JP5575614B2 - 電源切替え装置および給電システム - Google Patents

Description

本発明は、交流電力と直流電力とを切替えて給電するための電源切替え装置およびこれを備える給電システムに関するものである。

このような給電システムとして、例えば、図４に示す構成が想定される。この給電システムは、電源切替え装置４０と直流電源装置４５とを備える。電源切替え装置４０は、単相の交流電源入力部４１と、直流電源入力部４２と、給電部４３と、交流電源入力部４１または直流電源入力部４２を給電部４３に選択的に切替え接続するための電源選択部４４とを備える。交流電源入力部４１は、商用電源等の交流電源が接続されて、該交流電源入力部４１に交流電力が給電される。また、交流電源は、直流電源装置４５の交流電力入力部４６に接続され、この直流電源装置４５の直流電力出力部４７が直流電源入力部４２に接続されて、該直流電源入力部４２に直流電力が給電される。

かかる構成の給電システムによると、電源切替え装置４０の電源選択部４４を切替え操作することにより、給電部４３に選択的に交流電力または直流電力を給電することができる。しかしながら、電源選択部４４は、直流電力の給電中に交流電源側に切替えられると、直流電力の遮断の際にアーク放電が発生する。その結果、直流電源と交流電源とがアーク放電により短絡されて、操作者が危険に晒されたり、電源選択部４４や給電部４３に接続された負荷、あるいは直流電源装置４５等が損傷したりする等の問題が発生する恐れがある。そのため、電源選択部４４として、例えば、特許文献１，２に開示されているようなアーク放電の除去機能を有する切替え開閉器を使用する必要がある。

ところが、特許文献１，２に開示されているような切替え開閉器は、構成が複雑で、大型かつ高価である。その結果、電源切替え装置４０が大型かつコストアップになることが懸念される。その解決方法として、例えば、図５に示すように、図４の電源切替え装置４０において、直流電源入力部４２と電源選択部４４との間の直流給電経路に開閉器からなる直流開閉部５１を設けることが考えられる。

図５の電源切替え装置４０によると、直流電源から交流電源に切替える場合、電源選択部４４の切替え操作に先立って直流開閉部５１により直流電源を遮断してから、電源選択部４４を直流電源側から交流電源側に切替えることができる。これにより、電源選択部４４において、アーク放電による直流電源と交流電源との短絡を発生させることなく、直流電源側から交流電源側に切替えることができるので、電源選択部４４として、構成が簡単で、小型かつ安価な切替え開閉器を用いることができる利点がある。

実開平０１−１０９１５５公報 特開平０２−０６００１０公報

しかしながら、図５に示した電源切替え装置４０においては、直流電源から交流電源に切替える場合、必ず、直流開閉部５１により直流電源を切断した後に、電源選択部４４を交流側に切替える必要がある。そのため、操作手順を誤って、直流開閉部５１により直流電源を切断せずに電源選択部４４を交流電源側へ切替えてしまうと、アーク放電によって上述した問題が生じる恐れがある。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、小型化およびコストダウンが図れ、交流電力と直流電力とを機器等の損傷を招くことなく安全に切替えできる電源切替え装置およびこれを備える給電システムを提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る電源切替え装置の発明は、
交流電力が給電される交流電源入力部と、
該交流電源入力部に給電される前記交流電力を第１交流給電路または第２交流給電路に選択的に給電する交流電力切替え部と、
前記第１交流給電路に給電される前記交流電力を出力する交流電力出力部と、
該交流電力出力部から出力される前記交流電力に基づく直流電力が給電される直流電源入力部と、
前記第２交流給電路に給電される前記交流電力または前記直流電源入力部に給電される前記直流電力を選択する電源選択部と、
該電源選択部で選択される電力を給電するための給電部と、
を有することを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る電源切替え装置において、
前記電源選択部への前記直流電力の給電中を表示する表示部をさらに有する、ことを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第１または２の観点に係る電源切替え装置において、
前記給電部は、並列接続された複数の分岐給電部と、各分岐給電部への給電路に接続された電路保護部とを備える、ことを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第１，２または３の観点に係る電源切替え装置において、
前記直流電源入力部と前記電源選択部との間の直流給電路を選択的に開閉する直流開閉部をさらに備える、ことを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する第５の観点に係る給電システムの発明は、
第１，２，３または４の観点に係る電源切替え装置と、
前記電源切替え装置の前記交流電力出力部から出力される前記交流電力に基づく直流電力を前記直流電源入力部に給電する直流電源装置と、
を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、電源切替え装置の小型化およびコストダウンが図れ、交流電力と直流電力とを機器等の損傷を招くことなく安全に切替えできる。

