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公開番号2021103930
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2019235098
出願日20191225
発明の名称非常用給電システム
出願人トヨタホーム株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 13/00 20060101AFI20210618BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で給電することができる非常用給電システムを提供する。
【解決手段】非常用給電システム10を、系統電源16からの電力を電力により稼働する電気機器36へ分電する分電盤22と、燃料が供給されることにより発電可能とされると共に電力を住宅14の屋内IDへ供給可能な燃料発電装置40と、燃料発電装置40と接続され、系統電源16の停電の際又は燃料発電装置40の自立運転の際に電気機器36に電力を供給可能な非常用コンセント30と、系統電源16の停電の際又は燃料発電装置40の自立運転の際に電気機器36との接続を系統電源16から非常用コンセント30へ切り替える切替器28と、電気機器36による電力消費量と燃料発電装置40における発電量の関係を表示可能な操作パネル50と、を含んで構成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
建物に配置され、系統電源から供給される電力を前記建物の屋内に配置されると共に電力により稼働する電力負荷へ分電する分電盤と、
前記建物に隣接して配置され、燃料が供給されることにより発電可能とされると共に発電した電力を前記建物の屋内へ供給可能な燃料発電装置と、
前記建物の屋内に配置されると共に前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷に電力を供給可能な接続器を備えた非常用コンセントと、
前記系統電源と前記電力負荷との接続経路上に配置されると共に前記非常用コンセントを経由して前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷との接続を前記系統電源から前記非常用コンセントへ切り替える切替器と、
前記建物の屋内に配置され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷による電力消費量と前記燃料発電装置における発電量の関係を表示可能な表示部と、
を含んで構成された非常用給電システム。
続きを表示(約 250 文字)【請求項2】
前記表示部は、前記建物の屋内に設けられると共に前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記燃料発電装置における発電量と前記電力負荷による電力消費量を表示可能な情報盤を備えた請求項1に記載の非常用給電システム。
【請求項3】
前記建物の屋内又は前記燃料発電装置には、前記電力負荷による電力消費量が前記燃料発電装置における発電量に近づいたことを検知した場合に前記電力負荷への給電の一部又は全部を遮断可能な制御部が設けられた請求項1又は2に記載の非常用給電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、非常用給電システムに関する。
続きを表示(約 6,000 文字)【背景技術】
【0002】
下記特許文献1には、系統電源の停電時に蓄電手段及び発電手段を併用することができる給電システムが開示されている。具体的には、給電システムは、系統電源により蓄電した電力を系統電源の停電時に電力負荷に給電し又は系統電源の非停電での自立運転時に電力負荷に給電する蓄電手段と、停電時又は自立運転時に蓄電手段の給電により発電する発電手段と、を含んで構成されている。また、給電システムは、停電または自立運転を検知する検知手段と、発電手段を運転させる制御手段とを備える。制御手段は、系統電源の連系時に発電手段に適用される第1の保護条件と共に第1の保護条件と異なる第2の保護条件を備え、検知手段の検知に基づいて第1の保護条件から第2の保護条件に切り替え、第2の保護条件を適用して発電手段を運転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−165954号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載された給電システムのように、例えば、住宅用に蓄電手段と発電手段の両方を備えることは、設置費用、保守費用及び設置スペース等の観点から現実的ではない。そこで、燃料を用いて発電する住宅用の燃料発電装置だけを用いた給電システムが考えられるが、住宅における電力負荷に対する燃料発電装置の発電量が小さいため系統電源に比べると電力の供給に安定性を欠く可能性がある。
【0005】
本発明は、上記事実を考慮し、燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で給電することができる非常用給電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の態様に係る非常用給電システムは、建物に配置され、系統電源から供給される電力を前記建物の屋内に配置されると共に電力により稼働する電力負荷へ分電する分電盤と、前記建物に隣接して配置され、燃料が供給されることにより発電可能とされると共に発電した電力を前記建物の屋内へ供給可能な燃料発電装置と、前記建物の屋内に配置されると共に前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷に電力を供給可能な接続器を備えた非常用コンセントと、前記系統電源と前記電力負荷との接続経路上に配置されると共に前記非常用コンセントを経由して前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷との接続を前記系統電源から前記非常用コンセントへ切り替える切替器と、前記建物の屋内に配置され、前記系統電源の停電の際又は前記燃料発電装置の自立運転の際に前記電力負荷による電力消費量と前記燃料発電装置における発電量の関係を表示可能な表示部と、を含んで構成されている。
