JP2014033510A - Indoor power distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般家屋や集合住宅等の屋内における商用電源の配電システムに係り、特に、商用電源の停電時に電源を二次電池に切り替える停電時対応の屋内配電システムに関する。 The present invention relates to a commercial power distribution system indoors, such as a general house or an apartment house, and more particularly to an indoor power distribution system that responds to a power failure by switching the power source to a secondary battery when the commercial power source fails.
従来から、商用電源の停電時に電源を二次電池に切り替える無停電電源装置については、各種の提案がなされている。その中には、商用電源が停電により瞬断しなくても、商用電源に異常が発生した場合は電源を二次電池に切り替えて、直流から交流に変換した上で給電することを提案したものも存在する(例えば、特許文献1)。 Conventionally, various proposals have been made for an uninterruptible power supply that switches a power source to a secondary battery in the event of a power failure of a commercial power source. Among them, even if the commercial power supply is not momentarily cut off due to a power failure, it is proposed that if a problem occurs in the commercial power supply, the power supply is switched to a secondary battery and then converted from direct current to alternating current. (For example, Patent Document 1).
一方、商用電源の停電時に対応した屋内配電システムとしては、商用電源の供給時に、AC/DCコンバータで交流から変換した直流電力を、屋内の直流負荷に給電すると共に、二次電池とバックアップ用蓄電池に供給して充電させるものが提案されている。このシステムでは、商用電源の停電時に、二次電池に電源を切り替えて各直流負荷に電力を供給すると共に、所望の直流負荷に対してはバックアップ用蓄電池から継続的に電力供給するようにしている(例えば、特許文献2)。 On the other hand, as an indoor power distribution system that responds to a power failure of a commercial power source, DC power converted from AC by an AC / DC converter is supplied to an indoor DC load when supplying commercial power, and a secondary battery and a storage battery for backup are used. There has been proposed a battery that is supplied and charged. In this system, at the time of a power failure of a commercial power supply, power is switched to a secondary battery to supply power to each DC load, and power is continuously supplied from a backup storage battery to a desired DC load. (For example, patent document 2).
上述したように、電源装置としては商用電源の停電時に二次電池の電力を交流に変換して負荷に供給するものが存在する。しかし、屋内配電システムとして商用電源の停電時に商用電源に代わって交流電力を負荷や配電機器(スイッチ、コンセント等)に供給する配電システムは存在しない。 As described above, there is a power supply device that converts the power of the secondary battery into alternating current and supplies it to the load when a commercial power supply fails. However, there is no distribution system that supplies AC power to a load or a distribution device (switch, outlet, etc.) instead of the commercial power source when the commercial power source is interrupted as an indoor power distribution system.
また、一般に屋内の電気配線は、部屋単位で配線をまとめて分電盤のブレーカ等に接続する形態を取るので、分電盤以下の配線が部屋単位で並列になっており、停電時にも使用する必要のある負荷に対して部屋単位でなく全体的に無停電電源装置からバックアップ給電できる回路構成となっていない。 In general, indoor electrical wiring is arranged in a room unit and connected to a distribution board breaker, etc., so the wiring below the distribution panel is parallel in the room unit and used in the event of a power failure. It is not a circuit configuration that can supply backup power from an uninterruptible power supply as a whole, not for each room, for a load that needs to be performed.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、商用電源の停電時に屋内の必要な交流機器(交流負荷、スイッチ、コンセント等)に対して二次電池からの電力を交流で供給することができる屋内配電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to exchange power from a secondary battery with an AC device (AC load, switch, outlet, etc.) that is required indoors when a commercial power supply is interrupted. It is to provide an indoor power distribution system that can be supplied.
