(57)【要約】      （修正有）【課題】低価格の太陽光発電システムでも、複雑で高価な回路や大きなバッテリーで構成されており、太陽光で発電された電力を効果的に利用する。【解決手段】電化製品による電圧制御されたソーラーパネルのローディングを用いる。ソーラーパネルの最大出力を考慮し、これに応じて電化製品のロードを変更することにより、バッテリーを不要又は利用率を抑え、より簡単な回路（能動素子の接点が少ない）を利用できる。これにより冷蔵庫、冷凍庫及び他の電化製品に、バッテリーのない太陽光発電単独又はほとんど太陽光発電から電力を供給できる。同様に、太陽電気電源は菜園用具に利用でき、低コストでバッテリーなしで操作するために、好ましくは日照中に利用される。【選択図】図３
2013242866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上のソーラーパネル、エネルギー貯蔵ユニット充電器、及び並列に接続された可変電化製品ローダーからなり、
前記可変電化製品ローダーは、一以上のソーラーパネルへロードして、最適な最大出力電力を維持するように構成されている、太陽電気コンバーターシステム。
【請求項２】
可変電化製品ローダーはパルス幅変調を用いて、最適出力電圧以上の検出電圧の上昇に伴ってパルス幅を上昇させる、請求項１記載の太陽電気コンバーターシステム。
【請求項３】
最大で一つまでの遮断ダイオードと他の電力半導体デバイスが、電力調整を実現するために、ソーラーパネルと電化製品との間に必ず電気的に直列に接続している、請求項１記載の太陽電気コンバーターシステム。
【請求項４】
電化製品へ供給される電力は、発熱体、ＤＣモーター、殺菌用途の高出力ＵＶ、加熱又は乾燥用途の赤外光、グローライト、及び水の分解のための電気化学反応から選択された少なくとも一つへ供給される直流である、請求項１記載の太陽電気コンバーターシステム。
【請求項５】
一以上のソーラーパネルと冷凍庫からなる太陽エネルギー駆動冷凍システムであって、
前記冷凍庫は、日中にコンプレッサー又はペルチェ素子を作動させるために一以上のソーラーパネルから太陽電気の利用を制御するように設定されている第一の低い設定値のサーモスタット、及び夜間に同様の又はコンプレッサー又はペルチェ素子を作動させるための別の電力源から電力の利用を制御するように設定されている他の第二の設定値のサーモスタットからなる、システム。
【請求項６】
第一のサーモスタットの設定値は第一温度が氷点下１０℃未満であり、第二のサーモスタットの設定値は氷点下１０℃以上であり、
前記第二のサーモスタットは日照中に作動し、第一のサーモスタットは夜間に作動する、請求項５記載の太陽エネルギー駆動冷凍システム。
【請求項７】
一以上のソーラーパネル、温水器発熱体、エネルギー貯蔵ユニットへ蓄電するための第一のＰＷＭコントローラー、及び温水器発熱体を作動させるための第二のコントローラーからなる太陽熱温水器であって、
前記温水器発熱体を作動させるための第二のコントローラーが、太陽電気出力のための最適電圧を越える出力電圧において一以上のソーラーパネルへローディングを増加させるよう設定されている、太陽熱温水器。
【請求項８】
最大で一つまでの遮断ダイオードと他の電力半導体デバイスは、電源出力を最適にするために、ソーラーパネル出力と発熱体とが必ず電気的に直列に接続している、請求項７の太陽熱温水器。
【請求項９】
一以上のソーラーパネル、低い電力設定と少なくとも一つのより高い電力設定を持つヒートポンプコンプレッサーからなる可変速度コンプレッサーを持つソーラー式ヒートポンプシステムであって、
前記コンプレッサーは、十分な太陽が検出された時はより高い設定値に、太陽エネルギーの出力が下がった時はより低い設定値へシフトするよう設定されている、システム。
【請求項１０】
太陽エネルギーのさらなる減少に応じてより低い設定値へシフトした後、コンプレッサーが停止する、請求項９のソーラー式ヒートポンプシステム。
【請求項１１】
一以上のソーラーパネル、空調ファンと可変速度コンプレッサーからなるヒートポンプからなるソーラー式ヒートポンプであって、
前記可変速度コンプレッサーは、消費量の違いに応じた太陽エネルギー出力レベルで動作するよう設定されており、
前記空調ファンは、太陽エネルギー出力レベルにより直接変化しない安定した電力源で作動するよう設定されている、ソーラー式ヒートポンプ。
【請求項１２】
