JP2014075615A

JP2014075615A - 携帯型太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2014075615A
Application number: JP2014012312A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Okumura; 正之奥村
Original assignee: OSM Co Ltd
Current assignee: OSM Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP5790800B2

Abstract

【課題】可撓性を有する太陽光発電シートよりなる携帯型の太陽光発電装置において、作業性よく安定して効率の良い発電状況を作出でき、使用勝手に優れ、実用性を有する太陽光発電装置を提供せんとする。
【解決手段】可撓性を有する太陽光発電シート２と、該太陽光発電シート２を巻き取るローラ３を内蔵し、太陽光発電シート２をローラ３に巻き取って引き出し可能に収納する収納ケース４とよりなる太陽光発電ユニットＵが構成され、更に、収納ケース４から引き出された太陽光発電シート２を支持して斜め上方に伸張した姿勢に保持するシート支持手段５を備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、展開、収納が容易であり、携帯性に優れ、電源のない野外等において好適に用いられる携帯型太陽光発電装置に関する。

この種の携帯型太陽光発電装置として、従来、可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとよりなる装置が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。しかしながら引き出される太陽光発電シートは通常アモルファス系の太陽電池であるため、太陽光を効率よく照射できないと発電効率が悪く、十分な発電電力が得られないという問題があり、実用化に至らないという課題があった。

特開２００６−８６２０３号公報特開平０１−１１０７７７号公報実開昭６３−９８６６８号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、可撓性を有する太陽光発電シートよりなる携帯型の太陽光発電装置において、作業性よく安定して効率の良い発電状況を作出でき、使用勝手に優れ、実用性を有する太陽光発電装置を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記ローラと該ローラの回転支持軸との間に、引き出された前記太陽光発電シートを弾性復元力で巻き戻すためのコイルばねを介装し、該コイルばねのローラ側の端部ブラケットを該ローラに対して軸方向に移動可能に係合してなる携帯型太陽光発電装置を構成した（請求項１）。

また本発明は、可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記ローラの内周面側の軸方向の異なる位置に、前記太陽光発電シートの出力線に接続されたプラス側ブラシ及びマイナス側ブラシをそれぞれ突設し、該ローラ内側に延設される回転支持軸の外周面上に、各ブラシに摺接するプラス側電極筒及びマイナス側電極筒を互いに絶縁状態で設け、これら電極筒から回転支持軸の内部配線を通じてローラ外部に発電電力を取り出す構造とした携帯型太陽光発電装置を構成した（請求項２）。

また本発明は、可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記太陽光発電シートがシートの先端側と基端側にプラス／マイナスの出力電極を有する構造であり、該太陽光発電シートの側端部に沿って、シート先端側の出力電極とローラ内周面側のブラシを接続するリード線を、当該太陽光発電シートの側端部に沿って形成される複数の貫通穴に表裏交互に挿通して縫うように取付けてなる携帯型太陽光発電装置を構成した（請求項３）。

本願請求項１に係る発明によれば、巻き取り、引き出し時にコイルばねがねじれても端部ブラケットの軸方向への相対移動により回転支持軸に対するローラの軸方向への力の作用が吸収され、ローラが軸方向へ移動して太陽光発電シートに無理な横方向への力が作用することを未然に回避できる。

本願請求項２に係る発明によれば、このようなブラシを用いた電極構造とすることで、リード線等の配線がよじれることなく発電電力を取り出すことができ、耐久性を高めることが可能であり、また、電極（電極筒）がローラに内蔵されるので電極部の防水加工が可能となる。

本願請求項３に係る発明によれば、リード線をテープで貼り付けて固定することも可能であるが太陽電池がフッ素系樹脂など接着性の悪い素材の場合には適切でなくなるのに対し、本発明の構成によって、弛みの無い配線構造が実現できる。

