JP2021072710A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自然災害発生時のためだけに高価な予備電源のシステムを導入する必要のない電力供給装置を提供する。【解決手段】電力供給装置１は、電動フォークリフトや電動カート等が備える蓄電池を外部電源として接続する電源接続部２０と、所定の電力を出力する電力出力部６０と、電源接続部２０からの電力を電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する変換器５０とを備え、商用電源からの供給が途絶えた場合に、外部電源を用いて所定の電力を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、所定の形式の電力を供給する電力供給装置に関する。

特許文献１には、商用電源を利用する電力需要者の省エネルギー、省コスト、およびＢＣＰ（事業継続計画）に関する負担を軽減しながら予備電源の利用を可能とする電力制御システムが開示されている。

近年、特許文献１にも記載されている様に、自然災害発生時の停電に備え、電力需用者が予備電源を備えることが重要視されている。

特開２０１９−０３３５６５号公報

しかし、電力需用者は、自然災害発生時のためだけに、高価な予備電源のシステムを導入するのは難しい。

そこで、本発明の目的は、自然災害発生時のためだけに高価な予備電源のシステムを導入する必要のない電力供給装置を提供することである。

本発明の電力供給装置は、外部電源を接続する電源接続部と、電力を出力する電力出力部と、前記電源接続部からの電力を前記電力出力部の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する変換器と、を備えたことを特徴とする。

電源接続部は、外部電源として、日常で利用する機器を接続できる。例えば工場においては、電動フォークリフトや電動カート等、蓄電池を備える機器が多数運用されている。電力供給装置は、これらの機器の蓄電池から電力を入力し、電力出力部の出力形式（例えば、ＡＣ１００ＶまたはＤＣ５Ｖ等）に変換する。これにより、電力需用者は、日常で利用される機器を非常用の電源として活用することができるため、自然災害発生時のためだけに高価な予備電源のシステムを導入する必要がなく、事業継続のための電源を確保することができる。

なお、電力供給装置は、蓄電池を備えてもよい。電源接続部は、前記外部電源と前記蓄電池とを切り換えて前記変換器に接続する切替器を含む。

この場合、蓄電池を備える外部の機器に加えて、自装置においても非常用の電源を確保することができる。電力需用者は、外部の機器または内蔵蓄電池を切り替えて、いずれかの蓄電池を非常用の電源として活用することができる。また、蓄電池を備える電力供給装置の場合、電力需用者は、電力供給装置を自然災害発生時のためだけに用いることなく、災害非発生時（通常時）に利用することもできる。例えば、電力供給装置がＤＣ５Ｖの電力を出力する場合、電力需用者は、電力供給装置を電子機器の充電器として利用することもできる。

また、電力供給装置は、商用電源を前記変換器に接続する商用電源接続部を備え、前記変換器は、前記商用電源接続部からの電力を変換してもよい。

この場合、電力供給装置は商用電源に接続されるため、電力需用者は、電力供給装置をＡＣ−ＤＣコンバータとして利用することもできる。

また、電力供給装置は、自家発電による電力を前記変換器に接続する自家発電接続部を備え、前記変換器は、前記自家発電接続部からの電力を変換してもよい。

この場合、電力需用者は、太陽光発電設備等の自家発電設備を有効活用できる。また、内蔵蓄電池を備える場合には、昼間に太陽光発電設備から充電し、夜間に内蔵蓄電池の電源を利用することもできる。

また、電力供給装置は、制御用のコントローラを備えていてもよい。コントローラは、センサからの入力信号を入力する入力部を備えてもよい。コントローラは、センサを用いて、例えば商用電源の電力供給状態を検出する。これにより、コントローラは、商用電源からの供給が途絶えた場合に、外部電源や内蔵蓄電池の電源に自動的に切り替えることができる。

また、コントローラは、入力部に入力される入力信号に応じて出力信号を出力する出力部を備えたプログラマブルロジックコントローラであってもよい。この場合、電力供給装置は、通常時は工場の各種負荷を制御する装置として用いることができ、非常時には電源として用いることもできる。

