JPS58139812A - 換気装置 - 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】 本発明は、炎天下に駐車中の自動車の車室内が高温状態
になるのを防止するための自動車用換気装置に係シ、具
体的には、太陽エネルギーを電気工ネルイーに変換し１
、この電気エネルギーによって送風手段を駆動し、駐車
時に車室内外を換気する装置の改良に関する。従来、自
動車５を長時間炎天、下に駐車した場合、太陽光線の輻
射によシ、車室内が極めて高温状態となシ、再塔乗時に
運転者及び乗客に対し多大な不快感を与えるばかりでな
く、冷房装置に対する冷房負荷の増大をきたしていた。

この問題に対して本発明者らは、先に出願した特願昭５
２−５３９１５（％開開５３−１４０７３１　）におい
て、太陽電池を用いた。自動車用換気装置を提案した。

この先行発明は、駐車時に、車体に設置された太陽電池
が発生する出力電気エネルギによってファンを駆動して
車室内の換気を行ないその温度上昇を防止するものであ
択太陽光線の輻射が強くなる＃１ど出力電気エネルギす
なわち発電量が大きくなり、それに伴なってファンの回
転数が上昇し換気風蓋を増大させることができるので、
この回転数を天候の変化に順応せしめる丸めの特別の側
柵装置を要することなしに、換気能力を太陽光強度に応
じて自動的に制御することができるという利点をもつも
のである。しかしながら、その反面、ファンの電圧に対
する負荷電流特性と太陽電池の出力電圧に対する出力電
流特性の関係で、日射の強弱にかかわらず常に太陽電池
を最適な動作条件で使用することができない。このこと
を第１図で説明すると、まず日射が強い場合に直列接続
の太陽電池は（Ｂ）の様なＶ−Ｉ特性を示し、これに応
じて出力電力は（Ｂ′）の様な特性を示す。−例として
、負荷電流が（ム）の様なＶ−１特性を有するファンを
用いた場合、動作点は（Ａ）と（Ｂ）の交点ａとなり、
点ａ′がその場合の最大出力点となる。

しかしながら、日射が弱くなった場合、太陽電池は（０
）　ｌ　（０’）の様な特性を示し、動作点は（ム）と
（０）の交点すとなシ、出力電力はｂ′点となってしま
い最大出力点からずれてしまう。以上の様に、日射が強
い場合に最適な動作点で作動するように適合されていて
も、日射が弱くなると最適動作点からずれてしまう。逆
に日射が弱い場合に最適な動作点で適合しても、日射が
強くなれば、最適動作点からずれてしまう。いずれの場
合にも常に最適状態でファンを作動させることは困難で
ある。

また、更に上記の発明において自動車用として特に問題
となるのは太陽電池の設置の仕方である。

一般にこの種の装置において、自動車に太陽電池を設置
する際に苦慮する点の一つは、駐車時の自動車の方向は
太陽の方向に対して時々刻々変化しないために、あらゆ
る場合に対しても最適となるような太陽電池の設置場所
は一義的に定らず、ひいてはその簡単な設置方法がない
ことである。例えば、第２図及び第５図に示す様に、太
陽電池ＳＯＡ、Ｓ°Ｂをそれぞれフロントボード１ｏ上
とリアが−ド１１上の２つに分割して設置した場合につ
いて考えてみると、自動車の真上に太陽２００Ｂが位置
する場合紘太陽光ｍ　２１０Ｂは太陽電池ＳＯ，。

８ＯＢ共に良好に入射するが、太陽が傾き２００ムまた
は２００Ｃの位置になると、太陽光線２１０ム。

２１０Ｃはそれぞれｓｏ　　ｔたはＳＯＢのみを入射す
ム ることになる。仁の様な場合、太陽電池ｓｏＡ、ｓｏＢ
を直列に接続しファン２０を駆動しようとすると、ＳＯ
Ａまｆｔ−Ｆｉ８０Ｂいずれか太陽光線が輻射されない
方の太陽電池の内部抵抗が大きくなシ（電流が流れない
）、良好に太陽光線が入射されている方の太陽電池の動
作電圧が低下し、全体として有効に出力が取シ出せなく
なるという問題がある。この問題は、太陽電池を太陽の
方向の如何に拘らず自動車の陰に表らない位置「例えば
ルーフ上」に設置することによ如一応ある程度は解決で
きる。しかしながら、この場合においても、さらに次の
問題が生じる。すなわち、太陽電池の一部がその自動車
以外の物体例えば木の葉とか建物の陰になることがある
ので、このような場は結局、上記のものと同様に有効な
出力を取出すことが困難となる。

