特許 5669934 ソーラパネル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5669934

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】ソーラパネル装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20060101AFI20150129BHJP

   F21S 9/03 20060101ALI20150129BHJP

   F21V 3/04 20060101ALI20150129BHJP

   F21Y 101/02 20060101ALN20150129BHJP

   F21Y 103/00 20060101ALN20150129BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 231

   F21S9/03

   F21V3/04 300

   F21Y101:02

   F21Y103:00

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-513947(P2013-513947)

(86)(22)【出願日】2012年2月2日

(86)【国際出願番号】JP2012052380

(87)【国際公開番号】WO2012153550

(87)【国際公開日】20121115

【審査請求日】2014年3月19日

(31)【優先権主張番号】特願2011-103617(P2011-103617)

(32)【優先日】2011年5月6日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509185099

【氏名又は名称】株式会社日本エナジー研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100091465

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 久夫

(72)【発明者】

【氏名】小野 佳子

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１３５２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７０９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０９８６９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１２／００８１９４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｓ ９／０３

Ｆ２１Ｖ ３／０４

Ｆ２１Ｙ １０１／０２

Ｆ２１Ｙ １０３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
横幅方向に上記ランプ管（１４）の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の円弧長さを有する断面円弧帯状をなし、上記ランプ管（１４）背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（１１）と、
上記ソーラパネル（１１）の起電力を取り出す通電線（１２）と、
上記ランプ管（１４）の低温領域（Ｌ）の長手方向の長さ以上で上記ランプ管（１４）の長手方向全長以下の範囲内の長さを有する筒状をなし、その内面又は外面に上記ソーラパネル（１１）が長手方向に貼付けられ、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって上記ランプ管（１４）に被せられ、上記ソーラパネル（１１）の受光面が上記ランプ管（１４）の表面に接触し又は上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネル（１１）を保持し、複数の微小突起が形成され、上記ランプ管（１４）両側の高温領域（Ｈ）からの光が微小突起によって乱反射されるようになっている筒状ベース（１３）と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項2】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状
蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
平板帯状をなす複数の単位ソーラパネル（２１Ａ）を横幅方向に上記ランプ管（１４）の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の寸法に並べ隣接する単位ソーラパネル（２１Ａ）の側縁を折畳み可能かつ展開可能に連結して構成され、上記ランプ管（１４）背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（２１）と、
上記ソーラパネル（２１）の起電力を取り出す通電線（２２）と、
筒状をなし、その内面又は外面に、折畳み状態から展開して断面多角形状の連続した複数の辺に変形された上記複数の単位ソーラパネル（２１Ａ）が長手方向に貼付けられ、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって上記ランプ管（１４）に被せられ、上記単位ソーラパネル（２１Ａ）の受光面の一部が上記ランプ管（１４）の表面に接触し受光面の残部が上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるか又は上記単位ソーラパネル（２１Ａ）の受光面が上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネル（２１）を保持する筒状ベース（２３）と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項3】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取り付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
帯状をなす複数の単位ソーラパネル（３１Ａ）から構成され、上記ランプ管（１４）背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（３１）と、
上記ソーラパネル（３１）の起電力を取り出す通電線（３２）と、
上記ランプ管（１４）の低温領域（Ｌ）の長手方向の長さ以上で上記ランプ管（１４）の長手方向全長以下の範囲内の長さを有する筒状をなし、その内面又は外面の上記ランプ管（１４）の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の横幅内に、長手方向に延びる上記複数の単位ソーラパネル（３１Ａ）が横幅方向に並べられて貼付けられ、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって上記ランプ管（１４）に被せられ、上記単位ソーラパネル（３１Ａ）の受光面の一部が上記ランプ管（１４）の表面に接触し受光面の残部が上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるか又は上記単位ソーラパネル（３１Ａ）の受光面が上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネル（３１）を保持し、複数の微小突起が形成され、上記ランプ管（１４）両側の高温領域（Ｈ）からの光が微小突起によって乱反射されるようになっている筒状ベース（３３）と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項4】