最大で一つまでの遮断ダイオードと他の電力半導体デバイスは、ソーラーパネル出力とヒートポンプコンプレッサーとが必ず電気的に直列に接続している、請求項１１記載のソーラー式ヒートポンプ。
【請求項１３】
一以上のソーラーパネル、少なくともそのほとんどのエネルギーを太陽エネルギー発生時の太陽エネルギーから受け取るより大きい保温貯水タンク、及びお湯の需要に応じて主として非太陽エネルギーを受け取るより小さい温水器からなるソーラー式温水器であって、
前記大きい方の保温貯水タンクはより小さい温水器へ水を供給する、ソーラー式温水器。
【請求項１４】
より小さい温水器は、絶縁、小型温水ポット、及び加熱された送水管からなる群から選択される、請求項１３記載のソーラー式温水器。
【請求項１５】
可変電化製品ローダーは、優先された2以上の電気機器へ太陽電気を供給するよう設定されている、請求項１記載の太陽電気コンバーターシステム。
【請求項１６】
二以上の電気機器は、冷凍コンプレッサー、ヒートポンプコンプレッサー、給水ポンプ、換気扇、照明、加熱乾燥器、乾燥ヒーター、乾燥電動機、貯水槽ヒーター、赤外ヒーター、床暖房、及び空気抵抗ヒーターからなる群から選択される、請求項１５記載の太陽電気コンバーターシステム。
【請求項１７】
太陽電気の出力に応じて電気機器を最適化するための太陽電気優先順位づけコンバーター−システムであって、
必要に応じてバッテリーを充電する太陽電気出力へ電気的に接続されているバッテリー充電器、及び
太陽電気出力を、少なくとも優先順位がより高い電化製品群と、優先順位がより低い電化製品群とへ電気的に接続するコンバーター
からなり、
前記優先順位がより高い電気器具は、最適な出力電圧を維持するために太陽電気出力に負荷をかける電気器具として優先的に存在するものである、システム。
【請求項１８】
優先順位がより低い電化製品群は、少なくとも一つの抵抗ヒーターからなる、請求項１７記載の太陽電気優先順位づけシステム。
【請求項１９】
バッテリー充電器はパルス幅変調回路からなり、コンバーターは一以上の電化製品を可変的に活性化することにより太陽電気出力特異的にロードするためのパルス幅変調回路からなる、請求項１７記載の太陽電気優先順位づけシステム。
【請求項２０】
最大一つの遮断ダイオードともう一つの電源半導体装置は、太陽電気出力と最適な出力電圧を維持するための電化製品との間に、必ず電気的に直列に接続されている、ン請求項１７の太陽電気優先順位づけシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、複雑で高価な装置を用いることなく、弱い日照量でも太陽エネルギーを電化製品で利用することができる、太陽電気コンバーターシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーパネルの価格は、１ワット当たり１ドル未満に下がっている。しかし、エンドユーザーは、「効率」を向上するためのソーラーパネル充電コントローラーやインバータなど、これまで以上に複雑な変換や操作のシステムを購入しなければならない。このようなますます複雑化する様式は、一般に高価であり、その多くはシステム費用で占められ、しばしば見過ごされることだが、動作条件の下で非効率性が付加されている。当該技術分野は、複雑化した装置をより少なく、ソーラーパネルの電化製品への出力をより高い効率で適合させることが求められている。同様の課題は、高価で操作の難しく、複雑で重い機器が利用されている園芸分野にも存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１２７８４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題及びその解決手段】
【０００４】
本願発明の態様は、ソーラーパネルと電化製品との接続に、非常に簡単な制御回路を用いることにより、複雑さとコストの問題を解決する。これは、例えば、フィードバック制御を通じて最大出力動作電圧を実現するよう負荷（ローディング）を調整することにより、そして一又は複数のソーラーパネルと、好ましくは当該ソーラーパネルから直流を直接利用する電化製品との間に、ＭＯＳＦＥＴなどの能動素子をたった一つ介在させることにより、課題を解決する。
【０００５】
