JP6563597B2 - 太陽光発電・蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、入光する太陽光を効率良く反射・集束して導入し、発電・蓄電量の増大を図る太陽光発電・蓄電装置に関するものである。

この種の太陽光発電・蓄電装置を示す従来の技術の例としては、図８、図９に示す特開２０１１−１２４８７０号公開特許公報に開示された技術がある。
これについて説明すれば、図８に於いて家屋の屋根Ａには、太陽光６を受けて発電をする太陽光パネル１が設けられている。太陽光パネル１が発電した電力は、蓄電池２に蓄積される。電力制御装置３には、太陽光パネル１、蓄電池２および系統電力４から電力が供給される。家屋の内部には負荷としての例えば、液晶テレビ５が設けられており、電力制御装置３が液晶テレビ５に電力を供給する。

従来の技術では、太陽光パネル１で発電した電力は再利用可能電力であり、また石油などの枯渇性資源で発電された電力を枯渇性電力である。液晶テレビ５は、供給可能な再利用可能電力が変化した場合、その機能の数または機能の品質を変更するものとする。家屋は、系統電力（商用電力）４の供給を受けることも可能である。

図９は、図８を説明するエコシステムの概略構成を示すブロック図である。電力制御装置３には、前記３つの電力源から電力が供給される。具体的には、太陽光パネル１、蓄電池２および系統電力４である。太陽光パネル１は、太陽光発電など再利用可能エネルギーを生成する。再利用可能エネルギーは、石油などの枯渇性資源を用いずに発電した電力であり、クリーンエネルギーと呼ぶこともある。そして、電力制御装置３の電力入力部に送電する。そして、電力制御装置３の電力入力部に送電する。蓄電池２は、クリーンエネルギーを蓄積する。系統電力４は、火力発電など、枯渇性資源を用い、また二酸化炭素など地球温暖化に影響のある方法を用いて発電される電力源である。また液晶テレビ５は電力情報受信部や電源部を備え電力制御装置３からの信号を受信する。ところで太陽光パネル１による発電したエネルギーは蓄電池２に蓄積されるが、その技術は太陽光６が直接に太陽光パネル１に放射され発電・蓄積されるものである。

特開２０１１−１２４８７０号公開特許公報

従来の技術は、叙上した構成、作用であるので次の課題が存在した。
すなわち、上述した従来の技術によれば、太陽光パネル１が太陽光６に含まれる発電機能に有効でない紫外線、近赤外線及び中赤外線をも取込んだ状態で発電・蓄積する技術であり、また、太陽パネル１に直接に太陽光６を採光させかつ蓄電池２で蓄積され発電量や蓄電量が少ないと共に該太陽パネル１の劣化が著しいという問題点が存在した。

本発明はかかる問題点を解決すべく創作したものであり、特に太陽光発電・蓄電装置の中に太陽光波長変換素材部と、太陽光自動追尾採光部と、太陽光導光ダクト部と、反射部と、導光板積層発電部等とを備え、太陽光から有効に発電エネルギーを吸収し発電・蓄電量の増大を図ると共に電力の有効・活用を図ることことを目的としたものであり、次の構成、手段から成立する。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は絶縁しゃ断板、太陽電池パネル、導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組を複数個重設してなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記太陽光波長変換部は湾曲ドーム状であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記太陽光自動追尾採光部は太陽光の入光高度で制御する駆動部材と、該駆動部材で角度を適合させる太陽光反射フィンとでなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、前記太陽光導光ダクト部は上端採光縁の幅長Ｗ_１、高さＨ及び下端縁の幅長Ｗ_２とすれば、Ｗ_１＝１、Ｈ＝１、Ｗ_２＝０．３ないし０．５の比率であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記反射部は略三角形状で構成され一つの内角θ_３が５０°ないし７０°の範囲に設定されたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組をユニット間隔を置いて複数個設定してなることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする。

