JP2004280033A - 太陽電池・燃料電池発電システムの教材 - Google Patents

太陽電池・燃料電池発電システムの教材 Download PDF

Info

Publication number
JP2004280033A
JP2004280033A JP2003115064A JP2003115064A JP2004280033A JP 2004280033 A JP2004280033 A JP 2004280033A JP 2003115064 A JP2003115064 A JP 2003115064A JP 2003115064 A JP2003115064 A JP 2003115064A JP 2004280033 A JP2004280033 A JP 2004280033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mini
house
solar cell
roof
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003115064A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushi Sugawara
和士 菅原
Jun Takai
潤 高井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2003115064A priority Critical patent/JP2004280033A/ja
Publication of JP2004280033A publication Critical patent/JP2004280033A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】太陽光発電や燃料電池発電は注目されているにも拘わらず、そうした発電システムを学習する教材がほとんどない。そうした発電システムを身近に学習及び自習できる教材は環境教育等の点から重要であるため、そうした教材の開発が課題である。
【解決手段】本発明では、透明な卓上ミニハウスを利用し、当該ハウスに電源(太陽電池モジュールまたは燃料電池)、配線、回路各種電気部品、電力負荷(照明灯、換気扇等)を設けてあるため、身近に又手軽に太陽光発電及び燃料電池発電システムを学習することができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明に属する技術分野】
本発明は、卓上ミニハウスを用いた太陽電池及び燃料電池発電システムの教材に関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽電池や燃料電池は、次世代電力源として注目されている。太陽電池は住宅用太陽光発電として既に普及しつつある。又、燃料電池も電気自動車等に応用されつつある。
一方、こうした社会情勢において、太陽電池や燃料電池による発電システムの教材を用いて、大学、高等学校、さらに中学校等で教育することは有意義であるが、現状においては、そうした教材が、ほとんど存在しない。そのため、太陽電池及び燃料電池発電システムを身近に理解することが困難な状況である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも太陽電池又は燃料電池のいずれか、又は両方を電源とする発電システム回路において、各箇所における電気信号の強さや波形を計測することにより、太陽電池及び燃料電池発電システムを理解することができる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
人力で持ち運びが可能で、かつ電気配線等が外部から目視できる透明板を用いた卓上ミニハウスを作製し、当該ハウスの屋根、側壁又は内部に電源(太陽電池モジュールや燃料電池)、配線、電力負荷(照明器具、モータなど)を設けることにより、太陽電池及び燃料電池発電システムの理解が容易になり教育効果が期待できる。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明で作製したミニハウスの断面概要図及びその写真をそれぞれ図1及び図2に示す。
ミニハウスの幅及び高さはそれぞれ、約31cm及び約50cmで、透明塩化ビニル板(厚さ約3mm)を用いて作製した。なお、透明ポリエステル板でも作製することができる。
屋根の形状は切妻屋根としたが、それ以外の形状にしても同じ教育効果が期待できる。
太陽電池モジュール7と屋根1の角度は、蝶番等を用いて変えることができる。
太陽電池モジュール7を照明する照明器具19としてハロゲンランプ等を用いた。
【0006】
【電気系各部品の名称】
以下、各電気部品の詳細について記載する。
▲黒四角▼太陽電池モジュール7
出力電圧12V、動作電流69mA。
▲黒四角▼コード線8
▲黒四角▼明暗識別回路9
▲黒四角▼トランジスタ91
低周波用トランジスタ(東芝製、型式 2SC1815)。
▲黒四角▼トランジスタ92
低周波用トランジスタ(東芝製、型式 2SC1815)。
▲黒四角▼ダイオード93
一般電源整流用ダイオード(東芝製、型式 S5688J)。
▲黒四角▼抵抗94
1.71MΩ。
▲黒四角▼抵抗95
11.4kΩ。
▲黒四角▼抵抗96
495Ω。
▲黒四角▼インバータ97
DC/ACインバータ(Garear Electronic Technology社製、定格20W、入力12V、出力20W)。
▲黒四角▼発光ダイオード10
高輝度黄色発光ダイオード(東芝製、型式 TLYE180AP)。
▲黒四角▼蓄電池11
ニッケル水素電池(Maxwell社製、型式 HR−3SA、容量1600mAh、電圧1.2V、標準充電時間約9時間、寸法1.42×50mm)。
▲黒四角▼明暗識別回路12
▲黒四角▼電球13
1W電球。
▲黒四角▼ヒューズ14
定格電流3.15A、定格電圧250V。
▲黒四角▼降圧回路15
▲黒四角▼コンデンサ151
定格0.1μF。
