(57)【要約】      （修正有）【課題】オフィスの拡張又は縮小に伴う電力需要量の変化に柔軟に対応可能な自家発電エネルギー利用システムの提供。【解決手段】直流電力を出力するソーラーパネル２と、このソーラーパネル２から供給された直流電力を貯蔵可能な蓄電器３２５を有し、所定電圧の直流電力を出力する給電装置３と、この給電装置３から出力される直流電力の供給を受けるワークステーション４とを具備してなるエネルギー利用ユニット１を複数組有する自家発電エネルギー利用システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する自家発電機と、この自家発電機から供給された直流電力を貯蔵可能な蓄電器を有し、所定電圧の直流電力を出力する給電装置と、この給電装置から出力される直流電力の供給を受けるワークステーションとを具備してなるエネルギー利用ユニットを複数組有することを特徴とする自家発電エネルギー利用システム。
【請求項２】
前記自家発電機が太陽電池である請求項１記載の自家発電エネルギー利用システム。
【請求項３】
前記給電装置が、前記自家発電機から供給された直流電力を前記ワークステーションに供給する直流用の系路以外に、商用電力を直流に変換して前記ワークステーションに供給するための補助系路を備えたものである請求項１又は２記載の自家発電エネルギー利用システム。
【請求項４】
前記給電装置が、前記直流用系路として、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電することなく前記ワークステーションに導くための主系路と、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電器に蓄積しその蓄積した電力を前記ワークステーションに導くための蓄電系路とを有するものである請求項３記載の自家発電エネルギー利用システム。
【請求項５】
前記ワークステーションが、前記給電装置から供給された直流電力を交流に変換することなく利用可能な電気機器を搭載可能なものである請求項１、２、３又は４記載の自家発電エネルギー利用システム。
【請求項６】
前記各エネルギー利用ユニットが、前記給電装置と前記ワークステーションとを１対１に対応させたものである請求項１、２、３、４又は５記載の自家発電エネルギー利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフィス等で好適に使用される自家発電エネルギー利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィス等において、太陽光等の自然エネルギーを電力に変換し、環境への負荷を低く保ちつつ快適なオフィス環境や生産性の高いワークスタイルを実現することが望まれてきている。
【０００３】
従来、自然エネルギーを利用した給電装置として、屋根や屋上等に設置した太陽電池等の自家発電機により発電した直流電力を、インバータを用いて交流電力に変換し、商用電力とともに使用するものが種々開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
このような給電装置及び自家発電機をオフィスに導入する際、従来、ビルの一区画に給電装置を設置し、ビル全体にこのような給電装置からの直流電力を供給するための配線を行い、この配線に電気機器を接続する自家発電エネルギー利用システムが考えられてきている。
【０００５】
ところで、オフィスを拡張又は縮小するにあたっては、必要とする電気機器の量もそれに伴って増減し、さらに電力需要もそれに伴って増減する。しかしながら、前段で述べたような従来の構成では、ビル全体として１つの自家発電機及び給電装置を使用することから、オフィスの拡張の際には電力需要が不足し、自家発電機の発電能力及び配線の容量拡大のために大がかりな工事を必要とすることがある。一方、オフィスの縮小の際にも、電力需要の縮小により自家発電機の発電能力が過大となり、維持費等の理由でより発電能力が小さな自家発電機に交換する要望が発生することがあるが、このような場合の自家発電機の交換の際にも、大がかりな工事を必要とすることがある。
【０００６】
すなわち、従来の自家発電エネルギー利用システムにおいては、オフィスの拡張又は縮小に伴う電力需要量の変化に柔軟に対応することが困難であるという問題が存在する。
【０００７】
