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公開番号2020005465
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200109
出願番号2018125049
出願日20180629
発明の名称発電機とその起動制御ユニット
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 9/08 20060101AFI20191206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 発電機を現地で『自動』・『遠方』にセットできるようにすること。
【解決手段】 実施形態によれば、発電機は、電力網からの電力供給をバックアップする発電機である。この発電機は、当該発電機を制御するための起動制御部を具備する。この起動制御部は、第1操作部、第2操作部、および、強制切替手段を備える。第1操作部は、電力網の停電時に自動的に起動する自動設定と発電機の試験を行うための試験設定とのいずれかを、切り替え設定する。第2操作部は、発電機の設置局での操作を許容する手元設定と設置局外からの制御を許容する遠方設定とのいずれかを、切り替え設定する。強制切替手段は、発電機のモードを、試験設定かつ遠方設定であるモードから、自動設定かつ遠方設定であるモードに、設置局において強制的に切り替える。
【選択図】 図6
特許請求の範囲【請求項1】
電力網からの電力供給をバックアップする発電機において、
当該発電機を制御するための起動制御部を具備し、
前記起動制御部は、
前記電力網の停電時に自動的に起動する自動設定と、前記発電機の試験を行うための試験設定とのいずれかを切り替え設定する第1操作部と、
当該発電機の設置局での操作を許容する手元設定と、前記設置局外からの制御を許容する遠方設定とのいずれかを切り替え設定する第2操作部と、
前記発電機のモードを、前記試験設定かつ前記遠方設定であるモードから、前記自動設定かつ前記遠方設定であるモードに、前記設置局において強制的に切り替える強制切替手段と
を備える、発電機。
続きを表示(約 420 文字)【請求項2】
前記強制切替手段は、アンラッチ型の押しボタンスイッチである、請求項1に記載の発電機。
【請求項3】
電力網からの電力供給をバックアップする発電機を制御するための起動制御ユニットであって、
前記電力網の停電時に自動的に起動する自動設定と、前記発電機の試験を行うための試験設定とのいずれかを切り替え設定する第1操作部と、
前記発電機の設置局での操作を許容する手元設定と、前記設置局外からの制御を許容する遠方設定とのいずれかを切り替え設定する第2操作部と、
前記発電機のモードを、前記試験設定かつ前記遠方設定であるモードから、前記自動設定かつ前記遠方設定であるモードに、前記設置局において強制的に切り替える強制切替手段と
を備える、起動制御ユニット。
【請求項4】
前記強制切替手段は、アンラッチ型の押しボタンスイッチである、請求項3に記載の起動制御ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、発電機とその起動制御ユニットに関する。
続きを表示(約 7,400 文字)【背景技術】
【0002】
都道府県庁と市町村、防災機関等との間を結ぶ防災行政無線システムでは、非常時の停電等に備えて、発動発電機が利用される。この種の発電機は、燃料駆動のエンジンで発電ローターを回すもので、停電を検知し、自動起動を行い電源確立後、局舎の各設備に電源を供給するものである。
【0003】
発電機の信頼性を担保するため、起動・停止試験等の保守試験が求められる。試験は、操作員が局舎まで行って手動で行う場合もあれば(手動試験)、監視制御装置等からコマンドを投入して遠方から行われることもある(遠方試験)。いずれにも対応できるように、『自動』/『試験』、および『遠方』/『手元』の組み合わせからなる4種のモードを指定可能な発電機がある。
【0004】
『自動』は、停電時に発電機が自動で起動する設定である。『試験』は、発電機の起動・停止試験等を実施するための設定であり、停電になっても発電機は起動しない。これらの項目は互いに排他的にセットされる。『遠方』は、発電機を監視制御装置から制御できるようにする設定であり、『手元』は発電機をその設置局(現地)で手動操作するための設定である。これらも互いに排他的なので、例えば『手元』にセットされた状態では、発電機を監視制御装置から制御することはできない。
【0005】
遠方試験では、遠方から発電機を『試験』・『遠方』にセットする。手動試験では、現地で発電機を『試験』・『手元』にセットすることになる。試験が終わった後の通常運用時には、遠方からの制御が効くように『自動』・『遠方』にセットしておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2016−144229号公報
