JP5590592B2

JP5590592B2 - 直流電気管理システム並びに遠赤外線レーザ給湯システム

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Publication number: JP5590592B2
Application number: JP2009091852A
Authority: JP
Inventors: 白川利久
Original assignee: 白川利久
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2029-04-06
Also published as: JP2010246257A

Description

太陽光発電による直流の管理と電気給湯に関する。

図１は現行の太陽発電システム（非特許文献１）の概観模式図例である。太陽光電池（１０１）からの実線矢印で示した直流を接続箱（１０２）に集中させてから交流変換器（１０３）で電灯線電圧よりも若干高い電圧の点線矢印で示した交流に変換し、太陽光電池（１０１）からの交流総発電量は交流分電盤（１０４）を通って交流電源家庭内電気機器（１０６）に内蔵もしくは前置されているコンバータ（１０５）で直流に変換してから交流電源家庭内電気機器（１０６）本体で消費される。近年の直流駆動の半導体を多用している交流電源家庭内電気機器（１０６）はコンバータ（１０５）を必要とする。例えば、パソコンではコンバータ（１０５）を介して直流を得て、インタネット情報交換やインタネットテレビ視聴や諸計算をする。現在の商用電気は交流で運ばれてきているため、電気製品は交流電源で動いているように見えるが、実際は交流電源をまず直流にしてから作動するようにしているものが多い。
消費しきれずに余剰となった分は、電灯線に向かって電流が流れるときのみ回転する計量検査合格済の逆転防止逆潮流積算電力計（５６）を通過した後、住宅内に向かって電流が流れるときには回転しない計量検査合格済の逆転防止需要量積算電力計（５７）を通って逆潮流として電力会社に電力を供給する。電灯線から交流電源家庭内電気機器（１０６）に流れた電力は逆転防止需要量積算電力計（５７）で計測され今まで通りの販売価格で家庭に売られる。逆潮流して電灯線に流れた電力は逆転防止需要量積算電力計（５７）では計測されない。
逆潮流として家庭から電灯線に流れた電力は逆転防止逆潮流積算電力計（５６）で計測され、電力販売社はこの逆潮流した電力を販売価格の2倍程度で購入する。
太陽光電池（１０１）から交流分電盤（１０４）を介して交流電源家庭内電気機器（１０６）に消費された電力は無料である。
交流電源家庭内電気機器（１０６）に消費された電力が無料になっただけでは太陽光電池（１０１）、接続箱（１０２）、交流変換器（１０３）、交流分電盤（１０４）、逆転防止装置付積算電力計等の設置費用を償却できない。逆潮流した電力を販売価格の2倍程度で購入してもらっても不足である。そこで、現行の太陽発電システム設置の際は国から補助金が付けられている。
給湯は家庭内消費エネルギーの中で比較的高い割合を占める。温水は電気給湯器（２０４）から給湯管（２０５）を通って水平蛇口首管（２０２）から水道蛇口（２０１）に到る。水道の開閉栓（２０３）が閉じていて送水されないと、水平蛇口首管（２０２）部には水が抜けていて空気が溜まっている。開閉栓（２０３）を開いて水道蛇口（２０１）に温湯が出るまでには長い道程を通るため若干時間がかかる上、初めに冷水が出てくる。
図2は、商用交流電源を動力に利用している工場等における負荷概観図である。モータを制御駆動するには、商用電源である交流をインバータ装置に内蔵するコンバータ部で直流にコンバートし、続いて当該直流をインバータ装置に内蔵するインバータ部のトランジスタ等により比較的自由に幅広い高周波交流に変換し、変圧器で幅広く交流電圧変換してモータ駆動を比較的自由に調節する。なお、コンバータ部とインバータ部をまとめたものを一般にインバータ装置と呼んでいる。インバータ装置は、駆動対象となる誘導電動機を選ばずに安定に回転を制御する一種の電源装置である。インバータ装置はエアコン等のモータ使用家電製品は元より高級蛍光灯にも内蔵されている。
：オーム社、1991年、省電力と自動化編集部編「インバータ技術活用マニュアル」

