JP6515997B2 - 光電変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換装置に関する。
近年、商用電源を得られない外出先などでも、利用者が、スマートフォン、ノートPC(Personal Computer)、タブレットPCなどの携帯機器を利用できるように、携帯可能な発電装置の需要が高まっている。
例えば、特許文献1には、運搬可能な発電装置として、複数の太陽電池セルを含む折り曲げ可能なシート状の太陽電池が開示されている。このシート状の太陽電池には一対のリード線が接続しており、リード線の先端に設けられた端子を給電部に差し込むことにより、給電部から電気機器に電力を供給することができる。
特開平9−51118号公報
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、一対のリード線の先端に設けられた端子をそれぞれ給電部に差し込む必要があるため、端子を差し込む動作を2回する必要がある。このため1回の動作でシート状の太陽電池を給電部に接続することができず、利便性に欠ける面があった。
また、特許文献1に記載の構成は、リード線に設けられた端子を給電部に差し込む構成であるため、リード線に対して引っ張る力が加えられた場合にリード線が給電部から抜けやすく、シート状の太陽電池と給電部との間の接続の信頼性に欠ける面があった。
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、外部機器に給電可能な本体に太陽電池モジュールを容易に接続することができ、かつ、太陽電池モジュールと本体との間の接続の信頼性を高めることができる光電変換装置を提供することにある。
さらに本発明は、本発明者らが別途出願している特願2015−059752における、第1及び第2の接続手段の一形態に適合するものであり、上述特許文献1や先行技術文献等には全く示唆がない「互換性確保」という技術的思想に基づくものである。本発明による効果は、別途出願している特願2015−059752での効果をも享受でき、当該別出願にも貢献するという側面を有する。
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、本発明の光電変換装置は、第1の接続手段を有する光電変換モジュール群と、前記第1の接続手段と機械的かつ電気的に接続可能な第2の接続手段を有する本体部とを備え、前記第1の接続手段は、第1の接続部と第1のコネクタとを有し、前記第2の接続手段は、前記第1の接続部と摺接して係合する第2の接続部と、前記第1の接続部が所定の位置にある状態で前記第1のコネクタと接続する第2のコネクタとを有し、前記第1の接続部および前記第2の接続部のうち、一方は、ガイドレールであり、他方は、前記ガイドレールと摺接して係合するガイドであることを特徴とするものである。そのため、本発明の光電変換装置は、第1の接続部と第2の接続部とを摺接して係合させるという簡易な操作で、光電変換モジュール群を、機械的かつ電気的に本体部に容易に接続することができる。また、第1の接続部と第2の接続部とを摺接して係合させるため、光電変換モジュール群と本体部との間の接続の信頼性を高めることができる
また、本発明の光電変換装置において、前記第1の接続部と前記第1のコネクタとは、結合して一体的に構成されていることが好ましい。この構成により、第1の接続手段の構成をシンプルな構成にすることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第2の接続部と前記第2のコネクタとは、結合して一体的に構成されていることが好ましい。この構成により、第2の接続手段の構成をシンプルな構成にすることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、縦列に接続された複数の光電変換モジュールを備えることが好ましい。この構成により、より多くの電力供給を受けることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第1の接続部がガイドであり、前記第2の接続部がガイドレールである場合、前記第1の接続部の先端部に前記第1のコネクタが設けられ、前記第2の接続部の最奥部に前記第2のコネクタが設けられ、前記第1の接続部がガイドレールであり、前記第2の接続部がガイドである場合、前記第1の接続部の最奥部に前記第1のコネクタが設けられ、前記第2の接続部の先端部に前記第2のコネクタが設けられることが好ましい。この構成により、ガイドをガイドレールの最奥部まで差し込むことで、光電変換モジュール群と本体部とを、機械的かつ電気的に容易に接続することができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第1の接続手段は、複数の前記第1の接続部と、複数の前記第1のコネクタとを有し、前記第2の接続手段は、複数の前記第2の接続部と、複数の前記第2のコネクタとを有する構成とすることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記ガイドの断面形状が上下非対称であることが好ましい。この構成により、ガイドをガイドレールに逆差しすることを防ぐことができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記ガイドレールの片側の側面にガイド溝が設けられていることが好ましい。この構成により、ガイドレールの高さ方向の厚みを小さくすることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第1の接続部がガイドであり、前記第2の接続部がガイドレールであり、前記本体部に、前記第1の接続部を固定するための固定用補強部材が設けられていることが好ましい。この構成により、光電変換モジュール群を本体部に装着後、光電変換モジュール群をより安定して保持することができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記固定用補強部材と前記第1の接続部との接触部により、該固定用補強部材と該第1の接続部とが電気的に接続することが好ましい。この構成により、固定用補強部材によって光電変換モジュール群を安定して機械的に保持すると同時に、光電変換モジュール群と本体部とを電気的に接続することができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第1の接続手段と前記第2の接続手段とが機械的かつ電気的に接続した状態で該第1の接続手段および該第2の接続手段をロックするロック機構を、前記第1のコネクタに設けることが好ましい。