(54)【考案の名称】太陽光発電装置

(51)【国際特許分類】

H01L 31/042

(73)【実用新案権者】オズテック株式会社

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】 図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、低圧系統用の電力負荷に電力を供給する太陽光発電装置に関するものである。

【従来の技術】

【0002】
今日では、地球環境対策の一環として、太陽電池アレイを利用して太陽エネルギを直流電力に変換し、この直流電力をインバータで交流電力に変換して、家庭の低圧系統に接続された電力負荷に供給可能にした太陽光発電装置が、広く実用されるに至っている。(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
この太陽光発電装置では、太陽電池アレイを住宅の屋根やビルディングの屋上に設置し、これを太陽光の照射方向に向けて配置している。太陽電池アレイは、複数個の太陽電池モジュールを平面配置して構成され、これらを直列に接続してストリングとし、太陽電池アレイの配置枚数に応じてこのストリングを一列にしたり、二列以上にしたりしている。
【0004】
また、太陽電池アレイが発電した電力を取り出すための電力ケーブルは、そのストリングの数に応じて設けられ、その発生した電力を電力ケーブルおよび接続箱を介してインバータに送出される。インバータでは、電力ケーブルを介して太陽電池アレイから供給される直流電力を受けて、この直流電力を例えば110ボルトに昇圧された商用周波数の交流電力に変換する。
【0005】
この交流電力は、低圧系統に接続された照明灯やモータ等の低圧系統用の電力負荷に供給される。このような太陽光発電装置は、前述のように住宅の屋根やビルディングの屋上に設置され、商用電源(低圧系統)の電力需要の高い期間などに、不足する電力を補う場合等に有用である。
【0006】

【効果】

【0017】
本考案によれば、電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで設置およびケーブル接続することで、簡単かつ安価に太陽光発電装置の設置が可能になり、自然災害の被災地や電力設備が無いあらゆる地域や場所においても、低圧系統用の電力負荷に対し商用周波数の電力供給を可能にする。
【0018】
以上、本考案について簡潔に説明した。更に、以下に説明される考案を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本考案の実施形態にかかる太陽光発電装置の斜視図である。
【図2】図1に示す太陽光発電装置の回路図である。

