自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御方法及び自動ドア構造
【課題】省エネルギーを実現する自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御装置及び自動ドア構造を提供する。
【解決手段】太陽電池ユニット(1)と、その発電電力により充電される二次電池(4)と、余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ(5)とを備えた自動ドア用電源装置において、待機時に、発電電力により二次電池を充電可能である場合は二次電池を充電するとともに、さらに余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタを充電するべく制御する第１の制御手段と、開閉時に、太陽電池ユニットから得られる入力電力又は二次電池の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ(95)の駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力を前記モータの突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備える。
【解決手段】太陽電池ユニット(1)と、その発電電力により充電される二次電池(4)と、余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ(5)とを備えた自動ドア用電源装置において、待機時に、発電電力により二次電池を充電可能である場合は二次電池を充電するとともに、さらに余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタを充電するべく制御する第１の制御手段と、開閉時に、太陽電池ユニットから得られる入力電力又は二次電池の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ(95)の駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力を前記モータの突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池ユニットを備えた自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御方法及び自動ドア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＣ１００Ｖの商用電源とバッテリーを組み合わせた自動ドア用電源装置が知られている（特許文献１等）。その場合、バッテリーは商用電源が停電した場合の非常用電源装置であり、ＡＣ電源により充電される。
【０００３】
特許文献２には、太陽電池と蓄電池と電気二重層キャパシタとを組み合わせた独立型電源が開示されている。太陽電池の発電電力により負荷に電力を供給するとともに蓄電池を充電し、さらに余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタを充電する。そして、太陽電池の発電電力が蓄電池の充電に不十分な場合は、電気二重層キャパシタからの放電により蓄電池を充電する。太陽電池の発電電力に対しては、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）が実行される。
【０００４】
最近では、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に複数の太陽電池セル及び透光性中間膜層を介在してなる採光型合わせガラス構造太陽電池モジュールが提示されており、窓やドアのガラス部材として用いられている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９３４２号公報
【特許文献２】特許第４５７８４９８号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
省エネルギーのために、商用電源を用いることなく独立型電源のみにより自動ドアを稼働できることが好ましい。太陽電池による発電電力を、鉛蓄電池のような二次電池に蓄電することが望ましいが、二次電池のみでは多様な日照条件及び夜間における安定した稼働を保証できない。従って、特許文献２のように蓄電要素として、二次電池に加えて電気二重層キャパシタを利用することが好ましい。また、稼働される自動ドアが軽量であれば、より省エネルギーに寄与できる。
【０００７】
以上の点に鑑み、本発明は、省エネルギーを実現する自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御方法及び自動ドア構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、本発明は、以下の各構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付する。
本発明による自動ドア用電源装置は、少なくとも１つの太陽電池ユニット（１）と、太陽電池ユニット（１）の発電電力により充電される二次電池（４）と、発電電力の余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ（５）とを備えた自動ドア用電源装置において、自動ドア（９Ａ）の待機時に、太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力により二次電池（４）を充電可能である場合は前記二次電池（４）を充電するとともに、前記二次電池（４）を充電する発電電力に余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタ（５）を充電するべく制御する第１の制御手段と、自動ドア（９Ａ）の開閉時に、前記太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力又は前記二次電池（４）の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ（９５）の駆動電力として供給するとともに、前記電気二重層キャパシタ（５）の放電電力を前記モータ（９５）の突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記の自動ドア用電源装置において、複数の前記太陽電池ユニット（１）を備えており、各太陽電池ユニット（１）は、並列接続された複数の太陽電池セル（１１）と、前記複数の太陽電池セル（１１）の発電電力から最大電力を取り出す最大電力点追従制御回路（１３２）と、前記最大電力点追従制御回路（１３２）から取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧に昇圧する規定電圧昇圧回路（１３３）とを具備し、
前記規定電圧昇圧回路（１３３）にて昇圧された後の各太陽電池ユニット（１）の電力を統合する電力入力アレイ部（２）をさらに備えたことが、好適である。
【００１０】
本発明による自動ドア開閉制御方法は、上記の自動ドア用電源装置を備えた自動ドアの開閉制御方法であって、自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知するステップと、検知された前記サイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算するステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記の自動ドア開閉制御装置において、演算された前記自動ドアの開閉量に基づいて自動ドアの開閉速度を演算するステップを有することが、好適である。
【００１２】
本発明による自動ドア構造は、上記の自動ドア用電源装置を備えた自動ドア（９Ａ）であって、所定の間隔を空けて配置された２枚の透明板（９１、９１）と、前記２枚の透明板（９１、９１）の間に介在する中間樹脂層（９６）と、これらの外周に取り付けられた枠（９２）を備え、前記枠（９２）は炭素繊維強化プラスチック複合材であり、かつ、前記中間樹脂層（９６）内に前記複数の太陽電池セル（１１）が互いに所定の間隔を空けて配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による自動ドア用電源装置は、複数の太陽電池ユニットと、二次電池と、電気二重層キャパシタとを備えており、太陽電池ユニットによる発電電力のみにより自動ドアを稼働することができる。よって、商用電源は不要である。自動ドア用電源装置の制御手段は、自動ドアが静止している待機モードと、自動ドアが開閉動作を行う開閉モードの２つのモードを備えている。待機モードでは、発電電力により二次電池を充電するとともに、余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタも充電する。開閉モードでは、発電電力又は二次電池の放電電力のいずれか又は双方をモータの駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力をモータの突入電流のための電力として供給する。
【００１４】
これにより、モータ始動時に突入電流が十分に供給されるため、自動ドアの開閉開始時のモータ駆動電力の低下を回避でき、開閉を速やかに開始できる。太陽電池ユニット及び二次電池の容量については、駆動電力を考慮すれば十分であり、突入電力の確保まで考慮する必要がない。よって、これらの装置を小型とすることができ設置スペースを小さくできる。
【００１５】
本発明による自動ドア用電源装置は、各太陽電池ユニットが、複数の並列接続された太陽電池セルと、最大電力点追従制御回路と、取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧まで昇圧する規定電圧昇圧回路とを具備する。従って、各太陽電池ユニットにおいて取り出された最大電力の電圧にバラツキがあっても規定電圧昇圧回路により、一定の電圧とすることができ、安定した電力供給が可能となる。
【００１６】
本発明による自動ドア開閉制御方法では、自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知し、検知されたサイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算し、さらに開閉速度を演算する。これにより、必要以上の自動ドアの開閉駆動による電力消費を回避できるので、消費電力を節減できる。
【００１７】
本発明による自動ドア構造は、透明板の枠が炭素繊維強化プラスチック複合材であるので、強度がある上に軽量である。軽量であることにより消費電力を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による自動ドア用電源装置を備えた自動ドアシステムの全体を模式的に示した機能構成図である。
【図２】図１に示した複数の太陽電池ユニット１と、電力入力アレイ部２をさらに詳細に示した機能構成図である。
【図３】図１に示した充放電ドア開閉制御部３をさらに詳細に示した機能構成図である。
