JP2017028942A

JP2017028942A - 電源システム

Info

Publication number: JP2017028942A
Application number: JP2015147982A
Authority: JP
Inventors: 兼博森山; Kanehiro Moriyama
Original assignee: Blue Wing Inc
Current assignee: Blue Wing Inc
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】特に災害時に設置面積が狭くても電源確保が可能な電源システムが求められていた。また、移動可能な電源システムも求められていた。【解決手段】空気より軽い気体を封入可能な風船と、該風船により上空に浮上可能な太陽電池と、該太陽電池と電気的に接続されている蓄電池と、を備えていることを特徴とする電源システム。【選択図】図１

Description

本願発明は、緊急時に好適な電源システム及び、その構成による電源セットに関するものである。

近年、大地震、大津波等の自然災害時の電源確保の重要性が、行政及び個人単位でも強く認識されている状況にある。このような状況の基、緊急時の電源確保として、発電機と蓄電池とを備えた無停電電源システムが知られている（特許文献１）。また、発電機として太陽電池を利用することも知られている（特許文献１）。太陽電池を利用する場合、その設置は、平面的に配列されるのが一般的である（特許文献２）。

特開２０１３−３３４２８号公報特開２０１５−７８５８０号公報

上述した先行技術文献は、何れも電源としての発電機と太陽電池は据え置き型である為、ある程度の設置場所が必要であった。災害時の様に、地面が荒れた状況でスペースが殆ど利用できない場合でも活用できる電源確保が求められていた。
また、従来は大型な電源確保を目的としており、災害時に取り急ぎ一時的な電源を必要するといった電源確保の目的とは異なっていた。更に、自由に持ち運び出来る携帯性が決定的に欠けていた。

上記課題を解決するために、出願人は、フレキシブルで軽量な太陽電池を風船を用いて、上空へ浮上させることで設置場所を必要としない電源システムを見出し本願発明に至った。
つまり、請求項１に係る電源システムは、空気より軽い気体を封入可能な風船と、該風船により上空に浮上可能な太陽電池と、該太陽電池と電気的に接続されている蓄電池と、を備えていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池はフレキシブル型太陽電池であって、重量は１〜５ｋｇであることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池は、２枚の太陽電池パネルの受光領域の裏面どうしが併せられ、各太陽電池パネルの受光領域が太陽電池の裏表で発電する形態であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池の上端の上方にカメラが設けられ、該カメラは地上の端末機の操作により撮影画像が前記端末機に送信されることを特徴とする。
また、出願人は、上述の本願発明の電源システムを電源キットとして、持ち運び可能なシステムとして本願発明に至った。
つまり、請求項５に係る電源セットは、風船と、該風船を膨らませるヘリウムボンベと、フレキシブル型太陽電池と、該太陽電池が集電した電力を蓄電する蓄電池と、が収納されていることを特徴とする。

本願発明の電源システムは、軽量な太陽電池を風船によって、上空に浮上させることによって、従来の地上設置と異なり、地上スペースは蓄電池の設置面積のみで、約０．１４ｍ^２程度で可能となる。
また、本願発明の電源システムは、キットとしてトランク等に一式としてセットされ、そのトランク自体を持ち運ぶことが可能な為、特に災害時の電源確保に有効である。

更に、電源確保と同時に、災害時において風船を上空に上げることによって、救助地点の目印や、風船にカメラを取り付け、地上から端末等の操作によって、上空から救助すべき人を探索することも可能である。以上の様に、風船と電源との組み合わせによって、災害時に極めて有効な手段となり得る可能性が非常に高い。

本願発明の全体図。本願発明の蓄電池のブロック図。本願発明の構成が収納されている図。

本願発明の電源システムを図を用いて説明する。図１は、電源システムの全体図であって、風船（バルーン）（１）と、その風船は網（２）に包まれ、網の結び目の根本から太陽電池（３）へと接続されている。そして、太陽電池からの出力線が地上の蓄電池（４）への接続された構成になっている。
風船と太陽電池とは、直接的に接続されずに、風船を覆っている網を経由して太陽電池を浮上させている。風船のヘリウム等のガスの挿入口は、強力なストッパーで塞がれたままである。この様な形態によって、風船の塞ぎ口からガスがリークすることを防止している。

風船のサイズは、浮上させる太陽電池の重量によって、適切に選択される。例えば吹き後の目安直径が約２ｍ３０ｃｍのイベント用の風船で素材が天然ゴムの場合、約６０００Ｌのガスによって、５．５ｋｇを浮上させることになる。また、ヘリウムガスと空気との割合を浮上物の重量によって、適切に選択することができる。つまり、ヘリウムガスの割合を高めると浮力が向上する。更に、複数の風船を同時に、直列または並列に結ぶことによって浮力を確保することも出来る。以上の様に、太陽電池等の浮上物の重量や、浮上の高さによって、自由に風船を設計すれば良い。

