JP2005259846A - 太陽電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】 発電効率を低下させることなく、煩雑な準備作業を何ら必要とすることなく、かつ、携帯性に優れた太陽電池システムを提供する。
【解決手段】 太陽電池システムは、太陽電池モジュール３１を有する太陽電池パネル２０と太陽電池モジュール３１が生成する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置６を有するパワーパック２とを備えている。太陽電池パネル２０とパワーパック２とが互いの位置関係を変更し得るように、太陽電池パネル２０とパワーパック２との接続部にコネクタ１０が設けられている。パワーパック２は、使用時にはコネクタ１０を回転中心軸として回転して太陽電池システムのスタンドとして機能する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、太陽電池システムに関するものである。

従来より、太陽電池モジュールと電力変換装置とを有する太陽電池システムが用いられている。たとえば、特開平９−６９６４７号公報には、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールが生成する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とが一体的に設けられた太陽電池システムが開示されている。

上記従来の太陽電池システムにおいては、太陽電池モジュールおよび電力変換装置のそれぞれは、動作時に発熱するため、太陽電池システムの裏側に太陽電池モジュールおよび電力変換装置において発生する熱を吸収する偏平状の吸熱体が設けられている。
特開平９−６９６４７号公報

前述の太陽電池システムにおいては、次の（１）〜（３）のような問題がある。

（１） 太陽電池モジュールの放熱性が悪いため、太陽電池モジュールの温度上昇により発電効率が低下する。

（２） 吸熱体の分だけ、重量が重くなるため、携帯するためには不向きである。

（３） 吸熱体の取り付け分だけ、製造費用が高くなる。

また、太陽電池モジュールと電力変換装置とが一体的に設けられていないタイプの太陽電池システムにおいては、太陽電池モジュールと電力変換装置とは、完全に分離され、互いにケーブルで接続されている。

前述の太陽電池システムにおいては、次の（４）〜（５）のような問題がある。

（４） 太陽電池モジュールと電力変換装置とが完全に分離しているため、太陽電池システムの持ち運びに不便が生じる、すなわち、太陽電池システムを携帯するためには不向きである。

（５） 太陽電池モジュールと電力変換装置とは、完全に分離しているため、太陽電池システムを動作させるときには、互いをケーブルで接続する作業が必要となる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率を低下させることなく、煩雑な準備作業を何ら必要とすることなく、かつ、携帯性に優れた太陽電池システムを提供することである。

本発明の太陽電池システムは、太陽電池モジュールを有する太陽電池パネルと、太陽電池モジュールが生成する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を有するパワーパックと、太陽電池パネルとパワーパックとの間の距離を変化させる距離変更機構とを備えている。

上記の構成によれば、太陽電池システムの使用時には、太陽電池モジュールと電力変換装置との間の距離を大きくすることができる。それにより、太陽電池モジュールの発熱に起因した悪影響が電力変換装置に及ぼされないようにすることができる。また、太陽電池システムを使用しないときには、太陽電池パネルとパワーパックとを密着させることによって、太陽電池システムの持ち運びし易くすることができる。

また、本発明の太陽電池システムは、太陽電池モジュールが生成した電力を蓄積することが可能なバッテリをさらに備えていることが望ましい。バッテリは、パワーパックに取り付けることが可能であるととともに、パワーパックから取り外すことが可能に設けられていれば、バッテリを交換することができる。

また、パワーパックは太陽電池モジュールの受光面の裏側の太陽電池パネルの主表面上に装着されていることが望ましい。この構成によれば、受光面の裏側の基板の主表面を有効に利用することができるとともに、電力変換装置に直射日光が当たることにより生じる不都合の発生を抑制することができる。

また、距離変更機構がパワーパックと太陽電池パネルとを互いに分離する分離機構であれば、電力変換装置を取り替えることができる。

また、距離変更機構は、電力変換装置と太陽電池モジュールとの間の距離が大きくなった状態で、パワーパックを太陽電池システムのスタンドとして機能させることが望ましい。この構成によれば、パワーパックがスタンドとしても機能するため、太陽電池システムの部品点数を削減することができる。

