特開 2023-5635 屋外灯用ソーラー発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023005635

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】屋外灯用ソーラー発電装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/042 20140101AFI20230111BHJP

   H02S 20/10 20140101ALI20230111BHJP

   F21S 8/08 20060101ALI20230111BHJP

   F21S 9/03 20060101ALI20230111BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230111BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 500

H02S20/10 B

F21S8/08 100

F21S9/03

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021107671

(22)【出願日】2021-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】521286536

【氏名又は名称】株式会社エール特許

(71)【出願人】

【識別番号】521098076

【氏名又は名称】坂下 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100122552

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 浩二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100092808

【弁理士】

【氏名又は名称】羽鳥 亘

(74)【代理人】

【識別番号】100140981

【弁理士】

【氏名又は名称】柿原 希望

(72)【発明者】

【氏名】清水 政幸

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151JA13

5F151JA28

(57)【要約】

【課題】ソーラー屋外灯について、降雪の多い地域でも安全で安定した点灯状態を確保可能としながら、既存の屋外灯にも後付けで容易に設けられるようにする。
【解決手段】平板状のソーラーパネルを平面視コ字状に屈曲した形状とされて方形で横向きの３つの発電面１００，１０１，１０２により外周面形状が上下両面と背面のない中空の四角柱状とされたソーラー発電部１０Ａを備えており、ソーラー発電部１０Ａの内側空間には、屋外灯の支柱にソーラー発電部１０Ａを固定するための固定用金具１１を備えており、背面側の開放部分を介して支柱の先端部又は中間部を側方から内部空間に挿入しながら、３つの発電面１００，１０１，１０２が東・南・西を向くようにソーラー発電部１０Ａを固定用金具１１で支柱に固定されて、ソーラー屋外灯の電源手段として使用されるものとした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平板状のソーラーパネルを平面視コ字状に屈曲した形状とされて方形で横向きの３つの発電面により上下両面と背面のない中空の四角柱状とされたソーラー発電部を備えており、前記ソーラー発電部の内側空間には、屋外灯の支柱に前記ソーラー発電部を固定するための固定用金具を備えており、背面側の開放部分を介して前記支柱の先端部又は中間部を側方から前記内部空間に挿入しながら、前記３つの発電面が東・南・西を向くように前記ソーラー発電部が前記固定用金具で前記支柱に固定されて、ソーラー屋外灯の電源手段として使用される、ことを特徴とした屋外灯用ソーラー発電装置。

【請求項2】

前記ソーラー発電部は、前記背面側の開放部分が方形の蓋板で開閉可能又は着脱可能に塞がれていることで全体として四角柱の上下両面側が開放した形状を構成しているとともに、前記内部空間に前記ソーラーパネルで発電した電気を貯める二次電池と充放電コントローラを備えており、前記支柱への着脱時及びメンテナンス時に前記蓋板が開放又は外されることでその内部側が露出する、ことを特徴とする請求項１に記載した屋外灯用ソーラー発電装置。

【請求項3】

前記ソーラー発電部上端側の方形の開放部分には、底面側を前記開放部分に略一致する形状・サイズとされてその外周面形状を所定の傾斜角度で立ち上がった三角形の４面による四角錐状とされたキャップ部材が着脱自在に装着されていることで前記開放部分が閉鎖されている、ことを特徴とする請求項２に記載した屋外灯用ソーラー発電装置。

【請求項4】

前記キャップ部材は、底面側が開放された中空部材からなり、その上端から所定高さまでの範囲を占める外周面四角錐状の部分がそれよりも下側の部分に対し着脱自在な部品としての分離部とされており、該分離部を外すことで前記キャップ部材は上端側と下端側の開放された外周面四角錐台状のものとなり、その上端側の開放部分を介して前記支柱を挿通可能な状態となる、ことを特徴とする請求項３に記載した屋外灯用ソーラー発電装置。

