JP2008527202A - ブラインド又はオーニング光発電機 - Google Patents

Abstract

本発明は、フレキシブルクロス又はバー材の配置の形態（２８）で具現化され、かつ折り畳まれた位置と広げられた位置との間で動くことができる、第１の及び第２の要素（１、２）を有する、ブラインド又はオーニング光発電機に関する。第１の要素（１）は、広げられた時には、平行な位置において一定の距離を置いて第２の要素（２）と重なる。光電池（６、１５、２０、３５、３７）は、前記電池（６、１５、２０、３５、３７）の動作中の光電面が、第１の要素（１）の上面及び／又は下面に、及び／又は第２の要素（２）の上面に置かれるような形で、１つの及び／又は別の要素（１、２）上に配置される。前記２つの要素が、光が第１の要素（１）の下面に及び／又は第２の要素（２）の上面に置かれた電池（６、１５、２０、３５、３７）の動作中の光電面に方向付けられるような形で配置された時には、第１の要素（１）は太陽光を少なくとも部分的に通すことができる。

Description

本発明は、光電池の分野、より詳細には、ブラインド又はオーニング（ａｗｎｉｎｇ）に本来付いている通常の日射防止装置のためだけでなく、電気を生成するための光電池を備えた、光発電機のブラインド又はオーニングに関する。

とりわけ中庭又はバルコニーに使用されるブラインドに光電池のクロス又はシートを組み込むことは、既に先行技術で行われている。国際公開第０２／０８４０４４号パンフレットでは、好ましくはリジッド光電池が一連の列に封入されたクロスと前記クロスが巻き取られ得る多角形の管とを有するブラインドについて記述している。隣接する２列の電池の間に間隔を空けることにより、管を画定する多角形の側部の１つに平行な平面に電池が保持され得る。

国際公開第９９／６１７２１号パンフレットでは、フレキシブル光電池が据えられたクロスを有する同様の装置について開示しており、前記クロスは、円筒形の管に巻き取られ得る。

これらの装置によって使用される太陽電池は、出力対費用比率が比較的低いという欠点を有する。

本発明の目的は、第１のクロスを第２のクロスの上に重なっている状態で備え、これらのクロスの形態により、光電池によるかなりの費用を抑えつつ、ブラインドの電気出力を実質的に増加することができる、ブラインド又はオーニングを提案することである。

本発明によれば、上記目的は、請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニングによって達成される。このブラインド又はオーニングは、フレキシブルクロス又は１組のバー材の形態の第１の及び第２の要素を有する。これらの２つの要素は、格納位置と使用状態にある位置との間で動き得る。第２の要素が使用状態にある場合には、第１の要素は一定の距離を置いて第２の要素の上にほぼ平行に重なる。光電池が、これらの要素の１つ及び／又は他の１つの上に配置され、前記電池の動作中の光電面は、第１の要素の上面及び／又は下面に、及び／又は第２の要素の上面にある。２つの要素が使用状態にある場合には、第１の要素は少なくともある程度太陽光を通すことができる。これらの要素は、光が、第１の要素の下面に及び／又は第２の要素の上面にある電池の、動作中の光電面の方に方向付けられるように配置される。

概略図を参照しながら、単に非制限的な例として記載されているいくつかの実施形態についての記述を読むことにより、本発明の特徴がより明らかとなろう。

本発明の第１の実施形態によれば（図１）、ブラインド又はオーニングの第１の及び第２の要素（１、２）は、それぞれ、上部と呼ばれる第１のクロス（１）及び下部と呼ばれる第２のクロス（２）である。第１のクロス（１）は、実質的に同一の寸法を有する第２のクロス（２）の上に平行に重なっている。一定の距離を置いて互いから分離されたこれらのクロス（１、２）は、２つの別個の支持材（３、４）に巻き取られ得る。両面光電池（６）が小さい細長片内に封入された透明フィルム（５）（スライバ（Ｓｌｉｖｅｒ）の商標名のものが入手可能である）が、上部のクロス（１）の全体を形成する。このフィルム（５）は、（たとえばテドラー（Ｔｅｄｌａｒ）（登録商標）の商標名で販売されている）フッ化ビニル樹脂からなることが好ましい。「ＥＴＦＥ」などの他の封入フィルムが、使用されることもある。これらのフィルムは、この種の適用形態について、最適な機械特性及び光学特性（高い透過係数）を有する。

