JP5997481B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、通常時は商用電源からの電力を供給するとともに蓄電池を充電し、停電時には自動的に蓄電池からの電力に切り替えて供給する電力供給システムに関する。

従来から通常時に商用電源を利用して蓄電池を充電しておき、停電時にその蓄電池からの電力によって照明やその他の装置を駆動する電源装置が開発されている。

例えば、特許文献１に開示された無停電電源内蔵サイドテーブルでは、非停電時に商用電力を利用して内蔵した蓄電池を充電しておき、停電時には遮断検知手段による検知に基づいて蓄電池からＤＣ／ＡＣインバータを経て得られる交流電力によって室内照明を点灯させている。

特開２００７−３２５４７５号公報

しかしながら、上述した従来の無停電電源内蔵サイドテーブルでは、停電が発生すると遮断検知手段によって停電を検知して商用電源から蓄電池に電源を切り替える制御を行わなければならないので、構成が複雑になり、コストが増加してしまうという問題点があった。

また、上述した従来の無停電電源内蔵サイドテーブルは、出力が交流であるために蓄電池の出力を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータが必要になり、構成がさらに複雑になってコストが増加してしまう。また、携帯電話等の情報機器を接続するための直流電源を備えていないので、停電時に特に必要となる携帯電話などの充電を行うことができないという問題点もあった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、停電が発生しても電源を切り替えるような制御を行うことなく自動的に蓄電池からの電源に切り替えることのできる電源供給システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電力供給システムは、停電時、及び停電の発生していない通常時に、領域に設置された照明に電力を供給する電力供給システムであって、交流電力を変換して直流電力を出力する電力変換手段と、前記電力変換手段から出力される直流電力によって充電される蓄電池を備え、前記電力変換手段から出力される直流電力または前記蓄電池から出力される直流電力のいずれかを出力する二次電池ユニットと、前記照明の点灯、消灯を切り替える操作スイッチ、及び、前記領域の状態を検出するセンサを有し、前記二次電池ユニットから出力される直流電力を変換して、前記照明を点灯するための直流電力を供給する直流電源ユニットと、を備え、前記二次電池ユニットは、前記照明の動作モードを下記（Ａ）〜（Ｃ）のいずれか一つの動作モードを選択する動作モード切替スイッチを有し、前記直流電源ユニットは、前記動作モード切替スイッチによって選択された動作モードに応じて前記照明の動作を切り替えることを特徴とする。
（Ａ）通常時、停電時に関わらず、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記照明をオフとする。
（Ｂ）通常時には、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記照明をオフとし、停電時には、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記センサの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替える。
（Ｃ）通常時、停電時に関わらず、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記センサの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替える。

また、本発明の電力供給システムは、前記センサは、領域内に存在する人間を検出する人感センサを含み、該人感センサでの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替えることを特徴とする。

さらに、本発明の電力供給システムは、前記センサは、前記領域内の明暗を検知する明暗センサを含み、前記明暗センサでの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替えることを特徴とする。

また、本発明の電力供給システムは、直流電源ユニットが携帯端末を充電するための接続手段をさらに備えていることを特徴とする。

さらに、本発明の電力供給システムは、直流電源ユニットが、前記二次電池ユニットとの間の配線による電圧降下を補償して前記照明を定電力で駆動する照明駆動手段をさらに備えていることを特徴とする。

本発明によれば、電力変換手段から出力される直流電力か、あるいは蓄電池から出力される直流電力のいずれかを二次電池ユニットが出力して照明を点灯するので、停電が発生しても電源を切り替えるような制御を行うことなく自動的に蓄電池からの電力に切り替えることができる。これにより装置の構成を簡単にすることができ、コストを低減することができる。

また、本発明によれば、照明の動作モードを切り替える動作モード切替スイッチをさらに備え、動作モード切替スイッチによって選択された動作モードに応じて照明の動作を切り替えるので、利用者は必要に応じて簡単に照明の動作条件を変更することができる。

