JPH07334259A - 太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置 - Google Patents
太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置Info
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- JPH07334259A JPH07334259A JP6145651A JP14565194A JPH07334259A JP H07334259 A JPH07334259 A JP H07334259A JP 6145651 A JP6145651 A JP 6145651A JP 14565194 A JP14565194 A JP 14565194A JP H07334259 A JPH07334259 A JP H07334259A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/053—Energy storage means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. a capacitor integrated with a PV cell
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型の太陽電池で大きな電力を取り出すこと
ができる太陽電池装置を提供する。 【構成】 太陽電池２は、逆流防止ダイオード２０を介
して電気二重層コンデンサ３０に接続され、電源スイッ
チ１１を介して放電制御部４０に接続されている。充放
電制御部４０は、その出力ラインＶOUT に負荷Ｌを接続
されている。太陽電池２からの電気エネルギー（充電電
流Ｉi ）を電気二重層コンデンサ３０に所定の充電時間
で充電する。そして放電制御部４０は、電気二重層コン
デンサ３０に蓄積された電気エネルギーを充電時間より
短い放電時間で負荷Ｌに対して供給する。これにより負
荷Ｌに対して供給される負荷電流ＩO （放電電流）は、
充電電流Ｉi よりも大きくすることができる。
ができる太陽電池装置を提供する。 【構成】 太陽電池２は、逆流防止ダイオード２０を介
して電気二重層コンデンサ３０に接続され、電源スイッ
チ１１を介して放電制御部４０に接続されている。充放
電制御部４０は、その出力ラインＶOUT に負荷Ｌを接続
されている。太陽電池２からの電気エネルギー（充電電
流Ｉi ）を電気二重層コンデンサ３０に所定の充電時間
で充電する。そして放電制御部４０は、電気二重層コン
デンサ３０に蓄積された電気エネルギーを充電時間より
短い放電時間で負荷Ｌに対して供給する。これにより負
荷Ｌに対して供給される負荷電流ＩO （放電電流）は、
充電電流Ｉi よりも大きくすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池からの電気エ
ネルギーを負荷に対して供給する太陽電池装置及びこれ
を用いて特売商品などに人目を引きつけるための広告用
ディスプレイ装置などの間欠動作装置に関する。
ネルギーを負荷に対して供給する太陽電池装置及びこれ
を用いて特売商品などに人目を引きつけるための広告用
ディスプレイ装置などの間欠動作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の太陽電池を利用した装置として、
例えば太陽電池付きの電卓や時計などの比較的小型の装
置や、田畑などに自動的に農業用水を汲み上げるポンプ
や大型の広告塔などの比較的大型の装置などが挙げられ
る。
例えば太陽電池付きの電卓や時計などの比較的小型の装
置や、田畑などに自動的に農業用水を汲み上げるポンプ
や大型の広告塔などの比較的大型の装置などが挙げられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、比較的小型の装置である太陽電池付き
の電卓や時計などは、小型軽量であることの要望が強い
ので、小型の太陽電池が取り付けられている。したがっ
て、この小型の太陽電池に接続される負荷は、例えば液
晶表示装置のような低消費電力のものに限定されるとい
う問題点がある。
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、比較的小型の装置である太陽電池付き
の電卓や時計などは、小型軽量であることの要望が強い
ので、小型の太陽電池が取り付けられている。したがっ
て、この小型の太陽電池に接続される負荷は、例えば液
晶表示装置のような低消費電力のものに限定されるとい
う問題点がある。
【０００４】一方、比較的大型のポンプや大型の広告塔
などは、その消費電力が大きいので、それに応じた電力
がまかなえるように大型の太陽電池を取り付ける必要が
あるという問題点がある。
などは、その消費電力が大きいので、それに応じた電力
がまかなえるように大型の太陽電池を取り付ける必要が
