JP6711041B2 - 電力供給装置、画像形成装置、電力供給方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光を受光して発電された電力を定着ヒータのような変動負荷に供給するように構成された画像形成装置における省エネ化に好適な技術に関する。

従来、建物の屋根に配置された太陽光発電部により太陽光を受光して発電された電力を定着ヒータのような変動負荷に供給するように構成された画像形成装置が知られている。
このような画像形成装置にあっては、夜間等のように太陽光が受光されず太陽光発電が行われない場合に、電力供給元を太陽光発電部から商用電源に切り替えるための切替ＳＷが設けられている。

このような従来の画像形成装置の一例として、特許文献１が知られている。
特許文献１には、太陽光発電部により発電された電力を、直接に消費する電力が一定な一定負荷に供給する目的を有しており、太陽光発電部により発電される電流、電圧を検出して発電効率が最も良い最大電力点で発電した電力を一定負荷に供給するとともに、充電器を介して蓄電部に供給するという技術が開示されている。
詳しくは、特許文献１にあっては、太陽光発電部の電流Ｉ０、電圧Ｖ０を検出し、電流Ｉ０と電圧Ｖ０の積が最大となる最大電力点で発電できるように、充電器への電流を制御することで、太陽光発電を効率よく行うことができる。
また、太陽光発電部から供給される電流Ｉ０は、一定負荷へ供給される電流Ｉ１と充電器へ供給される電流Ｉ２との合計となるが、このうち一定負荷へ供給される電流Ｉ１は、電流が一定のため、充電器へ供給される電流Ｉ２を制御することで、太陽光発電部から供給される電流Ｉ０が最大電力点になるように制御できる。このため、一定負荷に対しては太陽光発電を効率よく行うことができるという利点を有している。

しかしながら、特許文献１にあっては、負荷側として一定負荷を対象としていた。このため、負荷側に定着ヒータのような変動負荷を使用した場合、定着ヒータの負荷が急激に変動したときに、最大電力点に対する応答性が悪化し、太陽光発電の電力から定着ヒータで消費される電力を除いた電力を蓄電部へ効率よく充電できない、といった問題があった。
そこで、負荷側として定着ヒータのような変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電の電力から変動負荷で消費される電力を除いた電力を蓄電部へ効率よく充電できる構成が切望されていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部による発電電力を効率よく使用して蓄電部へ充電できることにある。

請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、光エネルギを電力に変換する光発電部と、前記光発電部から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する変動負荷と、前記光発電部から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部に充電する充電部と、前記光発電部から供給される発電電流及び発電電圧を検出する電流電圧検出手段と、前記光発電部から前記変動負荷に供給される負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、を備えた電力供給装置であって、前記発電電流及び前記発電電圧に基づいて、前記光発電部での発電電力値を算出する発電電力値算出手段と、前回の充電電流値から前記負荷電流値検出手段が前回検出した負荷電流値と前記負荷電流値検出手段が今回検出した負荷電流値の差分を減算した値に所定の微小電流値を加算して、第１充電電流値を算出する第１充電電流値算出手段と、前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部による発電電力を効率よく使用して蓄電部へ充電できることにある。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電力供給装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す制御部による太陽光発電部の充電制御について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る電力供給装置において、太陽光発電部が発電した電力を定着ヒータに供給した場合での太陽光発電部から供給される電流・電圧（ＩＶ）特性を示すグラフ図である。 本発明の第１実施形態に係る電力供給装置において、太陽光発電部が発電した電力を定着ヒータに供給した場合での太陽光発電部から供給される電力の時間的経過を示すグラフ図である。 本発明の第２実施形態に係る電力供給装置の構成を示すブロック図である。 従来技術である特許文献１において、一定負荷から変動負荷（定着ヒータ２４のような）に変更した場合での発電値推移を示すグラフ図である。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部による発電電力を効率よく使用して蓄電部へ充電するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の電力供給装置は、光エネルギを電力に変換する光発電部と、光発電部から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する変動負荷と、光発電部から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部に充電する充電部と、光発電部から供給される発電電流及び発電電圧を検出する電流電圧検出手段と、光発電部から変動負荷に供給される負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、を備えた電力供給装置であって、発電電流及び発電電圧に基づいて、光発電部での発電電力値を算出する発電電力値算出手段と、前回の充電電流値から前記負荷電流検出手段が前回検出した負荷電流値と前記負荷電流検出手段が今回検出した負荷電流値の差分を減算した値に所定の微小電流値を加算して、第１充電電流値を算出する第１充電電流値算出手段と、第１充電電流値を充電電流値として充電部に設定して、発電電力値が最大になるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部による発電電力を効率よく使用して蓄電部へ充電できる。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。
画像形成装置１は、ＡＤＦ２、画像読み取り装置３、書き込みユニット４、プリンタユニット５、感光体ドラム６、現像装置７、搬送ベルト８、定着装置９、原稿台１０を備えている。
図１に示す画像形成装置１は、デジタル複合機として、複写機能と、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を搭載している。
この画像形成装置１においては、操作部に設けられたアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっており、複写機能が選択された場合には複写モードとなり、プリンタ機能が選択された場合にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードが選択された場合にはファクシミリモードとなる。

