説明

バッテリー付集光型太陽発電装置

【課題】小型で安価なバッテリー付集光型太陽発電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】安価なレンズと焦点位置を検出移動可能な太陽光パネル付自走式充電ロボットとから成り、太陽光パネル付自走式充電ロボットは充電が無くなると焦点位置に移動して充電し、終了すると移動して所定の家電に電力を供給あるいは待機するプログラムが組み込まれており、複数の安価な自走式充電ロボットが順番待ちして次々と充電し、家電に移動電力を供給する構成となっていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽光を集める集光レンズと、集光レンズの焦点近傍に配置される太陽電池セルと充電器を備えたバッテリー付集光型太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、多くの用途に太陽電池が利用されている。比較的大電力の発電も実用化され、各地で本自然エネルギーが有用であることが実証されている。このように、太陽電池を利用して大電力発電システムを構成する場合、太陽電池セルにおける光電力変換効率を上昇すると共に、太陽電池セルに対する入射光量を増加させる試みがなされている。そこで、集光型太陽電池装置が提案されておりこれによれば、太陽光をレンズを用いて集光することで、高価な太陽電池セルの使用面積を小さくすることができシステムを低コストにすることができる。
【0003】
すなわち、集光型太陽電池装置は、太陽光を2〜100倍程度に集光して太陽電池セルに照射する。このため、必要な太陽電池セルの面積は1/2〜1/100となり、太陽電池セルのコストは大幅に低減する。但し、このような集光を行うために、大きな集光レンズが必要になり、またこれを支える架台も大きくなる。
【0004】
ここで、太陽の位置が常に一定であれば、集光レンズにより入射光は、一定位置に集光スポットを形成する。そこで、この集光スポットの位置に太陽電池セルを設置することによって、太陽電池セルは、良好な発電が行える。
【0005】
しかし、太陽は時間とともに移動するため、太陽光のレンズへの入射方向は、時々刻々変化する。そこで、入射光と集光レンズの角度関係により、集光スポットが太陽電池セルから離れてしまい、太陽電池セル3の発電量は著しく減少する。
【0006】
このため、太陽電池セルへの十分な入射光量を確保しようとすれば、集光レンズおよび太陽電池セルを太陽に向ける必要がある。
【0007】
そこで、このような太陽を追尾する追尾機構を設けた太陽電池システムも種々知られている。この追尾機構によれば、集光レンズおよび太陽電池セルが太陽の方に向けられる。このため、集光スポットが太陽電池セル上に形成され、常に良好な発電を行うことができる。
【先行技術文献】
【0008】
【特許文献1】 特開2000−000000号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、この装置では、集光レンズおよび太陽電池セルの両方を動かさなければならず、これらを支持する架台も動かすことになる。従って、大型の部品を動かすために、大型の機構が必要になり、コストが上昇する。さらに、追尾機構の駆動エネルギーも大きくなってしまい、システムとしての発電効率が悪くなってしまうという問題点があった。さらに、天候を考慮して余裕を持った発電能力を持たせているため、余分な電力を売電するとか大容量バッテリーを備え付けるなどの必要性があった。
【0010】
本発明は、上記問題点を解決することを課題としてなされたものであり、レンズで太陽光を集光し、小型軽量な太陽光パネル付自走式充電ロボットのみを集光スポット位置に移動させ、複数の自走式充電ロボットの充電を分散させることで装置のコストおよび駆動エネルギーを減少して、効率のよいバッテリー付集光型太陽電池装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、架台に固定され、太陽光を集光する集光レンズと、集光レンズの焦点近傍に配置される太陽電池セルと充電器を備えたバッテリー付集光型太陽電池装置であって、
集光レンズの焦点位置近傍に配置される複数の太陽光パネル付自走式充電ロボットから成ることを特徴とする。
【0012】
前記に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、内部に充電回路と大容量リチュウムバッテリーを有し、自走可能な駆動系と焦点と位置確認用のセンサからなることを特徴とする。
