JP2017212847A - 音響システムおよび音響システム用蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生時および録音時において音質の改善を図ることができる音響システムおよび音響システム用蓄電装置を提供する。【解決手段】商用電源２から交流電力が供給されるコンセント３と、コンセント３から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池に蓄電し、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換する蓄電装置４と、蓄電装置４から供給された交流電力に基づいて動作する負荷５（音響装置）と、を備える。蓄電装置４は、蓄電池に所定の電力が蓄電されている場合には、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷５に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給して作動するアンプ等の音響装置で構成される音響システムおよび音響装置に電力を供給する音響システム用蓄電装置に関する。

現在、複数の部屋を有する住宅内などにおいては、屋内配線を介して各部屋に設けられた複数のコンセントに交流電力（ＡＣ）が供給されている。各種の電気機器（テレビ、冷蔵庫、エアコン等）は、プラグをコンセントに接続し、コンセントから電源線を介して電気機器内に供給された交流電力を直流電力（ＤＣ）に変換し、変換した直流電力を利用して動作する。

これらの電気機器には、インバータやマイコンなどの高周波ノイズを発生する部品を搭載しているものがある。ある電気機器から発生した高周波ノイズが屋内配線を介してコンセントに伝送される場合がある。このような場合において、コンセントに電気機器のプラグを接続すると、電源線を介して高周波ノイズが伝送され、電気機器に影響を及ぼすことがある。

特に、電気機器が音響装置（アンプ、スピーカ、マイクなど）であった場合、コンセントに接続したプラグを介して高周波ノイズが音響装置に伝送されてしまい、再生時および録音時に音響装置の動作が高周波ノイズの影響を受けてしまう問題がある。

特開２００６−０９４６７７号公報

上記問題を解決するために、特許文献１には、電気機器が作動するときに、重要な期間（再生時等）においては充電部で充電されていた電力を利用し、重要でない期間においては商用電源に基づく電力を利用する技術が開示されている。

ところで、音響装置による再生時および録音時において、さらに高周波ノイズの影響を低減させて音質の改善を図りたい要望がある。特許文献１では、電気機器として高周波ノイズの影響を考慮した前述の技術が適用された電気機器をあらためて用意する必要が生ずることとなる。特に、複数の電気機器を用いて再生や録音を行う必要がある場合には容易に対処することができない。また、特許文献１では、内部に被充電媒体を有する電気機器が対象であるため、機器内に収まる被充電媒体では放電できる電力量を多く確保することが容易ではない。そのため、重要な期間を検出してその期間は充電された被充電媒体から電力を供給するようにしているものである。このため、長時間の録音など、重要な期間が長時間に及ぶ場合には被充電媒体からの電力供給が行えなくなることとなる。

本発明では、高周波ノイズが住宅の各部屋に設けられるコンセントに伝送される環境において、再生時および録音時において音質の改善を図ることができる音響システムおよび音響システム用蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における音響システムは、商用電源から交流電力が供給されるコンセントと、前記コンセントから供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池に蓄電し、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給された交流電力に基づいて動作する音響装置と、を備え、前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されている場合には、前記蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を前記音響装置に供給する。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記蓄電装置は、前記コンセントから供給された交流電力が入力される入力部と、前記入力部から入力された交流電力を直流電力に変換する第１変換部と、前記蓄電池に蓄電された直流電力を交流電力に変換する第２変換部と、前記第２変換部で変換された交流電力を前記音響装置に出力する出力部とを備える構成でもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記第２変換部により変換される交流電力の電圧値と周波数は、前記コンセントから供給される交流電力の電圧値と周波数と同一の範囲内であってもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されていない場合には、前記コンセントから供給された電力を前記音響装置に供給する構成でもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されていない場合には、前記音響装置に電力を供給しない構成でもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記蓄電池は、正極材料がリン酸鉄リチウムにより構成され、かつ、負極材料がグラファイトにより構成されてもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記蓄電装置は、前記第２変換部と前記出力部との間に高周波信号を阻止する高周波阻止部を備える構成でもよい。

また、発明の一態様における音響システムでは、前記第１変換部および前記第２変換部は、双方向インバータにより構成されてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における音響システム用蓄電装置は、コンセントから供給された交流電力が入力される入力部と、前記入力部から入力された交流電力を直流電力に変換する第１変換部と、前記第１変換部で変換された直流電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池に蓄電された直流電力を交流電力に変換する第２変換部と、前記第２変換部で変換された交流電力を音響装置に出力する出力部とを備える。