地球温暖化の元凶とされている炭酸ガス発生を徹底的に抑制したい。地球環境問題解決の１つに、炭酸ガスを放出する化石燃料燃焼による交流発電に代わって個人家庭の屋根に太陽光発電装置を設置して太陽光エネルギーを直流電気に変換し、更に交流を電源とする仕様になっている大方の家電製品が使えるように太陽光発電装置からの直流を交流に変換してから当該家庭の交流仕様の家電製品で消費する。余剰交流電力は商用交流電源に戻す。商用交流電源を使うことを前提としている大方の交流電源仕様の家電製品（例えば、エアコンではインバータ装置で交流電源を直流に変換してから再度適切な交流に変換してモータ速度を自由に調節している）では交流電源から直流への変換に電力損失が出る。
このように、直流を交流に変換するには交流変換器（１０３）等の付属設備費が必要であり、更に余剰交流電力を商用交流電源に戻すにも逆転防止逆潮流積算電力計（５６）等の付属設備費が必要であるから電気代は非常に高いものになる。
従来の太陽光エネルギー利用は、国からの補助金や電力会社経由で一般家庭に広く薄く課した高額買電規制によってしか成り立たない。消費者にとって、太陽光による電気と化石燃料燃焼による電気との区別はつかないから、電気料金の大きな違いは納得しにくい。無理なことが長続きするとは思えない。
そうは言っても、地球環境問題解決のために炭酸ガスを発生する化石燃料使用を抑制したい。更に、日本経済にとって重要である化石燃料（石油や天然ガス）が輸入できなくなると国の根幹技術崩壊危機が発生しかねない。そこで、太陽光エネルギー利用の仕方にもう一工夫を凝らす必要がある。すなわち、個人家庭の屋根に太陽光発電装置を設置して交流に変換するやり方に問題がないか。
一方、電気の利用の仕方に問題はないか。例えば、家庭内消費エネルギーの中で比較的高い割合を占める給湯に問題がないか。開閉栓（２０３）を開いて水道蛇口（２０１）に温湯が出るまでには若干時間がかかる。実際に温水が出るまでの電気給湯器（２０４）での電気は無駄なように思える。風呂や炊事場での給湯において、蛇口を開いても温湯はすぐには出ずに最初は冷水である。一寸した手洗いでも、蛇口を開けばガス燃焼はすれども温湯が出ないうちに終了してしまう。使用が終わっても給湯管（２０５）の中には暖水が残っているがそれは自然に冷却されるからその分のエネルギー消費は無駄になってしまう。電気給湯器（２０４）から給湯管（２０５）を通って水道蛇口（２０１）に到るまでに漏洩するエネルギーも馬鹿にならないばかりでなく、地球温暖化に寄与してしまう。
炭酸ガス放出の削減に寄与する家庭内電気機器として蓄電池駆動自動車（１００）が重要になってくる。したがって、炭酸ガス放出の削減に寄与する家庭内電気機器としての特徴を持った蓄電池駆動自動車（１００）重要である。

