JP2005080448A - 待機電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二つの待機電力供給手段を備えそれらの間で切り替えて使用する構成の待機電力供給装置において、それら二つの待機電力供給手段からの待機電力の供給を切換える際に、待機電力の供給を受けるパーソナルコンピュータのその時のデータや電気機器・電子機器のマイコンに記憶された設定内容の消失を防ぐことを目的とする。
【解決手段】待機電力供給装置１は、二つの待機電力供給手段機器２及び３に加えて、バックアップ部１６を有し、それら二つの待機電力供給手段機器２及び３の間で待機電流の供給が切換わる際に待機電力の供給を維持させた状態で切換えを行ない得る切換え手段４を備えて構成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電気機器や電子機器に、即座の作動に対応できる状態、所謂スタンバイ状態を維持させるための電力である待機電力を供給する待機電力供給装置に関する。
特に、電量エネルギー消費の節約、所謂省エネルギー効果を目的として、太陽電池を待機電力の供給の一部に用いる構成の待機電力供給装置に関する。

従来、待機電力の供給の一部に太陽電池からの電力を用いて省エネルギーを図る構成の待機電力供給装置として、例えば、以下の特許文献で示されたものが知られている。

特開平１０−２４８１８０号公報

電気機器・電子機器の中には、使用（機能、作動）の前にウォーミングアップさせておく必要のあるものがある。
そのような種類の電気機器・電子機器を所望する使用の時機に即座に機能させるには、使用していない間において即座の機能立上げのための電力、所謂待機電力を供給し続けてスタンバイの状態に保持しておく方法が取られている。

しかしながら、電気機器・電子機器にスタンバイの状態にしておくには、スタンバイの状態の間、その電気機器・電子機器に待機電力を連続して供給し続けなければならず、その間電気エネルギーを損失するという問題が生じる。
殊に、待機電力を供給し続けることは、今日社会で強く求められている省エネルギーの傾向に反し、問題はより深刻である。

又、電力を消費すると、発電所にその分の発電量を発生させることになり、その発電所が火力式発電を採用している場合には結果的にその分大気汚染を大きくし、又、地球温暖化の原因である二酸化炭素を発生するという問題も生じて来る。
そこで、待機電力の供給において省エネルギーと大気汚染の問題をより少なくする待機電力を供給する方法として、太陽電池を用いて発生させる待機電力を用いる方法が考えられる。

尚、スタンバイの状態にある電気機器・電子機器に待機電力を供給する際、その待機電力は小さい量の電力で済むから、発電量が比較的小さい太陽電池であっても問題はない。
しかし、太陽電池は、雨天日や夜間時等の一定量以上の光量が得られない状態に置かれている場合には、結果的に必要とする量の電力（待機電力）を発生しなくなる。

特開平１０−２４８１８０号公報には、太陽電池からの電力と事業者電源・家庭電源からの電力を切換えて使用する構成が開示されている。
斯かる構成では、太陽電池が一定量以上の光量が得られない状態で使用されて結果的に必要な量の電力が得られない場合であっても、事業者電源・家庭電源からの電力に切換えることによって、待機電力が供給されてスタンバイの状態が保持されることになる。

しかしながら、待機電力を供給すべき電気機器・電子機器が例えばコンピュータであれば、待機電力の供給が太陽電池の電力から発電所の電力に切換わった際に、待機電力の供給を受けているパーソナルコンピュータは極く短い時間ながらも待機電力の供給を受けないことになって、結果的にこの待機電力の供給停止によってそれまでのメモリデータが消えてしまうという問題が生じる。

又、今日の電気機器・電子機器は、マイコンによって制御されているものが多い。
従って、使用のたび毎にマイコンで使用態様を設定する機器では、スタンバイ中に待機電力の切換えで供給が一時的であっても停止すると、設定事項やその時までに得たデータが消失するということになり、待機電力の供給の切換えに起因する問題は広範であって深刻であると言える。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、二つの待機電力供給手段が備えられてスタンバイの状態にある電気機器・電子機器に待機電力を供給し、それら二つの待機電力供給手段の間で切換えがあってもしかも、待機電力の供給を受ける電気機器・電子機器のメモリデータや設定事項が消失されることのない待機電力供給装置を提供するものである。

この発明は、待機電力供給の電源として太陽電池からの電力と事業所電源・家庭電源からの電力を切換えて使用し、且つ、その切換えの際においても待機電力の供給が維持され続けるように構成した待機電力供給装置である。