特開2016−12980号公報
特開平9−274509号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
既存の発電機では、現地で『自動』・『手元』のステータスから『自動』・『遠方』にセットすることができなかった。つまり『自動』・『手元』から現地で(遠方/手元)切替を行うと、『遠方』には切り替わるが、『自動』が保持されず『試験』にリセットされてしまう。このため手動で『自動』・『遠方』にすることが出来ず、現地局から退出する際の不具合となっていた。
【0008】
目的は、発電機をその設置局において『自動』・『遠方』にセットすることの可能な発電機とその起動制御ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態によれば、発電機は、電力網からの電力供給をバックアップする発電機である。この発電機は、当該発電機を制御するための起動制御部を具備する。この起動制御部は、第1操作部、第2操作部、および、強制切替手段を備える。第1操作部は、電力網の停電時に自動的に起動する自動設定と発電機の試験を行うための試験設定とのいずれかを、切り替え設定する。第2操作部は、発電機の設置局での操作を許容する手元設定と設置局外からの制御を許容する遠方設定とのいずれかを、切り替え設定する。強制切替手段は、発電機のモードを、試験設定かつ遠方設定であるモードから、自動設定かつ遠方設定であるモードに、設置局において強制的に切り替える。
【図面の簡単な説明】
【0010】
実施形態に係わる防災行政無線システムの一例を示す図。
センタ局1および中継局2の一例を示すブロック図。
中継局2における電源部23の一例を示すブロック図。
発動発電機231の操作パネル2bの一例を示す外観図。
発動発電機231のモード遷移とランプの状態との一例を示す図。
実施形態における発動発電機231の起動制御部2aの一例を示す図。
監視制御装置11から自動/遠方制御信号がリレー回路R1に印加される状態を示す図。
発動発電機231の論理回路部2cの一例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1は、実施形態に係わる防災行政無線システムの一例を示す図である。例えば各都道府県庁に設けられるセンタ局1は、災害時においても外部との情報連絡チャネルを確保すべく、衛星8や中継局2と通信する機能を備える。災害現場に派遣される移動局7は衛星8と通信可能であり、衛星8を経由して各地の現場の状態を把握することができる。
【0012】
センタ局1は、市町村防災局5を経由して、各地の子局装置6にまで防災情報を伝達し、地域住民の防災の要となっている。さらに、センタ局1のアンテナ14と、中継局2のアンテナ22との間にはディジタルマイクロウェーブ回線が確立されており、各種の情報伝達に加え、ディジタルマイクロウェーブ回線を経由して、中継局2の設備を遠方から制御することも可能になっている。
【0013】
センタ局1は、同一の局舎内に、例えばラックマウント型の監視制御装置11、端局装置12、多重無線装置13、および衛星通信装置15を備える。例えば、監視制御装置11は、モニタ部11a、監視用ボード11b、および制御用ボードc等を2U×19インチサイズの筐体に実装して構成される。監視対象が増加した場合には、ボードの数を増やして機能を拡張することができる。
【0014】
図2は、センタ局1および中継局2の一例を示すブロック図である。センタ局1において、中継局2への送信信号は、監視制御装置11から端局装置12を介して多重無線装置13に入力される。多重無線装置13は、送信信号をディジタル変調してディジタルマイクロ波信号を生成し、アンテナ14から中継局2に向け送信する。
【0015】
中継局2は、ディジタルマイクロウェーブ回線を介してセンタ局1から到来したディジタルマイクロ波信号をアンテナ22で受信する。このディジタルマイクロ波信号は多重無線装置21で復調受信される。
【0016】
ここで、中継局2の多重無線装置21は、電源部23により給電される。電源部23は、通常時においては、電力網3の商用電力を給電線4から受電し、架台25に実装された多重無線装置21やネットワーク機器24等に給電する。一方、電力網3が停電し、給電線4からの電力が途絶えた場合には、電源部23はバックアップ電力を生成して多重無線装置21やネットワーク機器24等に給電する。これにより、災害時にも、遠隔に設置された中継局2の機能が失われないようになっている。
【0017】
図3は、中継局2における電源部23の一例を示すブロック図である。電源部23は、発動発電機231、UPS装置232、および直流電源部233を備える。
