JP6730563B2 - 高圧受電設備 - Google Patents

Description

本発明は、建物に設置され、電力系統からの高電圧を低電圧へ変換して建物内の電気機器に給電する機能を有する高圧受電設備に関するものである。

店舗や施設、会社が入居するビルディングなどの建物には、電力系統の配電線からの、例えば、交流６６００Ｖなどの高電圧を、交流２００Ｖや交流１００Ｖの低電圧へ変換して、建物内の電気機器に給電する機能を有する高圧受電設備が設置される。
この高圧受電設備には、電気料金が安価な深夜電力の時間帯に蓄電し、深夜電力の時間帯以外の時間帯に蓄電された電力を利用するための蓄電池が設けられることがある。
このような高圧受電設備の一例として、特許文献１，２に記載のものが知られている。

特許文献１に記載の集合住宅用電力削減システムは、太陽電池が発電した電気エネルギーおよびキュービクルからの電気エネルギーを蓄積するための蓄電池を備えており、太陽電池により発電された電気エネルギーが蓄電池に随時蓄積されると共に、深夜割引料金が適用される安価な電力がキュービクルから蓄電池に供給され、蓄電池に十分な電気エネルギーが蓄積されている場合は、蓄電池からの電力が優先的（選択的）に分電盤に供給される、というものである。

また、特許文献２に記載の配線ケース付蓄電池収容箱は、夜間電力（深夜電力）を蓄え、その蓄えた電力を電力使用量の多い昼間に放電する蓄電池からなる複数の蓄電ユニットが収容される収容箱本体の前面周縁に、各蓄電池の電極面上に配線用空間を確保する枠体が設けられ、この枠体の前面開口には着脱自在にカバーが設けられた、蓄電池室が無い場合はキュービクルタイプの蓄電池収容箱に収容されるものである。

特開２００５−２８７３００号公報 特開２００３−２９７３１９号公報

しかし、特許文献１，２では、蓄電池が電力供給源として有効活用されているが、蓄電池は、既設の高圧受電設備に設置されるときには、外部に増設する必要がある。高圧受電設備が、ビルディングの屋上に設置されているのであれば、空きスペースは十分にあるかもしれないが、建物の敷地に設置されている場合には、空きスペースが確保できない場合がある。また、新規に高圧受電設備を設置する場合でも、蓄電池や、蓄電池に充電したり、蓄電池からの電力を負荷に供給したりする電源装置を高圧受電設備に含める必要があるため、高圧受電設備の横幅が増大してしまう。

そこで本発明は、筐体サイズの増大を抑えることにより、狭小のスペースでも設置が可能な高圧受電設備を提供することを目的とする。

本発明の高圧受電設備は、電力系統からの電力を変圧して、需要者が使用する電気機器へ供給する内部機器が筐体に収納された設備本体と、前記電気機器への電力を蓄電する蓄電池とを備え、前記蓄電池は、前記筐体の天面上に配置されたことを特徴とする。

本発明の高圧受電設備によれば、電力系統からの電力を変圧して電気機器へ供給する設備本体における筐体の天面上に、電気機器への電力を蓄電する蓄電池が配置されているため、設備本体の横幅や奥行きを拡げることなく蓄電池が設置できる。

前記天面には、前記天面と前記蓄電池との間に隙間が設けられた状態で、前記蓄電池の底面側を支持する支持用部材を有することが望ましい。蓄電池と天面との間に隙間が設けられていると、蓄電池と設備本体との間の配線を隙間に通すことができるため配線が容易である。

前記支持用部材は、前記設備本体の吊り下げ用アイボルトであるいることが望ましい。重量が重い設備本体が吊り下げられる強度に耐えるアイボルトに蓄電池を支持させることにより、蓄電池をしっかりと支持させることができる。また、設備本体を設置するときに使用される支持用部材としたアイボルトを利用するため、蓄電池を天面上に設置する際に、支持用部材を取り除くなどの作業が不要である。

前記蓄電池が、保護カバーにより収納されていると、外部環境から蓄電池を保護することができ、耐候性を向上させることができる。また、外部から蓄電池が見えないため意匠性を向上させることができる。

