JP2010119271A - コンバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電源系統を容易に制御すると共に、省電力を図るコンバータ装置を提供すること。
【解決手段】複数の機器の電源系統を制御するコンバータ装置であって、入力電力の電圧値を１または複数の電圧値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４（コンバータ回路）と、複数の出力端子１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂと、リレー部１８，１９と、リレー部１８，１９の開閉を制御する制御回路１０と、各機器の運転停止信号ＳＴ１または運転開始信号ＭＴ１を入力する外部接点信号受信部２０，２１と、ネットワーク接続部２４とを備え、制御回路１０は、運転停止信号ＳＴ１もしくは運転開始信号ＭＴ１、または電力供給遮断信号ＳＴ２もしくは電力供給開始信号ＭＴ２に基づいてリレー部１８，１９を開閉し、複数の機器に対して電力供給を遮断するまたは電力供給を行なうものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバータ装置に関する。

特許文献１には、テーブルタップが開示されている。このテーブルタップは、ネットワーク機能を持たない家電機器の電源制御を機種スイッチの操作で電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なうことができ、かつ容易に設置することができる。

特開平２００４−３０９３０号公報（要約、段落０００１など）

特許文献１に示すようなテーブルタップを、たとえば工場ラインで稼動する機器に使用する場合には、それらの機器が接続されている電源系統に対してそれぞれ一つずつ用意しなければならない。また、それらの電源系統に接続されている機器ごとに通電状態もしくは遮断状態となるように予め機種スイッチを設定しておかなければならない。特に、敷地が広い工場内では、これらの機種スイッチで設定を行なうことは非常に煩雑であり、人為的なミスを誘因すると共に、時間的なコストの増加を招来することになる。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、複数の電源系統を容易に制御すると共に、省電力を図るコンバータ装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、複数の機器の電源系統を制御するコンバータ装置であって、電力が入力される入力端子と、電力の電圧値とは異なる１または複数の電圧値に変換するコンバータ回路と、コンバータ回路により変換された電圧を出力する複数の出力端子と、コンバータ回路と複数の出力端子間の一部または全部に配置されるリレー部と、リレー部の開閉を制御することで複数の機器の電源系統を制御する制御回路と、各機器の運転停止信号または運転開始信号を入力する外部接点信号受信部と、外部から各機器のへの電力供給制御を可能とするネットワーク接続部とを備え、制御回路は、外部接点信号受信部で受信した運転停止信号もしくは運転開始信号、またはネットワーク接続部で受信した電力供給遮断信号もしくは電力供給開始信号に基づいてリレー部を開閉し、複数の機器に対して電力供給を遮断するまたは電力供給を行なうものである。

また、入力端子から入力された電力を検出する電流センサと、電流センサで検出された電力の電流値を表示する表示部と、を備え、制御回路は、電流センサで検出された電力の電流値が予め定められた電流上限値に達した場合には、リレー部を開放し、電力供給を遮断するもしくは使用電力が超過している旨を表示部に表示することが好ましい。

また、複数の出力端子は、端子台として構成されていることが好ましい。

本発明によれば、複数の電源系統を容易に制御すると共に、省電力を図るコンバータ装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るコンバータ装置の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るコンバータ装置１の概略構成を示すブロック図である。

コンバータ装置１は、図１に示すように、制御回路１０と、入力端子１１と、端子台としての出力端子１２Ａ,１２Ｂ,１３Ａ,１３Ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と、電流センサ１５Ａ、１５Ｂと、リレー部１８,１９と、外部接点信号入力部２０、２１と、表示部２２と、ディップスイッチ２３と、ネットワーク接続部２４と、を主要な構成要素としている。

制御回路１０は、コンバータ装置１全体を制御する回路であり、後述する外部接点信号入力部２０,２１、ディップスイッチ２３、ネットワーク接続部２４からの信号に基づいて、リレー部１８，１９の開閉を行なう。すなわち、制御回路１０は、外部接点信号入力部２０からの入力信号により制御すべきリレー部１８，１９がどちらかを判断し、対象とする接点を閉めることにより通電状態とし、開くことにより遮断状態とする。また、制御回路１０は、不図示の直流電源から入力端子１１を介して入力されＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４で変換された直流電力の電流値を、電流センサ１５Ａ,１５Ｂによって検出された値として表示部２２へ出力する。また、制御回路１０は、リレー部１８，１９の開閉を予め定められた電流上限値に基づいて制御することで、出力端子１２Ａ,１２Ｂ，１３Ａ,１３Ｂの各電源系統への電力供給を調整している。具体的には、制御回路１０は、電流センサ１５Ａ,１５Ｂによって検出された電流値が上記の電流上限値を超えた場合に、電力供給を遮断するためにリレー部１８，１９を開放するもしくは、電流上限値を超えている旨のメッセージを表示部２２に表示する。