上記目的を達成するため、請求項1に記載した本発明の屋内配電システムは、
商用電源の停電時に、非停電中に商用電源によって充電された二次電池からの電力を交流に変換して、商用電源からの電力に代わって屋内の交流機器に供給する屋内配電システムであって、
商用電源の停電時に、商用電源の電力から交流に変換した前記二次電池の電力に出力を切り替える電源ユニットと、
前記電源ユニットに対して直列にユニット単位で連鎖的に接続され、各ユニットが、電力供給経路から前記交流機器を分岐接続した1又は複数の無停電機器配電ユニットと、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an indoor power distribution system according to the present invention described in
An indoor power distribution system that converts power from a secondary battery charged by a commercial power source during a non-power failure to alternating current and supplies it to indoor AC equipment instead of the power from the commercial power source during a power failure ,
A power supply unit that switches the output to the power of the secondary battery converted from the power of the commercial power supply to an alternating current during a power failure of the commercial power supply;
One or a plurality of uninterruptible equipment distribution units connected in series with the power supply unit in units of units, each unit branch-connecting the AC equipment from a power supply path,
It is characterized by providing.
請求項1に記載した本発明の屋内配電システムによれば、商用電源の停電時には、電源ユニットの出力が商用電源の電力から二次電池の交流に変換した電力に切り替わる。そして、電源ユニットに直列に連鎖的に接続された各無停電機器配電ユニットの電力供給経路と、これに分岐接続された交流機器にも、商用電源の停電時に二次電池からの交流に変換した電力が供給される。
According to the indoor power distribution system of the present invention as set forth in
したがって、屋内の部屋単位でなく必要な交流機器(交流負荷、スイッチ、コンセント等)の全体に対して、商用電源の停電時に二次電池からの電力を交流で供給することができる。 Therefore, the power from the secondary battery can be supplied in an alternating current when the commercial power supply is interrupted to the entire required AC equipment (AC load, switch, outlet, etc.) instead of indoor units.
また、電源ユニットの交換により二次電池の容量を容易に変更することができる他、商用電源の停電時に二次電池からの交流に変換した電力を供給する交流機器を、それらの配置される部屋の異同に関わらず無停電機器配電ユニット単位でグループ化して、例えば、家屋の施主の要望に応じたバックアップ給電系を構成することができる。 In addition, the capacity of the secondary battery can be easily changed by replacing the power supply unit, and AC devices that supply power converted into AC from the secondary battery at the time of a power failure of the commercial power supply Regardless of the difference, it can be grouped in units of uninterruptible equipment distribution units, for example, a backup power supply system according to the request of the owner of the house can be configured.
また、請求項2に記載した本発明の屋内配電システムは、請求項1に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、商用電源と前記電源ユニットとの間に直列にユニット単位で連鎖的に接続され、各ユニットが、商用電源の停電時に前記二次電池からの交流に変換された電力を供給しない屋内の交流機器を電力供給経路から分岐接続した1又は複数の停電機器配電ユニットをさらに備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an indoor power distribution system according to the present invention, wherein the indoor power distribution system according to the first aspect of the present invention is connected in series in units between a commercial power source and the power supply unit. Each unit further includes one or a plurality of power failure device distribution units in which indoor AC devices that do not supply power converted into alternating current from the secondary battery at the time of a power failure of the commercial power source are branched and connected from the power supply path. Features.
請求項2に記載した本発明の屋内配電システムによれば、請求項1に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、電源ユニットの入力側(商用電源側)に直列接続した停電機器配電ユニットの交流機器には、商用電源の停電時に二次電池からの交流に変換した電力が供給されない。
According to the indoor power distribution system of the present invention described in claim 2, in the indoor power distribution system of the present invention described in
したがって、電力供給経路から交流機器を分岐接続したユニットを、電源ユニットの入力側(商用電源側)に直列接続すれば停電機器配電ユニットとなり、電源ユニットの出力側に直列接続すれば無停電機器配電ユニットとなる。よって、屋内配線上での電源ユニットの配置を適切に設定することで、商用電源の停電時にも使用する交流機器に二次電池からの交流に変換した電力を適切に供給することができる。 Therefore, if a unit in which AC equipment is branched from the power supply path is connected in series to the input side (commercial power supply side) of the power supply unit, it becomes a power failure equipment distribution unit, and if it is connected in series to the output side of the power supply unit, uninterruptible equipment distribution Become a unit. Therefore, by appropriately setting the arrangement of the power supply unit on the indoor wiring, it is possible to appropriately supply the power converted into the alternating current from the secondary battery to the alternating current device used even when the commercial power supply is interrupted.
