JPH0587369A - ソーラー式換気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曇天の日や日没後においても換気用ファンの
換気機能を停止させることなく継続して作動させる。 【構成】 太陽電池１、スターティングユニット２、ド
ライバ３、ブラシレスモータ４、換気用ファン５から構
成し、曇天の日においても確実に換気用ファン５を駆動
し換気を行わせる。換気用ファン５の駆動源として従来
のブラシモータの代りにブラシレスモータ４を採用する
と共に、太陽電池１とモータドライバ３及びブラシレス
モータ４との間にスターティングユニット２を組込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はソーラー式換気システム
に係り、特に曇天の日や日没後においても換気機能を停
止させることなく継続または断続して作動させる場合に
好適なソーラー式換気システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽光線を電気エネルギーへ変換
する太陽電池を駆動源として換気用ファンを作動するソ
ーラー式の換気システムが開発されている。該ソーラー
式換気システムでは、太陽電池で発電した電力により該
太陽電池へ直結したモータを駆動し、該モータにより換
気用ファンを作動させることにより、建屋内の換気を行
うようになっている。この場合、太陽電池からは直流電
流が得られるため、換気用ファンの駆動用モータとして
ブラシモータを採用したソーラー式換気システムでは、
太陽電池をブラシモータへ直結状態に接続する構成とな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た如くの従来技術には下記のような問題があった。 前記ブラシモータは経年変化に伴うブラシ部の摩耗
や、飛散したカーボン電極の付着に伴うトラブル（例え
ばブラシモータの配線箇所のショート、回転変動等）が
発生することがあるため、経年劣化が早く、またそれに
伴い耐久性が悪いという問題があった。 また、前記ブラシモータは回転起動時には多大なる電
気エネルギー（駆動電流）の供給が必要であるが、ソー
ラー式換気システムに組込むブラシモータの駆動源とな
る太陽電池は比較的低容量であると共に天候の良否（日
照の程度）に左右されるため、ブラシモータの作動が不
安定となる問題があった。 また、前記ブラシモータは高周波ノイズを発生し易い
ため、テレビ・ラジオを始めとする各種電気製品に悪影
響を及ぼしやすいという問題があった。 また、前記ブラシモータの駆動源となる太陽電池は、
曇天の日や日没後は発電しないために換気用ファンの駆
動が停止する結果、例えば夏期等における日没後数時間
は大気や建屋が日中の予熱で熱せられているにも拘ら
ず、日没後は建屋内の的確な換気を行うことができない
という問題があった。 また、従来のソーラー式換気システムは、ブラシモー
タの能力をかなり大きく上回る太陽電池を組込む場合が
一般的であるが、該システムでは太陽電池の発生エネル
ギーを充分に有効利用するものではないため、エネルギ
ー損失が大きいという問題があった。

