JPH11308785A - 直流電力使用設備用電源システム - Google Patents

直流電力使用設備用電源システム

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JPH11308785A
JPH11308785A JP10111830A JP11183098A JPH11308785A JP H11308785 A JPH11308785 A JP H11308785A JP 10111830 A JP10111830 A JP 10111830A JP 11183098 A JP11183098 A JP 11183098A JP H11308785 A JPH11308785 A JP H11308785A
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JP
Japan
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power
power supply
supplied
battery
uninterruptible
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JP10111830A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Oi
勉 多井
Seiji Hirai
清司 平井
Akiko Miyake
明子 三宅
Hiroko Kobayashi
宏子 小林
Teruyuki Morioka
輝行 森岡
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Shinko Pantec Co Ltd
Original Assignee
Shinko Pantec Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な直流電力を供給することができる直流
電力使用設備用電源システムを提供すること。 【解決手段】 バッテリー3と通電可能に接続された交
流を直流に変換するコンバータ2と、直流を交流に変換
するコンバータ4とを備えた無停電電源装置1と、商用
交流電力の供給される配電盤6とを有し、配電盤6と無
停電電源装置1とを通電可能に接続している。そして、
無停電電源装置1のバッテリー3から水電解装置23に
直流電力を供給する第一の通電経路24と、商用交流電
力を整流器30を介して直流に変換してこの直流電力を
水電解装置23に供給する第二の通電経路28を有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は直流電力使用設備用
電源システムに関し、詳しくは、無停電電源装置を利用
した直流電力使用設備用電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、コンピューター、半導体製造設備など、休止の許さ
れない重要な設備の稼働を継続するために、無停電電源
装置が広く使用されている。例えば、図1に示すような
無停電電源装置1を利用した電源システムが知られてい
る。無停電電源装置1は、交流を直流に変換するコンバ
ータ2と、直流電力を蓄えるバッテリー3と、直流を交
流に変換するコンバータ4を主たる構成要素とするもの
で、これらを相互に通電可能に接続し、経路5を経て配
電盤6に供給された商用交流電力は経路7を経て工場内
設備8に供給され、一方、配電盤6から経路9を経てコ
ンバータ2に供給された商用交流電力は直流に変換され
てバッテリー3に充電される。この場合、停電が起こる
と、即座にバッテリー3に充電されている直流電力がコ
ンバータ4により交流に変換され、経路10を経て配電
盤6に供給され、さらに、経路7を経て工場内設備8に
供給される。そして、停電が回復し、通電が再開した時
点で無停電電源装置1による電力の供給から商用交流電
力による電力の供給に切り替えられる。このように、無
停電電源装置1のバッテリー3は不意の停電時の電力供
給に備えて常に充電状態にしておく必要がある。
【0003】この場合、設備によっては、直流電力だけ
を必要とする設備があり、例えば、半導体製造設備な
ど、水素と酸素を必要とする設備では、水電解により発
生させた水素と酸素が使用されている。この水電解では
直流電力が必要であり、図2に示すように、経路11を
経て供給される商用交流電力を整流器12に通して直流
とし、この直流電力が水電解装置13に供給される。
【0004】商用交流電力の価格は、夜間は安価である
が、昼間は高価であり、商用交流電力を使用する限り、
昼間には、高価な電力を使用しなければならない。特