本発明の第１実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。 本発明の第２実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。 従来想定される給電システムの概略構成を示す図である。 従来想定される他の給電システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。この給電システムは、電源切替え装置１０と、交流電力に基づく直流電力を供給する直流電源装置３０とを備える。電源切替え装置１０は、交流電源入力部１１、交流電力切替え部１２、交流電力出力部１３、直流電源入力部１４、電源選択部１５、給電部１６および表示部１７を備える。また、直流電源装置３０は、交流電力入力部３１、直流電力出力部３２、および電源スイッチ（図示せず）を備える。

交流電源入力部１１は、２つの入力端子を有し、商用電源等から単相の交流電力が給電される。交流電源入力部１１に給電される交流電力は、切替え開閉器からなる交流電力切替え部１２により第１交流給電路１８または第２交流給電路１９に選択的に給電される。第１交流給電路１８に給電される交流電力は、２つの出力端子を有する交流電力出力部１３から出力されて、直流電源装置３０の交流電力入力部３１に給電される。第２交流給電路１９に給電される交流電力は、切替え開閉器からなる電源選択部１５の交流入力部に給電される。

直流電源入力部１４は、２つの入力端子を有し、直流電源装置３０の直流電力出力部３２から直流電力が給電される。直流電源入力部１４に給電される直流電力は、電源選択部１５の直流入力部に給電される。電源選択部１５は、切替え操作によって、交流入力部に給電される交流電力、または、直流入力部に給電される直流電力のいずれかを選択する。電源選択部１５で選択された電力は、２つの出力端子を有する給電部１６に給電される。これにより、給電部１６に接続された負荷（図示せず）に、交流電力または直流電力が選択的に給電される。また、表示部１７は、電源選択部１５への直流給電路２０に直流電力が給電されている状態で点灯または点滅するように、直流給電路２０あるいは電源選択部１５の直流入力部に接続される。

なお、図１において、交流電源入力部１１は、交流電力切替え部１２を構成する切替え開閉器の入力部で構成することもできる。また、交流電力出力部１３および第１交流給電路１８は、交流電力切替え部１２を構成する切替え開閉器の一方の切替え出力部で構成することもできる。この場合は、交流電力切替え部１２の一方の切替え出力部と、直流電源装置３０の交流電力入力部３１との間を直接電路で接続すればよい。同様に、直流電源入力部１４は、電源選択部１５を構成する切替え開閉器の直流入力部で構成することもできる。この場合は、直流電源装置３０の直流電力出力部３２と、電源選択部１５の直流入力部との間を、直流給電路２０により接続すればよい。また、給電部１６は、電源選択部１５を構成する切替え開閉器の出力部で構成することもできる。

本実施の形態に係る給電システムにおいて、給電部１６から交流電力が給電されている状態では、交流電力切替え部１２は第２交流給電路１９側に接続されており、電源選択部１５は第２交流給電路１９側（交流電源側）に接続されている。また、給電部１６から直流電力が給電されている状態では、交流電力切替え部１２は第１交流給電路１８側に接続されており、電源選択部１５は直流給電路２０側（直流電源側）に接続されており、直流電源装置３０は電源スイッチがオン状態で直流電力を出力している。

ここで、給電部１６から直流電力が給電されている状態で、給電電力を交流電力に切替える場合は、以下の操作手順で切替えることにより、安全に切替えることができる。先ず、直流電源装置３０の電源スイッチをオフにして直流電力の出力を停止する。次に、表示部１７の消灯を確認して、交流電力切替え部１２を第２交流給電路１９側に切替える。その後、電源選択部１５を第２交流給電路１９が接続されている交流入力部側に切替える。

また、給電部１６から交流電力が給電されている状態で、給電電力を直流電力に切替える場合は、以下の操作手順で切替えることにより、安全に切替えることができる。なお、ここでは、交流電力の給電中、直流電源装置３０は電源スイッチがオフ状態にあり、出力が停止されているものとする。先ず、交流電力切替え部１２を第１交流給電路１８側に切替える。次に、電源選択部１５を直流電源側に切替える。その後、直流電源装置３０の電源スイッチをオン状態にして、直流電力の出力を開始する。

上述した操作手順は、最も安全な操作手順であるが、例えば、直流電源装置３０の電源スイッチがオン状態で、電源選択部１５が切替え操作されることが想定される。例えば、直流電源装置３０の電源スイッチをオン状態にしてから、交流電源から直流電源への切替えが行われることが想定される。この場合、交流電力切替え部１２の第１交流給電路１８側への切替えと、電源選択部１５の直流電源側への切替えとのどちらが先に操作されても、交流電力切替え部１２および電源選択部１５をそれぞれ構成する切替え開閉器は正常に機能するので、交流電源から直流電源に安全に切替えることができる。

