(57)【要約】 【課題】  装置回路に対して直流電力を供給する電源バックアップ装置を改良して、小形・軽量・低コストならしめるとともに電力損失を軽減し、かつ作動信頼性を高める。【解決手段】  バッテリによる蓄電機能および該バッテリの充電機能を有しない電源機構９と、充放電機能を有する電源バックアップ機構１０とを分割する。上記それぞれの機構を、二つの商用電源ＡＣ１，ＡＣ２に接続して交流電力の供給を受け、かつ、上記それぞれの機構の出力端を装置回路４の入力端に接続する。非停電時は電源機構９が装置回路４に直流電力を供給するとともに、電源バックアップ機構１０はバッテリを充電して停電に備えておく。停電時には電源機構９の機能が停止するので、電源バックアップ機構１０がバッテリを放電させて直流電力を供給（矢印ｄ，矢印Ｄ）する。【選択図】  図１
2005245114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用の交流電源から電力の供給を受け、装置回路（４）に対して直流電力を供給する充電式の電源装置において、
一つの商用電源（ＡＣ１）から交流電力の供給を受けて直流電力を出力する、バッテリ機能を有しない電源機構（９）と、
上記と異なる商用電源（ＡＣ２）から交流電力の供給を受けて内部のバッテリを充電し、そのバッテリに蓄電された電力により直流電力を出力する電源バックアップ機構（１０）とを具備しており、
上記電源機構の出力端と電源バックアップ機構の出力端とが相互に接続導通されて、前記装置回路の入力端に接続されるようになっていることを特徴とする、電源バックアップ装置。
【請求項２】
前記の電源機構（９）は、前記一つの商用電源（ＡＣ１）から交流電力を受けてこれを整流するＡＣ−ＤＣ部（９ａ）と、整流された電力を所望の形態の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣ部（９ｂ）とが直列に接続された構造であることを特徴とする、請求項１に記載した電源バックアップ装置。
【請求項３】
前記の電源バックアップ機構（１０）は、前記もう一つの商用電源（ＡＣ２）から交流電力を受けてこれを整流する充電用ＡＣ−ＤＣ部（１０ａ）と、整流された直流電力を蓄電するバッテリと、該バッテリから放電された電力を所望の直流電力形態に変換する放電用ＤＣ−ＤＣ部（１０ｂ）とを備えていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載した電源バックアップ装置。
【請求項４】
前記の電源バックアップ機構（１０）は、前記装置回路（４）および電源機構（９）と別個の筺体（１０ｃ）に収納したオプション部材として構成されていて、
このオプション部材を備えていなくても、通常時には商用電源（ＡＣ１）が電源機構（９）で整流され変換され、装置回路（４）に対して所要の電力が供給されるようになっており、
上記オプション部材を備えていれば、前記商用電源（ＡＣ１）が停電しても、前記バッテリの蓄電電力をエネルギー源として、装置回路（４）に対する電力供給を継続し得るようになっていることを特徴とする、請求項３に記載した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、電子機器装置、例えば情報処理装置などのように、商用の交流電源を供給されて動作する装置に接続される、バックアップ機能を備えた整流・蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれこの種の装置の従来例を示すブロック図である。
図２（Ａ）の例では、商用電源（ＡＣ）から電源プラグ５を介して受電した交流電力を電源バックアップ装置２を介して電子機器装置内の電源機構３に送り込み、ＡＣ−ＤＣ部３ａ及びＤＣ−ＤＣ部３ｂを直列に経由して、例えば５Ｖ，１２Ｖの直流電力を装置回路４に供給している。
この図２に示した回路によると、予期しない商用電力の断絶（停電などの給電トラブル）を生じても電子機器装置の動作を容易に維持（バックアップ）することができるので、従来技術においては賞用されている標準回路の一つである。
【０００３】
図２（Ｂ）も標準的な従来例の一つである。この（Ｂ）図の電源機構６は、前記（Ａ）図における電源機構３と類似の構成であるが、「ＡＣ−ＤＣ部６ａとＤＣ−ＤＣ部６ｂとの間」に、電源バックアップ機構Ａ７が電源部内接続されているか、もしくは、電源バックアップ機構Ｂ８が「ＤＣ−ＤＣ部６ｂの出力回路側」に接続されている。