さらに、本発明によれば、照明が設置されている領域の状態を検出するセンサをさらに備え、センサの検出結果に応じて照明の点灯と消灯を切り替えるモードが動作モードに含まれているので、照明をセンサの検出結果に応じて自動的に動作させることができる。

また、本発明によれば、携帯端末を充電するための接続手段をさらに備えているので、停電時に特に必要となる携帯電話等の充電を行うことができる。

さらに、本発明によれば、二次電池ユニットと直流電源ユニットとの間の配線による電圧降下を補償して照明を定電力で駆動する照明駆動手段をさらに備えているので、配線が長くても照明を一定の明るさに保つことができ、明るさのばらつきを解消することができる。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの配線の構成を示す配線図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの論理回路の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムに設定された動作モードの一例を説明するための図である。

以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。

［電力供給システムの構成］
図１は本実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る電力供給システム１は、交流電力を変換して直流電力を出力するＡＣ／ＤＣ変換器（電力変換手段）２と、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力によって充電される蓄電池を備えた二次電池ユニット３と、二次電池ユニット３から出力される直流電力を変換して照明１０を点灯するための直流電力を供給する直流電源ユニット４とを備えている。

ここで、本実施形態に係る電力供給システム１は、一般的な住宅に電力を供給するためのシステムであり、通常時は商用電源からの電力を供給するとともに蓄電池を充電し、停電時には自動的に蓄電池からの電力に切り替えて供給するものである。

ＡＣ／ＤＣ変換器２は、分電盤１１の遮断器１２を介して商用交流電源に接続され、入力された交流電力を変換して直流電力を出力している。

二次電池ユニット３は、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力によって充電される蓄電池を備え、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力または蓄電池から出力される直流電力のいずれかを出力する。また、二次電池ユニット３は、照明１０の動作モードを切り替える動作モード切替スイッチ３１を備えており、複数の動作モードにそれぞれ通常時と停電時における照明１０の動作条件が設定されている。尚、二次電池ユニット３は低電圧で安全なため、直流電源ユニット４の位置に設置または内蔵してもよく、建物の天井の点検できる場所に設置される。

直流電源ユニット４は、二次電池ユニット３との間のケーブル５０による電圧降下を補償して照明１０を一定の電流で駆動する定電流回路（照明駆動手段）４１を備えており、ケーブル５０が長くなっても照明１０が一定の明るさで点灯できるようにしている。また、定電流回路４１によりケーブル５０のサイズを細径化し、照明を小型化することも可能となる。尚、定電流回路４１の代わりに定電圧回路を設置してもよく、定電圧回路で複数の照明１０に必要な電圧を一括して変換することによりコストを低減することができる。

また、直流電源ユニット４はスイッチ回路４２を備えており、このスイッチ回路４２は、動作モード切替スイッチ３１と、照明１０の点灯と消灯を切り替える照明用スイッチボックス１３と、照明１０が設置された領域の明暗を検知する明暗センサ１４と、照明１０が設置された領域に存在する人を検知する人感センサ１５と接続されている。そして、動作モード切替スイッチ３１で選択された動作モードに応じて、スイッチ回路４２は、照明スイッチボックス１３のＯＮ／ＯＦＦや明暗センサ１４及び人感センサ１５からの検知信号に基づいて照明１０の点灯及び消灯を制御する。

さらに、直流電源ユニット４は、携帯端末を充電するための接続部（接続手段）１６を備えており、この接続部１６に対してＤＣ／ＤＣ変換器４３が直流電力を供給する。ＤＣ／ＤＣ変換器４３は、二次電池ユニット３から出力された直流電力を、携帯端末を充電するのに必要な直流電力に変換して供給している。また、接続部１６は通常の直流コンセントやＵＳＢで構成してもよいし、携帯電話の充電端子に直接接続できるような接続端子で構成してもよい。

