JP7335477B2 - ポール型太陽光発電機、該ポール型太陽光発電機を備えた照明装置、及び該ポール型太陽光発電機を備えた監視情報通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、略垂直に立設した状態で太陽光による発電が可能なポール型太陽光発電装置に関する。

従来、光センサによって夜間と判断した場合には商用ＡＣ電源を電源とし、夜間と判断した場合で且つ前記商用ＡＣ電源から給電されていないと判断した場合に電源を内部電源装置に切り替えるようにしたＬＥＤ街路灯無停電電源装置において、電源が前記内部電源装置に切り替えられていることを表示するランプが外部から視認可能な街路灯の支柱に取付けられ、前記内部電源装置はリチウムフェライト二次電池と、このリチウムフェライト二次電池に夜間点灯時に充電する充電器と、電源の切替を行うコントローラとを袋状または筒状の防水構造体内に収納した状態で、支柱内部に吊下げ支持したものが知られている（特許文献１参照）。

このようなＬＥＤ街路灯無停電電源装置は、バッテリ（リチウムフェライト二次電池）、充電器、電源の切替および調光等を行うコントローラをユニット化して防水性に優れた袋や筒体内に収納し、この状態で支柱内に吊下げることによって、支柱内に水が浸入した場合でも、電源装置として機能するものとなっている。

しかし、ＬＥＤ街路灯としての機能だけであれば、限られた機器を内部に備えるだけでよくこのような吊下げによって構成することが可能であるものの、太陽電池モジュールの高効率化に伴い、多機能を備える装置とすべく多くの機器を備えることは難しいものとなっていた。また、地震が発生した場合、横揺れにより支柱内で機器が揺れて支柱内面に衝突すること、縦揺れによってフックから吊下げ用のチェーンが外れて支柱内で落下することが考えられ、自然災害等の特に必要とされるべき状況において故障が生じ得るものでもあった。

特許第５３７８６１９号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み解決しようとするところは、太陽電池モジュールの高効率化に伴い必要とされつつある多機能・高機能を備えるものとすべく、多数の内蔵機器を設けることが可能であり、且つ、地震等の自然災害が発生した場合であっても内蔵機器の故障等の問題が生じ難い、立設式の太陽光発電機を提供することにある。

太陽電池モジュールを有し、略垂直に立設した状態で該太陽電池モジュールを用いた太陽光による発電が可能なポール型太陽光発電機であって、窓付きの収容部を有するポール本体と、該ポール本体の外周面側の少なくとも一部に設けられた前記太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールにより発電された電力を、蓄電するバッテリ、及び制御する電力制御器を含む複数の内蔵機器とを備え、該複数の内蔵機器が、前記収容部内に上下に積まれた状態で収納されるものであり、前記複数の内蔵機器のうち最も下方に位置する前記内蔵機器を下側から保持する下部スペーサを更に備え、該下部スペーサが、前記収容部の内部への浸水があった際に、前記複数の内蔵機器を上方へ移動させる上昇手段を備えてなるものである。

また、前記複数の内蔵機器の間に、これらを離間した状態で保持するスペーサが設けられてなるものとしてもよい。

さらに、前記スペーサの側面に、該スペーサの内部と外部とを連通する開口が設けられてなるものとしてもよい。

さらに、前記内蔵機器が、上下に積み重ねることで互いに電気接続される端子部を上面及び下面に有する保護ケースに収納されてなるものであってもよい。

さらにまた、上記のポール型太陽光発電機に、外方に向けて光を放つ発光部を更に設けてなる照明装置とすることもできる。

また、上記のポール型太陽光発電機に、設置場所の環境情報を取得するセンサ及び/又はカメラと、少なくとも該センサ及び/又はカメラにより得られた情報を外部の通信手段に発信する通信機とを更に設けてなる監視情報通信装置とすることもできる。