図１を参照して、画像形成装置１が複写機能（複写モード）を選択された場合における画像形成の流れについて例に挙げて、簡単に説明する。
複写モードでは、原稿束がＡＤＦ２により、順に画像読み取り装置３に給送され、画像読み取り装置３により、各原稿から画像情報が読み取られる。そして、画像情報は、画像処理手段を介して書き込みユニット４により光情報に変換される。感光体ドラム６は、帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット４からの光情報で露光され、静電潜像が形成される。この感光体ドラム６上の静電潜像は、現像装置７により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト８により転写紙に転写され、定着装置９によりトナー像が転写紙に定着され、トナー像が転写された転写紙が排出される。
なお、図１では、画像形成装置１として、感光体ドラム６を１つだけ配置したモノクロタイプのものを示したが、感光体ドラム６は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のトナー像を形成する４つとし、各色を重ねて転写紙に転写するカラー画像形成装置とすることができる。

図２は、本発明の第１実施形態に係る電力供給装置２０の構成を示すブロック図である。この電力供給装置２０は、図１に示す画像形成装置１に適用可能である。
本実施形態では、変動負荷として定着ヒータを用いた場合について説明する。このため、電力供給装置２０では、太陽光発電部２５において発電された電力を直接に定着ヒータ２４のような変動負荷に供給するように構成されている。
電力供給装置２０は、商用電源２１、整流回路２２、ＳＷ１、定着ヒータ駆動部２３、定着ヒータ２４、太陽光発電部２５、電流・電圧検出部２６、電流検出部２７、充電器２８、蓄電部２９、制御部３０を備えている。
商用電源２１は、例えば１００Ｖや、２００Ｖの交流電源であり、例えば電力会社から供給される。
整流回路２２は、商用電源２１から供給される交流電力を整流し、更にコンデンサを用いて平滑することで一定電圧の直流電力を出力する。
スイッチＳＷ１は、定着ヒータ駆動部２３の前段に設けられており、太陽光発電部２５及び商用電源２１の出力は、それぞれスイッチＳＷ１の入力端子（紙面上方の端子）、入力端子（紙面下方の端子）に接続され、スイッチＳＷ１のコモン端子（紙面右方の端子）は定着ヒータ駆動部２３に接続されている。スイッチＳＷ１は、夜間等の太陽光発電を行わない時は、電力供給元を太陽光発電部２５から商用電源２１に切り替えるための切替ＳＷである。

