(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】アクソンデータマシン株式会社

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図2

【概要説明】

【分野】

【0001】
この考案は、太陽電池パネルにより独立電源として使用することができる太陽光発電装置に関する。

【従来の技術】

【0002】
太陽電池パネルを装着する金属製のフレーム枠体にバッテリとインバータとを一体に組み込んで構成する太陽光発電装置が提案されている(特許文献1)。
【0003】
従来の太陽光発電装置は、天地開放の浅い長方形のフレーム枠体の一面に太陽電池パネルを装着し、バッテリ、インバータは、太陽電池パネルとの間に空隙を設けてフレーム枠体に取り付けられている。そこで、バッテリ、インバータは、空隙の空気層が断熱材となり、太陽電池パネルからの熱が伝達され難いため、過大な温度上昇を避けることができるという。
【0004】

【効果】

【0010】
かかる考案の構成によるときは、フレーム枠体は、太陽電池パネルのバックシートに塗布する遮熱性の断熱塗料により、太陽電池パネル側からの熱の進入が阻止される上、上面側の太陽電池パネル、下面側の蓋板を介して両面が密閉されているため、高温の外気の影響も受け難い。その結果、たとえば外気温度35℃超、太陽電池パネルの表面温度60℃超のような苛酷な状態が日中の数時間程度継続しても、フレーム枠体内の温度は、十分低く抑えることができる。また、バッテリを収納する金属製のケースは、バッテリを機械的、熱的に隔離して保護する一方、フレーム枠体には、外部に開く開口部が全くないから、屋外の据置形の用途にも好適に適用することができる。
【0011】
なお、遮熱機能を有する断熱塗料としては、たとえば(株)日進産業(東京都板橋区)製の断熱塗料「ガイナ」が使用できる。この塗料は、粒径約10μm前後の球形中空セラミックビーズの含有率60%の水溶性アクリル樹脂塗料であって、断熱性の中空セラミックビーズによる反射遮熱層を形成して高い遮熱断熱機能を発揮する。また、断熱塗料の塗布量は、2回塗りで0.4〜0.6mm厚(400〜460g/m2 )とすることが好ましい。ただし、遮熱性の断熱塗料としては、たとえば日本特殊塗料(株)(東京都北区)の「パラサーモ」、ケスケー化研(株)(大阪府茨木市)の「クールタイト」なども使用可能である。
【0012】
充放電コントローラ、インバータをケース体に併せて収納すれば、これらの電子機器をフレーム枠体内に一体に組み込むことができる。ただし、充放電コントローラ、インバータは、それぞれバッテリ用のケース体と別の個別のケース体に収納してもよく、バッテリ用のケース体と別の単一のケース体に一緒に収納してもよい。なお、インバータは、直流電力を出力する用途、たとえばLED照明器具の点灯用の用途に限定する場合には、これを省略することができる。
【0013】
ケース体は、蓋板の内面に密着させることにより、外気温度が下がった時に内部温度を速やかに下げ、内部の電子機器を適切に保護することができる。なお、蓋板は、日陰側であるから、表面温度が外気温度を超えることがなく、蓋板に密着するケース体は、蓋板とともに、内部の電子機器の放熱用としても作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】全体構成斜視図
【図2】図1のX−X線矢視相当要部拡大模式断面図
【図3】電気系統図
【図4】動作説明線図

