JP4335208B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御用電源の代わりにあるいはこの電源と並行して外部電源ユニットをマイコンや周辺回路に接続するようにしたインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行技術に見受けられるインバータ装置の概要を説明する。インバータ装置は例えば誘導電動機を商用電源にて可変速駆動するための装置であり、このためインバータ本体内にあってインバータ主回路としては商用電源に接続されたコンバータ部、突入電流抑制抵抗、誘導電動機に接続されたインバータ部、およびこのインバータ部のスイッチング素子をオンオフ制御するためのインバータ駆動ＩＣ(以下ＨＶＩＣとする)を有する。
【０００３】
更に、商用電源からはインバータ本体内にて制御用電源が作られ、具体例としては、例えばインバータ主回路内に存在する上記ＨＶＩＣの制御用電源並びに上記突入電流抑制抵抗を短絡するリレーの制御用電源、インバータ本体内にあってＲＯＭやマイコンを有するインバータ制御部の制御用電源並びにマイコンを有する内部オプションの制御用電源、インバータ本体外にあってマイコンを有するパラメータユニットの制御用電源が作られる。
【０００４】
この場合、制御用電源の生成にあっては、インバータ本体内にあって商用電源電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧にてコンデンサを充電し、このコンデンサに充電された電圧をトランジスタにてＯＮ/ＯＦＦ制御し、このＯＮ／ＯＦＦ制御による電圧を電源トランスを介して降圧し、この結果必要とする各種制御用電源を生成する。
【０００５】
このように先行技術にかかるインバータ装置では、インバータ本体内にて生成された各種制御用電源が、インバータ本体を含むインバータ装置内のマイコンやその周辺回路に接続され、インバータ制御部、パラメータユニット、内蔵オプションそれぞれ相互間の通信を可能としている。
【０００６】
しかしながら、上述のインバータ装置においては、インバータ本体内において商用電源から各種制御用電源を生成しているので、制御用電源にてインバータ装置内のマイコンやその周辺回路での設定状態を確認したり変更したりする場合でも、換言すればインバータ主回路を駆動させる必要がない場合でも、商用電源をインバータ本体に接続する必要がある。したがって、インバータ装置が故障している場合、インバータ装置の移動中やインバータ装置の設置中などの場合、つまりインバータ本体に商用電源が接続できない場合には、各々のマイコンやその周辺回路に給電が行われずパラメータユニットや内蔵オプション相互間の通信は確立できない。この結果、インバータ本体に商用電源が接続できない状態では、インバータ装置のマイコンや周辺回路での設定状態を確認したり変更したりすることができなかった。
【０００７】
また、下記特許文献１には、電気機器の待機状態における電力消費量を節減する発明が記載され、温水洗浄装置や暖房便座やリモコン部などの周辺装置が接続される制御基板に各電気部品を制御するマイコンが組込まれており、このマイコンには商用電源に接続される主電源と補助電源とが接続される。電源スイッチがＯＦＦの時商用電源と主電源とは切断されて待機状態となり、この待機状態においては補助電源によってマイコンのみに給電が維持される。この後電源スイッチがＯＮするとマイコンより電源スイッチに信号が送られ商用電源と主電源の接続が復帰する。この特許文献１では、電源は制御基板のマイコンのみに接続される。そのため、洗浄トイレのように周辺機器が近くにある場合はそれ程問題ではないが、周辺機器がマイコンから離れているような場所においてはマイコンにのみ電源が接続されることから周辺機器に電源が接続できず周辺機器についての操作が不可能となる場合がある。また、この特許文献１では商用電源が主電源に供給されない限り周辺回路には電源が接続されないため、周辺機器との情報の交信等もできない。
【０００８】
特許文献２では、オプション機器側に給電する電源系統に異常が生じた場合にオプション機器への駆動系電源のみを遮断し制御系電源のみを接続する発明が記載され、すなわちオプション機器側の駆動系電源の電圧や電流を監視し異常があると、オプション機器側の電源系統を停止し、その代わり本体側電源系よりオプション機器制御系電源を供給することが記載されている。このため駆動系電源は停止しても通信系電源が残り、本体とオプション機器との間の通信が継続される。 ところがこの特許文献２では、オプション機器への電源供給は必ず商用電源が必要であり、商用電源がない場合オプションと本体と通信をすることができない。
【先行技術文献】
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１４６５７３号公報(図２)
【特許文献２】