上記筒状ベース（１３、２３、３３）のうち、少なくとも上記ランプ管（１４）の断
面下半部の面と対面する部分が透明又は半透明である請求項１記載のソーラパネル装置。

【請求項5】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
帯状のフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、円筒状に曲成されて粘着テープ又は治具によって保持され、上記ランプ管（１４）表面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（４１）と、
円筒状又は楕円筒状をなし、その内面又は外面に上記ソーラパネル（４１）が長手方向に貼付けられ、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって上記ランプ管（１４）に被せられ、上記ソーラパネル（４１）の受光面が上記ランプ管（１４）の表面に接触し又は上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネル（４１）を保持する筒状ベース（４３）と、
該ソーラパネル（４１）の起電力を取り出す通電線（４２）と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項6】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状
蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
帯状のフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、円筒状又は楕円筒状に曲成されて粘着テープ又は治具によって保持され、上記ランプ管（１４）に外挿され、その受光面が上記ランプ管（１４）の表面に接触し又は上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ランプ管（１４）に被せられ、上記ランプ管（１４）からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（６１）と、
該ソーラパネル（６１）の起電力を取り出す通電線と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項7】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
平板帯状のソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載した複数の単位ソーラパネルを折畳み可能かつ展開可能に連結して構成され、複数の単位ソーラパネルが多角筒状に展開されて粘着テープ又は治具によって保持され、上記ランプ管（１４）表面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（５１）と、
円筒状又は楕円筒状をなし、その内面又は外面に上記ソーラパネル（５１）が長手方向に貼付けられ、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって上記ランプ管（１４）に被せられ、上記ソーラパネル（５１）の受光面が上記ランプ管（１４）の表面に接触し又は上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネル（５１）を保持する筒状ベース（５３）と、
該ソーラパネル（５１）の起電力を取り出す通電線と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【請求項8】

両側の高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、
平板帯状のソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載した複数の単位ソーラパネルを折畳み可能かつ展開可能に連結して構成され、複数の単位ソーラパネルが多角筒状に展開されて粘着テープ又は治具によって保持され、上記ランプ管（１４）に外挿されることによって、その受光面が上記ランプ管（１４）の表面に接触し又は上記ランプ管（１４）の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ランプ管（１４）に被せられ、上記ランプ管（１４）からの光を受光して起電力を発生するソーラパネル（７１）と、
該ソーラパネル（７１）の起電力を取り出す通電線と、
を備えたことを特徴とするソーラパネル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はソーラパネル装置に関し、特に既設の蛍光灯やＬＥＤ灯に簡単に取付けて発電ランプを構成できるようにした装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光灯のランプ管背後のリフレクタにソーラパネルを取付け、蛍光灯からの光をソーラパネルで受け、ソーラパネルの起電力でコンデンサや充電池を充電し、蛍光灯器具のスイッチがＯＦＦされたとき、あるいは蛍光灯器具が消灯したときにコンデンサや充電池から非常灯や誘導灯に通電して点灯させ、電気エネルギーの有効利用を図ることが提案されている（特許文献１、特許文献２）。

【0003】

また、最近の電子技術の飛躍的な発展に伴い、消電力・高輝度のＬＥＤが実用化され、蛍光灯に置き換えてＬＥＤ灯ランプを採用することが行われている（特許文献３、特許文献４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１３５２０６号公報

【特許文献2】実用新案登録第３１４６８９４号公報

【特許文献3】特開２００７−２５７９２８号公報

【特許文献4】特開２０１０−２７２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１、２記載の装置では蛍光灯とソーラパネルとの間に１５ｍｍ以上の間隔があいてしまうので、高輝度の蛍光灯を使用しても、又大きな面積のソーラパネルを使用しても、実用的な起電力がほとんど得られていないのが実情であった。

【0006】

これに対し、本件出願人らは、通電によって光を発する直管状又は環状のランプ管と、該ランプ管の長手方向全長以下又は円周方向全長以下で上記ランプ管の低温領域の長手方向全長以上又は円周方向全長以上の範囲内の長さと上記ランプ管の断面外周長さの１／５以上１／２以下の範囲内の横幅を有する断面円弧の帯状をなし、上記ランプ管の背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、該ソーラパネルの受光面に積層され、上記ランプ管の背面に貼り付けられるか又は上記受光面が上記ランプ管の背面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ランプ管の背後に配置される透明耐熱層と、上記ソーラパネルの起電力を取り出す通電線とを備え、照明の電気エネルギーを有効利用して十分な起電力を発生させることができるようにした発電ランプを開発するに至った（ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／５９３６４）。

【0007】

しかしながら、上述の発電ランプはメーカーによって完成品として製造され市場に提供されるものであり、ユーザは発電ランプの完成品を購入し、既設の蛍光灯やＬＥＤ灯と交換しなければならなかった。
そこで、ユーザーが家庭や店舗の既設の蛍光灯やＬＥＤ灯にソーラパネルを簡単に取付けて発電ランプとすることができるようにすると、発電ランプの普及が期待できる。

【0008】

本発明はかかる点に鑑み、既設の蛍光灯やＬＥＤ灯に簡単に取付けて発電ランプを構成できるようにしたソーラパネル装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

そこで、本発明に係るソーラパネル装置は、両側の高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、横幅方向に上記ランプ管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の円弧長さを有する断面円弧帯状をなし、上記ランプ管背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、上記ソーラパネルの起電力を取り出す通電線と、筒状をなし、その内面又は外面に上記ソーラパネルが長手方向に貼付けられ、上記ランプ管に外挿されることによって上記ランプ管に被せられ、上記ソーラパネルの受光面が上記ランプ管の表面に接触し又は上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネルを保持する筒状ベースと、を備えたことを特徴とする。