他の解決すべき課題は、日照量が低い時にも電力を効率よく利用することにある。電力を消費し、日照量が低い時には効率が低い、複雑な従来の回路を使う代わりに、単純な回路を用いて、日照量が低い時にも太陽電気をより高い比率で電化製品へ送り込むことができる。
【０００６】
さらに他の課題は、電化製品の優先順位付けに関する。ソーラーパネルの出力電圧に基づいて、ソーラーパネルと電化製品の間を接続する制御回路を用いることにより、作動電圧ごとに異なる電化製品が優先される。
【０００７】
また、他の解決すべき課題は、菜園における耕作のために電気を利用することにある。これは、二つの電気モーターの知的な利用と、電動農機具から送電線を遠ざける構造により解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、好ましいシステムの態様を示す。
【図２】図２は、コントローラー２の好ましい態様の詳細を示す。
【図３】図３は、エネルギーの損失を最小限に抑えた好ましい最小化回路の態様の詳細を示す。
【図４】図４は、バッテリー節約型の太陽電気の冷蔵庫を示す。
【図５】図５は、電化製品の優先順位を決める制御スキームを示す。
【図６】図６は、複数のユーザーまたは電化製品のための複数のコントローラーを備えた太陽電気電源の並列接続を示す。
【図７】図７は、異なる優先順位の電化製品（または利用者）を利用可能とする３つの異なる領域を有する、負荷の上昇に伴い減少したソーラー出力電圧を図示する。
【図８】図８は、電気回転式耕運機を示す。
【図９】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に容易に動く長いワイヤーを介して架空電力を供給する電力供給ポールを示す。
【図１０】図１０は、ワイヤーの絡み合いを最小限に抑えるための高さ２メートルの、回転式水平送りポールを有する、農業用可動用具を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
太陽電気の出力を最適化する、ＰＷＭ（パルス幅変調機）バッテリー充電コントローラー回路と第２電化製品コントローラー回路との組み合わせ
好ましい態様は、二つの異なる目的のために二つの制御部を用いる方法である。図１を参照のこと。第一ＰＷＭ制御部は、蓄電池群（バッテリーバンク）を充電し、必要に応じて太陽電気パネルから電流を引き込むために最適化されている。コントローラーは、ソーラーパネルの電圧をモニターし、出力電圧を最大出力電圧より下げることにより、太陽電気の出力をロードしないようにすることができる。好ましくは、９０％放電した蓄電池群を１０時間充電できるサイズ（バッテリーへの出力電流）の容量は、ソーラーパネル群の最大出力電流の半分未満である。太陽電気の出力の過剰ロードがほとんどないように（例えば、ソーラーパネル群の電圧出力を最大出力以下に下げて、ソーラーパネルへロードする）、太陽電気設備に対して蓄電池群のサイズは小さい。好ましくは、このコントローラーによる最大充電電流は、ソーラーパネル群の最大出力電流の１／２より少なく、より好ましくは１／４、さらに好ましくは１／６である。他の態様においては、最大太陽電気出力サイズ（最大電力出力時点における電流として）は、コントローラーからバッテリーへ出力される最大充電電流の少なくとも１０倍である。この第一コントローラーは、インバーターロード等のロードのための出力を有することができる。
【００１０】
ＰＷＭバッテリー充電コントローラーの部品は、第２コントローラーの部品と組み合わせて、ソーラーパネルの電流を電化製品に供給している。第２コントローラーはソーラーパネル又はパネル群の出力電圧をモニターし（図１中のVin ）、最大出力状態を維持するため、必要に応じて電化製品へのロードを調節する。好ましくは、第２コントローラーは、所望の最大出力電圧に対応する基準電圧を有し、所望の基準電圧を測定電圧と比較する。測定電圧が基準電圧より高い場合、コントローラーは、電化製品からのロードを増やし、ソーラーパネルの出力電圧を下げる。測定電圧が所望の電圧より低い場合は、電化製品のロードを減らし、ソーラーパネルの出力電圧を最適な最大出力に向けて上昇させる。ある態様において、設定された基準電圧は、ローディング効率改善のためにソーラーパネルの測定温度によってさらに変更又は補正される。好ましくない態様においては、日照量信号（たとえば、光センサー又は太陽電気出力デバイスから）は、基準電圧の調節に用いられる。
【００１１】
