JP5707750B2 - 装飾構造体 - Google Patents
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Description
光源が発光した光は、光拡散部材の内部を透過し露出部に達して光る。従って、この装飾構造体はその装飾体の外縁輪郭が発光されるように視認されるため、夜間または暗所において装飾体の視認性が向上する。
太陽電池は厚み方向に透光性を有するため、太陽電池を厚み方向に透過した光は反射板により反射される。この場合、反射板により反射された光は、太陽電池に再び受光されるため、発電効率を高めることができる。なお、色素増感型太陽電池を用いた場合、色素増感太陽電池は色素に基づく色(赤色、黄色、緑色等)を有するため、装飾体の背景色として利用できる。
光源が発光した光は、太陽電池の厚み方向に透過して光拡散部材に至る。この場合、光拡散部材で阻害されていた光が太陽電池を厚み方向に透過して光拡散部材で反射するため、より多くの光が太陽電池に受光される。このため太陽電池の発電量を増加させることができる。なお、色素増感型太陽電池では電極全体が厚み方向に光透過性を持つので、光拡散部材への光源の光の到達を阻害しない。
装飾体の入射開口から太陽光等の発電光が太陽電池に入射されるため、太陽電池の発電面積および発電量は確保される。
図1は実施形態1の概念を示す。装飾構造体は自動車等の車両に搭載されるエンブレムが例示される。エンブレムは、三次元的な立体意匠として形成された装飾体1を形成する基部2と、装飾体1に配置された太陽電池3と、基部2に配置され太陽電池3に電気的に接続され且つ太陽電池3で発電した電力を蓄電する蓄電池4と、基部2に配置され蓄電池4に電気的に接続され蓄電池4からの出力により発光する光源5とを有する。蓄電池4はキャパシタ等の物理電池、または、酸化還元反応等の化学反応を伴う化学電池で形成できる。装飾体1は所定の三次元形状の文字、図形、模様、数字等をもつ。装飾体1は、立体リングと、立体リング内に一体的に連接された『A』の字体とを有する。形状はこれに限定されない。三次元形状とは、高さ、巾、長さをもつ立体的という意味である。装飾体1は、透光性を有しない硬質樹脂等の樹脂または金属で形成されていることが好ましい。内蔵している蓄電池4,光源5,制御部6を外側から視認させないためである。但し、場合によっては、装飾体1は、透光性を有する樹脂またはガラスで形成されていても良い。装飾体1は、太陽光等の発電光側の前面10と、外気に触れる平面視でリング形状の外側端面11と、外気に触れる内側端面12と、太陽光等の発電光と反対側の背面14とをもつ。
本実施形態は前記した前記した実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。制御部6は、光センサ8が検知した発電量が所定値以上のとき、環境が昼間または明所であるため、光源5の発光を停止または抑制させる指令を光源5に出力する。光センサ8が検知した発電量が所定値未満のとき、環境が夜間または暗所であるため、蓄電池4に蓄電されている電力に基づいて光源5を発光させる指令を光源5に出力する。この場合、装飾体1の外縁に位置する露出部90が明るく輝くため、意匠性を高めることができる。
図3は制御部6が実行するフローチャートを示す。本実施形態は前記した前記した実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図3に示すように、まず、光センサ8の出力値である日射強度Sが敷居値S1よりも大きいか否かを、制御部6は判定する(ステップS102)。日射強度Sが敷居値S1よりも大きい場合には(ステップS102のYes)、環境が明るい。そこで、太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v4よりも大きいか否かを制御部6は判定する(ステップS104)。太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v4以上のときには(ステップS104のYes)、太陽電池3は充分に発電しているため、制御部6は、太陽電池3が発電した電力を蓄電池4に所定時間充電する(ステップS106)。次に、制御部6は、蓄電池4の蓄電電圧Vbatが敷居値電圧v5よりも大きいか否か判定する(ステップS108)。蓄電池4の蓄電電圧Vbatが敷居値電圧v5よりも大きくないときには(ステップS108のNo)、蓄電池4は充電可能で有るため、制御部6は、太陽電池3が発電した電力を蓄電池4に継続的に充電する(ステップS106)。敷居値電圧v5はそれ以上充電すると、蓄電池4の寿命が損なわれる電圧を意味する。蓄電池4の蓄電電圧Vbatが敷居値電圧v5よりも大きいときには(ステップS108のYes)、蓄電池4は充分に充電されているため、制御部6は充電を停止させ(ステップS110)、所定時間待機する(ステップS112)。
図4および図5は実施形態4を示す。本実施形態は前記した前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。但し、太陽光等の発電光を検知する光センサは装飾体1の前面10に搭載されておらず、装飾体1の前面10にセンサ開口を形成する必要が無く、装飾体1の意匠性の選択の自由度を高めることができる。このように装飾体1は光センサレス方式である。図5に示すように、蓄電池4および光源5を制御する制御部6が設けられている。太陽光等の発電光が明るく、太陽電池3の発電量が大きいとき(発電電圧が閾値値Aよりも高いとき)には、装飾体1を光らせる必要性が乏しいため、発電電圧に基づいて、制御部6は、光源5の発光を停止させる指令を光源5に出力し、蓄電池4の蓄電量の低下を抑制する。これに対して、夜間または暗所等のように太陽光等の発電光が暗く、太陽電池3の発電量が少ないときには(発電電圧が閾値値Bよりも低いとき)、制御部6は、蓄電池4に蓄電されている電力に基づいて光源5を発光させる指令を光源5に出力し、夜間または暗所等において装飾体1の輪郭を光らせる。この場合、意匠性を高めることができる。
