JP2004039753A

JP2004039753A - 融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置

Info

Publication number: JP2004039753A
Application number: JP2002192515A
Authority: JP
Inventors: Norio Kawakami; 川上　功雄
Original assignee: Fujisash Co Ltd
Current assignee: Fujisash Co Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】降雪時にも、太陽光発電機能を備えたトップライトの上面に雪が積もる事を防止して、発電機能及びトップライトとしての採光機能を確保する。
【解決手段】トップライトの屋根面を構成する太陽電池モジュールとして、透明な面状発熱シート６を備えた、融雪機能付太陽電池モジュール５を使用する。降雪時には、降雪センサからの信号により、制御器が上記面状発熱シート６に通電する。この結果、上記融雪機能付太陽電池モジュール５の上面に雪１４が積もる事を防止して、上記課題を解決できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱発電装置を構成する太陽電池モジュールの上面への積雪を防止する融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化防止に関する京都議定書の義務を果たす為等、化石燃料の消費低減等の省エネルギを目的として、太陽光を中心とする光エネルギを利用して発電を行なう太陽光発電に対する関心が深まっている。そして、実際にビルディング等の新規建造物を建設する場合に、太陽光を受け易い面に、太陽電池モジュールを配設する場合が増えている。この場合に、隣接するビルディング同士の間の広場、或はビルディング内のロビー等の間に設けられる、トップライトと呼ばれる屋根面を、光透過性を有する太陽電池モジュールにより構成する事も、一部で行なわれている。
【０００３】
図８は、この様な場合に使用する太陽電池モジュール１の１例を示している。この太陽電池モジュール１は、１対のガラスパネル２、２同士の間に複数の太陽電池セル３を、封入材４と共に挟持している。使用時に上記太陽電池モジュール１は、上記トップライト等の、太陽光が当たり易い部分に設置する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
降雪地に建設された建造物のトップライトの上面に雪が積もった場合、下側に存在する空間（広場或はロビー）に陽が射さなくなるだけでなく、トップライトを構成する太陽電池モジュールが、日中でも発電しなくなる。一方、ビルディング等に設置するトップライトの上面位置は高く、登りにくい場合が多い為、降雪の度に除雪作業を行なう事は面倒であり、危険でもある。
本発明の融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置は、この様な事情に鑑みて、トップライトを構成する光透過性パネル等、高所に設けられる太陽電池モジュールの上面に雪が積もる事を防止すべく発明したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置のうち、請求項１に記載した融雪機能付太陽電池モジュールは、少なくとも１枚のガラスパネルと、光エネルギに基づいて発電する太陽電池セルと、透明な面状発熱シートとを、少なくとも使用状態で上面となる側に上記ガラスパネルを位置させた状態で厚さ方向に重ね合わせ、このガラスパネルの上面に降った雪を溶かす機能を持たせている。
【０００６】
又、請求項５に記載した融雪機能付太陽電池モジュールの制御装置は、融雪機能付太陽電池モジュールの近傍に設置されて降雪状態を検知する降雪センサと、この降雪センサからの信号に基づいて上記融雪機能付太陽電池モジュールを構成する面状発熱シートへの通電を制御する制御器とを備える。そして、この制御器は、上記降雪センサが降雪を感知した場合に、上記融雪機能付太陽電池モジュールを構成する面状発熱シートへの通電を行なわせる機能を有する。
【０００７】
【作用】
