JP2008228365A - 電力供給システム、自己保持回路およびリレー - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の安価な常時商用給電方式ＵＰＳをそのまま利用し、簡単な改修で瞬低等による電気機器停止を回避でき、電気機器を安定動作することを目的としている。
【解決手段】 本発明による電力供給システム１００は、常時商用給電方式無停電電源装置２００と、常時商用給電方式無停電電源装置から出力された電力を原動力として動作する電気機器３００と、リレー４１２が一旦オンされると、リレー入力４２０と直列に接続されたリレーの接点４２２が通電し、リレーの接点４２２の閉状態および電気機器を動作させる接点４２４状態を保持する自己保持回路４００と、を備え、停電時におけるリレーの接点が反転するまでの反応時間は、常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より長く設定されることを特徴としている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、常時商用給電方式無停電電源装置の停電時の切換瞬断に対する電気機器の起動停止を回避可能な電力供給システム、自己保持回路、リレーに関する。

近年、工場等における多くの生産設備がパーソナルコンピュータ等の精密機器で統括管理されるようになってきた。かかる精密機器は、電力が安定供給されることを前提として動作しているので、電力の瞬断（瞬時電力切断）や瞬低（瞬時電圧低下）によっても再起動してしまい生産処理の安定性に支障を来していた。従って、このような精密機器を導入する際には、電力の供給停止の影響を受けない無停電電源装置(UPS: Uninterruptible Power System、以下単にＵＰＳと言う。)の導入も併わせて検討されている。ＵＰＳとしては、常時商用給電方式ＵＰＳ、ラインインタラクティブ方式ＵＰＳ、常時インバータ給電方式ＵＰＳ等がある。

図１１は、常時商用給電方式ＵＰＳを説明するための機能ブロック図である。常時商用給電方式ＵＰＳ１０では、通常時、スイッチ１２を商用の高圧電源側に倒すことで商用電源からの電力を直接出力し、それと並行してＡＣ／ＤＣ変換器１４で整流された電力をバッテリ（蓄電池）１６に蓄積する。そして、停電時には、スイッチ１２を矢印で示したようにバッテリ１６側に倒し、インバータ１８を介してバッテリ１６からの電力を出力する。

また、ラインインタラクティブ方式ＵＰＳは、上述した常時商用給電方式ＵＰＳ１０に交流電圧調整機能を加えたＵＰＳであり、常時商用給電方式ＵＰＳより比較的電圧出力精度を要する負荷に利用される。

しかし、常時商用給電方式ＵＰＳおよびラインインタラクティブ方式ＵＰＳでは、通常時と停電時との電力の供給源の切換にスイッチが用いられているため、少なくとも数ｍｓｅｃの切換期間を要してしまう。このような短時間の切換期間であっても、その間、負荷への電力供給が一旦途絶えてしまうため、電圧の変化に弱いＨＩＤ(High Intensity Discharge)ランプや、ＡＣリレー等の電気機器はその影響を受けてしまう。例えば、工場の生産設備では、電気機器の自己保持回路にＡＣリレーが用いられ、常時商用給電方式ＵＰＳまたはラインインタラクティブ方式ＵＰＳの切換に要する短時間の瞬低によりリレーの閉路保持が解除され電気機器の停止を招いてしまう。そこで、上述のようなスイッチの切換が行われない常時インバータ給電方式ＵＰＳの導入が検討される。

図１２は、常時インバータ給電方式ＵＰＳを説明するための機能ブロック図である。常時インバータ給電方式ＵＰＳ２０では、通常時から、図中実線の矢印で示したように、商用の高圧電源を一旦ＡＣ／ＤＣ変換器２４で整流し、再度インバータ２８で交流に変換して出力する。このとき、ＡＣ／ＤＣ変換器２４によって整流された電力の一部をバッテリ２６に蓄積する。そして、停電時には、図中点線の矢印で示したように、バッテリ２６に蓄積された電力を、インバータ２８を介して出力する。