このような課題は、いわゆる狭義のオフィスに限られず、店舗、病院その他の職場スペースにおいても同様に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３１２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点に着目し、オフィス等の拡張又は縮小に伴う電力需要量の変化に柔軟に対応可能な自家発電エネルギー利用システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明の自家発電エネルギー利用システムは、直流電力を出力する自家発電機と、この自家発電機から供給された直流電力を貯蔵可能な蓄電器を有し、所定電圧の直流電力を出力する給電装置と、この給電装置から出力される直流電力の供給を受けるワークステーションとを具備してなるエネルギー利用ユニットを複数組有することを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、オフィス等の拡張又は縮小の際に、ワークステーションを含むエネルギー利用ユニットを増設又は撤去すればよいので、オフィス等の拡張又は縮小に柔軟に対応することができる。
【００１２】
なお、本発明において、「自家発電機」とは、太陽電池、風力発電機、燃料電池等に代表される自然エネルギーを直流電力に変換する機能を有するものや、振動発電機、人力発電機等、主として発電の際に二酸化炭素をほとんど又は全く排出しない発電装置全般を示す概念である。また、「電力を貯蔵」及び「蓄電」には、電圧平準化を目的とした一時的な電荷の蓄積は含まれない。
【００１３】
このような給電装置の好適な一例として、前記自家発電機が太陽電池であるものが挙げられる。
【００１４】
また、電力需要の増大に伴い自家発電機からの直流電力の供給量が需要に対して不足する場合に容易に対応できるようにするための態様として、前記給電装置が、前記自家発電機から供給された直流電力を前記ワークステーションに供給する直流用の系路以外に、商用電力を直流に変換して前記ワークステーションに供給するための補助系路を備えたものが挙げられる。
【００１５】
前段で述べた自家発電エネルギー利用システムにおいて、一時的に電力需要が増大した場合にさらに容易に対応できるようにするための構成として、前記給電装置が、前記直流用系路として、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電することなく前記ワークステーションに導くための主系路と、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電器に蓄積しその蓄積した電力を前記ワークステーションに導くための蓄電系路とを有するものが挙げられる。
【００１６】
このような自家発電エネルギー利用システムに好適に用いられるワークステーションとして、前記給電装置から供給された直流電力を交流に変換することなく利用可能な電気機器を搭載可能なものが挙げられる。このようなものであれば、直流電力を交流に変換するためのエネルギーロスは発生しないからである。
【００１７】
そして、オフィスの拡張又は縮小にさらに柔軟に対応させるための構成として、前記各エネルギー利用ユニットが、前記給電装置と前記ワークステーションとを１対１に対応させたものであるものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オフィスの拡張又は縮小に伴う電力需要量の変化に柔軟に対応可能な自家発電エネルギー利用システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る自家発電エネルギー利用システムの概略図。
【図２】同実施形態に係る給電装置の概略図。
【図３】同実施形態に係るワークステーションの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を、図１〜図３を参照しつつ以下に示す。
【００２１】
この実施形態の自家発電エネルギー利用システムは、図１に示すように、直流電力を出力する自家発電機たる太陽電池すなわちソーラーパネル２と、このソーラーパネル２から供給された直流電力を貯蔵可能な蓄電器３２５を有し、所定電圧の直流電力を出力する給電装置３と、この給電装置３から出力される直流電力の供給を受けるワークステーション４とをそれぞれ１つずつ具備してなるエネルギー利用ユニット１を複数組有する。すなわち、本実施形態では、前記給電装置３と前記ワークステーション４とを１対１に対応させている。
【００２２】
ソーラーパネル２は、図１に示すように、複数のセルを配線して板状に保持してなるものであり、屋根、屋上、庭等に設置されている。この実施形態では、例えば、好天時に５３ボルトの直流電力を出力するように設定されている。
【００２３】
