(57)【要約】【課題】  建物の設置場所や時期や天候を問わず、常時建物内における電気の自給自足を可能にする発電装置を提供すること。【解決手段】  建物１０の屋根１２および外壁１４のうち少なくとも一方に配設された太陽光発電パネル２０と、太陽光発電パネル２０で発電した電気を蓄える第１蓄電池３０と、第１蓄電池３０に蓄電された電気により作動する圧縮機４０と、圧縮機４０により圧縮された流体が噴射されることにより回転する回転体５０と、回転体５０の回転により発電する発電機６０と、発電機６０により発電された電気を蓄える第２蓄電池７０と、を有することを特徴とする発電装置１００である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋根および外壁のうち少なくとも一方に配設された太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルで発電した電気を蓄える第１蓄電池と、
前記第１蓄電池に蓄電された電気により作動する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された流体が噴射されることにより回転する回転体と、
前記回転体の回転により発電する発電機と、
前記発電機により発電された電気を蓄える第２蓄電池と、を有することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記流体は、空気と水であって、
前記回転体の下には前記圧縮機により前記回転体に噴射された前記水を回収するための貯水槽と、
当該貯水槽に貯留されている前記水を前記圧縮機に供給するための揚水機が配設されていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記貯水槽は、地表水、地下水、前記屋根への降水のうち少なくとも１つが取り込み可能であることを特徴とする請求項２記載の発電装置。
【請求項４】
前記貯水槽に貯留されている前記水を前記第１蓄電池に蓄電された電気により電気分解して得た水素を用いて水素発電を行うと共に前記第２蓄電池に蓄電する水素発電機をさらに有していることを特徴とする請求項２または３記載の発電装置。
【請求項５】
前記第１蓄電池と、前記第２蓄電池と、前記水素発電機は前記建物の一階床面に配設されていて、
前記圧縮機と、前記回転体と、前記発電機は前記建物の一階天井に吊り下げ保持されていて、
前記貯水槽と前記揚水機は前記建物の床下に配設されていることを特徴とする請求項４記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置に関し、より詳細には建物内における電力の自給自足が可能な発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物の屋根や壁面に照射された太陽光エネルギーにより発電を行うための太陽光発電パネルを遊休地や建物の屋根への設置が進められ、太陽光エネルギーを利用した発電が行われている。このような太陽光発電パネルとしては、特許文献１に開示されているような構成のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８０１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の太陽光発電パネルを建物の屋根や壁面に多数設置することにより、晴天時の日中においては建物内における電気の自給自足は可能になりつつある。しかしながら、太陽光発電パネルのみでは晴天時の日中でなければ発電を行うことができないため、建物内における完全に電気の自給自足は不可能であるといった課題がある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは次のとおりである。すなわち、建物の設置場所や時期や天候を問わず、常時建物内における電気の自給自足を可能にする発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため発明者が鋭意研究した結果、以下の構成に想到した。
すなわち、本発明は、建物の屋根および外壁のうち少なくとも一方に配設された太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルで発電した電気を蓄える第１蓄電池と、前記第１蓄電池に蓄電された電気により作動する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された流体が噴射されることにより回転する回転体と、前記回転体の回転により発電する発電機と、前記発電機により発電された電気を蓄える第２蓄電池と、を有することを特徴とする発電装置である。
【０００７】
これにより、太陽光発電と流体により回転体を回転させることによる発電とを併用することにより、太陽光発電ができない間であっても発電を行うことができるため、建物内の電気の自給自足を可能にする発電装置を提供することができる。
【０００８】
また、前記流体は、空気と水であって、前記回転体の下には前記圧縮機により前記回転体に噴射された前記水を回収するための貯水槽と、当該貯水槽に貯留されている前記水を前記圧縮機に供給するための揚水機が配設されていることが好ましい。
