デバイスを直接製作することができる。適切な支持部材（図示せず）で収束システムと両面太陽光発電パネルを支持して、それらの相対位置関係を保持することができる。具体的な応用場合によって、支持部材は各種の適切な形態を有することができ、必要に応じて設計できる。
【００１９】
いくつかの好ましい実施形態では、収束システムと両面太陽光発電パネルは同じ対称区分面を有する。所謂対称区分面とは、幾何形状を２部分に区分する平面を指し、且つ区分後の２部分が該平面に対して対称であり、円周対称な物体は無限の対称区分面を有し、その中心法線を通過するすべての平面はいずれもその対称区分面であり、矩形平面は２つのみの対称区分面を有する。素子間が同じ対称区分面を有することは、空間寸法を十分に利用して、コンパクトな配置を実現することができるという利点を有する。
【００２０】
以下では、具体的な応用場合によって本発明に係る集光型ソーラーシステムのいくつかの利用形態を、例を挙げて説明する。
実施例１
【００２１】
本発明に係る集光型ソーラーシステムの一実施形態は、図７に示すように、第１のフレネルレンズ１１１、反射素子１１２、両面太陽光発電パネル１２０、及び支持部材１３０を備える。
【００２２】
第１のフレネルレンズ１１１は１つの歯面（単面フレネルレンズを用いる）又は２つの歯面（両面フレネルレンズを用いる）を提供することができ、その歯面のマクロ曲面の形状が折り面である。他の実施形態では、第１のフレネルレンズの歯面のマクロ曲面の形状は他の形状の共軸面であってもよく、例えば弧状曲面である。本実施例では、第１のフレネルレンズは建物の屋根として用いられ、剛性透明材料をプレスして製造することができ、例えば硬質プラスチック、樹脂、ガラス等が挙げられる。屋頂の面積が一般的に大きいため、第１のフレネルレンズを複数の小さな部材に区分して製造し、次に接合することができる。例えば、大量の簡単フレネルレンズを製作し、さらにそれらを屋根全体に接合することができる。勿論、製造方式に基づき、各小さな部材も複数のフレネルユニットを含んでもよい。集光屋根を接合するためのこれらの小さな部材を「集光タイル」と呼ぶことができる。
【００２３】
反射素子１１２が屋根の下方に敷かれ、面積が大きいため、反射平面を有する簡単な素子を用いることができ、例えば、反射層がコーディングされた平板又は薄膜を用いる。
【００２４】
第１のフレネルレンズ１１１と反射素子１１２は収束システムを構成し、そのストリップ状の集束位置は屋根の棟に設計され、つまり、第１のフレネルレンズのマクロ曲面に位置する。この設計によって両面太陽光発電パネルを取り付けやすくなり、且つソーラーシステム全体は１つの比較的密閉された空間を形成する。第１のフレネルレンズによって収束された太陽光は、吸収され又は空に反射して戻されるまで、歯面、反射面及び太陽光発電パネルの間で複数回反射される。空に反射して戻される太陽光が少ないため、本実施例のソーラー屋根は太陽光を効率よく吸収でき、寒冷地のハウスの屋根として適用でき、また、反射面が熱エネルギーを効果的に反射できるため、熱帯地方のハウスの屋根としても適用できる。なお、室内の無線電通信の品質に影響を与えないように、反射面を製作する材料は無線信号が透過可能なタイプを選択することが好ましい。
【００２５】
本実施例の応用場合では、支持部材１３０は、ハウスの壁と、第１のフレネルレンズ及び太陽光発電パネルを支持及び取り付けするためのブラケット（図示せず）等とを備える。
【００２６】
本実施例では、収束システム（第１のフレネルレンズと反射素子を備える）と両面太陽光発電パネルは同じ対称区分面ｓｓ１を有し、図中の破線に示すように、空間をよく利用することができる。
【００２７】
好ましい実施形態として、太陽エネルギーの利用率を更に向上させるために、太陽光の入射方向に沿って両面太陽光発電パネルの上方に第２のフレネルレンズ（図示せず）を設置して、太陽光発電パネルの正面に直接照射された太陽光を収束することができる。第２のフレネルレンズは太陽エネルギーの利用率を向上させるだけでなく、防塵防雪等の役割を果たすことができる。
【００２８】
本実施例のソーラーシステムは直接的に新しい建物の屋根としてもよいし、既存の建物の屋根上に改造されてもよい。
実施例２
【００２９】
本発明に係る集光型ソーラーシステムの別の実施形態は、図８に示すように、第１のフレネルレンズ２１１、反射素子２１２、両面太陽光発電パネル２２０、及び支持部材２３０を備える。
【００３０】
