JPH0969647A

JPH0969647A - 太陽電池装置

Info

Publication number: JPH0969647A
Application number: JP7222186A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Shirai; 哲之白井; Tadao Takimoto; 忠夫瀧本; Taneo Higuchi; 種男樋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の負荷に対応が可能で、しかも非常用に
限らず多目的で携帯に便利であるとともに、太陽電池や
蓄電池等の特性劣化を極力防止できる太陽電池装置を提
供すること。【解決手段】太陽電池１と、該太陽電池１が発生する
直流電力を交流電力に変換する電力変換手段７とを一体
的に設けた太陽電池装置Ｓであって、太陽電池装置Ｓの
裏側に、太陽電池１及び／又は電力変換手段７から発生
される熱を吸収する偏平状の吸熱体２１を配設させたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、煩雑な使用準備を
何ら行うことなく、種々の負荷に対応でき携帯に便利で
多目的に供することが可能な太陽電池装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】複数の太陽電池素子を直列及
び／又は並列接続する太陽電池モジュールは、昼間のよ
うに照度がある場合に限り直流電力を出力するという基
本特性を持っている。このため、夜間の使用や交流負荷
の使用に際しては、太陽電池モジュールとは別に、太陽
電池モジュールの動作点を制御する出力制御装置、直流
電力を交流電力に変換する直流・交流変換装置、蓄電池
などを用意し、各々の配線を行った上で使用していた。

【０００３】しかしながら、上述の使用準備は大変煩雑
であり、特殊な知識を持った者以外には部材入手や配線
等は全く不可能であった。特に、災害対策用電源として
使用する場合を考えると、太陽電池モジュールは燃料供
給等が全く不要であるという利点を持っているにもかか
わらず、こうした使用準備の煩雑さ・緊急対応の難しさ
という点から、ほとんど使用されることが無かったので
あり、また、携帯に便利で非常用の給電装置として有効
に利用できる太陽電池装置は無かった。

【０００４】また、インバータ及びコンデンサを太陽電
池と一体的に設けた太陽電池装置の複数を単純に並列接
続するようにしたものが知られているが（実開平７−３
０５５７号公報を参照）、このような構成だけでは、太
陽電池が昼間の炎天下で発生する熱で太陽電池の特性が
低下したり、例えばインバータを構成する電子部品の作
動に悪影響を及ぼしたり、特に蓄電池を備えるようにし
たものでは、蓄電池の性能が著しく損なわれるなどの問
題を解消することができない。

【０００５】また、このような太陽電池装置を携帯用と
して利用するためには、太陽電池装置の設置時等に傾斜
固定するための部材が必要であり、また運搬時に外部負
荷へ電力を供給するための出力端子部が露出している
と、その部分に水分やほこりが付着したり、作動不能に
なったり短絡が生じたりするので問題である。

【０００６】そこで、本発明は煩雑な使用準備を不要と
し、種々の負荷に対応が可能で、しかも非常用に限らず
多目的で携帯に便利であるとともに、太陽電池や蓄電池
等の特性劣化を極力防止できる、新規で画期的な太陽電
池装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の太陽電池装置は、太陽電池と、該太陽電池
が発生する直流電力を交流電力に変換する電力変換手段
とを一体的に設けた太陽電池装置であって、該太陽電池
装置の裏側に、前記太陽電池及び／又は前記電力変換手
段から発生される熱を吸収する偏平状の吸熱体を配設さ
せたことを特徴とする。

【０００８】また、太陽電池と、該太陽電池の発電電力
を蓄える蓄電池とを一体的に設けた太陽電池装置であっ
て、該太陽電池装置の裏側に、前記太陽電池及び／又は
前記蓄電池から発生される熱を吸収する偏平状の吸熱体
を配設させたことを特徴とする。

【０００９】さらに、吸熱体は複数のヒートパイプを並
設させて形成されているとよい。

【００１０】ここで、前記電力変換手段から交流電力を
導出させる出力端子や他の同一構成の太陽電池装置を接
続させるための連結端子等の出力端子部を一体的に設け
るようにしてもよい。

