JP2009071977A - 電力中継装置および電源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で容易かつ迅速に、かつ十分な安全対策の下、屋内配線への電力の供給を実行し、作業者の負荷軽減と安全性や信頼性の向上を図ることを目的としている。
【解決手段】
本発明の電力中継装置は、コンセント１１２に接続可能な２つのプラグ１２２と、２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されていることを検知する２つの接続検知部１３０と、２つのプラグのうち、少なくともコンセントに接続されるプラグに電圧が生じていることを検知する電源検知部１３２と、２つのプラグがそれぞれ接続され、かつ、コンセントに電圧が生じていないとき、２つのプラグを導通する導通回路１３４と、を備えることを特徴としている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、コンセントに電力を供給する電力中継装置および電源ユニットに関する。

発電所から各家庭へ電力を供給する電力供給システムにおいて、屋内配線手前の電力系統に停電が生じ、屋内配線への電力供給が途絶えることがある。かかる状況では、早期の原因究明と屋内配線への電力供給の復旧が望まれる。こうして、停電の原因となった箇所の特定、および事故点の復旧あるいは電力供給システムからの切り離しが行われる。

この際、屋内配線への電力供給復活まである程度の時間がかかる場合があり、その場合非常用電源に繋ぎ換えて急場を凌ぐ場合がある。かかる電源の繋ぎ換えは、例えば分電盤付近で電力供給システムとの接続を切り離し、屋内配線側に外部電源である発電機（例えば、エンジン発電機）を接続することで実行される。こうして、停電した電力系統からの電力の代わりとなる電力を屋内配線に供給することが可能となる。

しかし、上述したエンジン発電機は、騒音や排気の問題があり、また、保護継電器における電気接続の切断および外部電源の接続が作業者の手作業で行われるので、手間がかかるばかりでなく、危険も伴う。また、エンジン発電機が電力供給可能な運転状態になるまで長い起動時間を必要とする。

一方、このような停電時に、電力の継続的な供給が必要な電気機器、例えば、冷蔵庫等は、コンセントへ接続していたプラグを、屋内配線とは独立して電力供給可能なポータブル電源等の外部電源に接続して動作することができる。かかる外部電源は、燃料電池や二次電池を利用したものがあり、燃料電池の例では水素を燃料として数百Ｗ以上の電力を発生することができる（例えば、特許文献１参照）。このようなポータブル電源等の外部電源は、上述したエンジン発電機のような騒音や排気の問題がないため、導入しやすいといった利点を有する。
特開２００４−３１９３６７号公報

屋内で外部電源を利用する上記の技術では、コンセントに接続可能なプラグを有する電気機器に電力を供給できるものの、例えば、照明器具といった、屋内配線から直接給電されたり、プラグの形状が相異する電気機器には電力を供給できないといった問題が生じる。また屋内の離れた場所で複数の電機機器を使用する場合、電気機器毎に配線を別途準備する必要があり、手間とコストを費やすこととなる。

本発明者は、このような家庭内で利用される外部電源を利用して、屋内の電気機器全てに電力を供給するため、コンセントを通じて屋内配線に外部電源を接続する構成を見出し、本発明を完成するに至った。

しかし、上記の外部電源は、プラグを挿入することに関してコンセントと互換性を有し、その電力出力端は、コンセント同様、メス形状となっている。従って、外部電源とコンセントとを結ぶ接続ケーブルは、両端がオスのプラグとなる。かかる構造では、一方のプラグを電源に接続すると、露出したオス形状の他方のプラグ端子に電圧が生じ、導電物への接触による短絡事故の発生や人身への感電の原因になりかねない。

また、コンセントの電力が電力系統側と確実に切断されていない状態で外部電源を接続すると、電力系統と外部電源との出力同士がぶつかってしまい短絡事故が発生する。

本発明は、従来の電力供給システムが有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成で容易かつ迅速に、かつ十分な安全対策の下、屋内配線への電力の供給を実行し、作業者の負荷軽減と安全性や信頼性の向上を図ることが可能な電力中継装置および電源ユニットを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、コンセントに接続可能な２つのプラグと、２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されていることを検知する２つの接続検知部と、２つのプラグのうち、少なくともコンセントに接続されるプラグに電圧が生じていることを検知する電源検知部と、２つのプラグがそれぞれ接続され、かつ、コンセントに電圧が生じていないとき、２つのプラグを導通する導通回路と、を備えることを特徴とする、電力中継装置が提供される。