商用電源が供給されている間に電源バックアップ機構内のバッテリ（図示省略）が充電され、予期しない商用電源の断絶（停電など）を生じても電子機器装置の動作を維持（バックアップ）できる。
【特許文献１】特開平１０−２６２３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１及び図２にそれぞれ示した「バックアップ機能を有する電源装置」は、従来技術の分野において一応の完成に至った装置であって、現段階における実用に供されている。
しかしながら、電子機器技術の進歩発展は止まるところを知らず、電源装置に対する要請は更に高度なものになっている。
電源バックアップ装置に対する要望は、要するに、一層の小型軽量化、一層の信頼性向上、エネルギ効率の向上（電力損失の低減）、およびバッテリに対する充電時間の短縮である。
例えば図２（Ａ）の従来例において、停電時は電源バックアップ装置２のバッテリ（図示省略）から電力を供給しなければならないが、電源機構３のＡＣ−ＤＣ部３ａの効率を０．９と仮定し、ＤＣ−ＤＣ部３ｂの効率を０．９と仮定すると、該電源機構３全体としての効率は『０．９×０．９＝０．８１』となる。     
これを逆算すると次のようになる。
停電時において電源バックアップ機構２が装置回路４の所要電力を供給するために必要な容量は、該装置回路４の電力消費量を１００Ｗとしたとき、
１００Ｗ÷０．８１＝１２３Ｗとなる。すなわち、電源バックアップ機構２は装置回路４の所要電力の１２３％の容量を必要とする。  
【０００５】
また、例えば図２（Ｂ）の従来例において、通常の作動時（停電していないとき）電源バックアップ機構Ａ７を充電しておかねばならない。このため電源機構６のＡＣ−ＤＣ部６ａは「装置回路４に対して供給すべき電力」に加えて「電源バックアップ機構Ａ７のバッテリ（図示省略）を充電するための直流電力」という＋αの電力を供給し得るよう、大容量に設計製作しなければならず、＋αに相当する分だけ大型・大重量・高コストとなる。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は次のとおりである。すなわち、
例えば情報処理装置などのように、商用の交流電源を供給されて動作する装置回路に併設される、バックアップ機能を備えた整流・蓄電装置を改良して、小型軽量化、信頼性向上、エネルギ効率の向上（電力損失の低減）、充電時間の短縮を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理を、その実施形態に対応する図１を参照して略述すると、
『停電していない状態において、装置回路４の所要直流電力を供給するために最低限必要な電源機構９』と、
『停電したとき装置回路４に対して所要直流電力を供給するためのバッテリと、その充電手段とを備えた電源バックアップ機構１０』と、
の２系列を設置し、
上記双方の機構それぞれに対して、商用電源（ＡＣ１，ＡＣ２）から給電するとともに、
上記双方の機構それぞれの出力端を、装置回路の入力端に接続する。
【０００８】
請求項１に係る発明装置の構成は、（図１参照）商用の交流電源から電力の供給を受け、装置回路（４）に対して直流電力を供給する充電式の電源装置において、
一つの商用電源（ＡＣ１）から交流電力の供給を受けて直流電力を出力する、バッテリ機能を有しない電源機構（９）と、
商用電源（ＡＣ２）から給電されたエネルギーによってバッテリを充電し該バッテりに蓄電された電力によって直流電力を出力する、電源バックアップ機構（１０）とを具備しており、
上記電源機構の出力端と電源バックアップ機構の出力端とが相互に接続導通されて、前記装置回路の入力端に接続されるようになっていることを特徴とする。
【０００９】
以上に説明した請求項１の発明装置によると、
通常時（非停電時）には電源機構９が装置回路４に対して必要にして充分な直流電力供給を行なう。
この場合、上記電源機構９は「停電時にバックアップする役目」を負わされれていないので、余分な構成部材を設ける必要が無く、小形・軽量・低コストとなる上に、
余分な構成部材を有していないので、余分な電力損失を生じることなく、エネルギ効率が高い。
