JP2749559B2 - 太陽電池を用いた融雪装置の制御方法 - Google Patents

太陽電池を用いた融雪装置の制御方法

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JP2749559B2 JP8113699A JP11369996A JP2749559B2 JP 2749559 B2 JP2749559 B2 JP 2749559B2 JP 8113699 A JP8113699 A JP 8113699A JP 11369996 A JP11369996 A JP 11369996A JP 2749559 B2 JP2749559 B2 JP 2749559B2
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孝志 中澤
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池を用い
た融雪装置の制御方法に関するものである。さらに詳し
くは、この発明は、太陽電池を用いた融雪装置を、簡易
に、効率良く制御することのできる方法として有用な太
陽電池を用いた融雪装置の制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術とその課題】太陽電池は、太陽光のエネル
ギーを太陽電池セルによって電気エネルギーに変換する
ことにより電気を供給するものである。太陽電池を用い
た融雪装置とは、この太陽電池を発熱体として考え、太
陽電池に外部から適当な電圧をかけることにより積雪を
融雪するために十分な発熱を太陽電池自体に与え、この
太陽電池の発熱により融雪を行う装置である。
【0003】従来より、一般的な電熱による融雪装置の
起動、停止などの制御の方法としては、温度や過熱防止
センサーを用いる方法などがある。これらのセンサーを
用いる制御方法は、温度センサーにより加熱体もしくは
発熱体の温度を検出し、その温度が予め設定された温度
を越えると、加熱体もしくは発熱体の過熱を防止するた
めに加熱装置の作動を停止する。
【0004】しかしながら、この温度センサーを用いる
制御方法は、温度センサーの温度検出精度が加熱体もし
くは発熱体周囲の気温に影響され易いために、加熱体な
どの周囲の気温の上昇に伴う検出温度の上昇により、積
雪が残っていても融雪装置を停止してしまうといった問
題があった。そこで、この発明は、以上の通りの事情に
鑑みてなされたものであり、太陽電池を用いた融雪装置
を、誤制御することなく、簡易に、効率良く制御するこ
とのできる制御方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、太陽電池を用いた融雪装置を制
御する方法であって、該融雪装置を起動させた後、太陽
電池の温度上昇に伴う電流の増加を検出し、電流または
一定間隔における電流変分ががそれぞれ予め任意に設定
した閾値に達すると、融雪装置を自動的に停止させるこ
とを特徴とする太陽電池を用いた融雪装置の制御方法
(請求項1)を提供する。
【0006】また、この発明は、上記方法において、融
雪装置の停止後、自動的に太陽電池が発電を開始するよ
うに制御すること(請求項2)や、融雪装置の停止を自
動だけでなく手動でも制御することができること(請求
項3)や、予め任意時間が設定されているタイマーを用
い、任意設定時間の経過に伴って、該タイマーにより融
雪装置の停止を自動的に行うこと(請求項4)等もその
態様としている。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の太陽電池を用いた融雪
装置の制御方法では、上記の通り、太陽電池を用いた融
雪装置を起動させた後、太陽電池の電流または一定間隔
における電流変分がそれぞれ任意に設定した電流または
電流変分の閾値に達すると、融雪装置が自動的に停止す
る。
【0008】実際には、太陽電池を用いた融雪装置を手
動で起動させた後、太陽電池表面の積雪が融雪されるに
したがって、太陽電池の温度が上昇し、その温度上昇に
伴って太陽電池を構成するシリコン等の半導体中の自由
キャリアーが増加するため、太陽電池による電流が増加
する。そして、例えば、この温度上昇に伴う電流値を検
出することのできる電流センサーなどを用いることによ
り、太陽電池の電流または一定間隔における電流変分
が、予め任意に設定した閾値に達しているか否かを検出