また、直流電源装置３０が直流電力を出力している状態で、直流電源から交流電源への切替えが行われることも想定される。例えば、先に電源選択部１５が操作されて交流電源側へ切替えられた場合、電源選択部１５の交流電源側には、交流電力が給電されていないので、交流電力との短絡が生じることはない。したがって、その後、交流電力切替え部１２が第２交流給電路１９側へ切替えられれば、直流電源装置３０への交流電力の給電が停止され、それにより直流電源装置３０からの直流電力の出力が停止されてから、電源選択部１５への交流電力の給電が開始されるので、直流電源から交流電源に安全に切替えられる。

また、先に交流電力切替え部１２が第２交流給電路１９側へ切替えられた場合は、その時点で、直流電源装置３０への交流電力の給電が停止され、それにより直流電源装置３０からの直流電力の出力が停止される。したがって、その後、電源選択部１５を安全に交流電源側へ切替えることができる。

以上のように、本実施の形態に係る給電システムよれば、アーク放電による直流電源と交流電源との短絡を確実に防止できる。したがって、電源選択部１５として、小型かつ安価な切替え開閉器を用いて、交流電力と直流電力とを、機器等の損傷を招くことなく安全に切替えることができ、電源切替え装置１０の小型化およびコストダウンが図れる。

（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。この給電システムは、図１に示した給電システムにおいて、電源切替え装置１０の給電部１６を、並列接続された複数（図２では２個）の分岐給電部１６−１，１６−２と、各分岐給電部への給電路に接続されたヒューズ等の電路保護部２１−１，２１−２とを備えるものである。その他の構成および作用は、図１と同様である。

本実施の形態に係る給電システムよれば、第１実施の形態と同様の効果が得られる。また、複数の分岐給電部１６−１，１６−２を有することで、これら分岐給電部１６−１，１６−２に接続される負荷に対して、同時に直流電力または交流電力を給電できる。さらに、分岐給電部１６−１，１６−２に対応して電路保護部２１−１，２１−２が設けられているので、一の分岐給電部に接続された負荷側に異常が生じても、その影響が他の分岐給電部に接続されている負荷に及ぶことがない。

（第３実施の形態）
図３は、本発明の第３実施の形態に係る給電システムの概略構成を示す図である。この給電システムは、図２に示した給電システムにおいて、電源切替え装置１０の直流電源入力部１４と電源選択部１５との間の直流給電路２０に、開閉器からなる直流開閉部２２を設けたものである。

本実施の形態に係る給電システムによると、第２実施の形態と同様の効果が得られる。また、電源選択部１５により直流電源を選択して給電部１６に接続された負荷側に直流電力を給電している状態で、負荷側に異常が発生した場合やメンテナンスが必要となった場合等に、直流開閉部２２により直流給電路２０を遮断することで、容易に対処することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態において、表示部１７は省略することも可能である。また、図２および図３に示したヒューズ等の電路保護部は、図１において、電源選択部１５と給電部１６との間の給電路に設けることもできる。さらに、交流電源は、単相に限らず、３相等の多相交流電源であってもよい。この場合、電源選択部１５の出力端子および給電部１６は、所定の２つの端子を直流電力出力端子として設定すればよい。

１０ 電源切替え装置
１１ 交流電源入力部
１２ 交流電力切替え部
１３ 交流電力出力部
１４ 直流電源入力部
１５ 電源選択部
１６ 給電部
１６−１，１６−２ 分岐給電部
１７ 表示部
１８ 第１交流給電路
１９ 第２交流給電路
２０ 直流給電路
２１−１，２１−２ 電路保護部
２２ 直流開閉部
３０ 直流電源装置

Claims (5)

1. 交流電力が給電される交流電源入力部と、
   該交流電源入力部に給電される前記交流電力を第１交流給電路または第２交流給電路に選択的に給電する交流電力切替え部と、
   前記第１交流給電路に給電される前記交流電力を出力する交流電力出力部と、
   該交流電力出力部から出力される前記交流電力に基づく直流電力が給電される直流電源入力部と、
   前記第２交流給電路に給電される前記交流電力または前記直流電源入力部に給電される前記直流電力を選択する電源選択部と、
   該電源選択部で選択される電力を給電するための給電部と、
   を有する電源切替え装置。
2. 前記電源選択部への前記直流電力の給電中を表示する表示部をさらに有する、請求項１に記載の電源切替え装置。
3. 前記給電部は、並列接続された複数の分岐給電部と、各分岐給電部への給電路に接続された電路保護部とを備える、請求項１または２に記載の電源切替え装置。
4. 前記直流電源入力部と前記電源選択部との間の直流給電路を選択的に開閉する直流開閉部をさらに備える、請求項１，２または３に記載の電源切替え装置。
5. 請求項１，２，３または４に記載の電源切替え装置と、
   前記電源切替え装置の前記交流電力出力部から出力される前記交流電力に基づく直流電力を前記直流電源入力部に給電する直流電源装置と、
   を備える給電システム。
   

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