JP4099694B2

JP4099694B2 - バックアップ付き電源装置

Info

Publication number: JP4099694B2
Application number: JP2001167866A
Authority: JP
Inventors: 博山田; 哲野口; 太信岩村
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002369409A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機器に電力を供給するバックアップ付き電源装置に関し、特に停電時に安全に機器の終了処理ができるバックアップ付き電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源から電力を供給される機器の中には、停電時でも動作させる必要のあるものや動作停止時に終了処理を行わなければならないものが存在する。このような機器に電力を供給する電源装置には、停電が発生しても一定期間電力を供給できる無停電電源装置が用いられている。
【０００３】
図４に、このような無停電電源装置の構成を示す。図４において、商用電源は電源入力７から供給され、電源切替回路９に入力される。この電源切替回路９から電源出力１３に商用電源と同等の電力が出力される。
【０００４】
電源切替回路９は、商用電源が供給されているときはその商用電源を電源出力１３および充電回路１２に出力する。充電回路１２は鉛蓄電池１１を充電する。
【０００５】
商用電源の供給が停止すると、鉛蓄電池１１に充電された電力はインバータ回路１０で商用電源と同等の交流電力に変換され、電源切替回路９を経て電源出力１３に出力される。
【０００６】
また、商用電源の供給が一定時間以上停止して、鉛蓄電池１１の電力残量が不足すると、停電検出回路８がそれを検出して外部に停電発生信号を出力する。この無停電電源装置から電力を供給されている機器は、この停電発生信号を検出して終了処理を実行する。
【０００７】
このようにすることにより、停電時間が所定の範囲以下であると機器に電力が供給され、その機器は動作を停止することがない。また、停電時間が一定以上続くと停電発生信号が発生するので、この信号によりデータの保存などの終了処理を行うことができる。このような電源装置に類似した電源装置は、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】
特開平２−２７５５１５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような無停電電源装置には、次のような課題があった。
【０００９】
鉛蓄電池を充電するためには長い時間が必要なので、停電が頻繁に発生するなど電力の供給が不安定なときは、鉛蓄電池１１を十分に充電することができなくなる。そのため、鉛蓄電池１１から電力を供給することができる時間を保証することが困難であるという課題があった。
【００１０】
また、鉛蓄電池１１は重く、形状が大きい。そのために、電源装置を小型にすることが難しく、また小型装置内に組み込むことが困難であるという課題もあった。
【００１１】
さらに、鉛蓄電池１１は充放電を繰り返すと寿命が短くなる。そのため、停電が頻繁に発生するような環境では定期的に鉛蓄電池１１を交換しなければならないため、メンテナンスが面倒であるという課題もあった。
【００１２】
従って本発明が解決しようとする課題は、小型でかつメンテナンスが容易なバックアップ付き電源装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、直流電力が供給される電源切替部２と、この電源切替部２によって充電されるコンデンサ３と、直流電力の供給が途絶えたことを検出する停電検出部４とを有し、電源切替部２は直流電力が供給され、かつ前記コンデンサの充電が完了しているときのみその直流電力を機器に供給し、停電検出部４が直流電力の供給が途絶えたことを検出すると停電発生信号を前記機器に出力してコンデンサ３に充電された電力を前記機器に供給し、前記機器から出力された停止完了信号が入力されると、これらの機器への電力の供給を停止するようにしたものである。小型化が可能になる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、コンデンサ３として、電気二重層コンデンサを使用したものである。小型化が可能になる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、電源切替部２によって駆動される充電状態表示部５を具備し、この充電状態表示部５によってコンデンサ３が充電中であることおよび電源切替部２に直流電力が供給されていることを表示するようにしたものである。稼働状態を一目で把握することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係るバックアップ付き電源装置の一実施例を示す構成図である。図１において、電源入力７には商用の交流電源が供給される。
