JP2002136193A - ハイブリッド発電装置 - Google Patents
ハイブリッド発電装置Info
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- JP2002136193A JP2002136193A JP2000366240A JP2000366240A JP2002136193A JP 2002136193 A JP2002136193 A JP 2002136193A JP 2000366240 A JP2000366240 A JP 2000366240A JP 2000366240 A JP2000366240 A JP 2000366240A JP 2002136193 A JP2002136193 A JP 2002136193A
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
第一の発電手段と第二の発電手段との間に電圧変換手段
をそなえて電力を合成するように構成することで、発電
機出力電圧を３０ｖ以下の安全な低電圧にし、また、電
圧変換手段の出力電圧を直流電圧にし、第二の発電機の
発電量に応じて変化するように構成したことでパワーコ
ンディショナーや、連系保護装置などの機器を共通化す
ることが可能となったために機器の稼働率を大幅に高め
ることが可能となる。 【課題】人力発電機等の発電機と太陽光発電システムを
ハイブリッドし人力発電機出力電圧の出力電圧を３０ｖ
以下の安全な電圧にすること。 【解決手段】第一の発電手段と第二の発電手段である人
力発電機などの発電機との間に電圧変換手段をそなえて
電力を合成するように構成する。第二の発電機出力電圧
を３０ｖ以下の安全な低電圧にする。また、電圧変換手
段の出力電圧を直流電圧にし、人力発電機の発電量に応
じて変化するように構成した。
をそなえて電力を合成するように構成することで、発電
機出力電圧を３０ｖ以下の安全な低電圧にし、また、電
圧変換手段の出力電圧を直流電圧にし、第二の発電機の
発電量に応じて変化するように構成したことでパワーコ
ンディショナーや、連系保護装置などの機器を共通化す
ることが可能となったために機器の稼働率を大幅に高め
ることが可能となる。 【課題】人力発電機等の発電機と太陽光発電システムを
ハイブリッドし人力発電機出力電圧の出力電圧を３０ｖ
以下の安全な電圧にすること。 【解決手段】第一の発電手段と第二の発電手段である人
力発電機などの発電機との間に電圧変換手段をそなえて
電力を合成するように構成する。第二の発電機出力電圧
を３０ｖ以下の安全な低電圧にする。また、電圧変換手
段の出力電圧を直流電圧にし、人力発電機の発電量に応
じて変化するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電、風力
発電、等の自然エネルギーを用いた発電手段と人力発電
装置とを合成して系統連系システムを構成する装置に適
した技術に関するものである。
発電、等の自然エネルギーを用いた発電手段と人力発電
装置とを合成して系統連系システムを構成する装置に適
した技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から太陽光発電システムや、風力発
電システムとその他の発電手段とをハイブリッドした系
統連系システムなどが実用化されている。発電手段は、
風力発電機以外にも燃料電池、小型水力発電機、人力発
電機など発電デバイスは、実用化されている。これらの
発電機をハイブリッドするためには、必ず主となる発電
機の仕様に従発電機の出力を合わせておく必要がある。
また、電力系統と連系するシステムでは独立した連係保
護装置が必要となっていた。さらに人間の力で電力を発
生させる装置は自転車の発電機や、手回し充電器等が独
立したシステムとして実用に供されていたがハイブリッ
ド発電システムとして組み合わされたことはなかった。
電システムとその他の発電手段とをハイブリッドした系
統連系システムなどが実用化されている。発電手段は、
風力発電機以外にも燃料電池、小型水力発電機、人力発
電機など発電デバイスは、実用化されている。これらの
発電機をハイブリッドするためには、必ず主となる発電
機の仕様に従発電機の出力を合わせておく必要がある。
また、電力系統と連系するシステムでは独立した連係保
護装置が必要となっていた。さらに人間の力で電力を発
生させる装置は自転車の発電機や、手回し充電器等が独
立したシステムとして実用に供されていたがハイブリッ
ド発電システムとして組み合わされたことはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以下に従来のハイブリ
ッド発電システムと本発明の実施形態例を示しつつ、従
来の問題点について説明する。従来から行われているハ
イブリッド発電システムでは、主となる発電機仕様に従
