JP6687461B2 - Stand-alone solar power generator - Google Patents
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Description
本発明は、電力会社と電力のやり取りをしないで、太陽電池の発生電力だけを供給する独立型の太陽光発電装置に関するものである。 The present invention relates to a stand-alone solar power generation device that supplies only generated power of a solar cell without exchanging power with a power company.
独立型の太陽光発電装置は、電力を必要とする場所へ移動させれば直ちに電気を供給することができ、イベントや屋台、特に商用電源のない山中や災害時に、有効に使用されている。これの一般的なものとして、太陽電池モジュールと、発電された電気を蓄えるバッテリと、バッテリに充電された電気を制御するインバータなどの制御機器を、タイヤを備えた台車に搭載したもの(特許文献1参照)が知られている。
一方、出願人は、先に、トラック輸送が可能な直方体状のユニットハウスの屋根上に、太陽電池モジュールを複数個配置し、室内に、複数のバッテリと、インバータと、充放電コントローラとを設けた工事現場用ハウスを開発し(特許文献2参照)ている。
The stand-alone photovoltaic power generator can supply electricity immediately when it is moved to a place that needs power, and is effectively used at events and stalls, especially in the mountains without commercial power supply and in the event of a disaster. As a general example of this, a solar cell module, a battery that stores the generated electricity, and a control device such as an inverter that controls the electricity charged in the battery are mounted on a trolley provided with tires (Patent Document 1). 1) is known.
On the other hand, the applicant first arranged a plurality of solar cell modules on the roof of a rectangular parallelepiped unit house that can be transported by truck, and provided a plurality of batteries, an inverter, and a charge / discharge controller in the room. Has developed a house for construction sites (see Patent Document 2).
太陽光発電装置の発生電力は、天候に大きく左右され、また、夏と冬とでは得られる電力量に差があるので、安定して電力を得ることは難しい。
特許文献1の太陽光発電装置は、簡便に移動できるので、短時間のイベントや屋台などにおいては、有効に活用できる。しかし、得られる電力量は、小さいので照明に使用されるのが主で、エアコンや洗濯機などの電気機器を使用することはできない。なお、電力量を増加させるため、太陽電池モジュールを箱体の上部に収納し、現地で、四方へ水平に引き出して使用するようにしたものもあるが、太陽電池モジュールが水平な状態なので、電力変換効率が悪く、特に冬場は極端に低下するという問題がある。
The power generated by the photovoltaic power generator is greatly affected by the weather, and there is a difference in the amount of power that can be obtained in summer and winter, so it is difficult to obtain stable power.
Since the solar power generation device of Patent Document 1 can be easily moved, it can be effectively used at a short-time event or a stall. However, since the amount of electric power obtained is small, it is mainly used for lighting, and electric devices such as an air conditioner and a washing machine cannot be used. In addition, in order to increase the amount of power, there is also a solar cell module that is stored in the upper part of the box body and is used by pulling out horizontally in all four directions at the site. The conversion efficiency is poor, and there is a problem that it is extremely reduced especially in winter.
特許文献2の工事現場用ハウスは、ハウスを現地に搬送して設置するや直ちに室内灯やエアコンが使用でき、また、3日雨が降っても十分足りるバッテリ容量を備えている。このため、ある程度の期間使用できる。
しかしながら、工事現場用ハウスを、十分日当たりの良いところに設置する必要があり、設置場所に苦慮することが少なくない。また、パネル状の太陽電池を平坦な屋根に設置しているので、季節によって得られる電力量にバラつきがあり、また、電気機器の使用電圧が種々あるときには、別途エンジン発電機などを用意しなければならないという問題もある。
The construction site house of Patent Document 2 can use an indoor light and an air conditioner as soon as the house is transported to the site and installed, and has a sufficient battery capacity even if it rains for three days. Therefore, it can be used for a certain period of time.
However, it is necessary to install the construction site house in a sufficiently sunny place, and it is not uncommon for the installation site to suffer. In addition, since the panel-shaped solar cells are installed on a flat roof, the amount of electric power that can be obtained varies depending on the season, and when the operating voltage of electrical equipment varies, an engine generator etc. must be prepared separately. There is also the problem of having to do so.
本発明は、上記の点に鑑み、開発したもので、必要な電力が効率よく得られる独立型太陽光発電装置を提供するものである。 The present invention has been developed in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide an independent solar power generation device that can efficiently obtain necessary power.
