JPH01187880A - 太陽電池電源 - 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、光量制御技術さらには透過型液晶パネルを
用いた光量制御に適用して特に有効な技術に関し、例え
ば太陽電池を用いた電源装置に利用して有効な技術に関
する。

［従来の技術］ 太陽電池は受光した光量に応じた電圧を発生するので、
天候や季節によって出力電圧が異なる。

そのため、負荷の種類によっては、太陽電池の出力電圧
が定格電圧よりも相当高くなる場合がある。

そこで、従来は、太陽電池から出力された過電圧をシリ
コンドロッパやスイッチングレギュレータなどの電圧制
御手段を介して一定の電圧に降圧して供給するようにし
ていた（例えば昭和５５年１２月２０日オーム社発行、
「電子工学ポケットブック第３版Ｊ　１８−１９頁〜１
８−１９頁参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 太陽電池に照射される光の量には非常に大きなバラツキ
があり、光量に応じて出力電圧も大きく変動する。従っ
て、そのような変動の大きな電圧を一定の電圧に降圧す
るには複雑な電圧制御装置が必要となる。しかも、シス
テムによって電源電圧が異なるため、従来はシステムに
応じて電圧制御装置を設計し直す必要があった。また、
システムを拡張する場合に、供給電力を増大させる必要
があるときには、既にシステムに組み込んである小容量
の太陽電池を大容量の太陽電池と交換しなければならず
、柔軟性に乏しいという問題点があった。

この発明の目的は、太陽電池で発生された出力電圧を一
定の電圧に降圧する複雑な電圧制御装置を不要にすると
ともに、システムの変更や拡張に際しても電圧制御装置
を設計し直したり太陽電池を交換もしくは増設する必要
性をなくして、電源装置の柔軟性を高めることにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

この発明は、太陽電池の出力電圧が太陽光の強弱によっ
て変動する点に着目し、太陽電池の受光面の上方に、複
数の分割電極を敷き詰めてなる液晶シャッタを配置し、
太陽電池の出力電圧を基準電圧と比較して両者が一致す
るように上記液晶シャッタの開口面積を調節する制御装
置を設けるようにした。

［作用］ 上記した手段によれば、太陽電池の出力電圧が基準電圧
よりも高いときは液晶シャッタの開口面積が低減され、
また低いときは液晶シャッタの開口面積が増加されて透
過光量が常に一定になるように調節されることによって
、太陽電池の出力電圧が一定に保たれる。

［実施例］ 第１図には、本発明に係る太陽電池電源の一実施例がブ
ロック図で示されている。

この実施例では、光電変換素子からなる太陽電池１の受
光面１ａに対向して、透過する光量を調節可能な液晶シ
ャッタ２が設けられている。

上記太陽電池１の発生電圧によって負荷３が駆動される
わけであるが、この実施例では太陽電池１の発生電圧Ｖ
ｏｕｔがコンパレータ４の一方の端子に入力されている
。そして、コンパレータ４の他方の入力端子には基準電
圧Ｖｒｅｆが印加されており、太陽電池１の発生電圧Ｖ
ｏｕｔと基市電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆとの差に比例した電圧
が、液晶シャッタ２を駆動する液晶駆動制御回路５に供
給されるようになっている。

液晶恥動制御回路５は、コンパレータ４の出力電圧に応
じて液晶シャッタ２の開口面積を調節し、透過光量をほ
ぼ一定に保つ。なお、この実施例では、太陽電池１の発
生電圧の一部によって液晶シャッタ２とその那動制御回
路５が駆動されるようになっている。コンパレータ４も
太陽電池１の発生電圧によって動作される。

一方、上記液晶シャッタ２は、複数の分割電極が敷き詰
められてなる透過型液晶パネルで構成されており、分割
電極のうち電圧を印加すべき電極の数を変えることによ
って透過光量を調節できるように構成されている。分割
電極はその数が多いほどつまり個々の電極が小さいほど
精度の良い光量調節を行なうことができるる また、液晶シャッタ２は、各分割電極に電圧が印加され
ると光を透過させるタイプでも、電圧が印加されると光
を遮断させるタイプのいずれであってもよいが、発生電
圧の一部で液晶シャッタ２を駆動する本実施例の装置に
おいては、電圧が印加されると光を遮断するタイプの方
が望ましい。

第２図には、液晶シャッタおよびそれを用いた太陽電池
電源の具体例の斜視図が示されている。

第２図において、第１図と同一の符号が付された部位は
同一の部品を示す。

同図に示されている液晶シャッタ２は、矩形状の分割電
極がマトリックス状に敷き詰められてなり、電圧を印加
する分割電極の数を変えることにより透過光量が変化さ
れる。同図において、ハツチング２ａが付されている部
分は光をｔ断する状態になっていることを表しており、
その形状は内部の分割電極の形状と一致している。従っ
て、同図の液晶シャッタ２は、透過光量が全開時の５０
％となるように駆動された状態にある。