【００１１】さらに、太陽電池装置の運搬や傾斜設置が
可能なように、例えば太陽電池の裏面側に収納が可能な
折り畳み式の傾斜設置用スタンドを設けるとともに、こ
のスタンドを収納したときに、負荷に電力を供給するた
めの出力端子や太陽電池装置どうしを接続するための連
結端子を完全に覆う絶縁体から成るカバー体をスタンド
に設けるようにしてもよい。

【００１２】さらにまた、スタンドを熱伝導の良好な材
料、例えばアルミニウムやその合金で形成することによ
り、スタンドを吸熱体に接続させたヒートシンクとして
用いるようにしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。図１に示すように、太陽電池装置Ｓの受光側は
多結晶シリコンの太陽電池素子が直列及び並列接続され
た太陽電池モジュール（以下、太陽電池という）１が配
設されており、折り畳み自在でアルミニウム製の傾斜設
置用のスタンド２を太陽電池１の裏面側に折り畳み可能
に設け、太陽電池１の受光面１ａが太陽光線に対して最
適角度で向くことができるように、任意の角度で傾斜さ
せることができる。なお、太陽電池素子は単結晶、もし
くは非晶質のシリコンやシリコン以外の太陽電池素子で
あってもよい。

【００１４】また、図２に示すようにスタンド２を太陽
電池１の裏面側１ｂに折り畳んで、太陽電池装置Ｓを容
易に持ち運びできるようにしている。さらに、図３に示
すように、スタンド２を折り畳んだ状態で複数の太陽電
池装置Ｓどうしを連結して大容量の太陽電池パネルＰを
構成することも可能である。

【００１５】また、太陽電池１の裏面側１ｂには、図４
に示すように、後記する太陽電池１の動作点を制御する
出力制御手段と、この出力制御手段からの直流出力を交
流に変換する電力変換手段と、この電力変換手段からの
出力を導出する後記する出力端子部５等とを一体的に設
けた制御ユニット３やＮｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−Ｍｎ，リチウ
ムイオン蓄電池等の薄型の蓄電池４等が後記する複数の
ヒートパイプを並設した偏平状の吸熱体上に載置配設さ
れている。

【００１６】ここで、太陽電池１、電力変換手段を含む
制御ユニット３、及び蓄電池４等から発生される熱を大
気中に放出する熱輸送手段について説明する。図５に示
すように、熱輸送手段は偏平状に形成されたヒートパイ
プ２２の複数を並設して板状に形成し、この上に制御ユ
ニット３、及び蓄電池４等を載置した吸熱板（吸熱体）
２１と、さらに、効率よく大気中に放熱が行われるよう
に制御ユニット３や蓄電池４が載置されない領域に複数
のアルミニウム製のフィンを形成したヒートシンク２３
から成る。このように構成することにより、ヒートパイ
プ２２内に封入された作動流体（水、フロンもしくはア
ルコール類）の相変化を利用して、制御ユニット３や蓄
電池４等から発生した熱を吸収させヒートシンク側に輸
送させることにより、太陽電池１や太陽電池１と一体的
に設けた他の部材から発生される熱を効果的に放熱する
ことができ、制御ユニット３を構成する電子部品の作動
の悪影響や、蓄電池の性能劣化を極力防止することがで
きる。

【００１７】なお、図６に示すようにヒートパイプ２２
は銅やアルミニウムのパイプを偏平状に加工したもので
あって、内部にパイプ内で毛細管現象を行わせるウイッ
ク２２ａが形成されており、作動流体の流動を毛細管圧
力によって実現させている。ここで、ウイック２２ａは
例えば金網、焼結金属、金属フォーム、フェルト等の多
孔質の物質や溝等により成る。なおまた、ヒートパイプ
２２は、図７に示すように一体的に押し出し成形しても
よい。

【００１８】また、このスタンド２には、絶縁樹脂から
成るカバー体２１が取着されており、スタンド２が後記
する出力端子や連結端子を完全に覆う。これにより、太
陽電池装置Ｓの運搬時等に出力端子部が露出することが
なくなり、水分やほこりが付着したりして、作動不能と
なったり短絡が生じたりすることがない。

