特開2018-170870(P2018-170870A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-170870(P2018-170870A)
(43)【公開日】2018年11月1日
(54)【発明の名称】無停電電源供給装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 9/06 20060101AFI20181005BHJP
   H02G 7/00 20060101ALI20181005BHJP
   H02G 1/02 20060101ALI20181005BHJP
【FI】
   H02J9/06 120
   H02G7/00
   H02G1/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2017-66687(P2017-66687)
(22)【出願日】2017年3月30日
(71)【出願人】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社GSユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】100153224
【弁理士】
【氏名又は名称】中原 正樹
(72)【発明者】
【氏名】西村 司
(72)【発明者】
【氏名】中山 仁
【テーマコード(参考)】
5G015
5G352
5G367
【Fターム(参考)】
5G015FA10
5G015GA06
5G015JA52
5G352AC01
5G367AC02
(57)【要約】
【課題】自立柱における作業の妨げになるのを抑制することができる無停電電源供給装置を提供する。
【解決手段】無停電電源供給装置1は、筐体10と、筐体10に収容され、質量エネルギー密度が70Wh/kg以上の蓄電素子51を有する蓄電装置50と、筐体10を電力柱2から所定距離以上離間させた状態で電力柱2に対して固定されて、筐体10を空中で支持する支持部20とを備える。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、
前記筐体に収容され、質量エネルギー密度が70Wh/kg以上の蓄電素子を有する蓄電装置と、
前記筐体を自立柱から所定距離以上離間させた状態で前記自立柱に対して固定されて、前記筐体を空中で支持する支持部と
を備える無停電電源供給装置。
【請求項2】
前記支持部は、前記自立柱に取り付けられた1本の腕金に固定されて、前記筐体を支持する
請求項1に記載の無停電電源供給装置。
【請求項3】
前記蓄電素子は、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を有するリチウムイオン電池である
請求項1または2に記載の無停電電源供給装置。
【請求項4】
さらに、
商用電力が入力され、同軸ケーブルで電力を出力する電源回路を備える
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無停電電源供給装置。
【請求項5】
前記筐体は、側面に、開閉可能な蓋部を有し、
前記蓄電素子は、電極端子を有し、
前記電極端子は、前記蓋部に対向して配置される
請求項1〜4のいずれか1項に記載の無停電電源供給装置。
【請求項6】
前記筐体は、側面に、開閉可能な蓋部を有し、
前記無停電電源供給装置は、さらに、主面が前記蓋部に対向して配置される基板を備える
請求項1〜5のいずれか1項に記載の無停電電源供給装置。
【請求項7】
さらに、前記自立柱から延びるケーブルが接続される電力の入力部及び出力部を備え、
前記入力部及び前記出力部の少なくとも一方は、前記自立柱の反対側に配置される
請求項1〜6のいずれか1項に記載の無停電電源供給装置。
【請求項8】
さらに、変圧器を備え、
前記支持部は、前記蓄電装置及び前記変圧器が収容された前記筐体を空中で支持する
請求項1〜7のいずれか1項に記載の無停電電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空中に設置される無停電電源供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空中に設置される無停電電源供給装置が知られている。例えば、特許文献1には、電柱(自立柱)に設置された共同受信施設用無停電電源装置(無停電電源供給装置)が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭63−161814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、上記従来の無停電電源供給装置では、自立柱に直接固定されている構成であるため、無停電電源供給装置が、自立柱における作業の妨げになる場合があるという問題がある。つまり、作業員が自立柱に上って工事等の作業をする際に、無停電電源供給装置が自立柱に直接固定されていると、当該作業の妨げになるおそれがある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、自立柱における作業の妨げになるのを抑制することができる無停電電源供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る無停電電源供給装置は、筐体と、前記筐体に収容され、質量エネルギー密度が70Wh/kg以上の蓄電素子を有する蓄電装置と、前記筐体を自立柱から所定距離以上離間させた状態で前記自立柱に対して固定されて、前記筐体を空中で支持する支持部とを備える。
