JP2002270884A

JP2002270884A - 電源装置

Info

Publication number: JP2002270884A
Application number: JP2001066330A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sadahira; 匡史貞平; Takahiro Miyauchi; 貴宏宮内; Shinichiro Sumiyoshi; 眞一郎住吉; Kazuo Fujishita; 和男藤下; Hideki Omori; 英樹大森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の電源装置は、方角の調整ができないも
のであり、太陽エネルギーを効率的に利用することがで
きないという課題を有している。【解決手段】太陽電池１０１の角度を調整する角度調
整手段１０６を備えた構成として、太陽電池の発電量を
太陽電池の能力を活かした電源装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源から交流
出力を取り出して供給できる電源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている電源装置の一例
を図９を用いて説明する。この電源装置は、太陽電池９
０１と、充電コントロール手段９０２と、蓄電手段９０
３と、ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータ９０４と、電圧安定化
用の電解コンデンサ９０５と、商用電力を供給するイン
バータ手段９０６から構成されている。

【０００３】太陽電池９０１から供給される直流電力
は、充電コントロール手段９０２によって蓄電手段９０
３に蓄えられ、ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータで１２Ｖから
商用電源電圧以上に昇圧された後、電解コンデンサ９０
５を介してインバータ手段９０６に供給され、インバー
タ手段９０６から商用交流電力として取り出され、電気
機器９０７を動作させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電源装置
は、方角の調整ができないものであり、太陽エネルギー
を効率的に利用することができないという課題を有して
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電池と、
前記太陽電池から得られるエネルギーを蓄えるための蓄
電手段と、蓄電手段にエネルギーを効率よく蓄えるため
の充電コントロール手段と、前記蓄電手段から得られる
直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、前記
太陽電池を設置するための設置手段とを構成要件として
備えており、前記設置手段は太陽電池の角度を調整する
角度調整手段を備えている電源装置としている。

【０００６】角度調整手段によって、太陽電池と太陽の
位置関係を適切にすることで、太陽エネルギーを効率的
に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活か
した電源装置としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、太陽
電池と、前記太陽電池から得られるエネルギーを蓄える
ための蓄電手段と、蓄電手段にエネルギーを効率よく蓄
えるための充電コントロール手段と、前記蓄電手段から
得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ手段
と、前記太陽電池を設置するための設置手段とを構成要
件として備えており、前記設置手段は太陽電池の角度を
調整する角度調整手段を備えている電源装置としてい
る。

【０００８】角度調整手段によって、太陽電池と太陽の
位置関係を適切にすることで、太陽エネルギーを効率的
に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活か
したものとできる電源装置としている。

【０００９】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した構成に加え、角度調整手段は、太陽の方角を知る
ための方角検知手段を備えている構成としている。

【００１０】方角検知手段によって、太陽電池の方向が
真南を向く方向に調整するようにして、太陽エネルギー
を効率的に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能
力を活かしたものとできる電源装置としている。

【００１１】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は２に記載した構成に加え、角度調整手段は、太陽の方
角を知るための方角検知手段と、方角を変更する方角可
変手段と、前記方角検知手段の検出値に基づき方角可変
手段に指令を出し太陽電池の方角を変更する方角制御手
段とを備えた構成としている。

【００１２】方角検知手段の検出値に基づいて方角可変
手段を駆動するようにして、太陽電池の方向が正確に真
南を向く方向に自動的に調整でき、太陽エネルギーを効
率的に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を
活かしたものとできる電源装置としている。

【００１３】請求項４に記載した発明は、請求項１また
は２に記載した構成に加え、角度調整手段は、時間の経
過を知る計時手段と、太陽電池の方角を変更する方角可
変手段と、前記計時手段から得られる情報に基づいた方
角可変手段に指令を出し太陽電池の方角を変更する方角
制御手段を備えた構成としている。

【００１４】計時手段から得られる情報に基づいて方角
可変手段を駆動するようにしているため、時間の経過と
共に太陽の方向を追尾でき、太陽エネルギーを効率的に
利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活かし
たものとできる電源装置としている。

【００１５】請求項５に記載した発明は、請求項１から
４のいずれか１項に記載した構成に加え、角度調整手段
は、月を設定する月設定手段と、月設定手段の設定値に
合わせて仰角を変化させる仰角設定手段とを備えている
構成としている。

【００１６】仰角設定手段が月設定手段の設定値に合わ
せて自動的に仰角を変化させるようにしているため、太
陽エネルギーを効率的に利用でき、太陽電池の発電量を
太陽電池の能力を活かしたものとできる電源装置として
いる。

