(57)【要約】【課題】            電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで設置およびケーブル接続することで、簡単かつ安価に太陽光発電装置の設置を可能にする。【解決手段】        太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイ１１と、太陽電池アレイ１１が出力する直流電力を充電するバッテリ１２と、バッテリ１２が放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷に供給するインバータ１３と、を備えて、バッテリ１２およびインバータ１３を可搬構造とし、これらを電力ケーブル１４、１５を介して接続および接続解除可能とした構成である。【選択図】          図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイと、
該太陽電池アレイが出力する直流電力を充電するバッテリと、
前記太陽電池アレイが出力する直流電力または前記バッテリが放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷に供給するインバータと、を備えてなり、
前記バッテリおよびインバータは作業者が持ち上げ可能な重量を有し、
前記太陽電池アレイとバッテリとの間および該バッテリとインバータとの間に電力ケーブルがそれぞれ接続可能および接続解除可能に接続されていることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記バッテリおよびインバータはこれらを床上に走行させることができるキャスタを備えていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記太陽電池アレイと前記バッテリとの間に接続された直流電力検出器と、
前記インバータと前記電力負荷との間に接続された負荷電力検出器と、
前記直流電力検出器および負荷電力検出器が検出した各電力値を比較する電力比較器と、
この比較結果に従って、電力負荷または／および系統への給電を切り替える電力切替器と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、低圧系統用の電力負荷に電力を供給する太陽光発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日では、地球環境対策の一環として、太陽電池アレイを利用して太陽エネルギを直流電力に変換し、この直流電力をインバータで交流電力に変換して、家庭の低圧系統に接続された電力負荷に供給可能にした太陽光発電装置が、広く実用されるに至っている。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この太陽光発電装置では、太陽電池アレイを住宅の屋根やビルディングの屋上に設置し、これを太陽光の照射方向に向けて配置している。太陽電池アレイは、複数個の太陽電池モジュールを平面配置して構成され、これらを直列に接続してストリングとし、太陽電池アレイの配置枚数に応じてこのストリングを一列にしたり、二列以上にしたりしている。
【０００４】
また、太陽電池アレイが発電した電力を取り出すための電力ケーブルは、そのストリングの数に応じて設けられ、その発生した電力を電力ケーブルおよび接続箱を介してインバータに送出される。インバータでは、電力ケーブルを介して太陽電池アレイから供給される直流電力を受けて、この直流電力を例えば１１０ボルトに昇圧された商用周波数の交流電力に変換する。
【０００５】
この交流電力は、低圧系統に接続された照明灯やモータ等の低圧系統用の電力負荷に供給される。このような太陽光発電装置は、前述のように住宅の屋根やビルディングの屋上に設置され、商用電源（低圧系統）の電力需要の高い期間などに、不足する電力を補う場合等に有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−０４５９５０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、かかる従来の太陽光発電装置にあっては、太陽電池モジュールを組み込んだ太陽電池アレイが屋根や屋上の所定位置に固定的に設置されるものである。このため、この太陽電池アレイが発生する直流電力を受けてこれを充電するバッテリや、この直流電力を交流電力に変換するインバータもまた、その太陽電池アレイの設置部付近の壁面や室内に固定的に取り付けられる。従って、これらのバッテリやインバータはいずれも設置後は移動不可能である。
