(57)【要約】【課題】波形の乱れがなく安定した品質のよい電力を供給できる非常用電源装置を提供する。【解決手段】発電機５から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータ５１と、  上記コンバータ５１によって変換された直流電力を、電力使用機器に供給する前に再び交流電力に逆変換するインバータ５２と、  上記コンバータ５１で変換された直流電力を蓄電し、その蓄電した直流電力を放電して上記インバータ５２に供給するコンデンサ５３と、  上記コンバータ５１と上記インバータ５２のあいだで、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３に供給する蓄電と、上記コンデンサ５３に蓄電された直流電力をインバータ５２へ供給する放電とを制御する制御部５４とを備えている。  インバータ５２で逆変換された交流電力が常に電力使用機器に供給され、きれいな安定した正弦波の交流電力を供給できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給源から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
上記コンバータによって変換された直流電力を、電力使用機器に供給する前に再び交流電力に逆変換するインバータと、
上記コンバータで変換された直流電力を蓄電し、その蓄電した直流電力を放電して上記インバータに供給するコンデンサと、
上記コンバータと上記インバータのあいだで、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサに供給する蓄電と、上記コンデンサに蓄電された直流電力をインバータへ供給する放電とを制御する制御部とを備えた
ことを特徴とする非常用電源装置。
【請求項２】
上記制御部は、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧低下を検知したときに、上記コンデンサから直流電力を放電させて上記インバータへ供給するよう制御する
請求項１記載の非常用電源装置。
【請求項３】
上記制御部は、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電するか、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電せずに上記インバータへ直接供給するよう制御する
請求項１または２記載の非常用電源装置。
【請求項４】
上記電力供給源が、液化燃料ガスを燃料とする発電用エンジンを備えた発電装置であり、
上記コンバータと上記インバータの少なくともいずれかに熱回収手段を備え、
上記熱回収手段で回収した熱を、上記液化燃料ガスを蒸発させるための加熱に利用するように構成されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非常用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを発電用の燃料とする移動電源車に適用することができる非常用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力源が存在しないところで電気が必要になることがある。このようなときには、非常用発電機を車両に搭載した移動電源車が利用される。このような移動電源車として、例えば下記の特許文献１や特許文献２に開示されたものが実用化されている。
【０００３】
このような移動電源車は、特に、地震や台風などの自然災害が発生したときに、被災地での電源供給に活躍し、大きな役割を果たす。
【０００４】
被災地では、被災者の生活用の電力だけでなく、被災施設のエレベータや空調などの動力をはじめ、あらゆる用途に電力需要があり、それらのすべてを移動電源車でまかなわなければならない。つまり、１台の非常用発電機が、あらゆる電力機器に同時に接続されて電力の供給が行われる。
【０００５】
それらのなかでも特に、被災者や負傷者に医療処置を行なう医療機器へは、最優先で電力を供給しなければならない。定期的な医療措置は非常時だからといって先送りにできないし、負傷者に対しては緊急に医療措置を施さなければならないからである。
【０００６】
医療機器は精密機器であるうえ、その動作には極めて高い安定性が要求される。動作の安定性は、場合によって人命にもかかわりかねない。したがって、医療機器に供給する電源は、極めて高い品質が要求される。つまり、たとえ非常用の電源であっても電圧や波形が不安定であってはならず、一般商用電源なみの品質が必要なのである。
【０００７】
例えば、人工透析器では透析された血液を一定速度で体内に戻すことを行う。このとき、供給する電源がきれいな正弦波でなければ、血液を体内に送り出すポンプに脈動を起こすおそれがある。そうなると、透析患者の症状を悪化させたり、場合によっては命にも影響することがありうる。
【０００８】
一方、非常用発電機による電源は、接続した機器が安定した低負荷状態で運転されているうちは、きれいな正弦波を示す場合が多い。ところが、大きな負荷変動があった場合、供給電圧が一時的に低下し、それに伴って周波数が大きく低下するのが避けられない。
【０００９】
例えば、非常用発電機の電源を、医療用機器と併せてモータやポンプの動力源にも供給していた場合、モーターやポンプが起動すると、その起動突入電力の影響で医療用機器に供給している電力が極めて不安定になる。
【００１０】
