(57)【要約】 【課題】  一時的な過負荷に対しては別系統から電力供給することにより、電源からは定常稼動に応じた負荷電流の電力供給を確保するだけで十分にして、電力に掛かるコストの上昇を回避可能な電力供給制御装置を提供すること。【解決手段】  商用電源Ｐからの交流電力を整流器１１を介して直流電力に変換して蓄電池１２に蓄電した後に、その蓄電電力をインバータ１３を介して交流電力に変換して出力する無停電電源装置１０であって、商用電源Ｐから負荷装置１０１〜１０３に供給する商用電力の電流値を検出するセンサ１４からの検出情報に基づいて、取決電流値Ｉを超えたことを検知したときに、主幹漏電ブレーカ１２０が機能する前に、制御部２５が切換スイッチ２１〜２４を切り換えることにより、商用電源からは負荷装置１０１、１０２に電力供給するとともに負荷装置１０３には蓄電池から電力供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を複数の負荷装置に供給する供給経路と、電源からの電力を電気エネルギーとして蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段内の蓄電エネルギーを供給電力として負荷装置に供給する供給手段と、電源から負荷装置に供給される負荷電力の電流値を測定する測定手段と、該測定手段による測定値に基づいて一部の負荷装置の電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える負荷変動対策制御を実行する切換制御手段と、を備えることを特徴とする電力供給制御装置。
【請求項２】
前記切換制御手段により電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える一部の負荷装置を設定する設定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御装置。
【請求項３】
電源からの電力供給の有無を検知する検知手段を有して、
前記切換制御手段は、電源からの電力供給の途絶える停電の発生を検知手段が検知したときに、全ての負荷装置の電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える停電対策制御を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給制御装置に関し、詳しくは、負荷装置に供給する負荷電流が一時的に過負荷となる場合に、その一時的な過負荷による不都合を回避することのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気設備等の負荷装置を使用する工場等では、商用電源から供給を受ける電力（電流値）を予め契約により取り決めて運用されており、この契約電力（取り決め電流値）を超えないように負荷装置を使用する。
【０００３】
その一方で、家電製品等の負荷装置を使用する各家庭では、負荷装置の消費する負荷電流に応じて商用電源から供給を受ける電力を予め設定して運用されており、この設定電力範囲（取決電流値）内で負荷装置を使用する。
【０００４】
ところで、これらの負荷装置は商用電源から電力供給を受けて機能するが、その負荷装置の機能によっては電圧変動による影響が大きい場合がある。そのような負荷装置では、電源からの供給電力に瞬間的に電圧が低下（停止を含む）する瞬低が発生すると、負荷動作が中断するなどの影響が出てしまう。
【０００５】
このことから、そのような負荷装置には、瞬低が発生する前に電気エネルギーを蓄電しておくことにより、一定期間に消費する電力の供給を可能にする無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power System）を具備させることが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。このうちの文献１に記載の無停電電源装置では、瞬低発生時に必要な電力を信頼性高く供給することができるように、負荷装置を重要な負荷動作を行うものか、一般的な負荷動作を行うものかで区別しておき、瞬低発生時には、重要でない負荷装置による電力消費を抑えるために、一般的な負荷動作を行う負荷装置を電力供給する対象から外してしまうことを行うように工夫されている。
【０００６】
また、無停電電源装置には、電源の供給能力を超える一時的な過負荷により、その電源からの供給電力に電圧降下が発生したときに、備える蓄電電力を負荷側に供給するように工夫したものが提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０４６２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４５５９号公報
【特許文献３】特開２００２−  ９５１８３号公報