特開２０００−９２７４４号公報(図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明は、インバータ装置に商用電源が接続できない場合とか制御用電源が遮断状態でもインバータ装置のマイコンや周辺回路での設定状態を確認したり変更したりすることを可能としたインバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるインバータ装置にあっては、インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに備えられるマイコンや周辺回路に接続される制御用電源を上記インバータ本体内に備えたインバータ装置において、インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに第１の外部電源ユニットを接続できる第１の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第１の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第１の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにするとともに、インバータ部、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに前記第１の外部電源ユニットとは異なる第２の外部電源ユニットを接続できる前記第１の外部電源ユニット接続コネクタとは異なる第２の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第２の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第２の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、前記第１、第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１、第２の外部電源ユニットは、電圧レベルに応じたものであることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、制御用電源の電圧レベルは全て同電位であることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、前記第１の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備され、前記第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備されることを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、周辺回路には、内蔵オプションの外部Ｉ／Ｏに接続される周辺機器を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるインバータ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
第１図は、この実施の形態のインバータ装置を示し、インバータ本体１のインバータ主回路には、商用電源２に接続されたコンバータ部３、誘導電動機２３に接続されたインバータ部４、コンバータ部３とインバータ部４との間に介在される突入電流抑制抵抗２０、この突入電流抑制抵抗２０と並列に配置されたスイッチ２１、このスイッチ２１のオンオフを制御するリレー２２、およびインバータ部４のブリッジ接続されたスイッチング素子をオンオフ制御するためのインバータ駆動ＩＣ(以下ＨＶＩＣとする)１９を有する。
【００１８】
そして、このインバータ主回路では商用電源電圧をコンバータ部３にて直流に変換し、突入電流を防止しながらＨＶＩＣ１９によるスイッチング制御に基づきインバータ部４にて直流を交流に変換し誘導電動機２３を制御する。
【００１９】
また、商用電源２からはインバータ本体１内にて制御用電源が作られる。この制御用電源は、商用電源２に接続されたダイオードブリッジ５を備え、このダイオードブリッジ５の出力側に商用平滑コンデンサ６を備え、この商用平滑コンデンサ６に対して電源トランス７の１次側と制御電源トランジスタ１５とを直列に接続し、商用平滑コンデンサ６の充電電圧を変圧して電源トランス７の２次側に取り出す構造である。
【００２０】
したがって、制御用電源の生成は、インバータ本体１内にあって商用電源電圧をダイオードブリッジ５にて整流して直流電圧に変換し、この直流電圧にて商用平滑コンデンサ６を充電し、この商用平滑コンデンサ６に充電された電圧を、制御電源トランジスタ１５にてＯＮ/ＯＦＦ制御し、このＯＮ／ＯＦＦ制御による電圧を電源トランス７を介して降圧し、この結果必要とする各種制御用電源を電源トランス７の２次側である平滑コンデンサ９、１１、１３、４４に生成する。この場合、制御電源トランジスタ１５は、出力電圧や制御電源トランジスタ１５の電流を監視するコントロールＩＣ１４によって制御される。
【００２１】
更に、電源トランス７の２次側に存在する逆流防止ダイオード８、１０、１２、４３および平滑コンデンサ９、１１、１３、４４は、それぞれ、平滑コンデンサ１１に対応しインバータ本体１内のインバータ主回路に存在するＨＶＩＣ１９の制御用電源と、平滑コンデンサ１３に対応しスイッチ２１にて突入電流抑制抵抗２０を短絡するリレー２２の制御用電源と、平滑コンデンサ９に対応しインバータ本体１内にあってインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７およびインバータ本体１外にあってパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９のための制御用電源と、そして平滑コンデンサ４４に対応しインバータ制御部１６のＲＯＭ１８や内部オプション４２の内臓オプションマイコン４０のための制御用電源と、を形成する。
【００２２】
なお、図中平滑コンデンサ１３の両端の記号、平滑コンデンサ１１の両端の記号、平滑コンデンサ９の両端の記号、および平滑コンデンサ４４の両端の記号はそれぞれ同じ記号の箇所に接続される。この場合、記号黒▽はコモンあるいはグランドへの接続を示す。
【００２３】