本発明に係る太陽光発電・蓄電装置は、叙上の構成を有するので次の効果がある。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は絶縁しゃ断板、太陽電池パネル、導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組を複数個重設してなることを特徴とする太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、小型軽量であって、発電効率の高い導光板積層発電部を備えることにより屋内等にも設置可能して発電量の増大や売電・蓄電を実現でき、耐久性が高いという効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、前記太陽光波長変換部は湾曲ドーム状であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて太陽光の紫外線や中赤外線領域の光波長による発電効率を下げる要因を防止すると共に塵埃、汚れ等、にも耐久性を備える効果がある。

請求項３に記載の発明によれば、前記太陽光自動追尾採光部は太陽光の入光高度で制御する駆動部材と、該駆動部材で角度を適合させる太陽光反射フィンとでなることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、太陽光の入光高度に適合して太陽光反射フィンの角度を変化させ入光された太陽光を常に垂直方向に出光させて発電効率を向上させる効果がある。

請求項４に記載の発明によれば、前記太陽光導光ダクト部は上端採光縁の幅長Ｗ_１、高さＨ及び下端縁の幅長Ｗ_２とすれば、Ｗ_１＝１、Ｈ＝１、Ｗ_２＝０．３ないし０．５の比率であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、従来の技術に比較し太陽光を集光し例えば６倍程度の照度を確保し併せてさらに発電効率を向上させる効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、前記反射部は略三角形状で構成され一つの内角θ_３が５０°ないし７０°の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、従来の技術に比較し有効に太陽光を導光板積層発電部に採光・導入することができるという効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、エッヂ部分が形成されてない平板形状に比べ広角からの採光を可能にでき、導光板は上下に配置している太陽電池パネルに有効に導光させ、効率よく発電機能や蓄電量を向上させるという効果がある。

請求項７に記載の発明によれば、太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組をユニット間隔を置いて複数個設定してなることを特徴とする太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、採光する太陽光量が少ないとき、上記エッヂ部分から採光される太陽光、屈折光に追加して導光板の表面にも太陽光、屈折光を受ける構成であり、これにより太陽電池パネルの面積や数量を１／２に削減できその発電量を少なくとも７０％に大幅に向上させるという効果がある。

請求項８に記載の発明によれば、前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする請求項７記載の太陽光発電・蓄電装置を提供する。
このような構成としたので、請求項７に記載の発明の効果に加えて、エッヂ部分が形成されてない平板形状に比べ広角からの採光を可能にでき、導光板の下側に配置している太陽電池パネルに有効に導光させ、効率よく発電機能や蓄電量を向上させるという効果がある。

本発明に係る太陽光発電・蓄電装置の実施の形態示す図面であって、全体構成を示す正面図である。 本発明に係る太陽光発電・蓄電装置に備えた太陽波長変換部によって太陽スペクトルの変換機能を説明するための光波長（ｎｍ）に対する分光放射照度値（Ｌｘ／ｎｍ）の特性図である。 本発明に係る太陽光発電・蓄電装置に備えた太陽光自動追尾採光部の動作形態を示す説明図である。 本発明に係る太陽光発電・蓄電装置に備えた導光板積層発電部の２つの例を示す断面図であって、（ａ）は導電板のエッヂ部の端部角度θ_４を下向きに設定した断面図、（ｂ）は導電板のエッヂ部の端部角度θ_５を上向きに設定した断面図である。 太陽光が図４に示す導光板積層発電部に備えた導光板のエッヂ部分に屈折光が導入される状態を示す図であって、（ａ）は、エッヂ部分の端部角度θ_４を下向きに設定された場合、（ｂ）は、エッヂ部分の端部角度θ₅を上向きに設定された場合を示すものである。 本発明に係る太陽光発電・蓄電装置に於いて、入光する太陽光の処理状態を示すフローチャートである。 本発明に係る太陽光発電・蓄電装置の実施例を示す図面であって、（ａ）は導電板のエッヂ部の端部角度θ_４を下向きに設定した第１実施例、（ｂ）は導電板のエッヂ部の端部角度θ_５を上向きに設定した第２実施例である。 従来の技術に於ける太陽光発電・蓄電装置を示す構成図である。 図８に示す従来の技術に於けるエコシステムの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る太陽光発電・蓄電装置の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、太陽光発電・蓄電装置の実施の形態を示す全体構成図である。これについて説明すれば、７は例えば、湾曲ドーム状である太陽光波長変換部であり、太陽光６を入光し、図２に示すように発熱作用により発電に有効でない発電効率を低下させる紫外線波長や近紫外線、中紫外線波長の各領域にある太陽光スペクトルＢを可視光領域に変換させる機能を有する。そこで図２で明らかなように太陽光６は分布波長領域によって紫外線、可視光線、近赤外線及び中赤外線から構成され、太陽光スペクトルＢを形成している。前記太陽光波長変換部７により太陽光６を図２に示す斜線部分を切断し可視光領域や発電に有効な領域の波長に変換する。

