JP2008017631A - 省電力用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内の照明光を効果的に利用して省電力を図り、ひいては、地球環境の悪化防止に資することを目的とする。
【解決手段】本発明では、複数の家具１ａ，１ｂ，…の夫々の表面の少なくとも一部を太陽電池４の表面により構成すると共に、当該家具に、太陽電池と接続された蓄電装置５と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統Ｉを構成し、複数の家具の夫々の個別電力供給系統を並列に接続する共通電力供給系統Ｃを構成した省電力用装置を提案している。
【選択図】 図６

Description

本発明は、家庭や事務所等において省電力を図るための装置に関するものである。

近年、地球における環境悪化の一つである温暖化を防止する対策の一つとして、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の排出量を削減する試みが行われている。このうち、燃料を必要とせず、しかも二酸化炭素を排出しない太陽電池による発電を利用し、発電した電力を蓄電池に蓄えて、必要に応じて、家庭や事務所等において消費する電力の少なくとも一部に利用することが行われている。

例えば特許文献１には、太陽電池アレイと、直列接続された複数の蓄電池とから構成され、少ない直列接続の太陽電池により蓄電池を高い電圧で充電可能とする太陽光発電用充電装置が記載されている。また特許文献２には、見かけ上の充電効率を向上すると共に蓄電池の寿命を延ばすことができ、太陽電池が発電したエネルギを有効に使用できるという太陽電池電源装置が記載されている。

一方、特許文献３には、照明器具及び照明器具に電力を供給する太陽電池とが一体に設けられた太陽電池付き屋根パネル体が記載されており、また特許文献４には太陽電池付きの屋根瓦が記載されている。更に、特許文献５には、棟又は笠体上面に取付けた太陽電池と、二次電池から成る太陽電池電源を設置した灯篭が記載されている。
特開昭５８−１８２４３５号公報 実公昭６０−３６４２号公報 実開平５−２４７６１号公報 実開平５−５９４１号公報 実開平５−３３４０５号公報

従来、太陽電池は特許文献１〜４に示されるように屋根等、建物の屋外に設置されたり、又は特許文献５で示されるように、屋外で使用する物に設置されていて、屋内には設置されておらず、即ち、屋内の照明光等の有効利用を図ることは行われていない。

例えば太陽電池を駆動源とする腕時計は、屋内の照明光を利用することができるが、これはその物品、即ち、時計としての機能を発揮させるためだけに照明光を利用するものであり、照明光のエネルギを可能な限り有効に利用しようとするものではない。
本発明は、このような点を鑑みて創案されたもので、即ち、屋内の照明光を効果的に利用して省電力を図り、ひいては、地球環境の悪化防止に資することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために、本発明では、家具の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該家具内に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成した省電力用装置を提案する。

また本発明では、屋内の壁面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、壁内に太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成した省電力用装置を提案する。

また本発明では室内装飾品の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該室内装飾品内に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成した省電力用装置を提案する。

また本発明では、複数の家具の夫々の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該家具に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成し、複数の家具の夫々の個別電力供給系統を並列に接続する共通電力供給系統を構成した省電力用装置を提案する。

そして本発明では、上記共通電力供給系統に共通の蓄電装置を設置することを提案する。

また本発明では、上記共通電力供給系統に、屋内の壁に構成した個別電力供給系統や室内装飾品に構成した個別電力供給系統を並列に接続した省電力用装置を提案する。

また本発明では、上記の個別電力供給系統又は共通電力供給系統を、屋外に配置した太陽電池による電力供給系統に接続した省電力用装置を提案する。

そして本発明では、以上の構成の省電力装置において、蓄電装置として、蓄電池や、電気二重層キャパシタを用いることを提案する。

本発明においては、家具や壁面又は室内装飾品の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、蓄電装置を設置しているので、通常の生活をしている際に、照明器具が点灯状態の時や、窓から日光が差し込んでいる時には、それらの光のエネルギを電気エネルギに変換して蓄電することができ、こうして太陽電池の出力又は蓄電装置に蓄電された電力を個別電力供給系統を介して有効利用することができる。尚、本発明における家具は、屋内で使用するものは勿論であるが、ベランダ等の屋外に設置可能なテーブル等の家具を適用することができ、この場合には、太陽光のエネルギーを利用することができる。