【0020】
以下、本考案にかかる太陽光発電装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1はその一実施形態にかかる太陽光発電装置の斜視図、図2は、その回路図である。同図において、この太陽光発電装置10は、太陽電池アレイ11と、バッテリ12と、インバータ13とを備えて構成される。これらのうち太陽電池アレイ11は、例えばシリコンなどの半導体の光電変換素子としての太陽電池モジュールを複数個分並設したものからなる。
【0021】
この太陽電池モジュールは複数個が直列接続および並列接続されて、耐候性の素材で被われている。具体的には、例えば太陽電池素子の受光面にガラス板や合成樹脂板などの光透過板を配置し、その裏面である非受光面にテフロン(登録商標)フィルムやPVF(ポリフッ化ビニル)、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの耐候性フィルムを被着して、これらの光透過板、太陽電池素子および耐候性フィルムの重ね構造としたものである。この重ね構造物は矩形体をなし、この矩形体の周面にはアルミニウムなどの枠体が装着されている。また、太陽電池モジュールの裏側には接続箱が設けられ、ここに太陽電池モジュールの出力電力を取り込むターミナルが設けられている。
【0022】
一方、バッテリ12は太陽電池アレイ11にケーブル14を介して接続され、太陽電池アレイ11が出力する電圧を充電し、インバータ13に対し必要かつ安定した直流電力を供給する。さらに、バッテリ12にはケーブル15を介してインバータ13が接続され、このインバータ13はそのバッテリ12を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。
このインバータ13の出力側には、その交流出力波形を正弦波に整える交流コンデンサや交流リアクトル(いずれも、図示しない)が接続されている。
【0023】
ところで、かかる構成になる太陽光発電装置10の重量は比較的軽量かつ小形化されており、太陽電池アレイ11の重量が例えば8kg、これに接続されるバッテリ12は50kg、バッテリに接続されるインバータ13は4.5kgであり、それぞれが作業員一人またはh二人で持ち運びできる重量である。そしてバッテリ12およびインバータ13は筐体の底部にキャスタ16、17をそれぞれ備えている。これによりバッテリ12およびインバータ13は、これらの設置作業時には床面上に軽快に移動または走行させることができる。
【0024】
さらに、バッテリ12は筐体の天部に一対の把手18が取り付けられ、インバータ13は筐体の天部に提手19が取り付けられている。従って、これらの把手や提手に手を掛けることで、作業員によるバッテリ12の揚げ降ろしを容易化できる。インバータ13には低圧系統用負荷の電圧取り出し口であるプラグ挿し込み口20が並設されている。このため、太陽電池アレイ11とともに、バッテリ12およびインバータ13のそれぞれを別々に運搬可能にしている。
【0025】
前述のように、太陽電池アレイ11およびバッテリ12は電力ケーブル14により接続され、バッテリ12およびインバータ13は電力ケーブル15により接続されている。従って、これらの電力ケーブル14、15の接続作業も、キャスタ16、17がバッテリ12およびインバータ13の移動を軽快に行えるようにしているため、容易である。従って、かかる構成の太陽光発電装置10は家屋やビルディングの屋上などに限らず、屋外の庭、自然災害の被災地、低圧系統の配電設備が無い山野などに搬送して設置するだけで、低圧系統用負荷に対する給電を簡単かつローコストに実現できる。
【0026】
図2は、本実施形態による太陽光発電装置10の電気系統を概念的に示すブロック図である。このブロック図においては、太陽電池アレイ11とバッテリ12およびインバータ13との間に直流電力検出器31が接続されている。また、インバータ13と電力負荷32との間に電力切替器33および負荷電力検出器34が直列接続されている。電力切替器33は開閉器35を介して低圧系統36に接続されている。符号37は、各電力検出器31、34が検出した電力値を比較する電力比較器である。
【0027】
この回路では、太陽電池アレイ11が発生する直流電力をバッテリ12に充電するとともに、このバッテリ12によって安定化された直流電力がインバータ13に供給される。インバータ13は、その直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、図1に示したプラグ差込口20を通じて低圧系統用の電力負荷32、例えば照明灯やACモータなどに供給可能にしている。
【0028】
一方、直流電力検出器31はバッテリ12の両端に得られる電力を検出し、負荷電力検出器34は電力負荷32で消費される電力を検出している。これらの各電力検出器31、34で検出された電力は電力比較器37に入力され、電力比較器37はその電力値の差分に応じた切替制御信号を電力切替器33に入力する。
【0029】
このように電力比較器37は、直流電力検出器31で検出された電力値Aが負荷電力検出器34で検出された電力値Bよりも十分に大きい場合には(A>B)、インバータ13からの交流電力を電力負荷32に供給するように電力切替器33を切り替えるとともに、開閉器35を介して低圧系統36へも供給(売電)する。一方、直流電力検出器31で検出した電力値Aが負荷電力検出器34で検出された電力値Bに等しい場合には(A=B)、電力切替器33はインバータ13から低圧系統36への電力供給を遮断し、電力負荷32への電力供給を継続するように切り替える。
【0030】
一方、直流電力検出器31で検出された電力値Aが負荷電力検出器34で検出された電力値Bよりも低下した場合には(A<B)、電力切替器33はインバータ13から電力負荷32への交流電力の供給を停止するとともに、開閉器35を介して低圧系統36からの電力を電力負荷32へ供給するように切り替えられる。この場合に、バッテリ12の充電を継続しながら、低圧系統36の電力を購入して電力負荷32に継続して電力が供給される。これにより、電力負荷32は無停電で動作または駆動が継続される。
【0031】
従って、かかる構成になる太陽光発電装置10は取扱いが容易で、汎用性が高く、仮に低圧系統が存在しない地域でも、これをその地域に携行し、所定のケーブル接続作業を実行するだけで、低圧系統用の電力負荷に対する電力供給を簡単でローコストに実現できるという効果が得られる。
【0032】
以上のように、本実施形態による太陽光発電装置10は、太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイ11と、この太陽電池アレイ11が出力する直流電力を充電するバッテリ12と、太陽電池アレイ11が出力する直流電力または前記バッテリ12が放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷32に供給するインバータ13と、を備えてなり、前記バッテリ12およびインバータ13は作業者が持ち上げ可能な重量を持ち、前記太陽電池アレイ11とバッテリ12との間およびバッテリ12とインバータ13との間に電力ケーブル14、15がそれぞれ接続可能および接続解除可能に接続された構成とすることで、太陽電池アレイ11とともにバッテリ12およびインバータ13を、低圧系統が存在しない地域や電力系統がダウンした自然災害の被災地などに運んで設置する作業を容易化でき、これにより低圧系統の各種電力負荷への電力供給を簡単かつローコストに実現することができる。
【0033】
また、バッテリ12およびインバータ13はこれらを床上に走行させることができるキャスタ16、17を備えることで、バッテリ12およびインバータ13間のケーブル接続作業など、床上での移動作業および設置作業を効率的かつスムースに行うことができる。
【0034】
さらに、太陽電池アレイ11とバッテリ12との間に接続された直流電力検出器31と、インバータ13と電力負荷32との間に接続された負荷電力検出器34と、直流電力検出器31および負荷電力検出器34が検出した各電力値を比較する電力比較器37と、この比較結果に従って電力負荷32または/および系統への給電を切り替える電力切替器33と、を備えることで、バッテリ容量に応じて、インバータ13の出力電力を自動的に電力負荷または/および低圧系統36に選択的に供給できるとともに、低圧系統36からの電力を直接電力負荷32に供給することができる。この結果、電力負荷32に対して間断なく商用周波の交流電力を供給できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本考案にかかる太陽光発電装置は、電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで(移動させて)設置でき、低圧系統用の電力負荷、例えば照明灯やモータなどに、太陽電池アレイから取り出した電力を簡単かつローコストに供給でき、低圧系統用の電力負荷に電力を供給する太陽光発電装置等に有用である。
【0036】
10 太陽光発電装置
11 太陽電池アレイ
12 バッテリ
13 インバータ
14、15 電力ケーブル
16、17 キャスタ
18 把手
19 提手
20 プラグ差込口
31 直流電力検出器
32 電力負荷
33 電力切替器
34 負荷電力検出器
35 開閉器
36 低圧系統
37 電力比較器

(57)【要約】

【課題】 電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで設置およびケーブル接続することで、簡単かつ安価に太陽光発電装置の設置を可能にする。【解決手段】 太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイ11と、太陽電池アレイ11が出力する直流電力を充電するバッテリ12と、バッテリ12が放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷に供給するインバータ13と、を備えて、バッテリ12およびインバータ13を可搬構造とし、これらを電力ケーブル14、15を介して接続および接続解除可能とした構成である。


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