(57)【要約】  表面ソーラーシステムであって、集光被覆板（ｐ１）、太陽光発電パネル（ｐ２）及び支持部材（ｐ３）を備え、集光被覆板は集光モジュールを所定のパターンで接合してなり、各集光モジュールは集光レンズ及び台座を備え、集光レンズは少なくとも１つの歯面を備え、集光レンズと台座の近接する面のうちの一方は反射面であり、該反射面は太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設けられ、支持部材は太陽光発電パネルが集光被覆板の上方に集光被覆板のほぼ集束位置に位置するように支持する。複数の反射式集光モジュールを接合して集光被覆板を形成することで、該ソーラーシステムの大面積取り付けが容易になり、また反射面が集光モジュールの内部に位置することで、破損しにくく、耐久性に優れる。
2018512833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面ソーラーシステムであって、
２つ以上の集光モジュールを所定のパターンで接合してなり、各集光モジュールが集光レンズ及び前記集光レンズを支持するための台座を備え、前記集光レンズが少なくとも１つの歯面を含み、前記集光レンズと台座の近接する面のうちの一方は反射面であり、前記反射面が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集光被覆板（ｐ１）と、
太陽光を吸収可能な少なくとも１つの感光面を有し、前記少なくとも１つの感光面が前記集光被覆板に向かって設置される太陽光発電パネル（ｐ２）と、
前記太陽光発電パネルが前記集光被覆板の上方に前記集光被覆板のほぼ集束位置に位置するように支持する支持部材（ｐ３）と、を備えることを特徴とする表面ソーラーシステム。
【請求項２】
前記所定のパターンは同心円パターン、行列パターン及びハニカムパターンから選択され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】
前記集光レンズは単面簡単フレネルレンズ又は単面複合フレネルレンズであり、前記歯面のマクロ曲面の形状は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】
前記集光レンズは歯面が上方に向かい、裏面が前記台座の上表面に密着し、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され、又は、
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座の上表面に直接接触し、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され、又は、
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座に接触せず、それらの隙間に圧縮ガス及び透明液体から選択される透明フィラーが充填され、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され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】
前記反射面は前記台座の上表面に設置され、前記台座の上表面は平面、斜面、凹面及び凸面から選択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６】
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座の上表面と形状が相補的であり且つ密着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７】
前記集光レンズは硬質の透明材料をプレスしてなり、前記台座は弾性材料をプレスしてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項８】
前記反射面は導電性材料で製造され、前記集光モジュールの周辺に前記反射面に電気的に接続される導電性インターフェースが設置され、一体に接合された集光モジュール同士が前記導電性インターフェースによって直列接続又は並列接続され、且つ外部送電網に外付けされ、
前記システムは、環境温度が所定温度未満であると、集光モジュールに給電して加熱する温度コントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項９】
前記集光モジュールの表面に滑り止め構造を有し、前記滑り止め構造は、表面に設置されたバンプ、表面に設置された滑り止めパターン、モジュール同士の接合箇所に設置された滑り止め材料から選択され、前記滑り止め材料の高さは前記集光モジュールの表面より高いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１０】
前記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択されるエネルギー貯蔵装置と、
前記太陽光発電パネルに電気的に接続され、その電力出力を系統連系スイッチキャビネットに接続するための交流インバータと、
前記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ための直流電圧出力装置と、
電圧、電流、電力、温度から選択されるシステムの運転パラメータを検出して表示するための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１〜９のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１１】
