(57)【要約】【課題】太陽電池と、この太陽電池の起電力を蓄積する蓄電池とを利用したデータ測定装置において、蓄電池が満充電になった場合にも、太陽電池の起電力を有効に利用できるデータ測定装置を提供する。【解決手段】太陽電池２１からの起電力で充電する蓄電池２３が満充電となった場合に、太陽電池２１からの起電力の内、余剰電力を利用して、当該データ測定装置１０を冷却するファン２２を動作させたり、太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角を調整する。【選択図】    図２
2004280449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の状態に応じた信号を発生するセンサと、
このセンサからの信号を入力データとして取り込んで蓄積するデータ処理部と、
太陽のエネルギーを電気エネルギーに変換して当該装置の各部に電力を供給する太陽電池と、
前記太陽電池からの起電力によって充電し、充電した電力を放電することで当該装置の各部に電力を供給する蓄電池と、
前記蓄電池の充放電の制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とするデータ測定装置。
【請求項２】
請求項１のデータ測定装置において、
当該装置内の空気を排出して循環させることで当該装置自身を冷却するファンをさらに備え、
前記制御部は、前記蓄電池が満充電の場合は、前記太陽電池からの起電力によって前記ファンを稼働させることを特徴とする請求項１に記載のデータ測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記蓄電池が満充電の場合は、前記太陽電池からの起電力によって、前記太陽電池が備えている太陽電池パネルの傾斜角度を所定の角度に調節することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ測定装置。
【請求項４】
請求項１または２のデータ測定装置において、さらに通信手段を備え、当該測定装置で測定されたデータを前記通信手段によって所定の通信媒体を介して外部装置に送信する請求項１乃至３までのいずれか１項に記載のデータ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定対象の状態に応じた信号を発生するセンサを備え、該センサからの信号を入力データとして取り込んで蓄積するデータ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、広範囲の各種監視を行うシステムでは、遠隔地に分散されて配置された複数のデータ測定装置からの測定データを受信して運用されている。これらのデータ測定装置は、商用電源を用いて動作している場合と、太陽電池等を利用している場合、もしくはそれら両方を利用している場合がある。また、太陽電池を利用したデータ測定装置では、太陽電池からの起電力を直接、データ測定装置が使用する電力に使用する場合と、一端、データ測定装置が備える蓄電池等に蓄えて、この蓄電池から供給される電力を使用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６２２０７号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成では、太陽電池からの電力を蓄える蓄電池が満充電となった場合には、それ以上の充電はできずに太陽電池からの電力が余剰電力となり、無駄にしている。
【０００５】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、太陽電池と、この太陽電池の起電力を蓄積する蓄電池とを利用したデータ測定装置において、蓄電池が満充電になった場合にも、太陽電池の起電力を有効に利用できるデータ測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するものであり、請求項１の発明は、測定対象の状態に応じた信号を発生するセンサと、このセンサからの信号を入力データとして取り込んで蓄積するデータ処理部と、太陽のエネルギーを電気エネルギーに変換して当該装置の各部に電力を供給する太陽電池と、前記太陽電池からの起電力によって充電し、充電した電力を放電することで当該装置の各部に電力を供給する蓄電池と、前記蓄電池の充放電の制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
したがって請求項１の発明では、測定対象の状態に応じた信号が発生するセンサと、このセンサからの信号が入力データとして取り込まれ蓄積されるデータ処理部と、太陽のエネルギーが電気エネルギーに変換されて当該装置の各部に電力が供給される太陽電池と、前記太陽電池からの起電力によって充電され、充電された電力が放電されることで当該装置の各部に電力が供給される蓄電池と、前記蓄電池の充放電の制御が行われる制御部とが備えられている。このため、太陽電池の起電力を動力として使用して外部からの電力の供給を受けることなく動作することができる。
【０００８】