【０００８】
例えば、周辺に新しくビルディングが建った場合や立ち木の葉が生い茂ることによって、太陽電池アレイに太陽光が直接入射しなくなった場合には、この太陽電池パネルは所期の発電電力を出力しなくなる。また、所期の発電電力を得るためには、重量の大きい太陽電池アレイとともにバッテリやインバータの設置位置を、太陽光の受光条件が良い位置に変更しなければならない。しかし、その設置位置の変更作業が大掛かりになるところから、作業コストの負担が避けられないという不都合があった。
【０００９】
また、電力系統がダウンした水害、地震などの自然災害の被災地や、市街地から離れた電力線の配電設備が無い地域では、低圧系統用の電力負荷例えば、炊飯器や照明等を使用できないため不便である。
【００１０】
本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、家屋の屋上やビルディングの屋上などのほか、電力を必要とする屋内や屋外のあらゆる場所に持ち込んで（移動させて）設置できるとともに、そこで低圧系統用の電力負荷に、太陽電池アレイから取り出した電力を簡単かつローコストに供給できる太陽光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】
【００１１】
前述した目的を達成するために、本考案に係る太陽光発電装置は、太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイと、該太陽電池アレイが出力する直流電力を充電するバッテリと、前記太陽電池アレイが出力する直流電力または前記バッテリが放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷に供給するインバータと、を備えてなり、前記バッテリおよびインバータは作業者が持ち上げ可能な重量を有し、前記太陽電池アレイとバッテリとの間および該バッテリとインバータとの間に電力ケーブルがそれぞれ接続可能および接続解除可能に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、太陽電池アレイとともにバッテリおよびインバータを、電力を必要とする場所、例えば市街地の建物やビルディングのほか、自然災害の被災地や電力系統が無い山野等へも運搬または携行して設置することで、低圧系統用の電力負荷への安定的な電力供給を簡単かつローコストに実現できる。
【００１３】
また、本考案に係る太陽光発電装置は、前記バッテリおよびインバータにこれらを床上に走行させることができるキャスタを備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、バッテリおよびインバータの設置作業やこれらの間に電力ケーブルを接続する作業などを効率的かつスムースに実施できる。
【００１５】
さらに、本考案に係る太陽光発電装置は、前記太陽電池アレイと前記バッテリとの間に接続された直流電力検出器と、前記インバータと前記電力負荷との間に接続された負荷電力検出器と、前記直流電力検出器および負荷電力検出器が検出した各電力値を比較する電力比較器と、この比較結果に従って電力負荷または／および系統への給電を切り替える電力切替器と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、直流電力容量に応じてインバータの出力電力を自動的に電力負荷または／および低圧系統に選択的に供給できるとともに、低圧系統からの電力を直接電力負荷に切替供給することができる。この結果、電力負荷に対して間断なく電力を供給できる。
【考案の効果】
【００１７】
本考案によれば、電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで設置およびケーブル接続することで、簡単かつ安価に太陽光発電装置の設置が可能になり、自然災害の被災地や電力設備が無いあらゆる地域や場所においても、低圧系統用の電力負荷に対し商用周波数の電力供給を可能にする。
【００１８】
以上、本考案について簡潔に説明した。更に、以下に説明される考案を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案の実施形態にかかる太陽光発電装置の斜視図である。
【図２】図１に示す太陽光発電装置の回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