【0007】
これによれば、無停電電源供給装置は、質量エネルギー密度が70Wh/kg以上の蓄電素子を有する蓄電装置を備えており、自立柱から所定距離以上離間した状態で、自立柱に対して固定されて空中で支持される。ここで、作業員が自立柱に上って作業をする際に、無停電電源供給装置が自立柱に近接して設置されていると当該作業の妨げになるおそれがある。しかし、無停電電源供給装置が重いと、無停電電源供給装置を自立柱から離間して配置するのが困難な場合がある。このため、質量エネルギー密度が高い蓄電素子を用いて蓄電素子の重量を軽量にすることで、無停電電源供給装置の軽量化が図られるため、容易に、無停電電源供給装置を自立柱から離間した状態で支持することができる。これにより、無停電電源供給装置が自立柱における作業の妨げになるのを抑制することができる。
【0008】
また、前記支持部は、前記自立柱に取り付けられた1本の腕金に固定されて、前記筐体を支持することにしてもよい。
【0009】
これによれば、無停電電源供給装置は、自立柱に取り付けられた1本の腕金に固定されて支持される。つまり、軽量な蓄電素子を用いることで無停電電源供給装置の軽量化が図られているため、従来は複数本の腕金で支持されていた無停電電源供給装置を1本の腕金で支持することができる。これにより、無停電電源供給装置を支持する構成を簡素化できるため、さらに容易に、無停電電源供給装置を自立柱から離間した状態で支持することができる。
【0010】
また、前記蓄電素子は、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を有するリチウムイオン電池であることにしてもよい。
【0011】
これによれば、無停電電源供給装置は、蓄電素子として、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を有するリチウムイオン電池を有している。つまり、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて軽量であるため、軽量な蓄電素子を用いることで、容易に、無停電電源供給装置を自立柱から離間した状態で支持することができる。また、軽量な蓄電素子を用いることで、安全性が向上される。さらに、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を用いたリチウムイオン電池は安全性が高いため、安全性が一層向上される。このため、高度な安全対策を施すような必要がなく、さらに容易に、無停電電源供給装置を自立柱から離間した状態で支持することができる。
【0012】
また、さらに、商用電力が入力され、同軸ケーブルで電力を出力する電源回路を備えることにしてもよい。
【0013】
これによれば、無停電電源供給装置は、電力を出力する際に、同軸ケーブルで電力を出力する。これにより、無停電電源供給装置は、当該同軸ケーブルを介して、情報を伝達することができる。つまり、無停電電源供給装置は自立柱から離間した状態で空中に設置されているため、無停電電源供給装置の情報を取得するのが困難な場合があるが、当該同軸ケーブルを用いることで、無停電電源供給装置の情報を容易に取得することができる。
【0014】
また、前記筐体は、側面に、開閉可能な蓋部を有し、前記蓄電素子は、電極端子を有し、前記電極端子は、前記蓋部に対向して配置されることにしてもよい。
【0015】
これによれば、無停電電源供給装置は、筐体の側面に、開閉可能な蓋部を有し、蓄電素子の電極端子が、当該蓋部に対向して配置されている。つまり、無停電電源供給装置は自立柱から離間した状態で空中に設置されているため、筐体の上面や下面からのアクセスがしにくい。このため、筐体の側面に蓋部を配置することで、筐体の側面から容易にアクセスすることができ、無停電電源供給装置のメンテナンスを容易に行うことができる。また、当該蓋部を開けたところに蓄電素子の電極端子があることになるため、電極端子にアクセスしやすく、蓄電素子のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0016】
また、前記筐体は、側面に、開閉可能な蓋部を有し、前記無停電電源供給装置は、さらに、主面が前記蓋部に対向して配置される基板を備えることにしてもよい。
【0017】
これによれば、無停電電源供給装置は、筐体の側面に、開閉可能な蓋部を有し、基板の主面が、当該蓋部に対向して配置されている。つまり、無停電電源供給装置は自立柱から離間した状態で空中に設置されているため、筐体の上面や下面からのアクセスがしにくい。このため、筐体の側面に蓋部を配置することで、筐体の側面から容易にアクセスすることができ、無停電電源供給装置のメンテナンスを容易に行うことができる。また、当該蓋部を開けたところに基板の主面があることになるため、基板の主面にアクセスしやすく、基板のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0018】
また、さらに、前記自立柱から延びるケーブルが接続される電力の入力部及び出力部を備え、前記入力部及び前記出力部の少なくとも一方は、前記自立柱の反対側に配置されることにしてもよい。