【００１７】請求項６に記載した発明は、請求項１から
５のいずれか１項に記載した構成に加え、角度調整手段
は、月を設定する月設定手段と、太陽電池の仰角を変更
する仰角可変手段と、前記月設定手段の設定値に基づ
き、前記仰角可変手段の仰角を変更する仰角制御手段と
を備えている構成としている。

【００１８】仰角制御手段が月設定手段の設定値に基づ
いて仰角可変手段の仰角を制御するようにして、特に固
定地点で長期間使用する場合に、太陽エネルギーを効率
的に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活
かしたものとできる電源装置としている。

【００１９】請求項７に記載した発明は、請求項１から
６のいずれか１項に記載した構成に加え、角度調整手段
は、現在発電している電力を表示するための発電電力表
示手段を備えている構成としている。

【００２０】使用者が発電電力の表示を見ることによっ
て、設置の方角の微調整を行うことができ、太陽エネル
ギーを効率的に利用でき、太陽電池の発電量を太陽電池
の能力を活かしたものとできる電源装置としている。

【００２１】請求項８に記載した発明は、請求項１から
７のいずれか１項に記載した構成に加え、蓄電手段は、
商用交流電圧の最大値以上の定格電圧を有している構成
としている。

【００２２】このため、電解コンデンサを用いる必要の
ない簡単な構成で、商用周波数の正弦波の波形を有する
電力を供給できる電源装置としている。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本実施例の電源装置の構成を示すブロック図であ
る。本実施例の電源装置は、太陽電池１０１と、前記太
陽電池から得られるエネルギーを蓄えるための蓄電手段
１０２と、蓄電手段１０２にエネルギーを効率よく蓄え
るための充電コントロール手段１０３と、前記蓄電手段
１０２から得られる直流電力を交流電力に変換するイン
バータ手段１０４と、太陽電池１０１を設置するための
設置手段１０５とを有している。なお１０７は、インバ
ータ手段１０４の両端に接続している電気機器である。

【００２４】本実施例では、蓄電手段１０２にはニッケ
ル水素電池を、充電コントロール手段１０３には蓄電手
段１０２の電圧を検出できるマイクロコンピュータを備
えたＤＣ／ＤＣコンバータを用いている。前記設置手段
１０５は、太陽電池１０１を回転可能に支持しており、
太陽電池１０１の角度を調整する角度調整手段を備えて
いる。

【００２５】以下、本実施例の動作について説明する。
設置手段１０５の方角を固定して太陽電池を用いて発電
を行う場合は、真南に向けて発電を行うと効率よく発電
を行うことができる。よって、使用者が電源装置を設置
する際、方角検知手段２０１により南の方向を確認し、
太陽電池１０１が真南を向くように設置手段１０５によ
り方向を固定する。

【００２６】こうして設置を終了すると、図示してない
スイッチをオンして、電源装置の動作を開始させる。太
陽電池１０１が太陽光を受けると、太陽電池１０１は太
陽光の受光量に応じた直流電力を発電する。この直流電
力は、充電コントロール手段１０３を介して蓄電手段１
０２に蓄電される。このとき、充電コントロール手段１
０３は、太陽電池１０１の電圧が蓄電手段１０２の電圧
以上の電圧にまで昇圧し、蓄電手段１０２に電気を蓄え
るための充電電流を供給する。また充電コントロール手
段１０３は、蓄電手段１０２の電圧が所定の電圧に達す
るまで蓄電手段１０２に充電電流の供給を継続する。

【００２７】この状態で使用者によって例えば蛍光灯等
の電気機器１０７がインバータ手段１０４に接続される
と、つまり商用電力を出力する指示があると、インバー
タ手段１０４は、蓄電手段１０２に蓄えられた直流電力
から交流電力を出力する。

【００２８】以上のように、太陽電池１０１の方向が真
南の方向を向くように設置することによって、太陽電池
の能力を最大限有効に活用でき、発電電力の大きい電源
装置を実現できるものである。

【００２９】このとき、角度調整手段１０６として、図
２に示している方角検知手段２０１を使用できる。方角
検知手段２０１には方位磁石を用いている。

【００３０】この構成としたときには、南方向を極めて
容易に知ることができる。そこで、太陽電池１０１の方
向を方角検知手段２０１が指示する南方向とすることに
よって、太陽電池１０１の動作効率が最も高くなるもの
である。

【００３１】また前記角度調整手段１０６を、図３に示
している構成とすることもできる。すなわち、方角を知
るための方角検知手段３０１と、方角を変更するための
方角可変手段３０２と、前記方角検知手段３０１の検出
値に基づき方角可変手段に指令を出し太陽電池の方角を
変更する方角制御手段３０３を使用するものである。方
角検知手段３０１には方位磁石を、方角可変手段３０２
にはステッピングモータを、方角制御手段３０３にはマ
イクロコンピュータを用いることができる。