となる発電機システムが交流回路で連系している構成が
一般的である。しかし、人力発電機等の小型発電機で
は、直流発電機や、自転車の発電機のように周波数や、
電圧が一定していないものが一般的である。また、人力
発電機と系統との間を主発電機と同じ高い電圧のままケ
ーブル接続する事は安全上好ましいことではない。従
来、ハイブリッド発電システムと呼ばれるものは、単に
同一敷地内に個別に異なった発電手段を複数以上設置し
共通の受電系統に連系したものや、連係保護装置を共通
に使用しているのがほとんどだった。一方、人力を使い
発電を行う装置は独立したシステムとしては実用に供さ
れていたが連系システムとしてシステムを構築する場合
に必要な保護装置が全体のシステムコストにかかる比率
が非常に大きく実用にならなかった。一方、太陽光発電
システムや、風力発電システムは、システムの稼働率が
きわめて低いことが問題と指摘されている。これは、太
陽光発電システムの場合、原理的に夜間の発電は出来な
い、風力発電システムも同様に、風が吹かないときはシ
ステムが稼働していないことになる。このためにシステ
ムの機器稼働率は低いものとなっていた。一方、健康器
具の中には、ランニングを模擬したり、往復、反復運動
を行う器具があり人体に適度な負荷を与えることで運動
を模擬している。これらの器具のなかには、人力エネル
ギーを回転運動に変えをそれを単に摩擦で消費する構成
の器具がほとんどである。この器具に発電機を装着する
事で従来摩擦熱として無駄に消費されていた人力エネル
ギーを電気エネルギーとして活用することが出来る。し
かし、健康器具の発電出力を前述の様に系統連系システ
ムとして構築する場合は、出力の如何に関わらず連系保
護装置が必要になることから従来からこのようなシステ
ムは商品化されていなかった。また、健康器具が設置さ
れる場所は、管理されたスポーツクラブのような特定の
場所ではなく、体育館や、温泉の脱衣所、個人住宅など
にも設置される場合が想定される。このとき発電出力の
電圧が３０ｖ以上となり屋内配線を必要とするような場
合は、電気工事士法の規定に沿った電気工事が必要とな
ってしまうなど設置工事コストがかさむなどの問題や、
銭湯、温泉の脱衣場、個人住宅などでの使用に際し高電
圧出力は、安全上も好ましくないなど、実現されていな
かった。
ッド発電システムと本発明の実施形態例を示しつつ、従
来の問題点について説明する。従来から行われているハ
イブリッド発電システムでは、主となる発電機仕様に従
となる発電機システムが交流回路で連系している構成が
一般的である。しかし、人力発電機等の小型発電機で
は、直流発電機や、自転車の発電機のように周波数や、
電圧が一定していないものが一般的である。また、人力
発電機と系統との間を主発電機と同じ高い電圧のままケ
ーブル接続する事は安全上好ましいことではない。従
来、ハイブリッド発電システムと呼ばれるものは、単に
同一敷地内に個別に異なった発電手段を複数以上設置し
共通の受電系統に連系したものや、連係保護装置を共通
に使用しているのがほとんどだった。一方、人力を使い
発電を行う装置は独立したシステムとしては実用に供さ
れていたが連系システムとしてシステムを構築する場合
に必要な保護装置が全体のシステムコストにかかる比率
が非常に大きく実用にならなかった。一方、太陽光発電
システムや、風力発電システムは、システムの稼働率が
きわめて低いことが問題と指摘されている。これは、太
陽光発電システムの場合、原理的に夜間の発電は出来な
い、風力発電システムも同様に、風が吹かないときはシ
ステムが稼働していないことになる。このためにシステ
ムの機器稼働率は低いものとなっていた。一方、健康器
具の中には、ランニングを模擬したり、往復、反復運動
を行う器具があり人体に適度な負荷を与えることで運動
を模擬している。これらの器具のなかには、人力エネル
ギーを回転運動に変えをそれを単に摩擦で消費する構成
の器具がほとんどである。この器具に発電機を装着する
事で従来摩擦熱として無駄に消費されていた人力エネル
ギーを電気エネルギーとして活用することが出来る。し
かし、健康器具の発電出力を前述の様に系統連系システ
ムとして構築する場合は、出力の如何に関わらず連系保
護装置が必要になることから従来からこのようなシステ
ムは商品化されていなかった。また、健康器具が設置さ
れる場所は、管理されたスポーツクラブのような特定の
場所ではなく、体育館や、温泉の脱衣所、個人住宅など
にも設置される場合が想定される。このとき発電出力の
電圧が３０ｖ以上となり屋内配線を必要とするような場
合は、電気工事士法の規定に沿った電気工事が必要とな
ってしまうなど設置工事コストがかさむなどの問題や、
銭湯、温泉の脱衣場、個人住宅などでの使用に際し高電
圧出力は、安全上も好ましくないなど、実現されていな
かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは、太