に、上記した水電解装置のような大きな直流電力を消費
する設備の場合、電力消費量を低減させることが製品コ
ストの低下につながるため、特に電力代が高価な地域や
国では安価な直流電力を供給できる電源システムが要望
されている。
【0005】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、安価
な直流電力を供給することができる直流電力使用設備用
電源システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、直流電力使用設備に直流電力を供給するた
めの経路として、無停電電源装置のバッテリーに蓄えら
れた直流電力を供給する第一の通電経路と、商用交流電
力を整流器を介して直流に変換した電力を供給する第二
の通電経路との2つの通電経路を有しているので、夜間
には、安価な商用交流電力を利用して無停電電源装置の
バッテリーを充電しておくとともに、その商用交流電力
を整流器により直流に変換し、第二の通電経路を経て直
流電力使用設備に供給する。そして、昼間には、無停電
電源装置のバッテリーに蓄えられた直流電力を第一の通
電経路を経て直流電力使用設備に供給する。
【0007】ここで、昼間に停電が起こったときは、無
停電電源装置から当該直流電力使用設備への電力供給を
休止し、無停電電源装置から工場内設備(休止の許され
ない設備)に電力を供給する。また、夜間に停電が起こ
ったときも、同様に、無停電電源装置から工場内設備
(休止の許されない設備)に電力を供給する。
【0008】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明の直流電力使用
設備用電源システムは、バッテリーと通電可能に接続さ
れた交流を直流に変換するコンバータと、直流を交流に
変換するコンバータとを備えた無停電電源装置と、商用
交流電力の供給される配電盤とを有し、これら無停電電
源装置と配電盤を通電可能に接続し、無停電電源装置の
バッテリーから直流電力使用設備に直流電力を供給する
第一の通電経路と、商用交流電力を整流器を介して直流
に変換してこの直流電力を上記直流電力使用設備に供給
する第二の通電経路とを有することを特徴とする直流電
力使用設備用電源システムを第一の発明とし、上記第一
の発明において、直流電力使用設備が水電解装置である
直流電力使用設備用電源システムを第二の発明とする。
【0009】上記のように構成される本発明によれば、
商用交流電力が安価である夜間の電力を積極的に利用し
て、以下のようにして直流電力使用設備に電力を供給す
ることができる。
【0010】すなわち、夜間には、安価な商用交流電力
を直流に変換して無停電電源装置のバッテリーを充電し
且つ第二の通電経路を経て安価な直流電力を直流電力使
用設備に供給する。そして、夜間に停電が起こったとき
は、無停電電源装置のバッテリーに蓄えられた直流電力
は即座に直流を交流に変換するコンバータにより交流に
変換され、配電盤を経て工場内設備に供給される。
【0011】そして、昼間には、安価な夜間商用交流電
力を利用して充電した無停電電源装置のバッテリーに蓄
えられた直流電力を第一の通電経路を経て直流電力使用
設備に供給する。昼間に停電が起こったときは、無停電
電源装置から当該直流電力使用設備への電力供給を絶
ち、無停電電源装置のバッテリーに蓄えられた直流電力
は即座に直流を交流に変換するコンバータにより交流に
変換され、配電盤を経て工場内設備に供給される。
【0012】このようにして、本発明によれば、無停電
電源装置のバッテリーから直流電力使用設備に直流電力
を供給する第一の通電経路と、商用交流電力を整流器を
介して直流に変換してこの直流電力を上記直流電力使用
設備に供給する第二の通電経路とを有しているので、昼
間も夜間も同じように、安価な直流電力を直流電力使用
設備に供給することができる。従って、直流電力使用設
備の消費電力を大幅に削減することが可能になる。その
結果、直流電力使用設備で製造する製品のコストを大幅
に低下させることができる。
【0013】なお、昼間でも夜間でも停電が起こったと
きは、直流電力使用設備への電力供給が絶たれるので、
直流電力使用設備としては、一定時間の電力供給がなく
ても、その設備にトラブルが生じないもの又はその設備
からの製品の供給に支障が生じないものであることが好
ましい。
【0014】このような直流電力使用設備としては、例
えば、水電解装置を挙げることができる。この水電解装
置の一例として、図3に示すような固体高分子電解質型
水電解装置について説明する。図3において、電解セル
14は、多数の固体高分子電解質膜ユニット15を並列
させたものであり、両端に通電用の端部電極板16、1
6を備えている。固体高分子電解質膜ユニット15は、