あるという問題点がある。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、小型の太陽電池で大きな電力を取り出
すことができる太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作
装置を提供することを目的とする。
たものであって、小型の太陽電池で大きな電力を取り出
すことができる太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の太陽電池装置は、太陽電池からの
電気エネルギーを負荷に対して供給する太陽電池装置で
あって、前記太陽電池からの電気エネルギーを充電する
電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサか
ら負荷に対して電気エネルギーを放電する放電時間を、
前記電気二重層コンデンサに電気エネルギーを充電する
充電時間よりも短く、かつ、そのときの放電電流を充電
電流よりも大きくして負荷に放電し、前記電気二重層コ
ンデンサに充電を行いながら、前記放電を所定の周期で
間欠的に行う放電制御部と、を備えたことを特徴とする
ものである。
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の太陽電池装置は、太陽電池からの
電気エネルギーを負荷に対して供給する太陽電池装置で
あって、前記太陽電池からの電気エネルギーを充電する
電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサか
ら負荷に対して電気エネルギーを放電する放電時間を、
前記電気二重層コンデンサに電気エネルギーを充電する
充電時間よりも短く、かつ、そのときの放電電流を充電
電流よりも大きくして負荷に放電し、前記電気二重層コ
ンデンサに充電を行いながら、前記放電を所定の周期で
間欠的に行う放電制御部と、を備えたことを特徴とする
ものである。
【０００７】また、請求項２に記載の間欠動作装置は、
電気エネルギーを発生する太陽電池と、前記太陽電池か
ら発生した電気エネルギーを充電する電気二重層コンデ
ンサと、モータ，発光ダイオード，音声発生装置，ソレ
ノイドなどの出力手段と、前記電気二重層コンデンサか
ら前記出力手段に電気エネルギーを放電する放電時間
を、前記電気二重層コンデンサに電気エネルギーを充電
する充電時間よりも短く、かつ、そのときの放電電流を
充電電流よりも大きくして放電し、前記電気二重層コン
デンサに充電を行いながら、前記放電により前記出力手
段を所定の周期で間欠動作させる放電制御部と、を備え
たことを特徴とするものである。
電気エネルギーを発生する太陽電池と、前記太陽電池か
ら発生した電気エネルギーを充電する電気二重層コンデ
ンサと、モータ，発光ダイオード，音声発生装置，ソレ
ノイドなどの出力手段と、前記電気二重層コンデンサか
ら前記出力手段に電気エネルギーを放電する放電時間
を、前記電気二重層コンデンサに電気エネルギーを充電
する充電時間よりも短く、かつ、そのときの放電電流を
充電電流よりも大きくして放電し、前記電気二重層コン
デンサに充電を行いながら、前記放電により前記出力手
段を所定の周期で間欠動作させる放電制御部と、を備え
たことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
請求項１に記載の発明によれば、太陽電池によって充電
された電気二重層コンデンサから電気エネルギーを負荷
に対して放電する際に、放電制御部がその放電時間を充
電時間より短く、かつ、放電電流を充電電流よりも大き
くして所定の周期で間欠的に供給する。ここで充電され
る電気エネルギー（充電時間×充電電流）と放電される
電気エネルギー（放電時間×放電電流）は等しいので、
放電時間を短くすれば放電することができる放電電流を
大きくすることができる。したがって、間欠動作の一周
期で負荷に供給することができる電力を大きくすること
ができる。
請求項１に記載の発明によれば、太陽電池によって充電
された電気二重層コンデンサから電気エネルギーを負荷
に対して放電する際に、放電制御部がその放電時間を充
電時間より短く、かつ、放電電流を充電電流よりも大き
くして所定の周期で間欠的に供給する。ここで充電され
る電気エネルギー（充電時間×充電電流）と放電される
電気エネルギー（放電時間×放電電流）は等しいので、
放電時間を短くすれば放電することができる放電電流を
大きくすることができる。したがって、間欠動作の一周
期で負荷に供給することができる電力を大きくすること
ができる。
【０００９】また、請求項２に記載の発明によれば、電
気二重層コンデンサから電気エネルギーを出力手段に対
して放電する際に、放電制御部がその放電時間を充電時
間より短く、かつ、放電電流を充電電流よりも大きくし
て所定の周期で間欠的に供給する。ここで充電される電
気エネルギー（充電時間×充電電流）と放電される電気
エネルギー（放電時間×放電電流）は等しいので、放電
時間を短くすれば放電することができる放電電流を大き