第１のクロス（１）の下に配置された第２のクロス（２）のその下面は、従来のブラインドクロスと同じ外観を有する。これは、たとえば、アクリル又は木綿からなることがある。他方、その上面は、１２μｍの層状金属（Ａｇ又はＡｌ）プラスチックフィルムからなる（たとえば、ＰＥＴからなる）フレキシブル反射板（７）で完全に覆われる。この反射板（７）は、一方では、上部のクロス（１）のそれぞれの電池（６）の間の間隔に対応する表面を通過した、かなりの割合の散乱又は直接太陽光線を受け、他方では、上部のクロス（１）内に封入された両面光電池（６）の下面へとこれらの光線の一部分の方向を変える。

前記電池（６）が封入された上述の透明フィルムから作られた、様々なフレキシブルモジュールがある。電池（６）の寸法は、長さが８０ｍｍ〜１２０ｍｍ、幅が１〜３ミリメートル程度である。それぞれの電池（６）の間の間隔は、通常、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。この間隔により、モジュールの費用及び出力が決まる。いくつかのモジュールは、上部のクロス（１）の表面全体を形成するよう、横に並べられ得る。

クロス（１、２）が巻き取られ得る支持材（３、４）は、円筒形、楕円形、又は多角形の管である。前記モジュールから形成された上部のクロス（１）及び反射板（７）を有する下部のクロス（２）は薄い厚さを有し、これにより、ブラインドケース（８）が支持材（３、４）に完全に巻き取られると、前記クロス（１、２）をブラインドケース（８）の中に取り込むことができる。クロス（１、２）の端部の１つは支持材（３、４）に取り付けられ、他の端部はランブルカン（ｌａｍｂｒｅｑｕｉｎ）（９）に取り付けられることが好ましい（図６及び図７）。両面光電池（６）の最適な出力を確実にするために、上部のクロス（１）と下部のクロス（２）との間の距離は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの間になるように選ばれる。

図２に例示されている本発明の第２の実施形態によれば、上部のクロス（１）は、たとえば単結晶及び多結晶シリコン又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなる、シングルジャンクション光電池、又は合金「ＧａｌｎＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ」などのヘテロ構造から構成されたマルチジャンクション光電池を有する、１０〜３００μｍの厚さのフレキシブル両面薄膜から構成されたいくつかのテープ（１０）から構成される。「ＣＩＧＳ」、「ＣｕｌｎＳｅ２」、又は「ＣｄＴｅ」の種類の薄膜も使用されることがある。

これらのすべての薄膜（１０）が不透明である場合、好ましくはフッ化ビニル樹脂からなる透明フィルム（１１）の帯が、かなりの割合の散乱又は直接太陽光線が反射板（７）に到達し得るよう、それぞれの細長片（１０）のいずれかの側に配置される。反射板（７）は、これらの光線を、上部のクロス（１）内に封入された薄膜（１０）に本来付いている光電池の下面へと方向を変える。

この１組の重なった２枚のクロス（１、２）により、重量、費用、及び放射の要求条件を満たすことができる。ブラインド又はオーニングの使用目的である日照とは関係なく、光電池を有するフレキシブル両面薄膜（１０）の表面が２つに分割される。この表面は、前記フィルム（１０）を分離する、かつ薄膜（１０）に本来付いている光電池の下面が反射板（７）を用いて太陽放射を受けることができるようにする、透明フィルム（１１）の帯の表面と同一である。

最初の２つの実施形態の変形形態によれば、支持材（３、４）は、２つのクロス（１、２）が巻き取られ得る、１つの管（１２）（図１２）から構成された、１つの固有の支持材に取り替えられる。クロス（１、２）の間で一定の距離を維持するために、追加の回転管（１３）が、その管（１２）の近くに配置される。

本発明の第３の実施形態においては、第２の実施形態の透明な帯（１１）のそれぞれが、一連のフレネルレンズ（１４）（線形であることが好ましい）に取り替えられる（図３及び図４）。

航空宇宙分野においてフレネルレンズを使用することは、公知の慣行である。これらのレンズは、出力が等しい場合には、光電池の表面を１０〜１００に分割することができる。米国特許第６，１１１，１９０号明細書では、伸縮自在なフレネルレンズから作られた、このような装置について記述している。