上述の様に構成する本発明の融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置によれば、トップライトを構成する光透過性パネル等、高所に設けられる太陽電池モジュールの上面に雪が積もる事を防止できる。そして、日中にこの太陽電池モジュールによる発電を可能にすると共に、この太陽電池モジュールの下方に存在する空間に陽が射す様に（採光可能に）できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、請求項１、３に相当する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、図示しない躯体に支持固定したサッシ枠１３の両側に、融雪機能付太陽電池モジュール５、５の端縁部分を支持している。これら各融雪機能付太陽電池モジュール５、５は、それぞれ図２に示す様に、上下１枚のガラスパネル２、２同士の間に複数の太陽電池セル３を、封入材４と共に挟持している。更に、この封入材４の上面と上側のガラスパネル２の下面との間に、透明な面状発熱シート６を挟持している。
【０００９】
この面状発熱シート６としては、液晶ディスプレイの動作可能温度確保用として従来から知られている各種のもの（例えば、王子トービ株式会社製の「ＯＴＥＣ」）を使用できる。本発明の実施に使用するのに好ましい、透明な面状発熱シート６としては、このうちでも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の透明フィルムの表面にＩＴＯ（酸化インジウム錫）製の透明電極膜を被覆したものが、光透過性、電気的特性が優れている事から、好ましく使用できる。この場合に、上記面状発熱シート６を、融雪用のヒータとして使用する事を考慮し、上記透明電極膜の膜厚、純度等を調節して、抵抗値、電力容量等の性状を工夫する事は勿論である。何れにしても、上記面状発熱シート６へは、上記サッシ枠１３内に配設した導線７を通じて、通電自在としている。尚、このサッシ枠１３内には、上記太陽電池セル３が発電した電力を取り出す為の導線も配設している。上記通電用の導線７とこの電力取り出し用の導線とは、まとめて１本のケーブルとする事が、配線作業の能率化を図る面から好ましい。
【００１０】
上述の様に構成した、本例の融雪機能付太陽電池モジュール５、５によれば、建造物のトップライトの屋根面を構成して、このトップライトの下方に存在する空間内に太陽光を差し込ませる事ができる。又、日中には、上記太陽電池セル３により発電して、この結果得た電力を利用できる。更に、降雪時には上記面状発熱シート６に通電する事によって、上記各融雪機能付太陽電池モジュール５、５の温度を上昇させ、これら各融雪機能付太陽電池モジュール５、５の上面に降った雪１４を溶かして、これら各融雪機能付太陽電池モジュール５、５の上面に雪１４が積もる事を防止できる。本例の場合、上記面状発熱シート６を、上側のガラスパネル２の直下に設けている為、上記各融雪機能付太陽電池モジュール５、５の上面の温度を効率良く上昇させて、この上面に降った雪を効果的に溶かす事ができる。
【００１１】
そして、天候が回復した場合には、日中に上記各融雪機能付太陽電池モジュール５、５による発電を可能にすると共に、これら各融雪機能付太陽電池モジュール５、５により構成するトップライトの下方に存在する空間に陽が射す様にできる。この場合に、作業員が雪降ろしをする必要はない為、安全である。又、上記面状発熱シート６は透明である為、前記太陽電池セル３に太陽光を到達させて、十分な発電効率を得られる。尚、本例の様に、上記面状発熱シート６を上記太陽電池セル３と共に前記１対のガラスパネル２、２同士の間に挟持した構造とすれば、上記面状発熱シート６の損傷を防止して、十分な耐久性を確保できる。更に、この面状発熱シート６の発生する熱エネルギを、上記各融雪機能付太陽電池モジュール５、５の上面に降った雪を解かす為に有効利用して、融雪時に要する電力を節約し、ランニングコストの低減を図れる。
【００１２】
次に、図３は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の融雪機能付太陽電池モジュール５ａの場合も、上述した第１例の場合と同様に、１対のガラスパネル２、２同士の間に太陽電池セル３及び封入材４と面状発熱シート６とを挟持している。但し、本例の場合には、上述した第１例の場合とは逆に、使用時に上記太陽電池セル３が面状発熱シート６の上側に存在する状態で挟持している。
【００１３】
