(57)【要約】【課題】大規模な災害が発生しても、運搬のための労力が小さく、あらゆる場所で機能する非常用発電システムを提供すること。【解決手段】少なくとも空中を移動および／または浮揚するための推力部と、太陽電池と、蓄電部と、電気取り出し部とを備える飛翔型非常用発電システムであって、空中を移動または浮揚していない着陸中および／または固定中に発電を行い、非発電時に前記太陽電池の少なくとも一部を収納し、発電時に前記太陽電池を展開する機構と、太陽電池において発電した電気を蓄電部に蓄電する機構を有する、飛翔型非常用発電システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも空中を移動および／または浮揚するための推力部と、太陽電池と、蓄電部と、電気取り出し部とを備える飛翔型非常用発電システムであって、空中を移動または浮揚していない着陸中および／または固定中に発電を行い、非発電時に前記太陽電池の少なくとも一部を収納し、発電時に前記太陽電池を展開する機構と、太陽電池において発電した電気を蓄電部に蓄電する機構を有する、飛翔型非常用発電システム。
【請求項２】
前記太陽電池の厚みが１ｍｍ以下である、請求項１に記載の飛翔型非常用発電システム。
【請求項３】
前記太陽電池が可撓性を有する、請求項１または２に記載の飛翔型非常用発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔型非常用発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は太陽光により発電するため、エネルギー源の枯渇の懸念がなく、設置場所の制限も少ない電源として重要視されており、様々な箇所への設置が検討されている。
【０００３】
また、必要とされる電気を必要とされる場所で発電することができることから、必ずしも現行の送電網を使用する必要がなく、大規模災害等が発生した際の非常用電源として利用することが提案されている。このような非常用電源としては、例えば、枠材を枠組みして設けた枠体により太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールの周囲が保持されて太陽電池アレイが形成され、複数の前記太陽電池アレイ間に蝶番が取り付けられて折り畳み及び展開が自在となされた太陽電池装置であって、前記太陽電池アレイに、前記太陽電池アレイの設置角度を保持する支脚が取り付けられ、該支脚が折り畳み時に前記太陽電池アレイ間に挟まれて収納されるようになされたことを特徴とする折り畳み式太陽電池装置（例えば、特許文献１参照）や、太陽電池モジュール、並びに充放電制御装置、電気取出端子、及び充電端子を備える本体ケーシング、を含む可搬式災害時発電システムであって、前記太陽電池モジュールは前記本体ケーシングと分離可能であり、前記太陽電池モジュールは可撓性を有し、且つ動作電圧が４８Ｖ以下、動作電流が３５Ａ以下である、可搬式災害時発電システム（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７３６０６号公報
【特許文献２】特開２０１３−７８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される折り畳み式太陽電池装置や特許文献２に開示される可搬式災害時発電システムは、発電した電気を使用したい場所へ運ぶことを前提としている。しかしながら、大規模地震などの災害時には、人手不足、交通網の麻痺、輸送手段の制約などが発生し、避難所などの電源システムを必要とするすべての箇所に人力で運搬することが困難となる場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、大規模な災害が発生しても、運搬のための労力が小さく、あらゆる場所で機能する非常用発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、大規模災害時に人手不足、交通網の麻痺、輸送手段の制約などが発生しても、必要な場所に早期に運搬可能で、機能する非常用発電システムについて検討した結果、発電システムそのものが飛翔して必要とする場所への移動を可能し、電気を必要とされる場所において発電することを着想し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、少なくとも空中を移動および／または浮揚するための推力部と、太陽電池と、蓄電部と、電気取り出し部とを備える飛翔型非常用発電システムであって、空中を移動または浮揚していない着陸中および／または固定中に発電を行い、非発電時に前記太陽電池の少なくとも一部を収納し、発電時に前記太陽電池を展開する機構と、太陽電池において発電した電気を蓄電部に蓄電する機構を有する、飛翔型非常用発電システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大規模な災害が発生した場合でも、あらゆる場所で機能する非常用発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の飛翔型非常用発電システムの非発電時の一態様を示す模式図である。