また、太陽電池システムは、受光面が向く方向を確認するための角度メモリをさらに備えていれば、受光面と太陽光線とがなす角を容易に把握することができる。

また、角度メモリに、季節および時間に応じて最適な角度が記されていれば、季節および時間に応じて受光面を適切な姿勢にすることが容易になる。

本発明の実施の形態の太陽電池システムを図に基づいて説明する。

図１に示すように、太陽電池システムは、太陽電池モジュール３１を有している。太陽電池モジュール３１は、複数の太陽電池素子１を有している。太陽電池素子１の材料としては、多結晶シリコンが用いられている。複数の太陽電池素子１は、直列にかつ並列に接続されている。

太陽電池システムは、前述の太陽電池モジュール３１が１つずつ設けられた２枚の太陽電池パネル２０からなっている。太陽電池システムは、２枚の太陽電池パネル２０が重なるように、兆番部材３０を支点として折り畳まれ得る。太陽電池システムが折り畳まれたときには、太陽電池モジュール３１は、２つの太陽電池パネル２０の基板同士よって挟まれている。また、太陽電池システムが折り畳まれたときには、２枚の太陽電池パネル２０のそれぞれの受光面５０が互いに向かい合う。

図２は、太陽電池システムが開かれた状態において太陽電池パネル２０の主表面５００側を示す図である。図２に示すように、太陽電池システムは、折り畳まれた状態(図示していない)で外側に向く面に取り外しが自在に設けられたパワーパック２と、可動式の樹脂製のスタンド３とが設けられている。太陽電池システムが開かれた状態で、スタンド３と太陽電池モジュール３１との位置関係を調整すると、太陽電池システムを受光面５０と太陽光線２００とがほぼ垂直に交差するような姿勢にすることが可能である。なお、太陽電池素子１は、単結晶シリコン、非晶質シリコン、または、シリコン以外の材料が用いられた太陽電池素子であってもよい。

また、２枚の太陽電池パネル２０の上側面のそれぞれには、取っ手４が設けられている。したがって、太陽電池システムは、折り畳まれた状態で、持ち運びされ得る構造となっている。また、パワーパック２は、太陽電池システムから取り外され得る。また、パワーパック２には、パワーパック２を持ち運ぶための取っ手５が設けられている。

太陽電池パネル２０とパワーパック２とを回動可能に接続するコネクタ１０およびパワーパック２の出力端子部には、防水シャッタが設けられているため、漏電が防止されている。なお、コネクタ１０とパワーパック２とは互いに回動可能であって、その回動によって太陽電池パネル２０とパワーパック２との位置関係を変更することが可能であるとともに、パワーパック２とコネクタ１０との間の摩擦力によってパワーパック２と太陽電池パネル２０との位置関係を固定することが可能である。

次に、太陽電池システムの具体的な回路構成について説明する。図３に示すように、太陽電池モジュール３１の出力端子３５には過放電防止、過充電防止、および過電流防止を行なう充放電制御装置１５の入力端子２２が接続されている。パワーパック２は、充放電制御装置１５から出力された直流出力を交流に変換する電力変換装置（インバータ）６を介して、ＡＣ（Alternative Current）負荷の出力端子１６に接続されている。ＡＣ負荷の出力端子１６は、外部ＡＣ負荷１７の入力端子３２に接続され得るものである。

また、図３に示すように、充放電制御装置１５は、電力を直流から交流に変換する電力変換装置６と、この電力変換装置６から電力を出力するための出力端子部７と、Ｎｉ−ＭＨ、Ｎｉ−Ｃｄ、リチウムイオン蓄電池などの薄型の内部蓄電池８とのそれぞれに接続されている。

