JP3136094U - 太陽光発電式交流電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池により発電した電力を出力する交流電源装置において、装置の収納性、携帯性を向上させるとともに、使用容量の変化に柔軟に対応可能とした太陽光発電式交流電源装置を提供することにある。
【解決手段】太陽電池１０１と、前記太陽電池１０１を巻取り可能な巻取り部材１０２と、前記巻取り部材１０２の内部に設けられ、前記太陽電池１０１により発電された電気を交流電力に変換する電力変換部１０４と前記巻取り部材１０２に設けられ、前記電力変換部１０４により変換した交流電力を出力する出力部１０３と、を有する太陽光発電式交流電源装置１００である。
【選択図】図３

Description

本考案は、軽量で、携帯性に優れた太陽光発電式交流電源装置に関するものである。

従来、太陽光発電式電源装置として、銅、インジウム、ガリウム及びセレンの化合物（Copper indium gallium diselenide、以下「CIGS」と称する。）等を使用した薄膜太陽電池よりなる、薄く、軽く、柔軟性に富んだ太陽電池を用いた直流出力の電源装置が携帯電話の充電等の用途に用いられてきた（例えば、非特許文献１参照。）。なお、太陽電池とは、太陽電池素子を用いて発電を行う装置であり、太陽電池素子を必要枚数集めて樹脂等で保護した太陽電池モジュールや太陽電池パネルを含む概念である。

また、交流出力の太陽光発電式電源装置として、太陽電池、インバータ及び蓄電池を電気回路的に組み合わせ、太陽電池が発電した電気をインバータにより交流電力に変換し交流電源として用いるとともに、発電した余剰電力を蓄電可能とした電源装置が用いられてきた（例えば、特許文献１、非特許文献２参照。）。
実用新案登録第３０５２３６２号公報 株式会社日本イーテック、"パワーフレックス５（商品名）"、[online]、[平成19年7月5日検索]、インターネット＜URL：http://www.etech-japan.com/product/goods/icp_04300.html＞ ジェット・NEKO株式会社、"ソラ・ウナギ（商品名、商標登録出願中）"、[online]、[平成19年7月5日検索]、インターネット＜URL：http://www.jp.jet-neko.com/unagi/index.html＞

しかし、直流出力の太陽光発電式電源装置は、交流電源を必要とする電気製品の電源として使用することができず、別途インバータを設置することにより直流電源を交流電源へと変換する必要がある。

また、直流出力の太陽光発電式電源装置にインバータを設置して交流電源とするためには、別途インバータを用意しなければならず、携帯に不便であるとともに、設置場所が大きくなってしまう。

本考案は、コンパクトで携帯性に優れる太陽光発電式交流電源装置を提供するものである。

すなわち、本考案の太陽光発電式交流電源装置は、太陽電池と、前記太陽電池により発電された電気を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部により変換した交流電力を出力するための出力部と、を有する太陽光発電式交流電源装置であって、前記太陽光発電式交流電源装置には、前記太陽電池を巻取り可能な巻取り部材が設けられており、かつ、前記電力変換部及び前記出力部は前記巻取り部材に設けられていることを特徴とするものである。

本考案の太陽光発電式交流電源装置によれば、太陽電池で発電した直流電力を電力変換部により交流電力に変換するので交流電力の供給が可能となる。また、本考案にかかる太陽光発電式交流電源装置は太陽電池を巻取り可能な巻取り部材を有するので、太陽光発電を行わない場合、又は、装置を運搬する場合等には、太陽電池を巻取り部材に巻取ることにより収納、運搬を容易に行うことが可能となる。また、太陽電池を巻取り部材に巻取っておくことで、衝突等による太陽電池の破損を防止することができる。

ここで、太陽電池と巻取り部材とをネジやコネクタ等の接続部材により連結し、脱着可能とすれば、太陽電池が破損した場合等に、太陽電池のみを交換するだけで引き続き交流電源装置として使用することが可能となり、便利である。

また、巻取り部材の内部に、電力変換部に接続された蓄電池を設け、蓄電池に太陽電池が発電した電力を充電しておくことにより、悪天候時又は夜間等、太陽光発電が行えない条件下においても、電源装置として使用することが可能となる。また、該蓄電池は巻取り部材内部に設けられているので、装置の収納、運搬時に邪魔になることは無い。