本発明の独立型太陽光発電装置は、上記の目的を達成するため、次の手段を採った。すなわち、一方向へ傾斜した屋根を有する箱体に固設した太陽電池アレイからの電力を蓄積する発電ユニットに、その近傍に傾斜させて設置した複数個の補助電池アレイの発電電力を受け入れるようにした独立型太陽光発電装置において、該発電ユニットは、箱体内が断熱材で内装され該太陽電池アレイおよび補助電池アレイの発電電力を受け入れ蓄積する複数のバッテリがバッテリー枠に保持され、該バッテリに充電するための複数個の充放電コントローラと、該バッテリに充電された直流電力を交流に変換するインバータが2個該バッテリに並列に接続されて機器棚に収納され、箱体上部には換気扇が設けられ、後壁には出入口を備えたことを特徴としている。
The stand-alone photovoltaic power generator of the present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, a power generation unit that stores power from a solar cell array fixed to a box having a roof that is inclined in one direction is configured to receive power generated by a plurality of auxiliary battery arrays that are tilted in the vicinity of the power generation unit. In the independent solar power generation device described above, in the power generation unit, a plurality of batteries, each of which has a box body internally provided with a heat insulating material and receives and stores power generated by the solar cell array and the auxiliary battery array, is held in a battery frame , A plurality of charging / discharging controllers for charging and two inverters for converting DC power charged in the battery into AC are connected in parallel to the battery and housed in an equipment shelf, and a ventilation fan is provided at the top of the box. It is provided, and the back wall is equipped with a doorway.
本発明の独立型太陽光発電装置は、発電ユニットと複数個の補助電池アレイとから構成されている。
発電ユニットは、一方向へ傾斜した屋根に太陽電池モジュールを複数個取り付けた太陽電池アレイが固設された箱体であり、箱体の中には、該太陽電池アレイでの発生電力を充放電コントローラを介して受け入れ蓄積する複数のバッテリと、該バッテリに充電された直流電力を交流に変換するインバータが2個収納されている。
The stand-alone photovoltaic power generator of the present invention comprises a power generation unit and a plurality of auxiliary battery arrays.
The power generation unit is a box body in which a solar cell array having a plurality of solar cell modules mounted on a roof that is inclined in one direction is fixed, and the generated power in the solar cell array is charged and discharged in the box body. A plurality of batteries that are received and stored via the controller and two inverters that convert the DC power charged in the batteries into AC are stored.
また、発電ユニットは、断熱材で内装され、複数のバッテリを保持するバッテリ枠と、2個のインバータと複数個の充放電コントローラと、分電盤とを支持する機器棚が固設されており、箱体上部には換気扇が設けられ、後壁には出入口を備えている。
Further, the power generation unit is internally provided with a heat insulating material, and a battery frame that holds a plurality of batteries, two inverters, a plurality of charge / discharge controllers, and a device shelf that supports a distribution board are fixedly installed. The upper part of the box is provided with a ventilation fan, and the rear wall is equipped with a doorway .
また、補助電池アレイは、発電ユニットの太陽電池アレイと同面積(セルの数が同じ)で、発電ユニットの充放電コントローラにケーブルで接続している。 望ましくは、請求項3に記載のように、複数個の太陽電池モジュールからなり、それぞれ矩形状のアルミフレームに取り付けられ、搬送時は前記発電ユニット内に収納され、使用時は一端を支点に起こされてステーで傾斜保持できる構成とするとよい。
補助電池アレイの太陽電池モジュールは、発電ユニットの太陽電池アレイの太陽電池モジュールと同じものを使用するのが望ましい。補助電池アレイの個数は、必要とする電力に応じて決めればよい。
また、傾斜角度は、設置する場所と季節によって適宜変えることができるようにするとよい。なお、発電ユニットの屋根の傾斜も変えるようにしてもよいが、一定角度とする場合は、40度位にするのが望ましい。
Further, the auxiliary battery array has the same area (the same number of cells) as the solar battery array of the power generation unit, and is connected to the charge / discharge controller of the power generation unit by a cable. Desirably, as described in claim 3, it comprises a plurality of solar cell modules, each mounted on a rectangular aluminum frame, housed in the power generation unit during transportation, and raised at one end as a fulcrum during use. It is advisable to adopt a structure in which the stay can be inclined and held by the stay.