太陽光エネルギーから太陽光電池等で発生する直流電気を交流に変換することなく、家庭内の家電製品を直流電源仕様にして、直流をそのまま使用する。
土地代が安く広い地域の住宅屋根に太陽光電池を設置するのは馬鹿げているし、土地代の高い地域の住宅は密集しているから住宅屋根に太陽光電池を設置しても日陰ができて効果がない。したがって、太陽光発電設備を各個人の家庭に設置するのではなく、閉じた地域である未利用工業団地等の広い空き地に太陽光発電設備を設置した閉域太陽光発電所（２）から、当該閉域太陽光発電所（２）周辺の各家庭は直流電気を買電する。
また、逆転防止逆潮流積算電力計（５６）等設備を余分に敷設してまで電力会社に高額売電しない。夜間等の直流電気は、電力会社からの交流電気を直流に変換して貰いその直流電気を買う。太陽光発電を主にして不足分を電力会社系統線からの交流で補う。
閉域太陽光発電所（２）で発電した直流を閉地域の周辺家庭等の直流電源使用所（２０）または蓄電池駆動自動車（１００）に閉域直流電線（３）で供給する。
閉域直流電線（３）に敷設した低電圧蓄電池（６）で電力需給を自動的に緩和する。閉域直流電線（３）に敷設した電圧計（１１）から送られた電圧を閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に読み込み計測監視する。閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムで閉地域の電力供給を管理する。
当該コンピュータが直流供給電力不足を判断した場合は閉域太陽光発電所（２）に敷設せる太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を減らし太陽光発電量を増やした後、既存交流系統電線（１）から交流を買電受電し計量済電力計付交直変換器（５）により直流の供給量を増加させ閉域直流電線（３）への給電を増加する。
当該コンピュータが直流供給電力過剰を判断した場合は既存交流系統電線（１）からの交流買電受電を減らし計量済電力計付交直変換器（５）により直流の供給量を減らした後、太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を更に強め閉域太陽光発電所（２）の発電電力量を減少させ閉域直流電線（３）への給電を減少させる。
当該コンピュータが緊急直流供給電力不足を判断した場合はPHS携帯制御計量済直流双方向電力計（３１）を介して蓄電池駆動自動車（１００）から逆潮流受電する。
上記のような閉地域の電力供給を管理する閉地域太陽光発電管理システムで太陽光を有効に利用し電力料金を安くする。
なお、畑所有者が賃料を受けて電力会社に送電線鉄塔を建てさせているように、各家庭の1部庭等を当該閉域太陽光発電所（２）に賃貸して太陽光発電を許可することもできる。
太陽光発電に不向きな北側斜面や谷間や多雨地域では風車回転で発生させた乱雑な交流を直流に変換し蓄電池を介して安定化させてから閉域直流電線（３）に送電する。太陽光発電は長期寒波や長期雨天に弱点があるから、弱点埋め合わせのために風力発電を補助電源と位置づけ閉域太陽光発電所（２）の1部に設置しておくのは有効であろう。
太陽光発電、風力発電、自走式蓄電池とも言える蓄電池駆動自動車（１００）、既存交流系統電線（１）から交流の買電受電のベストミックスが現実的であろう。
炭酸ガス抑制は発電側だけではなく電力消費側の節電でも寄与する。電力消費の大きい給湯システムを以下のように改良した節電は炭酸ガス抑制に寄与する。
水道の開閉栓（２０３）と調温レバー（２０６）機能を一体化した調温兼開閉栓（２０７）の調温操作と同時に微弱信号線（３０３）からの信号で遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させる。発生した遠赤外線レーザを光ケーブル（３０２）で上向蛇口首管（２０８）部に敷設したレーザ照射口（３０１）に導く。遠赤外線レーザを上向蛇口首管（２０８）部の水に照射することにより当該水の昇温を開始する。調温兼開閉栓（２０７）の調温操作から若干の時間遅れをもって調温兼開閉栓（２０７）の送水操作によって送水と遠赤外線レーザ発生装置（３００）連続作動を開始する。調温兼開閉栓（２０７）閉と同時に微弱信号線（３０３）からの信号で遠赤外線レーザ発生装置（３００）を停止させる。これが本発明の遠赤外線レーザ給湯システムである。遠赤外線は水に吸収され易いため水温上昇に適している。
遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させて発生した遠赤外線レーザを光ケーブル（３０２）で浴室浴槽内に導き浴槽内の湯を追い炊きする遠赤外線レーザ追い炊きシステムである。水道量を増やさずに浴槽水温度を上昇させることができるため、水資源の節約と節電にもなる。浴槽水温度を上昇させるために高温湯を注ぎ足す方式では、上面まで湯が張られている浴槽内の低温の湯を捨てることになる。無駄がでてしまう。
本発明では、温水量は上向蛇口首管（２０８）部にある必要最小限の水量であるため省エネルギーになる。更に、直流電気を赤外線レーザに変換してから蛇口に送るため使用者の感電を防ぐことができる。
遠赤外線レーザ発生装置（３００）は屋外に設置してもよい。
上記本発明の遠赤外線レーザ給湯システムや遠赤外線レーザ追い炊きシステムは、交流電灯線を電源としてもインバータ装置により有効に作動する。
閉域太陽光発電所（２）として、近隣各家庭の庭や屋根に設置した太陽光発電設備のみとすることもできる。なお、各個人住宅でも太陽光電池設置と、蓄電池駆動自動車（１００）（自走式蓄電池とも言える）と、商用交流から直流への変換器設置とで直流利用家庭になる。
すなわち、太陽光電池（１０１）からの直流を接続箱（１０２）に集中させ電圧を高めて車用取替蓄電池（４０２）を通した直流と、逆転防止需要量積算電力計（５７）または現行需要量積算電力計（現在通常家庭に設置されている交流電源の電力計）経由で住宅内に引き込んだ商用交流を交直変換器（４０１）で車用取替蓄電池（４０２）定格電圧よりも低い電圧の直流に変換した直流とを住宅内の直流分電盤（１１２）に集め、直流分電盤（１１２）から伸びて住宅内主要箇所に引き回された直流電線（１１３）から直流抵抗器（１２２）で適切な電流と電圧に調節し直流電源家庭内電気機器（１２１）を作動させた直流太陽発電システムとする。
蓄電池駆動自動車（１００）は、３個の車用取替蓄電池（４０２）を駆動源とし、３バッチ交換で車用取替蓄電池（４０２）を交換し、充電用として予備に車用取替蓄電池（４０２）を持つようにした３バッチ交換の蓄電池駆動自動車（１００）がよい。