給電装置３は、例えば、図２に示すように、ソーラーパネル２からの電力を受け付ける直流入力端３ａと直流電力を最終的にワークステーション４に出力する出力端３ｂとの間に、前記直流入力端３ａに入力された直流電力を蓄電することなく前記出力端３ｂに導くための主系路３１と、前記直流入力端３ａに入力される直流電力を蓄電器３２５に蓄積しその蓄積した電力を前記出力端３ｂに導くための蓄電系路３２とを並設したものである。そして、直流用の系路である前記主系路３１と蓄電系路３２以外に、商用電力９を受け付ける交流入力端３ｃと前記出力端３ｂとの間に、前記交流入力端３ｃに入力された交流電力を直流電力に変換して前記出力端３ｂに導くための補助系路３３を設けている。加えて、前記主系路３１の電力を優先的に前記出力端３ｂに導き、主系路３１の給電能力が不足した場合に前記蓄電系路３２の電力を前記主系路３１の電力と併せて前記出力端３ｂに導き、前記主系路３１及び前記蓄電系路３２の給電能力が不足した場合に補助系路３３の電力を前記主系路３１及び前記蓄電系路３２の電力と併せて前記出力端３ｂに導くための統合手段３４を備えている。本実施形態では、前記統合手段３４は、前段側の統合回路３４１と、後段側の統合回路３４２とを利用して形成している。
【００２４】
前記主系路３１は、前記直流入力端３ａから導入される直流電力を平準化し安定した電圧の直流電力とする制限回路３１１と、この制限回路３１１から出力される直流電力が過大になるのを抑制する保護回路３１２と、出力端３ｂ側から直流入力端３ａ側に電流が逆流することを防止するための逆流防止回路３１３とを直列に配したものである。そして、この逆流防止回路の出力端子を、コネクタ３１４を介して前段側の統合回路３４１の第１の入力端子３４１ａに接続している。
【００２５】
前記蓄電系路３２は、本実施形態では、複数、具体的には３系列備えている。各蓄電系路３２は、いずれも、前記直流入力端３ａから導入される直流電力を平準化し蓄電器３２５の充電に適した電圧の直流電力とする充電回路３２１と、この充電回路３２１から出力される直流電力が過大になるのを抑制する保護回路３２２と、出力端３ｂ側から直流入力端３ａ側に電流が逆流することを防止するための逆流防止回路３２３とを主体として構成されたものである。本実施形態の説明において、第１、第２及び第３の蓄電経路にはそれぞれ符号３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを付す。また、第１〜第３の蓄電経路３２ａ〜３２ｃを総称する場合には、単に「蓄電系路３２」と称する。第１の蓄電系路３２ａの逆流防止回路３２３の出力端子は、コネクタ３２４を介して第１の蓄電器３２５ａの入出力端子、及び前段側の統合回路３４１の第２の入力端子３４１ｂに接続している。第２の蓄電系路３２ｂの逆流防止回路３２３の出力端子は、コネクタ３２４を介して第２の蓄電器３２５ｂの入出力端子、及び前段側の統合回路３４１の第３の入力端子３４１ｃに接続している。そして、第３の蓄電系路３２ｃの逆流防止回路３２３の出力端子は、コネクタを介して第３の蓄電器３２５ｃの入出力端子、及び前段側の統合回路３４１の第４の入力端子３４１ｄに接続している。本実施形態では、蓄電器３２５は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を利用している。
【００２６】
前段側の統合回路３４１は、前記主系路３１の電圧すなわち第１の入力端子３４１ａに入力される電圧に基づき、前記主系路３１と前記蓄電系路３２との統合状態を制御する。具体的には、例えば、第１の入力端子３４１ａに入力される電圧が所定電圧以上であれば主系路３１からの直流電力のみを出力端子３４１ｅから出力する一方、第１の入力端子３４１ａに入力される電圧が所定電圧未満に降下した際には、主系路３１からの直流電力と第１〜第３の蓄電系路３２からの直流電力とを併せて出力端子３４１ｅから出力する。そして、この前段側の統合回路３４１の出力端子３４１ｅは、ヒューズ３４３を挟んで後段側の統合回路３４２の第１の入力端子３４２ａに接続している。
【００２７】
前記補助系路３３は、前記交流入力端３ｃから導入される交流電力を所定の電圧の直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路３３１を主体として構成されたものである。そして、このＡＣ／ＤＣ変換回路３３１の出力端子を、コネクタ３３２を介して後段側の統合回路３４２の第２の入力端子３４２ｂに接続している。
【００２８】
後段側の統合回路３４２は、前記主系路３１及び前記蓄電系路３２の電圧、すなわち第１の入力端子３４２ａに入力される電圧に基づき、前記主系路３１と前記蓄電系路３２と前記補助系路３３との統合状態を制御する。具体的には、例えば、第１の入力端子３４２ａに入力される電圧が所定電圧以上であれば主系路３１及び蓄電系路３２から第１の入力端子３４２ａに入力される直流電力のみを出力端子から出力する一方、第１の入力端子３４２ａに入力される電圧が所定電圧未満に降下した際には、第１の入力端子３４２ａに入力される直流電力と補助経路から第２の入力端子３４２ｂに入力される直流電力とを併せて出力端子から出力する。また、この後段側の統合回路３４２の出力端子が本発明の出力端３ｂである。そして、この出力端３ｂからワークステーション４に直流電力が供給される。
【００２９】