こうして、平滑コンデンサ１３を有する制御用電源は、リレー２２の電源であり、平滑コンデンサ１１を有する制御用電源は、ＨＶＩＣ１９の電源であり、平滑コンデンサ９を有する制御用電源は、インバータ本体マイコン１７の電源およびパラメータユニットマイコン２９の電源であり、平滑コンデンサ４４を有する制御用電源は、ＲＯＭ１８の電源および内蔵オプションマイコン４０の電源である。
【００２４】
換言すれば、上述の各種制御用電源からは、インバータ本体１に内蔵されたインバータ制御部１６にあってインバータ本体１の制御をつかさどるインバータ本体マイコン１７および運転状況や設定情報を格納しているＲＯＭ１８に給電され、また、インバータ本体１に外部から接続されてインバータ本体１の運転状態の監視や設定の確認や変更を行うパラメータユニット２７に内蔵されるパラメータユニットマイコン２９に給電され、そしてインバータ本体１内に接続されて外部Ｉ/Ｏを有しあるいは外部通信を行う内蔵オプション３７に内蔵される内蔵オプションマイコン４０に給電される。こうしてインバータ制御部１６、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７におけるそれぞれのマイコンおよび周辺回路相互の通信が可能となっている。
【００２５】
本実施の形態においては、更に、二種類の外部電源ユニット３２、４８を有する。外部電源ユニット３２は、外部電源側接続コネクタ３３およびこれにつながる電池３４を有し、外部電源ユニット４８は、外部電源側接続コネクタ４９およびこれにつながる電池５０を有する。そして、ここでは二種類の外部電源ユニット３２、４８によってそれぞれ二種類の電圧レベルの外部電源を形成する。なお、第１図において３１、４７は、外部電源接続ケーブルである。
【００２６】
他方、二種類の外部電源ユニット３２、４８にあわせて、インバータ本体１、内蔵オプション３７、パラメータユニット２７には、それぞれ外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、４１、５１、３０、４６が備えられる。また、インバータ本体１およびこれと別体のパラメータユニット２７それぞれには、相互に接続ケーブル２６にて接続されたインバータ本体側接続コネクタ２５およびパラメータユニット側接続コネクタ２８を有し、内蔵オプション３７とインバータ本体１との間にも接続コネクタ３８、３９を有し、また内部オプション３７には外部周辺装置(図示省略)と接続可能な内蔵オプション側接続コネクタ４２を有する。
【００２７】
第１図では、外部電源ユニット３２は外部電源ユニット接続コネクタ３０に接続される。この外部電源ユニット接続コネクタ３０の端子の記号と同じ記号は、構造上すべて接続されている結果、同じ記号の端子にはすべて外部電源ユニット３２が接続されることになる。すなわち、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１が平滑コンデンサ９の両端に接続され、この結果外部電源ユニット３２はインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７およびパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９に接続される。この場合、外部電源ユニット３２は、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ９の両端に接続される。
【００２８】
また、第１図では、外部電源ユニット４８は外部電源ユニット接続コネクタ４６に接続される。この外部電源ユニット接続コネクタ４６の端子の記号と同じ記号も、構造上すべて接続されている結果、同じ記号の端子にはすべて外部電源ユニット４８が接続されることになる。すなわち、外部電源ユニット接続コネクタ４６、４５、５１が平滑コンデンサ４４の両端に接続され、この結果外部電源ユニット４８はインバータ制御部１６のＲＯＭ１８および内蔵オプションマイコン４０に接続される。この場合も、外部電源ユニット４８は、外部電源ユニット接続コネクタ４６、４５、５１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ４４の両端に接続される。
【００２９】
この第１図では、インバータ本体１に外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、パラメータユニット２７に外部電源ユニット接続コネクタ３０、４６、内蔵オプション３７に外部電源ユニット接続コネクタ４１、５１を設けた例を示した。 そして、この外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１を介して、外部電源ユニット３２、４８から所望の動作（例えば、通信を行う）に必要な制御電力を供給することができる。
【００３０】
こうして、各々の外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１のどれかに外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、インバータ制御部１６とパラメータユニット２７と内蔵オプション３７とのそれぞれのマイコンおよび周辺回路相互の通信が可能となり、インバータ本体の各種設定値の確認や設定を行うことができる。
【００３１】
例えば、通常インバータ本体１は盤内に収納されることが多く、パラメータユニット２７はインバータ本体１から離れた場所（例えば、制御室など）に設置され、パラメータ通信ケーブル２６を介して接続している場合であっても、第１図のように制御室にあるパラメータユニット２７に外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、制御電源を接続することができ、インバータ本体１の各種設定値の確認や変更を行うことができる。