以下、本考案にかかる太陽光発電装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１はその一実施形態にかかる太陽光発電装置の斜視図、図２は、その回路図である。同図において、この太陽光発電装置１０は、太陽電池アレイ１１と、バッテリ１２と、インバータ１３とを備えて構成される。これらのうち太陽電池アレイ１１は、例えばシリコンなどの半導体の光電変換素子としての太陽電池モジュールを複数個分並設したものからなる。
【００２１】
この太陽電池モジュールは複数個が直列接続および並列接続されて、耐候性の素材で被われている。具体的には、例えば太陽電池素子の受光面にガラス板や合成樹脂板などの光透過板を配置し、その裏面である非受光面にテフロン（登録商標）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルムを被着して、これらの光透過板、太陽電池素子および耐候性フィルムの重ね構造としたものである。この重ね構造物は矩形体をなし、この矩形体の周面にはアルミニウムなどの枠体が装着されている。また、太陽電池モジュールの裏側には接続箱が設けられ、ここに太陽電池モジュールの出力電力を取り込むターミナルが設けられている。
【００２２】
一方、バッテリ１２は太陽電池アレイ１１にケーブル１４を介して接続され、太陽電池アレイ１１が出力する電圧を充電し、インバータ１３に対し必要かつ安定した直流電力を供給する。さらに、バッテリ１２にはケーブル１５を介してインバータ１３が接続され、このインバータ１３はそのバッテリ１２を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。
このインバータ１３の出力側には、その交流出力波形を正弦波に整える交流コンデンサや交流リアクトル（いずれも、図示しない）が接続されている。
【００２３】
ところで、かかる構成になる太陽光発電装置１０の重量は比較的軽量かつ小形化されており、太陽電池アレイ１１の重量が例えば８ｋｇ、これに接続されるバッテリ１２は５０ｋｇ、バッテリに接続されるインバータ１３は４．５ｋｇであり、それぞれが作業員一人またはｈ二人で持ち運びできる重量である。そしてバッテリ１２およびインバータ１３は筐体の底部にキャスタ１６、１７をそれぞれ備えている。これによりバッテリ１２およびインバータ１３は、これらの設置作業時には床面上に軽快に移動または走行させることができる。
【００２４】
さらに、バッテリ１２は筐体の天部に一対の把手１８が取り付けられ、インバータ１３は筐体の天部に提手１９が取り付けられている。従って、これらの把手や提手に手を掛けることで、作業員によるバッテリ１２の揚げ降ろしを容易化できる。インバータ１３には低圧系統用負荷の電圧取り出し口であるプラグ挿し込み口２０が並設されている。このため、太陽電池アレイ１１とともに、バッテリ１２およびインバータ１３のそれぞれを別々に運搬可能にしている。
【００２５】
前述のように、太陽電池アレイ１１およびバッテリ１２は電力ケーブル１４により接続され、バッテリ１２およびインバータ１３は電力ケーブル１５により接続されている。従って、これらの電力ケーブル１４、１５の接続作業も、キャスタ１６、１７がバッテリ１２およびインバータ１３の移動を軽快に行えるようにしているため、容易である。従って、かかる構成の太陽光発電装置１０は家屋やビルディングの屋上などに限らず、屋外の庭、自然災害の被災地、低圧系統の配電設備が無い山野などに搬送して設置するだけで、低圧系統用負荷に対する給電を簡単かつローコストに実現できる。
【００２６】
図２は、本実施形態による太陽光発電装置１０の電気系統を概念的に示すブロック図である。このブロック図においては、太陽電池アレイ１１とバッテリ１２およびインバータ１３との間に直流電力検出器３１が接続されている。また、インバータ１３と電力負荷３２との間に電力切替器３３および負荷電力検出器３４が直列接続されている。電力切替器３３は開閉器３５を介して低圧系統３６に接続されている。符号３７は、各電力検出器３１、３４が検出した電力値を比較する電力比較器である。
【００２７】
この回路では、太陽電池アレイ１１が発生する直流電力をバッテリ１２に充電するとともに、このバッテリ１２によって安定化された直流電力がインバータ１３に供給される。インバータ１３は、その直流電力を商用周波数の交流電力に変換し、図１に示したプラグ差込口２０を通じて低圧系統用の電力負荷３２、例えば照明灯やＡＣモータなどに供給可能にしている。
【００２８】
