JP2018064373A - ポータブル電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給できる携帯可能なポータブル電源装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかるポータブル電源装置１００は、スマートメーター１０２に商用電源に代えて電力を供給するポータブル電源装置であって、携帯可能な筐体１２８と、電池１２４と、直流電力を所定の電圧の交流電力に変換するインバーター１６２とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給するポータブル電源装置に関する。

スマートメーターは、家庭やオフィス、工場などに設置される電力量計である。スマートメーターの主な機能としては、使用された電力量を計測し、単位時間（例えば３０分）ごとに事業者に送信する。また、契約容量を設定しておき、使用電力が契約容量を超過した場合にはブレーカーを落とす機能も有している。スマートメーターは、通常時には商用電源から供給される電力を受電して動作する。そして機器情報（使用電力量に関する積数や各種設定状態など）を表示したり、設定したりすることが可能となっている。

しかしスマートメーターは、電池を内蔵していないため、商用電源から電力が供給されない状況では、機器情報が表示されず、機器情報の読み出しおよび設定、さらには通信も不可能となる。このような状況では、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給する電源装置を接続し、スマートメーターを動作させることが考えられる。

特許文献１には、蓄電池を内蔵していて、宅内の壁面に設けられた凹部に取り出し可能に収容されるポータブル電源装置が記載されている。このポータブル電源装置は、凹部に収容された状態で商用電源に接続されることで、蓄電池が商用電源により充電される。またポータブル電源装置は、凹部から取り出された状態で電気機器に接続することにより、蓄電池によって電気機器を駆動する。

特許第５５４８０２７号公報

スマートメーターに商用電源から電力が供給されない状況としては、災害などにより大規模な停電が長時間発生した場合がある。また、大規模集合住宅を建設する際には、スマートメーターを先に設置し、後日商用電源が供給される。このため、大規模集合住宅においてスマートメーターの設置直後には商用電源が供給されず、スマートメーターの設定を行うことができない。これらのような場合、商用電源とは別にスマートメーターを動作させるための電源が必要になる。

特許文献１のポータブル電源装置は、宅内コンセントを備えていて、任意の家電を動作させることが可能である。しかしながらスマートメーターはコンセントに接続して電源を取るものではなく、特許文献１に記載のポータブル電源を用いてスマートメーターを動作させることは難しい。またスマートメーターのために特許文献１のポータブル電源装置を各戸に設置するのは設備投資が大きい。さらに、スマートメーターの寿命は１０年であるところ、蓄電池の一般的な寿命は１〜２年であるから、蓄電池を数回交換しなくてはならなくなり、ランニングコストも高くついてしまうという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給できる携帯可能なポータブル電源装置を提供することを目的としている。

スマートメーターに供給されるのは商用電源であるから、スマートメーターの制御部を動作させるためには１００Ｖや２００Ｖなどの商用電源の電圧が必要である。しかし発明者らは、制御部は少数のマイコンやセンサ、ブレーカーなどを備えているだけであるから、その消費電力が極めて少ないことに着目した。すなわち、高電圧だが低電流である代わりに小型軽量で可搬性が高いという特殊な電源装置を実現することにより上記課題を解決できると考え、さらに検討を重ねて本発明を完成するに至った。

上記課題を解決するために、本発明にかかるポータブル電源装置の代表的な構成は、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給するポータブル電源装置であって、携帯可能な筐体と、電池と、直流電力を所定の電圧の交流電力に変換するインバーターとを備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、スマートメーターに商用電源からの電力が供給されない状況（停電など）であっても、スマートメーターにポータブル電源装置を接続することで、スマートメーターを動作させて機器情報の読み出しおよび設定が可能となる。特に本発明にかかるポータブル電源装置では、携帯可能な筐体内に、電池および各種回路を収容している。よって、作業者は、スマートメーターを動作させる必要が生じた現地までポータブル電源装置を携帯できる。そして現地にてポータブル電源装置をスマートメーターに接続することで、スマートメーターの制御部を動作させて作業を行うことができる。

上記のポータブル電源装置はさらに、インバーターの出力から複数の電圧の交流電力を取り出すトランスを備えているとよい。これにより、スマートメーターの規格に合わせた電圧（例えば１００Ｖや２００Ｖ）を１台のポータブル電源装置で出力させることができるため、利便性を高めることができる。