また、商用電源（ＡＣ１が停電しても電源バックアップ機構（１０）により装置回路に対して直流電力を給電することでバックアップが可能である。
【００１０】
請求項２に係る発明装置の構成は、前記請求項１の発明装置の構成要件に加えて、（図１参照）前記の電源機構（９）が、前記一つの商用電源（ＡＣ１）から交流電力を受けてこれを整流するＡＣ−ＤＣ部（９ａ）と、整流された電力を所望の形態の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣ部（９ｂ）とが直列に接続された構造であることを特徴とする。
【００１１】
以上に説明した請求項２の発明装置によると、
商用電源ＡＣ１の給電を受けたＡＣ−ＤＣ部９ａは、従来技術におけるがごとく電源バックアップ装置を介せず、直接的に交流電力を整流してＤＣ−ＤＣ部９ｂに供給し、該ＤＣ−ＤＣ部９ｂはこれを所要の直流電力形態に変換して装置回路４に供給する。このように作動するので電力の無駄な損失を生じない。
非停電時における装置回路の給電は、この「ＡＣ−ＤＣ部９ａとＤＣ−ＤＣ部９ｂとから成る電源機構９」だけで遂行することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明装置の構成は、前記請求項１または請求項２の発明装置の構成要件に加えて、（図１参照）前記の電源バックアップ機構（１０）は、前記商用電源（ＡＣ２）から交流電力を受けてこれを整流する充電用ＡＣ−ＤＣ部（１０ａ）と、整流された直流電力を蓄電するバッテリと、該バッテリから放電された電力を所望の直流電力形態に変換する放電用ＤＣ−ＤＣ部（１０ｂ）とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
以上に説明した請求項３の発明装置によると、小形・軽量・低コストの機構で停電時のバックアップ機能をはたすことができる。
前述した請求項２の構成を適用すると、最少限度の構成部材によって、非停電時における装置回路に対する必要十分な給電を行なうことができる。さらに本請求項３を適用すると、最少限の構成部材によって、停電時における装置回路に対する給電を行なうことができる。
充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａは、非停電時に商用電源ＡＣ２から交流電力を与えられ、これを整流してバッテリを充電しておく。これにより、停電時にはバッテリの蓄電電力を放出させ、放電用ＤＣ−ＤＣ部１０ｂによって所要の直流電力形態に変換して装置回路４に供給することができる。
電源バックアップ機構１０の充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａは、電源機構９のＡＣ−ＤＣ部９ａの助けを借りずにバッテリの充電を行なうので、該電源機構９のＡＣ−ＤＣ部９ａは「非停電時における、装置回路４に対する電力供給」の役目だけを担えば足り、従来技術における電源機構のＡＣ−ＤＣ部（例えば図２（Ｂ）における符号６ａの部材）のように＋αの電力負担を要しない。
【００１４】
請求項４に係る発明装置の構成は、前記請求項３の発明装置の構成要件に加えて、（図１参照）前記の電源バックアップ機構（１０）は、前記装置回路（４）および電源機構（９）と別個の筺体（１０ｃ）に収納したオプション部材として構成されていて、
このオプション部材を備えていなくても、通常時には商用電源（ＡＣ１）が電源機構（９）で整流され変換され、装置回路（４）に対して所要の電力が供給されるようになっており、
上記オプション部材を備えていれば、前記商用電源（ＡＣ１）が停電しても、前記バッテリの蓄電電力をエネルギー源として装置回路（４）に対する電力供給を継続し得るようになっていることを特徴とする。
【００１５】
以上に説明した請求項４の発明装置によると、オプションの構成部分を取り除いた状態であっても、非停電時には装置回路が正常に動作する。
そして、上記の「オプションを除く構成部分」は、その電源機構９に余分なスペックを持たせる必要が無く、限界的に小形・軽量・低コストの機器となる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明装置によると、（図１参照）通常時（非停電時）には電源機構９が装置回路４に対して必要にして充分な直流電力供給を行なう。
