(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源から複数の負荷へと分岐する電力ラインを有し、この電力ラインの分岐経路にそれぞれ開閉器を有する負荷分岐部と、
電力を貯蔵するためのエネルギ貯蔵部と、
前記商用交流電源の電力を直流電力に変換して前記エネルギ貯蔵部に充電する機能、および前記エネルギ貯蔵部の電力を放電させて交流電力に変換し前記負荷分岐部の電力ラインに供給する機能を有する変換部と、
この変換部および前記各開閉器の動作条件を設定するための設定手段と、
外部機器接続用のインタフェースと、
このインタフェースから制御指令が入力されるとその制御指令に応じて変換部および各開閉器を制御し、同制御指令の入力がない場合および入力があってもその入力に異常がある場合は前記設定手段の設定内容に応じて変換部および各開閉器を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギ貯蔵部を備えた電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用交流電源の電力を負荷に供給しながら直流電力に変換してエネルギ貯蔵部に貯蔵し、その貯蔵した電力を必要に応じて交流電力に変換し負荷へ供給する電源装置がある。たとえば、商用交流電源が停電した場合でも、エネルギ貯蔵部の貯蔵電力を用いることにより、負荷の運転を継続することができる。
【０００３】
エネルギ貯蔵部には二次電池があり、充電によって電力の貯蔵を行い、放電によって負荷への電力供給を行う。この充放電および交流−直流電力変換を行うために変換部が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギ貯蔵部への充電ではエネルギ貯蔵部の仕様に合せた充電動作が必要であり、その充電動作を行うための制御パターンが変換部に予め設定されている。
【０００５】
このため、二次電池の変更などエネルギ貯蔵部の仕様が変わると、それに伴って変換部等の部品を別のものに取り替えなければならない。結果的に装置全体を取り替えることもある。このような部品や装置全体の取り替えは、コストの上昇や作業負担の増大を招くという問題がある。
【０００６】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、エネルギ貯蔵部の仕様が変わっても、部品や装置全体の取り替えを要することなく適切な動作を可能とし、これによりコストの上昇や作業負担の増大を回避できる汎用性にすぐれた電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の電源装置は、商用交流電源から複数の負荷へと分岐する電力ラインを有しこの電力ラインの分岐経路にそれぞれ開閉器を有する負荷分岐部と、電力を貯蔵するためのエネルギ貯蔵部と、商用交流電源の電力を直流電力に変換してエネルギ貯蔵部に充電する機能およびエネルギ貯蔵部の電力を放電させて交流電力に変換し負荷分岐部の電力ラインに供給する機能を有する変換部と、この変換部および各開閉器の動作条件を設定するための設定手段と、外部機器接続用のインタフェースと、このインタフェースから制御指令が入力されるとその制御指令に応じて変換部および各開閉器を制御し、同制御指令の入力がない場合および入力があってもその入力に異常がある場合は上記設定手段の設定内容に応じて変換部および各開閉器を制御する制御手段と、を備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、商用交流電源１に電源装置２が接続され、その電源装置２に負荷３が接続される。
【００１８】
電源装置２は、負荷分岐部１０、変換部（充放電手段）２０、エネルギ貯蔵部３０を備える。
【００１９】
負荷分岐部１０は、図２に示すように、商用交流電源１から複数の負荷３ａ，３ｂへと分岐する電力ラインを有し、この電力ラインの非分岐経路に配線用遮断器の接点１１を有し、電力ラインの分岐経路にそれぞれ開閉器として電磁接触器の接点１２，１３を有する。
【００２０】