し、達していない場合は、そのまま融雪を継続し、達し
ている場合は、自動的に融雪装置を停止させる。
【0009】また、太陽電池を用いた融雪装置には、双
方向性インバータが具備されており、通常はインバータ
として作動し、太陽電池が発電できるように設定されて
いる。融雪装置作動時には、この双方向性インバータが
コンバータとして作動し、融雪が行われる。そして、融
雪終了後は、再びインバータに切り換わり、発電が行わ
れる。
【0010】そこで、この発明の制御方法では、融雪終
了後、つまり融雪装置停止後に、例えば双方向性インバ
ータがコンバータからインバータに自動的に切り換わる
ように制御し、太陽電池が自動的に発電を開始するよう
にしてもよい。これにより、無駄な手動操作を省くこと
ができ、効率的に太陽電池の発電を開始させることがで
きる。
【0011】また、この発明の制御方法では、例えば、
太陽電池の電流が設定電流値に達する前に、積雪が完全
に融雪されてしまった場合などにおいては、そのまま融
雪装置を作動させ続けることは非常に効率的ではないた
め、任意に手動で融雪装置を停止させる、または、予め
任意時間が設定されているタイマーを用いることによ
り、融雪装置を停止させるようにしてもよい。これによ
り、効率良く融雪装置を作動させることができる。
【0012】このようなこの発明の制御方法における各
制御ステップの流れとしては、例えば、図5に例示した
フローチャートとすることができる。まず、融雪装置を
起動する。これにより双方向性インバータがコンバータ
として作動し、融雪が行われる。そして、この融雪動作
停止の自動/手動制御の選択を行う。
【0013】自動制御を選択すると、降雪センサーなど
による太陽電池表面の降雪の有無の検出、電流センサー
などによる太陽電池モジュールの電流値が正常か、つま
り設定した電流閾値に達したか達していないかの検出、
及び過熱防止センサーなどによる太陽電池モジュールの
温度が正常か、つまり設定した温度閾値に達しているか
達していないかの検出が行われ、それぞれ正常であれば
そのまま融雪動作が継続され、正常でなければ融雪が停
止される。
【0014】自動/手動選択時に手動制御を選択する
と、手動で融雪作動を停止することになる。また、双方
向性インバータがコンバータとして作動すると同時に、
タイマーが動作し、予め設定されている時間の経過によ
り融雪作動が自動的に停止される。このようにして自動
または手動またはタイマーにより融雪作動が停止される
と、自動的に双方向性インバータがコンバータからイン
バータに切り替わり、通常の発電状態に戻る。
【0015】この発明の制御方法では、例えば、このよ
うな各制御ステップの流れにより太陽電池を用いた融雪
装置の制御を効率よく行うことができる。なお、上記の
説明における自動/手動制御の選択は、任意に行われる
が、例えば、自動制御の選択は、夜間や融雪装置のオペ
レータの不在時等において融雪装置を制御するために用
いられる。
【0016】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の実施の形態について説明する。もちろんこの発明は
以下の例によって限定されるものではない。
【0017】
【実施例】
(実施例1)図1は、この発明の一実施例である太陽電
池を用いた融雪装置の制御方法に基づいた制御回路を例
示したものであり、太陽電池を用いた融雪装置の回路に
組み込まれている。
【0018】図1に例示した制御回路において、双方向
性インバータ(2)は融雪装置の回路の一部であるが、
この双方向性インバータ(2)は、太陽電池を発電状態
または融雪状態とに切り換える際に、インバータまたは
コンバータに切り換わるものである。通常は、この双方
向性インバータ(2)はインバータとして作動し、太陽
電池が常に発電できる状態になっている。太陽電池を融
雪装置として用いるときは、コンバータに切り換わって
作動する。
【0019】そこで、まず、融雪装置を起動させるため
に、融雪動作ON/OFFスイッチ(4)をONにす
る。これにより、リレーR1(6)が励磁され、さら
に、電磁接触器MCa(8)が励磁される。そして、こ
の励磁により双方向性インバータ(2)がコンバータに
切り換わり、コンバータとして作動する。このコンバー
タの作動と同時に、ダイオードバイパス用電磁接触器M
C1(9)からMC2(10)までが励磁され、太陽電
池発電電流の太陽電池への逆流を防止するための逆流防
止ダイオード(3)がバイパス、つまり迂回されて、太
