(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと、その太陽電池モジュールの受光面と同一面に配される受光量検出用の太陽電池セルと、発電量の段階的なレベル表示を行う表示部と、前記太陽電池セルによる受光量検出信号の段階的なレベル判定を行って、その判定結果に応じて表示部の駆動を行わせる表示駆動回路と、太陽電池モジュールに接続される機器の消費電力の大きさに応じて表示部における表示レベルを可変に調整する手段を設けたことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
受光量検出用の太陽電池セルに接続された負荷抵抗の端子電圧を表示駆動回路に与えて段階的なレベル判定を行うように構成したうえで、その負荷抵抗を可変に調整できるようにしたことを特徴とする請求項１の記載による太陽光発電装置。
【請求項３】
受光量検出用の太陽電池セルに接続された負荷抵抗の端子電圧を比較基準レベルが設定された複数の比較器と逐次比較して段階的なレベル判定を行うように構成したうえで、各比較器における基準レベルを可変に調整できるようにしたことを特徴とする請求項１の記載による太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発電量の表示機能をもった小型の太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大型の太陽光発電装置では、実際に機器を接続したときの出力電流および出力電圧の検出を行って、機器への供給電力をメータ表示するようにしている。しかし、携帯用電源として用いられる小型の太陽光発電装置では、構造の簡素化を図るべく、そのような接続機器への供給電力を表示する機能をもたせていないのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、機器を接続したときの出力電流および出力電圧から供給電力を表示するようにした太陽光発電装置では、実際に機器を接続してみなければそのときの太陽電池モジュールの発電量を把握できないことである。また、供給電力の表示機能をもたない太陽光発電装置では、太陽電池モジュールの発電状態を全く把握することができず、実際に機器を接続したときの機器の動作状態からしか現在の発電量が充足しているか不足しているかの判断をなすことができないことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電装置にあって、簡単な構成によって発電量の表示機能をもたせて、機器を接続する前に現在の発電量を目視確認できるようにするべく、太陽電池モジュールの受光面と同一面に配される受光量検出用の太陽電池セルと、その太陽電池セルによる受光量検出信号のレベル判定を行って、発電量の段階的なレベル表示を行う表示部およびその表示駆動回路とを設けるようにしている。
【０００５】
そして、その際、特に本発明にあっては、表示部における表示状態をみることによって、接続しようとする機器が現在の発電量によって動作可能であるか否かを容易に判断できるようにするべく、太陽電池モジュールに接続される機器の消費電力の大きさに応じて表示部に表示される発電量の段階的なレベルを可変に調整する手段を設けて、機器の消費電力に即した発電量のレベル表示を行わせることができるようにしている。
【０００６】
【実施例】
図１および図２は、本発明による太陽光発電装置の一構成例をしている。
【０００７】
その太陽光発電装置は、太陽電池モジュール１からなっており、その太陽電池モジュール１の受光面２（図中矢印Ｐは入射光を示している）と同一面に受光量検出用の太陽電池セル３が設けられている。そして、その太陽電池モジュール１内には、受光量検出用セル３の検出信号にもとづいて発電量を段階的に表示する表示部４およびその表示駆動回路（図４参照）とが、太陽電池モジュール１の受光面２を遮ることがないように、一体に封入されてユニット化されている。
【０００８】
その際、太陽電池モジュール１の受光面２と同一面に受光量検出用セル３が設けられているので、太陽電池モジュール１の発電量を何ら低下させることなく、その受光量に即した検出信号を得ることができるようになる。
【０００９】
表示部４は、太陽電池モジュール１の一側面において、発電量の段階的な表示状態が目視可能なように配されている。したがって、太陽電池モジュールの受光面２に影を落すことなく、その表示部４の表示状態をみることができるようになる。
【００１０】