前記ワークステーション４としては、本実施形態では、矩形状の天板４２を有する第１のワークステーション４ａと、円形状の天板４７を有する第２のワークステーション４ｂとを用意している。第１のワークステーション４ａは、図３に示すように、設置床面から起立させて設けた脚構造体４１と、この脚構造体４１に支持させてなり配線挿通空間を挟んで反使用端縁を互いに対向させて配した２枚の前記矩形状の天板４２と、前記配線挿通空間の両端近傍から起立させて設けた対をなす支柱４３と、これら対をなす支柱４３の上端間に架設してなり前記給電装置３から供給された直流電力の供給を受けて発光するＬＥＤ照明装置４４と、前記支柱４３の中間部間及び下端部間にそれぞれ架設してなり電気機器に前記給電装置３から供給された直流電力を交流に変換することなく給電するための２本の給電レール４５とを備えている。
【００３０】
前記給電レール４５は、図示は省略するが、前記天板の幅方向に延伸し前方に開口するレール本体と、前記開口内に設けられるとともに前記給電装置３の出力端３ｂの正極に接続してなり長手方向に延伸する正極と、前記開口内の前記正極と異なる位置に設けられるとともに前記給電装置３の出力端３ｂの負極に接続してなり長手方向に延伸する負極とを有する。この給電レール４５には、前記給電装置３から供給された直流電力を交流に変換することなく利用可能な電気機器、例えば、パーソナルコンピュータ５１や、扇風機５２や、ワットメータ５３や、スポット照明５４や、カップホルダ５５や、スピーカ付きサウンドプレーヤ５６や、ＵＳＢ給電コンセント５７や、照明操作パネル５８等の電気機器を接続可能である。なお、給電レール４５に供給される直流電圧と電気機器の作動電圧とが異なる場合には、例えば、給電レール４５にＤＣ／ＤＣコンバータ４６を内蔵する電源装置の入力端子を接続した上で、該電源装置の出力端子を電気機器の受電ソケットに接続するようにしている。
【００３１】
一方、第２のワークステーション４ｂは、図１に示すように、設置床面から起立させて設けた脚構造体４７と、この脚構造体４７に支持させてなる前記円形状の第１の天板４８と、この第１の天板４８の天板の上方に配設した第２の天板４９と、この第２の天板４９の下面に配設した図示しない照明装置とを少なくとも備えている。以下の説明において、第１及び第２のワークステーション４ａ、４ｂを区別せずに述べる場合には、単に「ワークステーション４」と称する。
【００３２】
本実施形態に係る自家発電エネルギー利用システムの使用態様を以下に述べる。
【００３３】
晴天時の昼間は、日光の照射量が大きいので、ソーラーパネル２の出力がワークステーション４の天板４２、４８上等に搭載された電気機器による需要を十分まかなえる程度に大きい。このとき、主系路３１からの直流電力のみがワークステーション４に供給される。また、主系路３１からの直流電力のうち、消費されない余剰の電力は第１〜第３の蓄電系路３２に蓄積される。
【００３４】
一方、夜間や、曇天時や、晴天時であっても朝夕は日光の照射量が小さいか又は皆無であり、ソーラーパネル２の出力が小さいので、主系路３１からのソーラーパネル２の出力のみをワークステーション４に供給した場合、ワークステーション４の天板４２、４８上等に搭載された電気機器による需要をまかなうことができず、電圧が降下する。そこで、まず、第１〜第３の蓄電系路３２の蓄電器３２５に十分な量の電力が蓄積されている場合には、これら第１〜第３の蓄電系路３２の蓄電器３２５から電力を供給する。さらに、第１〜第３の蓄電系路３２の蓄電器３２５に十分な量の電力が蓄積されておらず、後段側の統合回路３４２の第１の入力端子３４２ａに入力される直流電圧が降下している場合には、商用電源９からの電力を、交流を直流に変換した上で補助系路３３から供給する。
【００３５】
以上に述べたように、本実施形態の構成によれば、オフィスの拡張又は縮小の際に、ワークステーション４を含むエネルギー利用ユニット１を増設又は撤去すればよいので、オフィスの拡張又は縮小に柔軟に対応することができる。すなわち、オフィスにおける電力需要は、そのオフィスで働くワーカの人数に略対応するが、ワーカの人数は、ワークステーション４の台数に略対応する。従って、各ワークステーション４を単位としてエネルギー利用ユニット１を構成しておけば、ワークステーション４の増減により、発電能力も容易に変化させることができる。よって、電力需要に見合った自家発電エネルギー利用システムを容易に構築することができ、状況に応じてその能力を適宜変化させることができる。
【００３６】
また、ソーラーパネル２として太陽電池を利用しているので、発電の際には二酸化炭素が発生せず、環境負荷を効果的に低く保つことができる。
【００３７】
さらに、直流用の系路すなわち前記主系路３１及び前記蓄電系路３２に加えて、商用電力９を直流に変換して前記ワークステーション４に供給するための補助系路３３を備えているとともに、前記主系路３１及び前記蓄電系路３２の電圧すなわち統合手段３４を構成する後段側の統合回路３４２の第１の入力端子３４２ａに入力される電圧に基づき、後段側の統合回路３４２が前記主系路３１と前記蓄電系路３２と前記補助系路３３との統合状態を制御するので、電力需要が増大し主系路３１及び蓄電系路３２からの直流電力の総供給量が需要に対して不足する場合には、補助経路３３から商用電力９を直流電力に変換して供給させることができ、従って、一時的に電力需要が増大した場合に効果的に対応することができる。
