JPS5918841Y2 - 太陽電池付電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電源用電池に太陽電池を付加して構成する太
陽電池付電源装置に関する。

通常、携帯用などで小型の電子機器の電源部には、金次
電池もしくは二次電池あるいは太陽電池などが用いられ
る。

一方、一次電池もしくは二次電池の消耗を軽減させるた
めには、太陽電池の併用が考えられる。

しかしながら、太陽光線などの光を受けで電気エネルギ
ーを発生する太陽電池は、照射光量に比例して出力電圧
が増大されてしまう。

このため、直射日光のように強い光が太陽電池に照射さ
れると、太陽電池から出力される電圧が過度に高くなり
、通常の電源として用いている電池（たとえば一次電池
もしくは二次電池）の電圧よりも高い電圧が負荷の電子
回路に印加されてしまい、過大電流が流れて負荷に悪影
響を及ぼすという欠点がある。

そこで本考案は、光導電素子の導電率が光の強度に応じ
て変化するということに着目し、太陽電池の発生する電
気エネルギーのうち定格以上の余分なエネルギーを上記
光導電素子において消費することにより、上述の欠点を
解消したことにある。

以下に、本考案を図面にもとづいて詳細に説明する。

本考案の概略を第１図を参照に説明すると、１は太陽電
池、３は一次電池もしくは二次電池などの汎改電池、４
は太陽電池１の起電力が電池３の電圧より低い場合に電
池３の電流が太陽電池１側に逆流するのを防止するため
の逆流防止用素子、５は電子装置などの負荷である。

上記において、太陽電池１は光が十分に照射されていて
、活性の場合にはその電圧−電流特性は第２図で示す６
の状態になり、光の強さＬに対する発生電流はＩ（Ｌ）
＝ｋＬ（だだし、Ｋは比例定数）となる。

そこで、照度に応じて抵抗値が変化する適宜な素子Ｒ（
Ｌ）を太陽電池１と並例に接続すると、その素子の両端
間に発生する電圧は、■（Ｌ）＝Ｉ （Ｌ）・Ｒ（Ｌ）
−ＫＬＲ（Ｌ） となり、照度りを変化させても第２
図における７に示すように■（Ｌ）＝Ｅ（一定）となる
ためには、Ｒ（Ｌ）＝Ｅ／ＫＬとなればよい。

したがって、Ｌに対してＲ（Ｌ）がＥ／ＫＬのように変
化するならば、Ｒ（Ｌ）の両端間の出力電圧を照度に比
例させて一定に保つことができる。

すなわち、照度の上昇にともない抵抗値が反比例して下
降するような素子を負荷して太陽電池１と並列に接続す
れば、その素子による出力消費で太陽電池１の両端より
出力される電圧を、一定に保つことができることになる
。

しかして、第１図において２は上記のような抵抗値変化
をする光導電素子で、これは太陽電池１と並列に接続し
である。

第１図を少しく具体化した回路を第３図に示す。

第３図に示す出力１４位置における太陽電池１の出力電
位が一定でかつ電池３に流れる電流がゼロであるために
は、光導電素子２の照度−抵抗値特性が第４図における
８に示す曲線を描くのが理想的である。

この特性の８に示す曲線において、低照度領域において
直線ではなくカーブを描くのは、低照度では太陽電池１
が充分に活性でないことによる。

光導電素子２としてＣｄＳセルを用いると、ＣｄＳセル
の照度−抵抗値特性は第４図における９に示すごとくで
ある。

そこで、ＣｄＳに照射する光をフィルター等で弱めるよ
うにして調整しておけば、ＣｄＳセルに照射される光の
照度と丸陽と太陽電池１に照射される光の照度に相対的
な差を与えることができ、結果として、特性８の直線部
分と特性９とを重ね合せたような１１に示す特性かえら
れることになる。

したがって、符号１１に示す特性をもつ光導電素子２を
用いれば、照度変化に影響されないで出力１４位置にお
ける太陽電池１の出力を電池３と同電位に保ち、いわゆ
る、電池３に流れる太陽電池１からの電流を照度変化に
影響されないで抑え、負荷５に一定の電圧が太陽電池１
からも供給できる。

このとき、太陽電池１から逆流防止用素子４に流れる電
流は第４図における符号１３で示す特性の如くなり、か
つ、この太陽電池１で供給する電流のうち電池３に加わ
る電流は、電池３と同電位のため符号１２で示す特性の
ようになってほとんど流れない。