【図２】本発明の飛翔型非常用発電システムの発電時の一態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の飛翔型非常用発電システムは、少なくとも空中を移動および／または浮揚するための推力部と、太陽電池と、蓄電部と、電気取り出し部とを備える。本発明の飛翔型非常用発電システムは、空中を移動または浮揚していない着陸中および／または固定中に発電を行い、非発電時に前記太陽電池の少なくとも一部を収納し、発電時に前記太陽電池を展開する機構と、太陽電池において発電した電気を蓄電部に蓄電する機構を有する。
【００１２】
推力部は、飛翔型非常用発電システムが離着陸したり、空中を移動したり、空中で浮揚したりする際の推力を発生させる部分である。推力部の種類や数は特に限定されるものではないが、軽量化により運搬効率を向上させる観点や、非常時の物資確保の観点から、燃料を用いない機構であることが好ましく、太陽電池において発電し、蓄電部に蓄電した電力により駆動可能な機構であることがより好ましい。
【００１３】
太陽電池は、太陽光などの外光を受光して、その光エネルギーを用いて発電する部分である。太陽電池は、より広い面積を有し、より小さく収納することができる薄膜形状であることが好ましい。太陽電池の発電部分の厚みは、１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましく、０．１ｍｍ以下が特に好ましい。一方、耐久性、ハンドリング性の観点から、太陽電池の発電部分の厚みは、０．００１ｍｍ以上が好ましく、０．０１ｍｍ以上がより好ましく、０．０５ｍｍ以上が特に好ましい。
【００１４】
薄膜形状の太陽電池としては、例えば、薄膜結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどのシリコン系太陽電池；ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系、ＧａＡｓ系などの化合物半導体太陽電池；色素増感太陽電池；有機薄膜太陽電池；ペロブスカイト太陽電池などが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。
【００１５】
収納方法の多様性・簡便性に加え、着陸時や展開動作等における振動・衝撃に対する破損耐性、展開する場所の地形や障害物に対する適応性などを考慮すると、太陽電池は可撓性を有することが好ましい。特に、前述の薄膜形状の太陽電池は、振動・衝撃に対する破損耐性が飛躍的に向上するため、可撓性を有することが好ましい。
【００１６】
蓄電部は、太陽電池において発電した電気を蓄電する部分である。電気を使用する際に、太陽電池から直接放電する場合と比較して、蓄電部を有することにより、電流と電圧の変動を抑制することができる。蓄電部の構成部材としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池や電気化学キャパシタなどが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。運搬効率を向上させる観点から、軽量で、蓄電容量の大きいものが好ましい。蓄電部の重量エネルギー密度は、５０Ｗｈ／ｋｇ以上が好ましく、１００Ｗｈ／ｋｇ以上がより好ましい。蓄電部を構成する二次電池やキャパシタを複数個有してもよく、一方を充電している間に、他方により電気を取り出すことができる機構を有することが好ましい。また、外部の蓄電機能を有する設備や機器に接続する部位を設け、太陽電池において発電した電気を直接または蓄電部を経由して外部の設備や機器に蓄電する機構を有してもよい。
【００１７】
また、蓄電部は、外部電源から蓄電可能な機構を有することが好ましい。これにより、平時の保管中に蓄電し、災害等の非常時には必要とされる場所へ即座に移動し、電源として機能させることができる。
【００１８】
電気取り出し部は、外部の電子機器等と接続して蓄電部に蓄電された電気を供給する部分である。必要に応じて、蓄電部から供給される直流電流を交流電流に変換するインバーターを経由して外部の機器と接続する機構を有してもよい。外部と接続するための接続器の形式としては例えば、使用する地域に則した配線用差込接続器のコンセント、コネクタボディ、マルチタップなどのプラグ受け形式；ＣＨＡｄｅＭＯ、コンバインド・チャージング・システム（Ｃｏｍｂｏ）などの電気自動車の充電用に用いられる接続プラグ形式；ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）規格のコネクタ形式などが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。