出力端子部７には、３種類の出力端子１６、１８および１９が含まれている。出力端子１６は、ＡＣ（交流）負荷１７の入力端子３２に接続され得る。出力端子１８は、ＤＣ（直流）負荷３６の入力端子３３に接続され得る。出力端子１９は、外部蓄電池２１の入力端子３４に接続され得る。また、パワーパック２には出力端子２９が設けられている。この出力端子２９は、パワーパック２に取り付けられた内部蓄電池８の入力端子３７に接続され得る。

また、パワーパック２には、３種類の入力端子部９が設けられている。入力端子部９は、３種類の入力端子２２、２３および２４が設けられている。入力端子２２は、太陽電池パネル２０に設けられた太陽電池モジュール３１の出力端子３５に接続され得る。入力端子２３は、家庭用のコンセント等のＡＣ電源２５の出力端子２７に接続され得る。入力端子２４は、車のバッテリ等の直流電源２６の出力端子２６に接続され得る。

太陽電池システムの使用時には、図４に示すように、太陽電池システムの２枚の太陽電池パネル２０を開いて、矢印で示す受光面５０に太陽光線２００を受け入れ、発電が行なわれる。このときには、電力変換装置６および内部蓄電池８を含むパワーパック２は、熱を放出する。このときの廃熱処理は、パワーパック２と太陽電池パネル２０との間に空気層を形成することによって行なわれる。本実施の形態においては、パワーパック２と太陽電池パネル２０との間に空気層を形成するときに、図４に示すように、パワーパック２は図２に示すスタンド３と同一の機能を有するものとして利用される。

パワーパック２と太陽電池パネル２０とは、コネクタ１０によって接続されている。コネクタ１０は、パワーパック２と太陽電池パネル２０との相対的な位置関係を変更し得るように、図４に矢印３００で示す方向に回動する。したがって、太陽電池パネル２０の受光面５０を太陽光線２００に対してほぼ垂直に対向させることができる。また、図６に示すように、太陽電池システムを持ち運びするときには、パワーパック２は、その主表面が固定ロック方式で太陽電池パネル２０の外側の主表面５００に装着される。さらに、図７に示すように、太陽電池パネル２０とパワーパック２とは、取り外しが可能である。このように取り外し取り付けを実現するために、コネクタ１０は強力な磁石であり、太陽電池パネル２０の主表面５００に磁力で吸着されるものであってもよい。

図５に示すように、パワーパック２には角度メモリ１３が設けられている。角度メモリ１３は、太陽電池パネル２０内に挿入されており、使用時に取り出し可能なものである。ただし、角度メモリ１３は、折り畳まれ得る材料で太陽電池パネル２０の主表面５００に取り付けられていてもよい。

このような構造であれば、角度メモリ１３を見れば、太陽電池パネル２０の受光面５０と太陽光線２００とがなす角度を確認することができる。また、角度メモリ１３には春夏秋冬など季節に応じた最適角度１４が記されている。したがって、発電時には、最適角度１４を見れば、容易に太陽電池システムの最適な姿勢を決定することができる。

以上の本実施の形態の太陽電池システムの特徴および効果をまとめると次のようになる。

太陽電池システムは、図４に示すように、太陽電池モジュール３１を有する太陽電池パネル２０と、太陽電池モジュール３１が生成する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置６を有するパワーパック２と、太陽電池パネル２０とパワーパック２との間の距離を変化させる距離変更機構としてのコネクタ１０とを備えている。

上記の構成によれば、太陽電池システムの使用時には、太陽電池モジュール３１と電力変換装置６との間の距離を大きくすることができる。それにより、太陽電池モジュール３１の発熱に起因した悪影響がパワーパック２に及ぼされないようにすることができる。また、太陽電池システムを使用しないときには、太陽電池パネル２０とパワーパック２とを密着させることによって、太陽電池システムの持ち運びし易くすることができる。