くすることができる。したがって、間欠動作の一周期で
出力手段に供給することができる電力を大きくすること
ができる。
気二重層コンデンサから電気エネルギーを出力手段に対
して放電する際に、放電制御部がその放電時間を充電時
間より短く、かつ、放電電流を充電電流よりも大きくし
て所定の周期で間欠的に供給する。ここで充電される電
気エネルギー（充電時間×充電電流）と放電される電気
エネルギー（放電時間×放電電流）は等しいので、放電
時間を短くすれば放電することができる放電電流を大き
くすることができる。したがって、間欠動作の一周期で
出力手段に供給することができる電力を大きくすること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。なお、太陽電池装置を用いた間欠動作装置とし
て、広告用ディスプレイ装置を例にとって説明する。
明する。なお、太陽電池装置を用いた間欠動作装置とし
て、広告用ディスプレイ装置を例にとって説明する。
【００１１】図１は、本発明に係る広告用ディスプレイ
装置の一実施例の全体斜視図である。図中、符号１は、
広告用ディスプレイ装置であり、この大きさはほぼタバ
コの箱の大きさである。この広告用ディスプレイ装置１
の上面の後部には、所要の電気エネルギーが得られるよ
うに複数の〔光の照射によって起電力を生じる〕素子を
直列／並列接続した太陽電池２が配設されている。広告
用ディスプレイ装置１の上面前部には、開口部５が形成
されている。この開口部５には、一例としてクマを模写
した揺動部材７が支持部材７ａによって揺動自在に取り
付けられている。揺動部材７の下部には、この揺動部材
７が直立状態で平衡するようにオモリ７ｂが取り付けら
れている。さらに、揺動部材７のクマの両眼部分には、
発光ダイオード７ｃが配設されている。広告用ディスプ
レイ装置１の側面には、この装置の電源スイッチ１１が
配設されている。このように構成される広告用ディスプ
レイ装置１は、特売商品などの近くに置かれる。
装置の一実施例の全体斜視図である。図中、符号１は、
広告用ディスプレイ装置であり、この大きさはほぼタバ
コの箱の大きさである。この広告用ディスプレイ装置１
の上面の後部には、所要の電気エネルギーが得られるよ
うに複数の〔光の照射によって起電力を生じる〕素子を
直列／並列接続した太陽電池２が配設されている。広告
用ディスプレイ装置１の上面前部には、開口部５が形成
されている。この開口部５には、一例としてクマを模写
した揺動部材７が支持部材７ａによって揺動自在に取り
付けられている。揺動部材７の下部には、この揺動部材
７が直立状態で平衡するようにオモリ７ｂが取り付けら
れている。さらに、揺動部材７のクマの両眼部分には、
発光ダイオード７ｃが配設されている。広告用ディスプ
レイ装置１の側面には、この装置の電源スイッチ１１が
配設されている。このように構成される広告用ディスプ
レイ装置１は、特売商品などの近くに置かれる。
【００１２】揺動部材７は、後述する制御回路１０によ
ってその発光ダイオード７ｃが点灯されるとともに、モ
ータ８が回転駆動されることにより、回転部材８ａによ
ってオモリ７ｂが押されて支持部材７ａを支点として揺
動される。
ってその発光ダイオード７ｃが点灯されるとともに、モ
ータ８が回転駆動されることにより、回転部材８ａによ
ってオモリ７ｂが押されて支持部材７ａを支点として揺
動される。
【００１３】次に図２を参照する。図２は、広告用ディ
スプレイ装置１に利用されている太陽電池装置の回路図
である。符号２は、上述した太陽電池であり、光を照射
されてその両端に発生する電圧を電圧ＶS とし、そのと
きに取り出すことのできる電流を電流ＩS とする。この
太陽電池２の正極は、逆流防止用ダイオード２０を介し
て電気二重層コンデンサ３０の一端側に接続され、さら
に電源スイッチ１１を介して放電制御部４０の電源ライ
ンＶCCに接続されている。また、太陽電池２の負極は、
電気二重層コンデンサ３０の他端側に接続され、さらに
放電制御部４０の接地ラインＧＮＤに接続されている。
逆流防止用ダイオード２０，電気二重層コンデンサ３
０，放電制御部４０は、上述した制御回路１０を構成し
ている。
スプレイ装置１に利用されている太陽電池装置の回路図
である。符号２は、上述した太陽電池であり、光を照射
されてその両端に発生する電圧を電圧ＶS とし、そのと
きに取り出すことのできる電流を電流ＩS とする。この
太陽電池２の正極は、逆流防止用ダイオード２０を介し
て電気二重層コンデンサ３０の一端側に接続され、さら
に電源スイッチ１１を介して放電制御部４０の電源ライ
ンＶCCに接続されている。また、太陽電池２の負極は、
電気二重層コンデンサ３０の他端側に接続され、さらに
放電制御部４０の接地ラインＧＮＤに接続されている。
逆流防止用ダイオード２０，電気二重層コンデンサ３
０，放電制御部４０は、上述した制御回路１０を構成し
ている。
【００１４】この回路において、太陽電池２に光が照射
されると電気二重層コンデンサ３０にはほぼ電流ＩS で
