JP2006158104A - 非常電源システム - Google Patents

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鉄夫 鳥居
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宣夫 芦立
Iwao Sagara
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Abstract

【課題】 主電源の異常発生時に対応する非常電源システムを提供する。
【解決手段】 制御対象（制御対象）２に電力を供給する主電源回路１０に対して設けられる非常電源システム９は、電力を蓄える補助電源２０と、主電源回路１０から供給される電力を補助電源２０に充電する充電回路２１と、主電源回路１０の異常時に補助電源２０の電力を主電源回路１０に出力するとともに、主電源回路１０の異常時に運転状態に応じて制御対象（制御対象）２の作動を制御する非常制御回路４０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば工業プラント等に設けられる非常電源システムの改良に関するものである。
一般に、化学プラントや原子力プラントや製造ラインなどでは、熱処理炉やモータなどの動力源をセンタによる集中制御方式で行なっているが、主電源が停電になったときや、地震や火災になどで電源線が突然切断される可能性がある。この様なときに、化学薬品供給ラインや熱処理炉やモータや製造ラインなどで集中制御からの命令が伝達できなくなることが予想される。
特許文献１に開示されたプラント設備の電源システムは、主電源の停電に応動して非常用電源よりモータに電力を供給し、プラント設備の運用を継続させる構成をしている。
特開２００３−３１９５７１号公報
しかしながら、このような従来システムにあっては、主電源の停電に応動して非常用電源より電力が供給されても、主電源回路の異常時に対応する制御が行われない可能性がある。
また、主電源回路の異常時を知らせる情報がセンタに伝達されず、二次故障を招く可能性があった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、主電源の異常発生時に対応する非常電源システムを提供することを目的とする。
本発明は、主電源回路から供給される電力によって作動する制御対象に対して設けられる非常電源システムに適用する。
そして、電力を蓄える補助電源と、主電源回路から供給される電力を補助電源に充電する充電回路と、主電源回路の異常時に補助電源の電力を主電源回路に出力するとともに、主電源回路の異常時に運転状態に応じて制御対象の作動を制御する非常制御回路とを備えたことを特徴とするものとした。
本発明によると、主電源回路の異常時、補助電源から電力が制御対象に供給されるとともに、非常制御回路が主電源回路の異常時における運転状態に応じて制御対象の作動を制御する。これにより、二次故障を防止するとともに、新たな事故等の発生を有効に防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を工業プラントに適用した構成図である。図１において、１は主電源、１０はこの主電源１に接続される主電源回路、２は熱処理炉やモータなどの制御対象、３はこの制御対象２の作動を制御する主制御装置、５は図示しない制御センタとの間で情報を送受信する通信回線である。
主電源回路１０から交流電力が主制御装置３に供給される。主制御装置３はセンサ４の検出信号と通信回線５を介して受信するセンタからの情報に応じて制御対象２に駆動電流を出力する。
図１において、９は本発明の非常電源システムである。この非常電源システム９は、電力を蓄える補助電源２０と、主電源回路１０から供給される交流電力を直流電力に変換して補助電源２０に充電する充電回路２１と、補助電源２０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して主電源回路１０に出力する放電回路２２と、主電源回路１０の異常時に補助電源２０の電力を主電源回路１０に出力するとともに、制御対象としての制御対象２の作動を運転状態に応じて制御する非常制御回路４０とを備える。
補助電源２０は、電気二重層コンデンサによって構成される。電気二重層コンデンサは、高表面積材料を有し電荷を蓄積する対の電極構造体と、各電極構造体の間に介在するイオン導電性物質とを備え、電極構造体の高表面積材料とイオン導電性物質の電解質との間で電気二重層が形成されるものである。
充電回路２１は補助電源２０の充電状態が所定範囲内に入るように充放電制御を行い、所定範囲の下限は制御対象２の駆動に必要な最低状態とし、所定範囲の上限は電気二重層コンデンサの定格電圧を超えない状態とする。
非常制御回路４０は、主電源回路１０の異常時を判定する異常時判定手段４１と、主電源回路１０の異常時に補助電源２０の電力を主電源回路１０に出力する補助電源制御手段４２と、主電源回路１０の異常時における運転状態に応じて制御対象２の作動を制御する非常制御手段４３と、通信回線５または無線を介して情報を送受信する通信手段４４とを備える。