【請求項5】

前記ソーラーパネルで発電した電力を使用して点灯するＬＥＤライトを備えている、ことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載した屋外灯用ソーラー発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、屋外灯用の発電装置に関し、殊に、屋外灯の支柱に付設されて太陽光発電による電力をライトに供給する屋外灯用ソーラー発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、日中にソーラーパネルで発電して蓄電池に貯めた電力を、夜間にライトに供給して点灯させる方式のソーラー屋外灯が広く普及しているが、商用電源を使用せずに自然のエネルギーを利用していることからエコロジーの観点で優れているとともに、災害等で商用電源が使用不能になった場合でも影響を受けないという利点を有している。

【0003】

このようなソーラー屋外灯に使用されるソーラーパネルは、発電効率を確保する目的で支柱の途中や先端において発電面を斜め上向きにした状態で取り付けられるのが通常である。そのため、風を受けるパネルの抵抗が大きく支柱への負荷が過大になりやすいことに加え、降雪の多い地域ではソーラーパネルの上面に雪が積もることで太陽光が遮断されて、充分な発電量を確保しにくくなるという問題がある。また、道路照明用のソーラー屋外灯においては、ソーラーパネルが約４５度に傾斜している関係で、パネルの下端側が道路側に突出して車両の通行に干渉しやすくなるという難点もある。

【0004】

これに対し、例えば特開２００６－２８８０３９号公報の図１に示すソーラー屋外灯のように、長方形のソーラーパネルを縦長の垂直にして支柱の回りを囲むように複数枚配設したものが知られており、ソーラーパネルを垂直に立てて発電面を横向きにしたことにより、風圧による影響を軽減しながら表面に雪が積もることを回避可能としている。

【0005】

しかし、上述のような従来のソーラー屋外灯は、専用のソーラーパネル・ＬＥＤライト・蓄電池・充放電コントローラ等の構成部品を支柱に取り付けたものであるが、災害等による停電時のバックアップ照明として、商用電源を用いる既存の屋外灯にこれらの構成部品を後付けで取り付けて設けることは容易ではない。

【0006】

また、支柱を囲むように配設した複数枚のソーラーパネルで形成される内側空間の上方が開口していることから、降雪時にはその内側空間に雪が侵入して塊を形成しやすいため、内側の配線部分に短絡・漏電等の問題を生じることがあり、且つ、その塊の上に雪が積もるとソーラーパネル上端側で雪塊が軒状に拡大して発電効率を低下させるとともに、その部分の重量が過大となって支柱の耐荷重能力を超えてしまう心配もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６－２８８０３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、ソーラー屋外灯について、降雪の多い地域においても安全で安定した点灯状態を確保可能としながら、既存の屋外灯にも後付けで容易に設けられるようにすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

そこで、本発明は、平板状のソーラーパネルを平面視コ字状に屈曲した形状とされて方形で横向きの３つの発電面により上下両面と背面のない中空の四角柱状とされたソーラー発電部を備えており、そのソーラー発電部の内側空間には、屋外灯の支柱にソーラー発電部を固定するための固定用金具を備えており、背面側の開放部分を介して支柱の先端部又は中間部を側方から前記内部空間に挿入しながら、前記３つの発電面が東・南・西を向くようにソーラー発電部が固定用金具で支柱に固定されて、ソーラー屋外灯の電源手段として使用されることを特徴とするものとした。

【0010】

このように、ソーラーパネルを平面視コ字状に形成してその内側部分に支柱に対する固定用金具を設けたことで、背面側の開放部分を介して屋外灯の支柱を側方から挿入しながら所望する高さ位置に固定可能なものとしたことで、既存の屋外灯であっても、ソーラー電源装置を支柱に後付けで取り付けることが容易なものとなり、且つ、発電面に雪が積もりにくく安全で安定した点灯状態を確保することのできるソーラー屋外灯となる。

【0011】

また、この屋外灯用ソーラー発電装置において、そのソーラー発電部は、その背面側の開放部分が方形の蓋板で開閉可能又は着脱可能に塞がれていることで全体として四角柱の上下両面側が開放した形状を構成しているとともに、その内部空間にソーラーパネルで発電した電気を貯める二次電池と充放電コントローラを備えており、支柱への着脱時及びメンテナンス時にその蓋板が開放又は外されることでその内部側が露出することを特徴としたものとすれば、配線・コネクタ等の電気部品を収装した部分の四方が囲まれたことにより、その部分に短絡・漏電の原因になる雪や雨が侵入しにくくなることに加え、その空間に二次電池と充放電コントローラを備えたことにより、これを支柱に固定するだけでライト部分を除くソーラー屋外灯の殆どが完成するものとなる。

