JP3179204U - 電源切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源よりもグリーンエネルギーを優先的に使用するための電源切替装置を提供する。
【解決手段】第１の入力端１１１が商用電源２００及び第１の導通端１２１の間に電気的に接続され、第２の入力端１１２が電池パック３２及び第２の導通端１２２の間に電気的に接続されるように設けられ、第３の導通端１２３が出力端１１４側に電気的に接続され、導通部材１２４の一端が第３の導通端１２３に電気的に接続され、他端が第１の導通端１２１又は第２の導通端１２２と第３の導通端１２３との間が電気的に接続・切断されるようにオン・オフする。コントローラー１３は、電池パック３２の電池残量を検出し、検出された電池残量に基づいて、導通部材１２４のオン・オフを制御する。
【選択図】図１

Description

本考案は、商用電源とグリーンエネルギーを用いたグリーン電源とを切り替える電源切替装置に関する。

近年において、長い間動力源としてのエネルギーの主流を占めてきた石油、石炭などの化石燃料は、価格が高騰したり、また枯渇したりするなどの問題と、この化石燃料を燃やすと発生する二酸化炭素、窒素酸化物などの有害な排出ガスが地球温暖化や大気汚染などを引き起こす問題とから、風力・水力・太陽光などのグリーンな自然エネルギー、いわゆる再生可能エネルギーを動力源として利用する研究開発が進んでいる。

グリーンエネルギーは自然環境による変動が大きいので、一般に商用電源と組み合わせて使用するが、この際に商用電源とグリーンエネルギーとを互いに干渉しないように切り替えなければならない問題点がある。また、省エネルギーの観点からすると、商用電源よりもグリーンエネルギーを優先的に使用したいという課題もある。

本考案は、商用電源よりもグリーンエネルギーを優先的に使用するように商用電源とグリーンエネルギーとを簡易な構成ながら安全且つ簡単に切り替えることができる電源切替装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係る電源切替装置は、商用電源及び自然エネルギーを用いたグリーン電源に電気的に接続されるように構成されたものを提供しようとする。前記グリーン電源は電池パックを有する。
本考案に係る電源切替装置は、前記商用電源に電気的に接続される第１の入力端と、前記電池パックに電気的に接続される第２の入力端と、外部負荷に電気的に接続される出力端と、前記第１の入力端に電気的に接続された第１の導通端と、前記第２の入力端に電気的に接続された第２の導通端と、前記出力端側に電気的に接続された第３の導通端と、前記第３の導通端に電気的に接続され、前記第１の導通端又は前記第２の導通端と前記第３の導通端との間が電気的に接続・切断されるようにオン・オフする導通部材とを有するスイッチング素子と、前記第３の導通端と前記出力端との間に電気的に接続され、前記電池パックの電池残量を検出すると共に、検出された前記電池残量に基づいて、前記第１の導通端又は前記第２の導通端と前記第３の導通端との間に電気的に接続・切断されると、前記商用電源又は前記電池パックから前記外部負荷に給電するように前記導通部材のオン・オフを制御するコントローラーと、を備えていることを特徴とする。

本考案に係る電源切替装置によれば、電池パックを通じてグリーン電源からの電力が優先的に出力端より供給されるように、コントローラーが電池パックの電池残量に基づいて、導通部材のオン・オフを制御して第１の導通端又は第２の導通端と第３の導通端との間が電気的に接続・切断されることができる。従って、グリーンエネルギーを効率よく活用することができる。

本考案に係る電源切替装置の第１の実施形態における構成例を示す図である。 本考案に係る電源切替装置の第２の実施形態における構成例を示す図である。

以下、本考案に係る電源切替装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本考案に係る第１の実施形態の電源切替装置１００は、商用電源２００及び自然エネルギーを用いたグリーン電源３００と電気的に接続されている。グリーン電源３００は、電池パック３２と、電池パック３２に電気的に接続されたインバータ３３とを有する。ここでは、グリーン電源とは太陽光を取り入れるソーラーパネル３１であり、ソーラーパネル３１で太陽光を電気に変換させて電池パック３２に蓄積する。本例ではソーラーパネル３１を用いたが、風力・水力などの自然エネルギーを電気に変換させる自然エネルギー変換装置であってもよい。インバータ３３は、電池パック３２からの直流電力が交流電力に変換されて出力されるものである。

