(57)【要約】【課題】ＡＣ−ＤＣコンバータを保護しつつ、電力ロスを抑えた、既存の製造ライン等に設置された産業機器に容易に適用可能な、電源バックアップ装置を提供する。【解決手段】負荷に供給する電源をバックアップする電源バックアップ装置であって、ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源と接続される入力端子と、前記負荷に接続される出力端子と、前記入力端子からの電流を充電し、前記出力端子を介して前記負荷へ放電することが可能な中容量電気化学キャパシタと、前記商用電源の状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記中容量電気化学キャパシタの充放電を制御する制御部と、前記入力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられ、前記入力端子からの電流を流し、且つ、前記入力端子への電流の流れ込みを防止する第１の逆流防止部と、を備える、電源バックアップ装置を提供する。【選択図】図１
2018098823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に供給する電源をバックアップする電源バックアップ装置であって、
ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源と接続される入力端子と、
前記負荷に接続される出力端子と、
前記入力端子からの電流を充電し、前記出力端子を介して前記負荷へ放電することが可能な中容量電気化学キャパシタと、
前記商用電源の状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記中容量電気化学キャパシタの充放電を制御する制御部と、
前記入力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられ、前記入力端子からの電流を流し、且つ、前記入力端子への電流の流れ込みを防止する第１の逆流防止部と、
を備え、
前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記出力端子に接続されており、前記入力端子からの電流の一部は、前記第１の逆流防止部を介して、前記中容量電気化学キャパシタへ流れることができ、前記入力端子からの電流の他の一部は、前記第１の逆流防止部を介して前記出力端子へ流れることができる、
電源バックアップ装置。
【請求項２】
前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、
前記制御部は、前記入力端子からの電流の一部を充電するように前記中容量電気化学キャパシタを制御し、
前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、
前記制御部は、前記出力端子を介して前記負荷に放電するように前記中容量電気化学キャパシタを制御する、
請求項１に記載の電源バックアップ装置。
【請求項３】
前記中容量電気化学キャパシタは、
前記中容量電気化学キャパシタを充電するように機能する充電回路と、
前記中容量電気化学キャパシタを放電させるように機能する放電回路と、
を有し、
前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記充電回路と前記放電回路とに接続されており、
前記制御部は、前記充電回路と前記放電回路とに接続されている、
請求項２に記載の電源バックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の逆流防止部の両端部の間に、前記第１の逆流防止部に対してパラレル接続された第１のスイッチをさらに備え、
前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、
前記制御部は、前記第１のスイッチを閉鎖状態に制御し、
前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、
前記制御部は、前記第１のスイッチを開放状態に制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電源バックアップ装置。
【請求項５】
前記出力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられた、所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、
前記出力端子と前記昇圧回路との間に設けられ、前記昇圧回路からの電流を流し、且つ、前記昇圧回路への電流の流れ込みを防止する第２の逆流防止部と、
をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の電源バックアップ装置。
【請求項６】
前記第２の逆流防止部の両端部の間に、前記第２の逆流防止部に対してパラレル接続された第２のスイッチをさらに備え、
前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、
前記制御部は、前記第２のスイッチを開放状態に制御し、
前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、
前記制御部は、前記第２のスイッチを閉鎖状態に制御する、
請求項５に記載の電源バックアップ装置。
【請求項７】
前記検出部の前記検出結果を出力する検出出力端子をさらに備え、
前記検出出力端子は前記負荷に接続される、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源バックアップ装置。
【請求項８】
前記中容量電気化学キャパシタは、１〜５００Ｆの容量を持つ、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ及びハイブリッドキャパシタのいずれかである、請求項１から７のいずれか１項に記載の電源バックアップ装置。
【請求項９】
前記中容量電気化学キャパシタは、リチウムイオンキャパシタである、請求項８に記載の電源バックアップ装置。
【請求項１０】
前記ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の電源バックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源バックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造装置等の産業機器は、例えば、商用電源から電力の供給を受けている。このような場合、停電や瞬断等により、商用電源からの電力の供給が一時的に停止した場合や、商用電源の電圧が低下した場合等には、適切に電力の供給が受けられないことから、当該製造装置は停止することとなる。特に、産業機器が半導体製造装置等であった場合には、一瞬の停電であっても、停電に起因して当該半導体製造装置にて製造中であった製品（半製品）が不良品となり、出荷することができず、多大な損害を生じることがある。そこで、このような場合に備えて、製造装置等の産業機器に対して電力を安定して供給するための電源バックアップ装置が求められている。
【０００３】
従来技術として、商用電源と産業機器との間に接続されるＡＣ−ＤＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータに、停電等に備えて、電源バックアップ機能を持たせた装置が下記特許文献１に提案されている。詳細には、下記特許文献１で提案されている装置は、商用電源からの電流を交流から直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータユニットと、商用電源が停止した際に電力を供給するバックアップ電源として機能する電池ユニットと、当該電池ユニット等を制御するバックアップ制御ユニットとを有する。また、当該装置においては、商用電源の代わりに電力を供給するバックアップ時に、電池ユニットからＡＣ−ＤＣコンバータユニットへの電流の逆流によるＡＣ−ＤＣコンバータユニットの故障を防ぐために、ＡＣ−ＤＣコンバータユニットには、電流の逆流を防止するダイオード等の部品が内蔵されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７９０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、既存の製造ライン等においては、製造装置等の産業機器は、ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源に接続されている。例えば、既存の製造ライン等における製造装置は、既存の負荷４０の接続状態を説明するための説明図である図８に示されるように商用電源２０に接続されている。すなわち、図８においては、負荷４０が当該製造装置であり、符号２０及び３０が、それぞれ商用電源、ＡＣ−ＤＣコンバータを示している。ここで、このような既存の製造ラインにおいて、製造装置に電力を安定して供給するために、上記特許文献１で提案されている装置を適用する場合を検討する。このような場合、既存の製造ラインにおいては、既にＡＣ−ＤＣコンバータが設置されているために、ＡＣ−ＤＣコンバータユニットを内蔵する上記特許文献１の装置をそのまま適用することはできない。そこで、例えば、既存の製造ラインに対しては、電源バックアップ装置として、上記特許文献１の装置に設けられた電池ユニットとバックアップ制御ユニットとを適用することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の装置は、ＡＣ−ＤＣコンバータユニット内に電流逆流防止用のダイオード等が内蔵されることを前提とする構成であり、上記電池ユニットと上記バックアップ制御ユニットとには、電流逆流防止のための部品が内蔵されていない。従って、既存の製造ラインに対して、上記特許文献１の装置に設けられた電池ユニットとバックアップ制御ユニットとを適用するだけでは、既設のＡＣ−ＤＣコンバータを電流逆流による故障から適切に保護することができない。
