JPH03173317A - 太陽光利用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、太陽光線によるエネルギーを利用して、例
えば換気を行う送風機等の電気的負荷を駆動する太陽光
利用電源装置に関する。

Ｃ従来の技術］ 太陽電池を使用した電源装置にあっては、例えば特開昭
５８−１３９８１２号公報で示されるように、太陽電池
からの発７は電力を効率良＜（す用するため、複数の太
陽電池を直列若しくは並列に切換え接続して使用するこ
とが考えられている。

第１３図はこの様な従来の太陽光線を利用した電源装置
の例を示しているもので、この電源装置にあっては、第
１および第２の太陽電池ｔｉおよび１２を備えている。

この２＠の太陽電池１１および１２は、リレー１３の接
点１３１〜１３３によって直列若しくは並列接続される
もので、これらの接点１３１〜１３３は、リレーコイル
１３４に流れる励磁電流によって切換え制御される。そ
して、接点１３１〜１３３によって直列若しくは並列接
続された太陽電池１１および１２から発生された電力は
、負荷とされる換気用の送風機１４に供給される。

図の状態では、リレーコイル１３４に励磁電流の供給さ
れない状態を示しているもので、第１および第２の太陽
電池１１および１２は、送風機１４に対して直列に接続
されている。

またこの電源装置にあっては、日射量を検出するために
光強度検出器１５を備える。この検出器１５からの検出
電圧は、基準電１ｊＡＶｃｃを抵抗Ｒ１およびＲ２で分
圧した基ｌ１ＩＩｌ電圧と比較回路１Ｂで比較している
もので、日射量に対応する検出機器１５からの検出電圧
が、設定された基準電圧より低い状態で、すなわち日射
量が少ない状態で、比較回路１６から正の出力が発生さ
れ、トランジスタ１７をオン制御して、リレーコイル１
３４に励磁電流が流されるようにする。すなわち、日々
Ｊｍが少ない状態でリレー接点１３１〜１３３が図の状
態から切換えられ、第１および第２の太陽電池１１およ
び１２が並列接続されるようにする。

すなわち、この装置は炎天下に駐車している自動車の車
室内が高温となるのを防止するための換気装置として使
用されるもので、日射量の大きい状態で第１および第２
の太陽電池１１および１２が直列に接続され、送風機１
４に供給される電力の電圧が高く設定され、２つの電池
の最大効率点が高電圧となって、この送風機１４が強力
に動作されるようにする。そして、日射量が少なく、車
室内温度の上昇が少ない状態では、第１および第２の太
陽電池１１および１２が並列接続され、２つの電池の最
大効率点が低電圧となり、送風機１４が低速で効率良く
駆動されるようにする。

しかし、この様な装置にあっては、太陽電池の切換え制
御のために光強度検出手段のような日射センサが特別な
構成部品として必要となり、構成部品点数が増加すると
共に、装置が複雑化する。

また、太陽電池自体の表面が汚れたり、あるいは太陽電
池自体の効率が低下したような場合には、特定される日
射量に基づいて直並列の接続切換えを行うと、適正な作
動点が設定されない。すなわち、切換え作動点は太陽電
池の効率の良い状態を基阜にして設定されるため、太陽
電池の効率の低ドした状態では、適正な作動点における
直並列切換え制御が実行されない。

また、太陽電池の直並列切換え制御は、例えば自動車用
に用いる場合には、この自動車に搭載されるバッテリが
電源として用いられる。このため、バッテリ７１ｆ源が
上がってしまうような事態が生ずることがあり、さらに
このバッテリｔＬｔ　ｉＭからの配線を必要とするよう
になる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上１２のような点に鑑みなされたちので、例
えば日射強度の検出手段等の特別のセンサ機構を使用す
ることなく、このセンサ機構および切換え手段のための
特別の電源を設定し、自動車等に搭載されたバッテリを
不必要に消費したり・、またシステム構成を複雑化する
ことがない状態で、複数の太陽電池を必要に応じて直並
列に切換え制御できるようにした太陽光利用電源装置を
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］ この発明に係る太陽光利用電源装置にあっては、少なく
とも２つの太陽光発電手段を備え、直並列切換え手段に
よってこの太陽光発電手段を直列若しくは並列に接続し
、この発電手段からの発生電力によって例えば換気用送
風機等の電気的な負荷を駆動させるようにする。そして
、この電気的負荷の作動電圧若しくは電流を基準値と比
較し、その比較結果に基づいて、上記直並列切換え手段
を切換え制御させるようにする。

