JP7261066B2 - 自然エネルギー発電ユニットを備えた可搬式設備 - Google Patents

Description

本発明は、自然エネルギーを利用する発電ユニットを備えた可搬式の設備に関する。

従来、可搬式設備として、車両の荷台を店舗としての設備、機能を有するように改造した移動式店舗が知られている（例えば、特許文献１参照。）。車両の荷台に電気機器を搭載する場合、その電源として車載蓄電池を利用することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）から、車両の荷台に店舗を設置する場合にも、店舗で使用する電気機器に車載蓄電池を利用することが考えられる。

特開２００６－３２２４４５号公報 特開平９－１５９３４０号公報

他方、比較的長期間に渡って同じ場所に継続的に当該設備を設置する場合、移動に用いる車両は不要であり、車両のコストや営業上の効果を考慮すれば、設備を車両から分離して設置することが望ましい。しかし、その場合は車載蓄電池を利用することができなくなり、可搬式設備が特に必要とされる未電化地域や被災地域において電源の確保が困難となる。代わりに化石燃料を用いる発電機を設備に設置することも考えられるが、燃料補給が必要になる。

本発明の目的は、上記の課題を解決するために、高い輸送性を有するとともに、電源確保が困難な地域においても運用可能な可搬式設備を提供することにある。

本発明の可搬式設備は、
天壁、底壁および周壁を有する搬送可能な第１ハウジングと、前記第１ハウジングに取り付けられた風力発電装置、太陽光発電装置および水力発電装置の少なくとも１つの発電装置を備えた発電ユニットと、
天壁、底壁および周壁を有する搬送可能な第２ハウジングと、前記第２ハウジング内に設置されて、前記発電ユニットから電力供給を受けて作動する電気機器とを備えた機能ユニットと、
を備えている。
ここで、「搬送可能」とは、各ハウジングの天壁、底壁および周壁が地面や他の設備等に固定されていないことを意味する。

好ましくは、前記発電ユニットは、前記風力発電装置、前記太陽光発電装置および前記水力発電装置のすべてを備えている。また、前記機能ユニットが、それぞれ異なる機能を有する複数の前記電気機器を備えていてもよい。

この構成によれば、各ハウジングが搬送可能に構成されていることにより高い輸送性を有する。さらに、発電ユニットに風力発電装置、太陽光発電装置、および／または水力発電装置といった自然エネルギー発電装置が設けられていることにより、未電化地域や被災地域といった電源の確保が困難な地域においても、電気機器を稼働することができるので
、当該設備を運用することが容易になる。特に、当該設備が風力発電装置、太陽光発電装置および水力発電装置のすべてを備えている場合には、発電量が気象状況や地形といった自然環境や、昼夜の時間帯による制限を受けにくくなるので、当該設備を設置、運用することができる地域の選択肢が広がる。

本発明の一実施形態において、系統電源から電力供給を受ける系統電源接続部を備えていてもよい。この構成によれば、当該設備を系統電源と接続可能な場所に設置した場合、発電ユニットを機能ユニットの主な電源として使用しつつ、一時的な発電量の不足が生じた場合に系統電源で補うことや、系統電源を機能ユニットの主な電源として使用しつつ、発電ユニットを停電時のバックアップ電源として活用することが可能になる。

本発明の一実施形態において、前記第１ハウジングおよび第２ハウジングが輸送用コンテナであってもよい。この構成によれば、各ユニットが輸送に適したコンテナで構成されるので、自動車、鉄道、船舶、航空機など様々な輸送手段を用いて移動させることが可能になる。また、輸送用コンテナは堅牢性に優れるので、輸送中の振動や衝撃による損傷を防止することができる。また、輸送用コンテナは、堅牢であることによって、外部からの侵入に対する防犯性にも優れる。したがって、設備の運用コストを低減することも可能になる。さらには、第１ハウジングと第２ハウジングに同サイズのコンテナを使用することにより、輸送時のスペースや設置スペースの有効活用が可能になる。

本発明に係る可搬式設備によれば、上述したとおり、高い輸送性を有するとともに、電源確保が困難な地域においても運用することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る可搬式設備の概略構成の例を示す正面図である。 図１の可搬式設備に使用される発電ユニット示す斜視図である。 図１の可搬式設備の制御系統の概略を示すブロック図である。 図１の可搬式設備の利用態様の一例を示す斜視図である。