【0007】
第1の態様に係る非常用給電システムによれば、燃料発電装置は、建物の屋内に配置されると共に系統電源の停電の際又は燃料発電装置の自立運転の際に電力負荷に電力を供給可能な接続器を備えた非常用コンセントと接続されている。また、燃料発電装置は、系統電源と電力負荷との接続経路上に配置されると共に系統電源の停電の際又は燃料発電装置の自立運転の際に電力負荷との接続を系統電源から非常用コンセントへ切り替える切替器と非常用コンセントを経由して電気的に接続されている。このため、系統電源の停電の際又は燃料発電装置の自立運転の際に燃料発電装置からの電力を非常用コンセントだけでなく切替器を経由して電力負荷に供給することができる。
【0008】
さらに、第1の態様に係る非常用給電システムによれば、建物の屋内には、電力負荷による電力消費量と燃料発電装置における発電量の関係を表示可能な表示部が設けられている。このため、例えば、建物の居住者は、電力消費量と発電量の関係から燃料発電装置の負荷を確認することができる。これにより、系統電源の停電の際又は燃料発電装置の自立運転の際に燃料発電装置から電力負荷に給電する燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止することができる。
【0009】
第2の態様に係る非常用給電システムは、第1の態様において、前記表示部は、前記建物の屋内に設けられると共に前記燃料発電装置と電気的に接続され、前記燃料発電装置における発電量と前記電力負荷による電力消費量を表示可能な情報盤を備えている。
【0010】
第2の態様に係る非常用給電システムによれば、表示部は、燃料発電装置と電気的に接続されると共に燃料発電装置における発電量と電力負荷による電力消費量を表示可能な情報盤を備えている。このため、建物の居住者は、情報盤を通じて燃料発電装置の負荷を容易に確認することができる。これにより、燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で電力負荷に給電することができる。
【0011】
第3の態様に係る非常用給電システムは、第1又は第2の態様の態様において、前記建物の屋内又は前記燃料発電装置には、前記電力負荷による電力消費量が前記燃料発電装置における発電量に近づいたことを検知した場合に前記電力負荷への給電の一部又は全部を遮断可能な制御部が設けられている。
【0012】
第3の態様に係る非常用給電システムによれば、建物の屋内又は燃料発電装置には、電力負荷による電力消費量が燃料発電装置における発電量に近づいたことを検知した場合に電力負荷への給電の一部又は全部を遮断可能な制御部が設けられている。これにより、燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で電力負荷に給電することができる。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、第1の態様に係る非常用給電システムは、燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で給電することができるという優れた効果を有する。
【0014】
第2の態様に係る非常用給電システムは、情報盤を通じて燃料発電装置の負荷を容易に確認することができるため、燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で給電することができるという優れた効果を有する。
【0015】
第3の態様に係る非常用給電システムは、電力消費量が発電量に近づいた場合に給電の一部又は全部を遮断することにより燃料発電装置の過負荷を抑制又は防止した上で電力負荷に給電することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本実施形態に係る非常用給電システムのブロック図である。
変形例に係る非常用給電システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図1及び図2を用いて、本発明に係る非常用給電システムの一実施形態について説明する。
【0018】
図1には、非常用給電システム10を備えた電力システム12の一例が示されている。電力システム12は、建物としての住宅14に電力(電源)を供給するためのシステムであり、系統電源16を含んで構成されている。系統電源16は、電力会社によって管理され、交流電力を住宅14に伝送する。
【0019】
系統電源16と住宅14の間は、交流電力を伝送する系統電源ライン(電線)18により接続されている。住宅14の屋外ODから屋内IDへ引き込まれた系統電源ライン18は、住宅14の屋内IDに設けられたスマートメーター20と接続されている。また、系統電源ライン18は、スマートメーター20の下流側(屋内側)において住宅14の屋内IDに設けられると共に電源を屋内IDに分岐配線するための分電盤22と接続されている。
【0020】
スマートメーター20は、住宅14の屋内IDに無線ネットワーク(図1中の点線)によって構築された屋内ネットワーク24に接続されている。なお、以下の説明では、屋内ネットワーク24は、無線ネットワークによって構築されているとして説明するが、これに限らずイーサネット(登録商標)等を用いた有線ネットワークにより構築されてもよい。また、屋内ネットワークの一部が電力線通信(PLC)により系統電源ラインと共通化されてもよい。