【0012】

この場合、そのソーラー発電部上端側の方形の開放部分には、底面側を開放部分に略一致する形状・サイズとされてその外周面形状を所定の傾斜角度で立ち上がった三角形の４面による四角錐状とされたキャップ部材が着脱自在に装着されていることで、前記開放部分が閉鎖されていることを特徴としたものとすれば、そのキャップ部材の存在によりソーラー発電部の上端側からその内部空間に雪や雨が侵入しなくなることに加え、傾斜した四角錐形状の外周面により、その上に雪が積もりにくいものとしている。

【0013】

さらに、このキャップ部材を備えた屋外灯用ソーラー発電装置において、そのキャップ部材は、底面側が開放された中空部材からなり、その上端から所定高さまでの範囲を占める外周面四角錐状の部分がそれよりも下側の部分に対し着脱自在な部品としての分離部とされており、この分離部を外すことでキャップ部材は上端側と下端側の開放された外周面四角錐台状のものとなってその上端側の開放部分を介して支柱を挿通可能な状態となる、ことを特徴としたものとすれば、キャップ部材を装着した状態において、支柱の先端側だけではなく中間部分にも屋外灯用ソーラー発電装置を装着することが可能となる。

【0014】

さらにまた、上述した屋外灯用ソーラー発電装置は、ソーラーパネルで発電した電力を使用して点灯するＬＥＤライトを備えている、ことを特徴としたものとすれば、ライトのない支柱や既存の屋外灯に後付けで配設するだけで、ソーラー屋外灯や非常時用のパックアップ照明を容易に設けることができる。

【発明の効果】

【0015】

ソーラーパネルを平面視コ字状に形成して内部に支柱に対する固定用金具を設けた本発明によると、降雪の多い地域においてもソーラー屋外灯の安全で安定した点灯状態を確保可能になるとともに、既存の屋外灯にも後付けで容易に配設できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（Ａ）は本発明における実施の形態の屋外灯用ソーラー発電装置の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の屋外灯用ソーラー発電装置の平面図である。

【図2】図１の屋外灯用ソーラー発電装置の斜視図である。

【図3】（Ａ）は図１の屋外灯用ソーラー発電装置を支柱の先端側に装着した状態の斜視図、（Ｂ）は図１の屋外灯用ソーラー発電装置とＬＥＤライトを既存の屋外灯に装着してソーラー屋外灯を追加した状態の側面図である。

【図4】（Ａ）は図１の屋外灯用ソーラー発電装置の変形例の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の屋外灯用ソーラー発電装置の斜視図である。

【図5】図４の屋外灯用ソーラー発電装置とＬＥＤライトを支柱の先端側に装着してソーラー屋外灯とした状態の側面図である。

【図6】図４の屋外灯用ソーラー発電装置の応用例であって、（Ａ）はキャップ部材の分離部を外した状態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の分離部を外した屋外灯用ソーラー発電装置を支柱の中間部に装着した状態の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）の屋外灯用ソーラー発電装置のキャップ部材表面に太陽光発電素子を貼り付けて設けた応用例の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。尚、以下の説明及び図面において、ソーラーパネル同士や各電機部品同士を接続する配線及び接続端子の記載・表示は省略する。

【0018】

図１は、本実施の形態である屋外灯用ソーラー発電装置１Ａを示しており、図（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は平面図であり、図２はその斜視図を示している。この屋外灯用ソーラー発電装置１Ａは、既存の屋外灯に後付けで設けることで災害時のバックアップ照明としたり、支柱にＬＥＤライトとともに設けて新たなソーラー屋外灯としたりするのに用いられる電力供給手段である。