【０００４】本発明は前記課題を解決するもので、曇天
の日や日没後においても換気機能を停止させることなく
継続または断続して作動させることを達成したソーラー
式換気システムの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、太
陽光線エネルギーを変換した電気エネルギーに基づき建
屋内の換気を行うように構成したソーラー式換気システ
ムにおいて、太陽光線エネルギーに基づき発電を行う太
陽電池と、建屋内の換気を行う換気手段と、前記換気手
段を作動するブラシレスモータと、前記太陽電池の発電
に伴う出力電流を所定のモータ起動に要するレベルの電
流に達するまで蓄積すると共に、蓄積電流が所定レベル
の電流に達したとき蓄積電流を出力する電流蓄積手段
と、前記電流蓄積手段からの出力電流に基づき前記ブラ
シレスモータを駆動し前記換気手段を作動する制御手段
とを具備することを特徴とする。請求項２の本発明は、
太陽光線エネルギーを変換した電気エネルギーに基づき
建屋内の換気を行うように構成したソーラー式換気シス
テムにおいて、太陽光線エネルギーに基づき発電を行う
太陽電池と、前記太陽電池の発電に伴う出力電流を蓄積
する蓄電池と、建屋内の換気を行う換気手段と、前記換
気手段を作動するモータと、前記太陽電池が発電してい
るか否かに基づき日中か日没後かを検出する日照・日没
検出手段と、前記日照・日没検出手段により日中である
ことを検出した場合は、前記太陽電池の発電に伴う出力
電流を前記モータへ供給して前記モータを駆動し前記換
気手段を作動すると共に出力電流を前記蓄電池へ蓄積す
る一方、前記日照・日没検出手段により日没後であるこ
とを検出した場合は、予め設定した時間だけ前記蓄電池
から蓄積電流を前記モータへ供給して前記モータを駆動
し前記換気手段を継続的または断続的に作動する制御手
段とを具備することを特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１の本発明によれば、電流蓄積手段は太
陽電池の出力電流を所定レベルの電流に達するまで蓄積
し、蓄積電流が所定レベルの電流に達すると蓄積電流を
制御手段へ出力する結果、制御手段はブラシレスモータ
を駆動することにより換気手段を作動する。これによ
り、曇天の日においても換気手段を確実に作動させるこ
とができる。請求項２の本発明によれば、日照・日没検
出手段が日中であることを検出すると、制御手段は太陽
電池の出力電流をモータへ供給して駆動し換気手段を作
動し、出力電流を蓄電池へ蓄積する。他方、日照・日没
検出手段が日没後であることを検出すると、制御手段は
設定時間だけ蓄電池からモータへ蓄積電流を供給して駆
動し換気手段を継続的または断続的に作動する。これに
より、日没後においても換気手段を確実に作動させるこ
とができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例及び第２実施例を
図面に基づいて説明する。 第１実施例。図１は第１実施例のソーラー式換気シス
テムのブロック図であり、本ソーラー式換気システム
は、太陽光線エネルギーにより発電する太陽電池１と、
スターティングユニット２と、ドライバ３と、換気用フ
ァン駆動用のブラシレスモータ４と、建屋内の換気を行
う換気用ファン５とから大略構成されている。第１実施
例のソーラー式換気システムは、曇天の日においても確
実に換気用ファン５を作動させ換気を行わせるものであ
り、換気用ファン５の駆動源として従来のブラシモータ
の代りにブラシレスモータ４を採用すると共に、太陽電
池１とモータドライバ３及びブラシレスモータ４との間
にスターティングユニット２を組込んだ構成としている
点が特徴とされている。

【０００８】本ソーラー式換気システムのスターティン
グユニット２は、曇天の日に太陽光線エネルギーの減少
に伴い太陽電池１の出力電流が微小電流となった場合に
おいても、該微小電流を所定レベルの電流に達するまで
蓄積すると共に、蓄積電流が所定レベルの電流となった
時に、蓄積電流を一度に放出してドライバ３及びブラシ
レスモータ４から成るモータユニットへ供給することに
より、ブラシレスモータ４を起動させるようになってい
る。本ソーラー式換気システムのブラシレスモータ４は
起動時には若干の起電電力は必要であるが、起動に伴い
回転が開始すると通常の曇天の日においても、前記スタ
ーティングユニット２の作用により、充分な回転持続力
を有するようになっている。また、前記ドライバ３は、
スターティングユニット２から供給される電流を発振さ
せ方形波に変換した後、ブラシレスモータ４内部の各コ
イルへ供給することによりモータ軸を回転させ、ブラシ
レスモータ４を駆動するようになっている。

【０００９】次に、上記の如く構成した第１実施例のソ
ーラー式換気システムの動作を説明する。例えば太陽電
池１へ入射する太陽光線エネルギーが少量である曇天の
日の場合には、太陽電池１の出力電流は微小となるが、
スターティングユニット２は太陽電池１から出力される
微小電流を蓄積し所定電流に達するまでキープする。ス
ターティングユニット２は太陽電池１から蓄積した電流
が所定電流に達すると、蓄積電流をドライバ３へ一度に
放出する結果、ドライバ３はスターティングユニット２
から供給された電流を発振させ方形波へ変換し、ブラシ
レスモータ４の各コイルへ供給してモータ回転軸を回転
させることにより、ブラシレスモータ４を起動する。こ
れにより、換気用ファン５が作動し建屋内の換気が行わ
れる。

【００１０】即ち、本第１実施例によれば、ブラシレス
モータ４の能力に適合した適正な能力の太陽電池１で、
太陽光線エネルギーが少量の曇天の日においても換気用
ファン５を確実に作動させることができるため、従来の
如く換気用ファン駆動モータの能力をかなり大きく上回
る太陽電池を組込んだシステムのように、太陽電池の発
生エネルギーを１００％使用しないためにエネルギー損
失が大きくなるといった不具合を解消することができ
る。また、換気用ファン５の駆動源として従来のブラシ
モータの代りにベアリング構造のブラシレスモータ４を
採用しているため（機械的な接触点は多少有するが電気
的な接触点は無い）、モータ内部における摩耗や飛散物
を解消できると共に耐久性を向上させることができる。

