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蓄電池設備のポイント4つとは|主な充電方式や種類などを多数解説

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公開日時 2023.02.15 最終更新日時 2023.02.15

蓄電池設備に関する情報(主な充電方式や種類など)を解説します。

蓄電池設備とは?


蓄電池設備とは、防災用蓄電池とも呼ばれる直流電源装置のことを言います。電気設備の分野において、蓄電池設備は主に非常用照明の電源や受変電設備の制御電源のバックアップとして用いられています。

蓄電池や整流装置などで構成されており、停電が起こった際には一定時間直流電源を供給することで、非常用照明の点灯や受変電設備の電源などに利用されます。

蓄電池設備のポイント4つとは?


蓄電池設備とは、何らかの原因で停電が起こった時に電力を停止することなく供給するためのシステムです。地震や水害などの災害や大規模停電の際に都市機能や消火設備が麻痺しないよう、蓄電池設備を設置して停電に備えます。

蓄電池の設置にはいくつか決まりがあるので、ここでは設置する際のポイントについて説明します。

1:設置は消防法で規制されている

消防法や火災予防条例では、蓄電池設備の設置場所の制限や防火設備の設置など多くの規制があります。

同じ場所に設置している蓄電池の容量の合計が4800Ah・セル以上となる場合、蓄電池設備の設置は消防法や火災予防条例による規制の対象になります。規定範囲以上の蓄電池設備を設置する場合には、所轄の消防署に設置届を提出しましょう。

出典:消防法|総務省消防庁

2:蓄電池設備の寿命は種類によって違う

蓄電池設備は比較的寿命が短く、電池の種類によって期待される寿命は5年~15年と様々です。

また、蓄電池設備周辺の温度や湿度の環境は寿命に大きく影響を与えます。設置周辺の温度が高くなると寿命は低下していきます。例えば設備周辺の温度が25℃を基準とした場合、温度が10℃上昇すると寿命は半減すると言われています。

また、設備周辺が25℃に保たれていても、他の設備や壁に挟まれるなど通気性の悪い場所に設置されていた場合、冷房が届きにくく蓄電池の温度だけが上昇している可能性もあります。設置場所は温度だけでなく、通気についても配慮が必要です。

3:法定点検が義務付けられている

蓄電池設備は使い続ける間に劣化していきます。しかし部品の劣化は外から見ただけではわかりづらく、正常に動いているようでも機械内部で故障が起きている可能性もあり、思わぬ事故につながる可能性があります。

そのため、蓄電池設備は消防法などで法令点検が義務付けられています。それぞれ対象となる設備や点検基準、頻度や点検報告の要不要などが異なるので、確認しておきましょう。

出典:蓄電池設備の点検|総務省消防庁

4:点検には資格が必要

蓄電池設備の点検は、資格を持った人のみできます。

消防法では、電気工事士や蓄電池設備整備資格者、消防設備点検資格者が点検できます。電気事業法では無資格の人でもできますが、その場合は選任された電気主任技術者が監督し、その監督のもとで作業する必要があります。

建築基準法では、建築士や建築基準適合判定資格者、建築設備検査資格者が点検することができます。

出典:蓄電池設備の点検|総務省消防庁

蓄電池設備の充電方式5種類

蓄電池設備の充電方式5種類


充電とは、蓄電池の電極よりも高い電圧で放電とは逆方向に電力を流すことで、電気エネルギーを蓄えることを言います。そのため、充電は蓄電池よりも大きな電圧を流す必要があります。

蓄電池の充電にはいくつか種類があります。ここでは、充電の種類について5つ紹介します。

1:均等充電方式

均等充電方式とは、長期間の使用によるセル電圧のばらつきを補正して均一化するために行う充電のことです。

直接接続された蓄電池は長時間継続的に使用していると、電圧のばらつきが蓄電池のセルごとに発生し、その電位差を放置するとセルに悪影響を及ぼすことがあります。均等充電方式はそのばらつきを均一化し蓄電池の品質を維持するための充電方法1つです。

均等充電をどの位の間隔で行うかはメーカーや製品によって異なるので、設備に応じてメーカーに確認しましょう。

2:電圧補償装置

蓄電池は停電の時には放電して電圧が低下し、均等充電や回復充電の際には電圧が上昇します。電圧補償装置とは、これらの電圧変動を負荷機器側の許容範囲内に保ち機器の故障を防止するために使用するものです。

電圧補償装置には、シリコンドリッパ方式とトランジスタ方式があります。電圧のプラスマイナス10%程度の変動を許容するならシリコンドリッパ方式、電圧のプラスマイナス5%程度に抑えたいならトランジスタ方式を用いると良いでしょう。