本発明によれば、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。

本発明の実施形態にかかる音響システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかる蓄電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかる蓄電池の概略上面図である。 本発明の実施形態にかかる蓄電池の概略側面図である。 図３の点線Ｃ−Ｃにおける蓄電池の概略断面図である。 図４の点線Ｄ−Ｄにおける蓄電池の概略断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態にかかる蓄電池に含まれる正極の概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線Ｅ−Ｅにおける概略断面図である。 本発明の実施形態にかかる蓄電池の放電特性を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１から図８を用いて、高周波ノイズがコンセントに伝送される環境において、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図るための音響システムおよび音響システム用蓄電装置の構成と動作について説明する。

音響システム１は、図１に示すように、コンセント３と、音響システム用蓄電装置である蓄電装置４と、負荷５とを備える。なお、本実施形態では、図２に示すように、太陽光エネルギーを直流電力に変換し、変換後の直流電力を蓄電装置４に供給する太陽電池６を備えるものとして説明するが、太陽電池６は備えていなくてもよい。また、本実施形態では、負荷５は、一または複数の音響装置で構成されている。音響装置とは、アンプ、マイク、スピーカなどである。蓄電装置４は、負荷５に電力を供給する。負荷５は、蓄電装置４から供給された電力に基づいて動作する。また、音響装置には、例えば、オーディオシステムやシアターシステムなどが該当する。オーディオシステムは、ＣＤ（コンパクトディスク）等の記録媒体のディジタル音楽データを再生したり、ディジタル化された音声を記録媒体等へ録音するＣＤ部、チューナー部および電源部などが一体化されたアンプ部と、スピーカ部から構成されている（電源部等から電源供給可能としておけば、ＣＤ部やチューナー部がアンプ部と独立していてもよい）。スピーカ部は、アンプ部にスピーカケーブルによって接続されている。電源部と蓄電装置４とを電源線により接続することにより、蓄電装置４から交流電力が供給され、オーディオシステム全体の動作（ＣＤ部による音楽の録音や再生およびチューナー部によるラジオの視聴など）が可能になる。さらに、アンプ部の専用端子に周辺機器（例えば、マイク、イヤホンなど）を接続して、利用することも可能である。

よって、音響システム１は、蓄電装置４から高周波ノイズを低減した交流電力をオーディオシステムに供給するので、一台の蓄電装置４によりオーディオシステムを構成する複数の構成要素（例えば、ＣＤ部、アンプ部、スピーカ部など）や周辺機器（例えば、マイク、イヤホンなど）すべてに対して高周波ノイズを低減することができ、ノイズの少ない豊かで伸びのある音の再生や録音が可能になる。

また、シアターシステムは、電源部と、アンプ部と、スピーカ部とから構成されている。スピーカ部は、スピーカケーブルによってアンプ部に接続され、電源線によって蓄電装置４に接続されている。また、アンプ部は、電源線によって電源部に接続されている。スピーカ部とアンプ部とは、交流電力が供給されることにより動作が可能になる。

よって、音響システム１は、蓄電装置４からシアターシステムを構成する複数の構成要素（例えば、アンプ部、スピーカ部など）に高周波ノイズを低減した交流電力を供給するので、ノイズが低減された環境においてシアターシステムを動作させることができる。なお、蓄電装置４の出力端子（後述する出力部４７）が一つで構成されている場合には、複数の差し込み口（コンセント）を有する電源タップのプラグを蓄電装置４の出力端子に接続し、電源タップの差し込み口にシアターシステムの各構成要素を接続する構成でもよい。

コンセント３には、商用電源２から交流電力が供給される。コンセント３は、例えば、集合住宅であれば各戸の居住空間内の壁などに配置され、戸建住宅のような複数の居住空間を有する場合は、各居住空間の壁などに配置されている。蓄電装置４は、コンセント３から電源線を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池に蓄電し、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換する。

また、蓄電装置４は、蓄電池に所定の電力が蓄電されている場合には、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷５に供給する。蓄電装置４は、プラグを接続可能なコンセント形状の出力部を１つまたは複数有し、負荷５としての音響装置の電源プラグを出力部に接続することで変換した交流電力を負荷５へ供給することができる。なお、居住空間内でコンセント３の配置や負荷５の設置位置を加味すると、追加の構成要素として延長コードを用いることや延長コードが長くなることをできるだけ避けて延長コードにノイズがのることを極力抑制することからも、コンセント３と負荷５との接続自由度の向上のため、キャスターを有するものとして容易に移動可能な可搬型の蓄電装置としておくのがよい。

ここで、コンセント３から供給される交流電力に高周波の電源ノイズ（以下、高周波ノイズという）が重畳される理由について説明する。

発電所で発電された交流電力は、送電線、変電所、配電線などを通り、需要家（家庭、オフィス、工場など）に送電されてくる。発電所から需要家までの送電の過程において、様々な機器から発せられる高周波ノイズの影響により、交流電力（詳細には、交流電流）には高周波ノイズが重畳する。

