(57)【要約】【課題】電力入力部から供給される電気エネルギーを、その大小に応じて電気二重層コンデンサーの使用電圧範囲内に整合し、曇天時など受光が弱いときでも発電電圧を効率よく蓄電して、快晴など強い受光のときは電気エネルギーを捨てずに長時間電気器具に出力できる充放電装置を提供することにある。【解決手段】電力入力部１と、この電力入力部１からの供給電圧を検知する電圧検知部３と、この電力入力部１から取り入れた電気エネルギーを蓄える複数個の電気二重層コンデンサー４とを備える。さらに、電気二重層コンデンサー４の接続形式を電圧検知部３からの出力信号により切換えるコンデンサー接続切換手段５と、電気二重層コンデンサー４に蓄えられた電気エネルギーを出力する負荷出力部７と、負荷の電源電圧の大きさにより電気二重層コンデンサー４の接続形式を切換える出力切換部６を備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力入力部（１）と、該電力入力部（１）からの供給電圧を検知する電圧検知部（３）と、該電力入力部（１）から取り入れた電気エネルギーを蓄える複数個の電気二重層コンデンサー（４）と、該電気二重層コンデンサー（４）の接続形式を電圧検知部（３）からの出力信号により切換えるコンデンサー接続切換手段（５）と、該電気二重層コンデンサー（４）の電気エネルギーが上記電力入力部（１）へ逆流するのを防止するための整流器（２）と、該電気二重層コンデンサー（４）に蓄えられた電気エネルギーを出力する負荷出力部（７）と、負荷の電源電圧の大きさにより上記電気二重層コンデンサー（４）の接続形式を切換える出力切換部（６）と、を備えたことを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
コンデンサー接続切換手段（５）は、電力入力部（１）からの供給電圧が電気二重層コンデンサー（４）の使用電圧より低い場合は、複数個の該電気二重層コンデンサー（４）を並列に接続するよう切換わり、供給電圧が該電気二重層コンデンサー（４）の使用電圧より高い場合は、複数個の該電気二重層コンデンサー（４）を直列に接続するよう切換わる請求項１記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充放電装置に於て、出力端子間に電気二重層コンデンサーを用いた蓄電器で蓄電し、その蓄電器の端子電圧信号に基づいて、端子電圧を一定で負荷へ供給するものはあった（例えば、特許文献１参照）。だが、電圧供給源が光電変換器のように、供給される電圧が変動するものは、電気二重層コンデンサーの蓄電容量が切り換わる機能はなかった。また、負荷へ電圧を一定で供給することは出来たが、負荷の電源電圧の大きさに応じて、電気二重層コンデンサーの蓄電容量を切換える機能も備わってはいなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４１０３２号公報（第１〜６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の充放電装置は、電圧供給源が光電変換器のように変動する場合や、使用する電機器具の必要電源電圧に応じた蓄電部を提供できないため、充放電を効率よく行えず、且つ、長時間使用できなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電力入力部から供給される電気エネルギーを、その大小に応じて、電気二重層コンデンサーの使用電圧範囲内に整合し、曇天時など受光が弱いときでも発電電圧を効率よく蓄電して、快晴など強い受光のときは電気エネルギーを捨てずに長時間電気器具に出力できるにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る充放電装置は、電力入力部と、該電力入力部からの供給電圧を検知する電圧検知部と、該電力入力部から取り入れた電気エネルギーを蓄える複数個の電気二重層コンデンサーと、該電気二重層コンデンサーの接続形式を電圧検知部からの出力信号により切換えるコンデンサー接続切換手段と、該電気二重層コンデンサーの電気エネルギーが上記電力入力部へ逆流するのを防止するための整流器と、該電気二重層コンデンサーに蓄えられた電気エネルギーを出力する負荷出力部と、負荷の電源電圧の大きさにより上記電気二重層コンデンサーの接続形式を切換える出力切換部と、を備えたものである。
【０００７】
また、コンデンサー接続切換手段は、電力入力部からの供給電圧が電気二重層コンデンサーの使用電圧より低い場合は、複数個の該電気二重層コンデンサーを並列に接続するよう切換わり、供給電圧が該電気二重層コンデンサーの使用電圧より高い場合は、複数個の該電気二重層コンデンサーを直列に接続するよう切換わるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【０００９】
図１は、充放電装置の回路図であり、図２は、電気二重層コンデンサーとコンデンサー接続切換手段の配線説明図である。また、図３〜図５は、電気二重層コンデンサーを、夫々直列、直列と並列、並列に接続した配線図である。図６は光電変換器、図７は乾蓄電池、図８は直流電源の回路図である。
【００１０】
図１の回路図に於て、電力入力部１には、図６の光電変換器・図７の乾蓄電池・図８の直流電源等が択一的に（選択して）接続され、電気エネルギーを供給する。電力入力部１から一次側配線１１が接続されていて、電圧整形部１６へと電流が流れ、ノイズや瞬間の電圧変動を安定した電圧にして誤作動を防止する。また、電流が、電圧整形部１６から電力入力部１へと逆流しないように、間に整流器２が接続されており、この整流器２には、ダイオード等を使用すると良い。
【００１１】
