JP3186943U

JP3186943U - 非常用発電機付給電装置

Info

Publication number: JP3186943U
Application number: JP2013004808U
Authority: JP
Inventors: 衛有吉; 栄司大成
Original assignee: 株式会社栄興技研
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2023-08-20

Abstract

【課題】常時は商用電源を整流して直流を給電し、停電時は非常用発電機のエンジン起動時間を極力短くし、燃料の消費量を低減できる非常用発電機付給電装置を提供する。
【解決手段】発電機ＨＤとエンジンの始動・停止を制御する始動制御回路ＨＳＣと、同回路にエンジン起動を命令する起動回路１３と、エンジンを停止させる停止回路１４と、停電となると商用電源から発電機の交流へ接続を切替える交流電源切替器２と、交流電源切替器の交流を直流に変換する整流器４と、整流器の直流が充電路１１と給電路８を介して給電されるＤＣ負荷６，７と、充電路を介して充電できる蓄電池５と、蓄電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測回路１２と、内部抵抗Ｒが設定のＲ_Ｈ以上となったか否かを判定する上限判定回路１２ａと、内部抵抗が設定の値Ｒ_Ｌ以下か否かを判定する下限判定回路１２ｂと、商用電源が停電か否かを検出する停電センサー１とからなる。
【選択図】図１

Description

本考案は、電波中継装置，防災行政無線局，衛星基地局，浄水場，列車ＡＴＳ用直流電源装置及び道路の信号機，屋外表示器等の野外設置のＤＣ電気機器又は都市・町内の電波中継基地・ビル内の電気機器等に常時は商用電源を直流電源に変換して直流を給電し、商用電源が停電になればエンジンを起動して発電機を作動させてその発電した交流電源を整流して電気機器に直流を給電する、非常用発電機を備えた直流電源の給電又は配電装置に関する。

野外の電気機器・電波中継基地及びビル内の電気機器は、一般に商用電源によって給電されているが、商用電源が停電となって電気機器の一時的な不作動が安全上許されない電気機器に対しては、停電になれば燃料を使用してエンジンを駆動して、エンジンの出力でもって発電機を作動させて所定の交流発電を出力し、その交流電源を商用電源に代えて給電して、電気機器が連続的に作動できるようにしている。この例としては、特許文献１の停電時ビル設備非常電源システムが知られている。

従来の非常発電機付給電システムでは、商用電源が停電となるとエンジンが直ちに自動的に起動し、発電機を作動させて所定の交流電源を出力して給電している。
しかしながら、この従来のシステムでは商用電源が停電すると直ちにエンジンを駆動するため、エンジンの燃料は停電が解除されるまで多く消費され、停電が多くなると燃料の残存量が早く減って、燃料補給作業の回数多く必要となる。給電している電気機器が野外に設置されていると、その設置場所まで燃料を運送せねばならず、燃料の補給作業に多くの労力と時間がかかっていた。

従来の非常発電機付給電システムでは燃料の消費量が多く、その補給作業に手間・時間がかかるという問題点があった。そして、商用電源の回復は２〜３時間前後以内になされることが多いが、その間燃料は消費されるものであった。
又、これらの従来の問題点を解消すべく、本出願人は蓄電池を商用電源・発電機の交流電源で充電させて充電状態に保持して、停電時は蓄電池を使用してＤＣ負荷に給電し、又蓄電池が給電による放電によって電力保有量が不足して使用不可の状態になれば、エンジンを起動して発電機を作動して交流電源を発生させ、又その発電機の電源で蓄電池が充電されれば発電機を停止して蓄電池でもってＤＣ負荷に給電するようにして、なるべくエンジンの起動時間を短縮して燃料の消費量を少なくし、燃料の補給回数及び燃料切れによる停電を少なくする技術を開発した。その技術は特許文献２として開示されて公知となっている。
しかしながら、特許文献２の技術で蓄電池の充電状態及び蓄積された電力量が不足するのを蓄電池とＤＣ負荷及び整流器との電流路にＣＴの電流センサーを設け、その電流センサーの充電又は放電電流値を容量計で時間積分して、蓄電池の蓄積電力量を計測するものであった。この方法では、蓄電池の温度による特性変動が考慮されていず、蓄電池が使用できない容量不足の状態及び充電が明確にされているかが温度に関係していて、その状態が明確に検知できず、蓄電池と発電機との切換が不正確となっていた。

