JP3172514U

JP3172514U - 非常用可搬型電源装置

Info

Publication number: JP3172514U
Application number: JP2011005923U
Authority: JP
Inventors: 求望月
Original assignee: 株式会社データ総研
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2021-10-11

Abstract

【課題】小型・簡易な構造にも関わらず、停電時に通信設備やパソコンなどのＯＡ機器等を十分にバックアップすることが可能な、信頼性・耐久性の高い非常用可搬型の電源装置を提供する。
【解決手段】商用交流電源から所定の直流電圧を生成する充電器１１と、入力ヒューズ１２を介して充電器１１に接続された高耐久性蓄電池１３と、サーキットブレーカ１４を介して高耐久性蓄電池１３に接続されたインバータ１５と、高耐久性蓄電池１３の電極端子間に接続された蓄電池容量残量計１６と、前記の各構成要素が一体に装着内蔵された可搬型ケース１７とから構成される非常用の可搬型電源装置。インバータ１５より所定の交流電圧を出力することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、停電時にビジネスホンなどの通信設備や、卓上照明器具、或いはパソコンやその他のＯＡ機器等の各種電子機器の使用を確保するための非常用可搬型電源装置に関するものである。

大地震や台風、或いは火災などの広域災害によって社会のインフラシステムが破壊され大規模な停電が生じた場合、オフィスや一般家庭において、パソコン等のＯＡ機器や各種の通信機器の動作が停止してしまい、業務や日常生活の継続に重大な支障を招くことになる。さらに、このような大規模停電が夜間に発生した場合は、照明器具の消灯によって人々の間にパニック等の事態を引き起こすおそれも危惧されている。

従来、このような大規模停電への対策として、各種の非常用電源装置に関する発明が数多くなされている。例えば、特許文献１には長時間の停電に対しても瞬時停電が無く、かつ安定した電圧・位相等の交流電源を供給できる非常用電源装置が示されている。また、特許文献２には停電時における照明の提供や、電源設備のない所でも使用可能な小型の充電型・移動式照明システムが開示されている。

特開２００１−１７８０２４号公報特開２００６−１７２７３３号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術は、出力電圧の安定性を重視するため装置の構成も複雑であり、さらに停電時に備えた交流電源として発動発電機（エンジン駆動による発電機）を備えた本格的な非常用電源装置であって、装置コストも高く、簡易・小規模な用途に適するものでない。

一方、特許文献２に開示された技術は、装置自体は小型・簡易ではあるものの、その用途が停電時における照明器具のバックアップに限定されており、停電時の非常用電源装置としては汎用性を欠くものであった。また、使用される蓄電池も通常の自動車用バッテリーが想定されており、その耐久性や停電時におけるバックアップ能力についての実用性に問題があった。

本考案は、このような従来からの課題を解決することを目的としたものであって、小型・簡易な構造にも関わらず、停電時に通信設備やパソコンなどのＯＡ機器、或いは電気スタンドなどの照明器具を十分にバックアップすることが可能な、信頼性・耐久性の高い非常用可搬型の電源装置を提供することを目的とする。

本考案の第１の観点による非常用可搬型電源装置は、上述の目的を達成するため、
商用交流電源から所定の直流電圧を生成する充電器１１と、入力ヒューズ１２を介して充電器１１に接続された高耐久性蓄電池１３と、サーキットブレーカ１４を介して高耐久性蓄電池１３に接続されたインバータ１５と、高耐久性蓄電池１３の電極端子間に接続された蓄電池容量残量計１６と、前記の各構成要素が一体に装着内蔵された可搬型ケース１７とから構成され、インバータ１５より所定の交流電圧を出力することができる。

また、本考案の第２の観点による非常用可搬型電源装置は、上記第１の観点において、
複数の高耐久性蓄電池１３の同極性端子を互いに接続ケーブル２０で接続し、高耐久性蓄電池１３の並列運用が行なえることを特徴とする。

また、本考案の第３の観点による食材容器固定機構は、上記第１または第２の観点において、
前記高耐久性蓄電池１３の電極に逆流防止ダイオード３０を介して接続された太陽電池パネルユニット４０を、さらに含むことを特徴とする。

本考案による非常用可搬型電源装置によれば、小型・簡易な構造にも関らず、信頼性・耐久性が高く、停電時に必要最小限の通信機器やＯＡ機器、或いは照明器具等のバックアップが可能な可搬型の電源装置を極めて低コストで実現することができる。

本考案に基づく非常用可搬型電源装置１０（以下、単に「本装置」という）を実現するための最良の形態である実施例について、本考案の明細書に添付された各図面を参照しつつ以下に説明を行う。先ず、本装置の構成を図１のブロック図に示す。また、本装置外観の概略を図２の各外観図に示す。因みに、図（２ａ）が装置の正面図、図（２ｂ）が装置の平面図（上面図）、図（２ｃ）が装置の側面図を表している。