この構成により、コネクタの抜けを防止することができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換装置を吊り下げて支持する支持手段をさらに備えることが好ましい。この構成により、光電変換モジュール群を机の上などに平面的に広げて設置することが必須でなくなるので、設置時の省スペース化を図ることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記第1のコネクタおよび前記第2のコネクタは、少なくとも1つの電極端子を有する構成とすることができる。この構成により、第1のコネクタおよび第2のコネクタとして様々な形状を選択することができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、有機系太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備えることが好ましい。これにより、光電変換装置を軽量化することができ、携帯性を高めることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換装置は、有機系太陽電池発電装置であることが好ましい。これにより、光電変換装置を軽量化することができ、携帯性を高めることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、無機系太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備えることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換装置は、無機系太陽電池発電装置とすることができる。
また、本発明の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、少なくとも電極の一つがプラスチック材料を基盤とした太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備える構成とすることができる。
本発明に係る光電変換装置によれば、外部機器に給電可能な本体に太陽電池モジュールを容易に接続することができ、かつ、太陽電池モジュールと本体との間の接続の信頼性を高めることができる。
本発明の一実施形態に係る光電変換装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す太陽電池モジュール群の構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る光電変換装置の構成を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る光電変換装置の本体部に太陽電池モジュール群を装着する様子を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る光電変換装置の本体部に複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池モジュール群が接続されている様子を示す図である。 光電変換装置の充電池を充電する動作の一例を示すフローチャートである。 光電変換装置から外部機器へ放電する動作の一例を示すフローチャートである。 変形例1に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例1に係る光電変換装置において本体部に太陽電池モジュール群を装着する様子を示す図である。 変形例1に係る光電変換装置において本体部に複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池モジュール群が接続されている様子を示す図である。 変形例2に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例2に係る光電変換装置において本体部に太陽電池モジュール群を装着する様子を示す図である。 変形例2に係る光電変換装置において本体部に複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池モジュール群が接続されている様子を示す図である。 変形例3に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例4に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例5に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例6に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例7に係る光電変換装置の構成を示す図である。 変形例8に係る光電変換装置の構成を示す図である。 光電変換装置の利用例1を示す図である。 光電変換装置の利用例1を示す図である。 光電変換装置の利用例2を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置1の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る光電変換装置1は、太陽電池モジュール群(1又は複数の光電変換モジュール群)10と、本体部20とを備える。光電変換装置1は、太陽電池モジュールを備えた太陽電池モジュール群10が本体部20に装着され、本体部20は太陽電池モジュール群10(太陽電池モジュール)から電力供給を受ける。そして、本体部20は、供給された電力を、自装置内で蓄積したり、所定のインタフェース、例えば、USB(Universal Serial Bus)インタフェースを介して、スマートフォンやタブレットPCなどの外部機器に供給したりする。なお、光電変換装置1は、商用電源からACアダプター30を介して電力供給を受けることもできる。ACアダプター30は、コンセント31とAC/DC変換器32とを備えている。商用電源からコンセント31を介して交流電圧がAC/DC変換器32に入力され、AC/DC変換器32は、入力された交流電圧を直流電圧に変換して、本体部20に供給する。
太陽電池モジュール群10は、太陽電池モジュール11と、太陽電池モジュールインタフェース(IF)12とを有する。
太陽電池モジュール11は、太陽光、室内光などの入射光を光電変換して電力を出力する太陽電池を備えた光電変換モジュールである。