【0010】

本発明の特徴の１つは断面円弧帯状のソーラパネルを筒状ベースに貼付け、筒状ベースを蛍光灯やＬＥＤ灯のランプ管に被せることによってソーラパネルの受光面の全部又は一部をランプ管に密着させ、あるいはソーラパネルの受光面をランプ管表面から１０ｍｍ以下の距離で対面させるようにした点にある。これにより、ソーラパネルの十分な起電力を確保することができ、筒状ベースを既存の照明灯のランプ管に被せるだけで発電ランプを構成でき、発電ランプの更なる普及が期待される。

【0011】

ソーラパネルの起電力の大きさは光源との間の距離の２乗に反比例する。本発明ではソーラパネルの受光面とランプ管との間の距離は１０ｍｍ以下であり、特許文献１、２に比較して短く、ソーラパネルによって大きな起電力を発生させることができる。

【0012】

ソーラパネルがフィルム基板等のフレキシブル基板を用いて構成される場合、運搬時にはソーラパネルを平坦に展開し、使用時にはソーラパネルを断面円弧状に曲げることができる。しかし、ソーラパネルがソリッド基板、例えばガラス基板、プラスチック基板あるいは金属基板等を用いて構成される場合、ソリッド基板そのものを断面円弧帯状に加工する必要がある。この場合、断面円弧帯状のソーラパネルは梱包すると嵩張り、輸送のコスト高を招来する。

【0013】

そこで、ソリット基板を用いたソーラパネルの場合、複数の平板帯状のソーラパネル（以下、「単位ソーラパネル」という）を横幅方向に並べて折畳み可能かつ展開可能に連結して構成すると、折畳み時にはコンパクトになって運搬が容易である一方、折畳み状態から展開して断面多角形状の連続した複数の辺に変形させると、ソーラパネルの受光面の一部をランプ管の表面に密着させ、受光面の残部をランプ管の表面から１０ｍｍ以下の距離に保持することができる。

【0014】

本発明に係るソーラパネル装置は、両側の高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、平板帯状をなす複数の単位ソーラパネルを横幅方向に上記ランプ管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の寸法に並べ隣接する単位ソーラパネルの側縁を折畳み可能かつ展開可能に連結して構成され、上記ランプ管背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、上記ソーラパネルの起電力を取り出す通電線と、筒状をなし、その内面又は外面に、折畳み状態から展開して断面多角形状の連続した複数の辺に変形させた上記複数の単位ソーラパネルが長手方向に貼付けられ、上記ランプ管に外挿されることによって上記ランプ管に被せられ、上記単位ソーラパネルの受光面の一部が上記ランプ管の表面に接触され受光面の残部が上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるか又は上記単位ソーラパネルの受光面が上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネルを保持する筒状ベースと、を備えたことを特徴とする。

【0015】

ソーラパネルをランプ管に接近させ又は接触させると、ランプ管の発熱によってソーラパネルの温度が上昇し、ソーラパネルの性能が低下して発電の効率が低くなることが懸念される。蛍光灯の場合、フィラメントが設けられた箇所（高温領域）では６５°Ｃ〜７５°Ｃ程度の高温になるが、高温領域の間は３８°Ｃ〜４０°Ｃと比較的低温であり、かかる温度ではソーラパネルの性能はほとんど低下しないことが、本件発明者らの実験によって確認された。

【0016】

本件出願人による先行の国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／５９３６４）の出願時には市販のソーラパネルの耐熱性は十分でないことがあったことから、先行の国際特許出願に係る発明ではソーラパネルの受光面に透明耐熱層、例えば透明耐熱ガラスや透明耐熱プラスチックなどを積層したが、その後、耐熱温度５０°Ｃ以上の耐熱性を有するソーラパネルが実用化され提供されるに至った。そこで、本発明では透明耐熱層については特に記載していないが、耐熱性が懸念される場合には勿論、透明耐熱層をソーラパネルの受光面に設けてもよい。

【0017】

また、ＬＥＤを用いた照明灯が実用化され、蛍光灯に代えてＬＥＤ灯を採用する傾向にある。市販のＬＥＤ灯は下方照明のために、ＬＥＤが下方を指向するように内蔵されているが、最近はＬＥＤ灯の背後に大きな黒い影ができないように、上方を指向するＬＥＤを内蔵したタイプが提案され実用化されており、このようなタイプのＬＥＤ灯のランプ管にソーラパネルを設けることによって本発明の発電ランプを構成することができる。

【0018】

本件発明者らがＬＥＤ灯の温度について測定したところ、ランプ管の全長にわたって４０°Ｃ以下の低温領域であることが確認された。したがって、ＬＥＤ灯の場合にはランプ管の全長が低温領域に構成される。

