JP2000122739A - モーター用電源供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池を使用したモーター用電源供給装置
において、太陽電池の設置数を少なくし、経済性を向上
すると共に、回転を安定に持続できるようにすること。 【解決手段】第１の電流検出手段１０で、太陽電池１が
発生する電流値を検出し、蓄電池容量検出回路５で、蓄
電池２の残存電力容量を検出する。マイクロコンピュー
タ６は、両検出回路１０、５の検出結果がそれぞれ所定
値以上であるかどうかの判別と、モーター２０の負荷側
が運転可能になっているかどうかの判別をする。それら
の判別結果が全て満足されている場合、第２のスイッチ
８と第１のスイッチ７がマイクロコンピュータ６によっ
てＯＮにされ、モーター２０が起動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋外において使用
される噴水や水撒きポンプの運転用、あるいは庭園のモ
ビール動力用、その他の屋外動力用のモーターに対して
電源供給を行うための、モーター用電源供給装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の電源供給装置にあって
は、屋外で使用されるということから、商用の電力を利
用しないで、液体燃料を利用した発電機による電力や、
太陽電池による電力が用いられている。特に省エネルギ
ー資源の見地から、太陽電池を利用したモーター用電源
供給装置が、注目を集めている。

【０００３】しかし一方では、モーター用電源供給装置
の電力源として太陽電池を使うことに対する非合理性も
指摘されている。即ち、よく知られているように、モー
ターは起動時には瞬時大電流を必要とするが、回転中の
通常動作電流はその数分の一以下である。つまり、モー
ターを起動するだけで回転中は全く使用しない太陽電池
を、常に使用している太陽電池の数倍も設置しているの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、太陽電池
の設置数を極力少なくして経済性を向上することを目的
としている。またモーターを起動するにはしたが回転が
持続できずすぐに止まってしまった、というような不具
合の発生を防止することも目的としている。そして起動
と、回転と、回転停止との短いサイクルをむやみに何回
も繰り返してしまって、貴重な蓄電池の蓄電電力を消耗
してしまうことの防止も、更なる目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、太
陽電池と、蓄電池とを備え、モーターに回転用の電流を
供給する、モーター用電源供給装置に関係している。電
源供給装置に蓄電池を備えさせることによって、モータ
ーの起動時には、回転時の何倍もの電流を蓄電池からモ
ーターへ供給することが出来る。回転用の太陽電池はモ
ーターの回転時に必要な電流供給の分だけ設置すればよ
いことになり、経済的となる。

【０００６】そして請求項１に記載のモーター用電源供
給装置は、太陽電池が発生する電流値を検出する短絡電
流検出手段と、短絡電流検出手段において検出された電
流値が所定短絡電流値以上であるか否かを判別する第１
の判別手段と、蓄電池の残存電力容量を検出する容量検
出手段と、容量検出手段において検出された残存電力容
量が所定電力容量以上であるか否かを判別する第２の判
別手段と、モーターの負荷側が運転可能状態になってい
てモーターが起動可能か否かを判別する第３の判別手段
を備えている。このような電流や電力の検出手段は、電
気回路素子で簡単に構成することが出来る。また各判別
手段は、マイクロコンピュータで構成できる。

【０００７】請求項１に記載の電源供給装置にあって
は、第１の判別手段において前記所定短絡電流値以上で
あると判別され、かつ前記第２の判別手段において所定
電力容量以上であると判別され、かつ前記第３の判別手
段において前記モーターが起動可能であると判別された
場合にのみ、前記モーターに対して、起動用の電流を、
蓄電池から供給するようにしている。このことにより、
モーターを起動出来るほどの電力容量がないのに太陽電
池や蓄電池から電流を供給してしまって、無駄にエネル
ギーを消耗させるといった不具合を防止したり、また起
動してもすぐに回転が止まってしまうといった問題を未
然に防止することが出来る。

