JP2007166868A - 発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置購入者が住宅内電気負荷の消費電力量と発電装置の発電電力量とを比較でき、購入者自身で設置できるような発電システムを提供する。
【解決手段】発電装置１は、太陽電池モジュール２と、電力変換部３と、住宅内電気負荷１１に接続される表示部８と、表示部８を制御する制御部７を備え、制御部７は、電力変換部３の発電電力量に応じて住宅内電気負荷１１での電力使用表示を表示部８に行なうよう制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立した太陽電池等の直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、交流プラグ等の接続部を介して電気負荷および商用電力系統に電力を供給する発電装置において、直流電源の発電電力が生じた場合における電気負荷での電力使用表示に関する。

太陽電池や風力発電機などは、自然エネルギーを利用して直流電力を出力する有害な物質を排出しないシンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。特に太陽電池を個人住宅の屋根や敷地内に設置して得られた直流電力を交流電力に変換し、住宅内の専用交流コンセントに装置の交流プラグを差し込んで商用電力系統に連系し、住宅内の電気的負荷や商用電力系統に交流電力を供給し、その発電電力量や、電気負荷の消費電力量を表示する住宅用太陽光発電システムがある（たとえば、特許文献１および特許文献２を参照）。

図５は、住宅用太陽光発電の一例を示す図である。以下、図５を参照しつつ、背景技術について説明する。発電装置１は、太陽電池モジュール２と、直流電力を交流電力に変換する電力変換部３と、交流プラグ４と、電力変換部３と交流プラグ４とを接続する導電線５とで構成されている。

発電装置１は、太陽電池モジュール２からの直流電力を電力変換部３により交流電力に変換して交流プラグ４を介し、住宅内電気負荷１１や商用電力系統１６に供給している。しかし、発電装置１の購入者には、発電装置１がどれだけ交流電力を発電しているか、また、住宅内電気負荷１１や商用電力系統１６に供給しているかはわからない。そこで、発電装置１に別装置として発電装置１の発電電力を表示する表示装置５０７が電力変換部３と接続され、さらに、発電装置１が設置されている住宅内分電盤１０の各住宅内電気負荷１１に接続される商用１００Ｖ線へ設置された複数の電力量検出器５１３が表示装置５０７に接続される。すると、発電装置１が発電する発電電力量や住宅内電気負荷１１の消費電力量を表示装置５０７に表示でき、発電装置１の購入者は、発電装置１の発電電力量および住宅内電気負荷１１の消費電力量を表示装置５０７で確認することができる。
特開２００２−９８７２０号公報 特開２００４−３５０３５９号公報

しかしながら、従来技術の発電システムでは、発電電力量および住宅内消費電力量を表示装置に表示するために、表示装置から発電装置に信号ケーブルを接続する工事や、発電装置が設置されている住宅内分電盤の住宅内各負荷に接続される商用１００Ｖ線に複数の電力量検出器を接続しなければならず、接続する際には電気接続工事の資格を持った人が行なう電気工事の必要があった。また、表示装置に表示された発電電力量および住宅内負荷消費電力量を確認するだけでは、実際に発電装置からの発電電力量が住宅内電気負荷に使用されていることを体感できにくく、しいては住宅内電気負荷の消費電力をできるだけ削減する省エネ意識を喚起することができなかった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、発電装置購入者自身で設置でき、また、発電電力量に応じて電気負荷での電力使用表示を行なうことにより、購入者が簡便に自然エネルギーの利用を体感し、省エネ意識が喚起されるような発電システムを提供することである。

本発明の１つの局面に従うと、発電システムであって、直流電源である発電部と、発電部からの直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、電力変換部を商用電力系統に接続する接続部とを含む発電装置を備え、電気負荷に接続される表示部と、電力変換部で変換された電力量に応じて電気負荷での電力使用表示を表示部に行なうことを制御する制御部とをさらに備える。