第１のフレネルレンズ２１１の歯面のマクロ曲面は円周対称な形状であり、テントの頂面又は傘の頂面として用いることができ、本実施例は、ソーラーシステムを屋外日傘として用いられる応用場合と見なされる。第１のフレネルレンズはフレキシブル透明材料をプレスして製造することができ、例えば軟質プラスチック、フレキシブルクリスタルプレート等が挙げられる。傘面全体を複数の小さな部材に区分して製造し、次に接合することができる。
【００３１】
反射素子２１２は傘面の下方に設置され、このタイプの応用では、収束システムが短い焦点距離を有する必要があるので、反射素子は強化された収束能力を有する反射レンズを用いることができ、例えば、図５（ｂ）に示される「凸−凸」フレネル式反射レンズであり、加工しやすくするために、滑らかな凸面に反射膜をコーティングすることができる。
【００３２】
第１のフレネルレンズ２１１と反射素子２１２は収束システムを構成し、その点状集束位置は傘面と反射素子との間に設計され、それにより、両面太陽光発電パネルが傘面の物理保護を得ることができる。本実施例に係る構造を有する日傘は優れた日よけ効果を有するだけでなく、太陽光発電パネルが小さい面積で傘面に照射された大部分の光エネルギーを得ることができ、優れた太陽エネルギー収集能力を持っている。また、収束システムと両面太陽光発電パネルは同一の対称中心線を有し、即ち、支持部材２３０の所在する位置であり、空間を最大限に利用することができ、支持部材に収束システムと太陽光発電パネルを取り付けやすくなる。
【００３３】
この傘型のソーラーシステムはホーム式太陽光発電所として用いることができ、良好な移動性を有し、例えば、屋根に置いて実施例１のソーラー屋根を代替することができる。この傘型のソーラーシステムは更に駐車場、高速道路サービスエリア等に取り付けて太陽光発電システムとして用いることもできる。特に、既存の各種の電柱、街灯柱を利用してこの傘型のソーラーシステムを取り付けることができ、大量のクリーンエネルギーを提供することができる。
【００３４】
太陽エネルギー変換から得られた電気エネルギーをよりよく貯蔵及び利用するために、本実施例では、エネルギー貯蔵装置２４０、交流インバータ２５０、直流電圧出力装置２６０、及び状態インジケーター２７０という追加素子を更に備え、他の実施形態では、応用需要に応じてそのうちの一種又は複数種のみを選択的に備える。
【００３５】
エネルギー貯蔵装置２４０は、両面太陽光発電パネル２２０に電気的に接続され、電気エネルギーを貯蔵することに用いられる。エネルギー貯蔵装置は、スーパーコンデンサ、充電可能電池及びエアコンプレッサから選ばれる。
【００３６】
交流インバータ２５０は、エネルギー貯蔵装置に電気的に接続され（他の実施形態では、両面太陽光発電パネルに直接電気的に接続されてもよい）、その電力出力をグリッド接続スイッチキャビネット２５１に接続することに用いられる。グリッド接続スイッチキャビネットは外部交流電網２５２に接続され、ソーラーシステムが生成した電気エネルギーを外部電網に組み込むことができ、交流インバータは交流配線板２５３が外付けされて、使用者に交流出力を直接提供するようにしてもよい。
【００３７】
直流電圧出力装置２６０は、エネルギー貯蔵装置に電気的に接続され（他の実施形態では、両面太陽光発電パネルに直接電気的に接続されてもよい）、直流電圧を出力して、使用者の使用に供し、出力装置が出力する直流電圧は、例えば１２Ｖ、９Ｖ、５Ｖ、３Ｖ、１．５Ｖ等を含む。
【００３８】
状態インジケーター２７０は、システムの運転パラメータを検出して表示することに用いられ、これらの運転パラメータは電圧、電流、電力、温度等であってもよく、それにより、使用者はソーラーシステムの運転状況を把握することができ、必要なパラメータタイプに対応する検出デバイスを設置することによってこれらのパラメータを取得することができ、例えば温度プローブ等を設置する。
実施例３
【００３９】
本発明に係る集光型ソーラーシステムの別の実施形態は、図９に示すように、第１のフレネルレンズ３１１、反射素子３１２、両面太陽光発電パネル３２０、及び支持部材３３０を備える。
【００４０】
第１のフレネルレンズ３１１は単面又は両面複合フレネルレンズであり、そのマクロ曲面が円周対称な形状である。本実施例では、第１のフレネルレンズはテントのトップカバーとして用いられ、フレキシブル透明材料をプレスして製造することができ、又はフレキシブル透明材料からなる小さな部材を接合して製造することもできる。
【００４１】