【図４】自動ドアの待機モードにおける図３の機能構成を示した図である。
【図５】待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。
【図６】待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。
【図７】自動ドアの開閉モードにおける図３の機能構成を示した図である。
【図８】開閉モードにおける制御フローの第１実施例の概略を示した流れ図である。
【図９】開閉モードにおける制御フローの第２実施例の概略を示した流れ図である。
【図１０】モーションセンサによる移動方向の検知を説明するために、両開きの２枚の自動ドア及びその周囲を示した平面図である。
【図１１】自動ドアの構造の一実施例を示した（ａ）正面図及び（ｂ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）自動ドアシステムの全体構成
図１は、本発明による自動ドア用電源装置を備えた自動ドアシステムを概略的かつ模式的に示した機能構成図である。図１中、太線は電力の主要な流れを示し、細線はセンサ信号又は制御信号の主要な流れを示す。図１を参照してシステム構成の概略を説明する。
【００２０】
図１では、一例として、１枚の自動ドア９Ａと１枚の戸袋９Ｂを備えた片開きの自動ドアが示されている。自動ドア９Ａ及び戸袋９Ｂは、いずれも２枚合わせの強化ガラスから構成され、２枚の強化ガラスの間に太陽電池ユニット１が配設されている。
【００２１】
図示の例では、１つの太陽電池ユニット１が自動ドア９Ａに内蔵されており、別の太陽電池ユニット１が戸袋９Ｂに内蔵されている。各太陽電池ユニット１は、並列接続された複数の太陽電池セル１１と、ＰＶ接点ブレーカ１２と、最大電力点追従制御部（以下「ＭＰＰＴ部」と称する）１３とをそれぞれ具備する。ＰＶ接点ブレーカ１２は、太陽電池セル１１からの発電電力の入力させる場合はオン（接続）とされ、入力させない場合はオフ（遮断）とされる。
【００２２】
自動ドア９Ａの外周に取り付けられた枠９２、周囲の壁又は天井等の内部に、自動ドア９Ａを開閉するためのモータ９５を含む駆動機構が設置されている。人感センサ９３は、例えば赤外線センサ等であり、自動ドア９Ａの周囲の所定範囲内への人や物体の進入及び退出を検知するために適宜の箇所に設置される。太陽電池ユニット１用の温度計９４も適宜の箇所に設置される。
【００２３】
各太陽電池ユニット１から得られる発電電力は、電力入力アレイ部２において統合され、充放電ドア開閉制御部３へ送られる。充放電ドア開閉制御部３は、二次電池４及び電気二重層キャパシタ（以下「ＥＤＬＣ」と称する）５の充放電制御と自動ドア９Ａの開閉制御を行う。二次電池４は、コンパクトな設計が可能なリチウムイオン電池が好適である。しかしながら、他の公知の二次電池でもよい。
【００２４】
モータ駆動回路７は、モータ９５を駆動するための、パルス幅変調（ＰＭＷ）やパルス周波数変調（ＰＦＭ）を行うチョッパ回路あるいはＤＣ−ＡＣ変換を行うインバータ回路等である。
【００２５】
主接点ブレーカ８１は、電力入力アレイ部２から充放電ドア開閉制御部３へ送られた入力電力を直接、モータ駆動回路７に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２６】
二次電池接点ブレーカ４１は、二次電池４に蓄電された電力を放電してモータ駆動回路７に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２７】
ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１は、ＥＤＬＣ５に蓄電された電力を放電して突入電力供給部６に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２８】
図２及び図３を参照して、自動ドアシステムの構成をさらに詳細に説明する。
図２は、図１に示した複数の太陽電池ユニット１と、電力入力アレイ部２をさらに詳細に示した機能構成図である。なお、図１では太陽電池ユニット１は２つであったが、一般的には、複数設けることができる。例えば、両開きの２枚の自動ドアとこれらの両側の２枚の戸袋がある場合、４つの太陽電池ユニット１を設置できる。
【００２９】
太陽電池ユニット１のＰＶ接点ブレーカ１２は、太陽電池セル１１の通常の発電時にはオンとされ、充放電ドア開閉制御部３への入力電力が過剰となった場合は遮断される。ＭＰＰＴ部１３は、ＣＰＵ１３１により制御されるＭＰＰＴ回路１３２と、規定電圧昇圧回路１３３とを有する。
【００３０】
ＭＰＰＴ回路１３２は、最大電力点追従制御を行う回路である。最大電力点追従制御は、公知の幾つかの方法が知られており、いずれの方法でもよい。ＭＰＰＴ回路１３２は、常に電流と電圧が変動する複数の太陽電池セル１１の出力から最大電力を得られる電圧と電流を決定し、最大電力にて出力する。
【００３１】
なお、自動ドア毎及び戸袋毎に設置されている各太陽電池ユニット１は、それぞれ発電量にばらつきがある。これは、日照条件が異なることにもよるが、各太陽電池ユニット１を構成する太陽電池セル１１の数が、必ずしも同数とは限らないためでもある。例えば、戸袋は、ドア部分に比べて透過性を確保する必要がないため、多くの太陽電池セル１１を配設する一方、自動ドアは安全上ある程度の透過性が必要であるため、太陽電池セル１１の数を少なくしたりする。この結果、各太陽電池ユニット１のＭＰＰＴ回路１３２により取り出された最大電力の電圧は、各太陽電池ユニット毎に異なってくる。
【００３２】
規定電圧昇圧回路１３３は、ＭＰＰＴ回路１３２の後段に設けられ、ＭＰＰＴ回路１３２の出力電圧を所定の規定電圧に昇圧する。これにより、複数の太陽電池ユニット１の各々から得られる最大電力の電圧が一定となる。このようにして、各太陽電池ユニット１から得られた電力は、同じ電圧に昇圧されて電力入力アレイ部２に送られる。
【００３３】
なお、複数の太陽電池セル１１からＭＰＰＴ回路１３２を通して取り出される最大電力における電圧が２０Ｖ〜３０Ｖ程度の低電圧となることが、発電効率の観点から望ましい。この電圧を規定電圧昇圧回路１３３により昇圧し、高電圧にて後段の電力入力アレイ部２へ送ることが、好適である。高電圧化することにより極く細い電力線でも電力損失を抑制して送電できる。
【００３４】
電力入力アレイ部２は、ＣＰＵ２１と、アレイ回路２２と、ＰＶ入力電流電圧計測部２３と、分岐回路２４と、昇圧回路２５とを有する。アレイ回路２２は、複数の太陽電池ユニット１からの電力を統合する。ＰＶ入力電流電圧計測部２３は、統合されたＰＶ入力電力における電流と電圧を計測し、計測データ信号を充放電ドア開閉制御部３へ送る。計測結果に基づいて充放電ドア開閉制御部３は、ＣＰＵ２１に制御信号を送る。ＣＰＵ２１は、充放電ドア開閉制御部３からの制御信号に基づいて分岐回路２４及び昇圧回路２５を制御する。統合された電力をそのまま出力する場合は、分岐回路２４からそのまま出力される。統合された電力の電圧を昇圧して出力する場合は、分岐回路２４から昇圧回路２５に送り、昇圧回路２５にて所定の電圧に昇圧してから出力する。電力入力アレイ部２から出力された電力は、充放電ドア開閉制御部３へ送られる。
【００３５】
図３は、図１に示した充放電ドア開閉制御部３をさらに詳細に示した機能構成図である。図３では、充放電ドア開閉制御部３の後段に配置される各構成要素との関係もさらに詳細に示した。
【００３６】
充放電ドア開閉制御部３は、ＣＰＵ３１と、入力電流電圧計測部３２と、出力電流制御回路３３と、出力電流電圧計測部３４と、ＥＤＬＣ制御回路３５と、ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６と、ドア開閉制御回路３７とを有する。
【００３７】
入力電流電圧計測部３２は、電力入力アレイ部２からラインＬ１を通して送られた入力電力における電流及び電圧（以下それぞれ「入力電流」及び「入力電圧」と称する）を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、入力電力をラインＬ２及び／又はＬ５に出力する。ラインＬ２は入力電力の全部又は一部を出力電流制御回路３３へ送る。また、ＥＤＬＣ５の放電電力がラインＬ８、Ｌ９及びＬ１０を通して入力された場合も、ラインＬ２を通して出力電流制御回路３３へ送る。
【００３８】
出力電流電圧制御回路３３へ送られた電力は、主接点ブレーカ８１がオンのときはラインＬ３及びＬ１１を通してモータ駆動回路７へ駆動電力として供給される。一方、主接点ブレーカ８１がオフのときはラインＬ３及びＬ４を通して二次電池４の充電電力として供給。
【００３９】
出力電流電圧制御回路３３は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成され、ＣＰＵ３１から送られるＰＷＭ信号により制御される。出力電流電圧制御回路３３は、モータ駆動回路７に対し駆動電力を送る場合、及び、二次電池４に対し充電電力を送る場合のそれぞれにおいて、その開始及び停止並びにその電流及び電圧を設定する。
【００４０】
出力電流電圧計測部３４は、出力電流電圧制御回路３３から送られる電力における電流及び電圧を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、出力電流電圧計測部３４は、出力電流電圧制御回路３３から送られる電力を遮断することにより、二次電池４の出力電流及び出力電圧を計測でき、その計測データ信号もＣＰＵ３１へ送る。
【００４１】
ＥＤＬＣ制御回路３５は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成され、ＣＰＵ３１から送られるＰＷＭ信号により制御される。このＤＣ−ＤＣコンバータは、ラインＬ６及びＬ７で示されるＥＤＬＣ５の充電、並びに、ラインＬ８及びＬ９で示されるＥＤＬＣ５の放電の双方向に働くことができる。ＣＰＵ３１からの制御によりＥＤＬＣ５の充放電の開始及び停止並びにその電流及び電圧を設定する。ラインＬ８及びＬ９によるＥＤＬＣ５の放電電力は、ラインＬ１０により入力電流電圧計測部３２へ送られ、二次電池４の充電電力として用いられる。
【００４２】
ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６は、ＥＤＬＣ制御回路３５からの充電電力及びＥＤＬＣ５からの放電電力における電流及び電圧を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６は、ＥＤＬＣ制御回路３５との接続を遮断することにより、ＥＤＬＣ５を充放電ドア開閉制御部３から切り離すことができる。
【００４３】
ＥＤＬＣ５は、充放電ドア開閉制御部３から切り離されかつＥＤＬＣ接点ブレーカ５１がオンのとき、ラインＬ１３を通して突入電力供給部６に対して放電電力を出力する。ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１は、ＣＰＵ３１により制御される。
【００４４】