直流を流す場合には、簡単さとコスト面でPWMコントローラーが好ましい。交流を流す場合には、例えばTRIAC、SCR、IGBT、ＭＯＳＦＥＴSなどを直交に連結し、交流として電気機器へ適用される電源を制御する。しかし、大抵において好ましくは、電気機器は直流であり、能動素子を電気機器と直列に配置してエネルギー損失を最小化するために、単一のＭＯＳＦＥＴ（又は並列に接続したＭＯＳＦＥＴs）が用いられる。好ましくは２以上のコントローラーが並列に連結されており、遮断ダイオードを用いて互いに分離されている。例えば、図１における「A」に接続された一又は両方のコントローラーの回路は、ダイオードを直列に有していてもよい。好ましい態様においては、図３に示されるように、この遮断ダイオードと制御される電気機器との間のコントローラー回路はただ一つのＭＯＳＦＥＴ(又は並列のＭＯＳＦＥＴ)である。
【００１２】
太陽電気用途に最適化するための改造電化製品
望ましい態様においては、電化製品は、リアルタイムに送られる太陽電気エネルギーを最適化するように改変される。望ましくは、電化製品は、リアルタイムに、バッテリーに蓄電しない太陽電気エネルギーにより稼働している。あるおいては、電化製品は、日照条件（例えば日中）の間は第一の方法で利用され、暗いとき又は夜間（例えば夜）の条件の間は第二の方法で利用される。多くの態様では、電化製品は、暗い条件では利用されないが、光量が多い条件の間は通常よりエネルギー的に多く利用される。ある態様における用語「光量が多い」とは、太陽電気の出力が、電化製品に対して少なくとも実用的な部分的操作に十分なエネルギーを与えるのに十分な日照量を意味する。
【００１３】
ある態様において、以下に用いる「夜」及び「昼」は、時間により決定されるが、他のより望ましい態様においては、「夜」とは、太陽電気の出力が低すぎて前述の装置が利用できないときを言い、「昼」は、十分な太陽電気の出力を利用できるあらゆる時を言う。「昼」と「夜」との切替又は決定は、時計により行うこともできるし、太陽電気の出力自体をモニターすることにより、又は別の日照モニターを用いることにより行うことができる。多くの市販デバイスは、最大日光の20％から100%完全な日光の条件まで試験又は評価され、完全な日光とは1000W／m2を与えるものとして当業者に慣用的に用られている。好ましい態様においては、最大値の10％、5％、2％以上、又は1％以上であっても、ここで述べたような電化製品の日光（対暗闇）操作を選択する目的のために「昼光」である。
【００１４】
冷凍庫／冷蔵庫
2以上の制御温度の閾値は、冷凍庫／冷蔵庫ユニットが簡単なコントローラーを通じて直接電気的にソーラーユニットに接続されるまでの、さまざまな期間に用いられる。ある態様において、一つのサーミスタ又は他のセンサーは、日中（例えば日照を利用するとき）には最初の低い方の温度で、冷凍庫又は冷蔵庫の冷却を活性化するために、夜間は第２のより高い温度へ接続される。冷凍庫又は冷蔵庫の温度は、夜間より日中に一層冷えるように制御される。
【００１５】
恒常的に冷却する冷蔵庫
この態様において、冷蔵庫は、冷却主要部と、冷却されるべき食品などの物を保管する冷蔵庫空間との、2つの区画を有している。冷却主要部は、必要に応じて熱的な隔離を破壊するためのメカニズムが含まれていることを除き、断熱材によって冷蔵庫空間から熱的に隔離されている。破壊のメカニズムは、a.リアルタイムで太陽電気の電力が利用できないとき（太陽電気エネルギーの発生に十分な日照がない）、及びｂ．冷蔵庫空間が設定値を超えて暖まったときに（例えば、恒温制御設定）、冷却主要部から冷却するよう制御される。
【００１６】
冷却主要部は、日差しがあるときは、リアルタイムの太陽光発電のみによって冷却される。そのとき冷却主要部は、必要に応じて（好ましくはサーモスタット制御により）、冷却主要部と冷蔵庫空間の間の断熱バリアを破壊することにより、冷蔵庫空間を受動的に冷却する。ある態様において、電動コンプレッサーポンプは冷却主要部（例えば、冷凍庫、非常に低い温度にある物質）から熱を除く。冷却主要部は、発泡スチロール又はポリウレタンフォームなどの断熱材を介して冷蔵庫区画から断熱される。冷蔵庫の金属壁は、必要に応じて冷蔵庫部分から冷凍部分へ熱を移動させるために、断熱材を小さな領域（穴）が貫通し、そこからモーター又はソレノイドの作用で冷凍部の金属と物理的に接触する部分を有している。ある態様において、流体は、移動をもたらす2つの部分の間に送られる。他の態様において、通常は閉塞された開口部は、部分間（好ましくは換気扇と共に）に空気が移動できるように開かれる。当業者は、機械的又は流体（又は空気）の流れに接触して制御可能に伝熱する他の方法を構築することができる。
