家庭用自家発電システム
【課題】太陽光発電システムにより充電されバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの不使用時に、これを電源として直流発電機を駆動させて発電し、補助バッテリーに充電する。
【解決手段】太陽光発電システム１により充電されバッテリーを電源バッテリー２とし、該電源バッテリー２の出力端側に変圧機能付きインバータ３を接続すると共に、該インバータ３に接続された駆動モータ４の回転軸５につめ６を備えたラチェット７が固定されると共に、該回転軸５に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を備えた円板形状のフリーホイール９が遊挿され、前記ラチェット７を回転させることにより前記フリーホイール９を回転させ、該フリーホイール９の回転により伝達体１０を介して直流発電機１１を駆動させて、該直流発電機１１の出力端側に接続された補助バッテリー１２に充電する。
【解決手段】太陽光発電システム１により充電されバッテリーを電源バッテリー２とし、該電源バッテリー２の出力端側に変圧機能付きインバータ３を接続すると共に、該インバータ３に接続された駆動モータ４の回転軸５につめ６を備えたラチェット７が固定されると共に、該回転軸５に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を備えた円板形状のフリーホイール９が遊挿され、前記ラチェット７を回転させることにより前記フリーホイール９を回転させ、該フリーホイール９の回転により伝達体１０を介して直流発電機１１を駆動させて、該直流発電機１１の出力端側に接続された補助バッテリー１２に充電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源とする家庭用自家発電システムであって、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの不使用時（家庭用電源として使用していない時）に、これを電源として直流発電機を駆動させて発電し、補助バッテリーに充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリーおよび補助バッテリーの２つのバッテリーを家庭用電源として使用することが可能となり、商用電源の使用量を減らすことができる家庭用自家発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、化石燃料資源の枯渇や、排出された二酸化炭素による地球温暖化といった問題に対処するために、自然エネルギーの有効利用が求められている。このような利用可能な自然エネルギーとして、太陽光、風力、水力、地熱が挙げられる。前記のような自然エネルギーは、日変動や、月変動が激しいために、変換エネルギーの供給量をコントロールすることが困難である。このために、これら自然エネルギーを、電気エネルギーに変換した後にバッテリーに蓄積し、このバッテリーから放電した電力を消費する利用形態が広くとられている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２４３７号公報
【特許文献２】特開平５−１４６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような自然エネルギーを利用することは、付随的にバッテリーを使用することとなる。しかし、一般的なバッテリーは、エネルギー密度（単位容量当り取り出すことができる電気量）が大きくない。また、一般に、エネルギー密度の大きなバッテリーは、レアメタルと呼ばれる希少資源を使用するためにコストが高くつく。このために、自然エネルギーにより、化石燃料エネルギーを代替させようとした場合、充分なバッテリー容量を確保することが困難である。
【０００５】
本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、一般家庭で使用されている太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとして、直流発電機を駆動させて補助バッテリーに充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリーおよび補助バッテリーの２つのバッテリーを家庭用電源として使用することが可能となり、商用電源の使用量を減らすことができる家庭用自家発電システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、太陽光発電システムにより充電されバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの出力端側に変圧機能付きインバータが接続され、且つ該インバータに接続された駆動モータの回転軸につめを備えたラチェットが固定されると共に、該回転軸に、前記ラチェットのつめに係合する歯部を備えた円板形状のフリーホイールが遊挿され、前記ラチェットを回転させることにより前記フリーホイールを回転させ、且つ該フリーホイールの回転を伝達体を介して直流発電機に伝達して該直流発電機を駆動させ、該直流発電機の出力端側に接続された補助バッテリーに充電し、更に前記補助バッテリーの出力端側を変圧機能付きインバータを介して負荷に接続するよう構成することにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記構成とすることにより、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとして、直流発電機を駆動させて補助バッテリーに充電することにより、少なくとも２つのバッテリーを家庭用電源として使用でき、その結果商用電源の使用量を減らすことができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る家庭用自家発電システムの概略説明図である。
