JP6152553B2

JP6152553B2 - 太陽光自家発電システム及び太陽光自家発電方法

Info

Publication number: JP6152553B2
Application number: JP2016089113A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　弘幸; 弘幸佐藤
Original assignee: 株式会社北海道パレットリサイクルシステム; 道興建設株式会社
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: JP2016208834A

Description

本発明は、太陽光自家発電システム及び太陽光自家発電方法に関する。

近年、太陽光に代表される“再生可能エネルギー”が注目されており、わが国でも太陽光発電を利用した住宅、施設、工場等が多数作られるようになった。

太陽光発電に関しては、送電系統に接続せずに独自に発電を行う、オフグリッド方式の発電システムが普及しつつある。

オフグリッド方式を実現するための、太陽光発電を利用した自家発電システムが提案されている。

特許文献１には、太陽光発電装置と、夜間電力を蓄電し、該太陽光発電装置の電気供給不足を補う蓄電デバイスと、内燃機関による自家発電装置とを備えた自立型発電システムからなり、前記蓄電デバイスが、電解液に非イオン性分散剤を含有し、１秒間に４０００〜７０００回の電圧振幅±２〜±５Ｖの微弱パルス電流を印加する硫酸鉛皮膜除去装置を組み込んだ鉛蓄電池である、夜間電力併用型太陽光自家発電システムが開示されており、太陽光発電装置が、ソーラーパネル及びチャージコントローラからなる形態が記載されている。

特開２０１３−３１２４６号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、蓄電デバイスの蓄電量が所定の基準量に達すると、それ以上の電力を蓄電することができないため、発電量が蓄電量を上回る場合、太陽光発電装置が供給するエネルギーのすべてを利用するのが困難である点で課題を残していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電により供給されたエネルギーを効率良く利用することのできる太陽光自家発電システム及び太陽光自家発電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る太陽光自家発電システムは、
太陽光発電手段と、
前記太陽光発電手段から電力の供給を受けて、前記太陽光発電手段が発電した電力を蓄電池とインバータとに供給するチャージコントローラと、
前記インバータを介して、前記チャージコントローラから電力の供給を受けて動作する電気機器と、
高温面と低温面とを備え、当該高温面が前記チャージコントローラの放熱部及び前記インバータの放熱部に熱的に接合された熱電変換素子であって、発電した電力を前記チャージコントローラに供給する前記熱電変換素子と、
前記低温面に熱的に接合された冷却部であって、前記低温面を冷却する冷却部と、
を備える。

前記冷却部は、例えば、水タンクを備える。

本発明の第２の観点に係る太陽光自家発電方法は、
太陽光発電手段、並びに高温面と低温面とを備え、当該高温面がチャージコントローラの放熱部及びインバータの放熱部に熱的に接合された熱電変換素子により発電する工程を含み、
前記太陽光発電手段及び前記熱電変換素子が発電した電力は、前記チャージコントローラを介して蓄電池と前記インバータに供給され、
前記太陽光発電手段及び前記熱電変換素子が発電した電力が前記インバータを介して電気機器に供給されることで、当該電気機器が動作し、
前記低温面に熱的に接合された冷却部が、前記低温面を冷却する、
ことを特徴とする。

前記冷却部は、例えば、水タンクを備える。

本発明によれば、太陽光発電により供給されたエネルギーを効率良く利用することのできる太陽光自家発電システム及び太陽光自家発電方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。本発明の他の実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。本発明の他の実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。本発明の他の実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。本発明の他の実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。本発明の他の実施形態である太陽光自家発電システムを模式的に表したブロック図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００は、太陽光発電パネル（太陽光発電手段）１１０と、太陽光発電パネル１１０に電気的に接続されたチャージコントローラ１２０と、チャージコントローラ１２０に電気的に接続されたインバータ１９０と、チャージコントローラ１２０に電気的に接続された蓄電池１３０と、インバータ１９０に電気的に接続された電気機器１６０と、高温面１４２がチャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２に熱的に接合された熱電変換素子１４０と、熱電変換素子１４０の低温面１４４に熱的に接合された水タンク（冷却部）１５０と、を備える。