【0019】
これによれば、無停電電源供給装置において、自立柱から延びるケーブルが接続される電力の入力部及び出力部は、少なくとも一方が当該自立柱の反対側に配置されている。ここで、当該入力部及び出力部が自立柱側に配置されていれば、作業員が自立柱に上って作業をする際に、当該入力部及び出力部が当該作業の妨げになる場合がある。このため、当該入力部及び出力部の少なくとも一方が自立柱の反対側に配置されていることで、無停電電源供給装置が自立柱における作業の妨げになるのを抑制することができる。
【0020】
また、さらに、変圧器を備え、前記支持部は、前記蓄電装置及び前記変圧器が収容された前記筐体を空中で支持することにしてもよい。
【0021】
これによれば、無停電電源供給装置は、さらに変圧器を備えており、自立柱から離間した状態で、蓄電装置及び変圧器を収容した筐体が空中で支持される。つまり、変圧器は重量が重いが、蓄電装置が軽量であるため、蓄電装置及び変圧器を一緒に筐体に収容して扱うことができ、容易に、無停電電源供給装置を自立柱から離間させて支持することができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る無停電電源供給装置によれば、自立柱における作業の妨げになるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1】実施の形態に係る無停電電源供給装置が設置されている状態を示す正面図である。
図2】実施の形態に係る無停電電源供給装置周辺の構成を示す模式図である。
図3】実施の形態に係る無停電電源供給装置の外観及び内部構成を示す正面図である。
図4】実施の形態に係る蓄電装置の構成を示す斜視図である。
図5】実施の形態に係る無停電電源供給装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る無停電電源供給装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
【0025】
(実施の形態)
まず、無停電電源供給装置1が設置されている状態、及び、無停電電源供給装置1の周辺の構成について、説明する。図1は、本実施の形態に係る無停電電源供給装置1が設置されている状態を示す正面図である。また、図2は、本実施の形態に係る無停電電源供給装置1周辺の構成を示す模式図である。
【0026】
無停電電源供給装置1は、電源を有しており、停電時等に他の機器に電力を供給する無停電電源供給装置であり、本実施の形態では、ケーブルテレビ伝送路用の無停電電源供給装置である。具体的には、図1に示すように、無停電電源供給装置1は、自立柱である電力柱2の近傍に配置され、1本の腕金3に固定されて、空中に設置されている。なお、無停電電源供給装置1は、ケーブルテレビ伝送路用の無停電電源供給装置には限定されず、自立柱に対して固定されて空中に設置されている無停電電源供給装置であれば、どのような用途の無停電電源供給装置であってもよい。ここで、無停電電源供給装置1は、筐体10と、筐体10を支持する支持部20と、電力の入力部31及び出力部32とを備えている。
【0027】
筐体10は、無停電電源供給装置1の外装体を構成する直方体形状(箱型)の部材である。支持部20は、筐体10の背面(腕金3側の側面)から腕金3に向けて突出して配置されており、自立柱である電力柱2に取り付けられた1本の腕金3に固定されて、筐体10を空中で支持する。例えば、支持部20には、貫通孔(図示せず)が形成されており、当該貫通孔に固定部材(金属製のバンド等)が挿入されることで、当該固定部材が腕金3に固定される。なお、支持部20は、腕金3に固定されて筐体10を空中で支持することができれば、どのような位置に配置されていてもよいし、どのような形状を有していてもよい。また、電力柱2から腕金3まで延設されて腕金3を支持する棒状の部材(アームタイ)が設けられていてもよい。
【0028】
ここで、支持部20は、筐体10を自立柱である電力柱2から所定距離以上離間させた状態で電力柱2に対して固定されて、筐体10を空中で支持する。なお、当該所定距離は、好ましくは500mm〜1000mmの間の距離であり、さらに好ましくは750mmである。
【0029】
入力部31及び出力部32は、電力柱2から延びるケーブルが接続される電力の入力部及び出力部である。具体的には、入力部31に、商用電力が供給される電力ケーブル41が接続され、出力部32に、電力及び各種情報を出力するための同軸ケーブル42が接続される。つまり、無停電電源供給装置1は、電力ケーブル41を介して商用電力が入力されて、同軸ケーブル42を介して電力(本実施の形態では、交流電力)が出力される。
【0030】
また、入力部31及び出力部32は、双方が電力柱2の反対側に配置されている。なお、入力部31及び出力部32は、双方が電力柱2の反対側に配置されているのではなく、いずれか一方が電力柱2側に配置されていてもよい。つまり、入力部31及び出力部32の少なくとも一方は、電力柱2の反対側に配置されている。
【0031】
なお、本実施の形態では、自立柱として電力柱2を例示しているが、電力柱2には限定されず、電信柱、信号柱または自営柱など、自立している柱であれば、どのような柱であってもよい。
【0032】