図１のブロック図に示されるように、本装置は、主に、充電器１１、入力ヒューズ１２、高耐久性蓄電池１３、サーキットブレーカ１４、インバータ１５、蓄電池容量残量計１６、及びこれらの各構成要素が一体に装着内蔵された可搬型ケース１７から構成されている。

また、図２に基づいて本装置の構造を説明すれば、可搬型ケース１７の内部には高耐久性蓄電池１３が内蔵されており、ケース上面の中央にはインバータ１５が積載固定されている。なお、インバータ１５をケース上面へ固定する際には、ネジ止めや接着などあらゆる方法を用いることが可能であり、これらの方法に加えて、さらに図２に示すような押さえ金具（ステー）１５ａを用いて補強を行なうようにしても良い。

また、ケースの背面には充電器１１が背負い式に設けられている。一方、ケース上面の右前部には、蓄電池容量残量計１６が設けられている。なお、ケースの移動を容易にすべく、ケース底面の四隅の各々にはキャスター１７ａが設けられている。可搬型ケース１７の材質としては、各種の素材を利用することが可能であるが、その強度や重さ、或いは加工の容易性から、ＡＢＳ樹脂などの絶縁性の高い強化樹脂部材を用いることが好ましい。

さらに、図２には示されていないが、ケース移動時の利便性を高めるべく、ケースの上面、或いはその側面に手持ち用のハンドルや取っ手の類を設ける構造としても良い。なお、本装置の外観は、その実施態様に応じて様々な形態を採ることが可能であり、図２に示された各図は、あくまでも本装置外観の一事例を示すものに過ぎず、本装置の外観が係る事例に限定されるものでないことは言うまでもない。

次に、図１のブロック図に基づいて本装置の構成を説明する。充電器１１は、商用交流電源（例えば、ＡＣ１００〜２４０Ｖなど）を所定の直流電圧（例えば、ＤＣ１２〜１５Ｖなど）に変換し、係る直流電圧によって後段に接続されている高耐久性蓄電池１３を充電するための充電器である。

充電器１１は、一般に、商用交流電源を降圧するための電源トランスや、交流電圧を直流に変換するための整流回路、或いはその出力電圧・電流を調整するための制御回路（何れも図示せず）などから構成されている。なお、充電器１１をスイッチングタイプの、いわゆるＡＣ／ＤＣコンバータとして構成し、電源トランスを省略して小型・軽量化を図るようにしても良い。

充電器１１から出力された所定の直流電圧は、入力ヒューズ１２を介して高耐久性蓄電池１３に供給される。入力ヒューズ１２は、鉛・錫等の合金による通常の過電流溶断ヒューズでも良いし、或いは銀などの成分を含む速断ヒューズとしても良い。なお、装置の運用・保守における利便性に鑑みれば、入力ヒューズ１２は、充電器１１と高耐久性蓄電池１３とを接続するケーブルの途中に筒型ヒューズホルダー等を介して、ケーブルと一体化された形で具備されていることが好ましい。

高耐久性蓄電池１３は、通常の自動車用バッテリーを使用することも可能であるが、装置の耐久性ならびに信頼性の向上に鑑みれば、モータボート等の小型船舶に専ら用いられるバッテリー（以下、「マリン・バッテリー」と言う）を使用することが好ましい。これは、マリン・バッテリーが、過放電・過充電を繰り返す、いわゆるディープサイクルの使用を対象として設計されているためである。

通常、自動車用バッテリーは、自動車のエンジンに備えられたオルタネータ（発電機と整流器等の組み合せ）から常に充電されているため、定常的にほぼ満充電に近い状態で使用される。それ故、一旦、放電してしまうと元の満充電の状態に戻り難く、バッテリーとしての性能も極端に低下する。したがって、自動車用バッテリーを過酷な放電・充電を繰り返す、ディープサイクルユースに用いるとその性能が極端に低下する。

これに対し、マリン・バッテリーは、プラス・マイナスの両電極板にカルシウム合金鉛を使用しているため、バッテリーの極板が腐食し難く、ディープサイクルユースに用いても安定した性能と長寿命化が達成できる。一般に、本装置のような非常用電源装置は、停電時に、その残量がほとんどゼロになるまで使用される事態も想定されるので、ディープサイクルユースに適したマリン・バッテリーの使用が好適であるのは言うまでもない。