【0018】
発動発電機231は、給電線4の停電を検出する停電検出部2dと、停電検出部2dにより停電が検出されると電力の供給元を切り替える電源切替部2eと、交流電力を発電するACジェネレータ200と、ACジェネレータ200の起動を制御する起動制御部2aとを備える。ACジェネレータ200は、停電が検出されると起動される非常用発電機であり、燃料により駆動するエンジン2fと、エンジン2fにより回転駆動されて発電する発電ロータ2gとを備える。
【0019】
電源切替部2eは、通常時においては、給電線4からの交流電圧をUPS装置232及び直流電源部233に供給する。一方、停電検出部2dで給電線4の停電が検出されると、電源切替部2eは、電力の供給元を発電ロータ2g側に切り替える。
【0020】
起動制御部2aは、操作パネル2bからの操作、または、ネットワーク機器24を介したセンタ局1から与えられる制御信号に基づいて、ACジェネレータ200の起動/停止を制御する。
【0021】
UPS装置232は、交流電圧を直流電圧に変換する整流器232aと、直流電圧を充電する蓄電池232bと、この直流電圧を再度、交流電圧に変換するインバータ232cとを備える。、インバータ232cからの交流(AC)100Vは、架台25の通信機器(ネットワーク機器24)等に給電される。
【0022】
直流電源部233は、交流電圧を直流電圧に変換する整流器233aと、直流電圧を充電する蓄電池233bと、この直流電圧を所定の電圧(例えば直流(DC)48V)に変換する負荷電圧補償装置233cを備える。負荷電圧補償装置233cからの出力(例えば直流(DC)48V)は架台25に給電され、架台25の通信機器(ネットワーク機器24、および多重無線装置21)等に給電される。
【0023】
次に、電源部23の動作について、説明する。
まず、通常時においては、給電線4からの交流電圧が発動発電機231経由でUPS装置232及び直流電源部233に供給されている。
一方、電力網3の停電が発生すると、発動発電機231が起動する。しかし起動から電圧が安定するまでには時間がかかるため、その間は通常時に充電されたUPS装置232の蓄電池232bからの直流電力がインバータ232cで交流に変換され、架台25に供給される。そして、やがて発動発電機231の動作が安定すると、発動発電機231からの交流電力が、UPS装置232および直流電源部233を経由して架台25に供給される。これにより、例えば3日程度の自律運転が担保され、災害から復旧するまでのバックアップ電源が確保される。
【0024】
ところで、発動発電機231は、例えば筐体前面の操作員が操作しやすい位置に、操作パネル2bを備える。
【0025】
図4は、操作パネル2bの一例を示す外観図である。操作パネル2bは、遠方/手元ボタン2b1、自動/試験ボタン2b2、および、電源オン/オフボタン2b3を備える。
【0026】
第1操作部の一例としての自動/試験ボタン2b2は、電力網3の停電時に自動的に起動する自動設定と、発動発電機231の試験を行うための試験設定とのいずれかを、切り替え設定する。第2操作部の一例としての遠方/手元ボタン2b1は、中継局2での操作を許容する手元設定と、中継局2の外からの制御を許容する遠方設定とのいずれかを、切り替え設定する。
【0027】
遠方/手元ボタン2b1を押すたびに、発動発電機231のステータスは『遠方』/『手元』を交互に切り替わる。例えば、パネルに描かれた文字横のランプの点灯で現在の状態が示される。図4は、『遠方』モードになっていることを示す一例である。また、自動/試験ボタン2b2を押すたびに、発動発電機231のステータスは『自動』/『試験』を交互に切り替わる。図4は、『自動』ランプの点灯により『自動』モードになっていることを示す。なお電源オン/オフボタン2b3は、発動発電機231の電源を手元でオン/オフするためのボタンである。
【0028】
図5は、発動発電機231のモード遷移とランプの状態との一例を示す図である。発動発電機231には『自動』・『遠方』、『自動』・『手元』、『試験』・『手元』、および『試験』・『遠方』の4つのモードがあり、それぞれのモードに1、2、3、4の番号を付けて区別する。
【0029】
『遠方』にセットされているとき、つまり(1)か(4)のモードでは、手元で自動/試験ボタン2b2を押しても受け付けられず、制御は不可である。『手元』にセットされている(2)か(3)のモードでは、自動/試験ボタン2b2を押すことによりモードが切り替わる。モード(2)から自動/試験ボタン2b2が押されると、モード(3)の『試験』・『手元』モードとなる。モード(3)から自動/試験ボタン2b2が押されると、モード(2)の『自動』・『手元』モードとなる。
【0030】
