(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電パネルから発電される朝夕の微小な電力や、風力発電、温度差発電等によって発生する微小な自然エネルギーを有効に蓄積して、微小エネルギーを安定的に家庭やオフィスへの安価な電力として供給できるキャパシタグリッドを提供する。【解決手段】不安定な電力を吸収して平滑化する機能と急速充電可能な機能を持ち合わせるキャパシタの特性を利用して、太陽光発電や風力発電からの電気をキャパシタグリッドによって許容電圧を広げることにより、直接印加して効率的にキャパシタに蓄積し、その電力を更に同じキャパシタグリッドから効率の良い電圧で取り出し、コンバータ（ＤＣ−ＤＣ変換器等）を通して、直流低電圧を要求することが多い省エネ機器等に所望の電力を供給して、ロス等を防ぐ。更に、キャパシタは蓄電容量と電圧がほぼ比例するので、電気残量を見ながら深夜電力等の価格の安い商用電力を使う事も可能である。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャパシタを直列接続し、さらに、それらを同時に並列接続し、逆流防止素子を配置して直列接続も並列接続も同時有効にしたキャパシタグリッド。
【請求項２】
複数のキャパシタを直列接続し、その両端から電気を印加できるようにし、その各キャパシタ間を逆流防止素子を配置して直列接続も並列接続も同時有効になるように並列接続し、並列接続側に負荷を接続したキャパシタグリッド。
【請求項３】
複数のキャパシタを並列接続し、その両端から電気を印加できるようにし、その各キャパシタ間を逆流防止素子を配置して直列接続も並列接続も同時有効になるように直列接続し、直列接続側に負荷を接続したキャパシタグリッド。
【請求項４】
キャパシタ電圧を計測する電圧計と時刻を計測するカレンダータイマーと電圧印加制御装置を介して、整流した直流電源を印加できるようにした請求項１のキャパシタグリッド。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は微小エネルギーの有効利用に関する物で、本考案の利用によって太陽光発電パネルから発電される朝夕の微小な電力や、風力発電、温度差発電等によって発生する微小な自然エネルギーを有効に蓄積して、微小エネルギーを安定的に家庭やオフィスへの安価な電力として供給できます。また、自然エネルギーは自然に依存した電気量しか発電できず、不安定で、高価な電源安定装置やバッテリーを取付けなければ、一般家庭等で使用できなかった事をコンデンサーの直並列技術によって安価に改善することを可能にするためのものでもあります。
【背景技術】
【０００２】  太陽光発電等、自然エネルギーを利用した発電システムは発展するものの、これら自然エネルギーはその名の通り自然に由来するため、朝夕の太陽が昇って無い時や無風時の微小なエネルギーから設計値のエネルギー、そしてそれを越えるエネルギーまで時系列でワイドレンジに発生変化するため、従来の電力技術に合わせて、リミッター等を付けて、電力装置の破壊を防いだりしており、自然エネルギーの中から折角発電した電力を有効に蓄積出来ていません。地球温暖化防止に伴い、電力使用量を抑制すると言う省エネエネルギーは大きなテーマになっていますが、それをカバーする為に、バッテリーを取付けたり、売電をしたりと、電気を使う為に何度も変換して、高価で多大な電装品を利用せざるを得ない状況にあり、採算性も悪い為に、補助金等の工夫がされているが、なかなか思うように普及せずに、自然エネルギー利用以前に、家庭やオフィスの省エネルギーが進行していません。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】    本考案は電気エネルギーを効率的に、蓄積してエネルギーに変換して、それを所望する電圧にして消費することにより、発熱等の無駄なエネルギーを抑制する工夫をするものです。自然エネルギーは皆同様ですが、例えば太陽光発電は太陽が出れば発電量が多くなり、雲がかかれば発電量が少なくなります。また、夜間や雨が降ればほんど発電しなくなってしまいます。しかし発電量は不安定でありながら、着実に発電する自然エネルギーの発電量を平均的にして、家庭で太陽光発電の電気が使える様にしなくては、ユーザーは安心して自然エネルギーの電気を利用することができなません。また、太陽光発電では長雨が続いた場合には、もはや自然エネルギーには期待できず、この様な場合でも、困る事無く簡単に、電源からバックアップできなくてはユーザーの自然エネルギーに対する信頼は得られないため、従来は、バッテリーを使ったり、商用電力系統と電力疎通ができる様にコンディショナーと言われる部品を入れたりと購入価格も高く、法規制に縛られ、メンテナンスも大変でした。また、太陽光発電等の自然エネルギー装置はそれ自身を効率良く作る為に、高い電圧に設計されているものが多く、商用電源電圧を基準に考えると１００Ｖや２００Ｖとなり、ＬＥＤ等の近来の機器の基本動作電圧である、直流低電圧と大きなかけ離れがあり、折角の省エネ機器を使う為に数回の電圧変換等で、多大な無駄なエネルギーを消費させていました。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  前述の通り、自然エネルギーが発生する電力は変動幅が大きく、従来は電気変換器の性能制限やバッテリーの充電電流電圧制限で低電圧や高電圧にリミッターを掛けて、余ったエネルギーは熱等の形にして廃棄していました。本考案は、キャパシタが直流電源のリップル等の不安定な波動を吸収する性質と急速充電機能を持ち合わせる事を利用して、太陽光発電パネル等発電量が不安定ではあるが、確実に発電する自然エネルギーの電力をまさにタンクの様に、バラツキを大きなリップルと考えて溜め込みます。