その詳細な構成は、太陽光によって発電を行う太陽電池、その太陽電池からの電力を蓄えるバッテリが設けられ、待機電力を供給する第一の待機電力供給手段と、事業者電源・家庭電源からの電力を受け、所望の電圧に変換して待機電力を供給する第二の待機電力供給手段と、それら第一の待機電力供給手段と第二の待機電力供給手段の間で待機電力の供給を切換える際であっても、待機電力の供給を維持させた状態で切換えを行ない得る切換え手段が備えられてなる待機電力供給装置である。

第一の待機電力供給手段と第二の待機電力供給手段の間で待機電力の供給が切換わる際であっても待機電力の供給を維持させ得る構成としては具体的に、切換え手段に待機電力を供給するバックアップ部を備えて構成されるものが挙げられる。
待機電力を供給するバックアップ部は具体的に、コンデンサ、二次電池が挙げられ、更に、バックアップ部は第一の待機電力供給手段と第二の待機電力供給手段の少なくとも一方から蓄電用の電力を受ける構成が挙げられる。

斯かる構成の待機電力供給装置は、第一の待機電力供給手段による待機電力の供給から第二の待機電力供給手段による待機電力の供給に切換わる際であっても、及び、第二の待機電力供給手段による待機電力の供給から第一の待機電力供給手段による待機電力の供給に切換わる際であっても、切換え手段の作用により、待機電力の供給を受けるべき電気機器・電子機器は待機電力の供給を受け続け、待機電力が供給停止となることはない。

この発明は、太陽光による待機電力供給の第一の待機電力供給手段と、事業者電源・家庭電源による待機電力供給の第二の待機電力供給手段を備え、更に、それら二つの待機電力供給手段の間で待機電力の供給が切換わる際に待機電力の供給を維持させた状態で切換えを行ない得る切換え手段を備えて構成したことより、二つの待機電力供給手段の間で待機電力の供給が切換わる際であっても必要な待機電力が供給され続け、待機電力の供給を受ける電気機器・電子機器のデータや設定内容が消失されることのない待機電力待機電力供給装置である。

この発明を、図面と共に以下に詳述する実施例に基づいて説明する。しかし、この実施例によって、この発明が限定されるものではない。
待機電力供給装置１は、図１に示すように、第一の待機電力供給手段２と、第二の待機電力供給手段３と、切換え手段４を備えて構成されている。

第一の待機電力供給手段２は、太陽光によって発電を行ない、その発電によって待機電力の供給を行なうものである。
第一の待機電力供給手段２は、太陽電池が備えられ、太陽光によって発電を行う太陽電池部５と、二次電池が備えられて太陽電池部５からの電力を蓄えるバッテリ部６と、太陽電池５とバッテリ部６の間に介在され、バッテリ部６に蓄えられた蓄電量に基づき蓄電か放電かの切換え制御を行なう充放電制御部７と、電力供給のための出力端８から主に構成されている。

第二の待機電力供給手段３は、事業者電源や家庭電源からの交流の電力を受け、所望の電圧に変換して待機電力の供給をおこなうものである。
第二の待機電力供給手段３は、家庭電源である交流電流を受けるＡＣ電源入力端９と、その入力された交流の電力を所望の電圧（５Ｖ）で且つ直流に変換する変換部１０と、変換部１０で得られた直流電流を外部に供給するための出力端１１から主に構成されている。
尚、第一の待機電力供給手段２と切換え手段４、及び、第二の待機電力供給手段２と切換え手段４はそれぞれ専用のケーブル（図示省略）で接続されている。

切換え手段４は、第一の待機電力供給手段２からの待機電力と第二の待機電力供給手段３からの待機電力を受けて、それらのうち、第一の待機電力供給手段２からの待機電力が一定以上であれば第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給を常に優先させるように切換えを行なうものである。

つまり、切換え手段４は待機電力の供給の優先については、第一の待機電力供給手段２からの電力の入力端１７の電圧を絶えず検出監視している電圧検出部１２と、電圧検出部１２からの検出結果に基づいて第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給を第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給に常に優先させるように制御するシステム制御部１３と、システム制御部１３によって制御されて第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給のＯＮとＯＦＦの切換え及び第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給のＯＮとＯＦＦの切換えをそれぞれ行なうスイッチ部１４及びスイッチ部１５から主に構成されている。

ここで、システム制御部１３は具体的に、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の電圧が１２Ｖである旨を電圧検出部１２から受けると、一定以上の電圧であって待機電力を受ける機器類のスタンバイ動作が継続し得ると判断して、スイッチ部１４にＯＮ且つスイッチ部１５にＯＦＦとなる制御信号をそれぞれ出力するものである。