定着ヒータ駆動部２３は、定着ヒータ２４への接続／切断を行う定着リレー又はトライアックを出力段に設け、制御部３０からの制御信号に応じて、スイッチＳＷ１を介して供給される直流電力を出力段の定着リレー又はトライアックをＯＮ／ＯＦＦ制御して定着ヒータ２４に供給／遮断する。
定着ヒータ２４は、定着装置９の内部に設けられ、定着ヒータ駆動部２３から供給される電力により発熱する。この定着ヒータ２４は、消費する電力値が変動する変動負荷である。
太陽光発電部２５は、建物の屋根、屋上、側面等に配置されており、複数の発電セルを有するパネルにより発電された直流電力が屋内配線を経由して画像形成装置１に供給される。
電流・電圧検出部２６は、太陽光発電部２５の発電電流（Ｉ０）、発電電圧（Ｖ０）を検出し、検出結果をそれぞれ制御部３０内のＡ／Ｄコンバータ３０ａに出力する。

電流検出部２７は、太陽光発電部２５から定着ヒータ駆動部２３を介して定着ヒータ２４に供給される定着ヒータ２４の負荷電流値Ｉ１を検出し、検出結果を制御部３０内のＡ／Ｄコンバータ３０ａに出力する。
充電器２８は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御部３０から充電電流値が設定されると、太陽光発電部２５から供給される電力をＤＣ／ＤＣコンバータにより直流−直流変換して当該充電電流値により指定された電流値を蓄電部２９に流という定電流源の役割を果たし、蓄電部２９を蓄電する。
蓄電部２９は、バッテリであり、充電器２８を介して供給される電力を蓄電するとともに、蓄電部２９に充電された電力は、夜間等において太陽光発電部２５における発電量が充分でないとき、画像形成装置１に供給される。

制御部３０は、Ａ／Ｄコンバータ部３０ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）部３０ｂ、メモリ部３０ｃを備えている。
Ａ／Ｄコンバータ部３０ａは、電流・電圧検出部２６、電流検出部２７から入力される電流信号や電圧信号を所定周期のサンプリングクロックを用いてサンプリングし、電流値や電圧値を表すデータに変換して出力する。なお、Ａ／Ｄコンバータ部３０ａのサンプリングレートは、定着ヒータ２４の電流変動に追随できる必要があり、例えば、１００ｍｓ〜５００ｍｓであれば問題ない。

ＣＰＵ部３０ｂは、内部にＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＲＯＭからオペレーティングシステムＯＳを読み出してＲＡＭ上に展開してＯＳを起動し、ＯＳ管理下において、ＲＯＭからプログラムを読み出し、データ処理を実行する。
ＣＰＵ部３０ｂは、太陽光発電部２５から供給される発電電流Ｉ０、発電電圧Ｖ０、及び定着ヒータ２４に供給される負荷電流値Ｉ１の検出結果に基づいて、充電器２８に供給される電流Ｉ２の制御を行う。

メモリ部３０ｃは、ＲＡＭを有し、ＲＡＭには直前の定着ヒータ２４の電流値データが書換可能に記憶されている。
なお、ＣＰＵ部３０ｂは、定着リレーやトライアックといった定着ヒータ２４を駆動させるための定着ヒータ駆動部２３の制御を行うが、定着ヒータ２４の制御は独立しており、太陽光発電部２５の発電電流Ｉ０、発電電圧Ｖ０、及び定着ヒータ２４の負荷電流値Ｉ１の検出結果の影響を受けないこととする。

図３は、図２に示す制御部３０による太陽光発電部２５の充電制御について説明するためのフローチャートである。
なお、ステップＳ１からステップＳ３までは、定着ヒータ２４が非駆動状態にあることとする。
まず、ステップＳ１では、制御部３０は、充電器２８に対して充電電流値Ｉ２を固定値（初期値）として設定して充電を開始する。この結果、Ｉ２で充電器２８を介して蓄電部２９へ充電される。
ステップＳ２では、制御部３０は、ステップ１で設定された充電状態において、電流・電圧検出部２６及びＡ／Ｄコンバータ３０ａを用いて太陽光発電部２５により発電される発電電圧Ｖ０、発電電流Ｉ０を測定する。

