(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内蔵した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備え、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保つ常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記電源入力手段からの交流出力を前記制御回路に伝達する電源回路と、前記電源入力手段と接続されたスイッチａと、電源供給経路を変更するスイッチｂと、負荷機器に流れる電流値を測定する負荷電流検出回路とを備え、前記負荷電流検出回路からの出力により前記制御回路が前記スイッチａ・スイッチｂを切り換えることができ、前記負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、スイッチａは開放して、電源入力手段と前記スイッチｂとを直接接続することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路への電源供給を休止す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】
負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以上になった際に、無停電電源装置主回路への電源供給を開始す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４】
制御回路からのスイッチａとスイッチｂへの出力と同期して制御する制御出力端子を前記制御回路に備えた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５】
商用電源を装置に供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内蔵した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備えるとともに、前記制御回路には無停電電源装置の運転時間設定がなされており、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保ち、運転時間の設定が可能な常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記電源入力手段からの交流出力を前記制御回路に伝達する電源回路と、前記電源入力手段と接続されたスイッチａと、電源供給経路を変更するスイッチｂとを備え、運転時間以外には前記制御回路が前記スイッチａ・スイッチｂを開放位置に切り換えることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項６】
負荷電流検出回路と接続されたスイッチｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路と接続され、または電源入力手段と直接接続され、または開放されることを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項７】
負荷機器に流れる電流値を測定する負荷電流検出回路を備え、前記負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、スイッチａは開放して、電源入力手段と前記スイッチｂとを直接接続することを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項８】
負荷機器に流れる電流値を測定する負荷電流検出回路を備え、前記負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路への電源供給を休止することを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項９】
負荷機器に流れる電流値を測定する負荷電流検出回路を備え、前記負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以上になった際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路への電源供給を開始することを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項１０】
制御回路からのスイッチａとスイッチｂへの出力と同期して制御する制御出力端子を前記制御回路に備えたことを特徴とする請求項５記載の無停電電源装置。
【請求項１１】
商用電源を装置に供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内臓した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備え、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保つ常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記制御回路は、負荷機器への給電状況と同期させて負荷機器に付属している周辺機器への電源供給を制御する制御出力端子を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続された負荷機器への電源供給を保護する無停電電源装置に関するものであり、詳しくはその接続されたコンピュータ機器等の負荷機器の動作状態によって、装置、負荷機器及び周辺機器の消費電力を削減できる無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無停電電源装置には、常時商用給電方式と呼ばれる方式が用いられていた。これは、定常時は入力の電源をそのまま負荷に供給しかつ充電回路により電池の充電を行い、停電時にはリレーを機械的に商用電源からインバータ回路に切り換え、電池から電源を供給するものであった。この方式は、現状では標準的な仕様であるためコストが安く、かつ損失が少ないというメリットはあるが、入力の電源をそのまま負荷に供給するため商用電源の変動に左右されやすく、また大型のトランスが必要となるため小型化・軽量化が困難であり、さらに停電時に機械的にリレーによって電池からの電源に切替えるため切替え時間がかかる、というデメリットがあった。電源電圧の変動や切り替え時間中の電源供給の停止があると、例えば負荷機器としてコンピュータを用いている場合には、それが誤動作の原因となる可能性があり、改善の必要性があった。