【０００８】次に請求項２に記載のモーター用電源供給
装置にあっては、太陽電池が回転中のモーターに供給す
る電流値を検出する動作電流検出手段と、動作電流検出
手段において検出された電流が所定動作電流値以下であ
るか否かを判別する第４の判別手段とを更に備え、第４
の判別手段において所定動作電流値以下であると判別さ
れた場合に、モーターに対しての電源供給を絶つように
すると共に、電源供給を絶つ直前にモーターに流れ込む
電流値を検出し記憶して、当該電流値よりも大きい電流
値を、モーターの次回起動時の所定短絡電流値として設
定するようにしている。このことによって、負荷側がど
のような状況にあってモーターの回転が停止していて
も、モーターが起動した後すぐに回転が止まってしまう
といった問題を未然に防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を示す図面に
ついて説明する。図１は本発明のモーター用電源供給装
置が適用されたポンプ操作装置のブロック図である。こ
のポンプ操作装置は、屋外において使用され、特に監視
員が付いていなくても、必要なときに自動で、送水側の
水源から水を汲み上げ、受水側に所定量の水をたたえて
おくために使用されるものである。

【００１０】図１において、１は太陽電池で、モーター
２０が回転するときに必要な電流（動作電流とも言う）
を流すために用いられる。本例では１０〜２０アンペア
程度の電流が供給可能になっている。２は蓄電池で、モ
ーター２０を起動するときに流す電流（よく知られてい
るように動作電流の数倍である）を供給するためのもの
である。３は太陽電池で、蓄電池２の充電用である。こ
の太陽電池３は、蓄電池２を交換するために１〜２週間
毎に現場へ出向くことを、不要にするために設けたもの
で、その電流容量は０．１〜１アンペア程度、即ち太陽
電池１の１０分の１程度である。

【００１１】４は充放電コントローラで、蓄電池２側か
ら入力される蓄電池２の残存電力容量を検出するため
の、蓄電池容量検出回路５を、その内部に備えている。
この蓄電池容量検出回路５は、容量検出手段に相当する
もので、マイクロコンピュータ６に蓄電池２の残存電力
容量データを送出すると共に、このデータを充放電コン
トローラ４内にある、図示しない制御部にも送出する。
充放電コントローラ４内では、太陽電池３から蓄電池２
への充電の制御も行われる。 マイクロコンピュータ６
は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭと、それらを接続ずるバス
ラインとを備えており、ポンプ操作装置の各回路部から
の信号を判別したり、各回路部にＯＮやＯＦＦの制御信
号を送出したりする。このマイクロコンピュータ６が行
う各処理については、後に詳しく説明する。

【００１２】７は第１のスイッチ、８は第２のスイッ
チ、９は第３のスイッチを示し、それぞれマイクロコン
ピュータ６から開閉制御信号を受けて、その信号に応
じ、ＯＮあるいはＯＦＦ状態に切り替わるようになって
いる。１０は第１の電流検出回路で、検出用の抵抗器に
被測定電流を流し、その抵抗器の両端に現れる電圧の大
きさによって、流れ込む電流値を検出し、それをマイク
ロコンピュータ６の側へ送出するようになっている。こ
の第１の電流検出回路１０は、第３のスイッチ９を介し
て、太陽電池１と接地との間に接続されて用いられるた
め、短絡電流検出手段に相当する。１１は第２の電流検
出回路で、その構成は第１の電流検出回路１０と同様で
ある。この第２の電流検出回路１１は、第１のスイッチ
７を介して蓄電池２とモーター２０の間に、かつまた第
２のスイッチ８を介して太陽電池１とモーター２０の間
に、それぞれ接続されて用いられ、動作電流検出手段に
相当する。１２は非常停止スイッチで、緊急時に、モー
ター２０を、強制的に停止させるためのものである。

【００１３】２１はモーター２０によって駆動されるポ
ンプで、送水側から水を汲み上げて、受水側へ水を吐出
するために使用される。２２は受水側に設けられた満水
検出器で、フロートスイッチにより成り、フロートの浮
いている位置で満水を検出する。その結果は電気信号と
してマイクロコンピュータ６に読み込まれる。２３は送
水側に設けられた水切れ検出器で、これもフロートスイ
ッチにより成る。水切れか否かの結果は、電気信号とし
て、マイクロコンピュータ６に読み込まれる。