供給される電力が不安定になっても、一般的な機器であれば問題にならない。例えば蛍光灯ならチラつく程度だし、テレビであれば画面が一瞬暗くなるだけですむ。しかしながら、医療機器にあっては、供給される電力が不安定になると、人工透析のポンプが停止するなど、極めて甚大なトラブルに至る可能性がある。このようなトラブルは、すなわち人命にかかわるもので、絶対に避けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２７４６０４号公報
【特許文献２】特開２００４−０６２５５３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】渡辺純一他：明電時報，通巻３２３号，Ｎｏ．２，（２００９），ｐ．４〜７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したような問題を解決するひとつの方法として無停電電源装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ；ＵＰＳ）を使用することが考えられる。上記無停電電源装置は、大きな補助バッテリーが内臓されていて、入力電源が遮断されたような場合でも、一定時間、接続されている機器に対して電力を供給し続け、瞬時電圧低下や停電が機器に起こらないようにした電源装置である。
【００１４】
ところが、このような無停電電源装置では、内蔵された補助バッテリーの容量分は電源を供給できるものの、補助バッテリーの充電容量がなくなると使用できなくなってしまう。特に被災地において、非常用発電機に無停電電源装置を使用している最中に補助バッテリーの充電容量がなくなってしまうと、その回復が困難である。災害等で停電しているから、緊急に必要な電力需要に対して非常用発電機でまかなっているのである。そこにきて、無停電電源装置の補助バッテリーがなくなったからといって、緊急需要に電気を供給しながら無停電電源装置に充電するほどの余裕が、通常は考え難いからである。
【００１５】
また、モーターやエアコン・ファンなどの誘導ロード機や、コピー機・レーザープリンターなど、高速高電圧の電源を必要とする機器には不向きである。また非常用発電機の電源が停止してからのパワー転送速度は、２〜１０ｍｓｅｃといわれている。したがって、無停電電源とはいっても２〜１０ｍｓｅｃは、電力の不安定な時間帯が存在する。この程度の時間帯は、ＰＣなどでは問題とならない短時間であるけれども、上述したような人命にかかわる医療機器の電源として使用するのは、リスクが大きい。
【００１６】
また、上記非特許文献１には、瞬時電圧低下補償装置が開示されている。この瞬時電圧低下補償装置は、大きな電気二重層コンデンサーを利用することにより、瞬時に低下する電圧を補償しようとするものである。
【００１７】
上記非特許文献１に開示された瞬時電圧低下補償装置は、工場のような大規模なシステムを対象としたシステムである。停電が発生した場合は、ＧＴＯサイリスタを適用した高速スイッチにより、２ｍｓｅｃという極めて短時間での切り替えを実現している。この瞬時電圧低下補償装置では、商用電源をそのまま負荷に接続し、サージなどの不具合時には、商用電源を切り離して電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）からの電源を供給するようスイッチングする。
【００１８】
しかしながら、非特許文献１の第２図に示すように、商用電源からの電力と電気二重層キャパシタからの電力を、遮断機などのスイッチング素子で切り換えて負荷に供給する構造になっている。このため、上記スイッチングの際、供給側の電圧波形と負荷側の電圧波形とのあいだで、周波数の同期をとる必要が生じる。つまり、非特許文献１の第４図に示すように、スイッチングのときに周波数の同期をとらなければ、切換えのタイミングで波形が不安定になる。このような不安定な波形が医療用機器の動作に好ましくないことは上述したとおりである。また、うまく同期をとったとしても、２ｍｓｅｃの切換え時間のあいだ、波形が不安定になることは避けられない。
【００１９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、波形の乱れがなく安定した品質のよい波形で電力を供給できる非常用電源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】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の非常用電源装置は、電力供給源から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
上記コンバータによって変換された直流電力を、電力使用機器に供給する前に再び交流電力に逆変換するインバータと、
上記コンバータで変換された直流電力を蓄電し、その蓄電した直流電力を放電して上記インバータに供給するコンデンサと、
上記コンバータと上記インバータのあいだで、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサに供給する蓄電と、上記コンデンサに蓄電された直流電力をインバータへ供給する放電とを制御する制御部とを備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の非常用電源装置は、常に交流電力を一旦直流電力に変換したのち改めて交流電力に逆変換し、この逆変換した交流電極を電力使用機器に供給する。
例えば、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電するか、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電せずに上記インバータへ直接供給することができる。