【0013】
前記に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、充電量と位置の検出機能を有し、充電が空の場合に焦点に移動し、十分に充填された後、所定の場所に移動するようなプログラムが組み込まれた自走システムを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
このように、本発明によれば、集光レンズを移動させることなく、焦点位置を検出移動する機能を有する太陽光パネル付自走式充電ロボットを集光スポット位置に応じて移動させるため、装置全体を小型化できる。太陽光パネル付自走式充電ロボットには掃除ロボットを利用し、充電パックには自転車バイク用バッテリーを用いることで非常に安価な太陽光発電システムが提供可能となる。
【0015】
前記に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、内部に充電回路と大容量リチュウムバッテリーを有し、自走可能な駆動系と位置確認用のセンサからなることを特徴とする。
【0016】
前記に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、充電量と位置の検出機能を有し、充電が空の場合、焦点に移動し、十分に充填された後、所定の場所に移動するようなプログラムが組み込まれた自走システムを有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例1】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
【0018】
「第1実施例」図1および図2に第1実施例に係るバッテリー付集光型太陽電池装置の基本構成を示す。ここで、図1は正面図、図2は平面図である。
【0019】
架台6に固定されている集光レンズ1の下方に、太陽光パネル付自走式充電ロボット2が配置されている。
【0020】
このような装置において、通常、集光スポット3が太陽光パネル付自走式充電ロボット2上に位置し、集光された光により、無駄のない発電を行っている。なお、図示を省略したが内部には充電回路と大容量リチュウムバッテリーを有し、自走可能な駆動系と位置確認用のセンサが組み込まれている。
【0021】
時間の経過によって、太陽の位置が変化すると集光スポット13が移動する。この集光スポット3のずれを太陽光パネル付自走式充電ロボットが認識し、追随する。
予め、焦点近傍に誘導信号を発する信号灯を設けておき、自走式充電ロボット2がそれを目指して移動、焦点近傍に近づくと太陽光パネル付自走式充電ロボット2の上部に設けられたセンサで焦点位置を検出し移動する。
【0022】
ここで、例えば、集光レンズ11の直径は1.2m(受光面積 1.1m)であり、快晴時に太陽エネルギー1.1kWが照射される。4倍に集光される位置に太陽光パネル付自走式充電ロボットを配置した場合約φ50cm の太陽光パネルをロボットに付けて置かなければならない。光電変換効率が18%であれば約 200W程度の発電になる。太陽光パネル付自走式充電ロボット1台では200whの発電機として、日照時間を8時間とすると、4台のロボットと組み合わせで集光発電で200wh×8h=1.6kw、待機待ち発電で50wh×7h×4台=1.4kw、合計3kwの発電と、400w×4台=1.6kwの充電として使用できる。
【0023】
本装置1setの製作費は16万円であり、10setで3.7kwh発電と16kwの充電機能を持ったシステムを160万円で製作可能となる。通常のパネル型の発電能力で比較すると1/2のコストである。さらに、充電器の分も考慮すると1/4以下のコストになる。
【0024】
図3は、太陽光パネル付自走式充電ロボットを示す斜視図、図4は図3の太陽光パネル付自走式充電ロボットの底面図、図5はロボットおよび充電器の回路構成を示すブロック図である。
【0025】
太陽光パネル付自走式充電ロボットの筐体2は、中空円盤状を成している。移動手段である車輪13は、前記筐体2の底面に配置されている。この車輪13は、前記筐体10底部の開閉蓋17内部に配置されたモータにより駆動される。
【0026】
リチウムバッテリー9は、前記筐体3内に配置されている。このリチュウムバッテリーは、前記筐体10底部の開閉蓋17内部に配置され脱着可能となっている。12は焦点位置センサで、15は障害物センサである。16は誘導信号を受けるセンサである。
【0027】
操作パネル4は、前記筐体1の側面に設けられている。
【0028】
