(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気エネルギーに変換する光電変換装置を備えた発電装置において、
伝熱部材と、
前記光電変換装置と前記伝熱部材との距離が可変となるよう前記光電変換装置もしくは前記伝熱部材を移動させる移動装置を有し前記光電変換装置もしくは前記伝熱部材を支持する支持部材と、
を備え、
前記移動装置は、前記光電変換装置の温度が前記伝熱部材の温度以上のとき前記光電変換装置と前記伝熱部材を接触させるよう動作する第1の動作と、前記光電変換装置の温度が前記伝熱部材の温度より低いとき前記光電変換装置と前記伝熱部材とを離間させるように動作する第２の動作と、のうち少なくともどちらか一方の動作が可能であることを特徴とする、
発電装置。
【請求項２】
光を電気エネルギーに変換する光電変換装置を備えた発電装置において、
伝熱部材と、
前記光電変換装置と前記伝熱部材との距離が可変となるよう前記光電変換装置もしくは前記伝熱部材を移動させる移動装置を有し前記光電変換装置もしくは前記伝熱部材を支持する支持部材と、
を備え、
前記移動装置により前記光電変換装置と前記伝熱部材は接離が可能であり、
前記光電変換装置の素材は前記支持部材よりも熱伝導率が高い素材であることを特徴とする、
発電装置。
【請求項３】
車両に搭載され光を電気エネルギーに変換する光電変換装置を備えた発電装置において、
前記車両のボディ部材と、
前記光電変換装置と前記ボディ部材との距離が可変となるよう前記光電変換装置もしくは前記ボディ部材を移動させる移動装置を有し前記光電変換装置もしくは前記ボディ部材を支持する支持部材と、
を備え、前記移動装置により前記光電変換装置と前記ボディ部材は接離が可能である、
発電装置。
【請求項４】
前記光電変換装置は車両に搭載され、
前記伝熱部材は車両のボディ部材であり、
前記移動装置により前記光電変換装置は車両のボディ部材と接離が可能である、請求項１または２のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
前記光電変換装置は光電変換素子と該光電変換素子を固着した固定板とを有し、
前記支持部材は前記固定板を支持し、
前記移動装置により前記固定板は前記伝熱部材と接離が可能である、請求項１ないし４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
前記光電変換装置の温度を測定する光電変換装置温度測定手段と、
前記伝熱部材の温度を測定する伝熱部材温度測定手段と、
を備え、
温度前記移動装置は前記光電変換装置温度測定手段で測定された光電変換装置の温度が前記伝熱部材温度測定手段で測定された伝熱部材の温度以上のとき前記光電変換装置と前記伝熱部材を接触させ、前記光電変換装置の温度が前記伝熱部材の温度より低ければ、前記光電変換装置を前記伝熱部材から離す、
請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池を備えた太陽電池モジュールに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する多数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールを車両に搭載したものは従来一般に知られている。(たとえば特許文献１および２)。特許文献１では、車両の太陽光が当たる部分に太陽電池を備えたソーラーカーが示され、特許文献２ではハイブリッド自動車に太陽電池を搭載させることでさらなる燃費の向上を図っている。
【０００３】
また、太陽電池モジュールを構成する太陽電池が日射により温度上昇すると発電効果が低下することも従来から指摘されている。そこで、このような太陽電池の発電効果の低減を抑制するため、太陽電池を冷却させる装置が提案されている。(たとえば特許文献１および３)。
【特許文献１】特開平４−３５６２１３
【特許文献２】特開２００２−２８１６０４