また、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧が低下すると、上記コンデンサから直流電力を放電させて上記インバータへ供給することができる。
このように、常に、インバータで逆変換された交流電力が電力使用機器に供給される。したがって、従来のように、供給側の電圧波形と負荷側の電圧波形とのあいだで、周波数の同期をとる必要がなくなる。また、周波数の同期をとらなくても、常にきれいな安定した正弦波の交流電力を電力使用機器に供給することができる。わずかに波形が不安定になることも起こらない。
【００２２】
例えば、被災地などで緊急に電源が必要になって、さまざまな電力使用機器を非常用電源装置に繋いだとしても、常に安定した正弦波が供給できる。例えば医療機器のように、信頼性の高い電力を使用しなければならない電力使用機器であっても、安心して電力を供給できる。
【００２３】
本発明において、上記制御部は、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧低下を検知したときに、上記コンデンサから直流電力を放電させて上記インバータへ供給するよう制御する場合には、
上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧が低下したときに、その低下した分をコンデンサの放電で補ってインバータへ供給する。そして、インバータで逆変換された交流電力が電力使用機器に供給される。したがって、電力供給源に何らかの事情で電圧降下が生じたとしても、常にきれいな波形の交流電力を安定した電圧で電力使用機器に供給できる。
【００２４】
本発明において、上記制御部は、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電するか、上記コンバータで変換された直流電力を上記コンデンサへ蓄電せずに上記インバータへ直接供給するよう制御する場合には、
電力供給源が安定している間にコンデンサへの蓄電を済ませ、常にコンデンサを待機状態に維持することができる。そして、上記コンバータに供給される交流電力または上記コンバータで変換された直流電力の電圧が低下したときに、それに対応して、その低下した分をコンデンサの放電で補ってインバータへ供給することができる。
【００２５】
本発明において、上記電力供給源が、液化燃料ガスを燃料とする発電用エンジンを備えた発電装置であり、
上記コンバータと上記インバータの少なくともいずれかに熱回収手段を備え、
上記熱回収手段で回収した熱を、上記液化燃料ガスを蒸発させるための加熱に利用するように構成されている場合には、
上記コンバータや上記インバータの発熱エネルギーを利用して液化燃料ガスを蒸発させることから、多くの発電量が必要なときに必要なガス発生量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した移動電源車の一例を示す外観図である。
【図２】本発明を適用した移動電源車の構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明の非常用電源装置の一実施形態の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
【００２８】
本発明の非常用電源装置は、例えば、移動用の車両に発電装置を積載した移動電源車に適用することができる。以下の説明では、本発明を移動電源車に適用した例を示す。もちろん、本発明は、非常用の電源装置であれば、各種のものに適用することができ、その態様を移動電源車に限定する趣旨ではない。
【００２９】
〔移動電源車の概要〕
図１は、本発明を移動電源車に適用した構成を示す図である。
【００３０】
この例では、牽引車１００に引かれるトレーラー１０１に発電コンテナ１０２が積載されて構成されている。本発明を移動電源車に適用する場合、図示した例に限定するものではなく、トレーラー１０１に発電コンテナ１０２が積載された状態のもの、トラックの荷台に発電部等を積載した状態のものなど、各種の態様のものを含む趣旨である。
【００３１】
〔構成の詳細〕
図２は、上記移動電源車の構成を説明するブロック図である。
【００３２】
〔ａ．全体構成〕
この移動電源車は、発電ユニット１と、ＬＰガス供給設備２と、分電盤３とを備えている。ＬＰガス供給設備２と発電ユニット１はカプラー６で接続されている。これにより、ガス燃料としてのＬＰガスをＬＰガス供給設備２から発電ユニット１に供給する。また、発電ユニット１と分電盤３は、三相コンセント７および単相コンセント８で接続されている。これにより、発電機５で発電された電気は、三相２００Ｖと単相１００Ｖの双方で供給できるようになっている。
【００３３】
上記発電ユニット１は、ガス燃料で駆動する発電用エンジンとしてのＬＰガスエンジン４と、上記ＬＰガスエンジン４によって発電する発電機５とを備えている。この例では、ＬＰガスをガス燃料としてＬＰガスエンジン４を駆動し、ＬＰガスエンジン４によって発電機５を回して発電する。
【００３４】
〔ｂ．ＬＰガス供給設備〕
上記ＬＰガス供給設備２は、ガス燃料の供給源としてのＬＰガス供給源９からガス燃料の供給を受けて発電用エンジンとしてのＬＰガスエンジン４に供給するもので、本発明のガス燃料供給部として機能する。ＬＰガス供給源９は、具体的には、例えばバルクタンクや５０ｋｇボンベ等を用いることができる。駆動エネルギーに用いるＬＰガスは、家庭用または事業所用の複数のボンベであってもよいし、ＬＰガスのバルク容器やバルクローリからの供給でも構わない。
【００３５】
上記ＬＰガス供給源９には、内部の液化ガスの蒸発を促進するために加温する加温器４２が付設されている。大きな電力需要に対応して発電量を増やし、ＬＰガスの消費量が多くなったときに、加温器４でＬＰガス供給源９に熱を加え、内部のＬＰガスの蒸発を促進させる。
