(54)【考案の名称】電力供給システム

(73)【実用新案権者】グローバル・リンク株式会社

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、集合住宅や戸建住宅等において、戸別対応で太陽電池、二次電池および商用電力系統から電力負荷に自動的に電力を切替供給する電力供給システムに関する。

【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する太陽光発電装置が、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、太陽電池が集合住宅の屋上や戸建住宅の屋根に設置され、太陽光の照射方向に向けるようにして設置される。前記太陽電池アレイは、複数個の太陽電池モジュールを平面配置状態にて一体化したものである。これらの太陽電池モジュールは直列に接続してストリングとされ、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最大出力などが設定される。
【0004】
また、太陽電池アレイが発電した電力は電力ケーブルを介してインバータに送出される。インバータでは、太陽電池アレイから出力される直流電力を受け、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。
この交流電力は、低圧系統に接続された照明灯、冷蔵庫、パソコン、事務機器等の電力負荷に供給される。このような太陽光発電システムは、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、特に有用である。
【0005】

【効果】

【0012】
本考案によれば、太陽電池の最大出力を超えた電力負荷の接続があった場合に、自動的に商用電力系統から電力負荷への電力の融通を可能にし、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる。
【0013】
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】
【0014】
【図1】本考案にかかる電力供給システムを示す回路図である。