上記のポータブル装置はさらに、装置とスマートメーターとを接続するケーブルを接続する端子を、複数の電圧ごとに別々に備えているとよい。このように、ケーブルを接続する端子を複数の電圧ごとに別々に設けることで、切り替えスイッチではなく、あえてケーブルを差し替えることを必要にした。これにより、作業者の誤操作、特に１００Ｖ規格のスマートメーターに２００Ｖを印加してしまうことを防止し、スマートメーターの損傷を回避することができる。

上記のポータブル電源装置はさらに、筐体に吊下げ穴を有するとよい。これにより、作業者は、吊下げ穴にストラップ等を取り付けて、首に掛けるなどすることにより、ポータブル電源装置から手を離すことができる。したがって両手を用いて作業を行うことができ、作業性が向上する。

本発明によれば、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給できる携帯可能なポータブル電源装置を提供することができる。

本実施形態におけるポータブル電源装置が適用されるスマートメーターを含む電力供給システムの概略構成を示す図である。 本実施形態におけるポータブル電源装置の外観を示す斜視図である。 図２のポータブル電源装置の変形例を示す図である。 図２のポータブル電源装置の回路構成を示す図である。 図２のポータブル電源装置をスマートメーターに接続した状態を示す図である。 図２のポータブル電源装置の現地での使用例を示す図である。

以下に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詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態におけるポータブル電源装置１００が適用されるスマートメーター１０２を含む電力供給システム１０４の概略構成を示す図である。

電力供給システム１０４において、各種発電所で発電された電力は、電力事業者１０６から配電線１０８を通されて、商用電源として家１１０やオフィスに配電される。家１１０に配電された電力は、スマートメーター１０２を通過して、配電盤１１２を通り不図示のコンセントまで供給されている。電気機器１１４を運転させるために必要な電力は、電気機器１１４に設けられた電源プラグをコンセントに挿入することで得られる。

スマートメーター１０２は、表示部１１６と、配電線１０８に接続される一次側端子１１８と、家１１０の配電盤１１２に接続される二次側端子１２０とを備える（図５参照）。表示部１１６は、スマートメーター１０２の機器情報（使用電力量に関する積数や各種設定状態など）を表示する。

またスマートメーター１０２は、電力事業者１０６との間で通信網１２２を介して機器情報を通信する機能を有し、検針などを自動的に行うことを可能とする。なお通信網１２２は、無線通信であっても有線通信であってもよい。

スマートメーター１０２は、電池を内蔵していない構造であり、通常時には商用電源から供給される電力を受電して動作する。このため、スマートメーター１０２に商用電源から電力が供給されない状況では、例えば使用電力量に関する積数や各種設定状態が表示部１１６に表示されず、これらの確認や各種設定、さらには電力事業者１０６との通信も不可能となってしまう。なお上記の状況としては、災害などにより大規模な停電が長時間発生した場合や、集合住宅を建設する場合などが挙げられる。

スマートメーター１０２は、電力量計であり、家１１０やオフィス、工場などで使用される大きな電力を通過させるものである。しかし、スマートメーター１０２に内蔵された制御部を動作させるための電力はきわめて小さい。なお制御部は、電力を計測したり、ブレーカー（リレースイッチ）を動作させたりする回路である。すなわち、スマートメーター１０２では、商用電源の電圧は必要であるが、電力は携帯機器程度の低電流でよい。

そこで本実施形態にかかるポータブル電源装置１００では、携帯可能な筐体内に電池１２４（図４参照）および各種回路を収容して、商用電源と同様の高電圧（例えば１００Ｖや２００Ｖ）と、携帯機器程度の低電流（例えば０．５Ａ以下）の交流電力を生成し、スマートメーター１０２の制御部を駆動させる構成を採用した。図１には、ケーブル１２６ａ、１２６ｂが接続されたポータブル電源装置１００を例示している。

図２は、本実施形態におけるポータブル電源装置１００の外観を示す斜視図である。図２（ａ）に示すポータブル電源装置１００は、小型で軽量であり携帯可能な筐体１２８を備える。筐体１２８の周囲は、衝撃吸収性を有するカバー１３０で覆われている。筐体１２８の表面１３２には、電源スイッチ１３４、電源表示部１３６、警告灯１３８が配置されている。電源表示部１３６は、電源スイッチ１３４のＯＮ／ＯＦＦに応じて点灯あるいは消灯する。警告灯１３８は、電池１２４のバッテリー電圧が所定値以下になると点滅あるいは点灯し、電池１２４を交換もしくは充電する必要があることを警告する。