なお、コントローラは、ネットワーク通信機能を備えていてもよい。この場合、コントローラは、商用電源や各種の負荷の状態を示す情報を外部に出力することができる。

電力供給装置は、可搬型であってもよい。電力需用者は、電力供給装置を、蓄電池の内蔵されている機器の近くに移動させて、非常用の電源として利用し易くなる。

この発明によれば、自然災害発生時のためだけに高価な予備電源のシステムを導入する必要なく、非常用の電源を確保することができる。

電力供給装置の外観を示す概略図である。 電力供給装置１の構成を示すブロック図である。 電力供給装置１Ａの外観を示す概略図である。 電力供給装置１Ａの構成を示すブロック図である。 電力供給装置１Ｂの外観を示す概略図である。 電力供給装置１Ｂの構成を示すブロック図である。 電力供給装置１Ｃの外観を示す概略図である。 電力供給装置１Ｃの構成を示すブロック図である。 電力供給装置１Ｄの外観を示す概略図である。 電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。 センサを接続する場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。 負荷を接続する場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。 ネットワーク通信機能を備える場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。

図１は、電力供給装置１の外観を示す概略図である。図２は、電力供給装置１の構成を示すブロック図である。電力供給装置１は、直方体形状の筐体７０と、コネクタ１０と、電源接続部２０と、変換器５０と、電力出力部６０と、を備えている。

筐体７０は、箱形状になっていて、内部に各種部品を内蔵するための空間を有する。電源接続部２０および変換器５０は、筐体７０の内部に収納されている。なお、本実施形態では、説明のために筐体７０の前面を透過して示しているが、筐体７０は、前面にも設けられている。筐体７０の下面には、複数のキャスター１０１が設けられている。これにより、電力供給装置１は、可搬型となっている。ただし、本発明において、電力供給装置が可搬型であることは必須ではない。

コネクタ１０および電源接続部２０は、外部電源を接続するためのインタフェースである。コネクタ１０は、外部電源を備える機器として、例えば、電動フォークリフトや電動カート等、蓄電池を備える機器に接続する。電源接続部２０は、コネクタ１０に接続された外部電源から電力を入力する。

電力出力部６０は、所定の形式の電力を出力するインタフェースである。電力出力部６０は、例えばＡＣ１００Ｖ用のインタフェースや、ＤＣ５Ｖ用のインタフェース（例えばＵＳＢインタフェース）等を有する。

変換器５０は、インバータ／コンバータからなる。変換器５０は、電源接続部２０からの電力を、電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する。例えば、電力出力部６０の出力形式がＡＣ１００Ｖであり、電源接続部２０が電動フォークリフトのＤＣ４８Ｖの蓄電池に接続される場合、変換器５０は、ＤＣ４８Ｖの電力をＡＣ１００Ｖに変換する。また、例えば、電力出力部６０の出力形式がＤＣ５Ｖであり、電源接続部２０が電動フォークリフトのＤＣ４８Ｖの蓄電池に接続される場合、変換器５０は、ＤＣ４８Ｖの電力をＤＣ５Ｖに変換してもよい。

工場等の事業所においては、電動フォークリフトや電動カート等、蓄電池を備える機器が多数運用されている。電力供給装置１は、これらの機器の蓄電池から電力を入力し、電力出力部６０の出力形式に変換する。これにより、電力需用者は、通常時に利用される機器を非常用の電源として活用することができるため、自然災害発生時のためだけに高価な予備電源のシステムを導入する必要がなく、事業継続のための電源を確保することができる。

次に、図３は、電力供給装置１Ａの外観を示す概略図である。図４は、電力供給装置１Ａの構成を示すブロック図である。電力供給装置１Ａは、電力供給装置１の構成に加えて、蓄電池３０を備えている。蓄電池３０は、例えば鉛蓄電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等である。電源接続部２０は、電力需要者の操作により、外部電源と蓄電池３０とを切り換えて変換器５０に接続するための切替器２５を備えている。

