(57)【要約】【課題】商用電源供給ラインに代わり、非常用外部電源ラインを利用できる停電時切替システムにおける容量オーバーによる電源ライン全体の遮断の防止。【解決手段】  切替後電源ラインＥから分岐して電気機器に接続される２以上の給電ラインｅ１、ｅ２と、前記給電ラインに介装された開閉器（ＭＣ２，ＭＣ３）と、前記開閉器の介装により選択遮断用となった給電ラインに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された電流値により前記開閉器を開いて前記選択遮断用給電ラインへの電源供給を遮断する開閉制御手段とを備え、電流値が所定値を超えると、コンセントに繋がった給電ラインｅ２だけを遮断できる構成とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源ラインと、外部電源ラインとを選択的に切替えて切替後電源ラインとを繋ぐ電源切替手段と、前記切替後電源ラインから分岐して負荷に接続される２以上の給電ラインと、前記給電ラインの少なくとも一つに介装された開閉器と、前記開閉器の介装により選択遮断用となった給電ラインに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された電流値が高いときに前記開閉器を開いて前記選択遮断用給電ラインを遮断する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする停電時電源切替システム。
【請求項２】
請求項１に記載した停電時電源切替システムにおいて、
開閉制御手段は電流検出手段に接続されたメーターリレーと、外部電源ラインに介装された電源供給リレーと電源遮断リレーとで構成されており、前記メーターリレーは電流値が高いときに前記電源遮断リレーを作動させ、前記電源遮断リレーは前記電源供給リレーを停止させて開閉器を開く構成になっており、前記電源遮断リレーの励磁回路は自己保持接点とリセットボタンを備えることを特徴とする停電時電源切替システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載した停電時電源切替システムにおいて、
選択遮断用給電ラインが中間で商用電源ライン用と外部電源ライン用とに電源由来に分かれて分岐しており、選択遮断用の開閉器はその外部電源ライン側の分岐ラインに介装され、且つ商用電源ライン側の分岐ラインにも開閉器が介装されており、前記商用電源ライン側では商用電源ラインへの電源供給で作動する別の電源供給リレーを備え、この電源供給リレーの作動で前記開閉器を閉じる構成になっていることを特徴とする停電時電源切替システム。
【請求項４】
請求項３に記載した停電時電源切替システムにおいて、
遮断報知ランプが外部電源ラインに介装されており、電源遮断リレーが作動すると前記遮断報知ランプを点灯させる構成になっていることを特徴とする停電時停電切替システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、
電流値を表示する表示部が設けられていることを特徴とする停電時電源切替システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、
選択遮断用給電ラインの出力端子がＡＣ１００Ｖコンセントで構成されていることを特徴とする停電時電源切替システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、
外部電源が単相３線式であることを特徴とする停電時電源切替システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は商用電源ラインと外部電源ラインとを切替えて、商用電源の停止時に外部電源を利用できるシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震発生等の災害時だけでなく計画停電時、工事中等でも、電力会社から供給される商用電源が停止して電気が使用できなくなることが往々にしてある。このようなときに発電機電源等の外部電源を商用電源の代わりに利用できるようにしたシステムは、特許文献１に記載のように既に提案されている。
最近は東日本大震災のような大規模な災害が有ったこともあり、避難所となる施設が機能を充分に果たせるのかが懸念されている。