筐体１２８の側面１４０には、外部電源端子１４２が設けられている。外部電源端子１４２（図４参照）に外部電源（不図示）を接続すると電池１２４が回路から切り離されて、外部電源から回路に電力が供給される。筐体１２８の下面１４６には、ケーブル１２６ａ、１２６ｂ（図５参照）が接続される２組の出力端子１４８ａおよび１４８ｂと、１５０ａおよび１５０ｂが設けられている。

図２（ｂ）に示すように、筐体１２８の上面１５２には吊下げ穴１４４を有している。吊下げ穴１４４にはストラップ取付用リング１５４が取り付けられている。なお図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ矢視図である。ストラップ取付用リング１５４には、帯状のストラップ１５６（図５参照）が取付けられる。

図３は、図２のポータブル電源装置１００の変形例を示す図である。ポータブル電源装置１００Ａは、吊下げ穴１４４とストラップ取付用リング１５４に代えて、図３（ａ）に示すように、筐体１２８の上面１５２にストラップを直接取り付け可能な幅の広い吊下げ穴１５８を形成した点で、ポータブル電源装置１００と異なる。このようなポータブル電源装置１００Ａでは、図３（ｂ）に示すように、筐体１２８の吊下げ穴１５８に紐状のストラップ１５６Ａを直接取り付けることができる。

図４は、図２のポータブル電源装置１００の回路構成を示す図である。ポータブル電源装置１００は、図示のように、電池１２４、昇圧回路１６０、インバーター１６２、コンパレータ１６４およびトランス１６６を備え、これらが携帯可能な筐体１２８内に収容されている。電池１２４は、９Ｖの積層電池や、乾電池などを用いることができ、ポータブル電源装置１００の電源を担う。なお電池は充電可能な二次電池であることが好ましい。

昇圧回路１６０は、電池１２４の電圧を、インバーター１６２の入力に適した電圧（例えば１２Ｖ）に昇圧する。インバーター１６２は、昇圧回路１６０によって昇圧された直流電力を、所定の電圧（例えば１００Ｖ）の交流電力に変換する。電源表示部１３６はインバーター１６２に接続されていて、電源スイッチ１３４がＯＮとなり、インバーター１６２により所定の電圧の交流電力が生成されると点灯する。

なお本実施形態では、ポータブル電源装置１００の筐体１２８内に、昇圧回路１６０およびトランス１６６を含めた各種回路を収容したが、これに限定されない。電池１２４の電圧をインバーター１６２の入力に合わせるのであれば、昇圧回路１６０は不要である。また、インバーター１６２の出力が１００Ｖであって、出力を１００Ｖのみにするのであれば、トランス１６６は不要となる。このような場合には、携帯可能な筐体１２８内に、電池１２４と、電池１２４の直流電力を１００Ｖの電圧の交流電力に変換するインバーター１６２とを収容すればよく、回路構成を簡素化でき、ポータブル電源装置１００のさらなる小型化を図ることができる。

コンパレータ１６４は、所定の基準電圧と電池１２４の電圧とを比較する。コンパレータ１６４に接続された警告灯１３８は、電池１２４の電圧が基準電圧以下になると点灯し、使用不可である旨を警告する。

トランス１６６は、インバーター１６２の出力から複数の電圧（ここでは、１００Ｖと２００Ｖ）の交流電力を取り出す。トランス１６６においては、巻線から引き出した複数のタップ１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃのうち、タップ１６８ａ、１６８ｂが出力端子１４８ａ、１４８ｂに接続されている。またタップ１６８ａ、１６８ｃは、出力端子１５０ａ、１５０ｂに接続されている。

ここでタップ１６８ａ、１６８ｃ間の巻線の巻き数は、タップ１６８ａ、１６８ｂ間の巻線の巻き数の２倍となっている。このため、タップ１６８ａ、１６８ｂに接続された出力端子１４８ａ、１４８ｂからは１００Ｖが出力できる。一方、タップ１６８ａ、１６８ｃに接続された出力端子１５０ａ、１５０ｂからは１００Ｖの２倍の電圧である２００Ｖが出力できる。