このような掃除ロボット1において、図4に示すようにCPU21は制御手段の主体をなす。ROM22は、このCPU21が制御するプログラムを格納している。RAM23は、各種のデータが格納されている。I/Oポート24は、操作部11、センサ部25、および前記二次電池9の残存容量を検出する残容量検出部26からの検出信号がそれぞれ入力される。また、前記I/Oポート24は左走行モータ5a、右走行モータ5bを制御するモータ制御部27に制御信号を出力する。
【0029】
充電回路31は、太陽光発電パネルから得られた電気をリチウムイオン二次電池に充電するための回路である。
【0030】
太陽光パネルの外周部には等間隔で4個のセンサ16が配置されており、誘導信号で導かれて集光スポットに近づくと、4個のセンサが集光された太陽光を感知し、4個が同じパワーになる位置を探し、集光スポットに納まる。
【発明の効果】
【0031】
以上説明したように、本発明によれば、集光レンズを移動させることなく、小型軽量な太陽光パネル付自走式充電ロボットを集光スポット位置に応じて移動させる。このため、太陽光パネルの移動手段を小型簡易なものにでき、装置全体を小型軽量安価なものにできる。
【0032】
太陽光パネル付自走式充電ロボットの太陽光パネルの周囲に少なくとも4つの光センサを配置し、この信号により、集光スポットのずれを検出することができ、陽光パネル付自走式充電ロボットを確実に集光スポトに移動することができる。
【0033】
安価なレンズと焦点位置を検出移動可能な太陽光パネル付自走式充電ロボットとから成り、太陽光パネル付自走式充電ロボットは充電が無くなると焦点位置に移動して充電し、終了すると移動して所定の家電に電力を供給あるいは待機するプログラムが組み込まれており、複数の安価な太陽光パネル付自走式充電ロボットが順番待ちして次々と充電し、家電に移動電力を供給する構成となっている。充電待ちにおいても、太陽光の当たる場所では50whの発電と充電ができる。本システムでは組み合わせが自由で、太陽光パネル付自走式充電ロボット1台では200whの発電として、日照時間を8時間とすると、4台のロボットで1.6kwの充電器として使用できる。
【産業上の利用可能性】
【0034】
太陽光パネル付自走式充電ロボットは単独でソーラーバッテリーとしても利用可能であり、野外での照明などの電源としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例の構成を示す正面図である。
【図2】 同実施例の平面図である。
【図3】 同実施例の太陽光パネル付自走充電ロボットの構成を示す斜視図である。
【図4】 同実施例の底面図である。
【図5】 同実施例の制御のための構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 集光レンズ、2 太陽光パネル付自走充電ロボット、3 集光スポット、4 太陽光、5 誘導塔、6 架台、9 バッテリー、12 集光スポットセンサ、13 車輪、15 障害物センサ、16 誘導信号センサ、

【特許請求の範囲】
【請求項1】
架台に固定され太陽光を集光する集光レンズと、集光レンズの焦点位置近傍に配置される複数の太陽光パネル付自走式充電ロボットから成ることを特徴とする集光型太陽電池。
【請求項2】
請求項1に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、内部に充電回路と大容量リチュウムバッテリーを有し、自走可能な駆動系と位置確認用のセンサからなることを特徴とする。
【請求項3】
請求項2に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、太陽光パネルにより充電された量と位置の検出機能を有し、充電が空の場合に焦点に移動し、十分に充填された後、所定の場所に移動するようなプログラムが組み込まれた自走システムを有することを特徴とする。
【請求項4】
請求項3に記載の太陽光パネル付自走式充電ロボットは、インバーター等の出力回路と出力端子を有し、電力供給が必要な家電まで移動し電力供給することを特徴とする。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−9575(P2013−9575A)
【公開日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−153308(P2011−153308)
【出願日】平成23年6月24日(2011.6.24)
【出願人】(593183366)フルウチ化学株式会社 (13)
【Fターム(参考)】