また、需要家側においては、電柱にて支えられている屋外の電線から引込線により屋内に引き込んだ交流電力は、配電盤、屋内配線などを通り、コンセントに供給される。配電盤からコンセントまで供給される過程において、様々な電気機器から発せられる高周波ノイズの影響により、交流電力には高周波ノイズが重畳する。

電気機器は、コンセントにプラグを差し込み、電源線を介して交流電力の供給を受けるが、このときに交流電力に重畳されている高周波ノイズも取り込んでしまう。

負荷５であるアンプで音を増幅するときや、アナログ回路で生成した音声を負荷５であるスピーカから出力するときに、高周波ノイズの影響により音質が悪化する。具体的には、高周波ノイズがアナログ回路に入り込むと、音の広がりや奥行き、高さなどの音場感が損なわれ、潤いのない音になってしまう。

本実施形態にかかる音響システム１は、蓄電装置４によって、コンセント３から供給された高周波ノイズが重畳されている交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池に蓄電し、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷５である音響装置に供給するので、交流電力に重畳されている高周波ノイズを低減することができ、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。特に、負荷５である音響装置によって再生される音は、音の広がり、奥行き、および各音域（低音、中音、高温）などの音場感が損なわれることがなく、楽器が奏でる潤いのある豊かな音を得ることができる。また、音響装置によって録音される音は、音の広がり、奥行き、および各音域（低音、中音、高温）などの音場感が損なわれることがなく、楽器が奏でる潤いのある豊かな音を各種メディアに保存することができる。

ここで、蓄電装置４の構成について説明する。蓄電装置４は、図２に示すように、入力部４１と、第１変換部および第２変換部である双方向インバータ４２と、インバータ制御部４３と、スイッチ４４と、ヒューズ４５と、蓄電池４６と、出力部４７と、ユーザインターフェース部４８と、メインマイコン４９と、バッテリマネジメントユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）５０とを備える。

入力部４１は、コンセント３から供給された交流電力が入力される。入力部４１とコンセント３の間は、コンセント３に差し込まれるプラグとプラグに接続される電源線により交流電力の伝達がなされる。また、入力部４１は、ヒューズ４１ａと、スイッチ４１ｂとを備える。ヒューズ４１ａは、定格以上の電流が流れると溶断し、配線を遮断する。ヒューズ４１ａが溶断することにより、入力部４１以降の構成要素（双方向インバータ４２など）を保護することができる。なお、ヒューズ４１ａは、バイメタルで構成されてもよい。

スイッチ４１ｂは、メインマイコン４９の制御に基づいて、双方向インバータ４２とコンセント３との結線状態を切り替える。スイッチ４１ｂが開状態の場合には、コンセント３から供給された交流電力が双方向インバータ４２などに供給されない。また、スイッチ４１ｂが閉状態の場合には、コンセント３から供給された交流電力が双方向インバータ４２などに供給される。

双方向インバータ４２とインバータ制御部４３は、電力を変換する電力変換部を構成している。双方向インバータ４２は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子により構成されており、放電時において、インバータ制御部４３による制御信号（例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）に基づいて、スイッチ４４およびヒューズ４５を介して蓄電池４６から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を出力部４７に出力する。また、双方向インバータ４２は、蓄電時において、インバータ制御部４３による制御信号に基づいて、入力部４１から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力をスイッチ４４およびヒューズ４５を介して蓄電池４６に蓄電する。

スイッチ４４は、バッテリマネジメントユニット５０の制御に基づいて、結線状態を切り替える。スイッチ４４が開状態の場合には、双方向インバータ４２および太陽電池６から直流電力が蓄電池４６に供給されない。また、スイッチ４４が閉状態の場合には、双方向インバータ４２および太陽電池６から直流電力が蓄電池４６に供給される。

ヒューズ４５は、定格以上の電流が流れると溶断し、配線を遮断する。ヒューズ４５が溶断することにより、蓄電池４６を保護することができる。なお、ヒューズ４５は、バイメタルで構成されてもよい。

蓄電池４６は、双方向インバータ４２で変換された直流電力および太陽電池６から供給された直流電力を蓄電する。蓄電池４６は、例えば、リチウムイオン電池である。蓄電池４６の正極材料は、例えば、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）により構成されている。また、蓄電池４６の負極材料は、例えば、グラファイトにより構成されている。リン酸鉄リチウムは、他の材料（例えば、コバルト系）に比べて、高温下でも酸素を放出しないため、安全性が高く、結晶構造が強固で長寿命などの特徴がある。よって、蓄電装置４は、例えば、夏場などにおいて、炎天下でも使用することができる。