【０００９】
これにより、発電に必要な流体の入手と流体の取り扱いが容易であり、物資が不十分な場所であっても十分に建物内での電気の自給自足が可能になる。
【００１０】
また、前記貯水槽は、地表水、地下水、前記屋根への降水のうち少なくとも１つが取り込み可能であることが好ましい。
【００１１】
これにより、水をさらに容易に入手することができる。
【００１２】
また、前記貯水槽に貯留されている前記水を前記第１蓄電池に蓄電された電気により電気分解して得た水素を用いて水素発電を行うと共に前記第２蓄電池に蓄電する水素発電機をさらに有していることが好ましい。
【００１３】
これにより、より確実に建物内での電気の自給自足が可能になると共に、水素発電をした際に発生する熱エネルギーを給湯や暖房に有効利用することができる。
【００１４】
また、前記第１蓄電池と、前記第２蓄電池と、前記水素発電機は前記建物の一階床面に配設されていて、前記圧縮機と、前記回転体と、前記発電機は前記建物の一階天井に吊り下げ保持されていて、前記貯水槽と前記揚水機は前記建物の床下に配設されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、発電装置を収容する建物内のスペースを有効利用することができ、発電装置の内部空間での居住も可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる発電装置の構成を採用することにより、天候や時期にかかわらず常に発電を行うことができ、建物内における電気の自給自足が可能になる。また、装置構成が簡潔でメンテナンスが容易であるから、設置場所が制約されず安価な発電装置を提供することができる。このような発電装置によれば二酸化炭素の排出量を大幅に削減することができ、快適な生活を送ることができながらも、地球環境の保護も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における発電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる発電装置の実施形態について図面に基づいて説明する。図１に示すように発電装置１００は、建物１０に配設された太陽光発電パネル２０と、太陽光発電パネル２０に接続された第１蓄電池３０と、第１蓄電池３０の電気で作動する圧縮機４０と、圧縮機４０により圧縮された流体により回転する回転体５０と、回転体５０の回転により発電する発電機６０と、発電機６０に接続された第１蓄電池７０を有する。
【００１９】
太陽光発電パネル２０は、建物１０の屋根１２や外壁１４に配設されている。太陽光発電パネル２０が発電した電気は太陽光発電パネル２０に電気的に接続された第１蓄電池３０に充電される。太陽光発電パネル２０は公知のものを用いることができるが、発明者が保有する特許第５８９８７４５号にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルを好適に用いることができる。
【００２０】
太陽光発電パネル２０に電気的に接続された第１蓄電池３０は、鉛蓄電池やニッケル水素電池またはリチウムイオン電池に代表される公知の蓄電池を用いることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。また、蓄電池３０には必要に応じて図示しない直交コンバータが配設される。
【００２１】
圧縮機４０は、流体を圧縮して回転体５０に噴射するものであり、第１蓄電池３０の電力を動力源としている。ここでは流体として空気と水を用いている。圧縮機４０は回転体５０の外側の複数箇所から圧縮した空気と水を回転体５０に噴射している。圧縮機４０は圧縮した水と空気を別々または混合させた状態で回転体５０に噴射することができる。
【００２２】
ここでは回転体５０として回転軸５２に直交する方向から噴射される流体により回転する垂直軸型の羽根車５４が採用されている。本実施形態における羽根車５４は、平面中央部分を回転軸５２が貫通する羽根車固定用平板５６に取り付けられている。羽根車固定用平板５６は回転軸５２に直交した状態で配設されていて、圧縮機４０から噴射された圧縮流体が羽根車５４の内部に取り込み、羽根車５４を回転させる方向の力に変換しやすくするためのガイド板としての機能を有している。
【００２３】
回転体５０の回転軸５２および羽根車５４ならびに羽根車固定用平板５６は、ＣＮＦ（セルロースナノファイバー）強化樹脂に代表される繊維強化複合材料や繊維強化プラスチック材料により形成することが好ましい。また、回転軸５２において羽根車５４が取り付けられている側と反対側の端部には発電機６０のロータ６２が固定されている。ロータ６２の外周部分には発電機６０のステータ６４が配設されている。回転体５０と発電機６０は共に建物１０の一階天井１５に吊り下げ保持されていて、回転体５０が回転することにより発電機６０が発電するのである。
【００２４】
発電機６０により発電された電気は建物１０の一階床面１６に配設された第２蓄電池７０に蓄電される。第２蓄電池７０に蓄電された電気は建物１０の内部で使用されるものであるため、図示しない直交コンバータが配設されている。第２蓄電池７０も第１蓄電池３０と同様に鉛蓄電池やニッケル水素電池またはリチウムイオン電池に代表される公知の蓄電池を用いることができる。
