JPH08136023A - 太陽電池駆動送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池駆動送風装置において、低照度時に
起きる電動機の繰り返しオン／オフによる電磁音の低減
を図る。 【構成】 電圧検出器３０により太陽電池１の電圧が設
定電圧以上になったときトランジスタ４０をオンとして
電動機５に給電するものにおいて、太陽電池１に並列に
接続される抵抗６と、電圧検出器３０がトランジスタ４
０をオンとするとき、オフとなって太陽電池１から抵抗
６への通電を遮断するトランジスタ７とを備えた。そし
て、太陽電池１の各照度におけるＶ−Ｉ特性と電動機５
のＶ−Ｉ特性とに基づき電圧検出器３０の設定電圧と抵
抗６の値とを設定することにより、一定照度以下のとき
はトランジスタ７をオンとして抵抗６に電流を流し、一
定照度以上のときにトランジスタ４０をオンとして電動
機５に給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池を電源として
駆動する換気扇等の送風装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術としては、特公平２−
１９９２９８号公報に記載された送風装置があり、図３
に示す回路構成になっている。図３について、回路構成
を説明すると、１は太陽電池、２は太陽電池１に並列に
接続され、太陽電池１で発電された電力を蓄えるコンデ
ンサ、３はその電圧が設定電圧以上となったか否かを検
出する電圧検出器である。

【０００３】この電圧検出器３は、コンパレータ３ａ
と、太陽電池１の発電電圧を分圧する抵抗３ｂ及び３ｃ
と、基準電圧を得るための抵抗３ｄ及びツェナーダイオ
ード３ｅと、コンパレータ３ａの出力と非反転入力端子
間に挿入され、出力の変化にヒステリシスを設けるため
の抵抗３ｆと、コンパレータ３ａの出力と正電源間に挿
入された抵抗３ｇとから構成されている。従って、コン
パレータ３ａには、発電電圧を抵抗３ｂと３ｃにより分
圧した電圧が非反転入力端子に与えられ、ツェナーダイ
オード３ｅによる定電圧が基準電圧として反転入力端子
に与えられており、前記分圧電圧が基準電圧以上になっ
たとき，すなわち太陽電池１の発電電圧が設定電圧以上
になったとき、出力が“Ｈ”レベルとなる。

【０００４】４は前記電圧検出器３の出力が抵抗４ａを
介してベースに印加されるスイッチングトランジスタ
（ｎｐｎ形トランジスタ）であり、電圧検出器３の出力
が“Ｈ”レベル，すなわち太陽電池１の発電電圧が設定
電圧以上になるとオンとなる。５は換気扇等の送風羽根
を駆動する直流電動機であり、太陽電池１から上記スイ
ッチングトランジスタ４を介して給電される。

【０００５】以上の構成において、太陽電池１により発
電された電力はコンデンサ２に蓄えられ、この電圧が電
圧検出器３の設定電圧以上になれば、電圧検出器３の
“Ｈ”レベルの出力によってスイッチングトランジスタ
４がオンとなり、電動機５への給電が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、太陽電池１
は例えば図２に示すようなＶ−Ｉ（電圧−電流）特性を
有する。各照度におけるＶ−Ｉ特性曲線Ａ（２００００
Ｌｘ），Ｂ（４００００Ｌｘ），Ｃ（６００００Ｌ
ｘ），Ｄ（８００００Ｌｘ）で示すように、各曲線の左
端の短絡電流は照度にほぼ比例して増加するが、右端の
開放電圧は照度に比例しないのが一般的である。

【０００７】このような太陽電池１において図３のよう
な回路構成を使用すれば、低い照度の場合、図４に示す
ような波形の電圧が電動機５に印加されるようになる。
図４の波形は、図３の電圧検出器３でツェナーダイオー
ド３ｅによる基準電圧と抵抗３ｆによるヒステリシスに
よって設定された検出電圧幅Ａ〜Ｂで電圧が繰り返し増
減することを示している。

【０００８】すなわち、このような従来装置において
は、低い照度の場合、電動機５に図４のような波形の電
圧が印加されるために、電動機５の繰り返しオン／オフ
による電磁音の発生等の問題が生じる。