それぞれのレンズ（１４）は、直達日射を、反射板（７）上に配置された、一列のシリコン又はシングルジャンクション又はマルチジャンクション光電池（１５）に集める。この実施形態においては、反射板フィルム（７）に露出している両面薄膜（１０）の下面は、フレネルレンズ（１４）によって集められた放射にさらされる電池（１５）の熱から出る赤外線放射を受けるという特定の機能も有する。直達日射は、一定のマルチジャンクション光電池において、最大２０００倍に凝縮されることがある。しかし、これらの電池の熱から生じる問題を防止するためには、直達日射を５００倍を超えて凝縮しないことが好ましい。

第４の実施形態（図５）によれば、上部のクロス（１）は、全体が数列の線形フレネルレンズ（１７）から形成された、フレキシブル透明フィルム（１６）から構成される。一定の剛性を持たせながら、フィルム（１６）の柔軟性を確実にするために、精密金属又はプラスチックメッシュ（図示せず）が、レンズ（１７）とこれらを覆っているシリコンフィルムとの間に接着される。下部のクロス（２）は、数列の光電池（１９）が据えられたいくつかの細長片（１８）を有し、前記細長片（１８）は、フレネルレンズ（１７）の焦線上に配置される。

図１２又は図１４によれば、２つのクロス（１、２）は、クロス（１、２）のいずれかの側方側に配置された、管（１２）に、又はスライド（２３）内に位置決めされたケーブル又はベルト（図示せず）を作動させることができる２つの電動管（２１、２２）に、それぞれ別々に又は一緒に巻き取られることがある。ケーブル又はベルトは、スライド（２３）の中に入っている滑車（２４、２５）を用いてピンと張られている。２つのクロス（１、２）の間の距離により、前記スライド（２３）の高さが決まる。この距離は、使用されるフレネルレンズ（１７）の焦点距離に依存する。この距離は、通常、５０ｍｍ〜５００ｍｍの間である。

本発明の第５の実施形態によれば、線形フレネルレンズ（１７）は、コンセントリックフレネルレンズ（２６）に取り替えられ、下部のクロス（２）上に据えられた数列の光電池（１９）は、コンセントリックフレネルレンズ（２６）のそれぞれの焦点上に配置された光電池（２７）に取り替えられる（図６）。

第６の実施形態（図７、図８、及び図９）によれば、第１の要素（１）は、格納位置と使用状態にある位置との間で前記バー材（２８）を動かすことができるようにする関節式ロッド（２９）によって支えられた１組のリジッドアルミニウムバー材（２８）から構成される。第２の要素（２）は、一連の線形の放物線状皿（３０）から構成されたクロス（２）から作られ、前記放物線状皿（３０）は、反射板（３１）で覆われる。形状記憶金属又はプラスチックワイヤー（３２）（図１５）は、クロス（２）が完全に使用状態にある時に、それぞれの放物線状皿（３０）のビームが１００ｍｍ〜５００ｍｍの間にある同一の幅を有するよう、反射板（３１）とクロス（２）との間に配置される。

いくつかのストラップ（３３）が、クロス（２）の全長に渡って、線形の放物線状皿（３０）に垂直に一定の間隔で配置され、この２つが、前記クロス（２）のいずれかの側に配置される。端部の１つは支持材（３）に固定して取り付けられ、他の端部はランブルカン（９）に固定して取り付けられている、これらのストラップ（３３）により、前記放物線状皿（３０）が１つの平面上に保たれることが確実となる。いくつかの多角形（３４）が、少なくとも管形状の支持材（３）のそれぞれの端部に配置される。ブラインド又はオーニングが折り畳まれた場合には、線形の放物線状皿（３０）は管（３）に巻き取られ、ストラップ（３３）は多角形（３４）の外周上で調整される。ストラップ（３３）とクロス（２）との組立て箇所は、管（３）の表面に接線方向の多角形（３４）の先端の１つで位置決めされる。この巻き取り方法により、クロス（２）が支持材（３）に巻き取られた時に、ストラップ（３３）が常にピンと張っていることが可能となる。

それぞれのバー材（２８）の下面は、一列の好ましくはコンセントリックフレネルレンズ（３６）（図１１）が約１０ｍｍで調整される、光電池（３５）の細長片で覆われる。前記バー材（２８）は、それぞれの線形の放物線状皿（３０）の焦線上にレンズ（３６）を位置決めするよう配置される。放物線状皿（３０）は、通常１０〜２０倍の間で変化する太陽放射を反射し、フレネルレンズ（３６）に集める。それぞれのレンズ（３６）は、再び、放射を電池（３５）に集める。電池（３５）は、たとえば、単結晶シリコンからなる、又は数ｍｍ２の表面積を有するマルチジャンクションであり得る。マルチジャンクション電池（３５）が使用される場合には、２０００倍を超える凝縮係数が達成されることがある。この場合、電池（３５）によって放出される熱は、バー材（２８）を通って散乱し、このバー材（２８）は、自然換気によって冷却される。熱散乱係数を増加するために、バー材（２８）は、通常管状である。