陽光発電システムなどの第一の発電手段と第二の発電手
段である人力発電機などの発電機との間に電圧変換手段
をそなえて電力を合成するように構成し、人力発電機出
力電圧を３０ｖ以下にした。また、太陽光発電システム
の連系保護装置を共通化する事でシステム全体のコスト
を大幅に削減した。また、太陽光発電システムを第一の
発電手段とした場合には、電圧変換手段の出力電圧を直
流電圧にし、人力発電機の発電量に応じて変化するよう
に構成したことでパワーコンディショナーや、連系保護
装置などの機器を共通化することが可能となり機器の稼
働率を高めることが可能となった。
陽光発電システムなどの第一の発電手段と第二の発電手
段である人力発電機などの発電機との間に電圧変換手段
をそなえて電力を合成するように構成し、人力発電機出
力電圧を３０ｖ以下にした。また、太陽光発電システム
の連系保護装置を共通化する事でシステム全体のコスト
を大幅に削減した。また、太陽光発電システムを第一の
発電手段とした場合には、電圧変換手段の出力電圧を直
流電圧にし、人力発電機の発電量に応じて変化するよう
に構成したことでパワーコンディショナーや、連系保護
装置などの機器を共通化することが可能となり機器の稼
働率を高めることが可能となった。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施例を図１を用
いて説明する。太陽電池を用いた第一の発電機１は、逆
流防止ダイオード１１を通り直流を系統に連系するため
のパワーコンディショナー２に接続されている。太陽電
池で発電された電力は、負荷３に供給されるとともに電
力系統４に逆潮流され買電される。また、第二の発電機
６は、家庭や、室内でも運動や、筋力トレーニングを行
うことが可能なランニングマシンや、サイクリングマシ
ンに取り付けた人力発電機で人力で発電機を回す構成
（図示せず）になっている。第二の発電機６は、電圧変
換装置７で電圧を昇圧され逆流防止ダイオード１２を経
由して第一の発電機の電力と合成されパワーコンディシ
ョナーに接続されている。
いて説明する。太陽電池を用いた第一の発電機１は、逆
流防止ダイオード１１を通り直流を系統に連系するため
のパワーコンディショナー２に接続されている。太陽電
池で発電された電力は、負荷３に供給されるとともに電
力系統４に逆潮流され買電される。また、第二の発電機
６は、家庭や、室内でも運動や、筋力トレーニングを行
うことが可能なランニングマシンや、サイクリングマシ
ンに取り付けた人力発電機で人力で発電機を回す構成
（図示せず）になっている。第二の発電機６は、電圧変
換装置７で電圧を昇圧され逆流防止ダイオード１２を経
由して第一の発電機の電力と合成されパワーコンディシ
ョナーに接続されている。
【０００６】次に電圧変換装置７の動作、機能構成につ
いてさらに詳しく図２を用いて説明する。電圧変換装置
７は、人力発電機６からケーブルで６１を経由して接続
され電力変換ユニット７１の入力に接続されている。電
力変換ユニット７１は、スイッチング制御（図示せず）
等の一般的な電圧変換回路であるが入力の電圧を単純に
昇圧するのではなく加算機７２によって基準電圧７４を
加算した出力電圧になるように制御されている。発電機
６の出力電圧すなわち電力変換ユニット７１の入力電圧
は、発電機６の出力にほぼ比例してゼロボルトから出力
に応じて上昇する。加算機７２は、入力電圧に応じて加
算するので出力電圧は、図３に示すようなカーブを描
く。比較器７３のプラス入力は、加算機７２で加算され
た電圧が加わりマイナス側は電圧変換ユニットの出力電
圧７５が入力される。当然、ここでは、機能説明にとど
まるので実際には比較器７３の入力回路には分圧回路が
付く場合もあることは言うまでもない。一方、比較器７
３の出力信号でもって電力変換ユニットは制御され結果
として出力電圧７５は、基準電圧７４と入力電圧を加算
された値となって出力される。
いてさらに詳しく図２を用いて説明する。電圧変換装置
７は、人力発電機６からケーブルで６１を経由して接続
され電力変換ユニット７１の入力に接続されている。電
力変換ユニット７１は、スイッチング制御（図示せず）
等の一般的な電圧変換回路であるが入力の電圧を単純に
昇圧するのではなく加算機７２によって基準電圧７４を
加算した出力電圧になるように制御されている。発電機
６の出力電圧すなわち電力変換ユニット７１の入力電圧
は、発電機６の出力にほぼ比例してゼロボルトから出力
に応じて上昇する。加算機７２は、入力電圧に応じて加
算するので出力電圧は、図３に示すようなカーブを描
く。比較器７３のプラス入力は、加算機７２で加算され
た電圧が加わりマイナス側は電圧変換ユニットの出力電
圧７５が入力される。当然、ここでは、機能説明にとど
まるので実際には比較器７３の入力回路には分圧回路が
付く場合もあることは言うまでもない。一方、比較器７
３の出力信号でもって電力変換ユニットは制御され結果