【０００７】
そこで、既設のＡＣ−ＤＣコンバータを保護するために、既設のＡＣ-ＤＣコンバータの外部に電流逆流防止用部品を付加することが考えられる。しかし、上記特許文献１の装置においては、ＡＣ−ＤＣコンバータユニット内に電流逆流防止用部品が内蔵されることを前提として、当該ＡＣ−ＤＣコンバータユニットやバックアップ制御ユニット等が協働して電流の逆流を防止するよう、これらユニットが構成されている。従って、上記特許文献１の装置の電池ユニットとバックアップ制御ユニットとを適用した既存の製造ラインにおいて、単に、既設のＡＣ-ＤＣコンバータの外部に電流逆流防止用部品を付加しただけでは、既設のＡＣ−ＤＣコンバータを適切に保護することができない。
【０００８】
また、上述した外部に電流逆流防止用部品を付加した構成において、既設のＡＣ−ＤＣコンバータを保護するように当該電流逆流防止用部品を機能させるためには、上記電源バックアップ装置にさらに複雑な回路構成を付加することとなる。しかし、このような場合、複雑な回路構成の付加により、電源バックアップ装置内の抵抗成分が大きく増加することから、増加した抵抗成分により、製造装置に供給される電力に大きなロスが生じることとなる。従って、このような構成の電源バックアップ装置は、効率よく製造装置に電力の供給を行うという観点からは好ましいものではない。また、この場合、電力ロスを補うために、上記電池ユニットに設けられる電池の容量（蓄電する電気量）を大きくすることが考えられるが、電池の容量の増加に伴って当該電池ユニットの容積（空間を占める体積）が増加することとなり、狭い空間しか残されていない既存の製造ラインに、このような大きな容積の当該電池ユニットを設置することは難しい。
【０００９】
すなわち、製造装置等の産業機器がＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源に接続されている既存の製造ライン等において、産業機器に電力を安定して供給するために、上記特許文献１で提案されている装置を適用しようとした場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータを保護しつつ、電力ロスを抑えることが難しい。さらには、電源バックアップ装置として適用しようとする装置が大きな容積を持つユニットであった場合には、狭い空間しか残されていない既存の製造ラインに適用すること自体が難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＡＣ−ＤＣコンバータを保護しつつ、電力ロスを抑えた、既存の製造ライン等に設置された産業機器に容易に適用可能な、新規かつ改良された電源バックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、負荷に供給する電源をバックアップする電源バックアップ装置であって、ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源と接続される入力端子と、前記負荷に接続される出力端子と、前記入力端子からの電流を充電し、前記出力端子を介して前記負荷へ放電することが可能な中容量電気化学キャパシタと、前記商用電源の状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記中容量電気化学キャパシタの充放電を制御する制御部と、前記入力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられ、前記入力端子からの電流を流し、且つ、前記入力端子への電流の流れ込みを防止する第１の逆流防止部と、を備え、前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記出力端子に接続されており、前記入力端子からの電流の一部は、前記第１の逆流防止部を介して、前記中容量電気化学キャパシタへ流れることができ、前記入力端子からの電流の他の一部は、前記第１の逆流防止部を介して前記出力端子へ流れることができる、電源バックアップ装置が提供される。
【００１２】
前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、前記制御部は、前記入力端子からの電流の一部を充電するように前記中容量電気化学キャパシタを制御し、前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、前記制御部は、前記出力端子を介して前記負荷に放電するように前記中容量電気化学キャパシタを制御してもよい。
【００１３】
前記中容量電気化学キャパシタは、前記中容量電気化学キャパシタを充電するように機能する充電回路と、前記中容量電気化学キャパシタを放電させるように機能する放電回路とを有し、前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記充電回路と前記放電回路とに接続されており、前記制御部は、前記充電回路と前記放電回路とに接続されていてもよい。
【００１４】
前記電源バックアップ装置は、前記第１の逆流防止部の両端部の間に、前記第１の逆流防止部に対してパラレル接続された第１のスイッチをさらに備え、前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、前記制御部は、前記第１のスイッチを閉鎖状態に制御し、前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、前記制御部は、前記第１のスイッチを開放状態に制御してもよい。
【００１５】
前記電源バックアップ装置は、前記出力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられた、所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、前記出力端子と前記昇圧回路との間に設けられ、前記昇圧回路からの電流を流し、且つ、前記昇圧回路への電流の流れ込みを防止する第２の逆流防止部と、をさらに備えてもよい。
【００１６】
前記電源バックアップ装置は、前記第２の逆流防止部の両端部の間に、前記第２の逆流防止部に対してパラレル接続された第２のスイッチをさらに備え、前記検出部により前記商用電源の電力供給が検出された場合には、前記制御部は、前記第２のスイッチを開放状態に制御し、前記検出部により前記商用電源の電力供給の停止が検出された場合には、前記制御部は、前記第２のスイッチを閉鎖状態に制御してもよい。
【００１７】
前記電源バックアップ装置は、前記検出部の前記検出結果を出力する検出出力端子をさらに備え、前記検出出力端子は前記負荷に接続されてもよい。
【００１８】
前記中容量電気化学キャパシタは、１〜５００Ｆの容量を持つ、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ及びハイブリッドキャパシタのいずれかであってもよい。
【００１９】
前記中容量電気化学キャパシタは、リチウムイオンキャパシタであってもよい。
【００２０】
前記電源バックアップ装置は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、ＡＣ−ＤＣコンバータを保護しつつ、電力ロスを抑えた、既存の製造ライン等に設置された産業機器に容易に適用可能な電源バックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０の制御方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の制御方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電源バックアップ装置１０ａの回路ブロック図である。
【図８】既存の負荷４０の接続状態を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