【０００３】
この常時商用給電方式を改善して、昇降圧回路を用いることで商用電源の変動に対応可能としたものに、ＡＶＲ（＝ＡＵＴＯ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＲＥＧＵＬＡＴＩＯＮ）機能付常時商用給電方式があった。この方式によると、電源電圧が低下した場合には出力電圧を昇圧し、上昇した場合には出力を降圧して、負荷への供給電圧を一定範囲内に保つことができた。これにより、先の方式と比べると負荷に安定した電圧供給が可能となり、例えば交流入力が１００Ｖの際には出力電圧範囲を１００±１０Ｖに保つことが可能となっていた。しかしながら、この方式においても昇降圧の切替え時間があり万全な負荷への電圧安定供給ということはできなかった。また、昇降圧の切替え時に数秒間バックアップ運転となることで電池の劣化を促進する恐れがあった。さらに、大型のトランスが必要となるため小型化・軽量化が困難であるという課題が依然残っていた。
【０００４】
また常時商用給電方式とは別の方式として、常時インバータ給電方式も実用化されている。この方式は、定常時は商用電源を直流に変換しこの直流をインバータ回路によって再度交流にして負荷機器に電源を供給すると共に、充電回路により電池を充電するものである。そして、停電時には電池を電源としてインバータ回路を動作させ負荷機器に電源を供給するものである。この方式では、インバータ回路を介して負荷に電源を供給するため商用電源が変動しても常に±３％の範囲の略一定電圧を負荷機器に供給することができ、また機械的な切替え回路がないため停電時にも無瞬断で負荷機器に供給することができ、さらに大型のトランスも不要となるので、先の常時商用給電方式における課題は有していなかった。
【０００５】
しかし、一方、省電力化という面に目を向けてみると、内部の回路が常に動作している常時インバータ給電方式は、先の２種類の常時商用給電方式に比べると、消費電力が多く、明らかに劣っていた。
【０００６】
無停電電源装置は、それに接続されているコンピュータ等の負荷機器の電源供給を保護するという概念で設計・開発されており、常時インバータ給電方式の無停電電源装置本体の省電力化という観点では、ＡＣからＤＣに変えるコンバーターやＤＣからＡＣに変えるインバータの効率を改善するという考え方のみが存在していた。その一つの方法として、負荷機器の入力許容電圧範囲内でインバータ電圧を変化させて、負荷機器のもっとも効率がよく消費電力が少なくなる電圧を判定し、その判定電圧にインバータ出力電圧を固定し運転させる省エネルギー型の無停電電源装置が提案されていた。
【０００７】
しかし、従来の常時インバータ給電方式による無停電電源装置では、無停電電源装置全体の省電力化や、さらには無停電電源装置に接続されているコンピュータなどの負荷機器とその負荷機器に付属しているプリンター、ディスプレイ等の周辺機器とを含めたトータルシステムとしての省電力化はほとんど考えられていなかった。このため、トータルシステムとしては無駄に電力が消費されており、この改善が課題となっていた。
【先行文献１】
特開平７−１７０６７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、常時インバータ給電方式による無停電電源装置全体の省電力化、及び無停電電源装置とそれに接続されたコンピュータ等の負荷機器や負荷機器に付属している周辺機器をも含めたトータルシステムとしての省電力化を計ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の無停電電源装置は、商用電源を供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内蔵した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備え、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保つ常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、
前記電源入力手段からの交流出力を前記制御回路に伝達する電源回路と、前記電源入力手段と接続されたスイッチａと、電源供給経路を変更するスイッチｂと、負荷機器に流れる電流値を測定する負荷電流検出回路とを備え、前記負荷電流検出回路からの出力により前記制御回路が前記スイッチａ・スイッチｂを切り換えることができ、前記負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、スイッチａは開放して、電源入力手段と前記スイッチｂとを直接接続することを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、スイッチａは開放して、電源入力手段と前記スイッチｂとを直接接続し、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路への電源供給を休止して、負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以上となった際に、無停電電源装置主回路への電源供給を開始することができ、従来の常時インバータ給電方式の無停電電源装置に比べて、装置単体のみならず、トータルシステムとしての省電力化を図ることができる。