前記太陽光波長変換部７は湾曲ドーム状であって全角度から入光される太陽光６を反射させることなく自然太陽光から太陽電池発電用太陽光に変換させ採光することが可能となり、例えば平面形状の如き太陽光波長変換部７であれば太陽光６を不必要に反射させることが多い。そして、該太陽光波長変換部７は風雨の影響を受け難い構造とし、その表面は砂塵や汚れが付着することが極めて少ないという特質がある。図２は太陽光６の各波長領域の光波長値（ｎｍ）に対する分光放射照度値（Ｌｘ／ｎｍ）を示す。図中、太陽光スペクトルＢ及び単結晶太陽電池分光感度Ｃを示すものである。

８は太陽光自動追尾採光部であり、前記太陽光波長変換部７の底部に装着してあり、その構成は図３に示してあり、太陽光反射フィン８ａと、太陽光センサー（図示せず）と、駆動部材８ｂとで成る。太陽光反射フィン８ａの角度を入光高度に適合させて駆動部材８ｂで自動調整して、前記太陽光波長変換部７から入光された太陽光６を追尾する。６ａは太陽光自動追尾採光部８から出る太陽光であり、常に制御されて垂直方向に出光する。

一つの例として太陽光自動追尾採光部８は低緯度地域向け、いわゆる赤道直下地域向けの装置がある。この装置は前記太陽光反射フィン８ａは円滑な表面処理施こしており、反射損を極力少なくし、太陽光反射効率を９５％以上に高める機能を備えている。そして、太陽光波長変換部７が破損した場合に中赤外線波長等が、入光されて来たとき、温度を検知する。太陽光遮断位置に太陽光反射フィン８ａが稼働し太陽光６を遮断する。そして、反射部１０や導光板積層発電部１１等の保護を行う。図３（ａ）ないし（ｅ）は太陽光自動追尾採光部８に備えた太陽光反射フィン８ａの可動領域を示すものであり、例えば、東方角度＋３０°つまり入光高度＋３０°から西方角度−３０°、つまり入光高度−３０°、までの例示である。実際には東方＋２０°から西方−２０°の可動領域を実現できる。この太陽光自動追尾採光部８は太陽の日の出０°から太陽の日没−０°まで追尾可能である。

太陽光自動追尾採光部８の他の例としては高緯度地域向けいわゆる赤道直下地域以外向け装置がある。この装置は太陽光の入光高度の変化が大きい場合に太陽光の採光を可能にする。太陽光入光高度に適合させ太陽光反射フィン８ａを駆動し、出光する太陽光６ａを常に垂直に偏光させる。

図３について詳しく説明すれば、図３は太陽光自動追尾採光部８の各可動領域を示した詳細な図である。
（ａ）は太陽光自動追尾採光部８の太陽光反射フィン８ａが太陽光入光高度が３０°つまり太陽の位置が真東から３０°に上昇したとき、太陽光反射フィン８ａを６０°に調整した状態を示す。そして太陽光自動追尾採光部８から出た太陽光６ａは下段の太陽光導光ダクト部９や反射部１０に導びかれる。

（ｂ）は太陽光自動追尾採光部８の太陽光反射フィン８ａが太陽光入光高度が６０°つまり太陽の位置が真東から６０°に上昇したとき、太陽光反射フィン８ａを７５°に調整した状態を示す。そして太陽光自動追尾採光部８から出た太陽光６ａは下段の太陽光導光ダクト部９や反射部１０に導びかれる。

