(57)【要約】【課題】バッテリを大型化させることなく、装置全体の鉛フリー化を達成する。【解決手段】電源主回路１６を鉛を使用しない部品と接続部で構成するだけでなく、無停電電源装置にとって不可欠なバッテリ１１をリチウムイオン電池で構成する。このようにすれば、バッテリ１１として鉛電池ではなくリチウムイオン電池を採用したことで、装置本体３１の小形化が達成できる。さらには、バッテリ１１以外の装置本体３１内を鉛を使用しない材料で構成することで、装置全体の鉛フリー化を同時に達成できる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧が正常である場合は、充電器によりバッテリを充電し、前記入力電圧が低下若しくは停電すると、前記バッテリから負荷に電力を供給する電源主回路を装置本体に備えた無停電電源装置において、前記電源主回路を鉛を使用しない部品と接続部で構成すると共に、前記バッテリをリチウムイオン電池で構成したことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記バッテリが前記装置本体と一体に設けられることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記バッテリが前記装置本体と別体に設けられることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、停電バックアップ用のバッテリを一体若しくは別体に備えた無停電電源装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
今日、製品のリサイクル環境問題がクローズアップされる中で、スイッチング電源装置やその内部に使用される部品そのものの他に、生産時において部品をプリント基板上に接続する場合に使用する半田などを、全て鉛を使用しないように構成したいわゆる鉛フリー化が採用されつつあり、環境規制物質を使用していないスイッチング電源装置が市場に出回っている。
【０００３】
しかし、入力電圧が正常である場合は充電器によりバッテリを充電し、入力電圧が低下若しくは停電すると、バッテリから負荷に電力を供給する無停電電源装置においては、バッテリとして鉛電池を使用している関係から、装置としての鉛フリー化を図れないという問題があった。特に、バッテリを装置本体に内蔵するタイプのものでは、交換，廃棄，若しくはリサイクル再使用時などにおいて、鉛電池であるバッテリを装置本体から取り外して、別に処理する手間があり、その取扱いに苦慮していた。
【０００４】
また、無停電電源装置において利用される鉛電池は、装置本体内の大部分を占有する程の大きさと重量を有しており、他の電源回路基板や制御基板をいくら小形かつ軽量にしても、装置全体として顕著な小型化および軽量化を達成することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に着目して成されたものであって、その目的は、バッテリを大型化させることなく、装置全体の鉛フリー化を達成できる無停電電源装置を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の無停電電源装置は、上記目的を達成するために、入力電圧が正常である場合は、充電器によりバッテリを充電し、前記入力電圧が低下若しくは停電すると、前記バッテリから負荷に電力を供給する電源主回路を装置本体に備えた無停電電源装置において、前記電源主回路を鉛を使用しない部品と接続部で構成すると共に、前記バッテリをリチウムイオン電池で構成している。
【０００７】
この場合、電源主回路が鉛を使用しない部品と接続部で構成されるだけでなく、無停電電源装置にとって不可欠なバッテリがリチウムイオン電池で構成される。そのため、バッテリとして鉛電池ではなくリチウムイオン電池を採用したことで、装置の小形化が達成できると共に、バッテリ以外の装置本体内を鉛を使用しない材料で構成することで、装置全体の鉛フリー化を同時に達成できる。
【０００８】
また本発明の請求項２の無停電電源装置は、前記バッテリが前記装置本体と一体に設けられる。
【０００９】
この場合、バッテリ自身がリチウムイオン電池からなり、従来の鉛電池よりも小形化であるため、バッテリを装置本体に一体に組み込んでも、装置本体はさほど大型にはならない。また、装置本体内はバッテリを含めて鉛を使用していないので、バッテリを装置本体に収容した状態のものを、有害物を含まない環境に優しい物質としてそのまま処理することができる。
【００１０】
また本発明の請求項３の無停電電源装置は、前記バッテリが前記装置本体と別体に設けられている。
【００１１】