また、図2に示すように、1つの無停電電源供給装置1ごとに、1つのノード4が設定される。つまり、1つのノード4に対して、1つの無停電電源供給装置1、1つのノードアンプ4a及び複数のアンプ4bが設けられている。そして、それぞれの無停電電源供給装置1には、上述の通り、商用電力が供給される電力ケーブル41と、電力及び各種情報を出力するための同軸ケーブル42とが接続されている。また、それぞれのノード4において、無停電電源供給装置1とノードアンプ4aとが同軸ケーブル42で接続され、ノードアンプ4aとアンプ4bとは同軸ケーブル4cで接続され、また、同軸ケーブル4cは、各家庭まで延びている。また、それぞれのノードアンプ4aには、光ファイバ5がそれぞれ接続されている。
【0033】
このような構成により、光ファイバ5によって伝達された情報は、ノードアンプ4a及びアンプ4bを介して同軸ケーブル4cによって各家庭に伝達される。また、同軸ケーブル42と光ファイバ5とによって、無停電電源供給装置1に関する各種情報も伝達することができる。なお、各種情報とは、例えば、無停電電源供給装置1が設置されている位置の緯度及び経度等の無停電電源供給装置1の位置情報、蓄電装置50等の製造年月日やメーカ名等の機器情報、蓄電装置50の電圧や電流等の充放電情報などである。
【0034】
また、電力ケーブル41を介して無停電電源供給装置1に供給された電力は、同軸ケーブル42を介してノードアンプ4aに供給され、また、同軸ケーブル4cを介して各アンプ4bに供給される。また、停電時等で、電力ケーブル41から無停電電源供給装置1に電力が供給されない場合には、無停電電源供給装置1が有する電源(後述の蓄電装置50)から、ノードアンプ4aや各アンプ4bに電力が供給される。
【0035】
このように、無停電電源供給装置1は、電源を有するケーブルテレビ伝送路用の無停電電源供給装置であり、数千のノード4に対応して数千台の無停電電源供給装置1が配置される。また、同軸ケーブル42と光ファイバ5とを介して、数千台の無停電電源供給装置1と上記の各種情報をやり取りすることができる。
【0036】
次に、無停電電源供給装置1の構成について、さらに詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る無停電電源供給装置1の外観及び内部構成を示す正面図である。具体的には、同図の(a)は、無停電電源供給装置1の外観を示す図であり、同図の(b)は、無停電電源供給装置1の筐体10の内部の構成を示す図である。つまり、無停電電源供給装置1において、同図の(a)は、筐体10に蓋部11を取り付けた(蓋部11を閉めた)状態を示しており、同図の(b)は、筐体10から蓋部11を取り外した(蓋部11を開けた)状態を示している。
【0037】
まず、同図の(a)に示すように、無停電電源供給装置1は、筐体10の側面に、上述の支持部20、入力部31及び出力部32を備えている。同図では、筐体10の裏側の側面(背面)に支持部20が設けられ、筐体10の右側面の下部に入力部31が設けられ、筐体10の右側面の上部に出力部32が設けられている。また、筐体10は、側面(同図では正面)に、開閉可能な蓋部11を有している。蓋部11は、筐体10の本体の開口を閉塞する板状部材であり、筐体10の当該本体にネジ留め等によって固定されている。なお、蓋部11の形状や固定方法は、特に限定されない。
【0038】
また、同図の(b)に示すように、無停電電源供給装置1は、筐体10の内方に、蓄電装置50、変圧器33及び基板34等を備えている。つまり、筐体10内に、蓄電装置50、変圧器33及び基板34等が収容されており、支持部20は、これらの蓄電装置50、変圧器33及び基板34等が収容された筐体10を空中で支持する。
【0039】
筐体10は、内部空間において、蓄電装置50、変圧器33及び基板34等の位置規制を行うための部材である。つまり、蓄電装置50は、筐体10内の一端部(同図では左側の端部)の空間内に配置され、変圧器33は、筐体10内の他端部(同図では右側の端部)の空間内に配置され、基板34は、筐体10内の中央部に配置されている。これらの蓄電装置50、変圧器33及び基板34等の構成について、以下に詳細に説明する。
【0040】
まず、蓄電装置50の構成について、詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係る蓄電装置50の構成を示す斜視図である。
【0041】
蓄電装置50は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる電池モジュールである。同図に示すように、蓄電装置50は、複数の蓄電素子51と、当該複数の蓄電素子51を拘束する拘束部材52とを有している。具体的には、蓄電装置50において、6個の扁平な直方体形状(角型)の蓄電素子51が厚み方向に配列された状態で、拘束部材52で拘束されて固定されている。なお、蓄電装置50は、蓄電素子51の電極端子同士を接続するバスバーや配線等も有しているが、図示は省略する。また、蓄電装置50は、蓄電素子51等を収容する外装体、外部端子、バスバープレート等を有していてもよい。
【0042】