さらに、請求項3に記載した本発明の屋内配電システムは、請求項1又は2に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、前記電源ユニットの入力側は、遮断器を介して商用電源に接続されていることを特徴とする。
Furthermore, the indoor power distribution system of the present invention described in claim 3 is the indoor power distribution system of the present invention described in
請求項3に記載した本発明の屋内配電システムによれば、請求項1又は2に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、電源ユニットの出力側に直列にユニット単位で連鎖的に接続した各無停電機器配電ユニットの電力供給経路から分岐接続された交流機器による電力の使用量を、商用電源の非停電時には、電源ユニットの入力側が接続された遮断器の容量まで許容することができる。
According to the indoor power distribution system of the present invention described in claim 3, in the indoor power distribution system of the present invention described in
また、請求項4に記載した本発明の屋内配電システムは、請求項1、2又は3に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、前記電源ユニットの入力及び出力は、プラグ及びコンセントによりそれぞれの相手方と電気的に接続されることを特徴とする。
Further, the indoor power distribution system of the present invention described in claim 4 is the indoor power distribution system of the present invention described in
請求項4に記載した本発明の屋内配電システムによれば、請求項1、2又は3に記載した本発明の屋内配電システムにおいて、普段は電力供給経路どうしがプラグ及びコンセントで直列に接続されている2つのユニットを、商用電源の停電時には一方を電源ユニットの入力側に、他方を出力側に接続して、出力側に接続したユニットを交流機器に二次電池からの交流に変換した電力を供給する無停電機器配電ユニットとすることができる。
According to the indoor power distribution system of the present invention as set forth in claim 4, in the indoor power distribution system of the present invention as set forth in
本発明によれば、商用電源の停電時に屋内の必要な交流機器(交流負荷、スイッチ、コンセント等)に対して二次電池からの電力を交流で供給することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power from a secondary battery can be supplied with alternating current with respect to indoor AC apparatus (AC load, a switch, an outlet, etc.) required at the time of a power failure of a commercial power source.
以下、本発明について図面を参照して説明する。まず、図1の説明図を参照して、本発明の屋内配電システムの基本的構成について説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings. First, the basic configuration of the indoor power distribution system of the present invention will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.
図1に示すように、本発明の屋内配電システム1は、不図示の商用電源からの電力を分配する分電盤100の各遮断器(ブレーカ)101の下流側に構築される。そして、屋内配電システム1は、最低でも、1つの電源ユニット200と、商用電源の停電時にも電力を供給する1つの無停電機器配電ユニット300Aを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the indoor
電源ユニット200は、無停電機器配電ユニット300A側に出力する電力を、遮断器101を経て入力される商用電源の電力と、制御装置202により交流に変換した二次電池201からの電力との間で切り替えるものである。出力する電力は、商用電源を整流した電圧が停電と判断できるレベルに低下したことを比較器203が検出したときに、リレー204のリレーコイルに対する出力が反転することで、商用電源の電力から二次電池201からの交流変換後の電力に切り替えられる。
The
無停電機器配電ユニット300Aは、電源ユニット200の出力側に直列に連鎖的に接続される電力供給経路304と、この電力供給経路304から分岐接続された複数の交流機器301〜303への配線とを含んで構成される。図1では、交流機器301〜303として、壁面に設置される照明用のスイッチ301、照明302、コンセント303を記載している。
The uninterruptible
なお、電力供給経路304の終端は、コネクタ401を介して他の交流機器301〜303や無停電機器配電ユニット300Aと同様のユニットを接続することができる(図1ではコンセント303を接続した場合を示している)。
The terminal of the
特に、無停電機器配電ユニット300Aの電力供給経路304にコンセント303を接続して設けておくことで、商用電源の停電時にも電力が供給される非常用コンセントとして運用することができる。例えば、インターネット用の無線LANモデムやルータ(いずれも図示せず)、テレビジョン信号のブースタ(図示せず)、パーソナルコンピュータ(図示せず)等、情報収集系のライフラインに関わる機器を、非常用コンセントとしてのコンセント303に接続しておくと便利である。即ち、商用電源の停電時にも、インターネットへのアクセスやテレビジョン放送の視聴を継続して、災害情報等の収集を支障なく行うことができる。
In particular, by providing an
続いて、図1の基本的構成を応用した本発明の実施形態に係る屋内配電システムについて、図2乃至図4を参照して説明する。 Next, an indoor power distribution system according to an embodiment of the present invention to which the basic configuration of FIG. 1 is applied will be described with reference to FIGS.
