JP2017037815A - 非常用電源による通電システム - Google Patents

Abstract

【課題】通常のＡＣ１００Ｖ電源により通電している機器が、災害等により通電を停止した場合、通電停止を検知して非常用電源を作動させ、非常用電源から機器に通電を確保できる非常用電源による通電システムの提供。【解決手段】少なくともマグネシウムからなる負極板と、少なくとも電化性を有するカーボンからなる正極板とを用いる循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機で、負極板と正極板を有する多数のセル同士を連結して塩水の入っているタンクから各セル内に塩水を入れた上で一のセルから他のセルへこの塩水を循環させて発電する循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機により通電状態の停止時に通電を行う非常用電源と、通電の停止を検知する検知手段と、この通電停止の検知により各セル内に塩水を注入する手段とを有し、通電停止を検知して各セル内に塩水を注入し通電を行う非常用電源による通電システム。【選択図】なし

Description

本発明は、通常のＡＣ100Ｖ電源により通電している機器に関して、災害等により通電が止まった際に通電が止まったことを検知して非常用電源から通電を行う非常用電源による通電システムに関する。

一般的にＡＣ100Ｖ電源により通電している各種電気機器は極めて多くのオフィス等で使用されており、オフィスの電灯のみならずコンピューター機器やサーバー等は電源の供給が止まると止まってしまうものとなり、それらの作動を停止してしまうものである。
さらにエレベーターや、空調機器、更には病院等の各種電気設備等は常時通電していないと作動の停止を起こし、例えばその機器を用いたシステム全体が停止してしまい、多大な被害を生じてしまう機器も多数存在する。

特にこれ等の通電を停止させてしまう事由として災害等により発生するものも存在するものであり、災害の発生から通電の復旧までに少なくとも数日掛かってしまうことが経験則から考え得るものである。
これ等の場合一般的には通電停止に際してバックアップのために非常用電源を有するものであり、現状として多用されているのはバッテリーをもって非常用電源として用いるものがある。

しかし、通常のバッテリーは数時間程度通電を行い、復旧ができる間の場つなぎとして用いられるものであり、この時間を超えると停止してしまうものである。
特に一般的な停電であれば数時間の停電でも復旧までの予備として活用できるが、災害等により発生した通電の停止等にあっては復旧までに１乃至２日程度かかってしまうこともある。
更には規模の大きな災害等により通電が停止した場合にはその復旧までに掛かる期間として二日以上かかってしまうこともあり得る。

例えば自動販売機等は路上で飲料物等の販売を行っているものであるが、災害等が生じた際には避難者にとって非常に有用な飲み物等の供給源となり得るが、そもそも通電が停止している場合には何らの自動販売機として機能するものではなく飲料の供給は行えないものとなる。
又、例えば医療用機器等にあっては常時作動していないとその機器を用いている者にとっては死活問題ともなりかねないものである。

これ等の場合極めて膨大な非常用電源システム例えば非常に巨大なバッテリーを用いた電源システムを用いれば２乃至３日程度通電を行える電源供給システムを構築できるが、この様なシステムは非常に膨大な費用が掛かるものであり、一般的にはこの様な巨大な電源供給システムを用いることは現実的ではなく用いることはできない。
又今般自然エネルギーの活用が多用され始め、環境に優しいエネルギーが望まれ始めている。

特に資源の有効活用が望まれているものであり、地球上の少ない資源ではなく膨大に存在する資源の活用に着目され始めているものである。
このことより、現在マグネシウム空気電池は、正極活性物質として酸素と負極活性物質としてマグネシウムを用いて、電解液として食塩水を用いて発電を行うものであり、このマグネシウム空気電池は自然エネルギーを用いる電池であり電源として着目されている。
例えば特開２０１５-４６３１２号や２０１２-１５０１３号、特開２０１５-４６３６８号、特開２０１４-１９２１５７号が存在する。

特開２０１５-４６３１２号 ２０１２-１５０１３号 特開２０１５-４６３６８号 特開２０１４-１９２１５７号

以上の様に、災害時等において通電が停止した場合に、少なくとも３日程度電源を供給できる非常用電源の提供ができるシステムの提供が望まれるものである。
特にこの期間程度通電状態を維持できることにより例えば医療機器等においても非常時の対処ができる機器の提供ができものとなる。
これは災害時においても電源が復旧するまでの予想しうる期間電源を確保できるものであり、現在の災害復旧に際しても最低３日程度用いることのできる非常用電源の提供が望まれるものである。

この場合、一般的な非常用電源としてバッテリーを用いると非常に多大な設備を必要とし、その費用も膨大なものとなる。
そこで、電化性を有するカーボンと触媒からなる正極板と、少なくともマグネシウムを主成分とする負極板とを有するセル内に塩水を入れ、このセルを複数乃至多数連設して、このセル内の塩水を循環させることにより構成した循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機を用いることにより少なくとも７２時間程度以上の耐久性のある非常用電源を用いることにより所望の時間電気機器に対して通電を可能とすることができ発電機の提供ができるものとなる。