そのような施設に電気関係で先ず求められるのは照明であるが、体育館などの大きな施設は灯光機等で照らしても全体を明るくすることはできないが、特許文献１に記載のシステムでは、電源ラインを商用電源の代わりに外部電源が利用することで、既存水銀灯を利用して全体を明るくし、避難民に最低限の安心感を与えることはできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４２１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電源ラインに外部電源を供給するので、単相交流１００Ｖ用コンセントも利用できる。従って、電気機器の有効活用が図れる。しかしながら、外部電源の容量には限りがあるので、避難者がコンセントを制限無く利用してしまうと、電源が落ちて照明も消えてしまう恐れがある。
その一方で、電源が全く使用できないとなると、電気機器の有効活用が難しく、避難所としての機能を充分に果たし得るとは言い難い。
本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、容量が大きくなったときに電気機器への接続用の電源ラインだけが自動的に遮断され、照明等への給電が安定的に維持されるよう工夫された、新規且つ有用な停電時電源切替システムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、  商用電源ラインと、外部電源ラインとを選択的に切替えて切替後電源ラインとを繋ぐ電源切替手段と、前記切替後電源ラインから分岐して負荷に接続される２以上の給電ラインと、前記給電ラインの少なくとも一つに介装された開閉器と、前記開閉器の介装により選択遮断用となった給電ラインに流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された電流値が高いときに前記開閉器を開いて前記選択遮断用給電ラインを遮断する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする停電時電源切替システムである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載した停電時電源切替システムにおいて、開閉制御手段は電流検出手段に接続されたメーターリレーと、外部電源ラインに介装された電源供給リレーと電源遮断リレーとで構成されており、前記メーターリレーは電流値が高いときに前記電源遮断リレーを作動させ、前記電源遮断リレーは前記電源供給リレーを停止させて開閉器を開く構成になっており、前記電源遮断リレーの励磁回路は自己保持接点とリセットボタンを備えることを特徴とする停電時電源切替システムである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載した停電時電源切替システムにおいて、選択遮断用給電ラインが中間で商用電源ライン用と外部電源ライン用とに電源由来に分かれて分岐しており、選択遮断用の開閉器はその外部電源ライン側の分岐ラインに介装され、且つ商用電源ライン側の分岐ラインにも開閉器が介装されており、前記商用電源ライン側では商用電源ラインへの電源供給で作動する別の電源供給リレーを備え、この電源供給リレーの作動で前記開閉器を閉じる構成になっていることを特徴とする停電時電源切替システムである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載した停電時電源切替システムにおいて、遮断報知ランプが外部電源ラインに介装されており、電源遮断リレーが作動すると前記遮断報知ランプを点灯させる構成になっていることを特徴とする停電時停電切替システムである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、電流値を表示する表示部が設けられていることを特徴とする停電時電源切替システムである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、選択遮断用給電ラインの出力端子がＡＣ１００Ｖコンセントで構成されていることを特徴とする停電時電源切替システムである。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載した停電時電源切替システムにおいて、外部電源が単相３線式であることを特徴とする停電時電源切替システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の停電時電源切替システムによれば、コンセント等への電源供給を自動的に停止して外部電源の容量オーバーを阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る停電時電源切替システムの全体の構成図である。
【図２】図１の単線結線図である。
【図３】図１の商用電源ラインと発電機電源ラインの切替部の操作側電源の回路図である。
【図４】図１の発電機電源ラインの回路図である。
【図５】図１の発電機電源ラインの回路図である。
【図６】図１の給電ラインの回路図である。