また、本実施の形態の太陽電池システムは、図３に示すように、太陽電池モジュール３１が生成した電力を蓄積することが可能な内部蓄電池８をさらに備えている。内部蓄電池８は、パワーパック２に取り付けることが可能であるととともに、パワーパック２から取り外すことが可能に設けられている。そのため、パワーパック２は、内部蓄電池８を交換することができる。

また、図６に示すように、パワーパック２は太陽電池モジュール３１の受光面５０の裏側の基板としての太陽電池パネル２０の主表面５００上に装着されている。この構成によれば、受光面５０の裏側の太陽電池パネル２０の主表面５００を有効に利用することができるとともに、パワーパック２に直射日光が当たることにより生じる不都合の発生を抑制することができる。

また、図７に示すように、距離変更機構として機能するコネクタ１０がパワーパック２と太陽電池パネル２０とを互いに分離する分離機構であれば、パワーパック２を取り替えることができる。

また、距離変更機構としてのコネクタ１０は、図４に示すように、太陽電池モジュール３１と電力変換装置６との間の距離が大きくなった状態で、パワーパック２を太陽電池システムのスタンドとして機能させるため、太陽電池システムの部品点数を削減することができる。

また、太陽電池システムは、図５に示すように、受光面５０が向く方向を確認するための角度メモリ１３をさらに備えているため、受光面５０と太陽光線２００とがなす角を容易に把握することができる。

また、図５に示すように、角度メモリ１３に、季節および時間に応じて最適な角度を示す最適角度１４が記されているため、季節および時間に応じて太陽電池システムの受光面５０を適切な姿勢にすることが容易である。

なお、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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく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。

実施の形態の太陽電池システムの受光面を示す図である。 実施の形態の太陽電池システムの裏側を示す図である。 実施の形態の太陽電池システムの回路構成を示す概略ブロック図である。 実施の形態の太陽電池システムの使用態様の一例を示す図である。 実施の形態の太陽電池システムの角度メモリを示す図である。 実施の形態の太陽電池システムのパワーパックが太陽電池モジュールに取り付けられたときの側面図である。 実施の形態の太陽電池システムのパワーパックが太陽電池モジュールから取り外されたときの側面図である。

符号の説明

１ 太陽電池素子、２ パワーパック、３、スタンド、４，５ 取っ手、６ 電力変換装置、７ 出力端子部、８ 内部蓄電池、９ 入力端子部、１０ コネクタ、１３ 角度メモリ、１４ 最適角度、１５ 充放電制御装置、１７ ＡＣ負荷、２０ 太陽電池パネル、２１ 外部蓄電池、３１ 太陽電池モジュール、３６ ＤＣ負荷、５０ 受光面。

Claims (7)

1. 太陽電池モジュールを有する太陽電池パネルと、
   該太陽電池モジュールが生成する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を有するパワーパックと、
   前記太陽電池パネルと前記パワーパックとの間の距離を変化させる距離変更機構とを備えた、太陽電池システム。
2. 前記太陽電池モジュールが生成した電力を蓄積することが可能なバッテリをさらに備え、
   前記バッテリは、前記パワーパックに取り付けることが可能であるととともに、前記電力変換装置から取り外すことが可能である、請求項１に記載の太陽電池システム。
3. 前記パワーパックが前記太陽電池モジュールの受光面の裏側の前記太陽電池パネルの主表面上に装着された、請求項１に記載の太陽電池システム。
4. 前記距離変更機構は、前記パワーパックと前記太陽電池パネルとを互いに分離する分離機構である、請求項１に記載の太陽電池システム。
5. 前記距離変更機構は、前記パワーパックと前記太陽電池パネルとの間の距離が大きくなった状態で、前記パワーパックを前記太陽電池パネルのスタンドとして機能させる、請求項１に記載の太陽電池システム。
6. 前記受光面が向く方向を確認するための角度メモリをさらに備えた、請求項５に記載の太陽電池システム。
7. 前記角度メモリには、季節および時間に応じて最適な角度が記されている、請求項６に記載の太陽電池システム。

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