【特許文献３】特開平１１−１６５５３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および３に記載された従来技術においては、換気手段を利用し太陽電池の周りの熱を持った空気を逃がし太陽電池の温度上昇を抑制させるという手段であった。しかしこの方法では換気するための装置が必要となる。さらに太陽電池とボディが常に接触した構成であるためボディからの熱を常に受けることになり、このためボディが高熱のときは太陽電池も高熱になり、温度上昇抑制の効果が低減していた。またボディからの熱を遮断する装置も存在しなかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記の点に着目してなされたものであり、高熱のボディから太陽電池に熱が伝わっていた従来の構造を改良し、太陽電池の発電効果の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、太陽電池をボディ部材から切り離すことを可能とし、切り離すことでボディからの熱の移動を遮断することができるようにした。また、逆に太陽電池の方がボディ部材より高温であれば、太陽電池をボディ部材に接触させることで太陽電池の熱をボディ側に逃がすことができるようにした。
【０００７】
請求項１によれば、請求項１によれば、太陽電池を集結した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池もしくは伝熱部材を上下に移動可能とした。これにより、太陽電池の下にある伝熱部材と太陽電池の接触および分離が可能となるため、太陽電池と伝熱部材の間で熱の伝導および遮断が可能となる。そして、太陽電池の温度が伝熱部材の温度以上のときは太陽電池と伝熱部材とを接触させ熱を逃がすことが可能となり、また太陽電池の温度が伝熱部材の温度より小さいときは両者を分離させ熱を遮断させる。
【０００８】
請求項２によれば、太陽電池の素材を支持部材の素材よりも熱伝導率の高い素材にすることで、ボディと太陽電池の間を熱が伝わりにくくすることができる。
【０００９】
請求項3または４によれば、太陽電池を搭載した太陽電池車両において、請求項１または２での伝熱部材を車両のボディ部材であるとした。これにより、車両のボディ部材を伝熱部材として利用することで、伝熱部材を別途設ける必要がない。
【００１０】
請求項５によれば、光電変換装置は、太陽電池と、太陽電池を固定する固定板とを含むものとした。そして固定版は、太陽電池と支持部材の間に介入され、太陽電池と一体になり上下可能とした。固定板を設けることで、太陽電池が軽薄なものであっても固定板が土台となり強度を上げることができる。
【００１１】
請求項６によれば、太陽電池の温度と伝熱部材の温度を測定し、太陽電池の温度が伝熱部材より高い場合は伝熱部材と接触させ、逆に伝熱部材の方が高温の場合は伝熱部材から離す。これにより、太陽電池が高温になり発電量が低下することを軽減できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽電池の温度が伝熱部材の温度以上のときは太陽電池と伝熱部材を接触させ、太陽電池の温度が伝熱部材の温度より低いときは太陽電池を伝熱部材から離すことで発電量の低下を抑制させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の太陽電池モジュールを搭載した車両の構造について、図面を参照して一例を説明する。図１に、本発明の太陽電池搭載車両のルーフ部分を示す。ルーフ部分のボディ部材３に図１のように室内方向に陥没した広いくぼみをもたせ、陥没させていない部分の延長線上に強化ガラス１を設置させる。これによりボディ部材３と強化ガラス１で囲まれる空間７が設けられる。空間７内に太陽電池モジュール２を固定した固定板４を配置する。固定板４は図１のように支持部材５に支持されていて、支持部材５はボディ部材３を貫通し、ボディ部材３に固定されたモータ６ａの連結部材６ｂにつながっている。なお、陥没部分のボディ部材３の上表面と、固定板４の下表面は接触したとき密着できるよう、同じ形状になっている。また固定板４の素材として、熱伝導率および強度が高いステンレス鋼を用いることにより、ボディ部材３に熱を逃がすことが容易となる。
【００１４】