また、以下の説明においては、特段の断りがない限りは、接続とは、複数の要素の間を電気的に接続することを意味し、さらに、複数の要素を直接的に、且つ電気的に接続する場合だけでなく、他の要素を介して間接的に、且つ電気的に接続する場合も含む。
【００２５】
＜＜第１の実施形態＞＞
＜電源バックアップ装置１０の構成＞
まずは、本発明の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０の構成を、図１及び図８を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図であり、図８は、既存の負荷４０の接続状態を説明するための説明図である。
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、負荷４０に電力を供給するＡＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧をバックアップするための装置である。ここで、負荷４０は、製造装置等の産業機器を意味し、平常時には、商用電源２０から電力の供給を受けたＡＣ−ＤＣコンバータ３０が動作することにより、当該ＡＣ−ＤＣコンバータ３０から電力の供給を受けている。詳細には、負荷４０は、例えば、既存の製造ライン等においては、図８に示すように、商用電源２０に、商用電源２０からの交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ３０を介して接続されている。すなわち、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、図８に示すような構成において、商用電源２０からの電力供給が停止し、それに起因してＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作が停止した場合に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０に代わって負荷４０に電力を供給するための電源バックアップ装置である。
【００２７】
本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、図１に示すように、入力端子１００と、出力端子１０２と、検出端子１０４と、キャパシタ（中容量電気化学キャパシタ）１１０と、検出回路（検出部）１１２と、制御回路（制御部）１１４と、充電回路１１６と、放電回路１１８と、昇圧回路１２０と、第１のダイオード（第１の逆流防止部）１３０と、第２のダイオード（第２の逆流防止部）１３２とを主に有する。以下に、電源バックアップ装置１０の有するこれら各要素について説明する。
【００２８】
（入力端子１００）
入力端子１００は、図１に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０を介して商用電源２０に接続される。言い換えると、入力端子１００はＡＣ−ＤＣコンバータ３０の出力に接続される。さらに、入力端子１００は、電源バックアップ装置１０内に設けられた、後述する第１のダイオード１３０に接続されている。
【００２９】
（出力端子１０２）
出力端子１０２は、図１に示すように、負荷４０に接続される。さらに、出力端子１０２は、電源バックアップ装置１０内に設けられた、後述する第１及び第２のダイオード１３０、１３２に接続される。なお、上述の入力端子１００からの電源バックアップ装置１０へ流れ込んだ電流の一部は、後述する第１のダイオード１３０等を介して後述するキャパシタ１１０へ流れ、また、当該電流の他の一部は、後述する第１のダイオード１３０等を介して出力端子１０２へ流れるように、図１に示すように、入力端子１００と出力端子とは接続されている。このような接続を行うことにより、後述する第１のダイオード１３０を介するものの、入力端子１００と出力端子１０２とはほぼ直接的に接続されていることから、入力端子１００から供給された電力の一部を、出力端子１０２を介して負荷４０に効率よく供給することができる。
【００３０】
(検出端子１０４)
検出端子１０４は、図１に示すように、商用電源２０に接続され、さらに、商用電源２０の状態を検出する、後述する検出回路１１２に接続される。なお、検出端子１０４は、入力端子１００と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の出力に接続されてもよいが、後述する検出回路１１２が商用電源２０の状態を迅速に検出するために、直接商用電源２０に直接接続されることが好ましい。
【００３１】
（キャパシタ１１０）
キャパシタ１１０は、図１に示すように、入力端子１００と出力端子１０２との間に設けられ、商用電源２０が電力の供給を停止した際には、負荷４０に対する電力供給源として、負荷４０に対して放電、すなわち電力の供給を行うことができる。また、キャパシタ１１０は、商用電源２０が正常に動作し、電力の供給を行っている際には、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０を介して商用電源２０から電源バックアップ装置１０に供給された電力の一部を電気エネルギーとして蓄えることができる。詳細には、キャパシタ１１０は、後述する放電回路１１８と昇圧回路１２０と第２のダイオード１３２とを介して、出力端子１０２に接続されており、出力端子１０２を介して負荷４０へ放電することで、負荷４０へ電力の供給を行うことができる。また、キャパシタ１１０は、後述する第１のダイオード１３０と充電回路１１６とを介して、入力端子１００に接続されており、入力端子１００から電源バックアップ装置１０に流れ込んだ電流の一部を用いて、充電を行うことができる。さらに、電源バックアップ装置１０においては、１つ又は複数のキャパシタ１１０が直列に接続され（例えば、５個程度）、後述する充電回路１１６及び放電回路１１８により、なるべくキャパシタ１１０間での充放電のばらつきが生じないようにこれらキャパシタ１１０は制御される。
【００３２】
本実施形態においては、キャパシタ１１０として、負荷４０に対して数秒〜数分程度の間に数１００Ｗ程度の電力が供給できれば良いことから、中容量（具体的には１〜５００Ｆの容量）の電気化学キャパシタや二次電池（例えば、リチウムイオン電池等）を用いることができる。さらに、キャパシタ１１０として、電気化学キャパシタを用いることがより好ましい。電気化学キャパシタとは、正負電極の界面において、電極と電解質中のイオンと間で電子の授受が伴わない非ファラデー反応、あるいは電子の授受が伴うファラデー反応に起因する容量を利用するキャパシタのことである。なお、電気化学キャパシタは、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ及びハイブリッドキャパシタの３つに大別することができる。具体的には、電気二重層キャパシタは、電極と電解質中のイオンと間で電子の授受が行われず、物理的なイオンの吸脱着に起因する容量を利用する（非ファラデー反応）キャパシタである。一方、レドックスキャパシタは、電子の授受が伴うファラデー反応に起因する容量を利用するキャパシタである。さらに、ハイブリットキャパシタは、上述の両者を合わせた構成を持つキャパシタである。このような電気化学キャパシタは、小さな容積で多くの電気エネルギーを蓄電することが可能である。従って、小さな容積のキャパシタを内蔵することにより電源バックアップ装置１０の容積をより小さくすることができることから、本実施形態においては、キャパシタ１１０として上述のような電気化学キャパシタを用いることがより好ましい。なお、本実施形態においては、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ、ハイブリットキャパシタのいずれの電気化学キャパシタであってもキャパシタ１１０として用いることができる。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、キャパシタ１１０として、ハイブリットキャパシタの１種である、瞬間的に高出力で放電可能で、製品寿命が長く（例えば、１０年程度）、高温環境下でも使用可能なリチウムイオンキャパシタを用いることがより好ましい。このようなリチウムイオンキャパシタを用いることにより、電源バックアップ装置１０の容積をより小さくすることができ、さらに、寿命が長いことから、交換等に係る電源バックアップ装置１０のメンテナンスコストを抑えることができる。
【００３４】
（検出回路１１２）
検出回路１１２は、図１に示すように、上述の検出端子１０４に接続され、商用電源２０の状態を検出する。より具体的には、検出回路１１２は、商用電源２０から電力供給がされているか、もしくは、商用電源２０の電力供給が停止（停電）しているかを検出する。そして、検出回路１１２は、後述する制御回路１１４とも接続されており、検出結果を当該制御回路１１４へ出力する。
【００３５】
（制御回路１１４）