［作　用］ この様に構成される太陽光利用電源装置にあっては、例
えば換気用送風機等の電気的な負荷の作動電圧に対応し
て切換え手段が駆動され、例えば負荷作動電圧が基準値
より高い状態では、少なくとも２つの太陽電池が直列接
続され、作動電圧が基準値より低い状態で、この太陽電
池が並列接続される。すなわち、負荷の作動電圧に応じ
て少なくとも２つの太陽電池が直並列切換え制御される
ものであり、この切換え制御に際しては、特別の電源を
必要とするセンサ等が使用されない。また、切換え手段
の電源は太陽電池の電力を用いるため、特別の制御電源
を必要とせず、システム構成が簡易化されると共に、太
陽電池その他の汚れ等による効率に変化に基づく作動点
の変化はなく、信頼性の高い電源制御が実行されるもの
である。

［発明の実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示したもので、第１および第２の太
陽電池２１および２２を備えるもので、この太陽電池電
源によって、換気動作を実行する換気ファン２３からな
る電気的な負荷を駆動させるようにする。この場合、太
陽電池電源からの電力は、直並列切換え手段を構成する
リレー２４を介して換気ファン２３に供給される。

リレー２４は、切換え型のリレー接点２４１および２４
２を備えるもので、このリレー接点２４１および２４２
はリレーコイル２４３に励磁電流が流されることによっ
て切換え駆動される。そして、このリレーコイル２４３
に励磁電流が供給されない通常の状態にあっては、図に
実線で示すように、第１および第２の太陽電池２１およ
び２２は並列接続され、この並列接続された太陽電池２
１および２２からの発生電力が換気ファン２３に供給さ
れるようにする。またリレーコイル２４３に励磁電流が
流されたときは、接点２４１および２４２は図に破線で
示すように切換え駆動され、第１および第２の太陽電池
２１および２２は直列接続される。そして、この直列接
続された太陽電池２１．２２からの発生ｒｕ力が換気フ
ァン２３に供給されるようになる。ここで、リレーコイ
ル２４３を励磁する太陽電池２１の陰極側は、アース点
に接続されるようにしている。

電気的負荷である換気ファン２３の両端間には、この換
気ファンの両端電圧を緩衝するコンデンサ２５が接続さ
れ、この換気ファン２３の両端電圧、すなわち換気ファ
ン２３の作動電圧は、ツェナーダイオード２６に供給さ
れる。そして、このツェナーダイオード２６が導通され
た状態で抵抗２７を介してトランジスタ２８のベースに
動作電圧が与えられ、このトランジスタ２８が導通状態
とされることによって、リレーコイル２４３に励磁電流
が供給されるようにする。

ここで、ツェナーダイオード２６において基準値が設定
されるようになるもので、換気ファン２３の作動電圧が
この基準値より低い状態ではツェナーダイオードは非ブ
レークの状態となって、トランジスタ２８は非導通の状
態とされる。したがって、リレーコイル２４３には励磁
電流は流れず、リレー２４は非動作法、聾であって、第
１および第２の太陽電池２１および２２は並列接続され
ている。そして、換気ファン２３の作動電圧がツェナー
ダイオード２６で設定される基準値を越えた状態で、こ
のツェナーダイオードがブレークされてトランジスタ２
８が導通される。そして、リレーコイル２４３に励磁小
流が流され、リレー接点２４１および２４２が切換えら
れて、第１および第２の太陽電池２１および２２が直列
接続される。