２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されていないときには２つのプラグを導通しない構成により、一方のプラグに電力が供給されたとしても他方の露出したプラグ端子に電圧は生じず、接続状況に拘わらず、他方のプラグを安全に取り扱うことができる。

さらに、コンセント（家庭用コンセント）に電圧が生じているときにも２つのプラグを導通しない構成により、電力系統と外部電源との出力同士が短絡するといった問題を回避でき、外部電源からの屋内配線への電力供給をさらに安全に遂行することが可能となる。

電源検知部は、さらに検知結果を報知してもよい。かかる構成により、電源検知部の検知結果を視覚または聴覚によって把握でき、外部電源をオンする前に、本来切断されるべき電源系統がまだ接続されていることを認識することができるので、短絡の可能性を未然に防ぐことができる。

電源検知部は、２つのプラグにそれぞれ設けられ、導通回路は、２つのプラグに対して対称的に構成されていてもよい。上述したように２つのプラグは同形状を成しているので誤接続の可能性を拭えない。かかる導通回路を対称的に構成することで、接続方向を気にすることなく２つのプラグのいずれをコンセントに接続してもよくなり、より容易かつ迅速に当該電力中継装置を接続することが可能となる。また、コンセントの電圧の有無を調べる場合でも、いずれのプラグを挿入しようと、その挿入した側の電源検知部の検知結果を把握すればよいので、電力の接続状態を感覚的に認識することができる。さらに、対称的な回路構成により、当該電力中継装置の設計や製造も容易に行うことができる。

導通回路は、リレーを含んで構成され、一方のプラグの電圧のみが生じ、かつ、他方のプラグが接続されているとき、２つのプラグに接続されたリレーの接点を閉じ、以後は自己保持回路により接点の閉状態を維持してもよい。

かかる構成により、一方のプラグの電圧のみが生じ、かつ、他方のプラグが接続されているという条件を通じて２つのプラグ間を接続することができ、また、２つのプラグ間の接続で一方のプラグの電圧のみが生じている状態が解除され上記の条件を満たさなくなったとしても、自己保持回路によってそのままリレーの閉状態を維持できる。

電源検知部と導通回路との間に過電流を遮断するヒューズをさらに備えてもよい。電源検知部と導通回路とにより、いずれか一方の電圧が断たれていないとプラグ間は導通しない。しかし、一旦導通すると自己保持回路によりその導通状態が維持されるので、何らかの原因で、電力系統からの電力が復活してしまうと、出力同士がぶつかって短絡してしまう。かかるヒューズを設ける構成により、上記の短絡状態においても、不特定箇所の負荷が損害を被るのを防止できる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、コンセントと独立して電力を生成可能な外部電源と、コンセントと外部電源とを中継する電力中継装置と、からなり、電力中継装置は、コンセントおよび外部電源に接続可能な２つのプラグと、２つのプラグがコンセントまたは外部電源にそれぞれ接続されていることを検知する２つの接続検知部と、２つのプラグのうち、少なくともコンセントに接続されるプラグに電圧が生じていることを検知する電源検知部と、２つのプラグがそれぞれ接続され、かつ、コンセントに電圧が生じていないとき、２つのプラグを導通する導通回路と、を備えることを特徴とする、電源ユニットが提供される。

上述した、電力中継装置の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該電源ユニットにも適用可能である。

以上説明したように本発明によれば、簡易な構成で容易かつ迅速に、かつ十分な安全対策の下、屋内配線への電力の供給を実行し、作業者の負荷軽減と安全性や信頼性の向上を図ることが可能となる。

以下に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。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

発電所から各家庭へ電力を供給する電力供給システムにおいて、屋内配線手前の電力系統に停電が生じ、屋内配線への電力供給が途絶えた場合、必要に応じて、屋内配線への電力を早急に復活させるため、電力系統と屋内配線の分離を行い、その原因が屋内配線およびそれに接続された負荷ではないことを確認して、屋内配線に別途外部電源を接続する。

図１は、このような屋内配線に外部電源を接続した場合の電気的な接続を示した説明図である。本実施形態における電力源の接続変更は、分電盤のサービスブレーカＳＢを開き、電力系統からの電力を切断した後、例えばポータブル電源等の外部電源１１０を、コンセント１１２（屋内配線）に接続することで実行される。こうして、停電した電力系統からの電力の代わりとなる電力を屋内配線に供給することが可能となる。