【００３２】
更に、内蔵オプション３７の接続コネクタ４２に接続される周辺機器(図示省略)においても、上述と同様に外部電源ユニット接続コネクタを設け、各々の外部電源ユニット接続コネクタに給電されるそれぞれの制御電源をそれぞれのユニット間で導通するように構成することにより、周辺機器の外部電源ユニット接続コネクタに外部電源ユニットを接続しても同様の給電が可能となる。
【００３３】
こうして、インバータ本体１に内蔵され接続されるマイコンやその周辺回路を動作させるための制御用電源を外部電源ユニット３２、４８から供給できるようにしたので、インバータ本体１の立ち上げ時、または破損の恐れ等によりインバータ本体１の商用電源である主回路電源を投入できない状態であっても、設定値の確認や変更を行うことができる。
【００３４】
また、パラメータユニット２７や内蔵オプション３７やインバータ装置１のいずれにも、外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１を有する構造としたので、外部電源ユニット３２、４８を接続する位置が任意に選択でき、インバータ本体１の確認作業が容易にできる。
【００３５】
更に、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７またはインバータ本体１に設けられた外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１のいずれか一つに外部電源ユニット３２、４８を接続すれば、パラメータユニット２７や内蔵オプション３７やインバータ制御部１６のマイコンやその周辺回路が動作するので、パラメータユニット２７だけではなく内蔵オプション３７を経由してパソコン等の周辺装置に対して運転状態の監視や表示、設定の確認や変更を行うことができる。
【００３６】
また、パラメータユニット２７がインバータ本体１と離れた場所にあった場合でもインバータ本体１のマイコンやその周辺回路に電力を供給することができるので、離れた場所でも状態の監視や設定の変更等を行うことができる。
【００３７】
更に、外部電源ユニット３２、４８を脱着可能としたので、制御用電源が必要な時のみ接続することができる。
【００３８】
上述の説明では、インバータ制御部１６、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７の全てに外部電源ユニット接続コネクタを備えたのであるが、いずれかに備えるようにし、例えばインバータ制御部１６とパラメータユニット２７、あるいはインバータ制御部１６と内蔵オプション３７、等に外部電源ユニット接続コネクタを備えてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
次に第２図により実施の形態２のインバータ装置を説明する。
【００４０】
上述の実施の形態１では、所望な動作（例えば、通信を行う）に必要な制御電源電圧が二種類（数種類でもよい）の場合について説明したが、実施の形態２では所望な動作例えば通信を行うのに必要な制御電源電圧が一種類の場合を例示する。そして予め通信に必要な電源を一種類にするよう部品を選定しておけば、外部電源ユニットも一種類で足りるので、インバータ装置のサイズ、コストの点でメリットを見出すことができる。
【００４１】
また、上述の実施の形態１では制御用電源の停止時に外部電源ユニット３２、４８を接続したものであるが、この実施の形態２では制御用電源を活線のままで並設して外部電源ユニット３２を接続している。
【００４２】
第２図においては、第１図と同一の部分は説明を省略するが、第２図において、外部電源ユニット３２は、電池３４と、商用電源２によって生成される制御電源からの電流が電池３４に向かって逆流しないための逆流防止ダイオード３５と、電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ３６と、の直列体で構成し、商用電源２による制御用電源が活線であっても外部電源ユニット３２が接続されるようにした。
【００４３】
他方、外部電源ユニット３２にあわせて、インバータ本体１、内蔵オプション３７、パラメータユニット２７には、それぞれ外部電源ユニット接続コネクタ２４、４１、３０が備えられる。
【００４４】
そして、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１が平滑コンデンサ９の両端に接続され、この結果外部電源ユニット３２はインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７、ＲＯＭ１８、内蔵オプション３７の内蔵オプションマイコン４０およびパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９にそれぞれ接続される。この場合、外部電源ユニット３２は、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ９の両端に接続されることになる。
【００４５】
こうして、各々の外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１のどれかに外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、インバータ制御部１６とパラメータユニット２７と内蔵オプション３７との相互の通信が可能となり、インバータ装置の各種設定値の確認や設定を行うことができる。
【００４６】