本発明の第１実施形態に係る携帯型太陽光発電装置の太陽光発電ユニットの構成を示す斜視図。同じく太陽光発電ユニットの太陽光発電シートを引き出した状態を示す平面図。同じく太陽光発電ユニットの正面図。同じく太陽光発電ユニットの側面図。同じく太陽光発電ユニットから太陽光発電シートを引き出してシート支持手段で保持した使用状態を示す説明図。（ａ），（ｂ）は、同じく太陽光発電ユニットに内蔵のローラユニットを示す説明図。同じくローラユニットの構造を示す断面図。同じくローラユニットの要部を示す部分断面図。同じくローラユニットを示す側面図。本発明の第２実施形態に係る携帯型太陽光発電装置を示す説明図。同じくシート支持手段の要部を示す平面図。同じくシート支持手段の収納状態を示す説明図。本発明の第３実施形態に係る携帯型太陽光発電装置を示す説明図。（ａ），（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る携帯型太陽光発電装置を示す説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る携帯型太陽光発電装置１のシート支持手段を除いた太陽光発電ユニットＵを示す斜視図であり、図１〜９は本発明の第１実施形態、図１０〜１２は第２実施形態、図１３は第３実施形態、図１４は第４実施形態を示し、図中符号２は太陽光発電シート、３はローラ、４は収納ケースをそれぞれ示している。

本発明の携帯型太陽光発電装置１は、図１〜４に示すように、可撓性を有する太陽光発電シート２と、該太陽光発電シート２を巻き取るローラ３を内蔵し、太陽光発電シート２をローラ３に巻き取って引き出し可能に収納する収納ケース４とよりなる太陽光発電ユニットＵが構成され、更に、図５に示すように、収納ケース４から引き出された太陽光発電シート２を支持して斜め上方に伸張した姿勢に保持するシート支持手段５を備えている。

このような携帯型太陽光発電装置１は、工事現場や電源設備の無いキャンプ場などの野外での活動やトレーラーハウスへの電源供給などその他の電源として広く利用でき、簡単に組み立て／収納して持ち運ぶことができ、例えば工事等の場合には工事が終わり次の場所へ移動する際にも手軽に使用することができる。また、シート支持手段５を有するため引き出した太陽光発電シートを斜め上方に伸張した状態に保持でき、しかも季節（太陽の高さ）に応じてその保持する高さ、すなわち太陽光発電シートの伸張角度を容易に変更でき、太陽光が電池面にできるだけ垂直に照射するようにして設置できるものである。

太陽光発電シート２は、フィルム型アモルファス太陽電池２０が好適に使用でき、これを該太陽電池２０よりも若干大きな寸法を有する合成樹脂又は合成ゴム製の基台シートの上面に貼り付けて構成してもよいし、直接用いてもよい。本例では、図２に示すように、フッ素系樹脂からなる基材シートを用する太陽電池２０をそのまま用いている。本例の太陽電池２０は引き出し方向先端側と基端側にプラス／マイナスの出力電極を有する構造であるため、該太陽光発電シート２（太陽電池２０）の側端部２ｃの太陽電池セルの存在しない部分に沿って配線が付設されている。

この配線は、銅箔テープを貼る構造も可能である。しかしながら、太陽光発電シート２の巻き取り／引き出しの繰り返しで銅箔が断線する虞がある。そこで、本例ではシート先端側の出力電極とローラ内周面側のブラシを接続するリード線２１を当該側端部２ｃに沿って付設している。このリード線２１はテープで貼り付けて固定することも可能であるが、太陽電池２０が本例のようにフッ素系樹脂など接着性の悪い素材には不適用である。本例では、側端部２ｃに沿ってリード線２１よりやや大きい貫通穴２０ｂを所定間隔おきに複数形成し、リード線２１をこれに表裏交互に挿通して縫うように取り付けることで弛みの無い配線構造を実現している。