太陽光発電で発生した直流を敢えて交流に変換することなく直流のまま消費することを前提とした本発明の閉域太陽光発電管理システムや遠赤外線レーザ追い炊きシステムは、従来のような太陽光発電直流を交流に変換しその交流を直流に変換して電気を消費するといった二重変換ロスがないから、電気使用効率向上と電気設備簡素化による設備費削減が可能となった。
高額な逆潮流電力を買い取ってもらう必要がないから、逆転防止逆潮流積算電力計（５６）は不要となり設置費用が軽減される。
国にとってはエネルギー資源に対する安全性が高まり、電力会社にとっては高額な逆潮流電力を買い取る必要がなくなるから、閉域太陽光発電管理システム設置費用補助は両者で負担してもらえるだろう。
地方自治体や国の負担になっている未利用工業団地は至る所に在る。利用してやるのだからその1部を補助金としてもらうのには不都合はない。
閉域太陽光発電管理システム敷設により雇用や住人や法人が増えるであろうから直接的にも間接的にも税収が得られるであろう。
特に、閉域太陽光発電管理システムは、自己完結機能維持が要求される自衛隊にとって、うってつけである。国民を守ることを主たる目的とする自衛隊は地球温暖化に無関心ではいられないだろうし、石油値段の上昇や石油量の不足があったからと言って訓練や自衛行動を限定する訳にはいかない。射撃練習場着弾地から手前の空間や広い駐屯地には太陽光発電装置敷設に最適である。電気軍用車（海に囲まれた日本では制空権がなくなれば本土決戦の可能性は少ないから重くて燃料消費が大きい重戦車は含まない。電気自走砲・ロケット砲は含む）や通信装置などの自己消費エネルギーの多くを賄える。天候不順を心配するなら蓄電池の強化や可般小型原子炉を所持すればよい。交流と違って直流は蓄電池やキャパシタに蓄積することができる。
本発明の遠赤外線レーザ給湯システムは省エネ効果が大きいから、太陽光発電設備容量を小さくすることができるため費用が少なくてすむ。更に、感電事故を軽減することができる。
電気での給湯が容易になるから、炭酸ガスや炭素の発生は避けられない天然ガスや水素過多燃料使用による通常消費が減るであろうから温暖化ガスを削減する効果がある。