好ましくは、表示部は、電気負荷の消費電力量を検出する消費電力量検出部と、消費電力量検出部からの消費電力量を制御部に送信する消費電力量送信部と、制御部からの信号を受信する表示制御信号受信部と、表示制御信号受信部からの情報に基づいて電力使用表示を表示させるための表示手段を含み、制御部は、電力変換部で変換された供給電力量を検出する発電電力量検出部と、消費電力量検出部からの信号を受信する消費電力量受信部と、発電電力量検出部からの供給電力量と、消費電力量受信部からの消費電力量とを比較する電力比較部と、電力比較部からの情報に基づいて表示制御信号を表示制御信号受信部に送信する表示制御信号送信部とを含む。

好ましくは、電気負荷は、複数であり、制御部は、表示部から送信された電気負荷ごとの個別消費電力量を総和し、消費電力量を算出する演算部をさらに含む。

好ましくは、制御部は、電力変換部で変換された電力量と演算部で総和された電気負荷の消費電力量とを比較して、電力変換部で変換された電力量の方が大きい場合は、電気負荷での電力使用表示を表示部に行なう。

好ましくは、表示部は、電気負荷それぞれに対応した複数の表示器を含み、制御部は、電力変換部で変換された電力量と演算部で総和された電気負荷の消費電力量とを比較して、電力変換部で変換された電力量の方が小さい場合は、電気負荷の中で消費電力量が最も大きい電気負荷の電力使用表示を、その対応する表示器に行なう。

好ましくは，表示部は、電気負荷のコンセントプラグと直列に接続され、発電部からの電力を電気負荷に供給する。

好ましくは、表示部は、電気負荷が接続されていることを検出する。
好ましくは、直流電源は、太陽電池である。

本発明の他の局面に従うと、コンセントから対応する電気負荷に供給される電力に関する情報を表示するための表示装置であって、電気負荷の消費電力量を検出する消費電力量検出部と、消費電力量検出部からの消費電力量を外部に送信する消費電力量送信部と、外部からの表示制御信号を受信する表示制御信号受信部と、表示制御信号受信部からの情報に基づいて電力使用表示を表示する表示部と、直列に接続された電気負荷に外部からの電力を供給する供給部とを備える。

発電装置購入者自身で設置可能であり、発電電力量に応じて電気負荷での電力使用表示を表示部に行なうことができるので、購入者自身が簡便に自然エネルギーの利用を体感し、省エネ意識が喚起される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態における発電システムを表わした図である。太陽光を直流電源とする発電装置１は、太陽電池モジュール２と、太陽電池モジュール２からの直流電力を交流電力に変換する太陽電池モジュール２と一体化した電力変換部３と、電力変換部３からの交流電力を住宅内電気負荷１１や商用電力系統１６に接続する交流プラグ４と、電力変換部３と交流プラグ４とを接続する配線ケーブル５とを備える。本発明である発電システムは、発電装置１に加え、住宅内電気負荷１１の電力消費量と電力変換部３の変換電力量の比較を行なう制御部７と、制御部７からの制御信号に基づく表示を行なう表示部８とで構成される。

発電装置１は、太陽電池モジュール２（たとえば、定格１２３Ｗ、開放電圧２１．３Ｖ）１枚が住宅の庭やベランダに専用の設置器具を用いて設置されることにより発電した直流電力を、電力変換部３で交流出力（たとえば、最大約１００Ｗ）を住宅の壁面等に設けられた専用コンセント６に供給する。専用コンセント６は分電盤１０を介して住宅内電気負荷１１や商用系統１６に接続されている。分電盤１０内には電気負荷専用ブレーカ１２と、発電装置専用ブレーカ１４と、主幹ブレーカ１５とが備えられ、電気負荷専用ブレーカ１２はさらに住宅内の各部屋にある電気負荷用コンセント１３と接続される。複数の住宅内電気負荷１１は電気負荷専用ブレーカ１２を介して商用電力系統１６に接続される。

なお、制御部７には交流プラグ４を差し込むことができるコンセント７Ａが設けられ、さらに専用コンセント６に接続できるようにコンセントプラグ７Ｂが設けられている。また、表示部８は住宅内電気負荷１１の交流プラグ１７を差し込むことができるコンセント８Ａ、および、電気負荷用コンセント１３に接続できるようにコンセントプラグ８Ｂが設けられている。制御部７と表示部８とは信号ケーブル９により接続されており、両者間で通信を行なうことができる。