また、図３は本発明による太陽光発電装置の他の構成例を示しており、この場合には特に、表示部４およびその表示駆動回路を別途パッケージ化して、そのパッケージ６を、太陽電池モジュール１の一側方から表示部４の表示状態をみることができるように、太陽電池モジュール１の下面に取り付けるようにしている。それによれば、特に、太陽電池モジュール１自体の影になる箇所でＬＥＤ４１が発光するために、その表示状態がみやすくなる。そして、その表示部４の表示面を斜め下方に向けることにより、比較的高い所に太陽電池モジュール１を設置したときに、その表示部４の表示状態を下側方からみやすくなるようにしている。
【００１１】
図４は、その太陽光発電装置の電気的な回路構成を示している。ここでは、受光量検出用セル３に直列に負荷抵抗Ｒが接続され、その負荷抵抗Ｒの端子電圧を受光量検出用セル３の検出電圧として表示駆動回路５が読み込んで、段階的に設定されている各基準電圧とその検出電圧との比較をそれぞれなすことによって段階的なレベル判定が行われ、その判定されたレベルにしたがって表示部４に発電量の表示が段階的（例えば５段階）になされるようになっている。Ｅは、太陽電池モジュール１の出力電圧である。
【００１２】
表示部４は、発電量の段階的な表示レベル数に応じた複数（例えば５つ）のＬＥＤ４１が並設されおり、発電量が多いほどＬＥＤ４１の点灯数が多くなるように設定されている。
【００１３】
このように構成された本発明による太陽光発電装置によれば、太陽電池モジュール１に機器を実際に接続してその動作状態をみるまでもなく、その前に表示部４におけるＬＥＤ４１の点灯数をみることによって現在の発電量を目視確認することができ、機器を接続した場合にそれが動作可能か否かの判断を的確に行わせることができるようになる。
【００１４】
また、この太陽光発電装置を設置するに際して、その表示部４における発電量のレベル表示状態をみることによって、発電量が最大となる最適な方向を容易に見極めることができるようになる。
【００１５】
そして、機器を接続しているときにあっても、表示部４における発電量のレベル表示状態をみることによって、経時的な発電量の変化を逐次知ることができるようになる。
【００１６】
図５は、本発明による太陽光発電装置を、野外などでＡＶ機器などの携帯用電源として容易に設置することができるようにしたときの構成例を示している。
【００１７】
ここでは、太陽電池モジュール（１）、受光量検出用セル（３）、表示部（４）および表示駆動回路（５）が一体に組み込まれてユニット化された太陽光発電装置本体７を、その受光面２の方向を自在に変えることのできるフレキシブルな支柱８によって支持し、その支柱８の先端に設けたクリップ９によって適宜箇所に挟持させることができるようにしている。
【００１８】
その太陽光発電装置本体７の下面中央には、図６に示すように、支柱８の取付座１０が設けられており、その取付座１０にネジ１１によって支柱８が着脱自在に取り付けられるようになっている。
【００１９】
また、そのフレキシブルな支柱８の内部を通して、太陽電池モジュール１の出力コード１２が引き出されている。
【００２０】
このように構成された携帯用電源を用いるに際して、例えば、図７に示すように、ビーチパラソル１３の端にクリップ９によって太陽光発電装置本体７を取り付け、その受光面２を太陽の方に向くようにセットしたうえで、ラジオ１４をつける。そして、夕方になってラジオ１４の音が小さくなってきたら、夕日の方向に受光面２を傾けるようにすればよい。
【００２１】
また、図８に示すように、夜のキャンプ場において、太陽光発電装置本体７の受光面２がガスランタン１５に対向するように設置すれば、ラジオ１４の電源に用いることができる。その際、ラジオ１４を聞くことができるかどうかは表示部（４）の表示状態をみれば一目瞭然となる。
【００２２】
本発明は、以上のような太陽光発電装置にあって、特に、太陽電池モジュール１に接続される機器の消費電力の大きさに応じて表示部４における表示レベルを可変に調整する手段を設けるようにしている。
【００２３】
図９は、太陽電池モジュール１の一般的な出力特性を示している。ここで、Ａは日射量が最大時の出力特性を、Ｂは日射量が最大時の１／２の出力特性を、Ｃは日射量が最大時の１／４の出力特性をそれぞれ示している。また、ａ点は日射量が最大時における最大出力動作点を、ｂ点は日射量が１／２時の最大出力動作点を、ｃ点は日射量が１／４時の最大出力動作点をそれぞれ示している。
【００２４】
いま、このような出力特性をもった太陽電池モジュール１に負荷（大）特性Ｌ１をもって動作点ｂ以上で動作する機器（例えばラジオカセットレコーダ）を接続する場合、日射量が最大時の１／２以上あればその機器は動作可能になる。
【００２５】