突入電力供給部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータより構成され、その出力電流及び出力電圧は、ＣＰＵ３１から送られる制御信号により制御される。突入電力供給部６は、モータ駆動回路７に対して、モータ始動時の突入電流に対応可能な電力を供給する。これにより、太陽電池ユニットの発電電力又は二次電池４の放電電力のいずれでモータ９５を駆動する場合であっても、突入電流に起因して駆動電力（駆動電圧）が規定値より低下することを回避できる。この結果、モータ９５を速やかに始動することができる。
【００４５】
ドア開閉制御回路３７は、自動ドアの開閉動作を行うとき、モータ駆動回路７に対して制御信号を送る。モータ９５に対する主な制御は、正回転又は逆回転の回転方向の制御と、回転速度の制御がある。
【００４６】
以上に述べた自動ドアシステムにおける自動ドア用電源装置の制御は、主として充放電ドア開閉制御部３（具体的にはＣＰＵ３１）により実行される。制御モードとして、自動ドアが静止しているときの待機モードと、自動ドアが開閉動作を行うときの開閉モードの２つのモードを備えている。待機モードでは、発電電力により二次電池を充電するとともに、さらに余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタも充電する。開閉モードでは、発電電力又は二次電池の放電電力のいずれか又は双方をモータの駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力を突入電流用の電力として供給する。
以下、各モードにおける制御処理について説明する。
【００４７】
（２）自動ドアの待機モードにおける制御
図４は、自動ドアの待機モードにおける図３の機能構成を示した図である。電力又は信号の流れを示す各ラインについて、電力若しくは信号が送られるライン及びオン状態のラインは実線で示し、それ以外のラインは点線で示している。
【００４８】
図５及び図６は、待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。図５及び図６の制御フローは、自動ドアが静止しているとき、すなわち人や物体の進入又は退出を検知しない期間に繰り返し実行される。自動ドアの静止状態は、閉じた状態の他に、開いた状態で静止している場合も含む。
【００４９】
なお、前提として、図５及び図６の制御フローは、所定の値以上の発電電力が得られている場合の制御フローである。夜間及び日照条件の悪い昼間など、発電電力が所定の値未満の場合には、自動ドアが静止状態であってもこの制御フローは停止される。
【００５０】
以下では、図１〜図３に示した符号を参照して図５及び図６の制御フローを説明する。
・ステップ１０１：二次電池４の現時点の電圧（出力電流電圧計測部３４にて計測）が、二次電池４の満充電電圧より大きいか否かを判断する。ここで、「二次電池４の満充電電圧」とは、二次電池４を満充電したときの電圧であり、それ以上の充電はできない上限電圧である。二次電池４の電圧が満充電電圧より大きい場合は、二次電池４は充電不要であり、図６の制御フローへ進む。二次電池４の電圧が満充電電圧以下の場合は、二次電池４の充電が必要であり、ステップ１０２へ進む。
【００５１】
・ステップ１０２：各ＰＶ接点ブレーカ１２をオンとして発電電力を入力可能とする。
・ステップ１０３：各ＭＰＰＴ部１３のＭＰＰＴ回路１３２にてＭＰＰＴ処理を行う。
・ステップ１０４：各ＭＰＰＴ部１３の規定電圧昇圧回路１３３にて規定電圧への昇圧処理を行う。
・ステップ１０５：電力入力アレイ部２にて発電電力を統合する。統合された発電電力は、充放電ドア開閉制御部３への入力電力となる。
【００５２】
・ステップ１０６：充放電ドア開閉制御部３への入力電力の入力電圧（入力電流電圧計測部３２にて計測）が、二次電池４の充電設定電圧以上であるか否かを判断する。ここで「二次電池４の充電設定電圧」とは、二次電池４を充電可能な最低電圧より大きい所定の設定された電圧である。入力電圧が二次電池４の充電設定電圧以上である場合は、二次電池４を充電することが決定され、ステップ１０７へ進む。入力電圧が二次電池４の充電設定電圧未満である場合は、ステップ１１１へ進む。
【００５３】
・ステップ１０７：ここで、二次電池４と同時にＥＤＬＣ５も充電する余剰電力があるか否かを算出する。算出式は以下の通りである。
（式１）ＥＤＬＣへの余剰電流＝（入力電力−二次電池充電電力）／入力電圧
上式において、入力電圧は入力電流電圧計測部３２にて計測され、入力電力は、入力電流と入力電圧の積として算出される。二次電池充電電力は、二次電池の充電のために設定する電流と電圧の積として算出される。
【００５４】
・ステップ１０８：ステップ１０７で算出されたＥＤＬＣ５への余剰電流が正か否かを判断する。正である場合は、その余剰電流によりＥＤＬＣ５を充電するべくステップ１０９へ進む。正でない場合は余剰電力が無いのでＥＤＬＣ５の充電は行わず、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５５】
・ステップ１０９：ＥＤＬＣ５を充電するべくＥＤＬＣ制御回路３５が充電のための電流及び電圧を設定し、入力電力によるＥＤＬＣ５の充電を実行する。その後、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５６】
・ステップ１１０：出力電流電圧制御回路３３が設定した電流及び電圧にて二次電池４の充電を実行する。
【００５７】
・ステップ１１１：上記ステップ１０６において入力電圧が二次電池４の充電に不十分である場合、入力電圧の昇圧が可能か否かを判断する。現時点の入力電圧がそれ以上昇圧できない場合は、ステップ１１３へ進む。現時点の入力電圧がさらに昇圧できる場合は、ステップ１１２へ進む。
【００５８】
・ステップ１１２：電力入力アレイ部２のＣＰＵ２１に制御信号を送り、昇圧回路２５を通して二次電池４の充電設定電圧となるように昇圧を行わせる。これにより、入力電圧は、二次電池４の充電設定電圧となるので、その後、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５９】
・ステップ１１３：上記ステップ１１１において現時点の入力電圧がそれ以上昇圧できず入力電力による二次電池４の充電ができない場合、ＥＤＬＣ５からの放電電圧（ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６により計測）が、二次電池４の充電設定電圧以上であるか否かを判断する。ＥＤＬＣ５の放電電圧が二次電池４の充電設定電圧以上である場合は、ＥＤＬＣ５の放電が決定され、ステップ１１４へ進む。ＥＤＬＣ５の放電電圧が二次電池４の充電設定電圧未満である場合は、ステップ１１０へ進み、入力電力をそのまま用いて二次電池４の充電を行う。
【００６０】
・ステップ１１４：ＥＤＬＣ５を放電させ、その放電電力を出力電流電圧制御回路３３に供給する。その後、ステップ１１０に進み、ＥＤＬＣ５の放電電力による二次電池４の充電を行う。
【００６１】
次に、図６の制御フローを説明する。図６の制御フローは、二次電池４が満充電されており充電不要の場合である。
・ステップ１２０：ＰＶ入力電圧（ＰＶ入力電流電圧計測部２３により計測）がＰＶ接点ブレーカ１２の遮断電圧未満であるか否かを判断する。遮断電圧未満である場合は、ステップ１２１へ進み、遮断電圧以上である場合は発電過剰であるのでシステムを保護するためにＰＶ接点ブレーカ１２をオフとし、処理を終了する。
【００６２】
・ステップ１２１：ＰＶ接点ブレーカ１２をオンし、発電電力を入力可能とする。
【００６３】
・ステップ１２２：入力電力によるＥＤＬＣ５の充電処理を行う。この場合、二次電池４を充電する必要はないので、入力電力の全てをＥＤＬＣ５への余剰電力として利用できる。ＥＤＬＣ５への余剰電流は、以下の式の通りとなる。
（式２）ＥＤＬＣへの余剰電流＝入力電力／入力電圧
入力電力によるＥＤＬＣ５の充電を実行した後、処理を終了する。
【００６４】
図５及び図６の制御フローをまとめると、二次電池４の充電及びＥＤＬＣ５の充放電は以下の６つのパターンで行われる。
（i）入力電力（二次電池充電設定電圧以上により二次電池４及びＥＤＬＣ５を充電する（ステップ１０９）。
（ii）入力電力（二次電池充電設定電圧以上）により二次電池４のみを充電する（ステップ１０８でＮｏ）。
（iii）入力電力（二次電池充電設定電圧未満）の入力電圧を昇圧して二次電池４のみを充電する（ステップ１１２）。
（iv）ＥＤＬＣ５の放電電力により二次電池４を充電する（ステップ１１４）。
（v）入力電力（二次電池充電設定電圧未満）により二次電池４のみを充電する（ステップ１１３でＮｏ）。
（vi）入力電力によりＥＤＬＣ５のみを充電する（ステップ１２２）。
【００６５】
自動ドア待機モードでは、太陽電池ユニット１の発電電力を可能な限り利用して二次電池４及びＥＤＬＣ５を充電する。発電電力が不十分の場合は、ＥＤＬＣ５の放電電力を利用して二次電池４を充電する。
【００６６】
（３）自動ドアの開閉モードにおける制御
図７は、自動ドアの開閉ードにおける図３の機能構成を示した図である。電力又は信号の流れを示す各ラインについて、電力若しくは信号が送られるライン及びオン状態のラインは実線で示し、それ以外のラインは点線で示している。
【００６７】
開閉モードの制御フローは、自動ドアが開閉を行うとき、すなわち人や物体の進入又は退出を検知してから自動ドアの開閉動作が完了するまでの期間に実行される。従って、通常は、上述の待機モードの制御フローが繰り返し実行されており、開閉モードは、待機モードに対する割り込み処理として実行され、実行後は待機モードに復帰する。
【００６８】
さらに、夜間及び日照条件の悪い昼間など、上述の図５及び図６の待機モードの制御フローが停止している場合であっても、開閉モードは実行される。
【００６９】
図８は、開閉モードにおける制御フローの第１実施例の概略を示した流れ図である。以下では、図１〜図３に示した符号を参照して説明する。
【００７０】
・ステップ２０１：人感センサ９３が所定範囲内への人又は物体の進入、又は、所定範囲内からの退出を検知する。これにより、待機モードであった場合は、待機モードを中断して開閉モードとなる（あるいは、待機モードが停止中であった場合も、開閉モードとなる）。
【００７１】
・ステップ２０２：ＥＤＬＣ５の充電側を遮断し、ＥＤＬＣ５と充放電ドア開閉制御部３を切り離す。さらに、ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１をオンとする。すなわちＥＤＬＣ５と突入電力供給部６を接続する。
【００７２】
・ステップ２０３：入力電圧（入力電流電圧計測部３２により計測）及び入力電力（入力電流と入力電圧の積）が、モータ駆動回路７及びモータ９５の駆動電圧及び駆動電力以上であるか否かを判断する。これは、入力電力（発電電力）により直接モータ９５を駆動可能か否かを判断するためである。例えば、日照条件の良い昼間であれば発電電力により直接駆動可能であり、夜間や日照条件の悪い昼間は駆動不可となる。駆動可能である場合は、ステップ２０４に進み、駆動不可の場合は、二次電池４の放電電力によりモータ９５を駆動することとし、ステップ２０５に進む。
【００７３】
・ステップ２０４：入力電力により直接モータ９５を駆動する場合、二次電池４の充電側すなわち充放電ドア開閉制御部３との接続を遮断し、充電できない状態とする。さらに、主接点ブレーカ８１をオンとする。