（ｃ）は太陽光自動追尾採光部８の太陽光反射フィン８ａが太陽光入光高度が９０°つまり太陽の位置が真東から９０°すなわち真上に上昇したとき、太陽光反射フィン８ａを９０°に調整した状態を示す。そして太陽光自動追尾採光部８から出た太陽光６ａは下段の太陽光導光ダクト部９や反射部１０に導びかれる。

（ｄ）は太陽光自動追尾採光部８の太陽光反射フィン８ａが太陽光入光高度が−６０°つまり太陽の位置が真西から−６０°に傾斜したとき、太陽光反射フィン８ａを−７５°に調整した状態を示す。そして太陽光自動追尾採光部８から出た太陽光６ａは下段の太陽光導光ダクト部９や反射部１０に導びかれる。

（ｅ）は太陽光自動追尾採光部８の太陽光反射フィン８ａが太陽光入光高度が−３０°つまり太陽の位置が真西から３０°に傾斜したとき、太陽光反射フィン８ａを−６０°に調整した状態を示す。そして太陽光自動追尾採光部８から出た太陽光６ａは下段の太陽光導光ダクト部９や反射部１０に導びかれる。

上述は太陽光自動追尾採光部８の動作範囲を示すものであるが、前記太陽光反射フィン８ａの可動領域は太陽の位置が真東から２０°の上昇位置ないし真西から−２０°の傾斜位置まで追尾可能である。

９は太陽光導光ダクト部であり、全体形状が略円錐形状又は略四角錐形状でなる。その上端採光縁９ａは前記太陽光自動追尾採光部８の下側に連結・装着し、またその下端縁９ｂは発電ダクト１１Ａに連結する。前記太陽光導光ダクト部９の寸法形状を例示すれば、上端採光縁９ａの幅長Ｗ_１、太陽光導光ダクト部９の高さＨ、下端縁９ｂの幅長Ｗ_２である場合、Ｗ_１＝１、Ｈ＝１、Ｗ_２＝０．３ないし０．５の比率に設定すると共に太陽光導光ダクト部９の採光集光角度θ_１は６５°ないし８０°であり、集束集光角θ_２は１５５°ないし１７０°であると効率よく太陽光６ａを次段の反射部１０に反射入光することができる。

該太陽光導光ダクト部９の内表面は表面処理を行ない、入光した太陽光６ａを９５％以上の反射効率にすることができる。そして、該太陽光導光ダクト部９の材料はアルミニューム板、ＳＵＳ板、鋼板等で形成する。本来、後述する導光板積層発電部１１に強大かつ多光量の太陽光６を導入することが必要である。このためには、前述した上端採光縁９ａの幅長Ｗ_１を例えば下端縁９ｂの幅長Ｗ_２に対して２ないし３．３倍にすることが考えられるが、太陽光導光ダクト部９に反射する回数を極力少なく例えば１回にすることが最適値となる。この最適値であれば入光する太陽光６ａはその照度を概ね６倍程度に上昇・集束して太陽光導光ダクト部９は導光板積層発電部１１に入光できる。

ここで、１０は反射部であって、発電ダクト１１Ａ内に収容されている。そして、太陽光導光ダクト部９の下段に装着され、前記導光板積層発電部１１の上端に設置された略三角形状で構成され一つの内角θ_３を有した反射板で構成される。該反射部１０は太陽光導光ダクト部９から入光した太陽光６ａを屈折させながら下方に設置した導光板積層発電部１１に有効に採光させる。すなわち反射部１０が存在しない場合は、太陽光導光ダクト部９から入光した太陽光６ａは該導光板積層発電部１１に入光することなく導光板積層発電部１１の上端（天面）で反射され、集束することができない。このため、内角θ_３が例えば５０°ないし７０°の範囲に設定した反射部１０を備え図１に示すように入光した太陽光６ａを反射部１０により屈折させながら屈折光６ｂとして導光板積層発電部１１に入光させる。反射部１０の素材は鋼板、鏡、プリズム、ガラス等の材質でなる。尚、反射部１０の反射率は９５％確保できる。