ここで、蓄電池４６の構成について図３から図７を用いて詳述する。図３は、蓄電池４６の概略上面図であり、図４は、蓄電池４６の概略側面図である。また、図５は、図３の点線Ｃ−Ｃにおける蓄電池４６の概略断面図であり、図６は、図４の点線Ｄ−Ｄにおける蓄電池４６の概略断面図である。また、図７（ａ）は、蓄電池４６に含まれる正極の概略平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の点線Ｅ−Ｅにおける正極の概略断面図である。

蓄電池４６は、非水電解液二次電池であり、負極１０１と、正極１０２と、負極１０１と正極１０２とに挟まれたセパレータ１０３と、有機電解液と、負極１０１と正極１０２とセパレータ１０３と有機電解液とを収容する電池ケース１０４と、正極接続端子１０５と、負極接続端子１０６とを備える。正極１０２は、正極接続端子１０５と電気的に接続する。負極１０１は、負極接続端子１０６と電気的に接続する。

以下、蓄電池４６の負極１０１以外の構成要素について説明する。正極１０２は、正極集電体１０７の上に正極活物質層１０８が設けられた構造を有することができる。

正極集電体１０７は、電気伝導性を有し、表面上に正極活物質層１０８を備えることができれば、特に限定されないが、例えば、金属箔である。好ましくはアルミニウム箔である。

正極活物質層１０８は、正極集電体１０７の上に設けられ、正極活物質と導電剤とバインダーとを含むことができる。

正極活物質層１０８は、正極活物質と導電剤とバインダーを混合してなるスラリーを正極集電体１０７上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。

正極活物質層１０８に含まれる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池に汎用されているものが使用可能であり、例として、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）である。

導電剤としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラックから選ばれるカーボンを使用することができる。

正極１０２の作製時に、正極集電体１０７と正極活物質及び導電剤を結着させるのにバインダーを使用する。バインダーとしては、有機溶剤に溶かして用いるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の有機溶剤系バインダーや、水に分散可能であるスチレン・ブタジエンゴムや、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のエチレン性不飽和カルボン酸エステルや、アクリル酸・メタクリル酸・イタコン酸・フマル酸・マレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸や、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の水系ポリマーが例示でき、これらを一種または二種以上混合して用いることができる。バインダーを溶かす溶剤としては、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロパノール、トルエン、水等があり、これらを一種または二種以上適宜必要に応じて選択すればよい。

セパレータ１０３としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを主成分とした不織布、クロス、微孔フィルム等が用いられる。

蓄電池４６に含まれる有機電解液の有機溶媒としては、例えば、エーテル類、ケトン類、ラクトン類、スルホラン系化合物、エステル類、カーボネート類などが挙げられる。これらの代表例としては、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフラン、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエチルカーボネイト、プロピレンカーボネイト、エチレンカーボネイト、ジメチルスルホキシド、スルホラン、３−メチル−スルホラン、酢酸エチル、プロピオン酸メチルなど、あるいはこれらの混合溶媒を挙げることができる。

蓄電池４６に含まれる有機電解液の電解質は特に限定されるものではないが、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４等を用いることができる。

また、有機電解液には、必要に応じて添加剤も加えることができる。添加剤は充放電特性向上の観点から、不飽和結合またはハロゲン原子を有する環状カーボネート及びＳ＝Ｏ結合含有化合物から選ばれる一種以上を併用することが好ましい。

不飽和結合またはハロゲン原子を有する環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、及びビニルエチレンカ−ボネートが挙げられる。

また、蓄電池４６は、正極接続端子１０５、負極接続端子１０６、外部接続端子１０９、ねじ部材１１０を、内部絶縁部材１１１、外部絶縁部材１１２、パッキン１１３を介して蓋部材１１４に取り付け、端子付き電池蓋を作成する。

また、正極１０２および負極１０１がセパレータ１０３を挟んで交互に積層するように発電要素１１５を作成する。

そして、正極１０２の正極集電体１０７と正極接続端子１０５とを接続し、負極１０１の負極集電体と負極接続端子１０６とを接続することにより、発電要素１１５を端子付き電池蓋に接続する。この発電要素１１５が接続された電池蓋を、有機電解液が入った電池ケース１０４と組み合わせ、蓋部材１１４と電池ケース１０４とを接合することにより蓄電池４６を製造することができる。

このようにして、蓄電池４６は、正極１０２および負極１０１がセパレータ１０３を挟んで交互に積層する方式（スタック（積層）方式）を採用することによって、リン酸鉄リチウムの厚塗りを実現し、エネルギー密度を上げることができる。

