JPH11285166A - 表示インジケ―タを有する光起電性モジュ―ル - Google Patents

表示インジケ―タを有する光起電性モジュ―ル

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JPH11285166A
JPH11285166A JP11025951A JP2595199A JPH11285166A JP H11285166 A JPH11285166 A JP H11285166A JP 11025951 A JP11025951 A JP 11025951A JP 2595199 A JP2595199 A JP 2595199A JP H11285166 A JPH11285166 A JP H11285166A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュールを入射光に対して最適な向きに配
置することを可能とするモジュールのスタンドシステム
を提供する。また、光起電性モジュールと、それにより
電源供給される電子機器との間の電気エネルギー流を調
整するための多電圧コントローラを提供する。 【解決手段】 手操作により太陽に向けることができる
光起電性モジュールは、モジュールを太陽に対して最適
な向きに配置するための無限に調整可能なスタンドシス
テムと、モジュールと1つ以上の電源供給を要する装置
との間の電力の流れを調整する多電圧コントローラと、
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光起電性モジュール
およびそれを含むシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】携帯用電子機器において、電力を発生す
る光起電性モジュールがしばしば使用される。例えば、
そのようなモジュールを、バッテリーを入れたケースや
ラップトップコンピュータの如き電気作動装置の外側に
配置することが提案されている。通常は太陽である起電
光源に対して手操作でケース自身を向け、モジュールが
電気を発生してバッテリーを充電できるようにし、その
バッテリーからコンピュータへ電源供給する。
【0003】モジュールからの最大電力出力をもたら
す、光源に対するモジュールの最適な向きが常に存在す
る。その最適な向きは、直接的な太陽光を補う不規則反
射光の効果に依存して変化することがあるものの、通常
は入射光がモジュールの光起電性セルに対してほぼ垂直
に入射する時である。
【0004】米国特許第4,551,669号は、自動
車などの移動体上に配置する光起電性モジュールを開示
し、それは位置が変化すると起電光および電力出力が変
化する。モジュールの光電池から電源供給を受け、光強
度検出器からの信号に応じて光電池を直列接続と並列接
続との間で自動的に切り替える調整システムを設ける。
そうすることにより、直列接続と並列接続のいずれの構
成がより大きな出力をもたらすかに応じて、モジュール
を積載した自動車の所定の瞬間的位置におけるセルから
の電力出力を増加させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の特有の目的は
2つある。一つの目的は、先に述べたように、モジュー
ルを入射光に対して最適な向きに配置することを可能と
するモジュールのスタンドシステムを提供することであ
る。もう一つの目的は、光起電性モジュールと、それに
より電源供給される電子機器との間の電気エネルギー流
を調整するための多電圧コントローラを提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明における改良は、
1つの面上に光起電性セルを有する実質的に平面状の光
起電性モジュールとの組み合わせにある。そのようなモ
ジュールにおいて、電気的に駆動される表示アセンブリ
が設けられ、それは起電光源に対するモジュールの瞬間
的な向きについての電力発生効率を示す。
【0007】本発明の1つの改良では、光源に対してモ
ジュールを最適な向きに配置するためにスタンドシステ
ムを設ける。このスタンドシステムは、支持面上に配置
するためのモジュールの直線的な載置端部を含む。光起
電性セルが配置されるモジュールの面と逆のモジュール