充電が開始され、その両端電圧ＶC がほぼ電圧ＶS に等
しくなるまで行われる。したがって、電気二重層コンデ
ンサ３０としては、太陽電池２の電圧ＶS より大きな最
大定格電圧のものが用いられる。なお、逆流防止用ダイ
オード２０は、太陽電池２で発生した電圧ＶS をできる
だけ低下させることがないように、その順方向電圧がで
きるだけ低いダイオード、例えば、ショットキー・ダイ
オードを使用するのが好ましい。
されると電気二重層コンデンサ３０にはほぼ電流ＩS で
充電が開始され、その両端電圧ＶC がほぼ電圧ＶS に等
しくなるまで行われる。したがって、電気二重層コンデ
ンサ３０としては、太陽電池２の電圧ＶS より大きな最
大定格電圧のものが用いられる。なお、逆流防止用ダイ
オード２０は、太陽電池２で発生した電圧ＶS をできる
だけ低下させることがないように、その順方向電圧がで
きるだけ低いダイオード、例えば、ショットキー・ダイ
オードを使用するのが好ましい。
【００１５】また、電気二重層コンデンサにその最大定
格電圧よりも大きな電圧が印加されることを防止するた
めに、太陽電池２からの出力電圧を電気二重層コンデン
サの最大定格電圧以下に制御する電圧制御回路を介して
電気二重層コンデンサに充電するようにしてもよい。
格電圧よりも大きな電圧が印加されることを防止するた
めに、太陽電池２からの出力電圧を電気二重層コンデン
サの最大定格電圧以下に制御する電圧制御回路を介して
電気二重層コンデンサに充電するようにしてもよい。
【００１６】また、電気二重層コンデンサには充電電流
の制限（最大充電電流）がないので、Ｎｉ−Ｃｄ充電池
のような複雑な充電電流制御回路を必要としない。した
がって、制御回路を簡略化することができる。さらに、
電気二重層コンデンサの故障モードは直列内部抵抗が増
加するオープン型であるので、破裂や発火の危険性がな
い。
の制限（最大充電電流）がないので、Ｎｉ−Ｃｄ充電池
のような複雑な充電電流制御回路を必要としない。した
がって、制御回路を簡略化することができる。さらに、
電気二重層コンデンサの故障モードは直列内部抵抗が増
加するオープン型であるので、破裂や発火の危険性がな
い。
【００１７】放電制御部４０は、その出力ラインＶOUT
と接地ラインＧＮＤとの間に接続される負荷Ｌに供給す
る電流を制御する。負荷Ｌは、上述したモータ８と２つ
の発光ダイオード７ｃである。２つの発光ダイオード７
ｃは、それぞれ電流制限用の抵抗Ｒを介して放電制御部
４０の出力ラインＶOUT と接地ラインＧＮＤに接続され
ている。
と接地ラインＧＮＤとの間に接続される負荷Ｌに供給す
る電流を制御する。負荷Ｌは、上述したモータ８と２つ
の発光ダイオード７ｃである。２つの発光ダイオード７
ｃは、それぞれ電流制限用の抵抗Ｒを介して放電制御部
４０の出力ラインＶOUT と接地ラインＧＮＤに接続され
ている。
【００１８】なお、太陽電池２と制御回路１０と電気二
重層コンデンサ３０は、本発明における太陽電池装置に
相当し、発光ダイオード７ｃとモータ８は、出力手段に
相当する。
重層コンデンサ３０は、本発明における太陽電池装置に
相当し、発光ダイオード７ｃとモータ８は、出力手段に
相当する。
【００１９】次に図３の放電制御部４０の回路図を参照
する。この放電制御部４０は、抵抗Ｒ1 ，Ｒ5 ，コンデ
ンサＣ1 ，トランジスタＴｒ2 および抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 ，
コンデンサＣ2 ，トランジスタＴｒ1 からなる無安定マ
ルチバイブレータ〔自走式であり方形波出力が得られ
る〕と、この無安定マルチバイブレータの出力を増強す
る、抵抗Ｒ4 ，トランジスタＴｒ3 からなる電流ブース
ト回路と、出力端子ＶOU T に接続される負荷Ｌの電流を
制限するための抵抗Ｒ6 によって構成される。なお、放
電制御部４０の方形波出力回路としては、負荷を周期的
に駆動することができるものであれば無安定マルチバイ
ブレータに限定されることなく、種々の方式を採用する
ことが可能である。例えば、Ｃ−ＭＯＳインバータによ
る発振回路を採用してもよい。
する。この放電制御部４０は、抵抗Ｒ1 ，Ｒ5 ，コンデ
ンサＣ1 ，トランジスタＴｒ2 および抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 ，
コンデンサＣ2 ，トランジスタＴｒ1 からなる無安定マ
ルチバイブレータ〔自走式であり方形波出力が得られ
る〕と、この無安定マルチバイブレータの出力を増強す
る、抵抗Ｒ4 ，トランジスタＴｒ3 からなる電流ブース
ト回路と、出力端子ＶOU T に接続される負荷Ｌの電流を
制限するための抵抗Ｒ6 によって構成される。なお、放
電制御部４０の方形波出力回路としては、負荷を周期的
に駆動することができるものであれば無安定マルチバイ
ブレータに限定されることなく、種々の方式を採用する
ことが可能である。例えば、Ｃ−ＭＯＳインバータによ
る発振回路を採用してもよい。
【００２０】このように構成されている放電制御部４０