この場合、装置本体からバッテリを収容するスペースが不要になるため、装置本体の小形化がより簡単に可能になると共に、いずれも鉛を使用していない装置本体とバッテリを、有害物を含まない環境に優しい物質として各々処理することができる。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましい実施態様について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、負荷に交流電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）のブロック構成図を示している。同図において、１は装置に交流入力電圧を給電する例えばＡＣ１００Ｖの交流電源、２は負荷（図示せず）への給電を切換える切換スイッチであって、交流電源１からの交流入力電圧を直接負荷に供給するためのバイパスライン３が、交流電源１と切換スイッチ２の一つの入力端子との間に設けられる。また、このバイパスライン３とは別に、安定化した交流電圧を負荷に供給するために、交流電源１からの交流入力電圧を整流して直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器としての整流器４と、整流器４若しくは後述するバッテリ１１からの直流電圧を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器としてのインバータ５とを直列接続したものが、交流電源１と切換スイッチ２の他の入力端子との間に設けられる。これにより、切換スイッチ２の接点を一方の入力端子に接続すると、交流電源１からの交流入力電圧が、そのまま切換スイッチ２を通して負荷に送られる。また、切換スイッチ２の接点を他方の入力端子に接続すると、インバータ５からの直流電圧が切換スイッチ２を通して負荷に送られるようになっている。
【００１４】
１１は停電バックアップ用の電源であるバッテリで、ここでは鉛電池ではなく、複数のセルを直列および並列に接続したリチウムイオン電池により構成される点が注目される。リチウムイオン電池は、鉛電池に比べて軽量，薄型で、高電力密度を有する。リチウムイオン電池の単セル当りの充電電圧は約４Ｖで、鉛電池の単セルあたりの充電電圧の２倍である。したがって、リチウムイオン電池の場合は鉛電池の半分の直列接続数で同一の充電電圧を取り出せる。一方、単セル当りの容量は鉛電池よりも低く、鉛電池と同一の容量を得るには並列接続数を増やす必要がある。そして、同一の容量および充電電圧を得るのに、リチウムイオン電池は鉛電池よりも小形，軽量にバッテリ１１を構成できる。
【００１５】
バッテリ１１を充電するために、交流電源１からの交流入力電圧を直流電圧に変換してバッテリ１１に供給する充電器１２が、交流電源１とバッテリ１１との間に接続される。また、前記整流器４からインバータ５に至る直流電圧ライン７と、充電器１２からバッテリ１１に至る直流電圧ライン１３との間には、交流入力電圧の正常時と停電時において接点が切換わる直流切換スイッチ１４が接続される。さらに、電源主回路１６を構成する切換スイッチ２，整流器４，インバータ５，充電器１２，直流切換スイッチ１４をそれぞれ制御するための制御部１５が設けられる。
【００１６】
そして、交流電源１からの交流入力電圧が通常の電圧レベルであれば、直流切換スイッチ１４をオフにして、交流入力電圧をそのまま負荷に供給するか、さもなければ図１の実線矢印で示すように、交流入力電圧を整流器４により整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ５で所望の交流電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）に変換して負荷に供給する。それと共に、前記交流入力電圧を充電器１２により直流電圧に変換してバッテリ１１に供給し、バッテリ１１を充電させる。一方、交流入力電圧が例えば停電などで所定の電圧レベルを下回ると、直流切換スイッチ１４をオンに切換え、図１の点線矢印で示すように、バッテリ１１からの直流電圧をインバータ５により所望の交流電圧に変換して、この交流電圧を負荷に供給するようになっている。
【００１７】
図２は、カバーを外した状態における無停電電源装置全体の斜視図である。同図において、３１は外形が概ね箱状からなる装置本体で、この装置本体３１の外郭は、図示しないカバーの他に、正面側に立設される正面パネル３２と、金属板材を折曲げ形成してなるシャーシ３３と、背面側に立設される背面パネル３４とを組み合わせて構成される。正面パネル３２には、装置本体３１に前記交流入力電圧を投入するための電源スイッチ３５と、通電時に連続点灯する電源ランプ３６がそれぞれ設けられる。さらに、装置本体３１の内部上面側には、制御基板３７が水平に設けられると共に、背面パネル３４に対向して、電源基板３８が縦置きに設けられる。これらの制御基板３７や電源基板３８と、それに実装される各電子部品が、前述の図１におけるバッテリ１１を除く各部を構成する。