太陽光発電シート２は、太陽電池２０の全面に太陽光を受光しないと効率が大幅に落ちる。このため、少なくとも太陽電池２０の部分については収納ケース４から十分に引き出す必要がある。そこで、本例ではフィルム型アモルファス太陽電池２０の基端側に同じく可撓性を有して略同一幅の合成樹脂シート材２２が連結され、これにより太陽電池２０部分を十分に引き出し可能とし、引き出し後も該合成樹脂シート材２２が収納ケース４内のローラ３に少なくとも一巻き以上の余巻きがなる状態とされ、伸張時のシート基端側の保持強度を維持している。

合成樹脂シート材２２は、太陽電池２０のシートと同等以上の弾性応力がないと巻き取りがスムーズに出来ないので、同じくフッ素系樹脂シートを用いる。接着性の悪いフッ素系樹脂シート同士の接合は、アルミ箔を超音波で発熱するオールオーバー接着の技術を用いた。また、合成樹脂シート材２２の適当な部位に、過剰な引き出しを防止するためのストップラベルが貼り付けられている。

前記太陽光発電シート２の先端縁部には、係止部材６として中央に把持部６１を有する係止棒６０が該縁部に沿って固定されており、収納時には、該係止棒６０の左右両端部６０ａが収納ケース４の引き出し口４０外側の左右のケース前面４１に係止することで収納ケース４内に入り込まないようにケース外側に保持され、引き出し時には前記把持部６１を持って太陽光発電シート２を引き出すことができる構造とされている。

収納ケース４は、前面側において太陽光発電シート２を水平方向に引き出す位置から所定角度斜め上方に引き出す位置までの所定角度範囲が開口した引き出し口４０が設けられており、水平方向に引き出す位置にあたる上下所定幅の開口領域Ｒ１を除き、それより上側の開口領域Ｒ２を塞ぐ蓋体４２がヒンジ４３を介して上側に開閉自在に設けられている。これにより収納状態では蓋体４２により開口部を閉じて埃や異物の侵入を防止して内部の太陽光発電シート２を保護できるとともに、使用の際には蓋体４２を上に開けて太陽光発電シート２を引き出し、シート支持手段５により斜め上方に伸張した姿勢に保持することが可能となる。

収納ケース４内部には、図３に示すように、太陽光発電シート２を巻き取るローラ３が回転支持軸７（左右の回転支持軸７１、７２）により回転可能に支持されている。より具体的には、ケース底板の左右端部に略Ｌ字状の支持部材７０が設けられ、該支持部材７０により回転支持軸７１、７２が回転不能に支持され、ローラ３と回転支持軸７よりなるローラユニットＡが固定されている。ローラ３と回転支持軸７との間には、ローラ３の回転によりケース外に引き出される太陽光発電シート２を弾性復元力でローラ３に巻き戻すためのコイルばね８が介装されている。

ローラ３は、図６（ｂ）に示すように内側に係合用或いは螺子止め用の突起３０ａ、３０ｂが突出した断面構造を有するアルミ押出し材よりなる筒状材３０と、該筒状材３０の両端部を塞ぐように突起３０ａ、３０ｂの螺子孔両端部に取付ネジ３１ｂ，３２ｂで固定され、回転支持軸７に対する軸受け部として機能するフランジ３１ａ，３２ａ付きの支持材３１、３２と、前記筒状材３０の内側の途中位置に軸方向に移動可能に係合されて該筒状材３０とともに回転し、コイルばね８の一端側が固定される端部ブラケット３３とを備えている。

回転支持軸７２はローラ内側に延設されており、図７に示すように、その外周面に筒状のスペーサ７３を介してより大径の円筒状の軸体７４が装着されるとともに、該軸体７４の外周面上にコイルばね８及び端部ブラケット３３が装着されている。コイルばね８は、一端側の鉤状端部８１が前記端部ブラケット３３に回転不能に係止され、該端部ブラケット３３が前記軸体７４の外周面上を回転及び軸方向へ移動可能とされている。この端部ブラケット３３は、外周面上に溝部３３ａが形成されており、該溝部３３ａにローラ筒状材３０内側の突起３０ａが係入された状態で該ローラ３に対して軸方向へ相対移動可能とされている。この端部ブラケット３３は、中間位置において回転支持軸７に対しローラ３を回転可能に支持する軸受け部として機能している。

