JP3155061U - 電力供給装置、電力供給管理システム及び消費電力削減システム - Google Patents

Abstract

【課題】節電目標に沿ったきめ細かい電力供給制御を行うことにより、商用電源の消費電力を効率よく削減可能とする。【解決手段】商用電源３００以外の電源（以下、副電源４００）からの電力により商用電源３００の電力を補って電気機器（照明装置１００）に電力を供給する電力供給装置であって、商用電源３００からの電力と副電源４００からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部２２０と、照明装置１００の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部２１５、消費電力削減目標に基づいて出力調整信号生成部２１５及び電力合成部２２０を制御する制御部２１７とを有する。【選択図】図１

Description

本考案は、商用電源以外の電源（以下、副電源という）からの電力により商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置、電力供給管理システム及び消費電力削減システムに関する。

官公庁、企業、学校及び病院など（これらを事業所と呼ぶことにする。）や家庭においては、地球温暖化防止の一環として、消費電力を削減するために様々な取り組みがなされている。また、最近では、商用電源以外の電気エネルギー発生源となる発電装置として、例えば、太陽光発電装置など自然エネルギーを利用した発電装置が普及してきており、このような発電装置と商用電源とを併用した電源供給システムが開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１に開示されている技術（第１従来技術という。）は、太陽光発電装置と、当該太陽光発電装置で発電された電力を充電する蓄電池（２次電池とする。）を有する照明制御装置である。そして、太陽光発電装置の電圧が２次電池の電圧よりも高く、かつ、２次電池の電圧が上限の設定値以下である場合には、太陽光発電装置の電力によって２次電池を充電し、太陽光発電装置の電圧が設定値以下になり、かつ、２次電池の電圧が下限の設定値以上である場合には照明装置を点灯制御するというものである。

また、特許文献２に開示されている技術（第２従来技術という。）も、太陽光発電装置と、当該太陽光発電装置で発電された電力を充電する２次電池とを有する照明制御装置である。第２従来技術は、昼間は太陽光発電装置で得られた電力で２次電池を充電し、夜間又は暗所においては、２次電池に蓄積された電力で光源を点灯させるものであり、さらに、２次電池の充電量を充電量算出部で算出して、算出結果に応じて点灯させる光源の数を加減するというものである。

特開２００５−５０７６１号公報 特開２００７−８０６９９号公報

上記した第１従来技術及び第２従来技術によれば、商用電源のみに頼った電源供給システムに比べれば、商用電源に対する消費電力の削減が可能となる。なお、この明細書においては、「消費電力」というのは、商用電源に対する消費電力を指すものとし、例えば、「消費電力の削減」は、商用電源の消費電力を削減するということを意味するものであるとする。

消費電力の削減は、二酸化炭素の排出削減につながるとして注目されている。このため、最近では、各事業所などにおいて、消費電力の削減を「消費電力削減目標」として設定し、設定した消費電力削減目標を達成するために、例えば、不必要な照明は消灯したり、照度を低下させたりといった様々な工夫を行っている。この「消費電力削減目標」というのは、例えば、ある事業所において、「年間２０％の消費電力削減」というように、全体の消費電力に対する削減すべき消費電力の比などによって表わされる場合が多い。このような消費電力削減目標を達成するのは、容易なことではなく、多くの事業所では、消費電力削減目標の達成には大変な努力を強いられている。

上記した第１従来技術及び第２従来技術においては、消費電力の削減という点のみについ考えた場合には、一定の効果は得られると考えられる。しかし、消費電力削減目標といったものを設定した場合、単に、消費電力を削減するというだけでは、効率のよい節電は行えない。このため、上記した消費電力削減目標の達成はきわめて困難である。すなわち、副電源（例えば、太陽光発電装置など）を商用電源の補助電源として用いる電源供給システムにおいて、消費電力削減目標を達成するためには、節電対象となる電気機器をどのような使用条件で使用し、かつ、商用電源の電力と副電源からの電力とをどのような比率で使用するかといったシステム全体の動作を副電源の電力量（例えば、太陽光発電装置などの発電装置の場合は発電量、２次電池の場合は充電量）を監視しながらきめ細かく制御する必要がある。

そこで本考案は、消費電力削減目標に沿ったきめ細かい電力供給制御を行うことにより、商用電源の消費電力を効率よく削減可能とする電力供給装置、電力供給管理システム及び消費電力削減システムを提供することを目的とする。

[１]本考案の電力供給装置は、商用電源以外の電源（以下、副電源という。）からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置であって、前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有することを特徴とする。