太陽電池の種類としては大別して、無機系材料を用いた無機系と、有機系材料を用いた有機系とがある。無機系の太陽電池としては、Siを用いたSi系、化合物を用いた化合物系などがある。また、有機系の太陽電池としては、有機顔料を用いた低分子蒸着系、導電性高分子を用いた高分子塗布系、変換型半導体を用いた塗布変換系などの薄膜系、チタニア、有機色素および電解質から成る色素増感系などがある。また、太陽電池としては、有機無機ハイブリッド太陽電池、ペロブスカイト系化合物を用いた太陽電池などもある。本発明においては、上述した各種の太陽電池を用いることができる。ただし、一般に、有機系の太陽電池は、薄型かつフレキシブルな構成とすることができ、本発明に用いるのに好適である。
太陽電池モジュール11は、少なくとも電極の一つを、プラスチック材料を基盤としたものとしてもよい。
太陽電池モジュールIF(第1の接続手段)12は、太陽電池モジュール群10を本体部20に装着して、機械的かつ電気的に接続するためのインタフェースである。太陽電池モジュールIF12の詳細については後述する。
本体部20は、インタフェース21と、昇圧回路部22と、太陽電池電圧検出部23と、ACアダプター電圧検出部24と、充電池25と、外部インタフェース(IF)26と、充放電制御回路27と、コントローラ28とを備える。
インタフェース(第2の接続手段)21は、太陽電池モジュール群10を本体部20に装着して、機械的かつ電気的に接続(連結)させる。インタフェース21は、装着された太陽電池モジュール群10(太陽電池モジュール11)から、太陽電池モジュールIF12を介して供給された電圧を昇圧回路部22に供給する。インタフェース21の詳細については後述する。
昇圧回路部22は、太陽電池モジュール群10からインタフェース21を介して供給された電圧を充電池25の充電に必要な所定電圧に昇圧して、充放電制御回路27に出力する。
太陽電池電圧検出部23は、本体部20に装着された太陽電池モジュール群10(太陽電池モジュール11)からインタフェース21を介して昇圧回路部22に供給される電圧(太陽電池電圧)を検出し、検出結果をコントローラ28に出力する。
ACアダプター電圧検出部24は、ACアダプター30から充放電制御回路27に供給される電圧(ACアダプター電圧)を検出し、検出結果をコントローラ28に出力する。
充電池25は、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池などの充放電が可能な電池である。
外部IF26は、例えば、USBインタフェースなどであり、光電変換装置1を外部機器と接続するためのインタフェースである。
充放電制御回路27は、昇圧回路部22と、ACアダプター30と、充電池25と、外部IF26を介して接続された外部機器との間で充放電制御を行う。
コントローラ28は、本体部20の各部の動作を制御する。例えば、コントローラ28は、太陽電池電圧検出部23の検出結果、ACアダプター電圧検出部24の検出結果、充電池25の充電量に基づき、充放電制御回路27を制御して、充放電のためのパスを制御する。また、コントローラ28は、例えば、昇圧回路部22による昇圧動作を制御する。
次に、太陽電池モジュール群10の構成について、図2に示すブロック図を参照して、より詳細に説明する。
図2に示す太陽電池モジュール群10は、太陽電池モジュールセット13と、太陽電池モジュールIF12とを備える。
太陽電池モジュールセット13は、少なくとも1つの太陽電池モジュール11を備える。太陽電池モジュールセット13が複数の太陽電池モジュール11を備える場合には、各太陽電池モジュール11は、所定の間隔を開けて配列され、隣り合う太陽電池モジュール11と縦列に接続されている。そして、複数の太陽電池モジュール11の1つ(図2の例では、太陽電池モジュール11の縦列体の一端に位置する太陽電池モジュール11)が、太陽電池モジュールIF12に接続される。太陽電池モジュール群10が本体部20のインタフェース21に装着された状態では、太陽電池モジュールセット13を構成する各太陽電池モジュール11の出力電圧の合計が、太陽電池モジュールIF12を介して、本体部20に供給される。本体部20は、装着された太陽電池モジュール群10から電力供給を受けることができる。
なお、太陽電池モジュール群10が複数の太陽電池モジュール11を有する場合、各太陽電池モジュール11の電極は、例えば、フレキシブル基板で接続される。こうすることで、隣り合う太陽電池モジュール11の間の部分で太陽電池モジュール群10を折り畳むことができる。そのため、使用時には、太陽電池モジュール群10を広げ、非使用時には、太陽電池モジュール群10を折り畳むことで、収納、運搬が容易となる。
図3は、本発明の第1実施形態に係る光電変換装置1の構成を示す図である。
図3に示す例においては、光電変換装置1の本体部20の裏側の面に2つのインタフェース21が設けられている。そして、太陽電池モジュール群10の表側の面に2つの太陽電池モジュールIF12が設けられている。太陽電池モジュールIF12の形状は、インタフェース21に対応する形状である。太陽電池モジュール群10を、太陽電池モジュールIF12によって本体部20のインタフェース21に接続することにより、太陽電池モジュール群10を、本体部20に機械的かつ電気的に接続し、太陽電池モジュール11の発電電力を本体部20に供給することができる。
続いて、太陽電池モジュールIF12の構成の詳細について説明する。
太陽電池モジュールIF12は、ガイド121(第1の接続部)と、コネクタ122(第1のコネクタ)とを備える。図3に示すように、ガイド121とコネクタ122とは結合して一体的に構成されている。また、ガイド121およびコネクタ122は、太陽電池モジュール群10の形状には制約されず、独立した形状として所望の形状にすることができる。
ガイド121は、所定の形状を有する部材であり、図3に示す例においては、ガイド121は柱状の形状である。
コネクタ122は、ガイド121の先端部(図3においては、ガイド121の紙面奥方向の一端)に取り付けられている。ガイド121とコネクタ122とは一体的に(ガイド121とコネクタ122とが結合して)設けられている。コネクタ122は、太陽電池モジュール群10の太陽電池モジュールセット13内の1つの太陽電池モジュール11の電極と電気的に接続されている。コネクタ122は、例えば、ピンコネクタのオス構成である。
続いて、インタフェース21の構成について説明する。
インタフェース21には、太陽電池モジュールIF12を介して太陽電池モジュール群10を接続することができる。
インタフェース21は、ガイドレール211(第2の接続部)と、コネクタ212(第2のコネクタ)とを備える。図3に示すように、ガイドレール211とコネクタ212とは結合して一体的に構成されている。また、ガイドレール211およびコネクタ212は、本体部20の形状には制約されず、独立した形状として所望の形状にすることができる。