電磁接触器接点１２の側の負荷３ａは、定常運転設備いわゆる一般負荷である。電磁接触器接点１３の側の負荷３ｂは、消防法に規定される構造規格を持つ非常用運転設備いわゆる消防負荷である。
【００２１】
変換部２０は、負荷分岐部１０の電力ラインにおける配線用遮断器接点１１の下流側とエネルギ貯蔵部３０との間に接続され、商用交流電源１の電力を直流電力に変換してエネルギ貯蔵部３０に充電する機能、およびエネルギ貯蔵部３０の電力を放電させて交流電力に変換し負荷分岐部１０の電力ラインに供給する機能を有し、かつ配線用遮断器接点１１および電磁接触器接点１２，１３をそれぞれ制御する。
【００２２】
変換部２０の具体的な構成を図３に示す。
【００２３】
負荷分岐部１０とエネルギ貯蔵部３０とを結ぶ電力ラインに、積算電力計２１、電力変換装置２２、電流・電圧計２３が接続される。積算電力計２１は、電力変換装置２２から負荷分岐部１０へと流れる交流電力量（放電量）を積算する。電力変換装置２２は、後述のマイクロプロセッサ２６からの指令に応じてエネルギ貯蔵部３０に対する充放電と交流−直流電力変換を行う。電流・電圧計２３は、電力変換装置２２とエネルギ貯蔵部３０との間を流れる直流電流と直流電圧を計測する。
【００２４】
積算電力計２１の計測データは接続回路２４によりマイクロプロセッサ２６に供給される。電流・電圧計２３の計測データは接続回路２５によりマイクロプロセッサ２６に供給される。
【００２５】
マイクロプロセッサ２６は、動作条件の設定手段としてディップスイッチ２７を付属して備え、かつ当該電源装置の全体を制御する制御手段として機能するもので、電力変換装置２２およびＴＣＰ／ＩＰインタフェース２８に接続される。ＴＣＰ／ＩＰインタフェース２８には、外部機器たとえば制御装置４０が接続される。
【００２６】
エネルギ貯蔵部３０は、二次電池として陰極吸収式または弁制御式のシール鉛蓄電池を有し、直流電力を貯蔵する。
【００２７】
一方、マイクロプロセッサ２６は、ディップスイッチ２７で設定される動作条件に従い電力変換装置２２、配線用遮断器接点１１、電磁接触器接点１２，１３を制御するもので、主要な機能として次の［１］〜［６］を備える。
【００２８】
［１］電力変換装置２２による充電量（電流・電圧計の計測による）および放電量（積算電力計２１の計測による）を検出する検出手段。
【００２９】
［２］電力変換装置２２による充電を所定時間帯（例えば夜間電力時間帯）に実行する手段。
【００３０】
［３］所定時間帯における充電の実行時間を上記検出手段で検出される放電量に応じて設定する手段。
【００３１】
［４］商用交流電源１の停電または外部からインタフェース２８を通して入力される指令に瞬時に応答して電力変換装置２２による放電を開始する手段。
【００３２】
［５］この放電時に上記検出手段で検出される放電量からエネルギ貯蔵部３０の貯蔵電力量を検出する手段。
【００３３】
［６］検出される貯蔵電力量に応じて電磁接触器接点１２，１３を選択的に閉じる手段。
【００３４】
なお、電源装置２は、耐震性能として、水平加速度１１．７６ｍ／ｓ２、垂直加速度５．８８ｍ／ｓ２に耐える構造を持つ。
【００３５】
エネルギ貯蔵部３０は、図４に示すようにキユービクル５０に収容された状態で設定されるか、あるいは図５に示すように開放状態で設置される。キユービクル５０は、消防法に規定される構造規格を満足する。
【００３６】
図６に示すように、エネルギ貯蔵部３０は配線接続用の端子部３１を備え、その端子部３１に導電板６０を介して配線接続がなされる。あるいは、図７に示すように、ケーブル６０の先に取付けられた端子板６１が端子部３１に装着されることにより、配線接続がなされる。
【００３７】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
【００３８】
通常、負荷分岐部１０の接点１１，１２，１３は閉じた状態にあり、商用交流電源１の電力が一般負荷３ａ、消防負荷３ｂ、変換部２０に供給される。変換部２０の非動作時（非充電時、非放電時）は、変換部２０での電力消費がないまま、商用交流電源１の電力の全てが負荷３ａ，３ｂに供給される。
【００３９】