【０００９】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであり、低照度時に起きる電動
機の電磁音の低減を図ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、照度に応じた
電圧−電流特性の電力を発生する太陽電池と、前記太陽
電池からの給電により送風羽根を駆動する電動機と、前
記太陽電池から前記電動機への給電をオンまたはオフす
る第１のスイッチング手段と、前記太陽電池から該太陽
電池に並列接続される抵抗への通電をオンまたはオフす
る第２のスイッチング手段と、前記太陽電池の電圧が設
定電圧以上になったとき前記第１のスイッチング手段を
オンする一方、前記第２のスイッチング手段をオフし、
前記太陽電池の電圧が設定電圧よりさらに所定電圧以下
となったとき前記第１のスイッチング手段をオフする一
方、前記第２のスイッチング手段をオンする制御手段と
を備え、一定照度以下のときは前記第２のスイッチング
手段をオンとして前記抵抗に電流を流し、一定照度以上
のときに前記第１のスイッチング手段をオンとして前記
電動機に給電するようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明では、太陽電池の電圧要素のみにより制
御していた従来例に対して、太陽電池の電圧−電流特性
が、短絡電流は照度に比例して増加し、開放電圧は照度
に比例しない点に着目し、電流要素を加味するようにし
たものである。すなわち、太陽電池に並列に接続される
抵抗に電動機の起動電流に相当するような電流が流れる
状態において設定電圧となる一定照度以上となったとき
に、電動機への給電を行うようにする。そして、太陽電
池の電圧が設定電圧より所定電圧以下になるまでは電動
機への給電を続け、電動機へ給電されている間は抵抗へ
の通電を停止する。従って、低照度時には電動機に電圧
が印加されなくなるため、電動機の繰り返しオン／オフ
がなくなり、電磁音が解消される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す回路構成図で
あり、前記図３と同一符号は同一又は相当部分を示して
いる。図において、電圧検出器３０及びスイッチングト
ランジスタ４０は、前記従来例（図３）の電圧検出器３
及びスイッチングトランジスタ４と機能的には同様なも
のであるが、細部が異なる。すなわち、電圧検出器３０
は、コンパレータ３０ａと、太陽電池１の発電電圧を分
圧する抵抗３０ｂ及び３０ｃと、基準電圧を得るための
抵抗３０ｄ，３０ｅ及び定電圧回路３０ｈと、コンパレ
ータ３０ａの出力と非反転入力端子間に挿入され、出力
の変化にヒステリシスを設けるための抵抗３０ｆと、コ
ンパレータ３０ａの出力と正電源間に挿入された抵抗３
０ｇとから構成されている。上記コンパレータ３０ａに
は、発電電圧を抵抗３０ｂと３０ｃにより分圧した電圧
が反転入力端子に与えられ、定電圧回路３０ｈによる定
電圧を抵抗３０ｄと３０ｅにより分圧した電圧が基準電
圧として非反転入力端子に与えられており、前記分圧電
圧が基準電圧以上になったとき，すなわち太陽電池１の
発電電圧が設定電圧以上になったとき、出力が“Ｌ”レ
ベルとなる。また、この出力は、上記抵抗３０ｆによる
ヒステリシス効果により、太陽電池１の発電電圧が上記
設定電圧よりさらに所定電圧以下となったとき“Ｈ”レ
ベルとなる。

【００１３】スイッチングトランジスタ４０は前記電圧
検出器３０の出力が抵抗４０ａを介してベースに印加さ
れるｐｎｐ形トランジスタであり、電圧検出器３０の出
力が“Ｌ”レベル，すなわち太陽電池１の発電電圧が設
定電圧以上になるとオンとなり、“Ｈ”レベルになると
オフとなる。

【００１４】一方、６，７，７ａ等は、本発明の新たな
機能を実現するため本実施例により新たに設けられたも
のである。６は太陽電池１に並列に接続される抵抗であ
り、その抵抗値は電動機５の起動電流に応じた値が設定
される。７はこの抵抗６に直列に挿入されたスイッチン
グトランジスタで、ｎｐｎ形トランジスタからなり、そ
のベースには前記電圧検出器３０の出力が抵抗７ａを介
して接続されている。従って、電圧検出器３０が、電動
機５への給電を制御する前記スイッチングトランジスタ
４０をオンとするときには、前記抵抗６への通電を制御
する当該スイッチングトランジスタ７はオフとなる。

【００１５】なお、上記電圧検出器３０は本発明の制御
手段に相当し、スイッチングトランジスタ４０は第１の
スイッチング手段に、スイッチングトランジスタ７は第
２のスイッチング手段に相当するものである。

【００１６】ここで、太陽電池１と電動機５の関係を図
２について詳細に説明する。各照度におけるＶ−Ｉ特性
は、前述したように曲線Ａ（２００００Ｌｘ），Ｂ（４
００００Ｌｘ），Ｃ（６００００Ｌｘ），Ｄ（８０００
０Ｌｘ）で示すものとなる。また、各照度における短絡
電流は、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで示す値となる。この太陽電池
１の特性に重ねて、電動機５のＶ−Ｉ特性を記載したも
のが特性Ｉで、起動電流（電動機５が回転する直前の電
流）がＪ点であり、回転始動したら電流は減少する。各
照度における電動機５の動作点は、Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎと移
動する。

【００１７】電動機５の起動電流がＪ点（４５０ｍＡ）
であり、図２の太陽電池の特性によれば、４００００Ｌ
ｘ以上の照度があれば、電動機５が確実に回転すること
になる。設定された照度、例えば上記４００００Ｌｘを
例にとって説明する。４００００Ｌｘの電動機動作点Ｌ
は、４５０ｍＡ，１４．５Ｖとなる。この条件に合うよ
うに、図１の抵抗６の値を決定する。また、電圧１４．
５Ｖは電圧検出器３０で設定する。