ステップＳ３では、制御部３０は、ステップＳ２での測定結果である発電電圧Ｖ０、発電電流Ｉ０を乗算して、太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０を算出し、メモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶する。
Ｗ０＝Ｖ０×Ｉ０ （１）
ステップＳ４では、制御部３０は、電流検出部２７及びＡ／Ｄコンバータ３０ａを用いて太陽光発電部２５から定着ヒータ２４へ供給される負荷電流値Ｉ１を測定する。ここで、今回測定した負荷電流値をＩ（ｔ）、前回測定した負荷電流値をＩ１（ｔ−１）とする。

ステップＳ５では、制御部３０は、太陽光発電部２５から充電器２８へ供給される充電電流値Ｉ２を、前回の充電電流Ｉ２（ｔ−１）から、前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）から今回測定したＩ１（ｔ）への電流増加（減少）分を減少（増加）させ、更に一定の微小電流値σＩだけ上昇させる。ここで、今回の充電電流値をＩ２（ｔ）、前回の充電電流値をＩ２（ｔ−１）とすると、今回の充電電流値Ｉ２（ｔ）は、
Ｉ２（ｔ）＝Ｉ２（ｔ−１）−｛Ｉ１（ｔ）−Ｉ１（ｔ−１）｝＋σＩ （２）
となる。
すなわち、今回の充電電流値Ｉ２（ｔ）は、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から前回の負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と今回の負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分｛Ｉ１（ｔ）−Ｉ１（ｔ−１）｝を減算した値に一定の微小電流値σＩを加算して求める。
この際、制御部３０は、充電器２８に対して、ステップＳ５において設定した電流Ｉ２（ｔ）を充電器２８に流す定電流制御を行う。すなわち、制御部３０は、充電器２８を構成するＤＣ／ＤＣコンバータに対して、充電電流値をＩ２（ｔ）に設定する。
なお、上記の微小電流値σＩは、太陽光発電部２５から供給される発電電流Ｉ０の年間平均値Ｉ０ａｖｅに例えば１／１００〜１／１０００程度の値を乗算して求めた微小電流値であればよい。

ステップＳ６では、制御部３０は、ステップＳ５で設定された充電状態において、電流・電圧検出部２６及びＡ／Ｄコンバータ３０ａを用いてステップＳ５での状態において、太陽光発電部２５の発電電圧Ｖ０’、発電電流Ｉ０’を測定する。
ステップＳ７では、制御部３０は、ステップＳ６での測定結果（発電電圧Ｖ０’、発電電流Ｉ０’）に基づいて、太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’を算出し、メモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶する。

ステップＳ８では、制御部３０は、今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’と前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０を比較し、今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’が大きい場合はステップＳ４に戻り、前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０が大きい場合はステップＳ９に進む。
なお、ステップＳ８では、制御部３０は、今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’と前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０を比較した後は、前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０の値を今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’に書き換えて発電電力値Ｗ０としてメモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶しておき、常に発電電力値Ｗ０の値を最新の電力値に更新する。また、制御部３０は、電流検出部２７が今回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ）と電流検出部２７が前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）を比較した後は、電流検出部２７が前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）を電流検出部２７が今回測定した負荷電流Ｉ１（ｔ）に書き換えて負荷電流Ｉ１（ｔ−１）としてメモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶しておき、常に負荷電流Ｉ１（ｔ−１）の値を最新の電流値に更新する。
このように、ステップＳ４からステップＳ８に示す制御を行うことで、太陽光発電値はほぼ瞬時に最大電力点に戻るため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