【図７】図１のシステムの通常時（商用電源使用時）の電源供給状態の説明図である。
【図８】図１のシステムの停電時（発電機電源使用時）の電源供給状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る停電時電源切替システム１を図面にしたがって説明する。
図１に示す停電時電源切替システム１は中学校に設置されている。この停電時電源切替システム１では、屋外に設置された屋外中継ボックス３と、屋内に設置されたコントロールボックス５および専用分電盤７とで構成されている。体育館では、発光効率が良い水銀灯が広く使われていることを考慮して、この停電時電源切替システム１は、単相３線式専用となっている。
【００１５】
以下、それを実現する具体的な構成を説明する。外部電源として発電機が利用されている。
図２の単線結線図に示すように、発電機電源ラインＧが屋外中継ボックス３を介して屋内のコントロールボックス５に延びており、一方の商用電源ラインＡＣも既設電灯盤を介してコントロールボックス５に延びている。
そして、コントロールボックス５で商用電源ラインＡＣと発電機電源ラインＧのいずれか一方が切替後電源ラインＥと繋がり、この切替後電源ラインＥが専用分電盤７に延びている。
【００１６】
図２の単線結線図にしたがって、停電時電源切替システム１における電源ラインを大まかに説明する。
商用電源ラインＡＣは、単相３線式になっており、既設電灯盤では商用ブレーカ（ＮＦＢ）を、専用分電盤７では漏電ブレーカ（ＥＬＢ１）を通されて、コントロールボックス５に延びており、そこに配された切替器９の二つの入力側接続部のうち一方に接続されている。また、商用電源ラインＡＣからは照明ラインが分岐して屋外中継ボックス３に延びており、そこに配された商用表示ランプ（ＰＬ６）の点灯回路が構成されている。
一方、発電機電源ラインＧも単相３線式になっており、発電機からケーブル接続により屋外中継ボックス３に入り、そこに配された商用ブレーカ（ＮＦＢ）を通され、コントロールボックス５に延びており、そこに配された漏電ブレーカ（ＥＬＢ１）、電磁接触器タイプの開閉器（ＭＣ１）を通され、上記した切替器９の他方の入力側接続部に接続されている。また、屋外中継ボックス３では、照明ラインの分岐回路が設けられており、電源供給により発電機表示ランプ（ＰＬ４）が点灯するよう構成されている。
【００１７】
切替器９の出力側接続部は切替後電源ラインＥに接続されており、この切替後電源ラインＥは、専用分電盤７に配された漏電ブレーカ（ＥＬＢ２）を通され、さらに分岐ブレーカを通されて、給電ラインｅ１、ｅ２、……に分岐している。
給電ラインｅ１は単相２００Ｖ用になっており、専用分電盤７から出てそのまま直接、天井に配された水銀灯に接続されている。給電ラインｅ２は単相１００Ｖ用になっており、コントロールボックス５に戻されており、そこで、途中で二股に分岐した後に合流しており、その出力端子は電源コンセントになっている。また、この二股の分岐ラインには、電磁接触器タイプの開閉器（ＭＣ２、ＭＣ３）がそれぞれ介装されている。
【００１８】
上記した電源ラインを、コントロールボックス５内と専用分電盤７内を中心に、三相結線図に基づいて詳細に説明する。
商用電源ラインＡＣは単相三線式のＲ相、Ｓ相、Ｔ相から成っている。Ｓ相は接地されており、Ｒ相−Ｓ相間とＴ相−Ｓ相間はＡＣ１００Ｖ、Ｒ相−Ｔ相間はＡＣ２００Ｖとなっている。発電機電源ラインＧは単相三線式でＲ相、Ｈ相、Ｔ相から成っており、Ｈ相が接地されている。
【００１９】
図３に示すように、商用電源ラインＡＣの切替器の操作用電源のＲ相とＳ相とに、電源入力側から、商用ランプ（ＰＬ５）、復帰ブザー（ＢＺ）、復帰ブザーＯＦＦタイマー（Ｔ２）のそれぞれの両端側端子が接続されて分岐回路が構成されている。タイマースイッチ（Ｔ２）の分岐回路には復帰ブザー（ＢＺ）が介装されており、復帰ブザーＯＦＦタイマー（Ｔ２）が作動すると復帰ブザー（ＢＺ）がＯＦＦになるよう構成されている。また、商用通電リレー（Ｒ５）と、コンセント電源遮断リレー（ＭＣ３）のそれぞれの両端側端子が接続されて分岐回路が構成されている。
さらに切替器９の制御用の両端側端子Ａ１，Ａ２が接続されて制御回路が構成されており、その入力側に切替スイッチのメイク接点（Ｒ５）が介装されている。
【００２０】
一方、発電機電源ラインＧの操作用電源のＲ相とＨ相とに、発電機通電リレー（Ｒ４）が介装されている。また、切替器９の制御用の両端側端子Ｂ１，Ｂ２が接続されて制御回路が構成されており、その入力側に切替スイッチのブレーク接点（Ｒ５）が介装されている。
また、ブレーク接点（Ｒ５）と切替器９との間には、上記した発電機通電リレー（Ｒ４）の作動により閉じる発電機通電接点（Ｒ４）が介装されている。