第６の実施形態の変形形態においては、金属又はプラスチックワイヤー（３２）は、穴あき細長片（３２’）に取り替えられる。穴あき細長片（３２’）は、ストラップ（３３）を使用せずに、１つの平面上に放物線状皿（３０）のビームを保つための十分な剛性を有する。これまでの実施形態とは異なり、この実施形態に固有の電池（３５）の出力は、実際には、東西軸上の太陽の移動による影響を受けない。

本発明の第７の実施形態によれば、一組のバー材（２８）がクロス（１）の下に配置される。クロス（１）は、第４の実施形態において記述したように、全体が線形フレネルレンズ（１７）から形成されたフレキシブル透明フィルム（１６）から構成される。前記バー材（２８）の上面は、他の好ましくはコンセントリックフレネルレンズ（３８）が調整される電池（３７）を有する。

様々な前述の実施形態について記述してきたブラインド又はオーニングは、通常、電動シリンダ（図示せず）によって制御される、南北軸上でクロス（１、２）を傾けるためのシステムを有する。一定の実施形態においては、軸方向の支持材（４１）上に配置された冠歯車（４０）を用いて、東西軸で前記クロス（１、２）を枢転するよう設計された減速歯車（３９）を有することがある。

プログラムクロックにより、最大出力を得るために太陽放射に垂直な一日のうちの任意の時間にクロス（１、２）を位置決めするよう、減速歯車（３９）及び／又はシリンダを制御することができる。

したがって、ブラインド又はオーニングは、中庭、パーゴラ、又は庭園用の簡単な日射防止装置であるが、一年中、最大限の太陽エネルギを電気エネルギに変換することができるヘリオスタットとなる。

上記に説明した様々な実施形態によれば、本発明は、数多くの利点を有する。即ち、
光電池によって使用される表面がほぼ２等分され、これにより、製造費用が実質的に減少する。
これにより、ブラインド又はオーニングの重量がかなり減少する。
反射板（７）及び太陽電池の熱から発せられる、直接又は散乱太陽光線及び赤外線を最適に活用するために、電気出力が増幅される。

本発明の第１の実施形態による、第１の要素が第２の要素の上に重なっているブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 第２の実施形態によるブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 第３の実施形態によるブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 図３の部分側面図である。 本発明の第４の実施形態によるブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 第５の実施形態によるブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 第６の実施形態によるブラインドの上部を表す部分透視図である。 図７の部分透視図である。 図８の詳細図である。 第７の実施形態によるブラインド又はオーニングを表す部分透視図である。 第６の又は第７の実施形態による、フレネルレンズと光電池とを有するバー材を表す断面図である。 前述の実施形態の１つの巻き取りの変形形態による支持材を表す部分透視図である。 ２つのスライドを有するオーニングを表す透視図である。 図１３の部分正面図である。 それぞれ、湾曲した細長片及び穴あき細長片を表す図である。 減速歯車と、冠歯車を有する軸方向の支持材とを表す正面図である。 減速歯車及び軸方向の支持材を表す断面図である。

Claims (16)