の出力ラインＶOUT に得られる方形波の一例を図３
（ｂ）に示す。この図では方形波出力の１周期をＴで表
し、電流ブースト回路のトランジスタＴｒ3 が「オン」
した状態、すなわち、負荷Ｌに電流が供給される時間
（負荷の駆動時間）をＴ1 で表し、電流ブースト回路の
トランジスタＴｒ3 が「オフ」した状態、すなわち、負
荷Ｌに電流が供給されない時間（負荷の非駆動時間）を
Ｔ2 で表している。周知のとおり負荷の駆動時間Ｔ1，
負荷の非駆動時間Ｔ2 および負荷の駆動周期Ｔの値は、
以下の式によって概算値が求められる。 負荷の駆動時間Ｔ1 ≒０．６９Ｃ2 Ｒ2 負荷の非駆動時間Ｔ2 ≒０．６９Ｃ1 Ｒ1 負荷の駆動周期Ｔ≒Ｔ1 ＋Ｔ2
の出力ラインＶOUT に得られる方形波の一例を図３
（ｂ）に示す。この図では方形波出力の１周期をＴで表
し、電流ブースト回路のトランジスタＴｒ3 が「オン」
した状態、すなわち、負荷Ｌに電流が供給される時間
（負荷の駆動時間）をＴ1 で表し、電流ブースト回路の
トランジスタＴｒ3 が「オフ」した状態、すなわち、負
荷Ｌに電流が供給されない時間（負荷の非駆動時間）を
Ｔ2 で表している。周知のとおり負荷の駆動時間Ｔ1，
負荷の非駆動時間Ｔ2 および負荷の駆動周期Ｔの値は、
以下の式によって概算値が求められる。 負荷の駆動時間Ｔ1 ≒０．６９Ｃ2 Ｒ2 負荷の非駆動時間Ｔ2 ≒０．６９Ｃ1 Ｒ1 負荷の駆動周期Ｔ≒Ｔ1 ＋Ｔ2
【００２１】本実施例では、一例として負荷の駆動時間
Ｔ1 が周期Ｔの１％（デューティ比Ｋ）となるように、
放電制御部４０の各定数が設定されている。例えば、負
荷の駆動周期Ｔを１ｓｅｃ（すなわち、充電時間）とす
ると、負荷の駆動時間Ｔ1 は０．０１ｓｅｃ（＝Ｋ・
Ｔ）となり、負荷の非駆動時間Ｔ2 は０．９９ｓｅｃと
なる。この充電時間Ｔ（＝１ｓｅｃ）のような瞬時充放
電は、Ｎｉ−Ｃｄ充電池等の２次電池では不可能であ
り、短時間の充放電が可能な電気二重層コンデンサ３０
を使用することにより可能となる。さらに、この電気二
重層コンデンサ３０は、活性炭への電荷の吸着／脱着で
充放電を行うので１０万回程度の繰り返し利用が可能で
ある。したがって、この広告用ディスプレイ装置１は、
長期間にわたり繰り返し利用可能であり、しかもメンテ
ナンスの必要がなく、電池を使用しないので環境に悪影
響を与えることもない。
Ｔ1 が周期Ｔの１％（デューティ比Ｋ）となるように、
放電制御部４０の各定数が設定されている。例えば、負
荷の駆動周期Ｔを１ｓｅｃ（すなわち、充電時間）とす
ると、負荷の駆動時間Ｔ1 は０．０１ｓｅｃ（＝Ｋ・
Ｔ）となり、負荷の非駆動時間Ｔ2 は０．９９ｓｅｃと
なる。この充電時間Ｔ（＝１ｓｅｃ）のような瞬時充放
電は、Ｎｉ−Ｃｄ充電池等の２次電池では不可能であ
り、短時間の充放電が可能な電気二重層コンデンサ３０
を使用することにより可能となる。さらに、この電気二
重層コンデンサ３０は、活性炭への電荷の吸着／脱着で
充放電を行うので１０万回程度の繰り返し利用が可能で
ある。したがって、この広告用ディスプレイ装置１は、
長期間にわたり繰り返し利用可能であり、しかもメンテ
ナンスの必要がなく、電池を使用しないので環境に悪影
響を与えることもない。
【００２２】ここで電気二重層コンデンサ３０の静電容
量をＣ〔Ｆ〕、充電時間をＴ〔ｓｅｃ〕、充電電流Ｉi
の充電時間Ｔにおける平均値をＩi ’とすると、充電特
性（充電される電気エネルギー）は以下の式で表され
る。なお、ここでは放電制御部４０での消費電流は、放
電電流ＩO に比べて充分小さくなるようにトランジスタ
Ｔｒ1 ，Ｔｒ2 のコレクタ抵抗Ｒ3 ，Ｒ5 を大きな値に
設定し、無視している。 Ｃ・ＶS ＝Ｉi ’・Ｔ ………………… （１） また、放電特性（放電される電気エネルギー）は、以下
の式で表される。 Ｃ・ＶS ＝ＩO ・Ｋ・Ｔ ………………… （２）
量をＣ〔Ｆ〕、充電時間をＴ〔ｓｅｃ〕、充電電流Ｉi
の充電時間Ｔにおける平均値をＩi ’とすると、充電特
性（充電される電気エネルギー）は以下の式で表され
る。なお、ここでは放電制御部４０での消費電流は、放
電電流ＩO に比べて充分小さくなるようにトランジスタ
Ｔｒ1 ，Ｔｒ2 のコレクタ抵抗Ｒ3 ，Ｒ5 を大きな値に
設定し、無視している。 Ｃ・ＶS ＝Ｉi ’・Ｔ ………………… （１） また、放電特性（放電される電気エネルギー）は、以下
の式で表される。 Ｃ・ＶS ＝ＩO ・Ｋ・Ｔ ………………… （２）
【００２３】充放電を繰り返して行っても電気二重層コ
ンデンサ３０の静電容量Ｃと太陽電池２の電圧ＶS が不
変であるとすると、充電される電気エネルギーと放電さ
れる電気エネルギーは等しいので（１），（２）式より
以下の式が導かれる。 Ｉi ’・Ｔ＝ＩO ・Ｋ・Ｔ ∴ＩO ＝Ｉi ’／Ｋ ……………………… （３）
ンデンサ３０の静電容量Ｃと太陽電池２の電圧ＶS が不
変であるとすると、充電される電気エネルギーと放電さ
れる電気エネルギーは等しいので（１），（２）式より
以下の式が導かれる。 Ｉi ’・Ｔ＝ＩO ・Ｋ・Ｔ ∴ＩO ＝Ｉi ’／Ｋ ……………………… （３）