以上の問題を解決するために、さらに次の様な考え方も
できる。すなわち、太陽電池を複数部分に分割し負荷に
対して並列で使う゛方法である。この方法によれば、太
陽電池の一部が日除になっても負荷に対する影響が少な
いことになる。しかし、この方法の問題点は厳大電圧が
小さいことである。

また、あらかじめ日陰の発生を想定して、太陽電池をお
ンめに設置せざるを得ないという問題もある。

本発明は、従来技術ならびに上記先行発明における以上
の問題点を解決するためになされたものであシ、車体の
少なくとも２箇所に分けて設置され太陽光線を電気エネ
ルギーに変換する太陽光発電手段と、該太陽光発電手段
のそれぞれに入射される太陽光線の強度に応じた信号を
検出する光強度検出±段とを備え、該光強度検出手段の
出方信号に従って上記各太陽光発電手段間の接続を直、
列または並列に切換えることにより最適な電力を送風手
段に供給し、日射の強弱やその時間的推移・変動のいか
んにかかわらず、最少限の太陽電池によシ最大限の車室
内の冷却効果を得ることができるような自動車用換気装
置を提供するものである。

以下本発明を図に示す実施例にょシ説明する。

ますＭ１実施例を第４図及び第５図に基いて説明する。

第４図において、車体１の後半分を示すものであシ、リ
ヤウィンド２の上部に取付けられたパックパイプ３に太
陽電池ｓｏＡ、　ｓｏ−はめこまれている。また、２つ
の太陽電池ｓａ、　、　ｓｏＢに入射する平均的な日射
を代表するパックパイず一中央部に太陽光の光強度に応
じた電流を発生するホトダイオード 図示しない車体後部床面にはファン２０が取シ付けられ
ていて車体下の冷たい外気を矢印ムの如く吸入し矢印Ｂ
の如く車室内に吐出するようにする。

単室内に導入された外気ム抹気流Ｂとなって車室内の熱
を持ち去シ、図示しない開口部（例えばフロントベンチ
レータ）から車外に排出される。太陽電池ｓｃＡ、　ｓ
ａＢは、例えば第６図に示したように透明のアクリル製
容器の内部に太陽電池の素子が多数直列に接線された構
造を備えている。

、′ 第５図は、本発明の主要部をなす太陽電池ＳａＡ。

ｓｃＢの直・並列を切換えるだめの手段の一例を示すも
のである。ホトダイオードＦＤには負荷抵抗ＲＬが直列
に接続されていて、発生電流を電圧信号に変換している
。ＯＯＭＦはコンパレータであり、負荷抵抗ＲＬの両端
に発生した電圧と基準抵抗Ｒ工。

−の抵抗比と定電圧電源Ｖ。０とで定まる基準電圧との
大小を比較判別し出力する。ＱＯＭＦの出力は日射が強
い場合に（０）９弱い場合（１）となシ、それに応じて
トランジスタＴｒを導通状態にしリレーコイル５を作動
する。リレーコイル５によって作動される８Ｗ　　　８
Ｗ　　、８Ｗｏ、の６つの接点がＡ、　　　　Ｂ アシ、太陽電池ｓａ、　、　ｓｏＢの出力端子を切換え
ている。更に４は７アン２０の駆動モータである。

上記回路の動作について第１図と第５図に基いて以下説
明する。第５図において日射が強い場合、ホトダイオー
ドＦＤは大きな電流を発生し、トラ状態となシ、太陽電
池ｓａＡ、　ａａＢは直列接続となる。この時、太陽電
池は第１図の（Ｂ）　、　（Ｂつの特性を示し、電流は
１点、出力電力は最大出力点ａ′となる。次に日射が弱
い場合、ホトダイオードＰＤ状態となり、接点８Ｗｏは
開放状態とな９、太陽電池ｓｃＡ、　ｓａＢは並列接続
、となる。この時、太陽電池は第１図の（Ｄ）、（Ｄり
の特性を示し、電流（ム）ｌ（Ｄ）の交点（０）となり
、出力電力は最大出力点（０りとなる　Ｃ′点の出力は
日射が弱い場合の直列接続の出力点（ｂつに比べて大幅
に大きい。以上の様に日射の強弱において太陽電池を直
列接続または並列接続に切換えて使用すると、とにより
太陽電池の出力をファン２０にによる換気のために有効
に使用することができるという優れた効果を有する。