まず、図2乃至図4の説明図に示す第1乃至第3実施形態では、電源ユニット200の入力及び出力を、プラグ801,802やコンセント303を用いて接続相手と接続する構成としている。
First, in the first to third embodiments shown in the explanatory diagrams of FIGS. 2 to 4, the input and output of the
そして、図2の説明図に示す第1実施形態では、遮断器101と無停電機器配電ユニット300A1との間に電源ユニット200を介設している。この場合は、商用電源が停電でない間は、無停電機器配電ユニット300A1の電力供給経路304の始端側にコネクタ401を介して接続したプラグ収納箱805に収納したプラグ802と、電源ユニット200の入力側のプラグ801とを、どちらも、遮断器101に接続したコンセント303に差し込む。これにより、商用電源からの電力を無停電機器配電ユニット300A1の各交流機器301〜303に供給し、かつ、制御装置202の整流器により直流に整流して、電源ユニット200の二次電池201に充電のために供給する。
And in 1st Embodiment shown in explanatory drawing of FIG. 2, the
一方、商用電源が停電した場合は、遮断器101に接続したコンセント303から引き抜いたプラグ802を電源ユニット200の出力側のコンセント(図示せず)に差し込み、かつ、電源ユニット200の入力側のプラグ801を、遮断器101側のコンセント303から引き抜く。これにより、制御装置202により交流に変換した二次電池201からの電力を、無停電機器配電ユニット300A1の各交流機器301〜303に供給する。
On the other hand, when the commercial power supply fails, the
また、図3の説明図に示す第2実施形態では、遮断器101に直列に接続した既設の停電機器配電ユニット300Xの終端に、電源ユニット200を介して無停電機器配電ユニット300A2を直列に連鎖的に接続している。
Moreover, in 2nd Embodiment shown in explanatory drawing of FIG. 3, uninterruptible equipment power distribution unit 300A2 is chained in series via the
なお、停電機器配電ユニット300Xは、基本的に、図2の無停電機器配電ユニット300A1と同じく、電力供給経路304と、この電力供給経路304から分岐接続された複数の交流機器301〜303への配線とを含んで構成される。無停電機器配電ユニット300A2も同様である。但し、停電機器配電ユニット300Xは、電力供給経路304の始端側及び終端側にコネクタ401を有していない。したがって、電源ユニット200の入力側のプラグ801を、停電機器配電ユニット300Xのコンセント303に差し込んで、充電用の電力の供給を受けることになる。
The power failure
この場合は、商用電源が停電でない間は、無停電機器配電ユニット300A2の電力供給経路304の始端側にコネクタ401を介して接続したプラグ収納箱805に収納したプラグ802と、電源ユニット200の入力側のプラグ801とを、どちらも、停電機器配電ユニット300Xに接続したコンセント303に差し込む。これにより、商用電源からの電力を停電機器配電ユニット300Xのコンセント303を介して無停電機器配電ユニット300A2の各交流機器301〜303に供給し、かつ、制御装置202の整流器により直流に整流して、電源ユニット200の二次電池201に充電のために供給する。
In this case, while the commercial power supply is not out of power, the
一方、商用電源が停電した場合は、停電機器配電ユニット300Xに接続したコンセント303から引き抜いたプラグ802を電源ユニット200の出力側のコンセント(図示せず)に差し込み、かつ、電源ユニット200の入力側のプラグ801を、停電機器配電ユニット300Xのコンセント303から引き抜く。これにより、制御装置202により交流に変換した二次電池201からの電力を、無停電機器配電ユニット300A2の各交流機器301〜303に供給する。
On the other hand, when the commercial power supply fails, the
さらに、図4の説明図に示す第3実施形態では、無停電機器配電ユニット300A3の電力供給経路304の終端側に電源ユニット200の入力を接続している。
Furthermore, in 3rd Embodiment shown in explanatory drawing of FIG. 4, the input of the
なお、無停電機器配電ユニット300A3は、基本的に、図2の無停電機器配電ユニット300A1と同じく、電力供給経路304と、この電力供給経路304から分岐接続された複数の交流機器301〜303への配線とを含んで構成される。但し、無停電機器配電ユニット300A3は、電力供給経路304の始端側のみにコネクタ401を有しており、終端側にはコネクタ401を有していない。したがって、電源ユニット200の入力側のプラグ801は、無停電機器配電ユニット300A3の終端側に接続されたコンセント303に差し込んで、充電用の電力の供給を受けることになる。