つまり、図２に示すように、電圧検出部１２は、入力端１７を介しての第一の待機電力供給手段２からの待機電力を受けてその電圧を検出し、バッテリ部６が放電中又はフル放電であれば終止電圧が１０．５Ｖ以上であるか又は１０．５Ｖ未満であるかを検出して判別し、バッテリ部６が充電中であるか又はフル充電であってバッテリ部６からの放電が十分であれば１２Ｖ以上若しくは１２Ｖ未満であるかを検出判別して、それぞれに対応した制御信号をシステム制御部１３に送るものである。
システム制御部１３は、電圧検出部１２で検出判別された電圧が１２Ｖ以上である若しくは１２Ｖ未満であるにそれぞれ対応した二つの制御信号を受けるＮＡＮＤ回路１３ａ，１３ｂが備えられＮＡＮＤ回路１３ａにＬｏｗの制御信号が入力されると出力がＨｉｇｈに保持され、ＮＡＮＤ回路１３ｂにＬｏｗの制御信号が入力されると出力がＬｏｗに保持されるように構成されている。

システム制御部１３の後段にはインバータ２２が接続されており、システム制御部１３からの制御信号が反転される構成になっている。インバータ２２の後段に、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ１４が接続されている。
他方、システム制御部１３の後段には、第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ１５が接続されている。
従って、システム制御部１３からの信号によって、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給と第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給が選択的に切換わる構成が得られている。

待機電力供給装置１は、第一の待機電力供給手段２からの待機電力が一定以下になった際には、待機電力の供給が第一の待機電力供給手段２から第二の待機電力供給手段３に切換わるように構成されている。
つまり、切換え手段４は待機電力の供給の切換えについては、第一の待機電力供給手段２の出力端８からの電圧を絶えず検出監視している電圧検出部１２と、電圧検出部１２からの検出結果に基づき、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の電圧が一定以下になった際には第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給を選択使用するように制御するシステム制御部１３と、システム制御部１３によって制御されて第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給のＯＮとＯＦＦ及び第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給のＯＮとＯＦＦをそれぞれ行なうスイッチ手段１４及びスイッチ手段１５を備えて構成されている。

つまり、システム制御部１３はスイッチ１４及びスイッチ１５に制御信号を送り且つスイッチ１４との間にはインバータ２２が介在されているから、待機電流の供給つまり出力端１９への電力は第一の待機電力供給手段２からの電力と第二の待機電力供給手段３からの電力を択一的に選択切換えされる構成が得られている。
他方、システム制御部１３は、第一の待機電力供給手段２からの電力、つまり、第一の待機電力供給手段２のバッテリ部６の蓄電量が一定以上確保されているか否かによってスイッチ１４及びスイッチ１５に制御信号を出力している。

従って、以上より、待機電力供給装置１において切換え手段４は、第一の待機電力供給手段２からの待機電力と第二の待機電力供給手段３のうち第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給を優先させるように選択切換えを行い、且つ、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給が一定以下になった際には第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給に切換わる構成になっている。

更に、切換え手段４は、第一の待機電力供給手段２による待機電力の供給から第二の待機電力供給手段３による待機電力の供給に、又は、第二の待機電力供給手段３による待機電力の供給から第一の待機電力供給手段２による待機電力の供給に切換える際に、待機電力の供給を維持させた状態で切換えを行なうように作用するものである。

つまり、切換え手段４は待機電力の供給の維持について、システム制御部１３と、バックアップ部１６と、スイッチ手段１４及びスイッチ手段１５を備えて構成されている。
尚、バックアップ部１６は、第一の待機電力供給手段２からの待機電力及び第二の待機電力供給手段３からの待機電力の供給を受けてバックアップ用の電力を蓄える電解コンデンサ２３が備えられている。

待機電力供給装置１は、第一の待機電力供給手段２において、バッテリ部６が放電若しくは充電することに伴ってシステム制御部１３がスイッチ手段１４及びスイッチ手段１５に制御信号を送って第一の待機電力供給手段２と第二の待機電力供給手段３の間で待機電力の供給が択一的に切換わると、極く短い時間ながらスイッチ手段１４及びスイッチ手段１５が共にＯＦＦ状態となって第一の待機電力供給手段２からも第二の待機電力供給手段３からも出力端1９に待機電力が供給されない状態が生じる場合が考えられる。
しかしながら、その間であっても、バックアップ部１６と出力端１９は導通状態であってバックアップ部１６の方が出力端１９より電位が高いことより、バックアップ部１６から出力端１９へ待機電力が供給されることになる。