As the solar cell module of the auxiliary battery array, it is desirable to use the same solar cell module of the solar cell array of the power generation unit. The number of auxiliary battery arrays may be determined according to the required power.
Moreover, it is preferable that the inclination angle can be appropriately changed depending on the place of installation and the season. The inclination of the roof of the power generation unit may be changed, but if the angle is constant, it is desirable to set it to about 40 degrees.
バッテリは、液の補充などメンテナンスの必要のない密閉型のものを使用し、個数はその場所での晴天が最大失われる日数を勘案して最大必要量を算出して決めればよい。なお、それでも電力が不足する事態がないとは限らないので、何個かのバッテリは充電のために持ち出せるように設置するとよい。 A battery of a sealed type that does not require maintenance such as replenishment of liquid is used, and the number of batteries may be determined by calculating the maximum necessary amount in consideration of the number of days when the fine weather at that place is lost. It should be noted that there is not always a situation where the power is insufficient, so it is advisable to install some batteries so that they can be taken out for charging.
充放電コントローラは、太陽電池アレイの発生電力をバッテリに効率よく充電するためのコントローラーで、バッテリから太陽電池へ電流が流れないようにする逆流防止装置と、バッテリへの過充電防止機能を備えたものを使用する。
また、インバータを2個設け、単相AC100Vのほか、単相200V、三相200Vも使用できるようにする。
The charge / discharge controller is a controller that efficiently charges the battery with the power generated by the solar cell array, and has a backflow prevention device that prevents current from flowing from the battery to the solar cell and a function that prevents overcharging of the battery. Use one.
In addition, two inverters are provided so that single-phase AC100V, single-phase 200V, and three-phase 200V can be used.
発電ユニットおよび補助電池アレイは、工場で製作して現地へトラックで搬送し、太陽電池に十分に太陽光があたる場所を選定してクレーンで設置する。分電盤に電気機器を接続すれば、直ちに、電力が得られる。 The power generation unit and the auxiliary battery array will be manufactured at the factory and transported to the site by truck, and the location where the solar cells are sufficiently exposed to sunlight will be selected and installed by a crane. Electric power can be obtained immediately by connecting electrical equipment to the distribution board.
本発明の独立型太陽光発電装置の発電ユニットは、箱体内が断熱材で内装され該太陽電池アレイの発電電力を受け入れ蓄積する複数のバッテリがバッテリー枠に保持され、該バッテリに充電するための複数個の充放電コントローラと、該バッテリに充電された直流電力を交流に変換するインバータが2個該バッテリに並列に接続されて機器棚に収納され、箱体上部には換気扇が設けられ、後壁には出入口を備えたので、トラックで目的地へ搬送し、太陽電池アレイおよび補助電池アレイを十分日光があたる位置に設置すれば、直ちに交流電力が得られる。しかも、設置および撤収作業が短時間で行え、交流電源として単相100V、200V、三相200Vのいずれでも供給できるので、一般家庭用の電気機器のほか、作業用の電動工具など殆どの電気機器が使用できる。さらに、必要に応じて補助電池アレイを増加できるので、電力不足を気にすることなく必要な電動工具を重複して使用できる。
In the power generation unit of the stand-alone photovoltaic power generator of the present invention, a plurality of batteries, each of which has a box body internally provided with a heat insulating material and receives and stores the generated power of the solar cell array, is held in a battery frame, and is used for charging the batteries. A plurality of charge / discharge controllers and two inverters for converting DC power charged in the battery into AC are connected in parallel to the battery and housed in an equipment shelf, and a ventilation fan is provided at the top of the box. Since the wall is provided with an entrance / exit , AC power can be immediately obtained by transporting it to the destination by truck and installing the solar cell array and the auxiliary cell array in a position where there is sufficient sunlight. Moreover, installation and withdrawal work can be performed in a short time, and any of single-phase 100V, 200V, and three-phase 200V can be supplied as an AC power source. Therefore, in addition to general household electric devices, most electric devices such as power tools for work are also available. Can be used. Further, the number of auxiliary battery arrays can be increased as needed, so that necessary electric tools can be used in duplicate without worrying about power shortage.
