(57)【要約】【課題】電力供給を適切に行うことで消費エネルギーを少なくする。【解決手段】建物１２には商用電力が建物１２内の容量の大きい電力負荷２２や大型家電機器２６、コンセント２４等に交流供給ルート３０によって送られる。また、太陽光発電装置３２の直流電力及び商用電力の交流電力が双方向インバータ３４を経て直流電圧として二次電池３６で蓄電（充電）される、ＤＣ−ＡＣインバータ３８で交流電力に変換されて交流供給ルート３０により容量の大きい電力負荷２２等に送られる。さらに、太陽光発電装置３２や二次電池３６の直流電力は直流供給ルート４４により、全館空調の専用回路１８やＬＥＤ照明２０等の、容量の小さい電力負荷１６へ供給される。各電力負荷への電力供給ルートは、直流送電ロスと直交流変換効率ロスとを比較して決定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を受ける受電部材に対し直流で送電する際の直流送電ロスが、前記直流を交流に変換する直交流変換効率ロスよりも小さい場合に受電部材に対し直流で電力供給をするための直流供給ルートと、
前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記受電部材に対し交流で電力供給をするための交流供給ルートと、
を有する建物。
【請求項２】
直流電力の供給源である直流電源と、
前記直流供給ルートに設けられ前記直流電力を蓄えることが可能な蓄電部材と、
を有する請求項１に記載の建物。
【請求項３】
直流電力を充電可能な直流充電部材を接続可能な直流接続部と、
前記直流接続部に接続された前記直流充電部材から直流電力を前記直流供給ルートに送電可能な第２直流供給ルートと、
を有する請求項１又は請求項２に記載の建物。
【請求項４】
交流電源を接続可能な交流接続部を備え、
前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記交流接続部から前記交流供給ルートを経て前記受電部材に対し交流で電力供給を行う請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の建物。
【請求項５】
電力を受ける受電部材に対し直流で送電する際の直流送電ロスと、前記直流を交流に変換する直交流変換効率ロスとを比較し、
前記直流送電ロスが直交流変換効率ロスよりも小さい場合に受電部材に対し直流で電力供給をするための直流供給ルートを選択し、
前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記受電部材に対し交流で電力供給をするための交流供給ルートを選択する電力供給ルート選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物及び電力供給ルート選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅等の建物における電力供給の構成として、特許文献１には、太陽電池モジュール等から供給される直流電力を二重層コンデンサに充電して夜間に常夜灯等に供給すると共に、商用電力の停電時には、室内非常灯等に供給するようにしたものが記載されている。
【０００３】
ところで、商用電源に加えて、上記のような直流電力を利用可能な建物では、建物内での電力供給を適切に行って、消費エネルギーをより少なくすることが望まれる。
【特許文献１】特開２００３−６５２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、電力供給を適切に行うことで消費エネルギーを少なくできる建物と、このような建物において電力供給ルートを選択するための電力供給ルート選択方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、電力を受ける受電部材に対し直流で送電する際の直流送電ロスが、前記直流を交流に変換する直交流変換効率ロスよりも小さい場合に受電部材に対し直流で電力供給をするための直流供給ルートと、前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記受電部材に対し交流で電力供給をするための交流供給ルートと、を有する。
【０００６】
すなわち、本発明では、受電部材に対し直流で送電する直流送電ロスと、直流を交流に変換してから送電する際の直交流変換効率ロスとを比較する。そして、直流送電ロスが、直交流変換効率ロスよりも小さい場合には、そのような受電部材に対し、直流供給ルートが設けられているので、この直流供給ルートにより電力供給を行う。これに対し、直流送電ロスが直交流変換効率ロス以上である場合には、そのような受電部材に対し、交流供給ルートが設けられているので、この交流供給ルートにより電力供給を行う。