図6は実施形態5を示す。本実施形態は実施形態4と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。光センサは装飾体1の前面10に搭載されておらず、装飾体1にセンサ開口を形成する必要が無く、装飾体1の意匠性の選択の自由度を高めることができる。図6は制御部6が実行するフローチャートを示す。図6に示すように、まず、太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v4よりも大きいか否かを判定する(ステップS202)。太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v4以上のときには(ステップS202のYes)、環境が明るいと推定され、光源5を点灯させることなく、太陽電池3が発電した電力を蓄電池4に所定時間充電する(ステップS204)。蓄電池4は敷居値電圧v5以上に蓄電されると、蓄電池4の寿命に影響を与える。そこで、太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v5よりも大きいか否かを判定する(ステップS206)。太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v5よりも大きくないときには(ステップS206のNo)、制御部6は、太陽電池3が発電した電力を蓄電池4に継続的に充電する(ステップS204)。太陽電池3の発電電圧Vpvが敷居値電圧v5以上のときには(ステップS206のYes)、制御部6は蓄電池4への充電中止(ステップS208)し、所定時間待機する(ステップS210)。
図7および図8は実施形態6を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。太陽電池3は薄型化を図り得る色素増感型太陽電池とされている。図7に示すように、太陽電池3の背面と背面ケース7との間には、反射面78cをもつ反射板78が設けられている。太陽電池3自体は、厚み方向に薄肉化されていると共に、厚み方向に透光性を有する。図7に示すように、太陽電池3の発電光入射面30が装飾体1の入射開口16に対面するように、太陽電池3は光拡散部材9の背面と反射板78とに挟まれるように配置されている。従って、図7に示すように、太陽光等の発電光の入射側(矢印W方向)から、装飾体1、光拡散部材9、太陽電池3、反射板78、背面ケース7の順に配置されている。太陽光等の発電光が装飾体1の入射開口16を介して太陽電池3に入射される。太陽電池3は厚み方向に透光性を有するため、太陽電池3を厚み方向に透過した光は反射板78により反射される。この場合、反射板78により反射された光は、太陽電池3に再び受光されるため、発電効率を高めることができる。なお、色素増感型太陽電池3は色素に基づく色(赤色、黄色、緑色等)を有するため、装飾体1の背景色として利用できる。
図9(A)(B)は実施形態7を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。太陽電池3は色素増感型太陽電池とされている。本実施形態のように、太陽電池3として色素増感型太陽電池を採用すれば、色素増感型太陽電池は、光極および対極の作成をスクリーン印刷、ステンシル印刷、パッド印刷などにより行うことができ、任意の形状の光極を簡単に安価に実現できる。従って、色素増感型太陽電池の形状自由度が向上する。このため図9(A)(B)に示すような様々な形状のンブレムが容易に可能になる。
図10は実施形態8を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。太陽電池3は色素増感型太陽電池とされており、厚み方向に光透過性をもつ。そこで、図10に示すように、太陽光等の発電光の入射側から、装飾体1、太陽電池3、光拡散部材9、背面ケース7の順に配置されている。よって太陽電池3は光拡散部材9よりも前方(前面10側)に位置している。光源5が矢印E2方向に発光した光は、太陽電池3を厚み方向に透過し、光拡散部材9に至る。この場合、実施形態1のように光拡散部材9で阻害されていた光が太陽電池3を厚み方向に透過して光拡散部材9で反射するため、より多くの光が太陽電池3に届くことができる。このため太陽電池3の発電量を増加させることができる。なお、色素増感型太陽電池では電極全体が厚み方向に光透過性を持つので、光拡散部材9への光源5の光の到達を阻害しない。
図11(A)(B)は実施形態9を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。装飾体1は、光を透過できる材料(例えば透光ガラス、透光樹脂)で形成されている。図11(B)に示すように、装飾体1は、凹部15a,15b,15c,15dを有する。太陽電池3は、装飾体1の凹部15a,15b,15c,15dに埋設され、且つ、太陽光等の発電光を効率良く入射させ得るように装飾体1の前面10側に配置されている。従って、太陽電池3の発電光入射面30は、太陽光等の発電光を入射させるように装飾体1の前面10側に配置されている。発電面積をできるだけ確保するため、太陽電池3は、装飾体1の平面形状に整合する平面形状されていることが好ましい。従って、太陽電池3の輪郭形状は、装飾体1の輪郭形状とほぼ同じまたは近似した形状されていることが好ましい。この場合、太陽電池3への太陽光等の発電光の入射効率を高めることができる。本実施形態では、図11(B)に示すように、装飾体1の凹部15a,15b,15c,15dにおいて、太陽電池3の背面側に位置するように、制御部6、光源5、蓄電池4が設けられている。光拡散部材9は、制御部6、光源5、蓄電池4の背面側に配置されている。本実施形態においても、夜間または暗所において蓄電池4の電力により光源5が矢印E2方向に光拡散部材9に向けて発光すると、光源5の光は、光源5の背面側の光拡散部材9の全体で拡散され、光拡散部材9の全体が光る。視認者が装飾体1の前面10側から視認すると、光拡散部材9の露出部90が輝いて見える。従って、夜間または暗所において、装飾体1の外縁輪郭が輝いた状態に視認され、意匠性を高めることができる。