【0019】

ソーラパネルをランプ管の背後に設ける場合、ソーラパネルで照明の光を十分に受光する必要がある一方、ソーラパネルによって下方照明の明るさが損なわれないようにする必要がある。そこで、断面円弧帯状のソーラパネルの横幅は蛍光灯やＬＥＤ灯などの照明灯ランプ管の断面外周長さの１／５以上１／２以下の範囲内の円弧長さとし、断面多角形状の連続した複数の辺のソーラパネルの場合には平坦に展開したときにランプ管の断面外周長さの１／５以上１／２以下の範囲内の横幅とする。例えば、市販の蛍光灯やＬＥＤ灯の断面外周長さは９．０ｃｍ程度であるので、上述の円弧長さや横幅は２．０ｃｍ以上４．５ｃｍ以下とすることができる。但し、照明打の背後に黒い影ができ、影の領域が広いと違和感を与えるおそれがあるときには、ソーラパネルの円弧長さや横幅はランプ管の断面外周長さの１／３、例えば９．０ｃｍ程度の蛍光灯について使用するときには３．０ｃｍ程度の寸法とするのが好ましい。

【0020】

ソーラパネルには単結晶シリコン型パネル、多結晶シリコン型パネル、薄膜シリコン型パネル、化合物系パネル、色素増感型パネル、有機薄膜型パネル及び量子ドット型パネルといった多種多様なソーラパネルが存在するが、いずれも採用可能である。

【0021】

上記では断面円弧帯状のソーラパネル又は断面多角形状の連続する複数の辺に変型したソーラパネルを筒状ベースの内面又は外面に貼付けるようにしたが、筒状ベースの内面又は外面に複数の帯状ソーラパネルを隙間をあけて並べて貼付けるようにしてもよい。

【0022】

本発明に係るソーラパネル装置は、両側の高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状の蛍光灯のランプ管又は全体が低温領域から構成される直管状のＬＥＤ灯のランプ管に取り付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、帯状をなす複数の単位ソーラパネルから構成され、上記ランプ管背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、上記ソーラパネルの起電力を取り出す通電線と、 内面又は外面の上記ランプ管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の横幅内に、長手方向に延びる上記複数の単位ソーラパネルが横幅方向に並べられて貼付けられ、上記ランプ管に外挿されることによって上記ランプ管に被せられ、上記単位ソーラパネルの受光面の一部が上記ランプ管の表面に接触し受光面の残部が上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるか又は上記単位ソーラパネルの受光面が上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネルを保持する筒状ベースと、を備えたことを特徴とする。

【0023】

また、蛍光灯やＬＥＤ灯を発電ランプとしてのみ利用し、照明に使用しない場合にはソーラパネルでランプ管の全周を覆って起電力を増大させることもできる。

【0024】

本発明に係る発電ランプは、両側の高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状ＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、円筒状又は多角筒状をなし、上記ランプ管表面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、円筒状又は楕円筒状をなし、その内面又は外面に長手方向に貼付けられ、上記ランプ管に外挿されることによって上記ランプ管に被せられ、上記ソーラパネルの受光面が上記ランプ管の表面に接触し又は上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ソーラパネルを保持する筒状ベースと、該ソーラパネルの起電力を取り出す通電線と、を備えたことを特徴とする。

【0025】

単位ソーラパネルはフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載したものでもよく、ソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載したものでもよい。

【0026】

上述の例では筒状ベースを用いてソーラパネルをランプ管に装着するようにしたが、ソーラパネル自体を筒状に製造すると、筒状ベースを用いることなくソーラパネルをランプ管に装着することができる。

【0027】

そこで、本発明に係るソーラパネル装置は、両側の高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状の蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状のＬＥＤ灯のランプ管に取付けられて発電ランプを構成することができるソーラパネル装置であって、内径の円筒状、楕円筒状又は多角筒状をなし、上記ランプ管に外挿されることによって、その受光面が上記ランプ管の表面に接触し又は上記ランプ管の表面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記ランプ管に被せられ、上記ランプ管からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、該ソーラパネルの起電力を取り出す通電線と、を備えたことを特徴とする。

【0028】

円筒状又は楕円筒状のソーラパネルは、帯状のフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成されるソーラパネルを用い、円筒状又は楕円筒状に曲成して粘着テープや治具によって円筒状又は楕円筒状に保持することによって構成することができる。

【0029】

また、ガラス基板やプラスチック基板等のソリッド基板を円筒状又は楕円筒状に成形し、このソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載してソーラパネルを構成するようにしてもよい。

【0030】

また、多角筒状のソーラパネルは、帯状のソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載した単位ソーラパネルを用い、複数の単位ソーラパネルを折畳み可能かつ展開可能に連結し、展開して多角筒状に折り曲げ粘着テープ又は治具によって多角筒状に保持することによって構成することができる。