ステップＳ９では、制御部３０は、電流検出部２７により定着ヒータ２４へ供給される負荷電流値Ｉ１を測定する。ここで、今回測定した負荷電流値をＩ（ｔ）、前回測定した負荷電流値をＩ１（ｔ−１）とする。
ステップＳ１０では、制御部３０は、充電器２８へ供給される充電電流値Ｉ２を、前回測定した充電電流Ｉ２（ｔ−１）から、前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）から今回測定したＩ１（ｔ）への電流増加（減少）分を減少（増加）させ、更に微小電流値σＩだけ下降させる。ここで、今回の充電電流値をＩ２（ｔ）、前回の充電電流値をＩ２（ｔ−１）とすると、今回の充電電流値をＩ２（ｔ）は、
Ｉ２（ｔ）＝Ｉ２（ｔ−１）−｛Ｉ１（ｔ）−Ｉ１（ｔ−１）｝−σＩ （３）
となる。
すなわち、今回の充電電流値Ｉ２（ｔ）は、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から前回の負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と今回の負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分｛Ｉ１（ｔ）−Ｉ１（ｔ−１）｝を減算した値に一定の微小電流値σＩを減算して求める。
この際、制御部３０は、充電器２８に対して、ステップＳ１０において設定した電流Ｉ２（ｔ）を充電器２８に流す定電流制御を行う。すなわち、制御部３０は、充電器２８を構成するＤＣ／ＤＣコンバータに対して、充電電流値をこのＩ２（ｔ）に設定する。
ステップＳ１１では、制御部３０は、ステップ１０で設定された充電状態において、電流・電圧検出部２６及びＡ／Ｄコンバータ３０ａを用いて太陽光発電部２５の発電電圧Ｖ０’、発電電流Ｉ０’を測定する。
ステップＳ１２では、制御部３０は、ステップＳ１１での測定結果（発電電圧Ｖ０’、発電電流Ｉ０’）に基づいて、太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’を算出し、メモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶する。

ステップＳ１３では、制御部３０は、今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’と前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０を比較し、今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’が大きい場合はステップＳ９に戻る。一方、前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０が大きい場合はステップＳ４に進む。なおフローチャートには記載していないが、ステップＳ１３では、制御部３０は、今回の太陽光発電部２５の電力Ｗ０’と前回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０を比較した後は、前回の太陽光発電部２５の電力Ｗ０の値を今回の太陽光発電部２５の発電電力値Ｗ０’に書き換えて発電電力値Ｗ０としてメモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶しておき、常に発電電力値Ｗ０の値を最新の電力値に更新する。また、制御部３０は、電流検出部２７が今回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ）と電流検出部２７が前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）を比較した後は、電流検出部２７が前回測定した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）を電流検出部２７が今回測定した負荷電流Ｉ１（ｔ）に書き換えて負荷電流Ｉ１（ｔ−１）としてメモリ部３０ｃのＲＡＭに記憶しておき、常に負荷電流Ｉ１（ｔ−１）の値を最新の電流値に更新する。
このように、ステップＳ４からステップＳ８に示す制御を行うことで太陽光発電値はほぼ瞬時に最大電力点に戻るため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

図４は、本発明の第１実施形態に係る電力供給装置２０において、太陽光発電部２５が発電した電力を定着ヒータ２４（変動負荷）に供給した場合での太陽光発電部２５から供給される電流・電圧（ＩＶ）特性を示すグラフ図である。
図４に示すように、変動負荷に流れる消費電流がＩ１からＩ１‘に変化すると、太陽光発電部２５から供給される発電電流もＩ０からＩ０’に変化する。この結果、太陽光発電値は最大電力点Ｐｍａｘから電力点［１］に大きく外れてしまう。
図４に示す電力点［１］では、変動負荷に流れる消費電流がＩ１→Ｉ’１に変動したことにより、Ｉ０→Ｉ’０を最大電力点Ｐｍａｘから外れてしまう。

しかし、本実施形態では、電流検出部２７を用いて定着ヒータ２４の消費電流（Ｉ１やＩ１’）を検出しているため、制御部３０は、負荷電流値Ｉ１からＩ１’への電流増加（減少）分を充電器２８への電流をＩ２からＩ２’の電流減少（増加）する制御を行うことで、ほぼ瞬時に最大電力点Ｐｍａｘに戻るため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。
図４に示す遷移状態［２］に示すように、定着ヒータ２４の電流（Ｉ１やＩ’１）を検出しているため、負荷電流値Ｉ１→Ｉ’１への電流増加（減少）分をＩ２→Ｉ’２の電流減少（増加）する制御を行うことで、瞬時に最大電力点Ｐｍａｘに戻るので、効率のよい発電が可能となる。