本考案に係る電源切替装置１００は、図示の如く、第１の入力端１１１と、第２の入力端１１２と、第３の入力端１１３と、出力端１１４と、スイッチング素子１２と、コントローラー１３と、プラグ１５１と、電気コード１５２と、第１のコンセント１５３と、ケーブル１５４と、伝送線１４１、１４２とを備えている。

第１の入力端１１１は、プラグ１５１が商用電源２００につないだ第２のコンセント２１に差し込まれると商用電源２００に電気的に接続される。第２のコンセント２１にプラグ１５１が差し込まれると、商用電源２００が第１の入力端１１１より電源切替装置１００に入力される。
第２の入力端１１２は、ケーブル１５４を介してインバータ３３に電気的に接続されており、電池パック３２からのグリーンエネルギーが第２の入力端１１２を介して電源切替装置１００に入力される。
第３の入力端１１３は、コントローラー１３に信号的に接続されており、伝送線１４２を介して電池パック３２に信号的に接続されている。
出力端１１４は、第１のコンセント１５３に電気的に接続されている。グリーン電源３００又は商用電源２００からの電力が、出力端１１４を介して第１のコンセント１５３につないだ外部負荷（図示せず）に供給される。

スイッチング素子１２は、第１の入力端１１１に電気的に接続された第１の導通端１２１と、第２の入力端１１２に電気的に接続された第２の導通端１２２と、出力端１１４側に電気的に接続された第３の導通端１２３と、第１の導通端１２１又は第２の導通端１２２及び第３の導通端１２３の間に配置されている導通部材１２４とを有する。
導通部材１２４は、その一端が第３の導通端１２３に連結され、他端が第１の導通端１２１又は第２の導通端１２２にオン・オフするよう連結されるように設けられ、第１の導通端１２１又は第２の導通端１２２と第３の導通端１２３との間に電気的に接続・切断されるようオン・オフするようにコントローラー１３によって制御される。

コントローラー１３は、第３の導通端１２３及び出力端１１４の間に電気的に接続され、伝送線１４１によって第１の導通端１２１及び第１の入力端１１１の間に信号的に接続されている。コントローラー１３は伝送線１４１によって商用電源２００の電圧値を検出すると共に、第３の入力端１１３と伝送線１４２とにより電池パック３２の電池残量を検出するようになっている。この例では、コントローラー１３は、所定の電圧値を予め定められた第１のレベル値と、第１のレベル値よりも小さな第２のレベル値と、第２のレベル値よりも小さな第３のレベル値とを含んでいる。なお、第１のレベル値、第２のレベル値、第３のレベル値はそれぞれ、一例として電池パック３２の充電飽和値の７０％、３０％、１０％とする。

コントローラー１３は、検出された商用電源２００の電圧値又は電池パック３２の電池残量に基づいて導通部材１２４のオン・オフの切り替えを制御することにより、電池パック３２或いは商用電源２００から出力端１１４を介して外部負荷へ給電される。

上記のように構成された本考案に係る電源切替装置１００の動作を以下に説明する。
先ず、商用電源２００が正常に給電しており、コントローラー１３により導通部材１２４を制御して常時、第２の導通端１２２側にオンさせて第２の導通端１２２と第３の導通端１２３とが電気的に接続されているとする。電池パック３２の電池残量が第１のレベル値より大きい、つまり、電池パック３２がほぼフルに充電されているとき、導通部材１２４によって第２の導通端１２２と第３の導通端１２３とが電気的に接続されているので、電池パック３２に蓄積された電力が出力端１１４側に供給され、第１のコンセント１５３を通じて外部負荷（図示せず）へ供給される。

次に電池パック３２の電池残量が第２のレベル値よりも小さい場合、コントローラー１３により導通部材１２４を制御して第１の導通端１２１側にオンさせて第１の導通端１２１と第３の導通端１２３とが電気的に接続されるように作動する。このようにして、プラグ１５１が差し込まれた第２のコンセント２１を通じて商用電源２００の電力が出力端１１４側に供給され、第１のコンセント１５３を通じて外部負荷へ供給される。これと同時に、ソーラーパネル３１によって生成された電力は電池パック３２に蓄積され、電池パック３２が充電される。そして、電池パック３２の電池容量が再び第１のレベル値以上になった場合、導通部材１２４によって第２の導通端１２２と第３の導通端１２３とが電気的に接続され、電池パック３２に蓄積された電力が再び出力端１１４側に供給される。