さらにポータブル電源装置１００の筐体１２８内には、過電流防止用のヒューズ１６９が収容されている。ヒューズ１６９は、インバーター１６２の出力側すなわち交流側（ここではタップ１６８ａと出力端子１４８ａ、１５０ａとの間）に配置され、例えば１．０Ａ以上の過電流が発生すると回路を遮断する。

図５は、図２のポータブル電源装置１００をスマートメーター１０２に接続した状態を示す図である。ここでのスマートメーター１０２の規格は１００Ｖとする。このため、１００Ｖを出力できる出力端子１４８ａ、１４８ｂにケーブル１２６ａ、１２６ｂがそれぞれ接続されている。

ケーブル１２６ａ、１２６ｂの先端には、クリップ１７０ａ、１７０ｂが設けられている。図示のように、スマートメーター１０２の一次側端子１１８をクリップ１７０ａ、１７０ｂで挟み込むことで、ポータブル電源装置１００は、ケーブル１２６ａ、１２６ｂを介してスマートメーター１０２に接続され、１００Ｖを印加できる。仮にスマートメーター１０２が２００Ｖ規格であれば、２００Ｖを出力できる出力端子１５０ａ、１５０ｂにケーブル１２６ａ、１２６ｂをそれぞれ接続すればよい。

このようにポータブル電源装置１００では、ケーブル１２６ａ、１２６ｂを接続する出力端子１４８ａおよび１４８ｂ、１５０ａおよび１５０ｂを、複数の電圧（ここでは、１００Ｖと２００Ｖ）ごとに別々に設けている。つまり、ポータブル電源装置１００では、切り替えスイッチではなく、スマートメーター１０２の規格に合わせて、あえてケーブル１２６ａ、１２６ｂを差し替えることを必要にした。

これにより、作業者の誤操作、特に１００Ｖ規格のスマートメーター１０２に２００Ｖを印加してしまうことを防止し、スマートメーター１０２の損傷を回避できる。またスマートメーター１０２の規格に合わせた電圧（例えば１００Ｖや２００Ｖ）を１台のポータブル電源装置１００で出力させることができるため、利便性が高い。

またポータブル電源装置１００では、例えば１００Ｖや２００Ｖの高電圧を出力でき、その一方で、電流についてはスマートメーター１０２の制御部を駆動させることが可能な低電流（例えば、０．５Ａ以下）で済む。

以上説明したように、本実施形態にかかるポータブル電源装置１００は、電池１２４を使用して商用電源と同様の電圧の交流電力を生成し、スマートメーター１０２を動作させることができる。しかもポータブル電源装置１００では、携帯可能な筐体１２８内に電池１２４および各種回路が収容されている。したがって、スマートメーター１０２に商用電源から電力が供給されない状況において、作業者は、スマートメーター１０２を動作させる必要が生じた現地までポータブル電源装置１００を容易に携帯し、作業することができる。

図６は、図２のポータブル電源装置１００の現地での使用例を示す図である。ここでは家１１０などに設置された１００Ｖ規格のスマートメーター１０２に商用電源が供給されない状況を想定している。この状況において、作業者１７２は、現地までポータブル電源装置１００を携帯し、現地にてケーブル１２６ａ、１２６ｂを介してスマートメーター１０２にポータブル電源装置１００を接続する。これにより、商用電源に代えてポータブル電源装置１００からスマートメーター１０２に１００Ｖが印加され、スマートメーター１０２の制御部が駆動し、表示部１１６に使用電力量に関する積数や各種設定状態が表示される。

作業者１７２は、表示部１１６の表示を確認しながら、スマートメーター１０２に対して設定など各種作業を行うことができる。図６では、作業者１７２は一方の手１７４でポータブル電源装置１００を保持しながら、他方の手１７６でスマートメーター１０２に対して各種作業を行っている。しかし、作業者１７２は、筐体１２８の吊下げ穴１４４に取付けられたストラップ１５６を首１７８に掛けている。このため作業者１７２は、ポータブル電源装置１００から手を離して吊り下げることで、両手を用いて作業を行うこともでき、作業性を向上させることができる。

