(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から供給される交流電力を整流器に与え、整流出力で蓄電池を充電する予備電源装置を２組設けると共に、前記２組の予備電源装置の一方の蓄電池の負極端子と他方の蓄電池の正極端子を短絡して中間端子とする第１の切換スイッチを設け、
商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチをオンにして、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池の負極端子と前記中間端子から第２の負荷に直流電力を供給する予備電源システムにおいて、
前記２組の予備電源装置の各蓄電池の正極端子間と、負極端子間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチを設け、
前記第２の切換スイッチをオンにすると共に、前記第１の切換スイッチをオフにして、前記各蓄電池を並列に充電することを特徴とする予備電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の予備電源システムにおいて、
前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷への直流電力供給路及び他方の蓄電池の負極端子と中間端子から第２の負荷への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチを設け、
前記第1及び第２の負荷には、商用電源から第４の切換スイッチを介して単相３線式で交流電力が供給されるようにしたことを特徴とする予備電源システム。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の予備電源システムを運転する予備電源システムの運転方法において、
前記第２の切換スイッチをオンにし、前記第１の切換スイッチをオフにした状態で２組の予備電源装置の一方の整流器を停止して、他方の整流器から各蓄電池に対する充電を行うことを特徴とする予備電源システムの運転方法。
【請求項４】
商用電源から供給される交流電力を整流器に与え、整流出力で２組の蓄電池を充電する予備電源システムにおいて、
前記２組の蓄電池の内の一方の蓄電池の負極端子と他方の蓄電池の正極端子を短絡して中間端子とする第１の切換スイッチと、
前記２組の蓄電池の正極端子間と、負極端子間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチを設け、
商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチをオンにすると共に前記第２の切換スイッチをオフにして、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池の負極端子と前記中間端子から第２の負荷に直流電力を供給する予備電源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の予備電源システムにおいて、
前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷への直流電力供給路及び他方の蓄電池の負極端子と中間端子から第２の負荷への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチを設け、 前記第1及び第２の負荷には、商用電源から第４の切換スイッチを介して単相３線式で交流電力が供給されるようにしたことを特徴とする予備電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源の遮断時等に使用される予備電源システム及びその運転方法に関するもので、特に、その予備電源システムを構成する配線のコストが低減できる予備電源システム及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
消防法等によって設置が義務付けられている非常用照明設備等に商用電源（ＡＣ電源）の遮断時に電力を供給するために、通常時は商用電源を整流器を介して充電される蓄電池を設けて、商用電源の遮断時に該蓄電池から非常用照明設備等に電力を供給する予備電源システムが知られている。
【０００３】
この種の予備電源システムとして、特開平４−１７２９３１号公報に記載のものがある。
以下、図３を用いて従来の予備電源システムについて説明する。