上述のように構成されたポール型太陽光発電機によれば、太陽電池モジュールの高効率化に伴い必要とされつつある多機能・高機能を備えるものとすべく、多数の内蔵機器を設けることが可能であり、且つ、地震等の自然災害が発生した場合であっても内蔵機器の故障等の問題が生じ難いものとすることができる。また、前記収容部内の前記複数の内蔵機器のうち最も下方に位置する前記内蔵機器を下側から保持する下部スペーサを更に備えているため、最も下方に位置する内蔵機器の位置を、接地環境に合わせて高くすることで、例えば万が一の浸水によっても、内蔵機器を保護することができる。さらに、前記下部スペーサが、前記収容部の内部への浸水があった際に、前記複数の内蔵機器を上方へ移動させる上昇手段を備えているため、浸水があった場合に内蔵機器をより安全に保護することができる。

前記複数の内蔵機器の間に、これらを離間した状態で保持するスペーサが設けられてなるものによれば、内蔵機器同士が直接接触せず、特に端子部分に負荷が加わることを防止することで、内蔵機器を適切に保護することができる。

さらに、前記スペーサの側面に、該スペーサの内部と外部とを連通する開口が設けられてなるものによれば、開口を利用して内蔵機器や内蔵機器同士をつなぐコード等の設定やメンテンスを行なうことができる。

さらに、前記内蔵機器が、上下に積み重ねることで電気接続可能な端子部を有する保護ケースに収納されてなるものによれば、必要とされる機能に応じて選択される内蔵機器を収納した保護ケースをそのまま上下に積み重ねるだけで、これらの内蔵機器を電気的に接続することが可能となる。

さらにまた、上記ポール型太陽光発電機に、外方に向けて光を放つ発光部を更に設けてなる照明装置によれば、電気供給がない場所にも、必要とされる機能によって選択される種々の内蔵機器を多数備えることが可能で、且つ、地震が発生した場合であっても内蔵機器の故障等の問題が生じ難い照明を容易に設置することができる。

また、上記ポール型太陽光発電機に、設置場所の環境情報を取得するセンサ及び/又はカメラと、少なくとも該センサ及び/又はカメラにより得られた情報を外部の通信手段に発信する通信機とを更に設けてなる監視情報通信装置によれば、電気供給がない場所にも、必要とされる機能によって選択される種々の内蔵機器を多数備えることが可能で、且つ、地震が発生した場合であっても内蔵機器の故障等の問題が生じ難い監視情報通信装置を容易に設置することができる。

本発明の第一実施形態に係るポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の構成を示す側面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の内部構造を示す正面縦断面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の収容部の構成を示す部分拡大断面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置のスペーサ部分の構成を示す部分拡大断面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置に用いられるスペーサの構成を示す斜視図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の内蔵機器の収容方法を示す部分拡大図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の浸水状態を示す正面側縦断面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の窓を上下に配した構成を示す部分拡大断面図である。 同じくポール型太陽光発電機を備えた照明付き監視情報通信装置の保護ケースを用いた構成を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。図１乃至図４に、本発明の第一実施形態としての照明付き監視情報通信装置１の構成を示す。

図１乃至図４に示すように、本発明の第一実施形態に係る照明付き監視情報通信装置１は、ポール型太陽光発電機２の上部に、発光部としてライト９が設けられ、更に、環境情報を取得するセンサ１８と、少なくともセンサ１８により得られた情報を外部の通信手段に発信する通信機１９とカメラ２０が設けられたものである。また、ポール型太陽光発電機２は、太陽電池モジュールとして太陽光発電シート体５を有し、略垂直に立設した状態で太陽光発電シート体５を用いた太陽光による発電が可能なポール型太陽光発電機であって、窓１４付きの収容部１３を有するポール本体４と、ポール本体４の外周面側の少なくとも一部に設けられた太陽光発電シート体５と、太陽光発電シート体５により発電された電力を、蓄電するバッテリ６Ａ、及び制御する電力制御器６Ｂを含む複数の内蔵機器６，６，…とを備え、複数の内蔵機器６，６，…が、収容部１３内に上下に積み重ねて収納されるものである。

