JPH0723953U - 自動運転動力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部電力を必要としない、太陽電池利用の自
動運転排水装置を提供する。 【構成】 排水装置は、太陽電池、蓄電池及び排水ポン
プからなる。太陽電池により充電される蓄電池の端子電
圧が低下したときには、排水ポンプを停止させ、蓄電池
の端子電圧が回復した時点から、所定時間経過後に排水
ポンプの運転を許可する。この構成により、蓄電池の端
子電圧が回復して排水ポンプが運転し、ついで蓄電池の
端子電圧が低下してポンプが停止することを短時間のう
ちに何度も繰り返すことを防止し、ポンプ及び蓄電池が
損傷を受けることを防止する。太陽電池により充電され
る蓄電池では、端子電圧の検出に際して有効にヒステリ
シスが設定できないことを考慮した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動運転動力装置に関し、更に詳しくは、外部から電源の供給を受 けないで装置内で完結的に且つ自動的に電力を発生・使用することが出来る自動 運転動力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

太陽電池は、商用電力等の外部電力の供給を受けることが困難な場所において 、商用電力を補完する電源装置として注目を浴びている。例えば、遠隔地の建造 物等において、その建造物内に侵入する少量の水を排出するための動力電源を必 要とする例がしばしば見られる。このような場合には、太陽電池から得られる電 力によりポンプを運転して排水を行なうことが、その経済的な観点からは極めて 望ましいものと考えられる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

太陽電池から電力を得て、この電力により排水ポンプを間欠運転する排水装置 では、太陽電池で発電された電力を一旦蓄電池に蓄え、この蓄電池により排水ポ ンプを駆動する方式が考えられる。このような自動運転排水装置では、太陽電池 が他の機器、例えば蓄電池或いはポンプに比べて極めて高価なため、太陽電池の 容量を如何に定めるかが問題となる。

【０００４】 例えば太陽電池の定格容量（以下、太陽電池の容量と呼ぶ）をポンプの出力と 同等又はそれ以上に選定すると、ポンプの利用効率は向上するが、太陽電池の購 入費用が莫大になり、太陽電池利用の排水装置としての経済的メリットが薄れる 。他方、太陽電池の容量をポンプ出力に比して極端に小さく設定すると、ポンプ の運転時間が確保できず、或いは、蓄電池が絶えず過放電を起こしてその寿命が 短くなる。従って、太陽電池の容量は、ポンプ出力より小さな値で、且つ、太陽 電池及び排水ポンプ双方の稼働率を考慮して妥当な値に選定される。

【０００５】 ところで、上記に従って、太陽電池の容量をポンプ出力に比して妥当な値に選 定しても、太陽電池の出力は、そのときの日照条件及び日照時間に左右されるも のであるから、或る時点では、太陽電池からの充電が不足して蓄電池の端子電圧 が低下することは避けられない。従って、このような排水装置では、蓄電池の端 子電圧が所定値以下に低下したことが検出された場合には、例えば排水ポンプの 制御回路を断とすることで、たとえ排水について外部運転条件が成立していても 、蓄電池から排水ポンプへの電力供給を停止し、その後、太陽電池からの充電に より蓄電池の端子電圧が回復したときに、制御回路を入とすることで、外部運転 条件の成立を条件として排水ポンプの運転を再開する構成が考えられる。

【０００６】 ところが、蓄電池の端子電圧が回復した時点で、上記の如く排水ポンプの外部 運転条件が成立していると、排水ポンプは、端子電圧の回復時点で直ちに運転が 開始される。このとき、排水ポンプ及び太陽電池の双方が稼働状態となるが、前 記の如く、太陽電池の容量はポンプ出力に比してかなり小さく選定されるので、 蓄電池の端子電圧はほどなく低下して、再びポンプ停止が余儀なくされる。その 後も日照が継続していると、太陽電池からの充電により蓄電池の端子電圧が再び 回復し、短時間のうちに排水ポンプの運転が再開される。