【００３２】この構成とした場合には、太陽電池を向け
る方角を自動的に調節できるものである。

【００３３】すなわち、方角制御手段３０３は、方角検
知手段３０１の情報に基づいて、ステッピングモータ等
によって等によって構成している方角可変手段３０２を
駆動して、設置手段１０５の方向を例えば５°ずつ回転
させる。こうして、方角検知手段３０１が検出した南の
方向と、設置手段１０５により太陽電池１０１が向いて
いる方角が一致すると、方角制御手段３０３は方角可変
手段３０２に停止指令を出し、方角を固定する。

【００３４】以上のように、方角制御手段により太陽電
池を向ける方角を自動的に調節することで、より容易に
発電量を向上させることが可能な電源装置を実現でき
る。

【００３５】また角度調整手段１０６を、図４に示して
いる構成とすることもできる。すなわち、この構成で
は、時間の経過を知るための計時手段４０１と、太陽電
池の向きを動かすための方角可変手段４０２と、計時手
段４０１から得られる情報に基づいて方角可変手段４０
２に指令を出し太陽電池の方角を変更する方角制御手段
４０３によって角度調整手段４０２を構成しているもの
である。計時手段４０１および方角制御手段４０３には
マイクロコンピュータを、方角可変手段４０２にはステ
ッピングモーターを用いることでこの構成を容易に実現
できる。

【００３６】この構成としたときには、時間の経過に合
わせて太陽のある方角を追尾するように太陽電池を動か
すことができるものである。すなわち、使用者が、現在
太陽がある方角に設置手段１０５により太陽電池１０１
の角度を設置する。設置が終了すると、使用者の指示に
より方角制御手段４０３は、太陽の追尾動作を開始す
る。方角制御手段４０３は、計時手段４０１を監視し、
所定時間が経過する毎に、例えば１時間あたり１５度の
割合で、方角可変手段４０２に指令を出し時計回り方向
に、設置手段１０５を回転させ、取り付けられた太陽電
池１０１の方角を変化させる。このように動作させるこ
とで、初期設置時に太陽に向けられた太陽電池１０１
は、時間の経過により位置が変化する太陽の方向を追尾
していくことができる。

【００３７】また、角度調整手段１０６を図５に示して
いる構成とすることもできる。すなわち、月を設定する
ための月設定手段５０１と、月設定手段の設定値に合わ
せて仰角を変化させる仰角設定手段５０２を有した構成
とするものである。仰角設定手段５０２は、月設定手段
５０１に連動しており、設定された月に合わせて機械的
に所定の仰角を取る構成となっている。

【００３８】この構成とした場合には、太陽電池１０１
の仰角の調整もでき、より効率の高い発電ができるもの
である。太陽の高度は、月によって異なるものである。
本実施例では、仰角を仰角設定手段５０２によって調整
できるようにしているものである。すなわち仰角設定手
段５０２は前記したように月設定手段５０１に連動して
おり、設定された月に合わせて機械的に所定の仰角を設
定できるものである。従って、使用者が月設定手段５０
１に設定した月に応じて最適な仰角の設定ができるもの
である。

【００３９】以上のように、この構成とした場合には、
太陽電池１０１の仰角の調整もでき、より効率の高い発
電ができるものである。

【００４０】また角度調整手段を、図６に示している構
成とすることもできる。すなわち、月を設定するための
月設定手段６０１と、太陽電池の仰角を変更するための
仰角可変手段６０２と、前記月設定手段の設定値に基づ
き、前記仰角可変手段の仰角を変更する仰角制御手段６
０３を有する構成としているものである。

【００４１】この構成とした場合には、設定された月に
合わせて自動的に仰角を変更することができ、特に固定
地点に長期間設置して使用する場合に有効な電源装置を
実現できる。

【００４２】すなわち、本実施例の仰角制御手段６０３
は、万年カレンダー機能を有している月設定手段６０１
から、設置が行われている月および必要な仰角を取得す
る。仰角制御手段６０３は、得られた仰角に基づいて、
仰角可変手段６０２に指令を出し、太陽電池１０１の角
度を所定の仰角に設定する。

【００４３】以上のように、設定された月に合わせて自
動的に仰角を変更することができるものである。

【００４４】なお、本実施例においては、緯度固定で説
明を行ったが、ＧＰＳなどの手段により緯度を取得し、
緯度に応じた仰角設定を行ってもよい。また、本実施例
においては月毎に仰角設定を行ったが、日毎に細かく設
定を行ってもよい。