【００１７】
太陽電気冷蔵庫
ある態様は、夜間のコンプレッサー操作のためにバッテリーに大きく依存することなく、日照中の太陽光発電の直接利用に最適化された、太陽電気式冷蔵庫を提供する。図４は、冷蔵チャンバー５３０に隣接又はその内部にある冷凍チャンバー５１０を有する冷蔵庫５００を示す。冷凍チャンバー５１０は、多量の水などの適当な熱容量を有する物質５２０を含んでいる。冷凍チャンバー５１０は、断熱材５４０を介して大きな冷蔵チャンバー５３０から熱的に隔離されている。熱用導管５５０は、必要に応じて冷蔵チャンバーを冷却し続けるために、冷蔵チャンバー５３０から冷凍チャンバー５１０への熱移動を制御可能にしている。
【００１８】
ある態様において、冷凍チャンバー５１０が温まりすぎた場合、サーモスタットは、冷蔵庫コンプレッサーベースユニット、ペルチェ素子、又は物質５２０を冷却する他の電気回路などのヒートポンプを作動させる。ある態様において、日照が、ヒートポンプに対する太陽電気電力の直接供給が十分である場合、センサー及び／又は時間が感知する。太陽電気が利用できる場合には、太陽光発電は、熱を物質５２０から環境中に送りだすために利用される。
【００１９】
ほとんどの有用な態様において、物質５２０は、少なくとも５０％が水（好ましくは全て水）からなり、熱用導管５５０は、空気が流れるかシャッターを押した時に、自動的に解放するシャッター（又は消極気流を最小化するためのメッシュ）が隣接した、小さいバッテリー駆動ファンである。従って、冷蔵チャンバー５３０は、サーモスタットにより検出されて必要とされた時、冷蔵チャンバー５３０からチャンバー５１０を通じ、物質５２０を格納する袋又は金属容器の表面に接触する空気の移動により冷却される。実際に、物質５２０は、日が差しているときは、冷蔵チャンバー５３０の通常設定温度よりかなり低い温度に冷却され、必要に応じて特に夜間、これらの間で熱交換が行われる。このようにして、ヒートポンプのためのバッテリーの使用を控えることができる。ある態様において、冷凍チャンバー５１０は、氷も作り、冷凍室を２倍にできる。
【００２０】
太陽電気利用の知的な優先順位付け
ある態様において、コントローラーは電化製品を優先順位付けする。コントローラーは、全て又はほとんどがハードウェアでありうるが、好ましくは、少なくとも一つのマイクロプロセッサーと、温度センサーに接続され、電化製品の切替又は電力調整のための電源スイッチに接続されたソフトウェアとを含んでいる。図５は、代表的な電化製品群とその接続方法を示す。重複する電化製品は、パネル又は他の表示上に記号（任意で名前の文字列を含む）で描かれ、利用者は優先順位を選択できる。例えば、利用者が洗濯をしたい場合、洗濯機を稼働させる間、エアコンを完全に駆動する太陽電気が十分にない場合は、洗濯機と乾燥機を高い優先順位に選択することができる。例えば、洗濯機を稼働するときには、太陽電気はエアコンへの送電を止める。他の態様において、コントローラーは、電化製品の動作をモニターし、利用者により選択された任意の電化製品のスイッチの入力を検出して、任意の電化製品（例えば温水器及びエアコン）の電力を自動的に低減（又は停止）する。
【００２１】
電圧制御によるエネルギー優先順位付け
好ましくは、二以上のコントローラーが、一以上の太陽電気パネル群と、太陽電気を消費する2以上の電化製品との間に並列に接続されている。コントローラーは、個別の単位で販売されて組み込まれ、または重複するユニットコンソールに組み込まれていてもよい。図６は、太陽電気電源８０５と電化製品８７１、８７２、８７３との間にそれぞれ並列コンバーター８１１、８１２、８１３が示されている。望ましくは、さらに並列コントローラー８２７も、必要に応じてバッテリー８３０を充電するために電源出力を消費することができる。ある態様において、ソーラーパネル群８５１、８５２、８５３はさまざまな最適出力電圧を有し、各々の電圧に最適化された異なるコントローラー８５４、８５５、８５６をそれぞれ有している。二以上の出力は、共通の電化製品８５７に送るため並列に組み合わされる。
【００２２】