次に、前記導光板積層発電部１１について説明する。
該導光板積層発電部１１は前記発電ダクト１１Ａ内に収容され、前記反射部１０から集光された屈折光６ｂを図４（ａ）（ｂ）に示すように導光板１１ｃ、１１ｉのエッヂ部分１１ｆ、１１ｍから採光させ又はユニット間隔Ｗ_３から採光させ導光板１１ｃ、１１ｉと太陽電池パネル１１ｂ、１１ｄ、１１ｈ、１１ｊで発電作用を行う。そして、導光板積層発電部１１は、図１のＤ部で示すものであって、反射部１０の下方に配置してある。Ｄ部の構成は図４（ａ）及び図４（ｂ）に示してある。

２つ例示してある構造はいずれも三つの組を重設した構成であり、実施するに当っては一つの組の構成でもよい。図４（ａ）に示す導光板積層発電部１１の一つの組の構成としては、第１層としての絶縁しゃ断板１１ａと、第２層としての太陽電池パネル１１ｂと、第３層としての導光板１１ｃ、第４層としての太陽電池パネル１１ｄと、第５層としての絶縁しゃ断板１１ｅとでなる。ここで前記発電ダクト１１Ａは例えば水平断面形状が円形又は四角形で形成され、全体が筒状になっている。そして、前記太陽光ダクト部９の下端縁９ｂの形状に適合させる。また、前記発電ダクト１１Ａの材料は前記太陽光導光ダクト部９と同一材料及び同一反射効率を備えている。

また、導光板積層発電部１１の全体形状は前記太陽光導光ダクト部９や発電ダクト１１Ａに適合させ平面形状が円形や四角形などで形成する。図４（ａ）（ｂ）に於いて、前記一つの組に重設するほかの２つの組の構成も同一であり、説明を省略する。

尚、前記導光板積層発電部１１を収容する発電ダクト１１Ａの内面は表面処理をしたうえに太陽電池パネル（図示せず）を全面に又は千鳥状に貼着・装着し、発電電力の増大や発電効率を高めることができる。

次に、前述した図４（ａ）の構成に於いて、更に詳しく説明すれば、図４（ａ）に示すものは、第３層（中間層）としての導光板１１ｃはエッヂ部分１１ｆ、すなわち反射部１０から太陽光６ａ、屈折光６ｂを採光する部分１１ｆの端部角度θ_４が下向に３０°ないし６０°であり、特に、４５°が好適である。このように構成したので平板形状に比べ広角からの採光を可能にでき、導光板１１ｃの上下に配置している太陽電池パネル１１ｂ、１１ｄに有効に導光させ、効率よく発電機能や蓄電量を向上させる。上記の端部角度θ_４の設定基準は当該導光板積層発電部１１の積層高さや幅長によって決定される。

ここで、図４（ａ）に示す導光板積層発電部１１に於ける一つの導光板積層発電部１１の一つの組を構成した拡大図を示す図５（ａ）についてその作用を説明すれば、前記反射部１０から入光した屈折光６ｂ・・・は、導光板１１ｃのエッヂ部分（採光部）１１ｆが例えば４５°にカットしてあり端部角度θ_４が４５°で設定し、プリズムレンズ効果を有し、導光板１１ｃの厚い方に屈折光６ｂ・・・が曲折する作用をする。本発明による導光板積層発電部１１は広角度から採光を可能にし、集束機能を高める。

図４（ｂ）に示す導光板積層発電部１１の一つの組の構成は第１層としての絶縁しゃ断板１１ｇと、第２層としての太陽電池パネル１１ｈと、第３層としての導光板１１iと、第４層としての太陽電池パネル１１ｊと、第５層としての絶縁しゃ断板１１ｋとでなる。そして、図４（ｂ）に示すものは第３層（中間層）としての導光板１１ｉはエッヂ部分１１ｍすなわち、反射部１０から太陽光６ａを採光するエッジ部分１１ｍの端部角度θ_５が上向きに３０°ないし６０°に設定し、特に４５°が好適である。