【００３６】
ＬＰガス供給源９から供給を受けたガス燃料をＬＰガスエンジン４に供給するＬＰガス供給設備２において、ガス燃料を０．０７〜０．０９ＭＰａの中圧で供給するための第１圧力調節器１０を備えている。これにより、ＬＰガス供給源９から０．９ＭＰａ程度の高圧で供給されたＬＰガスを０．０７〜０．０９ＭＰａの中圧に減圧して発電ユニット１に供給する。図示した例では、ＬＰガスを０．０９ＭＰａまで減圧している。
【００３７】
上記ＬＰガス供給設備２は、ＬＰガス供給源９からガス燃料の供給を受けるカプラー６を備えている。第１圧力調節器１０により０．０７〜０．０９ＭＰａの中圧まで減圧されたＬＰガスをカプラー６を介して発電ユニット１に供給する。
【００３８】
上記カプラー６は、上記第１圧力調節器１０の下流側に配置されている。これにより、第１圧力調節器１０によって中圧まで減圧されたＬＰガスを接続部であるカプラー６に通してＬＰガス供給設備２から発電ユニット１に供給するようになっている。このように、これらのガス配管の接続部をカプラー式としたため、ガス配管を接続するために工具等を必要としない。
【００３９】
〔ｃ．発電ユニット〕
上記発電ユニット１は、ＬＰガス供給設備２のカプラー６まで延びてＬＰガスの供給を受けるためのホースが巻回されたホースリール１１を備えている。この例では、４０メートルのホースが巻回されて収容されている。ここで、この例では、ホースリール１１のホースを通過することによる圧力損失により、ＬＰガスの供給圧力は０．０７ＭＰａまで低下する。上記ホースとしては、例えば、中条発条株式会社製のバルクローリー用ホース（高圧供給仕様）を用いることができる。このホースは、内径１９ｍｍ長さ４０ｍである。ホース内のガス圧を０．０７〜０．０９ＭＰａ程度の中圧として供給する。
【００４０】
上記発電ユニット１は、ＬＰガス供給設備２を供給されてきたガス燃料を、２．０〜３．３ｋＰａの低圧にして遮断弁１３およびＬＰガスエンジン４に供給するための第２圧力調節器１２を備えている。これにより、第２圧力調節器１２によって低圧まで減圧されたＬＰガスを遮断弁１３に通してＬＰガスエンジン４に供給するようになっている。この例では、３．０ｋＰａまで減圧したＬＰガスを遮断弁１３を介してＬＰガスエンジン４に供給する。
【００４１】
また、上記発電ユニット１は、ガス燃料の漏れを検知するガス漏れ検知器１４と、上記ガス漏れ検知器１４でガス燃料の漏れを検知したときに、ＬＰガスエンジン４へのガス燃料の供給を停止する遮断弁１３とを備えている。これにより、例えばガス漏れ検知器１４がカプラー６よりも下流の発電ユニット内でＬＰガスの漏れを検知したときに、遮断弁１３が閉じてＬＰガスエンジン４へのＬＰガスの供給が停止される。
【００４２】
上記ガス漏れ検知器１４は、この例では、ガス燃料の漏れを検知したときに警報を発する警報機を兼ねたものである。すなわち、上記ガス漏れ検知器１４は、漏れ出したガス燃料を検知すると、警報音および警報ランプで警報を発するとともに、遮断弁１３を閉じてＬＰガスエンジン４へのＬＰガスの供給を遮断する。上記ガス漏れ検知器１４としては、例えば、矢崎エナジーシステム株式会社製の型番ＧＳＬ−５０Ｓを用いることができる。このガス漏れ検知器１４は、接触燃焼式ガスセンサ方式でガス漏れを検知する。
【００４３】
本発明では、発電機５が車載される。移動している道中で余震に遭ったり、悪路を走行することによる振動を受けることが想定される。この振動により、ガス供給ラインに不具合や破損が生じ、現場で配管の接続を終えた後にガス漏れを生じることが可能性として懸念される。したがって、このガス漏れをガス漏れ検知器１４で検知し、遮断弁１３を遮断してガス燃料の供給をストップする。
【００４４】
このガス漏れ検知器１４は、稼動準備初期からの駆動が必要である。このため、本格発電前にガス漏れ検知器１４を稼動するための電気エネルギーが準備されている。
【００４５】
すなわち、上記発電ユニット１には、太陽電池１５と、上記太陽電池１５で発電された電気を蓄電する蓄電池１６を備え、上記蓄電池１６をガス漏れ検知器１４を稼動させる電源として使用する。上記太陽電池１５としては、例えば長州産業株式会社製の型番ＣＳ−２６０Ｃ１１（発電能力２６０Ｗ、最大３２Ｖ）を使用することができる。
【００４６】
この例では、上記太陽電池１５で直流３２Ｖの電気を発電し、チャージコントローラー１７を介して２８．８Ｖの直流電流により２４Ｖの蓄電池１６に蓄電するようになっている。このように、太陽電池１５で発電した電気を一旦、チャージコントローラー１７を通じて蓄電池１６（ＤＣ２４Ｖ）内に送る。
【００４７】
上記蓄電池１６に蓄えられた電気は、インバーター１８を経由することによって１００Ｖの交流に変換され、ガス漏れ検知器１４を稼動させる電源として使用される。また、上記蓄電池１６からインバーター１８を経由して１００Ｖの交流に変換された電気は、遮断弁１３を駆動する電源としても使用される。このように、インバーター１８を介してガス漏れ検知器１４（ＡＣ１００Ｖ）を稼動させる。このようにすることにより、ガス漏れが発生すれば、発電を開始する前から対処することができる。装置立ち上げ時の電力確保にも問題が無く、同時に可燃性ガス使用に対する安全性も確保できる。
【００４８】
また、上記蓄電池１６に蓄えられた電気は、夜間照明用のＬＥＤ１９を発光させる電源として使用される。この例では蓄電池１６の２８．８Ｖ直流電源をそのままＬＥＤ１９の電源として使用する。このように、太陽電池１５から蓄電池１６に蓄えられた電気は、立ち上げ準備時用のＬＥＤ照明にも同時に用いることができる。このため、夜間や暗い場所での作業性も確保できる。