本発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る可搬式設備１を示す。この可搬式設備１は、発電ユニット３と、機能ユニット５を備えている。発電ユニット３は、第１ハウジングＨ１と、第１ハウジングＨ１に取り付けられた風力発電装置７および太陽光発電装置９とを備えている。また、機能ユニット５は、第２ハウジングＨ２と、第２ハウジングＨ２内に設置された電気機器１１を備えている。発電ユニット３と機能ユニット５とは、電力供給ケーブル１３で接続されており、機能ユニット５の電気機器１１は発電ユニット３から供給された電力で作動する。

図２に示すように、第１ハウジングＨ１は、ほぼ矩形の天壁１５および底壁１７と、これら天壁１５および底壁１７の間に設けられた４つの周壁１９とを有し、全体がほぼ直方体形状に形成されている。第２ハウジングＨ２も第１ハウジングＨ１と同様に構成されている。より具体的には、本実施形態では第１ハウジングＨ１および第２ハウジングＨ２として同一仕様の輸送用コンテナを使用している。以下の説明では、特に区別が必要な場合を除き、第１ハウジングＨ１および第２ハウジングＨ２をまとめて「ハウジングＨ」として説明する。

本明細書における「輸送用コンテナ」としては、貨物輸送用の規格寸法のコンテナ、例えばコンテナを輸送する国内の標準規格の寸法のコンテナであることが好ましい。ここでの「標準規格」は、例えば、当該国内の行政機関や、国際標準化機構（ＩＳＯ）等の国際
機関で定められた規格であってもよいし、日本国内における鉄道貨物輸送用コンテナの事実上の標準規格といえるＪＲコンテナであってもよい。

ハウジングＨを輸送用コンテナで構成したことによって、自動車、鉄道、船舶、航空機など様々な輸送手段を用いて移動させることが可能になる。また、輸送用コンテナは堅牢性に優れるので、輸送中の振動や衝撃による損傷を防止することができる。さらに、輸送用コンテナは、堅牢であることによって、外部からの侵入に対する防犯性にも優れる。したがって、設備運用コストを低減することも可能になる。特に、両ハウジングＨ１，Ｈ２を同一仕様、すなわち同一サイズのコンテナで形成しているので、複数のユニットを輸送、設置する場合に輸送スペースや設置スペースの有効活用が可能になる。

図１に示すように、本実施形態における風力発電装置７は、風車２１と、風車２１によって駆動されて発電する発電機２３とを備えている。風車２１は垂直軸式風車として構成されている。具体的には、風車２１は、複数（この例では２枚）の翼２５と、これら翼２５を支持する翼支持体２７とを有する。各翼２５は上下方向に延び、翼支持体２７は、図示しない軸受を介して支柱２９の上端に垂直軸心回りに回転自在に支持されている。２枚の翼２５は、支柱２９の軸心を中心として１８０度位相の異なる位置に設けられている。この例では、支柱２９は第１ハウジングＨ１の１つの周壁１９の上部中央に固定されている。

風力発電装置７の発電機２３は、支柱２９の上部に取り付けられた発電機ケーシング３１の内部に設けられている。発電機ケーシング３１に前記軸受の固定輪が取り付けられ、翼支持体２７に前記軸受の回転輪が連結されている。風車２１の回転に伴って、前記回転輪と共に発電機ケーシング３１の内部において発電機２３の回転子が回転することにより、発電機２３が発電する。発電機２３としては、例えば誘導発電機または同期発電機を用いることができる。

垂直軸式の風車２１は、比較的小型であっても風を受けて発電可能であるため、可搬式設備１に設ける風力発電装置７用の風車２１として適している。もっとも、風車２１は水平軸式風車であってもよい。

本実施形態における太陽光発電装置９は、日照を受けて光電変換する太陽光パネル３３と、太陽光パネル３３をハウジングＨに取り付けるパネル架台３５とを有する。この例では、太陽光パネル３３はパネル架台３５を介してハウジングＨの天壁１５上に取り付けられている。太陽光パネル３３は、日射方向や設置環境に応じて、第１ハウジングＨ１の周壁１９に設置してもよく、あるいは第１ハウジングＨ１の周囲に展開配置してもよい。なお、図示の例では、パネル架台３５は単純な板状に形成されているが、パネル架台３５は太陽の向きに合せて太陽光パネル３３を傾斜させることが可能な機構を備えていてもよい。