【００４５】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例
について説明する。図７は、本実施例の構成を示すブロ
ック図である。本実施例では、角度調整手段１０６の補
助手段として動作する発電電力表示手段７０１を有する
構成となっている。発電電力表示手段７０１は、充電コ
ントロール手段１０３を構成するマイクロコンピュータ
に接続しているもので、充電コントロール手段１０３の
指示によって現在発電している電力を表示するものであ
る。本実施例では、発電電力表示手段７０１として、液
晶表示装置を使用している。

【００４６】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者の指示で、充電コントロール手段１０３は、発電
電力表示手段７０１に現在の発電電力を表示する。すな
わち、図示していない電流センサによって蓄電手段１０
２に流れ込む電流を検知すると共に、蓄電手段１０２の
電圧を取得する。ここで得られた電流値と電圧値を元に
現在の発電電力を演算して、発電電力表示手段７０１に
現在の発電電力をリアルタイムに表示する。使用者はこ
の発電電力の表示を見ながら設置の微調整を行うもので
ある。このため、太陽電池１０１の方角を太陽電池１０
１の最大能力を発揮できる位置に簡単に調整できるもの
である。

【００４７】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図８は、本実施例の構成を示すブロ
ック図である。本実施例では、蓄電手段８０１の定格電
圧を商用交流電圧の最大値以上に設定しているものであ
る。

【００４８】以下、本実施例の動作について説明する。
角度調整手段１０６によって、太陽電池１０１の角度を
調整し、設置手段１０５によってこの位置で太陽電池１
０１を設置固定する。設置が終了し、太陽電池１０１か
ら直流電力が与えられると、充電コントロール手段１０
３は蓄電手段１０２の電圧を検出し、太陽電池１０１の
電圧を蓄電手段１０２の電圧以上の電圧まで昇圧し、蓄
電手段１０２に電気を蓄えるための充電電流を供給す
る。ここで充電コントロール手段１０３は、蓄電手段１
０２の電圧が所定の電圧（例えば２００Ｖ）に達するま
で蓄電手段１０２に充電電流の供給を継続する。使用者
により電気機器１０７（例えば蛍光灯）が電力変換装置
に接続され、商用電力出力の指示があると、インバータ
手段１０４は、蓄電手段１０２に蓄えられた直流電力か
ら交流電力を出力する。この時、蓄電手段１０２の電圧
は、商用交流電圧の最大値１４１Ｖより高いので、出力
すべき波形に合うように（例えば正弦波）、直流をチョ
ッピングすることで交流正弦波形を作ることができ、交
流を作る際に電圧を安定させるための大きなコンデンサ
がなくても交流電力出力が可能となっている。

【００４９】すなわち本実施例によれば、電解コンデン
サ等の大容量のコンデンサを使用する必要がなく、簡単
な構成で、所定の波形の商用交流電力を供給できるもの
である。

【００５０】以上のように、本実施例によれば、角度調
整手段１０６を用いて設置を行った上で、容量が大きく
経時変化を受けやすい電界コンデンサを用いる必要がな
い簡単な構成で、設置による発電電力損失が少なく、し
かも経時変化による能力低下の少ない電源装置を提供す
ることができる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、太陽電池
と、前記太陽電池から得られるエネルギーを蓄えるため
の蓄電手段と、蓄電手段にエネルギーを効率よく蓄える
ための充電コントロール手段と、前記蓄電手段から得ら
れる直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、
前記太陽電池を設置するための設置手段とを備え、前記
設置手段は太陽電池の角度を調整する角度調整手段を備
えている構成として、太陽電池と太陽の位置関係を適切
に設定でき、太陽エネルギーを効率的に利用でき、太陽
電池の発電量を太陽電池の能力を活かしたものとできる
電源装置を実現するものである。

【００５２】請求項２に記載した発明は、角度調整手段
は、太陽の方角を知るための方角検知手段を備えている
構成として、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活か
したものとできる電源装置を実現するものである。

【００５３】請求項３に記載した発明は、角度調整手段
は、太陽の方角を知るための方角検知手段と、方角を変
更する方角可変手段と、前記方角検知手段の検出値に基
づき方角可変手段に指令を出し太陽電池の方角を変更す
る方角制御手段とを備えている構成として、太陽電池の
発電量を太陽電池の能力を活かしたものとできる電源装
置を実現するものである。