【００１４】上記のようなポンプ操作装置において、蓄
電池２、充放電コントローラ４、蓄電池容量検出回路
５、マイクロコンピュータ６、第１のスイッチ７、第２
のスイッチ８、第３のスイッチ９、第１の電流検出回路
１０、第２の電流検出回路１１、非常停止スイッチ１２
等は、まとめて一つの装置本体ケース内に収納される。
そしてその装置本体ケース内には、図示はしないが、メ
インスイッチ、定電圧回路等も組み込まれて、マイクロ
コンピュータ６へ、動作用の電圧を供給できるようにな
っている。モーター２０はポンプ２１と結合されて、ポ
ンプ部を形成している。

【００１５】次にマイクロコンピュータ６において、ポ
ンプ操作のために行われる、種々の制御処理について説
明する。太陽電池１及び３は日当たりの良い場所に設置
され、ポンプ部の送水側が、水源となる池や川に設置さ
れているものとする。またポンプ部の受水側は、定量の
水を必要とする場所、例えば水田や池、その他養魚場の
水槽などに設置されているものとする。更に、太陽電池
１及び３とポンプ部とは、それぞれ装置本体との電気的
接続が完了しているものとする。

【００１６】装置本体のメインスイッチがＯＮにされる
こと等により、ポンプ操作装置が動作状態になると、マ
イクロコンピュータ６は、図２のフローチャートで示さ
れるような、ポンプ操作制御処理１００を開始する。ま
ずＳ１０１（Ｓはステップを示す）において、第１のス
イッチ７、第２のスイッチ８、第３のスイッチ９、そし
て非常停止スイッチ１２などの各スイッチをＯＦＦにす
る等、正常にポンプの運転を進めるために必要な、種々
の初期設定がなされる。次にＳ１０２にて、モーター２
０の起動が現時点の電池の状態で可能か否かの判別をす
る、モーター起動可能判定処理がなされる。

【００１７】次にこのモーター起動可能判定処理Ｓ１０
２について、図３により詳細に説明する。まずＳ２０１
で、タイマーをリセットする。そしてＳ２０２で、時間
カウントを進める。次にＳ２０３にて、タイマーをリセ
ットしてから所定時間経過したかどうかを判断する。所
定時間経過していればＳ２０４に移行するが、そうでな
ければＳ２０２に戻る。このようにして、Ｓ２０４以下
の処理を頻繁に行い過ぎることを防いでいる。Ｓ２０４
では、第３のスイッチ９が所定時間、例えば数分の一秒
だけＯＮにされ、その後ＯＦＦに復帰される。第３のス
イッチ９がＯＮになっている間に、第１の電流検出回路
１０で検出された短絡電流の値が読み込まれ、Ｓ２０５
にてその電流値が所定値以上であるかどうかが判別され
る。この所定値とはモーター２０を起動した後にモータ
ー２０がすぐに止まってしまうことのない様な充分大き
い電流値であり、予め設定された値、または後述の図６
に示すＳ５０２の処理で記憶更新された値である。そし
てＳ２０５にて短絡電流値が所定値以上であると判別さ
れた場合には、次の処理Ｓ２０６に移行するが、そうで
なければＳ２０１に戻り、再びタイマーをリセットし
て、Ｓ２０１からＳ２０５の処理を繰り返すことにな
る。

【００１８】Ｓ２０５にて短絡電流値が所定値以上であ
った場合、Ｓ２０６にて、蓄電池容量検出回路５からの
検出出力が読み込まれる。そしてＳ２０７で、その電力
容量値がモーター２０を起動するのに充分大きい値であ
るかどうかが判別される。充分大きければ次のステップ
Ｓ２０８に移行するが、そうでなければＳ２０１に戻
り、再びタイマーがリセットされる。Ｓ２０７で電力容
量値が十分であると判別されたときには、Ｓ２０８にて
負荷側運転可能判定処理が行われるが、その処理の詳細
を図４に示す。

【００１９】負荷側運転可能判定処理Ｓ２０８において
は、Ｓ３０１にて、水切れ検出器２３の検出結果を読み
込んで、ポンプ２１の送水側に水切れが発生しているか
どうかの判別をし、発生していればＳ３０４に進む。Ｓ
３０４では運転不可能のフラグを立てて、負荷側運転可
能判定処理Ｓ２０８サブルーチンを終了する。一方Ｓ３
０１にて水切れ発生という判別がなされなかった場合に
は、ステップＳ３０２に移行し、満水検出器２２の検出
結果を読み込んで、受水側が満水になっているかどうか
を判別する。満水になっていればＳ３０４に進み、上記
と同様に運転不可能のフラグを立てて、このサブルーチ
ンを終了する。またＳ３０２で満水が検出されなかった
場合には、Ｓ３０３に進み、運転可能のフラグを立て
て、このサブルーチンを終了する。尚、負荷側運転可能
判定の条件として、上記のような満水、水切れの他に、
ポンプ２１の起動後、受水側水道管内に水が流れている
かどうかの条件を加えることもできる。