本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００は、屋外に設置される仮設ハウス（移動式ハウス）（図示せず）に使用される。太陽光自家発電システム１００を用いることで、外部から電力を供給することなく、太陽光自家発電システム１００により発電される電力のみで、仮設ハウス内で使用する電気機器１６０を作動させることができる。

太陽光発電パネル１１０として、太陽光発電に用いられる公知のパネルを用いることができる。太陽光発電パネル１１０は、太陽光を受けることができるように、仮設ハウスの外側面若しくは周辺、又は仮設ハウスから一定距離離れた場所に設置される。

チャージコントローラ１２０は、図１に示すように、太陽光発電パネル１１０に電気的に接続されており、太陽光発電パネル１１０により発電された電力の供給を受け、蓄電池１３０とインバータ１９０とに電力を供給する役割を果たす。チャージコントローラ１２０として、例えば、ＭＰＰＴ方式のものを用いることができる。なお、蓄電池１３０としては、太陽光発電で通常用いられるものを採用することができ、蓄電池１３０には、ポンプ１５６が電気的に接続されている。チャージコントローラ１２０は、発生した熱を放熱するための放熱部１２２を有し、放熱部１２２には多数の熱伝導部材１２４が熱的に接合されている。熱伝導部材１２４は、チャージコントローラ１２０が発生した熱を、後述する熱電変換素子１４０の高温面１４２に伝える役割を果たす。熱伝導部材１２４の材料としては、熱伝導性の良好な金属（銅、銀、アルミニウム等）、合成ダイヤモンド（人工ダイヤモンド）等を好適に使用することができ、また、熱伝導部材１２４としてヒートパイプを用いてもよい。なお、チャージコントローラ１２０は、熱電変換素子１４０（後述）に電気的に接続されており、初動時には太陽光発電パネル１１０により発電された電力の供給を受けるが、その後は、太陽光発電パネル１１０に加えて熱電変換素子１４０により発電された電力の供給も受ける。

インバータ１９０は、図１に示すように、チャージコントローラ１２０に電気的に接続されており、太陽光発電パネル１１０により発電された電力の供給を受け、直流電流を交流電流に変換し、交流電流に変換された電力を電気機器１６０に供給する役割を果たす。インバータ１９０として、太陽光発電で通常用いられるＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）→ＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ）変換インバータを採用することができる。インバータ１９０は、直流電流を交流電流に変換する過程において発生した熱を放熱するための放熱部１９２を有し、放熱部１９２には多数の熱伝導部材１９４が熱的に接合されている。熱伝導部材１９４は、インバータ１９０が発生した熱を、後述する熱電変換素子１４０の高温面１４２に伝える役割を果たす。熱伝導部材１９４の材料としては、熱伝導性の良好な金属（銅、銀、アルミニウム等）、合成ダイヤモンド（人工ダイヤモンド）等を好適に使用することができ、また、熱伝導部材１９４としてヒートパイプを用いてもよい。なお、インバータ１９０は、チャージコントローラ１２０を介して、初動時には太陽光発電パネル１１０により発電された電力の供給を受けるが、その後は、太陽光発電パネル１１０に加えて熱電変換素子１４０により発電された電力の供給も受ける。

電気機器１６０は、仮設ハウスで通常用いられる、電力により動作可能な機器（電灯、電化製品等）である。電気機器１６０は、インバータ１９０を介して、チャージコントローラ１２０から電力の供給を受けて動作する。より具体的には、インバータ１９０は、チャージコントローラ１２０を介して、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０が発電した電力の供給を受けて、直流電流を交流電流に変換し、交流電流に変換された電力を電気機器１６０に供給する。そして、電気機器１６０は、インバータ１９０によって交流電流に変換された電力で動作する。