【図２】本発明に係る家庭用自家発電システムにおけるラチエット、フリーホイールおよび回転軸の関係を示す要部の断面図である。
【実施例】
【０００９】
本発明家庭用自家発電システムは、太陽光発電システム１により充電されバッテリーを電源バッテリー２とし、該電源バッテリー２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ３を接続すると共に、該インバータ３に接続された駆動モータ４の回転軸５に、複数個のつめ６を備えたラチェット７が固定されると共に、該回転軸５に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を備えたフリーホイール９が遊挿され、前記つめ６をフリーホイール９の歯部８に係合させることにより、前記ラチェット７の回転トルクを該フリーホイール９の回転方向にのみ伝達するよう構成されている。そして、前記フリーホイール９の回転により伝達体１０を介して直流発電機１１を駆動させて、該直流発電機１１の出力端側に接続された補助バッテリー１２に充電し、更に該補助バッテリー１２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ１３を介して、家庭におけるテレビ等の負荷１４に接続するようにして構成されている。
【００１０】
前記駆動モータ４の回転軸５は、支持台（図示略）に回転自在に支持され、太陽光発電システム１により充電された電源バッテリー２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ３に前記駆動モータ４が連結されている。
【００１１】
前記フリーホイール９は、特に限定する必要はないが、好ましくは図２に示すように、
円板状プレート１６の周縁部にフランジ１７を突設すると共に、該フランジ１７の内周面に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を周設したものを使用することが推奨される。
【００１２】
そして、前記回転軸５に遊挿配設されているフリーホイール９は、前記ラチェット７のつめ６に歯部８を係合して回転できるように配設されているので、その運動エネルギーＥは、回転速度ω、慣性モーメントＩとした場合、次式（１）のように示される。また、フリーホイール９が、半径Ｒ、重さＭの円板形状である場合、慣性モーメントＩは、次式（２）のように示される。これにより、前記ラチェット７を介してフリーホイール９の回転速度ωを増幅させることにより、該フリーホイール９にエネルギーを蓄積させることができる。すなわち、フリーホイール９が円板形状で、その半径が大きく、且つ重量がある場合、フリーホイール９の蓄積エネルギーは大となる。本発明においては、フリーホイール９は円板形状のものを採用する。
【００１３】
【数１】
【００１４】
前記フリーホイール９の外周には伝達体１０の一端が係合されていると共に、前記伝達体１０の他端は直流発電機１１の回転軸１５に係合されている。前記伝達体１０は、具体的には、ベルトやチェーンで実現され、前記フリーホイール９で発生した回転トルクを前記直流発電機１１に伝達する。
【００１５】
前記構成より成る本発明においては、太陽光発電システム１により充電された電源バッテリー２の出力パワーが充分であるときは、ラチェット７は、トルクをフリーホイール９に伝達してその回転速度ωを加速させ、その後、前記ラチェット７の回転速度よりも、フリーホイール９の回転速度がその慣性力によって速くなると、前記フリーホイール９の歯部８へのラチェット７のつめ６の係合が解除されて、該フリーホイール９の回転速度がラチェット７の回転速度と一致し、前記歯部８へつめ６が係合するまで、前記ラチェット７とフリーホイール９はそれぞれ独自に回転する。
【００１６】
その結果、前記駆動モータ４への負荷が軽減されると共に、前記電源バッテリー２の電力使用量が低減する。そして、前記回転速度が速くなったフリーホイール９により、交流発電機１１の回転軸１５の回転速度が速くなり、その分補助バッテリー１２への充電速度が速くなる。
【００１７】
一方、前記電源バッテリー２の出力パワーが落ちてくると、回転軸４の回転速度が低下し、これにより該回転軸４に固定されているラチェット７の回転速度が低下すると、前記フリーホイール９の歯部８へのラチェット７のつめ６の係合が解除されるが、該フリーホイール９の回転速度は慣性力によりそのまま相当時間維持され、その間補助バッテリー１２に充電し続けることができる。なお、前記補助バッテリー１２は、１個だけではなく、複数個用いて、それぞれに充電することも可能である。
【００１８】
前記構成とすることにより、一般家庭で使用されている太陽光発電システム１により充電されたバッテリーを電源バッテリー２として、直流発電機１１を駆動させて補助バッテリー１２に充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリー２および補助バッテリー１２の２つのバッテリーを家庭用電源として使用することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１…太陽光発電システム、２…電源バッテリー、３…変圧機能付きインバータ、４…駆動モータ、５…回転軸、６…つめ、７…ラチェット、８…歯部、９…フリーホイール、１０…伝達体、１１…直流発電機、１２…補助バッテリー、１３…変圧機能付きインバータ、１４…負荷、１５…回転軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源とする家庭用自家発電システムであって、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの不使用時（家庭用電源として使用していない時）に、これを電源として直流発電機を駆動させて発電し、補助バッテリーに充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリーおよび補助バッテリーの２つのバッテリーを家庭用電源として使用することが可能となり、商用電源の使用量を減らすことができる家庭用自家発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、化石燃料資源の枯渇や、排出された二酸化炭素による地球温暖化といった問題に対処するために、自然エネルギーの有効利用が求められている。