(57)【要約】【課題】集光された光を有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造を提供する。【解決手段】光エネルギー変換器の収容構造１は、円筒状の内周を有する筐体２と、筐体２の外表面２ａと内表面２ｂとを連通するように形成されて集光装置１０によって集光された光が導かれるスリット７と、筐体２内に配置された光エネルギー変換器５とを備えており、筐体２の内表面２ａには、めっき層３を形成することによって鏡面処理が施されている。集光装置１０で集光されて筐体２の内部に導かれた光は、筐体２の内部から出ることはできず、鏡面処理が施された内表面２ａにおいて反射を繰り返しながら、最後には必ず光エネルギー変換器５に吸収されて電気エネルギーに変換される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギー変換器の収容構造であって、
外表面および内表面を有する筐体と、
前記筐体の前記外表面と前記内表面とを連通するように形成されて集光された光が導かれる導入口と、
前記筐体内に配置された光エネルギー変換器と
を備え、
前記筐体の前記内表面には、鏡面処理が施されることを特徴とする、光エネルギー変換器の収容構造。
【請求項２】
前記筐体は、円筒形状を有し、
前記光エネルギー変換器は、柱形状を有し、
前記導入口は、前記筐体の中心軸と平行な方向に沿って形成され、
前記光エネルギー変換器は、前記中心軸に沿って配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光エネルギー変換器の収容構造。
【請求項３】
前記筐体は、円筒形状を有し、
前記光エネルギー変換器は、柱形状を有し、
前記導入口は、前記筐体の中心軸と平行な方向に沿って形成され、
前記光エネルギー変換器は、前記中心軸と平行に且つ前記中心軸から偏心して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光エネルギー変換器の収容構造。
【請求項４】
前記光エネルギー変換器には、冷却手段が設けら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光エネルギー変換器の収容構造。
【請求項５】
前記筐体の前記内表面は、波形状に湾曲するように形成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光エネルギー変換器の収容構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光エネルギー変換器の収容構造に係り、特に集光された光エネルギーを有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池等の光エネルギー変換器が広く実用化されている。また、近年では、光エネルギー変換器の表面積を増加させることなくより多くの光を集光して発電効率を向上させるために、広い表面積を有する集光面で集光された光を光エネルギー変換器に導く集光装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、可撓性を有するシート状の集光装置が記載されている。集光装置は、屈折率の高いプラスチック層を屈折率の低いプラスチック層で挟む積層構造を有しており、集光装置の表面に光が照射すると、光は表面のプラスチック層を透過して内部のプラスチック層内に侵入し、プラスチック層とプラスチック層との境界において全反射を繰り返しながら集光装置内を伝播して光エネルギー変換器（太陽電池）に導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１７４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているような集光装置を用いることによって、光エネルギー変換器の表面積を増加させることなくより多くの光を集光することはできるが、集光された光を如何に効率よく光エネルギー変換器に吸収させて電気エネルギーに変換させるかについての技術開発は未だ十分に行われていないのが現状である。例えば、光エネルギー変換器に光が入射する際には入射光の一部が変換器表面で反射してしまうため、従来では集光された光の一部が有効利用されずに失われてしまっていた。
【０００６】
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、集光された光を有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造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】
上記の課題を解決するために、この発明に係る光エネルギー変換器の収容構造は、外表面および内表面を有する筐体と、筐体の外表面と内表面とを連通するように形成されて集光された光が導かれる導入口と、筐体内に配置された光エネルギー変換器とを備え、筐体の内表面には、鏡面処理が施されることを特徴とする。
これにより、集光された光エネルギーを有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造とすることができる。