また、従来の太陽光発電式電源装置では、太陽電池の性能、面積により、一台あたりの電源装置が出力可能な電力が決定されてしまうため、使用容量が出力可能な電力を超える電気製品に使用できず、柔軟性を欠くという問題があるところ、本考案では、巻取り部材に、本考案にかかる太陽光発電式交流電源装置と他の電源装置とを連結して使用可能とする連結コネクタを設けることにより、複数の電源装置を連結させて、容易に使用容量の変化に対応することが可能となる。なお、この場合、連結する電源装置としては、本考案にかかる太陽光発電式交流電源装置以外にも、他の発電方式等にかかる電源装置であっても良い。

また、巻取り部材の内部に、電力変換部と連結コネクタを接続する直流回路を設け、他の電源装置との接続を直流回路により行うことを可能とすることで、電力変換装置を設けることなく、蓄電池等の直流出力の電源装置と直接的で簡便な接続が可能となる。

更に、太陽電池の巻取り部材の形状を円柱状とすることにより、太陽電池を傷つけることなく滑らかに巻取ることが可能となる。

以下、本考案の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は本考案にかかる太陽光発電式交流電源装置の一実施例である実施例１を適用した電源装置において太陽電池を展開している例を示す斜視図であり、図２は図１にかかる電源装置において太陽電池を巻取り部材に巻き取った例を示す斜視図である。図３は実施例１にかかる電源装置の回路図をブロック線図で示したものである。そして、図４及び図５は、各々、実施例２及び実施例３にかかる電源装置の回路図をブロック線図で示したものである。また、図６は、第一及び第二の太陽光発電式交流電源装置が連結されており、かつ、第二の太陽光発電式交流電源装置に二つの並列に接続された蓄電池が連結されている、実施例４にかかる装置の回路図をブロック線図で示したものである。

図１乃至図３に示す実施例１の太陽光発電式交流電源装置１００は、出力部１０３を有する巻取り部材１０２と、巻取り部材１０２に連結された太陽電池１０１を具えている。また、巻取り部材１０２は内部に電力変換部１０４を有している。

なお、太陽電池１０１と巻取り部材１０２は、例えばボルト等（図示しない）により機械的に連結されている。また、太陽電池１０１と電力変換部１０４は、例えばコネクタ等（図示しない）により電気的に連結されており、電力変換部１０４と出力部１０３も電気的に接続されている。また、出力部１０３は、巻取り部材１０２において、太陽電池１０１を巻取り部材１０２に巻き取った際に、太陽電池１０１と巻取り部材１０２が接する外周面である巻取り面１０２ａ以外の部分（図示例では一端面１０２ｂ）に設けられている。

ここで、太陽電池１０１は、例えばCIGSを用いた薄膜太陽電池よりなり、使用しない場合等には、図２に示すように巻取り部材１０２に巻取っておくことが可能な柔軟な材質よりなるものである。

巻取り部材１０２は、軽量で丈夫な素材、例えば円柱状のアルミニウム押出し材よりなり、太陽電池１０１を周囲に巻付けることが可能なものである。このような軽量で丈夫な素材で形成することにより、携帯性を損なうことなく、内部に設けられた電力変換部１０４を衝撃等から保護できる。また、円柱状とすることで、太陽電池１０１を大きく折り曲げることなく滑らかに巻取ることが可能となる。また、巻取り部材１０２は、両端部に蓋状の部材が着脱可能に設けられており、それらの部材の一方が上記一端面１０２ｂを形成している。

出力部１０３は、例えばコンセントよりなり、電気製品等（図示しない）と太陽光発電式交流電源装置１００を接続することにより、電気製品等へ交流電力を供給できるものである。なお、安全対策の観点からコンセントとしては抜け防止機構等を設けたものがより好ましい。また、出力部１０３は、巻取り部材１０２の巻取り面１０２ａ以外の場所である一端面１０２ｂに設けることにより、巻取り時に太陽電池１０１が出力部１０３と接触することにより発生する損傷を防止することができる。なお、損傷防止の観点から考えれば、本実施例以外にも、巻取り面１０２ａに窪みを設け、該窪みに出力部１０３を形成することによっても、目的を達成することができる。

電力変換部１０４は、例えば入力電圧１１９Ｖ以下で停止、１１９Ｖ以上で運転するようなインバータよりなり、太陽電池１０１が発電した直流電力を商用電源に対応する５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力へと変換し、該交流電力を出力部１０３へ供給可能とするものである。