前記保護カバーの底面には、前記支持用部材に被さる箱状の嵌合部と、前記嵌合部と支持用部材とを締結する締結部材とを備えていることが望ましい。保護カバーの底面に備えた嵌合部が支持用部材に被さり、締結部材によって嵌合部と支持用部材とを締結することで、保護カバーに収納された蓄電池が、前後左右の各方向および上下方向にずれてしまうことを防止することができる。

前記保護カバーは、カバー本体と、前記カバー本体内と外部とを連通する通気口とを備えていることが望ましい。蓄電池からの熱を通気口から外部に放熱させることができるため、蓄電池の温度上昇を抑えることができる。

前記カバー本体の床面に、通気孔が形成されていることが望ましい。カバー本体と設備本体の天面との隙間は、カバー本体により日陰になるため、比較的、空気が周囲より冷えた状態である。従って、カバー本体の床面に設けられた通気孔から冷えた空気をカバー本体内に取り入れ、蓄電池を冷却した後に、通気口から排出することで、蓄電池を効率よく冷却することができる。

前記蓄電池は、前記保護カバーの蓋部から吊り下げ部材により吊り下げられていると、吊り下げ部材を引き上げることで蓋部ごと蓄電池を引き上げることができるため、蓄電池の交換が容易である。

前記蓄電池は、外形の輪郭形状が前記天面の範囲内に形成されていると、蓄電池が天面からはみ出さないため、蓄電池の重心が天面の範囲内に収まる。従って、安定した状態で蓄電池を天面に配置することができる。

前記天面は、傾斜した状態に形成されていることが望ましい。

前記蓄電池は、満充電となる容量が定格から２０％以上性能低下した電気自動車用のバッテリであることが望ましい。満充電容量が定格から２０％以上性能低下した電気自動車用のバッテリであっても、電気機器への電力の供給には十分である。そのため、蓄電池として、満充電容量が低下したバッテリを使用することで、本発明の高圧受電設備を環境に配慮したものとすることができる。

本発明の高圧受電設備によれば、設備本体の横幅や奥行きを拡げることなく蓄電池が、設備本体の天面に設置できるので、筐体サイズの増大を抑えることにより、狭小のスペースでも設置が可能である。

本発明の実施の形態に係る高圧受電設備の電気的な接続を説明するための図である。 図１に示す高圧受電設備の正面図である。 図２に示す高圧受電設備の右側面図である。 図２に示す高圧受電設備の保護カバーを透過した状態の上部拡大正面図である。 図４に示す高圧受電設備の上部拡大右側面図である。 図４に示す設備本体と保護カバーとの連結構造を説明するための拡大正面図である。 図６に示す設備本体と保護カバーとの連結構造を説明するための拡大右側面図である。 図１に示す保護カバーの底面を上方から見た図である。

本発明の実施の形態に係る高圧受電設備を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、高圧受電設備１０は、キュービクルと称されるもので、店舗や施設、会社が入居するビルディングなどの建物に設置され、建物内で利用される電気機器へ電力を供給するものである。本実施の形態に係る高圧受電設備１０は、コンビニエンスストア（以下、コンビニと略す。）Ｃに設置される。

本実施の形態に係る高圧受電設備１０は、変圧部２０と、双方向電源部３０と、遠隔監視部４０と、蓄電池５０とを備えている。
変圧部２０は、電力系統からの交流６６００Ｖを受電して、３相２００Ｖまたは単相１００Ｖまたは２００Ｖの交流に変圧する機能を備えている。
双方向電源部３０は、変圧部２０からの交流を、交流のまま、または、０Ｖから４００Ｖまでの範囲で設定された電圧の直流に変圧して、コンビニＣ内の電気機器へ供給したり、変圧部２０からの交流を直流に変換して蓄電池５０を充電したり、蓄電池５０からの直流を交流に変換、または直流の各電圧に変換して、コンビニＣ内の電気機器へ供給したりする機能を備えている。
また、双方向電源部３０は、蓄電池５０の充電状態を監視し、蓄電池５０が満充電でなければ充電を行い、満充電であれば蓄電池５０から放電させる機能を備えている。