また、この実施の形態２では、外部電源ユニット３２に保護回路を追加したので、制御用電源の有無にかかわらず外部電源ユニット３２を常時接続しておくことができる。このため、インバータ本体１に商用電源２が接続されている場合は、商用電源２より生成される制御用電源を使用し、商用電源２が遮断された場合は外部電源ユニット３２による給電に即座に切換ることになる。
【００４７】
また、不慮の商用電源２の遮断においても、通信を行うことができ、エラー情報をパラメータユニット２７や内蔵オプション３７に付随する周辺機器に送信することができる。また、不慮の制御用電源の遮断における内部電子機器の保護も行うことができる。
【００４８】
こうして、この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様の作用効果をもたらすのみならず、外部電源ユニット３２に逆流防止機能を備えたので、インバータ本体１の商用電源２が接続されインバータ本体１の制御用電源が生成されている時でも、制御用電源から外部電源ユニット３２への電力流入が防止でき、また商用電源２や制御用電源が切断されても外部電源ユニット３２からの電力が供給できるため、不意な切断時でも設定の継続やデータの損失を防止することができる。また、過電流防止機能を備えているので、外部電源ユニット３２に接続される負荷が短絡モードで故障した場合に、外部電源ユニット３２からの電力供給を抑制することができる。
【００４９】
実施の形態３．
次に第３図により実施の形態３のインバータ装置を説明する。
【００５０】
上述の実施の形態２では、外部電源ユニット３２内に逆流防止ダイオードと過電流保護ＰＴＣサーミスタ３６とからなる保護回路を付加した例を説明したが、この実施の形態３では、インバータ本体１、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７にそれぞれ設けられた外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１に保護回路を付加する構成となっている。すなわち、第３図では、インバータ本体１の外部電源ユニット接続コネクタ２４に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５５と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５４とからなる保護回路を付加し、パラメータユニット２７の外部電源ユニット接続コネクタ３０に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５３と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５２とからなる保護回路を付加し、内蔵オプション３７の外部電源ユニット接続コネクタ４１に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５７と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５６とからなる保護回路を付加した例を示している。
【００５１】
実施の形態２では、保護回路を付加した外部電源ユニット３２が必要となるが、実施の形態３では、インバータ本体１、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７の外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１に保護回路を付加するようにしているので、外部電源ユニット３２としては実施の形態１にも示した標準の外部電源ユニット３２を使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置では商用電源や制御用電源が遮断されても、運転状態の監視や表示、設定の確認や変更を行うことが可能なインバータ装置として機能が拡大した電動機制御に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】 図１は、本発明にかかる実施の形態１によるインバータ装置の構成を示す図である。
【図２】 図２は、本発明にかかる実施の形態２によるインバータ装置の構成を示す図である。
【図３】 図３は、本発明にかかる実施の形態３によるインバータ装置の構成を示す図である。
【０００１】
本発明は、制御用電源の代わりにあるいはこの電源と並行して外部電源ユニットをマイコンや周辺回路に接続するようにしたインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行技術に見受けられるインバータ装置の概要を説明する。インバータ装置は例えば誘導電動機を商用電源にて可変速駆動するための装置であり、このためインバータ本体内にあってインバータ主回路としては商用電源に接続されたコンバータ部、突入電流抑制抵抗、誘導電動機に接続されたインバータ部、およびこのインバータ部のスイッチング素子をオンオフ制御するためのインバータ駆動ＩＣ(以下ＨＶＩＣとする)を有する。
【０００３】
更に、商用電源からはインバータ本体内にて制御用電源が作られ、具体例としては、例えばインバータ主回路内に存在する上記ＨＶＩＣの制御用電源並びに上記突入電流抑制抵抗を短絡するリレーの制御用電源、インバータ本体内にあってＲＯＭやマイコンを有するインバータ制御部の制御用電源並びにマイコンを有する内部オプションの制御用電源、インバータ本体外にあってマイコンを有するパラメータユニットの制御用電源が作られる。
【０００４】