かかる常時インバータ給電方式ＵＰＳ２０は、常時商用給電方式ＵＰＳ１０のような供給源の切換を要さず、停電時においてもバッテリ２６へのスムーズな移行が可能となる。従って、ＨＩＤランプやＡＣリレー等にも影響を及ぼすことなく、安定した電力の供給を行うことができる。また、常時インバータ給電方式ＵＰＳ２０のバッテリ２６として、コンデンサまたは電気二重層コンデンサまたはフライホイールもしくは超伝導電力貯蔵を用い、バッテリ２６の省スペース化が可能な技術も知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００１−０６１２３８号公報

しかし、常時インバータ給電方式ＵＰＳ２０では、直流への変換および交流への再変換が常に行われるので、変換機器の容量が無駄に大きくなり、機器の大型化を招いていた。また、通常時に利用される電力においてもＡＣ／ＤＣ変換器２４やインバータ２８を介するので、その変換効率に応じた損失電力が生じ、常時商用給電方式ＵＰＳ１０よりコスト的に割高になるといった問題が生じている。

従って、工場等における実際の運用では、生産設備の中から瞬低を許容しない電気機器を抽出し、そのような電気機器に局所的に小容量の常時インバータ給電方式ＵＰＳを備え付けるといった部分的改修が行われている。また、対象がＡＣリレーの場合、そのリレーをＤＣリレーに置換し直流化する等の対応もとられている。しかし、工場における設備が大規模であったり、さらに改修を要する電気機器が分散したりしている場合、そのような部分的改修は手間と時間を費やし、管理が複雑になるといった問題もある。また、リレーの直流化においては、シーケンスの再設計を伴い、その管理がさらに複雑化することになってしまう。

本発明は、従来のＵＰＳが有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、既存の安価な常時商用給電方式ＵＰＳをそのまま利用し、簡単な改修で瞬低等による電気機器停止を回避でき、電気機器の安定した動作維持が可能な、電力供給システム、自己保持回路およびリレーを提供することである。

上記課題を解決するために、商用電源から直接供給される電力と、インバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置と、常時商用給電方式無停電電源装置から出力された電力を受電して動作する電気機器と、リレーが一旦オンされると、リレー入力に直列に接続されたリレーの接点が通電し、リレーの接点の閉状態および電気機器を動作させる接点状態を保持する自己保持回路と、を備え、停電時におけるリレーの接点が反転するまでの反応時間は、常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より長く設定されることを特徴とする、電力供給システムが提供される。

本発明では、常時インバータ給電方式ＵＰＳへの部分的改修やシーケンスの再設計を必要とせず、かつ、既存の常時商用給電方式ＵＰＳおよびシーケンス回路をそのまま流用可能であり、自己保持回路の安価かつ容易な改修のみによって、瞬低等の事故から電気機器の安定動作を守ることができる。

また、本発明の電力供給システムでは、通常時に商用電源を直接利用するので不要な損失電力を招くことなく、電力資源の利用効率の向上を図ることができる。

反応時間の設定は、リレーの機構的遅延によってなされてもよい。ここで、機構的遅延は、リレー入力に対する接点が開くタイミングを機構的に遅延させることを言う。かかる機構的遅延により電源切断期間が短時間であれば、リレーの接点を切断することなく閉路が維持されるので、電気機器の安定した動作状態を維持することができる。

接点の可動側、固定側の少なくとも一方を、弾性部材の弾性力により他方に当接面を押し当てる弾性接点で構成し、弾性接点の可動長を調整すること、または磁力が途絶えてる間両接点の開路を維持するバネのバネ定数を小さく設定することで機構的遅延を成すとしてもよい。ここで、可動長の調整は、弾性接点の弾性部材を支持する固定部のスライド機構によってなされてもよい。