ガイドレール211は、太陽電池モジュールIF12のガイド121に対応する形状を有する部材である。ガイドレール211は、その中空部分に太陽電池モジュールIF12のガイド121を挿入することができ、ガイド121と摺接して(スライドするように接して)係合することができる。図3の例では、ガイドレール211の紙面手前側から奥部に向かって、ガイド121が挿入される。
コネクタ212は、ガイド121がガイドレール211と係合した所定の位置にある状態で、太陽電池モジュールIF12のコネクタ122と接続する位置に設けられている。ここで、「所定の位置」とは、例えば、ガイドレール211とコネクタ212が予め定められた位置関係を有し、この位置関係に対応したガイド121とコネクタ122の位置をいうものとする。例えば、図3に示す例においては、ガイド121がガイドレール211の奥まで押し込まれた状態における位置であり、この位置において、コネクタ122がコネクタ212と接続する。ガイドレール211とコネクタ212とは一体的に(ガイド211とコネクタ212とが結合して)設けられており、図3に示す例では、コネクタ212はガイドレール211の最奥部に設けられている。コネクタ212は、例えば、ピンコネクタのメス構成である。
図3に示したように、太陽電池モジュールIF12のコネクタ122は、ガイド121の先端部に設けられている。この場合、インタフェース21のコネクタ212は、例えば、ガイドレール211の奥部近傍に設けられ、ガイド121がガイドレール211の奥まで挿入されると、コネクタ122とコネクタ212とが接続される。
ガイド121とガイドレール211とが係合することで、太陽電池モジュール群10と本体部20とが機械的に接続される。また、ガイド121とガイドレール211との係合に応じて、コネクタ122とコネクタ212とが接続されることで、太陽電池モジュール群10と本体部20とが電気的に接続される。このように本実施形態においては、太陽電池モジュールIF12のガイド121をインタフェース21のガイドレール211にスライドさせるという簡易な操作で、接続するコネクタ122をコネクタ212に誘導することにより、太陽電池モジュール群10と本体部20とを機械的かつ電気的に接続することができる。
図4に、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール群10を本体部20に装着する様子を示す。図4(a)は、ガイド121をガイドレール211に沿って摺接させる直前の様子を示す。図4(b)は、ガイド121がガイドレール211に沿って所定の位置(最奥部)まで押し込まれ、コネクタ122とコネクタ212が接続され、太陽電池モジュール群10の本体部20への装着が完了した様子を示す。
図4に示すように、2つのガイド121は、それぞれ対応する2つのガイドレール211に同時に差し込まれ、2つのガイド121が最奥部まで押し込まれると、コネクタ122とコネクタ212が接続する。
このように、太陽電池モジュール群10は、本体部20にワンタッチ(1回の動作)で接続可能であり、また、太陽電池モジュール群10を本体部20から引き抜くことによりワンタッチで非接続状態とすることができる。すなわち、上記構成を有することにより、太陽電池モジュール群10は、本体部20と容易に脱着可能である。
また、上記構成によれば、ガイド121をガイドレール211の最奥部まで押し込むことにより、コネクタ122がコネクタ212と接続する。すなわち、太陽電池モジュール群10が本体部20に機械的に接続されると同時に電気的にも接続される。
また、図4に示すように、ガイド121をガイドレール211に差し込む方向は、図4(a)において、方向Xとして示す方向である。このような構成となっていることにより、例えば、本体部20を吊り下げるような状態で使用し、ガイド121およびガイドレール211に太陽電池モジュール群10の自重がかかっても、太陽電池モジュール群10は本体部20から容易には抜けない。
図5は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール群10が複数の太陽電池モジュール11を有する場合に、太陽電池モジュール群10が本体部20に接続されている様子を示す図である。
図5に示すように、太陽電池モジュール群10が複数の太陽電池モジュール11を有する場合であっても、ワンタッチで、太陽電池モジュール群10を本体部20に脱着可能である。また、このように複数の太陽電池モジュール11を有する太陽電池モジュール群10を、本体部20に装着することにより、本体部20は太陽電池モジュール群10からより多くの電力供給を受けることができる。
なお、太陽電池モジュールIF12およびインタフェース21の形状は図3に示した形状に限られるものではなく、種々の形状とすることができる。要は、ガイド121とガイドレール211とが摺接して係合することができれば、太陽電池モジュールIF12およびインタフェース21の形状は任意の形状とすることができる。後述する変形例1〜8において、太陽電池モジュールIF12およびインタフェース21の形状の他の例を示す。
また、本実施形態においては、太陽電池モジュールIF12にガイド121が設けられ、インタフェース21にガイドレール211が設けられる例を用いて説明したが、これに限られるものではない。太陽電池モジュールIF12にガイドレールが設けられ、インタフェース21にガイドが設けられる構成であってもよい。これは、後述する変形例1〜8においても同様である。
また、本実施形態においては、太陽電池モジュール群10の表側の面に2つの太陽電池モジュールIF12が設置され、本体部20の裏側の面に2つのインタフェース21が設置される例を用いて説明したが、太陽電池モジュールIF12およびインタフェース21の設置数や設置場所はこれに限られるものではない。太陽電池モジュールIF12を太陽電池モジュール群10の表側と裏側のどちらの面に設置するか、および、インタフェース21を本体部20の表側と裏側のどちらの面に設置するかは、ガイド121およびガイドレール211の形状に応じて、適宜選択可能である。これは、後述する変形例1〜8においても同様である。
また、ガイド121およびガイドレール211の配置数、大きさ、幅、配置場所なども、ガイドとガイドレールとが摺接して係合することができれば、太陽電池モジュール群10や本体部20の形状に制約を受けずに任意とすることができる。これにより、目的に応じて適切なガイド121およびガイドレール211の形状や配置場所を、高い自由度で選択することができ、例えば、小型化や薄型化に対応できるように選択することもできる。後述する変形例1〜8においていくつかの例を示す。
また、コネクタ122およびコネクタ212の配置数、配置場所なども、ガイド121とガイドレール211とが係合した状態で、コネクタ122とコネクタ212とが接続可能であれば、任意とすることができる。また、コネクタ122とコネクタ212とを接続する電極端子(ピン)の電極端子数も任意の数とすることができる。