【0021】
スマートメーター20は、屋外ODに設けられた屋外ネットワーク26とも無線ネットワーク(図1中の点線)により接続されている。スマートメーター20は、住宅14の電力消費量を測定すると共に屋外ネットワーク26を経由して測定した電力消費量の情報を送信することができるように構成されている。また、スマートメーター20は、屋外ネットワーク26を経由して伝送される電力制御情報(デマンドレスポンス)を受信する通信装置としての機能も備えている。このため、スマートメーター20は、屋外ネットワーク26を経由して電力の供給側(電力会社等)や需要家の節電量を取りまとめる中間業者(アリゲータ)からの電力制御情報を受信することができる。
【0022】
分電盤22は、切替器28を介して住宅14の屋内IDと電気的に接続されている。切替器28は、2系統の入力部28A1、28A2と、出力部28Bと、を備え、出力部28Bと2系統の入力部28A1、28A2の一方との接続を切替可能に構成されている。2系統の入力部28A1、28A2のうち、一方の入力部28A1は分電盤22と電気的に接続され、他方の入力部28A2は後述する非常用コンセント30と電気的に接続されている。
【0023】
入力部28A1、28A2には、図示しない電流センサ及び電圧センサが設けられている。切替器28は、電流センサ及び電圧センサが、例えば、停電等により系統電源16から電気が供給されていないことを検知すると、分電盤22側の入力部28A1(図1中の実線)から非常用コンセント30側の入力部28A2(図1中の一点鎖線)へ切り替えるように構成されている。このため、切替器28は、系統電源16の停電の際又は燃料発電装置40の自立運転の際に住宅14の屋内IDとの接続を系統電源16から非常用コンセント30へ切り替えることができる。
【0024】
住宅14の屋外ODから分電盤22及び切替器28へ供給される電気(電力)は屋内IDに設けられたモールド32を経由して屋内IDの各所へ分電されている。モールド32には、例えば、居室14A毎に分電される配線に開閉器34が各々接続されている。このため、モールド32へ送電された電気は、開閉器34を経由して居室14Aへ分電されている。具体的には、分電盤22及び切替器28からモールド32へ送られた電気は、居室14A等に設けられた電力負荷としての複数の電気機器36及び情報分電盤38へと分電されている。ここで、電気機器36とは、居室14A等に配置されると共に居住者等に使用される電気製品であり、例えば、照明、テレビ、パソコン、エアコン、冷蔵庫及び電子レンジ等である。これらの電気機器36は、各居室14A等に設けられた図示しない複数のコンセント又はスイッチSWを介して切替器28(電源)と各々接続されている。なお、以下の説明では、複数の電気機器36が切替器28(電源)と接続されているとして説明するが、これに限らず1台の電気機器だけが接続されていてもよく、1台も機器が接続されていなくてもよい。
【0025】
モールド32は情報分電盤38とも電気的に接続されている。情報分電盤38は、通信関係の配線分岐のための分電盤であり、例えば、テレビのアンテナ配線、電話線、ルーター、インターネット通信用光回線の終端装置(ONU)等(いずれも図示省略)へ電気を分岐するための収納箱とされている。モールド32からの電気は、情報分電盤38を経由してこれらの機器へ分電されている。
【0026】
住宅14の屋外ODには、住宅14に隣接して配置されると共に系統電源ライン18と接続された燃料発電装置40が設けられている。燃料発電装置40は、燃料としての都市ガス又はLPガス(図示省略)が燃料電池ユニット(燃料電池スタック)42に供給されることにより発電可能に構成されている。また、燃料発電装置40は、発電を行うと共に発電した電気を住宅14の屋内IDに供給する燃料電池ユニット42に加えて、発電の際に発生する排熱を湯として貯える貯湯タンク(図示省略)から住宅14の屋内IDに供給する熱源機44と、を含んで構成されている。
【0027】
燃料発電装置40には、燃料電池ユニット42に電気的に接続されたパワーコンディショナ46が設けられている。パワーコンディショナ46は、燃料電池ユニット42において発電された直流電気を交流電力へ変換する。また、パワーコンディショナ46は、系統電源16と連系(系統連系)されており、系統電源ライン18を介して交流電力を出力する。
【0028】
燃料電池ユニット42による発電は、系統電源16から住宅14へ電気が供給されている場合は、系統電源16への逆潮流が生じない範囲で行われる。このため、燃料電池ユニット42は、住宅14の屋内IDに設けられた複数の電気機器36及び情報分電盤38の電力消費量に合わせて燃料電池ユニット42に供給されるガス及び空気の量を制御することにより発電量を制御する。
【0029】
住宅14の屋内IDには、接続器としてのプラグ受け30Aを備えた非常用コンセント30が配置されている。非常用コンセント30は、燃料発電装置40のパワーコンディショナ46と電気的に接続され、電気機器36の差込プラグ(図示省略)をプラグ受け30Aに差し込むことにより電気機器36に電気(電力)を供給可能に構成されている。
【0030】
燃料発電装置40は、非常用コンセント30を経由して切替器28と電気的に接続されている。このため、系統電源16の停電の際又は燃料発電装置40の自立運転の際には、燃料発電装置40において発電された電気(電力)を切替器28に送電可能に構成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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