かかる弾性接点の構成により、リレー入力がオフされたとしても弾性部材の弾性力により直ぐには接点が切断されない。このようなリレー内の機構的遅延量は、弾性接点の可動長、または、鉄片に付されたバネのバネ定数に応じて決定される。従って、常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間（瞬低時間）より遅延量が長くなるように可動長またはバネ定数を設定することで、電気機器の停止を回避することができる。

リレーは、既存のリレーと置換可能に形成されてもよい。上述したように、自己保持回路の一部であるリレー内の加工のみによって、リレー入力が切断されてから接点がオフするまでの反応時間を調整することができる。従って、本発明のリレーを既存のリレーと置換することのみによって、電気機器の停止を回避することができ、電気機器の安定した動作維持が可能となる。

反応時間の設定は、リレー入力の切断タイミングを遅延させる遅延回路によってなされてもよい。

かかる遅延回路は、切断タイミングのみを遅延させ、投入タイミングはそのまま出力することができるので、短時間の切断のみを無効化することが可能となる。従って、電源の短時間の切断が接点に伝わることもなく、電気機器は安定して動作し続けることができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、商用電源から直接供給される電力と、インバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置からの電力を受電して動作する電気機器と並列に接続され、電気機器のオン／オフを切り換える自己保持回路であって、ユーザの押下または他のリレーの接点によって通電されるオンスイッチと、オンスイッチの押下または他のリレーの接点によって自体のリレー入力がオンされると、リレー入力に直列に接続された自体の接点が通電し、自体の接点の閉状態および電気機器を動作させる接点状態を保持するリレーと、リレー入力に直列に接続され、ユーザの押下または他のリレーの接点によってリレー入力を切断し電気機器を停止するオフスイッチと、を備え、停電時におけるリレーの接点が反転するまでの反応時間は、常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より長く設定されることを特徴とする、自己保持回路が提供される。

上記課題を解決するために、本発明のさらに他の観点によれば、商用電源から直接供給される電力とインバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より、自体のリレー入力が切断されてから自体の接点がオフするまでの反応時間が長く設定されることを特徴とする、リレーが提供される。

上述した、電力供給システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該自己保持回路、リレーにも適用可能である。

以上説明したように本発明の電力供給システムによれば、既存の安価な常時商用給電方式ＵＰＳをそのまま利用し、簡単な改修で瞬低等による電気機器停止を回避でき、電気機器の安定した動作維持が可能となる。

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。

安価な常時商用給電方式ＵＰＳでは、商用電源とバッテリ電源との切換に時間を要し、例えば約２ｍｓｅｃ程度の間、負荷への給電が断たれることとなる。このような電力の瞬断や瞬低によって、負荷となる各電気機器では不意な急停止や誤動作が生じてしまう。

本実施形態における電力供給システムでは、高価な常時インバータ給電方式ＵＰＳへの全部または一部改修や、シーケンスの再設計を要すリレーの直流化を行わず、既存の常時商用給電方式ＵＰＳおよびシーケンス回路をそのまま流用し、自己保持回路の安価かつ容易な改修のみによって、瞬低等の事故から電気機器の安定動作を守ることができる。以下、このような電力供給システムの具体的構成を述べ、後にその構成要素の具体的な機能を詳述する。

（電力供給システムの構成）
図１は、電力供給システムの概略的な構成を示す説明図である。例えば工場内の電力供給システム１００は、変圧器１１０と、常時商用給電方式ＵＰＳ２００と、電気機器３００と、自己保持回路４００とから構成される。

上記変圧器１１０は、電力系統を通じて給電された高電圧を電力供給システム１００で利用可能な商用電圧に変圧する。

上記常時商用給電方式ＵＰＳ２００は、図１１を用いて説明したように、商用の高圧電源から直接供給される電力と、インバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する。通常時、インバータは停止状態で待機し、停電を検知して起動する。また、商用電源から直接電力を出力する際、並行して上記バッテリに電力を蓄積している。電力が蓄積されたバッテリは、停電時の電力補償を行う。