また、本実施形態においては、コネクタ122がピンコネクタのオス構成であり、コネクタ212がピンコネクタのメス構成である例を用いて説明したが、これに限られるものではない。コネクタ122がピンコネクタのメス構成であり、コネクタ212がピンコネクタのオス構成であってもよい。
次に、本実施形態に係る光電変換装置1の動作について説明する。
本実施形態に係る光電変換装置1は、外部IF26に接続された外部機器からの要求を受けて、外部IF26を介して、外部機器に電力を供給する。ここで、外部機器への電力の供給元としては、本体部20に装着された太陽電池モジュール群10、ACアダプター30および本体部20の充電池25の3つがある。光電変換装置1は、これらの中から、外部機器への電力の供給元を適宜選択して、外部IF26に接続された外部機器に電力を供給する。
また、本実施形態に係る光電変換装置1は、本体部20に装着された太陽電池モジュール群10あるいはACアダプター30を電力の供給元として、充電池25を充電する。光電変換装置1は、これらの中から、充電池25への電力の供給元を適宜選択して、充電池25を充電する。
以下では、充電池25の充電時および外部機器への放電時の光電変換装置1の動作について説明する。まず、充電池25の充電時の動作について説明する。
図6は、充電池25の充電時の光電変換装置1の動作を示すフローチャートである。
コントローラ28は、ACアダプター電圧検出部24の出力から、ACアダプター電圧が検出されたか否かを判定する(ステップS101)。
ACアダプター電圧が検出されたと判定した場合には(ステップS101:Yes)、コントローラ28は、充電池25が満充電であるか否かを判定する(ステップS102)。
充電池25が満充電でないと判定した場合には(ステップS102:No)、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、ACアダプター30から充電池25に充電するパスを設定する(ステップS103)。充放電制御回路27は、設定されたパスに従い、充電池25の充電制御を行う(ステップS104)。なお、充電池25の充電制御の方法は、当業者によく知られており、また、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
充電池25が満充電であると判定した場合には(ステップS102:Yes)、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、充電池25を充電するパスをオフにする(ステップS105)。
ACアダプター電圧が検出されていないと判定した場合には(ステップS101:No)、コントローラ28は、太陽電池電圧検出部23の出力から、太陽電池電圧が検出されたか否かを判定する(ステップS106)。
太陽電池電圧が検出されたと判定した場合には(ステップS106:Yes)、コントローラ28は、充電池25が満充電であるか否かを判定する(ステップS107)。
充電池25が満充電でないと判定した場合には(ステップS107:No)、コントローラ28は、昇圧回路部22に、インタフェース21を介して太陽電池モジュール群10から供給された電圧を昇圧させる(ステップS108)。また、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、太陽電池モジュール群10から充電池25に充電するパスを設定する(ステップS109)。充放電制御回路27は、設定されたパスに従い、充電池25の充電制御を行う(ステップS110)。
充電池25が満充電であると判定した場合には(ステップS107:Yes)、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、充電池25を充電するパスをオフにする(ステップS111)。
ステップS104あるいはステップS110における充電制御により充電池25が満充電となった後、ステップS105あるいはステップS111の処理により充電池25を充電するパスをオフにした後、または、太陽電池電圧を検出していないと判定した場合には(ステップS106:No)、コントローラ28は、充電動作を終了し、図7に示す放電動作に進む。
図7は、外部機器への放電時の光電変換装置1の動作を示すフローチャートである。
まず、コントローラ28は、外部IF26を介した外部機器からの電力供給の要求があるか否かを判定する(ステップS201)。
外部IF26を介した外部機器からの電力供給の要求があると判定した場合には(ステップS201:Yes)、コントローラ28は、太陽電池電圧検出部23の出力から、太陽電池電圧が検出されたか否かを判定する(ステップS202)。
太陽電池電圧が検出されたと判定した場合には(ステップS202:Yes)、コントローラ28は、昇圧回路部22に、インタフェース21を介して太陽電池モジュール群10から供給された電圧を昇圧させる(ステップS203)。また、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、太陽電池モジュール群10から外部IF26に放電するパスを設定する(ステップS204)。充放電制御回路27は、設定されたパスに従い、太陽電池モジュール群10から外部IF26への放電制御を行う(ステップS205)。これにより、外部IF26を介して、太陽電池モジュール群10から外部機器への電力供給が行われる。なお、外部IF26への放電制御の方法は、当業者によく知られており、また、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
太陽電池電圧が検出されていないと判定した場合には(ステップS202:No)、コントローラ28は、ACアダプター電圧検出部24の出力から、ACアダプター電圧が検出されたか否かを判定する(ステップS206)。
ACアダプター電圧が検出されたと判定した場合には(ステップS206:Yes)、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、ACアダプター30から外部IF26に放電するパスを設定する(ステップS207)。充放電制御回路27は、設定されたパスに従い、ACアダプター30から外部IF26への放電制御を行う(ステップS208)。これにより、外部IF26を介して、ACアダプター30から外部機器への電力供給が行われる。
ACアダプター電圧が検出されていないと判定した場合には(ステップS206:No)、コントローラ28は、充電池25の充電量がEmpty(空)相当であるか否かを判定する(ステップS209)。