本考案によれば、消費電力削減目標に沿った電力供給制御を行うことができるため、商用電源の消費電力を効率よく削減することができ、消費電力削減目標の達成を実現可能とすることができる。すなわち、本考案においては、商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する制御を行うとともに、消費電力削減目標に基づいて出力調整信号生成部及び電力合成部を制御し、それによって電気機器の出力を制御するようにしている。このように、本考案の電力供給装置は、電力供給側と電力の被供給側（電気機器側）の双方に対して電力供給制御を行うものであるため、効率のよい節電が可能となり、それによって、消費電力削減目標の達成を実現可能とするこができる。

［２］本考案の電力供給装置においては、前記制御部は、消費電力削減目標に加えて前記副電源に関する情報に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御することが好ましい。
これにより、副電源の電力量（例えば、太陽光発電装置などの発電装置の場合は発電量、２次電池の場合は充電量）に応じて、出力調整信号生成部及び電力合成部を制御することができる。

［３］本考案の電力供給装置においては、前記副電源には、自然エネルギーを利用した発電装置が含まれることが好ましい。
このように、副電源として自然エネルギーを利用した発電装置を用いることにより、発電時における二酸化炭素の排出を抑制することができ、地球温暖化防止に寄与できる。

［４］本考案の電力供給装置においては、前記自然エネルギーを利用した発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、地熱発電装置、水力発電及び波力発電装置の少なくとも１つであることが好ましい。
これらの発電装置はいずれも商用電源の補助電源として用いることができ、しかも、発電時に二酸化炭素を抑制することができ、地球温暖化防止に寄与できる。なお、これらの自然エネルギーを利用した発電装置のうちの２つ以上の発電装置を組み合わせて用いるようにしてもよい。

［５］本考案の電力供給装置においては、前記副電源には、蓄電池が含まれることが好ましい。
このような蓄電池を有することにより、仮に、発電装置の発電量が相対的に小さくなる時間帯となった場合あるいは発電不可の状態であっても、蓄電池に蓄積された電力を使用することができる。

［６］本考案の電力供給装置においては、前記蓄電池に対する充電制御及び放電制御を行う充放電制御部をさらに有し、前記制御部は、前記発電装置の発電状況及び前記蓄電池の充電状況に応じて前記充放電制御部を制御する機能をさらに有することが好ましい。

これにより、発電装置の発電量に余裕がある場合、あるいは電気機器を使用しない場合などにおいては、発電装置からの電力を蓄電池の充電に用いるといった制御が可能となり、発電装置の電力を有効に利用することができる。また、蓄電池の充電状況が十分である場合などにおいては、蓄電池の電力を優先して電気機器の駆動電力として用いることができる。

［７］本考案の電力供給装置においては、前記電力合成部は、前記商用電源からの交流波形を有する電力を整流して全波整流波形を有する電力にして出力する整流部と、前記副電源からの電力を所定の電圧を有する電力に変換して出力する電圧変換部と、前記整流部から出力された電力及び前記電圧変換部から出力された電力のうち高い電圧を有する方を出力する電力選択部とを有することが好ましい。

このような整流部を有することによって、交流の商用電源を直流にすることができ、それにより、副電源が直流である場合、電力選択部による電力選択動作を容易に行うことができる。また、電力選択部を有することにより、商用電源を副電源で効率よく補うことができる。また、電圧変換部を有することにより、副電源によって得られた電力を有効に利用することができる。

［８］本考案の電力供給装置においては、前記消費電力削減目標に基づいて前記電気機器の使用条件に関する情報が設定され、前記電気機器の使用条件に関する情報には、一日のうちの所定の時間帯において前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、曜日に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、天候に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報及び季節に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報のうち少なくとも１つが含まれることが好ましい。

このような情報を電気機器の使用条件に関する情報として設定することにより、設定された電気機器の使用条件に関する情報に基づいたきめ細かい制御が可能となり、それによって、効率のよい節電が可能とる。

［９］本考案の電力供給装置においては、前記副電源に関する情報には、前記副電源が自然エネルギーを利用した発電装置である場合には当該発電装置がどの位の電力を産生しているかに関する情報若しくは季節、時刻、天気を考慮して当該発電装置が今後どの位の電力を産生するかに関する情報及び前記副電源が蓄電池である場合には現在当該蓄電池にどれ位の電力が蓄えられているかに関する情報のうち少なくとも１つが含まれることを特徴とする電力供給装置。

このような情報を副電源に関する情報とすることによって、出力調整信号生成部及び電力合成部を適切に制御することができる。

［１０］本考案の電力供給装置においては、前記消費電力削減目標に関連付けて設定された電気機器の使用条件に関する情報を記憶する記憶部を有することが好ましい。
電力供給装置がこのような記憶部を有することにより、記憶部が記憶している電気機器の使用条件に関する情報に基づいて電力供給装置が単独で電力供給制御を行うことができる。

［１１］本考案の電力供給装置においては、前記消費電力削減目標は、有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置によって設定されることが好ましい。