チャージコントローラ１２０によって、電気機器１６０及び蓄電池１３０への電力の供給を制御することができる。より具体的には、チャージコントローラ１２０は、電気機器１６０による消費電力が太陽光発電パネル１１０の発電電力より小さい場合、蓄電池１３０に充電を行う。一方、電気機器１６０による消費電力が太陽光発電パネル１１０の発電電力より大きい場合には、消費電力の不足分を蓄電池１３０から供給する。蓄電池１３０の蓄電電力量が所定の基準量に達すると、それ以上の電力を蓄電することができないため、熱エネルギーとして、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２から熱が放出される。

熱電変換素子１４０は、ｐ型熱電材料とｎ型熱電材料とを組み合わせた素子である（スピンゼーベック熱電変換素子、フレキシブル熱電変換素子等を含む）。図１に示すように、熱電変換素子１４０は、高温面１４２と低温面１４４とを備えており、高温面１４２と低温面１４４との温度差によって発電する素子である。なお、熱電変換素子１４０の高温面１４２と低温面１４４との温度差が大きいほど、発電効率が向上する。高温面１４２は、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２に熱的に接合されており、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０が発生した熱によって加熱されて、高温面１４２の温度が上げられる。一方、低温面１４４は、後述するように、水タンク１５０に接続された第一の管１５２及び第二の管１５４に熱的に接合されており、第一の管１５２内を流れる水によって冷却されて、低温面１４４の温度が下げられる。熱電変換素子１４０は、チャージコントローラ１２０に電気的に接続されており、発電した電力をチャージコントローラ１２０に供給する。

水タンク１５０は、図１に示すように、第一の管１５２及び第二の管１５４を介して、熱電変換素子１４０の低温面１４４に熱的に接合されており、低温面１４４を冷却する役割を果たす。水タンク１５０には、一定量の水が入っている。第一の管１５２内及び第二の管１５４内には、水が循環している。第一の管１５２は、熱電変換素子１４０の低温面１４４に熱的に接合するとともに、水タンク１５０の下部に接続されており、第一の管１５２内の水は、ポンプ１５６によって水タンク１５０の下部から低温面１４４近傍の領域へと汲み上げられる。なお、ポンプ１５６は、前述の通り、蓄電池１３０に電気的に接続されており、初動時には、蓄電池１３０にあらかじめ帯電しておいた電力によって動作し、その後は、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０が発電した電力がチャージコントローラ１２０を介して蓄電池１３０に供給され、その電力の供給を受けて動作する。第二の管１５４は、低温面１４４に熱的に接合するとともに、水タンク１５０の上部に接続されており、第二の管１５４内の水は、低温面１４４近傍の領域から水タンク１５０の上部へと流れていく。

水タンク１５０は、第一の管１５２及び第二の管１５４を介して熱電変換素子１４０の低温面１４４を冷却する。より具体的には、第一の管１５２及び第二の管１５４内に水が流れており、図１の矢印で示す方向に水が循環している。第一の管１５２内を流れる水は、低温面１４４近傍の領域に到達し、低温面１４４を冷却する。低温面１４４を冷却した水は、温度が高くなった状態で第二の管１５４内に流れていく。第二の管１５４内を流れる水は、水タンク１５０の上部から水タンク１５０内に入っていく。水タンク１５０には、前述の通り、水が入っており、水タンク１５０の下部から第一の管１５２内に流れる水の温度は、第二の管１５４内を流れる水の温度より低くなっている。第一の管１５２内を流れる低温の水は、低温面１４４近傍の領域に到達し、低温面１４４を冷却する。このように、第一の管１５２、第二の管１５４及び水タンク１５０内で水を循環させることで、低温の水によって効率良く熱電変換素子１４０の低温面１４４を冷却することができる。水タンク１５０によって低温面１４４が効率的に冷却されることで、熱電変換素子１４０の高温面１４２と低温面１４４との温度差が大きくなり、発電効率が向上する。

なお、本実施形態において、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０によって発電される電力は直流電力であり、チャージコントローラ１２０を介して蓄電池１３０に直流電力で入力され、蓄電池１３０から直流電力で出力される。ポンプ１５６は、蓄電池１３０からの直流電力で動作する。インバータ１９０は、チャージコントローラ１２０から直流電力の入力を受けて、直流電流を交流電流に変換し、電気機器１６０は、インバータ１９０によって交流電流に変換された電力で動作する。