【００１８】
正面パネル３２，制御基板３７，および電源基板３８に囲まれた空間は、本来従来のバッテリである鉛電池を収容するバッテリ収容部として形成していたものであるが、本実施例におけるバッテリ１１はリチウムイオン電池であるので、同じ出力電圧および容量であればバッテリ１１を小形にできる。したがって、鉛電池を収容できる装置本体３１の外形であれば、バッテリ１１を装置本体１１に装着した後も、比較的大きな空間４０が形成される。
【００１９】
ここでの空間４０は、制御基板３７や電源基板３８に実装した発熱部品の放熱空間としてもよい。その場合、空間４０を利用して例えば熱伝導性に優れた部材からなる放熱器や冷却ファンを組み込むことができる。こうすれば、バッテリ１１に対する装置本体３１内部の熱影響を極力防ぐことができる。また、空間４０そのものを小さくして、装置本体３１の小形化を図ることもできる。いずれにせよ、バッテリ１１が小形化されることで、設計時における融通性をより広げることができる。
【００２０】
基板である制御基板３７や電源基板３８は、製品を廃棄した場合に、人体に影響のある有害物質を放出しないように、鉛フリー半田４１を用いてそこに実装される電子部品や機構部品などとの電気的接続を図るようにしている。ここで使用する鉛フリー半田は、鉛を含有したＳｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）と同等の信頼性を有するＳｎ−Ａｇ（銀）系の材料を使用する。具体的には、Ｓｎ−Ａｇ半田の他に、銅やビスマスをさらに含有したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ半田のいずれかを選択する。また、同じく鉛を含有しない材料として、Ｓｎ半田を使用してもよい。
【００２１】
また、前記制御基板３７や電源基板３８に実装される電子部品や機構部品の他に、装置本体３１にも組み込まれるあらゆる部品が鉛フリーの材料で構成され、特にその表面処理が、Ｓｎ，Ｓｎ−Ａｇ，若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕから選択したいずれも鉛を使用しない材料で行なわれる。それだけでなく、装置本体３１の骨格をなす金属部材（例えば、シャーシ３３や背面パネル３４など）についても、鉛を使用しない素材を使用する。こうすることで、前記バッテリ１１をリチウムイオン電池で構成したことと相俟って、装置全体の鉛フリー化を図ることができる。したがって、製品の交換，廃棄，若しくはリサイクル再使用時などにおいて、バッテリ１１を装置本体３１からわざわざ取り外す必要がなく、そのままの状態で処理することが可能になる。
【００２２】
なお、図１は負荷に交流電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）を対象にしているが、負荷に直流電力を供給する無停電電源装置（ＤＣ−ＵＰＳ）においても、同様に鉛フリー化を実現できる。
【００２３】
図３は、そうしたＤＣ−ＵＰＳのブロック構成図を示している。この場合は、前記インバータ５に代わって、負荷に一乃至複数の所望の直流電圧を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２１が接続される。また、整流器４からの直流出力がバッテリ１１に入り込まないように、整流器４からインバータ５に至る直流電圧ライン７と、充電器１２からバッテリ１１に至る直流電圧ライン１３との間には、一方向導通素子であるダイオード２２が接続されると共に、バッテリ１１からの充電電圧が充電器１２に逆流しないように、直流電圧ライン１３には別のダイオード２３が挿入接続される。この図３では、バッテリ１１を除く各部、すなわち整流器４，充電器１２，制御部１５，ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，ダイオード２２，ダイオード２３とにより、負荷に電力を供給する電源主回路１６が構成される。
【００２４】