一方、直流電力検出器３１はバッテリ１２の両端に得られる電力を検出し、負荷電力検出器３４は電力負荷３２で消費される電力を検出している。これらの各電力検出器３１、３４で検出された電力は電力比較器３７に入力され、電力比較器３７はその電力値の差分に応じた切替制御信号を電力切替器３３に入力する。
【００２９】
このように電力比較器３７は、直流電力検出器３１で検出された電力値Ａが負荷電力検出器３４で検出された電力値Ｂよりも十分に大きい場合には（Ａ＞Ｂ）、インバータ１３からの交流電力を電力負荷３２に供給するように電力切替器３３を切り替えるとともに、開閉器３５を介して低圧系統３６へも供給（売電）する。一方、直流電力検出器３１で検出した電力値Ａが負荷電力検出器３４で検出された電力値Ｂに等しい場合には（Ａ＝Ｂ）、電力切替器３３はインバータ１３から低圧系統３６への電力供給を遮断し、電力負荷３２への電力供給を継続するように切り替える。
【００３０】
一方、直流電力検出器３１で検出された電力値Ａが負荷電力検出器３４で検出された電力値Ｂよりも低下した場合には（Ａ＜Ｂ）、電力切替器３３はインバータ１３から電力負荷３２への交流電力の供給を停止するとともに、開閉器３５を介して低圧系統３６からの電力を電力負荷３２へ供給するように切り替えられる。この場合に、バッテリ１２の充電を継続しながら、低圧系統３６の電力を購入して電力負荷３２に継続して電力が供給される。これにより、電力負荷３２は無停電で動作または駆動が継続される。
【００３１】
従って、かかる構成になる太陽光発電装置１０は取扱いが容易で、汎用性が高く、仮に低圧系統が存在しない地域でも、これをその地域に携行し、所定のケーブル接続作業を実行するだけで、低圧系統用の電力負荷に対する電力供給を簡単でローコストに実現できるという効果が得られる。
【００３２】
以上のように、本実施形態による太陽光発電装置１０は、太陽エネルギを直流電力に変換する太陽電池アレイ１１と、この太陽電池アレイ１１が出力する直流電力を充電するバッテリ１２と、太陽電池アレイ１１が出力する直流電力または前記バッテリ１２が放電する直流電力を交流電力に変換して電力負荷３２に供給するインバータ１３と、を備えてなり、前記バッテリ１２およびインバータ１３は作業者が持ち上げ可能な重量を持ち、前記太陽電池アレイ１１とバッテリ１２との間およびバッテリ１２とインバータ１３との間に電力ケーブル１４、１５がそれぞれ接続可能および接続解除可能に接続された構成とすることで、太陽電池アレイ１１とともにバッテリ１２およびインバータ１３を、低圧系統が存在しない地域や電力系統がダウンした自然災害の被災地などに運んで設置する作業を容易化でき、これにより低圧系統の各種電力負荷への電力供給を簡単かつローコストに実現することができる。
【００３３】
また、バッテリ１２およびインバータ１３はこれらを床上に走行させることができるキャスタ１６、１７を備えることで、バッテリ１２およびインバータ１３間のケーブル接続作業など、床上での移動作業および設置作業を効率的かつスムースに行うことができる。
【００３４】
さらに、太陽電池アレイ１１とバッテリ１２との間に接続された直流電力検出器３１と、インバータ１３と電力負荷３２との間に接続された負荷電力検出器３４と、直流電力検出器３１および負荷電力検出器３４が検出した各電力値を比較する電力比較器３７と、この比較結果に従って電力負荷３２または／および系統への給電を切り替える電力切替器３３と、を備えることで、バッテリ容量に応じて、インバータ１３の出力電力を自動的に電力負荷または／および低圧系統３６に選択的に供給できるとともに、低圧系統３６からの電力を直接電力負荷３２に供給することができる。この結果、電力負荷３２に対して間断なく商用周波の交流電力を供給できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本考案にかかる太陽光発電装置は、電力を必要とする屋内や屋外の任意の場所に持ち込んで（移動させて）設置でき、低圧系統用の電力負荷、例えば照明灯やモータなどに、太陽電池アレイから取り出した電力を簡単かつローコストに供給でき、低圧系統用の電力負荷に電力を供給する太陽光発電装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  太陽光発電装置
１１  太陽電池アレイ
１２  バッテリ
１３  インバータ
１４、１５  電力ケーブル
１６、１７  キャスタ
１８  把手
１９  提手
２０  プラグ差込口
３１  直流電力検出器
３２  電力負荷
３３  電力切替器
３４  負荷電力検出器
３５  開閉器
３６  低圧系統
３７  電力比較器
【図１】
0003164059.tif 000003
【図２】
0003164059.tif 000004