太陽光発電で発生する直流を交流に変換することなく直流のまま使用することにより電気使用効率を高められた。

図３は本発明の閉域太陽光発電管理システムの概観図である。日本には、未使用工業団地用地や減反休耕田といった広大な未使用空地がある。この未使用空地周辺を閉じた空間である閉地域と考える。この閉地域に太陽光電池を設置し直流発電をさせ閉域太陽光発電所（２）とし、この閉地域限定で張り巡らした閉域直流電線（３）に端子（７）から直流を給電する。
閉地域の住宅や工場といった直流電源使用所（２０）は、PHS携帯端末を内蔵したPHS携帯内蔵計量済直流電力計（２１）を介して直流を買い取り、使用電力量はPHS携帯端末から閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に送信される。当該コンピュータは、月末に各人の銀行口座から電気代を引き落とす。
電気自動車やハイブリッド車といった蓄電池駆動自動車（１００）は、PHS携帯端末を内蔵したPHS携帯制御計量済双方向直流電力計（３１）を介してその都度直流をプリペイドカードやスイカカードで取引する。蓄電池駆動自動車（１００）から閉域直流電線（３）に逆潮流した場合はPHS携帯制御計量済双方向直流電力計（３１）に差し込んだプリペイドカードの残金を増やすようにする。
閉域直流電線（３）には、閉域直流電線（３）に流れる電圧よりも低い電圧に設定した低電圧蓄電池（６）を敷設し電力需給を自動的に緩和する。閉域直流電線（３）に流れる電圧が下がれば低電圧蓄電池（６）から閉域直流電線（３）側に放電する。逆に、閉域直流電線（３）に流れる電圧が上がれば低電圧蓄電池（６）側に閉域直流電線（３）側から直流が流れ蓄電される。
閉域直流電線（３）に電圧計（１１）を敷設し常時電圧を計測する。当該閉域のみの電力供給を管理するためにPHS携帯を内蔵させた閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）が電圧計（１１）からの計測値を読み込み、直流電力供給を計測監視する。閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムで閉地域の電力供給を管理する。
当該コンピュータが直流供給電力不足を判断した場合は、閉域太陽光発電所（２）に敷設せる太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を減らし太陽光発電量を増やした後、既存交流系統電線（１）から交流を買電受電し計量済電力計付交直変換器（５）により直流の供給量を増加させ閉域直流電線（３）への給電を増加する。
当該コンピュータが直流供給電力過剰を判断した場合は、既存交流系統電線（１）からの交流買電受電を減らし計量済電力計付交直変換器（５）により直流の供給量を減らした後、太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を更に強め閉域太陽光発電所（２）の発電電力量を減少させ閉域直流電線（３）への給電を減少させる。
当該コンピュータが緊急直流供給電力不足を判断した場合は、PHS携帯制御計量済直流双方向電力計（３１）を介して蓄電池駆動自動車（１００）から逆潮流受電する。
太陽光発電削減設備（１２）は、電動遮光カーテンや太陽光電池群接続回路中の断線スイッチが考えられる。
電力に不足が生じた場合は、既存交流系統電線（１）から補充できるため、各住宅や工場は個々に蓄電池を設置する必要はないから全体のコストは安くなる。
太陽光発電量が余った時は、太陽光電池を遮光したり、太陽光電池群接続回路中のスイッチを断線したりすればよい。
春秋の需要閑散期には1部設備点検により太陽光発電量を減らせばよい。太陽光エネルギーはタダであるから大きな損害にはならない。なお、既存交流系統電線（１）の電力は本発明の趣旨から炭酸ガスを放出しない原子力発電からのものが主であることが望ましい。
低電圧蓄電池（６）容量は、地域電力需要の30分程度の蓄電容量があれば安定化電源として有効である。
図４−１、図４−２は閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムのフローチャート例である。
ステップ０：初期設定値を当該コンピュータに読み込んでおく。
定常時の直流電圧V0を内蔵する。
許容直流電圧誤差dV0を内蔵する。直流電圧がV0 - dV0 からV0 ＋ dV0の範囲なら電力の需要と供給とが均衡しているとみなす。
太陽光発電削減設備（１２）の削減割合ss(t)の変動幅dSを内蔵する。
計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t) の変動幅dD、電流ID(t)の許容値IDmaxを内蔵する。
ステップ１：時刻tでの電気状態を当該コンピュータに常時読み込む。
閉域直流電線（３）に流れる直流電圧V(t)値を電圧計（１１）から読み込む。
既存交流系統電線（１）から買電受電して計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t)値を読み込む。
太陽光発電削減設備（１２）の削減割合ss(t) 値を読み込む。
月末に電力料金精算手続きをする。PHS携帯内蔵計量済直流電力計（２１）の前月値と当月値とから使用電力値を計算し、登録してある銀行口座から当システムの銀行口座に料金を振り込む手続きを指令する。PHS携帯制御計量済直流双方向電流計（３１）はプリペイドカード挿入で作動を開始し、使用電力はプリペイドカードで精算される。
ステップ２：時刻tでの電圧V(t)と設定値V0との差が誤差dV0の範囲内であればステップ３に行く。範囲外であればステップ５に行く。
ステップ３：計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t)がなければ現状を維持しステップ１に行く。ID(t)があれば、受電量を減らして買電を減らし節約するためにステップ４に行く。
ステップ４：閉地域太陽光発電所（２）の太陽光発電削減設備（１２）に削減割合ss(t)をdSだけ減らし太陽光発電量を増やす指令を出すと共に、計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t) をdDだけ減らする指令を出す。
この操作をss(t)がゼロになり、削減できなくなるまで続ける。
ステップ５：時刻tでの電圧V(t)が設定値V0よりもdV0以上低ければ電力供給不足であると判断してステップ６に行く。電圧V(t)が設定値V0よりもdV0以上高ければ電力供給過多であると判断してステップ８に行く。
ステップ６：電力供給不足であるから、削減割合ss(t)をdSだけ減じて太陽光発電を増やす。削減できなくなるまで続ける。削減がなくても電力供給不足ならステップ７に行き交流を買い直流に変換する。
ステップ７：計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t) をdDだけ増す。ID(t)が許容値IDmaxを超えたら交流買い増しを中止する。キーボード操作でPHS携帯制御計量済直流双方向電力計（３１）に指令を出して、接続中の蓄電池駆動自動車（１００）から電気を逆潮流させて受電する。
それでも事態が収まらなければ閉地域太陽光発電所（２）を発電停止する。
ステップ８：電圧V(t)が設定値V0よりもdV0以上高く電力供給過多であるから、交流買電受電を減らすためにステップ９に行く。
ステップ９：計量済電力計付交直変換器（５）を通って閉域直流電線（３）に流れ出る直流の電流ID(t) をdDだけ減じる。ID(t)がゼロになるまで続ける。ID(t)がゼロになったら、
太陽光発電削減設備（１２）の削減割合ss(t)を増すためにステップ１０に行く。
ステップ１０：太陽光発電削減設備（１２）に削減割合ss(t)をdSだけ増加して太陽光発電量を減らす指令を出す。削減可能な範囲で続ける。可能な限りの遮光等で太陽光発電を可能な限り削除しても供給電力が過多であるなら、事故の可能性があるとしてキーボード操作で閉地域太陽光発電所（２）を発電停止する。