問題は、各電化製品は、それ自体の要件とタイミングを持っている点にある。例えば、温水は、通常は水を使う時とは異なる時間に加熱される。一方、ヒートポンプは通常ほとんど限られた時間に必要とされる。空調ヒートポンプが、サーモスタット設定に基づき要求された場合、この電化製品はそのときに作動し、温水加熱のためにサーモスタットを作動させることよりも高い優先順位となる。一方、電気加熱式乾燥機のスイッチが入った場合はより速やかに優先される。
【００２３】
ある態様において、個別の電化製品又はその回路の並列制御は、コントローラーのターゲット電圧を、与えられた太陽電気源（ソーラーパネル群など）に応じてさまざまなレベルに設定することにより実現できる。例えば図６を参照のこと。ここでは、ソーラーパネル群８０５は５４．０Ｖの最適出力電圧を有している。ロードが少ない又はないときは、ソーラーパネル群８０５からの実際の電圧出力は５４．０Ｖより著しく高くなることが重要である。この態様は、ソーラーパネル出力群８０５の実際の電圧のモニタリング及び制御を利用して、電化製品への分配を優先順位付けしている。
【００２４】
例えば、負荷としてソーラーパネル群８０５接続されている第一コントローラー８１１は、５４．０Ｖのターゲット電圧を有している。このいわゆる「ターゲット電圧」は、コントローラー（典型的にはＰＷＭ駆動ＭＯＳＦＥＴ）が頻繁に電源を入れるパルス駆動の最優先電化製品８７１上にかかる電圧である。ソーラーパネル群８０５と並列に接続される第二コントローラー８１２は、５４．５Ｖのターゲット電圧を有している。ソーラーパネル群８０５は５４．５V以上の出力を有する場合、コントローラー８１２は、二番目に優先される電化製品８７２に電流を流すよう作動する。ソーラーパネル出力が少なくとも５５．０Ｖの場合は、コントローラー８１３は、三番目に優先される電化製品８７３へ電流を流す。
【００２５】
コントローラーのターゲット電圧を設定するだけで、ハードウェア、好ましくは太陽電気供給電圧が決められた値を下回ったときにロードを止めるためのPWM回路における閾値電圧を設定することにより、自動的に電源の使用優先順位を実現する。このような設定は、製造中に、利用者の選択により、又は様々な電化製品の需要に基づくアルゴリズムに従う自動的な選択によって、一度だけなされる。
【００２６】
図７は、太陽電気源へのロード（Ｘ軸）の上昇に伴い、ソーラーパネルの出力における電圧が最大出力電圧に向けてどのように下がるかを示している。電化製品は、ソーラーパネル８０５から電源を引き込むため、図７に示す電圧は減少する。図７の例においては、電化製品８７３の電源が入ると、コントローラー８１３は、電化製品８７３からロードを受けて、ソーラーパネル８０５から電流を引き出し、これにより、電化製品８７３が満たされるか電圧が５５Vに減少するまで、ソーラーパネル８０５の出力電圧が下がる。図中の点線（左部分）は、電化製品８７３が電源を引き出すことができるソーラーパネルの出力幅を示している。例えば、電化製品８７３がソーラーパネル８０５の出力の２アンプのみを必要としている場合、２アンプのみ下がる。ソーラーパネル８０５が１５アンプ上昇できるときには（強い日照条件のため）、電源が付いている電化製品８７３は、ソーラーパネル８０５による利用可能な電源を使いきることがなく、ソーラーパネル８０５の電圧出力は下がるが（図７のグラフの右に移動）、最大電源出力電圧（この例において好ましくは約５４ボルト）を上回って残る。
【００２７】
ここで、ソーラーパネル８０５から実際の電圧出力以下に設定したターゲットを有する他の並列接続コントローラーは、実際の電圧出力が設定した値に下がるまで、ソーラーパネル８０５からさらに電源を取り出す。この例において、電化製品８７２のスイッチが入り、ソーラーパネル８０５の出力が５４．５Ｖより上に維持される範囲内でのみ、コントローラー８１２は電源を下げる。さらに、最高に優先づけられた電化製品８７１のスイッチが入り、ソーラーパネル８０５の出力が５４．０Ｖより上に維持される範囲内でのみ、コントローラー８１１は電源を下げる。グラフに見られるように、電化製品８７２が電力を受け取ることができる時、点線と破線はともに出力電圧の範囲を示す。電化製品８７１が電源を受け取ることができる時、点線、破線及び単線すべてはともに出力電圧の範囲を示す。
【００２８】
この例において、最高の優先順位は、電化製品８７１のスイッチが入り、ソーラーパネル８０５の出力電圧が５４．０Ｖより上に維持される範囲に限り電源が引き出されるコントローラー８１１に流れることである。操作中、電圧の設定値は利用できる太陽電気の電力量を最適化するために電化製品の優先順位を変化するよう調整できる。