の面上に、少なくとも1つの無限に調整可能なヒンジ要
素を設ける。支持部材は、ヒンジ要素によってモジュー
ルに旋回可能に取り付けられ、ヒンジ要素と離隔してモ
ジュールの載置端部と平行に延びる支持アームを含む。
このヒンジ要素は、光起電性セルが配置されるモジュー
ルの面と支持面との間の角度の無限調整を可能とし、そ
れによりモジュールの面を起電光源からの光線に対し実
質的に垂直に向けることを可能とする。
【0008】本発明のこの実施形態の好適な形態では、
スタンドシステムに2つのヒンジ要素を設け、好ましく
はそれらを一方が他方と鏡像関係にある点を除いて同一
形状とする。支持部材は、個々のヒンジ要素から支持ア
ームの個々の端部まで延びる2つの平行な側部を含むこ
とができる。支持部材のこれらの平行な側部および支持
アームは、全て連続的であり、同一の円形断面形状を有
する。
【0009】本発明の別の実施形態では、光起電性モジ
ュールと、そのモジュールにより電源供給される負荷と
の間に多電圧コントローラを電気的に接続する。少なく
とも1つの電圧調整器が設けられ、光起電性モジュール
の出力電圧を、負荷に適合するある所定のレベルに維持
する。最大電力追跡器を設けてモジュールの出力電圧を
監視し、モジュールの電圧出力がある最小値より小さく
なった場合に電圧調整器を負荷から分離し、モジュール
の電圧出力が最小値よりも大きいある最大値を超えて上
昇した場合に電圧調整器を負荷に再接続する。負荷がモ
ジュールにより電源供給可能な場合には、最大電力追跡
器は動作せず、効果を有しないことが理解される。
【0010】このシステムの好適な形態には2つの電圧
調整器が含められ、その1つは第1の電圧調整器出力を
固定電圧に維持してコンピュータへ電源供給し、もう1
つは第2の電圧調整器出力を選択された電圧に維持し
て、その特定の電圧を必要とする装置へ電源供給する。
【0011】
【発明の実施の形態】まず、図1を参照すると、全体が
10で示される光起電性モジュールは平面状本体11を
備え、その平面状本体11の上に、負荷のための比較的
高電力出力を発生する1次光起電性セル12のアレイが
載置されている。
【0012】本例のモジュール10では、本体11は、
矩形形状で約10インチ×15インチ(25.4cm×
38.1cm)の黒いアクリロニトリルブチルスチレン
(ABS)のシートである。本実施例では、本体11上
に12個のセル12が載置され、それら全てが従来の方
法で適当なバスバー導線12Aにより相互接続されてい
る。モジュール10のセル12の電力は、導線13によ
りコネクタ15に出力される。
【0013】図2に示すように、モジュール10を例え
ばケース17上に載置し、ケースのふた18などの1つ
の外面上に固定することができ、その負荷をケース内の
バッテリーやラップトップコンピュータとすることがで
きる。この負荷はコネクタ15によりモジュール10に
接続することができる。
【0014】図3を参照すると、モジュール10は、破
線20内に全体が示される表示アセンブリ20へ比較的
低い電力出力を供給する。また、表示アセンブリ20
は、図1のモジュール本体11の適当な開口内にも見ら
れる。表示アセンブリ20は、線形電圧調整器21と液
晶表示装置22とを備える。さらに、表示アセンブリ2
0は、固有の小型2次光起電性セルまたは太陽光センサ
24を備える。以下に述べるように、太陽などの起電光
源に対するモジュール10の瞬間的な向きの電力出力効
率との関係で、太陽光センサ24は液晶表示装置22の
みに信号を送る専用セルとすることが好ましい。
【0015】図4を参照すると、モジュール10からの
電力出力は線形電圧調整器21へ送られ、電圧調整器2
1は約5または6ボルトの実質的に一定電圧の直流出力
を提供する。一点鎖線で示すように、この電圧出力は、
タイマー27と関連付けられたサンプルホールド回路2
6、ウィンドウコンパレータ28および液晶表示装置2
2へ送られる。太陽光センサ24からの比較的低電力の
出力はサンプルホールド回路26へ送られ、そこで抵抗
30およびオペアンプ31が電流出力を電圧信号に変換
する。タイマー27は、ウィンドウコンパレータ28へ
送られるべきサンプルホールド回路26からの電圧信号
の周波数および期間を決定するために選択的に調整され
る。ウィンドウコンパレータ28は、個別のコンパレー