このように、有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置によって消費電力削減目標の設定を可能とすることにより、遠隔にて種々の消費電力削減目標を容易に設定することができ、また、設定内容の変更や追加も容易に行うことが可能となる。なお、消費電力削減目標だけではなく、消費電力削減目標に関連付けられた電気機器の使用条件に関する情報の設定も情報処理装置によって行うことができる。また、情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピューターを例示することができる。

［１２］本考案の電力供給装置においては、前記電気機器は、照明装置であって、前記電気機器の出力制御は、前記照明装置の照度の制御であることが好ましい。
このように電機機器を照明装置とすることにより、本考案の電力供給装置は、より大きな効果が得られる。すなわち、照明装置は殆どの場所で長時間使用されるものであるため、照明装置に対する消費電力の削減を行うことにより、消費電力の削減効果は大きなものとなり、消費電力削減目標の達成に大きく寄与する。

［１３］本考案の電力供給装置においては、前記電気機器は、パルス幅変調制御によって前記電気機器の出力制御を行うパルス幅変調制御部を有し、前記出力調整信号は、前記パルス幅変調制御部に対しパルス幅を制御させるための信号であることが好ましい。
これによって、電気機器の出力を適切に効率よく制御することができる。

［１４］本考案の電力供給管理システムは、商用電源以外の電源（以下、副電源という。）からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置とを有する電力供給管理システムであって、前記電力供給装置は、前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有し、前記情報処理装置は、消費電力削減目標を設定する機能を有することを特徴とする。

このように、本考案の電力供給管理システムは、上記［１］に示す本考案の電力供給装置に、前記消費電力削減目標に関連付けて設定された電気機器の使用条件に関する情報の設定が可能な情報処理装置を加えた構成としたものである。このような構成とすることにより、上記［１］に示す本考案の電力供給装置が有する効果に加えて、情報処理装置により、遠隔にて種々の使用条件を容易に設定することができ、また、使用条件の変更や追加も容易に行うことができるといった効果が得られる。なお、本考案の電力供給管理システムにおいても、上記［１］に示す本考案の電力供給装置が有する上記［２］〜［１３］の各特徴を有することが好ましい。

［１５］本考案の電力供給管理システムにおいては、前記情報処理装置は、前記消費電力削減目標及び前記電気機器の使用状況を示す情報のうち少なくとも一方の情報をディスプレイに表示させる機能を有することが好ましい。

これにより、消費電力削減目標及び現時点における電気機器の使用状況の少なくとも一方をリアルタイムで監視することができ、使い勝手の良いシステムとすることができる。

［１６］本考案の消費電力削減システムは、電力供給対象となる電気機器と、商用電源以外の電源（以下、副電源という。）と、前記副電源からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置とを有する電力供給管理システムであって、前記電力供給装置は、前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有し、前記情報処理装置は、消費電力削減目標を設定する機能を有することを特徴とする。

本考案の消費電力削減システムによれば、上記［１］に示す本考案の電力供給装置が有する効果と同様の効果を得ることができる。なお、本考案の消費電力削減システムにおいても、前記（１）に示す本考案の電力供給装置が有する前記［２］〜［１３］の各特徴及び前記［１４］に示す電力供給管理システムが有する前記［１５］の特徴を有することが好ましい。

実施形態に係る消費電力削減システム１０の構成を説明する図である。 電力合成部２２０のうちの整流部２２１及び電力選択部２２３の回路構成を概略的に示す図である。 電力選択部２２３の動作を説明する図である。 副電源４００の出力に応じた副電源４００及び商用電源３００の使用率の関係を実験結果に基づいて示す図である。

以下、本考案の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、電力供給対象となる電気機器は、多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源として用いた照明装置であるとする。

図１は、実施形態に係る消費電力削減システム１０の構成を説明する図である。実施形態に係る消費電力削減システム１０は、図１に示すように、電気機器としての照明装置１００と、照明装置１００に対する電力供給の管理及び制御を行う電力供給管理システム２００と、主電源としての商用電源３００と、商用電源３００以外の電源４００（副電源４００という。）を有する。なお、照明装置１００は、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）によって照明装置１００の出力（照度とする。）を制御するＰＷＭ制御部１１０を有する。

副電源４００は、自然エネルギーを利用した発電装置（太陽光発電装置４１０とする）と、太陽光発電装置４１０によって得られた電力のうちの余剰電力を蓄積可能な蓄電池としての２次電池４２０とを有する。

電力供給管理システム２００は、照明装置１００に電力を供給する電力供給装置２１０と、電力供給装置２１０に有線又は無線通信ライン（例えば、ＬＡＮ：Local Area Network）を介して接続され、消費電力削減目標に関連付けられた照明装置１００の使用条件に関する情報の設定及び照明装置の使用状況を監視する機能を有する情報処理装置（パーソナルコンピューターとする。）２３０とを有する。なお、パーソナルコンピューター２３０にはディスプレイ２３１が含まれるものとする。また、上記した「照明装置１００の使用条件に関する情報」は、消費電力削減目標に基づいて設定されるものであり、その具体的な内容については後述する。