この場合、上記電源機構９は「停電時にバックアップする役目」を負わされれていないので、余分な構成部材を設ける必要が無く、小形・軽量・低コストとなる上に、
余分な構成部材を有していないので、余分な電力損失を生じることなく、エネルギ効率が高い。
また、商用電源(ＡＣ１)が停電しても電源バックアップ機構（１０）により装置回路に対して直流電力を供給することでバックアップが可能である。
【００１７】
請求項２の発明装置によると、（図１参照）商用電源ＡＣ１の給電を受けたＡＣ−ＤＣ部９ａは、従来技術におけるがごとく電源バックアップ装置を介せず、直接的に交流電力を整流してＤＣ−ＤＣ部９ｂに供給し、該ＤＣ−ＤＣ部９ｂはこれを所要の直流電力形態に変換して装置回路４に供給する。このように作動するので電力の無駄な損失を生じない。
非停電時における装置回路の給電は、この「ＡＣ−ＤＣ部９ａとＤＣ−ＤＣ部９ｂとから成る電源機構９」だけで遂行することができる。
【００１８】
請求項３の発明装置によると、小形・軽量・低コストの機構で停電時のバックアップ機能をはたすことができる。
前述した請求項２の構成を適用すると、最少限度の構成部材によって、非停電時における装置回路に対する必要十分な給電を行なうことができる。さらに本請求項３を適用すると、最少限の構成部材によって、停電時における装置回路に対する給電を行なうことができる。
（図１参照）充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａは、非停電時に商用電源ＡＣ２から交流電力を与えられ、これを整流してバッテリを充電しておく。これにより、停電時にはバッテリの蓄電電力を放出させ、放電用ＤＣ−ＤＣ部１０ｂによって所要の直流電力形態に変換して装置回路４に供給することができる。
電源バックアップ機構１０の充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａは、電源機構９のＡＣ−ＤＣ部９ａから独立した機構でバッテリの充電を行なうから、該電源機構９のＡＣ−ＤＣ部９ａは「非停電時における、装置回路４に対する電力供給」の役目だけを担えば足り、従来技術における電源機構のＡＣ−ＤＣ部（例えば図２（Ｂ）における符号６ａの部材）のように＋αの電力負担を要しない。
【００１９】
請求項４の発明装置によると、（図１参照）オプションの構成部分（電源バックアップ機構１０）を取り除いた状態であっても、非停電時には装置回路が正常に動作する。
そして、上記の「オプションを除く構成部分」は、その電源機構９に余分なスペックを持たせる必要が無く、限界的に小形・軽量・低コストの機器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係る電源バックアップ装置の１実施形態を示すブロック図である。 
電源機構９は、商用電源ＡＣ１から給電されており、電源バックアップ機構１０は商用電源ＡＣ２から給電されている。
【００２１】
電源機構９は、ＡＣ−ＤＣ部９ａとＤＣ−ＤＣ部９ｂとを直列に接続した構造であり、この電源機構９内部にはバッテリ機能を備えていない。
すなわち、該電源機構９は、装置回路４に対して所要の直流電力を供給するに足る必要最少限の部材で構成されている。
従って、この電源機構９は、「商用電源を供給されて、装置回路に直流給電する機能を備えた機器」としては最も小形・軽量・低コストの電源機構である。
この電源機構９の出力端は、装置回路４の入力端に接続されている。
【００２２】
電源バックアップ機構１０は、充電用のＡＣ−ＤＣ部１０ａと放電用のＤＣ−ＤＣ部１０ｂとを直列に接続するとともに、その接続点ｅに対してバッテリを接続してある。
本実施形態においては、前記のバッテリとしてニッケル水素バッテリを用いたが、本発明を実施する場合、バッテリの種類は限定されない。
非停電時に、充電用のＡＣ−ＤＣ部１０ａは電源プラグ５を介して商用電源ＡＣ２の給電を受け、これを整流してバッテリを充電（矢印ｃ）する。充電が完了すればバッテリ充電電流（ｃ）は自動的にＯＦＦされる。このようにして、バッテリは自動的に充電状態を保たれる。