制御回路１１４は、検出回路１１２の検出結果に基づいて、上述のキャパシタ１１０の充放電を制御する。詳細には、制御回路１１４は、図１に示すように、上述の検出回路１１２と、後述する充電回路１１６及び放電回路１１８とに接続され、当該充電回路１１６及び放電回路１１８を制御することにより、キャパシタ１１０の充放電を制御する。より具体的には、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給が検出された旨の信号を受けた場合には、キャパシタ１１０が充電されるように充電回路１１６を制御する。また、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給の停止が検出された旨の信号を受けた場合には、キャパシタ１１０が負荷４０に放電するように放電回路１１８を制御する。
【００３６】
（充電回路１１６）
充電回路１１６は、上述の制御回路１１４による制御に従って、キャパシタ１１０を充電するように機能する。充電回路１１６は、図１に示すように、制御回路１１４とキャパシタ１１０との間に設けられる。
【００３７】
（放電回路１１８）
放電回路１１８は、上述の制御回路１１４による制御に従って、キャパシタ１１０を放電させるように機能する。放電回路１１８は、制御回路１１４とキャパシタ１１０との間に設けられる。
【００３８】
（昇圧回路１２０）
昇圧回路１２０は、図１に示すように、キャパシタ１１０と後述する第２のダイオード１３２との間、詳細には、上述した放電回路１１８と後述する第２のダイオード１３２とに間に設けられる。そして、当該昇圧回路１２０は、放電回路１１８を介してキャパシタ１１０から流れる電流の電圧を所定の電圧にまで昇圧し、後述する第２のダイオード１３２を介して負荷４０に所望の電圧の電流が流れるようにする。具体的には、昇圧回路１２０は、例えば、正常時にＡＣ-ＤＣコンバータ３０から出力される電圧に比べて１Ｖ程度低い値になるように、放電回路１１８からの電流の電圧を昇圧する。このようにすることで、商用電源２０からの電力の供給が停止した後に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０が短い時間の間だけ電力の供給を維持し続けた場合であっても、第２のダイオード１３２の出力端子１０２側端の電位が、第１のダイオード１３０のキャパシタ１１０側端の電位に比べて高くなることがなく、昇圧回路１２０から充電回路１１６へ電流が流れこむことを防ぐことができる。このように、キャパシタ１１０からの電流は、当該昇圧回路１２０により所定の電圧に安定化され、第２のダイオード１３２及び出力端子１０２を介して、負荷４０に流れることとなる。このようにして、キャパシタ１１０から負荷４０に向かって電力が供給される。
【００３９】
（第１のダイオード１３０）
第１のダイオード１３０は、図１に示すように、入力端子１００とキャパシタ１１０との間、より詳細には、入力端子１００と充電回路１１６との間に、入力端子１００から充電回路１１６に向かって電流の流れが順方向になるように設けられる。言い換えると、第１のダイオード１３０は、入力端子１００からの電流を流し、逆に、入力端子１００への電流の流れ込みを防止するように接続されている。従って、商用電源２０の電力供給が停止し、キャパシタ１１０が負荷４０への電力の供給を行っている際には、第１のダイオード１３０が、電流の流れる方向を制限するように機能して、キャパシタ１１０からＡＣ−ＤＣコンバータ３０への電流の流れ込みを防止する。その結果、電流の流れ込みによるＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作不良や破損を避けることができる。一方、商用電源２０が負荷４０への電力供給を行っている際には、電流は、商用電源２０から入力端子１００を介して第１のダイオード１３０を通過することとなる。そして、第１のダイオード１３０を通過した電流の一部は、上述したキャパシタ１１０に到達し、当該キャパシタ１１０の充電に用いられることとなる。さらに、図１に示すように、第１のダイオード１３０の充電回路１１６側の端は、出力端子１０２に接続されている。従って、第１のダイオード１３０を通過した電流の他の一部は、出力端子１０２を介して負荷４０に流れ込むことにより、負荷４０に対する電力供給も行われることとなる。
【００４０】
（第２のダイオード１３２）
第２のダイオード１３２は、図１に示すように、出力端子１０２とキャパシタ１１０との間、詳細には、出力端子１０２と昇圧回路１２０との間に、昇圧回路１２０から出力端子１０２に向かって電流の流れが順方向になるように設けられる。言い換えると、第２のダイオード１３２は、昇圧回路１２０から、すなわちキャパシタ１１０からの電流を流し、逆に、昇圧回路１２０への電流の流れ込みを防止するように接続されている。さらに、図１に示すように、第２のダイオード１３２の出力端子１０２側の端は、第１のダイオード１３０の充電回路１１６側の端に接続されている。従って、商用電源２０が負荷４０への電力供給を行っている際には、第２のダイオード１３２が、電流の流れる方向を制限するように機能して、入力端子１００から昇圧回路１２０に向かう方向への電流の流れ込みを防止する。その結果、電流の流れ込みによる昇圧回路１２０の動作不良や破損を避けることができる。一方、商用電源２０の電力供給が停止し、キャパシタ１１０が負荷４０への電力の供給を行っている際には、電流が、キャパシタ１１０から第２のダイオード１３２及び出力端子１０２等を介して負荷４０に流れ込むことにより、負荷４０に対する電力供給が行われることとなる。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０の構成は、図１に示すように、非常にシンプルな構成である。従って、電源バックアップ装置１０としての容積は小さく、狭い空間しか残されていない既存の製造ラインに適用することが可能である。さらに、非常にシンプルな構成であることから、電源バックアップ装置１０内の抵抗成分が小さく、負荷４０に供給される電力に大きなロスが生じることを抑えることができ、効率よく負荷４０に電力の供給を行うことができる。
【００４２】
＜電源バックアップ装置１０の動作＞
次に、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０の動作について説明する。本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、商用電源２０が電力を供給している際（平常時）には、入力端子１００を介して商用電源２０から供給された電力の一部を、出力端子１０２を介して接続された負荷４０に供給する。さらに、当該電源バックアップ装置１０は、商用電源２０から供給された電力の他の一部をキャパシタ１１０の充電に利用する。一方、当該電源バックアップ装置１０は、商用電源２０からの電力供給が停止している際（停電時）には、キャパシタ１１０を放電させることにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０に代わって負荷４０に電力を供給する。すなわち、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、商用電源２０の状態に応じてその動作を切り替える。
【００４３】
本実施形態に係る電源バックアップ装置１０の動作の詳細について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０の制御方法を説明するための説明図である。
【００４４】
まず、商用電源２０が電力を供給している際（平常時）の電源バックアップ装置１０の動作について説明する。この際、検出回路１１２は、商用電源２０の電力供給を検出し、制御回路１１４に商用電源２０の電力供給が行われている旨を示す信号を出力する。制御回路１１４は、当該信号を受信したことに基づき、充電回路１１６を起動状態に制御し、放電回路１１８を停止状態に制御する。なお、この際の制御状態は、図２において、Ａ点よりも前の時間における状態として示されている。具体的には、商用電源２０は、電力供給を行っていることから図２においてはＯＮ状態にあるとして示され、また、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０は、商用電源２０からの電力を電源バックアップ装置１０に供給していることから、商用電源２０と同様に、図２においてはＯＮ状態にあるとして示されている。さらに、電源バックアップ装置１０の充電回路１１６は、上記制御回路１１４による制御により起動していることから、図２においてはＯＮ状態にあるとして示されている。一方、電源バックアップ装置１０の放電回路１１８は、上記制御回路１１４による制御により停止していることから、図２においてはＯＦＦ状態にあるとして示されている。
【００４５】
この際、商用電源２０からの電力は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の出力及び入力端子１００を介して電源バックアップ装置１０に供給される。そして、電源バックアップ装置１０に供給された電力の一部は、出力端子１０２を介して負荷４０に供給される。さらに、電源バックアップ装置１０に供給された電力の他の一部は、充電回路１１６が機能して、キャパシタ１１０の充電に利用される。この際、第２のダイオード１３２により、入力端子１００から昇圧回路１２０への電流の流れ込みを防止することができることから、昇圧回路１２０の動作不良や破損を避けることができる。なお、充電回路１１６は、数１０分程度でキャパシタ１１０が充電されるように、キャパシタ１１０の状態（充電電圧、充電電流）を制御する。
