JP2014002054A

JP2014002054A - 分析装置

Info

Publication number: JP2014002054A
Application number: JP2012137805A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishitobi; 毅石飛; Ryuichi Ishikawa; 隆一石川
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP5879671B2

Abstract

【課題】停電時に備えて配置した一般的な無停電電源装置を非停電時にも有効に活用し、電力需要と電力供給の状況によって変化するピークカットの要請にフレキシブルに対応可能とした分析装置を提供する。
【解決手段】商用電源１００からの給電が得られる場合には商用電源１００の電力を用い、商用電源１００からの給電が遮断された場合にはバッテリー３２の充電電力を用いて電源を供給するＵＰＳ３０を備え、その出力電力を駆動電源として分析部４０に供給する分析装置において、商用電源１００からＵＰＳ３０に至る給電経路にブレーカ２０を備え、分析部４０は、商用電源１００からＵＰＳ３０への給電を意図的に遮断するための給電遮断信号Ｓをブレーカ２０に出力する。これにより、状況に応じて商用電源１００からＵＰＳ３０への給電を意図的に遮断し、ＵＰＳ３０のバッテリー３２の充電電力を交流電力に変換して分析部４０に供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源または蓄電装置により分析部等の駆動電源を供給（以下、単に電源供給または給電）する分析装置に関する。

例えば、水道水の給水栓端末に設置される水質自動測定装置等の分析装置は、水質を連続的に測定してその測定データを水道局の監視室に送信しており、監視室では、受信した測定データを浄水処理工程にフィードバックして水質の監視や維持管理、配管網の監視等を行っている。
特に近年では、地震や洪水等の自然災害が増加する傾向にあり、被災時にも安全な水道水を安定して供給することが強く要請されている。このため、仮に商用電源が災害により停電し、あるいは、いわゆる計画停電となった場合でも、分析装置を継続的に動作させて欠損のない測定データにより水質を連続的に監視し、維持管理することが必要である。
また、最近では、使用時間帯により電力料金を細分して需要家による電力使用量の平準化を促し、ピーク時間帯における給電網全体の電力使用量を抑制する、いわゆるピークカット運転が推奨されており、分析装置への電源供給においてもピークカット運転に寄与できるような運用が求められている。

ここで、特許文献１〜３には、商用電源等の主電源の他にバッテリー等のバックアップ電源を設け、これらの電源を選択的に使用して各種装置の駆動電源を得るようにした従来技術が開示されている。
すなわち、特許文献１には、設備電源の停電時に無停電電源装置から分析装置の各部へ給電する自動分析装置において、停電時には分析動作に無関係な保冷部等への電力供給を停止し、無停電電源装置の負荷（容量）を低減させる技術が記載されている。
特許文献２には、電子部品等の試験対象物の高温高湿環境試験を行う環境試験装置において、停電時にバッテリー等のバックアップ電源を動作させて試験対象物の雰囲気状態を試験用環境または所定の待機用環境に移行させる技術が開示されている。
特許文献３には、電子機器の電源制御方法において、電子機器の駆動電源を、商用電源等の外部電源とバッテリーとの間で時間帯に応じて切り替える技術が開示されている。

特開平１１−３０８７８３号公報（段落［００２０］〜［００３６］、図１〜図３等）。特開２００７−２４０３３１号公報（段落［００３３］〜［００４４］、図１，図３，図４等）。特開２０００−２９５７６号公報（段落［０００９］，［００１０］等）。

特許文献１，２に記載された従来技術は、いわゆる常時商用給電方式の停電時におけるバックアップ電源の効率的かつ適切な運用に関するものであり、ピークカットを意図したものではない。
また、特許文献３に記載された従来技術では、例えば夜間に商用電源によりバッテリーを充電しておき、電力使用量がピークを迎える昼間にバッテリーを使用して電子機器を駆動することが可能である。しかし、この従来技術は、もっぱらポータブルコンピュータについて商用電源による駆動とバッテリー駆動とを電源コントローラにより予め設定した時刻に自動的に切り替えるものであり、電力需要と電力供給の状況によって変化するピークカットの要請にフレキシブルに対応するような着想は開示されていない。

そこで本発明の解決課題は、停電時に備えて配置した一般的な無停電電源装置を非停電時にも有効に活用し、電力需要と電力供給の状況によって変化するピークカットの要請にフレキシブルに対応可能とした分析装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る分析装置は、商用電源からの給電が得られる場合には前記商用電源の電力を用い、前記商用電源からの給電が遮断された場合には蓄電装置の充電電力を用いて電源を供給する無停電電源装置を備え、前記無停電電源装置の出力電力を駆動電源として分析部に供給する分析装置において、
前記商用電源から前記無停電電源装置に至る給電経路に給電遮断手段を備え、
前記分析部は、前記商用電源から前記無停電電源装置への給電を意図的に遮断するための給電遮断信号を前記給電遮断手段に出力可能であることを特徴とする。