【0031】

ここで、上記の各発明において、ソーラパネルはランプ管の低温領域の長手方向の長さ以下の長さであってもよいが、大きな起電力を得る上で、ソーラパネルはランプ管の低温領域の長手方向の長さと等しい長さを有するのが好ましい。

【0032】

また、発電ランプを照明にも利用する場合には筒状ベースのうち、少なくともランプ管の断面下半部の面と対面する部分を透明又は半透明とするのが好ましい。

【0033】

本発明における「ランプ管」とは蛍光灯及びＬＥＤ灯の両方のランプ管を含んでいる。発電ランプの起電力はＬＥＤの発光に適用して誘導灯や非常灯、補助照明あるいは主照明に利用することができる。

【0034】

また、ランプ管の低温領域を筒状のソーラパネルで覆う場合、両側の高温領域からの光はそのまま周囲に放射される。本件発明者らの実験によれば両側高温領域からの光は照明灯全体の発光量の約１０％ないし２０％であることが確認された。そこで、光を乱反射するように筒状ベースに工夫する、例えば筒状ベース内面に複数の微小突起を形成して光を乱反射させるようにすると、発電ランプは補助照明に利用することができる。

【0035】

筒状ベースの材料は特に限定されず、例えば軟質や硬質の合成樹脂材料、ガラス材料、金属材料あるいはこれらの組合わせ、例えば筒状ベースの上半部に金属材料、下半部に合成樹脂材料を採用することができる。ソーラパネルを断面円弧の帯状や断面多角形の連続する複数の辺に展開する場合、筒状ベースの下半部は光を透過するように透明又は半透明にして照明が損なわれないようにする必要がある。

【0036】

ソーラパネルの放熱を必要とする場合、ソーラパネルの背面や筒状ベースの背面に放熱性金属箔、例えばアルミニウム箔を貼付けるようにしてもよく、又筒状ベースの背面部分を放熱性の金属シート、例えばアルミニウム製シートで構成するようにしてもよい。

【0037】

最近、可視光を透過する透明ソーラパネルが提案されているが、円筒状、楕円筒状又は多角形筒状のソーラパネルに透明ソーラパネルを採用すると、筒状ソーラパネルを用いた発電ランプを照明灯又は補助照明灯にも活用することができる。

【0038】

また、上述の透明ソーラパネルを断面円弧帯状のソーラパネルや断面多角形状の連続する複数の辺状になすソーラパネルに使用すると、ランプ管背後にも照明の光が透過してランプ管背後が暗くなるのを軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明に係るソーラパネル装置の実施形態を示す概略斜視図である。

【図2】上記実施形態の使用例を示す概略斜視図である。

【図3】図２の要部断面図である。

【図4】第２の実施形態の使用例を示す要部断面図である。

【図5】第３の実施形態を示す概略斜視図である。

【図6】上記実施形態におけるソーラパネルを折畳んだ状態（ａ）、展開した状態（ｂ）及び筒状ベースに貼付ける状態（ｃ）を示す図である。

【図7】上記実施形態の使用例を示す要部断面図である。

【図8】第４の実施形態の使用例を示す要部断面図である。

【図9】第５の実施形態を示す概略斜視図である。

【図10】上記実施形態における使用例を示す要部断面図である。

【図11】第６の実施形態における使用例を示す要部断面図である。

【図12】第７の実施形態を示す概略斜視図である。

【図13】上記実施形態の使用例を示す概略斜視図である。

【図14】上記実施形態を示す要部断面図である。

【図15】第８の実施形態を示す要部断面図である。

【図16】第９の実施形態を示す要部断面図である。

【図17】第１０の実施形態を示す要部断面図である。

【図18】第１１の実施形態を示す要部断面図である。

【図19】上記実施形態を利用した照明器具の１例を示す概略構成図である。

【図20】上記実施形態における蛍光灯ダミー管を示す側面図である。

【図21】上記実施形態におけるＬＥＤ回路の１例を示す回路構成図である。

【図22】発電ランプの起電力を測定する方法を模式的に示す図である。

【図23】他の発電ランプの測定方法を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係るソーラパネル装置の好ましい実施形態を示す。図において、ソーラパネル装置１０は直管状蛍光灯のランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられ、ランプ管１４背面の光を受光して起電力を発生するようになっている。

【0041】

このソーラパネル装置１０は筒状ベース１３内面にソーラパネル１１を接着剤などによって長手方向に貼付けて構成されている。このソーラパネル１１はランプ管１４の低温領域Ｌの長さとほぼ等しい長さ９００ｍｍ、ランプ管１４の断面外周長さの約１／３の円弧長さＷ３０ｍｍの断面円弧帯状をなし、その受光面はランプ管１４の背面に接触した状態に保持され、筒状ベース１３は長さ９００ｍｍ、外径９０ｍｍのランプ管１４が挿入できる内径の筒状となっている。