従って、通電を停止した際に、この循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機により発電して所定の機器に通電を行え、非常用の電源として用いることができるものである。
特に係る循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機に関しては、少なくとも７２時間の耐久性を有し、少なくとも、３日間の間通電できる非常用の電源の提供ができるものである。

係るため、請求項１記載の発明は非常用電源による通電システムは、少なくともマグネシウムからなる負極板と、少なくとも電化性を有するカーボンからなる正極板とを用いる循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機であって、負極板と正極板を有する多数のセルを有し、この各セル同士を連結して塩水の入っているタンクから各セル内に塩水を入れた上で一のセルから他のセルへこの塩水を循環させて発電する循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機により通電状態の停止時に通電を行う非常用電源と、通電の停止を検知する検知手段と、この通電停止の検知により各セル内に塩水を注入する手段とを有し、通電停止を検知して各セル内に塩水を注入することにより循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機が発電を開始して通電を行う非常用電源による通電システムである。

或いは、請求項２に係る発明のように電化製品に循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機が付いている非常用電源による通電システムを用いるものであってもよい。

この様に構成することにより通常時には塩水がないことから、負極のイオン化反応はおきず、何ら発電はしないがこの状態は長時間維持できるものとなる。 反面、非常時である一般的な通電が停止した状態即ち災害や突然の停電などにより、非常用電源の必要が生じた際に、その通電停止を検知し、この検知によりセル内に塩水を注入できる。

塩水注入によりイオン反応が生じ、発電が開始されるものである。 従って、非常時に非常用電源として活用できるものである。
特に電化製品に係る電源を付けておくことにより、非常用電源をそもそも備える電化製品となり、災害時や非常時等の通電停止状態においても通電の回復が可能となる。

本発明に係る非常用電源による通電システムの流れを示す図

まず、本発明は、非常用電源として用いる機器に対して用いるものであり、例えばＡＣ１００Ｖ電源を用いている例えば事務機器やサーバー等の電子機器、昇降機器であるエレベーター等、通信機器類等或いは医療用機器等について用いるものであり、更には自動販売機等の各種電気機器等に関しても用いることができるものである。

即ち事務機器やサーバー等の電子機器、昇降機器であるエレベーター等、通信機器類等或いは医療用機器類等の電気を用いた製品である電化製品に関して用いるものである。
従って本発明上、電化製品とは事務機器やサーバー等の電子機器、昇降機器であるエレベーター等、自動販売機類、通信機器類等或いは医療用機器類等の電気を用いた各種製品をいう。

まず基本として対象となる電気或いは電子機器類を含む電化製品と、これに対して通電状態を検知或いは通電の停止状態を検知する機器、少なくとも電化性を有するカーボンと触媒からなる正極板と、少なくともマグネシウムとアルミニウムからなる負極板とを有するセル内に塩水を入れ、この様なセルを複数乃至多数連設して、該セル内の塩水をそれぞれのセルと連通して塩水を循環させることにより構成した循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機と、循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機の各セル内に塩水を注入するポンプと、更にこのポンプを稼働する電源とからなる。

即ちまず通電の停止を検知し、この検知に対して循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機のセル内に塩水を注入するポンプを稼働させて、セル内に塩水を注入する。 この注入により、少なくとも電化性を有するカーボンからなる正極板と、少なくともマグネシウムからなる負極板とが塩水につかることとなり、マグネシウム空気電池として発電を開始するものとなる。

従って、これによりセル内に塩水が入っていない状態では何ら発電するものではなく、そのままの状態を維持することができ、長時間の保存を可能とするものである。
さらに発電が必要な場合に別途ポンプ等を用いてセル内に塩水を注入することにより発電を開始するものとなる。
この場合、少なくとも電化性を有するカーボンからなる正極板と、少なくともマグネシウムからなる負極板とを用いることにより、マグネシウムの水酸化マグネシウム化を遅らせることを可能とすることから長時間の発電を可能とするものである。

図１には、本発明に係る非常用電源のシステムの手順を示す図であり、まず、所定の機器に関しての通電状態を検知する機器により通電の停止を検知する。
次に係る検知によりポンプの稼働を開始し、塩水をセル内に注入する。
この注入に基づいて発電を開始して所定の機器に通電するものとなる。
従って、通常は塩水が入っていないことから正極板と負極板を有するセルはそのままの状態で何ら発電せずに保管できることとなり、非常時に適切に発電して通電を開始できるものとなる。