【０００７】 上記の如き運転・停止が短時間のうちに何度も繰り返されると、排水ポンプは 、その起動電流により過度の温度上昇を起こし、また、蓄電池から大きな起動電 流が繰り返し流れて蓄電池の性能が低下し、排水装置に故障が生ずる。この場合 、太陽電池の容量をポンプ出力と同等又はそれ以上に選定してこの短時間の間に 生ずる繰返し運転を避けることは、前述の如く太陽電池購入費用の増大を生むこ とから採用し難い。

【０００８】 上記において、ポンプの運転・停止の繰返しを避けるために、蓄電池の端子電 圧の検出に際して、その上昇及び下降の間にヒステリシスを設定することが考え られる。しかし、太陽電池から充電を受けるこのような蓄電池では、その端子電 圧の検出について有効なヒステリシスの設定が困難という事情がある。

【０００９】 本考案は、上記に鑑み、動力手段が短時間のうちに運転・停止を繰返すことが ないため、故障を生ずることなく安全に運転でき、且つ、適切な容量の太陽電池 が採用できることから、経済的にも優れた自動運転動力装置を提供することを目 的とする。

【００１０】

【課題を達成するための手段】

前記課題を達成するため、本考案の自動運転動力装置は、太陽電池と、該太陽 電池から充電電流が供給される蓄電池と、該蓄電池から運転電流が供給され所定 の条件下で運転する動力手段とを備える自動運転動力装置において、 前記蓄電池の端子電圧を計測する電圧計測手段と、 前記蓄電池の端子電圧が所定値以下であるときに前記動力手段を停止させる停 止手段と、 前記蓄電池の端子電圧が所定値以上に上昇したときからの経過時間を計測する 計時手段と、 前記経過時間が所定時間以下のときに、前記動力手段の運転を阻止する運転阻 止手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案の自動運転動力装置では、蓄電池の端子電圧が所定値以上になったとき からの時間を計測し、所定時間が経過した後に動力手段の運転を許可する構成を 採用したことにより、蓄電池の端子電圧が所定値以上となってから所定時間経過 迄の間に充分な日照が得られるときには、蓄電池が充分に充電されるので、動力 手段は必要なだけ充分に運転できる。また、上記の間に充分な日照が得られない ときには、動力手段は短時間の運転の後に蓄電池電圧が所定値以下になって停止 するが、少なくとも、蓄電池の端子電圧が回復してから所定時間経過する迄は、 動力手段の運転開始が阻止されることから、太陽電池の容量を特に大きくしなく とも、動力手段の運転・停止が短時間の間に何度も繰返されることはなく、動力 手段及び蓄電池に生ずる故障が避けられる。

【００１２】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例の自動運転動力装置の構成を示すブロック図である 。同図において、この自動運転動力装置は、太陽電池１、操作盤２、蓄電池３、 フロートスイッチ４、及び、排水ポンプ５から構成され、特に電源を必要とする ことなく、ピット１０内に侵入する水をピット１０外部に自動的に排水する自動 運転排水装置として構成される。

【００１３】 太陽電池１からの充電電流により、操作盤２内に収容されている蓄電池３が充 電されると、その後は、ピット１０内の水位が上昇するとオンとなり低下すると オフになる通常のフロートスイッチ４により、排水ポンプが運転制御される。排 水ポンプの負荷電流は、例えば、直流電源電圧が２４Ｖのときに約１５Ａであり 、太陽電池の充電電流の最大値は、例えばポンプ負荷電流の２０％、約３Ａと選 定される。

【００１４】 図２は、図１の自動運転排水装置の制御を示すシーケンス図面である。同図に おいて、太陽電池１は２つのモジュール１Ａ、１Ｂから構成され、これらは相互 に直列に接続され、日照を受けて直流電力を発生させる。太陽電池１Ａ、１Ｂか らの充電電流は蓄電池２に供給され、蓄電池２がある程度以上充電されると、蓄 電池２の端子電圧は２４Ｖ以上に上昇する。蓄電池２からの直流電源ラインＰ、 Ｎは、開閉器１１を経由して操作盤の直流電源ラインＰ１、Ｎ１となる。直流電 源ラインＰ１、Ｎ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８の入力に接続されており、ＤＣ −ＤＣコンバータ８の出力である安定化直流電源Ｐ２、Ｎ２はメータリレー７に 入力されて、その電圧が計測される。