特開２００２−７８２４２号公報実用新案登録第３１８１８６１号公報

本考案が解決しようとする課題は、従来の問題点を解消し、蓄電池の蓄積電力量状態を正確に検出して、蓄電池の長い時間の使用を可能にして、商用電源が停電になっても燃料の消費量を大巾に抑えることができ、燃料の補給作業を軽減できる非常用発電機付給電装置を提供することにある。
更に、その検出と制御を簡単な回路で精度よくすることにある。

かかる課題を解決した本考案の構成は、
１）装置内に引き込んだ商用電源を整流器でもって所定電圧の直流に変換して装置外に設けた外部ＤＣ負荷及び装置内ＤＣ負荷のＤＣ負荷に給電するとともに、燃料タンク内の燃料を用いて発動するエンジンでもって作動する交流の発電機を備え、常時は商用電源の交流電源を用い、商用電源が停電時にはエンジンを発動させて発電機で交流電源を発生させて、商用電源から発電機の交流電源に切替えて給電することができる非常用発電機付給電装置に於いて、
商用電源の停電を感知して停電信号「１」を出力する停電センサーと、停電センサーからの商用電源の通電と停電の信号で商用電源と発電機からの交流電源とを切替える交流電源切替器と、交流電源切替器を介しての商用電源又は発電機の交流電源から所定電圧の直流を発生させる整流器と、同整流器の直流によって充電でき且つＤＣ負荷に直流電流を給電できる蓄電池と、整流器からの直流の電流を蓄電池に送る充電路と、蓄電池の電流をＤＣ負荷に供給する給電路と、前記の蓄電池の内部抵抗Ｒの値を常時計測する内部抵抗計測回路と、同内部抵抗計測回路の計測した内部抵抗Ｒ値が電池の使用領域を超えたことを示す内部抵抗の上限値Ｒ_Ｈ以上となったか否かを判断し、上限値Ｒ_Ｈ以上となると「１」の信号を出力する上限判定回路と、前記内部抵抗計測回路の内部抵抗Ｒの値が低く充分な充電状態を示す下限値Ｒ_Ｌ以下となったかを判断し、計測された内部抵抗Ｒの値が下限値Ｒ_Ｌ以下となると電池の充電完了信号の「１」信号を出力する下限判定回路と、前記エンジンの起動用バッテリーを備えてエンジンの起動・停止及びこれと同期して発電機の作動を制御するエンジン始動制御回路と、エンジン始動制御回路にエンジンの起動信号を発生させる起動回路と、作動しているエンジン・発電機を停止させる停止信号をエンジン始動制御回路へ出力する停止回路とを設けるとともに、
前記起動回路は、停電センサーからの停電信号「１」が入力されても、上限判定回路から上限値以上の「１」信号が入力されなければエンジン起動信号を出力せず、停電信号「１」と上限判定回路から「１」信号がともに入力された場合にエンジン起動信号を発生させるものであり、又前記停止回路は、停電信号「１」が入力され且つ下限判定回路からの下限値以下の「１」信号が入力されると、エンジン停止信号を出力するものであり、
停電が発生しても直ちにエンジンを起動させず、まず蓄電池から直流電源を給電し、その蓄電池が給電によって内部抵抗Ｒが上昇して上限値Ｒ_Ｈ以上になると、エンジンを起動させて発電機からの電源を用いて整流された直流電源を給電し且つ蓄電池を充電させ、充電されて蓄電池の内部抵抗Ｒが低下して設定の下限値Ｒ_Ｌ以下になるとエンジンを停止して蓄電池から直流電源をＤＣ負荷に給電することを繰り返し、エンジンの起動時間を短縮して、その燃料消費量を低減して長く使用できるようにしたことを特徴とする、非常用発電機付給電装置
２）起動回路は、上限判定回路の出力信号と停電センサーの停電信号のＡＮＤゲート１３ｂの出力信号をエンジン起動信号とし、停止回路は下限判定回路の出力信号と停電センサーの停電信号のＡＮＤゲートの出力信号をエンジン停止信号とする、前記１）記載の非常用発電機付給電装置
３）蓄電池の出力電圧の電圧値Ｖが作動不良を生起する所定の低電圧値Ｖｏ以下となると電圧異常の「１」信号を出力する電圧低下センサーを設け、同電圧低下センサーの出力信号と上限判定回路の上限値Ｒ_Ｈ以上の「１」信号とのＯＲゲートを介して起動回路に入力し、電圧低下も内部抵抗Ｒの上限値Ｒ_Ｈ以上となったものと同等に取扱うようにした、前記１）又は２）記載の非常用発電機付給電装置
４）装置を設置した室空間の室温・装置内の空気温度又は装置外ＤＣ負荷周囲の空気温度を調整する空調機又は温度調整装置を設けて交流電源切替器からの交流電源で作動するようにし、しかも室空間・装置内又はＤＣ負荷の空気温度が所定温度以上の高温となると高温信号を発生する温度センサーを設け、同温度センサーの信号を起動回路に入力し、同起動回路では温度センサーの高温信号の有と停電センサーの停電信号の有とのＡＮＤ論理の有でもってエンジン始動制御回路にエンジンの起動信号を発生させるようにした、前記１）〜３）いずれか記載の非常用発電機付給電装置
にある。