また、正極材料がリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）により構成され、負極材料がグラファイトにより構成されていることにより、蓄電池４６の放電特性は、図８に一例を示すように、ＤＯＤ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：電気容量に対して、放電した電気量を比率で表したもの。放電深度ともいう。）が変化しても、電池電圧はほとんど変化がないことがわかる。したがって、通常使用領域では放電初期でも放電終期でも電圧がほぼ一定であり、蓄電池４６の残容量によらず、負荷５に安定した電圧を供給することができる。双方向インバータ４２は、図８に示すように、放電時の電圧が使用領域において、フラットで安定した直流電力が蓄電池４６から供給されるため、ノイズの少ない交流電力に変換することができる。

出力部４７は、双方向インバータ４２で変換された交流電力を負荷５に出力する。また、出力部４７は、継電器４７ａと、ヒューズ４７ｂと、スイッチ４７ｃとを備える。継電器４７ａは、電路の短絡や負荷５の過負荷による過電流を変流器（ＣＴ）により検出し、過電流の大きさに基づいて動作する。

ヒューズ４７ｂは、定格以上の電流が流れると溶断し、配線を遮断する。ヒューズ４７ｂが溶断することにより、蓄電装置４に接続されている負荷５を保護することができる。なお、ヒューズ４７ｂは、バイメタルで構成されてもよい。

スイッチ４７ｃは、メインマイコン４９の制御に基づいて、双方向インバータ４２と負荷５との結線状態を切り替える。スイッチ４７ｃが開状態の場合には、負荷５に交流電力が供給されない。また、スイッチ４７ｃが閉状態の場合には、負荷５に交流電力が供給される。

また、蓄電装置４は、図２に示すように、太陽電池６から直流電力が供給される構成（スイッチ５１、ダイオード５２およびヒューズ５３）を備える。スイッチ５１は、バッテリマネジメントユニット５０の制御に基づいて、結線状態を切り替える。スイッチ５１が開状態の場合には、スイッチ４４の開閉状態に関係なく太陽電池６で生成された直流電力が蓄電池４６に供給されない。また、スイッチ５１が閉状態の場合には、スイッチ４４が閉状態の時に太陽電池６で生成された直流電力が蓄電池４６に供給される。

ダイオード５２は、スイッチ５１を介して太陽電池６から供給される直流電力をヒューズ５３側に一方向のみ出力する。

ヒューズ５３は、定格以上の電流が流れると溶断し、配線を遮断する。ヒューズ５３が溶断することにより、蓄電池４６を保護することができる。なお、ヒューズ５３は、バイメタルで構成されてもよい。

また、蓄電装置４は、蓄電池４６に蓄電されている直流電力を双方向インバータ４２で交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷５である音響装置に優先的に供給するモード（以下、音響システムモード）と、その他のモード（詳細は後述するバックアップモード、ピークシフトモードおよびＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）モード）を有している。

ユーザインターフェース部４８は、ユーザの操作に応じて、音響システムモードまたはその他のモードを設定する。

メインマイコン４９は、ユーザインターフェース部４８により設定されている機能に基づいて、蓄電装置４の各構成要素を制御する。以下では、特に断らない限り、ユーザインターフェース部４８は、音響システムモードを設定しているものとする。

バッテリマネジメントユニット５０は、蓄電池４６の電圧と温度を監視し、蓄電池４６が過充電にならないように受電電圧（直流電圧）を制御する機能と、蓄電池４６が過放電にならないように放電電圧（直流電圧）を制御する機能と、出力部４７が短絡したときに放電を停止する機能などを備えている。

このような構成によれば、音響システム１は、高周波ノイズが屋内配線を介してコンセント３に伝送されていても、コンセント３から供給された交流電力を双方向インバータ４２で直流電力に変換し、変換後の直流電力を蓄電池４６に蓄電し、蓄電池４６に蓄電されている直流電力を双方向インバータ４２で交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷５である音響装置に供給するので、高周波ノイズの影響を低減させることができ、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。また、音響システム１は、蓄電装置４に双方向インバータ４２を備えるので、電力損失の低減化や高効率化などを図ることができる。また、蓄電装置４は、負荷５である音響装置に内蔵されるものでなくプラグで接続することができるので、供給できる電力量を大きくした蓄電装置４から長時間に渡って高周波ノイズの影響を低減した電力を負荷５へ容易に供給できる。さらに、蓄電装置４からの出力部を複数とすることで、負荷５として複数の音響装置を用いて再生や録音をする場合であっても、複数の負荷５に対して高周波ノイズの影響を低減した電力を供給することができる。