【０００７】
このように、相対的にエネルギーのロスの少ない電力供給の方法により受電部材に電力供給を行うことになるので、電力供給を適切に行うことができ、消費エネルギーを少なくすることが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、直流電力の供給源である直流電源と、前記直流供給ルートに設けられ前記直流電力を蓄えることが可能な蓄電部材と、を有する。
【０００９】
したがって、直流電源から供給された直流電力を蓄電部材に蓄電することができる。蓄電部材は直流供給ルートに設けられているので、充電された直流電力を必要に応じて放電し、直流供給ルートから受電部材に供給することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、直流電力を充電可能な直流充電部材を接続可能な直流接続部と、前記直流接続部に接続された前記直流充電部材から直流電力を前記直流供給ルートに送電可能な第２直流供給ルートと、を有する。
【００１１】
したがって、直流接続部に直流充電部材を接続した状態では、第２直流供給ルートにより、直流充電部材の直流電力を直流供給ルートに送電することで、非常時等に直流充電部材からの直流電力の供給を受けることが可能となる。直流充電部材としては、たとえば、ハイブリッド車や電気自動車等の、内部に大容量の二次電池を備えた自動車を挙げることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、交流電源を接続可能な交流接続部を備え、前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記交流接続部から前記交流供給ルートを経て前記受電部材に対し交流で電力供給を行う。
【００１３】
したがって、直流送電ロスが直交流変換効率ロス以上である場合には、そのような受電部材に対し、交流接続部から交流供給ルートを経て交流で電力供給を行うことが可能になる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、電力を受ける受電部材に対し直流で送電する際の直流送電ロスと、前記直流を交流に変換する直交流変換効率ロスとを比較し、前記直流送電ロスが直交流変換効率ロスよりも小さい場合に受電部材に対し直流で電力供給をするための直流供給ルートを選択し、前記直流送電ロスが前記直交流変換効率ロス以上である場合に前記受電部材に対し交流で電力供給をするための交流供給ルートを選択する。
【００１５】
この電力供給ルート選択方法では、まず、直流送電ロスと直交流変換効率ロスとを比較する。そして、直流送電ロスが直交流変換効率ロスよりも小さい場合には、直流供給ルートを選択し、直流送電ロスが直交流変換効率ロス以上である場合には交流供給ルートを選択する。相対的にエネルギーのロスの少ない電力供給ルートを選択できる。そして、選択した電力供給ルートで受電部材に対し電力供給を行うことで、適切な電力供給により、消費エネルギーを少なくすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成としたので、電力供給を適切に行うことで消費エネルギーを少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１には、本発明の一実施形態に係る建物内の電力供給システム１４が概略的に示されている。また、図２には、この電力供給システム１４を備えた建物１２が概略的に示されている。なお、図１及び図２において、直流電力のルートを実線で、交流電力のルートを破線でそれぞれ示している。本実施形態において、直流電力のルートは１２Ｖ程度、交流電力のルートは１００Ｖ程度の電圧とされている。
【００１８】
この建物１２内には、直流電力で駆動される電力負荷（全館空調の専用回路１８やＬＥＤ照明２０等の容量の小さい電力負荷１６）と交流電力で駆動される電力負荷（コンセント２４に接続される機器や大型家電機器２６（図１では図示省略）、あるいはこれら以外の容量の大きい電力負荷２２）とが存在している。ただし、交流電力で駆動される電力負荷の一部は、内蔵された（あるいは別筐体の）ＡＣ−ＤＣアダプターにより交流電力が直流電力に変換された上で駆動される。したがって、このようなＡＣ−ＤＣアダプターを介することなく、直接的に直流電力を受けて駆動されてもよい。そして、建物１２内の電力供給システム１４は、これらの電力負荷に対し、後述するように適切な電力供給が行える（その結果、消費エネルギーが少なくなる）ような配線（電力供給ルート）が施された例となっている。