しかし、外部電源１１０をコンセントに単純に接続する構成では、感電や電源同士の短絡といった問題が生じる。本実施形態の電源ユニットまたは電力中継装置を電力供給システムに適用することで、このような感電や短絡といった問題点を解決する。ここでは、本実施形態の理解を容易にするため、まず、電源ユニットの全体的な構成について説明し、その後に電源ユニットの一部を構成する電力中継装置の具体的な構成について詳述する。

（電源ユニット１００）
図２は、電源ユニット１００の外観図、図３は、電源ユニット１００の概略的なブロック図を示す。電源ユニット１００は、外部電源１１０と、電力中継装置１２０とを含んで構成される。

上記外部電源１１０は、例えば、燃料電池や二次電池を利用して形成され、コンセント１１２からの電力、即ち電気系統から供給される電力と独立して、自己完結的に電力を生成することができる。なお外部電源１１０は燃料電池や二次電池以外にも、何らかの燃料を利用した発電機など、電力を発生する装置ならばどのようなものでもよい。

上記電力中継装置１２０は、コンセント１１２と外部電源１１０とを電気的に中継し、プラグ１２２と、ケーブル１２４と、本体１２６とからなる。

上記プラグ１２２は、コンセント１１２や外部電源１１０の電力出力端に接続でき、１つの電力中継装置１２０に少なくとも２つ設けられる。上記ケーブル１２４は、プラグ１２２から本体１２６までの電気的接続を行う。

上記本体１２６は、複数の電気素子を組み合わせて形成され、その電気素子を物理的に保護する筐体に覆われている。本体１２６は、その電気的機能を遂行する回路として、接続検知部１３０と、電源検知部１３２と、導通回路１３４とを含んでいる。

ここで、接続検知部１３０は、２つのプラグ１２２が接続先、ここでは、コンセント１１２および外部電源１１０にそれぞれ接続されていることを検知する。また、電源検知部１３２は、２つのプラグ１２２のうち、少なくともコンセント１１２に接続されるプラグ１２２に電圧が生じていることを検知する。そして、導通回路１３４は、２つのプラグ１２２がそれぞれ接続され、かつ、コンセント１１２に電圧が生じていないとき、この２つのプラグ１２２を導通する。かかる接続検知部１３０、電源検知部１３２、導通回路１３４の構成に関してそれぞれ詳細に説明する。

（接続検知部１３０）
図４は、接続検知部１３０の一例を示した説明図である。かかる接続検知部１３０は、プラグ１２２に内蔵された物理的なスイッチによって構成される。そして、プラグ１２２をコンセント１１２または外部電源１１０に接続すると、プラグ１２２の接続側面１４０が接続先に当接し、突出部１４２が接続先に押圧される。接続検知部１３０は、突出部１４２に連動してスイッチ１４４が入る構成となっており、このスイッチ１４４の導通によって、コンセント１１２または外部電源１１０に確実に接続されたことを導通回路１３４に通知する。即ち、物理的なスイッチ１４４を通じて電気的に接続の有無を伝達している。

ここでは、接続検知部１３０として物理的スイッチ１４４を用いているが、フォトインタラプタを用いてプラグ端子の挿入を検知したり、コンセント１１２とプラグ１２２との接触を磁気センサを用いて検知したり、プラグ１２２の接続により隔離された接点を接続し電気的に検知したり、様々な方法を用いて当該接続検知部１３０を構成することができる。

本実施形態では、接続検知部１３０を用いて、２つのプラグ１２２が接続先にそれぞれ接続されていないときには、この２つのプラグ１２２を導通しないこととしている。かかる構成により、一方のプラグ１２２に電力が供給されたとしても他方の露出したプラグ端子に電圧は生じず、接続状況に拘わらず、他方のプラグを安全に取り扱うことができる。

このような露出したプラグ端子を保護する方法として、例えば、付勢力により突出する保護カバーをプラグ端子の周囲に設け、コンセントへの挿入に連動してプラグ端子が露出する構成をとることもできる。しかし、かかる構成では、プラグ端子の一面が保護されているものの、他面は露出したままなので、プラグ端子への接触を完全に防止することができない。

（電源検知部１３２）
電源検知部１３２は、本実施形態のように外部電源１１０をコンセント１１２に接続する際に、電圧の有無を検知して、コンセント１１２にまだ電圧が生じていることを検知する。そして、コンセント１１２に電圧が生じていた場合、２つのプラグ１２２が接続先にそれぞれ接続されていないとき同様、２つのプラグ１２２を導通しない。