【特許文献４】特開２００３−  ５２１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、契約電力を定める工場等では、例えば、負荷装置の立ち上げ時などの過負荷により一時的に負荷電流が上昇して（過電流が発生して）、その契約電力を超えてしまう場合がある。この場合には、その一時的な負荷電流の上昇をも賄えるように定常使用する契約電力を大きくしたり、稼動している負荷装置をそのときだけ停止させるなどの対応を採る必要がある。
【０００８】
また、使用可能な設定電力を超えた場合に、ブレーカなどにより電力供給を遮断する家庭などでは、負荷装置の立ち上げ時などの過負荷により、頻繁にブレーカが機能してしまう場合には、その一時的な負荷電流に合わせて設定電力を大きくするなどの対応を採る必要がある。
【０００９】
しかるに、このような一時的な過電流により無駄に大きな負荷電流を使用可能にするのはコストが掛かって無駄であることから、その一時的な過負荷による不都合を回避することのできる電力供給制御装置を実現することが望まれる。
【００１０】
これに対して、文献１、２に記載の無停電電源装置では、一時的な過負荷の発生には対処することはできないが、文献３、４に記載の無停電電源装置では、一時的な過負荷の発生時には蓄電電力を負荷側に供給することができ、電力供給制御装置として有効利用することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、この文献３、４に記載の無停電電源装置では、電源からの供給電力に重畳するように蓄電電力を出力することから、電源電力と蓄電電力とで同期を取る必要がある。このために、この無停電電源装置では、複雑な制御と部品などが必要になって、高価になってしまう、という課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、一時的な過負荷に対して通常使用する電源とは異なる別系統からの簡易な電力供給を実現することにより、電源からは定常稼動に応じた負荷電流の電力供給を確保するだけで十分にして、電力に掛かるコストの上昇を回避可能な電力供給制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する電力供給制御装置の第１の発明は、電源からの電力を複数の負荷装置に供給する供給経路と、電源からの電力を電気エネルギーとして蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段内の蓄電エネルギーを供給電力として負荷装置に供給する供給手段と、電源から負荷装置に供給される負荷電力の電流値を測定する測定手段と、該測定手段による測定値に基づいて一部の負荷装置の電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える負荷変動対策制御を実行する切換制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明では、電源から供給される負荷電流の測定結果（測定電流値）に基づいて負荷変動対策制御が実行されることにより、負荷装置に電力供給する電力供給元が電源とは別系統の蓄電手段側に切り換えられて、例えば、一時的な過電流が発生した場合には、一部の負荷装置にはその蓄電手段内の蓄電電力が供給される。したがって、電源から供給される負荷電流が不用意に上昇してしまうことを回避することができ、電源からの供給電力が予め想定されている負荷電流よりも大きくなってしまうことを防止することができる。
【００１５】
上記課題を解決する電力供給制御装置の第２の発明は、上記第１の発明の特定事項に加え、前記切換制御手段により電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える一部の負荷装置を設定する設定手段を有することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明では、電源からの負荷電流に応じた負荷変動対策制御により、電力供給元が電源とは別系統の蓄電手段側に切り換えられる負荷装置を予め設定することができる。したがって、電源側の供給経路から切り離されて蓄電手段側に切り換えられる動作による影響のある負荷装置が不用意にその電力供給元の切換対称にされてしまうことを回避することができ、その負荷装置の正常な稼動を妨げてしまうことを防止することができる。
【００１７】