反射素子３１２はトップカバーの下方に設置され、本実施例では、収束システムが長い焦点距離を有する必要があるので、反射素子は一面が凹面である反射レンズを用いることができ、例えば図５（ｃ）に示される「凹−凸」フレネル式反射レンズであり、加工しやすくするために、滑らかな凹面に反射膜をコーディングすることができる。
【００４２】
第１のフレネルレンズ３１１と反射素子３１２は収束システムを構成し、その点状集束位置はトップカバーの上方に設計され、この構造によって太陽光の利用効率を向上させることができ、且つ両面太陽光発電パネルを取り付け及び補修しやすい。
【００４３】
太陽エネルギーを十分に利用するために、本実施例では、第２のフレネルレンズ３１３と透明材料で製造された温水器３８０をさらに備える。第２のフレネルレンズ３１３は、両面太陽光発電パネル３２０の上方に設置され、正面から入射した太陽光を収束することに用いられる。両面太陽光発電パネル３２０は熱源として熱伝導の方式で温水器３８０により包まれ、例えば、熱伝達材質を介して温水器と密着して熱交換する。冷水が入水口３８１から温水器に入り、両面太陽光発電パネルと熱交換した後に排水口３８２から流出する。第２のフレネルレンズは歯面が下向きにして温水器のトップに設置され、それで、温水器中の水が液体フレネルレンズを形成する。
【００４４】
本実施例では、収束システム、太陽光発電パネル、第２のフレネルレンズ、温水器等の中心線はいずれも支持部材３３０と重なり、同様に良好な空間使用効率を有する。トップカバーの周囲にフック又は吊下げ穴（図示せず）が設置され、即ち、フック又は吊下げ穴に帷帳３３１を取り付けることによって、本実施例のソーラーシステムを電力及び温水供給機能を持つソーラーテントにすることができる。
【００４５】
本実施例は主に野外で使用することを配慮し、外部交流電網に接続する必要がないため、追加素子としては、エネルギー貯蔵装置３４０、交流インバータ３５０、直流電圧出力装置３６０及び状態インジケーター３７０のみを選択し、交流インバータに交流配線板３５３が外付けされ、各追加素子の説明は実施例２と同じである。
実施例４
【００４６】
本発明に係る集光型ソーラーシステムの別の実施形態は、図１０に示すように、第１のフレネルレンズ４１１、反射素子４１２、両面太陽光発電パネル４２０、及び支持部材４３０を備える。
【００４７】
本実施例は本発明のソーラーシステムを風力発電機と組み合わせる応用例である。第１のフレネルレンズ４１１は単面又は両面複合フレネルレンズであり、反射素子４１２は反射レンズ又はフレネル式反射レンズである。図４に示された素子を用いて歯面と反射面を同時に提供してもよく、且つその歯面を複合フレネル屈折面に置き換えてもよい。
【００４８】
第１のフレネルレンズ４１１及び反射素子４１２は風力発電機４９０の底部、例えば地面に設置される。双方向の太陽光発電パネル４２０は支持部材４３０の中下部に取り付けられ、該支持部材が同時に風力発電機４９０の支持部材である。新しい太陽光風力発電システムに対して、太陽光の収束システムへの照射の遮断を回避するように、支持部材は隙間の鋼製フレームを用いることができる。既存の風力発電機のフレームに本発明に係るソーラーシステムを増設する場合、既存の支持部材の第１のフレネルレンズ４１１と双方向の太陽光発電パネル４２０との間に位置する部分４３１に対して、反射膜コーティング処理を行うことができる。
【００４９】
本実施例は風力発電システムと太陽光発電システムを一体に集積し、同一の空間、同一のフレーム、同一の電力伝送システム、同一のインバータ、制御、貯蔵デバイスを利用して、風力と太陽エネルギーの２種類の異なる自然エネルギーを組み合わせて利用し、システムコストを低減させ、集積システムの気候に対する適応能力を向上させることができる。
【００５０】
以上では、具体例によって本発明の原理及び実施形態を説明し、なお、上記の実施形態は本発明を理解するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。当業者にとって、本発明の構想に基づいて、上記実施形態を変更することができる。例えば、上記実施例における反射面を屋根、地面／道路、水面、窓に設置し、対応的に、ソーラーシステムはソーラー屋根、地面／道路ソーラーシステム、ソーラー人工島、ソーラーウィンドウとなる。