なお、本実施形態では、可搬式設備１の発電ユニット３が風力発電装置７と太陽光発電装置９とを備える例を示したが、発電ユニット３は、これらの発電装置に加えて、水力発電装置（図示せず。）を備えていてもよい。水力発電装置は、水路の水に浸漬されて水流により回転する水車と、水車の回転によって駆動される発電機とを備える。可搬式設備１が水力発電装置を備える場合は、例えば、ハウジングＨが水路の側方に設置された状態で、水力発電装置がハウジングＨの水路側の一周壁１９に支持される。

発電ユニット３は、風力発電装置７、太陽光発電装置９および水力発電装置の少なくとも一つの発電装置を備えていればよい。もっとも、可搬式設備１が風力発電装置７、太陽光発電装置９および水力発電装置のすべてを備えている場合には、発電量が気象状況や地
形といった自然環境や、昼夜の時間帯による制限を受けにくくなるので、当該設備を設置、運用することができる地域の選択肢が広がる。

さらに、発電ユニット３は、系統電源から電力供給を受ける系統電源接続部を備えていてもよい。発電ユニット３に系統電源接続部を設けることにより、当該設備を系統電源と接続可能な場所に設置した場合、発電ユニット３を機能ユニット５の主な電源として使用しつつ、一時的な発電量の不足が生じた場合に系統電源で補うことや、系統電源を機能ユニット５の主な電源として使用しつつ、発電ユニット３を停電時のバックアップ電源として活用することが可能になる。

可搬式設備１の機能ユニット５は、上述したように、発電ユニット３から電力供給を受けて作動する電気機器１１を備えている。機能ユニット５の第２ハウジングＨ２内には、異なる機能を有する複数の電気機器１１が設置されてもよい。機能ユニット５を移動式の店舗として構成する場合、電気機器１１として、例えば第２ハウジングＨ２内部を照明する照明機器、保冷庫および精算レジを備えることができる。

このように構成された可搬式設備１の機能ユニット５は、例えば、過疎化地域における食料品や日用雑貨品等の物品販売用の店舗として利用することができる。さらに、この可搬式設備１の機能ユニット５は、物品販売用の店舗以外にも、後述する様々な機能を有するユニットとして構成することができる。また、本実施形態に係る可搬式設備１において、１つの発電ユニット３に対して複数の機能ユニット５を備えていてもよい。その場合、各機能ユニット５の機能は互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

本実施形態では、発電ユニット３の第１ハウジングＨ１内に、蓄電池３７および制御装置３９が設けられている。図３に示すように、蓄電池３７は、風力発電装置７および太陽光発電装置９で発電された電力Ｐ１を蓄え、この貯えられた電力Ｐ２を必要に応じて機能ユニット５の電気機器１１へ供給する。制御装置３９は、これら発電装置７，９によって発電された電力Ｐ１の蓄電池３７への入力と、蓄電池３７からの電力Ｐ２の機能ユニット５（電気機器１１）への出力を制御する。制御装置３９は、例えば、発電装置７，９で発電された交流電力を蓄電池３７において蓄電可能な電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、蓄電池３７で蓄電した電力を交流商用電力と同様の正弦波の交流に、または矩形波の交流に変換するインバータ等を備えている。

制御装置３９は、さらに、発電ユニット３における各発電装置７，９の発電量を監視する発電監視部、機能ユニット５における各電気機器１１の電力消費量を監視する電力消費監視部、蓄電池３７の残容量を監視する蓄電池監視部、これらの監視部から得た発電量データＤ１，電力消費量データＤ２，残容量データＤ３に基づいて機能ユニット５の運用可能時間を推定する運用推定部、および運用推定部で推定した運用可能時間を表示する運用可能時間表示部等を備えていてもよい。また、上述のように１つの発電ユニット３に対して複数の機能ユニット５が設けられる場合、発電ユニット３の制御装置３９は、必要に応じて、各機能ユニット５への電力供給量の比率を調整可能に構成されていてもよい。

以下、可搬式設備１の機能ユニット５の機能，用途の例について説明するが、可搬式設備１の機能ユニット５の機能，用途はこれらに限定されない。

地震や水害などの自然災害が発生した場合に、被災地域に可搬式設備１を輸送し、機能ユニット５内に電気機器１１として浄水装置，炊事機器，調理機器等を設置して、食事の提供設備として利用してもよい。その場合、発電ユニット３で生成した電力を、当該地域の照明、モバイル機器の充電、浄水装置といった災害救援用機器の電源として利用してもよい。