タ33および34と、既知の方法で作動してサンプルホ
ールド回路26からの電圧信号の変化方向を示す否定論
理和回路35とを含む。その信号の変化が増加である場
合、表示装置22上に正方向の変化矢印37が見えるよ
うになる。その信号の変化が減少である場合、表示装置
22上に負方向の変化矢印38が見えるようになる。信
号が一定であり変化していない場合、表示装置22上の
中央のバー39が見えるようになる。また、サンプルホ
ールド回路26からの電圧信号は導線40によりデジタ
ル情報ディスプレイ41にも送られ、そこにその強度レ
ベルが例えば000から999の間の数値により示され
る。これにより、太陽光源に対する瞬間的な向きについ
てのモジュール10の電力出力効率が定量化される。
【0016】動作時には、モジュール10は、手操作に
より太陽などの起電光源に向けられる。起電光の入射ま
たは太陽放射がモジュール10に対してほぼ垂直となる
場合、太陽光センサ24はその太陽光強度に対して最大
の信号を生成し、それに対応する読み値がデジタルディ
スプレー41上に見えるようになる。手操作により、入
射太陽光がモジュール10に対してほぼ垂直とならない
位置にモジュールが向けられた場合、太陽光センサ24
からの信号は減少し、デジタルディスプレイ41上には
より小さな数値が現れる。最大出力から、それより小さ
い出力への変化においては負方向の変化矢印38が見え
るようになる。操作者がモジュール10を最大電力出力
の向きに戻すと、デジタルディスプレイ41上に見える
数値は増加し、正方向の矢印37が見えるようになる。
モジュール10を静止状態に維持すると、ディスプレイ
22の中央のバー39が見えるようになる。
【0017】この読み取り情報を考慮することにより、
操作者は起電太陽光に対してモジュール10を最適位置
に配置することができる。モジュール10を静止させた
状態で太陽光自身の強度が増加または減少すると、矢印
37、38とディスプレイ41上の読み取り情報はそれ
に従って変化する。これは、操作者が、太陽光強度に影
響する上空の天候変化または太陽の移動によってモジュ
ール10の電力出力効率が変化する様子を知るために有
用である。
【0018】図5乃至図8を参照すると、モジュールの
ための調節可能なスタンドシステムを提供する本発明の
形態が示される。詳細には、改良された光起電性モジュ
ール50はその前面に、光起電性セル51の平面状アレ
イと、電気的に駆動される表示アセンブリ52とを備え
る。表示アセンブリ52は表示アセンブリ20に関して
先に説明したのと同様の構成を有する。注記したよう
に、表示アセンブリ52は、起電光源に対するモジュー
ルの瞬間的な向きについての電力発生効率を示す。本実
施形態では、モジュール50のスタンドシステムが提供
され、それはモジュール50を光源に対して最適な向き
に保持する。
【0019】このスタンドシステムは、典型的に水平な
支持面54上に配置するための、モジュール50の直線
的下部載置端部53を有する。また、スタンドシステム
は支持部材を有し、それはモジュール50の直線的載置
端部53と平行な長い支持アーム57によって一端を連
結された2つの平行な測方部55および56からなる。
側方部55および56ならびに接続支持アーム57は同
一の円形断面を有する。
【0020】光起電性セル51が配置される面と逆のモ
ジュール50の背面上には、左側および右側のヒンジ要
素62および63が設けられる。図6および図7は左側
のヒンジ要素62の形状を詳細に示す。左側のヒンジ要
素62は、右側のヒンジ要素63と同一形状であるが鏡
像関係にあることが理解される。ヒンジ要素63は従来
型の無限に調整可能な筒状バネクラッチ65を有し、そ
のクラッチ65内部に側方部56の端部66がはまり込
む。端部66は、スタンドの側方部56の一部である
が、側方部56の残りの部分と直角である。一対のねじ
69を収容するように適合した支持ブラケット68がバ
ネクラッチ65から固定的に延び、ねじ69はブラケッ
ト68とクラッチ65をモジュールの背面に固定する。
本発明において特に適当であるバネクラッチ65の形状
は、トルクマスターヒンジ(TorqMaster Hinge)の名
称でコネチカット州スタンフォードのジェネラルクラッ
チ社(General Clutch Corp.)により製造される。
