JP2001015091A - 電力貯蔵システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力貯蔵システムにおいて、蓄電池を建物内
に効率的に収納し、かつ蓄電池の発熱に有効に対応する
手段の開発を課題とする。 【解決手段】 蓄電池を建物の天井裏又は屋根裏スペー
スに収納することにより、解決できることを見出した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物、例えば住宅
の天井裏又は屋根裏スペースに商用電力を蓄電する蓄電
池を収納するようにした電力貯蔵システムに関するもの
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、家庭内においても多くの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
ることによって、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、夜間の割安な商用
の夜間電力の利用のために作業時間のシフトや、夜間の
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、夜間の割安な商用の夜間電力の利用、特
に、この夜間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
にした建物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、住宅の床下
空間に連通する相互に独立した適宜の通気口を備えた蓄
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
開昭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、従来の押入の替わ
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が容易でないこと、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、建物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、建物の新
築時ならともかく既存の建物の外壁や床に新たに通気の
ために開口部を設けることはなかなか難しい。そこで本
発明は、これらの問題を解決することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の発明を完成させた。すなわち、本発
明は商用電力を建物内の蓄電池に蓄えて使用する電力貯
蔵システムにおいて、蓄電池を建物の天井裏または屋根
裏スペースに収納したことを特徴とする電力貯蔵システ
ムに関する。

【００１０】本発明は、敷地や有効居住面積が狭い建物
においても、特別に蓄電池の設置スペースを設けること
なく、従来建物のデッドスペースとして有効に利用され
ていなかった天井裏又は屋根裏の空間スペースを蓄電池
の設置場所として利用することにより、この未利用のス
ペースを有効に活用でき蓄電池の設置場所として利用す
るものである。

【００１１】また、既存の建物においても、建物の天井
や天井裏を何ら加工することなくそのまま利用すること
ができ、何ら日常生活を邪魔することなく蓄電池の収納
スペースを確保でき、かつ、天井裏スペースは、夏の太
陽の日照によって暖められた屋根裏の空気を排出するた
め外壁に設けられている通気口と連通しているので、こ
の通気口に換気扇を付設し、この換気力を利用すること
で屋根裏や天井裏スペースに収納されている蓄電池を冷
却や蓄電池から発生・漏出するガス類の排出を効率よく
行うことができ、また、屋根裏や天井裏に籠もる熱気を
排出するので、特に夏場の天井裏からの輻射熱による暑
さを和らげることができる。

【００１２】そして、この天井裏の収納スペースに収納
された蓄電池のメンテナンスや交換作業を行うための天
井開口部を天井に設け、これに扉をつけ、この天井の天
井開口部を通じて蓄電池を出し入れして蓄電池のメンテ
ナンスや交換作業を容易にすることができるようにした
天井裏又は屋根裏スペースを蓄電池の収納スペースとし
て利用した電力貯蔵システム、を提供することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の天井裏のスペース
を利用した電力貯蔵システムを図面に基づいて説明する
と、図１は、本発明の電力貯蔵システムの概略図、図２
は、本発明の第一の実施の形態で、蓄電池を天井裏に収
納設置した概略断面図、図３は、本発明の第二の実施の
形態で、建物の上階の床下と下階の天井裏との空間部に
蓄電池を収納設置した概略断面図、図４は、電力貯蔵シ
ステムの結線の概略図、図５は、電力貯蔵システムの別
の結線例の概略図である。

【００１４】図１に示すように、商用の電力系統１から
の電力は、電力計２を経て建物に入り、直接建物内の分
電盤６を経て建物内のコンセント７に向かう系統と、電
力計２から充電・放電切換装置３に接続され、この充電
・放電切換装置３から双方向インバータ４を経て床下収
納スペースに設置された蓄電池５へ向かう系統との２系
統に配電されている。そして、この充電・放電切換装置
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。

【００１５】この第１スイッチ８は、商用の電力系統１
からの電力をＯＮ時に、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を経て建
物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の運転制御を制御すると共に、蓄電池５
の充電状態の監視および作動すべき夜間電力時間帯を制
御している。また、充電・放電切換装置３と双方向イン
バータ４も、蓄電池５と同様建物の天井裏のスペースに
設置してもよい。

【００１６】次に、電力系統の動作について図４、５で
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を経て建物内のコンセント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
って交流電流を直流電流に変換されて蓄電池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。

【００１７】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、自動または手動によって第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１スイッチ
９、ダイオード１０、分電盤６を経て建物内の電源コン
セント７に給電されて、各電気機器を使用することがで
きる。

【００１８】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、または、建物内
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に切り換えて建物内の電源
コンセント７に蓄電池５から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、建
物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５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
統と蓄電池からの２系統にして使い分けるようにしても
よい。

【００１９】次に、蓄電池５の天井裏スペース２０への
収納・設置について図２によって説明すると、１２は建
物の外壁で、１３は天井で、建物の外壁１２の上部には
屋根１４が設けられている。そして、屋根１４と天井１
３の間に位置する部分の建物の両側の外壁１２、１２に
は、通気のための開口が設けられており、その内の一方
の開口には換気扇が取付けられて換気扇付き通気口１
６、また、他方の開口は通気口１７を形成している。そ
して更に、虫やゴミなどの浸入防止のためにそれらの通
気口１６、１７には防虫アミが張設されている。

【００２０】この通気口１６、１７付きの外壁１２、１
２と屋根１４と天井１３とで囲まれる空間は、屋根裏ス
ペース２０となっており、換気扇付き通気口１６から取
り入れられた空気は、屋根裏スペース２０、通気口１７
を通り外に吹き抜けるようになっている。また、天井１
３には、天井開口部１８が設けられ、この天井開口部１
８には、扉１８１が設けられており通常時は閉鎖されて
いる。そして、この天井開口部１８を通して屋根裏スペ
ース２０の天井１３の上に蓄電池５を収納設置するよう
になっている。