【００７４】
・ステップ２０５：二次電池４の放電電力によりモータ９５を駆動する場合も、二次電池４の充電側すなわち充放電ドア開閉制御部３との接続を遮断し、充電できない状態とする。さらに、二次電池接点ブレーカ４１をオンとする。
【００７５】
・ステップ２０６：入力電力（二次電池４を利用する場合はその放電電力）をモータ駆動回路７に供給すると同時に、ＥＤＬＣ５の放電電力を突入電力供給部６を通してモータ駆動回路７に供給する。開動作又は閉動作の選択、開閉量及び開閉速度に関する制御信号は、ドア開閉制御回路３７からモータ駆動回路７へ送られる。この実施例では、自動ドアの開閉量及び開閉速度は、予め所定の値に設定されているものとする。このようにして、モータ９５に十分な突入電流及び駆動電流が供給され、モータ９５は自動ドアの開動作又は開動作を行う。
【００７６】
・ステップ２０７：開動作又は閉動作の完了後、主接点ブレーカ８１（二次電池４を利用した場合は二次電池接点ブレーカ５１）をオフとする。同時に、二次電池４の充電側を再び接続し、充電可能状態とする。
【００７７】
・ステップ２０８：ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１をオフとし、さらに、ＥＤＬＣ５の充電側を、充放電ドア開閉制御部３と再び接続する。これにより自動ドアの開閉モードは終了する。その後、自動ドアの待機モードに復帰する（あるいは、待機モードの停止状態に戻る）。
【００７８】
なお、上述した第１実施例では、ステップ２０３、２０４、２０５において、発電電力又は二次電池４の放電電力のいずれかを駆動電力として選択したが、変形実施例として、双方の電力を同時に駆動電力として利用してもよい。いずれの電力を優先的に利用するか、また利用する電力をどのように配分するかについては、多様な設定が可能である。
【００７９】
図９は、開閉モードにおける制御フローの第２実施例の概略を示した流れ図である。
この第２実施例では、図８に示した第１実施例で用いる人感センサに替えてモーションセンサを用いる。モーションセンサは、形状認識センサとも称され、人又は物体のサイズを検知できる。この場合に重要なサイズは、自動ドアを通過する際の幅である。さらに、第２実施例では、モーションセンサを利用して人又は物体の移動方向を検知する。
【００８０】
図１０は、両開きの２枚の自動ドア９Ａ、９Ａ及びその周囲を示した平面図である。モーションセンサ９３’は、所定の箇所に設けられている。自動ドアに隣接する半円領域を３６°の角度毎に５つの扇形の区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに分ける。モーションセンサ９３’は、人又は物体がどの区画に存在するかを時系列的に検知する。これにより、移動方向、移動速度、人又は物体の数等を認識できる。例えば、区画Ｂ、Ｃ、Ｄから進入した場合は、正面方向からの進入と判断され、区画Ａ，Ｅから進入した場合は、横方向からの進入と判断される。
【００８１】
以下、図９の開閉モードにおける制御フローを説明する。以下の説明では、図１〜図３に示した符号を参照する場合がある。
・ステップ３０１：モーションセンサが区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれかに人又は物体が進入したことを検知する。これにより、待機モードであった場合は、待機モードを中断して開閉モードとなる（あるいは、待機モードが停止中であった場合も、開閉モードとなる）。
【００８２】
・ステップ３０２：モーションセンサは進入した人又は物体の形状及び位置を一定時間毎に検知し、充放電ドア開閉制御部３のＣＰＵ３１に時系列的な計測データ信号を送る。
【００８３】
・ステップ３０３：ＣＰＵ３１は、計測データ信号に基づいて人又は物体のサイズ、移動方向及び移動速度を決定する。一例として、次のような処理を行う（なお、この例では、最大開閉量を２２００ｃｍとする）。
・ステップ３０３１：区画Ｃからの進入の場合、サイズが９０ｃｍ以上か否かを判断する。９０ｃｍ未満の場合はステップ３０３２へ進み、９０ｃｍ以上の場合はステップ３０３３へ進む。
・ステップ３０３２：開閉量を９０ｃｍとする。
・ステップ３０３３：区画Ｂ、Ｄからの進入の場合、又は、区画Ｃからの進入でサイズ９０ｃｍ以上の場合は、サイズが１０８０ｃｍ以上か否かを判断する。１０８０ｃｍ未満の場合はステップ３０３４に進み、１０８０ｃｍ以上の場合はステップ３０３５へ進む。
・ステップ３０３４：開閉量を１０８０ｃｍとする。
・ステップ３０３５：区画Ａ、Ｅからの進入の場合、又は、区画Ｃ、Ｂ、Ｄからの進入でサイズ１０８０ｃｍ以上の場合は、開閉量を２２００ｃｍとする。
【００８４】
・ステップ３０４：ステップ３０３で決定された開閉量に基づいて、自動ドアの実際の開閉量及び開閉速度を演算し、設定する。
【００８５】
・ステップ３０５：その後は、図８のステップ２０２〜２０８と同様の処理を行い、自動ドアの開動作又は閉動作を完了し、開閉モードを終了する。その後、自動ドアの待機モードに復帰する（あるいは、待機モードの停止状態に戻る）。
【００８６】
第２実施例の制御フローを用いた場合、自動ドアを常に最大開閉量で開閉する替わりに、通過に必要な幅だけ開閉するので消費電力を節減することができる。例えば、開閉量を最大開閉量の４０％、５０％とした場合のエネルギー削減率はそれぞれ６０％、５０％である。
【００８７】
さらに別の実施例として、自動ドアが開いている途中又は開いた後に、次の別の進入者を検知した場合、その進入者の移動方向及びサイズのデータを取得し、開閉量を増す必要があるか否かを判断し、開閉量を変更してもよい。開閉モードにおける制御フローは、上述した実施例に限定されるものではなく、多様に考えられる。
【００８８】
（４）自動ドアの構造
図１１は、本発明の自動ドア用電源装置により駆動される自動ドアの構造の一実施例を概略的に示す図であり、（ａ）は正面図（背景の木も表現）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００８９】
自動ドア９Ａは、正面側と背面側に面した２枚の透明板９１、９１と、これらの透明板９１、９１の間に介在し双方の透明板と固着した中間樹脂層９６とを備えた積層構造を有している。透明板９１は、通常、強化ガラスである。好適例では、この積層構造の外周に取り付けられた枠９２が、炭素繊維と熱硬化性樹脂等のプラスチックから作製された炭素繊維強化プラスチック複合材（ＣＦＲＰ）である。枠９２は、例えば、外周のうち上縁と下縁を包囲するように取り付けられる。ＣＦＲＰは、自動ドアの枠としての強度を備える上、従来のステンレス材に比べて軽量であるので消費電力の節減に効果的である。また、自動ドアが軽量化されると、駆動機構に加えて発電装置及び制御装置の全てを自動ドアに内蔵させることも可能となる。
【００９０】
太陽電池ユニットを構成する複数の太陽電池セル１１は、中間樹脂層９６内に互いに所定の間隔を空けて配設されている。図１１（ａ）に示すように、太陽電池セル１１の無い部分は透明であるので、背景を透視できる。さらに、太陽電池セル１１として、透過率を調整可能な採光型太陽電池（特許文献３）を用いることが、好適である。複数の太陽電池セル１１は配線（図示せず）により互いに並列接続されている。
【００９１】
自動ドアでは、安全性の観点から、目の高さ約１．５ｍ前後により多くの透過部分を設けることが望ましい。一方、戸袋ではこのような配慮は不要であるので、透過部分が少なくてもよい。よって、自動ドアと戸袋では設置する太陽電池セルの数が異なる場合がある。この結果、日照条件が同じであっても、自動ドアに設けた太陽電池ユニットと、戸袋に設けた太陽電池ユニットでは、発電電力に差が生じる。このような発電電力の差は、上述した各太陽電池ユニットにおけるＭＰＰＴ部の規定電圧昇圧回路（図２の符号１３３）により、入力電力を統合する前に解消できる。
【符号の説明】
【００９２】
１：太陽電池ユニット、１１：太陽電池セル(ＰＶ)、１２：ＰＶ接点ブレーカ、１３：ＭＰＰＴ部、１３１：ＣＰＵ、１３２：ＭＰＰＴ回路、１３３：規定電圧昇圧回路
２：電力入力アレイ部、２１：ＣＰＵ、２２：アレイ回路、２３：ＰＶ入力電流／電圧計測部、２４：分岐回路、２５：昇圧回路
３：充放電ドア開閉制御部、３１：ＣＰＵ、３２：入力電流電圧計測部、３３：電流制御回路、３４：出力電流電圧計測部、３５：ＥＤＬＣ制御回路、３６：ＥＤＬＣ電流電圧計測部、３７：ドア開閉制御回路
４：二次電池、４１：二次電池接点ブレーカ
５：電気二重層キャパシタ(ＥＤＬＣ)、５１：ＥＤＬＣ接点ブレーカ
６：突入電力供給部
７：モータ駆動回路
８１：主接点ブレーカ
９Ａ：自動ドア、９Ｂ：戸袋、９１：透明板、９２：枠、９３：人感センサ、９３’：モーションセンサ、９４：温度計、９５：モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池ユニットを備えた自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御方法及び自動ドア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＣ１００Ｖの商用電源とバッテリーを組み合わせた自動ドア用電源装置が知られている（特許文献１等）。その場合、バッテリーは商用電源が停電した場合の非常用電源装置であり、ＡＣ電源により充電される。
【０００３】
特許文献２には、太陽電池と蓄電池と電気二重層キャパシタとを組み合わせた独立型電源が開示されている。太陽電池の発電電力により負荷に電力を供給するとともに蓄電池を充電し、さらに余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタを充電する。そして、太陽電池の発電電力が蓄電池の充電に不十分な場合は、電気二重層キャパシタからの放電により蓄電池を充電する。太陽電池の発電電力に対しては、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）が実行される。
【０００４】
最近では、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に複数の太陽電池セル及び透光性中間膜層を介在してなる採光型合わせガラス構造太陽電池モジュールが提示されており、窓やドアのガラス部材として用いられている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９３４２号公報
【特許文献２】特許第４５７８４９８号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
省エネルギーのために、商用電源を用いることなく独立型電源のみにより自動ドアを稼働できることが好ましい。太陽電池による発電電力を、鉛蓄電池のような二次電池に蓄電することが望ましいが、二次電池のみでは多様な日照条件及び夜間における安定した稼働を保証できない。従って、特許文献２のように蓄電要素として、二次電池に加えて電気二重層キャパシタを利用することが好ましい。また、稼働される自動ドアが軽量であれば、より省エネルギーに寄与できる。
【０００７】