同じく自然災害が発生した場合、被災地域に可搬式設備１を輸送し、機能ユニット５内に電気機器１１として照明機器、浄水装置、調理機器、空調機器等の日常生活に必要な電気機器１１を設置し、居住設備（仮設住宅）として利用してもよい。

観光シーズンに臨時の鉄道駅が開設された場合、機能ユニット５内に電気機器１１として自動改札機を設置したうえで、当該臨時駅に輸送し、臨時駅にこの可搬式設備１を設置してもよい。

機能ユニット５内に電気機器１１としてＡＴＭやコインロッカーなどの設備を設置したうえで、屋外イベントの会場に輸送し、イベント開催期間中この可搬式設備１を設置してもよい。

機能ユニット５内に書棚および電気機器１１として室内用照明機器や貸し出しシステムを設置したうえで、この可搬式設備１を移動式図書館として利用してもよい。

機能ユニット５内に医療用機器を設置したうえで、この可搬式設備１を移動式診療所として利用してもよい。

機能ユニット５内に机、椅子、パーソナルコンピュータ、プロジェクタ、モニタ等を設置したうえで、この可搬式設備１を会議室や自習室として利用してもよい。

なお、可搬式設備１の設置時に設定された機能ユニット５の機能は、その後の需要地のニーズに応じて変更可能である。すなわち、機能ユニット５に設置される各種電気機器１１や、その他の装備品を適宜変更することにより、機能ユニット５の機能を変更することができる。

本実施形態に係る可搬式設備１は、発電ユニット３と機能ユニット５とに分けた状態で、自動車、鉄道、船舶、航空機などの輸送，交通手段によって容易に輸送することができる。鉄道、船舶、航空機といった自動車以外の輸送手段で輸送する場合、設備の設置地域の近くに位置する鉄道駅、港、空港まで発電ユニット３および機能ユニット５を輸送した後、さらに設備の設置地域まで自動車で輸送してもよい。また、各ユニットを自動車で輸送する場合の自動車は、図４に示すように、例えばユニック車（クレーン付きトラック）ＵＶである。ユニック車ＵＶが設置場所まで各ユニット３，５を輸送した後、ユニック車ＵＶのクレーンによって各ユニットを車両から積み下ろす。もっとも、可搬式設備１の各ユニットを各種輸送手段から積み降ろす作業は、フォークリフトやガントリクレーンによって行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る可搬式設備１によれば、各ハウジングＨが搬送可能に構成されていることにより高い輸送性を有する。さらに、発電ユニット３に風力発電装置７、太陽光発電装置９、および／または水力発電装置といった自然エネルギー発電装置が設けられていることにより、未電化地域や被災地域といった電源の確保が困難な地域においても、電気機器１１を稼働することができるので、当該設備１を運用することが容易になる。特に、当該設備が風力発電装置７、太陽光発電装置９および水力発電装置のすべてを備えている場合には、発電量が気象状況や地形といった自然環境や、昼夜の時間帯による制限を受けにくくなるので、当該設備１を設置、運用することができる地域の選択肢が広がる。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した
説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…可搬式設備
３…発電ユニット
５…機能ユニット
７…風力発電装置
９…太陽光発電装置
１１…電気機器
１５…天壁
１７…底壁
１９…周壁
Ｈ１…第１ハウジング
Ｈ２…第２ハウジング

Claims (4)

1. 天壁、底壁および周壁を有する搬送可能な第１ハウジングと、前記第１ハウジングに取り付けられた風力発電装置、太陽光発電装置および水力発電装置のうちの複数の発電装置を備えた発電ユニットと、
   天壁、底壁および周壁を有する搬送可能な第２ハウジングと、前記第２ハウジング内に設置されて、前記発電ユニットから電力供給を受けて作動する、それぞれ異なる機能を有する複数の電気機器とを備えた機能ユニットと、
   を備え、前記発電ユニットと前記機能ユニットとは、単一にまとめられた電力供給ケーブルを介して接続される可搬式設備。
2. 請求項１に記載の可搬式設備において、前記発電ユニットが、前記風力発電装置と、前記太陽光発電装置と、前記水力発電装置とを備える可搬式設備。
3. 請求項１または２に記載の可搬式設備において、前記発電ユニットが、系統電源から電力供給を受ける系統電源接続部を備える可搬式設備。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の可搬式設備において、前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングが輸送用コンテナである可搬式設備。
   
   

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