電力供給装置２１０は、電力合成部２２０と、太陽光発電装置４１０によって得られた電力量に応じて２次電池４２０に対する充放電制御を行う充放電制御部２１２と、照明装置１００の出力（照度とする。）を所定の比率で低下させるための出力調整信号（ＰＷＭ制御におけるパルス幅制御のための信号）を生成して照明装置１００のＰＷＭ制御部１１０に出力する出力調整信号生成部２１５と、パーソナルコンピューター２３０により消費電力削減目標に関連付けて設定された照明装置１００の使用条件に関する情報などが記憶される記憶部２１６と、太陽光発電装置４１０の発電状況及び２次電池４２０の充電状況に応じて充放電制御部２１２を制御する機能を有するとともに消費電力削減目標及び副電源４００に関する情報（後述する）に基づいて出力調整信号生成部２１５及び電力合成部２２０の少なくとも１つを制御する機能を有する制御部２１７と、タイマー／カレンダー機能部２１８と、運転開始／停止や運転モード（後述する）の設定などが可能な操作ボタンと動作状態を示す各種の表示部とを有する操作部２１９と、パーソナルコンピューター２３０との間で有線又は無線通信を可能とする通信部２１１とを有している。なお、タイマー／カレンダー機能部２１８は、現時点の時間情報、月日を示す情報、曜日を示す情報などを出力可能となっている。

電力合成部２２０は、商用電源からの交流波形を有する電力を整流して全波整流波形を有する電力にして出力する整流部２２１と、副電源（太陽光発電装置４１０又は２次電池４２０）から出力される電圧を所定の電圧を有する電力に変換して出力する電圧変換部２２２と、商用電源からの電力（整流部２２１で全波整流された電力）と副電源（太陽光発電装置４１０又は２次電池４２０）からの電力（電圧変換部２２２で電圧変換された電力）のうちの高い方の電圧を出力する電力選択部２２３とを有する。

また、副電源４００に関する情報には、副電源４００が自然エネルギーを利用した発電装置である場合には当該発電装置がどの位の電力を産生しているかに関する情報若しくは季節、時刻、天気を考慮して当該発電装置が今後どの位の電力を産生するかに関する情報及び副電源４００が蓄電池である場合には現在当該蓄電池にどれ位の電力が蓄えられているかに関する情報のうち少なくとも１つが含まれる。

図２は、電力合成部２２０のうちの整流部２２１及び電力選択部２２３の回路構成を概略的に示す図である。整流部２２１は、図２に示すように、ブリッジを形成する４つのダイオードＤ１〜Ｄ４を有しており、商用電源３００からの電圧を全波整流する回路である。

また、電力選択部２２３は、図２に示すように、ダイオードＤ５を有しており、入力された２つの電圧のうちの高い方の電圧を出力する回路である。電力選択部２２３は、上記したように、整流部２２１で全波整流された商用電源３００の電圧及び電圧変換部２２２により電圧変換（昇圧）された副電源４００の電圧（昇圧後の電圧）のうちの高い方の電圧を出力する。

なお、実施形態に係る消費電力削減システム１０の構成を説明するために用いた図１は、ブロック図であるため、各構成要素間は一本の信号線で接続されているが、図２は、回路構成を示す図であるため、各構成要素間は複数本（２本）の信号線が示されている。

図３は、電力選択部２２３の動作を説明する図である。図３（ａ）は商用電源３００から出力される電圧（実効値１００ボルト）を整流部２２１によって全波整流した電圧を示す図であり、その最大値は約１４１ボルトである。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は電圧変換部２２２から出力される副電源４００（太陽光発電装置４１０とする。）の昇圧後の電圧を示すもので、図３（ｂ）は太陽光発電装置４１０の昇圧後の電圧が１００ボルトの場合であり、図３（ｃ）は太陽光発電装置４１０の昇圧後の電圧が１５０ボルトの場合である。

太陽光発電装置４１０の昇圧後の電圧が１００ボルト（図３（ｂ）参照）の場合には、電力選択部２２３からは図３（ｄ）の太線で示すような電圧が出力されて照明装置１００に与えられる。この場合の太陽光発電装置４１０の使用率は約５０％である。また、太陽光発電装置４１０の昇圧後の電圧が１５０ボルトである場合には、電力選択部２２３からは図３（ｅ）の太線で示すような電圧（１５０ボルト）が出力されて照明装置１００に与えられる。この場合の太陽光発電装置４１０の使用率は１００％となる。なお、副電源４００の出力（昇圧後の電圧）に応じた副電源４００及び商用電源３００の使用率の関係については図４により後述する。