充電池25の充電量がEmpty相当でないと判定した場合には(ステップS209:No)、コントローラ28は、充放電制御回路27を制御して、充電池25から外部IF26に放電するパスを設定する(ステップS210)。充放電制御回路27は、設定されたパスに従い、充電池25から外部IF26への放電制御を行う(ステップS211)。これにより、外部IF26を介して、充電池25から外部機器への電力供給が行われる。
ステップS205、ステップS208またはステップS211における充放電制御回路27による放電制御の終了後、コントローラ28は、ステップS201に戻り、引き続き、電力供給の要求があるか否かを判定する。
外部機器からの電力供給の要求がないと判定した場合(ステップS201:No)、あるいは、充電池25の充電量がEmpty相当であると判定した場合には(ステップS209:Yes)、コントローラ28は、放電動作を終了し(ステップS212)、図6に示す充電動作に戻る。
(変形例1)
図8は、変形例1に係る光電変換装置1aの構成を示す図である。
変形例1に係る光電変換装置1aは、本体部20に設けられているインタフェース21aの個数が1つであり、また、太陽電池モジュール群10に設けられている太陽電池モジュールIF12aの個数が1つである点で、図3に示した第1実施形態に係る光電変換装置1の構成と相違する。
また、変形例1に係る太陽電池モジュールIF12aは、第1実施形態に係る光電変換装置1の太陽電池モジュールIF12よりも長く、太陽電池モジュールIF12aの長さは、太陽電池モジュール群10において太陽電池モジュールIF12aが設けられている辺の長さに近い長さである。
変形例1に係る光電変換装置1aは、上記構成を有することにより、ガイド121aをガイドレール211aに摺接させる方向が重力の方向に対して垂直になるように光電変換装置1aをぶら下げた場合に、インタフェース21aおよび太陽電池モジュールIF12aの機械的強度を高めることができるという効果を有する。
図9に、本発明の変形例1に係る太陽電池モジュール群10を本体部20に装着する様子を示す。図9(a)は、ガイド121aをガイドレール211aに沿って摺接させている様子を示す。図9(b)は、ガイド121aがガイドレール211aに沿って所定の位置(最奥部)まで押し込まれ、コネクタ122aとコネクタ212aが接続され、太陽電池モジュール群10の本体部20への装着が完了した様子を示す。
図10は、本発明の変形例1に係る太陽電池モジュール群10が複数の太陽電池モジュール11を有する場合に、太陽電池モジュール群10が本体部20に接続されている様子を示す図である。
なお、インタフェース21および太陽電池モジュールIF12の個数が1つであることは、変形例2〜8においても共通する構成上の特徴であり、また、太陽電池モジュールIF12の長さが長いことは、変形例2〜7においても共通する構成上の特徴である。変形例2〜8の説明においては、これらの特徴に関する説明は省略する。
(変形例2)
図11は、変形例2に係る光電変換装置1bの構成を示す図である。
変形例2に係るインタフェース21bは、本体部20の表側の面や裏側の面ではなく、本体部20の側部に設けられている。また、太陽電池モジュールIF12も、太陽電池モジュール群10の表側の面や裏側の面ではなく、太陽電池モジュール群10の側部に設けられている。
この構成により、変形例2に係る光電変換装置1bは、本体部20と同じ高さに太陽電池モジュール群10を装着することができるという効果を有する。
図12に、本発明の変形例2に係る太陽電池モジュール群10を本体部20に装着する様子を示す。図12(a)は、ガイド121bをガイドレール211bに沿って摺接させている様子を示す。図12(b)は、ガイド121bがガイドレール211bに沿って所定の位置(最奥部)まで押し込まれ、コネクタ122bとコネクタ212bが接続され、太陽電池モジュール群10の本体部20への装着が完了した様子を示す。
図13は、本発明の変形例2に係る太陽電池モジュール群10が複数の太陽電池モジュール11を有する場合に、太陽電池モジュール群10が本体部20に接続されている様子を示す図である。
(変形例3)
図14は、変形例3に係る光電変換装置1cの構成を示す図である。
変形例3は、本体IF21cにおいて、コネクタ212cの形状がガイドレール211cの内径より大きい場合の例である。
この場合、太陽電池モジュールIF12cのコネクタ122cを、図14に示すように、ガイド121cから分離させた構成としてもよい。
図14のような構成とすることにより、変形例3に係る光電変換装置1cは、ガイドレール211cの形状の制約を受けずに、ガイドレール211cの内径より大きいコネクタ212cを設けることができる。
(変形例4)
図15は、変形例4に係る光電変換装置1dの構成を示す図である。
図15(a)に示す例においては、ガイド121dの断面の形状は、上辺が長く下辺が短い逆台形の形状である。また、図15(b)に示す例においては、ガイド121dの断面の形状は、半円の形状である。図15(a)および(b)のいずれの構成においても、ガイドレール211dは、ガイド121dに対応した形状である。
このように、ガイド121dの断面の形状を上下非対称の構成とすることにより、太陽電池モジュール群10の表裏を逆にして本体部20に差してしまうこと(いわゆる「逆差し」)を防ぐことができる。
また、図15に示す例においては、ガイドレール211dとコネクタ212dとが一体的に構成されていない例を示している。これは、ガイドレール211とコネクタ212とが一体的に設けられている第1実施形態の構成とは異なる構成であるが、図15の構成は一例として示したものであり、図15に示した構成においても、ガイドレール211dとコネクタ212dとを一体とする構成としてもよい。また、図3に示す第1実施形態においても、ガイドレール211とコネクタ212とを分離する構成としてもよい。これは、他の変形例についても同様である。
(変形例5)
図16は、変形例5に係る光電変換装置1eの構成を示す図である。
図16に示す例においては、ガイド121eの断面は半円形の形状である。また、ガイドレール211eは、ガイド121eに対応した形状であり、側面にガイド溝が設けられている。
このような構成とすることにより、ガイドレール211eの高さ方向の厚みを薄くすることができ、これにより、本体部20を薄型構成とする場合に有利となる。
(変形例6)
図17は、変形例6に係る光電変換装置1fの構成を示す図である。