以上の点に鑑み、本発明は、省エネルギーを実現する自動ドア用電源装置、自動ドア開閉制御方法及び自動ドア構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、本発明は、以下の各構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付する。
本発明による自動ドア用電源装置は、少なくとも１つの太陽電池ユニット（１）と、太陽電池ユニット（１）の発電電力により充電される二次電池（４）と、発電電力の余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ（５）とを備えた自動ドア用電源装置において、自動ドア（９Ａ）の待機時に、太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力により二次電池（４）を充電可能である場合は前記二次電池（４）を充電するとともに、前記二次電池（４）を充電する発電電力に余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタ（５）を充電するべく制御する第１の制御手段と、自動ドア（９Ａ）の開閉時に、前記太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力又は前記二次電池（４）の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ（９５）の駆動電力として供給するとともに、前記電気二重層キャパシタ（５）の放電電力を前記モータ（９５）の突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記の自動ドア用電源装置において、複数の前記太陽電池ユニット（１）を備えており、各太陽電池ユニット（１）は、並列接続された複数の太陽電池セル（１１）と、前記複数の太陽電池セル（１１）の発電電力から最大電力を取り出す最大電力点追従制御回路（１３２）と、前記最大電力点追従制御回路（１３２）から取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧に昇圧する規定電圧昇圧回路（１３３）とを具備し、
前記規定電圧昇圧回路（１３３）にて昇圧された後の各太陽電池ユニット（１）の電力を統合する電力入力アレイ部（２）をさらに備えたことが、好適である。
【００１０】
本発明による自動ドア開閉制御方法は、上記の自動ドア用電源装置を備えた自動ドアの開閉制御方法であって、自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知するステップと、検知された前記サイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算するステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記の自動ドア開閉制御装置において、演算された前記自動ドアの開閉量に基づいて自動ドアの開閉速度を演算するステップを有することが、好適である。
【００１２】
本発明による自動ドア構造は、上記の自動ドア用電源装置を備えた自動ドア（９Ａ）であって、所定の間隔を空けて配置された２枚の透明板（９１、９１）と、前記２枚の透明板（９１、９１）の間に介在する中間樹脂層（９６）と、これらの外周に取り付けられた枠（９２）を備え、前記枠（９２）は炭素繊維強化プラスチック複合材であり、かつ、前記中間樹脂層（９６）内に前記複数の太陽電池セル（１１）が互いに所定の間隔を空けて配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による自動ドア用電源装置は、複数の太陽電池ユニットと、二次電池と、電気二重層キャパシタとを備えており、太陽電池ユニットによる発電電力のみにより自動ドアを稼働することができる。よって、商用電源は不要である。自動ドア用電源装置の制御手段は、自動ドアが静止している待機モードと、自動ドアが開閉動作を行う開閉モードの２つのモードを備えている。待機モードでは、発電電力により二次電池を充電するとともに、余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタも充電する。開閉モードでは、発電電力又は二次電池の放電電力のいずれか又は双方をモータの駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力をモータの突入電流のための電力として供給する。
【００１４】
これにより、モータ始動時に突入電流が十分に供給されるため、自動ドアの開閉開始時のモータ駆動電力の低下を回避でき、開閉を速やかに開始できる。太陽電池ユニット及び二次電池の容量については、駆動電力を考慮すれば十分であり、突入電力の確保まで考慮する必要がない。よって、これらの装置を小型とすることができ設置スペースを小さくできる。
【００１５】
本発明による自動ドア用電源装置は、各太陽電池ユニットが、複数の並列接続された太陽電池セルと、最大電力点追従制御回路と、取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧まで昇圧する規定電圧昇圧回路とを具備する。従って、各太陽電池ユニットにおいて取り出された最大電力の電圧にバラツキがあっても規定電圧昇圧回路により、一定の電圧とすることができ、安定した電力供給が可能となる。
【００１６】
本発明による自動ドア開閉制御方法では、自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知し、検知されたサイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算し、さらに開閉速度を演算する。これにより、必要以上の自動ドアの開閉駆動による電力消費を回避できるので、消費電力を節減できる。
【００１７】
本発明による自動ドア構造は、透明板の枠が炭素繊維強化プラスチック複合材であるので、強度がある上に軽量である。軽量であることにより消費電力を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による自動ドア用電源装置を備えた自動ドアシステムの全体を模式的に示した機能構成図である。
【図２】図１に示した複数の太陽電池ユニット１と、電力入力アレイ部２をさらに詳細に示した機能構成図である。
【図３】図１に示した充放電ドア開閉制御部３をさらに詳細に示した機能構成図である。
【図４】自動ドアの待機モードにおける図３の機能構成を示した図である。
【図５】待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。
【図６】待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。
【図７】自動ドアの開閉モードにおける図３の機能構成を示した図である。
【図８】開閉モードにおける制御フローの第１実施例の概略を示した流れ図である。
【図９】開閉モードにおける制御フローの第２実施例の概略を示した流れ図である。
【図１０】モーションセンサによる移動方向の検知を説明するために、両開きの２枚の自動ドア及びその周囲を示した平面図である。
【図１１】自動ドアの構造の一実施例を示した（ａ）正面図及び（ｂ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）自動ドアシステムの全体構成
図１は、本発明による自動ドア用電源装置を備えた自動ドアシステムを概略的かつ模式的に示した機能構成図である。図１中、太線は電力の主要な流れを示し、細線はセンサ信号又は制御信号の主要な流れを示す。図１を参照してシステム構成の概略を説明する。
【００２０】
図１では、一例として、１枚の自動ドア９Ａと１枚の戸袋９Ｂを備えた片開きの自動ドアが示されている。自動ドア９Ａ及び戸袋９Ｂは、いずれも２枚合わせの強化ガラスから構成され、２枚の強化ガラスの間に太陽電池ユニット１が配設されている。
【００２１】
図示の例では、１つの太陽電池ユニット１が自動ドア９Ａに内蔵されており、別の太陽電池ユニット１が戸袋９Ｂに内蔵されている。各太陽電池ユニット１は、並列接続された複数の太陽電池セル１１と、ＰＶ接点ブレーカ１２と、最大電力点追従制御部（以下「ＭＰＰＴ部」と称する）１３とをそれぞれ具備する。ＰＶ接点ブレーカ１２は、太陽電池セル１１からの発電電力の入力させる場合はオン（接続）とされ、入力させない場合はオフ（遮断）とされる。
【００２２】
自動ドア９Ａの外周に取り付けられた枠９２、周囲の壁又は天井等の内部に、自動ドア９Ａを開閉するためのモータ９５を含む駆動機構が設置されている。人感センサ９３は、例えば赤外線センサ等であり、自動ドア９Ａの周囲の所定範囲内への人や物体の進入及び退出を検知するために適宜の箇所に設置される。太陽電池ユニット１用の温度計９４も適宜の箇所に設置される。
【００２３】
各太陽電池ユニット１から得られる発電電力は、電力入力アレイ部２において統合され、充放電ドア開閉制御部３へ送られる。充放電ドア開閉制御部３は、二次電池４及び電気二重層キャパシタ（以下「ＥＤＬＣ」と称する）５の充放電制御と自動ドア９Ａの開閉制御を行う。二次電池４は、コンパクトな設計が可能なリチウムイオン電池が好適である。しかしながら、他の公知の二次電池でもよい。
【００２４】
モータ駆動回路７は、モータ９５を駆動するための、パルス幅変調（ＰＭＷ）やパルス周波数変調（ＰＦＭ）を行うチョッパ回路あるいはＤＣ−ＡＣ変換を行うインバータ回路等である。
【００２５】
主接点ブレーカ８１は、電力入力アレイ部２から充放電ドア開閉制御部３へ送られた入力電力を直接、モータ駆動回路７に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２６】
二次電池接点ブレーカ４１は、二次電池４に蓄電された電力を放電してモータ駆動回路７に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２７】
ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１は、ＥＤＬＣ５に蓄電された電力を放電して突入電力供給部６に供給する場合にオンとされ、供給しない場合はオフとされる。
【００２８】
図２及び図３を参照して、自動ドアシステムの構成をさらに詳細に説明する。
図２は、図１に示した複数の太陽電池ユニット１と、電力入力アレイ部２をさらに詳細に示した機能構成図である。なお、図１では太陽電池ユニット１は２つであったが、一般的には、複数設けることができる。例えば、両開きの２枚の自動ドアとこれらの両側の２枚の戸袋がある場合、４つの太陽電池ユニット１を設置できる。
【００２９】
太陽電池ユニット１のＰＶ接点ブレーカ１２は、太陽電池セル１１の通常の発電時にはオンとされ、充放電ドア開閉制御部３への入力電力が過剰となった場合は遮断される。ＭＰＰＴ部１３は、ＣＰＵ１３１により制御されるＭＰＰＴ回路１３２と、規定電圧昇圧回路１３３とを有する。
【００３０】