ところで、図１における制御部２１７は、記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件に関する情報を用いて充放電制御部２１２、電圧変換部２２２及び出力調整信号生成部２１５の少なくとも１つの制御するものである。このとき、照明装置１００の使用条件に関する情報の内容によっては、タイマー／カレンダー機能部２１８の情報（時間情報及びカレンダー情報など）を取得して、取得した情報に基づいて充放電制御部２１２、電圧変換部２２２及び出力調整信号生成部２１５の少なくとも１つを制御する。なお、制御部２１７が行う充放電制御部２１２、電圧変換部２２２及び出力調整信号生成部２１５などに対する制御については後述する。

また、操作部２１９において設定可能な運転モードの例としては、例えば、太陽光発電装置４１０からの電力又は２次電池４２０からの電力に応じて商用電源３００の電力を補うだけの電力供給制御を行う単純な消費電力削減モード（第１の省エネ運転モードという。）、記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件に関する情報を用いて消費電力削減目標に沿った電力供給制御を行う消費電力削減モード（第２の省エネ運転モードという。）、消費電力削減について考慮しない運転モードなどの各種の運転モードを例示することができる。なお、この実施形態においては、「第２の省エネ運転モード」に設定された場合について説明する。

また、操作部２１９において設けられる各種の表示部としては、例えば、商用電源３００、副電源４００（太陽光発電装置４１０及び２次電池４２０）のうちのどの電源が稼働しているかを示すランプ、照明装置１００が点灯状態にあるか否かを示すランプ、商用電源３００の電力と副電源４００（太陽光発電装置４１０及び２次電池４２０）の電力の使用比率（後述する）を示すレベルメータ、異常の発生を報知するランプなどが存在する。なお、これらの表示は、パーソナルコンピューター２３０のディスプレイ２３１上で行うことも可能である。

また、運転開始／停止、運転モードの設定などもパーソナルコンピューター２３０のディスプレイ２３１上で行うことが可能である。この場合、運転開始／停止、運転モードの設定などを示すボタンをディスプレイ２３１に表示させて、それを、マウスでクリックすることによって運転開始／停止、運転モードの設定が可能となる。

パーソナルコンピューター２３０は、前述したように、「照明装置１００の使用条件に関する情報」を設定する機能及び「照明装置１００の使用状況」を監視する機能を有するものである。「照明装置１００の使用条件に関する情報」としては、一日のうちの所定の時間帯において前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、曜日に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、天候に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報及び季節に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報のうち少なくとも１つが含まれる。

このような照明装置１００の使用条件に関する情報の設定は、事業所ごとに適宜設定可能である。例えば、役所などの受け付け窓口や学校などは、夜間の使用は少ないので、夜間は照明装置１００に供給する電力をより多く削減するような設定とし、また、店舗やオフィスなどにおいては、昼間は照明装置に供給する電力をできる限り削減する設定とし、日没後には照明装置に供給する電力を大きくするような設定とするというものである。

パーソナルコンピューター２３０によってこのような設定を行うと、設定された情報（照明装置１００の使用条件に関する情報）は、パーソナルコンピューター２３０のディスプレイ２３１に表示される。

ディスプレイ２３１には、照明装置１００の使用条件に関する情報の他に、照明装置１００の現時点における照度の状況などの使用状況を表示させることができ、また、太陽光発電装置４１０の発電状況、２次電池４２０の充放電状況などを表示させることができる。これにより、ユーザは、ディスプレイ２３１の表示内容を見ることにより、現在、システムがどのような状態で動作しているかを的確に監視することができる。

また、パーソナルコンピューター２３０によって設定された照明装置１００の使用条件に関する情報は、通信部２２０を介して制御部２１７に与えられたのちに、制御部２１７によって記憶部２１６に記憶される。

このように、消費電力削減目標に関連付けて設定された照明装置１００の使用条件に関する情報が記憶部２１６に記憶されることにより、パーソナルコンピューター２３０が稼働していない状態又はパーソナルコンピューター２３０が取り外された状態であっても、制御部２１７は、記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件に関する情報に基づいて、充放電制御部２１２、電圧変換部２２２及び出力調整信号生成部２１５の少なくとも１つを制御することができる。

次に制御部２１７の具体的な制御動作について説明する。制御部２１７は、前述したように、充放電制御部２１２、電圧変換部２２２及び出力調整信号生成部２１５などに対する制御を行うものであるが、まずは、充放電制御部２１２に対する制御について説明する。

