JP6608180B2

JP6608180B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP6608180B2
Application number: JP2015116258A
Authority: JP
Inventors: 繁美堀田; 勝広沢
Original assignee: NIHON ENERGY INSTITUTE CO., LTD.
Current assignee: NIHON ENERGY INSTITUTE CO., LTD.
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: JP2016164863A

Description

本発明は電源装置に関し、特に照明器具を利用して発電するようにした電源の電力不足を補うことができるようにした装置に関する。

蛍光灯のランプ管背後のリフレクタにソーラパネルを取付け、蛍光灯からの光をソーラパネルで受け、ソーラパネルの起電力でコンデンサや充電池を充電し、蛍光灯器具のスイッチがＯＦＦされたとき、あるいは蛍光灯器具が消灯したときにコンデンサや充電池から非常灯や誘導灯に通電して点灯させ、電気エネルギーの有効利用を図ることが提案されている（特許文献１、特許文献２）。

また、最近の電子技術の飛躍的な発展に伴い、省電力・高輝度のＬＥＤが実用化され、蛍光灯に置き換えてＬＥＤ灯ランプを採用することが行われている（特許文献３、特許文献４）。

他方、通電によって光を発するランプ管に、帯状のソーラパネルを貼り付け又は１０ｍｍ以下の間隔になるように配置し、照明の電気エネルギーを有効利用して十分な起電力を発生させ、蓄電池やコンデンサに充電して利用することができるようにした電源装置が提案されている（特許文献５、特許文献６）。

特開２０１０−１３５２０６号公報実用新案登録第３１４６８９４号公報特開２００７−２５７９２８号公報特開２０１０−２７２１２号公報特開２０１３−１６４９０８号公報ＷＯ２０１２／１５３５５０号公報

しかし、特許文献５、６記載の電源装置ではランプ管のエネルギーを有効利用できるものの、例えば蓄電池やコンデンサを満充電するのに時間がかかり、満充電に達する前に使用を開始する必要がある場合があって、十分な使用時間を確保できないことがあった。

本発明はかかる点に鑑み、照明器具を利用して発電するようにした電源の電力不足を補うことができるようにした電源装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る電源装置は、照明器具（蛍光灯やＬＥＤ灯）のランプ管の光をソーラパネルで受けて発電する発電ランプ装置と、該発電ランプ装置の出力を電源として充電する第１の充電池類と、太陽光をソーラパネルで受けて発電する太陽光発電装置と、該太陽光発電装置の出力を電源として充電する第２の充電池類と、商用電源を電源として充電する第３の充電池類と、上記第１、第２、第３の充電池類の出力に第１、第２、第３の開閉スイッチを介して接続された出力回路と、上記第１、第２、第３の開閉スイッチの１つを選択的に閉成させ他を開成させる制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴は発電ランプ装置の他に、太陽光発電装置及び商用電源を設け、各々によって蓄電池類を充電し、３つのうちから出力を選択できるようにした点にある。これにより、発電ランプ装置の蓄電池類が満充電に達する前に使用を開始する必要がある場合があっても、太陽光発電装置又は商用電源を電源として選択して使用することができ、十分な使用時間を確保できることとなる。

上記では外部指令によって発電ランプ装置、太陽光発電装置及び商用電源の１つを選択できるようにしたが、非常灯装置などの電源として使用する場合など、夜間における切り換え操作を考慮すると、自動的に選択できるのがよい。

そこで、第１、第２、第３の充電池類の充電電圧を各々の基準電圧と比較する第１、第２、第３の比較回路をさらに備え、制御装置に、第１、第２、第３の比較回路の出力を受け、第１、第２、第３の充電池類の充電電圧のうち、充電電圧の高い充電池類の開閉スイッチを閉成して他の開閉スイッチを開成させる機能を設けるのが好ましい。