また請求項２の発明は、当該装置内の空気を排出して循環させることで当該装置自身を冷却するファンをさらに備え、前記制御部は、前記蓄電池が満充電の場合は、前記太陽電池からの起電力によって前記ファンを稼働させることを特徴とする。
【０００９】
したがって請求項２の発明は、当該装置内の空気が排出され循環させることで当該装置自身が冷却されるファンがさらに備えられ、制御部によって、蓄電池が満充電の場合は、前記太陽電池からの起電力によってファンが稼働される。このため、蓄電池が満充電の場合でも、余剰電力を装置の冷却のために有効に使用することができる。
【００１０】
また請求項３の発明は、前記制御部は、前記蓄電池が満充電の場合は、前記太陽電池からの起電力によって、前記太陽電池が備えている太陽電池パネルの傾斜角度を所定の角度に調節することを特徴とする。
【００１１】
したがって請求項３の発明は、制御部によって蓄電池が満充電の場合は、太陽電池からの起電力が用いられ、太陽電池が備えている太陽電池パネルの傾斜角度が所定の角度に調節される。このため、蓄電池が満充電の場合でも、余剰電力を太陽電池パネルの傾斜角度の調整のために有効に使用することができる。
【００１２】
また請求項４の発明は、さらに通信手段を備え、当該測定装置で測定されたデータを前記通信手段によって所定の通信媒体を介して外部装置に送信することを特徴とする。
【００１３】
したがって請求項４の発明は、測定装置で測定されたデータが通信手段によって外部装置に送信される。このため、測定データを遠隔地で一括管理することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、この発明に係わるデータ測定装置を適用したデータ測定システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１５】
このデータ測定システムは、気象条件等を測定・記録し、測定されたデータ遠隔地に送信する複数の箇所に設置されたデータ測定装置１０と、これらのデータ測定装置１０から送信されてくるデータを受信して、収集・管理する中央データ監視装置１６と、複数のデータ測定装置１０と中央データ監視装置１６とを接続する各種通信回線１２とを備えている。また、必要に応じて中央データ監視装置１６は、通信回線１２に接続するためのルータ１４と接続されている。なお、通信回線１２は、電話回線やインターネット等、データ通信が行えるものであればよい。
【００１６】
データ測定装置１０は、図２に示すように、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための太陽電池パネルと一体型になっている太陽電池２１と、当該データ測定装置１０内の空気を排気することにより循環させて、データ測定装置１０自身を冷却するファン２２と、太陽電池２１からの起電力を蓄積する蓄電池２３と、太陽電池２１からの起電力を蓄電池２３に蓄積（充電）したり、データ測定装置１０の各部に電力を供給するために蓄電池２３から電力を放電する制御を行う充放電制御装置２４と、周囲の環境の変化等の各種の計測を行う測定装置２５と、この測定装置２５によって計測を行うための計測センサ２６と、計測されたデータを記憶するデータ記憶装置２７と、計測されたデータ等を遠隔地に送信するための通信装置２８と、これらの測定（計測）や通信の制御を行う測定通信制御装置２９と、当該データ測定装置１０内の空気の出入り口である通気口３０とを備えている。なお、計測を行うデータとしては、例えば、河の流量、雨量、水位、水質、積雪量等が考えられる。
【００１７】
また、太陽電池２１は、データ測定装置１０内の各部に電力を供給する。さらに起電力を充放電制御装置２４によって蓄電池２３に蓄積する。蓄電池２３は、蓄積された電力を充放電制御装置２４によって放電することによって、データ測定装置１０内の各部に電力を供給する。太陽電池２１の発電量が少ない場合等には、蓄電池２３に蓄積している電力を放電することにより、電力を供給する。
【００１８】
次に、データ測定装置１０を適用したデータ測定システムの動作について図３を用いて説明する。
【００１９】
ステップＳ１で、測定装置２５により定周期で測定されたデータがデータ記憶装置２７に蓄積される。測定装置２５の測定間隔は測定通信制御装置２９により任意に決定され制御される。測定装置２５により測定されたデータは、ステップＳ２で、測定通信制御装置２９により通信装置２８を介して、所定の間隔で広域的にデータを管理する中央データ監視装置１６に送信される。ステップＳ３で、太陽電池２１からの起電力によって充電される蓄電池２３の充電容量は、充放電制御装置２４により監視され、蓄電池の充電状態が満充電状態か否かが判別される。ステップＳ３で、蓄電池の充電状態が満充電状態でないと判別された場合は、そのまま太陽電池２１からの起電力によって蓄電池２３への充電（蓄電）を続け、ステップＳ３で、蓄電池の充電状態が満充電状態と判別された場合は、ステップＳ４で、充放電制御装置２４は、太陽電池２１からの充電を停止し、蓄電池２３の満充電状態を維持するとともに、充電を停止した太陽電池２１からの起電力を当該データ測定装置の内部装置動作電力として使用する以外は余剰電力となるので、この余剰電力を通気、換気等を行う電動ファン２２に供給する。