【００１８】
１はＡＣ／ＤＣコンバータであり、電源入力７に供給された交流電源を直流に変換する。２は電源切替回路であり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１で変換された直流が入力される。また、この電源切替回路２は充電状態を表示する充電状態表示ＬＥＤ５の点灯／消灯を制御する。
【００１９】
３はコンデンサであり、電源切替回路２によって充電される。４は停電検出回路であり、停電発生信号をこの電源装置から電力を供給されている機器に出力する。また、これらの機器から停止完了信号を受け取る。６は各機器に直流を供給するための電源出力である。
【００２０】
次に、この実施例の動作を説明する。電源入力７に交流電源が供給されると、この交流電源はＡＣ／ＤＣコンバータ１で直流に変換され、電源切替回路２に供給される。電源切替回路２はこの直流によってコンデンサ３の充電を開始する。充電中は充電状態表示ＬＥＤ５を点滅させて、充電中であることを知らせる。また、充電中は電源出力６へ直流を出力しない。すなわち、この段階では各機器には電力は供給されない。
【００２１】
充電が終了すると、電源切替回路２は充電状態表示ＬＥＤ５を連続点灯して、充電完了を知らせる。また、同時に電源出力６にＡＣ／ＤＣコンバータ１の直流出力を出力する。これによって、各機器には電力の供給が開始される。
【００２２】
交流電源に停電が発生すると、充電状態表示ＬＥＤ５は消灯する。停電検出回路４はその停電を検出して、停電発生信号を電力を供給している各機器に出力する。この停電発生信号を受信した各機器は、終了処理を開始する。
【００２３】
停電検出回路４の停電発生信号は電源切替回路２にも出力される。電源切替回路２はこの停電発生信号を受け取ると、コンデンサ３に充電された電力を電源出力６に出力する。各機器の電力はこのコンデンサ３に充電された電力で賄われる。
【００２４】
各機器の停止処理が終了すると、これらの機器は停止完了信号を停電検出回路４に出力する。停電検出回路４はこの停止完了信号を電源切替回路２に出力し、電源切替回路２はこの信号を受け取ると、電源出力１１への電力供給を停止する。
【００２５】
図２に、交流電源がオン、オフした場合のシーケンスを示す。図２において、（Ａ）は交流電源のオン、オフ、（Ｂ）はＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧、（Ｃ）は停電発生信号、（Ｄ）は停止完了信号、（Ｅ）は電源出力６への電力の供給状況、（Ｆ）は充電状態表示ＬＥＤ５の表示状態を示す。
【００２６】
時刻ｔ１で交流電源の供給が開始されると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧は上昇を始める。また、コンデンサ３への充電が開始され、充電状態表示ＬＥＤは点滅を始める。このときは（Ｅ）に示すように電源出力６に電力は供給されない。また、停電発生信号が低レベルになり、停電であることを知らせる。
【００２７】
時刻ｔ２でＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が定格の２４Ｖに近い２２．５Ｖに達し、同時にコンデンサ３の充電が完了する。停電発生信号は高レベルになって停電でないことを知らせ、電源出力６に電力が出力され、各機器に電力が供給される。また、充電状態表示ＬＥＤ５は点灯状態になる。
【００２８】
時刻ｔ３で交流電源の供給が停止すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力は下降を始め、充電状態表示ＬＥＤ５は消灯する。時刻ｔ４でＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が２１．５Ｖになると、停電発生信号が低レベルになる。これにより、各機器の電力の供給源はコンデンサ３に切り替わる。
【００２９】
また、停電発生信号を受けた電力を供給されている各機器は、終了処理（SHUTDOWN処理）を開始する。時刻ｔ５で終了処理が終了すると、各機器が出力する停止完了信号が高レベルになって、終了処理が完了したことを停電検出回路４に知らせる。電源切替回路２は電源出力６への電力供給を停止する。
【００３０】
時刻ｔ６で再び交流電源がオンすると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧は再び上昇を始め、時刻ｔ１からのシーケンスが再現される。すなわち、コンデンサ３への充電を行い、充電が完了すると電源出力６に電力を供給する。これにより、各機器は再起動し、動作を再開する。
【００３１】