なお、第２図において、６は液晶シャッタ２とその即動
制御回路５とを電気的に接続するためのフレキシブルプ
リント配線である。

上記のような状態の液晶シャッタ２を介して太陽光が下
方の太陽電池１に入射されて太陽電池１より発生された
電圧が基４１！電圧Ｖｒｅｆと一致しているときに、天
候の変動により例えば太陽光の照射量が３０％減少し、
発生電圧が低下したとする。すると、コンパレータ４の
出力が負の側に変化し、これを受ける液晶睡動制御回路
５が、例えば第３図（Ａ）に示すごとくハツチング２ａ
で示す光遮断部が減少するように液晶シャッタを駆動す
る。その結果、液晶シャッタ２の透過光量が３０％上昇
して、太陽電池１の発生電圧が基準電圧とほぼ等しくさ
れる。

一方、第２図の状態で太陽光の照射量が３０％増加した
ような場合には、例えば第３図（Ｂ）に示すように光遮
断部２ａが増加するように液晶シャッタ２が制御回路５
によって駆動される。これによって、液晶シャッタ２の
透過光量が５０％から８０％に増加されるため、太陽電
池１の出力電圧がほぼ一定に保たれる。

なお、上記実施例では、例えば５０％の透過光量を得る
場合、各分割電極のうち一つおきに電圧を印加するよう
にしているが、一方の端から中央までの半数の分割電極
に連続して電圧を印加することにより透過光量を５０％
とすることもできる。

さらに、上記実施例では、電圧を印加すべき分割電極の
数を変えることで透過光量を変化させているが、全部の
分割電極を駆動しながら電圧の印加時間を第４図（Ａ）
〜（Ｃ）にＴ□、Ｔ２．ゴ３で示すように、変えること
によって透過光量を調節することも可能である。この場
合、個々の分割電極の大きさが大きくても透過光量を連
続的に調節することができる。

また、分割電極（２ａ）の形状も矩形に限定されず、六
角形等の多角形や複数の形状の電極を組み合わせること
も可能である。

以上説明したように上記実施例は、太陽電池の受光面の
上方に、複数の分割電極を敷き詰めてなる液晶シャッタ
を配置し、太陽電池の出力電圧を基準電圧と比較して両
者が一致するように上記液晶シャッタの開口面積を調節
する制御装置を設けるようにしたので、太陽電池の出力
電圧が基準電圧よりも高いときは液晶シャッタの開口面
積が低減され、また低いときは液晶シャッタの開口面積
が増加されて透過光量が常に一定になるように調節され
るという作用により、太陽電池の出力電圧が常に一定に
保たれ、太陽電池で発生された出力電圧を所定の電圧に
降圧する複雑な電圧制御装置が不要になるという効果が
ある。

また、システムを変更したり拡張する場合においても、
予め容量の大きな太陽電池を組み込んでおけば基準電圧
Ｖｒｅｆを変更するだけで容易に発生電圧を換えること
ができるため、システムの柔軟性が高いという利点があ
る。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば上記実施例では、
液晶シャッタを用いて太陽電池への透過光量を調節して
いるが、メカ的なシャッタを用いて調節することも可能
である。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である太陽電池電源に適用
した場合について説明したが、この発明はそれに限定さ
れるものでなく、カメラの絞りや電動カーテンその他周
囲の状態に応じて光量を調節したい装置に利用すること
ができる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、太陽電池で発生された出力電圧を一定の電圧
に降圧する複雑な電圧制御装置を不要にするとともに、
システムの変更や拡張に際しても電圧制御装置を設計し
直したり太陽電池を交換もしくは増設する必要性をなく
して、電源装置の柔軟性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る太陽電池電源の一実施例を示す
ブロック図、 第２図は液晶シャッタの構成例を示す斜視図、第３図（
Ａ）、（Ｂ）は液晶シャッタによる透過光量の変更の仕
方を示す平面図、 第４図は透光光量を液晶の電極に電圧を印加する時間の
長さで調節する場合の信号の形成方法を示す信号波形図
である。 １・・・・太陽電池、２・・・・液晶シャッタ、３・・
・・負荷、４・・・・コンパレータ、５・・・・液晶即
動制御回路。 第　　１　　図 夛 第２図 １１）Ｉ ！ ６　　　　４１’２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、太陽電池と、この太陽電池の受光面の上方に配置さ
   れた透過光量調節可能なシャッタと、上記太陽電池の出
   力電圧と基準電圧を比較して両者が一致するように上記
   シャッタの透過光量を制御する制御手段とを備えてなる
   ことを特徴とする太陽電池電源。 ２、上記シャッタは透過型の液晶パネルにより構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太
   陽電池電源。 ３、上記液晶パネルからなるシャッタは、複数の分割電
   極が敷き詰められてなり、それらの分割電極のうち電圧
   を印加する電極の数を変えることで透過光量が調節され
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の太陽電池電源。