【００４６】
次に、商用電源２０の電力供給を停止した際（停電時）の電源バックアップ装置１０の動作について説明する。この場合、検出回路１１２は、商用電源２０の電力供給停止を検出し、制御回路１１４に商用電源２０の電力供給が停止した旨を示す信号を出力する。検出回路１１２は、検出端子１０４を介して商用電源２０と直接的に接続されるため、迅速に商用電源２０の状態を検出することができる。なお、商用電源２０が電力供給を停止した時点は、図２においてはＡ点として示され、商用電源２０は、図２の最上段に示すように、Ａ点を境に、ＯＮ状態（電力供給状態）からＯＦＦ状態（電力供給停止状態）に変化している。
【００４７】
そして、制御回路１１４は、上記信号を受信したことに基づき、充電回路１１６を停止状態に制御し、放電回路１１８を起動状態に制御する。図２においては、充電回路１１６を停止状態に切り替え、放電回路１１８を起動状態に切り替えるタイミングは、Ｂ点として示される。詳細には、充電回路１１６は、図２の３段目に示すように、Ｂ点を境に、ＯＮ状態（起動状態）からＯＦＦ状態（停止状態）に変化している。また、放電回路１１８は、図２の最下段に示すように、Ｂ点を境に、ＯＦＦ状態（停止状態）からＯＮ状態（起動状態）に変化している。さらに、上記切り替えのタイミング（Ｂ点）は、切れ目なく負荷４０に電力を供給するために、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０からの電力供給が停止する前に、切り替えられることが好ましい。より具体的には、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０は、一般的には、商用電源２０からの電力供給が停止するとすぐに電力の出力を停止するのではなく、商用電源２０の電力供給停止から一定時間遅れて電力の出力を停止するように動作する。従って、図２の２段目に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０は、商用電源２０の電力供給停止時点（Ａ点）から２０ｍ秒程度経過した後のＣ点において、ＯＮ状態（電力供給状態）からＯＦＦ状態（電力供給停止状態）に変化している。すなわち、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０は、当該Ｃ点までは、電源バックアップ装置１０に電力を供給することができる。そこで、本実施形態においては、充電回路１１６及び放電回路１１８の切り替えのタイミング（Ｂ点）は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０からの電力供給が停止するＣ点よりも前であり、より具体的には、商用電源２０の電力供給停止時点（Ａ点）から１０ｍ秒以内であることが好ましい。
【００４８】
このようにして、充電回路１１６及び放電回路１１８が制御されることにより、キャパシタ１１０は充電状態から放電状態に切り替わる。そして、切り替わることにより、キャパシタ１１０から負荷４０に電力が供給される。従って、商用電源２０が停電した場合であっても、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０により、負荷４０には電力が供給され続ける。なお、放電回路１１８は、負荷４０に所望の状態で電力が供給されるように、キャパシタ１１０の状態（放電電圧、放電電流）を制御する。
【００４９】
例えば、負荷４０が半導体製造装置であった場合を考える。このような場合、商用電源２０の電力供給が停止した際には、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０から供給された電力を使用して、上記製造装置が正常にシャットダウンするための時間を確保することができる。なお、このような例においては、電源バックアップ装置１０は、短い時間の間だけ迅速に上記製造装置に対して電力供給を行えばよいことから、キャパシタ１１０は、迅速に電力を供給することが可能なものであれば、小さな容量であってもよい。従って、キャパシタ１１０としては、容量及び容積が小さく、瞬時に高電力を供給することが可能なリチウムイオンキャパシタを用いることが好ましい。
【００５０】
また、リチウムイオンキャパシタを使用するメリットとして、下記の項目を挙げることができる。電池タイプの蓄電池（バッテリ）は、充電するために数時間を要し、充電の間はバックアップの空白時間が生じうる。一方、リチウムイオンキャパシタは、数十分内で満充電が可能であることから、半導体製造装置を起動し正常運転に至るまでの間に充電を完了することが可能なため、バックアップの空白時間が生じ難い。従って、リチウムイオンキャパシタを使用することで、電源バックアップ装置１０の信頼性を高めることができる。さらに、電池タイプの蓄電池（バッテリ）は、交換時期（寿命）を超えて使用し続けた場合、発煙・異臭が起こる可能性がある。半導体工場内で発煙・異臭が起こると、対象装置の停止だけでは収まらず、工場の稼動を一時停止することになるため、損害が大きくなる。一方、リチウムイオンキャパシタは、交換時期を越えて使用しても熱暴走しづらい構造のため、発煙・異臭が起こる可能性は低く、信頼性が高いと言える。従って、リチウムイオンキャパシタを使用することで、対象装置の停止を避け、ひいては工場稼働の停止を避けることができる。
【００５１】
また、電源バックアップ装置１０から電力が供給されている際には、第１のダイオード１３０により、キャパシタ１１０から入力端子１００を介してＡＣ−ＤＣコンバータ３０へ流れ込む電流を防止することができることから、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作不良や破損を避けることができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０によれば、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０を保護しつつ、電力ロスを抑えた、既存の製造ライン等に設置された産業機器に容易に適用可能な電源バックアップ装置を提供することができる。
【００５３】
詳細には、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０においては、第１のダイオード１３０が設けられていることから、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０への電流の流れ込みを防止し、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作不良や破損を避けることができる。さらに、当該電源バックアップ装置１０においては、第２のダイオード１３２が設けられていることから、昇圧回路１２０への電流の流れ込みを防止し、昇圧回路１２０の動作不良や破損を避けることができる。すなわち、本実施形態によれば、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０や昇圧回路１２０を逆電流による破損等から保護することができる。
【００５４】
さらに、これら電流の流れ込みを防止する第１及び第２のダイオード１３０、１３２は、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０に内蔵されている。従って、当該電源バックアップ装置１０を、製造装置（負荷４０）がＡＣ−ＤＣコンバータ３０を介して商用電源２０に接続されている既存の製造ラインに適用しようとする場合には、これら既存の製造ラインの装置と当該電源バックアップ装置１０との間に数か所の簡単な接続（例えば、電源バックアップ装置１０を、商用電源２０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０と、負荷４０とに接続する）を行うだけでよい。このような接続を行うだけで、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０等を保護しつつ、商用電源２０に停止時に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧をバックアップすることが可能な構成を容易に確立することができる。すなわち、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、既存の製造ラインに設置されているＡＣ−ＤＣコンバータ３０の内部の構成を変更したり、既存の製造ラインの構成を大きく変更したりすることなく、さらに、複雑な接続配線を必要とせずに、既存の製造ラインに容易に適用することができる。加えて、大きな変更がなく、複雑な接続配線が必要ないことから、電源バックアップシステムの構築に係るコストを抑えることができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る電源バックアップ装置１０は、非常にシンプルな構成であることから、電源バックアップ装置１０としての容積は小さく、狭い空間しか残されていない既存の製造ラインに適用することが容易である。さらに、当該電源バックアップ装置１０の構成が非常にシンプルな構成であることから、電源バックアップ装置１０内の抵抗成分が小さい。従って、抵抗成分に起因する商用電源２０から供給される電力のロスを抑えることができることから、電源バックアップ装置１０から負荷４０へ効率よく電力を供給し、さらには効率良くキャパシタ１１０を充電することができる。また、同様に、電源バックアップ装置１０のキャパシタ１１０から負荷４０へ供給される電力のロスを抑えることができることから、容量の小さなキャパシタ１１０を用いることが可能となり、電源バックアップ装置１０の容積をより小さく抑えることができる。従って、より狭い空間に電源バックアップ装置１０を設置することが可能となる。