【００２０】ここで図３に戻り、モーター起動可能判定
処理Ｓ１０２の詳細を、続けて説明する。前述のよう
に、負荷側運転可能判定処理Ｓ２０８を終了した時点で
は、運転可能のフラグ、または運転不可能のフラグが立
っている。Ｓ２０９では、運転可能のフラグが立ってい
るかどうかを判別し、立っていなければＳ２０１へ戻
り、タイマーをリセットして、再びＳ２０２以降の処理
を繰り返すことになる。一方Ｓ２０９において、運転可
能のフラグが立っていると判別され、運転可能条件が成
立していると判断されると、モーター起動可能判定処理
Ｓ２０９のサブルーチンを終了し、図２に示すポンプ操
作制御処理Ｓ１００の、Ｓ１０３へ進む。

【００２１】モーター起動処理Ｓ１０３の処理の詳細
を、図５に示す。この処理では、まずＳ４０１におい
て、第２のスイッチ８がＯＮにされる。このことによ
り、太陽電池１からモーター２０に対して、起動には充
分ではないが少量の電流が供給される。次にＳ４０２に
て、第１のスイッチ７がＯＮにされる。この第１のスイ
ッチ７を介して、蓄電池２から、モーター２０に対し
て、起動用の電流が供給される。次にＳ４０３で、タイ
マーをセットする。そしてＳ４０４で、時間をカウント
し、Ｓ４０５で、タイマーがセットされてから所定時間
が経過したかどうかを判断する。この所定時間とは、モ
ーター２０が起動し回転が安定するまでに充分な時間で
ある。Ｓ４０５にて所定時間がまだ経過していないと判
断されると、Ｓ４０４に戻り、Ｓ４０５で所定時間が経
過したと判断されるまで、Ｓ４０４とＳ４０５の処理を
繰り返す。一方Ｓ４０５で所定時間が経過したと判断さ
れた場合には、Ｓ４０６に移行し、タイマーをリセット
した後第１のスイッチ７をＯＦＦにする。そしてこのモ
ーター起動処理Ｓ１０３の処理を終了する。

【００２２】図２に戻り、前述のようにモーター起動処
理Ｓ１０３が終了すると、次はモーター運転可能判定処
理Ｓ１０４に進む。この処理の詳細を、図６に示すフロ
ーチャートで説明する。この処理では、まずＳ５０１に
て非常停止スイッチ１２がＯＮにされたかどうかを判定
する。ＯＮになっていればＳ５０５に進み、継続不可能
のフラグを立てる。またＳ５０１で、非常停止スイッチ
がＯＮになっていなければ、Ｓ５０２に進み、第２の電
流検出回路１１から、モーター２０に流れ込んでいる電
流値（動作電流に相当）を読み込み、不揮発性のＲＡＭ
などに記憶する。そして前述の、負荷側運転可能判定処
理Ｓ２０８のサブルーチンに移行する。このサブルーチ
ンＳ２０８から戻って来たときには、前述のように、運
転可能のフラグまたは運転不可能のフラグが立っている
ので、Ｓ５０３にて、いずれであるかを判定する。

【００２３】運転不可能のフラグが立っている場合に
は、Ｓ５０３にて、可能条件が成立していないと判断
し、Ｓ５０５へ進んで、継続不可能のフラグを立てる。
一方運転可能のフラグが立っていて、Ｓ５０３にて可能
条件が成立していると判断されると、Ｓ５０４へ進み、
Ｓ５０２で読み込んだモーター電流値が、所定値以上で
あるかどうかを判別する。所定値以上であれば、Ｓ５０
６に進み、継続可能のフラグを立て、このサブルーチン
を終了する。またＳ５０４で、電流値が所定値以上でな
いと判別されると、Ｓ５０５にて、継続不可能のフラグ
を立てる。そしてＳ５０７にて第２のスイッチ８をＯＦ
Ｆにした後、このサブルーチンを終了する。