ここで、ポール型太陽光発電機２は、太陽光発電機能を有するポール型のものであるが、ポール型とは、例えば、図示するような略垂直に立設された一本の円柱状のものを含み、また、四角柱等の多角柱状・楕円柱状のもの、一本ではなく二本以上が連結されたもの、地形や用途に合わせて若干の立設角度が調整されたもの、及び、折畳みや伸縮、地中への収納可能なもの等、少なくとも一部分を立てて設けるものを広く含むものとする。また、太陽電池モジュールとは、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する全てのものをいい、一例として可撓性があるものとして図示しているが、これに限らず、円柱形状に形成された板状のパネル等であってもよいし、また他の構成のものを採用してもよい。

ポール型太陽光発電機２は、筒体３と、この筒体３を所定高さで回動可能に保持するポール本体４とを有し、筒体３に太陽光発電シート体５の一部に巻き付けられ、この太陽光発電シート体５によって電力が発電されるものとなっている。また、ポール本体４には、複数の内蔵機器６，６，…を収容する収容部１３が設けられ、太陽光発電シート体５によって発電された電力によって複数の内蔵機器６，６，…が機能を発揮するものとなっている。

筒体３は、細長く円筒状に形成されたものであって、内部にポール本体４が挿通され、ポール本体４に所定の高さで保持されている。また、筒体３の外周面側には太陽電池モジュールとして可撓性を有する太陽光発電シート体５が設けられている。

ここで、筒体３はポール本体４に対して回動可能且つ上下スライド可能となっているが、ポール本体４には、リング状のストッパー１７が設けられており、このストッパー１７が筒体３の下端部に当接することで、この位置よりも筒体３が下がらないものとなっている。このストッパー１７はポール本体４に固定されているものであるが、これを高さ調整可能なものとしておくことで、ポール本体４に対する筒体３の相対高さ位置を調整できるものとしてもよい。このような構成によれば、設置場所に合わせて太陽光発電シート体５の高さも調整することができ、発電効率がより高くなるように調整することも可能となる。なお、筒体３の上端部は、ポール本体４に回動可能に設けられた上カバー１１によって覆われている。この上カバー１１によって、ポール本体４と筒体３との間に雨が入り込み難いものとなっている。ここで、上カバー１１のポール本体４への取付部分において、上カバー１１とポール本体４との間には、通気できる程度の若干の隙間が形成されており、この隙間によって、空気が上方に抜け出ることで、太陽光発電シート体５の温度が高くなり過ぎないように構成されている。なお、設置後の照明付き監視情報通信装置１においては、上カバー１１は螺子によってポール本体４に回転不能及び上下スライド不能に固定されている。

ポール本体４には、接地して全体を支持する接地部１２と、内部に収容部１３が設けられている。また、収容部１３には、内蔵機器等の出し入れ用及びメンテナンス用の蓋付き窓１４が設けられている。このポール本体４は接地部１２や収容部１３が一体的な部材によって構成されているが、ポール本体４は、このような構成に限らず、複数の部品から構成されるものであってもよいし、伸縮可能や変形可能なものとして構成されたものであってもよい。

ポール本体４の上端部には、ライト９等の内蔵機器を取り付けるための取付部１５が設けられ、ライト９がこの取付部１５に固定されることで、全体として照明として使用できるものとなっている。また、取付部１５には、センサ１８、通信機１９、カメラ２０が取り付けられており、センサ１８やカメラ２０によって得られた設置場所の環境情報等を通信機１９によって、外部の通信手段に対して発信できるものとなっている。このような構成によれば、農業用サーバーや工業用サーバー、災害監視装置等に広く活用することが可能である。さらに、上記のようなセンサ１８や通信機１９、カメラ２０に限らず、設置場所や目的に合わせた内蔵機器等を追加することで、電気供給がない場所であっても必要とされる監視・管理設備を容易に設置することができるものとなる。また、このポール本体４の下部４ｂは、上部４ａよりも幅広に形成され、この下部４ｂの内部には、収容部１３が形成されている。この収容部１３は、ポール本体４の全長における約２分の１の範囲を占めるものとなっている。