異常時判定手段４１は主電源回路１０の電圧を検出し、この検出された電圧が所定値以上の場合に主電源回路１０の正常時と判定し、この検出された電圧が所定値より低い場合に主電源回路１０の異常時と判定する。
図１において、３０は非常電源システム９に接続される非常用センサであり、この非常用センサ３０は主電源回路１０の異常時における運転状態を検出するものである。
非常制御手段４３は異常時判定手段４１の判定結果と非常用センサ３０からの検出信号をそれぞれ入力するとともに、通信回線５または無線を介してセンタの情報を入力し、主電源回路１０の異常時における運転状態に応じて制御対象２の作動を制御する信号を主制御装置３に出力する。
図１において、４５は警報器である。非常制御手段４３は主電源回路１０の異常時にこの警報器４５を作動させる。
通信手段４４は主電源回路１０の異常を知らせる情報を通信回線５またはアンテナ８等を介して図示しない他の制御装置に送信する。
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
主電源回路１０が正常に作動する通常運転時、主電源回路１０から電力が主制御装置３に供給される。主制御装置３はセンサ４の検出信号と通信回線５を介して受信する情報を基に運転条件に応じて制御対象２に駆動電流を出力する。
通常運転時、主電源回路１０から電力が補助電源２０の電気二重層コンデンサに蓄えられる。電気二重層コンデンサは、化学反応を用いた蓄電池に比べて高い充電効率を有するとともに、充放電サイクル寿命が長く、メンテナンスがほぼ不要である。
例えば主電源１を構成するバッテリが劣化することによって主電源１の出力電圧が所定値より低下したり、あるいは事故等が発生して主電源回路１０が断線する主電源回路１０の異常時、非常電源システム９が自動的に作動し、補助電源２０からの電力が放電回路２２を介して主電源回路１０に供給されるとともに、主電源回路１０の異常時における運転状態に応じて制御対象２の作動を制御する信号を主制御装置３に出力する。これにより、事故等によって主電源回路１０が断線した場合も、非常制御回路４０は非常用センサ３０からの検出信号に応じて主制御装置３を介して制御対象２の作動を制御する。
非常制御回路４０は主電源回路１０の異常時に警報器４５を作動させ、運転者に主電源回路１０の異常を知らせる。
非常制御回路４０は、通信回線５または無線を介してセンタに対して主電源回路１０の異常を知らせる情報を出力する。これにより、センタが主電源回路１０の異常に対処した協調制御を行い、二次故障等を防止することができる。
非常電源システム９は、補助電源２０と充電回路２１と非常制御回路４０とをユニット化して備えているため、主制御装置３の近傍に設置することが可能となる。このため、事故発生時に主電源１が損傷しても、非常電源システム９は損傷を受けにくく、プラントの作動を継続させる可能性を高められる。
非常電源システム９は、非常制御回路４０のＦＰＲＯＭ等に記憶される制御内容を変更することで、工業プラントに限らず、他の装置にも適用することが可能である。
なお、補助電源２０は、電気２重層コンデンサに限らず、例えば鉛電池、アルカリ電池、燃料電池等を用いても良い。
また、補助電源２０に充電される電力は、主電源回路１０に限らず、太陽電池等から供給される構成としても良い。、
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本発明の非常電源システムは、例えば化学プラントやビル内電力制御装置、家電製品などのあらゆる分野の電子制御回路ににも適用できる。
本発明の実施の形態を示す非常電源システムの構成図。
符号の説明
１ 主電源
２ 制御対象
３ 主制御装置
５ 通信回線
８ アンテナ
９ 非常電源システム
１０ 主電源回路
２０ 補助電源
２１ 充電回路
２２ 放電回路
３０ 非常センサ
４０ 非常制御回路
４１ 異常時判定手段
４２ 補助電源制御手段
４３ 非常制御手段
４４ 通信手段

Claims (3)

  1. 主電源回路から供給される電力によって作動する制御対象に対して設けられる非常電源システムにおいて、
    電力を蓄える補助電源と、前記主電源回路から供給される電力を補助電源に充電する充電回路と、前記主電源回路の異常時に前記補助電源の電力を前記主電源回路に出力するとともに、前記主電源回路の異常時に運転状態に応じて前記制御対象の作動を制御する非常制御回路とを備えたことを特徴とする非常電源システム。
  2. 前記非常制御回路は、前記主電源回路の異常時を判定する異常時判定手段と、前記主電源回路の異常時に前記補助電源の電力を前記主電源回路に出力する補助電源制御手段と、前記主電源回路の異常時における運転状態に応じて前記制御対象の作動を制御する非常制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の非常電源システム。
  3. 前記非常制御回路は、前記主電源回路の異常を知らせる情報を送信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の非常電源システム。
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