【0019】

この屋外灯用ソーラー発電装置１Ａは、図１（Ｂ）に示すように、平板状のソーラーパネルを平面視コ字状に屈曲した形状とされて方形で横向きの３つの発電面１００，１０１，１０２を各々有した３枚の縦長長方形のソーラーパネル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長辺同士が各々直角に接続されていることで、外周面形状が上下両面と背面のない四角柱状のものとされたソーラー発電部１０Ａを備えている。

【0020】

そのソーラー発電部１０Ａの内側空間には、図示しない屋外灯の支柱にソーラー発電部１０Ａを固定するための手段として、湾曲した鋼板からなる固定部１１ａと可動部１１ｂ同士をネジ４０，４０で締結する方式の固定用金具１１を備えており（上部と下部の２箇所に設けることが好ましい）、背面側のコ字状の開放部分を介して支柱の先端部又は中間部を側方からその内部空間に挿入して、３つの発電面１００，１０１，１０２が東・南・西を向くように固定金具１１で支柱に固定されて、ソーラー屋外灯の電源手段として使用されるものである。

【0021】

また、本実施の形態の屋外灯用ソーラー発電装置１Ａにおけるソーラー発電部１０Ａは、図１（Ｂ）に示すように、その背面側の開放部分が長方形の金属板からなる蓋板１２で着脱可能な状態にて塞がれている。そのため、蓋板１２をソーラー発電部１０Ａの背面側にネジ５０で固定した状態では、全体として四角柱の上下両面側が開放した形状（筒状）を呈している。

【0022】

このように、ソーラーパネルを平面視コ字状に形成したソーラー発電部１０Ａとして、その内部に支柱に対する固定用金具１１を設けたことにより、背面側の開放部分を介して屋外灯の支柱を側方から挿入しながら所望する高さ位置に固定可能となるため、上部にライトを有した既存の屋外灯であっても、屋外灯用ソーラー発電装置１Ａをその支柱に後付けで容易に装着することが可能となり、発電面に雪が積もりにくく安全で安定した点灯状態を確保できるソーラー屋外灯となる。

【0023】

また、この屋外灯用ソーラー発電装置１Ａは、そのソーラー発電部１０Ａが縦長長方形のソーラーパネル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを平面視コ字状に接続してなるコンパクトな構成であるため、そのスリムな形状により風圧を受けにくくなることに加え、道路照明において道路側に突出する部分を最小限に抑えるという利点も有している。

【0024】

そして、このソーラー発電部１０Ａにより形成された内部空間には、図１（Ｂ）に示したように、ソーラーパネル１０ａ，１０ｂ，１０ｃで発電した電気を貯める二次電池６と充放電コントローラ７を電気的に接続した状態で内装することが好ましく、支柱への着脱時及びメンテナンス時に、その蓋板１２を外すことで内部側が露出するものとすれば、ソーラー発電部１０Ａの内側空間の四方総てが囲まれて雪や雨が侵入しにくくなるとともに、それを支柱に固定するだけでライト部分を除くソーラー屋外灯の殆どが構成されるものとなる。尚、蓋板１２は、一方の長辺側をソーラーパネル側に蝶着して扉状に開閉可能としながら閉鎖状態で鍵が掛けられるようにしても良い。

【0025】

図３（Ａ）は、上述した屋外灯用ソーラー発電装置１Ａを支柱２００の先端側に取り付けた状態を示しており、図（Ｂ）はライト２５０を先端側に備えた既存の屋外灯２Ａの支柱２１０に、屋外灯用ソーラー発電装置１ＡとＬＥＤライト１１０を取り付けた状態を示している。上述したように、本実施の形態の屋外灯用ソーラー発電装置１Ａは、蓋板１２を外すことで支柱２００，２１０に対し、容易に取り付けられながら、ソーラー屋外灯の電力供給手段として使用することができる。

【0026】

また、図示したように横幅の小さなスリム且つコンパクトな状態にて支柱２００，２１０に支持されることから、風圧及び重量による支柱２００，２１０への負荷を最小限に抑えながら、屋外灯としてのデザイン性を損ないにくいものとしている。尚、上述した屋外灯用ソーラー発電装置１Ａを、ソーラー発電部１０Ａで発電した電力を使用して点灯するＬＥＤライト１１０を予め備えているものとすれば、ライトのない支柱や既存の屋外灯に後付けで配設するだけで、ソーラー屋外灯や非常時用のパックアップ照明を容易に設けることができる。