【００２１】
図４に示すように、発電機電源ラインＧには、コントロールボックス５内では漏電ブレーカ（ＥＬＢ１）を通った後に、そのＲ相とＨ相とに、発電機容量異常リレー（Ｒ２）の両端側端子が接続されて励磁回路が構成されている。この励磁回路には、電流検出手段としての電流トランス（ＣＴ１，ＣＴ２）を備えた電力量検出装置（ＫＭ５０）に内蔵されたリレーの作動により開く発電機電源遮断接点（ＫＭ５０）が介装されており、電力量が許容以上になると接点が閉じて発電機容量異常リレー（Ｒ２）が作動する。また、検出した電力量は電力量モニター１１に表示されるので、視認できるようになっている
【００２２】
また、出力側に向かって、発電機ランプ（ＰＬ１）、発電機電源供給ディレー（Ｔ１）、発電機電源供給リレー（ＭＣ１）、発電機容量異常リレー（Ｒ１）、発電機容量異常ランプ（ＰＬ２）、発電機緊急停止ランプ（ＰＬ３）のそれぞれの両端側端子が接続されて分岐回路が構成されている。
発電機容量異常リレー（Ｒ１）の分岐回路には、発電機容量異常リレー（Ｒ２）の作動により閉じる発電機容量異常接点（Ｒ２）と自己保持接点（Ｒ１）が並列に介装されており、更にこれらと直列に、リセットボタン（ＰＢ２）の押下により開くリセット接点（ＰＢ２）が介装されている。また、発電機容量異常ランプ（ＰＬ２）の分岐回路には発電機容量異常リレー（Ｒ１）の作動により閉じる点灯接点（Ｒ１）が介装されている。
【００２３】
また、発電機電源供給ディレー（Ｔ１）の分岐回路には、発電機容量異常リレー（Ｒ１）の作動により開くディレー接点（Ｒ１）が、緊急停止ボタン（ＰＢ１）の押下により開く接点（ＰＢ１）と直列に介装されている。発電機緊急停止ランプ（ＰＬ３）の分岐回路には、緊急停止ボタン（ＰＢ１）の押下により閉じる接点（ＰＢ１）が介装されている。
発電機電源供給リレー（ＭＣ１）の分岐回路には、発電機電源供給ディレー（Ｔ１）の作動により閉じる供給接点（Ｔ１）が介装されている。
【００２４】
さらに、出力側に向かって、コンセント電源供給リレー（ＭＣ２）、コンセント容量異常リレー（Ｒ３）、コンセント容量異常ランプ（ＰＬ７）のそれぞれの両端側端子が接続されて分岐回路が構成されている。
コンセント容量異常リレー（Ｒ３）はコンセント電源遮断リレーとしての機能を担っており、その分岐回路には後述する電流検出手段としての電流トランス（ＣＴ３）を備えたメーターリレー（ＭＲ）の作動により閉じる異常接点（ＭＲ）と自己保持接点（Ｒ３）が並列に介装されており、これらと直列にリセットボタン（ＰＢ３）の押下により開くリセット接点（ＰＢ３）が介装されている。また、コンセント容量異常ランプ（ＰＬ７）にはコンセント容量異常リレー（Ｒ３）の作動により閉じる点灯接点（Ｒ３）が介装されている。
また、コンセント電源供給リレー（ＭＣ２）には、コンセント容量異常リレー（Ｒ３）の作動により開くコンセント電源遮断接点（Ｒ３）と、商用電源側の開閉器（ＭＣ３）の開閉と連係した択一開閉用接点（ＭＣ３）が直列に介装されている。
【００２５】
切替器９は、電源切替用電磁接触器で構成されており、入力端子Ａ１と出力端子Ａ２が接続されたときに、商用電源ラインＡＣと切替後電源ラインＥとが接続され、入力端子Ｂ１と出力端子Ｂ２が接続されたときに、発電機電源ラインＧと切替後電源ラインＥとが接続されるようになっている。また、タイマー回路（図示省略）が設けられており、商用電源と発電機電源が重ならないように考慮されている。
【００２６】
図６に示すように、分岐ブレーカからは、単相ＡＣ１００Ｖ２００Ｖが出力されるようになっており、単相２００Ｖの給電ラインｅ１は、水銀灯に接続されている。
単相１００Ｖの給電ラインｅ２は、専用分電盤７から延びて、コントロールボックス５に戻っており、そこで各相のラインが二つに分岐した後、再び合流しており、その出力端子は電源コンセントで構成されている。そして、Ｒ相の一方の分岐ラインとＮ相の一方の分岐ラインとに開閉器（ＭＣ２）の両端側端子が接続されて発電機電源側の開閉回路が構成され、Ｒ相の他方の分岐ラインとＮ相の他方の分岐ラインとに開閉器（ＭＣ３）の両端側端子が接続されて商用電源側の開閉回路が構成されている。
【００２７】
停電時電源切替システム１は、上記した構成を備えており、以下のように動作して電源を供給する。
通常時は、商用電源が供給されるので、商用電源ラインＡＣの屋外中継ボックス３の商用表示ランプ（ＰＬ６）と、コントロールボックス５の商用ランプ（ＰＬ５）が点灯する。また、商用通電リレー（Ｒ５）の作動により、切替器９の商用通電接点（Ｒ５）が閉じられ、切替器９を介して商用電源ラインＡＣが専用分電盤７に向かう切替後電源ラインＥに繋がる。また、商用電源が供給されるので、開閉器用リレー（ＭＣ３）が作動して、図２に示す給電ラインｅ２に介装された開閉器（ＭＣ３）が閉じられ、給電ラインｅ１、ｅ２共に商用電源が供給される。従って、給電ラインｅ１、ｅ２共に電源が供給されるので、水銀灯も点灯でき、電源コンセントに電気機器を接続して利用することもできる。