一方、遠方/手元ボタン2b1の操作は、どのモードにあっても受け付けられる。モード(1)で遠方/手元ボタン2b1が押されるとモード(2)になる。モード(3)で遠方/手元ボタン2b1が押されるとモード(4)になる。モード(4)で遠方/手元ボタン2b1が押されるとモード(3)になる。
【0031】
しかし、モード(2)で遠方/手元ボタン2b1が押されると、発動発電機231はモード(1)にはならず、モード(3)の『試験』・『遠方』になってしまう。つまり既存の装置では、手元制御で『遠方』設定になることを抑止するために、『自動』・『手元』モードから遠方/手元ボタン2b1を押すと、『自動』設定が保持されず、『試験』にリセットされるようになっている。このことから、手動で『自動』・『遠方』モードにすることができず、現地局から操作員が退出する際に困った事態になっていた。
【0032】
図6は、実施形態における発動発電機231の起動制御部2aの一例を示す図である。起動制御部2aの内部にはリレー回路R1,R2が設けられている。リレー回路R1は、『自動』・『遠方』モードにおいて励磁され、スイッチR1が閉じるようになっている。リレー回路R2は、『試験』・『遠方』モードにおいて励磁され、スイッチR2が閉じるようになっている。
【0033】
さらに、監視制御装置11からの自動/遠方制御信号が端子111に印加されることでもリレー回路R1は励磁され、スイッチR1が閉じるようになっている。また、監視制御装置11からの試験/遠方制御信号が端子115に印加されることでも、リレー回路R2は励磁され、スイッチR2が閉じるようになっている。
【0034】
このような回路構成において本実施形態では、さらに、端子111とアース電位(COM)とを短絡する、強制切替手段の一例としての強制切替スイッチ100を設ける。強制切替スイッチ100は、押しボタンスイッチで構成され、スイッチR1と並列に接続され、押されている間はスイッチR1が閉じたのと同じ状態をもたらす。
【0035】
図7に示されるように、『試験』・『遠方』モードではスイッチR2がオンであり、監視制御装置11からの自動/遠方制御信号が端子111〜COM間をオンにすることでリレー回路R1が励磁されて『自動』・『遠方』となる。自動/遠方制御信号は無電圧接点であることから、端子111〜COM間に強制切替スイッチ100を設けることで、発動発電機231の設置局内の操作で『自動』・『遠方』設定とすることができる。
【0036】
このような構成であるから、操作員が局舎から退出する際、『試験』・『遠方』モードにおいて強制切替スイッチ100を押すことにより、発動発電機231のモードは、『試験』・『遠方』モードから『自動』・『遠方』モードに、強制的に切り替えられる。
【0037】
図8は、発動発電機231に備えられた論理回路部2cの一例を示す回路図であり、試験時にはパネルランプ(LED)に電圧Va1が印加され、遠方時にはパネルランプ(LED)に電圧Va2が印加されている状態を示す。
【0038】
なお、強制切替スイッチ100としては、押している間だけONとなる、いわゆるアンラッチ型を選定するようにする。これにより、操作員が退局した後には遠方からの操作が自由に行えるようになる。
【0039】
以上説明したようにこの実施形態によれば、発動発電機の設置局における操作だけで、発動発電機のモードを、『自動』・『遠方』にセットできるようになる。すなわち、発電機をその設置局において『自動』・『遠方』にセットすることが可能になるので、監視制御装置11から制御信号を投入するといった操作の必要が無くなる。従って操作員は、退局後に監視制御装置11の設置局に入局する必要がなくなり、運用上の利便性を飛躍的に高めることが可能になる。
【0040】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0041】
1…センタ局、2…中継局、2a…起動制御部、2b…操作パネル、2b1…遠方/手元ボタン、2b2…自動/試験ボタン、2b3…電源オン/オフボタン、2c…論理回路部、2d…停電検出部、2e…電源切替部、2f…エンジン、2g…発電ロータ、3…電力網、4…給電線、5…市町村防災局、6…子局装置、7…移動局、8…衛星、11…監視制御装置、11a…モニタ部、11b…監視用ボード、12…端局装置、13…多重無線装置、14…アンテナ、15…衛星通信装置、21…多重無線装置、22…アンテナ、23…電源部、24…ネットワーク機器、25…架台、100…強制切替スイッチ、111…端子、115…端子、200…ACジェネレータ、231…発動発電機、232…UPS装置、232a…整流器、232b…蓄電池、232c…インバータ、233…直流電源部、233a…整流器、233b…蓄電池、233c…負荷電圧補償装置、R1…スイッチ(リレー回路)、R2…スイッチ(リレー回路)。

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