入力端子１１には、不図示の直流電源が接続され、端子台としての出力端子１２Ａ,１２Ｂ，１３Ａ,１３Ｂは、不図示の機器がケーブルを介して接続されている。そして、出力端子１２Ａ,１３Ａには、電力供給が常時必要な機器が接続されており、出力端子１２Ｂ,１３Ｂには、電力供給が必ずしも常時必要ではない機器が接続されている。なお、不図示の機器は、本実施の形態では、工場ラインで使用されるロボット、サーボ、エンコーダ、ファンなどといった、電力の供給を受けて駆動される機器を想定している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４は、不図示の直流電源から供給される直流電力の電圧値を異なる複数の直流電力の電圧値に変換する多出力コンバータ回路である。本実施形態では、出力端子１２Ａ、１２Ｂの設定電圧と、出力端子１３Ａ、１３Ｂの設定電圧は異なっている（たとえば、出力端子１２Ａ、１２Ｂの設定電圧は５Ｖとし、出力端子１３Ａ、１３Ｂの設定電圧は１２Ｖなど）。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４は、制御回路１０への電力供給も行なっている。

リレー部１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と出力端子１２Ｂ間に配置され、上述した制御回路１０によって接点の開閉の制御がなされる。リレー部１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と出力端子１３Ｂ間に配置され、上述した制御回路１０によって接点の開閉の制御がなされる。なお、リレー部１８,１９は、通常、オンの状態（接点が閉じている状態）とされ、不図示の直流電源から出力端子１２Ｂ，１３Ｂに接続された不図示の各機器へ直流電力が供給される。そして、リレー部１８,１９が、オフの状態（接点が開いている状態）とされると、不図示の直流電源から出力端子１２Ｂ，１３Ｂに接続された不図示の各機器への直流電力の供給は遮断される。

外部接点信号入力部２０,２１は、出力端子１２Ａ，１２Ｂ,１３Ａ,１３Ｂとケーブルを介してそれぞれ接続されている不図示の各機器への運転停止信号ＳＴ１もしくは運転開始信号ＭＳ１を受信する通信インターフェースである。たとえば、機器がロボットであるときは、ロボットを動作させるサーボモータの運転停止信号ＳＴ１を受信したり、ロボットのアームの運転停止信号ＳＴ１を受信したりする。この運転停止信号ＳＴ１や運転開始信号ＭＳ１は、図１に示すように対象となる機器２９へ交流電池２７からの電力供給を制御するためのリレー部２８を開閉する信号として利用してもよい。なお、外部接点信号入力部２０,２１で、不図示の各機器への運転開始信号を受信した場合には、各機器の起動前に電力供給を行なう必要がある。

ディップスイッチ２３は、非常に小型のスライドスイッチで構成されている。また、このディップスイッチ２３のオン・オフ状態をデジタルレベルのＬＯＷ／Ｈｉに対応させており、コンバータ装置１の電源投入時に制御回路１０で読み取って、予め定められたリレー部１８，１９の開閉時刻を設定することができる。ここで、予め定められたリレー部１８，１９の開閉時刻は、たとえば工場ラインの稼動時間（たとえば午前９時から午後５時までの８時間）だけ接点を閉じるようにすることが可能である。