本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００の動作について説明する。太陽光発電パネル１１０が太陽光を受けて発電し、チャージコントローラ１２０を介して、インバータ１９０に電力を供給するとともに、蓄電池１３０に充電を行う。電気機器１６０は、インバータ１９０を介して電力の供給を受けて、動作する。チャージコントローラ１２０は、電気機器１６０による消費電力が太陽光発電パネル１１０の発電電力より小さい場合、蓄電池１３０に充電を行い、電気機器１６０による消費電力が太陽光発電パネル１１０の発電電力より大きい場合には、消費電力の不足分を蓄電池１３０から供給する。蓄電池１３０の蓄電電力量が許容範囲を超えると、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２から熱が放出される。また、インバータ１９０は、チャージコントローラ１２０を介して、太陽光発電パネル１１０により発電された電力の供給を受け、直流電流を交流電流に変換し、交流電流に変換された電力を電気機器１６０に供給する。直流電流を交流電流に変換する過程において、インバータ１９０の放熱部１９２から熱が放出される。チャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２から放出された熱により、熱電変換素子１４０の高温面１４２の温度が上昇する。ポンプ１５６は、蓄電池１３０から電力の供給を受けて、第一の管１５２内の水を水タンク１５０の下部から低温面１４４近傍の領域へと汲み上げて、低温面１４４を冷却する。低温面１４４を冷却した水は、温度が高くなった状態で第二の管１５４内に流れていく。第二の管１５４内を流れる水は、水タンク１５０の上部から水タンク１５０内に入る。水タンク１５０の下部から出てきた水は、温度が低くなった状態で、第一の管１５２内に入り、熱電変換素子１４０の低温面１４４近傍の領域に到達し、低温面１４４を冷却する。熱電変換素子１４０は、高温面１４２と低温面１４４との温度差によって発電し、チャージコントローラ１２０に電力を供給する。チャージコントローラ１２０は、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０の両方から電力の供給を受けて、継続的に、インバータ１９０を介して電気機器１６０に電力を供給するとともに、蓄電池１３０に充電を行う。

次に、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電方法について説明する。

本発明の実施形態に係る太陽光自家発電方法では、太陽光発電パネル（太陽光発電手段）１１０（前述同様）及び熱電変換素子１４０（前述同様）が発電した電力を、チャージコントローラ１２０（前述同様）を介して蓄電池１３０（前述同様）及びインバータ１９０（前述同様）に供給するとともに、インバータ１９０を介して電気機器１６０（前述同様）に供給することで、外部から電力を供給することなく、当該太陽光自家発電方法により発電される電力のみで、仮設ハウス内で使用する電気機器１６０を作動させることができる。熱電変換素子１４０は、前述同様に、高温面１４２と低温面１４４とを備え、高温面１４２がチャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２に熱的に接合されており、低温面１４４が第一の管１５２及び第二の管１５４を介して水タンク（冷却部）１５０に熱的に接合されている。前述同様に、高温面１４２は、蓄電池１３０の蓄電電力量が所定の基準量に達した場合にチャージコントローラ１２０の放熱部１２２から放出された熱及びインバータ１９０が直流電流を交流電流に変換する過程において放熱部１９２から放出した熱により加熱され、低温面１４４は、第一の管１５２、第二の管１５４及び水タンク１５０内で水を循環させることで冷却され、高温面１４２と低温面１４４との温度差によって発電し、チャージコントローラ１２０に電力を供給する。前述同様に、チャージコントローラ１２０は、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０の両方から電力の供給を受けて、インバータ１９０を介して電気機器１６０に電力を供給するとともに、蓄電池１３０に充電を行う。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００及び太陽光自家発電方法では、外部から電力を供給することなく、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０の発電により、仮設ハウスで用いる電気機器１６０を作動させることができる。このため、電気設備の敷設工事をすることなく、仮設ハウスを低コストかつ短期間で設置することができる。

