JP2000333370A - 建物ユニット及びユニット建物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型で容量の大きな蓄電池２１をユニット式
建物の床部、壁部又は天井部のいずれかの内部空間に収
納設置し、この内部空間を蓄電池の収納スペースとして
利用した建物ユニットを提供する。 【解決手段】 長梁１３、１３と短梁１４、１４とから
成る床フレームの長梁１３、１３間に床根太１５、１
５、１５を取り付けて、その床根太１５、１５間に支承
部材２０を配置し、支承部材２０の上に蓄電池２１を取
り付けた建物ユニット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ユニット式建物の
建物ユニット、及び、その建物ユニットによって立てら
れるユニット建物に関し、特に、商用電力を蓄え、その
電力を負荷機器に供給する電力貯蔵システムを組み込む
のに適する、建物ユニット及びユニット建物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業界の分野において、作業環境
の快適化、生産部門における自動化、省力化、事務部門
における各種情報機器の増加、などで使用される装置や
機器類の増加に伴って電力の使用量は大きく伸びてい
る。一方、一般家庭においても、ホームエレクトロニク
ス化、自動化、省力化などの快適な住環境の整備がなさ
れるにつれて、多くのＡＶ機器・情報機器の利用、照明
設備、大型冷蔵庫、全自動洗濯機、乾燥機、冷暖房機器
の利用等が進み、これに伴って一般家庭における電力の
使用量も大きく伸びている。

【０００３】この増大する電力需要に対応するため、電
力を供給する電力会社では、特に、夏場の晴天時の各事
業所での生産設備や冷房設備等のフル稼働や、一般家庭
での冷房設備のフル稼働されるいわゆる電力需要のピー
ク時には、発電設備をフル稼働させてこれに対応してい
る。このように、電力を供給する電力会社には電力需要
のピーク時に合わせた大規模な設備を備えることが要求
されているが、発電所の立地条件の問題や環境問題など
の面から多くの制約条件があり、これ以上、増大する電
力需要のピーク時に合わせて電力を生産する設備を備え
て、増大する電力需要に応えることは最早困難になって
いる。

【０００４】このため、産業界では、割安な商用の夜間
電力を利用するために作業時間のシフトや、割安な商用
の夜間電力を利用した蓄熱や蓄電による冷暖房設備の利
用、電力エネルギーの有効利用や効率化などの省エネル
ギー対策を講じており、一般家庭においても、電力消費
の少ない電気機器の使用など省エネルギーの対策と共
に、割安な商用の夜間電力の利用、特に、この割安な商
用の夜間電力を大容量の蓄電池を利用して蓄え、この蓄
電池に蓄えられた電力を割高な昼間電力の時間帯に利用
して、電力料金の低減を図っている。

【０００５】このような分散型電力貯蔵システムによっ
て、夜間の割安な電力を蓄電池に蓄え、この蓄えられた
電力を昼間の電力需要のピーク時に使用することは、消
費者側にとって、電力料金の低減につながると共に、電
力を供給する電力会社にとっても、昼間の電力需要のピ
ーク時に合わせた過大な設備を備える必要のないことか
ら、昼夜間での電力需要の分散化が行われることになり
電力負荷平準化の一役を担うことができる。

【０００６】この大容量の蓄電池を使用して、これに夜
間の割安な商用電力を蓄え、これを昼間に使用するよう
にした住宅用の分散型電力貯蔵システムの一例として、
住宅内に電力を蓄える多くの蓄電池を収納するため、下
階から上階に至る階段と住宅の外壁並びに側壁とにより
構成される空間を適宜の隔壁により仕切り、蓄電池の収
納スペースを形成し、このスペースに蓄電池を収納した
住宅用の電力貯蔵システムが知られている（特開平６１
−１９０２２６号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来公知の住
宅用の電力貯蔵システムでは、蓄電池の収納スペースと
して階段下のスペースを利用しているが、近年の住宅事
情では、限られたスペースの中で居住のための空間を広
く採る必要性から従来の押入などの収納スペースを確保
するのがなかなか難しく、このため、従来の押入に替わ
って階段下のスペースを納戸などの収納スペースとして
利用している場合が多い。