【００１１】第２実施例。図２は第２実施例のソーラ
ー式換気システムの基本回路図であり、本第２実施例は
上記第１実施例と基本的には同様で、太陽電池、換気用
ファン駆動用のモータ、建屋内の換気を行う換気用ファ
ンを備えている。本ソーラー式換気システムは、太陽光
線エネルギーにより発電する太陽電池１０と、換気用フ
ァン駆動用のモータ１１と、換気用ファン１２と、日照
・日没検出回路１３と、タイマ回路１４と、蓄電池１５
と、過充電検出回路１６と、過放電検出回路１７と、各
増幅回路１８、２４と、論理回路１９と、リレー２０、
２１と、ダイオード２２、２３とから大略構成されてい
る。第２実施例のソーラー式換気システムは、日没後に
おいても確実に換気用ファンを作動し換気を行わせるも
のであり、日中は太陽電池で発電した電力により換気用
ファンを駆動すると共に、蓄電池へ蓄積しておき、日没
後は蓄電池へ蓄積しておいた電力を使用し、タイマで予
めセットした時間だけ換気用ファンを継続的または断続
的に作動する点が特徴とされている。

【００１２】本ソーラー式換気システムにおいては、日
照中は、太陽電池１０で発電した電力をダイオード２
３、リレー２１を介してモータ１１へ供給し、モータ１
１を駆動することにより、換気用ファン１２を作動させ
るようになっていると共に、太陽電池１０の発電電力は
ダイオード２２、リレー２０を介して蓄電池１５へ充電
される。このときリレー２０は蓄電池１５の充電状態を
過充電検出回路１６で検出し、リレー２０を作動させる
に必要な電力に増幅回路１８で増幅し、蓄電池１５が満
充電状態であれば過充電を防止する為にリレー２０を開
き、充電を止めるようになっていて、再び蓄電池１５の
蓄電状態が満充電検出レベルより低下した場合、リレー
２０を閉じて再充電を行うようになっている。また、日
没後及び夜間は太陽電池１０が日照の消滅に伴い非発電
状態にあることを日照・日没検出回路１３で検出し、タ
イマ回路１４を作動させ、論理回路１９を通り増幅回路
２４でリレー２１を作動させるのに必要な電力に増幅
し、夜間タイマ設定時間のみリレー２１を接点Ａへ動作
させ、蓄電池１５よりモータ１１に電力を供給（蓄電池
１５より放電）して、該モータ１１を駆動することによ
り換気用ファン１２を作動させ夜間の換気を行うように
なっている。ここで、蓄電池１５の放電深度が、昼間曇
天、雨天等で不充分な充電日数が十数日間連続して続い
た時等により極度に低下した場合、過充電を防止する為
に過放電検出回路１７が動作し、論理回路１９でタイマ
回路１４の出力を断ち、増幅回路２４の動作を止め、リ
レー２１の接点をＡよりＢに動作させモータ１１の動作
を止め、蓄電池１５からの放電を止めるようになってい
る。なお、過放電制御中であっても日中は前述のように
日中の換気を行うことができると共に蓄電池１５へ充電
を行う。したがって、過放電制御中のモータ１１への放
電制御は夜間タイマ設定時間のみとなっている。なお、
過充電、過放電の各制御は蓄電池１５の蓄電量を管理
し、蓄電池１５の寿命低減を防止する働きをする。

【００１３】次に、上記の如く構成した第２実施例のソ
ーラー式換気システムの動作を説明する。例えば日中に
おいては、太陽電池１０に対する太陽光線の入射に伴
い、太陽電池１０で発電した電力はダイオイード２３、
リレー２１を介してモータ１１へ供給される結果、モー
タ１１が起動する。これにより、換気用ファン１２が作
動し建屋内の換気が行われる。また、例えば日没後及び
夜間においては、日照・日没検出回路１３は太陽電池１
０が日照の消滅に伴い発電状態にないことを検出するた
め、該検出後はタイマ回路１４が作動し、論理回路１９
はタイマ回路１４により計時した所定設定時間だけリレ
ー２１をＯＮ状態とし、蓄電池１５から所定の設定時間
だけ電流をモータ１１へ放電させ該モータ１１を起動す
る。これにより、換気用ファン１２が作動し建屋内の換
気が行われる。