また、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００及び太陽光自家発電方法では、蓄電池１３０の蓄電電力量が許容範囲を超えた場合にチャージコントローラ１２０から放出される熱エネルギー及びインバータ１９０が直流電流を交流電流に変換する過程で放出する熱エネルギーを、電気エネルギーとして利用することができる。従来の太陽光自家発電システムでは、太陽光発電により供給されたエネルギーの一部が、チャージコントローラ及びインバータからの放熱によって無駄になっていたが、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００及び太陽光自家発電方法では、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０からの放熱を熱電変換素子１４０の高温面１４２の加熱に利用するため、太陽光発電により供給されたエネルギーを無駄にすることなく、効率良く利用することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る太陽光自家発電システム１００及び太陽光自家発電方法では、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０の両方から電力の供給が可能となるため、仮設ハウスにおいて使用する充分な電力量を確保することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、本実施形態においては、図１に示したように、冷却部として水タンク１５０を備える形態について説明したが、熱電変換素子１４０の低温面１４４を充分に冷却できる機構であれば、水タンク１５０に限らず適宜採用可能であり、例えば、図２に示すように、冷却部がラジエータ１７０を備えている太陽光自家発電システム２００の形態であってもよい。この場合、ラジエータ１７０内には内管１７２が通っており、内管１７２には第一の管１５２及び第二の管１５４が接続されている。ポンプ１５６は、蓄電池１３０から電力の供給を受けて、第一の管１５２内の水を低温面１４４近傍の領域へと汲み上げて、低温面１４４を冷却する。低温面１４４を冷却した水は、温度が高くなった状態で第二の管１５４を通って内管１７２に流れ込む。内管１７２内を流れる水は、ラジエータ１７０によって冷却され、温度が低くなった状態で第一の管１５２内に流れていく。第一の管１５２内を流れる低温の水は、熱電変換素子１４０の低温面１４４近傍の領域に到達し、低温面１４４を冷却する。このように、第一の管１５２、第二の管１５４及び内管１７２内で水を循環させることで、低温の水によって効率良く熱電変換素子１４０の低温面１４４を冷却することができる。なお、ラジエータ１７０のファン（図示せず）については、チャージコントローラ１２０に電気的に接続させることで、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０が発電した電力により動作させることができる。

また、本実施形態においては、図１に示したように、冷却部として水タンク１５０を備える形態について説明したが、例えば、図３に示すように、冷却部がヒートパイプ１８０を備えている太陽光自家発電システム３００の形態であってもよい。この場合、ヒートパイプ１８０は、一端側に受熱部１８２を、他端側に放熱部１８４を有し、受熱部１８２は熱電変換素子１４０の低温面１４４に熱的に接合されている。ヒートパイプ１８０は、受熱部１８２に熱的に接合された熱電変換素子１４０の低温面１４４から、放熱部１８４側に熱移送することによって、熱電変換素子１４０の低温面１４４を冷却する役割を果たす。なお、ヒートパイプ１８０の放熱部１８４には、図３に示すように、放熱効率を向上させるためのフィン１８６が備えられていてもよい。

また、図４、５に示すように、チャージコントローラ１２０、インバータ１９０及び熱電変換素子１４０を、収容ケース１０５内に収容させた太陽光自家発電システム４００、５００の形態であってもよい。チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０を収容ケース１０５内に収容させることで、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２から放出された熱が、熱電変換素子１４０の高温面１４２に無駄なく伝わり、高温面１４２の温度を効率良く上昇させることができる。なお、収容ケース１０５に２以上の対向する通気口（図示せず）を設けるとともに、収容ケース１０５の内部又は外部に送風ファン（図示せず）を取り付けることで、収容ケース１０５内を通気させるようにしてもよい。また、図４において、冷却部として水タンク１５０の代わりにラジエータ１７０を備える形態であってもよい。