その一方、発電される電圧と利用される電圧には大きな差があることが多く、数種類の変換器を使用しなくては、実用性のある電力にすることが出来ず、ただでさえ少ない自然エネルギーを変換ロスで更に少なくしていました。
本考案では、自然エネルギーから得られる電力を無駄なく蓄積出来る様に直接キャパシタに印加します。キャパシタは最低電圧は決まって無いものの、最大許容電圧が制限される為、本考案のグリッドによってキャパシタを直並列接続してキャパシタ１個当たりの最大許容電圧と入力最大電圧を合わせることにより、低圧から高圧まで全ての発電電力を蓄積することが出来ます。その一方、負荷電力はＬＥＤ等の低電圧が多いため、本考案のグリッドによって同じキャパシタを直並列接続して、低い電圧を取り出します。なお、キャパシタグリッド内で同じキャパシタに直列接続と並列接続が存在する為に、これらが電気的に混触しないように逆流防止素子、電圧制限素子を入れます。また、接続する機器によっては入力側と出力側を逆にして、並列側で蓄積させて直列側で高電圧を取り出します。
更に、キャパシタは急速充電が可能な為、利用予定電気容量に対して蓄積電気量不足の場合、商用電源等からの充電が瞬時に出来る特徴があり、また、電圧と蓄電容量が比例するため、充電は蓄電残量を管理しながら、夜間の深夜電力の利用や無効電力の利用等カレンダータイマーと電圧計の協調制御によってできます。
【考案の効果】
【０００５】  本考案により、太陽光発電等の自然エネルギーが発生した微小電力から最大電力まで無駄なくキャパシタグリッドの組合せでキャパシタに蓄積することが出来ます。例えば、従来、夜明け前や日没後に太陽光パネルから発生する微小電力はバッテリー充電電流の下限制限から充電することは出来ませんでした。また、蓄積された電力はキャパシタグリッドの直並列接続の利用によりトランスを使用する事無く目標に近い電圧で取り出す事が出来ます。従って、電力をコンバータ（ＤＣ−ＤＣ変換器等）に通して、ＬＥＤ等電力機器所望の電圧で使用するに当たり、機器の電圧適合に近い為、ロスが防げます。また、キャパシタ特性により、蓄積電力容量を電圧で感知することができるため、キャパシタの急速充電機能を利用すれば、数秒単位での商用電源利用となり、本考案によるキャパシタグリッドを使用することにより夜間電力利用、無効電力利用と大幅な省エネが達成できると共に、部品点数の減少やバッテリー不使用によるメンテナンスフリーを実現し、コストダウンが図れる。更に、自然エネルギーを信頼出来る電力として使う事が可能になります。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】  複数のキャパシタ（１）を逆流防止素子（２）を介して直列接続します。更に、逆流防止素子（２）を介してこれらのキャパシタを並列接続して、キャパシタグリッドを構成します。キャパシタグリッドの直列側を太陽光発電パネル（４）の最大発電電圧に合わせてキャパシタ個数を決めて接続します。なお、直列側には太陽光発電パネルでなくても、変動の大きな自然エネルギー負荷等を直接接続します。キャパシタグリッドの並列側を電圧変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）（５）に近い電圧が出る様に組み合わせて電圧変換器を接続して、利用負荷（１０）を使います。
また、発電電源や負荷の電圧により直列側、並列側を逆に接続して使う事もできます。
更に、キャパシタグリッドの自然エネルギー印加側又は負荷側に電圧計（４）を取付け、キャパシタ電圧を測定出来るようにして蓄電容量を計測します。カレンダータイマー（５）を利用して、現在時刻を計測して、印加制御装置（８）で今後の必要電力や深夜時間帯電力等安価に電力を供給できる条件を算定して、印加電源（１１）から来る電力を印加開閉器（９）で開閉しキャパシタグリッド蓄電容量を適正にします。
【図面の簡単な説明】
【図１】キャパシタグリッド
【図２】キャパシタグリッド充電装置
【符号の説明】  （１）はキャパシタ
（２）は逆流防止素子
（３）はキャパシタグリッド
（４）は太陽光発電パネル
（５）は電圧変換器
（６）は電圧計
（７）はカレンダータイマー
（８）は印加制御装置
（９）は印加開閉器
（１０）は利用負荷
（１１）は印加電源
【図１】
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【図２】
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