【0042】

ソーラパネル１１はフィルム基板などの帯状フレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、ソーラパネル１１の起電力は通電線１２によって取り出される一方、ソーラパネル１１は筒状ベース１３の内面に接着剤などによって貼付けられ、断面円弧帯状に湾曲されている。

【0043】

他方、筒状ベース１３は可撓性の２枚の帯状シートの両側縁を相互に熱圧着等によって固着して構成され、２枚の帯状シートはポリエチレン樹脂やポリスチレン樹脂等の軟質樹脂材料を用いて透明又は半透明に製造されている。なお、高い放熱性が要求される場合、筒状ベース１３の上側帯状シートに放熱性のアルミニウム箔を貼付けてもよく、又上側帯状シートのアルミニウム箔に加え、ソーラパネル１１の上面にもアルミニウム箔を貼付けてからソーラパネル１１を筒状ベース１３の内面に貼付けてもよく、又筒状ベース１３の上側帯状シート自体をアルミニウム製シートで構成するようにしてもよい。

【0044】

蛍光灯はランプ管１３両側の口金からほぼ１０ｍｍの部分Ｈが点灯時にフィラメントの発熱によって温度約６８°Ｃ〜７２°Ｃの高温領域Ｈとなっている一方、高温領域Ｈの間は温度約３８〜３９°Ｃの低温領域Ｌとなっている。

【0045】

図４は第２の実施形態を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではソーラパネル１１は筒状ベース１３の外面に接着剤などによって長手方向に貼付けられ、ソーラパネル１１の受光面が蛍光灯ランプ管１３の表面から１０ｍｍ以下の距離になるように筒状ベース１３によって保持されている。

【0046】

図５ないし７は第３の実施形態を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではソーラパネル装置２０は筒状ベース２３の内面に、断面多角形状の連続した三辺に変形された３枚の単位ソーラパネル２１Ａを長手方向に貼付けて構成され、３枚の単位ソーラパネル２１Ａはその受光面の中央がランプ管１４の背面に接触し、受光面の残部がランプ管１４の背面から１０ｍｍ以下の距離になるように筒状ベース２３によって保持されている。

【0047】

単位ソーラパネル２１Ａは平板帯状をなすガラス基板やプラスチック基板などのソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、３枚の単位ソーラパネル２１Ａが横幅方向にランプ管１４の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の寸法Ｗに並べられ、隣接する単位ソーラパネル２１Ａの側縁が樹脂テープ２１Ｂなどによって折畳み可能かつ展開可能に連結されており、こうしてソーラパネル２１が構成され、起電力が通電線２２によって取り出されるようになっている。

【0048】

図８は第４の実施形態を示し、図において図５ないし図７と同一符号は同一又は相当部部を示す。本例ではソーラパネ装置２０は筒状ベース１３の外面に、断面多角形状の連続した三辺に変形された３枚の単位ソーラパネル２１Ａを長手方向に貼付けて構成され、３枚の単位ソーラパネル２１Ａは横幅方向にランプ管１４の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の寸法Ｗに並べられ、隣接する単位ソーラパネル２１Ａの側縁が樹脂テープ２１Ｂなどによって折畳み可能かつ展開可能に連結され、こうしてソーラパネル２１が構成され、単位ソーラパネル２１Ａはその受光面がランプ管１４の背面から１０ｍｍ以下の距離、具体的には筒状ベース２３の厚みだけ離れた距離になるように筒状ベース２３によって保持されている。

【0049】

図９及び図１０は第５の実施形態を示し、図において図１ないし図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではソーラパネル３１は３枚の平板帯状の単位ソーラパネル３１Ａによって構成され、筒状ベース１３の内面のランプ管１４の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の横幅Ｗ内には、３枚の単位ソーラパネル３１Ａが間隔をあけかつ長手方向に延びて並べられ、接着剤などによって貼付けられてソーラパネル装置３０が構成され、各単位ソーラパネル３１Ａの起電力が通電線３２によって取り出されている。

【0050】

単位ソーラパネル３１Ａはフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、単位ソーラパネル３１Ａは受光面がランプ管１４の背面に接触するように筒状ベース３３によって保持されている。なお、単位ソーラパネル３１Ａとソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載したものでもよく、この場合には単位ソーラパネル３１Ａの中央がランプ管１４の背面に接触し、受光面の残部がランプ管１４の背面から１０ｍｍ以下の距離になるように筒状ベース３３によって保持される。

【0051】

図１１は第６の実施形態を示し、図において図９及び図１０と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では筒状ベース３３の外面のランプ管１４の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の横幅Ｗ内に、３枚の単位ソーラパネル３１Ａが間隔をあけて並べられ、接着剤などによって長手方向に貼付けてソーラパネル装置３０が構成され、単位ソーラパネル３１Ａはその受光面がランプ管１４の背面から１０ｍｍ以下の距離、具体的には筒状ベース３３の厚みだけ離れた距離になるように筒状ベース３３によって保持されている。