図２はルーフを真上から見た図である。太陽電池１２を多数まとめた太陽電池モジュール２を２枚並べ固定板４上に固定されている。固定板４は図２のように複数箇所で支持部材５に支持される。ボディ部材のくぼみ部分には複数の円形口１１が備えられ、この円形口１１に支持部材５の円柱形部分５ａが貫通している。円柱形部分５ａはたとえば高さが10mm程度、半径が10mm程度のフッ素ゴムでできており、断熱性が高く他からの熱を固定板４に伝えないよう遮断効果を有している。また、図２の温度センサ９は伝熱部材であるボディ部材３の温度を測定するボディ温度センサ９であり、温度センサ１０は光電変換装置の太陽電池１２の温度を測定する太陽電池温度センサ１０である。
【００１５】
図３はルーフを真下からみた図である。支持部材５は上部が固定板４と接する円柱形部分５ａと、それら多数の円柱形部分５ａを中央の円柱形部分５ａと結ぶ棒状形部分５ｂとからなる。中央の円柱形部分５ａには移動装置６が備えられ、モータ６ａの回転動作により連結部材６ｂが上下に動作し、支持部材５全体が上下に移動できるようになっている。
【００１６】
よって、支持部材５が上下に動作することにより、支持部材５が支持している固定板４が上下に動作する。下方向の動作範囲は、固定板４の下表面がボディ部材３の上表面と接触するまでとする。上方向の動作範囲は、固定板４とボディ部材３が離れていればよいので両者の距離がたとえば1cm程度になるまでとする。上記の範囲で固定板４が上下に動作することにより、ボディ部材３と固定板４の間で熱の伝導もしくは遮断が可能となる。
【００１７】
支持部材５を上下させる具体的な方法は以下の通りである。まず、太陽電池１２により太陽光から変換された電気は太陽電池１２から延びる導線（図示せず）を伝わりバッテリ（図示せず）に蓄えられる。また、太陽電池１２から延びる導線はモータ６ａにも繋がれており、太陽電池もしくはバッテリの電力でモータ６ａは可動する。連結部材６ｂはネジ構造を有しており、モータ６ａの回転による回転運動が上下運動に変換される。よって、モータ６ａが回転することで連結部材６ｂに固定された支持部材５が上下に運動する。モータ６ａの回転運動を制御することで太陽電池１２の上下運動が制御できる。
【００１８】
太陽電池の上下運動の制御はＥＣＵ（図示せず）が行い、温度センサ９および温度センサ１０の信号を参照し図４の制御を実行する。太陽電池１２が太陽光を受け、電気エネルギーに変換するときをスタートとする。太陽電池は高熱になると発電量が低下する問題があり、発電開始から制御を開始する。
【００１９】
まず、ステップＳ１において、ボディ温度センサ９からボディ部材3の温度T(ｂody)を、太陽電池温度センサ１０から太陽電池１２の温度T(cell)をそれぞれ測定する。測定はたとえば1分毎に行い繰り返す。ボディ温度センサ９および太陽電池温度センサ１０の温度測定はともに太陽電池１２からの電力で測定する。また、ボディ温度センサ９はボディの温度が測定できればよいので図２に図示した位置でなくともよく、またエアコンの外気温度測定器などを利用してボディの温度を測定してもよい。
【００２０】
次にステップＳ２において、ステップＳ１で測定したT(cell)とT(ｂody)を比較する。T(cell)の方がT(ｂody)より大きい場合はステップＳ３に移動する。逆にT(cell)よりT(ｂody)の方が大きい場合はステップＳ５へ移動する。
【００２１】
ステップＳ３において、太陽電池モジュール２を固定した固定板４がボディ部材３と接触しているかどうかを判定する。判定手段としては、ボディ部材３に取り付けられたモータ６ａの回転数もしくは連結部材６ｂの位置を測定することで判定できる。判定した結果、固定板４がボディ部材３と離れていればステップＳ４に進み、接触した状態であればステップＳ１に戻る。また、固定板４がなく太陽電池モジュール２が支持部材５に直接つながっていてもよい。その場合は太陽電池モジュール２がボディ部材３と接触しているかどうかを判定すればよい。
【００２２】
ステップＳ４に進んだ場合、固定板４とボディ部材３とを接触させる。具体的にはモータ６ａを回転させ、連結部材６ｂにより回転量を下方向の移動量に変換し、支持部材５を下方向へ移動させる。支持部材５に支持されている固定板４と太陽電池モジュール２は下方向へ移動し、固定板４がボディ部材３と接触した時点で動作を終了する。固定板４とボディ部材３が接触することで、固定板４の熱をボディ部材３に逃がすことができる。その後、ステップS１に戻る。
【００２３】