【０００８】
筐体は、円筒形状を有し、光エネルギー変換器は、柱形状を有し、導入口は、筐体の中心軸と平行な方向に沿って形成され、光エネルギー変換器は、中心軸に沿って配置されてもよい。
【０００９】
筐体は、円筒形状を有し、光エネルギー変換器は、柱形状を有し、導入口は、筐体の中心軸と平行な方向に沿って形成され、光エネルギー変換器は、中心軸と平行に且つ中心軸から偏心して配置されてもよい。
【００１０】
光エネルギー変換器には、冷却手段が設けられてもよい。
これにより、光エネルギー変換器の温度上昇を防ぎ、変換効率を維持することができる。
【００１１】
筐体の内表面は、波形状に湾曲するように形成されてもよい。
これにより、集光された光エネルギーの強度が均一でなかったとしても、光エネルギー変換器の変換効率を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、集光された光エネルギーを有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光エネルギー変換器の収容構造の外観を示す図である。
【図２】（ａ）は、図１の矢印Ａ方向から見た側面図であり、（ｂ）は、図１の上面図である。
【図３】（ａ）は、図２（ｂ）のＩ−Ｉ断面の模式図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面の模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光エネルギー変換器の収容構造の作用を示す模式断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光エネルギー変換器の収容構造の模式断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る光エネルギー変換器の収容構造の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１、２は、この発明の実施１の形態に係る光エネルギー変換器の収容構造１の外観を表す図であり、図３は、その模式断面図である。
【００１５】
図１、２に示されるように、光エネルギー変換器の収容構造１は、光エネルギー変換器をその内部に収容するための密閉構造の筐体２を有している。筐体２は、両端が半球状の円筒形状であり、光をその集光面１０ａで受けて集光する集光装置１０が取り付けられている。
【００１６】
図３の模式断面図に示されるように、筐体２は円筒状の内周を有しており、筐体２の内表面２ａには、金、銀、またはアルミ等によるめっき層３を形成することによって鏡面処理が施されている。また、筐体２の内部には、その中心軸Ｏに沿って円柱部材４が配置されている。尚、この明細書において「沿う」という用語は、「２つの軸が平行である場合」および「２つの軸が一致する場合」の両方の意味を含むものとし、この実施の形態１では、筐体２の中心軸Ｏと円柱部材４の中心軸Ｏ’とが一致している。
【００１７】
円柱部材４の表面には、フィルム状の光エネルギー変換器５が貼り付けられており、円柱部材４の内部には、光エネルギー変換器５を冷却するための冷却手段としてのパイプ６が挿入されている。光エネルギー変換器５の変換効率は温度上昇に伴って低下するため、パイプ６内に図示しない冷却回路から供給される冷媒を循環させることによって、光エネルギー変換器５の温度上昇を防ぎ、変換効率を維持するようにしている。
【００１８】
また、筐体２には、その外表面２ｂと内表面２ａとを連通するスリット７が中心軸Ｏと平行な方向に沿って形成されており、このスリット７に上述した集光装置１０が挿入されている。集光装置１０は、屈折率ｎ１のコア１１と、屈折率ｎ２（＜ｎ１）のガイド１２とから構成される既存の光ファイバと同様の構造を有しており、そのスリット７側の一端には屈折率ｎ０の（＞ｎ１）の接合部材８が取り付けられると共に、その他端には反射鏡１３が取り付けられている。
【００１９】
次に、この実施の形態１に係る光エネルギー変換器の収容構造１の作用について説明する。
図４に模式的に示されるように、集光装置１０の集光面１０ａに光が照射すると、光はガイド１２を透過してコア１１内に侵入し、コア１１とガイド１２との境界において全反射を繰り返しながらコア１１内を左方向に伝播し、接合部材８を経由して筐体２の内部に導かれる。尚、図中には示されていないが、コア１１内を右方向に伝播する光は、反射鏡１３で反射されて伝播方向を左方向に変え、同様に接合部材８を経由して筐体２の内部に導かれる。
【００２０】
先に述べたように、筐体２の内表面２ａには、めっき層３を形成することによって鏡面処理が施されており、筐体２の内部に導かれた光は、内表面２ａおよび接合部材８において反射を繰り返しながら、最後には円柱部材４の表面に貼り付けられた光エネルギー変換器５に入射する。その際、図中に点線矢印で示されるように、一部の入射光は光エネルギー変換器５の表面で反射するが、その反射光は内表面２ａおよび接合部材８でさらに反射して再び光エネルギー変換器５に入射する。すなわち、集光装置１０で集光されて筐体２の内部に導かれた光は、筐体２の内部から出ることはできず、筐体２の内部において反射を繰り返しながら、最後には必ず光エネルギー変換器５に吸収されて電気エネルギーに変換される。別の言い方をすれば、筐体２の内部には閉鎖された空間が形成されており光が漏れ出さない構造であるため、筐体２の内部の光は必ず光エネルギー変換器５に吸収されて電気エネルギーに変換される。