【0052】

図１２ないし図１４は第７の実施形態を示す。本例のソーラパネル装置４０では筒状ベース４３の内面に、蛍光灯ランプ管１４に外挿され得る内径の円筒状のソーラパネル４１が接着剤などによって貼付けられ、ソーラパネル４１はフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、起電力が通電線４２によって取り出される。筒状ベース４３は可撓性の１枚の帯状シートの両側縁を相互に重ね合わせ、熱圧着等によって固着して円筒状に構成され、帯状シートにはポリエチレン樹脂やポリスチレン樹脂等の軟質樹脂材料を用いて透明又は半透明に製造されている。

【0053】

このソーラパネル装置４０はランプ管１４に外挿されてランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられ、ソーラパネル４１はその受光面がランプ管１４の全周の表面に接触するか、又は少しの隙間をあけてランプ管１４の表面に対面するように筒状ベース４３によって保持されている。

【0054】

なお、ランプ管１４は両端の高温領域Ｈの光が下方照明に利用されるが、ランプ管１４の明るさは通常のランプ管１４の１０％程度である。また、必要に応じて、筒状ベース４３の両側部分に複数の微小突起を分散して形成して光を乱反射させ、ランプ管１４の全体がぼんやりと光るようにすることもできる。

【0055】

図１５は第８の実施形態を示し、図において図１２ないし図１４と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では円筒状に構成された筒状ベース４３の外面にほぼ円筒状のソーラパネル４１の受光面が重ねられて接着剤などによって貼付けられている。ソーラパネル４１はフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成されている。このソーラパネル装置４０はランプ管１４に外挿されてランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられ、ソーラパネル４１はその受光面がランプ管１４の全周の表面から１０ｍｍ以下の距離、具体的には筒状ベース４３の厚みだけ距離をあけてランプ管１４の表面に対面するように筒状ベース４３によって保持されている。

【0056】

図１６は第９の実施形態を示す。本例のソーラパネル装置５０では筒状ベース５３の外面に、断面多角形状のソーラパネル５１が接着剤などによって貼付けられ、ソーラパネル５１は複数の単位ソーラパネル５１Ａを多角形状に変形して構成されている。単位ソーラパネルは平板帯状のソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、単位ソーラパネル５１Ａが横幅方向に並べられ、隣接する単位ソーラパネル５１Ａの側縁が樹脂テープ２１Ｂによって折畳み可能かつ展開可能に連結され、多角形に変形されて隣接する側縁が樹脂テープ２１Ｂによって連結されることによって断面多角形状に保持されている。

【0057】

このソーラパネル装置５０はランプ管１４に外挿されてランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられ、ソーラパネル５１はその受光面がランプ管１４の全周の表面から１０ｍｍ以下の距離をあけてランプ管１４の表面に対面するように筒状ベース５３によって保持されている。

【0058】

図１７は第１０の実施形態を示す。本例では蛍光灯ガラス管１４の外側に円筒状のソーラパネル６１が外挿されてランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられている。ソーラパネル６１はフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、円筒状に曲成されて隣接する側縁が樹脂テープ６１Ｂによって連結されて円筒状に構成されており、このようにソーラパネル６１自体を円筒状に形成することによって、筒状ベースを用いることなく発電ランプを構成することができる。

【0059】

図１８は第１１の実施形態を示す。本例では蛍光灯ガラス管１４の外側に断面多角形状のソーラパネル７１が外挿されてランプ管１４の低温領域Ｌのほぼ全長にわたって被せられている。ソーラパネル７１は複数枚の単位ソーラパネル７１Ａによって構成され、単位ソーラパネル７１Ａは平板帯状のソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、単位ソーラパネル７１Ａが横幅方向に並べられ、隣接する単位ソーラパネル７１Ａの側縁が樹脂テープ７１Ｂによって折畳み可能かつ展開可能に連結され、多角形に変形されて隣接する側縁が樹脂テープ７１Ｂによって連結されることによって、単位ソーラパネル７１Ａの受光面の中央がガラス管１４の表面に接触し受光面の残部がガラス管１４の表面から１０ｍｍ以下の距離になるような寸法の断面多角形状に保持されている。

【0060】

ここで、照明器具は例えば図１９に示されるように構成されている。安定器、例えばインバータ形安定器１３２は電源スイッチ１３１によってＯＮ・ＯＦＦ操作され、商用電源１３０の交流電圧を入力とし所定の高周波電圧が出力されるようになっている。