前記太陽光発電パネルは両面太陽光発電パネルであり、前記両面太陽光発電パネルは入射した太陽光を正面と背面の２つの方向から吸収することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１２】
太陽光の入射方向に沿って前記両面太陽光発電パネルの上方に設置される最上部集光レンズをさらに備え、前記最上部集光レンズは簡単フレネルレンズ又は複合フレネルレンズであることを特徴とする請求項１１に記載のソーラーシステム。
【請求項１３】
前記集光被覆板は屋根、又は地面、又は水面、又は窓に敷設されることを特徴とする請求項１〜１２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表面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ますます広く応用されている。現在、屋根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である。
【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、従来の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おり、また、太陽光発電パネルの面積が大きければ大きいほど、コストが高い。
【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、小面積の太陽光発電パネルでも大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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の集光レンズの使用方式は多くの取り付け条件に制限されるため、費用性能比が低い。限られた空間をよく利用し、且つコストを低減させるために、大面積使用可能で取り付けとメンテナンスが容易なソーラーシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、表面ソーラーシステムを提供し、集光被覆板、太陽光発電パネル及び支持部材を備え、集光被覆板は２つ以上の集光モジュールを所定のパターンで接合してなり、各集光モジュールは集光レンズ及び集光レンズを支持するための台座を備え、集光レンズは少なくとも１つの歯面を備え、集光レンズと台座の近接する面のうちの一方は反射面であり、該反射面は太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設けられ、太陽光発電パネルは太陽光を吸収可能な少なくとも１つの感光面を有し、集光被覆板に向けて設けられ、支持部材は太陽光発電パネルが集光被覆板の上方に集光被覆板のほぼ集束位置に位置するように支持することに用いられる。
【０００７】
本発明の表面ソーラーシステムによれば、複数の反射式集光モジュールを接合して集光被覆板を形成することで、該ソーラーシステムの大面積取り付けが容易になり、反射面が集光モジュールの内部に位置することで、破損しにくく、耐久性に優れ、太陽光発電パネルが集光被覆板の上方に支持されることで、破損しにくいだけでなく、取り付け、メンテナンス及び更新が容易である。集光被覆板のコストが太陽光発電パネルのコストより遥かに低いため、本発明は大面積低コストの集光被覆板を用いて集光面積を増加させることで、高コストの太陽光発電パネルの面積を減少させ、太陽エネルギーの利用効率を向上させるだけでなく、ソーラーシステムのコストを大幅に削減させる。
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明に係る具体例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の集光被覆板上の複数のフレネルユニットの設置方式模式図である。
【図２】本発明のフレネル式反射レンズの模式図である。
【図３】本発明の集光モジュールのいくつかの例の構造模式図である。
【図４】本発明に係る表面ソーラーシステムの基本構造模式図である。
【図５】実施例１の表面ソーラーシステムの模式図である。
【図６】実施例２の表面ソーラーシステムの模式図である。
【図７】実施例３の表面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】
本発明に係る表面ソーラーシステムにフレネルレンズを使用しているため、理解の便宜上、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原曲面を複数のセグメントに分割し、各セグメントの厚さを小さくした後に各セグメントの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。原曲面から発展した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原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つの原曲面（又は原曲面の一部）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原曲面は、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。従来の原曲面の焦点は一点にあり、したがって、「共点面」と呼ぶことができる。本発明において、原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一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原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。