［電力供給システムの配線構成］
次に、図２を参照して本実施形態に係る電力供給システム１の配線構成を説明する。図２に示すように、二次電池ユニット３は、照明１０の動作モードを切り替える動作モード切替スイッチ３１と、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力によって充電される蓄電池３２と、蓄電池３２の充電状態を監視制御する電池監視制御回路３３と、蓄電池３２を保護する電池保護ダイオード３４と、ＡＣ／ＤＣ変換器２を保護する電源保護ダイオード３５と、蓄電池３２の充電電圧を抑制する電池電圧抑制抵抗３６とを備えている。

二次電池ユニット３では、通常時はＡＣ／ＤＣ変換器２からの直流電力を出力しながら蓄電池３２を充電し、停電時になると自動的に蓄電池３２からの直流電力に切り替えて出力する。このように二次電池ユニット３は、特別な停電検出回路を備えていなくても通常時と停電時で電力を切り替えることができ、簡易な構成であるため電力の切り替えも円滑に行うことができる。また、動作モード切替スイッチ３１は複数の動作モードに対応した接点が設けられており、利用者によって選択された動作モードに応じた照明制御信号を出力している。さらに、蓄電池３２は、電池電圧抑制抵抗３６によって満充電を避けるように充電電圧を抑制しているので、長期の使用が可能となっている。

次に、照明用スイッチボックス１３は、照明１０の点灯と消灯を切り替えるスイッチ６１と、照明１０の消灯時に点灯する表示ＬＥＤ６２と、表示ＬＥＤ６２に流れる電流を制限する電流制限抵抗６３とを備えている。利用者は、この照明用スイッチボックス１３のスイッチ６１をＯＮ／ＯＦＦすることによって照明１０の点灯と消灯を切り替えている。また、表示ＬＥＤ６２は、照明１０が消灯されて暗いときにスイッチ６１の位置が分かるように点灯するものである。

スイッチ回路４２は、動作モード切替スイッチ３１と明暗センサ１４と人感センサ１５に接続された論理回路７１と、論理回路７１の出力信号に応じてＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチ７２と、論理回路７１の出力信号を反転する反転回路７３とを備えている。

ここで、図３を参照して論理回路７１の構成を説明する。図３に示すように、論理回路７１は、動作モード切替スイッチ３１から出力される照明制御信号を反転する反転回路８１と、明暗センサ１４の検知信号と人感センサ１５の検知信号との論理積を演算する第１ＡＮＤ回路８２と、反転回路８１の出力信号と第１ＡＮＤ回路８２の出力信号との論理積を演算する第２ＡＮＤ回路８３とから構成されている。図３に示すように、論理回路７１では、第２ＡＮＤ回路８３が論理積を演算するので、照明制御信号がＬｏｗレベルの場合、すなわち反転回路８１の出力がＨｉｇｈレベルの場合のみ、明暗センサ１４と人感センサ１５の検知結果が論理回路７１の出力に影響する。尚、論理回路７１は、照明１０の動作モードに設定された点灯条件に応じて適宜変更が可能である。

そして、スイッチ回路４２では、論理回路７１の出力がＨｉｇｈレベルである場合に半導体スイッチ７２がＯＮされて照明１０が点灯し、論理回路７１の出力がＬｏｗレベルの場合に半導体スイッチ７２がＯＦＦして照明１０が消灯する。このとき、反転回路７３が論理回路７１の出力を反転して出力するので、照明１０が消灯しているときに表示ＬＥＤ６２が点灯する。

［電力供給システムの動作］
次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作を説明する。

まず、通常時には商用交流電源からの交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器２で直流電力に変換して二次電池ユニット３に出力し、二次電池ユニット３は蓄電池３２を充電するとともにＡＣ／ＤＣ変換器２から出力された直流電力を直流電源ユニット４へ出力する。一方、停電時には商用交流電源からの交流電力が停止すると、二次電池ユニット３は蓄電池３２から出力される直流電力を直流電源ユニット４へ出力する。