マイクロプロセッサ２６は時計機能を有しており、電気料金の安い夜間（深夜）電力時間帯に入ると、マイクロプロセッサ２６の指令によって変換部２０の充電動作が開始される。つまり、商用交流電源１の電力が直流電力に変換され、その直流電力がエネルギ貯蔵部３０に充電される。
【００４０】
この充電動作は後述の検出放電量に応じた所定時間だけ実行され、検出放電量を補う分の電力のみが充電される。
【００４１】
一方、電力消費が増大して商用交流電源１からの電力供給だけでは足りなくなるピーク電力時間帯など、マイクロプロセッサ２６の指令によって変換部２０の放電動作が開始される。つまり、エネルギ貯蔵部３０の直流電力が放電されて交流電力に変換され、その交流電力が負荷分岐部１０の電力ラインに供給される。これにより、電力消費の増大による不足分が補われる。
【００４２】
この放電時、放電量が逐次に検出される。同時に、検出された放電量からエネルギ貯蔵部３０の貯蔵電力量（残量）が検出される。
【００４３】
検出された貯蔵電力量が基準量を超えている場合は、放電動作が続けられる。ただし、貯蔵電力量が基準量以下になると、放電動作が停止される。
【００４４】
この停止により、消防負荷３ｂの運転に見合う分の電力がエネルギ貯蔵部３０に常に確保された状態となる。また、全ての電力が無くなるまで放電を続けてしまうと、エネルギ貯蔵部３０内の二次電池の寿命に悪影響を与えたり、場合によっては使用不能となることがあるが、基準量に基づく停止により、そのような不具合を未然に防ぐことができる。
【００４５】
商用交流電源１が停電した場合には、その停電が何らかの形で検出され、その検出の旨の指令が制御装置４０からインタフェース２８を介してマイクロプロセッサ２６に入力される。この停電の指令に瞬時に応答する形で、変換部２０の放電動作が開始される。
【００４６】
この停電時の放電動作では、消防負荷３ｂ側の電磁接触器接点１３が閉じられ、一般負荷３ａ側の電磁接触器接点１２が開かれる。こうして、一般負荷３ａへの電力供給はなされず、消防負荷３ｂへの電力供給のみが停電と同時に無瞬断で行われる。
【００４７】
これら充電動作の実行、放電動作の実行、貯蔵電力量の基準量に関する動作条件をディップスイッチ２７で設定することができる。設定される動作条件は、マイクロプロセッサ２６内のメモリに格納される。
【００４８】
設定される動作条件の例として、図８に示す放電制御パターン、図９に示す充電制御パターンがある。いずれも、電流、電圧、電力、時間をパラメータとしている。
【００４９】
動作条件を制御装置４０で設定し、それを制御指令という形でインタフェース２８を介してマイクロプロセッサ２６に入力することができる。この入力される制御指令に基づき、変換部２０の動作および負荷分岐部１０の各接点１１，１２，１３（負荷３ａ，３ｂへの通電）が制御される。
【００５０】
また、制御装置４０は、電源装置２が複数台設置されている場合に、これら電源装置２をＬＡＮ回線により接続し、各電源装置２に装置間並列運転用の制御指令（一括制御指令）を送ることができる。各電源装置２では、制御装置４０から発せられる装置間並列運転用の制御指令がインタフェース２８を介してマイクロプロセッサ２６に取込まれ、その制御指令に応じて変換部２０および負荷分岐部１０の各接点１１，１２，１３が制御されることになる。
【００５１】
なお、制御装置４０から制御指令が入力されても、その入力に異常が生じた場合は、マイクロプロセッサ２６内のメモリに格納されている動作条件（ディップスイッチ２７による設定）に基づき、変換部２０の動作および負荷分岐部１０の各接点に対する制御が継続される。
【００５２】
以上のように、動作条件を任意に設定できることにより、仮にエネルギ貯蔵部３０の仕様を変更する必要が生じた場合でも、変換部２０や装置全体の取り替えを要することなく、適切な動作を行うことができる。よって、コストの上昇や作業負担の増大を回避でき、汎用性にすぐれたものとなる。
【００５３】
しかも、一般負荷３ａと消防負荷３ｂという複数種の負荷への電力供給パターンをそれぞれの特徴を考慮しつつ適正に管理できるので、消防負荷３ｂのために専用の電力供給設備を設ける必要がなく、設備費の低減が図れる。
【００５４】