【００２４】この（３）式にデューティ比Ｋ＝１％
（０．０１）を代入すると、ＩO ＝１００・Ｉi ’とな
り、負荷Ｌに供給することができる電流（放電電流）Ｉ
O は充電電流Ｉi の平均値（Ｉi ’）の１００倍になる
ことがわかる。このように充電される電気エネルギー
（充電時間×充電電流）と放電される電気エネルギー
（放電時間×放電電流）は等しいので、放電時間を短く
すれば放電することができる放電電流を大きくすること
ができる。したがって、間欠動作の一周期で短時間では
あるが負荷に供給することができる電流（放電電流）を
大きくすることができる。
（０．０１）を代入すると、ＩO ＝１００・Ｉi ’とな
り、負荷Ｌに供給することができる電流（放電電流）Ｉ
O は充電電流Ｉi の平均値（Ｉi ’）の１００倍になる
ことがわかる。このように充電される電気エネルギー
（充電時間×充電電流）と放電される電気エネルギー
（放電時間×放電電流）は等しいので、放電時間を短く
すれば放電することができる放電電流を大きくすること
ができる。したがって、間欠動作の一周期で短時間では
あるが負荷に供給することができる電流（放電電流）を
大きくすることができる。
【００２５】次に図４のタイムチャートを参照する。図
４（ａ）は、電気二重層コンデンサ３０の両端電圧ＶC
のタイムチャートであり、同図（ｂ）は、電気二重層コ
ンデンサ３０の充電電流Ｉi と、負荷Ｌに供給される負
荷電流ＩO （放電電流）のタイムチャートである。ま
た、広告用ディスプレイ装置１の電源スイッチ１１が
「オン」され、その太陽電池２に光が照射されたときを
時間軸ｔの原点として表している。
４（ａ）は、電気二重層コンデンサ３０の両端電圧ＶC
のタイムチャートであり、同図（ｂ）は、電気二重層コ
ンデンサ３０の充電電流Ｉi と、負荷Ｌに供給される負
荷電流ＩO （放電電流）のタイムチャートである。ま
た、広告用ディスプレイ装置１の電源スイッチ１１が
「オン」され、その太陽電池２に光が照射されたときを
時間軸ｔの原点として表している。
【００２６】電気二重層コンデンサ３０の両端電圧ＶC
は、その直列内部抵抗と自身の静電容量とからなる時定
数によって上昇し、ほぼ太陽電池２の出力電圧ＶS 〔厳
密には逆流防止用ダイオードの順方向電圧分だけ低い〕
に達する。このときの充電電流Ｉi は、太陽電池２の出
力電流ＩS をピークとして減少する。この充電された電
気エネルギーは、（１）式で表され、図中では面積Ｓ2
で表すことができる。また、図中に充電電流Ｉi の平均
値をＩi ’で示す。
は、その直列内部抵抗と自身の静電容量とからなる時定
数によって上昇し、ほぼ太陽電池２の出力電圧ＶS 〔厳
密には逆流防止用ダイオードの順方向電圧分だけ低い〕
に達する。このときの充電電流Ｉi は、太陽電池２の出
力電流ＩS をピークとして減少する。この充電された電
気エネルギーは、（１）式で表され、図中では面積Ｓ2
で表すことができる。また、図中に充電電流Ｉi の平均
値をＩi ’で示す。
【００２７】そして負荷の非駆動時間Ｔ2 （＝Ｔ−Ｋ・
Ｔ）が経過すると、放電制御部４０のトランジスタＴｒ
3 が「オン」状態となり、出力端子ＶOUT から負荷Ｌに
対して負荷電流ＩO が供給される。この負荷電流Ｉ
O は、（３）式より平均充電電流Ｉi ’の１００倍とな
る。負荷駆動時間Ｔ1 （＝Ｋ・Ｔ）が経過すると、同様
に電気二重層コンデンサ３０への充電および負荷Ｌへの
放電が繰り返される。
Ｔ）が経過すると、放電制御部４０のトランジスタＴｒ
3 が「オン」状態となり、出力端子ＶOUT から負荷Ｌに
対して負荷電流ＩO が供給される。この負荷電流Ｉ
O は、（３）式より平均充電電流Ｉi ’の１００倍とな
る。負荷駆動時間Ｔ1 （＝Ｋ・Ｔ）が経過すると、同様
に電気二重層コンデンサ３０への充電および負荷Ｌへの
放電が繰り返される。
【００２８】この充放電の繰り返しによって、広告用デ
ィスプレイ装置１のモータ８が間欠駆動され、回転部材
８ａが揺動部材７のオモリ７ｂを叩くことにより揺動部
材７が間欠的に揺動される。さらに、揺動部材７のクマ
の両眼にあたる発光ダイオード７ｃが間欠発光して、人
目を引きつけることができる。
ィスプレイ装置１のモータ８が間欠駆動され、回転部材
８ａが揺動部材７のオモリ７ｂを叩くことにより揺動部
材７が間欠的に揺動される。さらに、揺動部材７のクマ
の両眼にあたる発光ダイオード７ｃが間欠発光して、人
目を引きつけることができる。
【００２９】次に図５を参照して、本発明の変形例につ
いて説明する。図５は、広告用ディスプレイ装置の変形
例を示す全体斜視図である。この広告用ディスプレイ装
置１ａは、吊り下げ部材５０によって一例として蛍光灯
に吊り下げられている。広告用ディスプレイ装置１ａに
内蔵されているモータ８には、回転軸６０が接続されて
おり、これの下端には表示部６０ａが配設されている。
この装置では、上記の充放電サイクルによってモータ８
を間欠駆動させ、回転軸６０を介して表示部６０ａを水
平方向に間欠回転させる。この表示部６０の間欠回転に