直流電源使用所（２０）の住宅は、直流を電源として省エネルギー住宅でなければならい。
図５は直流電源使用所（２０）の住宅例である。
太陽光電池（１０１）や交流変換器（１０３）や逆転防止逆潮流積算電力計（５６）は、直流電源使用所（２０）の住宅には設置しない。直流電力が閉域直流電線（３）から供給される。PHS携帯を内蔵した計量済の電力計であるPHS携帯内蔵計量済直流電力計（２１）を通して住宅に直流が給電される。住宅の主要な場所に直流分電盤（１１２）から直流が直流電線（１１３）に給電され、各直流電源家庭内電気機器（１２１）は直流電線（１１３）から直流抵抗器（１２２）を通して適切な電流、電圧にして利用する。従来の交流電源家庭内電気機器（１０６）は、コンバータ（１０５）を通して交流を直流に変換していたがその必要はなく変換ロスが少なくなり節電になる。
情報のやり取りは通信光ケーブルを敷設しなくてもPHSを介して無線でできるため便利で安上がりである。テレビジョンさえもインターネットで見ることができる。
家庭でのエネルギー消費量が大きい給湯システムは、遠赤外線レーザ給湯システムにする。
水道の開閉栓（２０３）と調温レバー（２０６）機能を一体化した調温兼開閉栓（２０７）の調温操作と同時に微弱信号線（３０３）からの信号が遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させ、発生した遠赤外線レーザを光ケーブル（３０２）で上向蛇口首管（２０８）部に敷設したレーザ照射口（３０１）に導き遠赤外線レーザを上向蛇口首管（２０８）部の水に照射することにより当該水を昇温開始する。上向蛇口首管（２０８）は、水道蛇口（２０１）直前の水が通る管であって、水道蛇口（２０１）に向かって上向きに傾けることにより、送水が停止している時には水はこの部分に滞留する。
水道蛇口（２０１）の近辺に人体感知センサを敷設しておくのも有効である。人が水道蛇口（２０１）の前に立つと遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させ上向蛇口首管（２０８）部の水を昇温させておくことになる。
調温兼開閉栓（２０７）の調温操作（例えば、レバーを上に引き上げることにより数秒間だけ遠赤外線レーザ発生装置（３００）作動。それを過ぎると自動的に停止。）から若干の時間遅れをもって調温兼開閉栓（２０７）の送水操作（例えば、レバーを右に回すと遠赤外線レーザ発生装置（３００）作動連続信号発進。レバーを左に回すと冷水のみ。）によって送水と遠赤外線レーザ発生装置（３００）作動とを開始する。水道蛇口（２０１）から短時間で温水が得られる。
調温兼開閉栓（２０７）閉と同時に微弱信号線（３０３）からの信号で遠赤外線レーザ発生装置（３００）を停止させる。上向蛇口首管（２０８）部の温水はそこに留まっているからしばらくの間は温水のままであり、次に使用する時は若干温もりを残している。
かくて、温水量は必要最小限であるため省エネルギーになる。更に、直流電気を赤外線レーザに変換して蛇口に送るため感電を防ぐことができる。
遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させて発生した遠赤外線レーザを光ケーブル（３０２）で浴室浴槽内に導き浴槽内の湯を追い炊きする遠赤外線レーザ追い炊きシステムである。水道量を増やさずに浴槽水温度を上昇させることができるため、水資源の節約と節電にもなる。浴槽水温度を上昇させるために高温湯を注ぎ足す方式では、上面まで湯が張られている浴槽内の低温の湯を捨てることになる。無駄がでてしまう。

遠赤外線レーザ発生装置（３００）は屋外に設置してもよい。
上記本発明の遠赤外線レーザ給湯システムは、交流電灯線を電源としてもインバータ装置により有効に作動する。
直流電源使用所（２０）の工場も、直流を電源とした工場でなければならい。
図６は直流電源使用所（２０）の工場負荷例である。
閉域直流電線（３）から供給された直流は、従来のインバータ装置からコンバータ部を削除したインバータ部装置で、モータおよび負荷機械に必要な電圧・周波数に変換される。従来の商用交流から直流に変換する部分が削除されたため装置が簡単になり安くなるだけではなく、交流から直流に変換する際に生じるロスがなくなり節電効果が得られる。