図17に示す例においては、本体部20にガイド121fを固定するための固定用補強部材220が設けられている。固定用補強部材220は、固定用補強部材220を本体部20に設置する支持部221と、ガイド121fを押さえて固定する固定部222と、支持部221と固定部222とを機械的に接続し固定部222を回転可能とする軸部223と、固定部222の先端部に設けられた係止部224とを備える。固定用補強部材220は、太陽電池モジュール群10を本体部20に装着した状態で、太陽電池モジュール群10上に設けられた係止受部130に係止部224を係止させることにより、ガイド121fを固定部222によって押さえて固定する。
このような構成とすることにより、太陽電池モジュール群10を本体部20に装着した後に、太陽電池モジュール群10をより安定して保持することが可能となる。
固定用補強部材220の設置場所は、ガイドレール211fの途中の位置であって、ガイド121fを固定するために適当な位置とすればよい。
また、図17においては、1つの固定用補強部材220が設置されている構成の例を示したが、複数の固定用補強部材220を本体部20に設置する構成としてもよい。固定用補強部材220の個数を複数とすれば、より安定してガイド121fを保持することができる。
(変形例7)
図18は、変形例7に係る光電変換装置1gの構成を示す図である。
変形例7は、図17に示した変形例6において、固定用補強部材220が、ガイド121gの固定と、ガイド121gと本体部20との電気的接続を兼ねるようにした構成である。
図18に示す例においては、固定部222の内側に電気的接続部240が設けられ、また、ガイド121gの固定用補強部材220により固定される部分において、ガイド121g上に電気的接続部140が設けられている。これにより、固定用補強部材220によってガイド121gを固定すると、電気的接続部240と電気的接続部140との接触部によって、ガイド121g(太陽電池モジュール群10)と本体部20とが電気的に接続される。
このような構成とすることにより、ガイドレール211gの終端にコネクタを設けることが不要となる。また、固定用補強部材220によってガイド121gを安定して保持すると同時に、ガイド121gと本体部20とを電気的に接続することができる。
なお、図18に示す構成の場合、位置決め部230によって、太陽電池モジュール群10を本体部20に装着する際のガイド121gの位置を決めてもよい。
(変形例8)
図19は、変形例8に係る光電変換装置1hの構成を示す図である。
変形例8は、ガイド121hをコネクタ122hの形状に合わせて小型化し、また、ガイドレール211hをコネクタ212hの形状に合わせて小型化した構成である。また、コネクタ122hの側部にはプッシュ型のロック機構150が設けられ、コネクタ212hの側部には、ロック機構150を嵌合させる孔部250が形成されている。孔部250は、コネクタ122hがコネクタ212hに差し込まれた際に、ロック機構150が位置する場所に設けられている。
このように、コネクタ122hおよびコネクタ212hに、それぞれ、ガイド121hおよびガイドレール211hを設けることにより、コネクタ122hをガイドレール211hによる挿入経路によって誘導可能となるため、小型コネクタであってもミスなく簡単に挿入することが可能となる。また、この構成は、コネクタ122hおよびコネクタ212hの変形防止、破壊防止、利便性向上等を可能とするものである。
また、図19に示すような、ロック機構150および孔部250を有することにより、コネクタ122hのコネクタ212hからの抜けを防止することができる。
続いて、光電変換装置1の利用例について説明する。
(利用例1)
例えば、利用者の在宅時には、図20に示すように、光電変換装置1は、インタフェース21に太陽電池モジュール群10が装着された状態で、支持材301を介して、窓302の近傍に設置される。太陽電池モジュール群10を、例えば、机の上などに平面的に広げて使用する場合、太陽電池モジュール群10が場所をとり、使い勝手が悪い。そこで、図20に示すように、光電変換装置1(太陽電池モジュール群10)を吊り下げて支持することで、設置時の省スペース化を図ることができる。
そして、利用者の外出時には、必要に応じて、窓近傍に設置された複数の太陽電池モジュール群10の一部を利用者が携帯し、使用時には図21に示すように、太陽電池モジュール群10をインタフェース21に装着して使用するといった使用例が考えられる。
なお、光電変換装置1は、図21に示すように、光電変換装置1を支持する支持部303(支持手段)を有していてもよい。
光電変換装置1に支持部303が設けられることで、利用者の外出時などでも、光電変換装置1(太陽電池モジュール群10)を吊り下げた状態で支持することが可能となる。
また、このように、太陽電池モジュール群10を本体部20から脱着して用いることが可能であることにより、太陽電池モジュール群10の光電変換効率向上品ができた場合、以下のような効果がある。
例えば、太陽電池モジュール群10の光電変換効率が従来のものと比べて2倍となった場合、太陽電池モジュール11の個数が従来の半分の太陽電池モジュール群10を本体部20に装着しても、従来と同等の電力を本体部20に供給することができる。また、太陽電池モジュール群10の光電変換効率が従来のものと比べて2倍となった場合、太陽電池モジュール11の個数が従来と同じ太陽電池モジュール群10を本体部20に装着すれば、従来の2倍の電力を本体部20に供給することができる。
(利用例2)
光電変換装置1は、図22に示すように、インタフェース21に装着された太陽電池モジュール群10が吊り下げられた状態で、光電変換装置1を支持するハンガー状の吊下部材305を備えていてもよい。
図20に示すように、光電変換装置1を窓302の近傍に設置された支持材301により支持する場合、光電変換装置1の設置位置は窓302の近傍に限定されてしまう。一方、図22に示すように、光電変換装置1を支持する吊下部材305を設けることで、利用者は、より自由に光電変換装置1を設置することができる。
上述したように、本実施形態においては、光電変換装置1のインタフェース21への太陽電池モジュール群10の脱着が容易である。そのため、太陽電池モジュールIF12とインタフェース21との間の互換性が確保されていれば、様々な種類の太陽電池モジュール群10(例えば、製造メーカが異なる、供給可能な電力が異なる、太陽電池モジュール11の種類が異なるなど)を互換的に接続することができ、利便性の向上を図ることができる。また、利用者の外出先に、光電変換装置1の本体部20に相当する構成が設けられている場合には、利用者が必要な太陽電池モジュール群10だけを携帯すればよく、利便性の向上を図ることができる。
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
本発明によれば、外部機器に給電可能な本体に太陽電池モジュールを容易に接続し、かつ、太陽電池モジュールと本体との間の接続の信頼性を高めることができる。