この循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機は、多数のセルを有し、この各セル同士が繋がっており、塩水を一のセルから他のセルへと循環して送ることができる。
従って、塩水が入っている各セルはそれぞれ他のセルへとその塩水を送ることができ、送られたセルはセル内に塩水が流れることからより効率的に発電するものとなる。
まず最初の塩水の注入はタンクから塩水を注入するものでよく、この注入に際してはポンプ等を用いて注入するものでよい。

例えばバッテリー等を有しており、通電の停止を検知した際のこのバッテリーにより塩水の注入のためのポンプを稼働させることにより循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機の稼働を開始するものでもよい。
この場合それぞれのセルは、負極材としてマグネシウム電極からなり、マグネシウムとアルミニウム、ケイ素、鉄、マンガンのＡＬ合金マグネシウムからなる負極板を用いるものが最適である。

もとより、この構成は一例であり、主としてマグネシウムを負極材として用いるものであればよい。 この負極材に対して正極材である正極板は、カーボン、二酸化マンガン、フッ素、トルエン、触媒等からなる正極板を用いる。
この場合特にカーボン微粒子化した電化性のあるカーボンを用いるものでもよい。
これは、微粒子化した電化性を有するカーボンを更に成形することにより水酸化マグネシウムの形成を遅らせることを可能とするものである。

更にこの水酸化マグネシウム化を遅らせるものとして、カーボンに二酸化マンガン、フッ素、トルエンと触媒等からなる正極板を用いる。
もとより電化性カーボンを主とする正極板を用いればよい。
尚、正極板は、カーボン等を特に微粒子化して再成形するものでよく、このことにより全体に適切に混合し、その効果を高めることができるものである。
触媒に関しては遷移元素を原則とする添加材である。

例えばバナジウム、金、銅、クロム、亜鉛、鉄、コバルト、ルテニウム、ニッケル、モリブデンが該当する。 従って少なくともこの中の一以上を触媒として用いるものである。
少なくとも、電化性のあるカーボンと触媒とを含み、二酸化マンガン、フッ素、トルエン等の必要に応じて有する正極板を用いるものであれば足りる。

この様な正極板と負極板を有するセル内に塩水を循環させることにより発電を行うものであり、例えば計１２個のセル内にそれぞれ塩水を入れ、これらのセルを塩水循環用のパイプで連結して塩水を循環させるものでもよい。
この様に一つの循環システムとして一ユニットを構成し、更にこのユニットを複数又は多数のユニットを連設して一つの全体としての発電機を形成するものを用いると長時間の発電を可能とするものとなる。

従って、これ等のように構成することにより少なくとも７２時間以上発電することのできる非常用電源の提供を可能とする。
尚、この様に発電した通電に関してはインバーター変換で直流を交流に変換して機器に通電するものである。
又、更に併せてこの様な非常用電源に関しては更に携帯機器に対する電源として用いることのできるものであってもよい。

本構成に係る非常用電源に関しては、非常時即ち災害時の長時間の通電停止に対しても用いることのできる非常に有用な発明であることから、更に非常時に用いることの多い携帯機器等のような携帯機器に関しての電源としても用いることができるものとしてもよい。

尚、電化製品に関してそもそもこの様な循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機と、通電の停止を検知する検知手段と、この通電停止の検知により各セル内に塩水を注入する手段とを有することにより、この様な電化製品を提供することができ、通常時はセル内には塩水が入っていないことから何ら発電はしない状態を維持できるものである。

さらにこの様な状態で常時使用している場合において、災害や非常時においては停電などが発生し通電が停止してしまうものである。
従ってこれ等の電化製品は何ら稼働せず、その機能は一切発揮できない状態に陥ってしまう。
特に災害時等においては特に電化製品の活用が期待されるが、これが行い得ない状態となってしまう。

従って、この様な電化製品に対してこの通電停止を検知することができ、この通電停止を検知した場合にまず各セル内に塩水を注入することにより循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機が発電を開始することができるものとなる。
このことは通電を行う非常用電源による通電システムを用いることができるものであり、極めて有用に電化製品の提供を可能とする。

Claims (2)

1. 少なくともマグネシウムからなる負極板と、少なくとも電化性を有するカーボンからなる正極板とを用いる循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機であって、負極板と正極板を有する多数のセルを有し、この各セル同士を連結して塩水の入っているタンクから各セル内に塩水を入れた上で一のセルから他のセルへこの塩水を循環させて発電する循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機により通電状態の停止時に通電を行う非常用電源と、
   通電の停止を検知する検知手段と、
   この通電停止の検知により各セル内に塩水を注入する手段とを有し
   通電停止を検知して各セル内に塩水を注入することにより循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機が発電を開始して通電を行うことを特徴とする非常用電源による通電システム。
2. 電化製品に循環式マグネシウム空気電池を用いた発電機が付いていることを特徴とする請求項１記載の非常用電源による通電システム。

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