尚、切換え手段４は、第一の待機電力供給手段２から供給される待機電力の電圧を１２Ｖから５Ｖに電圧変換する電圧変換部２０と、第二の待機電力供給手段３から供給される待機電力の電圧がマイコンの機能の下限である４．５Ｖ以下であるか否かを検出する電圧検出部２１が備えられている。

待機電力供給手段１は、上述したように構成されている。以下において、待機電力供給手段１の機能を説明する。

使用者は、太陽エネルギーを可能な限り多く受けることができるように第一の待機電力供給手段２の太陽電池部５を太陽に向けて設置し、且つ、ＡＣ電源入力端９を家庭電源のコンセントに差込み、更に、待機出力を供給すべき電気機器と入力端１９を接続する。

この使用初期の時点においては、バッテリ部６から放電可能な電力が不十分であると判断できることにより、第一の待機電力供給手段２からの待機電力の供給は期待できない。
しかしながら、この時、ＡＣ電源入力端９が家庭電源のコンセントに差込まれていて第二の待機電力供給手段３が機能しており、出力端１１から待機電力を切換え手段４に送っている。

ここで、入力端１８からの待機電力は電圧検出部２１に送られその電圧が検出される。電圧検出部２１は、送られて来た待機電力の電圧が待機電力の供給を必要とする電気機器・電子機器に組み込まれているマイコン（図示省略）が機能するのに必要とする下限電圧の４．５Ｖ以上であると判別すると、スイッチ１５をＯＮとさせる制御信号を出力する。これと共に、電圧検出部２１からのこの制御信号は、インバータ２２を介してスイッチ１４にＯＦＦさせる制御信号を出力する。

ここで、待機電力供給手段１は、第二の待機電力供給手段３においてＡＣ電源入力端９からの交流１００Ｖ電流はＡＣ／ＤＣで上記マイコンが機能する電圧が確保された電圧の待機電力（直流５Ｖ）に変換され、その待機電力がスイッチ１５を介して、出力端１９及びバックアップ部１６に送られる。
前記電気機器・電子機器は、出力端１９から待機電力を受けてスタンバイ状態を取ることが可能になる。又、バックアップ部１６は、待機電力を受けて電解コンデンサ２３に電力が蓄えられることになる。

他方、第一の待機電力供給手段２において、時間経過と共に太陽電池部５が太陽エネルギーを変換して発生させた電力を充放電制御部７を介してバッテリ部６に送る。
バッテリ部６が太陽電池部５からの電力を蓄電してその蓄電の量が放電するのに十分という状態になれば、バッテリ部６から待機電力が充放電制御部７を介し出力端８を通って切換え手段４に供給される。

切換え手段４では、この時の待機電力の電圧が前記電気機器・電子機器のマイコンの機能に適合していると判断してその旨をシステム制御部１３のＮＡＮＤ回路１３ａに送ると、ＮＡＮＤ回路１３ａはスイッチ１４がＯＮに、スイッチ１５がＯＦＦにそれぞれ切換わるための制御信号を出力する。
つまり、ＮＡＮＤ回路１３ａからのＨｉｇｈの制御信号はインバータ２２でＬｏｗと変換されてスイッチ１４に到りスイッチ１４はＯＮになる。他方、スイッチ１５ではＨｉｇｈの制御信号を受けて、ＯＦＦになる。

ここで、出力端１９から供給される待機電力は、第二の待機電力供給手段３から第一の待機電力供給手段２に切換わる。
同様に、バックアップ手段１６への電力供給も、第二の待機電力供給手段３から第一の待機電力供給手段２に切換わる。

つまり、待機電力供給装置１は、第一の待機電力供給手段２と第二の待機電力供給手段３が備えられているが、太陽電池部５の発電量が確保されバッテリ部６に十分な放電能力を有する状態になると、第一の待機電力供給手段２が第二の待機電力供給手段３よりも優先的に待機電力を供給することになる。
従って、待機電力供給装置１は、第一の待機電力供給手段２が第二の待機電力供給手段３に対して優先的に待機電力を供給する分だけ、ＡＣ電源からのエネルギーの消費を抑えることができ、又、そのエネルギーの消費を抑える分だけ環境への汚染等を減らすことが可能になる。