商用電源を使用する場合、交流を直流に変換する変換回路を設ける必要がある。また、第１、第２、第３の充電池類の過充電を防止する機能を設けるのが望ましい。例えば、上述の変換回路には過充電防止用の開閉回路を設けるのがよい。

太陽光発電装置は架台にソーラパネルを搭載して構成するようにしてもよいが、最近、透明基板に透明発電モジュールを設けて構成したソーラーパネルで実用化されている。そこで、このように全体が透明なソーラパネルの場合には住宅などの窓ガラスに貼り付けて発電を行うようにすることもできる。なお、窓ガラスに貼り付ける場合には不透明なソーラパネルを用いることもできる。

本発明に係る電源装置の好ましい実施形態を示す機能ブロック図である。第２の実施形態を示す機能ブロック図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る電源装置の好ましい実施形態を示す。図において、発電ランプ装置、太陽光発電装置及び商用電源の３電源から構成されている。発電ランプ装置は蛍光灯（又はＬＥＤ灯）１２の光をソーラパネル１１で受けて発電して第１の充電池１８を充電する発電ランプと、第１の充電池１８の充電電圧が満充電に達したときに発電ランプの出力を停止する保護回路１５とから構成されている。

太陽光発電装置は太陽光をソーラパネル１０で受けて発電して第２の充電池１７を充電する一方、第２の充電池１７の充電電圧が満充電に達したときにソーラパネル１０の出力を停止する保護回路１４とから構成されている。

商用電源１３の出力は変換回路１６で直流に変換されて第３の充電池１９に充電される一方、変換回路１６には第３の充電池１９の充電電圧が満充電に達したときに第３の充電池１９への充電を停止する保護回路１４が内蔵されている。

第１、第２、第３の充電池１８、１７、１９の出力は第１、第２、第３の開閉スイッチ、例えばリレー接点２５、２４、２６を介して出力回路２７に与えられ、所定の電圧に調整されて出力端子２８から出力されるようになっている。

また、第１、第２、第３の充電池１８、１７、１９の出力は第１、第２、第３の比較回路２１、２０、２２で基準電圧と比較され、比較回路２１、２０、２２の出力は制御装置２３に入力されている。

制御装置２３は盤面のスイッチ操作によってマニュアル運転に設定されたときには外部の指令、例えば盤面の切換スイッチの信号Ｓに応じて第１〜第３の開閉スイッチ２５、２４、２６のうちの１つを閉成し、他の２つを開成するようになっている。また、制御装置２３は自動運転に設定されたときには第１〜第３の比較回路２１、２０、２２の信号を受け、第１、第２、第３の充電池１８、１７、１９の充電電圧のうち、充電電圧の高い充電池の開閉スイッチ２５、２４、２６を閉成して他の開閉スイッチを開成させるようになっている。

例えば、制御装置２３をマニュアル操作に設定した場合、作業者が所望の電源、例えば発電ランプ装置を選択すると、制御装置２３が第１の開閉スイッチ２５を閉成し、他の開閉スイッチ２４、２６を開成し、これによって発電ランプ装置の出力電圧を出力端子２８に出力することができる。

このとき、ソーラパネル１０が太陽光を受けて発電し、第２の充電池１７を充電し、又商用電源１３の電圧が変換回路１６で直流に変換されて第３の充電池１９を充電する。

また、発電ランプ装置を電源とする出力電圧が低下してくると、作業者は制御装置２３の盤面の切換スイッチを操作して例えば太陽光発電装置の第２の開閉スイッチ２４を閉成し、他の開閉スイッチ２４、２６を開成し、これによって太陽光発電装置の出力電圧を出力端子２８に出力することができる。このとき、第１、第３の充電池１８、１９が充電される。

また、第１の充電池１８の充電中に、第２の充電池１７の出力電圧が低下してくると、作業者は制御装置２３の盤面の切換スイッチを操作して第３の開閉スイッチ２６を閉成し、他の開閉スイッチ２４、２５を開成し、これによって商用電源の電圧を出力端子２８に出力することができる。このとき、第１、第２の充電池１７、１８が充電される。