このような常時商用給電方式ＵＰＳ２００は、常時インバータ給電方式ＵＰＳ等の他のＵＰＳと比較して、安価であり、かつ損失電力を抑制することが可能なので、生産設備のＵＰＳとして非常に利用価値が高い。しかし、常時商用給電方式ＵＰＳ２００では、上述したように、通常時と停電時との電力の供給源の切換にスイッチを用いているため、短時間ではあるが電力が供給されない期間を生じてしまう。

図２は、常時商用給電方式ＵＰＳ２００の出力電圧の例を示したタイミングチャートである。常時商用給電方式ＵＰＳ２００からは、３相電圧Ｖ_ＲＳ、Ｖ_ＳＴ、Ｖ_ＴＲが出力されている。図中中央で停電が生じると、当該常時商用給電方式ＵＰＳ２００の出力は、商用電源からバッテリに切り替わる。図２によると、かかる切換に要する期間は、約２ｍｓｅｃであり、その間各相の電圧は軒並み低下し、波形も乱れる。このような瞬低が起こる主な原因は、常時商用給電方式ＵＰＳ２００の電源切換を遂行するスイッチの切換にある。

このような瞬低は、例えその期間が２ｍｓｅｃといった短期間であっても接続された負荷に影響を及ぼしてしまう。特に、以下に示すような、電気機器３００の始動および停止を制御する自己保持回路４００では、瞬低により電気機器３００の不意な停止を招き、多大な損害を被ることになる。

上記電気機器３００は、電動機等、工場における生産設備を構成し、常時商用給電方式ＵＰＳ２００から出力された電力を原動力として動作する。かかる電気機器３００は、生産ラインや製品の加工に用いられるので、極力停止することを避けるべきであり、故に上述した常時商用給電方式ＵＰＳ２００が用いられている。

上記自己保持回路４００は、常時商用給電方式ＵＰＳ２００に対して電気機器３００と並列に接続され、電気機器３００のオン／オフを制御する。

図３は、自己保持回路４００の動作原理を説明するための回路図である。かかる自己保持回路４００は、オンスイッチ４１０と、リレー４１２と、オフスイッチ４１４とから構成される。

上記オンスイッチ４１０は、ユーザの操作手段の一部を担い、電気機器３００を始動するトリガとなる。ユーザによってオンスイッチ４１０が押下されると、オンスイッチ４１０、リレー４１２、オフスイッチ４１４の閉回路が形成され、オンスイッチ４１０自体が通電する。かかる通電によりリレー４１２が作動し電気機器３００が始動する。また、オンスイッチ４１０は、後述するオフスイッチ４１４共々、ユーザの押下によるトリガ以外にも他のリレー（継電器）の接点により連動し動作する等、様々な入力に対応できる。

上記リレー（継電器）４１２は、ＡＣリレーで構成され、リレー入力４２０が一方をオンスイッチ４１０に、他方をオフスイッチ４１４に直列に接続されている。また、リレー入力に応じて同期して動作する２つの接点のうち一方の接点４２２がオンスイッチ４１０を短絡できるよう並列に接続され、他方の接点４２４は誘導電動機３１０の動作／停止を切り換えるためインバータ３１２に接続される。

ここで、ユーザがオンスイッチ４１０を押下した場合、上述したようにオンスイッチ４１０、リレー４１２、オフスイッチ４１４の閉回路が形成され、リレー入力４２０に常時商用給電方式ＵＰＳ２００からの電流が流れる。こうしてリレー入力４２０がオンすると、接点４２２が閉じ、接点４２４が動作側に倒れ、リレー入力４２０に対してラッチがかかる。即ち、オンスイッチ４１０の押下状態を解除しても、自体のリレー入力４２０と接点４２２との閉回路によってリレー４１２のオン状態を維持できる。