すなわち、ツェナーダイオード２６において基準値が設
定され、換気ファン２３の作動電圧との比較動作が実行
される。

この様な換気ファン２３の電源装置は、第２図で示すよ
うに設定される。すなわち、第１および第２の太陽電池
２１および２２は、制御回路ボックス３１に接続される
。この制御回路ボックス３１は、第１図の回路のツェナ
ーダイオード２６、抵抗２７、トランジスタ２８、およ
びリレー２４等を内臓するもので、この制御回路ボック
ス３１から換気ファン２３に駆動電力が供給される。

第３図はその具体的な応用り１）を示すもので、換気フ
ァン２３は自動車３２の車室内空気の換気のために使用
される。ここで、第１および第２の太陽電池２１および
２２は、車体の屋根部分に取り付けられるもので、制御
回路ボックス３１は適宜車体に取り付は設定される。

また第４図で示すように家屋３３内の換気のためにも適
宜応用できる。

第５図は直並列接続切換えを行わない太陽７は池と換気
ファンの電圧−電流特性を示すもので、Ａは日射量が充
分に大きいときの太陽電池特性、Ｂは日射量が小さい場
合の特性を示し、Ｃは換気ファンの電圧−電流特性を示
している。そして、日射量が大きい場合には特性Ａと特
性Ｃとの交点で作動し、日射量の小さいときは特性Ｂと
特性Ｃとの交点で作動する。

したがって、図の例のように日射量が大きいときに太陽
電池の効率が最も大きい電圧で最大風量が得られるよう
に適合を行うと、日射量が変化した場合には、換気フア
ツジ２３と太陽電池との作動点は、適合電圧から大きく
ずれるようになる。

第６図は第１および第２の太陽電池２１および２２をそ
れぞれ直列および並列に接続した場合の電圧−電流特性
を示すもので、特性りは直列に接続した場合、特性Ｅは
並列接続した場合をそれぞれ示している。

すなわち、直並列の接続切換えを行わない場合は、第５
図で示したように］］射量が変化した場合に換気ファン
と太陽電池の作動点は、適合電圧から大きくずれること
があるのに対して、例えば日射量の小さいときに複数の
太陽電池を並列接続に切換えるようにすれば、最大効率
点が接続切換えによって移動され、効率良く換気ファン
を駆動できるようになる。

第７図は第１および第２の太陽電池２１および２２を直
並列切換えを行った場合の太陽電池特性を示している。

第８図は第１および第２の太陽電池２１および２２を直
列接続した場合の日射量と換気風量との関係を示す特性
Ｆ１および並列接続した場合の同特性Ｇを示したもので
、このそれぞれの特性ＦおよびＧの交点Ｘで直並列の切
換えを行うと、換気ファン２３は、効率良く駆動される
。

ここで、第１３図で説明した従来の装置のように、日射
量の大小に対応して、第１および第２の太陽電池の直列
接続状態および並列接続状態を切換え制御した場合につ
いて考えると、太陽電池の効率変化、表面の汚れ等によ
って太陽電池の電圧・電流特性が変化した場合には、第
９図で示すように本来の特性Ｙが２のように変化する。

ここで、特性Ｚの状態で、この特性が変化する以前の適
合日射量で、第１および第２の太陽電池２１および２２
の直並列接続切換え制御を行ったとすると、日射量の低
下と共に作動点は“Ａ′→Ｂ′→Ｃ′　と変化し、Ａ′
とＢ′との間で切換え点のずれが原因で発生風量が変化
するようになる。

したがって負荷が変化しない場合、例えば換気ファン２
３の設定される通気孔が面積の変化しないものである場
合には、換気風量と作り？ｔＳ圧とが“１対１”で決定
されるため、実施例で示したように換気ファン２３の作
動電圧と基準値とを比較し、作動電圧を基準にして直並
列切換えを行わせるようにすると良い。