陽電池モジュールが通電される。このようにして、太陽
電池を用いた融雪が作動する。
【0020】この通電の停止制御は、手動/自動切り換
えスイッチ(5)により、手動または自動での停止を選
択することができる。この手動/自動切り換えスイッチ
(5)を手動に選択すると、融雪動作ON/OFFスイ
ッチ(4)を手動でOFFにするまで、通電が継続され
る。また、自動に選択すると、太陽電池モジュールの温
度上昇に伴う電流値を検出することのできる電流センサ
ー(11)により自動的に停止制御される。この電流セ
ンサー(11)は、太陽電池モジュールの温度と電流値
を検出し、電流または一定間隔における電流変分が予め
設定された閾値に達しているかどうかにより融雪装置の
停止制御を行い、電流または一定間隔における電流変分
が設定値に達していない時は、融雪を継続し、達してい
るときは、融雪装置を停止させる。
【0021】図3は、この電流センサー(11)の要部
構成を例示した概念図である。この図3に例示したよう
に、電流センサーは、直流CT(15)と変換器(1
6)と積分器(17)と設定器(18)とからなり、コ
ンバータとして作動している双方向性インバータと太陽
電池との間に接続されている。この電流センサーでは、
電流値、または図4に例示したような一定時間間隔dt
における電流値di の変分di /dt を、積分器(1
7)により検出す。この検出値が予め設定した閾値に達
している場合には、設定器(18)により融雪停止信号
を双方向性インバータに送り、インバータに切り換え
る。
【0022】融雪装置が停止されると、双方向性インバ
ータ(2)はコンバータからインバータに自動的に切り
換わり、太陽電池は通常の発電状態に戻り、発電を開始
する。これにより、無駄な手動切り換え操作を省くこと
ができ、効率的に太陽電池の発電を開始させることがで
きる。また、さらに、融雪動作ON/OFFスイッチ
(4)をONにした後、リレーR1(6)の励磁とほぼ
同時に、タイマー(7)が起動する。このタイマー
(7)には予め任意の時間が設定されており、設定時間
が経過すると、自動的に融雪装置が停止されるようにな
っている。このように、タイマー(7)を用いて一定時
間で融雪装置の停止制御を行うことにより、降雪が完全
に融雪されているにもかかわらず電流スイッチが何らか
の原因により停止制御を誤ったり、また手動による停止
制御においても停止するのを忘れていたりした場合など
における、無駄な融雪時間を防ぐことができ、さらに、
太陽電池に過電流が流れることや、太陽電池が過熱され
ることなども防ぐことができる。これにより、効率の良
い融雪装置の作動を確かなものとすることができる。 (実施例2)図2は、この発明の一実施例である太陽電
池を用いた融雪装置の制御方法に基づいた制御回路を例
示したものであり、太陽電池を用いた融雪装置の回路に
組み込まれている。この図2に例示した回路は、図1に
例示した回路における逆流防止ダイオード(3)が使わ
れていない場合のものである。
【0023】まず、融雪装置を起動させるために、融雪
動作ON/OFFスイッチ(4)を手動でONにする。
これにより、リレーR1(6)が励磁され、さらに、電
磁接触器MCa(8)が励磁される。そして、この励磁
により双方向性インバータ(2)がコンバータに切り換
わり、コンバータとして作動し、太陽電池モジュールが
通電される。このようにして、太陽電池を用いた融雪装
置が作動する。
【0024】この通電の停止、つまり融雪の停止制御
は、手動/自動切り換えスイッチ(5)により、手動ま
たは自動での停止を選択することができる。手動を選択
した場合は、手動で融雪動作ON/OFFスイッチ
(4)をOFFにすることにより融雪が停止される。ま
た、自動を選択した場合は、電流センサー(11)によ
り自動的に融雪が停止される。
【0025】融雪装置が停止されると、双方向性インバ
ータ(2)はコンバータからインバータに自動的に切り
換わり、太陽電池は通常の発電状態に戻り、発電を開始
する。これにより、無駄な手動切り換え操作を省くこと
ができ、効率的に太陽電池の発電を開始させることがで
きる。また、さらに、融雪動作ON/OFFスイッチ
(4)をONにした後、リレーR1(6)の励磁とほぼ
同時に、タイマー(7)が起動する。このタイマー
(7)には予め任意の時間が設定されており、設定時間
が経過すると、自動的に融雪装置が停止されるようにな
っている。これにより、効率の良い融雪装置の作動を確