【０００８】しかしながら、この階段下のスペースを蓄
電池の収納スペースとして利用するには、他に物置とし
ての収納スペースを確保することは容易でないこと、ま
た本来、階段下のスペースは蓄電池の収納スペースとし
て利用することは考慮されていないので、ここに収納さ
れる大量で大型の蓄電池、特に最近研究が進められてい
る大型のリチウム二次電池などは発熱もあって、いかに
これを放熱や冷却をするかが大切であり、また、鉛蓄電
池においても、充電による発熱のための冷却や、漏出す
る希硫酸ガスや充電により水素ガスが発生することなど
から、階段下の蓄電池の収納スペース内を絶えず換気し
て効率よく冷却すると共にこれらのガスを速やかに排出
する必要がある。このため、住宅の外壁や床などに新た
な換気のための通気口を設けなければならず、住宅の新
築時ならともかく既存の住宅の外壁や床に新たに開口部
を設けることはなかなか難しい。

【０００９】そこで本発明は、上記課題によりなされた
もので、従来未利用であったユニット式建物の床部、壁
部又は天井部等の内部空間を電力貯蔵システムのために
有効に活用する建物ユニット及びユニット建物を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の建物ユニット
は、商用電力を蓄え、その電力を負荷機器に供給する蓄
電池、商用電力の交流電力を直流に及び前記蓄電池の直
流出力を交流に変換する双方向インバータ、又は、これ
ら蓄電池或いは双方向インバータを電力系統と連係する
遮断機、のいずれかを備えるものである。

【００１１】また、本発明のユニット建物は、商用電力
を蓄え、その電力を負荷機器に供給する蓄電池、商用電
力の交流電力を直流に及び前記蓄電池の直流出力を交流
に変換する双方向インバータ、又は、これら蓄電池或い
は双方向インバータを電力系統と連係する遮断機、のい
ずれかを有する建物ユニットを備えるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明の第１実施の形態による建物ユニットの構成
を示す斜視図である。本実施の形態では、蓄電池をユニ
ットフレーム１２の床部に収納設置する。ユニットフレ
ーム１２は、それぞれ例えば約１２０ｍｍ角の鋼材から
成る２本の長梁１３と２本の短梁１４とがボルト又は溶
接等によって取り付けられて矩形状に形成された床フレ
ームと、この矩形状に形成された床フレームに取り付け
られて立設する４本の柱１６と、この立設する４本の柱
１６に取り付けられる、２本の短梁１７と２本の長梁１
８とによって矩形状に形成された天井フレームとで構成
されており、更に、この床フレームには、床フレームを
構成する長梁１３、１３間に床根太１５、１５、１５が
取付けられており、また、天井フレームには、天井フレ
ームを構成する長梁１８、１８間に天井根太１９、１
９、１９が取付けられている。

【００１３】このように矩形状に形成された床フレーム
と４本の柱と矩形状に形成された天井フレームとで構成
されたユニットフレーム１２は、その内面側及び外面側
がそれぞれ内装材、外装材で仕上げられると共に、これ
らの所要数のユニットフレーム１２は横方向や上下方向
に連結又は積み重ねられて一つの住宅が構築される。図
５は、電力貯蔵システムの結線の概略図である。商用の
電力系統１からの電力は、電力計２を経て住宅に入り、
直接住宅内の分電盤６を経て住宅内のコンセント７に向
かう系統と、電力計２から系統切換装置３に接続され、
この系統切換装置３から双方向インバータ４を経て蓄電
池５へ向かう系統との２系統に配電されている。そし
て、この系統切換装置３の内部には、第１スイッチ８、
第２スイッチ９、逆流防止のためのダイオード１０、制
御部１１が設けられている。