なお、本実施例では太陽電池は独立した２つの容器に分
割されているが、同一の容器に配設された太陽＊ａ累子
を電気的配線ま九は蒸着等の手段によって２つの部分に
分割して使用しても轟然同様の効果が得られる。

さらに、光強度検出手段として、ホトダイオードＦＤ代
りに太陽電池素子を用いることも可能であり、あるいは
ホトトランジスタでもよい。

前述の如く２分割された太陽電池を日射の強弱によって
直列ま九は並列接続に切換えるようにすることによって
常に太陽電池を最適な作動点で使用し限られた太陽電池
で最大限の車室内の冷却効果が得られる。

本発明の第２の実施例を第２図、第６図及び第６　ｍｌ
　Ｋ基いて説明する。＊２図において、車体１のフロン
トボード１０とリアボード１１上には、第６−に示す構
造の太陽電池８０え、８ｃＢがヒンジ３０を屈曲部材と
して太陽２００ム、２００Ｂ。

２０００に対して仰角自在に取ル付けられている。

太ｉｌ＃ＩＩ＆Ｉ池日ｏＡ、　８０ＢＫは仰角固定部材
３１が取シ伯けられていて、手動設定された所望の仰角
にて太１１１電池８０Ａ、　８０Ｂを固定している。太
陽電池８０Ａ、　８０Ｂは透明のアクリル製容器３３の
内部に太陽電池素子３２が多数直列に接続されて収納さ
れた構造である。３２ａ、３１ｂは太陽電池ＳＯＡ。

８０Ｂｆ＋それぞれ（ト）側、←）側の出力端子である
。また、アクリル製容器３３の中には、太ｌｉｉ！１１
池素子３２と同様に、光強度検出手段をなすホトダイオ
−Ｆ　ＰＤＡ、　ｐｎＢが収納されておシ、出力端子３
４から太陽光線の強度に応じた電流信号を発生している
。２０はトランクルーム□の床面２１に設置され、太陽
電池８０Ａ、ｓＯＢによって駆動されるファンで吸入１
１１には、走行時に小石の侵入を防止する金網２２が、
吐出側にはトランクルーム内の小物が車外に落下するの
を防止するための金網２３が設置されている。

第６図は本発明の主要部をなす太陽電池ＳＯＡ。

ｓＯＢの直列接続−並列接続間のを切換えるための手段
の一例を示すものである。ホトダイオードＰＤＡ、　Ｐ
Ｄ、　Ｋは負荷抵抗ＲＩＬム、ＲＬＢが直列に接続され
ていて１発生電流を電圧信号に変換している。

ＮＯＲはＯＯＭＰ＾とｏｏｕｐａノ出カ（１）ｔタハ（
０）ｖ論理判別するＮｏＦｔ回路で１４）、久方が（０
，０）、すなわちホトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢが共に
設定値以上の出力（日射が強い）時に出力が（１）とな
）、トランジスタ（Ｔｒ）は導通状態となってリレーコ
イル５に通電する。リレーコイル５によって作動される
ｓｗＡ、　ａｙＢ、　ｓｗｏの６つの接点があシ。

太陽電池８０ム、　ＳＯＢの出力端子を切換えている。

上記回路の動作について第２図、＃！６図、図心第６図
＃ＩＺ図に基いて説明する。第７−のケース１は、太陽
が＃！２図に示す２００Ｂの位置にあるときで、太陽電
池ｓＯＡ、ＢＯＢは共に強い日射を受けている状１１に
あり、ホトダイオードＰＤＡ、　ＰＤＢは出力が大きい
。従って、リレーコイル５は通電され接点ａｗＡ、　ｓ
ｗＢは開放状態となシ、接点ＳＷ。