第１０図は換気風量と作動電圧との関係を示している。

尚、第１図で示した実施例においては、切換え手段を構
成するリレー２４の作動電源は、太陽電池２１から得ら
れるようにしている。しかし、このリレー作動電源ｖｓ
は常時使用されるものではないため、例えばバッテリ電
源から取り出すようにしてもよい。

ここで、第１図の実施例のようにリレー２４の電源とし
て太陽電池２１を用いるようにした場合、リレー２４の
作動が太陽電池の作動状況によって変化しないようにす
るためには、リレー２４の駆動用として使用される太陽
電池２１は、直列接続状態および並列接続状態のいずれ
においても、陰極側がアース電圧とされるように構成す
る。

この様な太陽電池を利用した電源装置にあっては、負荷
特性が作動条件によって変化しない場合であれば、全て
適用可能である。したがって、電気負荷はこれまでの実
施例で示したような換気ファン２３に限らず、第１１図
で示すような電熱線負荷３５、あるいは電球負荷等であ
っても良く、また第１２図で示すように発熱線３８１お
よび送風ファン３６２の組合わせからなる温風送風機構
３６であっても良い。

尚、直列および並列切換え制御回路部分は、実施例で示
したような回路ではなく、コンピュータ等によって構成
することもできるものであり、また使用する太陽電池も
２つに限らず３個以上の複数で構成できる。またそれぞ
れ複数の太陽電池を並列接続若しくは直列接続したクル
ープを１つの太陽電池と考え、このグループを直並列に
切換えるようにしても良い。

その他、基準値と比較するものとしては、電気的な負荷
の作動電圧に限らず、作動電流を用い、この作動電流を
基準値と比較して、直並列切換え手段を駆動制御するよ
うにしても良い。

〔発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る太陽光利用電源装置によれ
ば、他の電源を特に使用することなく、その構成を簡易
化した電源装置が構成できるものであり、太陽構成を利
用した発電手段が効率的に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る太陽光利用電源装置
を説明する構成図、第２図は上記装置の具体的（１４成
例を示す図、第３図および第４図はそれぞれ具体的な応
用例を示す図、第５図は２つの太陽電池を直列および並
列接続切換えを行わないときの日射量の大きい場合およ
び小さい場合それぞれの電流−電圧特性を示す図、第６
図はそれぞれ２つの太陽電池を直列および並列接続した
場合の電圧−電流特性を示す図、第７図は直列および並
列の切換え制御を行った場合の特性を示す図、第８図は
直列接続および並列接続の場合の日射量と換気風量との
関係を示す図、第９図は２つの太陽電池の特性が低下し
た場合の日射量と風量との関係を示す図、第１０図は換
気手段の電圧と風量との関係を示す図、第１１図および
第１２図はそれぞれこの発明の他の実施例における電気
的負荷の例を示す図、第１３図は従来の太陽電池利用の
電源装置の例を示す図である。 ２１．２２・・・第１、第２の太陽電池、２３・・・換
気ファン（電気的負荷）、２４・・・リレー（切換え手
段）、２６・・・ツェナーダイオード（基準値設定）、
２８・・・トランジスタ（比較手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽光線を電気エネルギーに変換する少なくとも
   ２つの太陽光発電手段と、 この太陽光発電手段で発生された電気エネルギーで駆動
   される電気的負荷と、 この電気的負荷の作動電圧若しくは電流源を検出する検
   出手段と、 この検出手段で検出された出力値と基準値とを比較する
   比較手段と、 この比較手段の比較結果に基づいて、前記少なくとも２
   つの太陽光発電手段を直列若しくは並列に切換える切換
   え手段とを具備し、 前記検出出力が前記基準値より大きい状態で、前記太陽
   光発電手段が直列接続されるようにしたことを特徴とす
   る太陽光利用発電装置。
2. （２）前記切換え手段を駆動する電源は、前記太陽光発
   電手段の少なくとも１つによって構成されるようにする
   と共に、前記切換え手段を駆動する少なくとも１つの太
   陽光発電手段の陰極がアース電位に設定されるようにし
   た請求項１の太陽光利用発電装置。