【００２５】
本実施形態においては、回転体５０の下には圧縮機４０から回転体５０に噴射された水を回収するための貯水槽８０が配設されている。貯水槽８０は建物１０の床下１７に配設することが好ましい。貯水槽８０は、建物１０の雨樋１８と、建物１０の敷地内または近隣の地表水または地下水のうちの少なくとも一方を取り込むための取水管１９にそれぞれ連通している。貯水槽８０は図１に示すように、雨樋１８からの水を貯留する第１貯水槽８０Ａと、取水管１９からの水を貯留する第２貯水槽８０Ｂに区分しておくこともできる。
【００２６】
また、貯水槽８０と回転体５０の間には回転体５０から落下した水を集めて貯水槽８０に導くための漏斗８２が配設されている。また、貯水槽８０の内底部には貯水槽８０内の水を圧縮機４０に供給するための揚水機８４が配設されている。揚水機８４は第１蓄電池３０の電気により動作する。
【００２７】
本実施形態においては、第２貯水槽８０Ｂ内の水に第１蓄電池３０の電流を通電して貯水槽８０内の水を電気分解して得た水素を用いて水素発電を行う水素発電機９０が建物１０の一階床面１６に配設されている。水素発電機９０は貯水槽８０内の水と第１蓄電池３０に蓄電された電気を用いて発電した電気を第２蓄電池７０に蓄電する。
【００２８】
また、本実施形態における発電装置１００には発電装置１００の各構成の動作制御を行う動作制御部２００を有している。また、第１蓄電池３０と第２蓄電池７０にはそれぞれ蓄電量を検出する蓄電量検出手段３０Ａ，７０Ａが配設されている。蓄電量検出手段３０Ａ，７０Ａは第１蓄電池３０および第２蓄電池７０の蓄電量を動作制御部２００に送信する。動作制御部２００は、第１蓄電池３０の蓄電量が最大蓄電量に到達したことを受信すると、太陽光発電パネル２０が発電した電力を第２蓄電池７０に蓄電させる。
【００２９】
また、動作制御部２００が第１蓄電池３０と第２蓄電池７０の蓄電量が共に最大蓄電量に到達したことを蓄電量検出手段３０Ａ，７０Ａから受信すると、太陽光発電パネル２０が発電した電気を水素発電機９０または図示しない外部送電手段に供給する。このとき水素発電機９０は貯水槽８０内の水を電気分解して得た水素を図示しない水素貯留タンクに貯留させる処理のみを実行してもよいし、発電して得た電気を外部送電手段に供給し売電をすることもできる。
【００３０】
太陽光発電パネル２０として特許第５８９８７４５号にかかる給湯機能付太陽光発電外壁パネルを採用した場合、太陽光発電パネル２０からはお湯を得ることができる。太陽光発電パネル２０からお湯を得られる場合には、メチルアルコールやエチルアルコール等に代表される沸点が５０℃〜８０℃の液体を気化させて発電用タービンを回転させることにより発電を行う第２発電機６６を配設し、第２発電機６６により得た電気を第１蓄電池３０、第２蓄電池７０、水素発電機９０または外部送電手段に供給するようにしてもよい。また、太陽光発電パネル２０から取り出したお湯を建物１０内の暖房の熱源として使用することも可能である。
【００３１】
以上に説明したように、本実施形態における発電装置１００は、きわめて簡素な構成であって複数の発電手段を有していることから、建物１０の建設場所や時期や天候にかかわらず建物１０内において使用する電力の自給自足はもちろんのこと自給自足に加えて売電をすることが可能になる点において使い勝手が良好である。
【００３２】
以上に説明した実施形態においては、建物１０の屋根１２と外壁１４に太陽光発電パネル２０を配設した形態について説明しているが、太陽光発電パネル２０は、建物１０の屋根１２または外壁１４のいずれか一方に配設した形態を採用することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態においては、建物１０内における第１蓄電池３０、圧縮機４０、回転体５０、発電機６０、第２蓄電池７０、貯水槽８０、水素発電機９０の配設箇所が具体的に特定されているが、それぞれの構成の配設箇所は上記の実施形態で示した箇所に限定されるものではない。
【００３４】
そして以上に説明した変形例の他、実施形態において説明した変形例等を適宜組み合わせた形態を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  建物，
１２  屋根，１４  外壁，１５  一階天井，１６  一階床面，１７  床下，１８  雨樋，
１９  取水管，
２０  太陽光発電パネル，３０  第１蓄電池，３０Ａ  蓄電量検出手段，
４０  圧縮機，
５０  回転体，５２  回転軸，５４  羽根車，５６  羽根車固定用平板，
６０  発電機，６２  ロータ，６４  ステータ，６６  第２発電機，
７０  第２蓄電池，７０Ａ  蓄電量検出手段，
８０  貯水槽，８０Ａ  第１貯水槽，８０Ｂ  第２貯水槽，
８２  漏斗，８４  揚水機，
９０  水素発電機，１００  発電装置，２００  動作制御部
【図１】
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