次に、前述した図４（ｂ）の構成に於いて、更に詳しく説明すれば、図４（ｂ）に示すものは、第３層（中間層）としての導光板１１ｉはエッヂ部分１１ｍ、すなわち反射部１０から太陽光６ａ、屈折光６ｂを採光する部分１１ｍの端部角度θ_５が上向に３０°ないし６０°であり、特に、４５°が好適である。このように構成したので積層状態や屈折光６ｂの反射状態によって広角からの採光とは異なる水平採光に近似させることが可能にでき、導光板１１ｃは上下に配置している太陽電池パネル１１ｈ、１１ｊに有効に導光させ、効率よく発電機能や蓄電量を向上させる。上記の端部角度θ_５の設定基準は当該導光板積層発電部１１の積層高さや幅長によって決定される。

ここで、図４（ｂ）に示す導光板積層発電部１１に於ける一つの導光板積層発電部１１の一つの組を構成した拡大図を示す図５（ｂ）についてその作用を説明すれば、前記反射部１０から入光した屈折光６ｂ・・・は、導光板１１ｉのエッヂ部分（採光部）１１ｍが例えば４５°にカットしてあり端部角度θ_５が−４５°に設定し、プリズムレンズ効果を有し、導光板１１ｉの厚い方に屈折光６ｂ・・・が曲折する作用をする。本発明による導光板積層発電部１１は水平角度から採光を可能にし、集束機能を高める。

図６に於いて１２は接続箱であり、前記導光板積層発電部１１や発電ダクト１１Ａを支持するケースであり、次段のチャージコントローラー１３に送信するための制御・信号線や電力ケーブルを内蔵しており、前記太陽光自動追尾採光部８を制御する機能を有している。そして、屋外の大地や屋内にも設置可能である。

図６に於いてチャージコントローラー１３は例えば複数個のＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、バッテリー１４を介してパワーコンディショナー１５に接続されている。該パワーコンディショナー１５は例えばインバータ回路、制御回路、検出回路、電源回路等を内蔵しており、直流を交流に変換し、商用電源１６として出力する。すなわちバッテリー１４に蓄電された直流を家電や一般電源として使用できるように交流１００（Ｖ）ないし２４０（Ｖ）の商用電源１６に変換する。そして、蓄電量が少ない場合、商用電源１６への切換え供給する。また蓄電量が多い場合、電力の余剰分があれば売電する。

尚、前記チャージコントローラー１３、パワーコンディショナー１５は一体型に構成し、部材の簡素化を実現できる。

上述の説明した本発明に係る太陽光発電・蓄電装置に於いて、その太陽光の処理状況をフローチャートに示せば前記図６に示すとおりであり、全体の構成部材は発電量が増大するため従来技術に比べ小型軽量であり、屋外のみならず屋内にも小スペースの場所で設置可能である。図中の番号、符号は上述した構成と同一であり、その説明を省略する。

次に、本発明に係る太陽光発電・蓄電装置の実施例について詳細に説明する。
図７（ａ）（ｂ）は実施例１、２を示すもので（ａ）は第１実施例、（ｂ）は第２実施例である。図１のＡ部に備えた導光板積層発電部１１の実施例を示している。本実施例の特徴は特に導光板積層発電部１１の一つの組毎その下に例えば、５ないし２０（ｍｍ）程度のユニット間隔Ｗ_３を有した導光板積層発電部１１である。そしてこの構成はいずれも３つの組で成立する。上部に配置した導光板１１ｃ、１１ｉの下面に順次太陽電池パネル１１ｄ、１１ｊ絶縁しゃ断板１１ｅ、１１ｋを積層配置する。導光板１１１１ｃ、１１ｉはエッヂ部分１１ｑ、１１ｒすなわち、反射部１０から太陽光６や屈折光６ｂを採光する部分１１ｊ、１１ｑの角度θ_４、θ_５が４５°、−４５°に設定されている。