【００５６】
なお、上述の実施形態においては、検出回路１１２は、商用電源２０の電力供給の停止を検出するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、商用電源２０から出力された電圧が所定の電圧以下に低下したことを検出してもよい。この場合、検出回路１１２が所定の電圧以下の電圧を検出したことに基づいて、負荷４０へ所定の電圧の電力を供給するように電源バックアップ装置１０を制御することとなる。
【００５７】
＜＜第１の変形例＞＞
本実施形態においては、図１に示すような回路ブロックを持つ電源バックアップ装置１０に限定されるものではなく、電源バックアップ装置１０は様々に変形されてもよい。そこで、以下に本実施形態の第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。本変形例の電源バックアップ装置１０は、図３に示すように、第１のダイオード１３０に対して、商用電源２０が電力供給している際にだけ機能するバイパスとしての第１のスイッチ１４０を設けたものである。このようにすることで、商用電源２０が電力供給している際に、第１のダイオード１３０の抵抗成分によってロスする電力を抑え、負荷４０に効率よく商用電力２０からの電力を供給し、さらには効率よくキャパシタ１１０を充電することができる。
【００５８】
なお、本変化例においては、電源バックアップ装置１０の構成は、上述の第１のスイッチ１４０以外は、第１の実施形態と共通であり、第１の実施形態の電源バックアップ装置１０の構成の説明及び図１を参照し得る。従って、ここでは、第１のスイッチ１４０以外の電源バックアップ装置１０の構成についての説明を省略し、第１のスイッチ１４０のみを説明する。
【００５９】
＜電源バックアップ装置１０の構成＞
（第１のスイッチ１４０）
第１のスイッチ１４０は、図３に示すように、第１のダイオード１３０の両端部の間に、第１のスイッチ１４０に対してパラレル接続するように設けられ、上述の制御回路１１４による制御に従って、閉開放される。詳細には、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給が検出された旨の信号を受けた場合には、第１のスイッチ１４０を閉鎖状態に制御する。また、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給の停止が検出された旨の信号を受けた場合には、第１のスイッチ１４０を開放状態に制御する。このような第１のスイッチ１４０を設けることにより、商用電源２０から電力供給が行われている際には、入力端子１００から流れ込んだ電流は、抵抗値の高い第１のダイオード１３０を通過することなく、第１のダイオード１３０に比べて抵抗値の低い第１のスイッチ１４０を通過する。従って、入力端子１００から流れ込んだ電流の一部は、第１のダイオード１３０の抵抗成分によってロスすることなくキャパシタ１１０へ到達することから、効率よくキャパシタ１１０を充電することができる。加えて、入力端子１００から流れ込んだ電流の他の一部は、第１のダイオード１３０の抵抗成分によってロスすることなく、出力端子１０２を介して負荷４０へ到達することから、効率よく負荷４０に電力を供給することができる。
【００６０】
一方、商用電源２０が停止している際には、第１のスイッチ１４０が開放状態であることから、キャパシタ１１０からの電流は第１のスイッチ１４０を通過して入力端子１００に到達することがない。この際、第１のダイオード１３０が電流の流れる方向を制限するように機能することから、キャパシタ１１０からの電流は、第１のダイオード１３０を介して入力端子１００に到達することがない。従って、キャパシタ１１０からのＡＣ−ＤＣコンバータ３０への電流の流れ込みが防止され、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作不良や破損を避けることができる。
【００６１】
なお、第１のスイッチ１４０は高速動作が可能で、なるべく抵抗成分の少ないものが好ましい。さらに、第１のスイッチ１４０の高速動作を可能にするために、本変形例に係る電源バックアップ装置１０内の回路構成を最適化することが好ましい。このようにすることで、より充電時の電力ロスを抑えることができる。
【００６２】
また、本変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作については、以下に説明する第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作とともに、後述する。
【００６３】
＜＜第２の変形例＞＞
さらなる変形例として、本実施形態の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０を、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。本変形例の電源バックアップ装置１０は、図４に示すように、図３の第１の変形例の電源バックアップ装置１０において、第２のダイオード１３２に対して、放電の際にだけ機能するバイパスとしての第２のスイッチ１４２を設けたものである。さらに、本変形例においては、キャパシタ１１０から負荷４０に対する放電時間を制限することができる放電制限回路１２２を設けている。このようにすることで、放電の際に第２のダイオード１３２の抵抗成分によってロスする電力を抑えつつ、効率よくキャパシタ１１０から負荷４０に電力を供給することができる。さらに、負荷４０に対して電力を供給する時間を制限する放電制限回路１２２を電源バックアップ装置１０に設けることにより、電源バックアップ装置１０にて、負荷４０に電力供給するバックアップ時間を設定することができ、負荷４０への電力供給を最適化することができる。
【００６４】
なお、本変化例においては、電源バックアップ装置１０の構成は、上述の第２のスイッチ１４２及び放電制限回路１２２以外は、第１の実施形態及び第１の変形例と共通であり、第１の実施形態及び第１の変形例の電源バックアップ装置１０の構成の説明及び図１、図３を参照し得る。従って、ここでは、第２のスイッチ１４２及び放電制限回路１２２以外の電源バックアップ装置１０の構成についての説明を省略し、第２のスイッチ１４２及び放電制限回路１２２のみを説明する。
【００６５】
＜電源バックアップ装置１０の構成＞
（第２のスイッチ１４２）
第２のスイッチ１４２は、図４に示すように、第２のダイオード１３２の両端部の間に、第２のダイオード１３２に対してパラレル接続するように設けられ、上述の制御回路１１４による制御に従って、閉開放される。詳細には、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給が検出された旨の信号を受けた場合には、第２のスイッチ１４２を開放状態に制御する。また、制御回路１１４は、検出回路１１２から商用電源２０の電力供給の停止が検出された旨の信号を受けた場合には、第２のスイッチ１４２を閉鎖状態に制御する。このような第２のスイッチ１４２を設けることにより、商用電源２０から電力供給が行われている際には、入力端子１００から流れ込んだ電流は第２のスイッチ１４２を通過することがない。この際、第２のダイオード１３２が電流の流れる方向を制限するように機能して、入力端子１００からの電流は昇圧回路１２０に到達することがない。従って、入力端子１００から昇圧回路１２０への電流の流れ込みを防止し、昇圧回路１２０の動作不良や破損を避けることができる。一方、商用電源２０が停止している際には、キャパシタ１１０からの電流は、抵抗値の高い第２のダイオード１３２を通過することなく、第２のダイオード１３２に比べて抵抗値の低い第２のスイッチ１４２を通過する。従って、キャパシタ１１０からの電流は、第２のダイオード１３２の抵抗成分によってロスすることなく負荷４０へ到達することから、効率よく負荷４０に電力を供給することができる。
【００６６】
なお、第２のスイッチ１４２は、第１のスイッチ１４０と同様に、高速動作が可能で、なるべく抵抗成分の少ないものが好ましい。さらに、第２のスイッチ１４２の高速動作を可能にするために、本変形例に係る電源バックアップ装置１０内の回路構成を最適化することが好ましい。このようにすることで、より放電時の電力ロスを抑えることができる。