主として固体高分子電解質膜17と、その固体高分子電
解質膜17の両面に添設される多孔質給電体18、18
と、その多孔質給電体18、18の外側に配設される複
極式電極板19、19とから構成される。固体高分子電
解質膜17はプロトン導電性材料からなる膜である。多
孔質給電体18としては、例えば、白金族金属等でメッ
キされたチタン等からなる多孔質でメッシュ状のものが
用いられる。複極式電極板19は、通電により片面が陰
極に、もう一方の面が陽極になるものである。1つの複
極式電極板19をとってみれば、それは左右両側の固体
高分子電解質膜ユニット15、15に共通の部材となっ
ている。
【0015】図3に示すように、端部電極板16、16
間に図3中左側が陽極、右側が陰極となるように電流を
通電すると、各複極式電極板19は左側に陰極、右側に
陽極を生じさせる。このため、1つの複極式電極板19
はその複極式電極板の図中左側の固体高分子電解質膜ユ
ニット15では陰極側20の構成部材となり、図中右側
の固体高分子電解質膜ユニット15では陽極側21の構
成部材となる。こうして、図4に示すように、1つの固
体高分子電解質膜ユニット15には固体高分子電解質膜
17よりも右側の陰極室Aと固体高分子電解質膜17よ
りも左側の陽極室Bとが形成される。
【0016】この状態で純水供給経路22(図3参照)
を通じて純水を陽極室Bに供給すれば、陽極室Bでは、 2H2O → O2+4H++4e- の反応が起こり、酸素ガスが発生する。陽極室Bで発生
したプロトンはプロトン導電性である固体高分子電解質
膜17内を少量の水を伴って移動し、陰極室Aに到達す
る。陰極室Aでは、この到達したプロトンに、 4H++4e- → 2H2 の反応が起こり、水素ガスが発生する。
【0017】図3に示すような電解セル14を有する水
電解装置では、以上のようなプロセスにより水素ガスと
酸素ガスが発生し、半導体製造設備等の水素ガスと酸素
ガスを使用する設備に供給される。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図5は、
本発明の直流電力使用設備用電源システムの全体系統図
である。図5は、図1に示す電源システムに以下に説明
する設備を付加したものである。すなわち、無停電電源
装置1のバッテリー3から水電解装置23に至る第一の
通電経路24が形成されている。第一の通電経路24に
は、スイッチ25、直流電力用電圧調整器26および逆
流防止ダイオード27aがこの順で設けられている。ま
た、商用交流電力は、第二の通電経路28を経て、スイ
ッチ29、整流器30および逆流防止ダイオード27b
を経て水電解装置23に供給される。水電解装置23と
しては、例えば、上記した固体高分子電解質型水電解装
置を挙げることができる。
【0019】以上のように構成される電源システムを用
いて、水電解装置23に直流電力を供給する方法につい
て説明する。
【0020】夜間には、スイッチ29は閉、スイッチ2
5は開の状態にある。そして、安価な夜間商用交流電力
はコンバータ2で直流に変換されて無停電電源装置1の
バッテリー3に充電される。一方、商用交流電力は整流
器30により直流に変換されて第二の通電経路28を通
って水電解装置23に供給され、上記したプロセスに従
って水電解が行われて水素ガスと酸素ガスが発生し、半
導体製造設備などの水素ガスと酸素ガスを使用する設備
に供給される。このとき、工場内設備8には商用交流電
力が供給されている。この状態において停電が起きる
と、即座に無停電電源装置1のバッテリー3に充電され
た直流電力がコンバータ4により交流に変換されて経路
10、配電盤6および経路7を経て工場内設備8に供給
される。すると、水電解装置23には、直流電力の供給
は絶たれることになるが、水電解装置23は水素ガスと
酸素ガスのバッファータンク(図示せず)を備えている
ので、停電により水電解装置23が休止をしても、水素
ガスと酸素ガスを必要とする設備(例えば、半導体製造
設備等)に対しては、このバッファータンク(図示せ
ず)から水素ガスと酸素ガスが供給されるので、半導体
の製造などに支障が生じることはない。そして、停電が
回復して再び商用交流電力が通電されると、無停電電源
装置1のバッテリー3に充電が行われ、第二の通電経路
28を経て水電解装置23に直流電力が供給される。
【0021】昼間には、スイッチ29は開、スイッチ2
5は閉の状態にある。そして、無停電電源装置1のバッ
テリー3に充電された安価な直流電力が第一の通電経路
24を経て水電解装置23に供給され、上記したプロセ
スに従って水電解が行われて水素ガスと酸素ガスが発生
し、半導体製造設備などの水素ガスと酸素ガスを使用す
る設備に供給される。このとき、工場内設備8には商用