遠隔監視部４０は、双方向電源部３０からの交流または直流に、電圧低下または過電流などの異常を検出した場合に、携帯電話回線を通じて、監視者が所在する遠隔地まで通報する機能を有している。
蓄電池５０は、リチウムイオン電池である。蓄電池５０は、電気自動車で使用されるバッテリとすることができる。特に、蓄電池５０は、充放電を繰り返すことにより、満充電時の容量（以下、蓄電容量と称す。）が定格まで充電できなくなり、満充電としても定格から２０％以上低下した充電しかできなくなったものとすることができる。本実施の形態では、蓄電池５０を充放電の繰り返しに強いリチウムイオン電池としているが、充電できれば他の蓄電池でもよい。

高圧受電設備１０は、変圧部２０、双方向電源部３０および遠隔監視部４０が、内部機器として、図２から図３に示すように、筐体１１０に収納されて、設備本体１００を構成している。設備本体１００は、２面体により構成されている。

筐体１１０は、金属製の箱状に形成されている。筐体１１０は、前面１１１が２枚の扉１１１ａにより開閉可能に配置されている。２枚の扉１１１ａのうち右側の扉１１１ａには、内部のメータや監視用の液晶パネルを観察するための窓１１１ｂが形成されている。
筐体１１０の右側面１１２にも扉１１２ａが開閉可能に形成されている。筐体１１０の左側面１１３の上部には、開口部を下方に向けた換気扇付きのダクト１１３ａが配置されている。

筐体１１０の天面１１４は、前部１１４ｆから後部１１４ｒに向かって下り傾斜した状態に形成されている。
また、天面１１４は、支持用部材前部の２ヵ所と、後部の２ヵ所に支持用部材１１４ｂを有している。本実施の形態では、支持用部材１１４ｂとして、設備本体１００を設置するときにクレーン車などにより吊り下げるための吊り下げ用金具を使用している。支持用部材１１４ｂは蓄電池５０を底面側から支持するものである。支持用部材１１４ｂはアイボルトにより形成されている。

天面１１４の上には、蓄電池５０が配置されている。蓄電池５０は、保護カバー６０により覆われている。
保護カバー６０は、天面１１４を平面視したときの輪郭形状に合わせて、平面視矩形状の箱状に形成されて、蓄電池５０を囲うカバー本体６１と、カバー本体６１内と外部とを連通する通気口６２とを備えている。

カバー本体６１は、蓋部６１１と箱部６１２と、蓄電池５０が載置される台部６１３と、台部６１３を蓋部６１１から吊り下げる吊り下げ部材６１４とを備えている。
蓋部６１１は箱部６１２に蝶ねじにより取付けられている。箱部６１２の床面６１ａには、蓄電池５０と床面６１ａとの間に隙間Ｓ１を確保するための隙間部材６１２１が配置されている。

隙間部材６１２１は、台部６１３を支持する脚となる脚用部材６１２１ａと、脚用部材６１２１ａを床面６１ａに固定する締結部材６１２１ｂとを備えている。脚用部材６１２１ａは、床面６１ａの幅方向（左右方向）に沿って長尺状に形成されている。脚用部材６１２１ａは、クランク状の断面を有する棒状部材である。脚用部材６１２１ａの幅方向の断面は、まず床面６１ａ沿った後に、垂直に上がり、そして台部６１３の底面に沿って形成されている。

また、箱部６１２の底面６１ｂには、支持用部材１１４ｂの位置に合わせて固定用部材６１２２が配置されている。固定用部材６１２２は、底面が開口し、上面が箱部６１２の底面６１ｂに固定され、支持用部材１１４ｂに被さる箱状の嵌合部６１２２ａと、嵌合部６１２２ａと支持用部材１１４ｂとを締結する締結部材６１２２ｂとを備えている。
締結部材６１２２ｂは、嵌合部６１２２ａの対向する側面に開設された貫通孔を貫通するボルトと、ボルトがねじ込まれるナットとにより形成されている。