そして、交流電源１からの交流入力電圧が通常の電圧レベルであれば、図３の実線矢印で示すように、交流入力電圧を整流器４により整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２１で所望の直流電圧（例えばＤＣ２４Ｖ，ＤＣ１２Ｖ，ＤＣ５Ｖなど）に変換して負荷に供給する。また、その場合はダイオード２２がオフするので、前記交流入力電圧が充電器１２により直流電圧に変換され、この直流電圧がダイオード２３を通じてバッテリ１１に与えられ、バッテリ１１は充電される。一方、交流入力電圧が例えば停電などで所定の電圧レベルを下回ると、バッテリ１１の充電電圧が整流器４からの出力電圧レベルよりも高くなり、ダイオード２２が導通してこのバッテリ１１の充電電圧が直流電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータ２１に供給される。これにより、バッテリ１１の容量が許す限り、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１から所望の直流電圧が負荷に供給されるようになっている。
【００２５】
図１および図３の各構成において、バッテリ１１は装置本体３１と一体ではなく、別体で着脱可能に設けられていてもよい。こうすれば、装置本体３１内においてバッテリ１１を収容する空間４０が不要になり、装置本体３１の小形化を図ることができる。そしてこの場合も、バッテリ１１をリチウムイオン電池とすることで、バッテリ１１を鉛フリーの部材として処理することができる。
【００２６】
以上のように本実施例によれば、入力電圧すなわち交流入力電圧が正常である場合は、充電器１２によりバッテリ１１を充電し、入力電圧が低下若しくは停電すると、バッテリ１１から負荷に電力を供給する電源主回路１６を装置本体３１に備えた無停電電源装置において、電源主回路１６を鉛を使用しない部品（表面処理）と接続部（半田４１）で構成すると共に、バッテリ１１をリチウムイオン電池で構成している。
【００２７】
本発明は、従来鉛フリー化が困難とされ、しかも装置の大型化が懸念された無停電電源装置にあって、これらの２つの問題を同時に解決する新規な構成を提供するものである。すなわちこれは、電源主回路１６を鉛を使用しない部品と接続部で構成するだけでなく、無停電電源装置にとって不可欠なバッテリ１１をリチウムイオン電池で構成することにある。このようにすれば、バッテリ１１として鉛電池ではなくリチウムイオン電池を採用したことで、装置本体３１の小形化が達成できると共に、バッテリ１１以外の装置本体３１内を鉛を使用しない材料で構成することで、装置全体の鉛フリー化を同時に達成できる。
【００２８】
特に、バッテリ１１が装置本体３１と一体に設けられる構成では、バッテリ１１自身が従来の鉛電池よりも小形化であるため、装置本体３１はさほど大型にはならない。また、装置本体３１内はバッテリ１１を含めて鉛を使用していないので、バッテリ１１を装置本体３１に収容した状態のものを、有害物を含まない環境に優しい物質としてそのまま処理することができる。
【００２９】
また特に、バッテリ１１が装置本体３１と別体に設けられる構成では、装置本体３１からバッテリ１１を収容するスペースが不要になるため、装置本体３１の小形化が可能になると共に、いずれも鉛を使用していない装置本体３１とバッテリ１１を、有害物を含まない環境に優しい物質として各々処理することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、実施例ではいずれも交流入力電圧を想定した構成であったが、入力電圧が直流のものでも構わない。さらに電源主回路の構成も、実施例中のものに限定されない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の無停電電源装置では、バッテリを大型化させることなく、装置全体の鉛フリー化を達成できる。
【００３２】
本発明の請求項２の無停電電源装置では、バッテリを装置本体に一体に組み込んでも、装置本体はさほど大型にならず、しかもバッテリを装置本体に収容した状態のものを、有害物を含まない環境に優しい物質としてそのまま処理できる。
【００３３】
本発明の請求項３の無停電電源装置では、装置本体の小形化がより簡単に可能になると共に、装置本体とバッテリを有害物を含まない環境に優しい物質として各々処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す負荷に所望の交流電圧を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）のブロック構成図である。
【図２】同上、カバーを外した状態における無停電電源装置全体の斜視図である。
【図３】本発明の別の一実施例を示す負荷に所望の直流電圧を供給する無停電電源装置（ＤＣ−ＵＰＳ）のブロック構成図である。
【符号の説明】
１１　バッテリ
１２　充電器
１６　電源主回路
３１　装置本体
４１　半田（接続部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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