JPS63155312A - 負荷駆動装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は太陽電池の発電出力により負荷を駆動する負荷
駆動装置に関する。

（従来の技術） 従来より、負荷例えば水中ポンプの駆動モータを太陽電
池で駆動する駆動装置としては、ポンプ部と一体化され
た駆動モータの機枠に制御箱を一体に設けて、この制御
箱内に前記駆動モータに太陽電池の発電出力を与えてこ
れを駆動させる主回路及びこの主回路を前記太陽電池の
発電出力電圧に応じて制御する制御回路を配設した構成
のものが供されている。

（発明が解決しようとする問題点） 水中ポンプはその設置環境上高湿度雰囲気中で使用され
るので、主回路及び制御回路を収納する制御箱を密閉状
態にする必要があり、従って、外気温度が低くなるとそ
の制御箱内に結露が生ずる。即ち、日中のように太陽電
池の発電出力電圧が所定電圧以上の時にはこれを検出す
る制御回路により主回路が動作され、これにより、主回
路に電流が流れて制御箱内の温度が上昇するか、夕方。

夜間及び朝方には太陽電池の発電出力電圧が所定電圧未
満となって主回路の動作が停止されるので、制御箱内の
温度が下降するものであり、特に、夜から朝方にかけて
は制御箱内の温度は低く下がったままであるので、制御
箱内の湿度が高く結露するものである。そして、その後
に太陽電池の発電出力電圧が所定電圧以上となって所謂
電源電圧が確立すると制御回路により主回路が動作され
ることになるので、結露水が主回路、制御回路にふりか
かったり或いはふりかかった状態にあると、短絡事故１
誤動作成いは電子部品の破壊等の発生原因となる問題が
ある。

本発明は１〕記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、太陽電池の発電出力により負荷を駆動させるための
主回路及び制御回路の動作開始時には制御箱内に結露水
が存在しないようにして、結露水による短絡事故、誤動
作成いは電子部品の破壊等の発生を防Ｉｆ、　Ｌ得る負
荷駆動装置を提供するにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の負荷駆動装置は、太陽電池の発電出力により負
荷を駆動する主回路を収納する密閉された制御箱内に前
記太陽電池の発電出力により付勢されて発熱する発熱体
を配設し、この発熱体の付勢回路に前記太陽電池の発電
出力電圧か不足電圧の時にその発熱体を発熱状態にする
制御素子を介在させるとともに、前記太陽電池の発電出
力電圧が不足電圧の時に前記主回路の動作を停止させる
制御回路を前記制御箱内に配設する構成に特徴を有する
ものである。

（作用） 本発明の負荷駆動装置によれば、太陽電池の発電出力電
圧が不足電圧の時には発熱体が制御素子により発熱し得
る状態になっているので、朝方のように太陽電池の発電
出力電圧が所定電圧未満の不足電圧であってもその発電
出力により発熱体が付勢されるようになり、発熱体の発
熱により制御箱内の温度が上昇して相対湿度が下がり、
その制御箱内の結露水が蒸発するものであり、その後、
太陽電池の発電出力電圧が所定電圧以上となって電源電
圧が確立すると、制御素子により発熱体の付勢回路が無
効化され、太陽電池の発電出力により主回路を介して負
荷が駆動されるのである。

（実施例） 以下本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明す
る。

まず、第２図及び第３図に従って水中ポンプの概略的構
成について述べる。１はケーシング及びインペラを内蔵
したポンプ部、２はこのポンプ部１の上端部に取付けら
れた負荷たるブラシレス形の駆動モータ３（第１図参照
）の機枠、４はこの機枠２の上端部に取付けられてその
機枠２の上端部を底板とする密閉形の制御箱である。＄
制御箱４の上端部からは口出し線５．６（第１図参照）
を覆う防水チューブ７が導出されており、口出し線５及
び６の各一端部は外部の太陽電池８（第１図参照）の正
（＋）極及び負（−）極に夫々接続されている。又、制
御箱４内には回路基板９が配設されていて、この回路基
板９には後述するように多数の電子部品からなる主回路
１０及び制御回路１１が構成されている。そして、制御
箱４内には発熱体たる電気ヒータ１２が配設されている
。