【0021】図5乃至図8に示されるスタンドシステム
の動作において、ヒンジ要素62および63は、光起電
性セル51が配置されるモジュールの前面と支持面54
との間の角度の無限の調節を可能とし、それによりモジ
ュールの前面を起電光源からの光線に対して実質的に垂
直に向けることができる。ヒンジ要素62および63の
無限に調節可能な形態により、光起電性セル51の平面
状アレイを水平な支持面54に対して最適な角度に配置
し、セル51の電力出力を最大にすることができる。
【0022】光起電性セル51からの電力出力の最大効
率は、モジュール50の前面を、光起電セル51に当た
る光線に対して垂直な角度から5度以内とした時に達成
される。先に述べたように、この電力出力の効率は、電
気的に駆動される表示アセンブリ52上に表示される。
セル51の出力が最適値から測定できる範囲内で変化す
るならば、スタンドシステムのモジュール50の前面に
対する角度の適当な調整が可能である。
【0023】図8および図9は本発明の別の形態を示
し、それは多電圧制御システムである。ここでも、先に
述べたのと同様に、改良されたモジュール50は光起電
性セル51および表示アセンブリ52を有する。上述の
スタンドシステムも多電圧コントローラシステムと組み
合わせることが好ましい。
【0024】モジュール50からの電気出力は、導線7
0により、2つの電圧調整器を含む多電圧コントローラ
71に送られる。1つの電圧調整器は出力導線74を介
してラップトップコンピュータ73へ電源供給する。も
う1つの電圧調整器は出力導線76を介して携帯用ステ
レオ75などのユニットへ電源供給する。コンピュータ
73には18ボルトなどの一定電圧が必要であるので、
そのレベルの一定電圧が出力端子78に維持され、その
端子78に導線74およびラップトップコンピュータ7
3が接続される。ステレオ75などの他の電源供給電子
機器については電圧は可変でも構わない。コントローラ
71上の電圧選択スイッチ80は、例えば3ボルトから
6、7.5、9または12ボルトへと出力端子81の電
圧を変化させるように操作することができる。
【0025】多電圧コントローラ71内には最大電力追
跡器83が含まれる。全ての太陽光下でのモジュール5
0についての最適動作電圧は例えば最小6.4ボルト、
最大6.9ボルトとすることができる。モジュール50
からの出力電圧のこの範囲は追跡器83により監視され
る。モジュール50からの電圧が6.4ボルト以下に低
下した場合、追跡器83は端子78および81の電力出
力の接続を分離する。その後モジュール50の電圧が
6.9ボルトに達するまで上昇すると、追跡器83は端
子78および81の電力出力を自動的に再接続する。
【0026】このような端子78および81の分離およ
び再接続は、コンピュータ73およびステレオ75など
の負荷が要求する電力が、モジュール50から使用でき
る電力を超えた場合にのみ生じることが理解される。こ
の負荷について要求される電力をモジュール50により
供給可能ならば、追跡器83はモジュール50の出力を
監視し続けるが、コンピュータ73やステレオ75など
の負荷を分離することはない。
【0027】図9に破線で示すように、第2の光起電性
モジュール50Aを多電圧コントローラ71に接続し、
システムの出力を2倍にすることができる。そうして、
システムは、コンピュータ73およびステレオ75のバ
ッテリーを細流充電しつつ、ラップトップコンピュータ
73およびステレオ75の動作を動作させるために十分
な電力を供給することができる。
【0028】多電圧コントローラ71と最大電力追跡器
83を組み合わせることの目的は、負荷の大きさに拘わ
らず、光起電性モジュール50からのエネルギーを負荷
へ送ることにある。モジュール50からの利用可能なエ
ネルギーが負荷の要求を超える場合、多電圧コントロー
ラ71の出力は多電圧コントローラ71により固定され
た直流電圧となる。それから、最大電力追跡器83は単
にモジュール50の出力電圧を監視する。
【0029】モジュール50から利用可能なエネルギー
が負荷の要求より小さい場合、多電圧コントローラ71
からの出力はパルス状の直流電圧となり、そのパルス幅
は負荷およびモジュールの出力に反比例する。最大電圧
追跡器83は、先に述べた最小6.4ボルト、最大6.