ネットワーク接続部２４は、遠隔にある端末２５から中継機２６を経由して電源系統の制御を行なうための接続手段である。たとえば、ネットワーク接続部２４は、ネットワークエージェントカード、ＬＡＮカード、ＵＳＢ端子を配置するように構成しても良い。ここで、ネットワークには、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどを含む。なお、遠隔にある端末２５は、ＳＮＭＰ（Ｓｉｎｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＴＥＬＮＥＴといったプロトコルを利用して、コンバータ装置１へログインし、出力端子１２Ｂ,１３Ｂに接続されている機器の電力供給を強制的にＯＦＦにする電源供給遮断信号ＳＴ２もしくは強制的にＯＮにする電源供給開始信号ＭＴ２を出力する。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係るコンバータ装置の構成を、図２に基づいて説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係るコンバータ装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態に係るコンバータ装置１Ａは、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４ではなくＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａを設けて、不図示の交流電源からの電力供給に対応している。また、コンバータ装置１Ａの各電源系統の全部にリレー部１８，１９を設けている構成となっている。この第２の実施形態では、出力端子１２Ｃには休日でも止められない機器を接続し、出力端子１３Ｃには、休日に止めても良い機器を接続している。なお、第１の実施の形態と同様の機能には同一符号を付して説明を省略する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａは、不図示の商用電源から入力端子１１に入力された交流電力の電圧値を、複数の異なる直流電力の電圧値に変換する多出力コンバータ回路である。ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａは、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と同様に制御回路１０への電力供給を行っている。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａは、例えば、整流回路などによって構成されている。なお、コンバータ装置１Ａでは外部接点信号受信部２０には運転停止信号ＭＳ１が入力され、外部接点信号受信部２１には運転停止信号ＳＴ１が入力されるようにしている。しかし、外部接点信号受信部２０，２１のいずれかに運転停止信号ＭＳ１および運転停止信号ＳＴ１の両方が入力されるようにしてもよい。

以上のような構成のコンバータ装置１,１Ａによれば、制御回路１０によりリレー部１８，１９を開閉し、必要な機器に対して必要な時間だけ電力を供給しているので、複数の電源系統を容易に制御すると共に、省電力を図ることができる。たとえば、出力端子１２Ａ,１３Ａ，１２Ｃに接続されている電力供給が常時必要な機器（たとえば、エンコーダ、ＣＰＵなど）に対しては常に電力を供給すると共に、出力端子１２Ｂ,１３Ｂ，１３Ｃに接続されている電力供給が必ずしも常時必要でない機器（たとえばファンなど）に対しては、平日の特定の時間帯のみ電力を供給し、休日はリレー部１８,１９の接点をそれぞれ開いて電力供給を遮断することで、不要な電力をカットすることができる。

また、上述したコンバータ装置１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と出力端子１２Ａとの間にはリレー部１８を設ける一方で、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と出力端子１２Ｂとの間にはリレー部１８を設けない構成とすることで、停止できる電源系統と停止できない電源系統とに分けることができる。したがって、このような構成は、通常のＤＣ／ＤＣコンバータ回路およびＡＣ／ＤＣコンバータ回路を有する構成と比較してより細かな制御をすることができる。

加えて、コンバータ装置１,１Ａは、表示部２２に電流センサ１５で検出した電流値を表示させると共に、予め定められた電流上限値を超えた場合に、電源供給を遮断するもしくは警告メッセージを表示部１６に表示させるので、現在使用されている電流値を容易に把握することができると共に、検出された電流値に基づいて適切な電源管理を行なうことができる。

また、コンバータ装置１,１Ａは、端子台としての出力端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを構成しているので、工場ラインで使用される機器のように大電流が必要な機器に対応することができる。

また、コンバータ装置１,１Ａは、ネットワーク接続部２４を備えているので、遠隔から複数の電源系統の制御をすることができ、広大な敷地内にこの装置が設置されていても、コンバータ装置１を直接操作するために移動することもなく、各機器に対応する電源系統を容易にＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。

また、コンバータ装置１Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａを備えているので、交流電力が供給される場合であってもコンバータ装置１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、これ以外にも種々変形が可能である。以下、それについて述べる。

上述の第１および第２の実施形態では、不図示の直流電源や商用電源（交流電源）を入力端子１１に直接接続する構成を採用している。しかしながら、本発明は、この構成に限られず、たとえば、不図示の直流電源や商用電源をバックアップ電源としての無停電電源装置あるいは瞬時電圧低下保護装置に接続し、それらの機器と本発明の一実施の形態であるコンバータ装置１,１Ａとを接続する構成としてもよい。このような構成を採用することで、電源トラブル時に工場ラインのシステムを安全に停止することができ、かつ電源復旧の際には容易にシステムの再始動が可能となる。具体的には、落雷による瞬停、停電などの電源トラブルが生じた場合、安全にシステムを停止し、必要な施設については、無停電電源装置あるいは瞬時電圧低下保護装置よりバックアップをする。そして、電源が復旧した際にコンバータ装置１，１Ａによって行なう。また、設定によっては停電時に、コンバータ装置１,１Ａにより全ての電源系統を遮断状態にした上で無停電電源装置を停止し、復電時には、コンバータ装置１,１Ａにより全ての電源系統を通電状態にした上で、システムの再始動を行なうことができる。