1 光電変換装置
10 太陽電池モジュール群
11 太陽電池モジュール
12 太陽電池モジュールインタフェース
13 太陽電池モジュールセット
20 本体部
21 インタフェース
22 昇圧回路部
23 太陽電池電圧検出部
24 ACアダプター電圧検出部
25 充電池
26 外部インタフェース
27 充放電制御回路
28 コントローラ
30 ACアダプター
31 コンセント
32 AC/DC変換器
121 ガイド
122 コネクタ
130 係止受部
140 コネクタ
150 ロック機構
211 ガイドレール
212 コネクタ
220 固定用補強部材
221 支持部
222 固定部
223 軸部
224 係止部
230 位置決め部
240 コネクタ
250 孔部
301 支持材
302 窓
303 支持部
305 吊下部材

Claims (18)

  1. 第1の接続手段を有する光電変換モジュール群と、
    前記第1の接続手段と機械的かつ電気的に接続可能な第2の接続手段を有する本体部とを備え、
    前記第1の接続手段は、第1の接続部と第1のコネクタとを有し、
    前記第2の接続手段は、前記第1の接続部と摺接して係合する第2の接続部と、前記第1の接続部が所定の位置にある状態で前記第1のコネクタと接続する第2のコネクタとを有し、
    前記第1の接続部および前記第2の接続部のうち、一方は、ガイドレールであり、他方は、前記ガイドレールと摺接して係合するガイドであり、
    前記第1の接続部と前記第2の接続部とが摺接して係合する方向は、前記本体部を吊り下げるような状態で使用したときに前記第1の接続部および前記第2の接続部に前記光電変換モジュール群の自重がかかる方向と直交する方向であることを特徴とする光電変換装置。
  2. 請求項1に記載の光電変換装置において、前記第1の接続部と前記第1のコネクタとは、結合して一体的に構成されていることを特徴とする光電変換装置。
  3. 請求項1または2に記載の光電変換装置において、前記第2の接続部と前記第2のコネクタとは、結合して一体的に構成されていることを特徴とする光電変換装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、縦列に接続された複数の光電変換モジュールを備えることを特徴とする光電変換装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の光電変換装置において、
    前記第1の接続部がガイドであり、前記第2の接続部がガイドレールである場合、
    前記第1の接続部の先端部に前記第1のコネクタが設けられ、前記第2の接続部の最奥部に前記第2のコネクタが設けられ、
    前記第1の接続部がガイドレールであり、前記第2の接続部がガイドである場合、
    前記第1の接続部の最奥部に前記第1のコネクタが設けられ、前記第2の接続部の先端部に前記第2のコネクタが設けられることを特徴とする光電変換装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の光電変換装置において、
    前記第1の接続手段は、複数の前記第1の接続部と、複数の前記第1のコネクタとを有し、
    前記第2の接続手段は、複数の前記第2の接続部と、複数の前記第2のコネクタとを有することを特徴とする光電変換装置。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記ガイドの断面形状が上下非対称であることを特徴とする光電変換装置。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記ガイドレールの片側の側面にガイド溝が設けられていることを特徴とする光電変換装置。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の光電変換装置において、
    前記第1の接続部がガイドであり、前記第2の接続部がガイドレールであり、
    前記本体部に、前記第1の接続部を固定するための固定用補強部材が設けられていることを特徴とする光電変換装置。
  10. 請求項9に記載の光電変換装置において、前記固定用補強部材と前記第1の接続部との接触部により、該固定用補強部材と該第1の接続部とが電気的に接続することを特徴とする光電変換装置。
  11. 請求項1から4のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記第1の接続手段と前記第2の接続手段とが機械的かつ電気的に接続した状態で該第1の接続手段および該第2の接続手段をロックするロック機構を、前記第1のコネクタに設けることを特徴とする光電変換装置。
  12. 請求項1から11のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換装置を吊り下げて支持する支持手段をさらに備えることを特徴とする光電変換装置。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記第1のコネクタおよび前記第2のコネクタは、少なくとも1つの電極端子を有することを特徴とする光電変換装置。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、有機系太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備えることを特徴とする光電変換装置。
  15. 請求項1から13のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換装置は、有機系太陽電池発電装置であることを特徴とする光電変換装置。
  16. 請求項1から13のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、無機系太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備えることを特徴とする光電変換装置。
  17. 請求項1から13のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換装置は、無機系太陽電池発電装置であることを特徴とする光電変換装置。
  18. 請求項1から17のいずれか一項に記載の光電変換装置において、前記光電変換モジュール群は、少なくとも電極の一つがプラスチック材料を基盤とした太陽電池モジュールである光電変換モジュールを備えることを特徴とする光電変換装置。
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