【0061】

このインバータ形安定器１３２の出力端には２つの通電回路１３３Ａ、１３３Ｂが出力端に対して直列にかつ相互に直列に接続され、両通電回路１３３Ａ、１３３Ｂには蛍光灯１３４Ａ、１３４Ｂ又は蛍光灯１３４Ａと蛍光灯ダミー管１３５が接続され、蛍光灯１３４Ａの低温領域Ｌには本発明に係るソーラパネル装置、例えばソーラパネル装置１０が被せられて第１の発電ランプを構成し、蛍光灯１３４Ｂの低温領域Ｌには本発明に係るソーラパネル装置、例えばソーラパネル装置４０が被せられて第２の発電ランプを構成している。

【0062】

蛍光灯ダミー管１３５は図２０に示されるように、耐熱プラスチック製の管１３５Ｄの両端に口金１３５Ｃを固定し、口金１３５Ｃの間を導体で接続し、導体中に所定の抵抗成分のインダクタ１３５Ａ及びヒューズ１３５Ｂを接続して構成されている。

【0063】

蛍光灯ダミー管１３５の下面にはＬＥＤ回路１５０が複数のＣ字状クリップ１４０によって取付けられ、ＬＥＤ回路１５０は図２１に示されるように抵抗１５１と複数のＬＥＤ１５２を直列接続しその回路を２つ相互に並列に接続して構成され、蛍光灯１３４Ａ、１３４Ｂのランプ発電を電源として点灯され、これによって蛍光灯ダミー管１３５を照明に利用できるようにしている。

【0064】

本件発明者らは発電ランプの発電能力を測定し、太陽光発電の場合と比較した。測定には図２２に示されるようなソーラパネル２００を使用した。このソーラパネル２００は幅３０ｍｍ、長さ９５０ｍｍの断面平板状の帯状をなしている。また、２灯用電子安定器Ｈｆ３２Ｗランプの１灯を使用し、その背面に対しソーラパネル２００の中央で接触させ、両端がランプ管２１０の背面から１０ｍｍ以下の距離Ｌ１となるようにセットした。

【0065】

測定には日置電圧電流計を使用し、ソーラパネル２００の出力端子に２０ＫΩの抵抗を４個並列に接続して電流及び電圧を測定した。太陽光発電の測定は、同じソーラパネル２００を使用し、２０１１年３月２４日午後２時の晴天時における直射日光をソーラパネル２００で受光してソーラパネル２００の電圧及び電流を測定した。

【0066】

ランプ発電の場合、４２．７Ｖ、８．７ｍＡで、１時間当たりの発電量は３７１ｍＷであった。これに対し、太陽光発電の場合には６０Ｖ、１２ｍＡで、１時間当たりの発電量は７２０ｍＷであった。ランプ発電の場合には１年を通して同一の条件であるのに対し、太陽光発電の場合には１年のうち、少なくとも１／２は曇り又は雨天であり、それを考慮すると、1 時間当たり３６０ｍＷの発電量と想定することができる。

【0067】

さらに、ランプ発電の場合には２４時間を通して同一の条件であるのに対し、太陽光発電の場合には太陽の位置が時間の経過によって変化し、ソーラパネル２００への光の入射角度が変化し、平均の発電効率はほぼ７０％になると考えられ、1 時間当たり２５２ｍＷの発電量と計算することができる。

【0068】

さらにまた、ランプ発電の場合には蛍光灯を２４時間点灯させると、２４時間発電でき、１日当たり発電量は８９０４ｍＷであるのに対し、太陽光発電の場合には日照時間の年間平均は８時間であり、１日当たりの発電量は２０１６ｍＷとなる。

【0069】

以上のことから、ランプ発電は多数の蛍光灯やＬＥＤ灯を利用してソーラパネルの十分な面積を確保することができれば、太陽光発電よりも発電効率の優れた方式であることが確認できる。

【0070】

また、本件発明者らは図２３に示されるような３枚のソーラパネル２２０を使用して発電ランプの発電能力を測定した。なお、ソーラパネル２２０は幅が２０ｍｍである以外、図２２のソーラパネル２００と同様の特性である。測定の結果、図２３のソーラパネル２２０は図２２のソーラパネル２００に比較して５倍以上の発電能力があることが確認された。３枚のソーラパネル２２０とランプ管２１０の距離が小さくなり、ソーラパネル全体の受光面の大きさも図２２のソーラパネルの２倍であることを考慮しても、性能を大幅にアップできることが確認された。

【0071】

なお、上記では第１、第２の発電ランプの起電力を蛍光灯ダミー管１３５の照明に利用したが、ＬＥＤ回路１５０を他の箇所に設けて主照明に活用することもできる。

【符号の説明】

【0072】

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ ソーラパネル装置
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ ソーラパネル
２１Ａ、３１Ａ、５１Ａ、７１Ａ 単位ソーラパネル
１２、２２，３２、４２ 通電線
１４ ランプ管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】