また、双方向インバータ４２により変換される交流電力の電圧値と周波数（商用電源周波数）は、コンセント３から供給される交流電力の電圧値と周波数と同一の範囲内である。同一の範囲内とは、同一の値と、同一とみなせる範囲内の値を含む概念である。

商用電源２から供給される交流電力の電圧値（実効値）は、例えば、１００（Ｖ）または２００（Ｖ）である。また、発電所で発電された電圧は、家庭のコンセントまで供給されるときに、電圧降下などの影響により変動する。例えば、コンセントから出力される１００（Ｖ）の交流電圧は、数パーセント（９１（Ｖ）〜１０７（Ｖ））の範囲で変動することがある。よって、以下では、「約１００（Ｖ）」という表現は、数パーセントの範囲で変動する電圧値も含む概念である。また、商用電源周波数は、例えば、５０（Ｈｚ）または６０（Ｈｚ）である。なお、商用電源周波数も数パーセントの範囲で変動することがある。よって、以下では、「約５０（Ｈｚ）」という表現は、数パーセントの範囲で変動する周波数も含む概念である。

蓄電装置４は、例えば、コンセント３から供給される交流電力の電圧値が約１００（Ｖ）であり周波数が約５０Ｈｚである場合、蓄電装置４から出力される交流電力の電圧値は、約１００（Ｖ）であり、周波数は、約５０（Ｈｚ）である。

このような構成によれば、音響システム１は、蓄電装置４から出力される交流電力の電圧値と周波数がコンセント３から供給される交流電力の電圧値と周波数と同一の範囲内であるので、コンセント３から供給される交流電力と同等の電圧値と周波数であって、高周波ノイズの影響が低減された交流電力を負荷５に供給することができ、音響装置に設計変更を行う必要がなく、また、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。

また、蓄電装置４は、蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていない場合には、コンセント３から供給された電力を負荷５に供給する構成でもよい。

具体的には、メインマイコン４９は、バッテリマネジメントユニット５０により蓄電池４６の蓄電（充電）量を検出し、蓄電量が所定の第１閾値を下回わり、放電限界として定めた第２閾値（＜第１閾値）に到達している場合には、蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていないと判断し、スイッチ４１ｂおよびスイッチ４７ｃを閉状態に切り替える。よって、負荷５には、コンセント３から入力された商用電源２の交流電力がそのまま供給される。

また、蓄電装置４は、コンセント３から供給された交流電力を負荷５に供給しながら、蓄電池４６を蓄電する構成でもよい。当該構成の場合、バッテリマネジメントユニット５０は、スイッチ４４を閉状態に切り替える。蓄電池４６は、双方向インバータ４２から供給される直流電力を蓄電する。この場合、バッテリマネジメントユニット５０は、蓄電池４６の蓄電量を所定の間隔で検出する。メインマイコン４９は、蓄電池４６の蓄電量が、再度放電をした際にすぐに放電限界である第２閾値とならないよう第２閾値より所定量大きな値の第１閾値を上回っていると判断した場合には、スイッチ４１ｂを開状態に切り替え、蓄電装置４を放電して双方向インバータ４２により変換された交流電力を負荷５に供給する。なお、第１閾値を満充電時の蓄電量としてもよい。

このような構成によれば、音響システム１は、蓄電池４６に十分な電力が蓄電されていない場合でも負荷５に対して常に電力を供給することができ、負荷５を安定して動作させることができる。また、音響システム１は、蓄電池４６に十分な電力が蓄電された場合には、蓄電池４６から出力された直流電力を双方向インバータ４２で交流電力に変換し、変換後の交流電力を出力部４７に出力するので、高周波ノイズの影響が低減された交流電力を負荷５に供給することができ、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。

また、蓄電装置４は、蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていない場合には、負荷５に電力を供給しない構成でもよい。

具体的には、メインマイコン４９は、バッテリマネジメントユニット５０により蓄電池４６の蓄電（充電）量を検出し、蓄電量が所定の第１閾値を下回わり、放電限界として定めた第２閾値（＜第１閾値）に到達している場合には、蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていないと判断し、スイッチ４１ｂおよびスイッチ４７ｃを開状態に切り替える。なお、スイッチ４７ｃのみを開状態に切り替えてもよい。よって、負荷５には、交流電力が供給されない。