かなものとすることができる。
【0026】この図2に示した制御回路は、逆流防止ダ
イオード(3)が使われていないため、この逆流防止ダ
イオード(3)を迂回するためのダイオードバイパス用
電磁接触器を用いる必要がなく、よって、回路が簡素
化、小型化され、さらに、より安価となるという利点が
ある。なお、実施例1における図1と実施例2における
図2に例示した制御回路は、発電/融雪用の複数個の太
陽電池ユニット(14)からなる太陽電池モジュール2
つが並列に接続されている場合のものであるが、この太
陽電池ユニットの並列回路は、太陽光発電設備の容量に
より接続される個数が異なる。よって、これら図1及び
図2に例示したように、制御回路では、並列接続されて
いる太陽電池ユニット回路それぞれに、ダイオードバイ
パス用電磁接触器や電流センサー(11)を組み込む。
これにより。各太陽電池ユニットそれぞれに対して融雪
を制御することができるために、精度良く融雪装置の制
御を行うことができる。
【0027】
【発明の効果】この発明は、以上詳しく説明したよう
に、一般には発電に用いられている太陽電池を融雪装置
に用いることにより、太陽電池に新たな用途を提供し、
太陽電池をより効率的に使用することができ、太陽電池
の普及を促進することができる。さらに、その融雪のた
めの制御を、簡易に、また非常に効率良く行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である太陽電池を用いた融
雪装置の制御方法に基づいた制御回路を例示した構成図
である。
【図2】この発明の一実施例である太陽電池を用いた融
雪装置の制御方法に基づいた制御回路を例示した構成図
である。
【図3】図2において用いられる電流センサーの要部構
成を例示した概念図である。
【図4】図3における積分器により検出される一定時間
間隔における電流変分を例示した時間と電流との関係図
である。
【図5】この発明の太陽電池を用いた融雪装置の制御方
法を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
1 商用電源AC 2 双方向性インバータ 3 逆流防止ダイオード 4 融雪動作ON/OFFスイッチ 5 手動/自動切り換えスイッチ 6 リレー 7 タイマー 8 電磁接触器 9 ダイオードバイパス用電磁接触器 10 ダイオードバイパス用電磁接触器 11 電流センサー 12 降雪センサー 13 過熱防止センサー 14 太陽電池ユニット 15 直流CT 16 変換器 17 積分器 18 設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 秀夫 兵庫県尼崎市若王寺3丁目12番15号 園 田計器工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−260409(JP,A) 特開 昭63−78472(JP,A) 実開 平4−46106(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池を用いた融雪装置を制御する方
    法であって、該融雪装置を起動させた後、太陽電池の温
    度上昇に伴う電流の増加を検出し、電流または一定間隔
    における電流変分がそれぞれ予め任意に設定した閾値に
    達すると、融雪装置を自動的に停止させることを特徴と
    する太陽電池を用いた融雪装置の制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の制御方法において、融雪装置
    の停止後、自動的に太陽電池が発電を開始するように制
    御することを特徴とする太陽電池を用いた融雪装置の制
    御方法。
  3. 【請求項3】 請求項1の制御方法において、融雪装置
    の停止を、自動だけでなく手動でも制御することができ
    ることを特徴とする太陽電池を用いた融雪装置の制御方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1の制御方法において、予め任意
    時間が設定されているタイマーを用い、任意設定時間の
    経過に伴って、該タイマーにより融雪装置の停止を自動
    的に行うことを特徴とする太陽電池を用いた融雪装置の
    制御方法。
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