太陽光発電シート体５は、筒体３を介してポール本体４の外周面側に設けられている。この太陽光発電シート体５は、筒体３の上下方向の大部分において、周方向の約４分の３程度の領域に巻き付けられている。また、太陽光発電シート体５の周方向における両端部は、太陽光発電シート体５の上下方向の長さ寸法と略同じ長さ寸法を有する帯形状の固定具１６によって、筒体３に固定されている。この固定具１６は、透光性を有しないものであるため、この固定具１６によって覆われている範囲の太陽光発電シート体５には太陽光が届かないものとなっているが、本実施形態では、太陽光発電シート体５の端部に設けられた発電しない余白部分が、固定具１６によって保持されているため、太陽光発電シート体５の発電領域においては問題なく発電できるものとなっている。一方、固定具１６が太陽光発電シート体５の発電領域を覆うような構成とする場合は、この固定具１６を、透光性を有するものとすることで同様の効果を得ることもできる。このような透光性を有する固定具１６によれば、太陽光発電シート体５全体を覆うように構成されたものも採用することができ、さらに、熱収縮する素材によって構成された筒状の固定具１６とすれば、太陽光発電シート体５が巻き付けられた筒体３全体に被せ、熱処理を行なうことで、固定具１６を収縮させて、太陽光発電シート体５を筒体３に固定することもできる。太陽光発電シート体５により発電された電力は、ポール本体４の内部に収容されたバッテリ６Ａに電気コード１０を通じて蓄電される。

収容部１３には、バッテリ６Ａとともに、他の内蔵機器６として、電力制御器６Ｂと予備バッテリ６Ｃが設けられている。また、これらの内蔵機器６は、ポール本体４の下部４ｂに位置する収容部１３内に設けられているため、比較的重量の大きいバッテリ６Ａを含む内蔵機器６が照明付き監視情報通信装置１の下端部に配置されることとなり、全体として重量バランスが良くなるように構成されている。収容部１３はこのような構成に限らず、目的や環境等に合わせて配置・大きさ等を自由に変更することができるが、本実施形態にも採用されているように、収容部１３の内側面が上下方向に略垂直にのびる部分を有していると、内蔵機器６を上下方向にスライドさせやすく、内蔵機器６の出し入れをより容易なものとすることができる。

内蔵機器６，６，…は、重量や使用頻度を考慮して上から順に電力制御器６Ｂ、バッテリ６Ａ、予備バッテリ６Ｃと積み重ねられている。つまり、バッテリ６Ａ，予備バッテリ６Ｃを下側に配置することで全体の重量バランスが低くなり安定性を高いものとすることができ、また、窓１４からバッテリ６Ａや電力制御器６Ｂを取り出しやすいように配置しておくことで、メンテナンスを行ないやすくすることができるものとなっている。内蔵機器６としては、これらの他に、電力出力用端子を備える外部内蔵機器充電用の充電器や、気温・湿度等のセンサ又は浸水を検知するセンサ等、主に電力を利用する内蔵機器を用いることができる。これらの内蔵機器６，６の間には、スペーサ７が設けられている。

スペーサ７は、内蔵機器６の下に配置されることで、収容部１３内での安定した積み重ねに貢献するためのものであればよいが、ここでは、図５に一例として図示するスペーサ７について説明する。まず、スペーサ７は、上側支持部７ａと下側支持部７ｂとが連結部７ｂによって連結されてなるものであって、その側面に開口７ｄを有する。上側支持部７ａは上側に積み重ねられる内蔵機器６等を支持する部分であって、円環状に形成されている。この円環状に形成された上側支持部７ａの内側に、内蔵機器６の底面部が嵌まり込むため、安定して保持することができるものとなっている。また、下側支持部７ｂも上側支持部７ａと同一形状であるため、下側の内蔵機器６の上端部に嵌まり込んで、安定して保持することができる。また、上側支持部７ａと下側支持部７ｂとが同一形状であることで、スペーサ７の上下を反転しても問題なく使用することができる。これらの上側支持部７ａと下側支持部７ｂとは三本の帯状板で構成された連結部７ｂで連結されている。このような構成とすることで、例えば地震の縦揺れによる上方向への異常な力が作用した場合に、この連結部７ｂが変形や破損することによって、内蔵機器６への力の作用が緩和されることで内蔵機器６が故障する可能性を低くするものとなっている。また、連結部が複数本の帯状板で構成されることで、これらの帯状板の間に開口７ｄが形成され、この開口７ｄによって、電気コードや各内蔵機器６のメンテナンス等が行い易くなっているが、このような開口を有しない、又は蓋付きの開口を有するようなものであってもよい。