変換器５０は、蓄電池３０または外部電源からの電力を電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する。例えば、蓄電池３０が乗用車用のバッテリーと同じＤＣ１２Ｖである場合、変換器５０は、ＤＣ１２Ｖの電力をＡＣ１００Ｖに変換する。

また、変換器５０は、外部電源からの電力を蓄電池３０の電力に対応した直流電力に変換し、蓄電池３０を充電してもよい。例えば、変換器５０は、外部電源として切替器２５を介してＤＣ４８Ｖの蓄電池に接続される場合、ＤＣ４８Ｖの電力をＤＣ１２Ｖに変換する。そして、変換器５０は、変換したＤＣ１２Ｖの電力を蓄電池３０に供給し、蓄電池３０を充電する。

電力供給装置１Ａは、外部の機器に加えて、自装置の蓄電池３０を非常用の電源として確保することができる。電力需用者は、外部の機器または内蔵蓄電池を切り替えて、いずれかの蓄電池を非常用の電源として活用することができる。また、電力供給装置１Ａは、自然災害発生時のためだけに用いる必要はなく、通常時に利用することもできる。例えば、電力供給装置１ＡがＤＣ５Ｖの電力を出力する場合、電力需用者は、電力供給装置１Ａを電子機器の充電器として利用することもできる。

次に、図５は、電力供給装置１Ｂの外観を示す概略図である。図６は、電力供給装置１Ｂの構成を示すブロック図である。電力供給装置１Ｂは、電力供給装置１Ａの構成に加えて、さらに商用電源接続部９１を備えている。

商用電源接続部９１は、ＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖ等の商用電源に接続される。変換器５０は、商用電源接続部９１からの電力を、電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する。例えば、電力出力部６０の出力形式がＤＣ５Ｖである場合、変換器５０は、ＡＣ１００Ｖの電力をＤＣ５Ｖに変換する。また、変換器５０は、商用電源接続部９１の電力を蓄電池３０の電力に対応した直流電力に変換し、蓄電池３０を充電してもよい。例えば、変換器５０は、商用電源のＡＣ１００Ｖの電力をＤＣ１２Ｖに変換し、蓄電池３０に出力して、蓄電池３０を充電する。この場合、電力需用者は、電力供給装置１ＢをＡＣ−ＤＣコンバータとして利用することもできる。

次に、図７は、電力供給装置１Ｃの外観を示す概略図である。図８は、電力供給装置１Ｃの構成を示すブロック図である。電力供給装置１Ｃは、電力供給装置１Ｂの構成に加えて、さらに自家発電接続部９２を備えている。

自家発電接続部９２は、例えば太陽光発電設備に接続される。自家発電接続部９２は、太陽光発電設備から、例えばＡＣ１００Ｖの電力を入力する。変換器５０は、自家発電接続部９２の電力を、電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する。例えば、電力出力部６０の出力形式がＤＣ５Ｖである場合、変換器５０は、ＡＣ１００Ｖの電力をＤＣ５Ｖに変換する。また、変換器５０は、自家発電接続部９２の電力を蓄電池３０の電力に対応した直流電力に変換し、蓄電池３０を充電してもよい。例えば、変換器５０は、太陽光発電設備のＡＣ１００Ｖの電力をＤＣ１２Ｖに変換し、蓄電池３０に出力して、蓄電池３０を充電する。

この場合、電力需用者は、電力供給装置１Ｃを利用することで、自家発電設備を有効活用できる。また、電力需用者は、昼間に太陽光発電設備から蓄電池３０を充電し、夜間に蓄電池３０の電力を利用することもできる。

電力需用者は、通常時、工場等に設置済の太陽光発電設備を用いて、電力会社に売電している。しかし、自然災害発生時には、停電により電力会社に売電できなくなる場合がある。そこで、電力需用者は、切替器２５を操作して、太陽光発電設備の電力を電力出力部６０に出力する、または蓄電池３０に出力して充電する。この様に、電力需用者は、自然災害発生時に商用電源が使えなくなった場合に、電力供給装置１Ｃを用いて、太陽光発電設備を有効活用することができる。