【００１４】この第１スイッチ８は、ＯＮ時に商用の電
力系統１からの交流電流を直流電流に変換する双方向イ
ンバータ４を経て電力を蓄電池５に給電するように接続
されている。一方、この蓄電池５に蓄えられた直流電流
は、双方向インバータ４で交流電流に変換され、第２ス
イッチ９、逆流防止のためのダイオード１０を経て住宅
内の電源コンセント７に給電されるように接続されてい
る。制御部１１は、安価な夜間電力を利用するために、
第１スイッチ８と第２スイッチ９の切換えと、双方向イ
ンバータ４の運転を制御すると共に、蓄電池５の充電状
態の監視及び作動すべき夜間電力時間帯を制御してい
る。このため、制御部１１は時間を測定するタイマー機
能も有する。

【００１５】次に、電力系統の動作について説明する
と、割安な夜間電力時間帯には、制御部１１は第１スイ
ッチ８をＯＮにして、商用電力系統１からの交流電流を
分電盤６を経て住宅内のコンセント７に通電するととも
に、商用電力系統１からの交流電流をＯＮの状態にある
第１スイッチ８を経て双方向インバータ４によって直流
電流に変換して蓄電池５を充電する。蓄電池５が十分充
電されたことを制御部１１が検知すると、制御部１１は
第１スイッチ８をＯＦＦに切換えて蓄電池５への通電を
止めるよう制御する。また、蓄電池５が充分な充電状態
にないときには、制御部１１は第１スイッチ８をＯＮの
状態に切換えて蓄電池５を充電する。

【００１６】次に、夜間電力時間帯以外には、第１スイ
ッチ８は制御部１１によってＯＦＦにされる。コンセン
ト７には、通常の商用電力系統１からの交流電流が給電
されているが、各電気器具の同時使用や大量使用で電力
需要が多い場合には、自動又は手動によって第２スイッ
チ９をＯＮにすると、夜間電力時間帯に充電されている
蓄電池５からの直流電流を、双方向インバータ４により
交流電流に変換してＯＮの状態にある第２スイッチ９、
ダイオード１０、分電盤６を経て住宅内の電源コンセン
ト７に給電して、各電気機器を使用することができる。

【００１７】そして、制御部１１が蓄電池５の容量が下
限値にまで低下したことを検知した時、又は、住宅内に
おける電力需要が少なくなったときには、制御部１１
は、第２スイッチ９をＯＦＦに切り換えて、蓄電池５か
ら住宅内の電源コンセント７への電力の給電を停止す
る。このように蓄電池５からの電力の給電が停止して
も、住宅内の電源コンセント７には通常通り商用電力系
統１からの交流電流が給電されているので、この商用電
力系統１からの交流電流を使用することができる。ま
た、使用する電気器具によっては、図６に示すように、
電気器具を使用するコンセントへの電力源を、商用電力
からの系統と蓄電池５からの２系統にして使い分けるよ
うにしてもよい。

【００１８】図２は、本発明に用いて好適な支承部材の
構成を示す斜視図である。２０は、蓄電池２１を載置又
は取付けるための支承部材で、平板状の底面部２０１
と、その底面部２０１の両端部から直角に立ち上がる立
上り部２０２と、この立上り部２０２の上端部をそれぞ
れ外側に折曲げた支承部片２０３とからなる断面形状が
逆ハット型をしてる。

【００１９】さらに図１を参照して、蓄電池２１をユニ
ットフレーム１２の床部に収納設置する場合について説
明する。ユニットフレーム１２が工場であらかた組立て
られた段階で、ユニットフレーム１２を構成する床フレ
ームの長梁１３、１３間に取付けられた床根太１５と床
根太１５の間に支承部材２０の平板状の底面部２０１が
下方になるようにして支承部材２０を配置し、支承部材
２０の両側に設けられた支承部片２０３を上記床根太１
５、１５に支承させてネジ又はボルト等によりこれに取
付ける。