また、図６に示すように、チャージコントローラ１２０、インバータ１９０及び熱電変換素子１４０を、収容ケース１０５内に収容させ、かつ、冷却部が水タンク１５０及びヒートパイプ１８０の両方を備えている太陽光自家発電システム６００の形態であってもよい。前述同様に、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０を収容ケース１０５内に収容させることで、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２から放出された熱が、熱電変換素子１４０の高温面１４２に無駄なく伝わり、高温面１４２の温度を効率良く上昇させることができる。また、冷却部が水タンク１５０及びヒートパイプ１８０の両方を備えていることで、熱電変換素子１４０の低温面１４４をより効率良く冷却することができる。なお、この場合でも、前述同様、収容ケース１０５に２以上の対向する通気口（図示せず）を設けるとともに、収容ケース１０５の内部又は外部に送風ファン（図示せず）を取り付けることで、収容ケース１０５内を通気させるようにしてもよい。また、図６において、冷却部として水タンク１５０の代わりにラジエータ１７０を備える形態であってもよい。

また、本実施形態においては、図１に示したように、水タンク１５０に接続された第二の管１５４を備える形態について説明したが、第二の管１５４内を流れる水の温度は高いため、温水として、例えば、暖房器具、給湯器、融雪機、ロードヒーティング等に二次利用してもよい。また、冬期間、太陽光発電パネル１１０が雪で覆われて発電効率が低下することを防ぐために、第二の管１５４内を流れる温水を太陽光発電パネル１１０の融雪手段に利用してもよい。また、このような二次利用をより効率的にするために、太陽熱を利用した温水器を併用してもよい。また、第二の管１５４にパイプを設け、該パイプに温水タンクを接続することで、第二の管１５４内を流れる温水を、該温水タンクに貯蔵して二次利用してもよい。この場合、温水タンク内の温水を一定温度に制御するために、温水タンクに発熱体ヒーター等の温度調節装置を設けてもよく、また、温水タンクに温水を汲み上げるためのポンプを設けてもよい。これらの温度調節装置及びポンプの電力供給源としては、蓄電池１３０であってもよく、熱電発電素子１４０であってもよい。このような温度調節装置及びポンプを設けることで、蓄電池１３０が満充電となり電気機器１６０の電力利用が無い状態でも、温度調節装置及びポンプが電力を消費し続けるため、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０が作動して熱を発生し、その熱を継続的に温水に利用することができる。なお、図２、４、６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、熱電変換素子１４０の高温面１４２を、チャージコントローラ１２０の放熱部１２２及びインバータ１９０の放熱部１９２に物理的に近接させて設けた形態について説明したが、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０が発生した熱を高温面１４２に伝えることのできる形態であれば適宜採用することができ、例えば、放熱部１２２及び放熱部１９２と高温面１４２とをヒートパイプで接続して、放熱部１２２及び放熱部１９２からの熱を高温面１４２に移送させるようにしてもよく、また、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０内部の発熱部位に高温面１４２が直接的に接触するように、熱電変換素子１４０を設置してもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、蓄電池１３０として、例えば、保水型バッテリーを使用してもよい（二次電池であればよく、リチウムイオン型電池などに限定されない）。この場合、充電過程において発生する水素ガスを抽出し、水素ガスを使用して発電した電力を電気機器１６０に使用することができる。また、発電した電力を蓄電池１３０に蓄電するために、温度差発電機、風力発電機、燃料発電機などを併用してよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、熱電変換素子１４０が発電した電力を、チャージコントローラ１２０を介して電気機器１６０と蓄電池１３０とに供給する形態について説明したが、熱電変換素子１４０から直接、電気機器１６０、ポンプ１５６及び蓄電池１３０に電力を供給できるように、熱電変換素子１４０にこれらを電気的に接続させてもよい。また、チャージコントローラ１２０自体を動作させるのに、熱電変換素子１４０が発電した電力を利用してもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、インバータ１９０を介して太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０が発電した電力を電気機器１６０に供給する形態について説明したが、蓄電池１３０に電気機器１６０を電気的に接続して、電気機器１６０への電力供給を蓄電池１３０からも行えるようにしてもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、インバータ１９０として、ＤＣ→ＡＣインバータを用いた形態について説明したが、例えば、ＤＣ→ＤＣインバータ（例えば、ＤＣ４８Ｖ→１２Ｖ変圧器）を用いてもよく、また、ＤＣ→ＡＣインバータとＤＣ→ＤＣインバータとを併用してもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、太陽光発電パネル１１０及び熱電変換素子１４０が発電した電力を、チャージコントローラ１２０及びインバータ１９０を介して電気機器１６０に供給する形態について説明したが、仮設ハウスに設置されたコンセント（図示せず）をさらに介して電気機器１６０に電力を供給してもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、太陽光自家発電システム１００を仮設ハウスに利用した場合の形態について説明したが、仮設ハウスに限られず、例えば、一般住宅、事業所、倉庫、工場（植物工場を含む）、自動車内等でも利用可能である。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、前述の通り、ｐ型熱電材料とｎ型熱電材料とを組み合わせた熱電変換素子１４０を用いた形態について説明したが、熱電変換素子としては、例えば、鉛・テルル系の素子を用いてもよい。本発明の効果を奏する熱電変換素子であれば、適宜用いることができる。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、１個の熱電変換素子１４０を用いた形態について説明したが、使用電力量に鑑み、熱電変換素子を２個以上用いてもよい。なお、図２−６に示した形態についても同様である。