次に、図９は、電力供給装置１Ｄの外観を示す概略図である。図１０は、電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。電力供給装置１Ｄは、電力供給装置１Ｃの構成に加えて、さらにコントローラ８０を備えている。

コントローラ８０は、電力供給装置１Ｄを統括的に制御する。例えば、コントローラ８０は、電源接続部２０に外部電源が接続された場合、切替器２５を制御し、外部電源を変換器５０に接続する。コントローラ８０は、変換器５０を制御し、電源接続部２０から入力する電力を、電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換させる。

また、コントローラ８０は、電源接続部２０から外部電源の接続が解除された場合、切替器２５を制御し、蓄電池３０を変換器５０に接続する。コントローラ８０は、変換器５０を制御し、蓄電池３０から入力する電力を、電力出力部６０の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換させる。

また、コントローラ８０は、商用電源接続部９１および自家発電接続部９２が接続されている場合、これらの電力の供給状態に応じて、電力出力部６０に出力する対象を選択してもよい。例えば、コントローラ８０は、自家発電接続部９２から電力が供給されている場合には、優先的に、自家発電接続部９２からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力する。また、コントローラ８０は、自家発電接続部９２からの電力で蓄電池３０を充電してもよい。コントローラ８０は、自家発電接続部９２から電力が供給されなくなった場合に、商用電源接続部９１からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力する。また、コントローラ８０は、商用電源接続部９１からの電力で蓄電池３０を充電してもよい。さらに、コントローラ８０は、商用電源接続部９１および自家発電接続部９２からの電力が供給されなくなった場合に、電源接続部２０からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力してもよい。この時、コントローラ８０は、電源接続部２０に外部電源が接続されていれば、切替器２５を制御し、外部電源を変換器５０に接続する。コントローラ８０は、電源接続部２０から外部電源の接続が解除されていれば、切替器２５を制御し、蓄電池３０を変換器５０に接続する。

なお、電力供給装置１、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，および１Ｄのそれぞれの構成は、適宜組み合わせることができる。例えば、電力供給装置１Ｄの構成から自家発電接続部９２および蓄電池３０を省略した電力供給装置を実現してもよい。この場合、商用電源接続部９１から電力が供給されている場合には、商用電源接続部９１からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力する。商用電源接続部９１からの電力が供給されなくなった場合に、外部電源からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力する。

この様に、電力供給装置は、電力需用者の必要とする機能に応じて必要な構成を備えることで、自然災害発生時のためだけに無駄に高価な予備電源のシステムを導入する必要なく、非常用の電源を確保することができる。

次に、図１１は、センサを接続する場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。電力供給装置１Ｄのハードウェア構成は、図１０と同一である。

図１１の例では、コントローラ８０は、センサ１００に接続される。センサ１００は、例えば、商用電源接続部９１の電力供給状態を検出する。コントローラ８０は、センサ１００で検出した情報を入力する入力部（不図示）を備えている。コントローラ８０は、センサ１００で検出される商用電源接続部９１の電力供給状態に応じて、電力供給装置１Ｄを制御する。例えば、コントローラ８０は、商用電源接続部９１の電力が瞬時停電（短時間停電）等により一時的に低下した場合に、電源接続部２０からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力する。

また、コントローラ８０は、商用電源接続部９１の周波数が変動する等、異常発生を検出した場合にも、電源接続部２０からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力してもよい。あるいは、センサ１００が落雷センサである場合、コントローラ８０は、センサ１００で落雷を検出した時点で、商用電源接続部９１の電力が低下する前に、電源接続部２０からの電力を変換器５０に出力し、電力出力部６０から出力してもよい。

また、センサ１００は、自家発電接続部９２の電力供給状態を検出してもよい。コントローラ８０は、自家発電接続部９２の供給電力が低下した場合に、商用電源接続部９１からの電力を変換器５０に出力する、または電源接続部２０からの電力を変換器５０に出力する。