コイルばね８の他端側は、その鉤状端部８２が回転支持軸７２及び軸体７４の連通孔７２ａ，７４ａに係止され、回転支持軸７に対して回転不能とされている。そして、巻き取り、引き出し時にコイルばね８がねじれても前記端部ブラケット３３の軸方向への相対移動により回転支持軸７に対するローラ３の軸方向への力の作用が吸収され、ローラ３が軸方向へ移動して太陽光発電シート２に無理な横方向への力が作用することを未然に回避できる構造とされている。尚、ラチェット機構を設けて、ローラ３が勝手に巻き戻らないようにし、巻き戻すときはレバーでフリーにして巻き戻す構造とすることも好ましい。このようなラチェット機構はロールスクリーンなどで公知の構造を採用できる。

太陽光発電シート２の発電電力は、図８に示すように、シート基端側から延出されるリード線２１、２３がローラ筒状材３０の通孔３０ｃを通じてローラ３内に導かれ、該ローラ３の内周面側の軸方向の異なる位置に突設されたプラス側ブラシ９０及びマイナス側ブラシ９１にそれぞれ接続されている。各ブラシ９０、９１はローラ３と一緒に回転し、該ローラ３の内側に延設される回転支持軸７１の外周面上に、各ブラシ９０、９１に摺接するプラス側電極筒９２及びマイナス側電極筒９３を互いに絶縁状態で設けて、これら電極筒９２、９３から回転支持軸７１の内部配線９４、９５を通じてローラユニットＡの外部に取り出される構造とされている。

より詳しくは、中空の回転支持軸７１のローラ内側に延設された外周面上に絶縁部材９６を介してプラス側電極筒９２及びマイナス側電極筒９３を互いに軸方向に離間した位置に取り付け、該回転支持軸７１上を回転するローラ支持材３２から軸方向内側に向けて支持片９７、９８が突設され、各支持片９７、９８の前記プラス側電極筒９２、マイナス側電極筒９３に対応する位置に前記ブラシ９０、９１が中心側に付勢された状態に設けられ、対応する電極筒９２、９３にそれぞれ付勢された状態で摺動する。このようなブラシを用いた電極構造とすることで、リード線等の配線がよじれることなく発電電力を取り出すことができ、耐久性を高めることが可能であり、また、電極がローラ３に内蔵されるので電極部の防水加工が可能となる。電極の結線が複雑であるとローラユニットＡの交換が容易でないが、本例では、ローラユニットＡからの配線は図示しないコネクタに接続されており、収納ケース内のローラユニットＡを容易に交換可である。

シート支持手段５は、図５に示すように先端側に太陽光発電シート２の先端部に係合する係合部５０ａを有する伸縮可能な支柱５０と、該支柱５０を立起状態に保持する保持部材５１とより構成されており、該支柱５０の伸縮により太陽光発電シート２の上下角度が調整される。すなわち本装置を使用する際は、太陽光発電シート２に太陽光を効率よく垂直に受光させるため、太陽光発電ユニットＵの収納ケース４側の蓋体４２を開け、太陽光発電シート２を斜めに引き出して先端部を支柱５０の係合部５０ａに固定することで当該斜めに伸張された状態に保持される。

本例のシート支持手段５は、映写スクリーンのスタンドなどを利用した例であり、更に冬の位置、春と秋の位置、夏の位置をそれぞれマーキングして季節ごとに支柱５０の高さを変えて太陽光発電シート２の伸張角度を調整できるものとすることが好ましい。このようなシート支持手段５の場合、シートの巻き戻し力が強いと支柱５０が倒れないように大きな脚部が必要となるので、太陽光発電シート２のローラ３にラチェット式のブレーキ機構を設けることが好ましい。