【００２０】そして、支承部材２０の平板状の底面部２
０１上に、床フレームの上下の仕上げ材によって形成さ
れる空間の高さに略相当する厚みの薄型で容量の大きな
蓄電池２１を必要個数載置し、これを接着又は取付金具
により蓄電池２１が移動するのを防止して前記空間内に
載置する。この際に、蓄電池２１が床フレームの下面か
らはみ出さないようにして、運搬し易くする。そして、
支承部材２０に載置された蓄電池２１は互いに電線で繋
がれ、その端線はユニットフレーム１２から延出してお
り、施工の現場で双方向インバータ４と接続されるよう
になっている。

【００２１】このようにユニットフレーム１２の組立時
に、ユニットフレーム１２の床部に蓄電池２１を取付け
るので、施工の現場で取付けるのに比して蓄電池を結線
する配線ミスなどの恐れも少なく、蓄電池２１のユニッ
トフレーム１２への組込み作業も楽に行うことができ、
また、ユニットフレーム１２の床部に収納設置された蓄
電池２１の寿命時や補修などの交換作業、メンテ作業の
際には、床面に開口部を形成して通常はこれに蓋をして
おくことで支障なく日常の生活をすることができ、交換
・メンテ作業を室内から行うことができるので、容易に
作業をすることができる。

【００２２】また、蓄電池２１は、充電する際に発熱し
たり、また、その際に水素ガスを発生するので、蓄電池
２１を冷却したり発生するガスを除去するためには通気
による放熱や換気を必要とすることから、床部には放熱
及び換気のための通気口を設けることが望ましい。な
お、図１において、床フレームの一部に支承部材２０を
設け、この支承部材２０に所要数の蓄電池２１を載置収
納する例を示したが、使用する電力量によって床フレー
ムの全ての空間に多量の蓄電池２１を載置収納するよう
にしてもよい。

【００２３】図３は、本発明の第２実施の形態による建
物ユニットの構成を示す斜視図である。本実施の形態で
は、蓄電池をユニットフレーム１２の壁部に収納設置す
る。このため、天井フレームを構成する長梁１８と床フ
レームを構成する長梁１３との間には、間柱２２、２２
が取付けられている。第１実施の形態と同様にユニット
フレーム１２が工場であらかた組立てられた段階で、ユ
ニットフレーム１２を構成する柱１６、１６と長梁１３
及び１８と、間柱２２、２２とでなる壁部の柱１６と間
柱２２との間又は間柱２２と間柱２２との間に支承部材
２０の平板状の底面部２０１が外側になるようにして支
承部材２０を配置し、支承部材２０の両側に設けられた
支承部片２０３を柱１６と間柱２２又は間柱２２と間柱
２２に支承させてネジ又はボルト等によりこれに取付け
る。

【００２４】そして、支承部材２０の平板状の底面部２
０１上に、壁の内外の仕上げ材によって形成される空間
の幅に略相当する厚みの薄型で容量の大きな蓄電池２１
を必要個数収納し、この蓄電池２１を接着又は取付金具
で支承部材２０の平板状の底面部２０１に取付ける。そ
して、支承部材２０に取付けられた蓄電池２１は互いに
電線で繋がれ、その端線はユニットフレーム１２から延
出しており、施工の現場で双方向インバータ４と接続さ
れるようになっている。

【００２５】このようにユニットフレーム１２の組立時
に、ユニットフレーム１２の壁部に蓄電池２１を取付け
るので、施工の現場で取付けるのに比して蓄電池を結線
する配線ミスなどの恐れも少なく、蓄電池２１のユニッ
トフレーム１２への組込み作業も楽に行うことができ、
また、ユニットフレーム１２の壁部に収納設置された蓄
電池２１の寿命時や補修などの交換作業、メンテ作業の
際には、室内側の壁面に開口部を形成して通常はこれに
蓋をしておくことで支障なく日常の生活をすることがで
き、交換・メンテ作業を室内から行うことができるの
で、容易に作業をすることができる。また、室外側の壁
面に開口部を形成しこれに開閉扉を取付けて交換・メン
テ作業を室外側から行うことも可能である。