また、上記複数の個別電力供給系統を並列に接続して共通電力供給系統を構成することにより、共通電力供給系統を介して供給可能な電力容量を大きくすることができる。この場合、共通電力供給系統に共通の蓄電装置を設置することにより、大容量の蓄電が可能であると共に電力供給の安定化を図ることができる。

また、本発明においては、上記個別電力供給系統又は共通電力供給系統を、屋外に配置した太陽電池による電力供給系統に接続してシステムを構成することができ、安定した電力供給を可能とする。

蓄電装置は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の蓄電池や、電気二重層キャパシタ等のコンデンサを使用することができる。

この際、個別電力供給系統の蓄電装置は、家具や壁内又は室内装飾品に構成するため小型のものを使用するが、共通電力系統に設置する蓄電装置は、適所に設置することができるので、大型で大容量のものを使用することができる。

次に本発明に係る省電力装置の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず図１は本発明の省電力装置を家具に適用した一実施形態を示す斜視図である。即ち、符号１ａは家具１の一形態としてのキャビネットであり、このキャビネット１ａは、上下に開閉扉２ｕ，２ｄを有する収納部を構成すると共に、中間に扉無しの中間収納部３を配置した構成である。このキャビネット１ａの上記開閉扉２ｕ，２ｄの表面に太陽電池４を設置する。この太陽電池４は適数、この場合、３５個の太陽電池セルを縦横に配置し、接続して構成したモジュールとして構成している。このモジュールの形状やセルの数は、設置する家具１の表面の形状等に応じて適宜に設定することができる。尚、図において太陽電池４には便宜上、ハッチングを付しており、これは他の図においても同様である。

そして家具１、即ち、この場合、キャビネット１ａには、上記太陽電池４と接続した蓄電装置５を内蔵すると共に、太陽電池４と蓄電装置５に接続された個別電力供給系統Ｉを構成している。

上述したように蓄電装置５は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の蓄電池や、電気二重層キャパシタ等のコンデンサを使用することができる。

図２は個別電力供給系統６の一例を示す説明的回路図である。符号６は太陽電池４と蓄電装置５間に接続した充放電制御回路であり、７は逆流防止ダイオードである。この充放電制御回路６は、蓄電装置５の充放電動作を監視して、過充電や過放電を防止して適切な充放電を行わせるものであって、過充電を防止するために蓄電装置と直列に接続されたリレー８の開閉を制御する構成としている。一方、充放電制御回路６には、その機能として蓄電残量を演算する機能を有しており、その指示メータ９を接続している。符号１０は太陽電池４で発電した電力及び蓄電装置５に蓄電された電力を取り出して各種電気機器の電源として利用するための、コンセント等の電力出力部１０であり、電力出力部１０と蓄電装置５及び太陽電池４との間に出力制御回路１１を接続している。この出力制御回路１１は、太陽電池の出力及び蓄電装置５に蓄電されている電力を、電気機器での使用に適切な形に変換したり、電圧を一定に制御したりする等の機能を有するもので、使用する電気機器が交流の場合には、インバータ機能が含まれる。

図１に示されるように、キャビネット１ａにおいて、個別電力供給系統６の構成要素である指示メータ９と電力出力部１０は、その機能上、表面に現れているが、その他の構成要素、即ち、蓄電装置５や充放電制御回路６、出力制御回路１１等はキャビネット１ａに内蔵している。

図３は本発明を適用した家具１を配置した室内、この場合、ダイニングルームのレイアウトの一例を示すもので、符号１ａは上述したように図１に示すキャビネットであり、また符号１ｂは家具１の他例として、天板に太陽電池４を設置したテーブル、符号１ｃは背もたれに太陽電池４を設置した椅子である。

図４は本発明を適用した家具１を配置した室内、この場合、事務所等の事務室内のレイアウトの他例を示すもので、符号１ｄは図１に示すキャビネット１ａとは収納部の形状が異なったキャビネットであり、また符号１ｅは家具１の他例として、天板に太陽電池４を設置したデスクである。