▲黒四角▼コンデンサ152
定格0.1μF。
▲黒四角▼3端子レギュレータ153
入力電圧(最大)35V、出力電圧(最大)5V。
▲黒四角▼ファンモータ16
ファンモータ(Nippon Keiki社製、型式 MFB 50A−05)。
▲黒四角▼スイッチ17
▲黒四角▼床下換気扇18
モータ(マブチモータ1.5V)。
▲黒四角▼明暗識別回路20
▲黒四角▼発光ダイオード202
高輝度黄色発光ダイオード(東芝製、型式 TLYE180AP)。
▲黒四角▼トランジスタ203
低周波用トランジスタ(東芝製、型式 2SC1815)。
▲黒四角▼トランジスタ204
低周波用トランジスタ(東芝製、型式 2SC1815)。
▲黒四角▼抵抗205
47Ω。
▲黒四角▼抵抗206
12kΩ。
▲黒四角▼抵抗207
61kΩ。
▲黒四角▼抵抗208
300kΩ。
▲黒四角▼複合回路21
▲黒四角▼蓄電池111
ニッケル水素電池(Maxwell社製、型式HR−3SA、容量1600mAh、電圧1.2V、標準充電時間約9時間、寸法1.42×50mm)。
▲黒四角▼蓄電池112
ニッケル水素電池(Maxwell社製、型式HR−3SA、容量1600mAh、電圧1.2V、標準充電時間約9時間、寸法1.42×50mm)。
▲黒四角▼蓄電池113
ニッケル水素電池(Maxwell社製、型式HR−3SA、容量1600mAh、電圧1.2V、標準充電時間約9時間、寸法1.42×50mm)。
【0007】
【実施例1】
電気系回路の系統図を図3に示す。明暗識別回路9の詳細を図4の破線内に示す。図3において明暗識別回路9は、太陽電池モジュール7に光照射がある時、発光ダイオード10が消燈し、モジュール7に光照射が無い時照燈する回路である。光照射時にモジュール7が発生した電気を蓄電池11に蓄電し、光照射の無い時は蓄電池11からの電力で発光ダイオード10が照燈する。なお、図4の破線内に示した明暗識別回路9の代わりに図5の破線内に示した明暗識別回路20を用いてもよい。
【0008】
【実施例2】
電気系統回路図を図6に示す。図6に記載の明暗識別回路12の詳細図を図7の破線内に示す。明暗識別回路12は太陽電池モジュール7に光照射があり、かつスイッチ98がONになっている時、電球13が消燈し光照射が無い時照燈する。光照射時に発生した電気を蓄電池11に蓄える。光照射が無い時、当該蓄電池11で電球13が照燈する。
なお電球13は、スイッチ98により手動でOFFにすることができる。
【0009】
【実施例3】
実施した回路図を図8に示す。図8では同じ種類の太陽電池モジュール7を2個直列に接続した。降圧回路15の詳細図を図9の破線内に示す。当該実施例においては、スイッチ17がONになっている時、床下換気扇18は稼動状態になる。別棟用換気扇16は常に稼動状態になっている。
【0010】
【実施例4】
実施例1、2及び3においてはそれぞれの回路は独立であるが、それらの回路を複合し配線することもできる。図10の破線内の回路は、図3、図6及び図8に設けた電気系統の複合回路21である。複合回路に設けたスイッチ211、212、213、214、215及び216をON又はOFFすることにより実施例1、2及び3のいずれか、又は全てを稼動させることができる。
【0011】
【実施例5】
以上の実施例では、電力源として太陽電池モジュールを用いたが、太陽電池モジュールの代わりに燃料電池を設置すると、燃料電池による発電システムを容易に理解することができる。燃料電池は太陽光を必要としないので、家の側壁の外部又は内部に設置できる。各種の燃料電池は市販されているので、それらを利用すると便利である。太陽電池モジュールと燃料電池の両方を使用すると、太陽電池及び燃料電池のハイブリッド型発電システムを学習することができる。使用する電力の負荷の大きさによっては、屋根の上に設置した太陽電池モジュールのみでは、電力供給が不足することもある。このような場合は、太陽電池モジュールの一部又は全部をミニハウスの外部に設置してもよい。
以上の実施例では、ミニハウスを透明の板で作製したが、不透明の板を用いて作製し、一部の板を透明にしても外部から透視できれば同じような学習効果が得られる。
【0012】
【発明の効果】
以上の実施例を用いると卓上にて太陽光発電システム及び燃料電池発電システムの学習が容易となる。また、電気配線のいくつかの箇所にプローブを差し込める端子を設けることにより、各箇所での電圧、電流、電気信号の波形を測定できる。
以上の実施例では、今回作製した一例を示したが、各種電子部品を組み合わせることにより、より広範囲の電気回路の学習が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図 1】卓上ミニハウスの正面断面図の概略図
【図 2】卓上ミニハウス外観写真
【図 3】実施例1の電気系統配線図
【図 4】実施例1に使用した明暗識別回路9
【図 5】実施例1に使用した明暗識別回路20
【図 6】実施例2の電気系統配線図
【図 7】実施例2に使用した明暗識別回路12
【図 8】実施例3の電気系統配線図
【図 9】実施例3に使用した降圧回路図15
【図10】実施例4の複合電気系統配線図21
【符号の説明】
1屋根 112蓄電池
2側壁 113蓄電池
3床下 151コンデンサ
4別棟 152コンデンサ
5階段 1533端子レギュレータ
6実験台 201スイッチ
7太陽電池モジュール 202発光ダイオード
8コード線 203トランジスタ
9明暗識別回路 204トランジスタ
10発光ダイオード 205抵抗
11蓄電池 206抵抗
12明暗識別回路 207抵抗
13電球 208抵抗
14ヒューズ 211スイッチ
15降圧回路 212スイッチ
16別棟用換気扇 213スイッチ
17スイッチ(換気扇用) 214スイッチ
18床下換気扇 215スイッチ
19照明器具 216スイッチ
20明暗識別回路 217水素発生器
21複合回路 218燃料電池
91トランジスタ
92トランジスタ
93ダイオード
94抵抗
95抵抗
96抵抗
97インバータ
111蓄電池