本実施例における太陽光発電式交流電源装置１００によれば、太陽電池１０１が発電した直流電力を電力変換部１０４で交流電力へと変換し出力部１０３より出力することにより、交流電源として使用することが可能となる。また、太陽電池１０１は巻取り部材１０２に巻取り可能であるので、電源装置の運搬時等、装置を使用しない場合には太陽電池を巻き取ることで容易に収納、運搬することができる。また、太陽電池１０１は巻取り部材１０２とボルト等により取り外し可能に連結されているので、太陽電池１０１が破損した際等には、巻取り部材１０２から取り外して容易に交換することができる。

なお、本実施例以外にも、太陽電池１０１の樹脂層を巻取り部材１０２の外周まで延長して太陽電池１０１と巻取り部材１０２が一体となるように形成すれば、太陽電池１０１と巻取り部材１０２との連結構造を不要とし得て、構造を単純化することができる。また、太陽光発電式交流電源装置１００全体を防滴構造とすれば、雨天時でも屋外で使用することができる。また、電力変換部１０４と出力部１０３の間に正弦波フィルタ６１３及びノイズフィルタ６１４を設ければ、より安定した交流電力を供給することができる。

図４に示す実施例２の太陽光発電式交流電源装置１００は、巻取り部材１０２の内部に、太陽電池１０１及び電力変換部１０４に電気的に接続された、例えばシリコン蓄電池よりなる蓄電池４０１を設けることにより、太陽電池１０１が発電した電気を充電し、必要に応じて電力変換部１０４を介して出力部１０３へ電力供給が可能となっている点で先の実施例１の電源装置と異なっており、他の点では先の実施例１の電源装置と同様に構成されている。

巻取り部材１０２の内部に蓄電池４０１を設けることにより、太陽電池１０１が発電した電気を充電しておけば、悪天候等により太陽電池１０１が発電できない状況でも、蓄電池４０１に充電された電気を電力変換部１０４において交流電力に変換して出力部１０３より出力し、交流電力を供給することが可能となる。なお、蓄電池４０１は巻取り部材１０２の内部に設けられているので、装置の携帯性を損なうことない。

図５に示す実施例３の太陽光発電式交流電源装置１００は、巻取り部材１０２の巻取り面１０２ａ以外の場所である一端面１０２ｂに、出力部１０３に加えて、電力変換部１０４に電気的に接続された連結コネクタ５０１を設けることにより、太陽光発電式交流電源装置１００を、複数台連結し、又は、他の電源装置、例えば電池等と接続することを可能とした点で先の実施例２の電源装置と異なっており、他の点では先の実施例２の電源装置と同様に構成されている。

ここで、連結コネクタ５０１は、他の電源装置等と接続し電力の授受が行える、例えば電源用コネクタよりなる。そして、連結コネクタ５０１を設けることにより、太陽光発電式交流電源装置１００の発電能力を超えた電力が必要な場合でも、他の電源装置を組み合わせ、太陽電池１０１により発電した電気と、該他の電源装置より連結コネクタ５０１を通じて得られる電気とを電力変換部１０４で交流電力とすることにより、簡便に交流電力の供給が可能となる。具体的には、例えば、１台８０Ｗの本実施例の電源装置１００を２０台並列接続することで、最大１．６ｋｗの発電が可能となる。そして、各電源装置１００の電力変換部１０４は、例えば最大1ｋｗの直流電力を出力することができる。

また、連結コネクタ５０１により太陽光発電式交流電源装置１００と他の電源装置を並列接続して電力の供給を行えば、連結している電源装置の一部が故障等の原因により出力が低下しても、連結された電源装置全体として電力の供給を続けることができる。

なお、連結コネクタ５０１も、出力部１０３と同様に巻取り部材１０２の巻取り面１０２ａに窪みを設けて、該窪みに設置することができる。また、他の電源装置との接続を高電圧で行えば、連結コネクタ５０１と他の装置との接続に使用するケーブルを細くすることができるので、ケーブルの携帯が容易となる。