は開放状態となる。この時の太陽電池ＳＯＡ％８０Ｂと
ファン駆動モータ４の結線は＃７図に示す様に直列とな
る。この時、ファン２０の駆動モータ４には高い電圧と
大きな電流が供給されるので、ファン２０の駆動モータ
４は高速で回転し、その結果風量が大きくな）、車室内
の冷却効果が増大する。ケース２あるいは３は太陽電池
のいずれか一方が日陰または日射が大巾に減少した場合
で、リレーコイル５は非通電状態となシ、接点ａＷム、
ＳＷＢは閉成状態で接点ＳＷｏは開放状態となる。第７
１＆に示す如く太陽電池８０Ａ　、８０Ｂは並列接続と
なる。この時ファン２０の駆動モータ４には、中程度の
電圧を主に太陽電池の受ける日射の強さで定まる大きな
電流が供給され、ファン２０の駆動モータ４は中速で回
転しそれに応じた風量で車室内外の侠気を行なう。ケー
ス４は太陽電池８ＯＡ。

８０Ｂの両方が共に日陰または日射の強さが大巾に低減
した場合で、リレーコイル５はケース２または３と同様
に非通電状態となって、その結果ＳａＡ。

８０Ｂは並列接続となる。この＃本ファン２ｏの駆動モ
ータ４には中程度の電圧が供給されるはずであるが、電
流が極めて小さくなるので電圧降下が起き、ファン２ｏ
の駆動モータ４は低速で回転することｋなる。従って、
この時は少ない風量で換気を行なうととＫなるが、２つ
の太陽電池が共に日射を受けない状態では車室内の温度
も大巾に上昇しないので大きな不都合は生じない。

第３の実施例について第８１１に基いて以下説明する。

第８図は本発明の第３の実施例を示すものであル、太陽
電池ＢＯ’え、ｓｃ′Ｂをバックパイプ４゜上に左右に
並ぺて配置した例である。この場合。

ホトダイオードＦＤ’　　ＰＤ＃、はそれぞれ太陽電池
ｓＯｒ、８０′Ｂノ中心位置に配設してＩｈｎ、ｇｏ’
はファンを示している。第８図の実施例の特徴は、太陽
電池８０’Ａ、　８０１Ｂを自動車の暎にならない様に
且つ太陽の方向による影響を受けない様にバックパイプ
４０上に略水平ｌｏ付け、駐車時に一方の太陽電池が木
の索や建物の陰になっても直列！！絖’ｊｔＭ列接続に
切換えることによって効果的な車室内の冷却効果が得ら
れる点にある。なお光強度検出手段としてホトダイオー
ドの代ｆｉＫ太ｍ亀池素子とかホトトランジスタを用い
てもよい。

第３の実施例の効果は２つの太陽電池をそれぞれの日射
状態あるいは日陰状態によって直列接続あるいは並列接
続に切換える手段を設けることｋよって、最適な換気を
行ない効果的な冷却効果が得られることである。

次に第４の実施例について第９−から第１２図に基いて
以下説明する。第９図から第１２釦に示す第４の実施例
は、光強度検出手段として特別のホトダイオ−Ｆｖ設置
せず、太−電池で駆動されるファン２０の駆動モータの
端子電圧が、太陽光瞼の輻射強度に関連して変化するこ
とを利用したものである。第９図及び第１０図は、この
実施例の太陽電池の設置の一例を示すもので、リヤウィ
ンドウ２０００単室儒内面に２層３０１とＮ層：ａ　ｕ
　２１！！２蒸着法によって形成したアモルファス太陽
電池（詳細は、森北出版、高４ｉ１ｆｆ他−著「太陽光
発電」参照）Ｖ運転者の視覚を大巾に防害しない程度の
間隔で多数設置しアルミニウムの接続電極８０３で８０
　ＡとＳＯＢの２つのグループにして引出り線１Ｇ０．
１０１おｊび１０２．１０３に第１２１に示す電気回路
に接続するものである。

なお、３０１，３０２．３０３は表面を強化樹脂でコー
ティングしである。紹１１図に基いて動作原理を説明す
ると、太陽光線の輻射強度が弱い場合はファン２０の駆
動モータは太陽電池と並列接続されていて、次第に輻射
強度が強くなると、図中矢印ａの如く電圧が上昇する。

輻射強度がｗｌになると太陽電池が直列接続に切換わ）
、輻射強度の低下とと本に矢印ｂＫ沿って電圧が降下し
輻射強度がＷ２まで低下すると並列接続に切換ヤ。

矢印ＯＫ沿って電圧が降下する。すなわち直列と並列の
電圧の交点ｖＲＩＩＩＰを中心として、上限値ｖト下限
値ｖ、Ｉで定まるヒステリシス幅ｖＨｖもって直列と並
列とｔ間接的に太陽光線の輻射５Ｉｉ度に応じて切換え
る。この様にヒステリシスを持たせることによって太陽
の輻射強度の変化が小さい場合等に太陽電池の直・並列
接続間のチャタリングを引き起こすことを防止すること
ができ、しかも特別に光強ｆを検出するセンサが不賛と
なる。