前記公報には、三線式の商用電源(1)からの交流電力を整流する第１及び第２の整流器(2-1,2-2)と、前記各整流器からの直流電力がそれぞれの第１、第２の端子(O11,O12,O21,O22)を介して供給されるようにした第１及び第２の蓄電池(3-1,3-2)とからなり、かつ前記第１の蓄電池(3-1)の第２の端子(O12)を第２の蓄電地(3-2)の第１の端子(O21)に接続して中間端子(O)とするとともに、前記第１の蓄電池(3-1)の第１の端子(O11)(P)と前記中間端子(O)との間に接点(MC-A)を介して第１の負荷(4-1)（交直両用負荷）を接続し、前記中間端子(O)と第２の蓄電池(3-2)の第２の端子(O22)(N)との間に接点(MC-A)を介して第２の負荷(4-2)（交直両用負荷）を接続し、前記三線式の商用電源の各線(R,G,S)を接点(MC-B,MC-A)を介して第１の蓄電池(3-1)の第１の端子(P)(O11)、中間端子(O)、第２の蓄電池(3-2)の第２の端子(N)(O22)に接続し、前記接点(MC-A,MC-B)をオン、オフさせて商用電源の受電時は商用電源(1)からの交流電力が前記第１、第２の負荷(4-1,4-2)に供給され、商用電源の停電時は第１、第２の蓄電池(3-1,3-2)からの直流電力が前記第１、第２の負荷(4-1,4-2)に供給されるようにした防災設備用電源システムが記載されている。
【０００４】
前記構成によって、商用電源１から交流電力の受電時には、接点(MC-B)をオンにすると共に、接点(MC-A)をオフにする。
そして、商用電源から接点(MC-B)を介してR相とG相とから第１の負荷(4-1)に交流電力を給電し、G相とS相とから第２の負荷(4-2)に交流電力を給電する。
また、商用電源１の停電(遮断)時には、接点(MC-A)をオンにすると共に、接点(MC-B)をオフにする。
そして、蓄電池(3-1,3-2)から、接点(MC-A)を介して、端子(P)と中間端子(O)から第１の負荷(4-1)に直流電力を給電し、中間端子(O)と端子(N)とから第２の負荷(4-2)に直流電力を給電する。
【０００５】
したがって、第１の負荷(4-1)に流れる直流電流をI1、第２の負荷(4-2)に流れる直流電流をI2とすると、第１の負荷(4-1)と第２の負荷(4-2)の接続点と中間端子(O)との間に流れる直流電流はI1−I2となる。
ここで、I1≧I2  であれば、全ての電路にI1に耐え得る配線材料を用いれば良く、配線材料のコストを低減させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報に記載の予備電源システムでは、第１の及び第２の整流器(2-1,2-2)と第１及び第２の蓄電池(3-1,3-2)とが、それぞれ対応付けられて接続されているために、どちらか一方の整流器が故障した場合には、故障した側の蓄電池に対する充電ができなくなるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題
（目的）は、前述した配線材料のコスト低減が実現できる予備電源システムを、２組の整流器で２組の蓄電池を充電する予備電源システムにおいて、どちらか一方の整流器が故障した場合にも、故障した側の蓄電池に対する充電ができなくなるという問題を解決した信頼度の高い予備電源システムを提供することにある。
また、前記予備電源システムを、１台の整流器で２組の蓄電池を充電するようにしたメンテナンスの工数とコストの低減を実現した予備電源システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、商用電源（P1,P2）から供給される交流電力を整流器(R1,R2)に与え、整流出力で蓄電池(B1,B2)を充電する予備電源装置を２組設けると共に、前記２組の予備電源装置の一方の蓄電池（B1）の負極端子（T2）と他方の蓄電池（B2）の正極端子（T3）を短絡して中間端子（T5）とする第１の切換スイッチ（S1）を設け、  商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチ(S1)をオンにして、前記一方の蓄電池(B1)の正極端子(T1)と中間端子(T5)から第１の負荷（F1）に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池(B2)の負極端子(T4)と前記中間端子(T5)から第２の負荷（F2）に直流電力を供給する予備電源システムにおいて、
前記２組の予備電源装置の各蓄電池(B1,B2）の正極端子（T1,T3）間と、負極端子（T2,T4）間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチ（S2）を設け、前記第２の切換スイッチ(S2)をオンにすると共に、前記第１の切換スイッチ(S1)をオフにして、前記各蓄電池(B1,B2)を並列に充電する。（請求項１）