その一方、電池パック３２の電池残量が第２のレベル値よりも小さいが、商用電源２００の給電が停まった場合、コントローラー１３により導通部材１２４を制御して第２の導通端１２２側にオンさせて第２の導通端１２２と第３の導通端１２３との電気的連結状態を保持させるように作動し、電池パック３２から継続して給電するようにする。そして電池残量が第３のレベル値より下がった場合、一旦コントローラー１３により導通部材１２４を制御して第２の導通端１２２からオフさせて電池残量が第１のレベル値より上がるまで電池パック３２への充電を行う。このように停電の際には、グリーン電源３００と電源切替装置１００とを用いて"無停電電源装置"として構成することができる。

本考案に係る電源切替装置１００を用いるとき、プラグ１５１が第２のコンセント２１に差し込まれ、ケーブル１５４がインバータ３３に連結され、伝送線１４２が電池パック３２に連結されるように組み立てられることにより、外部負荷（図示せず）へ給電するようになる。

本例においては、更に電池残量表示ランプ１６１と商用電源表示ランプ１６２とグリーン電源表示ランプ１６３とが設けられている。商用電源表示ランプ１６２とグリーン電源表示ランプ１６３とにより第１のコンセント１５３を通じて供給される電力が商用電源２００から或いはグリーン電源３００からであることを一目で確認することができる。電池残量表示ランプ１６１は、電池パック３２の電池残量を表示するものである。

また、第１の入力端１１１と第１の導通端１２１との間に第１のスイッチ１７１が設けられ、第２の入力端１１２と第２の導通端１２２との間に第２のスイッチ１７２が設けられている。なお、第１のスイッチ１７１及び第２のスイッチ１７２は手動でオン・オフするスイッチであり、外部負荷へ強制的に商用電源２００或いはグリーン電源３００から給電されるように手動操作することができる。

以上のように本考案に係る電源切替装置１００においてプラグ１５１が第２のコンセント２１に差し込まれ、第１のコンセント１５３によって外部負荷へ給電するようにしているため、商用電源２００への配線を変えずにグリーン電源３００を利用することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本考案に係る第２の実施形態の電源切替装置１００の構成を示す。図１に示した第１の実施形態の構成と異なる点は、プラグ１５１と電気コード１５２と第１のコンセント１５３とを有しないことである。電源切替装置１００の第１の入力端１１１が商用電源２００に直接電気的に接続され、出力端１１４が第２のコンセント２１に電気的に接続された配電盤４００に電気的に接続されている。このようにグリーン電源２１から第２のコンセント２１を介して直接給電することができる。

以上まとめると、本考案に係る電源切替装置１００はコントローラー１３によりスイッチング素子１２への制御をすることにより、商用電源２００よりも優先的にグリーン電源３００の電力が供給されることができる。また、グリーン電源３００からの電力が不足すると電源を商用電源２００に切り替え、グリーン電源３００からの供給が可能になると自動的にグリーン電源３００の電力供給に戻すことができる。従って商用電力の消耗が少なくなり、省エネ効果を図ることができる。

また、電源切替装置１００は、商用電源２００につないだコンセント２１に差し込むプラグ１５１及び外部負荷が差し込んでつなぐ第１のコンセント１５３を備えていることにより、商用電源２００への配線を変えずに手軽にグリーン電源３００の電力が外部に供給される利便性を有する。

従って、本考案に係る電源切替装置１００によれば、商用電源とグリーンエネルギーとを切り替える電源切替装置として有用である。

１００ 電源切替装置
１１１ 第１の入力端
１１２ 第２の入力端
１１３ 第３の入力端
１１４ 出力端
１２ スイッチング素子
１２１ 第１の導通端
１２２ 第２の導通端
１２３ 第３の導通端
１２４ 導通部材
１３ コントローラー
１４１、１４２ 伝送線
１５ プラグ
１５１ プラグ
１５２ 電気コード
１５３ 第１のコンセント
１５４ ケーブル
１６１ 電池残量表示ランプ
１６２ 商用電源表示ランプ
１６３ グリーン電源表示ランプ
２００ 商用電源
２１ 第２のコンセント
３００ グリーン電源
３１ ソーラーパネル
３２ 電池パック
３３ インバータ
４００ 配電盤