図５は、本発明の第１実施形態に係る電力供給装置２０において、太陽光発電部２５が発電した電力を定着ヒータ２４（変動負荷）に供給した場合での太陽光発電部から供給される電力の時間的経過を示すグラフ図である。
図５は、定着ヒータ２４のような変動負荷に変更した場合についての発電値推移において、図４で説明したように、変動負荷の電力変動時（変動要因は電流（Ｉ１）から（Ｉ１‘））に太陽光発電値は最大電力点Ｐｍａｘから外れてしまう。
しかし、上述したステップＳ４とＳ５、及びステップＳ９とＳ１０を実行することで、瞬時に最大電力点Ｐｍａｘに戻るため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。そのため、特許文献１において発生した発電ロスは、本実施形態においてはほぼ発生しない。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る電力供給装置４０の構成を示すブロック図である。なお、図６に示す符号のうち、図１に示す符号と同一のものについては同様の構成であるので、その説明を省略する。
図６に示すブロック図は、図２に示すブロック図から電流検出部２７を削除し、定着温度を検出する定着サーミスタ３３と、画像形成装置１の環境温度を検出する環境温度検知部３４とを追加したことを特徴とする。
メモリ部３０ｃに設けられたＲＯＭに記憶しておいた定着消費電力データに基づいて、定着ヒータ制御時の定着ヒータ電流を予測することで、第１実施形態と同様に、瞬時に最大電力点Ｐｍａｘに戻るため、太陽光発電値はほとんど損失することなく効率のよい発電が可能となる。
また、更に環境温度検知部３４により環境温度を検出することで、メモリ部３０ｃに格納した定着消費電力データに対する精度が向上するため、更に太陽光発電値はほとんど損失することなく効率のよい発電が可能となる。

図７は、従来技術である特許文献１において、一定負荷から変動負荷（定着ヒータ２４のような）に変更した場合での発電値推移を示すグラフ図である。
従来技術においては、図７に示すように、変動負荷の電力変動時（変動要因は負荷電流値Ｉ１からＩ１‘）に太陽光発電値は最大電力点Ｗ０から外れてしまい、再び最大電力点Ｗ０に到達するまでに時間が掛かり、その間の電力（斜線部の電力）が効率よく発電できない（充電できる電力がその分低減してしまう）。
そのため定着ヒータ２４のような変動負荷に適用した場合は、上記のように太陽光発電値を効率良く発電できなかった。

特許文献１にあっては、一定負荷から定着ヒータのような変動負荷に変更した場合についての太陽光発電値を発電する手段であるが、変動負荷のため負荷への電流が負荷電流値Ｉ１からＩ１‘に変化すると太陽光発電部２５の電流も発電電流Ｉ０からＩ０’に変化し、その結果、太陽光発電値は最大電力点から大きく外れてしまう。そのため最大電力点を探すために充電器２８への電流Ｉ２の値を少しずつ変化させて制御するが応答性が悪く最大電力点に達するまでに時間が掛かる、あるいは最大電力点に達する前に更に負荷変動してしまい一向に最大電力点に到達できず、太陽光発電値を効率よく発電できなかった。

本実施形態にあっては、従来技術と異なり、定着ヒータ２４の温度を検知する定着サーミスタ３３からの温度情報に基づいて、定着ヒータ制御部３０での定着制御により定着ヒータ２４の負荷が変動する場合において、太陽光発電部２５の電流、電圧検出以外に定着ヒータ２４への電流検出を行い、太陽光発電値の最大電力点Ｐｍａｘでの電流に対して、検出した定着ヒータ２４への電流増加（減少）分だけ充電器２８への電流減少（増加）するように制御することで、太陽光発電値は瞬時に最大電力点Ｐｍａｘに戻り効率よい発電が実現するので、定着ヒータ２４のような変動負荷の場合でも定着ヒータ２４の急激な変動負荷に対しても、変動分に対応し充電器２８の充電値を変えて最大電力点Ｐｍａｘで発電し続けるように制御することで、効率よく太陽光発電を使用し省エネを実現することができる。

＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様の電力供給装置２０は、光エネルギを電力に変換する太陽光発電部２５（光発電部）と、太陽光発電部２５から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する定着ヒータ２４（変動負荷）と、太陽光発電部２５から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部２９に充電する充電器２８（充電部）と、太陽光発電部２５から供給される発電電流及び発電電圧を検出する電流・電圧検出部２８（電流電圧検出手段）と、太陽光発電部２５から定着ヒータ２４に供給される負荷電流値を検出する電流検出部２７（負荷電流値検出手段）と、を備えた電力供給装置であって、発電電流Ｉ０及び発電電圧Ｖ０に基づいて、太陽光発電部２５での発電電力値を算出する制御部３０（発電電力値算出手段）と、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に所定の微小電流値σＩを加算して、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出する制御部３０（第１充電電流値算出手段）と、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値Ｗが最大になるように制御する制御部３０（制御手段）と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に所定の微小電流値σＩを加算して、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出しておき、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値Ｗが最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第２態様＞
本態様の電力供給装置２０は、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に一定の微小電流値σＩを減算して、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出する制御部３０（第２充電電流値算出手段）を備え、制御部３０は、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に一定の微小電流値σＩを減算して、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出しておき、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５による発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第３態様＞
本態様の制御部３０は、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｗ０‘が前回の発電電力値Ｗ０よりも大きい場合に、再度前記第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出し、再度算出した第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｗ０‘が前回の発電電力値Ｗ０よりも大きい場合に、再度前記第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出し、再度算出した第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、前記発電電力値が最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５による発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第４態様＞
本態様の制御部３０は、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｗ０‘が前回の発電電力値Ｗ０よりも大きい場合に、再度前記第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出し、再度算出した第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｗ０‘が前回の発電電力値Ｗ０よりも大きい場合に、再度前記第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出し、再度算出した第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、前記発電電力値が最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５による発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第５態様＞
本態様の制御部３０は、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｉ２（ｔ）が前回の発電電力値Ｉ２（ｔ−１）よりも小さい場合に、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｉ２（ｔ）が前回の発電電力値Ｉ２（ｔ−１）よりも小さい場合に、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５による発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第６態様＞
本態様の制御部３０は、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｉ２（ｔ）が前回の発電電力値Ｉ２（ｔ−１）よりも小さい場合に、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、第２充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定した場合であって、今回の発電電力値Ｉ２（ｔ）が前回の発電電力値Ｉ２（ｔ−１）よりも小さい場合に、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第７態様＞
本態様の変動負荷は、定着ヒータ２４であることを特徴とする。
本態様によれば、変動負荷が定着ヒータ２４である場合でも、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。

＜第８態様＞
本態様の画像形成装置１は、第１態様乃至第５態様の何れか１つに記載された電力供給装置２０を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、画像形成装置１は、電力供給装置２０を備えているので、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して省エネを図ることができる。

＜第９態様＞
本態様の電力供給方法は、光エネルギを電力に変換する太陽光発電部２５と、太陽光発電部２５から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する定着ヒータ２４と、太陽光発電部２５から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部２９に充電する充電器２８と、太陽光発電部２５から供給される発電電流Ｉ０及び発電電圧Ｖ０を検出する電流・電圧検出部２８と、太陽光発電部２５から定着ヒータ２４に供給される負荷電流値Ｉ１を検出する電流検出部２７（負荷電流値検出手段）と、を備えた電力供給装置２０による電力供給方法であって、発電電流Ｉ０及び発電電圧Ｖ０に基づいて、太陽光発電部２５での発電電力値Ｗ０を算出する発電電力値算出ステップ（Ｓ３）と、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に所定の微小電流値σＩを加算して、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出する第１充電電流値算出ステップと、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値が最大になるように制御する制御ステップと、を実行することを特徴とする。
本態様によれば、前回の充電電流値Ｉ２（ｔ−１）から電流検出部２７が前回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ−１）と電流検出部２７が今回検出した負荷電流値Ｉ１（ｔ）の差分を減算した値に所定の微小電流値σＩを加算して、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を算出しておき、第１充電電流値Ｉ２（ｔ）を充電電流値として充電器２８に設定して、発電電力値Ｗが最大になるように制御することで、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。このため、太陽光発電値はほとんどロスせず効率のよい発電が可能となる。