このようにリレー４１２のオン状態が維持されている間は、リレー４１２の励磁が維持され、接点４２４も電気機器３００の動作側に倒された接点状態も維持されて、電気機器３００は動作し続ける。かかる接点４２４は、Ａ接点またはＢ接点いずれであってもよく、接点４２４の開閉いずれをもってしても電気機器３００の始動のトリガとすることができる。また、接点４２４に直接電流が流れていることを検知してもよいし、接点４２４が通電することで変化する端子電圧を検知してもよい。

上記オフスイッチ４１４は、オンスイッチ４１０同様、ユーザの操作手段の一部を担い、電気機器３００を停止するトリガとなる。オフスイッチ４１４は、リレー入力４２０と直列に接続されているので、オフスイッチ４１４が押下されると、即ち、リレー入力４２０が切断されると、リレー入力４２０と接点４２２とのラッチが解除される。従って、電気機器３００への接点４２４も電気機器３００の停止側に移動し、電気機器３００の動作が停止される。

通常、電気機器３００の起動および停止は、ユーザ操作による上述したシーケンスに沿って遂行される。しかし、電気機器３００動作中に停電があった場合、リレー入力４２０の通電が断たれる期間が生じ、例えそれが短期間であっても、ユーザがオフスイッチ４１４を押下したのと同様の状態が形成され、電気機器３００が停止してしまう。

かかる点を踏まえると、オフスイッチ４１４に対するユーザの意図的な電気機器３００の停止は受付け、短時間の瞬低は受け付けない構成が、自己保持回路４００に必要となってくる。本願発明者らは、電源切断のタイミングのみを遅延することで、自己保持回路４００が短時間の瞬低を無効化できることを見出した。その瞬低の無効化は、停電時におけるリレー４１２の接点４２４が反転するまでの反応時間を、常時商用給電方式ＵＰＳ２００の切換期間より長くすることで達成される。

かかる無効化回路は、電源電圧が下がった場合にその下がった波形を遅延させることで成し得る。このような無効化回路は、様々に構成することが可能であるが、本実施形態では、代表的に、リレー４１２の機構的遅延と、リレー入力の切断タイミングを遅延させる遅延回路とを挙げて説明する。

（リレー４１２の機構的遅延）
まず、リレー４１２の機構的遅延によって反応時間の設定を行う。ここで、機構的遅延は、リレー入力４２０に対して接点４２２、４２４が開くタイミングを機構的に遅延させることを言う。

図４は、本実施形態のリレー４１２の構成および動作を示した説明図である。先ず、図４（ａ）では、リレー入力４２０に接続されたスイッチ４２８が閉じているので、鉄心４３０に巻回されたコイル４３２に電流が流れ鉄心４３０に磁力が発生している。従って、鉄心４３０に吸引された鉄片４３４に設けられた可動接点４３６が固定接点に接触している。かかる固定接点は、可動接点に対する固定側接点という意味であり、実際の固定を要さない。本実施形態の固定接点は、弾性部材としてのバネ４３８が設けられた弾性接点４４０として動作可能であり、バネ４３８によって可動接点４３６に付勢されている。可動接点４３６と弾性接点４４０との接触により接点４２２または接点４２４とが閉じる。

ここで、図４（ｂ）に示すようにスイッチ４２８が開きリレー入力４２０が開路されると、鉄心４３０の磁力がなくなり、鉄片４３４は、バネ４４２の張力によって、矢印で示すように、可動接点４３６を弾性接点４４０から離間する方向に推移する。しかし、弾性接点４４０は、バネ４３８の付勢力により、可動長Ａまで可動接点４３６との接触を維持する。従って、スイッチ４２８が開いているにも拘わらず、可動接点４３６が可動長Ａよりさらに離間するまで、可動接点４３６と弾性接点４４０とが接触し、接点４２２または接点４２４との閉路が維持される。

そして、可動接点４３６が可動長Ａより離間すると、図４（ｃ）に示すように可動接点４３６と弾性接点４４０との接触が断たれ、接点４２２または接点４２４も開くこととなる。