このような利用可能な自然エネルギーとして、太陽光、風力、水力、地熱が挙げられる。前記のような自然エネルギーは、日変動や、月変動が激しいために、変換エネルギーの供給量をコントロールすることが困難である。このために、これら自然エネルギーを、電気エネルギーに変換した後にバッテリーに蓄積し、このバッテリーから放電した電力を消費する利用形態が広くとられている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２４３７号公報
【特許文献２】特開平５−１４６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような自然エネルギーを利用することは、付随的にバッテリーを使用することとなる。しかし、一般的なバッテリーは、エネルギー密度（単位容量当り取り出すことができる電気量）が大きくない。また、一般に、エネルギー密度の大きなバッテリーは、レアメタルと呼ばれる希少資源を使用するためにコストが高くつく。このために、自然エネルギーにより、化石燃料エネルギーを代替させようとした場合、充分なバッテリー容量を確保することが困難である。
【０００５】
本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、一般家庭で使用されている太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとして、直流発電機を駆動させて補助バッテリーに充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリーおよび補助バッテリーの２つのバッテリーを家庭用電源として使用することが可能となり、商用電源の使用量を減らすことができる家庭用自家発電システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、太陽光発電システムにより充電されバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの出力端側に変圧機能付きインバータが接続され、且つ該インバータに接続された駆動モータの回転軸につめを備えたラチェットが固定されると共に、該回転軸に、前記ラチェットのつめに係合する歯部を備えた円板形状のフリーホイールが遊挿され、前記ラチェットを回転させることにより前記フリーホイールを回転させ、且つ該フリーホイールの回転を伝達体を介して直流発電機に伝達して該直流発電機を駆動させ、該直流発電機の出力端側に接続された補助バッテリーに充電し、更に前記補助バッテリーの出力端側を変圧機能付きインバータを介して負荷に接続するよう構成することにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記構成とすることにより、太陽光発電システムにより充電されたバッテリーを電源バッテリーとして、直流発電機を駆動させて補助バッテリーに充電することにより、少なくとも２つのバッテリーを家庭用電源として使用でき、その結果商用電源の使用量を減らすことができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る家庭用自家発電システムの概略説明図である。
【図２】本発明に係る家庭用自家発電システムにおけるラチエット、フリーホイールおよび回転軸の関係を示す要部の断面図である。
【実施例】
【０００９】
本発明家庭用自家発電システムは、太陽光発電システム１により充電されバッテリーを電源バッテリー２とし、該電源バッテリー２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ３を接続すると共に、該インバータ３に接続された駆動モータ４の回転軸５に、複数個のつめ６を備えたラチェット７が固定されると共に、該回転軸５に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を備えたフリーホイール９が遊挿され、前記つめ６をフリーホイール９の歯部８に係合させることにより、前記ラチェット７の回転トルクを該フリーホイール９の回転方向にのみ伝達するよう構成されている。そして、前記フリーホイール９の回転により伝達体１０を介して直流発電機１１を駆動させて、該直流発電機１１の出力端側に接続された補助バッテリー１２に充電し、更に該補助バッテリー１２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ１３を介して、家庭におけるテレビ等の負荷１４に接続するようにして構成されている。
【００１０】
前記駆動モータ４の回転軸５は、支持台（図示略）に回転自在に支持され、太陽光発電システム１により充電された電源バッテリー２の出力端側に接続された変圧機能付きインバータ３に前記駆動モータ４が連結されている。
【００１１】
前記フリーホイール９は、特に限定する必要はないが、好ましくは図２に示すように、
円板状プレート１６の周縁部にフランジ１７を突設すると共に、該フランジ１７の内周面に、前記ラチェット７のつめ６に係合する歯部８を周設したものを使用することが推奨される。
【００１２】