例えば、曇天時など太陽光発電装置４１０の発電量が少ない場合には、太陽光発電装置４１０で得られた電力を照明装置１００の駆動用としては用いずに、２次電池４２０への充電用として用いるといった制御を行う。また、日中などにおいて、照明装置１００の照度を小さく抑えても差し支えないような場合又は照明装置を非点灯状態とする場合は、太陽光発電装置によって得られた電力を２次電池４２０の充電に使用するといった制御も行う。

また、制御部２１７は、太陽光発電装置４１０の発電が期待できない夜間などにおいては、２次電池４２０の充電状況を監視して２次電池４２０の充電量に応じた制御も行う。例えば、夜間などのように、照明装置１００を高い照度で点灯させる必要がある場合においては、２次電池４２０の充電量が十分であるか否かを判断し、充電量が十分であれば、２次電池４２０の電圧を高い昇圧率で昇圧するといった制御を行う。これにより、太陽光発電装置４１０の発電が期待できない夜間などにおいても、商用電源３００の使用率を低くした状態で照明装置１００を高い照度で点灯させることができる。

次に制御部２１７が行う電圧変換部２２２に対する制御について説明する。制御部２１７は、太陽光発電装置４１０から出力される電圧又は２次電池４２０から出力される電圧を昇圧させる際の昇圧率を制御する機能を有している。

例えば、太陽光発電装置４１０から出力される電圧について考えると、制御部２１７は、太陽光発電装置４１０の発電量及び記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件に関する情報を用い、また、照明装置１００の使用条件に関する情報の内容によっては、タイマー／カレンダー機能部２１８から出力される情報を取得して、太陽光発電装置４１０からの電力がどのような使用率となるのが最適であるかを判断して、電圧変換部２２２の昇圧率を制御する。

具体的には、快晴時などのように太陽光発電装置４１０の発電量が十分に大きい場合には、昇圧後の電圧を例えば１５０ボルト程度となるように電圧変換部２２２を制御する。また、太陽光発電装置４１０の発電量が中程度である場合には、昇圧後の電圧が例えば１００ボルト程度となるように電圧変換部２２２を制御する。

図４は、副電源４００の出力に応じた副電源４００及び商用電源３００の使用率の関係を実験結果に基づいて示す図である。図４においては、副電源４００としては太陽光発電装置４１０を例にとっている。なお、以下では、電圧変換部２２２による昇圧後の電圧を、「太陽光発電装置４１０の電圧」として表記する。例えば、「太陽光発電装置４１０の電圧が１５０ボルト」というのは、電圧変換部２２２による昇圧後の電圧である。

図４に示すように、実験によれば、太陽光発電装置４１０の電圧が６０ボルトでは商用電源３００を補うことはできず、商用電源の３００の使用率が１００％であった。そして、太陽光発電装置の電圧が１００ボルトに達すると太陽光発電装置４１０の使用率は約５０％となり、商用電源３００の約５０％を補うことができた。また、太陽光発電装置４１０の電圧が１５０ボルトにまで達すると太陽光発電装置４１０の使用率は１００％となり、太陽光発電装置４１０のみで照明装置１００を駆動させることが可能となった。

なお、図４では示されていないが、商用電源３００を補うことができる太陽光発電装置４１０の下限の電圧は約６５ボルトであった。したがって、太陽光発電装置４１０の電圧が６５ボルト以上であれば、太陽光発電装置４１０によって得られた電圧に応じた比率で商用電源３００を補うことができる。

このように、制御部２１７は、太陽光発電装置４１０の発電量、２次電池４２０の充電量及び記憶部２１６に記憶されている照明装置の使用条件に関する情報を用いて電圧変換部２２２及び充放電制御部２１２を制御する。制御部２１７がこのような制御を行うことにより、商用電源３００と副電源４００（太陽光発電装置４１０又は２次電池４２０）とを最適な使用率に設定することができる。

また、制御部２１７は、記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件に関する情報を用いて出力調整信号生成部２１５を制御する機能を有している。なお、制御部２１７は、出力調整信号生成部２１５を制御する際、タイマー／カレンダー機能部２１８の情報（時間情報及び／又はカレンダ―情報）を取得して、取得した情報に応じた制御を行う。そして、出力調整信号生成部２１５は、制御部２１７の制御によって出力調整信号を生成し、生成した出力調整信号を照明装置の１００のＰＷＭ制御部１１０に出力する。これにより、出力調整信号が照明装置１００のＰＷＭ制御部１１０に与えられ、照明装置１００のＰＷＭ制御部１１０ではＰＷＭ制御によって照度を制御する。

例えば、照明装置１００の使用条件に関する情報が、「月曜日から金曜日の１０：００〜１３：００までの間は、照度を２０％低下させる」といった情報であるとすれば、制御部２１７は、月曜日から金曜日の１０：００〜１３：００までの間においては、出力調整信号生成部２１５に対し、照度を２０％低下させるような出力調整信号の生成指示を与える。これにより、出力調整信号生成部２１５は、制御部２１７の指示に基づいた出力調整信号を生成し、生成した出力調整信号を照明装置１００のＰＷＭ制御部１１０に出力する。