また、蓄電装置４は、負荷５に対する交流電力の供給を停止しながら、蓄電池４６を蓄電する構成でもよい。当該構成の場合、バッテリマネジメントユニット５０は、スイッチ４４を閉状態に切り替える。蓄電池４６は、メインマイコン４９がスイッチ４１ｂを閉状態とすることで入力部４１からの交流電力を変換することで双方向インバータ４２から供給される直流電力を蓄電する。この場合、バッテリマネジメントユニット５０は、蓄電池４６の蓄電量を所定の間隔で検出する。メインマイコン４９は、蓄電池４６の蓄電量が、再度放電をした際にすぐに放電限界である第２閾値とならないよう第２閾値より所定量大きな値の第１閾値を上回っていると判断した場合には、スイッチ４１ｂあるいはスイッチ５１を開状態に、スイッチ４７ｃを閉状態にそれぞれ切り替え、双方向インバータ４２により変換された交流電力を負荷５に供給する。なお、第１閾値を満充電時の蓄電量としてもよい。

このような構成によれば、音響システム１は、蓄電池４６に十分な電力が蓄電されていない場合には、負荷５に対して電力を供給せず、蓄電池４６に十分な電力が蓄電されている場合に、負荷５に対して電力を供給する。よって、音響システム１は、常に、高周波ノイズの影響が低減された交流電力を負荷５に供給することができ、音響装置による再生時および録音時において音質の改善を図ることができる。

また、蓄電装置４は、図２に示すように、双方向インバータ４２と出力部４７との間に高周波信号を阻止する高周波阻止部５４を備える構成でもよい。高周波阻止部５４は、例えば、フェライトビーズである。双方向インバータ４２から出力された交流電力に高周波ノイズが重畳している場合、交流電力がフェライトビーズを通過する過程において、高周波ノイズを低減することができる。高周波ノイズは、広帯域にわたって分布している。高周波ノイズの低域部分は、フェライトビーズが有するインダクタ（コイル）成分が反射して阻止される。また、高周波ノイズの高域部分は、フェライトビーズが有する抵抗成分が熱に変換して除去される。このようにしておくことで、蓄電装置４の蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていない時など、コンセント３から入力部４１へ供給された交流電力を出力部４７を介して負荷５に供給する場合でも高周波ノイズを低減した交流電力を負荷５へ供給することができる。

つぎに、ユーザインターフェース部４８によりその他のモードが選択されている場合における蓄電装置４の動作について説明する。

蓄電装置４が電源ＯＦＦ時（デフォルト時）には、スイッチ４１ｂおよびスイッチ４７ｃが閉状態であり、コンセント３を介して商用電源２から供給された交流電力がそのまま負荷５に出力される。また、蓄電装置４に太陽電池６が接続されており、蓄電装置４が電源ＯＦＦ時（デフォルト時）には、蓄電池４６の過充電を防ぐため、スイッチ４４およびスイッチ５１は、開状態になっている。

また、電源がＯＮ時の場合には蓄電装置４は、その他のモードとして、バックアップモード、ピークシフトモードおよびＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）モードを設定することができる。

バックアップモードとは、常時、蓄電池４６を満充電に保ち、停電等には蓄電池４６から電力を出力するモードである。蓄電装置４は、非停電時には、スイッチ４１ｂ、スイッチ４７ｃおよびスイッチ４４を閉状態とし、蓄電池４６を満充電まで充電しつつ、コンセント３から入力される商用電源２からの電力が負荷５に出力される。また、蓄電装置４は、蓄電池４６が満充電になったら充電停止（スイッチ４４は開状態）にする。また、蓄電装置４は、停電発生時には、スイッチ４４を閉状態にし、蓄電池４６からの直流電力を双方向インバータ４２で交流電力に変換し、変換後の交流電力を出力部４７に供給する。

ピークシフトモードとは、料金の安価な夜間の電力で蓄電池４６を充電し、日中の電力消費量の高い時間帯に蓄電池４６からの電力を出力するモードである。蓄電装置４は、予め設定された夜間の時間帯にスイッチ４１ｂおよびスイッチ４４を閉状態にして蓄電池４６に直流電力を蓄電する。蓄電装置４は、予め設定された日中の電力消費の高い時間帯にスイッチ４４およびスイッチ４７ｃを閉状態にして蓄電池４６に蓄電した電力を双方向インバータ４２を介して交流電力に変換して出力部４７から出力する。