第１１図について以下補足説明する。

（１）太陽電池が並列に接続される場合：輻射強度が小
さい時でも、電流が多く供給でき。

その上太陽電池の電圧が降下しＫ〈いので直列接続より
も並列接続の方が高い電圧でファン２０の態動モータを
作動するが、輻射強度が上がっても電圧に制限があるの
で飽和してくる。

（２１太陽電池が直列に接続される場合：（１１の場合
とは逆に輻射強度が上昇するｋつれてζ流が多く供給で
きるばか）でなく電圧も上昇するので高い電圧でファン
２０の駆動モータ作動することができ従って並列接続よ
りも風量が増大する。

Ｍ１２図は上記第４夾施例の電気回路図を示す本ので６
９．抵抗Ｒａ、Ｒｂと足電圧＊＊Ｖ０゜とで定まる基準
電圧ｖ楯生するがルテージフオロワ０Ｐ１とｖＲＥ？と
ＲＣ，Ｒ，によって定まるヒステリシス巾ＶＨと時間遅
れを定めるコンデンサＣとを有するコンパレータＯＰｇ
”４賛部とするものである。

コンパレータＯＦ、の一方の入力端はファン２０の駆動
モータの（ト）端子、すなわち太陽電池８０Ａ←）端子
１００に接続されている。従って、輻射強度が大きくな
夛端子１００の電圧が上昇するとトランジスタＴｒは導
通状態から非導通状態に変化し、リレーコイル５によっ
て作動される接点８Ｗム、　８Ｗｆ。

８Ｗｏは第１２図に示すようＫな夛、太陽電池ＳＣＡ。

ＳＣＢは互に直列接続状態となる。

なお、本実施例では、太陽電池は２分割されてｉたが、
この他に４．６．８分割等も当然可能であル、分割数が
多い程きめ細かな制御が可能になる。またコンパレータ
等の制御回路を太陽電池の中に集積回路として組込むこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

ｌ！１図は日射の強弱と２系統の太陽電池の接続及びそ
の接続に基いて得られる出力電流・出力電圧・田方電力
との関係を示す太陽電池の電気的特性図、第２図は本発
明の概要を示す説明図、第６図は本発明に使用される太
−電池の構゛成な示す図、第４１図は本発明の第１の実
施例を示す説明図、第５ト１は本発明の第１の実施例に
使用される回路図、第６図は本発明の＃！２の実施例に
使用される回路図、第７図は第６図に示す回路動作の説
明図、第８図は第６の実施例を示す説明図、第９図及び
第１０図は第４の実施例を示す説明図、［１１図は第４
実施例における太陽光線の輻射強度とファン２０の駆動
モータの端子電圧との関係を示す説明図、第１２図は第
４実施例に使用される回路図である。 符号の説明 １０９．車体、８ＣＡ、ＢＯＢ・・・太陽電池、ＰＤＡ
、ＰＤＢ・・・ホトダイオード、２０・・・ファン代理
人　　浅　村　　　皓 外４名 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車体の少くとも２箇所に配設され太陽光線を電気エネル
   ギーに変換する太陽光発電手段と、前記車体に配設され
   駐車時に前記電気エネルギーによυ駆動されて外気を車
   室内に導入する送風手段とからなる自動車用換気装置に
   おいて、前記太陽光発電手段に入射する太陽光の強度に
   応じ良信号を検出する光強度検出手段と、跋光強度検出
   手段の出力信号を基準値と比較する手段と、該比較手段
   の出力信号に基いて前記太陽光発電手段の接続を切換え
   る手段とを備え、前記光強度検出手段の出力信号が前記
   基準値よシも大きい場合には前記太陽光発電手段を互に
   直列に接続し、前記光強度検出手段の出力信号が前記基
   準値よシも小さい場合には前記太陽光発電手段を互に並
   列に接続して、それぞれその出力電気エネルギーによシ
   前配送風手段を駆動することを特徴とする自動車用換気
   装置。