この様な本例の場合、上記面状発熱シート６への通電に基づく融雪機能は上記第１例の場合よりも僅かに劣るが、上記太陽電池セル３による発電性能はこの第１例の場合よりも向上する。即ち、上記面状発熱シート６を上記太陽電池セル３及び封入材４の下側に設ける分、この面状発熱シート６に基づく、上記融雪機能付太陽電池モジュール５ａの上面の加温効率が多少低下する。これに対して、上記太陽電池セル３の上側に上記面状発熱シート６が存在しない分、この太陽電池セル３に達する光エネルギが増大し、この太陽電池セル３の発電量が増大する。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００１４】
次に、図４は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、１対のガラスパネル２、２同士の間に複数の太陽電池セル３を、封入材４と共に挟持して成る太陽電池モジュール１の両面のうち、使用時に下面となる片面に面状発熱シート６を、接着等により添着して、融雪機能付太陽電池モジュール５ｂとしている。この様な本例の構造は、上記融雪機能付太陽電池モジュール５ｂの上面に降った雪を溶かす性能を確保する面からは不利であるが、コスト低減の面からは有利である。この様にコスト面で有利となる理由に就いて、以下に述べる。
【００１５】
上面に降った雪を溶かす機能を有するトップライトを構築するのは降雪地の建造物に限られ、雪の降らない土地に設けるトップライトには、上記機能を持たせる必要はない。この場合には、上記面状発熱シート６を持たない、上記太陽電池モジュール１のみで足りる。上述した第１〜２例の融雪機能付太陽電池モジュール５、５ａの場合、降雪地用として専用のものを造る為、大量生産によりコスト低減を図る面からは不利である。これに対して本例の場合には、１対のガラスパネル２、２同士の間に複数の太陽電池セル３を、封入材４と共に挟持して標準の太陽電池モジュール１を構成し、非降雪地用としてはこれをそのまま使用し、降雪地用としてはこれに上記面状発熱シート６を付加して使用する。この為、大量生産によるコスト低減を図り易くなる。
【００１６】
次に、図５は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、上述した第３例の場合と同様に、太陽電池モジュール１の両面のうち、使用時に下面となる片面に面状発熱シート６を、接着等により添着している。特に、本例の融雪機能付太陽電池モジュール５ｃの場合には、下側のガラスパネル２の下面と上記面状発熱シート６の下方に設置した別のガラスパネル１５の上面との間に、空気層８を介在させている。この為に本例の場合には、この別のガラスパネル１５の上面周縁部と上記面状発熱シート６の下面周縁部との間にスペーサ９を、好ましくは全周に亙り連続して、事情によっては間欠的に、但しできるだけ周長を確保した状態で設けている。
【００１７】
この様な本例の場合には、上記空気層８を断熱層として機能させる事により、上記面状発熱シート６の通電時にその熱エネルギを、上側のガラスパネル２の上面にまで効果的に伝達し、この上面に降った雪を効率良く溶かす事ができる。しかも、上記太陽電池セル３に達する光エネルギを確保して、この太陽電池セル３による発電量を確保できる。その他の構成及び作用は、前述した第３例の場合と同様である。
【００１８】
次に、請求項５に記載した融雪機能付太陽電池モジュールの制御装置に就いて、図６〜７により説明する。この制御装置を構成する為に、降雪状態を検知する降雪センサ１０を、融雪機能付太陽電池モジュール５（又は５ａ、５ｂ、５ｃ、以下同じ）の近傍に設置する。上記降雪センサ１０は、上面に降った雪の重量（雪により上面に加わる圧力）を検知して、降雪の有無、降雪時にはその量を検知するもので、従来から知られ、市販されているものを使用する。特に、上記降雪センサ１０の上面は、上記太陽電池モジュール５の上面と同じ方向に同じ角度だけ傾斜させている。この理由は、この太陽電池モジュール５の上面への降雪量を正確に測定する為である。従って、図７に示す様に、傾斜したトップライト１２を設ける場合には、このトップライト１２に合わせて傾斜した降雪センサ１０を設ける事が好ましい。
【００１９】
尚、上記降雪センサ１０としては、電気抵抗を測定する抵抗センサと温度センサとを組み合わせて使用する事もできる。この場合には、抵抗センサにより降水の有無を判定し、温度センサにより、降水が降雨であるか降雪であるかを判定する。この様に抵抗センサと温度センサとを組み合わせた場合には、降雪の有無は判定できても、降雪時にその量は判定できない。但し、以下の説明から明らかな様に、降雪量を判定できなくても、上記融雪機能付太陽電池モジュール５への通電制御は、十分に実用的に行なえる。
【００２０】