ＰＶモードとは、太陽光発電モードであって、太陽電池６からの電力で蓄電池４６に蓄電し、蓄電した電力を蓄電池４６から出力するモードである。ＰＶモードでは、蓄電装置４は、スイッチ４４およびスイッチ５１を閉状態にし、太陽電池６から入力される電力で蓄電池４６を充電する。蓄電池４６に充電した電力は、出力部４７から負荷５に出力される。また、蓄電装置４は、ＰＶ発電量よりも負荷５による消費量が小さい場合（ＰＶ発電量＞負荷）、余剰電力で蓄電池４６を充電する。また、蓄電装置４は、ＰＶ発電量よりも負荷５による消費量が大きい場合（ＰＶ発電量＜負荷）、不足分を蓄電池４６から補充する。なお、蓄電装置４が、蓄電池４６に所定の電力が蓄電されていない場合に負荷５に電力を供給しない構成において、前述したような、蓄電池４６への充電はコンセント３からの電力に基づくものとするほかに、蓄電池４６の充電を太陽電池６からの電力に基づくものとすることも可能である。例えば、蓄電装置４のバッテリマネジメントユニット５０あるいはメインマイコン４９で太陽電池６の発電量をモニターし、太陽電池６が発電していることを検知している場合に、バッテリマネジメントユニット５０は、スイッチ４４とスイッチ５１を閉状態に切り替える。蓄電池４６は、メインマイコン４９がスイッチ５１を閉状態とすることで太陽電池６から供給される直流電力を蓄電する。この場合、バッテリマネジメントユニット５０は、蓄電池４６の蓄電量を所定の間隔で検出する。メインマイコン４９は、蓄電池４６の蓄電量が、再度放電をした際にすぐに放電限界である第２閾値とならないよう第２閾値より所定量大きな値の第１閾値を上回っていると判断した場合には、スイッチ５１を開状態に、スイッチ４７ｃを閉状態にそれぞれ切り替え、双方向インバータ４２により変換された交流電力を負荷５に供給する。なお、第１閾値を満充電時の蓄電量としてもよい。このような機能は、ＰＶモードにおける機能の１つとしてもよいし、ＰＶモードとは別のモードとしてもよい。

このようにして、音響システム１は、その他のモードにおいて、商用電源２が停電していない場合には、コンセント３から供給された交流電力をそのまま負荷５に供給したり、バックアップモード、ピークシフトモードおよびＰＶモードに基づいて交流電力を負荷５に供給し、商用電源２が停電している場合には、蓄電池４６に蓄電されている直流電力を双方向インバータ４２で変換し、変換後の交流電力を負荷５に供給することができる。

１ 音響システム、２ 商用電源、３ コンセント、４ 蓄電装置、５ 負荷（音響装置）、６ 太陽電池、４１ 入力部、４２ 双方向インバータ（第１変換部，第２変換部）、４３ インバータ制御部、４１ｂ，４４，４７ｃ，５１ スイッチ、４１ａ，４５，４７ｂ，５３ ヒューズ、４６ 蓄電池、４７ 出力部、４７ａ 継電器、４８ ユーザインターフェース部、４９ メインマイコン、５０ バッテリマネジメントユニット、５２ ダイオード、５４ 高周波阻止部

Claims (9)

1. 商用電源から交流電力が供給されるコンセントと、
   前記コンセントから供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池に蓄電し、蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換する蓄電装置と、
   前記蓄電装置から供給された交流電力に基づいて動作する音響装置と、を備え、
   前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されている場合には、前記蓄電池に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を前記音響装置に供給することを特徴とする音響システム。
2. 前記蓄電装置は、
   前記コンセントから供給された交流電力が入力される入力部と、
   前記入力部から入力された交流電力を直流電力に変換する第１変換部と、
   前記蓄電池に蓄電された直流電力を交流電力に変換する第２変換部と、
   前記第２変換部で変換された交流電力を前記音響装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする請求項１記載の音響システム。
3. 前記第２変換部により変換される交流電力の電圧値と周波数は、前記コンセントから供給される交流電力の電圧値と周波数と同一の範囲内であることを特徴とする請求項２記載の音響システム。
4. 前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されていない場合には、前記コンセントから供給された電力を前記音響装置に供給することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の音響システム。
5. 前記蓄電装置は、前記蓄電池に所定の電力が蓄電されていない場合には、前記音響装置に電力を供給しないことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の音響システム。
6. 前記蓄電池は、正極材料がリン酸鉄リチウムにより構成され、かつ、負極材料がグラファイトにより構成されていることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の音響システム。
7. 前記蓄電装置は、前記第２変換部と前記出力部との間に高周波信号を阻止する高周波阻止部を備えることを特徴とする請求項２から６の何れか一項に記載の音響システム。
8. 前記第１変換部および前記第２変換部は、双方向インバータにより構成されることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の音響システム。
9. コンセントから供給された交流電力が入力される入力部と、
   前記入力部から入力された交流電力を直流電力に変換する第１変換部と、
   前記第１変換部で変換された直流電力を蓄電する蓄電池と、
   前記蓄電池に蓄電された直流電力を交流電力に変換する第２変換部と、
   前記第２変換部で変換された交流電力を音響装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする音響システム用蓄電装置。