図12は実施形態10を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図12に示すように、太陽電池3は、厚み方向に光を透過できる光透過型の色素増感型太陽電池で形成されており、太陽光等の発電光を入射させて発電効率を高めるように装飾体1の前面10側に配置されている。即ち、太陽電池3の発電光入射面30は、太陽光等の発電光を入射させるように装飾体1の前面10側に配置されている。図12に示すように、装飾体1の内部において、太陽電池3の背面側に、制御部6、光源5、蓄電池4が設けられている。制御部6、光源5、蓄電池4の背面側は背面ケース7で液密的に覆われている。図12から理解できるように、光拡散部材9は装飾部材1の凹部15に配置されており、凹部15内の光源5と太陽電池3とを装飾体1の厚み方向に仕切る。ここで、光源5が矢印E1方向に発光すると、その光は光拡散部材9で散乱され、光拡散部材9の全体が光る。光拡散部材9は太陽電池3の背面側に配置されているため、太陽電池3の全体が光っているように視認される。即ち、光拡散部材9の光は太陽電池3を厚み方向(図12に示す矢印E1方向)に沿って前面10を透過するため、装飾体1の全体(装飾体1に埋設されている太陽電池3の全体)が光っているように視認され、意匠性が確保される。
図13は実施形態11を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。装飾体1は、太陽光等の発電光を入射させ得るように透光性を持つ材料(例えば透光ガラスまたは透光樹脂)で形成されている。第1太陽電池3fは、装飾体1の輪郭形状とほぼ同一の輪郭形状をなしており、且つ、太陽光等の発電光を効率よく入射させて発電効率を高めるように装飾体1の前面10側に配置されている。従って、第1太陽電池3fの発電光入射面30は、太陽光等の発電光を入射させるように装飾体1の前面10側に配置されている。図13に示すように、装飾体1の内部において、第1太陽電池3fの背面側に、制御部6、光源5、蓄電池4が設けられている。制御部6、光源5、蓄電池4の背面側は、光拡散部材9が配置されている。光源5は矢印E1,E2方向に発光できる両面発光タイプである。光拡散部材9の対面開口91は、装飾体1の入射開口16に対面しつつ、装飾体1の入射開口16に対面する形状をもつ。光拡散部材9の背面には第2太陽電池3sが設けられている。第2太陽電池3sは、薄板形状をなしており、装飾体1の入射開口16におよび光拡散部材9の対面開口91に対面する。装飾体1の背面14は背面ケース7で液密的に覆われている。
図14は実施形態12を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図14から理解できるように、太陽電池3は装飾体1の前面10側に配置されているため、太陽光等の発電光の入射効率を高め得る。昼間等においては、エンブレムに矢印W方向に入射する太陽光等の発電光は、太陽電池3に受光されて発電に寄与する。これに対して夜間等においては、光源5が矢印E2方向に発光すると、光源5の背面側に配置されている光拡散部材9で散乱され、光拡散部材9の全体が光り、ひいては、装飾体1の外縁輪郭を形成する露出部90が光っているように視認者に視認される。
Claims (5)
- 三次元形状をもつ装飾体を形成する基部と、
前記基部の内部または背面側に配置された太陽電池と、
前記基部に配置され太陽電池に電気的に接続され且つ前記太陽電池で発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記基部に配置され前記蓄電池に電気的に接続され前記蓄電池からの出力により発光する光源と、
前記光源が発光した光を拡散させる光拡散部材と、を具備する
自己発電および自己発光型の装飾構造体であって、
前記光源は、前記基部の内部に配置され、
前記光拡散部材は、前記装飾体の背面側に設けられ、前記装飾体の外縁輪郭よりも外方に露出する露出部を有する板状であり、
前記光源は、前記装飾体の背面側の前記光拡散部材に向けて発光し、
前記光拡散部材は、受光した光をその内部で拡散し、前記装飾体の背面側で全面が光る、
ことを特徴とする装飾構造体。 - 前記太陽電池は透光性を有し且つ前記光拡散部材の背面側に配置され、
前記太陽電池の背面側に光を反射する反射材を備える、
ことを特徴とする請求項1の装飾構造体。 - 前記太陽電池は透光性を有し、前記装飾体と前記光拡散部材との間に位置している、
ことを特徴とする請求項1の装飾構造体。 - 前記装飾体は、発電光を入射させる入射開口をもつ、
ことを特徴とする請求項1〜3のうちの一項に記載された装飾構造体。 - 前記太陽電池は、前記装飾体の前面側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載された装飾構造体。
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