他方、制御装置２３のスイッチ操作によって自動運転に設定すると、第１、第２、第３の充電池１８、１７、１９の充電電圧が第１、第２、第３の比較回路２１、２０、２２で基準電圧と比較され、第１、第２、第３の比較回路２１、２０、２２の信号が制御装置２３に与えられており、制御装置２３では第１、第２、第３の充電池１８、１７、１９の充電電圧のうち、充電電圧の高い充電池の開閉スイッチ２５、２４、２６を閉成して他の開閉スイッチを開成させ、これによって充電電圧の高い充電池１７、１８、１９の電圧が自動的に選択されて出力端子２８に出力される。

図２は第２の実施形態を示し、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では太陽光を受けて発電するソーラパネル１０には透明基板に透明な発電モジュールを積載して製作されたソーラパネルが用いられ、ソーラパネル１０は窓ガラス３０に貼り付けられている。

また、出力端子２８には非常灯装置が接続され、非常灯装置は非常灯３１と非常灯３１が着脱可能にセットされるベース３２とから構成され、ベース３２は例えば室内の壁面に取付けられている。

さらに、非常灯３１は持ち運び可能な形状に製作され、非常灯３１内には非常灯３１をベース３２から取り外したときに閉成されて非常灯３１内のＬＥＤなどを点灯又は点滅させる一方、ベース３２にセットされたときに開成されてＬＥＤへの通電をＯＦＦとするスイッチ３１Ａと、出力端子２８からの電圧によって充電されるバッテリー３１Ｂが内蔵されている。

なお、上記の例ではソーラパネル１０に透明なソーラパネルを用いたが、不透明なソーラパネルを用いることもできる。また、非常灯３１をベース３２から外したときにスィッチ３１Ａａが閉成して非常灯３１が点灯するようにしたが、夜間には非常灯をほの暗く点灯させておき、非常灯３１をベース３２から外したときに明るく点灯又は点滅させるようにしてもよい。

１０、１１ソーラパネル
１２ランプ管
１３商用電源
１８、１７、１９第１、第２、第３の充電池
２１、２０、２２第１、第２、第３の比較回路
２５、２４、２６第１、第２、第３の開閉スイッチ
３０窓ガラス３１非常灯

Claims

照明器具のランプ管（１２）の光をソーラパネル（１１）で受けて発電する発電ランプ装置と、
該発電ランプ装置の出力を電源として充電される第１の充電池類（１８）と、
太陽光をソーラパネル（１０）で受けて発電する太陽光発電装置と、
該太陽光発電装置の出力を電源として充電される第２の充電池類（１７）と、
商用電源（１３）を電源として充電される第３の充電池類（１９）と、
上記第１、第２、第３の充電池類（１８、１７、１９）の出力に第１、第２、第３の開閉スイッチ（２５、２４、２６）を介して接続された出力回路（２７）と、
上記第１、第２、第３の充電池類（１８、１７、１９）の充電電圧を各々の基準電圧と比較する第１、第２、第３の比較回路（２１、２０、２２）と、
マニュアル運転と自動運転とを切り換える盤面を備え、マニュアル運転時には上記第１、第２、第３の開閉スイッチ（２５、２４、２６）の１つを選択的に閉成させ他を開成させる一方、自動運転時には上記第１、第２、第３の比較回路（２１、２０、２２）の出力を受け、第１、第２、第３の充電池類（１８、１７、１９）の充電電圧のうち、充電電圧の高い充電池類の開閉スイッチ（２５、２４、２６）を閉成して他の開閉スイッチを開成させる制御装置（２３）と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
上記太陽光発電装置のソーラパネル（１０）が窓ガラスに貼り付けられている請求項１記載の電源装置。
上記出力回路（２７）の出力電圧が非常灯（３１）に供給されている請求項１記載の電源装置。