【００１１】
また本発明は、商用電源を装置に供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内蔵した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備え、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保ち、運転時間の設定が可能な常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、前記電源入力手段からの交流出力を前記制御回路に伝達する電源回路と、前記電源入力手段と接続されたスイッチａと、電源供給経路を変更するスイッチｂとを備え、運転時間外には前記制御回路が前記スイッチａ・スイッチｂを開放位置に切り換えるものである。
【００１２】
この構成によれば、運転時間外には無停電電源装置主回路への給電を完全に休止して、また負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以下となった際に、スイッチａは開放して、電源入力手段と前記スイッチｂとを直接接続し、ＡＣ／ＤＣコンバータ、二次電池、充電回路、ＤＣ／ＡＣインバータで構成される無停電電源装置主回路への電源供給を休止して、負荷電流検出回路による電流検出値が規定値以上となった際に、無停電電源装置主回路への電源供給を開始することができ、従来の常時インバータ給電方式の無停電電源装置に比べて、装置単体のみならず、トータルシステムとしての省電力化をさらに図ることができる。
【００１３】
さらにまた本発明は、商用電源を装置に供給する電源入力手段と、前記電源入力手段の交流出力を直流出力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、内蔵した二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータもしくは前記二次電池からの直流出力を交流出力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、装置の各種制御を行う制御回路とを備え、停電時に前記二次電池から電源を供給して接続された負荷機器への電源供給を正常に保つ常時インバータ給電方式の無停電電源装置であって、前記制御回路は、負荷機器への給電状況と同期させて負荷機器に付属している周辺機器への電源供給を制御する制御出力端子を備えたものである。
【００１４】
これにより、無停電電源装置で電源保護しているコンピュータ等の負荷機器が省エネモード（電源入力手段と負荷機器とがスイッチｂを通じて直結している状態）にあるか、スイッチｂを開放状態として負荷機器への給電休止モードにある場合には、プリンタやディスプレイ等の負荷機器に付属している周辺機器への電源供給を休止させることができ、さらにトータルシステムとしての省電力化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
電源入力手段１から交流入力（日本・北米では１００Ｖ、欧州などは２２０Ｖなど）され、一つは電源回路３に入る。この電源回路３は、スイッチａ２を経由せずに電源入力手段１と接続されており、無停電電源装置の動作モードとは関係なく電源を制御回路９に供給している。また電源入力手段１は通常の無停電電源装置動作状態では、スイッチａ２が短絡状態で、スイッチｂ１２がａ接点と接続されてる。そのため、電源入力手段１から入力された交流電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ４で直流電圧に変換され、さらにＤＣ／ＡＣインバータ８で交流に戻され、負荷電流検出回路１３を経由して出力Ａ１４よりコンピュータ等の負荷機器に出力される。一方、スイッチａ２を経由した入力はさらにＡＣ／ＤＣコンバータ４、充電回路５を経由して、二次電池６を充電する。点線で囲んだ部分は、本発明においては無停電電源装置主回路２０として動作し、万一商用電源の入力が停電等により無くなっても、二次電池６に蓄えられた電気が逆流防止用ダイオード７を経由してＤＣ／ＡＣインバータ８に供給され、出力Ａ１４からコンピュータ等の負荷機器への出力は一定に保つことができるものである。そして表示手段１１は、制御回路９からの出力を受け、二次電池６の劣化状態や、負荷機器へ出力しているのが交流入力、二次電池６のどちらからの出力であるか等を表示している。
【００１７】
本発明では、負荷電流検出回路１３にて常に出力Ａ１４に接続されている負荷機器に流れる電流値を測定し、ある規定値より下になったときに制御回路９からの出力によりスイッチａ２を開放にし、スイッチｂ１２をｂ接点との接続に切り換え、無停電電源装置主回路２０への電源供給をカットするとともに、電源入力手段１を負荷電流検出回路１３、出力Ａ１４を通じて、直接負荷機器に接続するものである。負荷電流検出回路１３の感度設定は、負荷機器の種類に応じて負荷機器側から変えられるようになっている。また負荷電流検出回路１３による測定値が規定値を越えるとスイッチａ２を短絡し、スイッチｂ１２をａ接点との接続に戻し無停電電源装置の通常の動作を行うものである。本発明では無停電電源装置主回路２０(図１の点線で囲んだ部分)の入力部と出力部とにスイッチを設け明確にこの無停電電源装置２０への電源供給をＯＮ・ＯＦＦしたが、回路構成上これ程明確にならなくても、一部の回路の動作を停止させるようにスイッチを配置した場合も本発明に含まれることは言うまでもない。なお、電源入力手段１を負荷電流検出回路１３、出力Ａ１４を通じて、直接負荷機器に接続している際に、停電等起こると、制御回路９への給電も停止するが、制御回路９内部にはノイズ除去用の電解コンデンサが通常備わっているので、その電力を利用してスイッチａ及びスイッチｂ１２を制御して無停電電源装置を動作させ負荷機器への給電を行い、かつ表示手段１１によりその情報を表示するようにしても良い。
【００１８】