台部６１３は、蓄電池５０より一回り大きいサイズの矩形状板に周壁部が形成されたものである。
吊り下げ部材６１４は、蓋部６１１を貫通した状態で、蓋部６１１に固定されている共に、その下端がナットにより台部６１３に接続固定されている。吊り下げ部材６１４は、アイボルトとすることができる。蓄電池５０は、台部６１３に搭載され、台部６１３が隙間部材６１２１により支持され、保護カバー６０が固定用部材６１２２を支持用部材１１４ｂに被せて支持されることで、天面１１４に沿って傾斜した状態で設置されている。

図８に示すように、箱部６１２の床面６１ａには、４ヵ所に設けられた矩形状の開口部に、通気孔が形成されたパンチンググリル６１２３が配置されている。

通気口６２は、カバー本体６１の背面６１ｃから後方へ延びると共に、開口部が下方を向いたウェザーカバーである。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る高圧受電設備１０では、設備本体１００に保護カバー６０に収納された蓄電池５０を設置するときには、まず、図４および図５に示すカバー本体６１の底面６１ｂから下方に向かって突出する固定用部材６１２２の嵌合部６１２２ａを、支持用部材１１４ｂに被せる。
次に、締結部材６１２２ｂのボルトを、嵌合部６１２２ａの側面から内部に進入させ、支持用部材１１４ｂのリング部分を挿通させた後に、反対側の側面から突出させる。そして、嵌合部６１２２ａから突出したボルトのねじ部分にナットを締結することで、設備本体１００に、蓄電池５０が収納された保護カバー６０を固定する。

図６に示すように、カバー本体６１の底面６１ｂに固定された嵌合部６１２２ａが支持用部材１１４ｂに被さり、締結部材６１２２ｂであるボルトとナットとを締結して、固定用部材６１２２と支持用部材１１４ｂとを固定しているため、保護カバー６０に収納された蓄電池５０が、前後左右の各方向および上下方向にずれてしまうことを防止することができる。

図４および図５に示すように、支持用部材１１４ｂにより蓄電池５０を収納した保護カバー６０を支持させることにより、保護カバー６０と天面１１４との間に隙間Ｓ２が設けられた状態で、蓄電池５０の底面側を支持することができる。
支持用部材１１４ｂは、重量が重い設備本体１００を吊り下げても耐えるように設備本体１００の天面１１４に設けられているため、保護カバー６０に収納された蓄電池５０を支持用部材１１４ｂに載置しても、支持用部材１１４ｂは、しっかりと支持させることができる。
従って、蓄電池５０からの放熱や伝熱により加熱された保護カバー６０を、底面６１ｂと天面１１４との隙間Ｓ２に放熱させることができる。また、支持用部材１１４ｂとして、設備本体１００を吊り下げるときのアイボルトを利用することで、蓄電池５０を支持させるための金具を新たに設ける必要が無い。

このように、設備本体１００を吊り下げるときのアイボルトを、保護カバー６０に収納された蓄電池５０を支持する支持用部材１１４ｂとして機能させることにより、建物内の電気機器に電源が供給できる大容量の蓄電池５０を、既設の高圧受電設備に容易に増設することができる。

一方、保護カバー６０内では、隙間部材６１２１が、蓄電池５０が載置された台部６１３と保護カバー６０の床面６１ａとの間に隙間Ｓ１を設けた状態で蓄電池５０を支持しているため、蓄電池５０から隙間Ｓ１に放熱させることができる。
このとき、図８に示すように、カバー本体６１の床面６１ａにはパンチンググリル６１２３が設けられているため、保護カバー６０によって日陰になり、保護カバー６０の上方や側方と比較して冷えた下方の空気（隙間Ｓ２の空気）が、パンチンググリル６１２３の通気孔を通じて保護カバー６０の内部に進入する。そして、蓄電池５０からの放熱によって加熱された空気は、保護カバー６０内を上昇して、通気口６２から排出させることで、蓄電池５０を効率よく冷却することができる。

また、隙間部材６１２１の脚用部材６１２１ａが、支持用部材１１４ｂが支持する位置に対応させて、保護カバー６０の床面６１ａに配置されているため、支持用部材１１４ｂが支持する点を面で受けることができる。