より人目を引きつける。なお、モータ８と、回転軸６０
と、表示部６０ａとは本発明における出力手段に相当す
る。
いて説明する。図５は、広告用ディスプレイ装置の変形
例を示す全体斜視図である。この広告用ディスプレイ装
置１ａは、吊り下げ部材５０によって一例として蛍光灯
に吊り下げられている。広告用ディスプレイ装置１ａに
内蔵されているモータ８には、回転軸６０が接続されて
おり、これの下端には表示部６０ａが配設されている。
この装置では、上記の充放電サイクルによってモータ８
を間欠駆動させ、回転軸６０を介して表示部６０ａを水
平方向に間欠回転させる。この表示部６０の間欠回転に
より人目を引きつける。なお、モータ８と、回転軸６０
と、表示部６０ａとは本発明における出力手段に相当す
る。
【００３０】なお、この装置によれば、光源の近くに太
陽電池２を配置することができ、大きな出力電流を得る
ことができる。したがって、太陽電池２の面積を小さく
することができ、広告用ディスプレイ装置をさらに小型
化することができる。
陽電池２を配置することができ、大きな出力電流を得る
ことができる。したがって、太陽電池２の面積を小さく
することができ、広告用ディスプレイ装置をさらに小型
化することができる。
【００３１】なお、本実施例では、モータ，発光ダイオ
ードの負荷を出力手段としたが、本発明はこれに限定さ
れることなく種々の負荷を出力手段とすることができ
る。例えば、負荷として音声発生装置を採用して間欠発
声させるようにしてもよい。
ードの負荷を出力手段としたが、本発明はこれに限定さ
れることなく種々の負荷を出力手段とすることができ
る。例えば、負荷として音声発生装置を採用して間欠発
声させるようにしてもよい。
【００３２】また、本実施例では、太陽電池装置を利用
した間欠動作装置として広告用ディスプレイ装置を例に
採って説明したが、本発明はこれに限定されることなく
種々の間欠動作装置に適用することができる。例えば、
ソレノイドを間欠動作させて車輪を駆動し、これによっ
て走行するソーラーカーにも適用することが可能であ
る。
した間欠動作装置として広告用ディスプレイ装置を例に
採って説明したが、本発明はこれに限定されることなく
種々の間欠動作装置に適用することができる。例えば、
ソレノイドを間欠動作させて車輪を駆動し、これによっ
て走行するソーラーカーにも適用することが可能であ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、放電制御部で放電時間を充電
時間より短くなるように制御することにより、小型の太
陽電池で大電力を取り出すことができる。その結果、小
型の太陽電池によって大きな負荷を駆動することができ
る。
１に記載の発明によれば、放電制御部で放電時間を充電
時間より短くなるように制御することにより、小型の太
陽電池で大電力を取り出すことができる。その結果、小
型の太陽電池によって大きな負荷を駆動することができ
る。
【００３４】また、請求項２に記載の発明によれば、放
電制御部で放電時間を充電時間より短くなるように制御
することにより、小型の太陽電池で大電力を取り出すこ
とができる。結果、モータ，発光ダイオード，音声発生
装置，ソレノイドなどの比較的消費電流の大きな出力手
段を駆動可能な間欠動作装置を実現することができる。
電制御部で放電時間を充電時間より短くなるように制御
することにより、小型の太陽電池で大電力を取り出すこ
とができる。結果、モータ，発光ダイオード，音声発生
装置，ソレノイドなどの比較的消費電流の大きな出力手
段を駆動可能な間欠動作装置を実現することができる。
【図１】実施例に係る広告用ディスプレイ装置の全体斜
視図である。
視図である。
【図２】太陽電池装置の回路図である。
【図３】放電制御部の回路図である。
【図４】太陽電池装置のタイムチャートである。
【図５】広告用ディスプレイ装置の変形例を示す全体斜
視図である。
視図である。
１ … 広告用ディスプレイ装置 ２ … 太陽電池 ７ … 揺動部材 １０ … 制御回路 １１ … 電源スイッチ ２０ … 逆流防止用ダイオード ３０ … 電気二重層コンデンサ ４０ … 放電制御部 Ｌ … 負荷
Claims (2)
- 【請求項１】 太陽電池からの電気エネルギーを負荷に
対して供給する太陽電池装置であって、 前記太陽電池からの電気エネルギーを充電する電気二重
層コンデンサと、 前記電気二重層コンデンサから負荷に対して電気エネル
ギーを放電する放電時間を、前記電気二重層コンデンサ
に電気エネルギーを充電する充電時間よりも短く、か
つ、そのときの放電電流を充電電流よりも大きくして負
荷に放電し、前記電気二重層コンデンサに充電を行いな
がら、前記放電を所定の周期で間欠的に行う放電制御部
と、 を備えたことを特徴とする太陽電池装置。 - 【請求項２】 電気エネルギーを発生する太陽電池と、 前記太陽電池から発生した電気エネルギーを充電する電
気二重層コンデンサと、 モータ，発光ダイオード，音声発生装置，ソレノイドな
どの出力手段と、 前記電気二重層コンデンサから前記出力手段に電気エネ