上述したように可動側または固定側の接点の少なくとも一方または両方を、バネ４３８の弾性力により他方に当接面を押し当てる弾性接点４４０で構成し、弾性接点４４０の可動長Ａを調整することで開路までの時間を延長または短縮することができる。従って、可動長Ａは、少なくとも、常時商用給電方式ＵＰＳ２００の切換期間（瞬低時間）が終了するまで、可動接点４３６との接触を維持できる長さに設定される。

ここで、可動長の調整は、弾性接点４４０の弾性部材４３８を支持する固定部４４６のスライド機構によってなされてもよい。

図５は、固定部４４６のスライド機構を説明するための説明図である。かかる固定部４４６は、弾性部材４３８の端部を支持し、弾性接点４４０の可動長を定める。従って、固定部４４６を矢印のように、弾性接点４４０と可動接点４３６との接触が不可能とならない範囲で、スライド移動すると、弾性部材４３８が伸びきったときの弾性接点４４０の位置も矢印のように下がり、可動長Ａが短くなる。また、固定部４４６を矢印とは逆にスライド移動すると可動長Ａが長くなる。ここでは、固定部４４６のスライド機構により可動長を設定する方法を述べたが、かかる場合に限られず、弾性接点４４０の高さや、弾性部材４３８の長さを調整したり、所定高さの弾性接点４４０や所定長さの弾性部材４３８に交換したり等様々な方法で可動長を調整することができる。

また、可動長の代わりにバネ４４２のバネ定数を変化させても本実施形態の目標を達成することができる。例えば、バネ４４２のバネ定数を小さくするとバネ４４２の張力が低下し、鉄片４３４を図４（ｂ）の矢印方向に戻す開路速度が鈍り、可動接点４３６が弾性接点４４０と離間するまでの期間が延長され、機構的遅延がなされる。

また、上述した新規のリレー４１２は、例えば、端子形状を等しくし内部構成のみ加工することで、既存のリレーと置換することができる。上述したように、自己保持回路４００の一部であるリレー４１２内の加工のみによって、リレー入力４２０が切断されてから接点４２２、４２４がオフするまでの反応時間を調整することができる。従って、本実施形態のリレー４１２を既存のリレーと置換することのみによって、電気機器３００の停止を回避することができ、電気機器３００の安定した動作維持が可能となる。

また、上記弾性接点４４０は、通常時においても可動接点４３６に付勢されているので、例えば、振動等の外力を受けたとしても、接点が離間することなく、その接触を確実に保持することが可能となる。従って、リレー４１２自体の信頼性向上を図ることもできる。

このような弾性力を利用した接点は、図４に示したようなバネ４３８に限らず、例えば、弾性部材として鉄片等板材の応力を利用することもできる。

図６は、本実施形態のリレー４１２の他の構成および動作を示した説明図である。先ず、図６（ａ）では、図４（ａ）同様、リレー入力４２０に接続されたスイッチ４２８が閉じられており、可動接点４３６が、弾性部材としての鉄片４４４に設けられた弾性接点４４０に接触している。かかる弾性接点４４０も鉄片４４４により可動接点４３６に付勢される。そして、可動接点４３６と弾性接点４４０との接触を通じて接点４２２または接点４２４とが閉じることになる。

また、図６（ｂ）に示すようにスイッチ４２８が開き、リレー入力４２０が開路されると、矢印で示すように、可動接点４３６が弾性接点４４０から離間する方向に推移する。しかし、弾性接点４４０は、鉄片４４４の応力により、可動長Ｂまで可動接点４３６との接触を維持する。従って、図４同様、スイッチ４２８が開いているにも拘わらず、可動接点４３６が可動長Ｂより離間するまで、可動接点４３６と弾性接点４４０との接触を通じて接点４２２または接点４２４との閉路が維持される。