【００２１】このように屋根裏スペース２０に収納設置
された蓄電池５は、蓄電池５自体の発する熱の冷却や発
生するガスの除去のために通気による換気が必要である
が、前述したように、屋根裏スペース２０には、通気路
が形成されて外の比較的冷たい空気が流れていることか
ら、この通気路を流れる外の比較的冷たい空気によっ
て、蓄電池５から発する熱とガスは共に外部に排出され
る。

【００２２】そして、蓄電池５の故障時や寿命の尽きた
ときなど蓄電池５のメンテまたは交換作業の際には、天
井１３に設けられている天井開口部１８の扉１８１を開
け、この天井開口部１８から蓄電池を取り出し蓄電池の
修理、交換などのメンテナンス作業を行うことができ
る。

【００２３】次に、図３は、建物の外壁１２、１２と下
階の天井１３と上階の床１５とで囲まれた天井裏スペー
ス２１に蓄電池５を収納設置するようにした別の実施の
態様を示したもので、建物の両側の外壁１２、１２に
は、通気のための開口が設けられており、その内の一方
の開口には換気扇が取付けられて換気扇付き通気口１
６、また、他方の開口は通気口１７を形成している。そ
して更に、虫やゴミなどの浸入防止のためにそれらの通
気口１６、１７には防虫アミが張設されている。

【００２４】そして、この天井裏スペース２１に換気扇
付き通気口１６から取り入れられた空気は、天井裏スペ
ース２１、通気口１７を通り外に吹き抜けるようになっ
ている。また、下階の天井１３には天井開口部１８が設
けられ、この天井開口部１８には扉１８１が設けられて
おり通常時は閉鎖されている。上階の床１５には床開口
部１９が設けられ、この床開口部１９には扉１９１が設
けられており通常時は閉鎖されている。そして、この天
井開口部１８又は床開口部１９を通して天井裏スペース
２１の天井１３の上に蓄電池５を収納設置するようにな
っている。

【００２５】天井裏スペース２１に収納設置された蓄電
池５は、蓄電池５自体の発する熱の冷却や発生するガス
の除去のために通気による換気が必要であるが、前述し
たように、天井裏スペース２１には、通気路が形成され
て外の比較的冷たい空気が流れていることから、この通
気路を流れる外の比較的冷たい空気によって、蓄電池５
から発する熱とガスは共に外部に排出される。

【００２６】蓄電池５の故障時や寿命の尽きたときなど
蓄電池５のメンテまたは交換作業の際には、下階の天井
１３に設けられている天井開口部１８の扉１８１、又は
上階の床１５に設けられている床開口部１９の扉１９１
を開け、この天井裏開口部１８から蓄電池を取り出し蓄
電池の修理、交換などのメンテナンス作業を行うことが
できる。特に、床１５に扉１９１付きのメンテ作業用の
床開口部１９を設けているので、床１５は通常の床面と
何ら日常生活を邪魔することなく使用することができ、
また、蓄電池５の交換作業やメンテ作業で蓄電池５の取
扱いも無理のない楽な姿勢で行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によって、以下のような効果を奏
する。 （１）従来建物のデッドスペースとして有効に利用され
ていなかった天井裏又は屋根裏スペースを電力貯蔵用の
蓄電池を設置する場所として利用したので、蓄電池のた
めに居住空間を占拠されることがなく、狭い建物におい
ても、建物用の電力貯蔵システムの蓄電池を設置するこ
とが可能である。

【００２８】（２）蓄電池が収納される天井裏又は屋根
裏のスペースは、外壁に設けられた通気口から通気口へ
の通気路の一部となり通気性が良く、このため収納され
た蓄電池を放熱・冷却するための特別の設備を必要とせ
ずに、蓄電池から漏出・発生するガスを速やかに排出す
ることができると共に、通気性が良いことから夏期の天
井裏のスペースに籠もる熱気を排出することができる。 （３）天井裏又は屋根裏スペースに収納された蓄電池を
交換したりメンテナンス作業をする際にも、建物の床に
設けた扉付きの床開口部を通して建物の内部から簡単に
出し入れすることが可能である。

【００２９】（４）天井裏又は屋根裏に多くの蓄電池を
設置することができるので、夜間の割安な商用の夜間電
力を大量に蓄えることができ、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で、消費者にと
って、夜間の割安な電力は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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力貯蔵システムの概略図。

【図２】本発明の第一の実施の形態で、蓄電池を屋根裏
に収納設置した概略断面図。

【図３】本発明の第二の実施の形態で、建物の上階の床
下と下階の天井裏との空間部に蓄電池を収納設置した概
略断面図。

【図４】電力貯蔵システムの結線の概略図。

【図５】電力貯蔵システムの別の結線例の概略図。

【符号の説明】

１ 商用電力 ２ 電力計 ３ 充電・放電切換装置 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 ９ 第２スイッチ １０ ダイオード １１ 制御部 １２ 外壁 １３ 天井 １４ 屋根 １５ 床 １６ 換気扇付き通気口 １７ 通気口 １８ 天井開口部 １８１ 扉 １９ 床開口部 １９１ 扉 ２０ 天井裏又は屋根裏スペース ２１ 天井裏スペース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電力を建物内の蓄電池に蓄えて使用
   する電力貯蔵システムにおいて、蓄電池を建物の天井裏
   または屋根裏スペースに収納したことを特徴とする電力
   貯蔵システム。