ルギーを放電する放電時間を、前記電気二重層コンデン
サに電気エネルギーを充電する充電時間よりも短く、か
つ、そのときの放電電流を充電電流よりも大きくして放
電し、前記電気二重層コンデンサに充電を行いながら、
前記放電により前記出力手段を所定の周期で間欠動作さ
せる放電制御部と、 を備えたことを特徴とする間欠動作装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145651A JP2803991B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置 |
| KR1019950013434A KR100299947B1 (ko) | 1994-06-02 | 1995-05-26 | 태양전지장치및이것을사용한간헐동작장치 |
| EP95108343A EP0685924B1 (en) | 1994-06-02 | 1995-05-31 | Solar cell system and intermittent motion apparatus using same |
| DE69532459T DE69532459T2 (de) | 1994-06-02 | 1995-05-31 | Sonnenzellensystem und intermittierende Bewegungsvorrichtung damit versehen |
| AT95108343T ATE258343T1 (de) | 1994-06-02 | 1995-05-31 | Sonnenzellensystem und intermittierende bewegungsvorrichtung damit versehen |
| CA002150787A CA2150787C (en) | 1994-06-02 | 1995-06-01 | Solar cell system and intermittent motion apparatus using same |
| AU20482/95A AU694771B2 (en) | 1994-06-02 | 1995-06-02 | Solar cell system and intermittent motion apparatus using same |
| CN95106136A CN1104090C (zh) | 1994-06-02 | 1995-06-02 | 太阳能电池系统及利用该系统的间歇运行装置 |
| TW090208086U TW462557U (en) | 1994-06-02 | 1995-06-22 | Intermittent working device |
| US08/853,798 US5760572A (en) | 1994-06-02 | 1997-05-09 | Intermittent motion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145651A JP2803991B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07334259A true JPH07334259A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2803991B2 JP2803991B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=15389947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6145651A Expired - Lifetime JP2803991B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760572A (ja) |
| EP (1) | EP0685924B1 (ja) |
| JP (1) | JP2803991B2 (ja) |
| KR (1) | KR100299947B1 (ja) |
| CN (1) | CN1104090C (ja) |
| AT (1) | ATE258343T1 (ja) |
| AU (1) | AU694771B2 (ja) |
| CA (1) | CA2150787C (ja) |
| DE (1) | DE69532459T2 (ja) |
| TW (1) | TW462557U (ja) |
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| US11081735B2 (en) | 2017-11-13 | 2021-08-03 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for charging battery |
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