【０００９】
また、請求項１に記載の予備電源システムにおいて、前記一方の蓄電池（B1）の正極端子（T1）と中間端子（T5）から第１の負荷(F1)への直流電力供給路及び他方の蓄電池（B2）の負極端子(T4)と中間端子(T5)から第２の負荷(F2)への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチ（S3）を設け、
前記第1及び第２の負荷(F1,F2)には、商用電源から第４の切換スイッチ（S4）を介して単相３線式で交流電力が供給されるようにする。（請求項２）
なお、第４の切換スイッチ（S4）は、商用電源の遮断時には、オフにされる。
【００１０】
また、前記請求項１又は２に記載の予備電源システムを運転する予備電源システムの運転方法において、
前記第２の切換スイッチ(S2)をオンにし、前記第１の切換スイッチ(S1)をオフにした状態で２組の予備電源装置の一方を停止して、他方の整流器から各蓄電池(B1,B2)に対する充電を行うので、一方の整流器が故障した場合や、点検時にも各蓄電池(B1,B2)に対する充電を正常に行うことができる。（請求項３）
また、故障や点検時以外に一方の整流器を停止させることも可能である。
【００１１】
さらに、商用電源（P1）から供給される交流電力を整流器(R1)に与え、整流出力で２組の蓄電池（B1,B2）を充電する予備電源システムにおいて、
前記２組の蓄電池(B1,B2)の内の一方の蓄電池（B1）の負極端子(T2)と他方の蓄電池（B2）の正極端子（T3）を短絡して中間端子(T5)とする第１の切換スイッチ（S1）と、前記２組の蓄電池(B1,B2)の正極端子（T1,T3）間と、負極端子（T2,T4）間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチ（S2）を設け、
商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチ(S1)をオンにすると共に前記第２の切換スイッチ(S2)をオフにして、前記一方の蓄電池(B1)の正極端子(T1)と中間端子(T5)から第１の負荷（F1）に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池(B2)の負極端子(T4)と前記中間端子(T5)から第２の負荷（F2）に直流電力を供給する。（請求項４）
【００１２】
また、請求項４に記載の予備電源システムにおいて、
前記一方の蓄電池(B1)の正極端子(T1)と中間端子(T5)から第１の負荷(F1)への直流電力供給路及び他方の蓄電池(B2)の負極端子(T4)と中間端子(T5)から第２の負荷(F2)への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチ（S3）を設け、 前記第1及び第２の負荷(F1,F2)には、商用電源から第４の切換スイッチ（S4）を介して単相３線式で交流電力が供給されるようにする。（請求項５）
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を用いて本発明の予備電源システムの第1の実施の形態の説明をする。
図１において、単相又は３相の商用電源(P1)(P2)からの交流電力を遮断器（M1）（M3）を介して整流する第１及び第２の整流器(R1)(R2)と、前記各整流器(R1)(R2)からの直流電力を遮断器（M2）（M4）を介して、それぞれの第１、第２の端子(T1,T3)(T2,T4)を介して供給する第１及び第２の蓄電池(B1)(B2)とからなる。（図１では、単相又は３相商用電源（P1)(P2）を別のものとして記載しているが同一の商用電源にすることも可能である。また、図１では、第１の端子(T1)(T3)を正極端子とし、第２の端子(T2)(T4)を負極端子としている。）
また、前記第１の蓄電池(B1)の第２の端子(T2)を第１の切換スイッチ（S1）を介して第２の蓄電池(B2)の第１の端子(T3)に接続して中間端子(T5)とする。
【００１４】
また、前記第１の蓄電池(B1)の第１の端子(T1)と第２の端子（T2）を第２の切換スイッチ（S2）を介して第２の蓄電池(B2)の第１の端子(T3)と第２の端子(T4)に接続する。
また、前記第１の蓄電池(B1)の第１の端子(T1)と前記中間端子(T5)との間に第３の切換スイッチ(S3)を介して第１の負荷(F1)（交直両用負荷）を接続し、前記中間端子（T5）と第２の蓄電池(B2)の第２の端子(T4)との間に第３の切換スイッチ(S3)を介して第２の負荷(F2)（交直両用負荷）を接続する。
【００１５】