Claims (9)

1. 商用電源及び自然エネルギーを用いたグリーン電源に電気的に接続され、前記グリーン電源が電池パックを有する電源切替装置であって、
   前記商用電源に電気的に接続される第１の入力端と、
   前記電池パックに電気的に接続される第２の入力端と、
   外部負荷に電気的に接続される出力端と、
   前記第１の入力端に電気的に接続された第１の導通端と、前記第２の入力端に電気的に接続された第２の導通端と、前記出力端側に電気的に接続された第３の導通端と、前記第３の導通端に電気的に接続され、前記第１の導通端又は前記第２の導通端と前記第３の導通端との間が電気的に接続・切断されるようにオン・オフする導通部材とを有するスイッチング素子と、
   前記第３の導通端と前記出力端との間に電気的に接続され、前記電池パックの電池残量を検出すると共に、検出された前記電池残量に基づいて、前記第１の導通端又は前記第２の導通端と前記第３の導通端との間に電気的に接続・切断されると、前記商用電源又は前記電池パックから前記外部負荷に給電するように前記導通部材のオン・オフを制御するコントローラーと、
   を備えていることを特徴とする電源切替装置。
2. 検出された前記電池残量の値が前記コントローラーに予め定められた第１のレベル値よりも大きい場合、前記コントローラーの前記導通部材への制御により、前記第２の導通端と前記第３の導通端とが電気的に接続されると、前記電池パックからの電力が前記出力端より供給され、
   前記検出された前記電池残量の値が前記第１のレベル値よりも小さな第２のレベル値よりも小さい場合、前記コントローラーの前記導通部材への制御により前記第１の導通端と前記第３の導通端とが電気的に接続されると、前記商用電源からの電力が前記出力端より供給されると共に、前記電池残量の値が前記第１のレベル値よりも大きくなるまで前記グリーン電源によって前記電池パックへの充電が行われることを特徴とする請求項１に記載の電源切替装置。
3. 前記コントローラーに信号的に接続された第３の入力端と、前記第３の入力端と前記電池パックとの間に信号的に接続された伝送線と、を更に有し、
   前記コントローラーは、前記伝送線を介して前記電池パックの前記電池残量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源切替装置。
4. 前記コントローラーは、更に前記商用電源の電圧を検出するように制御し、
   前記電池残量の値が前記第２のレベル値よりも小さく、且つ前記商用電源の給電が中止した場合、前記コントローラーの前記導通部材への制御により、前記第２の導通端と前記第３の導通端が電気的に接続されると、前記電池パックからの電力が前記出力端より外部に供給され、
   前記電池残量の値が前記第２のレベル値よりも小さな第３のレベル値よりも小さいとき、前記コントローラーの前記導通部材への制御により、前記第１の導通端と前記第３の導通端とが電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の電源切替装置。
5. プラグと、前記プラグと前記第１の入力端との間に電気的に接続されるように設けられた電気コードと、前記出力端に電気的に接続されるように設けられた第１のコンセントと、を更に有し、
   前記第１の入力端が前記プラグによって前記商用電源の第２のコンセントに差し込まれることにより前記商用電源に電気的に接続され、
   前記出力端からの電力が前記第１のコンセントを介して供給されることを特徴とする請求項４に記載の電源切替装置。
6. 前記グリーン電源と前記第２の入力端との間に電気的に接続されるように設けられたケーブルを更に有し、
   前記第２の入力端が前記ケーブルにより前記電池パックに電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載の電源切替装置。
7. 更に、前記コントローラーに電気的に接続されるように設けられ、前記電池パックの前記電池残量を表示する電池残量表示ランプを有することを特徴とする請求項６に記載の電源切替装置。
8. 前記第１の入力端と前記第１の導通端との間に設けられた第１のスイッチと、前記第２の入力端と前記第２の導通端との間に設けられた第２のスイッチと、を更に有することを特徴とする請求項７に記載の電源切替装置。
9. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは手動でオン・オフするスイッチであることを特徴とする請求項８に記載の電源切替装置。

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