第一の待機電力供給手段２が待機電力の供給を続けることによって太陽電池部５の発電量とバッテリ部６に蓄えられている電力が減少し、第一の待機電力供給手段２から出力される待機電力の出力端８における電圧が１０．５Ｖ以下になると、切換え部４において電圧検出部１２が第一の待機電力供給手段２からの待機電力の出力端８における電圧が１０．５Ｖ以下であると判断し、システム制御部１３は待機電力の供給を第一の待機電力供給手段２から第二の待機電力供給手段３に切換える。

他方、待機電力の供給が第二の待機電力供給手段３から第一の待機電力供給手段２に切換わる際、図３のＡ及びＢにそれぞれ示すように、第二の待機電力供給手段３が供給する待機電力の電圧は５Ｖから０Ｖに、第一の待機電力供給手段２が供給する待機電力の電圧は０Ｖから５Ｖにそれぞれ変化する。
よって、待機電力の供給の切換えの際は、第一の待機電力供給手段２と第二の待機電力供給手段３からの待機電力の電圧は、図３のＣで示されたものになる。

しかしながら、待機電力の供給の切換えの際には、切換え手段４のバックアップ部１６の電解コンデンサ２３からバックアップ用の電力が出力されので（図３のＤ）、結果的にこの時に供給される待機電力の電圧は各電圧の総和になる。
よって、待機電力の電圧は図３のＥに示された値となり、待機電力の供給を行なうべき電気機器・電子機器のマイコンの作動可能電圧を確保しているので、そのマイコンに関わるデータメモリや設定事項が消失するということはない。

つまり、待機電力供給装置１では、第一の待機電力供給手段２と第二の待機電力供給手段３が切換わっても、必要な待機電力が供給され続けることが確保されている。
同様に、待機電力供給装置１において、待機電力の供給が第二の待機電力供給手段２から第一の待機電力供給手段２に切換わる際でも、バックアップ部１６からの待機電力が供給され、必要な待機電力が供給され続けて電気機器・電子機器のマイコンの作動可能電圧を確保されることになるので、そのマイコンに関わるデータメモリや設定事項が消失するということはない。

待機電力供給装置１において第一の待機電力供給手段２の太陽電池部５の発電能力は、待機電力として必要とする電力に基づき適宜設定すべきである。

待機電力供給装置１において、第一の待機電力供給手段２から供給の待機電力が必要量を満たすか否かを電圧で検出しているが、電流で検出する方法であってもよい。

待機電力供給装置１では、バックアップ部１６の蓄電手段として電解コンデンサ２３を使用しているが、二次電池であってもよい。
又、バックアップ部１６の蓄電能力は、必要とする待機電力（マイコン動作下限電圧）に基づき、適宜選択するのが望ましい。

上述した構成の待機電力供給装置１は待機電力を供給する対象の電気機器・電子機器と別体であるが、待機電力供給装置１は待機電力供給対象の電気機器・電子機器と一体化した構成でもよい。
更には、第二の待機電力供給手段３及び／又は切換え手段４が待機電力供給対象の電気機器・電子機器に組込まれた構成であってもよい。

この発明の実施の形態例の構成を説明するブロック図である。 図１に示す実施の形態例の切換え手段のより詳細な構成を説明する構成説明図である。 図１に示す実施の形態例で、第一の待機電力供給手段から第二の待機電力供給手段に切換わる際の待機電力の電圧の変化を説明する電圧変化の説明図である。

符号の説明

１ ： 待機電力供給装置
２ ： 第１の待機電力供給手段
３ ： 第２の待機電力供給手段
４ ： 切換え手段
５ ： 太陽電池部
９ ： ＡＣ電源入力端
１２ ： 電圧検出部
１３ ： システム制御部
１４，１５ ： スイッチ部
１６ ： バックアップ部
２１ ： 電圧検出部

Claims (3)

1. 太陽光によって発電を行う太陽電池、その太陽電池からの電力を蓄えるバッテリが設けられ、待機電力を供給する第一の待機電力供給手段と、事業者電源・家庭電源からの電力を受け、所望の電圧に変換して待機電力を供給する第二の待機電力供給手段と、それら第一の待機電力供給手段と第二の待機電力供給手段の間で待機電力の供給を切換える際であっても、待機電力の供給を維持させた状態で切換えを行ない得る切換え手段が備えられてなる待機電力供給装置。
2. 切換え手段が、第一の待機電力供給手段と第二の待機電力供給手段の少なくとも一方から供給される電力を蓄えるバックアップ部を備えてなる請求項１に記載の待機電力供給装置。
3. バックアップ部が、電解コンデンサ、二次電池の少なくとも一つを備えて構成される請求項２に記載の待機電力供給装置。

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