かかる構成により、電力系統と外部電源１１０との出力同士が短絡するといった問題を回避でき、外部電源１１０からの屋内配線への電力供給をさらに安全に遂行することが可能となる。

また、電源検知部１３２は、検知結果をＬＥＤ(Light Emitting Diode)、ランプ、液晶表示器、ＥＬ(Electro Luminescence)表示器やスピーカ、ベル等を用いて、視覚的または聴覚的に報知してもよい。

かかる構成により、電源検知部１３２の検知結果を視覚または聴覚によって把握でき、外部電源１１０をオンする前に、本来切断されるべき電源系統がまだ接続されていることを認識することができるので、短絡の可能性を未然に防ぐことができる。

さらに、電源検知部１３２は、後に示す図５のように、２つのプラグ１２２にそれぞれ設けられ、後述する導通回路１３４は、２つのプラグ１２２に対して対称的に構成されていてもよい。上述したように２つのプラグ１２２は互いに同形状を成しているので誤接続の可能性を拭えない。

かかる電源検知部１３２および導通回路１３４を対称的に設けることで、接続方向を気にすることなく２つのプラグのいずれをコンセント１１２に接続してもよくなり、より容易かつ迅速に当該電力中継装置１２０を接続することが可能となる。また、コンセント１１２の電圧の有無を調べる場合でも、いずれのプラグ１２２を挿入しようと、その挿入した側の電源検知部１３２の検知結果をＬＥＤ等の報知により把握すればよいので、電力の接続状態を感覚的に認識することができる。さらに、対称的な回路構成により、当該電力中継装置１２０の設計や製造も容易に行うことができる。

（導通回路１３４）
上述したように、導通回路１３４は、２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されているとき、かつ、コンセント１１２に電圧が生じていないときに２つのプラグ１２２を導通する。特に、電源検知部１３２および導通回路１３４を対称的に設ける構成では、２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されているとき、かつ、いずれか一方しか電圧が生じていないときに２つのプラグ１２２を導通することとなる。

図５は、導通回路１３４の基本的な論理構成を説明するための説明図である。ここでは、接続検知部１３０がプラグ１２２の接続を検知したとき、および電源検知部１３２が電圧を検知したときをオン（１）としている。そして、２つの接続検知部１３０がオン、かつ、いずれかの電源検知部１３２がオンのときプラグ１２２の導通が図られる。また、図５中で、最終出力を論理和（ＯＲ）１６０にフィードバックしているのは、一旦、プラグ１２２が導通されると、２つの電源検知部１３２で電圧が検知され排他的論理和（ＸＯＲ）１６２の出力を維持できなくなるので、出力のフィードバックでラッチをかけるためである。

また、上記では、「いずれか一方しか電圧が生じていない」を条件としているが、どちらの電圧も生じていないときの導通回路１３４の状態は問われないので、かかる条件を「両電源からともに電圧が生じていない」に置き換えることができる。従って、図５の排他的論理和１６２を否定論理積（ＮＡＮＤ）で構成することも可能である。

このように、２つのプラグ１２２が接続先にそれぞれ接続されていないときには２つのプラグを導通しない構成により、プラグ１２２を安全に取り扱うことができ、さらに、両方のプラグ１２２に電圧が生じているときにも２つのプラグを導通しない構成により、電力系統と外部電源との出力同士の短絡を防止できる。従って、外部電源からの屋内配線への電力供給をさらに安全に遂行することが可能となる。

図６は、導通回路１３４の具体的な例を示す回路図である。ここでも、各プラグ１２２は、コンセント側と外部電源側とで対称的に回路が形成され、上述した論理判定を、リレー回路を用いて実行している。尚、図６で利用されるリレーＱ１、Ｑ２は、Ａ接点（ノーマリーオープン）で構成され、リレーＱ３、Ｑ４は、Ｂ接点（ノーマリークローズ）で構成されている。

図６の外部電源側に着目すると、コンセント側の接続検知部１３０の接続検知と、コンセント側の電源検知部１３２のリレーＱ４オフにより、外部電源側の導通回路１３４のリレーＱ１は、外部電源１１０の供給を受けてオンになる。従って、接点１８０が閉じて２つのプラグ１２２が導通する。