図１２は、負荷を接続する場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。図１２の例では、コントローラ８０は、負荷１０２に接続される。図１２の例では、コントローラ８０は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に相当する。図１２の場合、センサ１００は、例えばインターロックスイッチ等の安全機器を含む。センサ１００は、例えば工作機械の開閉扉が閉まった場合に信号を出力する。コントローラ８０は、センサ１００から入力信号を入力する。コントローラ８０は、入力信号に応じて、負荷１０２の稼動を許可するための出力信号を出力する出力部（不図示）を備える。これにより、コントローラ８０は、工作機械の開閉扉の状態に応じて、工作機械の稼動を許可または禁止する。

図１２の例では、電力供給装置１Ｄは、通常時には工場の各種設備（負荷）を制御する装置として用いることができ、非常時には電源として用いることもできる。したがって、電力供給装置１Ｄは、通常時にも有効活用できる。

図１３は、ネットワーク通信機能を備える場合の電力供給装置１Ｄの構成を示すブロック図である。コントローラ８０は、ネットワーク通信機能を備える。コントローラ８０は、端末１５１と通信する。端末１５１は、電力需用者の利用する電子機器であり、例えば、パーソナルコンピュータまたはスマートフォン等の情報処理端末である。

コントローラ８０は、端末１５１に、電力供給装置１Ｄの稼動状態を示す情報を送信する。例えば、コントローラ８０は、センサ１００で検出される商用電源接続部９１の電力供給状態を示す情報を送信する。また、例えば、コントローラ８０は、センサ１００で検出される自家発電接続部９２の電力供給状態を示す情報を端末１５１に送信する。これにより、電力需用者は、自身の情報処理端末を利用して、商用電源の状態や自家発電設備の状態を把握することができる。

また、コントローラ８０は、負荷１０２の稼動状態を示す情報を端末１５１に送信してもよい。これにより、電力需用者は、遠隔から工場等の各種設備の状態を把握することができる。

また、コントローラ８０は、端末１５１の指示に応じてプログラムを変更してもよい。この場合、電力需用者は、端末１５１を用いて、遠隔からＰＬＣのプログラムを変更することができる。

なお、この例では、コントローラ８０が通信機能を内蔵しているが、別途ルータ等の通信装置とコントローラ８０とを接続してもよい。また、ルータは、移動体通信の基地局を経由して端末１５１と通信してもよい。移動体通信の基地局は、蓄電池を備えるため、コントローラ８０は、自然災害発生時でも、端末１５１と通信を行なうことができる。

なお、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び技術的範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…電力供給装置
１０…コネクタ
２０…電源接続部
２５…切替器
３０…蓄電池
４８Ｖ…ＤＣ
５０…変換器
６０…電力出力部
７０…筐体
８０…コントローラ
９１…商用電源接続部
９２…自家発電接続部
１００…センサ
１０１…キャスター
１０２…負荷
１５１…端末

Claims (9)

1. 外部電源を接続する電源接続部と、
   電力を出力する電力出力部と、
   前記電源接続部からの電力を前記電力出力部の出力する電力に対応した交流または直流電力に変換する変換器と、
   を備えた電力供給装置。
2. 蓄電池を備え、
   前記電源接続部は、前記外部電源と前記蓄電池とを切り換えて前記変換器に接続する切替器を含む、
   請求項１に記載の電力供給装置。
3. 商用電源を前記変換器に接続する商用電源接続部を備え、
   前記変換器は、前記商用電源接続部からの電力を変換する、
   請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。
4. 自家発電による電力を前記変換器に接続する自家発電接続部を備え、
   前記変換器は、前記自家発電接続部からの電力を変換する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力供給装置。
5. 前記電力供給装置を制御するコントローラを備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電力供給装置。
6. 前記コントローラは、センサからの入力信号を入力する入力部を備える、
   請求項５に記載の電力供給装置。
7. 前記コントローラは、前記入力部に入力される入力信号に応じて出力信号を出力する出力部を備えたプログラマブルロジックコントローラである、
   請求項６に記載の電力供給装置。
8. 前記コントローラは、ネットワーク通信機能を備える、
   請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の電力供給装置。
9. 前記電力供給装置は、可搬型である、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の電力供給装置。

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