蓄電素子51は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池である。具体的には、蓄電素子51は、質量エネルギー密度(重量エネルギー密度)が70Wh/kg以上であり、好ましくは質量エネルギー密度が85Wh/kg以上であり、さらに好ましくは質量エネルギー密度が100Wh/kg以上である。また、蓄電素子51は、体積エネルギー密度が150Wh/l以上であり、好ましくは体積エネルギー密度が170Wh/l以上であり、さらに好ましくは体積エネルギー密度が200Wh/l以上である。質量エネルギー密度とは、単位質量(1kg)あたりのエネルギー密度であり、体積エネルギー密度とは、単位体積(1l)あたりのエネルギー密度である。なお、一般的な鉛蓄電池の質量エネルギー密度は30〜40Wh/kg程度であり、一般的な鉛蓄電池の体積エネルギー密度は60〜75Wh/l程度であるため、蓄電素子51は、非常に高い質量エネルギー密度及び体積エネルギー密度を有する二次電池である。
【0043】
このように、質量エネルギー密度が高い二次電池を用いることで、蓄電素子51の重量を軽量化することができるため、蓄電装置50は、重量が5kg以下の軽量なものとなっている。このような軽量の蓄電素子51を用いることで、無停電電源供給装置1は、重量が30kg以下となるのが好ましく、重量が20kg以下となるのがさらに好ましい。これにより、無停電電源供給装置1の軽量化が図られるため、無停電電源供給装置1を、電力柱2に取り付けられた1本の腕金3で支持することができる。なお、無停電電源供給装置1は、例えば、筐体10の高さ(図3の上下方向の長さ)が200mm〜300mm程度、幅(図3の左右方向の長さ)が500mm〜600mm程度、奥行き(図3の紙面を貫く方向の長さ)が150mm〜250mm程度の大きさである。
【0044】
また、蓄電素子51は、金属製の容器51aを備えている。容器51aは、上面(蓋部分)、2つの長側面、2つの短側面及び底面からなる箱型の容器であり、容器51aの蓋部分には、金属製の電極端子51bである正極端子及び負極端子が設けられている。また、複数の蓄電素子51において、それぞれの電極端子51bは同じ方向(図4では上方)に向けて突出して配置されており、隣り合う蓄電素子51の電極端子51b同士がバスバー(図示せず)で接続される。また、複数の蓄電素子51が有する最も外側の電極端子51bが外部端子(図示せず)に接続される、または、この最も外側の電極端子51bが外部端子として機能することにより、蓄電装置50が、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる。
【0045】
また、容器51aの内方には、電極体(蓄電要素または発電要素ともいう)が配置されており、当該電極体は、正極板と負極板とセパレータとを有している。正極板は、金属製の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものであり、負極板は、金属製の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。
【0046】
また、本実施の形態では、蓄電素子51は、リチウムイオン電池である。リチウムイオン電池としては、以下のものが好ましい。一例としては、リチウムと鉄とを含有するポリアニオン(オキソ酸)化合物を正極活物質として用いた正極板を備えたリチウムイオン電池である。他の例としては、リチウムとチタンとを含有する酸化物を負極活物質として用いた負極板を備えたリチウムイオン電池である。前者の例としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電箔上に、正極活物質としてLiFePOあるいはLiMFe(1−x)PO(MはFe以外の金属、0<x<1)を用いた正極活物質層が形成された正極板が挙げられる。後者の例としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電箔上に、負極活物質としてLiTi12を用いた負極活物質層が形成された負極板が挙げられる。なお、前者の場合には、従来知られている負極板を適宜使用することができ、後者の場合には、従来知られている正極板を適宜使用することができる。このように、蓄電素子51は、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を有するリチウムイオン電池であるのが好ましい。
【0047】
また、容器51aの内方には、上記の電極体の他、集電体(正極集電体及び負極集電体)等が配置され、電解液(非水電解質)などが封入されているが、これらの詳細な説明は省略する。また、容器51aの蓋部分には、電解液を注液する注液部や、容器51a内の圧力上昇時にガスを排出して圧力を開放するガス排出弁等が設けられていてもよい。
【0048】
なお、蓄電素子51は、上記の構成には限定されず、体積エネルギー密度が150Wh/l未満であってもよいし、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の双方とも用いないリチウムイオン電池でもよい。また、蓄電素子51は、リチウムイオン電池以外の非水電解質二次電池であってもよいし、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよいし、さらに、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。また、本実施の形態では、角型の蓄電素子51を図示しているが、蓄電素子51の形状は、角型には限定されず、円柱形状や長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。また、複数の蓄電素子51は、全て直列接続、全て並列接続、または、直列接続と並列接続との組み合わせなど、どのように接続されていてもよい。また、本実施の形態では、6個の蓄電素子51が配列されているが、配列される蓄電素子51の個数は限定されず、例えば1つの蓄電素子51しか設けられていない構成でもかまわない。