【0027】

図４は、上述した屋外灯用ソーラー発電装置１Ａの変形例としての屋外灯用ソーラー発電装置１Ｂを示しており、図（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は斜視図である。この屋外灯用ソーラー発電装置１Ｂでは、ソーラー発電部１０Ｂ上端側の方形の開放部分に、底面側が開放部分に略一致する形状・サイズとされてその外周面形状を所定角度（図では約５０度）で立ち上がった三角形の４面による四角錐状とされたキャップ部材１４が、図示しないネジ等で着脱可能に装着されている点を特徴としている。

【0028】

このように、ソーラー発電部１０Ｂ上端側の開放部分がピラミッド状のキャップ部材１４で塞がれていることにより、図５に示すように、支柱２００の先端側に屋外灯用ソーラー発電装置１ＢとＬＥＤライト１１０を取り付けて屋外灯２Ｂを構成することにより、ソーラー発電部１０Ｂの上端側からその内部空間に雪や雨が侵入しないものとなり、且つ、所定角度で傾斜したキャップ部材１４の四角錐形状の外周面によりその上に雪が積もりにくくなるため、雪国における使用に極めて適したものとなる。尚、キャップ部材１４を取り外すことで上述した屋外灯用ソーラー発電装置１Ａと同様に支柱の中間部分にも装着できることは言うまでもない。

【0029】

図６（Ａ），（Ｂ）は、前述した屋外灯用ソーラー発電装置１Ｂの応用例としての屋外灯用ソーラー発電装置１Ｃを示しており、図（Ｃ）はさらにその応用例としての屋外灯用ソーラー発電装置１Ｄを示している。この屋外灯用ソーラー発電装置１Ｃにおいて、そのキャップ部材１５は、底面側が開放された中空部材からなり、その上端から所定高さまでの範囲を占める外周面四角錐状の部分が、それよりも下側の基台部１５ａに対しネジ止め等で着脱可能な部品としての分離部１５ｂとなっている点を特徴としている。

【0030】

即ち、その分離部１５ｂを外すことで、キャップ部材１５の基台部１５ａは上端側と下端側の開放された四角錐台状となるため、図６（Ｂ）に示すように、その上端側の開放部分を介して支柱２００を挿通可能な状態となる。そのため、キャップ部材１５の基台部１５ａを装着した状態において、支柱２００の先端側だけではなく中間部分にも屋外灯用ソーラー発電装置１Ｃを装着することができる。この場合、その基台部１５ａの背面側の台形面を構成する板材を扉式に開閉可能又は着脱自在なものとすれば、支柱２００の側方から一層取り付けやすくなる。

【0031】

図６（Ｃ）の屋外灯用ソーラー発電装置１Ｄは、ソーラー発電部の上端側開口部を塞ぐキャップ部材１５が、前述と同様に基台部１６ａと分離部１６ｂの２つの部品からなることに加え、その基台部１６ａの東・南・西向きとなる３つの台形の傾斜面にシート状の太陽電池素子が貼付されており、その部分のソーラー発電による電力を利用できるようになっている点を特徴としており、発電効率に一層優れたものとなっている。

【0032】

以上、述べたように、ソーラー屋外灯について、本発明により、降雪の多い地域においても安全で安定した点灯状態を確保可能としながら、既存の屋外灯にも後付けで容易に設けられるようになった。

【符号の説明】

【0033】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 屋外灯用ソーラー発電装置、２Ａ，２Ｂ 屋外灯、６ 二次電池、７ 充放電コントローラ、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ ソーラー発電部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ソーラーパネル、１１ 固定金具、１２ 蓋板、１４，１５，１６ キャップ部材、１５ａ，１６ａ 基台部、１５ｂ，１６ｂ 分離部、１００，１０１，１０２ 発電面、１１０ ＬＥＤライト、２００，２１０ 支柱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】