【００１９】次に、この太陽電池装置Ｓの具体的な回路
構成について説明する。図８に示すように太陽電池１に
は太陽電池１の動作点を制御する昇圧式の最大出力点追
尾回路である出力制御手段６が接続されており、この出
力制御手段６からの直流出力を交流に変換する電力変換
手段７が接続されている。出力制御手段６と電力変換手
段７との間には、過放電防止，過充電防止，過電流防止
等を行う充放電制御手段８を介して蓄電池４が接続され
ている。なお、蓄電池４は着脱自在であり、蓄電池４の
保守や交換を極力容易にしている。

【００２０】そして、電力変換手段７及び充放電制御手
段８のそれぞれには出力端子部５が接続されている。こ
こで、電力変換手段７には交流出力端子部が接続されて
おり、外部交流負荷９や商用電源１０に接続するための
交流負荷端子１１、及び他の同一構成の太陽電池装置１
２に連結して供給容量を増大させるための連結端子１３
が設けられている。なお、連結端子１３は複数設けても
よく、この連結端子に他の太陽電池装置が接続した場合
に、変換手段の交流出力の周波数を自律的に制御した
り、他の太陽電池装置の変換手段の交流出力に同期させ
たりすることができるようにしている。

【００２１】また、充放電制御手段８には、直流出力端
子部が形成されており、外部直流負荷１４へ接続するた
めの直流負荷端子１５と、外部蓄電池１６に充電した
り、蓄電池４に外部電源から充電できるように充電端子
１７とを設けている。

【００２２】このように構成することにより、昼間にお
いて照度が高くなると、出力制御手段６を介して、一定
電圧の直流電力が電力変換手段７及び充放電制御手段８
に供給される。電力変換手段７において所定の交流電力
に変換され、出力端子部５内の交流負荷端子１１を介し
て外部交流負荷９に供給するようにする。このとき、交
流負荷端子１１が商用電源１０に系統連系逆潮流などの
目的で接続されていた場合には、電力変換手段７に商用
電源１０の周期を計測させ、自動的に交流出力を同期さ
せるようにしている。

【００２３】また、電力変換手段７には複数の連結端子
１３が設けられているので、例えば、他の同一構成の太
陽電池装置を連結端子１３に接続して、交流負荷端子１
１から大容量の電力を供給できるようにすることができ
る。

【００２４】また、太陽電池１からの発電電力は充放電
制御手段８を介して蓄電池４に供給されるように構成さ
れ、しかも充電端子１７を通じて外部電源から蓄電池４
を充電できるようにしているので、夜間等周囲が暗い状
況下においても、この蓄電池４から電力変換手段７を通
じて外部交流負荷９へ電力を供給することも可能であ
る。

【００２５】次に、上記電力変換手段７からの出力とは
異なる種類の交流電力を入力として必要とする負荷と変
換手段との間に交流交流変換手段を設けた場合について
説明する。

【００２６】従来の商用電源逆潮流型の太陽光発電シス
テムにおいては、複数の異なる種類の交流電力を入力と
して必要とする負荷を有する場合、複数種類の直流交流
変換手段を太陽電池に接続するようにしていた。したが
って、例えば直流１５０Ｖを三相交流２００Ｖに変換す
るインバーターなど特殊な装置の開発が不可欠であり、
それぞれの直流交流変換手段が太陽電池に接続されてい
るため、最大出力点追尾装置などの制御回路を各々に内
蔵させる必要があった。また、複数種類の交流配線をシ
ステムのほぼ全体にわたって配線する必要があり、配線
が大変複雑になっていた。

【００２７】そこで、図９に示すように、電力変換手段
７が直流／単相交流１００Ｖ変換手段である場合、この
電力変換手段７には単相交流１００Ｖの商用電源１０に
逆潮流できるようにしているとともに、電力変換手段７
には単相交流１００Ｖ負荷１８，１９が接続可能とする
とともに、単相交流１００Ｖ／三相交流２００Ｖ変換手
段２０を介して三相交流２００Ｖ負荷３０にも接続可能
としている。なお、４０は三相交流２００Ｖ電源であ
る。このように構成することにより、複数の異なる種類
の交流電力を入力として必要とする負荷を持つ太陽光発
電システムに適用することも可能である。