なお、電源入力手段１と負荷機器とを直接接続すると、商用電源の変動に左右されやすいという側面はあるが、この直接接続している際には、負荷機器はほとんど動作していないため、実用上はほとんど問題とはならない。
【００１９】
（実施の形態２）
他の実施の形態を示す。基本構成は実施の形態１と同様であるため、相違する点だけを説明する。本実施の形態における無停電電源装置は、負荷機器の使用時間が予め判明している場合を想定している。例えば、ＦＡ（ＦＡＣＴＯＲＹ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ）に用いている場合等は、土日と平日の数時間は確実に負荷機器を未使用であると判明しているので、このような使用に際しての省電力化を考慮に入れている。本実施の形態において、負荷電流検出回路１３は必ずしも必要ではなく、実施の形態１で説明した内容の制御も合わせて行う場合のみ必要となる。
【００２０】
制御回路９には、あらかじめユーザーにより、無停電電源装置の運転時間の設定がされている。これは。負荷機器の未使用時間に相当する。制御回路９では、負荷機器を使用しない場合、スイッチａ２を開放するとともに、スイッチｂ１２をＣ接点に接続（何にも接続しない開放状態）することにより、電力を最大限節約する。また、負荷機器を再度動作させる場合も、無停電電源装置主回路２０が確実に安定となるのに必要な時間等を考慮して、動作再開時間の少し前に前述のスイッチａ２とスイッチｂ１２を無停電電源装置主回路２０が動作する位置に戻せば良い。
【００２１】
一例としてＩＫＶＡタイプにおける省電力度合いを示す。従来は有負荷・無負荷運転とも４０Ｗ／時間程度の電力消費であり、今回の改善では有負荷運転では同様の４０Ｗ／時間、無負荷運転では２０Ｗ／時間程度の電力消費とすることができた。これを毎週二日間は一日中稼働せず、残りの五日間は八時間稼働しないと想定すると、年間非稼働時間は１０４日×２４時間＋２６１日×８時間＝４５８４時間となり、年間の消費電力削減量は、（４０−２０）Ｗ／時間×４５８４時間＝９１６８０ＷＨとなる。このように、本発明によると、顕著な省電力効果を得ることができる。
【００２２】
本実施の形態においても実施の形態１と同様に回路構成上、図１のように無停電電源装置主回路２０を全てＯＮ・ＯＦＦする構成としたが、部分的に電力を大きく消費している部分をＯＦＦするようにしても良いことはいうまでもない。
【００２３】
（実施の形態３）
他の実施の形態を示す。基本構成は実施の形態１と同様であるため、相違する点だけを説明する。本実施の形態では、実施の形態１もしくは実施の形態２に記載の機能と同等の機能を有しており、負荷機器が未使用時等には、省エネモード（電源入力手段と負荷機器とがスイッチｂを通じて直結している状態）か、スイッチｂを開放状態とした負荷機器への給電休止モードにしている。そして、これらのモードの際には、周辺機器への電力供給を同期させて休止するための制御出力端子を備えており、この端子からスイッチｃ１０を制御することが可能となる。すなわち、無停電電源装置が上記いずれかのモードの時にスイッチｃ１０は開放状態となり、無停電電源装置で電源保護することが不要なために別電源となっている周辺機器（例えばプリンターやディスプレイなど）に対する電源供給も無停電電源装置の制御により休止させることが可能となる。これによって、さらにトータルシステムとして、省電力化できるものである。また万一周辺機器の電源を切り忘れた場合でも自動的にオフとして電力を節約することができるという効果も奏するものである。
【００２４】
機器の中には、コンピュータやサーバー等の電源が安定していないといけない負荷機器と、それらに接続しているプリンターやディスプレイなど比較的電源が安定していなくても良い負荷機器に付属している周辺機器があるが、本発明によるとこれらのトータルシステムとして電力を節約することが可能となる。
【００２５】
本発明において、ＤＣ／ＡＣインバータより出力される波形は、正弦波や矩形波が主に考えられる。矩形波を用いる場合は、スイッチング電源を使用しているコンピュータ・ディスプレイ・ハードディスク等に対して用いることができる。正弦波を用いる場合は、矩形波のような制約は少なく、モータ等で一部使用できないものも存在するが、負荷機器の種類はほとんど制約されない。
【００２６】
本発明の無停電電源装置の適用範囲は幅広く、上述のようなコンピュータ管理、コンピュータネットワーク管理のみならず、ゲート開閉・エレベータ・火災警報・照明・空調等のビル管理、監視カメラ・監視ビデオ・集中管理等のセキュリティ管理、各種工作機械・ロボット等のＦＡ、オンライン・無人貸出機等の金融システム、スーパーの販売・在庫管理等のＰＯＳＳシステム、出張・現金出納・勤怠・人事等の各種管理システム、券売機・検札システム等の様々なシステムの電源保護に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の無停電電源装置によれば、通常の無停電電源装置使用状態と、省エネモードと、給電休止モードとを使い分けることで負荷機器と無停電電源装置とのトータルシステムとしての省電力化を図ることができるという優れた効果を有する。
【００２８】
また本発明の無停電電源装置によれば、周辺機器への給電制御を行う制御出力端子を制御回路に設けたので、無停電電源装置と無停電電源装置に接続されている負荷機器とその負荷機器に付属している周辺機器までを含めたトータルシステムとしての省電力化を図ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる無停電電源装置を示すブロック図
【符号の説明】
１  電源入力手段
２  スイッチａ
３  電源回路
４  ＡＣ／ＤＣコンバータ
５  充電回路
６  二次電池
７  ダイオード
８  ＤＣ／ＡＣインバータ
９  制御回路
１０  スイッチｃ
１１  表示手段
１２  スイッチｂ
１３  負荷電流検出回路
１４  出力ａ
１５  出力ｂ
２０  無停電電源装置主回路
【図１】
0004195959.tif 000002