そして、ＡＣ／ＤＣ変換器２または蓄電池３２からの直流電力が供給された直流電源ユニット４は、照明スイッチボックス１３のＯＮ／ＯＦＦ及び動作モード切替スイッチ３１で選択された動作モードに応じて照明１０の点灯及び消灯を制御する。

ここで、図４を参照して動作モード切替スイッチ３１に設定されている各動作モードの一例について説明する。図４の「○」は照明１０が点灯、「×」は消灯、「センサ」はセンサの検知結果に応じて照明１０を点灯、消灯することを表している。

まず、図４に示すように、Ａモードでは通常時、停電時ともにスイッチ６１がＯＮのときに照明１０が点灯し、スイッチ６１がＯＦＦのときに照明１０が消灯する。図２の配線図に示すように、動作モード切替スイッチ３１のＡモードの端子は常にＨｉｇｈレベルとなるので、動作モード切替スイッチ３１から出力される照明制御信号は常にＨｉｇｈレベルとなる。これにより、図３に示す反転回路８１からは常にＬｏｗレベルの信号が出力されて論理回路７１の出力はセンサからの検知信号に関係なく常にＬｏｗレベルとなる。したがって、半導体スイッチ７２は常にＯＦＦとなり、照明１０はスイッチ６１のＯＮ／ＯＦＦのみで点灯と消灯が切り替えられる。

次に、Ｂモードの場合には、通常時はスイッチ６１のＯＮ／ＯＦＦに応じて照明１０が点灯及び消灯するが、停電時にはスイッチ６１がＯＮで照明１０が点灯し、ＯＦＦにするとセンサの検知信号に応じて照明１０が点灯及び消灯する。図２の配線図に示すように、動作モード切替スイッチ３１のＢモードの端子は通常時にＨｉｇｈレベルとなって停電時にＬｏｗレベルとなるので、動作モード切替スイッチ３１から出力される照明制御信号は通常時にＨｉｇｈレベル、停電時にＬｏｗレベルとなる。これにより、図３に示す論理回路７１の出力は通常時にセンサからの検知信号に関係なく常にＬｏｗレベルとなり、停電時にはセンサからの検知信号に応じてＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルが切り替わることになる。したがって、通常時には照明１０はスイッチ６１のＯＮ／ＯＦＦのみで点灯と消灯が切り替えられるが、停電時にはスイッチ６１がＯＮのときに照明１０は点灯し、スイッチ６１がＯＦＦのときはセンサの検知信号に応じて照明１０は点灯または消灯する。

また、Ｃモードの場合には、通常時、停電時ともにスイッチ６１がＯＮのときに照明１０が点灯し、ＯＦＦにするとセンサの検知信号に応じて照明１０が点灯及び消灯する。図２の配線図に示すように、動作モード切替スイッチ３１のＣモードの端子は常にＬｏｗレベルとなるので、動作モード切替スイッチ３１から出力される照明制御信号は常にＬｏｗレベルとなる。これにより、図３に示す反転回路８１からは常にＨｉｇｈレベルの信号が出力されて論理回路７１の出力はセンサからの検知信号に応じてＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルとなる。したがって、照明１０はスイッチ６１がＯＮのときは点灯し、スイッチ６１がＯＦＦのときはセンサの検知信号に応じて点灯または消灯する。

このように本実施形態に係る電力供給システム１では、動作モード切替スイッチ３１で選択された動作モードに応じて照明１０が点灯または消灯する。

以上詳細に説明したように、本実施形態に係る電力供給システムによれば、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力か、あるいは蓄電池３２から出力される直流電力のいずれかを出力して照明１０を点灯するので、停電が発生しても電源を切り替えるような制御をすることなく自動的に蓄電池３２からの電力に切り替えることができる。これにより装置の構成を簡単にすることができ、コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る電力供給システムによれば、照明１０の動作モードを切り替える動作モード切替スイッチ３１を備え、動作モード切替スイッチ３１によって選択された動作モードに応じて照明１０の動作を切り替えるので、利用者は必要に応じて簡単に照明の動作条件を変更することができる。