【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、対応する原曲面の形状、原曲面を分割するために用いられる同心リングの数等）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１はいくつかの典型的な複合フレネル屈折面のフレネルユニットの設置方式を示し、図１（ａ）は円対称の設置方式であり、同心円パターンを形成し、図１（ｂ）は行列式の設置方式であり、行列パターンを形成し、図１（ｃ）はハニカム式の設置方式であり、ハニカムパターンを形成する。これらのフレネルユニットは１つのマクロ曲面、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に配置されると考えられる。
【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】
本発明では、集光被覆板は集光モジュールを所定のパターン、例えば図１に示されるパターンで接合してなり、各集光モジュールが１つの歯面及び１つの反射面を有し、接合された集光被覆板の全歯面は１つの「複合フレネル屈折面」であり、各集光モジュールがそれぞれその一部を含む。例えば、一実施形態では、各集光モジュールはそれぞれ１つの原曲面で形成される１つの簡単フレネルユニットを含むことで、集光モジュールの作製難度を低減させ、大面積取付が容易になる。別の実施形態では、集光モジュールは複合フレネル屈折面を含み、接合して大面積の歯面を形成する。さらに別の実施形態では、集光モジュールは１つのみのフレネルユニットを含み、該フレネルユニットが１つの原曲面の一部由来であり、複数の集光モジュールを接合して完全な原曲面に対応した歯面を得る。集光被覆板の全歯面のパターン、マクロ曲面形状及び集光モジュールの分割方式は、所望する光学パラメータ、例えば所望する焦点距離、被覆面積等に応じて設計できる。
【００１６】
集光モジュールの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く、反射面は太陽光の入射方向に沿って歯面の下方に設置される。図２に示すように、歯面と反射面の組合せはフレネル式反射レンズ（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す）として等価できる。図２では、素子Ｌ１は反射面ｓ３とフレネル屈折面ｓ４を有し、光は屈折面により屈折されてレンズに入った後、反射面により反射され、屈折面により再屈折されて素子から出射する。反射によって、入射光路が２回で物理屈折界面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、反射面を設置することで、システムの収束効果の向上に寄与する。
【００１７】
具体的な実現時、集光モジュールは、集光レンズ及び該集光レンズを支持する台座の２つ部分を備える。集光レンズは少なくとも１つの歯面を含み、集光レンズと台座の近接する面のうちの一方は反射面である。換言すれば、反射面と歯面は同一素子に設置されてもよく、例えばフレネルレンズの裏面に反射膜をめっきすることで実現し、反射面と歯面はそれぞれ異なる素子に設置されてもよく、例えば、台座の集光レンズに向かう面に反射板が設置される又は反射膜がめっきされる。
【００１８】
例として、以下、いくつかの集光モジュールの構造を説明する。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、簡易型集光モジュールであり、集光レンズＬ３１及び台座Ｂ３１を備える。集光レンズは２つの集光屈折面、凸面３１ａ（裏面とする）及び歯面３１ｂを有する。台座の上表面３１ｃは反射コーティングを反射面として有する。集光レンズは歯面が下方に向かって台座の反射コーティングに直接配置され、集光レンズと台座との間に隙間ｘ１を有する。本例の集光モジュールは構成が簡単で、低コストで実現でき、集光レンズは歯面が下方に向いて配置されることで歯面を効果的に保護し、埃塵の溜まりを回避し、その光学特性を保持し、集光レンズは２つの集光屈折面を有することで、集光効果が向上し、システムの総合焦点距離を短くする。しかし、集光レンズと台座の間に隙間を有するため、本例の集光モジュールは圧力に耐えることが好ましくなく、屋根等の場所に取り付けることに適する。他の実施形態では、図２に示すように、集光レンズは歯面が上方に向かって裏面が台座の上表面に密着する配置方式を採用してもよく、反射面を集光レンズの裏面又は台座の上表面に設置することができる。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、充填型集光モジュールであり、集光レンズＬ３２及び台座Ｂ３２を備える。集光レンズは２つの屈折面、凹面３２ａ（裏面とする）及び歯面３２ｂを有する。台座の上表面３２ｃは反射コーティングを反射面として有する。集光レンズは歯面が下方に向かうが台座に接触せず、集光レンズと台座の間に大きな隙間ｘ２を有し、隙間内に透明フィラー、例えば圧縮ガス又は透明液体（例えば水）が充填される。本例の集光モジュールは良好な耐圧性と耐久性を有し、地面敷設、例えば歩道、スタジアムの観客席、ベランダ地面等に用いられ、集光レンズの上表面の凹面は初期設計された凹面である可能性もあり、長時間使用して押し曲げられた凹面である可能性もあるが、歯面及び反射鏡面がいずれもモジュールの内部に保護されるため、圧力損傷が発生しにくい。
【００２１】