図３に、コンデンサ３の構成の一例を示す。図３において、３１はコンデンサであり、ここでは電気二重層コンデンサを用いている。電気二重層コンデンサは活性炭と電解液の界面に発生する電気二重層を動作原理として利用したコンデンサであり、小型でＦ（ファラッド）単位の静電容量が得られるものである。また、充放電可能回数も１０万回以上と鉛蓄電池の１００倍以上ある。
【００３２】
電解二重層コンデンサは上記のように優れた特性を有しているが、耐圧が低い。そのため、この実施例では１６個の電気二重層コンデンサを直列に接続している。また、３２は逆流防止のダイオード、３３は充電開始時のラッシュ電流を防止するためのサーミスタである。
【００３３】
なお、図１の実施例では停電検出回路４が停電発生信号を発信し、また停止完了信号を受信するようにしたが、電源切替回路２が停電発生信号を発信し、また停止完了信号を受信するようにしてもよい。要は、電源装置が電力が供給される機器に停電発生信号を発信し、また停止完了信号を受信できればよい。
【００３４】
また、この実施例では商用電源から電力が供給される電源装置について説明したが、商用電源に限らず、その他の電源から電力を供給される電源装置に応用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。請求項１記載の発明によれば、直流電力が供給される電源切替部２と、この電源切替部２によって充電されるコンデンサ３と、直流電力の供給が途絶えたことを検出する停電検出部４とを有し、電源切替部２は直流電力が供給され、かつ前記コンデンサの充電が完了しているときのみその直流電力を機器に供給し、停電検出部４が直流電力の供給が途絶えたことを検出すると停電発生信号を前記機器に出力してコンデンサ３に充電された電力を前記機器に供給し、前記機器から出力された停止完了信号が力されると、これらの機器への電力の供給を停止するようにした。
【００３６】
鉛蓄電池の代わりにコンデンサを使用したので、電源装置の小型化が可能になり、小型装置への組み込みが可能になるという効果がある。また、充放電可能回数が鉛蓄電池に比べて飛躍的に多くなり、メンテナンスが容易になるという効果もある。
【００３７】
また、停電が検出されるとすぐに停電発生信号を機器に出力して終了処理を開始させるようにしたので、停電後は終了処理の間だけ機器に電力を供給すれば良い。従って、コンデンサの容量を小さくすることができ、装置の小型化が可能になるという効果もある。
【００３８】
また、電力を供給されている機器が動作しているときはコンデンサ３がフル充電されているので、確実に終了処理を完了するまで機器に電力を供給することを保証することができるという効果もある。また、コンデンサ３はフル充電されているときに電力が供給されている機器が終了処理を行うことができる期間だけ電力を供給できる容量値であればよいので、さらに小型化が可能になる。さらに、充電状態によって停止時間を推測する必要がなくなるので、構造を単純化できるという効果もある。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、コンデンサ３として、電気二重層コンデンサを使用した。他のコンデンサを使用するよりも小型化が可能になるという効果がある。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、電源切替部２によって駆動される充電状態表示部５を具備し、この充電状態表示部５によってコンデンサ３が充電中であることおよび電源切替部２に直流電力が供給されていることを表示するようにした。稼働状態を一目で把握することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するシーケンス図である。
【図３】コンデンサの構成を示した図である。
【図４】従来の無停電電源装置の構成図である。
【符号の説明】
２電源切替回路
３コンデンサ
３１電気二重層コンデンサ
４停電検出回路
５充電状態表示ＬＥＤ
６電源出力
７電源入力

Claims

直流電力が供給される電源切替部と、この電源切替部によって充電されるコンデンサと、前記直流電力の供給が途絶えたことを検出する停電検出部とを有し、前記電源切替部は前記直流電力が供給され、かつ前記コンデンサの充電が完了しているときのみその直流電力を機器に供給し、前記停電検出部が前記直流電力の供給が途絶えたことを検出すると停電発生信号を前記機器に出力して前記コンデンサに充電された電力を前記機器に供給し、前記機器から出力された停止完了信号が入力されると、これらの機器への電力の供給を停止するようにしたことを特徴とするバックアップ付き電源装置。
前記コンデンサとして、電気二重層コンデンサを使用したことを特徴とする請求項１記載のバックアップ付き電源装置。
前記電源切替部によって駆動される充電状態表示部を具備し、この充電状態表示部によって前記コンデンサが充電中であることおよび前記電源切替部に前記直流電力が供給されていることを表示するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載のバックアップ付き電源装置。