かくして、第４図において照度が約５００ルツクス以上
（点線で示す）の場合には、負荷５の要する全エネルギ
ーを太陽電池１が供給するので、電池３のエネルギーは
全く消費されないことになり、かつ電池３は充電される
こともない。

したがって、電池３は充電作用による損傷を受けること
もなく、約５００ルツクス以上の照度においては電池３
はエネルギーを消費しないので、電池３の寿命が延長で
きる。

即ちこのことは、本願回路で光導電素子２の位置に定電
圧素子を用いた場合は、太陽電池１の出力が照度の上昇
に伴って常に電池３に充電を行うことになる電位となる
が、光導電素子２を図示するように用いる場合は、素子
４の出力側における電池３の電位が素子４の入力側の電
位と同等もしくはこれより上昇すれば、光導電素子２の
抵抗値が減少したのと同等となり、太陽電池１からの電
池３への電気エネルギーの供給は停止され、電池３の電
位が常に一定に保たれることになる。

なお、本願では前記電池３が充電可能な電池の場合では
、別途の周知手段にてこれの充電を行う。

次に、本考案の電源装置をＣ−ＭＯ３計算回路を有する
液晶表示卓上計算機に適用した実施例と、同じ（Ｃ−Ｍ
Ｏ３計算回路を有する液晶表示デジタル電子腕時計に適
用した実施例の２つの実施例について以下説明する。

まず、前者の実施例について説明すると、第５図に示す
ように、太陽電池１は、シリコンなどの半導体でｐ−ｎ
接合を平面的に形成して構成されていて、０．５Ｖ程度
のものをたとえば６個直列に接続してキーボード上に配
置しである。

光導電素子２は、太陽電池１に近い同一平面上に配置し
て、いわば太陽電池１の照射される光線の変化を忠実に
モニターするようにしである。

１４′は、負荷５における電子装置の一部となる液晶の
テ゛イスプレイ部で゛ある。

なお、実用的には、Ｃ−ＭＯ５計算回路が１ｍＶ程度の
消費電力で、ディスプレイ部１４′がいわゆるポケット
型８桁表示で、その有効表示面積が５−１その消費電力
が約２０μＷ以下であると、太陽電池１は、１０００ル
ツクスの照度下で１ｃｍ’程度のものを６個直列に接続
すれば、１．５Ｖのもので０．１ｍＡ／−の電流をとる
ことができるから、充分に実用に供し得ることになる。

次に、後者の実施例について説明すると、第６図に示す
ように、デ゛イスプレイ部１４″を装置している基板上
に、太陽電池１と光導電素子２とを配置する。

この場合、太陽電池１としては、２．０ｍｍＸ２．０ｍ
ｍのものを５〜６個直列に接続して配置すれば、室内（
数百ルックス）において２．０〜３．ＯＶで１０μＡの
起電力を発生することができ、実用に供し得る。

なお、針表示電子腕時計にも本考案は適用し得ることは
もちろんで゛ある。

以上のように、本考案は、太陽電池よりの余分な電気エ
ネルギーを、照度に応じて抵抗値の変化する光導電素子
によって消費するようにしたので、照度変化に関係なし
に一定の電圧、電流が出力でき、かつ太陽電池の稼動時
では電池の消費が抑制できる。

なお、前記において、光導電素子はＣｄＳセルを用いた
場合を例示したが、これはシリコン素子のものを用いて
もよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は概略を示すブ
ロックダイヤグラム、第２図は太陽電池の電圧−電流特
性曲線図、第３図は具体的構成を示す回路図、第４図は
光導電素子の照度−抵抗特性と第３図の回路の照度−電
流特性を対比して示す説明図、第５図は本考案を適用し
た卓上電子計算機の斜視図、第６図は本考案を適用した
デジタル電子腕時計の斜視図である。 １・・・・・・太陽電池、２・・・・・・光導電素子、
３・・・・・・電池、４・・・・・・逆流防止用素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 汎用電池に逆流防止用素子を介して太陽電池を具備させ
   て戊る電源において、照度に反比例して抵抗値が変化す
   る光導電素子を上記太陽電池と並列に設け、前記太陽電
   池と前記光導電素子とにそれぞれ太陽光線が照射できる
   ように構成したことを特徴とする太陽電池付電源装置。