また、本実施形態においては、図１に示したように、ポンプ１５６を１個設けた形態について説明したが、第一の管１５２及び第二の管１５４内を循環する水の流量に鑑み、ポンプの設置数を２箇所以上にしてもよい。なお、図２、４、６に示した形態についても同様である。

なお、以上述べたような太陽光自家発電システムについての種々の変形及び応用については、太陽光自家発電方法に対しても適用可能である。

１００太陽光自家発電システム
１０５収容ケース
１１０太陽光発電パネル（太陽光発電手段）
１２０チャージコントローラ
１２２放熱部
１２４熱伝導部材
１３０蓄電池
１４０熱電変換素子
１４２高温面
１４４低温面
１５０水タンク（冷却部）
１５２第一の管
１５４第二の管
１５６ポンプ
１６０電気機器
１７０ラジエータ
１７２内管
１８０ヒートパイプ
１８２受熱部
１８４放熱部
１８６フィン
１９０インバータ
１９２放熱部
１９４熱伝導部材
２００太陽光自家発電システム
３００太陽光自家発電システム
４００太陽光自家発電システム
５００太陽光自家発電システム
６００太陽光自家発電システム

Claims

太陽光発電手段と、
前記太陽光発電手段から電力の供給を受けて、前記太陽光発電手段が発電した電力を蓄電池とインバータとに供給するチャージコントローラと、
前記インバータを介して、前記チャージコントローラから電力の供給を受けて動作する電気機器と、
高温面と低温面とを備え、当該高温面が前記チャージコントローラの放熱部及び前記インバータの放熱部に熱的に接合された熱電変換素子であって、発電した電力を前記チャージコントローラに供給する前記熱電変換素子と、
前記低温面に熱的に接合された冷却部であって、前記低温面を冷却する冷却部と、
を備える太陽光自家発電システム。
前記冷却部は、水タンクを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光自家発電システム。
太陽光発電手段、並びに高温面と低温面とを備え、当該高温面がチャージコントローラの放熱部及びインバータの放熱部に熱的に接合された熱電変換素子により発電する工程を含み、
前記太陽光発電手段及び前記熱電変換素子が発電した電力は、前記チャージコントローラを介して蓄電池と前記インバータに供給され、
前記太陽光発電手段及び前記熱電変換素子が発電した電力が前記インバータを介して電気機器に供給されることで、当該電気機器が動作し、
前記低温面に熱的に接合された冷却部が、前記低温面を冷却する、
ことを特徴とする太陽光自家発電方法。
前記冷却部は、水タンクを備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽光自家発電方法。