9ボルトなどの選択された電圧間でモジュール50の出
力を監視および維持する。これは、多電圧コントローラ
71の出力を負荷から分離し、および負荷に再接続する
ことにより実行される。先に述べたように、モジュール
電圧が6.4ボルトまで低下した時に負荷を分離し、モ
ジュール電圧が6.9ボルトになった時に負荷を再接続
する。その結果、光起電性モジュールから負荷へ最大エ
ネルギーが送られる。
【0030】本発明の範囲は、上述の好適な実施形態に
よってではなく、請求の範囲の記載によって決定される
べきである。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、モジュールを入射光に
対して最適な向きに配置することを可能とするモジュー
ルのスタンドシステムを提供することができる。また、
光起電性モジュールと、それにより電源供給される電子
機器との間の電気エネルギー流を調整するための多電圧
コントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光起電性モジュールの平面図であ
る。
【図2】コンピュータなどの負荷発生装置を収容するの
に適したケースとの組み合わせにおいて、本発明のモジ
ュールを示す。
【図3】モジュール内に含められる液晶表示装置の要素
の線図である。
【図4】液晶表示装置およびそれと直接的に関連する要
素の回路図である。
【図5】本発明の光起電性モジュールの背面の斜視図で
あり、モジュールのための改良された調整可能なスタン
ドシステムを示す。
【図6】モジュールのスタンドシステムのヒンジ要素の
部分拡大図である。
【図7】図6のヒンジ要素の部分拡大端面図である。
【図8】本発明の光起電性モジュールの斜視図であり、
光起電性モジュールと関連する電気駆動装置との間の電
力を調整するための多電力コントローラを示す。
【図9】少なくとも1つの光起電性モジュールと1以上
の電気駆動装置とに関連付けられた本発明の多電圧コン
トローラの概略図である。
【符号の説明】
10、50 光起電性モジュール 12、51 セル 12A、13 導線 20、52 表示アセンブリ 21 電圧調整器 22 液晶表示装置 24 太陽光センサ 26 サンプルホールド回路 27 タイマー 28 ウィンドウコンパレータ 33、34 コンパレータ 41 ディスプレイ 55、56 測方部 62、63 ヒンジ要素 65 クラッチ 71 多電圧コントローラ 73 コンピュータ 75 ステレオ 83 最大電力追跡器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーチン チャールズ アメリカ合衆国 ニューヨーク 12428 エレンヴィレ ヤッフィ ロード (番地 なし) (72)発明者 モートン シフ アメリカ合衆国 ニューヨーク 12461 オリーブ ブリッジ ピーオー ボックス 1517

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に平面状の光起電性モジュール
    と、前記モジュールを光源に対して最適な向きに配置す
    るスタンドシステムと、前記モジュールと前記モジュー
    ルにより電源供給される負荷との間に電気的に接続され
    た多電圧コントローラと、を備えるシステムにおいて、 前記光起電性モジュールは、 1つの面上に配置された光起電性セルと、 前記モジュール上に配置され、起電光源に対する前記モ
    ジュールの瞬間的な向きについての前記モジュールの電
    力発生効率を示す電気的に駆動される表示装置と、を備
    え、 前記スタンドシステムは、 前記モジュールに設けられ、前記モジュールを支持面上
    に配置するための直線的載置端部と、 光起電性セルが配置されるモジュールの面と逆のモジュ
    ールの面上に配置される少なくとも1つの無限に調整可
    能なヒンジ要素と、 前記ヒンジ要素によって前記モジュールに旋回可能に取
    り付けられ、モジュールの前記載置端部と平行にヒンジ
    要素から離隔して設けられた支持アームを有する支持部
    材と、を備え、前記ヒンジ要素は、光起電性セルが配置
    されるモジュールの面と前記支持面との間の角度を無限
    に調整可能として前記モジュールを起電光源からの光線
    に対して実質的に垂直に向けることを可能とし、 前記多電圧コントローラは、 前記光起電モジュールの出力を、前記負荷に適合する所
    定レベルに維持するための少なくとも1つの電圧調整器