【0049】
拘束部材52は、複数の蓄電素子51(本実施の形態では、6個の蓄電素子51)の外周に配置されて、当該複数の蓄電素子51を拘束する部材である。具体的には、拘束部材52は、複数の蓄電素子51の側面(容器51aの長側面及び短側面)の周囲を囲うように配置された2つのU字形状の部材52a及び52bから構成されている。この2つのU字形状の部材52a及び52bの端部同士がネジ等で締結されることで、複数の蓄電素子51を拘束する。
【0050】
なお、拘束部材52は、複数の蓄電素子51を拘束できれば、上記の位置及び構成には限定されない。例えば、拘束部材52は、複数の蓄電素子51の長側面及び短側面ではなく、複数の蓄電素子51の上面、長側面及び底面(容器51aの蓋部分、長側面及び底面)の周囲を囲うように配置されていてもよい。また、拘束部材52は、上記のように2つの部材52a及び52bではなく、1つまたは3つ以上の部材で構成されていてもよい。また、拘束部材52の材質についても、特に限定されず、金属等の導電部材で形成されていてもよいし、樹脂等の絶縁部材で形成されていてもよい。なお、拘束部材52が導電部材で形成されている場合には、拘束部材52と複数の蓄電素子51とを絶縁するために、拘束部材52の内面に絶縁シート等の絶縁部材が配置されているのが好ましい。
【0051】
ここで、図3に戻り、蓄電素子51が有する電極端子51b(正極端子及び負極端子)は、蓋部11に対向して配置されている。言い換えれば、電極端子51bは、蓄電素子51の容器51aの蓋部分から、蓋部11に向けて突出するように配置されている。つまり、蓄電装置50は、それぞれの蓄電素子51の容器51aの短側面が下方に向き、かつ、電極端子51bが正面を向くように、横向きに配置されている。
【0052】
また、基板34は、回路部品が配置されている面である主面34aが、蓋部11に対向して配置されている。つまり、基板34は、主面34aが正面を向くように縦向きに配置されて、筐体10内の仕切り等(図示せず)に取り付けられ固定されている。ここで、基板34及び上述の変圧器33を含む無停電電源供給装置1の機能構成について、詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係る無停電電源供給装置1の機能構成を示すブロック図である。
【0053】
同図に示すように、無停電電源供給装置1は、上述の入力部31、出力部32、変圧器33及び基板34を有する電源回路30と、蓄電装置50とを備え、蓄電装置50には、CMU(Cell Monitoring Unit)53が設けられている。
【0054】
電源回路30は、商用電力が入力され、同軸ケーブル42で電力(本実施の形態では、交流電力)を出力する電源回路である。つまり、電源回路30は、上述の通り、入力部31に電力ケーブル41が接続されて、商用電力系統から商用電力が入力され、出力部32に同軸ケーブル42が接続されて、外部の他の機器に交流電力を出力する。
【0055】
また、変圧器33は、入力部31から入力された電力の電圧を調整し、出力部32または基板34に電力を送る。また、変圧器33は、基板34からの電力の電圧を調整し、出力部32に電力を送る。変圧器33は、例えば、入力部31から入力された100Vの商用電力、または、蓄電装置50からの電力を、60V〜90Vの電圧に変換して、出力部32に送る。これにより、出力部32は、60V〜90Vの交流電力を同軸ケーブル42へ出力する。なお、変圧器33は、重量が5kg程度である。
【0056】
基板34は、蓄電装置50の充放電電力が流れる主回路基板、及び、制御回路を搭載した制御基板等の複数の基板を有している。主回路基板は、例えば、蓄電装置50へ流れる交流電力を直流電力に変換し、または、蓄電装置50から流れる直流電力を交流電力に変換する双方向インバータの機能を有している。また、制御基板は、例えば、蓄電装置50の温度や電圧等のデータに基づいて、蓄電装置50の充放電を制御する機能を有している。つまり、基板34は、いわゆるBMU(Battery Management Unit)の機能を有している。なお、図3では、基板34は、主回路基板及び制御基板等の複数の基板が1箇所に集められて筐体10内に配置されていたが、当該複数の基板うちのいずれかの基板が、筐体10内の異なる位置に配置されていてもよい。また、基板34は、複数の基板ではなく、主回路基板及び制御基板等の複数の基板の機能を有する1枚の基板でもよい。
【0057】
CMU53は、蓄電装置50の温度や電圧等を監視する装置(回路基板)である。本実施の形態では、1つのCMU53が設けられているが、2つ以上のCMU53、または、1つの蓄電素子51に対して1つのCMU53(つまり、本実施の形態の場合は6つのCMU53)が設けられていてもよい。なお、CMU53は、図3には図示されていないが、基板34と同じ位置または蓄電素子51の近傍の位置など、どのような位置に配置されていてもよい。