ＭＰＰＴ回路１３２は、最大電力点追従制御を行う回路である。最大電力点追従制御は、公知の幾つかの方法が知られており、いずれの方法でもよい。ＭＰＰＴ回路１３２は、常に電流と電圧が変動する複数の太陽電池セル１１の出力から最大電力を得られる電圧と電流を決定し、最大電力にて出力する。
【００３１】
なお、自動ドア毎及び戸袋毎に設置されている各太陽電池ユニット１は、それぞれ発電量にばらつきがある。これは、日照条件が異なることにもよるが、各太陽電池ユニット１を構成する太陽電池セル１１の数が、必ずしも同数とは限らないためでもある。例えば、戸袋は、ドア部分に比べて透過性を確保する必要がないため、多くの太陽電池セル１１を配設する一方、自動ドアは安全上ある程度の透過性が必要であるため、太陽電池セル１１の数を少なくしたりする。この結果、各太陽電池ユニット１のＭＰＰＴ回路１３２により取り出された最大電力の電圧は、各太陽電池ユニット毎に異なってくる。
【００３２】
規定電圧昇圧回路１３３は、ＭＰＰＴ回路１３２の後段に設けられ、ＭＰＰＴ回路１３２の出力電圧を所定の規定電圧に昇圧する。これにより、複数の太陽電池ユニット１の各々から得られる最大電力の電圧が一定となる。このようにして、各太陽電池ユニット１から得られた電力は、同じ電圧に昇圧されて電力入力アレイ部２に送られる。
【００３３】
なお、複数の太陽電池セル１１からＭＰＰＴ回路１３２を通して取り出される最大電力における電圧が２０Ｖ〜３０Ｖ程度の低電圧となることが、発電効率の観点から望ましい。この電圧を規定電圧昇圧回路１３３により昇圧し、高電圧にて後段の電力入力アレイ部２へ送ることが、好適である。高電圧化することにより極く細い電力線でも電力損失を抑制して送電できる。
【００３４】
電力入力アレイ部２は、ＣＰＵ２１と、アレイ回路２２と、ＰＶ入力電流電圧計測部２３と、分岐回路２４と、昇圧回路２５とを有する。アレイ回路２２は、複数の太陽電池ユニット１からの電力を統合する。ＰＶ入力電流電圧計測部２３は、統合されたＰＶ入力電力における電流と電圧を計測し、計測データ信号を充放電ドア開閉制御部３へ送る。計測結果に基づいて充放電ドア開閉制御部３は、ＣＰＵ２１に制御信号を送る。ＣＰＵ２１は、充放電ドア開閉制御部３からの制御信号に基づいて分岐回路２４及び昇圧回路２５を制御する。統合された電力をそのまま出力する場合は、分岐回路２４からそのまま出力される。統合された電力の電圧を昇圧して出力する場合は、分岐回路２４から昇圧回路２５に送り、昇圧回路２５にて所定の電圧に昇圧してから出力する。電力入力アレイ部２から出力された電力は、充放電ドア開閉制御部３へ送られる。
【００３５】
図３は、図１に示した充放電ドア開閉制御部３をさらに詳細に示した機能構成図である。図３では、充放電ドア開閉制御部３の後段に配置される各構成要素との関係もさらに詳細に示した。
【００３６】
充放電ドア開閉制御部３は、ＣＰＵ３１と、入力電流電圧計測部３２と、出力電流制御回路３３と、出力電流電圧計測部３４と、ＥＤＬＣ制御回路３５と、ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６と、ドア開閉制御回路３７とを有する。
【００３７】
入力電流電圧計測部３２は、電力入力アレイ部２からラインＬ１を通して送られた入力電力における電流及び電圧（以下それぞれ「入力電流」及び「入力電圧」と称する）を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、入力電力をラインＬ２及び／又はＬ５に出力する。ラインＬ２は入力電力の全部又は一部を出力電流制御回路３３へ送る。また、ＥＤＬＣ５の放電電力がラインＬ８、Ｌ９及びＬ１０を通して入力された場合も、ラインＬ２を通して出力電流制御回路３３へ送る。
【００３８】
出力電流電圧制御回路３３へ送られた電力は、主接点ブレーカ８１がオンのときはラインＬ３及びＬ１１を通してモータ駆動回路７へ駆動電力として供給される。一方、主接点ブレーカ８１がオフのときはラインＬ３及びＬ４を通して二次電池４の充電電力として供給。
【００３９】
出力電流電圧制御回路３３は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成され、ＣＰＵ３１から送られるＰＷＭ信号により制御される。出力電流電圧制御回路３３は、モータ駆動回路７に対し駆動電力を送る場合、及び、二次電池４に対し充電電力を送る場合のそれぞれにおいて、その開始及び停止並びにその電流及び電圧を設定する。
【００４０】
出力電流電圧計測部３４は、出力電流電圧制御回路３３から送られる電力における電流及び電圧を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、出力電流電圧計測部３４は、出力電流電圧制御回路３３から送られる電力を遮断することにより、二次電池４の出力電流及び出力電圧を計測でき、その計測データ信号もＣＰＵ３１へ送る。
【００４１】
ＥＤＬＣ制御回路３５は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成され、ＣＰＵ３１から送られるＰＷＭ信号により制御される。このＤＣ−ＤＣコンバータは、ラインＬ６及びＬ７で示されるＥＤＬＣ５の充電、並びに、ラインＬ８及びＬ９で示されるＥＤＬＣ５の放電の双方向に働くことができる。ＣＰＵ３１からの制御によりＥＤＬＣ５の充放電の開始及び停止並びにその電流及び電圧を設定する。ラインＬ８及びＬ９によるＥＤＬＣ５の放電電力は、ラインＬ１０により入力電流電圧計測部３２へ送られ、二次電池４の充電電力として用いられる。
【００４２】
ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６は、ＥＤＬＣ制御回路３５からの充電電力及びＥＤＬＣ５からの放電電力における電流及び電圧を計測し、計測データ信号をＣＰＵ３１へ送る。また、ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６は、ＥＤＬＣ制御回路３５との接続を遮断することにより、ＥＤＬＣ５を充放電ドア開閉制御部３から切り離すことができる。
【００４３】
ＥＤＬＣ５は、充放電ドア開閉制御部３から切り離されかつＥＤＬＣ接点ブレーカ５１がオンのとき、ラインＬ１３を通して突入電力供給部６に対して放電電力を出力する。ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１は、ＣＰＵ３１により制御される。
【００４４】
突入電力供給部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータより構成され、その出力電流及び出力電圧は、ＣＰＵ３１から送られる制御信号により制御される。突入電力供給部６は、モータ駆動回路７に対して、モータ始動時の突入電流に対応可能な電力を供給する。これにより、太陽電池ユニットの発電電力又は二次電池４の放電電力のいずれでモータ９５を駆動する場合であっても、突入電流に起因して駆動電力（駆動電圧）が規定値より低下することを回避できる。この結果、モータ９５を速やかに始動することができる。
【００４５】
ドア開閉制御回路３７は、自動ドアの開閉動作を行うとき、モータ駆動回路７に対して制御信号を送る。モータ９５に対する主な制御は、正回転又は逆回転の回転方向の制御と、回転速度の制御がある。
【００４６】
以上に述べた自動ドアシステムにおける自動ドア用電源装置の制御は、主として充放電ドア開閉制御部３（具体的にはＣＰＵ３１）により実行される。制御モードとして、自動ドアが静止しているときの待機モードと、自動ドアが開閉動作を行うときの開閉モードの２つのモードを備えている。待機モードでは、発電電力により二次電池を充電するとともに、さらに余剰電力がある場合は電気二重層キャパシタも充電する。開閉モードでは、発電電力又は二次電池の放電電力のいずれか又は双方をモータの駆動電力として供給するとともに、電気二重層キャパシタの放電電力を突入電流用の電力として供給する。
以下、各モードにおける制御処理について説明する。
【００４７】
（２）自動ドアの待機モードにおける制御
図４は、自動ドアの待機モードにおける図３の機能構成を示した図である。電力又は信号の流れを示す各ラインについて、電力若しくは信号が送られるライン及びオン状態のラインは実線で示し、それ以外のラインは点線で示している。
【００４８】
図５及び図６は、待機モードにおける制御フローの一実施例の概略を示した流れ図である。図５及び図６の制御フローは、自動ドアが静止しているとき、すなわち人や物体の進入又は退出を検知しない期間に繰り返し実行される。自動ドアの静止状態は、閉じた状態の他に、開いた状態で静止している場合も含む。
【００４９】
なお、前提として、図５及び図６の制御フローは、所定の値以上の発電電力が得られている場合の制御フローである。夜間及び日照条件の悪い昼間など、発電電力が所定の値未満の場合には、自動ドアが静止状態であってもこの制御フローは停止される。
【００５０】
以下では、図１〜図３に示した符号を参照して図５及び図６の制御フローを説明する。
・ステップ１０１：二次電池４の現時点の電圧（出力電流電圧計測部３４にて計測）が、二次電池４の満充電電圧より大きいか否かを判断する。ここで、「二次電池４の満充電電圧」とは、二次電池４を満充電したときの電圧であり、それ以上の充電はできない上限電圧である。二次電池４の電圧が満充電電圧より大きい場合は、二次電池４は充電不要であり、図６の制御フローへ進む。二次電池４の電圧が満充電電圧以下の場合は、二次電池４の充電が必要であり、ステップ１０２へ進む。
【００５１】
・ステップ１０２：各ＰＶ接点ブレーカ１２をオンとして発電電力を入力可能とする。
・ステップ１０３：各ＭＰＰＴ部１３のＭＰＰＴ回路１３２にてＭＰＰＴ処理を行う。
・ステップ１０４：各ＭＰＰＴ部１３の規定電圧昇圧回路１３３にて規定電圧への昇圧処理を行う。
・ステップ１０５：電力入力アレイ部２にて発電電力を統合する。統合された発電電力は、充放電ドア開閉制御部３への入力電力となる。
【００５２】
・ステップ１０６：充放電ドア開閉制御部３への入力電力の入力電圧（入力電流電圧計測部３２にて計測）が、二次電池４の充電設定電圧以上であるか否かを判断する。ここで「二次電池４の充電設定電圧」とは、二次電池４を充電可能な最低電圧より大きい所定の設定された電圧である。入力電圧が二次電池４の充電設定電圧以上である場合は、二次電池４を充電することが決定され、ステップ１０７へ進む。入力電圧が二次電池４の充電設定電圧未満である場合は、ステップ１１１へ進む。
【００５３】
・ステップ１０７：ここで、二次電池４と同時にＥＤＬＣ５も充電する余剰電力があるか否かを算出する。算出式は以下の通りである。
（式１）ＥＤＬＣへの余剰電流＝（入力電力−二次電池充電電力）／入力電圧
上式において、入力電圧は入力電流電圧計測部３２にて計測され、入力電力は、入力電流と入力電圧の積として算出される。二次電池充電電力は、二次電池の充電のために設定する電流と電圧の積として算出される。
【００５４】
・ステップ１０８：ステップ１０７で算出されたＥＤＬＣ５への余剰電流が正か否かを判断する。正である場合は、その余剰電流によりＥＤＬＣ５を充電するべくステップ１０９へ進む。正でない場合は余剰電力が無いのでＥＤＬＣ５の充電は行わず、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５５】