1. 光発電機のブラインド又はオーニングであって、
   フレキシブルクロス又は１組のバー材（２８）の形態の第１の及び第２の要素（１、２）を有し、前記２つの要素（１、２）が、格納位置と使用状態にある位置との間で動くことができ、該第２の要素（２）が使用状態にある場合には、前記第１の要素（１）が一定の距離を置いて前記第２の要素（２）の上にほぼ平行に重なり、光電池（６、１５、２０、３５、３７）が、これらの要素（１、２）の１つ及び／又は他の上に配置され、前記電池（６、１５、２０、３５、３７）の動作中の光電面が、前記第１の要素（１）の上面及び／又は下面に、及び／又は前記第２の要素（２）の上面にあり、前記２つの要素（１、２）が使用状態にある場合には、前記第１の要素（１）が少なくともある程度太陽光を通すことができ、光が、前記第１の要素（１）の下面に及び／又は前記第２の要素（２）の上面にある前記電池（６、１５、２０、３５、３７）の前記動作中の光電面の方に方向付けられるよう、前記２つの要素（１、２）が配置されることを特徴とする光発電機のブラインド又はオーニング。
2. 前記第２の要素（２）が、その上面に反射板（７）を備えたクロスであることを特徴とする請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
3. 前記第１の要素（１）が、支持材（３）に巻き取られることが可能なクロスであり、前記クロス（１）が、両面光電池（６）を有する透明フィルム（５）から構成され、前記第２の要素（２）が、前記支持材（３）又は第２の支持材（４）のいずれかに巻き取られることが可能であることを特徴とする請求項２に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
4. 前記電池（６）が、前記透明フィルム（５）内に封入されることを特徴とする請求項３に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
5. 封入されたそれぞれの光電池（６）の間の間隔が、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間であることを特徴とする請求項４に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
6. 前記第１の要素（１）が、光電池を有する薄いフレキシブル両面フィルムから作られたいくつかのテープ（１０）から形成されたクロスであり、前記テープ（１０）のそれぞれが、透明フィルム（１１）の帯によって分離され、前記第２の要素（２）が、前記フィルム（１０）の下面上の前記帯（１１）を通過した、直達及び散乱日射を反射することを特徴とする請求項２に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
7. それぞれの透明な帯（１１）が、直達日射を前記反射板（７）上に配置された一列の光電池（１５）に集める、線形フレネルレンズ（１４）から作られることを特徴とする請求項６に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
8. 前記第１の要素（１）が、太陽の直接放射を前記第２の要素（２）の上面に配置された数列の光電池（１９）に集めるよう設計されたいくつかの線形フレネルレンズ（１７）から全体が形成されたフレキシブル透明フィルム（１６）から作られたクロスであり、前記第２の要素（２）もクロスであることを特徴とする請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
9. 前記要素（１）が、太陽の直接放射を前記第２の要素（２）の上面に配置されたいくつかの光電池（２７）に集めるよう設計されたコンセントリックフレネルレンズ（２６）を有するフレキシブル透明フィルム（１６）から作られたクロスであり、前記第２の要素（２）もクロスであることを特徴とする請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
10. 一方では、前記第１の要素（１）が、関節式ロッド（２９）によって支えられた１組のバー材（２８）から作られ、前記バー材（２８）が、それらの下面に、フレネルレンズ（３６）が調整されるいくつかの光電池（３５）を有し、他方では、前記第２の要素（２）が、一連の線形の放物線状皿（３０）から作られたクロスであり、該放物線状皿（３０）が、反射板（３１）によって覆われることを特徴とする請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
11. 穴あき細長片（３２’）又は金属又はプラスチックの形状記憶ワイヤー（３２）が、前記クロス（２）が完全に使用状態にある場合には、それぞれの放物線状皿（３０）が同一の幅を有するよう、前記反射板（３１）と前記クロス（２）との間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
12. いくつかのストラップ（３３）が、前記ブラインド又はオーニングの全長に渡って前記線形の放物線状皿（３０）に垂直に一定の間隔で配置され、１つの平面上にそれぞれの放物線状皿（３０）のビームを保つために、それぞれのストラップ（３３）の端部の１つが前記支持材（３）に固定して取り付けられ、他の端部がランブルカン（９）に固定して取り付けられることを特徴とする請求項１１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
13. 前記要素（１）が、太陽の直接放射を前記第２の要素（２）の上面に配置されたいくつかの光電池（３７）に集めるよう設計されたいくつかのフレネルレンズ（１７）から全体が形成されたフレキシブル透明フィルム（１６）から作られたクロスであり、前記第２の要素（２）が、１組のバー材（２８）から作られることを特徴とする請求項１に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
14. クロックによって制御される電動シリンダを備えた、前記クロス（１、２）を傾けるシステムを備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
15. 前記ブラインド又はオーニングに固定して取り付けられた軸方向の支持材（４１）上に配置された冠歯車（４０）を用いて、前記クロス（１、２）を枢転するよう設計された減速歯車（３９）を有し、前記減速歯車（３９）が、クロックによって制御されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光発電機のブラインド又はオーニング。
16. 前記クロス（１、２）のそれぞれの側方側に位置決めされた２つのスライド（２３）を備え、前記クロス（１、２）に固定して取り付けられたケーブル又はベルトの張力を維持するために、滑車（２４、２５）が、前記スライド（２３）内に配置されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光発電機のオーニング。

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