【0058】
以上のように、本発明の実施の形態に係る無停電電源供給装置1によれば、質量エネルギー密度が70Wh/kg以上の蓄電素子51を有する蓄電装置50を備えており、自立柱である電力柱2から所定距離以上離間した状態で、電力柱2に対して固定されて空中で支持される。ここで、作業員が電力柱2に上って作業をする際に、無停電電源供給装置1が電力柱2に近接して設置されていると当該作業の妨げになるおそれがある。しかし、無停電電源供給装置1が重いと、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間して配置するのが困難な場合がある。このため、質量エネルギー密度が高い蓄電素子51を用いて蓄電素子51の重量を軽量にすることで、無停電電源供給装置1の軽量化が図られているため、容易に、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間した状態で支持することができる。これにより、無停電電源供給装置1が電力柱2における作業の妨げになるのを抑制することができる。また、軽量な蓄電素子51を用いることで無停電電源供給装置1の軽量化が図られているため、安全性が向上し、また、無停電電源供給装置1の空中への設置作業やメンテナンスを容易に行うこともできる。
【0059】
また、無停電電源供給装置1は、電力柱2に取り付けられた1本の腕金3に固定されて支持される。つまり、軽量な蓄電素子51を用いることで無停電電源供給装置1の軽量化が図られているため、従来は複数本の腕金で支持されていた無停電電源供給装置1を1本の腕金3で支持することができる。これにより、無停電電源供給装置1を支持する構成を簡素化できるため、さらに容易に、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間した状態で支持することができる。
【0060】
また、無停電電源供給装置1は、蓄電素子51として、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を有するリチウムイオン電池を有している。つまり、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて軽量であるため、軽量な蓄電素子51を用いることで、容易に、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間した状態で支持することができる。また、軽量な蓄電素子51を用いることで、安全性が向上される。さらに、リチウムと鉄とを含有する正極活物質、及び、リチウムとチタンとを含有する負極活物質の少なくとも一方を用いたリチウムイオン電池は安全性が高いため、安全性が一層向上される。このため、高度な安全対策を施すような必要がなく、さらに容易に、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間した状態で支持することができる。
【0061】
また、無停電電源供給装置1は、電力を出力する際に、同軸ケーブル42で電力を出力する。これにより、無停電電源供給装置1は、同軸ケーブル42を介して、情報を伝達することができる。つまり、無停電電源供給装置1は電力柱2から離間した状態で空中に設置されているため、無停電電源供給装置1の情報を取得するのが困難な場合があるが、同軸ケーブル42を用いることで、無停電電源供給装置1の情報を容易に取得することができる。特に、無停電電源供給装置1が、空中に設置されるケーブルテレビ伝送路用等の無停電電源供給装置の場合、同軸ケーブル42及びケーブルテレビ用の光ファイバ5等を介して、無停電電源供給装置1の情報を容易に取得することができる。また、例えば無停電電源供給装置1の位置情報やメンテナンス時期に関する情報など、無停電電源供給装置1のメンテナンスに活用できる情報を取得することができれば、無停電電源供給装置1のメンテナンスを容易にすることができる。
【0062】
また、無停電電源供給装置1は、筐体10の側面に、開閉可能な蓋部11を有し、蓄電素子51の電極端子51bが、蓋部11に対向して配置されている。つまり、無停電電源供給装置1は電力柱2から離間した状態で空中に設置されているため、筐体10の上面や下面からのアクセスがしにくい。このため、筐体10の側面に蓋部11を配置することで、筐体10の側面から容易にアクセスすることができ、無停電電源供給装置1のメンテナンスを容易に行うことができる。また、蓋部11を開けたところに蓄電素子51の電極端子51bがあることになるため、電極端子51bにアクセスしやすく、蓄電素子51のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0063】
また、無停電電源供給装置1は、筐体10の側面に、開閉可能な蓋部11を有し、基板34の主面34aが、蓋部11に対向して配置されている。つまり、無停電電源供給装置1は電力柱2から離間した状態で空中に設置されているため、筐体10の上面や下面からのアクセスがしにくい。このため、筐体10の側面に蓋部11を配置することで、筐体10の側面から容易にアクセスすることができ、無停電電源供給装置1のメンテナンスを容易に行うことができる。また、蓋部11を開けたところに基板34の主面34aがあることになるため、基板34の主面34aにアクセスしやすく、基板34のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0064】