【００４９】
さらに、上記蓄電池１６に蓄えられた電気は、ＤＣ−ＤＣコンバーター充電器２０を経由することによって１３．１Ｖの直流に変換され、発電機５に内臓された内蔵バッテリー２１に蓄電される。この内臓バッテリー２１は、発電機５のセルモータや電装類２２を稼動するための待機電力として使用する。
【００５０】
この発電ユニット１では、上述したように、ＬＰガスをガス燃料としてＬＰガスエンジン４を駆動し、ＬＰガスエンジン４によって発電機５を回して発電する。この例では、ＬＰガスエンジン４の回転数は１５００ｒｐｍである。上記発電機５としては、例えば、ＫＯＨＬＥＲ社製１２５ｋＶＡタイプを用いることができる。
【００５１】
この発電ユニット１は、上記発電機５で発電した電気を出力するコンセントとして三相コンセント７と単相コンセント８の双方を備えている。
【００５２】
上記発電機５で発電された三相２００Ｖの電気は、本発明にかかる非常用電源装置４１を介して一次ブレーカー２３に送られ、上記一次ブレーカー２３を経由して２系統に分岐される。
【００５３】
上記非常用電源装置４１は、急激に大きな電力消費があったときに、波形の乱れがなく安定した品質のよい波形で電力を供給できるようにするものである。具体的には、定電圧定周波数装置（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｃｔａｎｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ＣＶＣＦ）を搭載することにより、電圧変動の大きな負荷状態でもきれいな正弦波を供給する。発電機５に燃料（例えばＬＰＧ軽油など）を供給して発電している間、発電機５で発電される電力の電圧や波形が不安定になったとしても、非常用電源装置４１から出力される電力は、常に安定した電圧と波形を維持し、電力使用設備に対して高品質な電力を供給できるのである。詳しくは後述する。
【００５４】
一方は、一次ブレーカー２３から三相二次ブレーカー２４および三相電源線２５を経由して、三相２００Ｖのまま三相コンセント７に送られる。この例では、２０メートルの三相電源線２５がリールに巻回されて収容されている。
【００５５】
他方は、一次ブレーカー２３からスコットトランス２６を経由することにより三相２００Ｖを単相１００Ｖ／２００Ｖに変換する。スコットトランス２６で変換された単相１００Ｖ／２００Ｖの電気は、単相二次ブレーカー２７および単相電源線２８を経由して、単相１００Ｖ／２００Ｖが単相コンセント８に送られる。この例では、２０メートルの単相電源線２８がリールに巻回されて収容されている。
【００５６】
三相コンセント７と単相コンセント８により、発電ユニット１と分電盤３が電気的に接続されている。
【００５７】
〔ｄ．分電盤〕
上記分電盤３は、上記三相コンセント７から供給される三相２００Ｖの電気をユーザの三相分電盤３１に接続して供給する。また、上記単相コンセント８から供給される単相１００Ｖ／２００Ｖの電気をユーザの単相分電盤３２に接続して供給する。
【００５８】
上記分電盤３は、三相切替スイッチ２９を備えている。三相切替スイッチ２９は、三相コンセント７に接続されるとともに、電力会社が供給する三相電力３３と接続可能になっている。これにより、ユーザの三相分電盤３１に供給する電気について、発電ユニット１から三相コンセント７を介して供給された電気か、電力会社から供給された電気かを切り替えることができるようになっている。
【００５９】
また、上記分電盤３は、単相切替スイッチ３０を備えている。単相切替スイッチ３０は、単相コンセント８に接続されるとともに、電力会社が供給する単相電力３４と接続可能になっている。これにより、ユーザの単相分電盤３２に供給する電気について、発電ユニット１から単相コンセント８を介して供給された電気か、電力会社から供給された電気かを切り替えることができるようになっている。
【００６０】
このように、上記発電機５からは、三相２００Ｖの電気が発電されるが、その一部をスコットトランス２６を通し、単相１００Ｖ／２００Ｖの一般家庭用電源を供給可能である。三相２００Ｖは、例えばエレベーターなどの駆動に必要であるため、被災地などで停電により停止しているエレベーターをこれにより稼動させることもできる。
【００６１】
この移動電源車では、従来の移動電源車や移動が可能な発電機には無い、初期起動用の太陽電池１５および蓄電池１６と、被災地などの悪環境で可燃性ガスを用いることのリスクを低減させるためのガス漏れ検知器１４を搭載する。ガス圧を０．０７〜０．０９ＭＰａ程度の中圧でコントロールすることで、ホースの長さを確保しながら車載用としてコンパクトに収容できる。また、単相１００Ｖと三相２００Ｖの双方の供給が可能である。
【００６２】
これにより、発電機５の本格稼動開始まで、従来の移動電源車では２４時間程度の時間が必要ではあったが、本実施形態では１５分程度の短時間での稼動が可能となる。停電した被災地でエレベーターに閉じ込められた人間を救助するのに必要な動力用の三相２００Ｖ電力を確保でき、被災地・災害地でのスムーズな救助対応が可能となる。また、ガス漏れ検知器１４や太陽電池１５による予備電力が確保できるため、可燃性ガスを用いることのリスクは極めて少なく、安全性も確保される。
【００６３】
この例で示した発電機５では、例えば９８０ｋｇのバルク容器からのＬＰガス供給であれば、一般家庭３０軒で２４時間にわたり、通常通りの電気需要に耐えうる。
【００６４】
〔非常用電源装置の詳細〕
図３は、上述した非常用電源装置４１の詳細を説明する図である。
【００６５】
この非常用電源装置４１は、コンバータ５１と、インバータ５２と、コンデンサ５３と、制御部５４とを備えて構成されている。