収容部１３の最下位置には、下部スペーサ８が設けられている。この下部スペーサ８は、十分な浮力を有するものであるため、照明付き監視情報通信装置１が浸水し、窓１４等から収容部１３の内部に水が入ってきた場合、この下部スペーサ８が、浸水した水の水位とともに上昇することによって、下部スペーサ８の上側に積み重ねられた内蔵機器６，６，…も上昇し、これらが故障することを防止することができる。また、この下部スペーサ８を、塑性変形する素材により構成することで、緩衝材としても機能し、地震による内蔵機器６の破損を防ぐことができる。

下部スペーサ８は、このような構成に限らず、収容部への浸水に反応して複数の内蔵機器を上方へ移動させる上昇手段を備えていればよく、上昇手段としては、上記のように液体に対して浮力を発揮するものや、例えば水分に接触するとこれを吸収して体積が膨張するもの、液体用の検知センサを備え当該検知センサによる液体の検知によって伸長するアクチュエータを備えるものとして、浸水の際に複数の内蔵機器を上方に移動させるものとしてもよい。

以下、複数の内蔵機器６，６，…の収容方法の一例を図６に沿って示す。

まず、図６（ａ）に示すように、立設された照明付き監視情報通信装置１の窓１４から、収容部１３の内部に、下部スペーサ８を挿入し、これを収容部１３の最下位置に設置する。次に、図６（ｂ）に示すように、予備バッテリ６Ｃを、収容部１３の下部スペーサ８の上に設置するとともに、この予備バッテリ６Ｃの上に、スペーサ７を設置する。続いて、電力制御内蔵機器６Ｂを収容部１３の上方に押し上げるとともに、この制御内蔵機器６Ｂの下にスペーサ７を挿入する。最後に、収容部１３の内部に設けられた二個のスペーサ７，７の間に、バッテリ６Ａと設けて、三個の内蔵機器６，６，６を収容部１３で上下に積み重ねて収容することができる。なお、各内蔵機器６を取り出す場合は、上記内容を反対に行えばよい。

また、この照明付き監視情報通信装置１は、上述のように、上昇手段の一例として浮力を有する下部スペーサ８が備えられているため、図７に示すように、例えば窓１４よりよりも上方まで浸水し、この窓１４から収容部１３に浸水した場合、下部スペーサ８の浮力によって、下部スペーサ８が水面Ｗ付近まで上昇し、この上昇によって、複数の内蔵機器６，６，…が水面Ｗよりも上方まで押し上げられる。これによって、津波や洪水等の際にも各内蔵機器や、他に設けられたライト９、センサ１８、通信機１９及びカメラ２０等の機能を発揮することができ、自然災害のような特に必要とされる状況においても問題なく使用することができるものとなっている。

図８には、照明付き監視情報通信装置１の窓１４を上下に配した別の構成を示している。このような構成によれば、収容部１３の内部の各内蔵機器６を、上の窓１４から引き上げるようにして取り出したり、下の窓１４から最も下方に位置する内蔵機器６（例えば予備バッテリ６Ｃ）をそのままメンテナンスしたりすることも可能となる。