【００２８】なお、吸熱体は上記実施例に限定されるも
のではなく、必ずしも板状でなくともよく例えばファン
や冷却部材等で構成してもよい。ただし、太陽電池の発
電電力を有効に活用させるためには、上記実施例のごと
くヒートパイプで構成するのが好適である。また、スタ
ンドをアルミニウムやその合金等の周知の熱伝導が良好
な材料で形成してヒートシンクとして作用させるように
してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池装置に
よれば、太陽電池の発電電力を制御する制御手段や発電
電力を蓄える蓄電池、及び出力端子部を一体的に設けた
ので災害時等の非常の際に煩雑な使用準備を何ら行うこ
となく、様々な負荷に対してきわめて容易に電力供給を
行うことができる。

【００３０】また、太陽電池の裏面側に太陽電池、電力
変換手段、及び蓄電池から発生する熱を吸収する偏平状
の吸熱体を設けたので、太陽電池と一体的に設けた他の
部材から発生される熱を効果的に放熱させることがで
き、電力変換手段を構成する電子部品の作動の悪影響
や、蓄電池の性能劣化を極力防止することができる。

【００３１】さらに、太陽電池装置の運搬や傾斜設置が
可能なように、例えば太陽電池の裏面側に収納が可能な
折り畳み式の傾斜設置用スタンドを設けたので、このよ
うな太陽電池装置の可搬性を向上させるとともに、太陽
電池装置どうしを連結することにより供給容量の大きな
太陽電池パネルを構成することも容易に実現させること
ができる。

【００３２】そして、このようなスタンドを収納したと
きに、負荷に電力を供給するための出力端子や太陽電池
装置どうしを接続するための連結端子を完全に覆う絶縁
体から成るカバー体をスタンドに設けるようにしたの
で、太陽電池装置の運搬時等に出力端子部が露出するこ
とがなくなり、水分やほこりが付着したりして、作動不
能となったり短絡が生じたりすることがなくなり、信頼
性の高い太陽電池装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池装置の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係る太陽電池装置を持ち運ぶ様子を示
す図である。

【図３】本発明に係る太陽電池装置どうしを連結して構
成した太陽電池パネルを示す斜視図である。

【図４】本発明に係る太陽電池装置の裏面側を示す斜視
図である。

【図５】吸熱体の一例を示す斜視図である。

【図６】ヒトパイプの一例を示す概略一部断面図であ
る。

【図７】ヒトパイプの他の例を示す概略一部断面図であ
る。

【図８】本発明に係る太陽電池装置の回路構成を示す概
略ブロック図である。

【図９】本発明に係る太陽電池装置の変形例を示す概略
ブロック図である。

【符号の説明】

１・・・太陽電池（太陽電池モジュール）２・・・スタンド３・・・制御ユニット４・・・蓄電池５・・・出力端子部６・・・出力制御手段７・・・電力変換手段８・・・充放電制御手段９・・・交流負荷１０・・・商用電源１１・・・交流負荷端子１２・・・他の同一構成の太陽電池装置１３・・・連結端子１４・・・外部直流負荷１５・・・直流負荷端子１６・・・外部蓄電池１７・・・充電端子２１・・・熱輸送手段２２・・・ヒートパイプＳ・・・太陽電池装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池と、該太陽電池が発生する直流
電力を交流電力に変換する電力変換手段とを一体的に設
けた太陽電池装置であって、該太陽電池装置の裏側に、
前記太陽電池及び／又は前記電力変換手段から発生され
る熱を吸収する偏平状の吸熱体を配設させたことを特徴
とする太陽電池装置。
【請求項２】太陽電池と、該太陽電池の発電電力を蓄
える蓄電池とを一体的に設けた太陽電池装置であって、
該太陽電池装置の裏側に、前記太陽電池及び／又は前記
蓄電池から発生される熱を吸収する偏平状の吸熱体を配
設させたことを特徴とする太陽電池装置。
【請求項３】前記吸熱体は複数のヒートパイプを並設
させて形成されていることを特徴とする請求項１乃至２
に記載の太陽電池装置。