【００１９】
図２に示すように、建物１２には、本発明に係る交流接続部となる分電盤２８が設けられており、商用電力が建物１２内の容量の大きい電力負荷２２や大型家電機器２６、コンセント２４等に交流供給ルート３０によって送られる。このコンセント２４等からの交流電力を用いて直流駆動の電気機器を使用する場合には、前述したように、必要に応じてＡＣ−ＤＣアダプターを介在させる。
【００２０】
また、建物１２の屋根上には、太陽からの光エネルギーにより発電する太陽光発電装置３２が載置されている。太陽光発電装置３２は直流電力を発電するものであり、本発明の直流電源の一例である。
【００２１】
建物１２には、たとえばベランダ等に、双方向インバータ３４が設置されている。双方向インバータ３４は、商用電力（分電盤２８）から送られた交流電力を直流電力に変換し、必要に応じて整流等を行った上で出力する。また、太陽光発電装置３２から送られた直流電力も、整流して出力する。
【００２２】
双方向インバータ３４の近傍（本実施形態ではベランダ）には、二次電池３６が設置されており、双方向インバータ３４から送られた直流電力を蓄電（充電）できるようになっている。
【００２３】
さらに建物１２内には、ＤＣ−ＡＣインバータ３８が設置されている。ＤＣ−ＡＣインバータ３８は、二次電池３６から送られた直流電力を交流電力に変換する（必要に応じて電圧や周波数を調整してもよい）。この交流電力は、交流供給ルート３０によって、容量の大きい電力負荷２２等に送られる。
【００２４】
建物１２には、自動車用接続部４０が設けられており、二次電池３６から自動車４２（図１では図示省略）に直流供給ルート４４によって直流電力の供給を行うことが可能とされている。自動車４２は、たとえば、ハイブリッド車や電気自動車等の、内部に大容量の二次電池を備えた自動車であり、本発明に係る直流充電部材となっている。また、自動車用接続部４０が、本発明に係る直流接続部となっている。そして、自動車４２から二次電池３６へも、第２直流供給ルート４８により直流電力を送ることが可能とされている。さらに、自動車４２へは、直流供給ルート４４により、太陽光発電装置３２から直接的に直流電力を送ることも可能とされている。
【００２５】
さらに、太陽光発電装置３２及び二次電池３６からは、それぞれ直流供給ルート４４により、全館空調の専用回路１８やＬＥＤ照明２０等の、容量の小さい電力負荷１６へも直流電力を供給できるようになっている。
【００２６】
本実施形態に係る建物１２は、このような電力供給システム１４を備えるが、建物１２内には、上記したように、直流電力で駆動される機器（全館空調の専用回路１８やＬＥＤ照明２０等の容量の小さい電力負荷１６）と、交流電力で駆動される機器（コンセント２４に接続される機器や大型家電機器２６、あるいはこれら以外の容量の大きい電力負荷２２）とが存在している。また、交流電圧（１００Ｖ程度）は直流電力（１２Ｖ程度）よりも高くなっている。このような場合に、各電力負荷（以下では便宜上、これらを総称した電力負荷４６という、図１参照）への電力供給ルートの選択は、あらかじめ以下のようにして行われており、電力供給を適切に行うことで、全体として消費エネルギーを少なくできるようになっている。
【００２７】
まず、建物１２の間取りや、その他の部材配置等の設計が進捗すると、各電力負荷４６の概略の位置が決まる。また、二次電池３６の位置としても、仮の位置を決定することができる。そこで、これらの位置データを基に、直流送電ロスａと、直交流変換効率ロスｂとを比較する。この直流送電ロスａとは、たとえば、太陽光発電装置３２から容量の小さい電力負荷１６へ直流電力を供給する場合に、実際のルートにおいて発生する送電ロスをいう。また、直交流変換効率ロスｂとは、電力負荷４６に交流電力を供給する場合に、その供給ルーとのいずれかの段階（たとえばＤＣ−ＡＣインバータ）で直流を交流に変換する場合に発生するロスをいう。したがって、すべての電力負荷４６においてこのような直交流変換効率ロスｂが発生するわけではない。なお、この場合電力負荷４６では、必要であれば、ＡＣ−ＤＣアダプター等により交流を直流に変換する。
【００２８】
ここで、以下のパラメータを設定する。
ｃ：直流送電線の太さ
ｄ：直流送電線の太さによるロス係数
ｅ：直流送電距離
ｆ：直流送電距離によるロス係数
ｇ：二次電池の位置
ｈ：電力負荷の位置
ｉ：送電距離を測る係数
【００２９】
この「直流送電線の太さによるロス係数」及び「直流送電距離によるロス係数」とは、直流送電線の太さ及び距離（長さ）に応じて電気抵抗が変化することを考慮し、より正確な電気抵抗の値が得られるようにするための補正係数である。また、「送電距離を測る係数」とは、実際に建物１２内の配線におけるバッファ等を考慮し、より正確に送電距離を得られるようにするための補正係数である。