請求項２に係る分析装置は、請求項１に記載した分析装置において、前記給電遮断信号は、前記分析部に記憶された時刻情報であって、前記分析部に設けられた入力手段を介してオペレータにより入力された信号または前記分析部に接続された通信手段を介して外部から入力された信号により書き換え可能である時刻情報に基づいて出力されることを特徴とする。

請求項３に係る分析装置は、請求項１または２に記載した分析装置において、前記給電遮断信号は、前記分析部に設けられた入力手段を介してオペレータにより入力された信号、前記分析部に接続された通信手段を介して外部から入力された信号、または、前記分析装置が有するセンサの出力信号に基づいて出力されることを特徴とする。

請求項４に係る分析装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載した分析装置において、前記分析部に接続された通信手段は、前記無停電電源装置の出力電力を駆動電源とし、前記分析部により分析・測定したデータを外部に出力すると共に外部からの信号を前記分析部に入力することを特徴とする。

請求項５に係る分析装置は、請求項１〜４の何れか１項に記載した分析装置において、前記給電遮断手段から前記無停電電源装置に至る給電経路に、前記分析装置内の環境を維持改善するために必要な補機を接続したことを特徴とする。

本発明によれば、状況に応じて商用電源から無停電電源装置への給電を意図的に遮断し、無停電電源装置の蓄電装置の充電電力を交流電力に変換して分析部に給電することができる。このため、停電時に備えて配置した一般的な無停電電源装置を非停電時にも有効に活用し、電力需要と電力供給の状況によって変化するピークカットの要請にフレキシブルに対応することが可能である。

本発明の実施形態の全体的な構成を示すブロック図である。図１における分析部の構成図である。本発明の他の実施形態の全体的な構成を示すブロック図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、この実施形態に係る分析装置の全体的な構成を示すブロック図である。
図１において、１０は商用電源１００（交流１００Ｖ）が入力される電源箱であり、その出力側には給電遮断手段としてのブレーカ２０が接続され、その出力側には、無停電電源装置（以下、ＵＰＳという）３０が接続されている。このＵＰＳ３０は、商用電源による給電方式と、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して給電する給電方式とを切替可能な一般的なものであり、電力変換・切替部３１と、蓄電装置としてのバッテリー（鉛蓄電池）３２とを備えている。ここで、蓄電装置としては、バッテリー以外に電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。

ＵＰＳ３０内の電力変換・切替部３１には、その出力が電源電圧（交流１００Ｖ）として供給される分析部４０及び通信ユニット（ＤＴＵ）５０が接続されている。
この実施形態の分析装置が例えば水道水用の水質自動測定装置であるとすると、分析部４０は、分析対象水の水温，残留塩素濃度，色度，濁度，ｐＨ値等を測定するセンサ（検出器）を備えている。また、分析部４０からは、ブレーカ２０をオフさせて商用電源１００からＵＰＳ３０への給電を意図的に遮断するための給電遮断信号Ｓが出力されるようになっている。

通信ユニット５０は、遠隔にある監視室との間で分析・測定データや各種動作指令を送受信する機能のほか、インターネットやその他の通信回路網を介した情報の送受信機能をも備えることができる。通信ユニット５０の通信方式は有線、無線を問わず、通信回線の種類（公衆回線，専用回線）や信号の種類（電気，光等）も何ら限定されない。

次に、図１における分析部４０の構成を図２に基づいて詳述する。
図２において、分析部４０は、分析装置本来の分析・測定動作を行うために、ＣＰＵ等からなる制御回路４２と、タッチパネルやキーボード等の入力部４３と、液晶ディスプレー等の表示器４４と、前述したセンサ４６の駆動信号や出力信号を処理するための信号処理回路４５と、を備えている。また、制御回路４２には、図１の通信ユニット５０との間で各種指令やデータを送受信するための通信回路４７が接続されている。
更に、４１は、図１のＵＰＳ３０内の電力変換・切替部３１に接続される電源回路であり、この電源回路４１から、分析部４０内の各部に電源が供給されている。