また、発電ユニットは、十分換気がなされ、夏の暑さにも十分耐え、コンパクトな装置にできる。
In addition, the power generation unit is well ventilated, can withstand the heat of summer, and can be a compact device.
なお、補助電池アレイは、矩形状のアルミフレームに取り付けられ、搬送時は前記発電ユニット内に収納され、使用時は一端を支点に起こされてステーで傾斜保持する構造のものとすると、設置および撤収作業が簡便で、効率よく電気を得ることができる。
The auxiliary battery array is attached to a rectangular aluminum frame, is housed in the power generation unit during transportation, and is raised at one end as a fulcrum during use to be inclined and held by a stay. Withdrawal work is simple and electricity can be obtained efficiently.
本発明の独立型太陽光発電装置の実施の形態を、図1〜図4に基づいて説明する。
図1は、独立型太陽光発電装置の全体外観を示す斜視図で、図2は、発電ユニット10の斜視図である。また、図3は補助電池アレイ20の構成品である補助太陽電池20Aの斜視図である。そして、図4は、独立型太陽光発電装置の電気配線図である。
An embodiment of the stand-alone photovoltaic power generator of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of a stand-alone photovoltaic power generator, and FIG. 2 is a perspective view of a
独立型太陽光発電装置は、図1に示すように、傾斜した屋根に太陽電池アレイ30を固設した発電ユニット10と、その近傍に太陽電池モジュール30aを傾斜保持した補助太陽電池20A,20B,20Cからなる補助電池アレイ20が2台とから構成される。
発電ユニット10の屋根の傾斜は一定で、ここでは、40度としている。なお、補助電池アレイ20の傾斜角度は季節に合わせて適宜調整できるようにしている。
As shown in FIG. 1, the stand-alone photovoltaic power generation apparatus includes a
The roof of the
発電ユニット10は、図2に示すように、一方向にのみ傾斜した屋根を有し、前壁13,後壁14,左右の側壁12、および床板15とからなる箱体で、屋根には太陽電池アレイ30が設置されている。そして、後壁14には出入口16(シャッタ)が設けられ、左右の側壁12の上部には換気扇17が、下部には吸引ファン18が設けられている。
なお、発電ユニット10の外観の大きさは、ここでは、1,600mm×2,300mm×2,600mm(後壁高さ)としている。
As shown in FIG. 2, the
The size of the external appearance of the
太陽電池アレイ30は、太陽電池モジュール30aを架台11に3枚並べて設置されたもので、ここでは、単結晶シリコンタイプを使用している。太陽電池モジュール30aの大きさは、概略、1,050mm×1,600mmであり、太陽電池アレイ30大きさは、1,600mm×3,147mmである。
The
発電ユニット10の箱内は、断熱材で内装され、床面にはバッテリ枠37が固設されており、DC48V、230Ahのバッテリ32が8個収納されている。
このバッテリ32は、電解液吸収型シールド構造方式(GEL)であり、電解液をゲル化することで液漏れを防止し、 バッテリケースが破損しても液が飛散しない。また引火を防止する内圧調整安全バルブを採用した完全密閉式で水素ガスの発生も抑制される構造のものを使用している。
The inside of the box of the
The
また、箱内の前壁13寄りには、機器棚38が設けられ、ここに、3個の充放電コントローラ31a、31b,31cと,2個のインバータ33a、33bおよび配線用遮断器34,35と、分電盤36が載置されている。なお、これらの機器間の配線を簡素にするため中継端子台が別途設けられている。
An equipment shelf 38 is provided near the
補助電池アレイ20は、同じ仕様の補助太陽電池20A,20B,20Cを連設したものである。補助太陽電池20Aは、図3(a)に示すように、アルミフレーム21と、アルミフレーム21に固設された取付枠22と、取付枠22に蝶番25で連結された取付部材23と、取付部材23に固設された太陽電池モジュール30aと、取付部材23を所定の角度に支持する支持棒24とから構成されている。なお、太陽電池モジュール30aの傾斜角度は、支持棒24のアルミフレーム21との係止位置を変えることにより変更できる。
補助太陽電池20A、20B,20Cを搬送するときは、図3(b)に示すように、支持棒24を外して取付部材23を取付枠22に密接して平板状にし、補助太陽電池20A、20B,20Cを分離して、発電ユニット10内に収納する。
The
When carrying the auxiliary