【００２１】
以上説明したように、この実施の形態１に係る光エネルギー変換器の収容構造１は、円筒状の内周を有する筐体２と、筐体２の中心軸Ｏと平行な方向に沿ってその外表面２ｂと内表面２ａとを連通するように形成されたスリット７と、筐体２の内部に中心軸Ｏに沿って配置された光エネルギー変換器５とを備え、筐体２の内表面２ａには鏡面処理が施されている。そして、集光装置１０で集光されてスリット７から筐体２の内部に導かれた光は、鏡面処理が施された内表面２ａにおいて反射する際に失われる僅かな減衰分を無視すれば、すべて光エネルギー変換器５に吸収されて電気エネルギーに変換される。これにより、集光装置１０で集光された光を有効利用できる光エネルギー変換器の収容構造とすることができる。
【００２２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る光エネルギー変換器の収容構造２０１の模式断面図を図５に示す。尚、図５は、実施の形態１における図３（ａ）および図４に対応するものである。
実施の形態１に係る収容構造１では、光エネルギー変換器５が貼り付けられた円柱部材４は、その中心軸Ｏ’が筐体２の中心軸Ｏと一致するように配置されていた。これに対して、実施の形態２に係る収容構造２０１では、円柱部材２０４の中心軸Ｏ’は、筐体２の中心軸Ｏと平行であるが、スリット７の方向に偏心して配置されている。このように配置することによって、筐体２の内部で反射を繰り返す光の経路が光エネルギー変換器２０５によって遮られる可能性が実施の形態１に比べて高まるため、筐体２の内部の光がより効率的に光エネルギー変換器２０５に吸収される。これにより、集光装置１０で集光された光をより効率的に利用することができる。
【００２３】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る光エネルギー変換器の収容構造３０１の模式断面図を図６に示す。尚、図６は、実施の形態１における図３（ｂ）に対応するものである。円柱部材３０４の表面には、フィルム状の光エネルギー変換器３０５が貼り付けられており、円柱部材３０４の内部には、光エネルギー変換器３０５を冷却するための冷却手段としてのパイプ３０６が挿入されている。スリット３０７側の一端には屈折率ｎ０の（＞ｎ１）の接合部材３０８が取り付けられる。
実施の形態３に係る収容構造３０１では、筐体３０２の内表面３０２ａは、波形状に湾曲するように形成されている。外表面３０２ｂも同様に形成されている。一般的な光エネルギー変換器では、表面に入射する光の強度が均一でないと変換効率が低下するが、筐体３０２の内表面３０２ａを波形状に湾曲させることによって、スリット３０７から導かれる光の強度が均一でなかったとしても、波形状に湾曲した内表面３０２ａにおいて様々な方向に乱反射する過程で光の強度が均一化される。すなわち、図６に示される例では、スリット３０７の左側の領域は光の強度が強く（光線を表す矢印の本数が多く描かれている）、スリット３０７の右側の領域は光の強度が弱い（光線を表す矢印の本数が少なく描かれている）が、波形状に湾曲した内表面３０２ａにおいて様々な方向に乱反射する過程で光の強度が均一化されるため、光エネルギー変換器３０５の表面に入射する光の強度を均一化させることができる。これにより、集光装置１０によって集光された光の強度が均一でなかったとしても、光エネルギー変換器３０５の変換効率を維持することができる。
【００２４】
その他の実施の形態．
実施の形態２と３を組み合わせてもよい。すなわち、光エネルギー変換器が貼り付けられた円柱部材を筐体の中心軸Ｏから偏心して配置すると共に、筐体の内表面を波形状に湾曲するように形成してもよい。
また、実施の形態１〜３において、筐体の外表面と内表面とを連通するスリットの数は１つであったが、複数のスリットを形成してもよい。
また、実施の形態１〜３において、めっき層３の素材としては、反射強度を考えると、金＞銀＞アルミの順に優れている。ただし、それらの差は数％程度である。なお、銀およびアルミでは表面の酸化等により反射率が低下するが、これはＣＶＤ等で表面に酸化膜（保護膜）を形成することによって防ぐことができる。その場合、アルミ被膜＋酸化膜（保護膜）の組み合わせが最も現実的である。
また、めっき層３の形成はめっき以外の蒸着、スパッタ、ＰＶＤ等のコーティング技術を利用してもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１，２０１，３０１  収容構造、２，３０２  筐体、２ａ，３０２ａ  筐体の内表面、２ｂ，３０２ｂ  筐体の外表面、５，５０２，５０３  光エネルギー変換器、６，３０６  パイプ（冷却手段）、７，３０７  スリット（導入口）、Ｏ  筐体の中心軸。
【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】
2013138149.tif 000007
【図６】
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