ここでは、弾性部材としてのバネ４３８や鉄片４４４を用いたリレー４１２の機構的遅延を説明したが、かかる場合に限らず、例えば、摩擦力を利用して接点の離隔を遅延させる等、様々な方法を適用することができる。

このような機構的遅延により、電源の瞬低に対して接点が切断されることなく閉路が維持されるので、電気機器の動作状態を維持することができる。

（リレー入力の切断タイミングを遅延させる遅延回路）
また、反応時間の設定は、リレー４１２におけるリレー入力４２０の切断タイミングを遅延させる遅延回路によってなされてもよい。かかる遅延回路を設けたリレーは、図７に示したようなオフディレイタイマ４５０で構成することができ、リレー入力４２０の切断タイミング、即ち、リレー入力有りから無しへの移行タイミングのみを遅延させ、逆に投入タイミング、即ち、リレー入力無しから有りへの移行タイミングは遅延させない。従って、オフディレイタイマ４５０を用いることで、瞬低等の短時間の切断のみを無効化することができる。従って、短時間の切断が接点の開閉に影響を及ぼさないので、接点の開路には至らず、電気機器の停止を回避することができる。

このようなオフディレイタイマ４５０においては、停電等により動作する機会が希少なので、定期的に動作確認を行うとよい。

続いて、本実施形態の電力供給システム１００において、瞬低にどの程度耐えうるものかの実験結果を記述する。ここでは、特に、リレー４１２の機構的遅延によって反応時間を設定する構成を挙げ、その効果を詳述する。

図８は、実験で印加する試験信号を示したタイミングチャートである。試験信号は、常時定格の正弦波を加工したもので、開始位相（°）から、継続時間（ｍｓｅｃ）の間のみ、所定の電圧レベル（％）まで電圧を低下させたものである。ここでは、図８のような試験信号を、市販されている通常のリレーと、本実施形態によるリレーとの両リレーのリレー入力に印加し、それによって接点が閉路状態を維持できるかどうか確認した。

当該実験においては、上述した（１）開始位相、（２）継続時間、（３）電圧レベルの条件をそれぞれ９°、１ｍｓｅｃ、５％ずつ変化させ、（１）開始位相、（２）継続時間、（３）電圧レベルを３軸とする３次元の表の、リレーの接点が開路してしまった位置にマーキングを行っている。

図９は、通常のリレーの実験結果、図１０は、本実施形態の実験結果を示す。かかる図９と図１０とを比較すると、通常のリレーが、開始位相５４°〜８１°で見て取れるように、１ｍｓｅｃ程度の短時間の電圧変化でも開路してしまうのに対して、本実施形態のリレーは、開始位相や電圧レベルに拘わらず、３ｍｓｅｃ以下の継続時間に耐えられることが理解できる。これは、本実施形態のリレーが、常時商用給電方式ＵＰＳの切換時間約２ｍｓｅｃ程度では開路しないことを示している。

また、両リレーとも電圧低下の開始位置に応じて開路感度が異なることも把握されるが、本実施形態のリレーの方が、開始位相によっては経路時間が長くとも開路することがなく、通常のリレーより開路してしまう可能性が非常に少ないことが理解できる。

以上説明したように本実施形態の電力供給システムによれば、既存の安価な常時商用給電方式ＵＰＳをそのまま利用し、簡単な改修で瞬低等による電気機器停止を回避でき、電気機器の安定した動作維持が可能となる。

また、ＵＰＳ単体で考えても、上述した自己保持回路のリレーを利用することで、安価な常時商用給電方式ＵＰＳを購入することのリスクが無くなり、高価かつ損失電力の大きな常時インバータ給電方式ＵＰＳを購入しなくとも、安定した電力供給システムを形成することが可能となる。

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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。

例えば、上述した実施形態においては、自己保持回路に対する瞬低を例に挙げて説明しているが、かかる場合に限られず、短時間であっても電源の瞬低を許容しない様々な機器に適応することができる。