【００１８】次に、このように構成された本実施例の動
作について説明する。太陽電池１で発電された電圧はコ
ンデンサ２により充電される。電圧検出器３０はコンパ
レータ３０ａ等により構成されており、太陽電池１の電
圧は、抵抗３０ｂ，３０ｃにより分圧されてコンパレー
タ３０ａの反転入力端子に与えられる。コンパレータ３
０ａの非反転入力端子には、定電圧回路３０ｈからの定
電圧を抵抗３０ｄ，３０ｅにより分圧して得られる基準
電圧が与えられる。

【００１９】以下、電動機５を起動させる照度が４００
００Ｌｘの場合を例にとって説明する。電流４５０ｍ
Ａ，電圧が１４．５Ｖ以上になるまでは、抵抗６にスイ
ッチングトランジスタ７を介して電流を流したままであ
る。この状態で、電圧が１４．５Ｖになったのを電圧検
出器３０において検出すれば、スイッチングトランジス
タ７をオフとして抵抗６への通電を遮断し、スイッチン
グトランジスタ４０をオンとして、電動機５に電源を供
給する。

【００２０】また、照度４００００Ｌｘで電動機５を起
動させるが、照度低下で、動作点が図２のＬ点からＫ点
に移動した場合、本実施例では、スイッチングトランジ
スタ４０をオフとする時点を、電圧検出器３０の抵抗３
０ｆによりヒステリシスを持たせて設定することができ
る。スイッチングトランジスタ４０をオフとする照度を
例えば２００００Ｌｘとすれば、オフする電圧が１０．
２Ｖになるよう抵抗３０ｆによりヒステリシスを設ける
こととする。一度、電動機５が回転し、照度低下に伴っ
て電圧が１０．２Ｖ（２００００Ｌｘ）に低下すれば、
スイッチングトランジスタ４０をオフとし、スイッチン
グトランジスタ７をオンとして、電動機５を停止させる
とともに、太陽電池１の発電電流を抵抗６を介して流
す。そして、再び照度が４００００Ｌｘ以上になるまで
電動機５は起動されない。

【００２１】従って、本実施例によれば、低照度時の電
動機５の繰り返しオン／オフ制御がなくなり、電磁音の
減少が図れる。また、換気運転を目的とした送風装置
（換気扇）においては、雨天時の湿度が高い場合、照度
が低いので電動機は起動せず、このような換気不要時に
電動機が回転するのを未然に防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、照度に応
じた電圧−電流特性の電力を発生する太陽電池からの給
電により送風羽根を駆動する電動機と、太陽電池から電
動機への給電をオンまたはオフする第１のスイッチング
手段と、太陽電池から該太陽電池に並列接続される抵抗
への通電をオンまたはオフする第２のスイッチング手段
と、太陽電池の電圧が設定電圧以上になったとき第１の
スイッチング手段をオンする一方、第２のスイッチング
手段をオフし、太陽電池の電圧が設定電圧よりさらに所
定電圧以下となったとき第１のスイッチング手段をオフ
する一方、第２のスイッチング手段をオンする制御手段
とを備え、一定照度以下のときは第２のスイッチング手
段をオンとして抵抗に電流を流し、一定照度以上のとき
に第１のスイッチング手段をオンとして電動機に給電す
るようにしたので、低照度時における電動機の繰り返し
オン／オフ制御がなくなり、電磁音の減少が図れる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図。

【図２】太陽電池の各照度におけるＶ−Ｉ特性と電動機
のＶ−Ｉ特性を示す図。

【図３】従来例を示す回路構成図。

【図４】従来例の回路構成において低照度時に電動機に
印加される電圧の波形図。

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ コンデンサ ３，３０ 電圧検出器 ４，７，４０ スイッチングトランジスタ ５ 電動機 ６ 抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照度に応じた電圧−電流特性の電力を発
   生する太陽電池と、 前記太陽電池からの給電により送風羽根を駆動する電動
   機と、 前記太陽電池から前記電動機への給電をオンまたはオフ
   する第１のスイッチング手段と、 前記太陽電池から該太陽電池に並列接続される抵抗への
   通電をオンまたはオフする第２のスイッチング手段と、 前記太陽電池の電圧が設定電圧以上になったとき前記第
   １のスイッチング手段をオンする一方、前記第２のスイ
   ッチング手段をオフし、前記太陽電池の電圧が設定電圧
   よりさらに所定電圧以下となったとき前記第１のスイッ
   チング手段をオフする一方、前記第２のスイッチング手
   段をオンする制御手段とを備え、 一定照度以下のときは前記第２のスイッチング手段をオ
   ンとして前記抵抗に電流を流し、一定照度以上のときに
   前記第１のスイッチング手段をオンとして前記電動機に
   給電することを特徴とする太陽電池駆動送風装置。