このとき、択一開閉用接点（ＭＣ３）が開くので、開閉器（ＭＣ２）は開いている。
【００２８】
商用電源が停止すると、発電機が利用される。屋外中継ボックス３に専用ケーブルを介して接続する。
発電機を稼働させ、発電機電源が供給されると、発電機電源ラインＧの屋外中継ボックス３の発電機表示ランプ（ＰＬ４）と、コントロールボックス５の発電機ランプ（ＰＬ１）が点灯する。また、商用通電リレー（Ｒ５）の停止によりブレーク接点（Ｒ５）は閉じられ、発電機通電リレー（Ｒ４）の作動により切替器９の発電機通電接点（Ｒ４）が閉じられ、切替器９を介して発電機電源ラインＧから専用分電盤に向かう切替後電源ラインＥに繋がる。また、発電機電源が供給されるので、開閉器用リレー（ＭＣ２）が作動して、図２に示す給電ラインｅ２に介装された開閉器（ＭＣ２）が閉じられるので、給電ラインｅ１、ｅ２共に発電機電源が供給される。
このとき、停電時には開閉器用リレー（ＭＣ３）は停止状態が維持されるので、開閉器（ＭＣ３）は開き、分岐ラインの両方に電源が供給されることはない。
【００２９】
発電機容量は監視されており、発電機容量異常リレー（Ｒ２）が作動すると、発電機容量異常リレー（Ｒ１）が作動し、それに連係して、発電機電源供給ディレー（Ｔ１）、発電機電源供給リレー（ＭＣ１）が停止し、開閉器（ＭＣ１）が開かれて、電源供給が緊急停止する。同時に、発電機容量異常ランプ（ＰＬ２）が点灯する。発電機容量異常リレー（Ｒ１）は自己保持性であるが、リセットボタン（ＰＢ２）の押下によりリセットされて、電源供給が再開される。
また、電力量モニター１１を見た作業者が、緊急スイッチ（ＰＢ１）を押下すると、連係した発電機電源供給ディレー（Ｔ１）の停止により、同様に、開閉器（ＭＣ１）が開かれて、電源供給が緊急停止する。同時に、発電機緊急停止ランプ（ＰＬ３）が点灯する。
【００３０】
また、コンセント電源容量も監視されており、所定値より高いとメーターリレー（ＭＲ）が作動すると、コンセント容量異常リレー（Ｒ３）が作動し、それに連係して、コンセント電源供給リレー（ＭＣ２）が停止し、開閉器（ＭＣ２）が開かれて、給電ラインｅ２への電源供給だけが緊急停止する。同時に、コンセント容量異常ランプ（ＰＬ７）が点灯する。コンセント容量異常リレー（Ｒ３）は自己保持性であるが、リセットボタン（ＰＢ３）の押下によりリセットされて、電源供給が再開される。電流値は表示部１３に表示されるので、視認もできる。
【００３１】
従って、図７に示すように、通常時には、商用電源が、照明器具だけでなく、コンセントに繋いだテレビ等の電気機器にも原則として一律に供給される。一方、図８に示すように、停電時には、発電機電源が供給されるが、電源コンセントにも電源が供給されるので、電気機器も利用できるが、容量がオーバーの場合には電源コンセント側のみが選択的に遮断されるので、天井側の水銀灯は点灯し続ける。
また、商用電源が復旧した場合には、商用通電リレー（Ｒ５）が作動して切替器９の発電機通電接点（Ｒ５）が開き、その後時間をおいて商用通電接点（Ｒ５）が閉じられ、切替器９を介して商用電源ラインＡＣが専用分電盤７に向かう切替後電源ラインＥに繋がる。また、タイマー（Ｔ２）により復帰ブザー（ＢＺ）が一定時間鳴るので、復旧は周囲の人に周知される。
【００３２】
上記したように、この停電時電源切替システム１によれば、電源コンセントも利用できるので電気機器を使用でき、しかも電源コンセントへの給電ラインだけが選択的に遮断されるので、水銀灯の電源は安定的に確保される。
従って、この停電時電源切替システム１を避難所となるような施設に導入することで、上記した施設が避難所として要求される機能を充分に果たすことができるようになる。
【００３３】
以上、実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１  …  停電時電源切替システム
３  …  屋外中継ボックス        ５  …  コントロールボックス
７  …  専用分電盤              ９  …  切替器
ＡＣ  …  商用電源ライン        Ｇ  …  発電機電源ライン
Ｅ  …  切替後電源ライン        ｅ  …  給電ライン
ＭＣ  …  電磁接触器
Ｒ  …  リレー    ＰＬ  …  表示ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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