上記課題を解決する電力供給制御装置の第３の発明は、上記第１または第２の発明の特定事項に加え、電源からの電力供給の有無を検知する検知手段を有して、前記切換制御手段は、電源からの電力供給の途絶える停電の発生を検知手段が検知したときに、全ての負荷装置の電力供給元を電源から蓄電手段に切り換える停電対策制御を実行することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明では、停電発生時には、全ての負荷装置の電力供給元を電源側から蓄電手段側に切り換えることができ、全ての負荷装置の稼動を維持することができる。したがって、過電流による影響を回避する負荷変動対策制御と停電による影響を回避する停電対策制御とを合わせて実行することができ、無停電電源装置の大部分の構成部品を共用して安価に負荷変動対策制御機能を実現することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、負荷装置を稼動させる際の負荷電流に応じて、電源と共に別系統の蓄電手段を有効に利用することにより、一時的な過電流の発生時にはその蓄電手段内の蓄電電力を活用して、電源から供給する負荷電流の安定を実現することができる。したがって、電源からは負荷装置の定常稼動に応じた負荷電流を確保するだけで十分にすることができ、電源から受け取り可能な電力を不必要に大きくしてコストが掛かってしまうことを回避することができる。また、無停電電源装置としても兼用可能にすることにより、その無停電電源装置を安価に高機能化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明に係る電力供給制御装置の一実施形態の一例である負荷変動対策制御機能付き無停電電源装置を示す図である。
【００２１】
図１において、負荷変動対策制御機能付き無停電電源装置１０は、工場や各家庭などで使用する各負荷装置１０１〜１０３に、商用電源Ｐから供給される電力を分配する分電盤１００に設置されており、この無停電電源装置１０は、分電盤１００の電源線１１０に接続されて商用電源Ｐからの交流電力を直流電力に整流して出力する整流器１１と、この整流器１１からの直流電力を蓄電するとともに所望のタイミングにその蓄電電力を出力する蓄電池（蓄電手段）１２と、分電盤１００の分岐線（供給経路）１１３に接続されてこの蓄電池１２からの直流電力を交流電力に変換した後にその分岐線１１３に出力するインバータ（供給手段）１３と、を備えている。
【００２２】
これにより、この無停電電源装置１０は、定常時には整流器１１を介して直流電力を蓄電池１２内に蓄電するとともに、所望のタイミングにはその蓄電電力をインバータ１３を介して交流電力に変換することにより、商用電源Ｐとは別系統の電源装置として負荷装置１０１〜１０３に電力供給することができる。
【００２３】
そして、この無停電電源装置１０は、分電盤１００の電源線１１０に流れる商用電源Ｐからの供給電力の電流値ｉを検出する電流検出センサ（測定手段）１４と、分電盤１００の商用電力の受入口に配置されている主幹漏電ブレーカ（ＥＬＢ）１２０の後段の電源線１１０に介装されて商用電源Ｐからの電力供給の接断を高速に切り換える切換スイッチ（ＳＷ１）２１と、分電盤１００の負荷装置１０３への電力供給口に配置されている分岐用ブレーカ（ＮＦＢ３）１２３の前段の分岐線１１３に介装されて商用電源Ｐから分岐されてくる電力供給の接断を高速に切り換える切換スイッチ（ＳＷ２）２２と、この切換スイッチ２２から分岐用ブレーカ１２３の間の分岐線１１３とインバータ１３との間に介装されて蓄電池１２からの電力供給の接断を高速に切り換える切換スイッチ（ＳＷ３）２３と、主幹漏電ブレーカ１２０から切換スイッチ２１の間の電源線１１０と整流器１１との間に介装されて蓄電池１２への電力供給の接断を高速に切り換える切換スイッチ（ＳＷ４）２４と、電流検出センサ１４による検出情報に基づいてこれらの切換スイッチ２１〜２４の切換を制御する制御部（制御手段）２５と、が配設されている。
【００２４】
これにより、無停電電源装置１０の制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報に基づいて、商用電源Ｐからの電力供給が途絶える停電時には、その商用電源Ｐに代わって負荷装置１０１〜１０３に電力供給する機能（停電対策制御機能）や、商用電源Ｐから受け取り可能に設定（取り決め）されている電力量（電流値）を超える過負荷が負荷装置１０１〜１０３に生じたときには、その商用電源Ｐと共にその負荷装置１０１〜１０３に電力供給する機能（負荷変動対策制御機能）を動作させる。
【００２５】
なお、電流検出センサ１４は、電源線１１０の周囲にコイルを形成するクランプ式の変流器（CT:Current Transformer）である。蓄電池１２は、例えば、コンデンサーやバッテリーにより構築されて、商用電源Ｐからの供給電力を負荷装置１０１〜１０３に供給可能な電気エネルギーとして蓄電するが、これに限るものではなく、フライホイールの慣性により電気エネルギーを蓄積する蓄電装置などとしてもよい。また、分電盤１００の負荷装置１０１への電力供給口前段の分岐線１１１には、分岐用ブレーカ（ＮＦＢ１）１２１が介装されており、同様に、負荷装置１０２への電力供給口前段の分岐線１１２には、分岐用ブレーカ（ＮＦＢ２）１２２が介装されている。
【００２６】