The uninterruptible device distribution unit 300A3 is basically the same as the uninterruptible device distribution unit 300A1 in FIG. 2, to the
この場合は、商用電源が停電でない間は、コンセント303を接続したプラグ収納箱805に収納したプラグ802と、電源ユニット200の入力側のプラグ801とを、どちらも、無停電機器配電ユニット300A3の電力供給経路304の終端側に接続したコンセント303に差し込む。これにより、商用電源からの電力を無停電機器配電ユニット300A3の各交流機器301〜303に供給し、かつ、制御装置202の整流器により直流に整流して、電源ユニット200の二次電池201に充電のために供給する。
In this case, while the commercial power source is not out of power, the
一方、商用電源が停電した場合は、無停電機器配電ユニット300A3に接続したコンセント303から引き抜いたプラグ802を電源ユニット200の出力側の痕瀬の(図示せず)に差し込み、かつ、電源ユニット200の入力側のプラグ801を、無停電機器配電ユニット300A3のコンセント303から引き抜く。これにより、制御装置202により交流に変換した二次電池201からの電力を、プラグ収納箱805に接続したコンセント303に供給する。
On the other hand, when the commercial power supply fails, the
以上に説明した各実施形態の屋内配電システム1では、商用電源の停電時には、電源ユニット200の出力が商用電源の電力から二次電池201の交流に変換した電力に切り替わる。そして、電源ユニット200に直列に連鎖的に接続された各無停電機器配電ユニット300A1〜300A3の電力供給経路304と、これに分岐接続された交流機器301〜303にも、商用電源の停電時に二次電池201からの交流に変換した電力が供給される。
In the indoor
したがって、屋内の部屋単位でなく必要な交流機器301〜303の全体に対して、商用電源の停電時に二次電池201からの電力を交流で供給することができる。
Therefore, the electric power from the
なお、電源ユニット200の入力及び出力と相手方との接続は、第1乃至第3実施形態で説明したようにプラグ801,802とコンセント303とによって行わなくてもよい。しかし、各実施形態のようにプラグ801,802とコンセント303とによって電源ユニット200の入力及び出力と相手方とを接続する構成とすれば、ユーザがプラグ801,802の抜き差しを行うことで、商用電源の停電時に電源ユニット200の出力が商用電源の電力から二次電池201の交流に変換した電力に容易に切り替わる。このため、電源ユニット200の出力を商用電源の停電時に自動的に切り替えるための構成を不要とすることができ有利である。
Note that the connection between the input and output of the
また、電源ユニット200の出力との接続をプラグ802とすれば、商用電源の停電時に、種々の機器を電源として無停電機器配電ユニット300A1〜300A3に接続することができる。例えば、図5の説明図に示すように、車両500のバッテリ501を商用電源の停電時に緊急の一時的な電源として利用し、インバータ502で交流に変換して無停電機器配電ユニット300A1〜300A3に供給することができる。特に、車両500が電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)である場合は、バッテリ501が大容量であるため有利である。
Moreover, if the connection with the output of the
さらに、車両500がプラグインハイブリッド自動車(PHV)である場合は、不図示のアダプタを介してプラグ802を車両500のプラグインコネクタ(図示せず)に接続することができ、また、インバータ502を別途用いる必要がないので、有利である。バッテリ501に代えて非常用発電機600を商用電源停電時の電源として利用する場合も、プラグ802を直接接続することができるので、有利である。
Furthermore, when
その上、プラグ802を用いれば、プラグ802の接続先を変えることで、商用電源の停電時の電力供給源を切り替えることができるので、一つの電源が電力供給し尽くしたり電力供給できなくなっても、他の電源に切り替えて電力供給を受け続けるような運用を実現することができる。
In addition, if the