本考案によれば、非停電の場合、商用電源がそのまま交流電源として供給される。この交流電圧は整流器で所定電圧の直流電圧となって、充電路と給電路を介して蓄電池への充電と同時にＤＣ負荷にも給電される。蓄電池の充電状態はその内部抵抗ＲがＲ_Ｌ以下か否かの下限判定回路で判断される。非停電の場合、商用電源の電源で充分に充電され、充電状態（即ち下限判定回路からの出力信号は「１」信号となることが多い。この状態では上限判定回路の出力信号はＲ＜＜Ｒ_Ｈとなっていて、「０」信号となっている。

次に、商用電源がその後停電になると、停電センサーの「１」信号を受けて交流電源切換器により、交流電源は発電機側の交流に切替えられるが上限判定回路の出力信号は充電状態に近い内部抵抗であるのでＲ≧Ｒ_Ｈとはならず、「０」値を出力する。従って、起動回路はエンジン起動信号を発生させない。そして、蓄電池の直流電圧は給電路を介して装置内及び装置外のＤＣ負荷へ給電される。即ち、停電が発生してもエンジンは直ちに起動せず、蓄電池から直流電源が給電される。蓄電池は停電直前まで充電されて、充分な充電状態であるので、長い時間蓄電池から直流電源が給電できる。

この停電で、まず蓄電池の直流電源をＤＣ負荷に給電し続けると、蓄電池は放電によりその蓄積電力量が徐々に低下し、それに応じて内部抵抗Ｒの値は漸次高くなっていき、蓄電池として使用できない状態になる。それを内部抵抗Ｒ≧Ｒ_Ｈとして上限判定回路が検出して、蓄電池使用不可状態の出力信号「１」を出力する。この出力信号と停電信号もともに「１」であるので、起動回路は起動信号を出力してエンジン始動制御回路が作動し、エンジン及び発電機を作動させ、発電機から交流電源を分電盤へ給電する。
よって、この状態では発電機は交流電源を給電し、その交流電圧は整流器で直流に変換されて充電路と給電路を介して装置外ＤＣ負荷及び装置内ＤＣ負荷に給電される。同時に蓄電池は充電されていき、その内部抵抗Ｒは低下していく。

更に、発電機の電源によって蓄電池が充分に充電されると、下限判定回路が作動し、Ｒ≦Ｒ_Ｌとなって下限判定回路は「１」の信号を出力する。この出力信号と停電信号「１」を受けて停止回路はエンジン停止の出力信号「１」をエンジン始動制御回路に入力させエンジン・発電機を停止させる。
その一方で、蓄電池の直流は給電路を介して装置外及び装置内ＤＣ負荷に給電される。
このように、停電になってもまず蓄電池から給電し、蓄電池が給電でその内部抵抗Ｒが高くなってＲ_Ｈ以上になると、エンジン・発電機が作動して発電機から交流が給電される。その間蓄電池は充電されていく。そして、その内部抵抗がＲ≦Ｒ_Ｌとなるとエンジンを停止して蓄電池から直流電源を給電するようになるので、エンジン・発電機の作動時間を短縮し、燃料の消費量を大巾に低減する。

このように、本考案によれば停電時は蓄電池を優先使用し、エンジン・発電機の使用時間を短縮できて、燃料の消費量を低減して燃料の補給作業及び燃料切れによる装置の作動停止を少なくする。
又、蓄電池の蓄積電力量を内部抵抗Ｒを計測して、その値がＲ_Ｈ，Ｒ_Ｌと比較して、充電状態か否か又は電力量不足による蓄電池使用の不可を判定するので、蓄電池の温度の影響を含んだこれらの状態の正確な検出が可能となり、その蓄電池の使用時間を長くでき、その分エンジンの使用時間が短縮して、燃料の消費量を少なくできる。