また、蓄電池５０から設備本体１００への配線や、設備本体１００から蓄電池５０への配線を、隙間Ｓ２に通すことができるため、配線が容易である。

このようにして、設備本体１００における筐体１１０の天面１１４上に、電気機器への電力を蓄電する蓄電池５０が配置されているため、設備本体１００の横幅や奥行きを拡げることなく蓄電池５０が設置できる。従って、高圧受電設備１０は、設備本体１００の増大を抑えることにより、狭小のスペースでも設置が可能である。

また、図１に示すように、この蓄電池５０により深夜電力を蓄電して、昼間のコンビニＣ内の電気機器に供給することができるため、電気機器の使用による電力系統からの電力使用のピークを抑制することができると共に、電気料金を抑制することができる。
特に、コンビニＣでは、２４時間営業している店舗が多いため、コンビニＣが所在する地域が停電になっても、食料を保存する冷蔵庫などを稼働させる必要がある。このような状況においては、高圧受電設備１０では、停電になっても蓄電池５０からコンビニＣの電気機器に電源が供給できるため、被災したときには、コンビニＣを被災地に暮らす住民の食料庫としても機能させることができる。
また、高圧受電設備１０が普及すると、蓄電池５０により電力需要が小さく、無駄となるおそれのある深夜電力を充電して、昼間に供給する施設が増えることになるため、再生可能エネルギーの利用拡大と、ＣＯ₂の削減および電力の自給自足の環境が作れる。

本実施の形態では、蓄電池５０は、満充電時の容量が定格から２０％以上の性能低下したバッテリである。しかし、電気自動車では、満充電時の容量が定格から３０％低下した時点で寿命であると見なされる。そのため、電気自動車用のバッテリを蓄電池５０として使用するときには、満充電時の容量が定格から３０％低下したものを使用することが望ましい。寿命であると見なされ、廃バッテリとなった蓄電池５０は、蓄電容量が７０％まで低下しても需要者の電気機器へ供給するには十分である。そのため、蓄電池５０として、電気自動車にて使用した廃バッテリを再利用することで、高圧受電設備１０を環境に配慮したものとすることができる。
また、蓄電池５０として廃バッテリを再利用することで、新品の蓄電池を購入するより購入費用を抑えることができる。

電気自動車にて使用される蓄電池５０は、自動車のボディの底面の中央に設置される。そのため、蓄電池５０は、高さが低く形成されている。従って、蓄電池５０を設備本体１００の天面１１４に搭載しても、例えば、鉛蓄電池を積み上げたものと比較すると、重心を低く抑えることができる。

更に、蓄電池５０は、外形の輪郭形状が天面１１４の範囲内に形成されているため、蓄電池５０が天面１１４からはみ出さない。従って、蓄電池５０の重心が天面１１４の範囲内に収まるので、安定した状態で蓄電池５０を天面１１４に配置することができる。

蓄電池５０から双方向電源部３０を介して直流を、直流にて動作する電気機器へ供給することにより、交流から直流へ変換するより変換効率が高いため、高い効率での電源供給が可能である。また、３相３線により交流を供給するより２本で直流を供給する方が配線を減らせることができる。また、３本の配線を２本とすることで配線コストを抑えることができる。

次に、高圧受電設備１０に内蔵された蓄電池５０を交換するときの状態を説明する。
蓄電池５０が充放電を繰り返し、寿命となったときには、まず、保護カバー６０の蓋部６１１を、蝶ねじを外すことにより、箱部６１２から外れせる状態とする。
次に、蓋部６１１から突出した吊り下げ部材６１４のリング状の頭部に、ワイヤのフックを掛け、ワイヤを巻き上げるクレーンによって引き上げる。そうすることで、吊り下げ部材６１４の下端に接続固定された台部６１３が引き上がる。