上記のように電源バックアップ機構１０の充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａと電源機構９のＡＣ-ＤＣ部９ａとが互いに独立した構成であるから、充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａを、電源機構９のＡＣ-ＤＣ部９ａと無関係に設計することができる。
すなわち、装置回路４が必要とする電力容量に基づいて、最適なバッテリの直列数を設定することができる。この直列数を増すとバッテリ電圧が高くなる代りに、矢印Ｄの放電電流が少なくなる。
放電電流が少ないと、例えば電源バックアップ機構１０と装置回路４とを接続する電線が細くて足り、コネクタを小形にできる。しかし、バッテリ電圧が高くなり過ぎると技術的に難しい問題も生じてくるので、ここに設計的な工夫が必要になる。
こうした事情であるから、先に述べたように、充電用ＡＣ−ＤＣ部１０ａを電源機構９のＡＣ-ＤＣ部９ａと無関係に設計することができるという効果の実用的な価値は多大である。
【００２３】
商用電源ＡＣ１が停電した場合はもちろん、商用電源ＡＣ１と商用電源ＡＣ２との両方が停電した場合であっても、電源バックアップ機構１０はバッテリを保有しているので、該バッテリから放電電流（矢印ｄ）を供給するとともに、放電用ＤＣ−ＤＣ部１０ｂによって所要の直流電力形態（例えばＤＣ１２ＶとＤＣ５Ｖ）に変換して、これを装置回路４に給電（矢印Ｄ）する。
【００２４】
本発明を実施する場合、電源バックアップ機構１０を別体に構成してオプションの機器とすることもできる。
電源バックアップ機構１０をオプションとした場合、このオプション機器を装着しておけば、図１を参照して以上に説明した実施形態の機能がそのとおり果たされる。
オプション（電源バックアップ機構１０）を装着していない状態においても、非停電時には、電源機構９だけで装置回路４を正常に動作させることができる。
【００２５】
本発明を実施する場合、電源機構９のＡＣ-ＤＣ部９ａは，ＰＦＣ（Power Factor Controller）を必要としない。このため、製造コストが安い。
【００２６】
さらに、潜在的な効果として、図１に示した接合部１１に電流バランスのインタフェース（「電源部９から装置回路４に流れる電流」と「電源バックアップ装置１０から装置回路４に流れる電流」とのバランスを取ることのできるインタフェース）を設けることによって活栓挿抜が可能になる。
すなわち、電源機構９が稼動中で装置回路４に給電しているときでも、電源バックアップ装置１０を接続したり取り外したりすることができるようになる。
【００２７】
また、商用電源ＡＣ１と商用電源ＡＣ２とが別系統から給電されるように構成しておけば、二重化電源機能になって信頼性が向上する。
この場合、充電しながら放電も可能な構造とするため、「バッテリから放電される電力」よりも「バッテリに充電される電力」の方が大きいように構成しておくことが望ましい。充電電力の方が小さければバッテリの充電量が次第に減少してゆくからである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る電源バックアップ装置の１実施例を示すブロック図に、充放電を表す矢印を付記した図である。
【図２】電源バックアップ装置の従来例を示し、（Ａ）は電源バックアップ装置と電源機構とを直列に接続した例のブロック図、（Ｂ）は電源機構の側方に電源バックアップ機構を併設した例のブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
２…電源バックアップ機構
３…電源機構
３ａ…ＡＣ−ＤＣ部
３ｂ…ＤＣ−ＤＣ部
４…装置回路
５…電源プラグ
６…電源機構
６ａ…ＡＣ−ＤＣ部 
６ｂ…ＤＣ−ＤＣ部 
７…電源バックアップ機構Ａ 
８…電源バックアップ機構Ｂ 
９…電源機構 
９ａ…ＡＣ−ＤＣ部 
９ｂ…ＤＣ−ＤＣ部 
１０…電源バックアップ機構 
１０ａ…充電用ＡＣ−ＤＣ部 
１０ｂ…放電用ＤＣ−ＤＣ部 
１１…接合部
ＡＣ…商用交流電源
ＡＣ１…片方の商用交流電源
ＡＣ２…他方の商用交流電源
ｃ…バッテリの充電を表す矢印 
ｄ…バッテリの放電を表す矢印 
Ｄ…放電用ＤＣ−ＤＣ部で変換された電力の供給を表す矢印 
ｅ…充電用ＡＣ−ＤＣ部と放電用ＤＣ−ＤＣとの接続点 
【図１】
2005245114.tif 000003
【図２】
2005245114.tif 000004