図３（ｃ）に示すように、別の充填型集光モジュールであり、集光レンズＬ３３及び台座Ｂ３３を備える。本例は、集光レンズの裏面３３ａが平面で、歯面３３ｂのみが１つの集光屈折面であり、台座の上表面３３ｃ（反射面）が斜面であり、集光モジュールの外表面に平行しない以外、図３（ｂ）と同様である。このようなモジュールは、システムの中心部から離れた地面に接合され、傾斜した反射面によってシステムの集束能力を向上させる。
【００２２】
図３（ｄ）に示すように、さらに別の充填型集光モジュールであり、集光レンズＬ３４及び台座Ｂ３４を備える。本例は、台座の上表面３４ｃ（反射面）が凹面である以外、図３（ｃ）と同様である。このようなモジュールは集束能力を向上させ、焦点距離を短縮させる。図３（ａ）の集光効果向上構造に比べて、本例は、耐圧性と耐久性の面で優位性がより高い。
【００２３】
図３（ｅ）に示すように、相補型集光モジュールであり、集光レンズＬ３５及び台座Ｂ３５を備える。集光レンズの裏面３５ａが平面であり、歯面３５ｂと台座の上表面３５ｃとは形状が相補的であり且つ密着し、その一方に反射膜が反射面としてめっきされる。集光レンズが台座に密着するため、集光レンズは硬質の透光材料で製造され、台座は軟質のプラスチック材料で製造される。本例の集光モジュールは変形することなく高い圧力に耐えられ、道路、例えば城市道路又は高速道路に適用できる。他の構造の集光モジュールは、集光レンズが光学パラメータの安定性を保持する必要があるため、同様に硬質の透明材料をプレスしてなることが好ましく、台座は主に支持及び耐圧作用を果たし、同様に弾性材料、例えば軟質のゴム又はプラスチックをプレスしてなることが好ましい。
【００２４】
好適な実施形態として、集光モジュールの反射面は導電性材料、例えば金属コーティングで製造され、集光モジュールの周辺に反射面に電気的に接続される導電性インターフェースが設置され、一体に接合された集光モジュール同士が導電性インターフェースによって直列接続又は並列接続され、例えば双方向交流インバータを介して外部送電網に外付けされる。この場合に、ソーラーシステムは、環境温度が所定温度未満であると、集光モジュールに給電して加熱する温度コントローラをさらに備える。簡単のために、図３（ｅ）のみに導電性インターフェース３５ｄ及びモジュール同士の導電性インターフェースを接続するための導電性ピン３５ｅが例示的に示され、ピンの両端部をそれぞれ２つの隣接するモジュールの導電性インターフェースに挿入することによって２つのモジュール同士の電気的接続を実現する。上記導電性接続構造は同様に他の構造の集光モジュールに適用でき、なお、導電性接続構造が充填型集光モジュールに適用される場合、フィラーの密閉に注意し、漏れを回避する。温度コントローラで実現される集光モジュールへの逆方向給電によって、寒い天候で集光被覆板の敷設箇所（例えば屋根又は道路）を加熱することができ、集光被覆板に一定の耐氷、耐雪性を付与し、寒冷地により適用できる。
【００２５】
また、地面又は道路舗装に適用される場合、集光モジュールの表面に滑り止め構造を有することが好ましい。例えば、集光モジュールの表面（通常、集光レンズの裏面）にバンプ、滑り止めパターンが設けられ、代替的に又は同時に、モジュール同士の接合箇所にゴム等の滑り止め材料が設けられ、且つ滑り止め材料の高さを集光モジュールの表面よりやや高くする。
【００２６】
本発明に係る表面ソーラーシステムの基本構造は図４に示すように、集光被覆板ｐ１、太陽光発電パネルｐ２及び支持部材ｐ３を備える。集光被覆板は実際の応用場面の需要（例えば、耐圧性、低温適応性等）に応じて各種の形態の集光モジュールを選択して接合してなり、上記列挙したいくつかの集光モジュールを含むが、それらに限定されない。集光モジュールを、レンズ及び台座の２つの部分を備える「ソーラーレンガ」とみなし、これらのレンガを所定のパターンで敷設して大面積の集光被覆板を形成し、それに照射した太陽光を反射式集光する。太陽光発電パネルは、集光被覆板に向かって設けられる太陽光を吸収可能な少なくとも１つの感光面ｓ５を有する。支持部材は太陽光発電パネルを集光被覆板の上方に支持する。太陽光発電パネルは集束後の光の通路に設けられてもよく、好適には、集光被覆板のほぼ集束位置に位置し、該集束位置は集光被覆板を接合する集光モジュールの歯面と反射面によって総合的に決定される。一般的には、集束位置は円盤状又はバンド状の小領域であり、太陽光発電パネルは該領域付近に位置することで、収束してエネルギー密度が増加した太陽光を受光できる。
【００２７】
好適な実施形態として、太陽光発電パネルｐ２は両面太陽光発電パネルを用いて、入射した太陽光を正面ｓ５と背面ｓ６の２つの方向から吸収し、１つの簡単な作製方法として、２つの単面太陽光発電パネルを背中合わせに積層して両面太陽光発電パネルが得られ、勿論、両面光吸収能力を有する太陽光発電素子を直接作製してもよい。両面太陽光発電パネルを用いることで、太陽光発電パネルの正面は収束システムで収束された太陽光を吸収できる一方、背面も直接照射した（又は他の集光レンズで収束された）太陽光を吸収でき、それにより同一の空間寸法では、太陽光発電パネルが太陽エネルギーを吸収して利用する能力を効果的に向上させる。
【００２８】
以下、具体的な応用場面を参照して本発明に係る表面ソーラーシステムのいくつかの使用形態を例示して説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明に係る表面ソーラーシステムの一実施形態は図５に示すように、集光被覆板１１０、両面太陽光発電パネル１１２、及び支持部材１１３を備える。
【００３０】