交流電力が供給されている。この状態において停電が起
きると、無停電電源装置1から水電解装置23への直流
電力の供給を絶ち、即座に無停電電源装置1のバッテリ
ー3に充電された直流電力がコンバータ4により交流に
変換されて経路10、配電盤6および経路7を経て工場
内設備8に供給される。水電解装置23への直流電力の
供給を絶っても、上記した理由により水素ガスと酸素ガ
スを使用する半導体製造設備の作業に支障が生じること
はない。そして、停電が回復して再び商用交流電力が通
電されると、無停電電源装置1のバッテリー3に充電が
行われ、水電解装置23には第二の通電経路28を経て
直流電力が供給される。
【0022】この場合、無停電電源装置1のバッテリー
3の容量が大きくて、昼間に水電解装置23で必要とさ
れる電力量を充分に供給できる場合は、水電解装置23
で使用される電力はすべて安価な夜間電力を利用して得
た直流電力でまかなうことができるが、無停電電源装置
とは、本来、停電という不意のトラブルに対して一時的
に対処するための設備であり、無停電電源装置のバッテ
リー容量をいたずらに大きくするのは、設備コストの上
昇につながるので、水電解装置で使用される電力を安価
な直流電力とすることでエネルギーランニングコストの
低減を図っても、必ずしも全体コストの低減にはつなが
らないことがある。そこで、無停電電源装置のバッテリ
ー容量は、上記したような当該設備の事情を考慮して決
定されるのが好ましい。
【0023】なお、直流電力用電圧調整器26は、バッ
テリー3に充電されている直流電力の電圧と水電解装置
23に必要な電圧が異なる場合に、電圧調整のために使
用されるもので、必要に応じて設置することができるも
のである。
【0024】この点、逆流防止ダイオード27a、27
bは、逆流を防止するという観点から、設置する方が好
ましい。
【0025】
【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、昼間および夜間を通じて、直流電力使用設備に安価
な直流電力を供給することができる。そして、直流電力
使用設備として、水電解装置に本発明を適用した場合、
水素と酸素の製造コストを大幅に低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】無停電電源装置を有する電源システムの一例を
示す系統図である。
【図2】直流電力使用設備に対する電力供給方法の一例
を示す図である。
【図3】固体高分子電解質型水電解装置に用いられる水
電解セルの一例を示す断面図である。
【図4】図1に示す電解セルの固体高分子電解質膜ユニ
ットの分解断面図である。
【図5】本発明の直流電力使用設備用電源システムの全
体系統図である。
【符号の説明】
1…無停電電源装置 2…交流を直流に変換するコンバータ 3…バッテリー 4…直流を交流に変換するコンバータ 6…配電盤 8…工場内設備 12、30…整流器 13、23…水電解装置 24…第一の通電経路 25、29…スイッチ 26…直流電力用電圧調整器 28…第二の通電経路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリーと通電可能に接続された交流
    を直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換する
    コンバータとを備えた無停電電源装置と、商用交流電力
    の供給される配電盤とを有し、これら無停電電源装置と
    配電盤を通電可能に接続し、無停電電源装置のバッテリ
    ーから直流電力使用設備に直流電力を供給する第一の通
    電経路と、商用交流電力を整流器を介して直流に変換し
    てこの直流電力を上記直流電力使用設備に供給する第二
    の通電経路とを有することを特徴とする直流電力使用設
    備用電源システム。
  2. 【請求項2】 直流電力使用設備が水電解装置である請
    求項1記載の直流電力使用設備用電源システム。
JP10111830A 1998-04-22 1998-04-22 直流電力使用設備用電源システム Pending JPH11308785A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100358213C (zh) * 2004-01-06 2007-12-26 春兰(集团)公司 实时在线式不间断直流电源
US7411308B2 (en) * 2005-02-26 2008-08-12 Parmley Daniel W Renewable energy power systems

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