さて、第１図に従って電気的構成について述べる。前記
口出し線５，６の各他端部は主回路１０の入力端子に接
続されており、その主回路１０の出力端子は駆動モータ
３の入力端子に接続されている。この場合、主回路１０
は、例えば６個のトランジスタ１３を三相ブリッジ接続
してなるもので、駆動モータ３の回転子の回転位置に応
じて各６個のトランジスタ１３が後述するようにオン。

オフされることにより太陽電池８の発電出力を駆動モー
タ３に与えてこれを回転駆動させるようになっている。

１４は前記制御箱４内に配設されたリレーであり、これ
は励磁コイル１４ａ及び制御素子たる時限復帰形の常閉
接点１４ｂを有する。

そして、この常閉接点１４ｂは前記電気ヒータ１２と直
列に接続されて、その直列回路が口出し線５．６間に接
続されている。又、励磁コイル１４ａには並列にダイオ
ード１５が接続され、更に１１１２列にコンデンサ１６
が接続されており、ダイオード１５のアノードは回路基
板９のアース部に接続されている。一方、制御回路１１
において、１７は電解コンデンサであり、その両端子は
前記口出し線５．６に接続されているとともに、両端子
間には抵抗１８．ホトカブラ１９の発光ダイオード１９
ａ及び定電圧ダイオード２０の直列回路が接続されてい
る。２１は定電圧電源回路であり、その各入力端子は前
記口出し線５．６に接続され、一方の正（＋）出力端子
は規定７代圧例えば＋２４ボルトの直流母線２２に接続
され、他方の正（＋）出力端子はベースドライブ回路２
３の電源端子に接続され、負（−）出力端子は前記回路
基板９のアース部に接続されている。更に、前記ホトカ
ブラ１９のホトトランジスタ１９ｂにおいて、そのコレ
クタは直流母線２２に接続され、エミッタは抵抗２４を
介して前記回路基板９のアース部に接続されており、以
て、電圧検出回路が構成されている。又、ホトトランジ
スタ１９ｂ及び抵抗２４の直列回路に並列に抵抗２５及
び２６の直列回路が接続されており、以て、電圧基準回
路が構成されている。更に、ホトトランジスタ１９ｂ及
び抵抗２４の共通接続点たる電圧検出端子２７と抵抗２
５及び２６の共通接続点たる電圧基■端子２８とはコン
パレータＩＣ，２９におけるコンパレータ２９ａの正直
＋）入力端子と負（−）入力端子とに夫々接続されてお
り、そめコンパレータ２９ａの出力端子は抵抗３０を介
して直流母線２２に接続されているとともにインバータ
回路２９ｂ及び抵抗３１を直列に介して直流母線２２に
接続されている。そして、コンパレータ２９ａの出力端
子は更にベースドライブ回路２３の制御端子に接続され
ているとともに抵抗３２を介してＮＰＮ形のトランジス
タ３３のベースに接続されている。このＩ・ランジスタ
３３において、そのコレクタは直流母線２２に接続され
、エミッタは前記ダイオード１５のカソードに接続され
ている。この場合、前記ベースドライブ回路２３は、そ
の出力端子が前記主回路１０の各トランジスタ１３のベ
ースに接続されていて、定電圧電源回路２１の出力電圧
が確立し且つ制御端子にハイレベルｒＨＪの信号が与え
られると動作して前記駆動モータ３の回転子の位置を検
出する位置検出素子（図示せず）の位置検出信号に基づ
きベース信号を出力し、そのベース信号を主回路１ｏの
各トランジスタ１３のベースに順次与えるようになって
いる。