高耐久性蓄電池１３のプラス・マイナスの両電極端子の各々は、サーキットブレーカ１４に接続され、さらに、サーキットブレーカ１４を介してインバータ１５に接続されている。因みに、サーキットブレーカ１４は、通常のＮＦＢ（ノー・ヒューズ・ブレーカ）であれば如何なる形式のものであっても使用が可能である。なお、図１のブロック図では、ＮＦＢとして、プラス・マイナス各々の２本の配線を遮断する双極単投型のタイプが示されているが、高耐久性蓄電池１３のプラスまたはマイナスどちらかの配線のみを遮断する単極単投型のＮＦＢを用いるようにしても良い。

インバータ１５は、いわゆるＤＣ／ＡＣインバータであり、高耐久性蓄電池１３の直流電圧をＡＣ１００Ｖ、或いはその他の商用交流電圧に変換するものである。インバータ１５の構造は、通常のインバータ回路と同様であり、高耐久性蓄電池１３から供給される直流電圧をトランジスタ等の半導体素子でスイッチングして交流電圧を生成し、さらにこれを電圧変換回路で所定の交流電圧値まで昇圧している。

なお、上記のスイッチングの周波数は、商用交流電源に合わせるため５０乃至６０Ｈｚ程度に設定することが好ましい。また、図（２ａ）の装置正面図に示されるとおり、インバータ１５の前面には複数のコンセントが設けられており、卓上照明器具やパソコン等のＯＡ機器の電源プラグをこれに差し込むことによって、これらの器具や機器に対する停電時のバックアップが可能となる。

また、高耐久性蓄電池１３のプラス・マイナスの両電極間には、蓄電池容量残量計１６が接続されており、高耐久性蓄電池１３に蓄えられている容量をモニターすることができる。なお、蓄電池容量残量計１６は、本事例に示されるようなバーコード表示タイプのものが残容量を直感的に視認できるため好ましいが、それ以外であっても、例えば、一般の電圧・電流計のようなアナログ指針タイプや、デジタル数値表示タイプなどあらゆる形式のものを使用することができる。

次に、本装置の使用方法について説明を行なう。本装置は、通常、オフィスなどの室内において充電状態に置かれているものとする。すなわち、充電器１１のプラグは室内の商用交流電源のコンセントに差し込まれた状態で常時待機させるものとする。一方、省エネルギーの観点を重視するのであれば、上記のような常時待機充電ではなく、本装置を定期的に一定時間充電して、室内や倉庫などに保存・待機させる形で運用するようにしても良い。

前述のように、本装置に組み込まれたバッテリーは、耐久性・信頼性の高いマリン・バッテリーであるので、電池容量の８０〜１００％となるような深い放電を繰り返すディープサイクルで使用してもバッテリーの特性が極端に低下するおそれはない。それ故、例えば、定期的な充電を忘れて本装置を長期間放置してしまった場合でも、再度充電することによって、本装置を何ら支障なく運用することができる。

因みに、常時待機充電の運用を考えた場合、充電時のバッテリーへの供給電流は２Ａ程度の低電流で行なう事が好ましい。したがって、本装置の運用を常時待機充電のみに限定した場合は、充電器１１の容量を小さくすることが可能であり、本装置全体の小型化を図ることもできる。

一方、定期的な充電運用の場合は、バッテリーへの供給電流を６Ａ程度として４乃至６時間程度の充電を行なう事が好ましい。バッテリーへの充電状態は、蓄電池容量残量計１６を用いて常にモニターすることができるので、バッテリー容量が満杯となった時点で充電を終了すれば良い。なお、充電時においては、サーキットブレーカ１４をＯＦＦ（オフ）にしてインバータ１５への電流供給を絶っておくことが好ましいことは言うまでも無い。

次に、停電時における本装置の使用について説明を行なう。停電が発生した場合、本装置を必要とされる場所に移動させ、サーキットブレーカ１４をＯＮ（オン）にしてインバータ１５への電流供給を開始する。続いて、インバータ１５の前面にあるコンセントに、卓上照明器具やパソコン等のＯＡ機器を接続することにより、それらの機器を稼動させることができる。

本装置で使用した高耐久性蓄電池１３の電池容量は約１０５Ａｈ（アンペア・アワー、２０時間容量率で表示）、インバータ１５の交流電圧出力は約３００Ｗ（最大出力７００Ｗ）に設定してあるので、定格出力で連続運用を行なった場合でも、ほぼ４〜６時間程度のバックアップが可能となる。

具体的な実例を示せば、例えば、３０台程度の子機を有するビジネスホンシステムでは、本装置によって８時間程度のバックアップが可能である。また、オフィス用のコンピュータ・サーバーについては約４時間のバックアップが可能であった。さらに、２０坪程度のオフィスに使用される２台の空調用サーキュレータを稼動させ場合は、摂氏２８度の室温を保ちながら２０時間程度のバックアップが可能であった。