さらに、単相三線式の商用電源（P3）の各線を第４の切換スイッチ（S4）を介して前記第１の蓄電池(B1)の第１の端子（T1）、中間端子（T5）、第２の蓄電池(B2)の第２の端子（T4）に接続する。
【００１６】
前記構成において、第１〜第４の切換スイッチ（S1)(S2)(S3)(S4）を切換えて商用電源の受電時は商用電源からの交流電力が前記第１、第２の負荷(F1)(F2)に供給され（図１の状態）、商用電源の停電時は第１、第２の蓄電池(B1)(B2)からの直流電力が前記第１、第２の負荷に供給される。
【００１７】
図１の構成でも、第１の負荷(F1)に流れる直流電流をI1、第２の負荷(F2)に流れる直流電流をI2とすると、第１の負荷(F1)と第２の負荷(F2)の接続点（NE）と中間端子(T5)との間に流れる直流電流はI1−I2となる。
ここで、I1≧I2  であれば、全ての電路にI1に耐え得る配線材料を用いれば良く、配線材料のコストを低減させることができる点は図３の従来のものと同様である。
【００１８】
図１の第１の実施の形態では、第１の蓄電池（B1）と第２の蓄電池（B2）との間に第２の切換スイッチ（S2）が設けられていて、第１の蓄電池（B1）と第２の蓄電池（B2）とが商用電源からの充電時には並列接続されているので、前記第1の整流器(R1)又は第２の整流器（R2）のいずれか一方の整流器が故障した場合にも、故障した側の蓄電池に対する充電ができ、冗長性を高めるという効果を奏することできる。
また、前記第１の整流器(R1)又は第２の整流器(R2)の少なくとも一方を複数のユニットで構成し、それを(n+1)方式で運転するようにすれば、更に信頼性を向上させることができる。
【００１９】
図２を用いて本発明の予備電源システムの第２の実施の形態の説明をする。
図２において、単相又は３相の商用電源(P1)からの交流電力を遮断器（M1）を介して整流する整流器(R1)と、前記整流器(R1)からの直流電力を遮断器（M2）を介して、第２の切換スイッチ（S2）によって並列に接続された第１及び第２の蓄電池(B1)(B2)を充電する構成となっている。
また、前記第１の蓄電池(B1)の第２の端子(T2)を第１の切換スイッチ（S1）を介して第２の蓄電池(B2)の第１の端子(T3)に接続して中間端子(T5)とする。
【００２０】
また、前記第１の蓄電池(B1)の第１の端子(T1)と前記中間端子(T5)との間に第３の切換スイッチ(S3)を介して第１の負荷(F1)（交直両用負荷）を接続し、前記中間端子（T5）と第２の蓄電池(B2)の第２の端子(T4)との間に第３の切換スイッチ(S3)を介して第２の負荷(F2)（交直両用負荷）を接続する。
【００２１】
さらに、単相三線式の商用電源（P3）の各線を第４の切換スイッチ（S4）を介して前記第１の蓄電池(B1)の第１の端子（T1）、中間端子（T5）、第２の蓄電池(B2)の第２の端子（T4）に接続する。（図２では、第１の端子(T1)(T3)を正極端子とし、第２の端子(T2)(T4)を負極端子としている。）
【００２２】
前記構成において、第１〜第４の切換スイッチ（S1)(S2)(S3)(S4）を切換えて商用電源の受電時は商用電源からの交流電力が前記第１、第２の負荷(F1)(F2)に供給され（図２の状態）、商用電源の停電時は第１、第２の蓄電池(B1)(B2)からの直流電力が前記第１、第２の負荷(F1)(F2)に供給される。
【００２３】
図２の構成でも、第１の負荷(F1)に流れる直流電流をI1、第２の負荷(F2)に流れる直流電流をI2とすると、第１の負荷(F1)と第２の負荷(F2)の接続点（NE）と中間端子(T5)との間に流れる直流電流はI1−I2となる。
ここで、I1≧I2  であれば、全ての電路にI1に耐え得る配線材料を用いれば良く、配線材料のコストを低減させることができる点は図４の従来のものと同様である。
【００２４】
図２の第２の実施の形態では、第１、第２の蓄電池（B1,B2）に対する充電のための整流器(R1)を1台としているので、図１に記載のものに比較して設備のイニシャルコストの低減とメンテナンス工数の削減が可能になるという効果を奏する。
また、図２の実施の形態においても、前記第１の整流器(R1)又は第２の整流器(R2)の少なくとも一方を複数のユニットで構成し、それを(n+1)方式で運転するようにすれば、更に信頼性を向上させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、商用電源から供給される交流電力を整流器に与え、整流出力で蓄電池に充電する予備電源装置を２組設けると共に、前記２組の予備電源装置の一方の蓄電池の負極端子と他方の蓄電池の正極端子を短絡して中間端子とする第１の切換スイッチを設け、商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチをオンにして、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池の負極端子と前記中間端子から第２の負荷に直流電力を供給する予備電源システムにおいて、