・ステップ１０９：ＥＤＬＣ５を充電するべくＥＤＬＣ制御回路３５が充電のための電流及び電圧を設定し、入力電力によるＥＤＬＣ５の充電を実行する。その後、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５６】
・ステップ１１０：出力電流電圧制御回路３３が設定した電流及び電圧にて二次電池４の充電を実行する。
【００５７】
・ステップ１１１：上記ステップ１０６において入力電圧が二次電池４の充電に不十分である場合、入力電圧の昇圧が可能か否かを判断する。現時点の入力電圧がそれ以上昇圧できない場合は、ステップ１１３へ進む。現時点の入力電圧がさらに昇圧できる場合は、ステップ１１２へ進む。
【００５８】
・ステップ１１２：電力入力アレイ部２のＣＰＵ２１に制御信号を送り、昇圧回路２５を通して二次電池４の充電設定電圧となるように昇圧を行わせる。これにより、入力電圧は、二次電池４の充電設定電圧となるので、その後、ステップ１１０へ進み、入力電力による二次電池４の充電処理を行う。
【００５９】
・ステップ１１３：上記ステップ１１１において現時点の入力電圧がそれ以上昇圧できず入力電力による二次電池４の充電ができない場合、ＥＤＬＣ５からの放電電圧（ＥＤＬＣ電流電圧計測部３６により計測）が、二次電池４の充電設定電圧以上であるか否かを判断する。ＥＤＬＣ５の放電電圧が二次電池４の充電設定電圧以上である場合は、ＥＤＬＣ５の放電が決定され、ステップ１１４へ進む。ＥＤＬＣ５の放電電圧が二次電池４の充電設定電圧未満である場合は、ステップ１１０へ進み、入力電力をそのまま用いて二次電池４の充電を行う。
【００６０】
・ステップ１１４：ＥＤＬＣ５を放電させ、その放電電力を出力電流電圧制御回路３３に供給する。その後、ステップ１１０に進み、ＥＤＬＣ５の放電電力による二次電池４の充電を行う。
【００６１】
次に、図６の制御フローを説明する。図６の制御フローは、二次電池４が満充電されており充電不要の場合である。
・ステップ１２０：ＰＶ入力電圧（ＰＶ入力電流電圧計測部２３により計測）がＰＶ接点ブレーカ１２の遮断電圧未満であるか否かを判断する。遮断電圧未満である場合は、ステップ１２１へ進み、遮断電圧以上である場合は発電過剰であるのでシステムを保護するためにＰＶ接点ブレーカ１２をオフとし、処理を終了する。
【００６２】
・ステップ１２１：ＰＶ接点ブレーカ１２をオンし、発電電力を入力可能とする。
【００６３】
・ステップ１２２：入力電力によるＥＤＬＣ５の充電処理を行う。この場合、二次電池４を充電する必要はないので、入力電力の全てをＥＤＬＣ５への余剰電力として利用できる。ＥＤＬＣ５への余剰電流は、以下の式の通りとなる。
（式２）ＥＤＬＣへの余剰電流＝入力電力／入力電圧
入力電力によるＥＤＬＣ５の充電を実行した後、処理を終了する。
【００６４】
図５及び図６の制御フローをまとめると、二次電池４の充電及びＥＤＬＣ５の充放電は以下の６つのパターンで行われる。
（i）入力電力（二次電池充電設定電圧以上により二次電池４及びＥＤＬＣ５を充電する（ステップ１０９）。
（ii）入力電力（二次電池充電設定電圧以上）により二次電池４のみを充電する（ステップ１０８でＮｏ）。
（iii）入力電力（二次電池充電設定電圧未満）の入力電圧を昇圧して二次電池４のみを充電する（ステップ１１２）。
（iv）ＥＤＬＣ５の放電電力により二次電池４を充電する（ステップ１１４）。
（v）入力電力（二次電池充電設定電圧未満）により二次電池４のみを充電する（ステップ１１３でＮｏ）。
（vi）入力電力によりＥＤＬＣ５のみを充電する（ステップ１２２）。
【００６５】
自動ドア待機モードでは、太陽電池ユニット１の発電電力を可能な限り利用して二次電池４及びＥＤＬＣ５を充電する。発電電力が不十分の場合は、ＥＤＬＣ５の放電電力を利用して二次電池４を充電する。
【００６６】
（３）自動ドアの開閉モードにおける制御
図７は、自動ドアの開閉ードにおける図３の機能構成を示した図である。電力又は信号の流れを示す各ラインについて、電力若しくは信号が送られるライン及びオン状態のラインは実線で示し、それ以外のラインは点線で示している。
【００６７】
開閉モードの制御フローは、自動ドアが開閉を行うとき、すなわち人や物体の進入又は退出を検知してから自動ドアの開閉動作が完了するまでの期間に実行される。従って、通常は、上述の待機モードの制御フローが繰り返し実行されており、開閉モードは、待機モードに対する割り込み処理として実行され、実行後は待機モードに復帰する。
【００６８】
さらに、夜間及び日照条件の悪い昼間など、上述の図５及び図６の待機モードの制御フローが停止している場合であっても、開閉モードは実行される。
【００６９】
図８は、開閉モードにおける制御フローの第１実施例の概略を示した流れ図である。以下では、図１〜図３に示した符号を参照して説明する。
【００７０】
・ステップ２０１：人感センサ９３が所定範囲内への人又は物体の進入、又は、所定範囲内からの退出を検知する。これにより、待機モードであった場合は、待機モードを中断して開閉モードとなる（あるいは、待機モードが停止中であった場合も、開閉モードとなる）。
【００７１】
・ステップ２０２：ＥＤＬＣ５の充電側を遮断し、ＥＤＬＣ５と充放電ドア開閉制御部３を切り離す。さらに、ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１をオンとする。すなわちＥＤＬＣ５と突入電力供給部６を接続する。
【００７２】
・ステップ２０３：入力電圧（入力電流電圧計測部３２により計測）及び入力電力（入力電流と入力電圧の積）が、モータ駆動回路７及びモータ９５の駆動電圧及び駆動電力以上であるか否かを判断する。これは、入力電力（発電電力）により直接モータ９５を駆動可能か否かを判断するためである。例えば、日照条件の良い昼間であれば発電電力により直接駆動可能であり、夜間や日照条件の悪い昼間は駆動不可となる。駆動可能である場合は、ステップ２０４に進み、駆動不可の場合は、二次電池４の放電電力によりモータ９５を駆動することとし、ステップ２０５に進む。
【００７３】
・ステップ２０４：入力電力により直接モータ９５を駆動する場合、二次電池４の充電側すなわち充放電ドア開閉制御部３との接続を遮断し、充電できない状態とする。さらに、主接点ブレーカ８１をオンとする。
【００７４】
・ステップ２０５：二次電池４の放電電力によりモータ９５を駆動する場合も、二次電池４の充電側すなわち充放電ドア開閉制御部３との接続を遮断し、充電できない状態とする。さらに、二次電池接点ブレーカ４１をオンとする。
【００７５】
・ステップ２０６：入力電力（二次電池４を利用する場合はその放電電力）をモータ駆動回路７に供給すると同時に、ＥＤＬＣ５の放電電力を突入電力供給部６を通してモータ駆動回路７に供給する。開動作又は閉動作の選択、開閉量及び開閉速度に関する制御信号は、ドア開閉制御回路３７からモータ駆動回路７へ送られる。この実施例では、自動ドアの開閉量及び開閉速度は、予め所定の値に設定されているものとする。このようにして、モータ９５に十分な突入電流及び駆動電流が供給され、モータ９５は自動ドアの開動作又は開動作を行う。
【００７６】
・ステップ２０７：開動作又は閉動作の完了後、主接点ブレーカ８１（二次電池４を利用した場合は二次電池接点ブレーカ５１）をオフとする。同時に、二次電池４の充電側を再び接続し、充電可能状態とする。
【００７７】
・ステップ２０８：ＥＤＬＣ接点ブレーカ５１をオフとし、さらに、ＥＤＬＣ５の充電側を、充放電ドア開閉制御部３と再び接続する。これにより自動ドアの開閉モードは終了する。その後、自動ドアの待機モードに復帰する（あるいは、待機モードの停止状態に戻る）。
【００７８】
なお、上述した第１実施例では、ステップ２０３、２０４、２０５において、発電電力又は二次電池４の放電電力のいずれかを駆動電力として選択したが、変形実施例として、双方の電力を同時に駆動電力として利用してもよい。いずれの電力を優先的に利用するか、また利用する電力をどのように配分するかについては、多様な設定が可能である。
【００７９】
図９は、開閉モードにおける制御フローの第２実施例の概略を示した流れ図である。
この第２実施例では、図８に示した第１実施例で用いる人感センサに替えてモーションセンサを用いる。モーションセンサは、形状認識センサとも称され、人又は物体のサイズを検知できる。この場合に重要なサイズは、自動ドアを通過する際の幅である。さらに、第２実施例では、モーションセンサを利用して人又は物体の移動方向を検知する。
【００８０】
図１０は、両開きの２枚の自動ドア９Ａ、９Ａ及びその周囲を示した平面図である。モーションセンサ９３’は、所定の箇所に設けられている。自動ドアに隣接する半円領域を３６°の角度毎に５つの扇形の区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに分ける。モーションセンサ９３’は、人又は物体がどの区画に存在するかを時系列的に検知する。これにより、移動方向、移動速度、人又は物体の数等を認識できる。例えば、区画Ｂ、Ｃ、Ｄから進入した場合は、正面方向からの進入と判断され、区画Ａ，Ｅから進入した場合は、横方向からの進入と判断される。
【００８１】
以下、図９の開閉モードにおける制御フローを説明する。以下の説明では、図１〜図３に示した符号を参照する場合がある。
・ステップ３０１：モーションセンサが区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれかに人又は物体が進入したことを検知する。これにより、待機モードであった場合は、待機モードを中断して開閉モードとなる（あるいは、待機モードが停止中であった場合も、開閉モードとなる）。
【００８２】
・ステップ３０２：モーションセンサは進入した人又は物体の形状及び位置を一定時間毎に検知し、充放電ドア開閉制御部３のＣＰＵ３１に時系列的な計測データ信号を送る。
【００８３】
・ステップ３０３：ＣＰＵ３１は、計測データ信号に基づいて人又は物体のサイズ、移動方向及び移動速度を決定する。一例として、次のような処理を行う（なお、この例では、最大開閉量を２２００ｃｍとする）。
・ステップ３０３１：区画Ｃからの進入の場合、サイズが９０ｃｍ以上か否かを判断する。９０ｃｍ未満の場合はステップ３０３２へ進み、９０ｃｍ以上の場合はステップ３０３３へ進む。
・ステップ３０３２：開閉量を９０ｃｍとする。
・ステップ３０３３：区画Ｂ、Ｄからの進入の場合、又は、区画Ｃからの進入でサイズ９０ｃｍ以上の場合は、サイズが１０８０ｃｍ以上か否かを判断する。１０８０ｃｍ未満の場合はステップ３０３４に進み、１０８０ｃｍ以上の場合はステップ３０３５へ進む。
・ステップ３０３４：開閉量を１０８０ｃｍとする。
・ステップ３０３５：区画Ａ、Ｅからの進入の場合、又は、区画Ｃ、Ｂ、Ｄからの進入でサイズ１０８０ｃｍ以上の場合は、開閉量を２２００ｃｍとする。
【００８４】
・ステップ３０４：ステップ３０３で決定された開閉量に基づいて、自動ドアの実際の開閉量及び開閉速度を演算し、設定する。
【００８５】
・ステップ３０５：その後は、図８のステップ２０２〜２０８と同様の処理を行い、自動ドアの開動作又は閉動作を完了し、開閉モードを終了する。その後、自動ドアの待機モードに復帰する（あるいは、待機モードの停止状態に戻る）。