この場合、図１０中ＤＩＳＰ１に示すように、日射量が最大時の１／２のときの受光量検出用セル３による検出信号の５段階によるレベル判定がレベル２となって、表示部４における５つのＬＥＤのうちの２つが点灯するようにレベル配分しておけば、その機器を接続する前に、表示部４のＬＥＤが２つ以上点灯していれば動作が可能であり、その点灯数が１つ以下であれば動作が不可能であると判断できるようになる。
【００２６】
その際、表示部４における５つのＬＥＤのうちの３つ以上が点灯していれば、そのときの太陽電池モジュール１の発電量が機器を動作させるのに充分であると判断して、太陽光発電装置本体７の設置に気を使う必要がなくなる。
【００２７】
また、図９に示すような出力特性をもった太陽電池モジュール１に負荷（小）特性Ｌ２をもって動作点ｃ以上で動作する機器（例えばイヤホーン専用ＣＤプレーヤー）を接続する場合、日射量が最大時の１／４以上あればその機器は動作可能になる。
【００２８】
この場合、図１０中ＤＩＳＰ１に示すレベル配分で太陽電池モジュール１の発電量の表示を行わせると、日射量が最大時の１／４で機器の動作が可能であるにもかかわらず、そのときの表示部４におけるＬＥＤの点灯数が１つ以下となって、その機器が動作可能であるか否かの判断が困難になってしまう。
【００２９】
したがって、この場合には、図１０中ＤＩＳＰ２に示すように、日射量が最大時の１／４のときの受光量検出用セル３による検出信号の５段階によるレベル判定がレベル２となって、表示部４における５つのＬＥＤのうちの２つが点灯するようにレベル配分しておけば、その機器を接続する前に、表示部４のＬＥＤが２つ以上点灯していれば動作が可能であり、その点灯数が１つ以下であれば動作が不可能であると容易に判断することができるようになる。
【００３０】
このように、太陽電池モジュール１に接続する機器の消費電力の大きさに応じて表示部４における段階的な表示レベルを適宜調整することで、負荷にみあった最適な発電量のレベル表示が行われるようになる。
【００３１】
表示部４における段階的な表示レベルを可変に調整するための具体的な手段としては、図１１に示すように、受光量検出用セル３に接続された負荷抵抗Ｒ（その端子電圧が受光量の検出信号として表示駆動回路５に与えられてレベル判定が行われる）を可変にする。
【００３２】
図１２は受光量検出用セル３の出力特性を示しており、Ａ′は日射量が最大時の出力特性を、Ｂ′は日射量が最大時の１／２の出力特性を、Ｃ′は日射量が最大時の１／４の出力特性を示している。
【００３３】
このような出力特性をもった受光量検出用セル３に接続された負荷抵抗Ｒの端子電圧は、日射量に比例して直線的に変化する。その際、図１２中ＲＬ１の特性で示すように、負荷抵抗Ｒの端子電圧がＶｂ以上あれば日射量は最大時の１／２以上となり、そのときの太陽電池モジュール１の発電量も最大時の１／２以上となって、前述したラジオカセットレコーダが動作可能な状態になる。したがって、この場合には、そのときの負荷抵抗Ｒの端子電圧Ｖｂが表示駆動回路５においてレベル２と判定されて、表示部４における２つのＬＥＤが点灯するようにする。
【００３４】
また、そのＲＬ１の特性にあって、負荷抵抗Ｒの端子電圧がＶｃ以上あれば日射量は最大時の１／４以上となり、そのときの太陽電池モジュール１の発電量も最大時の１／４以上となって、前述したイヤホーン専用ＣＤプレーヤーが動作可能な状態になるが、そのときの端子電圧Ｖｃが表示駆動回路５においてレベル１以下であると判定されてしまう。
【００３５】
したがって、この場合には、図１２中点線で示すＲＬ２の特性になるように、負荷抵抗Ｒの抵抗値を調整する（抵抗値を増大させる）。そのときの負荷抵抗Ｒの端子電圧Ｖｂが表示駆動回路５においてレベル２と判定されて、表示部４における２つのＬＥＤが点灯することになる。
【００３６】
受光量検出用セル３としては、それが発電用の太陽電池モジュール１に使用されているセルと同じ特性を有していることが望ましいが、特性が異なるものであってもよい。また、光電変換効率は高くても低くても問題はなく、負荷抵抗Ｒの抵抗値を適宜調整することによって受光量の変化を電圧に変換できるものであればよい。
【００３７】
図１３は、受光量検出用セル３に接続される負荷抵抗の抵抗値を調整することによって、表示部４における表示レベルを変更できるようにしたときの表示部４および表示駆動回路５の具体的な回路構成例を示している。図中、５１はマルチプレクサ構成からなる表示駆動部を示している。
【００３８】
ここでは、ＶＲ１＋ＶＲ２が図１１に示す負荷抵抗Ｒに相当している。この２つの抵抗値を接続機器の消費電力の大きさと太陽電池モジュール１の動作条件に応じて適宜調整することによって、どの表示レベルでいくつのＬＥＤを点灯させるかを決定できるようになる。
【００３９】