【００２９】
太陽電気の出力が低い（低日照条件）では、少ない電力量を利用でき、電化製品から引き出される少ない電力が速やかにソーラーパネル８０５出力を低電圧に下げる。たとえば、低日照条件の間は、ソーラーパネル８０５の出力は５４．５Ｖ以下のロードに容易に下がる。日光が上昇するにつれて、ソーラーパネル８０５の電圧出力は上昇し、電圧が５４．５Ｖを超えたら、電化製品８７２へ電力が供給される。好ましくは、太陽光発電中、電圧が５４Ｖを下回った気に電力の取り込みを減少又は停止するようすべてのコントローラーが設定されているので、ソーラーパネル８０５の出力がその最適な出力電源以下に下がらない。
【００３０】
好ましい態様において、図２のコントローラー２はソーラーパネルからＶｉｎを感知するために用いられ、ＭＯＳＦＥＴは、Ｖｉｎが５４、５４．５、５５などの設定値以上を維持する場合にのみ電力を送るよう制御される。
【００３１】
他の態様において、詳細には示していないが、さらに上記を組み合わせることができる。たとえば、２以上のソーラーパネル群は、一の電化製品を取り扱う一つのコントローラーへ送りこむことができ、２以上のコントローラーは共通の電化製品へ電力供給することができる。後者の場合における電化製品への電力制御は、電力又は電圧に比例するエラーフィードバック制御シグナルにより、又は実際に電化製品に用いられる電力により達成することができる。
【００３２】
農園／菜園の電化製品
好ましくは、太陽電気で駆動する電動農業用具を提供する態様を提供する。ある態様において、当該農業用具は、高い日照条件の間、主として作動し、低い日照量に応じてより遅くなるか又は電源を切るモーターを有している。
【００３３】
耕運機
電気耕運機は、驚くほどよい耕運性と操縦性を提供する構成がされていた。ギア／歯が付属した２つの電気耕運モーターは、共に横軸上に並んで連結されている。一つずつ分離して作動させることにより、電子ステアリングが実現される。ある態様において、二つの電力レベルは、二つのモーター各々に利用でき、耕す必要に応じてスイッチが入る。代わりに、左に進むときは、例えば左のモーター部位の電力が約５０％下がり（好ましくは３０％から７５％の電力）、右に進むときは右のモーター部位の電力が代わりに下がる。
【００３４】
一つの問題としては、耕運機が容易に揺れたり方向変換してしまうことである。この問題を緩和するために、すぐに釣り合いを取るために二つのモーター部位の一方又は他方の電力をコントロールする一以上のセンサーを利用する。ある態様においては、各々のモーターから流れる電流を感知し、まっすぐ進むように両側のバランスをとる。一つのモーターが高い電流パルス（例えば大きな石にぶつかることによる）を示した場合には、他方に流れていた電流は一瞬補うために変更され、耕運機をまっすぐの道筋に保持することを助ける。他の態様においては、電気コンパスが地面の磁場を感知し、まっすぐの道筋に設定するために利用される。耕運機を通常感知される方向からそらす場合には、電力は一方又は他方を補うために調整される。例えば耕運機の道を正確に北へ取る場合、センサーは西の方向へ変化させる姿勢を指図し、このように脱線が感知されると、右側のモーターに対する電力の制御低減が選択された状態にする。他の態様において、傾斜センサーを介して感知する。他の態様において、直線からの逸脱を感知するために加速度計が用いられる。他の態様において、脱線を感知するために車輪の回転をモニターする。
【００３５】
実際の作動例は、図８に示すように、二つの100W Sun Joe耕運機部品を並べて接続して、独立に制御される。電気耕運機１００は、二セットの歯１１０を有し、各セットはモーター１２０に接続されている。当該耕運機は二つの車輪１３０と電気コントローラー１４０を有している。驚くべきことに、良好なステアリングは、一つのモーター又は必要に応じて他に対し、約２０％から８０％、好ましくは３５％から６０％（しかし電源を切らない）の電力を低下することにより得られることが見出された。例えば、左のモーターへの電力を低減することにより、容易に左折することができる。
【００３６】