また、各実施形態では、無停電機器配電ユニット300A1〜300A3を1つ有する屋内配電システム1を例に取って説明したが、複数の無停電機器配電ユニット300Aを電源ユニット200の出力に直列に連鎖的に接続して屋内配電システム1を構成してもよい。さらに、電源ユニット200の入力に直列に連鎖的に接続する停電機器配電ユニット300Xも、第2実施形態のような1つだけに限らず複数としてもよいのは勿論のことである。
In each embodiment, the indoor
さらに、上述した各実施形態のような構成の屋内配電システム1を構成することで、電源ユニット200の交換により二次電池201の容量変更を容易に行うことができる。また、商用電源の停電時に二次電池201からの交流に変換された電力を供給する対象の交流機器301〜303を、電源ユニット200の入力側に配置するか出力側に配置するかによって容易に設定することができる。
Furthermore, by configuring the indoor
即ち、停電時に使用したい交流機器301〜303よりも分電盤100側に上述した電源ユニット200を直列に接続することで、電源ユニット200の出力側に連なるユニット(既設のものを含む)を無停電機器配電ユニット300Aとして運用することができる。また、家屋を施工する前の段階であるならば、施主の要望に柔軟に対応して、商用電源の停電時にも使用できる交流機器301〜303を設定することができる。
That is, by connecting the
さらに、上述した各実施形態のように、遮断器(ブレーカ)101の下流側に屋内配電システム1を構成することで、商用電源の非停電時には遮断器101より下流の各交流機器301〜303に、遮断器101の定格容量まで電力を消費させることができる。
Further, as in each of the above-described embodiments, the indoor
本発明は、商用電源の停電時に屋内の必要な交流機器(交流負荷、スイッチ、コンセント等)に対して二次電池からの電力を交流で供給する場合に用いて、極めて有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful when used to supply electric power from a secondary battery to an AC device (AC load, switch, outlet, etc.) required indoors at the time of a power failure of a commercial power source.
1 屋内配電システム
100 分電盤
101 遮断器
200 電源ユニット
201 二次電池
202 制御装置
203 比較器
204 リレー
300A,300A1〜300A3 無停電機器配電ユニット
300X 停電機器配電ユニット
301 スイッチ(交流機器)
302 照明(交流機器)
303 コンセント(交流機器)
304 電力供給経路
401 コネクタ
801,802 プラグ
805 プラグ収納箱
DESCRIPTION OF
302 Lighting (AC equipment)
303 Outlet (AC equipment)
304
Claims (4)
商用電源の停電時に、商用電源の電力から交流に変換した前記二次電池の電力に出力を切り替える電源ユニットと、
前記電源ユニットに対して直列にユニット単位で連鎖的に接続され、各ユニットが、電力供給経路から前記交流機器を分岐接続した1又は複数の無停電機器配電ユニットと、
を備えることを特徴とする屋内配電システム。 An indoor power distribution system that converts power from a secondary battery charged by a commercial power source during a non-power failure to alternating current and supplies it to indoor AC equipment instead of the power from the commercial power source during a power failure ,
A power supply unit that switches the output to the power of the secondary battery converted from the power of the commercial power supply to an alternating current during a power failure of the commercial power supply;
One or a plurality of uninterruptible equipment distribution units connected in series with the power supply unit in units of units, each unit branch-connecting the AC equipment from a power supply path,
An indoor power distribution system comprising:
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