【００６６】
この非常用電源装置４１は、発電機５からの交流電源をコンバータ５１で一旦直流電源に変換して、制御部５４を介してコンデンサ５３に充電したり、コンデンサ５３に充電せずに直接インバータ５２に供給したりする。また、負荷の容量が突然大きくなった場合（例えば数ｋＷのモーターなどが起動した場合）は、発電機５の回転数を瞬時に上げることができず、発電機５からの交流電力が一時的に足りなくなる。その場合コンバータ５１で変換された直流電圧が低下することから、それを判断して、コンデンサ５３からの放電を利用して直流電圧の低下を防止し、インバータ５２に電力を供給する。インバータ５２によって直流電力を正弦波のきれいな交流電力として電力使用設備側に供給できる。
【００６７】
上記コンバータ５１は、電力供給源としての発電機５から供給された交流電力を直流電力に変換する。上記コンバータ５１は、特に限定するものではなく、各種の整流器を用いることができる。特に、上記コンバータ５１として、ＳｉＣ素子を使用したものを適用することにより、一般的なＳｉ素子のものより高速度かつ大電流のスイッチングが可能となる。これにより、０．１から２ｍｓｅｃの追随が可能となる。
【００６８】
上記インバータ５２は、上記コンバータ５１によって変換された直流電力を、電力使用機器に供給する前に再び交流電力に逆変換する。上記インバータ５２は、特に限定するものではなく、各種のインバータ回路を用いることができる。特に、上記インバータ５２として、上記コンバータ５１と同様に、ＳｉＣ素子を使用したものを適用することにより、一般的なＳｉ素子のものより高速度かつ大電流のスイッチングが可能となる。これにより、０．１から２ｍｓｅｃの追随が可能となる。
【００６９】
上記コンデンサ５３は、上記コンバータで変換された直流電力を蓄電し、その蓄電した直流電力を放電して上記インバータに供給する。上記コンデンサ５３としては、具体的には、例えば、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）等を用いることができる。
【００７０】
上記制御部５４は、上記コンバータ５１と上記インバータ５２ならびに上記コンデンサ５３のあいだで、コンバータ５１から出力された直流電力をそのままインバータ５２に入力したり、コンバータ５１から出力された直流電力をコンデンサ５３に蓄電したり、コンデンサ５３から放電された直流電力をインバータ５２に入力したりする。具体的には、上記制御部５４は、つぎのような制御を行う。
【００７１】
まず、上記コンバータ５１と上記インバータ５２のあいだで、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３に供給する蓄電と、上記コンデンサ５３に蓄電された直流電力をインバータ５２へ供給する放電とを制御する。
【００７２】
また、上記制御部５４は、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧低下を検知したときに、上記コンデンサ５３から直流電力を放電させて上記インバータ５２へ供給するよう制御する。
【００７３】
さらに、上記制御部５４は、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電するか、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電せずに上記インバータ５２へ直接供給するよう制御する。
【００７４】
このとき、上記制御部５４は、つぎの条件のときに、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電する制御を行う。すなわち、コンデンサ５３に蓄積される電荷をＱとし、このときのコンデンサ５３の容量をＣとすると、Ｑ＝ＣＶの関係が成立する。コンデンサ５３に負荷する最大電圧をＶｍとし、蓄えられる最大電荷をＱｍとすると、Ｖｍ＝Ｑｍ／Ｃである。そこで、コンデンサ５３の電圧を常にモニターし、Ｖ＜Ｖｍのときは、上記コンバータ５１で変換された直流電力をコンデンサ５３へ蓄電する制御を行う。Ｖ＝Ｖｍとなったときは、コンデンサ５３に最大電荷Ｑｍが蓄えられ、コンデンサ５３に電圧をかけ続けてもそれ以上の蓄電はされないため、自動的に蓄電は終了する。
【００７５】
また、上記制御部５４は、つぎの条件のときに、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電せずに上記インバータ５２へ直接供給する制御を行う。すなわち、上述したように、Ｖ＝Ｖｍのときには、上記コンバータ５１で変換された直流電力をコンデンサ５３へ蓄電せずに、インバータ５２へ直接供給する制御を行う。
【００７６】
また、上記コンバータ５１と上記インバータ５２には、それぞれ熱回収手段５５を備えている。そして、上記熱回収手段５５で回収した熱を、上記液化燃料ガスを蒸発させるための加熱に利用するように構成されている。
【００７７】
この例では、電力供給源が、液化燃料ガスを燃料とする発電用のＬＰガスエンジン４を備えた発電ユニット１である。電力需要が大きくなって発電機５およびＬＰガスエンジン４をフル稼働させると、当然のことながらＬＰガスの消費量が増大する。そうすると、ボンベ内の温度が蒸発潜熱で下がり、液化ガスの自然蒸発だけにまかせていたのでは、燃料ガスの供給がまにあわず、蒸発量が必要分確保できなくなるおそれがある。一方、上述したコンバータ５１やインバータ５２は、大電流をスイッチングすることから、かなりの発熱量となる。そこで、コンバータ５１やインバータ５２で発熱した熱エネルギーを熱回収手段５５で回収し、ＬＰガス供給源９であるボンベの加温に利用するようにしたのである。