【００３８】
加えて、前記給電装置が、前記直流用系路として、前記ソーラーパネル２から供給された直流電力を蓄電することなく前記ワークステーション４に導くための主系路３１と、前記ソーラーパネル２から供給された直流電力を蓄電器３２５に蓄積しその蓄積した電力を前記ワークステーション４に導くための蓄電系路３２とを有するとともに、前記統合手段３４を構成する前段側の統合回路３４１が、前記主系路３１の電圧すなわち該統合回路３４１の第１の入力端子３４１ａに入力される電圧に基づき、前記主系路３１と前記蓄電系路３２との統合状態を制御するので、電力需要が商用電力９の供給を必要とするほど大きくない場合であっても、主系路３１からの直流電力の供給量が需要に対して不足する場合に蓄電経路３２から直流電力を供給させることで、一時的に電力需要が増大した場合に好適に対応することができる。
【００３９】
一方、前記ワークステーション４には、前記給電装置３から供給された直流電力を交流に変換することなく利用可能な電気機器を搭載しているので、このような電気機器を利用する際に直流電力を交流に変換するためのエネルギーロスが発生せず、より効果的に省エネルギー化を図ることができる。
【００４０】
そして、前記各エネルギー利用ユニット１が、前記給電装置３と前記ワークステーション４とを１対１に対応させたものであるので、オフィスの拡張又は縮小にさらに柔軟に対応させることができる。
【００４１】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００４２】
例えば、自家発電機として、ソーラーパネル以外に、風力発電機や、燃料電池等を利用してもよく、また、複数種類の自家発電機からの直流電力を入力端に入力するようにしてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、給電装置が、前記自家発電機から供給された直流電力を前記ワークステーションに供給する直流用の系路以外に、商用電力を直流に変換して前記ワークステーションに供給するための補助系路を備えているが、たとえば、容量の大きな蓄電器を用意して直流用の経路から直流電力を安定して供給するようにした上で、補助経路を省略する態様を採用してもよい。
【００４４】
一方、上述した実施形態では、前記給電装置が、前記直流用系路として、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電することなく前記ワークステーションに導くための主系路と、前記自家発電機から供給された直流電力を蓄電器に蓄積しその蓄積した電力を前記ワークステーションに導くための蓄電系路とを有するが、主系路を省略し、自家発電機から供給された直流電力の全量を蓄電器に蓄積した上で蓄電器から電力をワークステーションに導くようにしてもよい。
【００４５】
加えて、商用電力の供給を受けて作動する電気機器のみを使用する場合は、ワークステーションに直流電力を交流電力に変換するインバータを搭載する構成を採用すればよい。
【００４６】
さらに、ワークステーションには、上述した実施形態において述べた電気機器以外の電気機器を接続してももちろんよい。電気機器の例として、例えば、電動レターオープナ、ＣＤプレイヤ、ＤＶＤプレイヤ、指向性スピーカ、レッグウォーマ、保湿器、シンクライアント端末、液晶モニタ、消音システム、デジタルサイネージ、脳波計、心拍数計、空気清浄機、マッサージ機、電子ペーパ、携帯電話充電器、芳香発生器、スキャナ等が挙げられる。
【００４７】
そして、上述した実施形態における各エネルギー利用ユニットは、前記給電装置と前記ワークステーションとを１対１に対応させたものであるが、例えば、給電装置ごとにオフィス等の所定区画を対応付け、各給電装置から対応する区画内に配設した１又は複数のワークステーションに直流電力を供給する態様等を採用してもよい。
【００４８】
加えて、上述した実施形態では狭義のオフィスに適用する場合について説明したが、店舗、病院等の職場スペースにも同様に適用可能である。その場合には、店舗、病院等、各職場スペースに適したワークステーションを用いるとよい。
【００４９】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…エネルギー利用ユニット
２…ソーラーパネル（自家発電機）
３…給電装置
４（４ａ、４ｂ）…ワークステーション
【図１】
2012105436.tif 000003
【図２】
2012105436.tif 000004
【図３】
2012105436.tif 000005