として出力電圧７５は、基準電圧７４と入力電圧を加算
された値となって出力される。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように、太陽光発電システ
ムなどの第一の発電手段と第二の発電手段である人力発
電機などの発電機との間に電圧変換手段をそなえて電力
を合成するように構成することで、個人住宅内や温泉、
銭湯等の脱衣所などに容易に設置できる発電機出力電圧
を３０ｖ以下の安全な低電圧にすることができ、また、
太陽光発電システムなどが使用している連系保護装置を
共通化する事でシステム全体のコストを大幅に削減する
ことが出来る。また、電圧変換手段の出力電圧を直流電
圧にし、人力発電機の発電量に応じて変化するように構
成したことでパワーコンディショナーや、連系保護装置
などの機器を共通化することが可能となったために機器
の稼働率を大幅に高めることが可能なシステムとなる。
ムなどの第一の発電手段と第二の発電手段である人力発
電機などの発電機との間に電圧変換手段をそなえて電力
を合成するように構成することで、個人住宅内や温泉、
銭湯等の脱衣所などに容易に設置できる発電機出力電圧
を３０ｖ以下の安全な低電圧にすることができ、また、
太陽光発電システムなどが使用している連系保護装置を
共通化する事でシステム全体のコストを大幅に削減する
ことが出来る。また、電圧変換手段の出力電圧を直流電
圧にし、人力発電機の発電量に応じて変化するように構
成したことでパワーコンディショナーや、連系保護装置
などの機器を共通化することが可能となったために機器
の稼働率を大幅に高めることが可能なシステムとなる。
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の電力変換ユニットの原理説明図
【図３】本発明の電力変換ユニットの入力出力電圧説明
図
図
１．第一の発電機 ２．パワーコンディショナー ３．負荷 ４．系統 ６．第二の発電機 ７．電力変換装置 １１．逆流防止ダイオード１ １２．逆流防止ダイオード２ ６１．第二の発電機出力ケーブル ７１．電力変換ユニット ７２．加算器 ７３．比較器 ７５．電力変換ユニット出力 ７８．基準電圧 ７９．比較器出力電圧
Claims (4)
- 【請求項１】 第一の発電手段と第二の発電手段とでな
るハイブリッド発電装置において、第一の発電手段と第
二の発電手段との間に電圧変換手段をそなえて電力を合
成するように構成し、前記第二の発電手段を人力による
発電手段を用いたことを特徴とするハイブリッド発電装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の第二の発電装置において
第二の発電装置出力電圧を３０Ｖ以下にしたことを特徴
とするハイブリッド発電装置。 - 【請求項３】 前記第一の発電手段と前記第二の発電手
段との間の前記電圧変換手段の出力電圧を直流電圧に
し、第二の発電手段の人力投入量に応じて変化するよう
に構成したことを特徴とする請求項１および２記載のハ
イブリッド発電装置。 - 【請求項４】 健康器具とそこに組み込まれた発電手段
と電圧変換手段とから構成したことを特徴とする請求項
１記載のハイブリッド発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366240A JP2002136193A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ハイブリッド発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366240A JP2002136193A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ハイブリッド発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136193A true JP2002136193A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18836893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000366240A Pending JP2002136193A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | ハイブリッド発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002136193A (ja) |
-
2000
- 2000-10-26 JP JP2000366240A patent/JP2002136193A/ja active Pending
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