一方、照明装置１００のＰＷＭ制御部１１０は、出力調整信号生成部２１５からの出力調整信号に基づいたＰＷＭ制御を行う。これにより、照明装置１００の照度は、月曜日から金曜日の１０：００〜１３：００までの間においては、２０％に低減した状態となる。なお、上記した照明装置１００の使用条件に関する情報は一例であって、季節的な情報を加えることも可能である。

以上説明したように、実施形態に係る消費電力削減システム１０は、運転モードが「第２の省エネ運転モード」に設定されることにより、制御部２１７は、記憶部２１６に記憶されている照明装置１００の使用条件を示す情報を用いて電圧変換部２２２、充放電制御部２１２及び出力調整信号生成部２１５の少なくとも１つを制御する。このとき、照明装置１００の使用条件に関する情報の内容によっては、タイマー／カレンダー機能部２１８の情報を取得して、取得した情報に基づいた制御を行う。

すなわち、「第２の省エネ運転モード」においては、制御部２１７は、現時点の太陽光発電装置４１０の発電量及び２次電池４２０の充電量などを示す情報、現時点が一日のうちのどの時間帯であるかを示す情報、月日を示す情報、何曜日であるかなどを示す情報などに基づいて、電圧変換部２２２、及び充放電制御部２１２を制御するとともに、出力調整信号生成部２１５を制御する。

例えば、真夏の快晴時の昼間において、太陽光発電装置４１０の発電量が十分であれば、太陽光発電装置４１０の電力を有効に利用する制御を行う。具体的には、太陽光発電装置４１０で得られた電力を最大限昇圧して使用率１００％で照明装置１００を駆動させ、さらに、余剰電力があれば２次電池４２０に充電させるといった制御を例示することができる。

また、夜間であれば、２次電池４２０の充電量を確認して充電量が十分であれば、２次電池４２０の電力を有効に利用するといった制御を行う。また、太陽光発電装置４１０の発電量が十分でなく、２次電池４２０の充電量も十分でない場合などにおいては、照明装置１００の照度を差し障りのない範囲で下げるような出力調整信号を生成するように出力調整信号生成部２１５を制御するといった制御も可能である。

このように、実施形態に係る消費電力削減システム１０においては、電力供給装側（電力供給装置１００側）及び電力の被供給側（照明装置１００側）の双方に対して制御を行うようにしている。なお、電力供給装側に対する制御というのは、充放電制御部２１２及び電力合成部２２０などを制御することを意味し、電力の被供給側に対する制御というのは、出力調整信号（ＰＷＭ制御におけるパルス幅を制御するための信号）を生成して、生成した出力調整信号を照明装置１００に出力し、それによって照明装置１００の照度を制御することを意味している。このように、電力供給装側及び電力の被供給側の双方に対して制御を行うものであるため、効率のよい節電が可能となり、それによって、消費電力削減目標の達成も実現可能となる。

なお、本考案は上記の実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。例えば、下記（１）〜（３）に示すような変形実施も可能である。

（１）上記実施形態では、電力の被供給側となる電気機器が照明装置である場合について説明したが、照明装置に限られるものではなく、例えば、エアーコンディショナーなどであってもよい。

（２）上記実施形態では、発電装置としては、自然エネルギーを利用した太陽光発電装置４１０を例にとって説明したが、太陽光発電装置４１０に限られるものではなく、他の自然エネルギーを利用した発電装置（例えば、風力発電装置、地熱発電装置、水力発電、波力発電装置など）であってもよい。また、自然エネルギーを利用した発電装置に限られるものではなく、例えば、燃料電池などの発電装置を用いることもできる。ただし、発電時において、二酸化炭素の排出量の少ない発電装置であることが好ましい。

（３）上記実施形態では、省エネ運転モードとしては、「第２の省エネ運転モード」について説明したが、省エネ運転モードの種類はこれに限られるものではなく、例えば、前述したように、太陽光発電装置４１０又は２次電池４２０からの電力に応じて商用電源３００の電力を補うだけの単純な「第１の省エネ運転モード」とすることも可能であり、また、これら以外の種々の省エネ運転モードの設定も可能である。

１０・・・消費電力削減システム、１００・・・照明装置、１１０・・・ＰＷＭ制御部、２００・・・電力供給管理システム、２１０・・・電力供給装置、２１１・・・通信部、２１２・・・充放電制御部、２１５・・・出力調整信号生成部、２１６・・・記憶部、２１７・・・制御部、２１８・・・タイマー／カレンダー機能部、２１９・・・操作部、２２０・・・電力合成部、２２１・・・整流部、２２２・・・電圧変換部、２２３・・・電力選択部、２３０・・・情報処理装置（パーソナルコンピュータ）、３００・・・商用電源、４００・・・副電源、４１０・・・発電装置（太陽光発電装置）、４２０・・・蓄電池（２次電池）