そして、電圧整形部１６を通った電流は、一次側配線１１上のコンデンサー接続点１０ａ，１０ｂ間に接続された電気二重層コンデンサー４へと送られる。また、図１のように、コンデンサー接続点１０ａで、コンデンサー接続切換制御線９が分岐し、コンデンサー接続切換手段５へと接続される。このコンデンサー接続切換制御線９上に電圧検知部３とＡ／Ｄ変換器１７が接続されており、電圧整形部１６を通った電流の一部が、コンデンサー接続点１０ａから分岐して電圧検知部３へと入る。ここで、電圧検知部３へ流れる電流は、コンデンサー接続切換手段５へ流れる電流に比べ、十分小さいので、供給される電気エネルギーは電気二重層コンデンサー４へ略全てが流れる。
【００１２】
また、コンデンサー接続切換手段５には、複数個の電気二重層コンデンサー４が接続される。供給電源が、図６の光電変換器のように電圧が変動する場合には、電気二重層コンデンサー４への充電は、その最大使用電圧内に抑えて行われる必要がある。そこで、コンデンサー接続切換手段５によって、複数個の電気二重層コンデンサー４は、図３の直列接続、図５の並列接続、図４の（ａ）や（ｂ）の直列と並列の混合接続のいずれかのパターン（接続形式）に切換えられるのである。
【００１３】
具体的には、電力入力部１から電力供給されると、電圧検知部３によって供給電圧を検知し、コンデンサー接続切換制御線９を通じてコンデンサー接続切換手段５に信号が送られる。コンデンサー接続切換手段５は電気回路で構成されており、複数個の電気二重層コンデンサー４は、この電気回路に接続されていて、電圧検知部３からの信号を受信すると、接続形式が切換わるようになっている。もし、電力入力部１からの出力電圧が電気二重層コンデンサー４の使用電圧より低いと検知すれば、電圧検知部３からの出力信号でコンデンサー接続切換手段５のスイッチが切換わり、電気二重層コンデンサー４は（図５に示したように）並列に接続される。高いと検知すれば、電圧検知部３からの出力信号で電気二重層コンデンサー４は（図３に示したように）直列に接続される。このように、電圧検知部３からの出力信号によって、コンデンサー接続切換手段５はインバーター制御されるのである。
【００１４】
ここで、電力供給源が図６の光電変換器のように、供給電源の電圧変動が大きい場合には、コンデンサー接続切換手段５は電圧検知部３からの出力信号を頻繁に受信するが、図７の乾蓄電池や図８の直流電源のように安定した（一定の）電源供給が可能な場合は、コンデンサー接続切換手段５は、最初に電力入力部１から電圧を入力したときのみ切換えを行う。
【００１５】
そして、コンデンサー接続点１０ｂから二次側配線１２が接続されて、蓄電した電気二重層コンデンサー４から電流が流れ、レギュレーター１８で負荷の変動・過負荷等の調整をして、負荷出力部７へ送られ、負荷出力部７に接続する負荷（電機器具）８で電気エネルギーを消費するのである。
【００１６】
また、図２のように、接続する負荷（電機器具）８の電源電圧の大きさによって出力切換部６に力を加えることで、夫々の電気二重層コンデンサー４の両端に接続する第二コンデンサー接続切換手段５′を機構的に切換えるのである。電気二重層コンデンサー４は、直列・並列・直列と並列の混合のいずれかに接続され、この負荷（電機器具）８に必要な電圧を蓄える。
【００１７】
この際、出力切換部６による切換えの手段と、電圧検知部３からの出力信号による切換えは全く独立しているので、コンデンサー接続切換手段５への信号の送信とその切換え、出力切換部６による第二コンデンサー接続切換手段５′の切換え、そして、負荷（電機器具）８による蓄電圧消費は、すべて同時に行うことが可能である。
【００１８】
例えば、図１の充放電装置の回路図に於て、電力入力部１に図６の光電変換器が接続されて多くの受光量を受けて発電し、電気二重層コンデンサー４が図３のように直列に接続して蓄電され、負荷（電機器具）８による電気エネルギーの消費が行われているとする。そして、光電変換器の受光量が減少してきたら、電圧検知部３は、光電変換器からの電圧減少を検知し、コンデンサー接続切換手段５へ信号を送信して、電気二重層コンデンサー４を図４の（ａ）や（ｂ）のような直列と並列の混合、あるいは、図５のような並列に接続を切換えて、微弱な電圧を、より多く蓄えようとする。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（請求項１又は２によれば、）電力入力部１からの供給電圧が、光電変換器の電圧のように変化しても、電圧変化を常に検知して、蓄電部分である電気二重層コンデンサー４の接続形式を切換えるので、曇天や室内など光電変換器の受光量が少なくても電気二重層コンデンサー４で最大限に蓄電することができ、また、受光量が多くても電気を捨てずに長時間蓄電することができる。よって、負荷（電機器具）８に一定の電圧を供給することが可能となる。さらに、負荷（電機器具）８の電源電圧の大きさにより電気二重層コンデンサー４の接続形式を切換える出力切換部６を備えているので、その電気二重層コンデンサー４から充電電気エネルギーを少しずつ取出したり、微弱な充電電圧を数倍にして取り出すことも可能となる。また、コンデンサー接続切換手段５と第二コンデンサー接続切換手段５′は比較的簡単な構造なので、安価に製作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す回路図である。
【図２】コンデンサー接続切換手段の一例を示す配線説明図である。
【図３】電気二重層コンデンサーが直列に接続された配線図である。
【図４】電気二重層コンデンサーが直列と並列の混合に接続された配線図である。
【図５】電気二重層コンデンサーが並列に接続された配線図である。
【図６】電力供給源が太陽電池である回路図である。
【図７】電力供給源が乾蓄電池である回路図である。
【図８】電力供給源が整流された直流電源である回路図である。
【符号の説明】
１　電力入力部
２　整流器
３　電圧検知部
４　電気二重層コンデンサー
５　コンデンサー接続切換手段
６　出力切換部
７　負荷出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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