【0015】
以下、本考案の一実施の形態にかかる電力供給システムを、図1を参照して説明する。
【0016】
図1は、本考案の実施形態による電力供給システムを示す回路図であり、この電力供給システムは分電盤11を中心に、この分電盤11に商用電力系統12と、二次電池13と、太陽電池14と、を接続したものからなる。これらのうち分電盤11には商用電力系統12に接続された電流制限ブレーカ15、漏電ブレーカ16および第1のスイッチ17が順に直列接続されている。この第1のスイッチ17には第2のスイッチ18を介してインバータ用の漏電ブレーカ19が接続され、この漏電ブレーカ19に分電盤11の外に設置されたインバータ20が接続されている。
【0017】
インバータ20には二次電池用スイッチ21を介して二次電池13が接続されている。また、このインバータ20には別系統(別回路)で逆流防止素子(逆流防止ダイオード)付きのスイッチ22を介して太陽電池14が接続されている。また、前記第1のスイッチ17および第2のスイッチ18を接続する回路の途中には電力負荷系統、つまり各一の電力負荷スイッチ23を介して複数の電力負荷24が並列接続されている。
【0018】
一方、前記太陽電池14には、この太陽電池14の最大電力を検知する最大電力検知手段25が接続されており、この最大電力検知手段25は太陽電池14の最大出力以下での使用を検知した場合に、第1のスイッチ17をオフ(開)、第2のスイッチ18をオン(閉)にして、太陽電池14から電力負荷24への電力供給を可能にしている。一方、前記最大電力検知手段25が太陽電池14の最大出力以上での使用を検知した場合には、第1のスイッチ17をオンにするとともに、第2のスイッチ18をオフにして、商用電力系統12から、前記最大電力を超える所定の電力を電力負荷24に供給することができる。この場合において、第1のスイッチ17および第2のスイッチ18は同時にオンとすることで、二次電池13や太陽電池14からの供給電力を併用することができる。これにより、大電力負荷にも容易に対応可能になる。
【0019】
太陽電池14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。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。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。
【0020】
二次電池13には例えばリチュームイオン電池が用いられる。このリチュームイオン電池は小型、軽量、高耐圧特性で、体積エネルギ率(Wh/L)および重量エネルギ率(Wh/Kg)が高い二次電池で、インバータ20にケーブルを介して接続される。また、この二次電池13は太陽電池14が出力する電圧を充電し、インバータ20に対し直流電力を供給することができる。このインバータ20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)が接続される。
【0021】
かかる構成になる電力供給システムでは、商用電力系統12から供給される商用電力が電流制限ブレーカ15、漏電ブレーカ16おおび第1のスイッチ17を介して電力負荷スイッチ23および電力負荷24に供給される。一方、二次電池13が発生する直流電力は二次電池用スイッチ21を介してインバータ20に入力され、このインバータ20で交流変換された交流電力が漏電ブレーカ19、第2のスイッチ18および電力負荷スイッチ23を介して電力負荷24に供給される。同じく、太陽電池14が出力する直流電力が逆流防止素子付きのスイッチ22を介して、インバータ20に入力され、このインバータ20で交流変換された交流電力が漏電ブレーカ19、第2のスイッチ18および電力負荷スイッチ23を介して電力負荷24に供給される。
【0022】
この場合において、最大電力検知手段25は、太陽電池14の最大出力電圧を監視しており、この最大出力電圧以下で太陽電池14が使用されている場合には、第1のスイッチ17を閉じて太陽電池14が発生する直流電力を、インバータ20を通して交流変換し、漏電ブレーカ19および第2のスイッチ18を介して電力負荷24に供給し、この電力供給動作を維持可能にする。
【0023】
一方、前記最大出力電圧以上で太陽電池14が使用されると、最大電力検知手段25はこれを検知して第1のスイッチ7を閉じるとともに、第2のスイッチ18を開いて商用電力のみを電流制限ブレーカ15、漏電ブレーカ16、第1のスイッチ17を介して電力負荷24に自動的に供給する。従って、インバータ20を通しての交流電力が遮断されても、引き続き商用電力によって電力負荷が継続的に動作可能となる。
【0024】
なお、電力負荷24の使用が前記最大出力の500Wを超えた場合(例えば1000W)には、最大電力検知手段25は500Wを超えたことを検知して、第1のスイッチ17および第2のスイッチ18の両方をオン制御することもできる。この場合には、二次電池13の容量や太陽電池14の最大電力を超えた分を商用電力系統12から補填させるようにして、前記大容量の電力負荷にも対応することができる。
【0025】
また、商用電力系統12が交流電力を電力負荷24に供給している場合には、この交流電力を第1のスイッチ17および第2のスイッチ18を通してインバータ20に入力することで、このインバータ20で直流に変換された直流電力を二次電池13に充電することができる。この場合には、最大電力検知手段25が第1のスイッチ17および第2のスイッチ18の両方をオンにするモードに切り替えられる。なお、上記の実施形態の電力供給システムは戸建住宅のほか集合住宅の電力供給システムにも採用できる。
【0026】
以上のように、本実施形態では太陽電池14の最大出力検知手段25を設け、太陽電池14の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池14から電力負荷24へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池14の最大出力を超える使用を検知した場合には、商用電力系統12から電力負荷24へ自動的に電力供給することにより、太陽電池14の最大出力を超えた電力負荷24の接続があった場合に、自動的に商用電力系統12から電力負荷24へ電力の融通をすることができ、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる。
【0027】
こ場合において、商用電力系統12とインバータ20とを接続する回路の途中に電力負荷24を接続し、商用電力系統12と電力負荷24とを接続する回路の途中に第1のスイッチ17を接続し、前記インバータ20と電力負荷24とを接続する回路の途中に第2のスイッチ18を接続し、前記最大出力以内での使用および最大出力を超える使用の各場合に応じて、前記第1のスイッチ17または/および第2のスイッチ18を選択的に開閉させる構成としたことで、最大電力検知手段25が予め決められた設定値を超える電力値を検知した際に、第1のスイッチ17および第2のスイッチ18を選択的にオン、オフ制御することにより、太陽電池、二次電池または交流電力系統のいずれかから電力を引き続き電力負荷に供給することができ、不用意な停電による電子機器のダウンやデータ消失など、電力負荷に対する重大な影響を未然に回避できる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本考案にかかる集合住宅等の電力供給装置は、集合住宅やビルディングの戸別の入居者が自らバルコニー等に設置した太陽電池アレイが発生する電力を、各戸の複数の電力負荷に安価かつ効率的に分配供給することができるという効果を有し、太陽エネルギから得た電力を戸別の電力負荷に供給可能にする太陽光発電の電力供給装置等に有用である。
【0029】
11 分電盤
12 商用電力系統
13 二次電池
14 太陽電池
15 電流制限ブレーカ
16 漏電ブレーカ
17 第1のスイッチ
18 第2のスイッチ
19 漏電ブレーカ
20 インバータ
21 二次電池用スイッチ
22 逆流防止素子付きスイッチ
23 電力負荷スイッチ
24 電力負荷
25 最大出力検知手段

(57)【要約】

【課題】集合住宅や戸建住宅等において、戸個別対応で、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避可能にする電力供給システムを提供する。【解決手段】太陽電池14の最大出力検知手段25を設け、太陽電池14の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池14から電力負荷24へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池14の最大出力を超える使用を検知した場合には、商用電力系統12から電力負荷24へ自動的に電力供給する。


【パテントレビュー】

あなたの意見を伝えましょう:


【インターネット特許番号リンク】

インターネット上にあるこの特許番号にリンクします(発見しだい自動作成):