但し、バッテリーの使用寿命は一般に３年程度と言われており、バッテリーの使用年月が経過するほどその性能は低下する。それ故、上記に示した各種の稼働時間の実例は、本装置に組み込まれた高耐久性蓄電池１３を交換した時点から年月が経過するほど減少することは言うまでもない。

なお、図３のブロック図に示すように、高耐久性蓄電池１３を複数準備し、これらのプラス・マイナスの同極性端子同士を接続ケーブル２０で接続することによって、本装置のバックアップ能力（機器のバックアップ時間）を高めることも可能である。この場合、高耐久性蓄電池１３を２台使用した場合は上記の約２倍、３台使用した場合は上記の約３倍のバックアップ能力が得られることは言うまでもない。

ところで、前述した常時待機充電による運用の場合は、サーキットブレーカ１４をＯＮ（オン）のままにしてインバータ１５を稼動状態におき、インバータ１５の前面コンセントにバックアップの対象とされる電子機器を接続して使用するようにしても良い。この場合、本装置の充電を行なうと同時に、インバータ１５から供給される交流電圧によって電子機器を稼動させることが可能となる。

このような運用を行なった場合は、本装置に接続された電子機器の稼動の際に、商用交流電源から直接に電子機器を稼動させる場合に較べて、直接充電器１１ならびにインバータ１５による（商用交流電源〜直流電圧〜交流電圧）という電圧変換に伴うエネルギー損失が常に発生することになり、省エネルギーの見地からは好ましくない。

しかしながら、係る運用によって、停電が発生した際に電子機器への電源供給を瞬断なく行なう事ができるというメリットが生ずる。それ故、電源の瞬断によってシステムが破壊されるおそれがあるサーバーやパソコンなどの電子機器については、このような方式のバックアップによる運用を行なうことが好ましい場合もある。

また、図４のブロック図に示すように、別途、太陽電池パネルユニット４０を準備し、これによって、高耐久性蓄電池１３を常時充電するような運用を行なうようにしても良い。この場合、太陽電池パネルユニット４０の電圧出力が低下した際にバッテリー側から電流が逆流して太陽電池パネルユニット４０を損傷させる危険を回避すべく、高耐久性蓄電池１３と太陽電池パネルユニット４０の間に逆流防止ダイオード３０を挿入する。

なお、逆流防止ダイオード３０は、通常のシリコンダイオードを使用することも可能であるが、ダイオードによる電力損失を低減させ装置の効率化を図るのであれば、例えば、ショットキーダイオードのように、順方向の電圧降下がより低いダイオードを用いることが好ましい。

なお、本考案の実施形態は、以上に説明した各実施例に限定されるものではなく、例えば、各々の実施例を構成する各部位の形状や配置或いはその素材等は、本考案の趣旨を逸脱することなく、現実の実施態様に即して適宜変更ができるものであることは言うまでもない。

以上に説明した本考案の構成は、停電時に使用される持ち運び容易で小型・小規模の非常用電源装置においてその利用が可能である。

本考案に基づく可搬型非常用電源装置の構成を示すブロック図である。本考案に基づく可搬型非常用電源装置の構造を示す各種の外観図である。本装置の応用例を示すブロック図である。本装置の他の応用例を示すブロック図である。

１０ … 可搬型非常用電源装置
１１ … 充電器
１２ … 入力ヒューズ
１３ … 高高耐久性蓄電池
１４ … サーキットブレーカ
１５ … インバータ
１５ａ … 押さえ金具（ステー）
１６ … 蓄電池容量残量計
１７ … 可搬型ケース
１７ａ … キャスター
２０ … 接続ケーブル
３０ … 逆流防止ダイオード
４０ … 太陽電池パネルユニット

Claims

商用交流電源から所定の直流電圧を生成する充電器１１と、入力ヒューズ１２を介して充電器１１に接続された高耐久性蓄電池１３と、サーキットブレーカ１４を介して高耐久性蓄電池１３に接続されたインバータ１５と、高耐久性蓄電池１３の電極端子間に接続された蓄電池容量残量計１６と、前記の各構成要素が一体に装着内蔵された可搬型ケース１７とから構成され、インバータ１５より所定の交流電圧を出力することができる非常用可搬型電源装置。
複数の高耐久性蓄電池１３の同極性端子を互いに接続ケーブル２０で接続し、高耐久性蓄電池１３の並列運用が行なえることを特徴とする請求項１に記載の非常用可搬型電源装置。
前記高耐久性蓄電池１３の電極に逆流防止ダイオード３０を介して接続された太陽電池パネルユニット４０を、さらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の非常用可搬型電源装置。