新たな負荷が増えた場合でも、負荷分岐部１０における電力ラインの分岐経路および接触器接点を追加するのみで、その負荷の増加に対処することができる。よって、新たな電力供給設備を設ける必要がなく、この点でも設備費の低減が図れる。
【００５５】
複数の電源装置２を用意することが可能な状況であれば、その各電源装置２の並列運転を行うことによって負荷の増加に対処することももちろん可能である。
【００５６】
充電動作については、その実行を夜間（深夜）電力時間帯などに特定できるので、安価な深夜電力を積極的に活用でき、電力会社との契約電力をオーバーして違約金を支払わなければないらないなどの不具合を防ぐことができ、経済的である。
【００５７】
エネルギ貯蔵部３０の貯蔵電力量に関しては、消防負荷３ｂの運転に必要な基準量さえ確保しておけば、その基準量を超える分の電力を例えば一般負荷３ａの電力使用のピークとなる時間帯などに存分に使用（放電）することができる。これにより、商用交流電源１からの電力使用量を削減できて電気使用料金の低減が図れるとともに、負荷の電力使用の偏りを解消することができる（負荷の平準化に寄与することができる）。
【００５８】
従来、消防負荷３ｂなどの非常用運転設備には、自家用発電設備、蓄電池設備、あるいは専用受電設備等が用いられていたが、当該電源装置２をこれら自家用発電設備、蓄電池設備、専用受電設備の代換えとして使用することができる。特に、自家用発電設備では燃料配管、冷却水配管、排気管等が必要であるが、当該電源装置２は静止型のためそのような設備が不要であり、排気ガスが無く環境保全に有効である、また、騒音対策も不要であり、住宅地への設置が容易である。
【００５９】
なお、上記実施例では、複数の負荷が一般負荷３ａおよび消防負荷３ｂである場合を例に説明したが、その負荷の種類に限定はない。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、エネルギ貯蔵部の仕様が変わっても、部品や装置全体の取り替えを要することなく適切な動作を可能とし、これによりコストの上昇や作業負担の増大を回避できる汎用性にすぐれた電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】同実施例における負荷分岐部の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】同実施例における変換部の具体的な構成を示すブロック図。
【図４】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の設置例を示す図。
【図５】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の他の設置例を示す図。
【図６】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の端子部の配線接続例を示す図。
【図７】同実施例におけるエネルギ貯蔵部の端子部の他の配線接続例を示す図。
【図８】同実施例における放電制御パターンの例を示す図。
【図９】同実施例における充電制御パターンの例を示す図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…電源装置
３ａ…一般負荷（定常運転設備）
３ｂ…消防負荷（非常用運転設備）
１０…負荷分岐部
１１…配線用遮断器の接点
１２，１３…電磁接触器の接点
２０…変換部
２２…電力変換装置
２６…マイクロプロセッサ（制御手段）
２７…ディップスイッチ（設定手段）
３０…エネルギ貯蔵部
【図１】
0003560835.tif 000002
【図２】
0003560835.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003560835.tif 000005
【図５】
0003560835.tif 000006
【図６】
0003560835.tif 000007
【図７】
0003560835.tif 000008
【図８】
0003560835.tif 000009
【図９】
0003560835.tif 000010