ここで、制御回路４２は時刻情報を記憶可能であり、この時刻情報は、オペレータの入力操作により入力部４３を介して書き換え可能であると共に、通信ユニット５０及び通信回路４７を介して外部から書き換え可能となっている。更に、制御回路４２は、オペレータにより入力部４３を介して入力される信号、通信ユニット５０及び通信回路４７を介して外部から入力される信号（インターネット等を介して受信する情報も含む）、センサ４６の出力信号、あるいは、前記時刻情報、のうちのいずれかを単独または複数組み合わせて用いることにより、前記給電遮断信号Ｓを生成して出力する。
なお、分析部４０の内部構成は本発明の要旨ではなく、その構成も図２に示したものに何ら限定されないが、上述した各種信号や情報に基づいて給電遮断信号Ｓを出力する機能を備えていることが必要である。

次に、この実施形態の動作を説明する。
まず、ＵＰＳ３０の一般的な使用形態として、商用電源１００が停電（ここでは、電圧低下等の異常も含むものとする）しておらず健全である場合には、商用電源１００の交流電力により、オン状態のブレーカ２０から電力変換・切替部３１を介して分析部４０及び通信ユニット５０に給電すると共に、バッテリー３２を充電する。そして、突発的な停電や計画停電等により商用電源１００が停電した場合には、ＵＰＳ３０が周知の手段を用いて停電発生を検知し、電力変換・切替部３１により、バッテリー３２の直流電力を交流電力に変換して分析部４０及び通信ユニット５０に給電するように給電経路に切り替える。

ここで、本実施形態では、分析部４０から出力される給電遮断信号Ｓを用いてブレーカ２０を意図的に遮断することにより、商用電源１００が健全な状態であっても商用電源１００からＵＰＳ３０への給電を遮断し、その間は停電時と同様に、バッテリー３２の直流電力を交流電力に変換して分析部４０等に給電することを要旨としている。
例えば、いわゆる夜間電力を利用して分析部４０等に給電しながらバッテリー３２を充電しておき、いわゆるピーク時間帯を含む日中には、給電遮断信号Ｓによりブレーカ２０をオフした状態でバッテリー３２の直流電力を電力変換・切替部３１により交流電力に変換し、分析部４０等に給電する。
また、上述した夜間電力の利用時だけでなく、任意のスケジュールに従ってブレーカ２０を意図的に遮断し、商用電源１００に代えてバッテリー３２の蓄電電力を最大限利用しつつ分析部４０等への給電を行ってもよい。

これにより、一般的なＵＰＳ３０を非停電時にも有効に活用し、商用電源１００を極力使用しない電源供給システムを構成してピークカットの要請にフレキシブルに対応しつつ、分析部４０による分析・測定動作を継続的に行うと共に、通信ユニット５０を介して遠隔にある監視室との間で分析・測定データや各種動作指令を送受信することができる。

制御回路４２から出力される給電遮断信号Ｓは、前述したように、外部から書き換え可能な制御回路４２内の時刻情報、入力部４３を介したオペレータによる入力信号、通信ユニット５０及び通信回路４７を介した外部からの受信信号、あるいは、センサ４６の出力信号、のうちのいずれかを単独または複数組み合わせた結果に基づいて生成される。
すなわち、給電遮断信号Ｓを生成するタイミングとしては、例えば、
（１）制御回路４２内の時刻情報を外部から任意の値に設定しておき、タイマ動作によって当該時刻が到来したとき
（２）オペレータまたは外部からの信号入力時
（３）センサ４６の出力信号が設定値に達した時（例えば温度センサや照度センサにより、電力需要のピーク時間帯に入ったことを検出した時など）
（４）上記（１）〜（３）のうち複数の条件が同時に成立した時（アンド論理の成立時）
等が考えられる。

給電遮断信号Ｓを生成するタイミングの例としては、例えば、計画停電の時間帯は予め分かっているので、制御回路４２がインターネット経由で外部から計画停電スケジュールを受信し、このスケジュールとオペレータにより設定された制御回路４２内の時刻情報とに基づき、計画停電の開始予定時刻より前に余裕をもって給電遮断信号Ｓを出力させることにより、停電開始時刻より早めにバッテリー３２からの給電に切り替えて商用電源１００の使用を控えることができる。
また、温度センサにより測定した水温や気温が設定値を超えた時間が、制御回路４２内の時刻情報に基づく所定時間を超えた場合に給電遮断信号Ｓを出力する等の運用方法も考えられる。

次に、図３に沿って本発明の他の実施形態を説明する。なお、図３に示す分析装置の基本的な構成は、図１に示した分析装置と共通するため、その説明を省略する。
図３に示す分析装置には、分析装置内の環境を維持改善するために必要な補機６０が備えられている。補機６０は、分析装置内の空調や除湿設備、あるいは照明器具等から構成されており、高精度な分析・測定データの取得が可能になるように、分析装置内の空調や除湿を行ったり、メンテナンスや防犯上、必要な照明を灯したりすることができるようになっている。