次に本実施例の作用につき第４図をも参照しながら説明
する。

夜間においては、太陽電池８の発電出力電圧は零である
ので、制御回路１１は動作せず、従って、主回路１０も
動作せず、駆動モータ３は停止１−シたままである。こ
れにより、リレー１４も復帰して常閉接点１４ｂをオン
しているが、この時には前述したように太陽電池８の発
電出力電圧は零であるので、電気ヒータ１２は発熱しな
い。そして、夜間は口中に比し周囲温度が低下するので
、制御箱４内の相対湿度が高くなり、その制御箱４内に
結露を生ずるようになる。その後、朝方になると、太陽
電池８は発電を開始するようになり（時刻ｔ１）、その
発電出力電圧は第４図（ａ）で示すように次第に上昇す
るように変化し、この発電出力電圧により常閉接点１４
ｂを介して７け気ヒータ１２が付勢されて発熱し、その
発熱により制御箱４内が加熱される。これにより、制御
箱４内の１１μ度が徐々に上昇し、制御箱４内のｍ対ｌ
１１１！度は第４図（ｄ）で示すように次第に低くなる
。その後、太陽電池８の発電出力電圧が所定電圧Ｖ１よ
り若干小なる電圧になると、定電圧電源回路２１の出力
電圧が確立するようになり、これによって、直流母線２
２に規定電圧（例えば２４ボルト）が与えられるととも
に、ゲートドライブ回路２３にも設定電圧が与えられる
ようになる。又、同時に、定電圧ダイオード２０が導通
して発光ダイオード１９ａが前記太陽電池８の発電出力
電圧に応じた光二で発光するようになり、従って、この
発光ダイオード１９ａの光を受光するホトトランジスタ
１９ｂはその受光量に応じた導通状態となり、電圧検出
端子２７には太陽電池８の発電出力電圧に対応した検出
電圧が発生する。そして、直流母線２２に規定電圧が与
えられると、電圧ｕ、ｆ、端子２８には所定７は圧Ｖ１
　（第４図（ａ）参照）に対応する基準電圧が生ずるよ
うになり、従って、コンパレータ２９ａはこのＷｌ電圧
と検出７は圧とを比較するようになり、基準電圧が検出
電圧より大の時にはコンパレータ２９ａの出力信号はロ
ウレベルｒＬＪとなっている。而して、太陽電池８の発
電出力電圧が第４図（ａ）で示すように所定電圧Ｖ１以
」二となると（時刻ｔ２）、コンパレータ２９ａの出力
信号が第４図（ｂ）で示すようにロウレベルｒＬＪから
ハイレベルｒＨＪに変化するようになり、これによって
、トランジスタ３３がオンして制御母線２２の規定電圧
がリレー１４の励磁コイル１４ａに与えられるようにな
り、リレー１４が動作して第４図（ｃ）で示すように常
閉接点１４ｂをオフさせる。従って、電気ヒータ１２の
付勢回路が無効化即ち切られるようになり、その電気ヒ
ータ１２は発熱を停止する。又、コンパレータ２９Ｈの
出力信号がハイレベルｒＨＪとなることによりベースド
ライブ回路２３が動作するようになり、そのベースドラ
イブ回路２３は主回路１０のトランジスタ１３にベース
信号を与えるようになり、主回路１０は太陽電池８の発
電出力を駆動モータ３に与えてこれを駆動させる。これ
により、駆動モータ３によりポンプ部１のインペラが回
転され、以て、水中ポンプが動作することになる。以上
の説明から明らかなように、太陽電池８が発電出力電圧
を発生してからこれが所定電圧ｖ１以上となるまでの所
謂電源電圧が不足７ｄ圧となっている間（時刻ｔｌ−ｔ
ｇ間）においては不足電圧ではあるけれども発電出力電
圧により電気ヒータ１２を付勢して発熱させることから
、この間に制御箱４内の結露水は蒸発されることになる
ものである。そして、主回路１０が動作する時刻ｔ２以
降においては、電気ヒータ１２が発熱停止しても主回路
１０には駆動モータ３を駆動すべく電流が流れるので、
その発熱及び周囲温度の上昇により制御箱４内の相対湿
度は第４図（ｄ）で示すように順次低くなる。そρ後、
夕方になると、太陽電池８の発電出力電圧は次第１こ下
降するようになり、これが所定電圧７１未満となると（
時刻ｔ３）、コンパレータ２９ａの出力信号が第４図（
ｂ）で示すようにロウレベルｒＬＪとなり、トランジス
タ３３がオフし、ペースドライバ回路２３が動作を停止
する。このベースドライブ回路２３の動作停止により主
回路１０のトランジスタ１３にはベース信号が与えられ
なくなり、主回路１０が動作を停止ヒして駆動モータ３
へ太陽電池８からの発電出力の供給を停止する。これに
より、駆動モータ３は回転を停止し、以て、水中ポンプ
の動作が停止する。又、ランジスタ３３がオフすると、
リレー１４の励磁コイル１４ａへの直流母線２２からの
規定電圧の供給はなくなるが、リレー１４は復帰せずに
常閉接点１４ｂをオフ状態のままとする。その後、短時
間経過すると（時刻１１）、リレー１４が復帰して第４
図（Ｃ）で示すように常閉接点１４ｂをオンさせるよう
になり、この時には太陽電池８の発電出力電圧は結果と
して第４図（ａ）で示すように所定電圧Ｖ１よりも低い
電圧Ｖ２となっている。そして、常閉接点１４ｂがオン
すると、電気ヒータ１２は太陽電池８の所定電圧７１未
満の不足電圧たる発電出力電圧により付勢されて再び発
熱するようになる。勿論、夜になって太陽電池８の発電
出力電圧が零（０）になれば（時刻ｔ５）、常閉接点１
４ｂがオンしているとはいえども電気ヒータ１２の発熱
は停止する。