太陽光発電ユニットＵには、図５に示すように、太陽光発電シート２による発電電力を蓄電するためのバッテリーを内蔵した蓄電装置Ｓが接続される。具体的には、太陽光発電ユニットＵの収納ケース４に外部の蓄電装置Ｓと接続するための出力端子が設けられている。蓄電装置Ｓの内蔵バッテリーは、充放電カーブが他の２次電池に比べてリニアで充放電制御が行いやすく、安価で安全性も高い鉛バッテリーが好ましい。蓄電装置Ｓには、更に電流制限回路が設けられ、バッテリー充電電流を制限して過充電によるバッテリー劣化を防止している。また、ＡＣ１００Ｖ，ＤＣ５Ｖ／１２Ｖを供給可能な電源出力部が設けられる。更に外部バッテリーも接続可能とすれば夜間使用等の際にも便利である。

太陽光発電ユニットＵを複数並列に接続する連結用端子を収納ケース４に設けることも好ましい実施例である。このように接続可能に構成すれば、太陽光発電ユニットＵを容易に増設でき、１台の蓄電装置Ｓへの発電電力量を容易に高めることができる。

次に、図１０〜１２に基づき、本発明の第２実施形態を説明する。

本実施形態では、太陽光発電シート２の姿勢を保持するシート支持手段５における支柱５０の保持部材５１が、支柱５０の基端部に設けられる脚材５２と、該支柱５０の基端部から設置面に沿った水平方向に延びて太陽光発電ユニットＵの収納ケース４に他端部５３ａが連結される棒状の連結杆５３とより構成され、ローラ３の太陽光発電シート２を巻き戻す力が作用する状況において支柱５０の倒れを防止し、該巻き戻す力によって太陽光発電シート２を自重で大きく撓むことなく伸びた状態に保持できる構造とされている。つまり本例によればローラ３にラチェット式のブレーキ機構を設けることが不要である。

脚材５２は、図１１にも示すように２枚の板状部材を左右に広げて支柱の横方向への倒れを防止する支持脚であり、使用後の収納時に連結杆５３と重なる状態としてコンパクトに収納できるように何れも後述するヒンジ部５４の下面に回転自在に枢支されている。連結杆５３は、支柱５０の基端部にヒンジ部５４を介して折り畳み可能に連結されており、使用後の収納時には図１２に示すように支柱５０、連結杆５３、脚材５２を一方向に重ねてコンパクトに収納可能に構成されている。ヒンジ部５４は、９０度に開くとボタンが飛び出して固定するロック機構が設けられ、該ボタンを押して折り畳むことができる。

支柱５０と連結杆５３は、いずれも内パイプを引き出すとボタンが飛び出して固定する伸縮自在な棒体であり、季節（太陽の高さ）に応じて双方の長さを変更可能としている。具体的には、図１２に示すように３段階の位置に前記ボタンが飛び出る孔が設けられ、季節に合わせて高さ（支柱５０の長さ）と収納ケース４までの距離（連結杆５３の長さ）を変えることで太陽光発電シート２の伸張角度を季節に応じた角度に容易に設定できるように構成されている。

次に、図１３に基づき、本発明の第３実施形態を説明する。

本実施形態では、太陽光発電シート２の姿勢を保持するシート支持手段５における支柱５０の保持部材５１が、支柱５０の先端部５０ｃに一端側が連結され、他端側に前記太陽光発電シート２と反対側斜め下方の設置面に固定される固定部５５ａを有する線材５５より構成されたものである。線材５５はロープや紐、ワイヤ等が好適に利用でき、保持部材が安価に実現できる。支柱５０の同じ先端部５０ｃに対して２本以上の線材５５を用いて横方向２箇所以上に固定して安定保持させることがより好ましい。本例では、線材の固定部５５ａはアンカー固定部である。