図５は本発明を適用した家具１を配置した室内、この場合、リビングルームのレイアウトの一例を示すもので、符号１ｆはテレビ台であり、また符号１ｇは家具１の他例として、天板に太陽電池４を設置したテーブルである。

以上の構成において、屋内において使用する家具１等の表面の少なくとも一部を太陽電池４の表面により構成すると共に、蓄電装置５を設置しているので、通常の生活をしている際に、照明器具が点灯状態の時や、窓１２から日光が差し込んでいる時には、それらの光のエネルギを電気エネルギに変換して蓄電することができ、こうして太陽電池４の出力又は蓄電装置５に蓄電された電力を個別電力供給系統Ｉを介して有効利用することができる。

以上に説明した実施の形態では、家具１の一部の表面のみを太陽電池４の表面により構成しているが、太陽電池４を設置する家具１の表面は、適宜に設計することができるのであり、例えば上述したキャビネット１ａにおいては、上板や側板にも太陽電池４を設置することができる。

また家具１の表面のみでなく、屋内の壁面１３の少なくとも一部を太陽電池（図示省略）の表面により構成すると共に、壁１３内に太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成することもできる。尚、太陽電池を設置可能な壁としては、部屋の壁の他、階段の側壁等を含むものである。

また、この他、室内装飾品の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成することができる。例えば、図４においては、室内装飾品を構成するオブジェクトとしての人造観葉植物１８の葉の部分を太陽電池４により構成し、鉢の部分に電力出力部１０を構成している。太陽電池を設置可能な室内装飾品の例としては、この他、絵画や彫刻等を挙げることができ、この場合には、絵画の額縁や、絵画自体を太陽電池により構成することもできる。

ここで、従来から広く使用されている太陽電池の色は濃紺色や紫色のみであったが、現在では、太陽電池の表面に形成する反射防止膜による光の干渉を利用し、その膜厚や屈折率を変化させることにより、見掛け上の呈色を自由に変化させることができ、また模様等を形成することも可能である。従って、家具に設置した太陽電池、この実施の形態において、キャビネット１ａの開閉扉２ｕ，２ｄの表面に設置した太陽電池４は、家具のデザイン要素の一つとして利用することができ、即ち、太陽電池４を設置することにより、意匠性を向上させ、家具としての価値の向上に資することができる。また、このような太陽電池を用いて上述したように絵画や彫刻を構成することもできる。

次に図６は本発明の省電力装置の他の実施形態を示す説明的回路図である。
この実施の形態では、複数の家具１（１ａ，１ｂ，…）の夫々に構成した図２に示す個別電力供給系統Ｉを並列に接続して共通電力供給系統Ｃを構成している。尚、この実施の形態では、壁１３にも個別電力供給系統１ｗを構成していて、その個別電力供給系統１ｗも並列に接続して共通電力供給系統Ｃを構成している。

即ち、共通電力供給系統Ｃは、各個別電力供給系統１ａ，１ｂ，…，１ｗ，…を並列に接続する接続線１４と、この接続線１４に、入出力及び充放電制御回路１５を介して並列に接続した蓄電装置１６と、接続線１４の適所に接続した電力出力部１７とから構成している。

入出力部及び充放電制御回路１５は、接続線１４に流す電流が交流の場合に蓄電装置１６に蓄電するために、直流に変換するコンバータ機能や、蓄電装置１６に蓄電されている電力を出力する際に、交流に変換するインバータ機能や、蓄電装置１６の充放電を制御する機能を有するものである。

以上の構成では、各個別電力供給系統１ａ，１ｂ，…，１ｗ，…の夫々の太陽電池４において発生した電力を、共通電力供給系統Ｃの接続線１４に接続した電力出力部１７を介して各種電気機器で使用することができる。この電力出力部１７には、接続線１４により複数の個別電力供給系統１ａ，１ｂ，…，１ｗ，…が並列に接続されているので、共通電力供給系統Ｃの接続線１４を介して供給可能な電力容量が大きく、所要電力の大きな電気機器を使用することができる。この電気機器の一例としては電気自動車や、電動アシスト自転車等を含むことができる。