更に、装置を設置した室空間の室温・装置内の空気温度又は装置外ＤＣ負荷周囲の空気温度を調整する空調機又は温度調整装置を設け、その温度の温度センサーを備えて、設定温度以上になると温度異常信号を起動回路に入力し、停電信号の「有」と温度異常信号の「有」とのＡＮＤ（積）論理の「有」でも起動信号を出力する機能を有する起動回路のものでは、温度が異常に高くなるとエンジンが起動して発電機が作動して交流電源が給電されて交流で作動する空調機・温度調整装置が作動し、温度が停電時でも異常に高くならないようにできる。尚、空調機は空冷式、水冷式いずれでもよく、キャビネット・装置外ＤＣ負荷の装置内に個別に設けたものでもよく、又はそれを設置した室全体の空調装置でもよい。

図１は本考案の実施例を示す回路図である。図２は同実施例の停電と蓄電池の電力容量・電圧値の変動とエンジンの起動・停止の時系列変化を示す説明図である。図３は同実施例の通信局舎での装置の配置状態を示す説明図である。図４は従来の非常発電機付給電装置の停電での動作を示す説明図である。

本考案の起動回路・停止回路・電源切替充放電制御回路は、実施例で示すようにデジタル回路の論理回路の組み合せで回路構成することが実用的であるが、これに限るものでなくこれら論理回路と同等な機能の電子回路、リレー回路、半導体回路又は小さなＣＰＵとソフトを用いたコンピュータでもって行うことも可能である。
本考案のエンジン・発電機・燃料タンクの発電装置は、他の回路等を収容したキャビネット内に一緒に収容せず、キャビネットとは別の場所の別キャビネット内に配置することもある。

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。実施例は、山の頂上に設置された無線中継局の無線中継機を外部ＤＣ負荷として、これにＤＣ電源を給電する非常用発電機付給電装置の例である。

図１は、本実施例の非常用発電機付給電装置Ｇの回路図である。図２は、実施例の停電と蓄電池の電力容量・電圧値の変動とエンジンの起動・停止の時系列変化を示す説明図である。図３は、実施例の通信局舎での装置の配置状態を示す説明図である。

本実施例の非常用発電機付給電装置Ｇは発電装置Ｈを除いて山頂の通信局舎内に設置されていて、装置のキャビネットＣの中に、エンジンＨＥの始動・運転及びエンジン停止の制御を行うエンジン始動制御回路ＨＳＣ、起動回路１３、停止回路１４等が収容されている。又、通信局舎内には、交流電源で作動し、その舎内の室温を所定温度範囲に自動的に調整する空調機Ａ、及び蓄電池５及び装置外ＤＣ負荷である無線中継機が設けられている。そして、非常用発電機付給電装置Ｇは装置外ＤＣ負荷７の無線中継機にＤＣ電源を給電している。通常は商用電源Ｓの交流を整流して無線中継機の装置外ＤＣ負荷７及び装置内ＤＣ負荷６・蓄電池５にＤＣ電源を給電している。

発電装置Ｈは騒音・振動・火気の問題があり、キャビネットＣの外側に設けられている。発電装置Ｈには、エンジンＨＥと、その燃料を貯える燃料タンクＨＦと、エンジンＨＥで回動される発電機ＨＤと、起動用バッテリーＨＢを備えている。そして、燃料タンクＨＦには燃料油面が設定の低いレベルとなると信号を出力する油面計ＦＬがあり、同油面計からの油面低下を示す信号がエンジン始動制御回路に入力されるとエンジンを停止させるようになっている。

図中、１は商用電源Ｓに接続された停電センサーで、商用電源Ｓが停電になると停電有の「１」値を出力し、通電状態で給電を示す「０」値を出力する。２は交流電源切替器で、分電盤３へのＡＣ電源が常時の停電センサー１の「０」の値では商用電源側となるように接続され、停電センサーの「１」出力信号で発電機ＨＤ側に接続されるものである。４は分電盤３からのＡＣ電源を整流して所定の電圧のＤＣ電源とする整流器である。５は複数のバッテリーセルを用いた蓄電池、６は装置内にあるＤＣ電源を必要とする回路・機器の装置内ＤＣ負荷、７は無線中継機等の装置外ＤＣ負荷、８は給電路、８ａは同給電路途中に設けた給電方向に電流を流すダイオード、９は無線中継機の温度を計測し、設定の高温Ｔｏ℃以上か否か判断し、Ｔｏ℃以上であれば高温有の「１」の信号を出力し、それより低い温度の場合は無の「０」値を出力する温度センサー、１０は蓄電池５の電圧値が通常使用の規定電圧より低い電圧状態の所定電圧値Ｖｏ以下か否か検出してＶｏ以下であればＶｏ以下である以下信号の有「１」信号を出力し、所定電圧値Ｖｏを超えれば無の「０」値を出力する電圧低下センサー、１０ａは電圧低下センサー１０の出力信号を起動回路１３のＯＲゲート１３ａに入力する途中に設けた手動スイッチで、電圧低下センサー１０の出力信号を入力させるかさせないかの設定を行うスイッチである。電圧低下センサーの出力信号を使用するときは閉にしてＯＲゲート１３ａに入力させる。実施例では開いて使用していない。１１は整流器４からの直流電流を蓄電池５へ送る充電路、１１ａは同充電路途中に設けたダイオードである。

