[发明专利]发电装置、发电系统及无线电力传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及经由空间来进行能量供给的发电装置、发电系统、以及无线电力传输装置。

背景技术

从自然资源的枯竭和温室效应对策的观点出发，对不排放二氧化碳的太阳能发电的关注不断升级。近年，在大面积的区域铺设多个太阳能发电元件(太阳能电池：以下有时简称为“单元电池”)来产生大电力的工厂也逐渐成为现实。尽管家庭用的太阳能发电装置到目前为止主要是铺设在建筑物的屋顶等处，但也开始研究在建筑物的壁面处进行配置。

在一般的太阳能发电系统中，在金属框内排列多个单元电池，使用对单元电池间进行相互连接的“太阳能电池模块”。在太阳能电池模块(以下，有时简称为“模块”)的前面设置有玻璃板，各单元电池在与大气隔绝的密封状态下进行动作。通过铺设这样的太阳能电池模块，能构筑太阳能发电系统。

在导入这样的太阳能发电系统时，单元电池以及模块的制造成本高成为了技术障碍。另外，铺设单元电池和电池模块来构成系统的成本高作为导入的技术障碍也不能无视。由于铺设作业越到高处，就越危险且成本越高，因此对于太阳能发电系统的进一步普及成为深刻的课题。另外，在非新造建筑的建筑物中导入太阳能发电系统的情况下，进行布线施工来连接室外铺设的太阳能发电部和建筑物内部的电子设备很困难，这也对普及造成大的课题。

如后所述，由于各单元电池的输出电压低，因此在现有的太阳能发电系统中，为了得到电子设备的动作所需的电压，需要连接多个太阳能单元电池，而多个连接处的可靠性的下降将成为系统整体的长期可靠性下降的要因。另外，在对长期动作中劣化的模块或连接布线进行交换的情况下，也需要在高处进行作业，因此还存在维护成本高的问题。

作为现有的太阳能发电装置的一例，提出了通过无线从室外经由墙壁向室内提供能量的电力系统(例如，参照专利文献1)。在该电力供应系统中，通过电磁感应方式来实现了经由墙壁的RF(射频，Radio Freqency)(高频)能量的传输。

另一方面，利用了固体高分子型等燃料电池的发电系统的普及也逐渐扩大。在这样的发电系统中，各个单元电池的输出电压较低，为了得到高电压，需要对多个单元电池进行串联连接。因此，与太阳能发电设备同样，多个连接处的可靠性的下降将成为使系统整体的长期可靠性下降的要因。

专利文献2公开了在2个谐振器之间经由空间来传输能量的新的无线能量传输装置。在该无线能量传输装置中，通过经由在谐振器的周边的空间产生的谐振频率的振动能量的散发(渐逝尾部，evanescent tail)来耦合两个谐振器，由此来用无线(非接触)传输振动能量。以下，将谐振器利用磁场分布的能量传输方式称为磁谐振方式。

在基于磁谐振方式的无线电力传输中，与现有的电磁感应方式比较，能实现传输距离的飞跃式的扩大。即，在谐振器间的耦合系数k比各谐振器的衰减常数Γ1、Γ2的乘积的1/2幂大的情况下，能实现良好的能量传输。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-136045号公报(第五实施方式、图16)

专利文献2：美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图6、图11)

发明的概要

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的电力传输系统中，不能解决从各个单元电池输出的电压低这个太阳能发电设备所固有的课题。在太阳能发电领域中，当前，因能量变换效率高而被广泛使用的晶体硅类的1个太阳能电池(单元电池)的输出电压Vc为0.5V程度，极低。例如，在将来自太阳能发电部的直流输出变换成交流的情况下，一般的变换电路(功率调节器)的动作效率相对于300Vdc程度的输入电压而实现最大化。因此，要执行高效率下的变换，需要通过串联连接数百个单元电池来将太阳能发电部的输出电压提高到300V程度。另外，在连接到作为家庭内配电的单相三线(100V或者200V)的系统的情况下，需要由功率调节器将太阳能发电部的输出电压升压到200倍以上。然而，考虑到升压时的电力效率的下降，果然还是寻求串联连接多个单元电池来尽量提高太阳能发电部的输出电压。

此外，即使在太阳能发电系统内不进行从直流到交流的变换的情况下，也会产生同样的问题。在对最近引起关注的直流供电系统等中的使用进行研究后得出的电压是48Vdc，或者300～400Vdc程度。因此，即使在直流供电系统中，也需要串联连接数十到数百个的单元电池。