具体的には、制御部２５は、不図示のメモリ内に格納する制御プログラムに従って各種制御動作を実行するＣＰＵ（中央処理装置）により構築されており、電流検出センサ１４による検出情報に基づいて切換スイッチ２１〜２４のオン／オフの切り換え制御することにより、商用電源Ｐに停電が発生したことを検知した場合には、負荷装置１０１〜１０３の全てへの電力供給元を蓄電池１２に切り換える停電対策制御を実行したり、商用電源Ｐからの供給電力に予め電力会社との間で取り決められている電力量（取決電流値Ｉ）を越える過負荷の発生を検知した場合には、その商用電源Ｐからは負荷装置１０１、１０２に電力供給するとともに、切換スイッチ２２を介装されている分岐線１１３の電力供給口に接続されている負荷装置１０３には蓄電池１２内の蓄電電力を供給する負荷変動対策制御を実行する。すなわち、制御部２５は、切換制御手段と検知手段を構成して負荷変動対策制御および停電対策制御を実行するように設計されている。また、ここでは、負荷変動対策制御により電力供給元を商用電源Ｐから蓄電池１２に切り換える対象を負荷装置１０３に設定する設定手段は、その負荷装置１０３を分岐線１１３の電力供給口に接続することより構成するが、これに限らずに、例えば、分岐線１１１、１１２にも切換スイッチを配設するなどして負荷装置１０１、１０２も選択・設定可能に構成してもよいことはいうまでもない。
【００２７】
例えば、制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報が、商用電源Ｐから供給されている電力量（電流値ｉ）が予め電力会社との間で取り決められている取決電流値Ｉ以下である場合には、図２に示すように、切換スイッチ２１、２２、２４をオンするとともに切換スイッチ２３をオフすることにより、蓄電池１２から負荷装置１０１〜１０３への電力供給経路を開放した状態のまま、商用電源Ｐからその負荷装置１０１〜１０３に電力供給して負荷動作を継続しつつ整流器１１を介する蓄電池１２への蓄電を維持する。
【００２８】
また、制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報から、商用電源Ｐの電力供給が途絶える停電の発生を検知した場合には、図３に示すように、直ちに、切換スイッチ２２、２４はオンのまま、切換スイッチ２１をオフするとともに切換スイッチ２３をオンすることにより、商用電源Ｐから負荷装置１０１〜１０３への電力供給経路を開放する（商用電源Ｐを切り離す）とともに蓄電池１２からその負荷装置１０１〜１０３への電力供給経路を接続する。この停電対策制御により、無停電電源装置１０は、蓄電池１２からインバータ１３を介する負荷装置１０１〜１０３への電力供給を開始してその負荷動作を継続するとともに蓄電池１２からの供給電力が商用電源Ｐ側に逆流することを制限することができる。この後に、制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報から、商用電源Ｐの電力供給が正常に再開されたことを検知した場合には、切換スイッチ２２、２４はオンのまま、切換スイッチ２１をオンするとともに切換スイッチ２３をオフすることにより、図２に示す定常状態に戻して、商用電源Ｐから負荷装置１０１〜１０３への電力供給を再開して負荷動作を継続しつつ整流器１１を介する蓄電池１２への蓄電を再開する。
【００２９】
これにより、この無停電電源装置１０は、一般的な無停電電源装置と同様に、停電発生時には、全ての負荷装置１０１〜１０３の電力供給元を商用電源Ｐ側から蓄電池１２側に切り換えて、その負荷動作を継続維持することができる。
【００３０】
さらに、制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報から、商用電源Ｐから供給されている電力量が予め電力会社との間で取り決められている電流値Ｉを越えたことを検知した場合には、図４に示すように、切換スイッチ２１はオンのまま、切換スイッチ２２、２４をオフするとともに切換スイッチ２３をオンすることにより、商用電源Ｐから負荷装置１０１、１０２への電力供給経路を維持しつつ商用電源Ｐから負荷装置１０３や整流器１１を介する蓄電池１２への電力供給経路を開放する（商用電源Ｐを切り離す）とともに蓄電池１２からその負荷装置１０３への電力供給経路を接続する。この負荷変動対策制御により、無停電電源装置１０は、商用電源Ｐから負荷装置１０１、１０２に電力供給して負荷動作を継続するとともに、インバータ１３を介する蓄電池１２から負荷装置１０３への電力供給を開始してその負荷動作を継続する一方、整流器１１を介する蓄電池１２への蓄電を遮断する。この後に、制御部２５は、電流検出センサ１４による検出情報に基づいて、例えば、負荷装置１０１、１０２の消費する電力量が予め設定されている電流値以下に低下したことを検知した場合に、あるいは、予め設定されている期間（例えば、蓄電池１２の蓄電能力を使い切らない程度の電力供給可能時間）を経過したときに、切換スイッチ２１はオンのまま、切換スイッチ２２、２４をオンするとともに切換スイッチ２３をオフすることにより、図２に示す定常状態に戻して、商用電源Ｐから負荷装置１０１〜１０３の全てへの電力供給を再開して負荷動作を継続しつつ整流器１１を介する蓄電池１２への蓄電を再開する。なお、この負荷変動対策制御から定常状態に復帰する条件として、負荷装置１０１、１０２の消費する電力量が設定電流値Ｉ以下に低下した場合や、設定期間を経過した場合を一例に挙げているが、これに限るものではなく、負荷装置１０３の消費する電力量（電流値）を検出して、電流検出センサ１４の検出する電流値との合算が取決電流値Ｉ以下になったときに、商用電源Ｐから負荷装置１０１〜１０３の全てへの電力供給を再開するようにしてもよい。