【００２６】なお、図３において、壁部の一部に支承部
材２０を設け、この支承部材２０に所要数の蓄電池２１
を載置収納する例を示したが、使用する電力量によって
壁部の全空間に多量の蓄電池２１を載置収納するように
してもよい。なお、蓄電池２１は、充電する際に発熱し
たり、また、その際に水素ガスを発生するので、蓄電池
２１を冷却したり発生するガスを除去するためには通気
による放熱や換気を必要とすることから、壁部に放熱及
び換気のための通気口を設けることが望ましい。

【００２７】図４は、本発明の第３実施の形態による建
物ユニットの構成を示す斜視図である。本実施の形態で
は、蓄電池をユニットフレーム１２の天井部に収納設置
する。第１実施の形態と同様にユニットフレーム１２が
工場であらかた組立てられた段階で、ユニットフレーム
１２を構成する長梁１８、１８と短梁１７、１７と天井
根太１９、１９、１９とでなる天井部の天井根太１９と
天井根太１９との間又は短梁１７と天井根太１９の間に
支承部材２０の平板状の底面部２０１が下方になるよう
に支承部材２０を配置し、支承部材２０の両側に設けら
れた支承部片２０３を上記天井根太１９、１９又は短梁
１７と天井根太１９に支承させてネジ又はボルト等によ
りこれに取付ける。この際に、支承部片２０３を支承す
る天井根太１９、１９は金属製で、支承部片２０３を支
承しない天井根太１９は木製とすることができる。

【００２８】そして、支承部材２０の平板状の底面部２
０１上に、天井フレームの上下の仕上げ材によって形成
される空間の高さに略相当する厚みの薄型で容量の大き
な蓄電池２１を必要個数載置し、これを接着又は取付金
具により蓄電池２１が移動するのを防止して前記空間内
に載置する。そして、支承部材２０に載置された蓄電池
２１は互いに電線で繋がれ、その端線はユニットフレー
ム１２から延出し、施工の現場で双方向インバータ４と
接続されるようになっている。

【００２９】このようにユニットフレーム１２の組立時
に、ユニットフレーム１２の天井部に蓄電池２１を取付
けるので、施工の現場で取付けるのに比して蓄電池を結
線する配線ミスなどの恐れも少なく、蓄電池２１のユニ
ットフレーム１２への組込み作業も楽に行うことがで
き、また、ユニットフレーム１２の天井部に収納設置さ
れた蓄電池２１の寿命時や補修などの交換作業、メンテ
作業の際には、上階のユニットフレーム１２の床部に交
換・メンテ作業用の開口部を形成し、蓄電池２１の交換
・メンテ作業を室内から行うことができるので、容易に
作業をすることができる。

【００３０】なお、図４において、天井部の一部に支承
部材２０を設け、この支承部材２０に所要数の蓄電池２
１を載置収納する例を示したが、使用する電力量によっ
て壁部の全空間に多量の蓄電池２１を載置収納するよう
にしてもよい。なお、蓄電池２１は、充電する際に発熱
したり、また、水素ガスを発生するので、蓄電池２１を
冷却したり発生するガスを除去するためには通気による
放熱や換気を必要とすることから、天井部に放熱及び換
気のための通気口を設けることが望ましい。