【００１４】即ち、本第２実施例によれば、太陽光線エ
ネルギーが無い日没後及び夜間においても換気用ファン
１２を継続的または断続的に駆動できるため、従来の如
く太陽電池へ太陽光線が入射している時にのみ換気用フ
ァンが駆動する直動システムのように、日没後及び夜間
は太陽電池が発電せず換気用ファンが作動しないといっ
た不具合を解消することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記各項の効果を奏することができる。 太陽光線エネルギーが少量の曇天の日においても、適
正な能力の太陽電池により換気手段を作動できるため、
従来の如く換気手段を駆動するモータの能力をかなり大
きく上回る太陽電池を組込んだシステムのように、太陽
電池の発生エネルギーを有効利用できずエネルギー損失
が大きくなるといった不具合を解消することができる。
また、換気手段の駆動源として従来のブラシモータの代
りにベアリング構造のブラシレスモータを採用している
ため、モータ内部における摩耗や飛散物を解消できると
共に耐久性を向上させることができる。 太陽光線エネルギーが無い日没後及び夜間において
も、換気手段を継続的または断続的に駆動できるため、
従来の如く太陽電池へ太陽光線が入射している時にのみ
換気手段が駆動する直動システムのように、日没後及び
夜間は太陽電池が発電せず換気手段が作動しないといっ
た不具合を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のソーラー式換気システム
のブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例のソーラー式換気システム
の基本回路図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ スターティングユニット（電流蓄積手段） ３ ドライバ（制御手段） ４ ブラシレスモータ ５ 換気用ファン（換気手段） １０ 太陽電池 １１モータ １２ 換気用ファン（換気手段） １３ 日照・日没検出回路（日照・日没検出手段） １４ タイマ回路 １５ 蓄電池 １６ 過充電検出回路（過充電検出手段） １７ 過放電検出回路（過放電検出手段） １８ 増幅回路（リレー駆動手段） １９ 論理回路（制御手段） ２０ 過充電制御リレー（過充電制御手段） ２１ 過充電制御夜間・日中運転用リレー（過放電制御
夜間・日中運転用手段） ２２ 充電用逆流防止ダイオード ２３ 日中運転用防止ダイオード（日照検出回路誤動作
防止手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 尚宏 大阪府吹田市江の木町17−16 フクビ化学 工業株式会社大阪支店内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光線エネルギーを変換した電気エネ
   ルギーに基づき建屋内の換気を行うように構成したソー
   ラー式換気システムにおいて、 太陽光線エネルギーに基づき発電を行う太陽電池と、 建屋内の換気を行う換気手段と、 前記換気手段を作動するブラシレスモータと、 前記太陽電池の発電に伴う出力電流を所定のモータ起動
   に要するレベルの電流に達するまで蓄積すると共に、蓄
   積電流が所定レベルの電流に達したとき蓄積電流を出力
   する電流蓄積手段と、 前記電流蓄積手段からの出力電流に基づき前記ブラシレ
   スモータを駆動し前記換気手段を作動する制御手段と、
   を具備することを特徴とするソーラー式換気システム。
2. 【請求項２】 太陽光線エネルギーを変換した電気エネ
   ルギーに基づき建屋内の換気を行うように構成したソー
   ラー式換気システムにおいて、 太陽光線エネルギーに基づき発電を行う太陽電池と、 前記太陽電池の発電に伴う出力電流を蓄積する蓄電池
   と、 建屋内の換気を行う換気手段と、 前記換気手段を作動するモータと、 前記太陽電池が発電しているか否かに基づき日中か日没
   後かを検出する日照・日没検出手段と、 前記日照・日没検出手段により日中であることを検出し
   た場合は、前記太陽電池の発電に伴う出力電流を前記モ
   ータへ供給して前記モータを駆動し前記換気手段を作動
   すると共に出力電流を前記蓄電池へ蓄積する一方、前記
   日照・日没検出手段により日没後であることを検出した
   場合は、予め設定した時間だけ前記蓄電池から蓄積電流
   を前記モータへ供給して前記モータを駆動し前記換気手
   段を継続的または断続的に作動する制御手段と、を具備
   することを特徴とするソーラー式換気システム。