3:回復充電

停電などが起こり蓄電池が放電された後は、なるべく早く蓄電池を充電して次の停電に備えなければなりません。回復充電とは、放電し容量のなくなった蓄電池に大きな電力を供給して急速に充電することを言います。

ただし、蓄電池が満充電された後もずっと充電していると蓄電池の故障につながるので、満充電になったら電圧を下げる制御装置がついているのが一般的です。

4:トリクル充電方式

トリクル充電とは、蓄電池に微弱な電流を流し充電を続けて、負荷機器を使用し続けるという充電方式です。

蓄電池の自己放電を補うために、通常は負荷機器から切り離した状態で微弱電流充電し、蓄電池を常に満充電状態にします。停電時には切り替え装置が働いて蓄電池の電源を負荷機器へ接続するので、蓄電池の電力で負荷機器を使用することができます。

トリクル充電方式は、微弱な電流で充電するため満充電になるまで時間がかかりますが、大電流による急速充電に比べて蓄電池への負担や劣化が少ないという特徴があります。満充電状態を常に保っていたい防災用蓄電池などで採用されることが多いと言われています。

5:浮動充電(フローティングチャージ)方式

浮動充電(フローティングチャージ)方式とは、蓄電池に定電圧を送り負荷機器を動かしながら、蓄電池の充電も同時にする充電方式です。

充電装置に対して蓄電池と負荷機器を並列に接続し、通常は蓄電池に充電しながら負荷機器も使用します。停電時には蓄電池から負荷機器へと電力を供給して負荷機器を動かします。

浮動充電方式だと蓄電池と負荷機器が常につながっている状態であり、停電時も電源の遮断がないので、一瞬でも電源が切れてほしくない機器に使用します。

蓄電池の種類3つ


蓄電池とは、充電したら繰り返し使える電池のことです。乾電池など、充電できない使い切りの電池(1次電池)とは違い2次電池の分類に入ります。

2次電池は、ノートパソコンやスマートフォン、EVカーなど身の回りで多く使われています。また、火災報知器などの予備電源や自家発電設備の始動用蓄電池なども2次電池です。

蓄電池にはリチウムイオン電池や鉛蓄電池、ニッケル水素電池などがあります。ここでは代表的に使われている3種類について説明します。

1:リチウムイオン電池

リチウムイオン電池とは、プラスとマイナスの間をリチウムイオンが移動することで受電や放電する電池のことです。

リチウムイオン電池には軽くて小型化できるという特徴があるので、スマートフォンやノートパソコンなどモバイル機器に多く使用されています。また、自動車産業では電気自動車の電池としても使われています。

しかし、温度変化に弱いことや満充電状態で放置すると劣化しやすいこと、コストが高いことなどのデメリットもあります。

2:鉛蓄電池

鉛蓄電池とは、プラス極とマイナス極に鉛及び化合物を使った2次電池のことです。

昔からある蓄電池で、コストが安い、リサイクルや再生が可能である、という特徴があります。しかし、原料に鉛を使っているので重くてかさばる、エネルギー効率が他の蓄電池と比べて低いというデメリットもあります。

主に、自動車のバッテリーやコンピューターなど、大きな電力を必要とするものに用いられます。消防用設備では、火災報知器の非常用電源や自家発電設備の始動用蓄電池などに用いられることが多いと言われています。

3:ニッケル水素電池

ニッケル水素電池とは、プラス極にニッケル酸化化合物、マイナス極に水素または水素化合物を使った2次電池のことです。

ニッケル水素電池は、過充電や過放電に強く急速充電が可能であること、安全性が高くリサイクル性に優れていることなどが特徴で、電気自動車のバッテリーや電動工具のバッテリーなど、幅広く普及しています。

従来のニカド電池に比べて持続性に優れているので、非常警報装置や誘導灯など消防設備の非常用電源などに使われることも多いと言われています。

蓄電池設備とはどんなものか理解を深めよう


蓄電池設備は、災害などで停電が起こった際、消防用設備などの電源やバックアップ用の電源として非常に重要な設備です。

しかし、蓄電池設備が停電時に確実に機能するためには、日頃から維持管理を適正に行う必要があり、消防法などでも有資格者による法令点検が義務付けられています。

蓄電池設備の種類や規模によって規制する法令が違います。また、蓄電池の素材によってそれらの特性も変わってきます。

これらの特徴を理解しておかないと、電池の破損や事故につながることもあるため、蓄電池への理解を深めて適切な維持管理をしましょう。


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