【００７８】
上記熱回収手段５５は、具体的には、コンバータ５１やインバータ５２の発熱を熱媒体である流体で回収する熱交換器である。図において、符号５７は熱媒体の流体を循環させる熱媒体流路であり、符号５６は上記流体を循環させるためのポンプである。熱媒体の流体は熱媒体流路５７を循環する。このとき、ふたつの熱回収手段５５を通過して、コンバータ５１とインバータ５２の発熱を流体に回収する。ここで加熱された流体が加温器４２に流れ込んでＬＰガス供給源９であるボンベを加温する。これにより、ボンベ内の液化ガスの蒸発が促進される。
【００７９】
〔作用と効果〕
本実施形態の非常用電源装置４１によれば、つぎの作用効果を奏する。
【００８０】
本実施形態の非常用電源装置は、常に交流電力を一旦直流電力に変換したのち改めて交流電力に逆変換し、この逆変換した交流電極を電力使用機器に供給する。
例えば、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電するか、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電せずに上記インバータ５２へ直接供給することができる。
また、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧が低下すると、上記コンデンサ５３から直流電力を放電させて上記インバータ５２へ供給することができる。
このように、常に、インバータ５２で逆変換された交流電力が電力使用機器に供給される。したがって、従来のように、供給側の電圧波形と負荷側の電圧波形とのあいだで、周波数の同期をとる必要がなくなる。また、周波数の同期をとらなくても、常にきれいな安定した正弦波の交流電力を電力使用機器に供給することができる。わずかに波形が不安定になることも起こらない。
【００８１】
例えば、被災地などで緊急に電源が必要になって、さまざまな電力使用機器を非常用電源装置に繋いだとしても、常に安定した正弦波が供給できる。例えば医療機器のように、信頼性の高い電力を使用しなければならない電力使用機器であっても、安心して電力を供給できる。
【００８２】
また、上記制御部５４は、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧低下を検知したときに、上記コンデンサ５３から直流電力を放電させて上記インバータ５２へ供給するよう制御するため、
上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧が低下したときに、その低下した分をコンデンサ５３の放電で補ってインバータ５２へ供給する。そして、インバータ５２で逆変換された交流電力が電力使用機器に供給される。したがって、電力供給源に何らかの事情で電圧降下が生じたとしても、常にきれいな波形の交流電力を安定した電圧で電力使用機器に供給できる。
【００８３】
また、上記制御部５４は、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧に異常がないときは、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電するか、上記コンバータ５１で変換された直流電力を上記コンデンサ５３へ蓄電せずに上記インバータ５２へ直接供給するよう制御するため、
電力供給源が安定している間にコンデンサ５３への蓄電を済ませ、常にコンデンサ５３を待機状態に維持することができる。そして、上記コンバータ５１に供給される交流電力または上記コンバータ５１で変換された直流電力の電圧が低下したときに、それに対応して、その低下した分をコンデンサ５３の放電で補ってインバータ５２へ供給することができる。
【００８４】
また、上記電力供給源が、液化燃料ガスを燃料とする発電用のＬＰガスエンジン４を備えた発電装置であり、
上記コンバータ５１と上記インバータ５２の少なくともいずれかに熱回収手段５５を備え、
上記熱回収手段５５で回収した熱を、上記液化燃料ガスを蒸発させるための加熱に利用するように構成されているため、
上記コンバータ５１や上記インバータ５２の発熱エネルギーを利用して液化燃料ガスを蒸発させることから、多くの発電量が必要なときに必要なガス発生量を確保することができる。
【００８５】
〔移動電源車としての機能〕
上記移動電源車は、ガス燃料で駆動するＬＰガスエンジン４と、上記ＬＰガスエンジン４によって発電する発電機５とを備えている。したがって、従来の移動電源車等で用いられていた軽油やガソリンなどの液体燃料に頼る必要が無い。このため、被災地で車利用と燃料を取り合いすることが起こりえず、逆に被災地で今まで利用されてこなかったＬＰガスなどの気体燃料を有効利用して電気を供給できる。
また、ガス燃料の漏れを検知するガス漏れ検知器１４と、上記ガス漏れ検知器１４でガス燃料の漏れを検知したときに、ＬＰガスエンジン４へのガス燃料の供給を停止する遮断弁１３とを備えている。したがって、可燃性のガス燃料を用いることの安全性が確保され、事故のリスクが極めて少なくなる。このように、これまで大規模災害時に余り活用されていなかったＬＰガスのような気体燃料を有効に活用して被災地に電気を供給できるようになる。特に、震災後の悪路を被災地まで走行する際に、機器や部材は激しい振動を受けることになる。このため、ガス漏れを検知してガス燃料の供給を停止することにより、ガス漏れの危険を回避した運用がより重要になるのである。
【００８６】
また、上記ガス漏れ検知器１４は、ガス燃料の漏れを検知したときに警報を発する警報機を兼ねているため、
可燃性のガス燃料を用いることの安全性が確保され、事故のリスクが極めて少なくなる。