【００３０】
このとき、直流送電距離ｅは、
ｅ＝ｉ（ｇ−ｈ）
となる。そして、直流送電ロスａは
ａ＝ｄｃ＋ｅｆ
となる。なお、実際には、二次電池の位置、あるいは電力負荷の位置は、３次元の座標で示されるので、上記の計算にあたってはこの３次元の位置から距離を算出する。
【００３１】
このようにして得られた直流送電ロスａと直交流変換効率ロスｂとを比較し、直流送電ロスａが小さい場合（直流送電ロスａ＜直交流変換効率ロスｂである場合）は、対応する電力負荷４６まで直流供給ルート４４を設定する。これに対し、直流送電ロスａがと直交流変換効率ロスｂ以上である場合（直流送電ロスａ≧直交流変換効率ロスｂである場合）は、対応する電力負荷４６まで交流供給ルート３０を設定する。換言すれば、直流送電ロスが相対的に少ない場合には直流で送電し、直流送電ロスが相対的に多い場合には、交流で送電する。
【００３２】
そして、それぞれの電力負荷４６について、上記の計算と電力供給ルートの設定を行い、建物１２全体としての電力ロス（直流送電ロスａと直交流変換効率ロスｂの総和）が得られる。図１及び図２では、このようにして送電ルートが設定された電力供給システムの一例となっている。したがって、図１及び図２では、専用回路１８やＬＥＤ照明２０に対し太陽光発電装置３２や二次電池３６等から直流電力を供給するようになっているが、上記の計算結果次第では、交流電力を供給する（必要に応じて、専用回路１８内あるいはＬＥＤ照明２０内で直流に変換する）ようにする場合もある。
【００３３】
なお、上記の計算や送電ルートの設定は、たとえばコンピュータ上であらかじめプログラミングしておくことで容易に行うことが可能である。しかも、電力負荷４６や二次電池３６の位置を変更することで、建物１２全体としての電力ロスの計算を変更前と変更後とを比較することができ、最適の設計を行うことが可能である。
【００３４】
このように、本実施形態では、建物１２全体として電力供給を適切に行うことで、より電力ロスを少なくし、全体と消費エネルギーを少なくできるようになっている。
【００３５】
また、本実施形態に係る建物１２（電力供給システム１４）では、商用電力の交流電力と、太陽光発電装置３２からの直流電力を双方向インバータ３４に送っている。このため、いずれか一方の電力供給能力が低下した場合には、他方から電力供給を補うことができる。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る建物１２（電力供給システム１４）では、二次電池３６を備えており、たとえば、商用電力と太陽光発電装置３２の双方の電力供給能力が同時に低下した場合でも、二次電池３６から電力供給を行うことが可能である。
【００３７】
加えて、本実施形態に係る建物１２（電力供給システム１４）では、自動車４２から二次電池３６へ直流電力を供給することも可能となっている。したがって、商用電力と太陽光発電装置３２の双方の電力供給能力が同時に低下し、且つ、二次電池３６の充電量が少なくなっている場合には、自動車４２から電力供給を受ける（この電力で二次電池３６を充電してもよい）ことが可能である。
【００３８】
なお、上記では、本発明に係る直流電源として、太陽光発電装置３２を挙げたが、この他にも、たとえば、風力発電装置や家庭内燃料電池等を用いることも可能である。また、本発明に係る蓄電部材（二次電池３６）としては、必要な蓄電量を確保できれば特に限定されないが、たとえば、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態の建物に適用される電力供給システムを概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の建物を適用された電力供給システムと共に示す概念図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２  建物
１４  電力供給システム
１６  容量の小さい電力負荷（受電部材）
１８  専用回路（受電部材）
２０  ＬＥＤ照明（受電部材）
２２  容量の大きい電力負荷（受電部材）
２４  コンセント
２６  大型家電機器（受電部材）
２８  分電盤
３０  交流供給ルート
３２  太陽光発電装置（直流電源）
３４  双方向インバータ
３６  二次電池（蓄電部材）
３８  インバータ
４０  自動車用接続部
４２  自動車
４４  直流供給ルート
４６  電力負荷
４８  第２直流供給ルート
【図１】
2010074997.tif 000003
【図２】
2010074997.tif 000004