【００８６】
第２実施例の制御フローを用いた場合、自動ドアを常に最大開閉量で開閉する替わりに、通過に必要な幅だけ開閉するので消費電力を節減することができる。例えば、開閉量を最大開閉量の４０％、５０％とした場合のエネルギー削減率はそれぞれ６０％、５０％である。
【００８７】
さらに別の実施例として、自動ドアが開いている途中又は開いた後に、次の別の進入者を検知した場合、その進入者の移動方向及びサイズのデータを取得し、開閉量を増す必要があるか否かを判断し、開閉量を変更してもよい。開閉モードにおける制御フローは、上述した実施例に限定されるものではなく、多様に考えられる。
【００８８】
（４）自動ドアの構造
図１１は、本発明の自動ドア用電源装置により駆動される自動ドアの構造の一実施例を概略的に示す図であり、（ａ）は正面図（背景の木も表現）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００８９】
自動ドア９Ａは、正面側と背面側に面した２枚の透明板９１、９１と、これらの透明板９１、９１の間に介在し双方の透明板と固着した中間樹脂層９６とを備えた積層構造を有している。透明板９１は、通常、強化ガラスである。好適例では、この積層構造の外周に取り付けられた枠９２が、炭素繊維と熱硬化性樹脂等のプラスチックから作製された炭素繊維強化プラスチック複合材（ＣＦＲＰ）である。枠９２は、例えば、外周のうち上縁と下縁を包囲するように取り付けられる。ＣＦＲＰは、自動ドアの枠としての強度を備える上、従来のステンレス材に比べて軽量であるので消費電力の節減に効果的である。また、自動ドアが軽量化されると、駆動機構に加えて発電装置及び制御装置の全てを自動ドアに内蔵させることも可能となる。
【００９０】
太陽電池ユニットを構成する複数の太陽電池セル１１は、中間樹脂層９６内に互いに所定の間隔を空けて配設されている。図１１（ａ）に示すように、太陽電池セル１１の無い部分は透明であるので、背景を透視できる。さらに、太陽電池セル１１として、透過率を調整可能な採光型太陽電池（特許文献３）を用いることが、好適である。複数の太陽電池セル１１は配線（図示せず）により互いに並列接続されている。
【００９１】
自動ドアでは、安全性の観点から、目の高さ約１．５ｍ前後により多くの透過部分を設けることが望ましい。一方、戸袋ではこのような配慮は不要であるので、透過部分が少なくてもよい。よって、自動ドアと戸袋では設置する太陽電池セルの数が異なる場合がある。この結果、日照条件が同じであっても、自動ドアに設けた太陽電池ユニットと、戸袋に設けた太陽電池ユニットでは、発電電力に差が生じる。このような発電電力の差は、上述した各太陽電池ユニットにおけるＭＰＰＴ部の規定電圧昇圧回路（図２の符号１３３）により、入力電力を統合する前に解消できる。
【符号の説明】
【００９２】
１：太陽電池ユニット、１１：太陽電池セル(ＰＶ)、１２：ＰＶ接点ブレーカ、１３：ＭＰＰＴ部、１３１：ＣＰＵ、１３２：ＭＰＰＴ回路、１３３：規定電圧昇圧回路
２：電力入力アレイ部、２１：ＣＰＵ、２２：アレイ回路、２３：ＰＶ入力電流／電圧計測部、２４：分岐回路、２５：昇圧回路
３：充放電ドア開閉制御部、３１：ＣＰＵ、３２：入力電流電圧計測部、３３：電流制御回路、３４：出力電流電圧計測部、３５：ＥＤＬＣ制御回路、３６：ＥＤＬＣ電流電圧計測部、３７：ドア開閉制御回路
４：二次電池、４１：二次電池接点ブレーカ
５：電気二重層キャパシタ(ＥＤＬＣ)、５１：ＥＤＬＣ接点ブレーカ
６：突入電力供給部
７：モータ駆動回路
８１：主接点ブレーカ
９Ａ：自動ドア、９Ｂ：戸袋、９１：透明板、９２：枠、９３：人感センサ、９３’：モーションセンサ、９４：温度計、９５：モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの太陽電池ユニット（１）と、太陽電池ユニット（１）の発電電力により充電される二次電池（４）と、発電電力の余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ（５）とを備えた自動ドア用電源装置において、
自動ドア（９Ａ）の待機時に、太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力により二次電池（４）を充電可能である場合は前記二次電池（４）を充電するとともに、前記二次電池（４）を充電する発電電力に余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタ（５）を充電するべく制御する第１の制御手段と、
自動ドア（９Ａ）の開閉時に、前記太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力又は前記二次電池（４）の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ（９５）の駆動電力として供給するとともに、前記電気二重層キャパシタ（５）の放電電力を前記モータ（９５）の突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする自動ドア用電源装置。
【請求項２】
複数の前記太陽電池ユニット（１）を備えており、各太陽電池ユニット（１）は、並列接続された複数の太陽電池セル（１１）と、前記複数の太陽電池セル（１１）の発電電力から最大電力を取り出す最大電力点追従制御回路（１３２）と、前記最大電力点追従制御回路（１３２）から取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧に昇圧する規定電圧昇圧回路（１３３）とを具備し、
前記規定電圧昇圧回路（１３３）にて昇圧された後の各太陽電池ユニット（１）の電力を統合する電力入力アレイ部（２）をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動ドア用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自動ドア用電源装置を備えた自動ドアの開閉制御方法であって、
自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知するステップと、
検知された前記サイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算するステップと、を有することを特徴とする自動ドア開閉制御方法。
【請求項４】
演算された前記自動ドアの開閉量に基づいて自動ドアの開閉速度を演算するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の自動ドア開閉制御方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の自動ドア用電源装置を備えた自動ドア（９Ａ）の構造であって、
所定の間隔を空けて配置された２枚の透明板（９１、９１）と、前記２枚の透明板（９１、９１）の間に介在する中間樹脂層（９６）と、これらの外周に取り付けられた枠（９２）を備え、
前記枠（９２）は炭素繊維強化プラスチック複合材であり、かつ、前記中間樹脂層（９６）内に前記複数の太陽電池セル（１１）が互いに所定の間隔を空けて配設されていることを特徴とする自動ドア構造。
【請求項１】
少なくとも１つの太陽電池ユニット（１）と、太陽電池ユニット（１）の発電電力により充電される二次電池（４）と、発電電力の余剰電力を蓄積する電気二重層キャパシタ（５）とを備えた自動ドア用電源装置において、
自動ドア（９Ａ）の待機時に、太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力により二次電池（４）を充電可能である場合は前記二次電池（４）を充電するとともに、前記二次電池（４）を充電する発電電力に余剰電力がある場合はその余剰電力により電気二重層キャパシタ（５）を充電するべく制御する第１の制御手段と、
自動ドア（９Ａ）の開閉時に、前記太陽電池ユニット（１）から得られる発電電力又は前記二次電池（４）の放電電力のうち少なくとも一方を、自動ドアを開閉するモータ（９５）の駆動電力として供給するとともに、前記電気二重層キャパシタ（５）の放電電力を前記モータ（９５）の突入電力として供給するべく制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする自動ドア用電源装置。
【請求項２】
複数の前記太陽電池ユニット（１）を備えており、各太陽電池ユニット（１）は、並列接続された複数の太陽電池セル（１１）と、前記複数の太陽電池セル（１１）の発電電力から最大電力を取り出す最大電力点追従制御回路（１３２）と、前記最大電力点追従制御回路（１３２）から取り出された最大電力の電圧を所定の規定電圧に昇圧する規定電圧昇圧回路（１３３）とを具備し、
前記規定電圧昇圧回路（１３３）にて昇圧された後の各太陽電池ユニット（１）の電力を統合する電力入力アレイ部（２）をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動ドア用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自動ドア用電源装置を備えた自動ドアの開閉制御方法であって、
自動ドアに近づく人又は物体のサイズ及び移動方向を検知するステップと、
検知された前記サイズ及び移動方向に基づいて自動ドアの開閉量を演算するステップと、を有することを特徴とする自動ドア開閉制御方法。
【請求項４】
演算された前記自動ドアの開閉量に基づいて自動ドアの開閉速度を演算するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の自動ドア開閉制御方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の自動ドア用電源装置を備えた自動ドア（９Ａ）の構造であって、
所定の間隔を空けて配置された２枚の透明板（９１、９１）と、前記２枚の透明板（９１、９１）の間に介在する中間樹脂層（９６）と、これらの外周に取り付けられた枠（９２）を備え、
前記枠（９２）は炭素繊維強化プラスチック複合材であり、かつ、前記中間樹脂層（９６）内に前記複数の太陽電池セル（１１）が互いに所定の間隔を空けて配設されていることを特徴とする自動ドア構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４６６７４（Ｐ２０１２−２４６６７４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９０９９（Ｐ２０１１−１１９０９９）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５０１０１３１５６）寺岡ファシリティーズ株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５０１０１３１５６）寺岡ファシリティーズ株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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