また、表示部４における段階的な表示レベルを可変に調整するための他の具体的な手段として、表示駆動回路５において、予め複数の比較器に段階的に設定されている各基準電圧と受光量検出用セル３に接続された負荷抵抗Ｒの端子電圧との比較をそれぞれなして、その端子電圧のレベル判定を行うウインドコンパレータ構成をとる場合に、各比較器における基準電圧を可変に調整できるようにしてもよい。
【００４０】
また、段階的なレベル表示を行う表示部４としては、前述した複数のＬＥＤの点灯によるものに限らず、その他に液晶ディスプレイによるものを用いて、表示駆動回路５で判定されたレベルに応じた長さのバーを表示させたり、またその判定されたレベルに応じた数のバーを表示させたりすることも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上、本発明は、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電装置にあって、太陽電池モジュールの受光面と同一面に配される受光量検出用の太陽電池セルと、その受光量検出用セルの検出信号にもとづいて発電量の表示を行う表示部およびその表示駆動回路とを設けるようにしたもので、簡単な構成によって発電量の表示機能をもたせて、機器を接続する前に現在の発電量を目視確認できるという利点を有している。
【００４２】
その際、太陽電池モジュールの現在の発電量を段階的にレベル表示するようにしているので、機器を接続する場合にそれが正常に動作するか否かの判断を容易になすことができるようになる。そして、この太陽光発電装置を設置するに際して、その表示部における発電量のレベル表示状態をみることによって、発電量が最大となる最適な方向に容易に設置することができるようになるなど、特に携帯用の小型電源装置として最適なものとなる。
【００４３】
そして、特に本発明では、太陽電池モジュールに接続される機器の消費電力の大きさに応じて表示部に表示される発電量の段階的なレベルを可変に調整する手段を設けることによって、接続しようとする機器に即したレベル表示を行わせることができるようになり、そのレベル表示状態をみることによってその機器が現在の発電量によって動作可能であるか否かを容易に判断することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による太陽光発電装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】同実施例による太陽光発電装置の斜視図である。
【図３】本発明による太陽光発電装置の他の実施例を示す正面図である。
【図４】本発明による太陽光発電装置の電気的な回路構成を示す図である。
【図５】本発明による太陽光発電装置を携帯用電源として用いるようにしたときの構成例を示す斜視図である。
【図６】同構成例における太陽光発電装置本体の支柱への取付け部分を示す正面図である。
【図７】本発明による太陽光発電装置を携帯用電源として用いるときの使用の一態様を示す簡略図である。
【図８】本発明による太陽光発電装置を携帯用電源として用いるときの使用の他の態様を示す簡略図である。
【図９】太陽電池モジュールの一般的な出力特性および接続機器の負荷特性を示す図である。
【図１０】日射量に応じて表示部における各ＬＥＤを点灯させるレベル配分の例を示す図である。
【図１１】受光量検出用セルに負荷抵抗を接続した状態を示す電気回路図である。
【図１２】受光量検出用セルの出力特性および負荷抵抗の特性を示す図である。
【図１３】表示レベルを変更できるようにしたときの表示部および表示駆動回路の具体的な構成例を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１  太陽電池モジュール
２  受光面
３  受光量検出用セル
４  表示部
５  表示駆動回路
【図１】
0004355882.tif 000002
【図２】
0004355882.tif 000003
【図３】
0004355882.tif 000004
【図４】
0004355882.tif 000005
【図５】
0004355882.tif 000006
【図６】
0004355882.tif 000007
【図７】
0004355882.tif 000008
【図８】
0004355882.tif 000009
【図９】
0004355882.tif 000010
【図１０】
0004355882.tif 000011
【図１１】
0004355882.tif 000012
【図１２】
0004355882.tif 000013
【図１３】
0004355882.tif 000014