かかる導通により、コンセント側の接続検知部１３０であるリレーＱ４がオンして接点１８２が開き、かかる接点１８２を経由していたリレーＱ１への電力の供給が途絶える。しかし、最初にリレーＱ１がオンになったときに接点１８０と共に自己保持用の接点１８４の接点も閉じているので、リレーＱ１のオン状態は２つのプラグ１２２の導通後も維持される。

また、図６のリレーＱ１のオン条件には、本実施形態の導通条件である「２つのプラグ１２２が接続先にそれぞれ接続される」の一方（外部電源側）のプラグ１２２の接続が為されていないが、外部電源１１０の電圧が生じている条件が外部電源側プラグ１２２の接続条件を間接的に満たすので、図６のように、かかる一方のプラグ１２２の接続を省略することができる。

かかる構成により、一方のプラグ１２２の電圧のみが生じ、かつ、他方のプラグ１２２が接続されているという条件を通じて２つのプラグ間を接続することができ、また、２つのプラグ間の接続で一方のプラグ１２２の電圧のみが生じている状態が解除され上記の条件を満たさなくなったとしても、自己保持回路によってそのままリレーの閉状態を維持できる。

また、電源検知部１３２と導通回路１３４との間に過電流を遮断するヒューズ１９０をさらに備えてもよい。電源検知部１３２と導通回路１３４とにより、いずれか一方の電力が断たれていないと２つのプラグ１２２は導通しない。しかし、一旦導通すると図５に示した自己保持回路によりその導通状態が維持されるので、何らかの原因で、電力系統からの電力が復活してしまうと、出力同士がぶつかって短絡してしまう。かかるヒューズ１９０を設ける構成により、上記の短絡状態においても、不特定箇所の負荷が損害を被るのを防止できる。

ここで、ヒューズ１９０を電源側から見て電源検知部１３２の後段としたのは、ヒューズ１９０が前段だと電源検知部１３２が反応しなかったとき、その原因がヒューズ１９０にあるのか電源にあるのかの判別がつかないからである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、コンセントに電力を供給する電力中継装置および電源ユニットに利用することができる。

屋内配線に外部電源を接続した場合の電気的な接続を示した説明図である。 電源ユニットの外観図である。 電源ユニットの概略的なブロック図を示す。 接続検知部の一例を示した説明図である。 導通回路の基本的な論理構成を説明するための説明図である。 導通回路の具体的な例を示す回路図である。

符号の説明

１００ …電源ユニット
１１０ …外部電源
１１２ …コンセント
１２０ …電力中継装置
１２２ …プラグ
１３０ …接続検知部
１３２ …電源検知部
１３４ …導通回路
１９０ …ヒューズ

Claims (6)

1. コンセントに接続可能な２つのプラグと、
   前記２つのプラグが接続先にそれぞれ接続されていることを検知する２つの接続検知部と、
   前記２つのプラグのうち、少なくともコンセントに接続されるプラグに電圧が生じていることを検知する電源検知部と、
   前記２つのプラグがそれぞれ接続され、かつ、コンセントに電圧が生じていないとき、該２つのプラグを導通する導通回路と、
   を備えることを特徴とする、電力中継装置。
2. 前記電源検知部は、さらに検知結果を報知することを特徴とする、請求項１に記載の電力中継装置。
3. 前記電源検知部は、前記２つのプラグにそれぞれ設けられ、
   前記導通回路は、前記２つのプラグに対して対称的に構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の電力中継装置。
4. 前記導通回路は、リレーを含んで構成され、一方のプラグの電圧のみが生じ、かつ、他方のプラグが接続されているとき、前記２つのプラグに接続された前記リレーの接点を閉じ、以後は自己保持回路により該接点の閉状態を維持することを特徴とする、請求項３に記載の電力中継装置。
5. 前記電源検知部と導通回路との間に過電流を遮断するヒューズをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電力中継装置。
6. コンセントと独立して電力を生成可能な外部電源と、
   前記コンセントと前記外部電源とを中継する電力中継装置と、
   からなり、
   前記電力中継装置は、
   前記コンセントおよび外部電源に接続可能な２つのプラグと、
   前記２つのプラグが前記コンセントまたは外部電源にそれぞれ接続されていることを検知する２つの接続検知部と、
   前記２つのプラグのうち、少なくともコンセントに接続されるプラグに電圧が生じていることを検知する電源検知部と、
   前記２つのプラグがそれぞれ接続され、かつ、コンセントに電圧が生じていないとき、該２つのプラグを導通する導通回路と、
   を備えることを特徴とする、電源ユニット。

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