集光被覆板は集光モジュール１１１を図１（ａ）に示されるパターンで接合してなる。集光モジュールは図３に示される任意の構造を採用できる。両面太陽光発電パネルは支持部材により集光被覆板の中心位置の上方に支持される。両面太陽光発電パネルが太陽エネルギーを利用する効率を更に向上させるために、本実施例では、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設けられる最上部集光レンズ１１４をさらに備える。最上部集光レンズは好適には、簡単フレネルレンズ又は複合フレネルレンズを用いる。
【００３１】
本実施例の表面ソーラーシステムの集光被覆板は各種の地面、例えば庭、ビル屋上の地面、駐車場の空き地の地面、電柱又は街灯柱の下方の地面、及び他の任意の空き地の地面等に敷設できることで、本実施例の表面ソーラーシステムはホーム式太陽光発電所、又は駐車場、高速道路のサービスエリア等に適用される太陽光発電システム等となり、大量のクリーンエネルギーを提供する。支持部材は建設領域の状況に応じて設置でき、例えば、既存の電柱又は街灯柱を支持部材として用いることができる。
【００３２】
太陽エネルギーから変換さ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１１５、交流インバータ１１６、直流電圧出力装置１２０、及び状態インジケーター１２１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を選択的に備える。
【００３３】
エネルギー貯蔵装置１１５は、太陽光発電パネル１１２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択される。
【００３４】
交流インバータ１１６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、太陽光発電パネルに直接電気的に接続されてもよい）、その電力出力を系統連系スイッチキャビネット１１７に接続する。系統連系スイッチキャビネットが外部交流送電網１１８に接続されることで、ソーラーシステムで生じた電気エネルギーを外部送電網に送り、交流インバータはさらに交流配線板１１９を外付けして、使用者に交流出力を直接提供する。
【００３５】
直流電圧出力装置１２０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、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。
【００３６】
状態インジケーター１２１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素子、例えば温度プローブ等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。
【実施例２】
【００３７】
本発明の表面ソーラーシステムの別の実施形態は図６に示すように、集光被覆板２１０、太陽光発電パネル２１２、及び支持部材２１３を備える。
【００３８】
本実施例の表面ソーラーシステムの集光被覆板は建物の窓台上又はベランダの地面上に敷設され（集光モジュールは各種の適切な構造を採用でき、ここでは重複説明を省略する）、建物の壁を支持部材とし、太陽光発電パネルが壁の隅及び軒下に設けられる。太陽光はベランダの欄干又は透明セパレータを透過してベランダの地面に照射し、集光被覆板で収束されて太陽光発電パネルに吸収される。本実施例のシステム配置方式によれば、スペースを取らないだけでなく、施設の安全性を確保する。
【００３９】
太陽エネルギーをより十分に利用するために、本実施例では、温水器２２２がさらに設けられ、太陽光発電パネル２１２は熱源として熱伝導の方式で温水器に包まれ、例えば熱伝導性材料を介して温水器に密着して熱交換を行うことで、太陽光発電パネルで生じた熱エネルギーを十分に利用できる。本実施例のソーラーシステムの周辺素子は上記実施例を参照でき、重複説明を省略する。
【実施例３】
【００４０】
本発明に係る表面ソーラーシステムの別の実施形態は図７に示すように、集光被覆板３１０、両面太陽光発電パネル３１２、及び支持部材３１３を備える。わかりやすくするために、図中、両面太陽光発電パネルと支持部材は別々に描画されており、実際に、両面太陽光発電パネルは支持部材の最上部に支持され、支持部材はブラケット又は支柱等の建築部材であってもよい。両面太陽光発電パネルの上方に最上部集光レンズ（図示せず）が更に取り付けられてもよい。
【００４１】
本実施例の表面ソーラーシステムの集光被覆板はスタジアムの観客席に敷設され、集光モジュールは図４（ｂ）〜（ｅ）に示される構造を採用できる。敷設面積が大きいため、図１（ｂ）又は（ｃ）に示されるパターンを選択できる。本実施例のシステム配置方式は他の大面積のソーラーシステムの敷設にも適用でき、例えば道路の緊急車線、水面（人工島）等に位置する大面積ソーラーシステムの敷設に適用でき、集光被覆板の全体形状は敷設場所の変化につれて変化でき、大積載量を必要とする応用場面では、好適には図４（ｅ）に示される集光モジュールを採用する。
【００４２】
好適な実施形態として、使用される集光モジュールが加熱機能を有し且つ互いに電気的に接続されたと、システムは温度コントローラ３２３を備え、それにより本実施例のソーラーシステムに一定の耐雪、耐氷性を付与する。本実施例における他の周辺部材、例えば、エネルギー貯蔵装置３１５、交流インバータ３１６、系統連系スイッチキャビネット３１７、外部交流送電網３１８、交流配線板３１９及び状態インジケーター３２１等は、実施例１を参照でき、重複説明を省略する。
【００４３】
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、窓に設置すると、対応する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（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図３（ｅ）】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月4日(2017.9.4)