【００３１】
ここで、商用電源Ｐからの供給電力が取決電流値Ｉを越えた後に、その供給電力の供給元の一部が蓄電池１２に切り換えられることになるが、主幹漏電ブレーカ１２０は、取決電流値Ｉを越えた瞬間に動作するのではなく、一定期間その超過電力量の電力供給が継続する場合に機能するので、それまでに負荷変動対策制御が開始されていればよい。
【００３２】
これにより、この無停電電源装置１０は、例えば、負荷装置１０１がエアーコンディショナー装置、負荷装置１０２が台所等で使用する電子レンジなどの調理装置群、負荷装置１０３が居間等で使用するテレビジョン装置などの家電装置群である場合に、負荷装置１０１が電源投入直後に快適な室温にしようと一時的に大電力を消費するために、同時に稼動する負荷装置１０２、１０３の電力消費との合算で取決電流値Ｉを超えるときには、その一部の負荷装置１０３の稼動に対しては蓄電池１２の蓄電電力で賄うようにすることにより、商用電源Ｐからの供給電力が取決電流値Ｉを超えないようにすることができ、分電盤１００の主幹漏電ブレーカ１２０が働いて商用電源Ｐからの電力供給が強制的に遮断されて負荷装置１０１〜１０３の稼動が緊急停止されてしまうことを未然に防止することができる。
【００３３】
したがって、分電盤１００の主幹漏電ブレーカ１２０が働いて商用電源Ｐからの電力供給が強制的に遮断されることにより、負荷装置１０１〜１０３の稼動が停止されてしまうことを未然に防止することができ、各装置の各種設定をやり直したり、加熱途中の料理がだめになってしまうことを回避することができる。
【００３４】
このように本実施形態においては、負荷装置１０１〜１０３で消費される負荷電流に応じて、無停電電源装置として機能する際に利用する蓄電池１２内の蓄電電力を商用電源Ｐに加えて有効に利用することができ、負荷装置１０１〜１０３の過負荷により電力会社との間で取り決めた電流値Ｉを一時的に超える過電流になる期間でも、商用電源Ｐからの供給電力で負荷装置１０１、１０２を稼動させるとともに、負荷装置１０３は蓄電池１２の蓄電電力で稼動させることができ、その商用電源Ｐからの供給電力を取決電流値Ｉ以下に抑えることができる。したがって、商用電源Ｐから受け取る電力量を安定させることができ、定常動作する負荷装置１０１〜１０３の稼動に必要な電力量の電流値Ｉを、電力会社から受け取る電力量（電流値）として取り決めることができる。この結果、不必要に大きな電流値Ｉを受け取り可能にして、負荷装置１０１〜１０３の稼動停止を回避する必要がなく、その負荷装置１０１〜１０３の稼動に見合った取決電流値Ｉとして無駄なコストが掛かってしまうことをなくすことができる。
【００３５】
また、電力の供給元を商用電源Ｐから蓄電池１２に切り換えて稼動させる対象を負荷装置１０３に設定（固定）することにより、負荷装置１０３以外がその切換動作により安定して稼動できなくなってしまうことを回避することができる。
【００３６】
さらに、この無停電電源装置１０は、一般的な無停電電源装置に切換スイッチを追加する程度で負荷変動対策制御をも行い得るようにすることができ、大部分の構成部品を兼用して安価に作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る電力供給制御装置の一実施形態の一例である負荷変動対策制御機能付き無停電電源装置を示す図であり、その概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】その定常時における電力供給経路を示す概念図である。
【図３】その停電発生時における電力供給経路を示す概念図である。
【図４】その過負荷発生時における電力供給経路を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０……負荷変動対策制御機能付き無停電電源装置    １１……整流器    １２……蓄電池    １３……インバータ    １４……電流検出センサ    ２１〜２４……切換スイッチ    ２５……制御部    １００……分電盤    １０１〜１０３……負荷装置    １１０……電源線    １１１〜１１３……分岐線    １２０……主幹漏電ブレーカ    １２１〜１２３……分岐線    Ｐ……商用電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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