このように、スマートメーター１０２に商用電源からの電力が供給されない状況において、作業者１７２は、ポータブル電源１００を用いて規格に合わせた電圧をスマートメーター１０２のみに印加する。そのため、作業者１７２は、本来、スマートメーター１０２の一次側配線および二次側配線を取り外した状態で電圧を印加する作業を行う。

しかし作業者１７２が誤ってスマートメーター１０２の各配線を取り外すことなく電圧を印加してしまう場合もあり得る。例えば、スマートメーター１０２の二次側配線のみを取り外し、一次側配線を取付けたままの状態で電圧を印加すると、図１に示す配線線１０８側に負荷電流が流れる。またスマートメーター１０２の一次側配線のみを取り外し、二次側配線を取付けたままの状態で電圧を印加すると、図１に示す配電盤１１２側に負荷電流が流れる。またスマートメーター１０２の一次側配線および二次側配線を取付けたままの状態で電圧を印加すると、配線線１０８側および配電盤１１２側に負荷電流が流れる。さらに災害時などにより、スマートメーター１０２が水没その他の要因で破損し短絡している場合には、電圧を印加すると短絡電流が発生する。これらの事態では、ポータブル電源装置１００のインバーター１６２の出力側すなわち交流側で過負荷となる可能性がある。

そこでポータブル電源装置１００では、図４に示したように筐体１２８内にヒューズ１６９を収容し、さらに交流側に配置している。したがって、ポータブル電源装置１００では、作業者１７２の誤った作業あるいはスマートメーター１０２自体の破損により、例えば１．０Ａ以上の負荷電流あるいは短絡電流が発生しても、ヒューズ１６９により安全に回路を遮断できる。

さらにヒューズ１６９は、小型のものを使用することで、筐体１２８内にヒューズ１６９を収容するスペースを確保できる。特に、筐体１２８内の例えば背面付近にヒューズ１６９を収容するスペースを確保し、着脱可能な適宜の蓋部材でこのスペースを覆うように設定すれば、筐体１２８を分解することなく、ヒューズ１６９に外部から容易にアクセスできる。例えば回路が遮断された後、作業者１７２は、筐体１２８の背面を覆うカバー１３０および蓋部材を取り外すだけで、ヒューズ１６９にアクセスできるため、ヒューズ１６９の交換作業を容易に行うことができる。

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、本発明はかか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、スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給するポータブル電源装置として利用することができる。

１００、１００Ａ…ポータブル電源装置、１０２…スマートメーター、１０４…電力供給システム、１０６…電力事業者、１０８…配線線、１１０…家、１１２…配電盤、１１４…電気機器、１１６…表示部、１１８…一次側端子、１２０…二次側端子、１２２…通信網、１２４…電池、１２６ａ、１２６ｂ…ケーブル、１２８…筐体、１３０…カバー、１３２…筐体の表面、１３４…電源スイッチ、１３６…電源表示部、１３８…警告灯、１４０…筐体の側面、１４２…外部電源端子、１４４、１５８…吊下げ穴、１４６…筐体の下面、１４８ａ、１４８ｂ、１５０ａ、１５０ｂ…出力端子、１５２…筐体の上面、１５４…ストラップ取付用リング、１５６、１５６Ａ…ストラップ、１６０…昇圧回路、１６２…インバーター、１６４…コンパレータ、１６６…トランス、１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ…タップ、１６９…ヒューズ、１７０ａ、１７０ｂ…クリップ、１７２…作業者、１７４、１７６…手、１７８…首

Claims (4)

1. スマートメーターに商用電源に代えて電力を供給するポータブル電源装置であって、
   携帯可能な筐体と、
   電池と、
   直流電力を所定の電圧の交流電力に変換するインバーターとを備えていることを特徴とするポータブル電源装置。
2. 当該ポータブル電源装置はさらに、前記インバーターの出力から複数の電圧の交流電力を取り出すトランスを備えていることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電源装置。
3. 当該ポータブル電源装置はさらに、当該装置と前記スマートメーターとを接続するケーブルを接続する端子を、複数の電圧ごとに別々に備えていることを特徴とする請求項２に記載のポータブル電源装置。
4. 当該ポータブル電源装置はさらに、前記筐体に吊下げ穴を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のポータブル電源装置。

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