【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】
表面ソーラーシステムであって、
２つ以上の集光モジュールを所定のパターンで接合してなり、各集光モジュールが集光レンズ及び前記集光レンズを支持するための台座を備え、前記集光レンズが少なくとも１つの歯面を含み、前記集光レンズと台座の近接する面のうちの一方は反射面であり、前記反射面が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集光被覆板（ｐ１）と、
太陽光を吸収可能な少なくとも１つの感光面を有し、前記少なくとも１つの感光面が前記集光被覆板に向かって設置される太陽光発電パネル（ｐ２）と、
前記太陽光発電パネルが前記集光被覆板の上方に前記集光被覆板のほぼ集束位置に位置するように支持する支持部材（ｐ３）と、を備え
前記反射面は導電性材料で製造され、前記集光モジュールの周辺に前記反射面に電気的に接続される導電性インターフェースが設置され、一体に接合された集光モジュール同士が前記導電性インターフェースによって直列接続又は並列接続され、且つ外部送電網に外付けされ、
前記システムは、環境温度が所定温度未満であると、集光モジュールに給電して加熱する温度コントローラをさらに備える
ことを特徴とする表面ソーラーシステム。
【請求項２】
前記所定のパターンは同心円パターン、行列パターン及びハニカムパターンから選択され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】
前記集光レンズは単面簡単フレネルレンズ又は単面複合フレネルレンズであり、前記歯面のマクロ曲面の形状は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】
前記集光レンズは歯面が上方に向かい、裏面が前記台座の上表面に密着し、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され、又は、
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座の上表面に直接接触し、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され、又は、
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座に接触せず、それらの隙間に圧縮ガス及び透明液体から選択される透明フィラーが充填され、前記集光レンズの裏面は平面、凹面及び凸面から選択され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】
前記反射面は前記台座の上表面に設置され、前記台座の上表面は平面、斜面、凹面及び凸面から選択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６】
前記集光レンズは歯面が下方に向かい、台座の上表面と形状が相補的であり且つ密着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７】
前記集光レンズは硬質の透明材料をプレスしてなり、前記台座は弾性材料をプレスしてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項８】
前記集光モジュールの表面に滑り止め構造を有し、前記滑り止め構造は、表面に設置されたバンプ、表面に設置された滑り止めパターン、モジュール同士の接合箇所に設置された滑り止め材料から選択され、前記滑り止め材料の高さは前記集光モジュールの表面より高いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項９】
前記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択されるエネルギー貯蔵装置と、
前記太陽光発電パネルに電気的に接続され、その電力出力を系統連系スイッチキャビネットに接続するための交流インバータと、
前記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ための直流電圧出力装置と、
電圧、電流、電力、温度から選択されるシステムの運転パラメータを検出して表示するための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１〜８のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１０】
前記太陽光発電パネルは両面太陽光発電パネルであり、前記両面太陽光発電パネルは入射した太陽光を正面と背面の２つの方向から吸収することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のソーラーシステム。
【請求項１１】
太陽光の入射方向に沿って前記両面太陽光発電パネルの上方に設置される最上部集光レンズをさらに備え、前記最上部集光レンズは簡単フレネルレンズ又は複合フレネルレンズであることを特徴とする請求項１０に記載のソーラーシステム。
【請求項１２】
前記集光被覆板は屋根、又は地面、又は水面、又は窓に敷設されることを特徴とする請求項１〜１１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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