また、上述の第１の実施形態では、出力端子１２Ａ，１３Ａに、電力供給が常時必要な機器を接続すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４と出力端子１２Ｂ，１３Ｂの間にリレー部１８，１９をそれぞれ設けて、電力供給が常時必要ではない機器を接続する構成としたが、第２の実施形態のようにＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａと全ての出力端子１２Ｃ，１３Ｃの間にリレー部１８，１９を設けて、すべての電源系統をリレー部１８，１９の開閉により制御するようにしてもよい。また、第２の実施形態におけるＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａと出力端子１２Ｃの間にもリレー部１８を設けないようにしてもよい。更に、第１の実施形態の構成において出力端子１２Ｂ，１３Ｂに電力供給が常時必要な機器を接続する構成としてもよい。

また、上述の第１および第２の実施形態では、電源系統が２系統として説明したが、この構成に限られず、たとえば電源系統が３系統、４系統、それ以上の系統となる構成としてもよい。なお、その場合には、出力端子１２Ａ，１２Ｂ,１３Ａ，１３Ｂも電源系統数に併せて増やす必要がある。また、外部接点信号受信部２０，２１は、リレー部１８，１９と同一の数となるように２つ備える構成としたが、リレー部１８，１９の数と同一にしなくともよい。

また、上述の第１および第２の実施形態におけるコンバータ回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４およびＡＣ／ＤＣコンバータ回路１４Ａ）は、入力された電力を複数の異なる電圧値に変換する回路としたが、単一の電圧値に変換する回路であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係るコンバータ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るコンバータ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、１Ａ コンバータ装置
１０ 制御回路
１１ 入力端子
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 出力端子（端子台）
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 出力端子（端子台）
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（コンバータ回路）
１４Ａ ＡＣ／ＤＣコンバータ回路（コンバータ回路）
１５Ａ、１５Ｂ 電流センサ
１８、１９、２８ リレー部
２０、２１ 外部接点信号入力部
２２ 表示部
２３ ディップスイッチ
２４ ネットワーク接続部
２５ 端末
２６ 中継機
２７ 交流電池
ＳＴ１ 運転停止信号
ＭＳ１ 運転開始信号
ＳＴ２ 電源供給遮断信号
ＭＴ２ 電源供給開始信号

Claims (3)

1. 複数の機器の電源系統を制御するコンバータ装置であって、
   電力が入力される入力端子と、
   上記電力の電圧値とは異なる１または複数の電圧値に変換するコンバータ回路と、
   上記コンバータ回路により変換された電圧を出力する複数の出力端子と、
   上記コンバータ回路と上記複数の出力端子間の一部または全部に配置されるリレー部と、
   上記リレー部の開閉を制御することで上記複数の機器の電源系統を制御する制御回路と、
   上記各機器の運転停止信号または運転開始信号を入力する外部接点信号受信部と、
   外部から上記各機器への電力供給制御を可能とするネットワーク接続部とを備え、
   上記制御回路は、上記外部接点信号受信部で受信した上記運転停止信号もしくは上記運転開始信号、またはネットワーク接続部で受信した電力供給遮断信号もしくは電力供給開始信号に基づいて上記リレー部を開閉し、上記複数の機器に対して電力供給を遮断するまたは電力供給を行なうことを特徴とするコンバータ装置。
2. 請求項１に記載のコンバータ装置において、
   前記入力端子から入力された電力を検出する電流センサと、
   上記電流センサで検出された電力の電流値を表示する表示部と、
   を備え、
   前記制御回路は、上記電流センサで検出された電力の電流値が予め定められた電流上限値に達した場合には、前記リレー部を開放し、電力供給を遮断するもしくは使用電力が超過している旨を上記表示部に表示することを特徴とするコンバータ装置。
3. 請求項１または２に記載のコンバータ装置において、
   前記複数の出力端子は、端子台として構成されていることを特徴とするコンバータ装置。

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