また、ステップS２においてT(cell)よりT(ｂody)の方が大きいと測定された場合、ステップS５に移行する。ステップS５では、上記したステップS３と同様の判定を行う。固定板４がボディ部材３と離れていればステップS１に戻り、接触していればステップS６に進む。ここもステップS３と同様、固定板４がなく太陽電池モジュール２が固定部材５に直接支持されている場合は太陽電池モジュール２がボディ部材３と接触しているかどうかを判定すればよい。
【００２４】
ステップS６に進んだ場合、固定板４とボディ部材３とが離れるように動作させる。具体的にはモータ６ａをステップS４のときと逆回転させ、連結部材６ｂにより回転量を上方向の移動量に変換し、支持部材５を上方向へ移動させる。支持部材５に支持されている固定板４と太陽電池モジュール２は上方向へ移動し、固定板４がボディ部材３から離れた時点で動作を終了する。動作終了時の固定板４とボディ部材３との距離は、隙間が出来ればよいので1mm程度とする。終了したらステップS１に戻る。
【００２５】
なお、上記実施例では、ボディ部材３と強化ガラス１で囲まれた空間７内に太陽電池モジュール２を配置したが、この空間に限らずボディ部材３に沿って配置し強化ガラス等で囲まれていない状態でもよい。また、図８のようにボディ部材３や強化ガラス１に隙間を設け、換気させる構造を併用してもよい。
【００２６】
上記実施例では、太陽電池モジュール２を固定する固定板４を用いたが、図５のように太陽電池モジュール２を支持部材５に直接固定させてもよい。
【００２７】
上記実施例では、固定板４を動作させボディ部材と接触させたが、図６のように伝熱部材であるボディ部材３を動作させ固定板４と接触させる形状をとってもよい。
【００２８】
上記実施例では、支持部材５を円柱形部分５ａおよび棒状形部分５ｂからなる形状としたが、棒状形部分５ｂは板状であってもよい。
【００２９】
上記実施例では、支持部材５の棒状形部分５ｂは断熱性部材を用いたが、図７のように、棒状部分５ｂのうちボディ部材３と接する部分をボディ部材３と同じ素材を用い、ボディ部材３の強度を高めてもよい。
【００３０】
上記実施例では、図９のように車両に搭載するとしたが、図１０のように建物の屋根部などの不動物に配置させてもよい。その場合、伝熱部材としていたボディ部材３はたとえば屋根部材などに置き換えることができる。
【００３１】
上記実施例では、太陽電池や固定板を車両のルーフ部分に搭載したが、それ以外のたとえばフード部などに搭載してもよい。
【００３２】
上記実施例では、ECUが図４の制御フローを実行しモータを作動させて太陽電池を上下させたが、たとえば温度センサ９および１０の値を車内に表示する装置と、搭乗者の手動により太陽電池を上下させる機構を設け、搭乗者が太陽電池とボディの温度を比較して、太陽電池を接離させるようにしてもよい。
【００３３】
その他、この発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】発明の概要図。
【図２】ルーフ部を真上から見た図。
【図３】ルーフ部を真下から見た図。
【図４】一連の制御フローチャート。
【図５】固定板および棒状形部分を含まない例。
【図６】ボディ部材を上下に可変とした例。
【図７】支持部材の一部にボディ部材の材質を用いた例。
【図８】換気口を設けた例。
【図９】太陽光発電システムを家屋等の屋根部に搭載した例。
【図１０】車両に搭載した例。
【符号の説明】
【００３５】
１‥強化ガラス
２‥太陽電池モジュール
３‥ボディ部材
４‥固定板
５‥支持部材、５ａ‥支持部材の円柱形部分、５ｂ‥支持部材の棒状形部分
６‥移動装置、６ａ‥モータ、６ｂ‥連結部材
７‥空間
９‥ボディ温度センサ
１０‥太陽電池温度センサ
１１‥円形口
１２‥太陽電池セル
１３‥円柱形の鉄板
１４‥換気口
【図１】
0005088222.tif 000002
【図２】
0005088222.tif 000003
【図３】
0005088222.tif 000004
【図４】
0005088222.tif 000005
【図５】
0005088222.tif 000006
【図６】
0005088222.tif 000007
【図７】
0005088222.tif 000008
【図８】
0005088222.tif 000009
【図９】
0005088222.tif 000010
【図１０】
0005088222.tif 000011