また、無停電電源供給装置1は、さらに変圧器33を備えており、電力柱2から離間した状態で、蓄電装置50及び変圧器33を収容した筐体10が空中で支持される。つまり、変圧器33は重量が重いが、蓄電装置50が軽量であるため、蓄電装置50及び変圧器33を一緒に筐体10に収容して扱うことができ、容易に、無停電電源供給装置1を電力柱2から離間させて支持することができる。
【0065】
また、無停電電源供給装置1において、蓄電装置50は、複数の蓄電素子51が拘束部材52で拘束された構成を有している。つまり、無停電電源供給装置1は空中に設置されているため揺れやすいが、無停電電源供給装置1が空中で揺れても、複数の蓄電素子51が拘束されているため、それぞれの蓄電素子51が別々に振動するのを抑制することができる。このため、それぞれの蓄電素子51とバスバーとの接続部が別々に振動するのを抑制し、蓄電素子51からバスバーが外れるのを抑制することができる。
【0066】
また、無停電電源供給装置1において、電力柱2から延びるケーブルが接続される電力の入力部31及び出力部32は、少なくとも一方が電力柱2の反対側に配置されている。ここで、入力部31及び出力部32が電力柱2側に配置されていれば、作業員が電力柱2に上って作業をする際に、入力部31及び出力部32が当該作業の妨げになる場合がある。このため、入力部31及び出力部32の少なくとも一方が電力柱2の反対側に配置されていることで、無停電電源供給装置1が電力柱2における作業の妨げになるのを抑制することができる。
【0067】
また、入力部31及び出力部32に、電力柱2からのケーブルが接続される場合であって、ケーブルやコネクタが硬くてケーブルが曲がりにくいような場合には、入力部31及び出力部32を電力柱2から離した方が、ケーブルを接続(架設)しやすいことがある。このため、このような場合に、入力部31及び出力部32の少なくとも一方を、電力柱2の反対側に配置することで、ケーブルを接続(架設)しやすくすることができるため、無停電電源供給装置1の設置作業やメンテナンスを容易に行うことができる。
【0068】
以上、本発明の実施の形態に係る無停電電源供給装置1について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【0069】
例えば、上記実施の形態では、支持部20は、電力柱2に取り付けられた1本の腕金3に固定されて、筐体10を空中で支持することとした。しかし、支持部20は、腕金ではなく、電力柱2から延びる棒状または板状の部材に固定されることにしてもよい。または、支持部20は、1本の腕金3ではなく、2本以上の腕金3に固定されて、筐体10を空中で支持することにしてもよい。
【0070】
また、上記実施の形態では、出力部32には同軸ケーブル42が接続されることとした。しかし、出力部32には、同軸ケーブル42ではなく、電力ケーブルが接続されることにしてもよい。これによっても、停電時等に他の機器に電力を供給する無停電電源供給装置としての機能を果たすことができる。
【0071】
また、上記実施の形態では、筐体10は、側面に、開閉可能な蓋部11を有していることとした。しかし、筐体10は、上面または底面に、蓋部11を有していることにしてもよいし、蓋部11を有していない構成でもかまわない。
【0072】
また、上記実施の形態では、蓄電素子51の電極端子51bは、蓋部11に対向して配置されていることとした。しかし、蓄電素子51の電極端子51bは、蓋部11に対向しておらず、例えば、上方に向いて配置されているような構成でもかまわない。
【0073】
また、上記実施の形態では、基板34は、主面34aが蓋部11に対向して配置されていることとした。しかし、基板34の主面34aは、蓋部11に対向しておらず、例えば、上方に向いて配置されているような構成でもかまわない。
【0074】
また、上記実施の形態では、蓄電装置50は、複数の蓄電素子51を拘束する拘束部材52を有していることとした。しかし、蓄電装置50は、拘束部材52を有しておらず、複数の蓄電素子51が外装体内に配置されたような構成でもかまわない。
【0075】
また、上記実施の形態では、入力部31及び出力部32の少なくとも一方が、自立柱の反対側に配置されていることとした。しかし、入力部31及び出力部32の双方ともに、自立柱側に配置されていることにしてもよい。
【0076】
また、上記実施の形態では、蓄電装置50及び変圧器33等が筐体10に収容され、支持部20は、当該筐体10を空中で支持することとした。しかし、筐体10には変圧器33は収容されておらず、支持部20は、当該筐体10を空中で支持することにしてもよい。
【0077】
また、上記実施の形態に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本発明は、停電時等に他の機器に電力を供給する無停電電源供給装置に適用できる。
【符号の説明】
【0079】
1 無停電電源供給装置
2 電力柱(自立柱)
3 腕金
10 筐体
11 蓋部
20 支持部
30 電源回路
31 入力部
32 出力部
33 変圧器
34 基板
34a 主面
42 同軸ケーブル
50 蓄電装置
51 蓄電素子
51b 電極端子
52 拘束部材
図1
図2
図3
図4
図5