本発明は、常時商用給電方式無停電電源装置の停電時の切換瞬断に対する電気機器の起動停止を回避可能な電力供給システム、自己保持回路、リレーに適用可能である。

電力供給システムの概略的な構成を示す説明図である。 常時商用給電方式ＵＰＳの出力電圧の例を示したタイミングチャートである。 自己保持回路の動作原理を説明するための回路図である。 本実施形態のリレーの構成および動作を示した説明図である。 固定部のスライド機構を説明するための説明図である。 本実施形態のリレーの他の構成および動作を示した説明図である。 リレーとしてオフディレイタイマを用いた構成を説明するための回路図である。 実験で印加する試験信号を示したタイミングチャートである。 通常のリレーの実験結果を示すグラフである。 本実施形態のリレーの実験結果を示すグラフである。 従来の常時商用給電方式ＵＰＳを説明するための機能ブロック図である。 従来の常時インバータ給電方式ＵＰＳを説明するための機能ブロック図である。

符号の説明

１００ 電力供給システム
２００ 常時商用給電方式ＵＰＳ
３００ 電気機器
４００ 自己保持回路
４１０ オンスイッチ
４１２ リレー
４１４ オフスイッチ
４２０ リレー入力
４２２、４２４ 接点
４２４ 接点
４４０ 弾性接点
４４６ 固定部
４５０ オフディレイタイマ

Claims (9)

1. 商用電源から直接供給される電力と、インバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置と、
   前記常時商用給電方式無停電電源装置から出力された電力を受電して動作する電気機器と、
   リレーが一旦オンされると、該リレー入力に直列に接続された該リレーの接点が通電し、該リレーの接点の閉状態および前記電気機器を動作させる接点状態を保持する自己保持回路と、
   を備え、
   停電時における前記リレーの接点が反転するまでの反応時間は、前記常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より長く設定されることを特徴とする、電力供給システム。
2. 前記反応時間の設定は、前記リレーの機構的遅延によってなされることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給システム。
3. 接点の可動側、固定側の少なくとも一方を、弾性部材の弾性力により他方に当接面を押し当てる弾性接点で構成し、該弾性接点の可動長を調整することで前記機構的遅延を成すことを特徴とする、請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記可動長の調整は、前記弾性接点の弾性部材を支持する固定部のスライド機構によってなされることを特徴とする、請求項３に記載の電力供給システム。
5. 接点の可動側、固定側の少なくとも一方を、弾性部材の弾性力により他方に当接面を押し当てる弾性接点で構成し、磁力が途絶えてる間両接点の開路を維持するバネのバネ定数を小さく設定することで前記機構的遅延を成すことを特徴とする、請求項２に記載の電力供給システム。
6. 前記リレーは、既存のリレーと置換可能に形成されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の電力供給システム。
7. 前記反応時間の設定は、リレー入力の切断タイミングを遅延させる遅延回路によってなされることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給システム。
8. 商用電源から直接供給される電力と、インバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置からの電力を受電して動作する電気機器と並列に接続され、該電気機器のオン／オフを切り換える自己保持回路であって、
   ユーザの押下または他のリレーの接点によって通電されるオンスイッチと、
   前記オンスイッチの押下または他のリレーの接点によって自体のリレー入力がオンされると、該リレー入力に直列に接続された自体の接点が通電し、自体の接点の閉状態および前記電気機器を動作させる接点状態を保持するリレーと、
   前記リレー入力に直列に接続され、ユーザの押下または他のリレーの接点によって該リレー入力を切断し前記電気機器を停止するオフスイッチと、
   を備え、
   停電時における前記リレーの接点が反転するまでの反応時間は、前記常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より長く設定されることを特徴とする、自己保持回路。
9. 商用電源から直接供給される電力とインバータを介したバッテリからの電力とを切り換えて出力する常時商用給電方式無停電電源装置の切換期間より、自体のリレー入力が切断されてから自体の接点がオフするまでの反応時間が長く設定されることを特徴とする、リレー。