【００６７】
（放電制限回路１２２）
放電制限回路１２２は、図４に示すように、キャパシタ１１０と放電回路１１８との間に設けられ、放電時のキャパシタ１１０からの電流の電圧が所定の電圧以下になった場合には、キャパシタ１１０からの放電を停止させる。このようにすることで、キャパシタ１１０の過放電による性能劣化を防止することができる。
【００６８】
また、放電制限回路１２２は、電源バックアップ装置１０に内蔵のタイマーにてバックアップ時間を設定することが可能である。バックアップ時間を設定することのメリットとしては以下のことを挙げることができる。例えば、半導体製造装置の処理液の供給ラインや排出ラインには複数の電磁バルブが付いており、液残圧による不都合が生じないように、異常時には電磁バルブを閉める順番が決まっている場合がある。このような場合、半導体製造装置に搭載される複数のＡＣ−ＤＣコンバータ３０毎にバックアップ時間を設定することで、電磁バルブに対する電源遮断シーケンス（電磁バルブを閉める順番）を容易に組むことができる。
【００６９】
＜電源バックアップ装置１０の動作＞
次に、本変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作の詳細について、図５を参照して説明する。図５は、本変形例に係る電源バックアップ装置１０の制御方法を説明するための説明図である。本変形例においても、電源バックアップ装置１０は、上述の第１の実施形態に係る電源バックアップ装置１０と同様に、商用電源２０の状態に応じて動作を切り替える。
【００７０】
まず、商用電源２０が電力を供給している際（平常時）の本変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作について説明する。この際、第１の実施形態と同様に、検出回路１１２は、商用電源２０の電力供給を検出し、制御回路１１４に商用電源２０の電力供給が行われている旨を示す信号を出力する。そして、制御回路１１４は、当該信号を受信したことに基づき、充電回路１１６を起動状態に制御し、放電回路１１８を停止状態に制御する。さらに、制御回路１１４は、第１のスイッチ１４０を閉鎖状態に制御し、第２のスイッチ１４２を開放状態に制御する。なお、この際の制御状態は、図２と同様に、図５において、Ａ点よりも前の時間における状態として示されている。具体的には、図２においては、商用電源２０及びＡＣ−ＤＣコンバータ３０は、ＯＮ状態（電力供給状態）として示され、充電回路１１６は、ＯＮ状態（起動状態）にあるとして示され、放電回路１１８は、ＯＦＦ状態（停止状態）にあるとして示されている。さらに、第１のスイッチ１４０は、閉鎖状態に制御されていることから、ＯＮ状態（閉鎖状態）として示され、第２のスイッチ１４２は、開放状態に制御されていることから、ＯＦＦ状態（開放状態）として示されている。
【００７１】
そして、上述のように第１のスイッチ１４０を制御することで、商用電源２０から電力供給が行われている際には、商用電源２０から入力端子１００を介して電源バックアップ装置１０へ流れる電流は、第１のダイオード１３０を通過することなく、第１のスイッチ１４０を通過することとなる。従って、入力端子１００からの電流は、第１のダイオード１３０の抵抗成分でロスすることなくキャパシタ１１０へ到達することから、効率よくキャパシタ１１０を充電することができる。加えて、入力端子１００から流れ込んだ電流の他の一部は、第１のダイオード１３０の抵抗成分によってロスすることなく、出力端子１０２を介して負荷４０へ到達することから、効率よく負荷４０に電力を供給することができる。さらに、上述のように第２のスイッチ１４２を制御することで、商用電源２０から電力供給が行われている際には、入力端子１００からの電流は第２のスイッチ１４２を通過することがない。また、当該第２のダイオード１３２が電流の流れる方向を制限するように機能することから、入力端子１００からの電流は昇圧回路１２０に到達することがない。従って、入力端子１００から昇圧回路１２０への電流の流れ込みを防止し、昇圧回路１２０の動作不良や破損を避けることができる。
【００７２】
次に、商用電源２０が電力供給を停止したとき（停電時）の動作について説明する。この場合、検出回路１１２は、商用電源２０の電力供給停止を検出し、制御回路１１４に商用電源２０の電力供給が停止した旨を示す信号を出力する。なお、商用電源２０が電力供給を停止した時点を、図５においてはＡ点として示し、商用電源２０は、図５の最上段に示すように、Ａ点を境に、ＯＮ状態（電力供給状態）からＯＦＦ状態（電力供給停止状態）に変化している。
【００７３】
そして、制御回路１１４は、第１の実施形態と同様に、上記信号を受信したことに基づき、充電回路１１６を停止状態に制御し、放電回路１１８を起動状態に制御する。図５においては、充電回路１１６を停止状態に切り替え（図５の４段目）、放電回路１１８を起動状態に切り替える（図５の５段目）タイミングは、Ｂ点として示される。なお、上記切替のタイミング（Ｂ点）は、上述の図２で示される実施形態に同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０からの電力供給が停止する時点（図５の２段目のＣ点）よりも前に、切り替えられることが好ましい。さらに、制御回路１１４は、上記信号を受信したことに基づき、Ｂ点において、第１のスイッチ１４０を開放状態に制御し、第２のスイッチ１４２を閉鎖状態に制御する。詳細には、第１のスイッチ１４０は、図５の３段目に示すように、Ｂ点を境に、ＯＮ状態（閉鎖状態）からＯＦＦ状態（開放状態）に変化している。また、第２のスイッチ１４２は、図５の６段目に示すように、Ｂ点を境に、ＯＦＦ状態（開放状態）からＯＮ状態（閉鎖状態）に変化している。
【００７４】
上述のように第１のスイッチ１４０と第２のスイッチ１４２が切り替えられる。このような切り替えにより、商用電源２０が停止している際には、キャパシタ１１０からの電流は、第２のダイオード１３２を通過することなく、第２のスイッチ１４２を通過する。従って、キャパシタ１１０からの電流は、第２のダイオード１３２の抵抗成分でロスすることなく負荷４０へ到達することから、効率よく負荷４０に電力を供給することができる。従って、上述のように効率よく負荷４０に電力を供給することができることから、キャパシタ１１０の容量をより小さくすることができる。さらに、この際、第１のスイッチ１４０が開放状態であり、第１のダイオード１３０が電流の流れる方向を制限するように機能することから、キャパシタ１１０からの電流は入力端子１００に到達することがない。従って、キャパシタ１１０からのＡＣ−ＤＣコンバータ３０への電流の流れ込みを防止し、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０の動作不良や破損を避けることができる。
【００７５】
なお、第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作は、上述の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作における、第２のスイッチ１４２がない場合の動作として考えることができる。従って、第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作の説明として、上述の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作の説明を参照し得る。
【００７６】
＜第３の変形例＞
さらに、本実施形態の第３の変形例に係る電源バックアップ装置１０を、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る電源バックアップ装置１０の回路ブロック図である。本変形例の電源バックアップ装置１０は、図６に示すように、図４の第２の変形例の電源バックアップ装置１０に対して、検出回路１１２での検出結果を外部へ出力する検出結果出力端子（検出出力端子）１０６と、キャパシタ１１０の充放電を監視する監視回路１２４と、監視回路１２４での監視結果を外部へ出力する監視結果出力端子１０８とを設けている。本変形例においては、検出結果出力端子１０６及び監視結果出力端子１０８を負荷４０に接続することにより、負荷４０に、商用電源２０及びキャパシタ１１０の状態を伝達し、商用電源２０が電源供給を停止した際における産業機器（負荷）４０での動作が迅速に行われるようにすることができる。
【００７７】
なお、本変化例においては、電源バックアップ装置１０の構成は、検出結果出力端子１０６、監視結果出力端子１０８、及び監視回路１２４以外は、第１の実施形態及び第１、第２の変形例と共通であり、第１の実施形態及び第１、第２の変形例の電源バックアップ装置１０の構成の説明及び図１、図３、図４を参照し得る。従って、ここでは、検出結果出力端子１０６、監視結果出力端子１０８、及び監視回路１２４以外の電源バックアップ装置１０の構成についての説明を省略し、検出結果出力端子１０６、監視結果出力端子１０８、及び監視回路１２４のみを説明する。