１２は蓄電池５の内部抵抗Ｒを常時計測する内部抵抗計測回路，１２ａは内部抵抗計測回路１２で計測された内部抵抗Ｒが蓄電池５の使用不可状態を示す所定の抵抗値Ｒ_Ｈ（実施例ではＲ_Ｈ＝１１．０ｍΩと設定している）以上であるか否かを判断し、Ｒ≧Ｒ_Ｈの時は「１」の信号を出力する上限判定回路，１２ｂは内部抵抗計測回路１２で計測された内部抵抗Ｒが蓄電池５の充分な充電状態を示す所定の抵抗値Ｒ_Ｌ（実施例ではＲ_Ｌ＝６．５ｍΩと設定している）以下であるか否かを判断し、Ｒ≦Ｒ_Ｌの時は「１」の信号を出力する下限判定回路である。
１３はエンジン始動制御回路ＨＳＣにエンジン・発電機始動命令の信号「１」を生成する起動回路，１４はエンジン始動制御回路ＨＳＣに作動中のエンジン・発電機を停止させる命令を発生させる停止回路である。

前記起動回路１３は、電圧低下センサー１０と、上限判定回路１２ａと、停電センサー１と、温度センサー９の出力信号が入力され、電圧低下センサー１０の出力信号（０／１）と上限判定回路１２ａの出力信号（０／１）とが２入力ＯＲゲート１３ａに入力される。又、その２入力ＯＲゲート１３ａの出力信号（０／１）と停電センサー１の出力信号（０／１）とが２入力ＡＮＤゲート１３ｂに入力される。又、温度センサー９の出力信号（０／１）と停電センサー１の出力信号（０／１）とが、２入力ＡＮＤゲート１３ｃに入力され、その２入力ＡＮＤゲート１３ｃの出力信号（０／１）と前記２入力ＡＮＤゲート１３ｂの出力信号（０／１）とが２入力ＯＲゲート１３ｄに入力され、その２入力ＯＲゲート１３ｄの出力信号（０／１）がエンジン始動制御回路ＨＳＣの起動入力端子１５ａに入力される。エンジン始動制御回路ＨＳＣは２入力ＯＲゲート１３ｄの出力信号の「１」信号の立上りパルスでエンジンＨＥを起動させ作動を持続させる。

前記停止回路１４は、停電センサー１の出力信号（０／１）と下限判定回路１２ｂの出力信号（１／０）が２入力ＡＮＤゲート１４ａに入力され、その出力信号と停電センサー１の出力信号（０／１）をインバータ１４ｃによって反転した信号（１／０）を２入力ＯＲゲート１４ｂに入力し、その出力信号（１／０）をエンジン始動制御回路ＨＳＣの停止入力端子１５ｂに入力する。２入力ＯＲゲート１４ｂの出力信号「１」で起動しているエンジンＨＥを停止させる。

エンジン始動制御回路ＨＳＣは、起動入力端子１５ａに起動信号「１」の立上りパルスが入力されると、エンジン起動し、交流の発電機ＨＤを作動し、出力された交流電源を交流供給線１６を介して交流電源切替器２へ送る。エンジン発動中に停止入力信号「１」の立上りパルスが入力されると起動しているエンジンを停止する。

更に、図中１８は蓄電池に充電される電流が過剰となって蓄電池の破損・温度上昇を防ぐ過充電防止器であり、過充電となると充電路を開く常閉のＳＷを備えている。

（非停電時の動作）
本考案によれば、非停電時は停電センサー１は「０」値の出力値であり、商用電源がそのまま装置電源として使用され、その商用電源は交流電源切替器２，分電盤３，整流器４に供給され、整流器４で所定の電圧の直流に変換される。その直流は充電路１１，ダイオード１１ａ，給電路８，ダイオード８ａを介して装置外ＤＣ負荷７，装置内ＤＣ負荷６へ給電される。そして、その直流は過充電防止器１８を介して蓄電池５へ流れて、蓄電池を充電する。