そして、前記回転軸５に遊挿配設されているフリーホイール９は、前記ラチェット７のつめ６に歯部８を係合して回転できるように配設されているので、その運動エネルギーＥは、回転速度ω、慣性モーメントＩとした場合、次式（１）のように示される。また、フリーホイール９が、半径Ｒ、重さＭの円板形状である場合、慣性モーメントＩは、次式（２）のように示される。これにより、前記ラチェット７を介してフリーホイール９の回転速度ωを増幅させることにより、該フリーホイール９にエネルギーを蓄積させることができる。すなわち、フリーホイール９が円板形状で、その半径が大きく、且つ重量がある場合、フリーホイール９の蓄積エネルギーは大となる。本発明においては、フリーホイール９は円板形状のものを採用する。
【００１３】
【数１】
【００１４】
前記フリーホイール９の外周には伝達体１０の一端が係合されていると共に、前記伝達体１０の他端は直流発電機１１の回転軸１５に係合されている。前記伝達体１０は、具体的には、ベルトやチェーンで実現され、前記フリーホイール９で発生した回転トルクを前記直流発電機１１に伝達する。
【００１５】
前記構成より成る本発明においては、太陽光発電システム１により充電された電源バッテリー２の出力パワーが充分であるときは、ラチェット７は、トルクをフリーホイール９に伝達してその回転速度ωを加速させ、その後、前記ラチェット７の回転速度よりも、フリーホイール９の回転速度がその慣性力によって速くなると、前記フリーホイール９の歯部８へのラチェット７のつめ６の係合が解除されて、該フリーホイール９の回転速度がラチェット７の回転速度と一致し、前記歯部８へつめ６が係合するまで、前記ラチェット７とフリーホイール９はそれぞれ独自に回転する。
【００１６】
その結果、前記駆動モータ４への負荷が軽減されると共に、前記電源バッテリー２の電力使用量が低減する。そして、前記回転速度が速くなったフリーホイール９により、交流発電機１１の回転軸１５の回転速度が速くなり、その分補助バッテリー１２への充電速度が速くなる。
【００１７】
一方、前記電源バッテリー２の出力パワーが落ちてくると、回転軸４の回転速度が低下し、これにより該回転軸４に固定されているラチェット７の回転速度が低下すると、前記フリーホイール９の歯部８へのラチェット７のつめ６の係合が解除されるが、該フリーホイール９の回転速度は慣性力によりそのまま相当時間維持され、その間補助バッテリー１２に充電し続けることができる。なお、前記補助バッテリー１２は、１個だけではなく、複数個用いて、それぞれに充電することも可能である。
【００１８】
前記構成とすることにより、一般家庭で使用されている太陽光発電システム１により充電されたバッテリーを電源バッテリー２として、直流発電機１１を駆動させて補助バッテリー１２に充電することにより、少なくとも、前記電源バッテリー２および補助バッテリー１２の２つのバッテリーを家庭用電源として使用することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１…太陽光発電システム、２…電源バッテリー、３…変圧機能付きインバータ、４…駆動モータ、５…回転軸、６…つめ、７…ラチェット、８…歯部、９…フリーホイール、１０…伝達体、１１…直流発電機、１２…補助バッテリー、１３…変圧機能付きインバータ、１４…負荷、１５…回転軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムにより充電されバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの出力端側に変圧機能付きインバータが接続され、且つ該インバータに接続された駆動モータの回転軸につめを備えたラチェットが固定されると共に、該回転軸に、前記ラチェットのつめに係合する歯部を備えた円板形状のフリーホイールが遊挿され、前記ラチェットを回転させることにより前記フリーホイールを回転させ、且つ該フリーホイールの回転を伝達体を介して直流発電機に伝達して該直流発電機を駆動させ、該直流発電機の出力端側に接続された補助バッテリーに充電し、更に前記補助バッテリーの出力端側を変圧機能付きインバータを介して負荷に接続するようにしたことを特徴とする家庭用自家発電システム。
【請求項１】
太陽光発電システムにより充電されバッテリーを電源バッテリーとし、該電源バッテリーの出力端側に変圧機能付きインバータが接続され、且つ該インバータに接続された駆動モータの回転軸につめを備えたラチェットが固定されると共に、該回転軸に、前記ラチェットのつめに係合する歯部を備えた円板形状のフリーホイールが遊挿され、前記ラチェットを回転させることにより前記フリーホイールを回転させ、且つ該フリーホイールの回転を伝達体を介して直流発電機に伝達して該直流発電機を駆動させ、該直流発電機の出力端側に接続された補助バッテリーに充電し、更に前記補助バッテリーの出力端側を変圧機能付きインバータを介して負荷に接続するようにしたことを特徴とする家庭用自家発電システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−８５４２８（Ｐ２０１３−８５４２８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５２５０（Ｐ２０１１−２２５２５０）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（５００５０８８３３）サンム株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（５００５０８８３３）サンム株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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