風船を包む網は、特に指定はないが、機能的には、風船を保持した状態で風船の浮力を太陽電池へ伝えるものであればよい。例えば漁網は丈夫で好適である。
太陽電池は、フレキシブル基板の様に軽量で耐候性に優れ、変換効率の高いものが好ましく、ＵＬ１７０３、ＩＥＣ規格（６１６４６、６１７３０）等の認定を得ている太陽電池が好ましい。例えば、ソロパワー社のソロパネルモデルＳＰ１−８０は、８０ワット出力タイプであり、１枚の太陽電池パネルは約１ｋｇで、長さ２ｍ、幅０．４ｍで、フレキシブルステンレススティール基板ある。フレキシブル基板の場合、後述する収納する場合に有効で、持ち運ぶことが可能となる。この太陽電池パネルを、勿論、１枚で利用できるが、風船の浮力を高めて太陽電池パネルを２枚利用することで、更に特徴的な利用が出来る。

つまり、２枚の裏面（太陽電池の受光面に対して裏面）どうしを背中あわせた状態で２枚の太陽電パネルの表面（太陽電池の受光面）が、太陽電池全体の表面と裏面となる構成となっている。この様な構成の場合、風船が上空へ浮上している際、太陽電池の向きは固定されていないので、太陽電池パネルは風により向きが変わるが、太陽に対して太陽電池の表面又は裏面の何れかの面が受光され、発電電力を高めることが可能となる。つまり、このような２枚構成の太陽電池の場合、太陽の向きを考慮することなく、向き変更機能が不要となる。２枚の太陽電池パネルは、お互い電気的に並列又は直列に接続され、その出力を電気的に地上の蓄電池へ出力される。

地上の蓄電池は、浮上しないように地面にアンカー等で固定されている。蓄電池は、太陽電池からのＤＣ電源を蓄電する蓄電部と、蓄電されたＤＣ電源をＡＣ電源へ変換するインバーター部とを備え、出来る限り設置面積が小さいことが望まれる。具体的な例の蓄電池の内部の機能ブロックを図２に示す。
太陽電池からＤＣ３２Ｖが、まず蓄電池のチャージコントローラーに入力され、そこでＤＣ２４Ｖに調整される。更に、チャージコントローラーからＤＣ２４Ｖがリチュームイオン電池部（４−１）に蓄電される。そして、リチュームイオン電池部からインバーター部（４−２）へ入力されてＡＣ１００Ｖへ変換され、それが使用電気機器へ入力される。蓄電池は、２段構造となっており、１段目はリチュームイオン電池部、２段目は、インバーターとチャージコントローラーとに分かれている。その為、地面での設置面積は、３０５ｍｍ×４５５ｍｍ程度の極小面積が可能となっている。トータル重量は約２０ｋｇである。

蓄電部はリチュームイオン電池部に限定はされないが、鉛蓄電池に対して、略フル容量使用が可能で、充電の回復も早いので好ましい。例えば、蓄電池の蓄電容量が２．５２ｋｗｈの場合、接続される使用電気機器の消費電力が１０ｗのＬＥＤの場合、１２０時間使用可能で、５０ｗのパソコンの場合、２５時間使用可能となる。しかし、太陽電池から絶えず、給電されていれば、更に使用時間は長くなる。

図３は、上述の各構成が１つのトランクに収納されている図です。風船（バルーン）（１）、網（２）、フレキシブル型太陽電池（３）、蓄電池は、リチュームイオン電池部（４−１）と、インバーター部（４−２）が段積みとなって、更に３０００Ｌのボンベ（５）が２本収納されている。太陽電池はフレキシブル型の為、丸めることが出来てスペースは、約４０ｃｍ程度で十分である。図の様に配置されるが、これに限定はされない。また収納容器としてトランクが好適で、特にキャスターが付いていれば移動の際に好ましい。トランクのサイズは、約２００ｃｍ×８０ｃｍ程度で重量は、約３０ｋｇである。

尚、本願発明は、上述の様に災害時等の緊急電源確保の用途に好適であるが、設置面積が少ない利点により、その他の活用も考えられる。例えば、各種のイベントの際に注目を集めることも出来、同時に電源確保も可能である。

１風船（バルーン）
２網
３太陽電池
４蓄電池
４−１リチュームイオン電池部
４−２インバーター部
５ボンベ

Claims

空気より軽い気体を封入可能な風船と、該風船により上空に浮上可能な太陽電池と、該太陽電池と電気的に接続されている蓄電池と、を備えていることを特徴とする電源システム。
請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池はフレキシブル型太陽電池であって、重量は１〜５ｋｇであることを特徴とする電源システム。
請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池は、２枚の太陽電池パネルの受光領域の裏面どうしが併せられ、各太陽電池パネルの受光領域が前記太陽電池の裏表で発電する形態であることを特徴とする電源システム。
請求項１記載の電源システムであって、前記太陽電池の上端の上方にカメラが設けられ、該カメラは地上の端末機の操作により撮影画像が前記端末機に送信されることを特徴とする電源システム。
風船と、該風船を膨らませるヘリウムボンベと、フレキシブル型太陽電池と、該太陽電池が集電した電力を蓄電する蓄電池と、が収納されていることを特徴とする電源セット。