蓄電池の蓄積電力量の値及び温度と強く関連する内部抵抗Ｒは、内部抵抗計測回路１２でもって常時計測されている。充電が進むと内部抵抗Ｒの値が低下していき、充分な充電状態であることを示すＲ_Ｌより低くなると（即ちＲ≦Ｒ_Ｌとなると）、下限判定回路１２ｂは「１」の信号を出力するようになっている。内部抵抗Ｒは蓄電池５の温度の影響も反映して蓄電池の充電状態及び過放電の状態を正確に表示する。

このように、非停電時では商用電源の整流された直流で蓄電池５が充電されていくと、内部抵抗Ｒは低下し、充分な充電状態になるとＲ≦Ｒ_Ｌとなり、下限判定回路１２ｂは「１」の信号を出力するようになる。

この非停電時では、停電センサー１の出力信号は常に「０」であり、この値をＡＮＤゲート１３ｂ，１３ｃに入力された起動回路１３の出力信号は「０」値で、エンジン起動命令の出力はなされない。

（停電時の作動）
次に、商用電源が停電すると、停電センサー１が検出して停電信号「１」を出力する。これによって、交流電源切替器２は分電盤３を発電機側に接続する。

蓄電池５は非停電時において、充分に充電された状態、即ちＲ≦Ｒ_Ｌの状態にあって下限判定回路１２ｂは「１」値を出力する。この時、内部抵抗ＲはＲ＜Ｒ_Ｈとなるので上限判定回路１２ａの出力は「０」値となる。従って、上限判定回路１２ａの出力信号「０」が起動回路１３のＯＲゲート１３ａ，ＡＮＤゲート１３ｂに入力されても、ＯＲゲート１３ｄの出力信号は「０」値となるので、エンジンの起動信号を出力しない。
この状態ではエンジンは起動されず、蓄電池５の直流電流が給電路８を介して装置外ＤＣ負荷７及び装置内ＤＣ負荷に流れ、ＤＣ負荷は作動できる。このように、停電になっても直ちにエンジンを作動させず蓄電池の直流電源がＤＣ負荷に給電する。
一方、蓄電池５が給電（放電）を続けると、その内部抵抗Ｒは徐々に高くなっていく。

このように、停電になってもエンジンを直ちに起動させず、蓄電池５の直流電源をＤＣ負荷に給電続ける。給電（放電）とともに蓄電池５の内部抵抗Ｒは高くなって、最後はＲ≧Ｒ_Ｈとなると、上限判定回路１２ａの出力信号は「１」値となり、これと停電信号の「１」値が起動回路１３のＯＲゲート１３ａ，ＡＮＤゲート１３ｂ，ＯＲゲート１３ｄに入力され、そのＯＲゲート１３ｄの出力信号は「１」値となり、エンジンの起動信号をエンジン始動制御回路ＨＳＣに出力する。これで、エンジンＨＥ，発電機ＨＤが作動して、発電機ＨＤの交流電源が交流供給線１６を介して、交流電源切替器２へ送られ、分電盤３及び整流器４，充電路１１，給電路８を介して装置外ＤＣ負荷７，装置内ＤＣ負荷６に直流電源が給電される。又、充電路１１から蓄電池５へ直流が流れて充電され、蓄電池５の内部抵抗Ｒは徐々に低下する。

そして、エンジン・発電機が作動し、発電機の交流電源が使用されてＤＣ負荷及び蓄電池５に直流が給電される。一方、蓄電池５も充電されていき、その内部抵抗Ｒが低下していく。そして、ついにＲ≦Ｒ_Ｌとなれば。下限判定回路１２ｂの出力信号が「１」値となり、停止回路１４のＡＮＤゲート１４ａの出力信号が「１」値となって、ＯＲゲート１４ｂの出力信号「１」がエンジン始動制御回路ＨＳＣへ送られ、作動していたエンジンＨＥ・発電機ＨＤを停止させる。
このように、エンジン・発電機が作動している間は発電機からの交流が整流器４を介してＤＣ負荷へ直流電源を給電する。その間、蓄電池５は充電されていく。

そして、充電されてその内部抵抗ＲがＲ_Ｌ以下になると、エンジン・発電機が停止される。充分な充電状態の蓄電池５の直流電流が給電路８を介して装置外ＤＣ負荷７，装置内ＤＣ負荷６へ給電されるようになる。そして、蓄電池５から給電（放電）されるにつれ、その内部抵抗Ｒが徐々に高くなっていく。

そして、蓄電池５が給電（放電）で蓄電容量が低下して、その内部抵抗Ｒが上昇して、Ｒ≧Ｒ_Ｈまでになると、次に上限判定回路１２ａの出力信号が「１」値となって、起動回路１３に入力され、エンジン起動信号が出力され、エンジン・発電機が再起動され、発電機からの交流電源が分電盤３に送られ、整流器４を介してその整流された直流電圧が充電路１１及び給電路８を介してＤＣ負荷７，６へ給電される。又、蓄電池５に充電が開始される。