【００７８】
＜電源バックアップ装置１０の構成＞
（検出結果出力端子１０６）
検出結果出力端子１０６は、図６に示すように、検出回路１１２に接続され、検出回路１１２での検出結果を電源バックアップ装置１０の外部へ出力する。例えば、検出結果出力端子１０６は、負荷４０に接続され、負荷４０に上記検出結果を伝達することができる。より具体的には、検出回路１１２が商用電源２０の電源供給が停止していることを検出した場合には、商用電源２０の電源供給が停止している旨を示す信号は、電源バックアップ装置１０内の制御回路１１４に出力されるだけでなく、負荷４０に対して出力されることができる。例えば、製造装置である負荷４０は、商用電源２０の電源供給が停止している旨を受けて、製造装置の停止動作を迅速に実施することができる。
【００７９】
（監視結果出力端子１０８）
監視結果出力端子１０８は、図６に示すように、後述する監視回路１２４に接続され、監視回路１２４での監視結果を電源バックアップ装置１０の外部へ出力する。例えば、監視結果出力端子１０８は負荷４０に接続され、負荷４０に上記監視結果を伝達することができる。
【００８０】
（監視回路１２４）
監視回路１２４は、先に説明したように、キャパシタ１１０の充放電の状態（充放電電流、充放電電圧）を監視する。詳細には、監視回路１２４は、例えば、図６に示すように、キャパシタ１１０と充電回路１１６との間のノードに接続され、キャパシタ１１０と充電回路１１６との間のノードの電圧を監視することで、キャパシタ１１０の充電状態を監視する。また、監視回路１２４は、例えば、図６に示すように、昇圧回路１２０と第２のダイオード１３２との間のノードに接続され、昇圧回路１２０と第２のダイオード１３２との間のノードの電圧を監視することで、キャパシタ１１０の放電状態を監視する。そして、監視回路１２４での監視結果は、上述の監視結果出力端子１０８を介して電源バックアップ装置１０の外部へ出力される。さらに、例えば、上述の監視結果出力端子１０８は、負荷４０に接続され、負荷４０に上記監視結果を伝達することができる。より具体的には、監視回路１２４による監視結果に基づいて、キャパシタ１１０や電源バックアップ装置１０内での破損や動作不良が予想される場合には、製造装置である負荷４０は、製造装置の停止動作を実施することができる。また、監視回路１２４の監視結果を制御回路１１４に出力してもよく、この場合、制御回路１１４は、監視結果に基づいて、キャパシタ１１０が効率よく充放電できるように充電回路１１６及び放電回路１１８を制御してもよい。
【００８１】
なお、本変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作は、上述の第２の変形例に係る電源バックアップ装置１０の動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８２】
＜＜第２の実施形態＞＞
上述で説明した実施形態においては、電源バックアップ装置１０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０を内蔵しないものとして説明したが、これに限定されるものではなく、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０を内蔵してもよい。例えば、第２の実施形態に係る電源バックアップ装置１０ａの回路ブロック図である図７に示すように、電源バックアップ装置１０ａは、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０ａを含んでもよい。詳細には、図７に示される電源バックアップ装置１０ａは、図３に示す第１の実施形態の第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０に、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０ａを内蔵させた構成を持つ。ここでは、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０ａが内蔵されたことと、図３における入力端子１００と検出端子１０４とが共通する１つの入力端子１００となったこと以外は、図３に示す第１の変形例に係る電源バックアップ装置１０と共通するため、電源バックアップ装置１０ａに含まれる各要素についての説明を省略する。
【００８３】
図７に示されるような本実施形態に係る電源バックアップ装置１０ａを用いることにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ３０とともに設置されていない負荷（産業機器）４０に対しても、その他の装置を設置することなく、電源バックアップ装置１０ａを容易に設置することができる。
【００８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８５】
１０、１０ａ    電源バックアップ装置
２０    商用電源
３０、３０ａ    ＡＣ−ＤＣコンバータ
４０    負荷
１００    入力端子
１０２    出力端子
１０４    検出端子
１０６    検出結果出力端子
１０８    監視結果出力端子
１１０    キャパシタ
１１２    検出回路
１１４    制御回路
１１６    充電回路
１１８    放電回路
１２０    昇圧回路
１２２    放電制限回路
１２４    監視回路
１３０    第１のダイオード
１３２    第２のダイオード
１４０    第１のスイッチ
１４２    第２のスイッチ
【図１】
2018098823.tif 000003
【図２】
2018098823.tif 000004
【図３】
2018098823.tif 000005
【図４】
2018098823.tif 000006
【図５】
2018098823.tif 000007
【図６】
2018098823.tif 000008
【図７】
2018098823.tif 000009
【図８】
2018098823.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月19日(2018.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
負荷に供給する電源をバックアップする電源バックアップ装置であって、
ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源と接続される入力端子と、
前記負荷に接続される出力端子と、
前記入力端子からの電流を充電し、前記出力端子を介して前記負荷へ放電することが可能な中容量電気化学キャパシタと、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介さずに前記商用電源と直接接続され、当該商用電源の状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記中容量電気化学キャパシタの充放電を制御する制御部と、
前記入力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられ、前記入力端子からの電流を流し、且つ、前記入力端子への電流の流れ込みを防止する第１の逆流防止部と、
を備え、
前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記出力端子に接続されており、前記入力端子からの電流の一部は、前記第１の逆流防止部を介して、前記中容量電気化学キャパシタへ流れることができ、前記入力端子からの電流の他の一部は、前記第１の逆流防止部を介して前記出力端子へ流れることができる、
電源バックアップ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、負荷に供給する電源をバックアップする電源バックアップ装置であって、ＡＣ−ＤＣコンバータを介して商用電源と接続される入力端子と、前記負荷に接続される出力端子と、前記入力端子からの電流を充電し、前記出力端子を介して前記負荷へ放電することが可能な中容量電気化学キャパシタと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介さずに前記商用電源と直接接続され、当該商用電源の状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記中容量電気化学キャパシタの充放電を制御する制御部と、前記入力端子と前記中容量電気化学キャパシタとの間に設けられ、前記入力端子からの電流を流し、且つ、前記入力端子への電流の流れ込みを防止する第１の逆流防止部と、を備え、前記第１の逆流防止部の前記中容量電気化学キャパシタ側の端は、前記出力端子に接続されており、前記入力端子からの電流の一部は、前記第１の逆流防止部を介して、前記中容量電気化学キャパシタへ流れることができ、前記入力端子からの電流の他の一部は、前記第１の逆流防止部を介して前記出力端子へ流れることができる、電源バックアップ装置が提供される。