独立型太陽光発電装置は、上記のように構成されているので、発電ユニット10の太陽電池アレイ30で発生した電力は、図4の電気系統図に示すように、発電ユニット10内の充放電コントローラ31aを介してバッテリ32に蓄電される。また、補助電池アレイ20で発生した電力も、充放電コントローラ31b,31cをそれぞれ介してバッテリ32に蓄電される。
そして、電気機器へ電力の供給は、バッテリ32からインバータ33a、33bを介して交流(AC)へ変換され、分電盤36を介して行われる。分電盤36には単相AC100V、単相AC200V、三相AC200Vの電源の取出口が設けられており、電気機器は適宜の取出口へ接続して受電する。
Since the stand-alone photovoltaic power generator is configured as described above, the electric power generated in the
The electric power is supplied from the
充放電コントローラ31a、31b,31cは、太陽電池アレイ30および補助電池アレイ20にそれぞれ接続されており、複数のバッテリ32へ均一に分配して効率よく充電するもので、バッテリ32の過充電を防止する機能や、各バッテリ32からインバータ33a、33bへの直流電流を安定供給する制御を行う機能、さらには、太陽電池アレイ30および補助電池アレイ20への逆流を阻止する機能も備えている。
The charge /
インバータ33a、33bは、バッテリ32に蓄電された直流電流を、交流電流に変換して出力するもので、出力電圧が単相AC100V、単相AC200V、三相AC200Vが使用できるように2個設けられている。電気機器は、変換装置を備えた分電盤36に接続して受電する。
なお、図4において34,35は配線用遮断器である。
The
In FIG. 4, 34 and 35 are wiring breakers.
独立型太陽光発電装置は、工場で製作、組み立て、屋根に太陽電池アレイ30を固設し、バッテリ32、と充放電コントローラ31a、31b,31c、インバータ33a、33bなどの機器を内装して、電源ユニット10を構成して補助太陽電池20A,20B,20Cを収納し、トラックで、設置場所へ搬送し、クレーン吊りで載置する。
補助電池アレイ20は、電源ユニット10に収納されている補助太陽電池20A,20B,20Cを、所定の場所(電源ユニット10の近くで日当たりのよい場所)に降ろし、それぞれを連設して、太陽電池モジュール30aを起こして傾斜を持たせ支持棒24で支持する。
なお、バッテリ32は、予め充電されたものを使用する。これにより、直ちに電気が使用できるので、夜中に運び込むこともできる。また、設置場所を変えたい場合も簡便に移動できる。配線は、図4に示すように、補助電池アレイ20に付設されているケーブルを発電ユニット10の充放電コントローラ31b,31cへそれぞれ接続するだけでよい。
The stand-alone photovoltaic power generation device is manufactured and assembled in a factory, the
The
The
本発明の独立型太陽光発電装置は、灯具、エアコン、湯沸し器、パソコンなど、家庭用電気機器のほか、三相交流200Vの作業機なども使用できる。 The stand-alone photovoltaic power generator of the present invention can be used for household electric appliances such as a lamp, an air conditioner, a water heater, a personal computer, and a work machine of three-phase AC 200V.
なお、上記の実施の形態の説明では、発明の内容がよく解るように、独立型太陽光発電装置について具体的な寸法を示して説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことはいうまでもない。また、補助電池アレイ20は2セット設置したもので説明したが、必要とする電力量に応じて適宜増減できる。なお、増加する場合は、充放電コントローラ31を追加することは勿論である。
It should be noted that, in the above description of the embodiment, the stand-alone photovoltaic power generation apparatus has been described by showing specific dimensions so that the content of the invention is well understood, but the present invention is not limited to this. Needless to say. Further, although two sets of the
10 発電ユニット
11 架台
12 側壁
13 前壁
14 後壁
15 床板
16 シャッタ
17 換気扇
18 吸込ファン
20 補助電池アレイ
20A 補助太陽電池
20B 補助太陽電池
20C 補助太陽電池
21 アルミフレーム
22 取付枠
23 取付部材
24 支持棒
25 蝶番
30 太陽電池アレイ
30a 太陽電池モジュール
31a 充放電コントローラ
31b 充放電コントローラ
31c 充放電コントローラ
32 バッテリ
33a インバータ
33b インバータ
34 配線用遮断器
35 配線用遮断器
36 分電盤
37 バッテリ枠
38 機器棚
10
25
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