図６に示す、実施例４の第一及び第二の太陽光発電式交流電源装置１００は、巻取り部材１０２に連結コネクタ５０１が二つ設けられている点、太陽電池１０１と電力変換部１０４の間であって巻取り部材１０２の内部に降圧部６０１が設けられている点、前記太陽電池１０１は前記降圧部６０１とコネクタ等（図示しない）により電気的に連結されている点、及び巻取り部材１０２の内部に制御部６０２が設けられている点等において実施例１の電源装置と異なり、他の点で実施例１の電源装置と同様に構成されている。

ここで、降圧部６０１は、例えば、太陽電池１０１が発電した電気を直流から交流に変換するスイッチング回路６０３、前記スイッチング回路６０３が変換した交流電力の電圧を降下させる降圧トランス６０４、及び前記降圧トランス６０４が降圧した交流電力を直流電力に変換する整流器６０５よりなる。そして、降圧部６０１は、例えば太陽電池１０１が発電した電圧３２０Ｖの直流電力を電圧１６７Ｖの直流電力に変換する。

二つの連結コネクタ５０１は、他の電源装置等と接続し電力の授受が行えるコネクタ、例えば電源用コネクタよりなり、巻取り部材１０２の巻取り面１０２ａ以外の場所である一端面１０２ｂに、出力部１０３に加えて設けられており、太陽電池１０１の巻取り時に、太陽電池１０１を傷つけることがない。また、連結コネクタ５０１は、降圧部６０１及び電力変換部１０４を接続する回路と接続されている。

そして、前記第二の太陽光発電式交流電源装置１００の一方の連結コネクタ５０１は連結ケーブル６１７により第一の太陽光発電式交流電源装置１００の連結コネクタ５０１と連結している。また、第二の太陽光発電式交流電源装置１００の他方の連結コネクタ５０１には、二つの並列接続された、例えばシリコン蓄電池よりなる、充電電圧１６７Ｖ、放電終止電圧１１９Ｖの蓄電池４０１が連結ケーブル６１７により連結されている。そして、連結コネクタ５０１を介して、第一及び第二の太陽光発電式交流電源装置１００と蓄電池４０１との間で電力の授受が行えるようになっている。

制御部６０２は、例えば、電力変換部１０４のインバータのＦＥＴ素子を駆動するドライバ６０６、前記スイッチング回路６０３を制御可能な第一の制御装置６０７Ａ、前記ドライバ６０６を制御可能な第二の制御装置６０７Ｂ、前記第一及び第二の制御装置６０７Ａ、６０７Ｂを接続するフォトカプラ６０８、基準正弦波６０Ｈｚの基準周波数を作る基準正弦波発生装置６０９、三角波を作る三角波発生装置６１０、及びその三角波を用いて前記基準正弦波をＰＷＭ波に変換する三角波ＰＷＭ装置６１１よりなる。なお、制御部６０２の操作電源は、例えば太陽電池１０１が発電した直流電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１６を用いて電圧を変換することにより得ることができる。

本実施例における太陽光発電式交流電源装置１００によれば、太陽電池１０１が発電した電気は、降圧部６０１により、例えば、１６７Ｖの直流電力に降圧される。そして、前記降圧後の直流電力は、交流電力として出力部１０３より電力を供給する場合には、電力変換部１０４において交流電力に変換され出力部１０３より供給される。

この際、第一の制御装置６０７Ａは、第二の制御装置６０７Ｂよりフォトカプラ６０８を介して得た出力側フィードバックにより、出力側負荷量をフィードバックしてスイッチング回路６０３のパルス幅を増減させることができる。また、第二の制御装置６０７Ｂは、三角波ＰＷＭ装置６１１を用いた三角波比較方式によりドライバ６０６を介してインバータ１０４を制御し、直流電力を６０Ｈｚの交流電力に変換するとともに、第一の制御装置６０７Ａへ出力側負荷量をフィードバックすることができる。これにより、所望の周波数及び出力の交流電力が出力部１０３より得られることとなる。

一方、本実施例における太陽光発電式交流電源装置１００が発電した電気を蓄電池４０１に充電する場合には、前記降圧後の直流電力は、連結コネクタ５０１により太陽光発電式交流電源装置１００と連結された蓄電池４０１に供給される。

この際、蓄電池４０１と太陽光発電式交流電源装置１００の連結コネクタ５０１との間にＤＣ／ＤＣコンバータ６１６を設けているので、蓄電池の充電電圧を一定にし、充電電流を制限することができる。