このように、蓋部６１１から吊り下げ部材６１４により吊り下がる蓄電池５０を、吊り下げ部材６１４を引き上げることで、吊り下げ部材６１４が貫通する蓋部６１１および台部６１３ごと、蓄電池５０が引き上がるので、簡単に蓄電池５０を保護カバー６０から外部に取り出すことができる。そして、台部６１３の蓄電池５０を新しいものと交換した後は、取り出しと反対の操作で、保護カバー６０の箱部６１２内部に蓄電池５０を設置する。

本発明は、新規に高圧受電設備を設置するときや、既設の高圧受電設備に蓄電池を増設するときに好適に用いることができる。

１０ 高圧受電設備
２０ 変圧部
３０ 双方向電源部
４０ 遠隔監視部
５０ 蓄電池
６０ 保護カバー
６１ カバー本体
６１１ 蓋部
６１２ 箱部
６１２１ 隙間部材
６１２１ａ 脚用部材
６１２１ｂ 締結部材
６１２２ 固定用部材
６１２２ａ 嵌合部
６１２２ｂ 締結部材
６１２３ パンチンググリル
６１３ 台部
６１４ 吊り下げ部材
６１ａ 床面
６１ｂ 底面
６１ｃ 背面
６２ 通気口
１００ 設備本体
１１０ 筐体
１１１ 前面
１１１ａ 扉
１１１ｂ 窓
１１２ 右側面
１１２ａ 扉
１１３ 左側面
１１３ａ ダクト
１１４ 天面
１１４ｂ 支持用部材
１１４ｆ 前部
１１４ｒ 後部
Ｃ コンビニエンスストア
Ｓ１，Ｓ２ 隙間

Claims (9)

1. 電力系統からの電力を変圧して、需要者が使用する電気機器へ供給する内部機器が筐体に収納された設備本体と、前記電気機器への電力を蓄電する蓄電池とを備え、
   前記蓄電池は、前記筐体の天面上に配置され、
   前記天面は、前記天面と前記蓄電池との間に隙間が設けられた状態で、前記蓄電池の底面側を支持する支持用部材を有し、
   前記支持用部材は、前記設備本体の吊り下げ用アイボルトである高圧受電設備。
2. 前記蓄電池は、保護カバーにより収納された請求項１記載の高圧受電設備。
3. 電力系統からの電力を変圧して、需要者が使用する電気機器へ供給する内部機器が筐体に収納された設備本体と、前記電気機器への電力を蓄電する蓄電池とを備え、
   前記蓄電池は、前記筐体の天面上に配置され、
   前記天面は、前記天面と前記蓄電池との間に隙間が設けられた状態で、前記蓄電池の底面側を支持する支持用部材を有し、
   前記蓄電池は、保護カバーにより収納され、
   前記保護カバーの底面には、前記支持用部材に被さる箱状の嵌合部と、前記嵌合部と支持用部材とを締結する締結部材とを備えた高圧受電設備。
4. 電力系統からの電力を変圧して、需要者が使用する電気機器へ供給する内部機器が筐体に収納された設備本体と、前記電気機器への電力を蓄電する蓄電池とを備え、
   前記蓄電池は、前記筐体の天面上に配置され、
   前記天面は、前記天面と前記蓄電池との間に隙間が設けられた状態で、前記蓄電池の底面側を支持する支持用部材を有し、
   前記蓄電池は、保護カバーにより収納され、
   前記蓄電池は、前記保護カバーの蓋部から吊り下げ部材により吊り下げられた高圧受電設備。
5. 前記保護カバーは、カバー本体と、前記カバー本体内と外部とを連通する通気口とを備えた請求項２から４のいずれかの項に記載の高圧受電設備。
6. 前記カバー本体の床面に、通気孔が形成された請求項５記載の高圧受電設備。
7. 前記蓄電池は、外形の輪郭形状が前記天面の範囲内に形成されている請求項１から６のいずれからの項に記載の高圧受電設備。
8. 前記天面は、傾斜した状態で形成され、
   前記蓄電池は、前記天面に沿って傾斜した状態で設置された請求項１から７のいずれかの項に記載の高圧受電設備。
9. 前記蓄電池は、満充電となる容量が定格から２０％以上性能低下した電気自動車用のバッテリである請求項１から８のいずれかの項に記載の高圧受電設備。

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