このように、本実施例では停電が発生しても、蓄電池による給電→Ｒ≧Ｒ_Ｈでエンジン起動しての発電機による給電→蓄電池が充電されると蓄電池による給電→蓄電池が放電してＲ≧Ｒ_Ｈとなるとエンジン起動による発電機による給電と、交互に給電源が蓄電池と発電機とに交互に切換わっていく。この切換状態を図２に示している。

本実施例では、燃料タンクＨＦには油面計ＦＬが設けられ、燃料タンクＨＦの燃料の油面レベルが低レベルに達すると、その信号を受けてエンジンＨＥを自動的に完全停止するようにエンジン始動制御回路ＨＳＣは制御するようになっている。
この油面計ＦＬが低レベルの出力信号を発生すると、エンジンＨＥ及び発電機ＨＤは完全に停止し、蓄電池５からＤＣ負荷７，６へ給電される。その以後は、蓄電池５の内部抵抗Ｒが上昇してＲ≧Ｒ_Ｈとなってエンジン起動信号が出力されてもエンジンは起動せず、蓄電池５は過放電状態となる。

この図２から分るように、本実施例では停電になっても、燃料油面低下までの約２１時間の時間中エンジン起動可能であった。又、停電時から蓄電池５が使用不可となる蓄電池５電圧低下まで約２２時間であった。

これを停電になれば、直ちにエンジン発電機を起動して燃料の油面低下まで連続的に作動させ、燃料がその低い油面に達すれば、蓄電池から直流電源をＤＣ負荷に給電にする従来のシステムでは、図４の如くなった。
停電から約７時間で燃料油面低下でエンジン・発電機による交流電源が出来なくなった。その後は蓄電池の内部抵抗Ｒが過放電の１１ｍΩの上限値となるまで５００分蓄電池から給電できた。停電時から蓄電池の給電できるまでの時間は約１５時間であった。

本実施例と従来の停電時非常給電システムを比較すると、従来のシステムでは停電後の約７時間でエンジンの燃料油面低下となってしまった。これに対し、本発明の実施例では燃料の燃料油面低下になるまでの停電からの時間は約２１時間であり、従来のシステムの７時間の３倍長く、エンジン発電機を長く使用可能となっている。
又、停電時から直流電源を給電できる時間は従来のシステムでは約１５時間であるに対し、本実施例では約２２時間となっていて、本実施例の方が従来システムのものに比べ、１．５倍長く給電可能としている。
このように、実施例では燃料の消費速度が約１／３に減じ、又給電時間にして１．５倍長くできる。

この本実施例において、電圧低下センサー１０を設け、この出力信号０／１を起動回路１３のＯＲゲート１３ａに上限判定回路の出力信号０／１とともに入力し、蓄電池の設定電圧１１．５Ｖ以下の低電圧になれば、内部抵抗ＲがＲ≧Ｒ_Ｈと同様に起動信号を発生させるようにもできている。電圧低下センサー１０の出力信号を利用するときは、その手動スイッチ１０ａを閉じることで設定できる。蓄電池の電圧と内部抵抗Ｒとは関連性が強いので両方使う必要はないが、電圧と内部抵抗が独立した現象となるような回路では手動スイッチ１０ａを閉じて使用する。

本考案は、野外・屋外で使用されるＤＣ負荷の非常発電機を備えた給電装置であるが、工場・病院・一般家庭・レストラン・ゲーム店・店舗でも使用できる設備として活用できる。

Ａ空調機
Ｃキャビネット
Ｇ実施例の非常用発電機付給電装置
Ｈ発電装置
ＨＤ発電機
ＨＥエンジン
ＨＦ燃料タンク
ＦＬ油面計
ＨＢ起動用バッテリー
ＨＳＣエンジン始動制御回路
Ｓ商用電源
１停電センサー
２交流電源切替器
３分電盤
４整流器
５蓄電池
６装置内ＤＣ負荷
７装置外ＤＣ負荷
８給電路
８ａダイオード
９温度センサー
１０電圧低下センサー
１０ａ手動スイッチ
１１充電路
１１ａダイオード
１２蓄電池の内部抵抗計測回路
１２ａ上限判定回路
１２ｂ下限判定回路
１３起動回路
１４停止回路
１５ａ起動入力端子
１５ｂ停止入力端子
１６交流供給線
１８過充電防止器