【００１５】 排水ポンプ５の運転は、自動、手動及び停止を選択するためのセレクトスイッ チＣＳ１によりその運転モードが選択され、自動運転モードが選択されると、フ ロートスイッチ４のオン・オフとして定められる外部運転条件によりポンプの運 転が制御される。メータリレー７は、安定化直流電源Ｐ２、Ｎ２の電圧が例えば ２４Ｖに迄上昇したことを検出すると、リレーＸ１をオンとする。リレーＸ１が オンになると、計時手段を成すタイマ６が時間の計測を始める。

【００１６】 一般に、蓄電池２は、リレーＸ１がオンとなってタイマが所定時間を計測する 迄に、太陽電池から充分な充電電流を受けてポンプの運転に必要な電力を蓄積す る。タイマ６が所定時間の計測、例えば、９６時間の計測を完了すると、その接 点がオンとなるので、フロートスイッチ４のオンを条件としてリレーＲ１がオン となり、排水ポンプ５が運転される。排水ポンプ５の運転により、ピット内に侵 入した水の排除が可能となる。

【００１７】 ポンプが頻繁に且つ長時間にわたって運転されたため、或いは、日照時間が不 足したために、蓄電池の端子電圧が例えば２０Ｖ迄に低下すると、その電圧低下 がメータリレー７で検出され、リレーＸ１がオフとなる。これによりタイマ６が オフとなるので、外部運転条件であるフロートのオン・オフに拘らずポンプの運 転が阻止される。日照がある程度続き、蓄電池３の端子電圧が２４Ｖに迄回復す ると、前記と同様に、その時点から９６時間経過後にポンプ運転が可能となる。

【００１８】 上記実施例の構成とは異なり、タイマ６が所定時間を計測する構成に代えて、 蓄電池の端子電圧の検出について、その上昇時及び下降時の間でヒステリシスを 大きくとって、蓄電池の電圧回復が充分となったことを検出する構成が考えられ る。しかし、太陽電池からの充電電流が日照条件で大きく変化するため、蓄電池 の端子電圧はその充電電流の変化に依存して大きく変化すること、並びに、太陽 電池からの充電電流と蓄電池の内部抵抗との積として表わされる端子電圧の上昇 は、蓄電池の端子電圧が蓄電池の充電量（％）に依存して変化する値に比して無 視できないほど大きいことから、上記目的に有効なヒステリシスを設定すること は殆ど不可能である。

【００１９】 なお、上記実施例の構成は、単に例示の目的でなされたものであり、本発明の 自動運転動力装置は、上記実施例に示した自動運転排水装置にのみ限定されるも のではなく、上記実施例の構成から種々の修正及び変更が可能である。例えば、 本考案の自動運転動力装置は、商用電源が利用できない遠隔地において、種々の 動力装置に利用できる。また、動力手段の制御の態様は種々の公知の態様を採用 することが出来る。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の自動運転動力装置によると、短時間のうちに動 力手段の運転・停止の繰返しが生じないため、太陽電池の容量を低く抑えながら も動力手段及び蓄電池の損傷が防止できるので、本発明は、安全性が高く経済性 に優れる自動運転動力装置を提供した顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の自動運転動力装置の構成を
示す模式的ブロック図。

【図２】図１の自動運転動力装置における制御を示すシ
ーケンス回路図。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ 太陽電池 ２ 操作盤 ３ 蓄電池 ４ フロートスイッチ ５ 排水ポンプ ６ タイマ ７ メータリレー

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、該太陽電池から充電電流が
   供給される蓄電池と、該蓄電池から運転電流が供給され
   所定の条件下で運転する動力手段とを備える自動運転動
   力装置において、 前記蓄電池の端子電圧を計測する電圧計測手段と、 前記蓄電池の端子電圧が所定値以下であるときに前記動
   力手段を停止させる停止手段と、 前記蓄電池の端子電圧が所定値以上に上昇したときから
   の経過時間を計測する計時手段と、 前記経過時間が所定時間以下のときに、前記動力手段の
   運転を阻止する運転阻止手段とを備えることを特徴とす
   る自動運転動力装置。
2. 【請求項２】前記動力手段が排水ポンプとして構成され
   る請求項１に記載の自動運転動力装置。