【００３１】図７は、本発明の第４実施の形態によるユ
ニット建物の概略構成を示す斜視図である。本発明は上
記の建物ユニットによって建築されたユニット建物でも
よい。そのユニット建物２００は、例えば双方向インバ
ータ４を備える双方向インバータを備えるユニット１２
１と、蓄電池５を備える蓄電池を備えるユニット１２２
と、遮断機８を備える遮断機を備えるユニット１２３を
用い、さらに、屋根ユニット１２４をも用いている。こ
のように、建物ユニットに収納するものは、蓄電池に限
らず、双方向インバータ４又は第１スイッチ８等の電力
貯蔵システムの他の一部であってもよいし、電力貯蔵シ
ステムのすべてを収納してもよい。屋根ユニット１２４
にシステムのすべて又は一部を取り付けてもよい。建物
ユニットに予め工場でシステムのすべて又は一部を取り
付けておくことで現場での施工工数を減らすことができ
る。

【００３２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。本明細書において、「建物ユニット」
は、柱、又は、梁などから形成される床フレーム、天井
フレーム又はユニットフレームのように、個々の建材と
建物との中間的なユニットを意味する。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、 １．建物ユニットの未利用のスペースである床部、壁部
又は天井部等に大量の蓄電池等を収納するので、敷地が
狭い住宅においても、居住空間を狭めることなく収納設
置することができる。 ２．収納した蓄電池を建物ユニットからはみ出ないよう
に収納することで、建物ユニットを運搬する際の運搬性
がよい。 ３．蓄電池を建物ユニットを組み立てる際に取付けるの
で、配線ミスなどの恐れが少なく、また、施工現場での
作業性がよい。

【００３４】４．蓄電池が収納設置された部位にメンテ
作業用の開口部を設けることにより、蓄電池の交換・メ
ンテ作業が簡単にできる。 ５．建物ユニットの未利用のスペースである床部、壁部
又は天井部等に収納設置した蓄電池に夜間の割安な深夜
電力を蓄め、この夜間に蓄めた電力を昼間に利用するこ
とで、消費者にとって、電気料が安くなると共に、電力
の供給者にとっても、昼間の電力使用の最大ピーク時に
合わせた設備を持つ必要がなく、電力負荷の平準化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態による建物ユニットの
構成を示す斜視図である。

【図２】本発明に用いて好適な支承部材の構成を示す斜
視図である。

【図３】第２実施の形態による建物ユニットの構成を示
す斜視図である。

【図４】第３実施の形態による建物ユニットの構成を示
す斜視図である。

【図５】住宅用電力貯蔵システムの結線の概略図であ
る。

【図６】住宅用電力貯蔵システムの別の結線の概略図で
ある。

【図７】第４実施の形態によるユニット建物の概略構成
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 商用電力 ２ 電力計 ３ 系統切換装置 ４ 双方向インバータ ５ 蓄電池 ６ 分電盤 ７ コンセント ８ 第１スイッチ（遮断機） ９ 第２スイッチ １０ ダイオード １１ 制御部 １２ ユニットフレーム（建物ユニット） １２１ 双方向インバータを備えるユニット １２２ 蓄電池を備えるユニット １２３ 遮断機を備えるユニット １２４ 屋根を備えるユニット １３ 長梁 １４ 短梁 １５ 床根太 １６ 柱 １７ 短梁 １８ 長梁 １９ 天井根太 ２０ 支承部材 ２０１ 底面部 ２０２ 立上り部 ２０３ 支承部片 ２１ 蓄電池 ２２ 間柱 ２００ ユニット建物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電力を蓄え、その電力を負荷機器に
   供給する蓄電池、 商用電力の交流電力を直流に及び前記蓄電池の直流出力
   を交流に変換する双方向インバータ、又は、 これら蓄電池或いは双方向インバータを電力系統と連係
   する遮断機、 のいずれかを備えることを特徴とするユニット式建物の
   建物ユニット。
2. 【請求項２】 商用電力を蓄え、その電力を負荷機器に
   供給する蓄電池、商用電力の交流電力を直流に及び前記
   蓄電池の直流出力を交流に変換する双方向インバータ、
   又は、 これら蓄電池或いは双方向インバータを電力系統と連係
   する遮断機、 のいずれかを有する建物ユニットを備えることを特徴と
   するユニット建物。