【００１９】
本発明の飛翔型非常用発電システムは、空中を移動または浮揚している間には発電を行わず、着陸中や、支持体に固定され、自律的に空中を浮揚または移動していない固定中にのみ発電を行い、非発電時に太陽電池の少なくとも一部を収納し、発電時に前記太陽電池を展開する機構を有する。一般に、太陽電池において発電する際は、太陽電池を広く展開し、効率よく太陽光を受ける必要があるが、この状態で飛行しようとすると、空気抵抗が非常に大きくなることから、姿勢制御等に必要なエネルギー量が増大し、運搬効率が低下する。また、風などの外力によって墜落する危険性も高まる。これに対して、本発明においては、非発電時に太陽電池の少なくとも一部を収納することにより、空中の移動や浮揚に際して、風などの外力からの影響を小さくし、姿勢制御等の負担を軽減し、運搬効率を向上させることができる。
【００２０】
収納とは、太陽電池の受光面が、ある平面に垂直方向に照射される光に対する受光面積が最大となるように展開された状態と比較して、受光面が互いに重なり、または、受光面同士が接近して受光面積が減少するよう配置されることを言う。太陽電池の少なくとも一部を収納することにより、風などの外力を受けにくくすることができる。太陽電池が収納される様式としては、例えば、受光部分が折り畳まれた形態や、ロール状に巻き取られた形態などが挙げられる。これらを２種以上組み合わせてもよい。これらの形態の全てが収納されている必要はなく、その一部が露出していてもよい。これらの様式で収納される太陽電池に加え、風などの外力からの影響増加が許容される範囲で、収納されない固定型太陽電池を併用してもよい。
【００２１】
図１に、本発明の飛翔型非常用発電システムの非発電時の一態様の模式図を示す。飛翔型非常用発電システム１は、推力部２と、太陽電池３と、蓄電部４と、電気取り出し部５を備える。非発電時、太陽電池３は受光部分が折り畳まれた状態で収納されるため、空中の移動や浮揚に際して、風などの外力を受けにくい。風などの外力をより受けにくくするため、太陽電池３は、推力部１など、他の構成部の内部空間に収納されることも可能である。太陽電池３の厚みが前述の好ましい範囲である場合や、太陽電池３が可撓性を有する場合、よりコンパクトに、より広い面積を搭載することが可能である。
【００２２】
本発明の飛翔型非常用発電システムは、収納された太陽電池を発電時に展開する機構を有する。太陽電池を自律的に展開してもよいし、人力や部材を用いて他律的に展開してもよい。展開形式としては、例えば、折り畳まれた状態から引きのばす形式や、ロール状に巻き取られた状態から引き出す形式や、積層した状態から重ならないようにずらして配置する形式などが挙げられる。これらを２種以上組み合わせてもよい。
【００２３】
図２に、本発明の飛翔型非常用発電システムの発電時の一態様の模式図を示す。飛翔型非常用発電システム１は、太陽電池３を展開し発電する。太陽電池３において発電された電気は、電気的に接続された蓄電部４に蓄電され、電気取り出し部５から外部の設備や機器に供給される。
【００２４】
本発明の飛翔型非常用発電システムを構成する各部は、それぞれ耐久年数が異なる場合がある。特に、太陽電池は、屋外の多様な環境で使用されることが想定されており、破損等のリスクが大きい。また、蓄電部は、使用状況により充放電が頻繁に繰り返され、早期に消耗する可能性がある。そのため、各構成部を個別に容易に交換可能とする機構を有することが好ましい。
【００２５】
本発明の飛翔型非常用発電システムは、運搬効率を向上させるため無人機であることが好ましい。操作者が外部から制御して移動することができるように、操作者が操作用機器から発信する命令を受信する受信部と、その命令に従い、推力部を制御して安定的に飛行することを実現する飛行制御部を備えることが好ましく、飛行制御部には、ジャイロセンサー、加速度センサー等を備えることが好ましい。さらに、操作者がシステムの周辺情報を遠隔操作中にリアルタイムで確認するため、周辺の映像を取り込む撮影部、その映像データを一時保存し、送信するデータ形式に変換などを行うデータ保存部、そのデータを操作者のもとへ発信する発信部を備えることがより好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１  飛翔型非常用発電システム
２  推力部
３  太陽電池
４  蓄電部
５  電気取り出し部
【図１】
2020137250.tif 000003
【図２】
2020137250.tif 000004