【００２０】
一般的に、太陽電池２１の発電を利用するデータ測定装置１０の筐体は屋外での設置となり、当該筐体内部の温度は太陽の日射を受けて温度が上昇するため、太陽電池２１の発電量と、データ測定装置１０の筐体内部の温度上昇は比例関係にあり、発電量の多い日は、蓄電池への充電量も多く満充電になるとともに、日射量も多いため、データ測定装置１０の筐体内部の温度上昇も高くなる。そこで、太陽電池２１の起電力の余剰電力をデータ測定装置１０の筐体の例えば盤面に取付けられた通気、換気等を行う電動ファン２２に供給することにより、屋外で太陽の日射を受けてもデータ測定装置１０の筐体内部の温度上昇を蓄電池に蓄えられた電力を消費することなく抑えることができる。
【００２１】
このときの太陽電池２１の発電量、蓄電池２３の蓄電容量、データ測定装置１０の筐体内の温度、およびファン２２の動作の状態の相関関係を示したものが図４、図５である。
【００２２】
例えば、データ測定装置１０が設置されている地域の天候が晴天である場合は、図４に示すように、太陽電池２１から供給、蓄積される電力によって蓄電池２３の蓄電容量は、時間ｔ１の時点で満充電となっている。この場合、充放電制御装置２４が蓄電池２３が満充電となったことを検知する。そして時間ｔ１〜ｔ２まで蓄電池２３の蓄電容量が満充電であるので、時間ｔ１〜ｔ２の間は、太陽電池２１の発電量がデータ測定装置１０の動作電力３９よりも多くなっており、余剰電力４０が発生している。この余剰電力４０を用いて、充放電制御装置２４は、時間ｔ１〜ｔ２の間、ファン２２を動作させる。このファン２２の動作によって、データ測定装置１０の筐体内の温度は、時間ｔ１〜ｔ２の間にファン動作による温度低下４１として現れている。そして、時間ｔ２を過ぎると、太陽電池２１から供給、蓄積される電力が減り、蓄電池２３の蓄電容量が満充電ではなくなるため、充放電制御装置２４は、ファン２２の動作を停止する。
【００２３】
次に、データ測定装置１０が設置されている地域の天候が雨天等の太陽エネルギーが太陽電池２１に照射されない天候（以下、悪天候とする）である場合は、図５に示すように、太陽電池２１から供給、蓄積される電力は、晴天である場合（図４）に比べて低くなり、また、蓄電池２３の蓄電容量も満充電とはならないため、充放電制御装置２４は、ファン２２を動作させない。
【００２４】
以上のような構成により、太陽電池２１の起電力によって蓄電池２３を充電する際、蓄電池２３が満充電となった場合に、太陽電池２１の起電力のうち、余剰電力を用いてデータ測定装置１０内を換気、冷却するためのファン２２を動作させることで、データ測定装置１０に備えられている通気口から、屋外の空気が取り込まれ、筐体内部の温度を低下させ、屋外の温度に近づけさせることができる。なお、屋外の温度はデータ測定装置１０の筐体内部の温度より高くなることはないため、ファン２２の動作による吸気、排気で日射による筐体内部の温度を抑えることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図６は、この発明に係わるデータ測定装置を適用したデータ測定システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同様の箇所は同じ符号で示し、詳細な説明を前述に譲る。
【００２６】
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態のデータ測定装置１０の構成に加えてさらに、太陽電池２１が備える太陽電池パネルの傾斜角度を制御する傾斜角制御装置５０を備えたことを特徴としている。
【００２７】
傾斜角制御装置５０は、第１の実施形態でファン２２が動作する場合と同じ条件で動作する。すなわち、蓄電池２３が満充電となると、太陽電池２１から蓄電池２３に充電される電力の内、データ測定装置１０自身で使用する電力以上の余剰電力を使用して、傾斜角制御装置５０は、太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角度を調整する。具体的には、図７に示すように、例えば、データ測定装置１０が動作する時期が夏場であれば、傾斜角制御装置５０によって太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角度を小さくし、冬場であれば、傾斜角制御装置５０によって太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角度を大きくする等の制御を行う。同時に第１の実施形態で説明したファン２２も充放電制御装置２４によって動作させることもできる。
【００２８】
このような太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角度と、太陽電池２１の発電量との相関関係を示したものが図８、図９である。
【００２９】
太陽電池パネルの傾斜角度が小さい状態で固定されている状態では、図８に示すように、６−８月の夏場の発電量が多くなる。このため、太陽電池パネルの傾斜角度が小さい状態は、夏場のみに最適である。一方、太陽電池パネルの傾斜角度が大きい状態で固定されている状態では、１２−１月の冬場の発電量が多くなる。このため、太陽電池パネルの傾斜角度が大きい状態は、冬場のみに最適である。