    と、 前記モジュールの電力出力を監視し、前記電力出力が特
    定の最小値以下に低下した場合に前記モジュールを前記
    負荷から分離すると共に、前記電圧出力が前記最小値よ
    り大きい特定の最大値より上昇した場合に前記モジュー
    ルを前記負荷へ再接続する最大電力追跡器と、を備え、
    前記最大電力追跡器は、モジュールにより前記負荷に電
    力供給可能な場合には効果を与えないことを特徴とする
    システム。
  2. 【請求項2】 実質的に平面状の光起電性モジュール
    と、前記モジュールを光源に対して最適な向きに配置す
    るスタンドシステムと、を備えるシステムにおいて、 前記光起電性モジュールは、 1つの面上に配置された光起電性セルと、 前記モジュール上に配置され、起電光源に対する前記モ
    ジュールの瞬間的な向きについての前記モジュールの電
    力発生効率を示す電気的に駆動される表示アセンブリ
    と、を備え、 前記スタンドシステムは、 前記モジュールに設けられ、前記モジュールを支持面上
    に配置するための直線的載置端部と、 光起電性セルが配置されるモジュールの面と逆のモジュ
    ール面の上に配置される少なくとも1つの無限に調整可
    能なヒンジ要素と、 前記ヒンジ要素によって前記モジュールに旋回可能に取
    り付けられ、モジュールの前記載置端部と平行にヒンジ
    要素から離隔して設けられた支持アームを有する支持部
    材と、を備え、前記ヒンジ要素は、光起電性セルが配置
    されるモジュールの面と前記支持面との間の角度を無限
    に調整可能として前記モジュールを起電光源からの光線
    に対して実質的に垂直に向けることを可能することを特
    徴とするシステム。
  3. 【請求項3】 前記スタンドシステムは2つのヒンジ要
    素を含むことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  4. 【請求項4】 前記2つのヒンジ要素は、一方が他方と
    鏡像関係にあること以外は同一の形状を有することを特
    徴とする請求項3に記載のシステム。
  5. 【請求項5】 前記支持部材は、個々のヒンジ要素から
    支持アームの個々の端部まで延びる2つの平行な側方部
    を有することを特徴とする請求項3に記載のシステム。
  6. 【請求項6】 前記支持部材の前記平行な側方部および
    前記支持アームは、全て連続しており、同一の円形断面
    形状を有することを特徴とする請求項5に記載のシステ
    ム。
  7. 【請求項7】 実質的に平面状の光起電性モジュール
    と、前記モジュールと前記モジュールにより電源供給さ
    れる負荷との間に電気的に接続された多電圧コントロー
    ラと、を備えるシステムにおいて、 前記光起電性モジュールは、 1つの面上に配置された光起電性セルと、 前記モジュール上に設けられ、起電光源に対する前記モ
    ジュールの瞬間的な向きについての前記モジュールの電
    力発生効率を示す電気的に駆動される表示装置と、を備
    え、 前記多電圧コントローラは、 前記光起電モジュールの出力電圧を、前記負荷に適合す
    る所定レベルに維持するための少なくとも1つの電圧調
    整器と、 前記モジュールの電力出力を監視し、前記モジュールの
    電力出力が特定の最小値以下に低下した場合に前記電圧
    調整器を前記負荷から分離すると共に、前記モジュール
    の電圧出力が前記最小値より大きい特定の最大値より上
    昇した場合に前記電圧調整器を前記負荷へ再接続するた
    めの最大電力追跡器と、を備え、前記最大電力追跡器
    は、前記負荷がモジュールにより電力供給可能な場合に
    は効果を与えないことを特徴とするシステム。
  8. 【請求項8】 2つの電圧調整器が設けられ、その一方
    は、第1の電圧調整器出力を固定電圧に維持してコンピ
    ュータに電源供給し、他方は、第2の電圧調整器出力を
    選択された電圧に維持して選択された電圧を必要とする
    装置に電源供給することを特徴とする請求項7に記載の
    システム。
JP11025951A 1998-02-04 1999-02-03 表示インジケ―タを有する光起電性モジュ―ル Pending JPH11285166A (ja)

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