このように本実施例によれば、太陽電池８が発電を開始
してからその発電出力電圧が所定電圧■１以上となるま
での間の発電出力により電気ヒータ１２を発熱させて制
御箱４内の結露水を蒸発させるようにしたので、制御回
路１１及び主回路１０が動作を開始する時には結露水は
存在しないようになり、従って、従来とは異なり結露水
による短絡事故、誤動作成いは主回路１０及び制御回路
１１を構成する電子部品の破壊等の発生を確実に防止す
ることができる。

ところで、従来では太陽電池８の発電出力は朝方の発電
開始時（時刻ｔ１）から所定電圧Ｖ１となる時点（時刻
ｔ２）までの間は何ら利用されていなかったのであるが
、本実施例によれば、この間の太陽電池８の発電出力を
利用して電気ヒータ１２を発熱させて制御箱４内の結露
水を蒸発させるようにしたので、太陽電池８の発電出力
を有効に利用し得る利点がある。

尚、上記実施例では電気ヒータ１２の付勢回路に制御素
子としてリレー１４の常閉接点１４ｂを介在させるよう
にしたが、代りに、例えばトランジスタ等の半導体スイ
ッチング素子を介在させるようにしてもよく、或いは、
サーミスタ等の限流素子を介在させるようにしてもよく
、更には、制御箱４内の湿度に応じてオン、オフ若しく
は抵抗値変化をする湿度センサを介在させるようにして
もよい。

更に、上記実施例において、コンパレータ２９ａとベー
スドライブ回路２３との間にリレー１４の時限復帰時間
に相応する時限を資する遅延回路を介在させるようにし
てもよい。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、例えば水中ポンプの駆動モータ
に限られず密閉された制御箱内に収納された主回路及び
制御回路によって駆動される負荷全般に適用し得る等、
要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ること
は勿論である。

［発明の効果］ 本発明の負荷駆動装置は以上説明したように、太陽電池
の所定電圧未満の不足電圧を利用して発熱体を発熱させ
て負荷を駆動するための主回路及び制御回路を収納する
密閉状の制御箱内を加熱するようにしたので、結露水に
よる短絡事故、誤動作成いは電子部品の破壊等の発生を
防止し得、しかも、太陽電池の発電出力を存効に利用し
得るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例示し、第１図は電気的構成説明
図、第２図は水中ポンプにおける制御箱部分の横断平面
図、第３図は水中ポンプの側面図、第４図は第１図の作
用説明用の波形図である。 図面中、３は駆動モータ（負荷）、４は制御箱、８は太
陽電池、１０は主回路、１１は制御回路、１２は電気ヒ
ータ（発熱体）、１４はリレー、１４ｂは常閉接点（制
御素子）を示す。 代理人　弁理士　　則　近　　憲　右 同　　　　　　　　三　　俣　　　弘　　文１１制剖巳
路 第１　図 第２図 箇３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、密閉された制御箱内に配設され太陽電池からの発電
   出力により負荷を駆動する主回路と、前記制御箱内に配
   設され前記太陽電池の発電出力により付勢される発熱体
   と、この発熱体の付勢回路に介在され前記太陽電池の発
   電出力電圧が不足電圧の時に前記発熱体を発熱状態とす
   る制御素子と、前記制御箱内に配設され前記太陽電池の
   発電出力電圧が不足電圧の時に前記主回路の動作を停止
   させる制御回路とを具備してなる負荷駆動装置。