前記２組の予備電源装置の各蓄電池の正極端子間と、負極端子間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチを設け、
前記第２の切換スイッチをオンにすると共に、前記第１の切換スイッチをオフにして、前記各蓄電池を並列に充電する構成にすることにより、２台の整流器から２台の蓄電池を並列に充電できる冗長システムにできるので、予備電源システムとしての信頼性を高めることができる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の予備電源システムにおいて、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷への直流電力供給路及び他方の蓄電池の負極端子と中間端子から第２の負荷への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチを設け、前記第1及び第２の負荷には、商用電源から第４の切換スイッチを介して単相３線式で交流電力が供給されるようにしたので、商用電源の正常時に単相３線式で交流電力が供給される負荷に対する配線を共通に使用できる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明では、前記請求項１又は２に記載の予備電源システムを運転する予備電源システムの運転方法において、前記第２の切換スイッチをオンにし、前記第１の切換スイッチをオフにした状態で２組の予備電源装置の一方の整流器を停止して、他方の整流器から各蓄電池に対する充電を行うので、一方の整流器が故障した場合や、点検時にも各蓄電池に対する充電を正常に行うことができる。
また、故障や点検時以外に一方の整流器を停止させることも可能である。
【００２８】
請求項４に記載の発明では、商用電源から供給される交流電力を整流器に与え、整流出力で２組の蓄電池を充電する予備電源システムにおいて、前記２組の蓄電池の内の一方の蓄電池の負極端子と他方の蓄電池の正極端子を短絡して中間端子とする第１の切換スイッチと、前記２組の蓄電池の正極端子間と、負極端子間を、それぞれ短絡する第２の切換スイッチを設け、商用電源の遮断時に、前記第１の切換スイッチをオンにすると共に前記第２の切換スイッチをオフにして、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷に直流電力を供給すると共に、他方の蓄電池の負極端子と前記中間端子から第２の負荷に直流電力を供給するようにしたので、整流器を１台とすることができ、イニシャルコストの低減とメンテナンス工数の削減ができると共に、予備電源システムの設置のスペースを小さくすることができる。
【００２９】
また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の予備電源システムにおいて、前記一方の蓄電池の正極端子と中間端子から第１の負荷への直流電力供給路及び他方の蓄電池の負極端子と中間端子から第２の負荷への直流電力供給路に、商用電源の遮断時にオンとなる第３の切換スイッチを設け、 前記第1及び第２の負荷には、商用電源から第４の切換スイッチを介して単相３線式で交流電力が供給されるようにしたので、商用電源の正常時に単相３線式で交流電力が供給される負荷に対する配線を共通に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の予備電源システムの第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の予備電源システムの第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】従来の予備電源システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
P1,P2,P3          商用電源（交流電源）
R1,R2            整流器
M1,M2,M3,M4      遮断器
S1,S2,S3,S4        切換スイッチ
B1,B2            蓄電池
F1,F2            負荷（交直両用負荷）
T1,T2,T3,T4,T5     端子
【図１】
0003725827.tif 000002
【図２】
0003725827.tif 000003
【図３】
0003725827.tif 000004