Claims (7)

  1. 屋根の形状が切妻屋根、寄棟造、入り母屋屋根、方形屋根、片流れ屋根のいずれかであり、かつ外部から家の内部及び電気配線を透視できる構造の卓上ミニハウスで、当該ハウスに電力負荷として少なくとも照明器具又は換気扇のいずれか、又は両方を設けており、かつ当該電力負荷の電源に太陽電池又は燃料電池のいずれか、又は両方を使用していることを特徴とするミニハウス。
  2. 請求項1に記載のミニハウスの屋根又は側壁の一部又は全部が透明な塩化ビニル板、ポリエステル板又はガラス板から構成されているミニハウスで、複数個の太陽電池を電気的に直列又は並列に接続した太陽電池モジュールをミニハウスの屋根又は屋外に設置してあることを特徴とするミニハウス。
  3. 請求項1又は2いずれかの請求項に記載のミニハウスの照明器具が発光ダイオード又は白熱電球であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のミニハウス。
  4. 上記請求項1から3のいずれかの請求項に記載のミニハウスにおいて、太陽電池モジュールへの光照射が無い時、照明器具が照燈し、太陽電池モジュールへの光照射がある時、消灯する機能を有する電気回路を、電気系統の一部に設けてあることを特徴とするミニハウス。
  5. 請求項1、2、3及び4に記載のミニハウスにおいて、電気系統のいくつかの箇所において、少なくとも電流、電圧、電気信号の時間依存性の信号波形のいずれかを測定できる端子を設けてあることを特徴とするミニハウス。
  6. 請求項1から5のいずれかの請求項に記載のミニハウスにおいて電気系統に、直流を交流に変換するインバータを設けてあることを特徴とするミニハウス。
  7. 上記請求項1から7のいずれかの請求項に記載のミニハウスに電力負荷として少なくともモータで駆動する換気扇を設けてあることを特徴とするミニハウス。
JP2003115064A 2003-03-14 2003-03-14 太陽電池・燃料電池発電システムの教材 Pending JP2004280033A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003115064A JP2004280033A (ja) 2003-03-14 2003-03-14 太陽電池・燃料電池発電システムの教材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003115064A JP2004280033A (ja) 2003-03-14 2003-03-14 太陽電池・燃料電池発電システムの教材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004280033A true JP2004280033A (ja) 2004-10-07