【００２４】上記のようにＳ１０４の処理が終了する
と、図２のＳ１０５の処理である、運転継続が可能かど
うかの判定が行われる。継続可能のフラグが立っている
と、モーター運転が以後も可能であると判断され、Ｓ１
０４の処理に戻る。そしてＳ１０５の処理において継続
不可能と判断されるまで、Ｓ１０４とＳ１０５の処理を
繰り返す。またＳ１０５において、継続不可能のフラグ
が立っていてモーター運転の継続が可能でないと判断さ
れると、図２のＳ１０２、そしてその詳細を図３に示
す、モーター起動可能判定処理に戻り、モーター起動の
やり直しが行われる。

【００２５】以上のようにしてモーター２０の起動と運
転が行われる。尚モーター２０が運転されている限り、
モーター２０に連結されたポンプ２１は、順調に水を送
水側から汲み上げ、受水側へ吐出していることは言うま
でもない。また上記の処理ステップにおいて、Ｓ２０５
が第１の判別手段に、Ｓ２０７が第２の判別手段に、Ｓ
２０８の一連の処理とＳ２０９が第３の判別手段に、Ｓ
５０４が第４の判別手段にそれぞれ相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されたポンプ操作装置のブロッ
ク図である。

【図２】 マイクロコンピュータ６にて行われるポンプ
操作制御処理のフローチャートである。

【図３】 マイクロコンピュータ６にて行われるモータ
ー起動可能判定処理のフローチャートである。

【図４】 マイクロコンピュータ６にて行われる負荷側
運転可能判定処理のフローチャートである。

【図５】 マイクロコンピュータ６にて行われるモータ
ー起動処理のフローチャートである。

【図６】 マイクロコンピュータ６にて行われるモータ
ー運転可能判定処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・太陽電池 ２・・・蓄電池 ３・・・太陽電池 ４・・・充放電コントローラ ５・・・蓄電池容量検出回路（容量検出手段） ６・・・マイクロコンピュータ ７・・・第１のスイッチ ８・・・第２のスイッチ ９・・・第３のスイッチ １０・・・第１の電流検出回路（短絡電流検出手段） １１・・・第２の電流検出回路（動作電流検出手段） １２・・・非常停止スイッチ ２０・・・モーター ２１・・・ポンプ ２２・・・満水検出器 ２３・・・水切れ検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、蓄電池とを備え、モーター
   に回転用の電流を供給する、モーター用電源供給装置に
   おいて、前記太陽電池が発生する電流値を検出する短絡
   電流検出手段と、該短絡電流検出手段において検出され
   た電流値が所定短絡電流値以上であるか否かを判別する
   第１の判別手段と、前記蓄電池の残存電力容量を検出す
   る容量検出手段と、該容量検出手段において検出された
   残存電力容量が所定電力容量以上であるか否かを判別す
   る第２の判別手段と、前記モーターの負荷側が運転可能
   状態になっていて前記モーターが起動可能か否かを判別
   する第３の判別手段を備え、前記第１の判別手段におい
   て前記所定短絡電流値以上であると判別され、かつ前記
   第２の判別手段において所定電力容量以上であると判別
   され、かつ前記第３の判別手段において前記モーターが
   起動可能であると判別された場合にのみ、前記モーター
   に対して、起動用の電流を、蓄電池から供給するように
   したことを特徴とする、モーター用電源供給装置。
2. 【請求項２】 前記太陽電池が、回転中の前記モーター
   に供給する電流値を検出する動作電流検出手段と、該動
   作電流検出手段において検出された電流が所定動作電流
   値以下であるか否かを判別する第４の判別手段とを更に
   備え、該第４の判別手段において前記所定動作電流値以
   下であると判別された場合に、前記モーターに対しての
   電源供給を絶つようにすると共に、電源供給を絶つ直前
   に前記モーターに流れ込む電流値を検出し記憶して、当
   該電流値よりも大きい電流値を、前記モーターの次回起
   動時の前記所定短絡電流値として設定するようにしたこ
   とを特徴とする、請求項１に記載のモーター用電源供給
   装置。