さらに、本実施形態に係る電力供給システムによれば、照明１０が設置されている領域の状態を検出するセンサ１４、１５を備え、センサの検出結果に応じて照明１０の点灯と消灯を切り替えるモードが動作モードに含まれているので、照明１０をセンサの検出結果に応じて自動的に動作させることができる。

また、本実施形態に係る電力供給システムによれば、携帯端末を充電するための接続部１６をさらに備えているので、停電時に特に必要となる携帯電話等の充電を行うことができる。

さらに、本実施形態に係る電力供給システムによれば、二次電池ユニット３と直流電源ユニット４との間のケーブル５０による電圧降下を補償して照明１０を定電力で駆動する定電流回路４１を備えているので、ケーブル５０が長くても照明１０を一定の明るさに保つことができ、明るさのばらつきを解消することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係る電力供給システムによれば、停電が発生しても電源を切り替えるような制御を行うことなく自動的に蓄電池からの電力に切り替えることができ、これによって装置の構成を簡単にできるとともにコストを低減することが可能となる。したがって、本発明に係る電力供給システムは、産業上利用可能である。

１ 電力供給システム
２ ＡＣ／ＤＣ変換器
３ 二次電池ユニット
４ 直流電源ユニット
１０ 照明
１１ 分電盤
１２ 遮断器
１３ 照明用スイッチボックス
１４ 明暗センサ
１５ 人感センサ
１６ 接続部
３１ 動作モード切替スイッチ
３２ 蓄電池
３３ 電池監視制御回路
３４ 電池保護ダイオード
３５ 電源保護ダイオード
３６ 電池電圧抑制抵抗
４１ 定電流回路
４２ スイッチ回路
４３ ＤＣ／ＤＣ変換器
５０ ケーブル

Claims (5)

1. 停電時、及び停電の発生していない通常時に、領域に設置された照明に電力を供給する電力供給システムであって、
   交流電力を変換して直流電力を出力する電力変換手段と、
   前記電力変換手段から出力される直流電力によって充電される蓄電池を備え、前記電力変換手段から出力される直流電力または前記蓄電池から出力される直流電力のいずれかを出力する二次電池ユニットと、
   前記照明の点灯、消灯を切り替える操作スイッチ、及び、前記領域の状態を検出するセンサを有し、前記二次電池ユニットから出力される直流電力を変換して、前記照明を点灯するための直流電力を供給する直流電源ユニットと、
   を備え、
   前記二次電池ユニットは、前記照明の動作モードを下記（Ａ）〜（Ｃ）のいずれか一つの動作モードを選択する動作モード切替スイッチを有し、
   前記直流電源ユニットは、前記動作モード切替スイッチによって選択された動作モードに応じて前記照明の動作を切り替えることを特徴とする電力供給システム。
   （Ａ）通常時、停電時に関わらず、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記照明をオフとする。
   （Ｂ）通常時には、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記照明をオフとし、停電時には、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記センサの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替える。
   （Ｃ）通常時、停電時に関わらず、前記操作スイッチのオン時に前記照明をオンとし、前記操作スイッチのオフ時に前記センサの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替える。
2. 前記センサは、領域内に存在する人間を検出する人感センサを含み、該人感センサでの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記センサは、前記領域内の明暗を検知する明暗センサを含み、前記明暗センサでの検出結果に応じて、前記照明のオン、オフを切り替えること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電力供給システム。
4. 前記直流電源ユニットは、携帯端末を充電するための接続手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記直流電源ユニットは、前記二次電池ユニットとの間の配線による電圧降下を補償して前記照明を定電力で駆動する照明駆動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
   
   

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