Family

ID=33296216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003115064A Pending JP2004280033A (ja) 2003-03-14 2003-03-14 太陽電池・燃料電池発電システムの教材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004280033A (ja)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007099193A1 (es) * 2006-03-03 2007-09-07 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Demostrador didáctico del ciclo solar del hidrógeno
JP2008122777A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Chugoku Electric Power Co Inc:The 家庭電気設備模擬装置
JP2008191199A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 体感型家庭電気設備模擬装置
KR100913247B1 (ko) 2009-01-30 2009-08-24 (주)우선제어 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 태양광 발전 실험장치
KR100913248B1 (ko) * 2009-01-30 2009-08-24 (주)우선제어 교육용 태양광 발전 실험장치
KR100914775B1 (ko) * 2007-12-03 2009-08-31 전남과학대학 산학협력단 태양광 인버터 교육용 시뮬레이터 장치
KR100973463B1 (ko) 2007-11-02 2010-08-02 전북대학교산학협력단 발전원리 학습용 장치
CN102568282A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 智高实业股份有限公司 聚光积木组
KR101262873B1 (ko) 2010-12-24 2013-05-09 (주)맨엔텔 태양광 발전 시스템용 실습 장치
JP2014063011A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sekisui House Ltd 住宅の電源制御システムの解説装置
CN105336255A (zh) * 2014-08-14 2016-02-17 国家电网公司 电力知识教学仪器
JP2016045285A (ja) * 2014-08-21 2016-04-04 国立大学法人信州大学 電力送電網の仕組み学習装置
CN112150906A (zh) * 2020-09-28 2020-12-29 广东恒辉建设集团股份有限公司 一种智能建筑信息模型分析设备

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007099193A1 (es) * 2006-03-03 2007-09-07 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Demostrador didáctico del ciclo solar del hidrógeno
ES2315077A1 (es) * 2006-03-03 2009-03-16 Consejo Sup. De Invest. Cientificas Demostrador didactico del ciclo solar del hidrogeno.
JP2008122777A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Chugoku Electric Power Co Inc:The 家庭電気設備模擬装置
JP2008191199A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 体感型家庭電気設備模擬装置
KR100973463B1 (ko) 2007-11-02 2010-08-02 전북대학교산학협력단 발전원리 학습용 장치
KR100914775B1 (ko) * 2007-12-03 2009-08-31 전남과학대학 산학협력단 태양광 인버터 교육용 시뮬레이터 장치
KR100913248B1 (ko) * 2009-01-30 2009-08-24 (주)우선제어 교육용 태양광 발전 실험장치
KR100913247B1 (ko) 2009-01-30 2009-08-24 (주)우선제어 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 태양광 발전 실험장치
CN102568282A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 智高实业股份有限公司 聚光积木组
KR101262873B1 (ko) 2010-12-24 2013-05-09 (주)맨엔텔 태양광 발전 시스템용 실습 장치
JP2014063011A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sekisui House Ltd 住宅の電源制御システムの解説装置
CN105336255A (zh) * 2014-08-14 2016-02-17 国家电网公司 电力知识教学仪器
JP2016045285A (ja) * 2014-08-21 2016-04-04 国立大学法人信州大学 電力送電網の仕組み学習装置
CN112150906A (zh) * 2020-09-28 2020-12-29 广东恒辉建设集团股份有限公司 一种智能建筑信息模型分析设备
CN112150906B (zh) * 2020-09-28 2021-05-11 广东恒辉建设集团股份有限公司 一种智能建筑信息模型分析设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pinto et al. Compact emergency lamp using power LEDs
JP2004280033A (ja) 太陽電池・燃料電池発電システムの教材
US10890302B2 (en) Lighting arrangement with battery backup
JP2009153306A (ja) 太陽光発電システム
TW201116759A (en) Lighting system and method
KR100927901B1 (ko) 태양광을 이용한 가로등
KR101292822B1 (ko) 태양광을 이용한 엘이디 조명 장치
US20220381411A1 (en) Portable yaarl solar camping light
WO2019154327A1 (zh) 一种带蓄电量动态显示牌的蓄能充电桩
CN113966052B (zh) 一种智能控制电路
Ozcelik Light sensor control for energy saving in DC grid smart LED lighting system based on PV system
De Zoysa et al. Designing and constructing a DC microgrid with uninterrupted power supply capability and optimizing its energy usage by smart controlling system
CN205782543U (zh) 一种太阳能充放电照明系统
CN202487043U (zh) 一种能量转换演示装置
Bastian et al. Design of portable emergency lamp utilizing thin film solar cell and inflatable case
CN202094648U (zh) 便携式太阳能电源装置
JP7465499B2 (ja) 箱型発電装置
JP6168643B2 (ja) 照明システム
US20030168095A1 (en) Self powered solar generator
AU2003100791A4 (en) Indoors moonlighting
Narasimha et al. Design and development of smart emergency light
JP3217629U (ja) 燈籠光2
RU103033U1 (ru) Домовой знак с подсветкой на солнечных элементах
CN201290024Y (zh) 一种门铃的电源装置
KR101262873B1 (ko) 태양광 발전 시스템용 실습 장치