発電装置１の購入者は、既に購入して設置済みの発電装置１に追加して別装置である制御部７と表示部８とを接続するために、まず専用コンセント６に接続されている交流プラグ４を引き抜いて、制御部７のコンセント７Ａに差し込み、代わりにコンセントプラグ７Ｂを専用コンセント６に差し込む。このようにすると、制御部７は、発電装置１からの発電電力量を検出する。

次に、購入者は、発電電力による電力を使用させたい複数の電気負荷が接続している電気負荷用コンセント１３から電気負荷の交流プラグ１７を引き抜いて表示部８のコンセント８Ａに差し込み、代わりにコンセントプラグ８Ｂを電気負荷用コンセント１３に差し込めばよい。このようにすると、発電装置１の購入者は別装置である制御部７と表示部８を電気工事の必要なく購入者自身が発電装置１に接続することができる。

図２は、表示部８の正面図および側面図である。
なお、表示部８のコンセント８Ａには、図２のように突起状のスイッチ８Ｃが設けられている。住宅内電気負荷１１の交流プラグ１７が表示部８のコンセント８Ａに差し込まれると、突起状のスイッチ８Ｃが交流プラグ１７に押されてスイッチ８Ｃはオンして、住宅内電気負荷１１の交流プラグ１７が表示部８のコンセント８Ａから引き抜かれると、突起状のスイッチ８Ｃが交流プラグ１７に押されないのでスイッチ８Ｃは元の状態に戻ってオフする。

これにより、表示部８に住宅内電気負荷１１の交流プラグ１７が差し込まれていない場合は、表示部８のスイッチ８Ｃがオフされているため、表示部８は住宅内電気負荷１１が接続されていないことを検出して自動的に表示部８の動作が停止し、表示部８で電気を消費することがない。また、表示部８は制御部７に住宅内電気負荷１１が接続されていないことを通知し、制御部７から発電量の使用表示をしなくてもよい旨を通知する。

図３は、制御部７および表示部８の構成を示すブロック図である。
さらに、図３を参照して、制御部７および表示部８の構成について説明する。

制御部７は、発電装置１からの発電電力量を検出する発電電力量検出部２１と、表示部８から送信された消費電力量を受信する消費電力量受信部２２と、消費電力量受信部２２で得られた各消費電力量を総和する演算部２３と、発電電力量検出部２１から得られた発電量と演算部２３から得られた消費電力量の総和とを比較して表示制御信号を出力する比較部２４と、比較部２４からの表示制御信号を送信する表示制御信号送信部２５とから構成される。表示部８は、住宅内電気負荷１１の消費電力量を検出する消費電力量検出部２６と、消費電力を制御部７に送信する消費電力量送信部２７と、制御部７からの表示制御信号を受信する表示制御信号受信部２８と、表示制御信号に基づいて表示する表示器２９とから構成される。

図４は、（ａ）は、制御部７の動作を表わすフローチャートであり、（ｂ）は、表示部８の動作を表わすフローチャートである。

次に、図４を参照して、制御部７と表示部８の動作について説明する。
昼間時の太陽電池モジュール２に太陽光が当っており日射強度が十分ある場合、発電装置１は電力変換部３で太陽電池モジュール２からの直流電力を交流電力に変換し配線ケーブル５、交流プラグ４および制御部７を介して専用コンセント６に交流電力を供給する。制御部７では、図4（ａ）で示されるルーチンを呼び出している。まず、発電電力量検出部２１において、電力変換部３からの発電電力量Ｐを一定の周期毎に検出する（Ｓ４１０２）。発電電力量検出部２１で検出した発電電力量Ｐが一定以上にあるか判定する（Ｓ４１０４）。一定以上にあると判定されれば、同じ周期毎に表示部８内の消費電力量検出部２６で検出される複数の消費電力量Ｑｉを消費電力量受信部２２で受信する（Ｓ４１０６）。まず、複数の消費電力量Ｑｉを大きいものから順位づける。次に、演算部２３でとった総和を総消費電力量Ｑとする(Ｓ４１０８)。そして比較部２４において、発電電力量Ｐと総消費電力量Ｑとが比較される(Ｓ４１１０)。発電電力量Ｐが総消費電力量Ｑより大きい場合（Ｓ４１１０にてＹｅｓ）は、制御部７は電気負荷が接続されている全ての表示部８の表示器２９に発電電力量を使用していることを通知する表示をさせるために表示制御信号送信部２５から電気負荷が接続されている全ての表示制御信号受信部２８に表示制御信号Ｓonを送信する(Ｓ４１１２)。一方、比較部２４において発電電力量Ｐと総消費電力量Ｑとが比較された結果、発電電力量Ｐが総消費電力量Ｑよりも小さい場合（Ｓ４１１０にてＮｏ）は、制御部７は、Ｓ４１０８で消費電力量の大きいものから順位づけした中で消費電力量Ｑｉが最も大きい表示部８に対して、発電電力量を使用していることを通知する表示をさせるため、表示制御信号送信部２５から最も消費電力量Ｑｉが大きい表示部８の表示制御信号受信部２８に表示制御信号Ｓonを送信する（Ｓ４１１４）。