これらの補機６０は、図３に示すように、ブレーカ２０からＵＰＳ３０に至る給電経路に第１のサブブレーカ２１を介して、あるいは直接、接続される。
図３のように第１のサブブレーカ２１を介して補機６０を接続する場合には、ブレーカ２０のオン時に第１のサブブレーカ２１をオフすることで、商用電源１００から補機６０への給電を控えて省電力化に寄与することができる。第１のサブブレーカ２１のオン・オフ制御は、分析部４０内の制御回路４２が給電遮断信号Ｓ１により行えばよい。
また、ブレーカ２０からＵＰＳ３０に至る給電経路に補機６０を直接接続する場合には、図１におけるＵＰＳ３０と同様に、ブレーカ２０のオン・オフに伴って商用電源１００による補機への給電が制御される。
このように、補機６０をＵＰＳ３０の手前に接続することにより、停電時やブレーカ２０を意図的に遮断した時に、電力使用量が比較的多い空調や除湿設備が含まれる補機６０の動作を停止させ、ＵＰＳ３０のバッテリー３２の蓄電電力を、分析装置として最低限必要な機能である分析部４０及び通信ユニット５０に集中的に供給することができる。

更に、図３に示すごとく、ブレーカ２０からＵＰＳ３０に至る給電経路に第２のサブブレーカ２２を接続することにより、ブレーカ２０のオン時に第２のサブブレーカ２２をオフしてＵＰＳ３０のバッテリー３２から分析部４０等に給電することができる。
この場合、第２のサブブレーカ２２のオン・オフ制御は、分析部４０内の制御回路４２が給電遮断信号Ｓ２により行えばよい。
なお、第１，第２のサブブレーカ２１，２２のオン・オフ動作はブレーカ２０のオン・オフ動作と関連しているため、第１，第２のサブブレーカ２１，２２に対する給電遮断信号Ｓ１，Ｓ２は、ブレーカ２０に対する給電遮断信号Ｓに関連させて生成することが必要である。

以上説明したように、本実施形態によれば、汎用品であるＵＰＳの蓄電装置を最大限に利用して商用電源への依存度を低下させることができ、ピークカットの要請にフレキシブルかつ低コストにて応えることができる。
また、分析装置がもともと備えている各種センサや通信ユニット等の資源を、給電遮断信号を生成するための手段としても兼用できるから、部品や回路の有効利用が可能である。

本発明は、水質自動測定装置を始めとして、分析データ、測定データを継続的に収集することが要求される分析装置一般に利用可能である。

１０：電源箱
２０：ブレーカ（給電遮断手段）
２１，２２：サブブレーカ
３０：無停電電源装置（ＵＰＳ）
３１：電力変換・切替部
３２：バッテリー
４０：分析部
４１：電源回路
４２：制御回路
４３：入力部
４４：表示器
４５：信号処理回路
４６：センサ
４７：通信回路
５０：通信ユニット
６０：補機
１００：商用電源
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２：給電遮断信号

Claims

商用電源からの給電が得られる場合には前記商用電源の電力を用い、前記商用電源からの給電が遮断された場合には蓄電装置の充電電力を用いて電源を供給する無停電電源装置を備え、前記無停電電源装置の出力電力を駆動電源として分析部に供給する分析装置において、
前記商用電源から前記無停電電源装置に至る給電経路に給電遮断手段を備え、
前記分析部は、前記商用電源から前記無停電電源装置への給電を意図的に遮断するための給電遮断信号を前記給電遮断手段に出力可能であることを特徴とする分析装置。
請求項１に記載した分析装置において、
前記給電遮断信号は、前記分析部に記憶された時刻情報であって、前記分析部に設けられた入力手段を介してオペレータにより入力された信号または前記分析部に接続された通信手段を介して外部から入力された信号により書き換え可能である時刻情報に基づいて出力されることを特徴とする分析装置。
請求項１または２に記載した分析装置において、
前記給電遮断信号は、前記分析部に設けられた入力手段を介してオペレータにより入力された信号、前記分析部に接続された通信手段を介して外部から入力された信号、または、前記分析装置が有するセンサの出力信号に基づいて出力されることを特徴とする分析装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載した分析装置において、
前記分析部に接続された通信手段は、前記無停電電源装置の出力電力を駆動電源とし、前記分析部により分析・測定したデータを外部に出力すると共に外部からの信号を前記分析部に入力することを特徴とする分析装置。
請求項１〜４の何れか１項に記載した分析装置において、
前記給電遮断手段から前記無停電電源装置に至る給電経路に、前記分析装置内の環境を維持改善するために必要な補機を接続したことを特徴とする分析装置。