図７は本発明の直流太陽発電システムの概観図である。図中実線は直流を示し、点線は交流を示す。太陽光電池（１０１）からの直流を接続箱（１０２）に集中させ電圧を高めた後、接続中の車用取替蓄電池（４０２）を通して住宅内の直流分電盤（１１２）に引き込む。
一方、逆転防止需要量積算電力計（５７）経由で住宅内に引き込み買電受電した商用交流を交直変換器（４０１）で直流に変換し住宅内の直流分電盤（１１２）に引き込む。商用交流を交直変換器（４０１）で直流に変換した直流の電圧は、車用取替蓄電池（４０２）定格電圧よりも低くする。直流分電盤（１１２）から伸びて住宅内主要箇所に引き回された直流電線（１１３）経由の直流を直流抵抗器（１２２）で適切な電流と電圧に調節し直流電源家庭内電気機器（１２１）を作動させることを特徴とした直流太陽発電システム。
蓄電池駆動自動車（１００）は複数の車用取替蓄電池（４０２）を搭載し、蓄電池駆動自動車（１００）走行で放電した車用取替蓄電池（４０２）の1部を予め充電しておいた予備の車用取替蓄電池（４０２）と交換する。例えば、3個の車用取替蓄電池（４０２）を搭載して走る蓄電池駆動自動車（１００）が1日走行したら、翌日は1個の使用済車用取替蓄電池（４０２）を予備の充電済の車用取替蓄電池（４０２）と交換する。３バッチ交換で蓄電池駆動自動車（１００）を走行する。蓄電池駆動自動車（１００）の充電時間を短くできる。
太陽光電池（１０１）からの直流を接続箱（１０２）に集中させた電圧は車用取替蓄電池（４０２）の定格電圧よりも高く、商用交流から交直変換器（４０１）で直流に変換した直流電圧は車用取替蓄電池（４０２）の定格電圧よりも低くする。直流分電盤（１１２）に電力供給不足が生じた時は接続中の車用取替蓄電池（４０２）から放電される。直流電源家庭内電気機器（１２１）での電力消費が多くて接続中の車用取替蓄電池（４０２）が十分放電して定格電圧を下回ると、商用交流から交直変換器（４０１）で直流に変換した直流で車用取替蓄電池（４０２）は充電される。太陽光電池（１０１）による電力供給過剰は接続中の車用取替蓄電池（４０２）に蓄電される。
住宅内に引き込み買電受電した商用交流電力は逆転防止需要量積算電力計（５７）で計測され今まで通りの販売価格で家庭に売られる。
太陽電池（１０１）から直流分電盤（１１２）を通って直流電源家庭内電気機器（１０５）に消費された電力は無料である。

直流工業団地に直流利用工場や直流利用通信事業会社を先に誘致し、次に家族や商店の直流家電使用住宅を建設することになる。
健常者や若者の満足を維持しつつ、非健常者や高齢者の福祉充実には長期緩やかなバブルが必要である。微弱直流利用によるITバブルは終わったが、本発明により新たに強電直流利用による直流動力バブルを創出するものと思われる。
価格安定に乏しい石油を利用した交流発電と交流家電社会は飽和しつつある。工場から既存の交流原動機をスクラップし新規直流原動機導入による生産効率化が望める。
化石燃料も、これによる発電設備も余っている今が、太陽光発電直流社会へ転換するチャンスである。太陽光設備設置費も安く、初期投資費用の減価償却が進むまでは、今の安い化石燃料発電で補える。
直流社会への踏み出しにより、交流関連設備（発電機、原動機、家電製品、並びに交流関連設備製造機）を破棄し、直流関連設備導入開始により新たな需要創出となる。
不安定な表面エネルギーである太陽光発電は天候不順の危険性を免れないから、炭酸ガスを発生させない原子力発電のバックアップを必要とする。原子力発電の負荷平準化は同時に達成できる。
休止火力発電所や余剰燃料タンクの屋上・敷地内を地域太陽光発電所とすればよい。休止火力発電所や余剰燃料タンクは費用を掛けてまで撤廃する必要はない。何らかの必要が生じた時に再開できる余地は残しておく。
燃料電池使用は安いが、自宅に燃料タンクを常設することになるから、大災害に怖いし、炭酸ガスを多少なりとも出す。その点、太陽光は安全性が高い。
原発建設反対の強かった所は今後の原発運営に支障が出る（原発反対すれば太陽光発電が来ると誤解される）から避けるであろうが、特段の地元対策費無しで広大な原発予定地に太陽光発電装置を設置することはありうる。原発に比べて地元対策費無しの太陽光発電（電力会社には地球温暖化抑制補助金が下りる）への地元団体の対応を早く知るためにも、太陽光発電は早く大量に導入されるだろう。
自動販売機のように、都会の隙間に太陽光発電機を設置するビジネスが登場する。

現行の太陽発電システムの概観模式図。商用交流電源を動力に利用している工場等における負荷概観図。本発明の閉域太陽光発電管理システムの概観図。閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムのフローチャート例。閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムのフローチャート例続き。直流電源使用所（２０）の住宅例。直流電源使用所（２０）の工場負荷例。直流太陽発電システムの概観図。