そして、蓄電池４０１に充電された電力は蓄電池４０１の放電終止電圧である１１９Ｖとなるまで放電でき、その直流電力は、連結コネクタ５０１及び電力変換部１０４を介して出力部１０３より交流電力として供給することが出来る。

なお、本実施例においては、図６に示すように、操作性の向上及び安全確保の観点から、電力の入り切りを行うための、入力スイッチ、蓄電池スイッチ、及びサーモスイッチ等のスイッチ６１２を各所に設けても良く、また、出力の過電流遮断を行うための出力ブレーカ６１５を出力部１０３の前段に設けても良い。また、出力部１０３の近傍に、電力の供給が行われているか否かを示すための出力ランプ６１８を設けても良い。更に、インバータと出力部１０３の間に、インバータの出力を正弦波に近づけるための正弦波フィルタ６１３及び、出力に含まれるラインノイズを除去するためのノイズフィルタ６１４を設けても良い。

かくして、本考案の太陽光発電式交流電源装置によれば、太陽電池で発電した電力を電力変換部により交流電力に変換するので交流電力の供給が可能となる。また、本考案にかかる太陽光発電式交流電源装置は太陽電池を巻取り可能な巻取り部材を有するので、太陽光発電を行わない場合、又は、装置を運搬する場合等には、太陽電池を巻取り部材に巻取ることにより収納、運搬を容易に行うことが可能となる。また、太陽電池を巻取り部材に巻取っておくことで、衝突等による太陽電池の破損を防止することができる。

実施例１にかかる電源装置において太陽電池を展開している状態を例示する斜視図である。 実施例１にかかる電源装置において太陽電池を巻取り部材に巻取った状態を例示する斜視図である。 実施例１にかかる電源装置の回路図を例示するブロック線図である。 実施例２にかかる電源装置の回路図を例示するブロック線図である。 実施例３にかかる電源装置の回路図を例示するブロック線図である。 実施例４にかかる電源装置の回路図を例示するブロック線図である。

符号の説明

１００ 太陽光発電式交流電源装置
１０１ 太陽電池
１０２ 巻取り部材
１０２ａ 巻取り面
１０２ｂ 端面
１０３ 出力部
１０４ 電力変換部
４０１ 蓄電池
５０１ 連結コネクタ
６０１ 降圧部
６０２ 制御部
６０３ スイッチング回路
６０４ 降圧トランス
６０５ 整流器
６０６ ドライバ
６０７Ａ，６０７Ｂ 制御装置
６０８ フォトカプラ
６０９ 基準正弦波発生装置
６１０ 三角波発生装置
６１１ 三角波ＰＷＭ装置
６１２ スイッチ
６１３ 正弦波フィルタ
６１４ ノイズフィルタ
６１５ 出力ブレーカ
６１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６１７ 連結ケーブル
６１８ 出力ランプ

Claims (6)

1. 太陽電池と、
   前記太陽電池を巻取り可能な巻取り部材と、
   前記巻取り部材の内部に設けられ、前記太陽電池により発電された電気を交流電力に変換する電力変換部と、
   前記巻取り部材に設けられ、前記電力変換部により変換した交流電力を出力する出力部と、
   を有する太陽光発電式交流電源装置。
2. 太陽電池と、
   前記太陽電池の一辺に連結された、前記太陽電池を巻取り可能な巻取り部材と、
   前記巻取り部材の内部に設けられ、前記太陽電池により発電された電気を交流電力に変換する電力変換部と、
   前記巻取り部材に設けられ、前記電力変換部により変換した交流電力を出力する出力部と、
   を有する太陽光発電式交流電源装置。
3. 前記電力変換部に接続され、前記太陽電池が発電した電力を充電しておき必要時に放電して前記出力部へ電力を供給する蓄電池を有し、
   前記蓄電池が前記巻取り部材の内部に設けられている、請求項１又は請求項２記載の太陽光発電式交流電源装置。
4. 前記太陽光発電式交流電源装置と他の電源装置とを連結して使用可能とする連結コネクタを有し、
   前記連結コネクタが前記巻取り部材に設けられている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽光発電式交流電源装置。
5. 前記巻取り部材の内部に、前記電力変換部及び前記連結コネクタを接続する直流回路を有する、請求項４記載の太陽光発電式交流電源装置。
6. 前記巻取り部材の形状が円柱状であることを特徴とする、請求項1乃至請求項５のいずれかに記載の太陽光発電式交流電源装置。

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