【００８７】
また、太陽電池１５と、上記太陽電池１５で発電された電気を蓄電する蓄電池１６を備え、上記蓄電池１６をガス漏れ検知器１４を稼動させる電源として使用するため、
発電機５が稼動するまでの間のガス漏れ検知器１４の電源を太陽電池１５ならびに蓄電池１６により確保する。これにより、可燃性のガス燃料を用いることの安全性が確保されるとともに、迅速な電気の供給を担保する。従来の移動電源車では発電機の本格的な稼動が開始するまで２４時間程度の時間が必要であったところ、本実施形態では１５分程度の短時間での稼動が可能となる。被災地・災害地でのスムーズな救助対応が可能になり、迅速に不便を解消できる。
【００８８】
また、上記蓄電池１６を夜間照明用のＬＥＤ１９を発光させる電源として使用するため、
夜間においても、迅速に発電機５を稼動させ、被災地・災害地でのスムーズな救助対応を可能とし、迅速に不便を解消できる。
【００８９】
また、ガス燃料のＬＰガス供給源９から供給を受けたガス燃料をＬＰガスエンジン４に供給するＬＰガス供給設備２において、ガス燃料を０．０７〜０．０９ＭＰａの中圧で供給するための第１圧力調節器１０を備えているため、
ガス燃料の供給圧力を０．０７〜０．０９ＭＰａ程度の中圧でコントロールすることで、ガス供給用のホースの長さを確保しながら車載用としてのコンパクト性を確保している。すなわち、供給圧力が低すぎると、ガス燃料を太いホースで供給しなければならず、被災地で必要な長さを確保しようとすると、ホースリールだけで車載できないほど嵩張るものになってしまう。反対に供給圧力が高すぎると、ガス漏れのリスクが高くなって好ましくない。すなわち、震災後の悪路を被災地まで走行する際に、機器や部材は激しい振動を受けることになる。このため、供給圧力を中圧に保つことによりガス漏れのリスクを低く運用するのが好ましいのである。
【００９０】
また、ＬＰガス供給設備２を供給されてきたガス燃料を、２．０〜３．３ｋＰａの低圧にして遮断弁１３およびＬＰガスエンジン４に供給するための第２圧力調節器１２を備えているため、
遮断弁１３を低圧領域に設けることとなるため、ガス漏れ検知時にガス燃料の供給を確実に遮断し、安全性が担保される。すなわち、震災後の悪路を被災地まで走行する際に、遮断弁１３は激しい振動を受けることになる。このため、低圧領域でガスの供給を遮断してガス漏れのリスクを低く運用するのが好ましいのである。
【００９１】
また、上記ＬＰガス供給設備２は、ガス燃料のＬＰガス供給源９からガス燃料の供給を受けるカプラー６を備えているため、
ガス供給用のホースなどをカプラー６で接続するため、迅速な電気の供給を担保する。従来の移動電源車では発電機５の本格的な稼動が開始するまで２４時間程度の時間が必要であったところ、本発明では１５分程度の短時間での稼動が可能となる。被災地・災害地でのスムーズな救助対応が可能になり、迅速に不便を解消できる。
【００９２】
また、上記カプラー６は、上記第１圧力調節器１０の下流側に配置されているため、
カプラー６を中圧領域に設けることとなるため、ガス漏れのリスクを低下させ、安全性が担保される。すなわち、震災後の悪路を被災地まで走行する際に、カプラー６等の機器は激しい振動を受けることになる。このため、中圧領域にカプラー６を設けてガス漏れのリスクを低く運用するのが好ましいのである。
【００９３】
また、上記発電機５で発電した電気を出力するコンセントとして三相コンセント７と単相コンセント８の双方を備えているため、
単相コンセント８を一般家庭用の１００Ｖ電源とし、三相コンセント７を動力用の２００Ｖ電源とする。これにより、１００Ｖ電源によって家電製品を使用可能にするほか、２００Ｖ電源によってエレベータや空調を稼動させることができる。従来の移動電源車等では、家電製品は使えるようにできたが、停電が復旧するまでのあいだエレベータを動かすことができなかった。本発明では、停電した被災地でエレベータに閉じ込められた被災者を救助するのに必要な電力を確保できる。被災地・災害地でのスムーズな救助対応が可能となる。また、非常時にエレベータ等の電源を確保して被災地の不便を解消することができる。
【００９４】
〔変形例〕
上述した説明ではガス燃料がＬＰガスである例を説明したが、天然ガス等に代表されるような他のガス燃料でもよい。また、上記ガス燃料としては、化石燃料も適用できるし、それ以外のガス燃料を適用することを妨げる趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９５】
１：発電ユニット
２：ＬＰガス供給設備
３：分電盤
４：ＬＰガスエンジン
５：発電機
６：カプラー
７：三相コンセント
８：単相コンセント
９：ＬＰガス供給源
１０：第１圧力調節器
１１：ホースリール
１２：第２圧力調節器
１３：遮断弁
１４：ガス漏れ検知器
１５：太陽電池
１６：蓄電池
１７：チャージコントローラー
１８：インバーター
１９：ＬＥＤ
２０：ＤＣ−ＤＣコンバーター充電器
２１：内蔵バッテリー
２２：セルモータや電装類
２３：一次ブレーカー
２４：三相二次ブレーカー
２５：三相電源線
２６：スコットトランス
２７：単相二次ブレーカー
２８：単相電源線
２９：三相切替スイッチ
３０：単相切替スイッチ
３１：三相分電盤
３２：単相分電盤
３３：三相電力
３４：単相電力
４１：非常用電源装置
４２：加温器
５１：コンバータ
５２：インバータ
５３：コンデンサ
５４：制御部
５５：熱回収手段
５６：ポンプ
５７：熱媒体流路
１００：牽引車
１０１：トレーラー
１０２：発電コンテナ
【図１】
2015070648.tif 000003
【図２】
2015070648.tif 000004
【図３】
2015070648.tif 000005