【００３０】
本実施形態では、この太陽電池パネルの傾斜角度を余剰電力を用いて最適な角度の制御するものである。図９に示すように、各時期によって傾斜角制御装置５０が太陽電池パネルの傾斜角度を余剰電力を用いて最適な角度（夏場は角度が小さく、冬場は角度が大きい）の制御した場合は、太陽電池２１の発電量は、年間を通して高いレベルを維持することが出来る。
【００３１】
このときの太陽電池２１の発電量、蓄電池２３の蓄電容量、データ測定装置１０の筐体内の温度、および傾斜角制御装置５０の動作、および太陽電池２１の太陽電池パネルの傾斜角度の状態の相関関係を示したものが図１０である。
【００３２】
晴天時における太陽電池２１の発電量は大きくなり、蓄電池２３への充電量も多くなり時間ｔ１−ｔ２の間に満充電となっている。そして、この時間ｔ１−ｔ２の間に発生した余剰電力９０を用いて、時間ｔ１−ｔ２の間の任意の時に傾斜角制御装置５０を動作させる。太陽電池パネルの最適な傾き角度は、月毎では約１０度程度異なるが、日毎ではそれほど差は無いため、傾き角度の制御は必ずしも毎日行わなくても良く、月に１回〜数回の傾き角度制御で最大に近い十分な発電量が得られる。例えば、冬から春に向かう季節（３−４月）で１０度の傾斜角９１だけ調整して、太陽電池パネルの傾斜角度を小さくする。なお、悪天候で余剰電力が無い日は、太陽電池パネルの傾き制御は行わない。
【００３３】
以上の構成によって、余剰電力を利用して、太陽電池パネルの傾きを調整し、最適な角度とすることができ、発電量を最大にすることができる。また、悪天候で余剰電力が無い日は、太陽電池パネルの傾き制御は行わず、晴天で余剰電力が発生した日にのみ太陽電池パネルの傾き制御を行うことで、太陽電池パネルの能力を生かし、年間を通して安定した電力を供給できる。
【００３４】
（その他の実施形態）
また、第２の実施形態では、ファン２２と傾斜角制御装置５０との両方を余剰電力を用いて動作させているが、傾斜角制御装置５０のみの動作でもよく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明では、太陽電池からの起電力で充電する蓄電池が満充電となった場合に、太陽電池からの起電力の内、余剰電力を利用して、データ測定装置を冷却するファンを動作させたり、太陽電池の太陽電池パネルの傾斜角を調整する動作を行うようにしている。
【００３６】
したがってこの発明によれば、太陽電池と、この太陽電池の起電力を蓄積する蓄電池とを利用したデータ測定装置において、蓄電池が満充電になった場合にも、太陽電池の起電力を有効に利用できるデータ測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わるデータ測定装置を適用したデータ測定システムの一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示したデータ測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】この発明の第１の実施形態に係わるデータ測定装置を適用したデータ測定システムの動作の一実施形態を示すフローチャート。
【図４】晴天時の太陽電池の発電量、蓄電池の蓄電容量、データ測定装置の筐体内の温度、およびファンの動作の状態の相関関係を示した図。
図３に示した防水ゴムが装着された断面を示す断面図。
【図５】悪天候時の太陽電池の発電量、蓄電池の蓄電容量、データ測定装置の筐体内の温度、およびファンの動作の状態の相関関係を示した図。
【図６】この発明の第２の実施形態に係わるデータ測定装置を適用したデータ測定システムの一実施形態の構成を示すブロック図。
【図７】傾斜角制御装置によって太陽電池パネルの傾斜角を制御する際の概念図。
【図８】太陽電池パネルの傾斜角を小さい状態で固定した際の太陽電池の発電量と太陽電池パネルの傾斜角度との年間を通した相関関係を示した図。
【図９】太陽電池パネルの傾斜角を最適な角度の状態で制御した際の太陽電池の発電量と太陽電池パネルの傾斜角度との年間を通した相関関係を示した図。
【図１０】太陽電池パネルの傾斜角を最適な角度の状態で制御した際の太陽電池の発電量、蓄電池の蓄電容量、傾斜角制御装置の動作、および太陽電池パネル傾斜角度の相関関係を示した図。
【符号の説明】
１０…データ測定装置、１２…通信回線、１６…中央データ監視装置、２１…太陽電池、２２…ファン、２３…蓄電池、２４…充放電制御装置、２５…測定装置、２６…計測センサ、２９…測定通信制御装置、３０…通気口
【図１】
2004280449.tif 000003
【図２】
2004280449.tif 000004
【図３】
2004280449.tif 000005
【図４】
2004280449.tif 000006
【図５】
2004280449.tif 000007
【図６】
2004280449.tif 000008
【図７】
2004280449.tif 000009
【図８】
2004280449.tif 000010
【図９】
2004280449.tif 000011
【図１０】
2004280449.tif 000012