＜第１０態様＞
本態様のプログラムは、第７態様に記載された電力供給方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。
本態様によれば、各ステップをプロセッサに実行させることができる。このため、消費する電力値が変動する変動負荷を使用した場合でも、太陽光発電部２５よる発電電力を効率よく使用して蓄電部２９へ充電できる。

１…画像形成装置、９…定着装置、２０…電力供給装置、２５…太陽光発電部、２４…定着ヒータ、２１…商用電源、２２…整流回路、２３…定着ヒータ駆動部、２６…電流・電圧検出部、２７…電流検出部、２８…充電器、２９…蓄電部、３０…制御部、３３…定着サーミスタ、３４…環境温度検知部、３０…定着ヒータ制御部

特開２０１３−６１６０６公報

Claims (10)

1. 光エネルギを電力に変換する光発電部と、
   前記光発電部から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する変動負荷と、
   前記光発電部から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部に充電する充電部と、
   前記光発電部から供給される発電電流及び発電電圧を検出する電流電圧検出手段と、
   前記光発電部から前記変動負荷に供給される負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、を備えた電力供給装置であって、
   前記発電電流及び前記発電電圧に基づいて、前記光発電部での発電電力値を算出する発電電力値算出手段と、
   前回の充電電流値から前記負荷電流値検出手段が前回検出した負荷電流値と前記負荷電流値検出手段が今回検出した負荷電流値の差分を減算した値に所定の微小電流値を加算して、第１充電電流値を算出する第１充電電流値算出手段と、
   前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電力供給装置。
2. 前回の充電電流値から前記負荷電流値検出手段が前回検出した負荷電流値と前記負荷電流値検出手段が今回検出した負荷電流値の差分を減算した値に前記所定の微小電流値を減算して、第２充電電流値を算出する第２充電電流値算出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記第２充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記第１充電電流値算出手段は、前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定した場合であって、今回の発電電力値が前回の発電電力値よりも大きい場合に、再度前記第１充電電流値を算出し、
   前記制御手段は、前記第１充電電流値算出手段が再度算出した前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
4. 前記第２充電電流値算出手段は、前記第２充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定した場合であって、今回の発電電力値が前回の発電電力値よりも大きい場合に、再度前記第２充電電流値を算出し、
   前記制御手段は、前記第２充電電流値算出手段が再度算出した前記第２充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
5. 前記制御手段は、
   前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定した場合であって、今回の発電電力値が前回の発電電力値よりも小さい場合に、前記第２充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
6. 前記制御手段は、
   前記第２充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定した場合であって、今回の発電電力値が前回の発電電力値よりも小さい場合に、前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出手段により算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
7. 前記変動負荷は、定着ヒータであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電力供給装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載された電力供給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 光エネルギを電力に変換する光発電部と、
   前記光発電部から供給される電力を消費する際に、消費電力が変動する変動負荷と、
   前記光発電部から供給される電力を予め設定された充電電流値により蓄電部に充電する充電部と、
   前記光発電部から供給される発電電流及び発電電圧を検出する電流電圧検出手段と、
   前記光発電部から前記変動負荷に供給される負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、を備えた電力供給装置による電力供給方法であって、
   前記発電電流及び前記発電電圧に基づいて、前記光発電部での発電電力値を算出する発電電力値算出ステップと、
   前回の充電電流値から前記負荷電流値検出手段が前回検出した負荷電流値と前記負荷電流値検出手段が今回検出した負荷電流値の差分を減算した値に所定の微小電流値を加算して、第１充電電流値を算出する第１充電電流値算出ステップと、
   前記第１充電電流値を前記充電電流値として前記充電部に設定し、前記発電電力値算出ステップにより算出された前回の発電電力値を今回の発電電力値に更新し、前記発電電力値が最大になるように制御する制御ステップと、を実行することを特徴とする電力供給方法。
10. 請求項９に記載された電力供給方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。

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