図９には、内蔵機器が、上下に積み重ねることで互いに電気接続される端子部を上面及び下面に有する保護ケースに収納されてなる、照明付き監視情報通信装置１を示す。この照明付き監視情報通信装置１は、各内蔵機器６，６，…を保護ケース２１に入れて、収容部１３の内部に収容している。この保護ケース２１は、例えば下側に電気接続用の端子部２１ａを有するとともに、上側にもこの端子部２１ａの接続部を有する。このため、この保護ケース２１を収容部１３の内部で上下に積み重ねることで、各内蔵機器６は互いに電気接続されることとなる。

照明付き監視情報通信装置１の設置方法としては、例えば、まず、ポール本体４の接地部１２や窓１４の向きを、設置場所の状況に合わせて、照明付き監視情報通信装置１の向きを設定して立設し、接地部１２を地面に固定する。次に、筒体３をポール本体４に対して回転させて、太陽光発電シート体５の向きを発電効率が高くなるように調整したうえで、上下夫々の固定用螺子を締めて、筒体３をポール本体４に回転不能且つ上下スライド不能に固定する。その後、必要に応じてライト９等の内蔵機器の角度や向きを調整することで照明付き監視情報通信装置１の基本的な設置が完了する。最後に、上記のように複数の内蔵機器６，６，…を収容部１３に収容して、各種設定等を行なう。

なお、各構成部品については、その素材や一体として構成されているものであるか否か等を含めて、何ら制限されるものはなく、広く採用することができるが、金属を用いることで強度を高いものとしてもよいし、合成樹脂を用いることで軽量化を図ったものとしてもよく、他の素材のものや、複数の素材を組み合わせたものであってもよい。

１ 照明付き監視情報通信装置
２ ポール型太陽光発電機
３ 筒体
４ ポール本体
４ａ 上部
４ｂ 下部
５ 太陽光発電シート体
６ 内蔵機器
６Ａ バッテリ
６Ｂ 電力制御器
６Ｃ 予備バッテリ
７ スペーサ
７ａ 上側支持部
７ｂ 下型支持部
７ｃ 連結部
７ｄ 開口
８ 下部スペーサ
９ ライト
１０ 電気コード
１１ 上カバー
１２ 接地部
１３ 収容部
１４ 窓
１５ 取付部
１６ 固定具
１７ ストッパー
１８ センサ
１９ 通信機
２０ カメラ
２１ 保護ケース
２１ａ 端子部
Ｇ 地面
Ｗ 水面

Claims (6)

1. 太陽電池モジュールを有し、略垂直に立設した状態で該太陽電池モジュールを用いた太陽光による発電が可能なポール型太陽光発電機であって、
   窓付きの収容部を有するポール本体と、
   該ポール本体の外周面側の少なくとも一部に設けられた前記太陽電池モジュールと、
   該太陽電池モジュールにより発電された電力を、蓄電するバッテリ、及び制御する電力制御器を含む複数の内蔵機器とを備え、
   該複数の内蔵機器が、前記収容部内に上下に積まれた状態で収納されるものであり、前記複数の内蔵機器のうち最も下方に位置する前記内蔵機器を下側から保持する下部スペーサを更に備え、該下部スペーサが、前記収容部の内部への浸水があった際に、前記複数の内蔵機器を上方へ移動させる上昇手段を備えてなることを特徴とするポール型太陽光発電機。
2. 前記複数の内蔵機器の間に、これらを離間した状態で保持するスペーサが設けられてなる請求項１記載のポール型太陽光発電機。
3. 前記スペーサの側面に、該スペーサの内部と外部とを連通する開口が設けられてなる請求項２記載のポール型太陽光発電機。
4. 前記内蔵機器が、上下に積み重ねることで互いに電気接続される端子部を上面及下面に有する保護ケースに収納されてなる請求項１記載のポール型太陽光発電機。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のポール型太陽光発電機に、外方に向けて光を放つ発光部を更に設けてなる照明装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のポール型太陽光発電機に、設置場所の環境情報を取得するセンサ及び/又はカメラと、少なくとも該センサ及び/又はカメラにより得られた情報を外部の通信手段に発信する通信機とを更に設けてなる監視情報通信装置。

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