１は既存交流系統電線。
２は閉域太陽光発電所。
３は閉域直流電線。
４は交流引込線。
５は計量済電力計付交直変換器。
６は低電圧蓄電池。
７は端子。
１０は閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ。
１１は電圧計。
１２は太陽光発電削減設備。
２０は直流電源使用所。
２１はPHS携帯内蔵計量済直流電力計。
３１はPHS携帯制御計量済直流双方向電力計。
５６は逆転防止逆潮流積算電力計。
５７は逆転防止需要量積算電力計。
１００は蓄電池駆動自動車。
１０１は太陽光電池。
１０２は接続箱。
１０３は交流変換器。
１０４は分電盤。
１０５はコンバータ。
１０６は交流電源家庭内電気機器。
１１２は演算直流分電盤。
１１３は直流電線。
１２１は直流電源家庭内電気機器。
１２２は直流抵抗器。
２０１は水道蛇口。
２０２は水平蛇口首管。
２０３は開閉栓。
２０４は電気給湯器。
２０５は給湯管。
２０６は調温レバー。
２０７は調温兼開閉栓。
２０８は上向蛇口首管。
３００は遠赤外線レーザ発生装置。
３０１はレーザ照射口。
３０２は光ケーブル。
３０３は微弱信号線。
４０１は交直変換器。
４０２は車用取替蓄電池。

Claims

閉域太陽光発電所（２）で発電した直流を閉地域の直流電源使用所（２０）または蓄電池駆動自動車（１００）に閉域直流電線（３）で供給し、閉域直流電線（３）に敷設した低電圧蓄電池（６）で電力需給を自動的に緩和し、閉域直流電線（３）に敷設した電圧計（１１）から送られた電圧を計測監視し、閉域電力管理PHS携帯内蔵コンピュータ（１０）に内蔵する計算プログラムで、当該コンピュータが電圧V(t)が設定値V0よりもdV0以上低ければ直流供給電力不足を判断しその場合は閉域太陽光発電所（２）に敷設せる太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を減らし太陽光発電量を増やした後既存交流系統電線（１）から交流を買電受電し計量検査合格済電力量計付交直変換器（５）により直流の供給量を増加させ閉域直流電線（３）への給電を増加し、当該コンピュータが直流供給電力過剰を判断した場合は既存交流系統電線（１）からの交流買電受電を減らし計量検査合格済電力量計付交直変換器（５）により直流の閉域直流電線（３）への給電量を減らした後電動遮光カーテンまたは断線のためのスイッチを持った太陽光発電削減設備（１２）に課していた発電量削減を更に強め閉域太陽光発電所（２）の発電電力量を減少させ閉域直流電線（３）への給電を減少し、当該コンピュータが電流ID(t)が許容値IDmaxを超えたら緊急直流供給電力不足と判断しその場合は双方向に送受信できるＰＨＳ携帯端末を内蔵して制御できる計量検査合格済の直流電力量計であるPHS携帯制御計量検査合格済双方向直流電力量計（３１）を介して蓄電池駆動自動車（１００）から逆潮流受電することにより、閉地域の電力供給を管理することを特徴とする閉域太陽光発電管理システム。
請求項１において、
太陽光電池（１０１）からの直流を接続箱（１０２）に集中させ電圧を高めて車用取替蓄電池（４０２）を通した直流と、従来の積算電力量計計経由で住宅内に引き込みし商用交流を交直変換器（４０１）で車用取替蓄電池（４０２）定格電圧よりも低い電圧の直流に変換した直流とを住宅内の直流分電盤（１１２）に集め、直流分電盤（１１２）から伸びて住宅内主要箇所に引き回された直流電線（１１３）から直流電源家庭内電気機器（１２１）を作動させることを特徴とした直流電源使用所（２０）。
請求項１の閉域太陽光発電管理システム下の直流電源使用所（２０）において、
水道の開閉栓（２０３）と調温レバー（２０６）機能を一体化した調温兼開閉栓（２０７）の調温操作と同時に微弱信号線（３０３）からの信号で遠赤外線レーザ発生装置（３００）を作動させて発生した遠赤外線レーザを光ケーブル（３０２）で上向蛇口首管（２０８）部に敷設したレーザ照射口（３０１）に導き、遠赤外線レーザを上向蛇口首管（２０８）部の水に照射することにより当該水の昇温を開始し、調温兼開閉栓（２０７）の調温操作から若干の時間遅れをもって調温兼開閉栓（２０７）の送水操作によって送水と遠赤外線レーザ発生装置（３００）の連続作動を開始し、調温兼開閉栓（２０７）閉と同時に微弱信号線（３０３）からの信号で遠赤外線レーザ発生装置（３００）を停止させることを特徴とする遠赤外線レーザ給湯システム。