表示部８は、制御部７と同周期で図４（ｂ）で示されるルーチンを呼び出している。まず、制御部７の発電電力量検出部２１で行なわれている発電電力量Ｐの検出周期と同じ一定の周期毎に、接続されている住宅内電気負荷１１の消費電力量Ｑｉを検出し（Ｓ４２０２）、制御部７へ消費電力量送信部２７を介して検出した消費電力量Ｑｉを送信している（Ｓ４２０４）。さらに、一定の周期毎に制御部７から送信される表示制御信号Ｓonを表示制御信号受信部２８で受信したかどうか判定する（Ｓ４２０６）。表示制御信号Ｓonを受け取ると、表示器２９は表示を行なう（Ｓ４２０８）。一方、一定の周期毎に表示制御信号Ｓonが受信されない場合は、表示器２９は表示を行なわない（Ｓ４２１０）。表示器２９への表示方法は、表示器２９をＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成し、表示制御信号Ｓonが受信された場合はＬＥＤを点灯し、表示制御信号Ｓonが受信されない場合はＬＥＤを消灯する。

このように構成すると、発電装置１が発電している場合は、住宅内電気負荷１１に接続された表示部８に発電電力の使用表示が行なわれ、発電装置１の購入者が発電電力の使用表示を見て発電装置が発電して住宅内電気負荷に電力を供給していることを体感できる。そして、発電電力の使用表示が行なわれている住宅内電気負荷１１の中で使用頻度が低い電気負荷があれば、発電装置１の購入者がその電気負荷の運転を停止したり、または低出力運転に変えて消費電力量を減らすことができ、住宅内電気負荷の消費電力をできるだけ削減する省エネ意識を購入者に喚起することができる。

なお、本実施の形態では、発電装置を商用電力系統に接続する方法として、交流プラグを用いた交流プラグ付発電装置について説明したが、交流プラグでなく交流端子台を用いた発電装置を使用してもよい。また、制御部７と表示部８との間の通信は有線式の信号ケーブルを用いているが、無線式の装置を用いてもよい。また、表示器２９をＬＥＤで構成してＬＥＤ点灯または消灯により発電電力の使用表示を行なったが、ＬＥＤの代わりにスピーカーで構成して音声の有無で発電電力の使用表示を行なってもよい。また、比較部２４において発電電力量Ｐと総消費電力量Ｑとが比較された結果、発電電力量Ｐが総消費電力量Ｑよりも小さい場合は、制御部７はＳ４１０８で消費電力量の大きいものから順位づけした中で消費電力量Ｑｉが最も大きい表示部８に対して発電電力量を使用していることを通知する表示を行なっているが、ユーザーが設定した特定の電気負荷に接続された表示部８に通知してもよい。

以上のような構成および制御により、住宅内電気負荷の消費電力量を検出するために電力検出器を分電盤に設置する電気工事の必要がなく、発電装置購入者自身が装置を商用系統に接続して設置することができるとともに、発電装置が発電し、住宅内電気負荷に電力を供給していることを体感でき、住宅内電気負荷の消費電力をできるだけ削減する省エネ意識を喚起することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態における発電システムを表わした図である。 表示部８の正面図および側面図である。 制御部７および表示部８の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、制御部７の動作を表わすフローチャートであり、（ｂ）は、表示部８の動作を表わすフローチャートである。 住宅用太陽光発電の一例を示す図である。