次に、図１４に基づき、本発明の第４実施形態を説明する。

本実施形態では、太陽光発電シート２の姿勢を保持するシート支持手段５が、アーチ状に湾曲変形可能な可撓性を有する支持杆５６と、該支持杆５６の端部間に掛け渡され、該支持杆５６の湾曲変形状態を保持する保持部材５７とより構成されている。支持杆５６の湾曲した頂上部となる途中位置には、太陽光発電シート２の先端部に係合する係合部５６ａが設けられている。すなわち、使用の際に保持部材５７により湾曲変形状態とした支持杆５６の頂上部の係合部５６ａに、収納ケース４から引き出した太陽光発電シート２を保持することで斜め上方に伸張した状態を保持するものである。

係合部５６ａの高さ位置は、前記保持部材５７による支持杆５６の保持位置を変更して支持杆５６の湾曲形状を変えることにより変更でき、これにより太陽光発電シート２の上下角度を調整できる。本例では支持杆５６を略Ｙ字状に途中位置から分岐した構造とし、左右安定した支持機能を得ているが、その他の形状、例えばＸ字状に構成したものも可能である。保持部材５７はロープ、紐、ワイヤ等の線材でよく、支持杆５６の端部を保持する輪を複数個所設けて、季節により輪を選択して係合部５６ａの高さを変えることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１太陽光発電装置
２太陽光発電シート
２ｃ側端部
３ローラ
４収納ケース
５シート支持手段
６係止部材
７回転支持軸
８コイルばね
２０太陽電池
２０ｂ貫通穴
２１リード線
２２合成樹脂シート材
３０筒状材
３０ａ突起
３０ｃ通孔
３１支持材
３１ａ，３２ａフランジ
３１ｂ，３２ｂ取付ネジ
３２ローラ支持材
３３端部ブラケット
３３ａ溝部
４０引き出し口
４１前面
４２蓋体
４３ヒンジ
５０支柱
５０ａ係合部
５０ｃ先端部
５１保持部材
５２脚材
５３連結杆
５３ａ他端部
５４ヒンジ部
５５線材
５５ａ固定部
５６支持杆
５６ａ係合部
５７保持部材
６０係止棒
６０ａ端部
６１把持部
７０支持部材
７１回転支持軸
７２回転支持軸
７２ａ，７４ａ連通孔
７３スペーサ
７４軸体
８１鉤状端部
８２鉤状端部
９０，９１ブラシ
９２，９３電極筒
９４内部配線
９６絶縁部材
９７支持片
Ａローラユニット
Ｒ１開口領域
Ｒ２開口領域
Ｓ蓄電装置
Ｕ太陽光発電ユニット

Claims

可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記ローラと該ローラの回転支持軸との間に、引き出された前記太陽光発電シートを弾性復元力で巻き戻すためのコイルばねを介装し、該コイルばねのローラ側の端部ブラケットを該ローラに対して軸方向に移動可能に係合してなる携帯型太陽光発電装置。
可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記ローラの内周面側の軸方向の異なる位置に、前記太陽光発電シートの出力線に接続されたプラス側ブラシ及びマイナス側ブラシをそれぞれ突設し、該ローラ内側に延設される回転支持軸の外周面上に、各ブラシに摺接するプラス側電極筒及びマイナス側電極筒を互いに絶縁状態で設け、これら電極筒から回転支持軸の内部配線を通じてローラ外部に発電電力を取り出す構造とした携帯型太陽光発電装置。
可撓性を有する太陽光発電シートと、該太陽光発電シートを巻き取るローラを内蔵し、前記太陽光発電シートを前記ローラに巻き取り、引き出し可能に収納する収納ケースとを備え、前記太陽光発電シートがシートの先端側と基端側にプラス／マイナスの出力電極を有する構造であり、該太陽光発電シートの側端部に沿って、シート先端側の出力電極とローラ内周面側のブラシを接続するリード線を、当該太陽光発電シートの側端部に沿って形成される複数の貫通穴に表裏交互に挿通して縫うように取付けてなる携帯型太陽光発電装置。