Claims (16)

1. 商用電源以外の電源（以下、副電源という。）からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置であって、
   前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、
   前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、
   消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有することを特徴とする電力供給装置。
2. 請求項１に記載の電力供給装置において、
   前記制御部は、消費電力削減目標に加えて前記副電源に関する情報に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御することを特徴とする電力供給装置。
3. 請求項１〜３のいずれかに記載の電力供給装置において、
   前記副電源には、自然エネルギーを利用した発電装置が含まれることを特徴とする電力供給装置。
4. 請求項３に記載の電力供給装置において、
   前記自然エネルギーを利用した発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、地熱発電装置、水力発電及び波力発電装置の少なくとも１つであることを特徴とする電力供給装置。
5. 請求項３又は４に記載の電力供給装置において、
   前記副電源には、蓄電池が含まれることを特徴とする電力供給装置。
6. 請求項５に記載の電力供給装置において、
   前記蓄電池に対する充電制御及び放電制御を行う充放電制御部をさらに有し、
   前記制御部は、前記発電装置の発電状況及び前記蓄電池の充電状況に応じて前記充放電制御部を制御する機能をさらに有することを特徴とする電力供給装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電力供給装置において、
   前記電力合成部は、
   前記商用電源からの交流波形を有する電力を整流して全波整流波形を有する電力にして出力する整流部と、
   前記副電源からの電力を所定の電圧を有する電力に変換して出力する電圧変換部と、
   前記整流部から出力された電力及び前記電圧変換部から出力された電力のうち高い電圧を有する方を出力する電力選択部とを有することを特徴とする電力供給装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の電力供給装置において、
   前記消費電力削減目標に基づいて前記電気機器の使用条件に関する情報が設定され、前記電気機器の使用条件に関する情報には、一日のうちの所定の時間帯において前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、曜日に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報、天候に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報及び季節に応じて前記電気機器をどのような使用状況とするかを示す情報のうち少なくとも１つが含まれることを特徴とする電力供給装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の電力供給装置において、
   前記副電源に関する情報には、前記副電源が自然エネルギーを利用した発電装置である場合には当該発電装置がどの位の電力を産生しているかに関する情報若しくは季節、時刻、天気を考慮して当該発電装置が今後どの位の電力を産生するかに関する情報及び前記副電源が蓄電池である場合には現在当該蓄電池にどれ位の電力が蓄えられているかに関する情報のうち少なくとも１つが含まれることを特徴とする電力供給装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の電力供給装置において、
    前記消費電力削減目標に関連付けて設定された電気機器の使用条件に関する情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする電力供給装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の電力供給装置において、
    前記消費電力削減目標は、有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置によって設定されることを特徴とする電力供給装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の電力供給装置において、
    前記電気機器は、照明装置であって、
    前記電気機器の出力制御は、前記照明装置の照度の制御であることを特徴とする電力供給装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の電力供給装置において、
    前記電気機器は、パルス幅変調制御によって前記電気機器の出力制御を行うパルス幅変調制御部を有し、
    前記出力調整信号は、前記パルス幅変調制御部に対しパルス幅を制御させるための信号であることを特徴とする電力供給装置。
14. 商用電源以外の電源（以下、副電源という。）からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置とを有する電力供給管理システムであって、
    前記電力供給装置は、
    前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、
    前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、
    消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有し、
    前記情報処理装置は、
    消費電力削減目標を設定する機能を有することを特徴とする電力供給管理システム。
15. 請求項１４に記載の電力供給管理システムにおいて、
    前記情報処理装置は、前記消費電力削減目標及び前記電気機器の使用状況を示す情報のうち少なくとも一方の情報をディスプレイに表示させる機能を有することを特徴とする電力供給管理システム。
16. 電力供給対象となる電気機器と、商用電源以外の電源（以下、副電源という。）と、前記副電源からの電力により前記商用電源の電力を補って電気機器に電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に有線又は無線通信ラインを介して接続された情報処理装置とを有する電力供給管理システムであって、
    前記電力供給装置は、
    前記商用電源からの電力と前記副電源からの電力とを所定の比率で合成して出力する電力合成部と、
    前記電気機器の出力を所定の比率で低下させるための出力調整信号を生成して出力する出力調整信号生成部と、
    消費電力削減目標に基づいて前記出力調整信号生成部及び前記電力合成部を制御する制御部とを有し、
    前記情報処理装置は、
    消費電力削減目標を設定する機能を有することを特徴とする電力供給管理システム。

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