【0015】
以下、図面を以って考案の実施の形態を説明する。
【0016】
太陽光発電装置は、太陽電池パネル10と、フレーム枠体20とを主要部材としてなる(図1、図2)。なお、フレーム枠体20の上面側には、太陽電池パネル10が装着され、フレーム枠体20の下面側は、蓋板31によって閉じられている。
【0017】
フレーム枠体20は、同一断面のアルミニウム押出形材の枠材21、21、22、22を組み合わせ、天地開放の浅い長方形の枠状に形成されている。なお、長辺側の各枠材21の上端縁、下端縁には、それぞれ内向きのフランジ21aが形成されており、内側上部にも、同一形状の別のフランジ21aが形成されている。短辺側の各枠材22についても、全く同様である。すなわち、各枠材22にも、フランジ21a、21a…と同形のフランジ22a、22a…が形成されている。
【0018】
太陽電池パネル10は、中間の太陽電池セルの封止層11の上面、下面にそれぞれ白板強化ガラス12、バックシート13を積層するスーパストレート構造に構成されている。太陽電池セルの封止層11は、所定数の太陽電池セルを直並列に接続し、透明なEVA(エチレンビニルアセテート)の封止材によって封止されている。バックシート13は、たとえばPVF(ポリフッ化ビニル)、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂フィルムとアルミニウムフォイルとの複合シートなどで形成されている。
【0019】
太陽電池パネル10の外周縁は、シール材14を介し、フレーム枠体20の各枠材21の上部のフランジ21a、21a、各枠材22の上部のフランジ22a、22aの間に嵌め込まれて固定されている。また、太陽電池パネル10の下面のバックシート13上には、遮熱機能を有する断熱塗料を塗布することにより、所定膜厚の塗膜15が全面に形成されている。
【0020】
蓋板31は、アルミニウム板であり、図示しないシール材を介し、フレーム枠体20の下面側を着脱自在に閉じている。蓋板31の内面には、鋼板またはアルミニウム板の金属製のケース体32が密着して配置されており、ケース体32には、電子機器40が収納されている。なお、ケース体32と太陽電池パネル10との間には、断熱用の空気層Aが介在され、空気層Aの厚さは、少なくとも10mm、より好ましくは30mm以上に設定するものとする。
【0021】
ケース体32に収納する電子機器40には、充放電コントローラ41、バッテリ42、インバータ43が含まれている(図2、図3)。
【0022】
太陽電池パネル10の出力は、充放電コントローラ41に含まれる充電用の半導体スイッチS1 、逆流防止用のダイオードDを介して蓄電用のバッテリ42に接続されている。また、バッテリ42は、放電用の半導体スイッチS2 、インバータ43を介して外部の出力端子33に接続されている。なお、半導体スイッチS1 、S2 は、マイクロコンピュータを搭載する制御部41aからの制御信号によって個別に制御されている。
【0023】
太陽電池パネル10からの直流発電電力は、充電用の半導体スイッチS1 、逆流防止用のダイオードDを介してバッテリ42に蓄電される。また、バッテリ42からの直流電力は、放電用の半導体スイッチS2 を介してインバータ43に供給され、インバータ43により、たとえば商用周波数の交流電力に変換された上、出力端子33に接続する図示しない負荷に供給される。なお、バッテリ42は、リチウムイオン電池が好ましいが、他の充電可能な蓄電池であってもよい。
【0024】
充放電コントローラ41の制御部41aは、朝になって太陽電池パネル10の出力電圧が確立され、バッテリ42の電圧がたとえば過充電復帰電圧より高く過充電設定電圧より低い所定の範囲内にあるとき、充電用の半導体スイッチS1 を導通させてバッテリ42を充電する。また、制御部41aは、日没になって太陽電池パネル10の出力電圧が低下し、バッテリ42の電圧が過放電設定電圧にまで低下すると、図示しない表示器を介して警報出力し、たとえば数秒程度の所定の猶予時間後に放電用の半導体スイッチS2 を遮断して負荷を停止させる。なお、制御部41aは、日没後、数時間程度の所定時間の経過により負荷を自動的に停止させてもよい。
【0025】
日中の外気温度の変化によるフレーム枠体20内の温度変化データの一例を図4に示す。ただし、図4の曲線(1)、(2)は、それぞれ外気温度、太陽電池パネル10の表面温度であり、曲線(3)、(4)は、それぞれ太陽電池パネル10のバックシート13上に遮熱機能を有する断熱塗料を塗布しないとき、塗布したときのフレーム枠体20内の温度を示す。
【0026】
試験開始時の朝9時頃の時点では、外気温度が約30℃、太陽電池パネル10の表面温度が約50℃まで上昇しているが、フレーム枠体20内の温度は、夜明け前の冷気によって約10℃前後に保たれている。その後、太陽が高くなるに従って外気温度が高くなり、太陽電池パネル10の表面温度も高くなって午後1時前後にピークを迎えるが、フレーム枠体20内の温度は、殆ど上昇しない。一方、夕方に近付いて日が傾くと、外気温度がゆっくり低下し始め、太陽電池パネル10の表面温度も低下するが、フレーム枠体20内の温度は、却って緩やかに上昇する傾向となり、その後、夜間から明朝までの十分な時間の経過により、太陽電池パネル10の表面温度とともに、外気温度の最低値に一致する傾向となる。なお、図4の曲線(3)、(4)によれば、遮熱性の断熱塗料の塗布の有無により、フレーム枠体20内の温度を最大約10℃前後も低下させ得ることが分かる。
【0027】
以上の説明において、ケース体32には、バッテリ42だけを収納し、充放電コントローラ41、インバータ43は、バッテリ42用とは別のケース体に個別に収納してもよく、別の単一のケース体に一緒に収納してもよい。また、インバータ43は、バッテリ42の出力を交流変換する必要がないとき、これを省略することができる。
【0028】
なお、蓋板31の表面に複数のLED素子を配列して一体に付設すると、たとえば街灯用や、野立看板の照明用などとして一層便利に使用することができる。また、太陽光発電装置は、交通信号機の電源用や、交通標識の照明用などを含む任意の独立電源としても好適に使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0029】
この考案は、屋外における据置形の用途だけでなく、携帯用や可搬用などの用途に対し、商用電源系統に接続することなく任意の負荷に給電する独立電源として広く好適に適用することができる。
【0030】
A…空気層
10…太陽電池パネル
13…バックシート
20…フレーム枠体
31…蓋板
32…ケース体
41…充放電コントローラ
42…バッテリ
43…インバータ

実用新案登録出願人 アクソンデータマシン株式会社

(57)【要約】

【課題】バッテリを組み込むフレーム枠体内の温度上昇を適切に抑えることができる太陽光発電装置を提供する。【解決手段】フレーム枠体20の上面側に太陽電池パネル10を装着し、下面側を蓋板31によって閉じるとともに、バッテリ42を収納するケース体32をフレーム枠体20に組み込む。


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