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月10日(2017.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光型ソーラーシステムであって、
少なくとも１つのフレネルユニットを含有する少なくとも１つの歯面（ｓ５）と、太陽光の入射方向に沿って前記歯面の下方に設置される１つの反射面（ｓ６）とを備える収束システムと、
太陽光の入射方向に沿って前記反射面の上方に設置され、且つほぼ前記収束システムの集束位置に位置し、入射した太陽光を正面及び裏面の２つの方向から吸収することに用いられる両面太陽光発電パネル（ｐ１）と、
前記収束システムと両面太陽光発電パネルを支持し、それらの相対位置関係を保持することに用いられる支持部材と、を備え、
前記集束位置は、前記歯面によって収束された太陽光が直接前記両面太陽光発電パネルに照射せずにまずは前記反射面によって反射されてから前記両面太陽光発電パネルの面に届くように、太陽光の入射方向に沿って前記歯面の上方に位置し、又は前記歯面のマクロ曲面に位置する
ことを特徴とする集光型ソーラーシステム。
【請求項２】
前記収束システムが前記両面太陽光発電パネル（１２０、２２０、３２０、４２０）と同じ対称区分面を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項３】
前記歯面のマクロ曲面の形状が円周対称面又は共軸面であることを特徴とする請求項１に記載のソーラーシステム。
【請求項４】
前記収束システムは、第１のフレネルレンズ（１１１、２１１、３１１、４１１）と反射素子（１１２、２１２、３１２、４１２）を備え、
第１のフレネルレンズのタイプは、単面簡単フレネルレンズ、単面複合フレネルレンズ、両面簡単フレネルレンズ、両面複合フレネルレンズ、両面混合フレネルレンズから選ばれ、
前記反射素子のタイプは、単一反射平面又は反射曲面のみを有する反射素子、平面反射鏡、平面反射面と凹面又は凸面透過面とからなる反射レンズ、フレネル式反射レンズから選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項５】
太陽光の入射方向に沿って前記両面太陽光発電パネル（３２０）の上方に設置される第２のフレネルレンズ（３１３）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項６】
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、電気エネルギーを貯蔵することに用いられ、スーパーコンデンサ、充電可能電池及びエアコンプレッサから選ばれるエネルギー貯蔵装置と、
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、その電力出力をグリッド接続スイッチキャビネットに接続することに用いられる交流インバータと、
前記両面太陽光発電パネルに電気的に接続され、直流電圧を出力することに用いられる直流電圧出力装置と、
電圧、電流、電力、温度から選ばれるシステムの運転パラメータを検出して表示することに用いられる状態インジケーターとのうちの一種又は複数種をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項７】
第１のフレネルレンズは、剛性又はフレキシブル透明材料をプレスして製造され、又は剛性又はフレキシブル透明材料からなる小さな部材を接合して製造されることを特徴とする請求項４に記載のソーラーシステム。
【請求項８】
第１のフレネルレンズは、建物の屋根、又は傘の傘面、又はテントのトップカバーとして用いられることを特徴とする請求項４に記載のソーラーシステム。
【請求項９】
前記反射面は、屋根、又は地面、又は水面、又は窓に設置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１０】
透明材料で製造された温水器（３８０）をさらに備え、前記両面太陽光発電パネルが熱源として熱伝導の方式で前記温水器により包まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１１】
前記支持部材（４３０）と電力伝送、逆変換、制御及び貯蔵素子を、１つの風力発電機（４９０）と共用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【国際調査報告】
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