更にこの実施の形態では、共通電力供給系統Ｃの接続線１４に入出力及び充放電制御回路１５を介して蓄電装置１６を並列に接続しているので、この蓄電装置１６として大容量のものを使用することにより、大容量の蓄電が可能であり、以て電力供給の安定化を図ることができる。

上述したとおり、個別電力供給系統Ｉの蓄電装置５は、家具１又は壁１３内に構成するため、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池又は電気二重層キャパシタ等を使用することができるが、共通電力系統Ｃに設置する蓄電装置１６は、適所に設置することができるので、大型で大容量のもの、例えば鉛蓄電池や電気二重層キャパシタ等を使用することができる。

尚、以上の実施の形態の説明では、家具は、いずれも屋内に設置しているが、上述したように、家具としては屋内で使用するものは勿論のこと、ベランダ等の屋外に設置可能なテーブル等の家具を適用することができ、この場合には、太陽光のエネルギーを利用することができる。

本発明は以上の通りであるので、以下に示すような効果があり、産業上の利用可能性が大である。
１．通常の生活をしている際に、照明器具が点灯状態の時や、窓から日光が差し込んでいる時には、それらの光のエネルギを電気エネルギに変換して蓄電することができ、そして蓄電装置に蓄電した電力を個別電力供給系統を介して有効利用することができる。
２．複数の個別電力供給系統を並列に接続して共通電力供給系統を構成することにより、共通電力供給系統を介して供給可能な電力容量を大きくすることができる。
３．この場合、共通電力供給系統に共通の蓄電装置を設置することにより、大容量の蓄電が可能であると共に電力供給の安定化を図ることができる。
４．屋内の照明光を効果的に利用して省電力を図り、ひいては、地球環境の悪化防止に資することができる。

本発明の省電力装置を家具に適用した一実施形態を示す斜視図である。 個別電力供給系統の一例を示す説明的回路図である。 本発明を適用した家具を配置した室内のレイアウトの一例を示す斜視図である。 本発明を適用した家具を配置した室内のレイアウトの他の例を示す斜視図である。 本発明を適用した家具を配置した室内のレイアウトの更に他の例を示す斜視図である。 本発明の省電力装置の他の実施形態を示す説明的回路図である。

符号の説明

１ 家具
１ａ，１ｄ キャビネット
１ｂ，１ｅ テーブル
１ｃ 椅子
１ｅ デスク
１ｆ テレビ台
２ｕ，２ｄ 開閉扉
３ 中間収納部
４ 太陽電池
５ 蓄電装置
６ 充放電制御回路
７ 逆流防止ダイオード
８ リレー
９ 指示メータ
１０ 電力出力部
１１ 出力制御回路
１２ 窓
１３ 壁
１４ 接続線
１５ 入出力及び充放電制御回路
１６ 蓄電装置
１７ 電力出力部

Claims (10)

1. 家具の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該家具内に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成したことを特徴とする省電力用装置。
2. 屋内の壁面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、壁内に太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成したことを特徴とする省電力用装置。
3. 室内装飾品の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該室内装飾品内に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成したことを特徴とする省電力用装置。
4. 複数の家具の夫々の表面の少なくとも一部を太陽電池の表面により構成すると共に、当該家具に、太陽電池と接続された蓄電装置と、太陽電池及び蓄電装置に接続された個別電力供給系統を構成し、複数の家具の夫々の個別電力供給系統を並列に接続する共通電力供給系統を構成したことを特徴とする省電力用装置。
5. 共通電力供給系統に、共通の蓄電装置を設置したことを特徴とする請求項４に記載の省電力用装置。
6. 請求項２又は３の個別電力供給系統を請求項４又は５の共通電力供給系統に並列に接続したことを特徴とする省電力用装置。
7. 請求項１、２又は３の個別電力供給系統を、屋外に配置した太陽電池による電力供給系統に接続したことを特徴とする省電力用装置。
8. 請求項３、４、５又は６の共通電力供給系統を、屋外に配置した太陽電池による電力供給系統に接続したことを特徴とする省電力用装置。
9. 蓄電装置が、蓄電池であることを特徴とする請求項１〜８までのいずれか１項に記載の省電力用装置。
10. 蓄電装置が、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１〜８までのいずれか１項に記載の省電力用装置。
    

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