図４（ａ）（ｂ）の構成に比較し採光する太陽光量が少ないとき、上記エッヂ部分１１ｑ、１１ｒから採光される太陽光６ａ、屈折光６ｂに追加して導光板１１ｃ、１１ｉの表面にも太陽光６ａ、屈折光６ｂを受ける構成とした。これにより太陽電池パネル１１ｄ、１１ｊの面積や数量を１／２に削減できその発電量を少なくとも７０％に大幅に向上させることができた。また、エッヂ部分１１ｑ、１１ｒが形成されてない平板形状に比べ広角からの採光を可能にでき、導光板１１ｃ、１１ｉの下側に配置している太陽電池パネル１１ｄ、１１ｊに有効に導光させ、効率よく発電機能や蓄電量を向上させるという効果がある。尚、図中、導光板１１ｃ、１１ｉの下面にドットパターン印刷１１ｎ、１１ｐを導光板の数に応じて形成してもよい。

本発明は太陽光発電・蓄電装置であって、屋内、屋外を問わず、占有地が狭い場所にも設置可能であり小規模の電力装置として広く利用することができ産業の発達に寄与する。

６ 太陽光
６ａ 太陽光
６ｂ 屈折光
７ 太陽光波長変換部
８ 太陽光自動追尾採光部
８ａ 太陽光反射フィン
８ｂ 駆動部材
９ 太陽光導光ダクト部
１０ 反射部
１１ 導光板積層発電部
１１Ａ 発電ダクト
１１ａ 絶縁しゃ断板
１１ｂ 太陽電池パネル
１１ｃ 導光板
１１ｄ 太陽電池パネル
１１ｅ 絶縁しゃ断板
１１ｆ エッヂ部分
１１ｇ 絶縁しゃ断板
１１ｈ 太陽電池パネル
１１ｉ 導光板
１１ｊ 太陽電池パネル
１１ｋ 絶縁しゃ断板
１１ｍ エッヂ部分
１１ｎ ドットパターン印刷
１１ｐ ドットパターン印刷
１１ｑ エッヂ部分
１１ｒ エッヂ部分
１２ 接続箱
１３ チャージコントローラー
１４ バッテリー
１５ パワーコンディショナー
１６ 商用電源

Claims (8)

1. 太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は絶縁しゃ断板、太陽電池パネル、導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組を複数個重設してなることを特徴とする太陽光発電・蓄電装置。
2. 前記太陽光波長変換部は湾曲ドーム状であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置。
3. 前記太陽光自動追尾採光部は太陽光の入光高度で制御する駆動部材と、該駆動部材で角度を適合させる太陽光反射フィンとでなることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置。
4. 前記太陽光導光ダクト部は上端採光縁の幅長Ｗ_１、高さＨ及び下端縁の幅長Ｗ_２とすれば、Ｗ_１＝１、Ｈ＝１、Ｗ_２＝０．３ないし０．５の比率であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置。
5. 前記反射部は略三角形状で構成され一つの内角θ_３が５０°ないし７０°の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置。
6. 前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電・蓄電装置。
7. 太陽光を入光する太陽光波長変換部と、該太陽光波長変換部の底部に装着しかつ太陽光の入光高度に適合させて該太陽光を垂直方向に進行・制御する太陽光自動追尾採光部と、該太陽光自動追尾採光部の下側に装着されかつ略錐形状でなる太陽光導光ダクト部と、該太陽光導光ダクト部の下端縁に装着された発電ダクト内に配置されかつ太陽光導光ダクト部から入光した太陽光を反射・集束する反射部と、該反射部により集光された太陽光を蓄電・発電する導光板積層発電部とでなり、該導光板積層発電部は導光板、太陽電池パネル及び絶縁しゃ断板を重層して一つの導光板積層発電部の組を構成し、該一つの導光板積層発電部の組をユニット間隔を置いて複数個設定してなることを特徴とする太陽光発電・蓄電装置。
8. 前記導光板積層発電部に備えた導光板の端部角度θ_４、θ_５が下向き又は上向きに３０°ないし６０°に設定されたことを特徴とする請求項７記載の太陽光発電・蓄電装置。