Claims

装置内に引き込んだ商用電源を整流器でもって所定電圧の直流に変換して装置外に設けた外部ＤＣ負荷及び装置内ＤＣ負荷のＤＣ負荷に給電するとともに、燃料タンク内の燃料を用いて発動するエンジンでもって作動する交流の発電機を備え、常時は商用電源の交流電源を用い、商用電源が停電時にはエンジンを発動させて発電機で交流電源を発生させて、商用電源から発電機の交流電源に切替えて給電することができる非常用発電機付給電装置に於いて、
商用電源の停電を感知して停電信号「１」を出力する停電センサーと、停電センサーからの商用電源の通電と停電の信号で商用電源と発電機からの交流電源とを切替える交流電源切替器と、交流電源切替器を介しての商用電源又は発電機の交流電源から所定電圧の直流を発生させる整流器と、同整流器の直流によって充電でき且つＤＣ負荷に直流電流を給電できる蓄電池と、整流器からの直流の電流を蓄電池に送る充電路と、蓄電池の電流をＤＣ負荷に供給する給電路と、前記の蓄電池の内部抵抗Ｒの値を常時計測する内部抵抗計測回路と、同内部抵抗計測回路の計測した内部抵抗Ｒ値が電池の使用領域を超えたことを示す内部抵抗の上限値Ｒ_Ｈ以上となったか否かを判断し、上限値Ｒ_Ｈ以上となると「１」の信号を出力する上限判定回路と、前記内部抵抗計測回路の内部抵抗Ｒの値が低く充分な充電状態を示す下限値Ｒ_Ｌ以下となったかを判断し、計測された内部抵抗Ｒの値が下限値Ｒ_Ｌ以下となると電池の充電完了信号の「１」信号を出力する下限判定回路と、前記エンジンの起動用バッテリーを備えてエンジンの起動・停止及びこれと同期して発電機の作動を制御するエンジン始動制御回路と、エンジン始動制御回路にエンジンの起動信号を発生させる起動回路と、作動しているエンジン・発電機を停止させる停止信号をエンジン始動制御回路へ出力する停止回路とを設けるとともに、
前記起動回路は、停電センサーからの停電信号「１」が入力されても、上限判定回路から上限値以上の「１」信号が入力されなければエンジン起動信号を出力せず、停電信号「１」と上限判定回路から「１」信号がともに入力された場合にエンジン起動信号を発生させるものであり、又前記停止回路は、停電信号「１」が入力され且つ下限判定回路からの下限値以下の「１」信号が入力されると、エンジン停止信号を出力するものであり、
停電が発生しても直ちにエンジンを起動させず、まず蓄電池から直流電源を給電し、その蓄電池が給電によって内部抵抗Ｒが上昇して上限値Ｒ_Ｈ以上になると、エンジンを起動させて発電機からの電源を用いて整流された直流電源を給電し且つ蓄電池を充電させ、充電されて蓄電池の内部抵抗Ｒが低下して設定の下限値Ｒ_Ｌ以下になるとエンジンを停止して蓄電池から直流電源をＤＣ負荷に給電することを繰り返し、エンジンの起動時間を短縮して、その燃料消費量を低減して長く使用できるようにしたことを特徴とする、非常用発電機付給電装置。
起動回路は、上限判定回路の出力信号と停電センサーの停電信号のＡＮＤゲート１３ｂの出力信号をエンジン起動信号とし、停止回路は下限判定回路の出力信号と停電センサーの停電信号のＡＮＤゲートの出力信号をエンジン停止信号とする、請求項１記載の非常用発電機付給電装置。
蓄電池の出力電圧の電圧値Ｖが作動不良を生起する所定の低電圧値Ｖｏ以下となると電圧異常の「１」信号を出力する電圧低下センサーを設け、同電圧低下センサーの出力信号と上限判定回路の上限値Ｒ_Ｈ以上の「１」信号とのＯＲゲートを介して起動回路に入力し、電圧低下も内部抵抗Ｒの上限値Ｒ_Ｈ以上となったものと同等に取扱うようにした、請求項１又は２記載の非常用発電機付給電装置。
装置を設置した室空間の室温・装置内の空気温度又は装置外ＤＣ負荷周囲の空気温度を調整する空調機又は温度調整装置を設けて交流電源切替器からの交流電源で作動するようにし、しかも室空間・装置内又はＤＣ負荷の空気温度が所定温度以上の高温となると高温信号を発生する温度センサーを設け、同温度センサーの信号を起動回路に入力し、同起動回路では温度センサーの高温信号の有と停電センサーの停電信号の有とのＡＮＤ論理の有でもってエンジン始動制御回路にエンジンの起動信号を発生させるようにした、請求項１〜３いずれか記載の非常用発電機付給電装置。