符号の説明

１ 発電装置、２ 太陽電池モジュール、３ 電力変換部、４ 交流プラグ、５ 配線ケーブル、６ 専用コンセント、７ 制御部、７Ａ 制御部７のコンセント、７Ｂ 制御部７のコンセントプラグ、８ 表示部、８Ａ 表示部８のコンセントＡ、８Ｂ 表示部８のコンセントプラグ、８Ｃ 表示部８のスイッチ、９ 信号ケーブル、１０ 分電盤、１１ 住宅内電気負荷、１２ 電気負荷専用ブレーカ、１３ 電気負荷用コンセント、１４ 発電装置専用ブレーカ、１５ 主幹ブレーカ、１６ 商用電力系統、１７ 交流プラグ、２１ 発電電力量検出部、２２ 消費電力量受信部、２３ 演算部、２４ 比較部、２５ 表示制御信号送信部、２６ 消費電力量検出部、２７ 消費電力量送信部、２８ 表示制御信号受信部、２９ 表示器、５０７ 表示装置、５１３ 電力検出器。

Claims (9)

1. 直流電源である発電部と、
   前記発電部からの直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
   前記電力変換部を商用電力系統に接続する接続部とを含む、発電装置を備え、
   電気負荷に接続される表示部と、
   前記電力変換部で変換された電力量に応じて前記電気負荷での電力使用表示を前記表示部に行なうことを制御する制御部とをさらに備える、発電システム。
2. 前記表示部は、
   前記電気負荷の消費電力量を検出する消費電力量検出部と、
   前記消費電力量検出部からの消費電力量を前記制御部に送信する消費電力量送信部と、
   前記制御部からの信号を受信する表示制御信号受信部と、
   前記表示制御信号受信部からの情報に基づいて電力使用表示を表示させるための表示手段を含み、
   前記制御部は、
   前記電力変換部で変換された供給電力量を検出する発電電力量検出部と、
   前記消費電力量検出部からの信号を受信する消費電力量受信部と、
   前記発電電力量検出部からの前記供給電力量と、前記消費電力量受信部からの消費電力量とを比較する電力比較部と、
   前記電力比較部からの情報に基づいて表示制御信号を前記表示制御信号受信部に送信する表示制御信号送信部とを含む、請求項１記載の発電システム。
3. 前記電気負荷は、複数であり、
   前記制御部は、前記表示部から送信された前記電気負荷ごとの個別消費電力量を総和し、前記消費電力量を算出する演算部をさらに含む、請求項２記載の発電システム。
4. 前記制御部は、前記電力変換部で変換された電力量と前記演算部で総和された前記電気負荷の消費電力量とを比較して、前記電力変換部で変換された電力量の方が大きい場合は、前記電気負荷での電力使用表示を前記表示部に行なわせる、請求項３記載の発電システム。
5. 前記表示部は、前記電気負荷それぞれに対応した複数の表示器を含み、
   前記制御部は、前記電力変換部で変換された電力量と前記演算部で総和された前記電気負荷の消費電力量とを比較して、前記電力変換部で変換された電力量の方が小さい場合は、前記電気負荷の中で消費電力量が最も大きい電気負荷の電力使用表示を、その対応する前記表示器に行なわせる、請求項３記載の発電システム。
6. 前記表示部は、前記電気負荷のコンセントプラグと直列に接続され、前記発電部からの電力を前記電気負荷に供給する、請求項１記載の発電システム。
7. 前記表示部は、前記電気負荷が接続されていることを検出する、請求項１記載の発電システム。
8. 前記直流電源は、太陽電池である、請求項１記載の発電システム。
9. コンセントから対応する電気負荷に供給される電力に関する情報を表示するための表示装置であって、
   前記電気負荷の消費電力量を検出する消費電力量検出部と、
   消費電力量検出部からの消費電力量を外部に送信する消費電力量送信部と、
   外部からの表示制御信号を受信する表示制御信号受信部と、
   前記表示制御信号受信部からの情報に基づいて電力使用表示を表示する表示部と、
   直列に接続された前記電気負荷に外部からの電力を供給する供給部とを備える、表示装置。

Images