【００５４】請求項４に記載した発明は、角度調整手段
は、時間の経過を知る計時手段と、太陽電池の方角を変
更する方角可変手段と、前記計時手段から得られる情報
に基づいた方角可変手段に指令を出し太陽電池の方角を
変更する方角制御手段を備えている構成として、太陽電
池の発電量を太陽電池の能力を活かしたものとできる電
源装置を実現するものである。

【００５５】請求項５に記載した発明は、角度調整手段
は、月を設定する月設定手段と、月設定手段の設定値に
合わせて仰角を変化させる仰角設定手段とを備えている
構成として、太陽電池の発電量を太陽電池の能力を活か
したものとできる電源装置を実現するものである。

【００５６】請求項６に記載した発明は、角度調整手段
は、月を設定する月設定手段と、太陽電池の仰角を変更
する仰角可変手段と、前記月設定手段の設定値に基づ
き、前記仰角可変手段の仰角を変更する仰角制御手段と
を備えている構成として、太陽電池の発電量を太陽電池
の能力を活かしたものとできる電源装置を実現するもの
である。

【００５７】請求項７に記載した発明は、角度調整手段
は、現在発電している電力を表示するための発電電力表
示手段を備えている構成として、太陽電池の発電量を太
陽電池の能力を活かしたものとできる電源装置を実現す
るものである。

【００５８】請求項８に記載した発明は、蓄電手段は、
商用交流電圧の最大値以上の定格電圧を有している構成
として、電解コンデンサを用いる必要のない簡単な構成
で、商用周波数の正弦波の波形を有する電力を供給でき
る電源装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である電源装置の基本構
成を示すブロック図

【図２】同、角度調整手段の具体構成を示すブロック図

【図３】同、角度調整手段の具体構成を示すブロック図

【図４】同、角度調整手段の具体構成を示すブロック図

【図５】同、角度調整手段の具体構成を示すブロック図

【図６】同、角度調整手段の具体構成を示すブロック図

【図７】本発明の第２の実施例である電源装置の構成を
示すブロック図

【図８】本発明の第３の実施例である電源装置の構成を
示すブロック図

【図９】従来例である電源装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１０１太陽電池１０２蓄電手段１０３充電コントロール手段１０４インバータ手段１０５設置手段１０６角度調整手段１０７電気機器２０１方角検知手段３０１方角検知手段３０２方角可変手段３０３方角制御手段４０１計時手段４０２方角可変手段４０３方角制御手段５０１月設定手段５０２仰角設定手段６０１月設定手段６０２仰角可変手段６０３仰角制御手段７０１発電電力表示手段８０１蓄電手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者住吉眞一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤下和男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者大森英樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 JA10 JA17 KA03 KA04 5H420 BB14 CC03 DD03 EB16 EB39 LL10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池と、前記太陽電池から得られる
エネルギーを蓄えるための蓄電手段と、蓄電手段にエネ
ルギーを効率よく蓄えるための充電コントロール手段
と、前記蓄電手段から得られる直流電力を交流電力に変
換するインバータ手段と、前記太陽電池を設置するため
の設置手段とを備え、前記設置手段は太陽電池の角度を
調整する角度調整手段を備えている電源装置。
【請求項２】角度調整手段は、太陽の方角を知るため
の方角検知手段を備えている請求項１に記載した電源装
置。
【請求項３】角度調整手段は、太陽の方角を知るため
の方角検知手段と、方角を変更する方角可変手段と、前
記方角検知手段の検出値に基づき方角可変手段に指令を
出し太陽電池の方角を変更する方角制御手段とを備えて
いる請求項１または２に記載した電源装置。
【請求項４】角度調整手段は、時間の経過を知る計時
手段と、太陽電池の方角を変更する方角可変手段と、前
記計時手段から得られる情報に基づいた方角可変手段に
指令を出し太陽電池の方角を変更する方角制御手段を備
えている請求項１から３のいずれか１項に記載した電源
装置。
【請求項５】角度調整手段は、月を設定する月設定手
段と、月設定手段の設定値に合わせて仰角を変化させる
仰角設定手段とを備えている請求項１から４のいずれか
１項に記載した電源装置。
【請求項６】角度調整手段は、月を設定する月設定手
段と、太陽電池の仰角を変更する仰角可変手段と、前記
月設定手段の設定値に基づき、前記仰角可変手段の仰角
を変更する仰角制御手段とを備えている請求項１から５
のいずれか１項に記載した電源装置。
【請求項７】角度調整手段は、現在発電している電力
を表示するための発電電力表示手段を備えている請求項
１から６のいずれか１項に記載した電源装置。
【請求項８】蓄電手段は、商用交流電圧の最大値以上
の定格電圧を有している請求項１から７のいずれか１項
に記載した電源装置。