何れにしても、上記降雪センサ１０の検出信号は、上記融雪機能付太陽電池モジュール５への通電を制御する為の制御器１１に入力する。この制御器１１は、上記降雪センサ１０からの信号に基づいて上記融雪機能付太陽電池モジュール５を構成する面状発熱シート６（図１〜５参照）への通電を制御するもので、上記降雪センサ１０が降雪を感知した場合に、上記面状発熱シート６への通電を行なわせる。この場合に上記制御器１１は、上記降雪センサ１０が降雪を感知した場合、直ちに上記面状発熱シート６への通電を開始させる。この理由は、上記面状発熱シート６の発熱量は限られたもので、短時間に多量の雪を溶かす事は難しい為である。この為、降雪時には上記融雪機能付太陽電池モジュール５の上面の温度を上昇させておき、この融雪機能付太陽電池モジュール５の上面に降った雪を直ちに溶かす様にする。従って、降雪量を判定できなくても通電制御を行なえる。雪が止んだ後は、上記降雪センサ１０の上面に残った雪は除去しておく。
【００２１】
尚、図６には、上記融雪機能付太陽電池モジュール５への通電制御の為の回路以外に、この融雪機能付太陽電池モジュール５に組み込んだ太陽電池セル３が発電した電力を取り出す為の回路も、合わせて記載している。但し、この部分に就いては本発明の要旨とは関係しない為、図６中に各部の名称を記載して、それぞれの説明は省略する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置は、以上に述べた通り構成され作用して、トップライトを構成する光透過性パネル等、高所に設けられる太陽電池モジュールの上面に雪が積もる事を防止できる。この為、天候回復時には、直ちに太陽光による発電を行なえると共に、下方空間に陽が射し込む様にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、トップライトを構成した状態での部分断面図。
【図２】融雪機能付太陽電池モジュールを示しており、（Ａ）は組み合わせた後の状態を、（Ｂ）は組み合わせる以前の状態を、それぞれ示す部分断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２（Ｂ）と同様の図。
【図４】同第３例を示す、図２（Ａ）と同様の図。
【図５】同第４例を示す、図２（Ａ）と同様の図。
【図６】制御装置の回路図。
【図７】融雪機能付太陽電池モジュールとその制御装置の設置状態の１例を示す略側面図。
【図８】太陽電池モジュールの１例を示しており、（Ａ）は組み合わせた後の状態を、（Ｂ）は組み合わせる以前の状態を、それぞれ示す部分断面図。
【符号の説明】
１　　太陽電池モジュール
２　　ガラスパネル
３　　太陽電池セル
４　　封入材
５、５ａ、５ｂ、５ｃ　融雪機能付太陽電池モジュール
６　　面状発熱シート
７　　導線
８　　空気層
９　　スペーサ
１０　　降雪センサ
１１　　制御器
１２　　トップライト
１３　　サッシ枠
１４　　雪
１５　　ガラスパネル

Claims

少なくとも１枚のガラスパネルと、光エネルギに基づいて発電する太陽電池セルと、透明な面状発熱シートとを、少なくとも使用状態で上面となる側に上記ガラスパネルを位置させた状態で厚さ方向に重ね合わせ、このガラスパネルの上面に降った雪を溶かす機能を持たせた融雪機能付太陽電池モジュール。
１対のガラスパネル同士の間に太陽電池セルと面状発熱シートとを、使用時に太陽電池セルが面状発熱シートの上側に存在する状態で挟持した、請求項１に記載した融雪機能付太陽電池モジュール。
１対のガラスパネル同士の間に太陽電池セルと面状発熱シートとを、使用時に太陽電池セルが面状発熱シートの下側に存在する状態で挟持した、請求項１に記載した融雪機能付太陽電池モジュール。
太陽電池セルを挟持した１対のガラスパネルのうちで使用時に下側となるガラスパネルの下面に面状発熱シートを設置すると共に、この面状発熱シートの下面とこの面状発熱シートの下方に設置した別のガラスパネルの上面との間に空気層を介在させた、請求項１に記載した融雪機能付太陽電池モジュール。
請求項１〜４の何れかに記載した融雪機能付太陽電池モジュールの近傍に設置されて降雪状態を検知する降雪センサと、この降雪センサからの信号に基づいて上記融雪機能付太陽電池モジュールを構成する面状発熱シートへの通電を制御する制御器とを備え、この制御器は、上記降雪センサが降雪を感知した場合に、上記融雪機能付太陽電池モジュールを構成する面状発熱シートへの通電を行なわせる機能を有するものである、融雪機能付太陽電池モジュールの制御装置。