耕す深さの制御は重要である。豊富な実験の後、驚くべきことに、引き棒（図８における項目１６０）は、単一の引き棒よりよく作用し、車軸の後ろに位置されるべきことが明らかになった。電化製品を屋外や菜園に運ぶときには、引き棒の位置を上げるか地面上を軽く引く位置にする。中央の小さい車輪又は重複する車輪はこれを助けることができる。耕す目に電化製品を地面上に配置する場合、車輪を少なくとも途中に配置し、好ましくは完全に地面から離す。これは手動で又は自動に行うことができる。好ましくは、水平な棒など耕す深さのコントローラーは、車輪より低い位置に棒がくるように棒を下げて調節するなどの方法で、車輪の後ろに移動可能に配置され、地面に歯を一層掘り進める。
【００３７】
菜園又は農園への電力分配
この態様において、x,y,z可動性のポールを柱の上に乗せ、畑に電気を分配するために用いられる。図９は、ポール１１１０を、そのトップに付加された半分の車輪のホルダー１１２０と共に示す。ホルダー１１２０は回転でき、回転する車輪又は車軸１１３０の保持もでき、これらは上下に振動でき、危険なワイヤー１１５０からワイヤーホルダー１１４０へ付加することができる。電線は、電気耕運機１１７０などの電化製品の入力電源ポスト１１６０へ引き込む。入力電源ポスト１１６０の頭頂部は、好ましくは少なくとも地上２メートル以上である。この設備は、図中の１１８０として示されるように、古い自転車の前端部（フォーク、ステアリングメカニズム）を用いて構成される。
【００３８】
対抗重量１１８０は、ワイヤーホルダー１１４０とワイヤー１１５０、さらにワイヤー１１５０の端にわずかな振動を与えることによる追加の重量（目的の設備にかみ合うワイヤーの端を測定することにより、好ましくは５ポンド未満、より好ましくは１ポンド未満、さらに好ましくは0.5ポンド未満）を相殺するのに十分な重量が利用される。これによりワイヤーは常に地面から離れた状態を維持できる。好ましくは、ワイヤー１１５０は、ほぼ（２５％以内、より好ましくは１０％以内）ワイヤーホルダー１１４０の距離にポール１１１０の高さを加えた高さを有している。これによりワイヤーは、ほぼ垂直にポールから離れているだけでなく、ポールの隣に位置する接続された設備にも電気を供給できる。
【００３９】
地上のワイヤーを最小化するために回転する垂直可動設備ポール
ある態様において、図１０に示されるように、回転するワイヤーは、水平なポール１１６１を介して、動く設備１１７０の垂直なポール１１６０の登頂に付加される。水平なポール１１６１は、好ましくは一方の短い方の端に対抗重量１１６２を有し、自在軸受けコネクター１１６３を介して、回転できるように電気的に接続されている。コネクター１１６３は好ましくは、Mercotac（登録商標）Model 230である。ワイヤー１１５０は、地上に延長コードで接続されていても良く、例えば、図に示されるようにポール１１１０上のワイヤーへ接続される。ポール１１１０は、利用される場合には、好ましくは、設備１１７０が離れたときに必要に応じてワイヤーを格納可能に引き出す、ワイヤー引出メカニズムを含み、ワイヤー１１５０を引っ張り、ワイヤーがゆるんだときには格納する。
【符号の説明】
【００４０】
１００  電気耕運機
１１０  歯
１２０  モーター
１３０  車輪
１４０  電気コントローラー
１６０  品目
５１０  冷凍チャンバー
５２０  物質
５３０  冷蔵チャンバー
５５０  熱用導管
８０５  ソーラーパネル
８１１、８１２、８１３  コントローラー（コンバーター）
８３０  バッテリー
８５１、８５２、８５３  ソーラーパネル群
８５４、８５５、８５６  コントローラー
８５７、８７１、８７２、８７３  電化製品
１１１０  ポール
１１２０  ホルダー
１１３０  車軸
１１４０  ワイヤーホルダー
１１５０  ワイヤー
１１６１  水平なポール
１１６２  対抗重量
１１６３  自在軸受けコネクター
１１７０  設備
１１８０  対抗重量
【図１】
2013242866.tif 000003
【図２】
2013242866.tif 000004
【図３】
2013242866.tif 000005
【図４】
2013242866.tif 000006
【図５】
2013242866.tif 000007
【図６】
2013242866.tif 000008
【図７】
2013242866.tif 000009
【図８】
2013242866.tif 000010
【図９】
2013242866.tif 000011
【図１０】
2013242866.tif 000012