この場合、制御用電源の生成にあっては、インバータ本体内にあって商用電源電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧にてコンデンサを充電し、このコンデンサに充電された電圧をトランジスタにてＯＮ/ＯＦＦ制御し、このＯＮ／ＯＦＦ制御による電圧を電源トランスを介して降圧し、この結果必要とする各種制御用電源を生成する。
【０００５】
このように先行技術にかかるインバータ装置では、インバータ本体内にて生成された各種制御用電源が、インバータ本体を含むインバータ装置内のマイコンやその周辺回路に接続され、インバータ制御部、パラメータユニット、内蔵オプションそれぞれ相互間の通信を可能としている。
【０００６】
しかしながら、上述のインバータ装置においては、インバータ本体内において商用電源から各種制御用電源を生成しているので、制御用電源にてインバータ装置内のマイコンやその周辺回路での設定状態を確認したり変更したりする場合でも、換言すればインバータ主回路を駆動させる必要がない場合でも、商用電源をインバータ本体に接続する必要がある。したがって、インバータ装置が故障している場合、インバータ装置の移動中やインバータ装置の設置中などの場合、つまりインバータ本体に商用電源が接続できない場合には、各々のマイコンやその周辺回路に給電が行われずパラメータユニットや内蔵オプション相互間の通信は確立できない。この結果、インバータ本体に商用電源が接続できない状態では、インバータ装置のマイコンや周辺回路での設定状態を確認したり変更したりすることができなかった。
【０００７】
また、下記特許文献１には、電気機器の待機状態における電力消費量を節減する発明が記載され、温水洗浄装置や暖房便座やリモコン部などの周辺装置が接続される制御基板に各電気部品を制御するマイコンが組込まれており、このマイコンには商用電源に接続される主電源と補助電源とが接続される。電源スイッチがＯＦＦの時商用電源と主電源とは切断されて待機状態となり、この待機状態においては補助電源によってマイコンのみに給電が維持される。この後電源スイッチがＯＮするとマイコンより電源スイッチに信号が送られ商用電源と主電源の接続が復帰する。この特許文献１では、電源は制御基板のマイコンのみに接続される。そのため、洗浄トイレのように周辺機器が近くにある場合はそれ程問題ではないが、周辺機器がマイコンから離れているような場所においてはマイコンにのみ電源が接続されることから周辺機器に電源が接続できず周辺機器についての操作が不可能となる場合がある。また、この特許文献１では商用電源が主電源に供給されない限り周辺回路には電源が接続されないため、周辺機器との情報の交信等もできない。
【０００８】
特許文献２では、オプション機器側に給電する電源系統に異常が生じた場合にオプション機器への駆動系電源のみを遮断し制御系電源のみを接続する発明が記載され、すなわちオプション機器側の駆動系電源の電圧や電流を監視し異常があると、オプション機器側の電源系統を停止し、その代わり本体側電源系よりオプション機器制御系電源を供給することが記載されている。このため駆動系電源は停止しても通信系電源が残り、本体とオプション機器との間の通信が継続される。 ところがこの特許文献２では、オプション機器への電源供給は必ず商用電源が必要であり、商用電源がない場合オプションと本体と通信をすることができない。
【先行技術文献】
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１４６５７３号公報(図２)
【特許文献２】
特開２０００−９２７４４号公報(図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明は、インバータ装置に商用電源が接続できない場合とか制御用電源が遮断状態でもインバータ装置のマイコンや周辺回路での設定状態を確認したり変更したりすることを可能としたインバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるインバータ装置にあっては、インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに備えられるマイコンや周辺回路に接続される制御用電源を上記インバータ本体内に備えたインバータ装置において、インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに第１の外部電源ユニットを接続できる第１の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第１の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第１の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにするとともに、インバータ部、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに前記第１の外部電源ユニットとは異なる第２の外部電源ユニットを接続できる前記第１の外部電源ユニット接続コネクタとは異なる第２の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第２の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第２の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、前記第１、第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１、第２の外部電源ユニットは、電圧レベルに応じたものであることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、制御用電源の電圧レベルは全て同電位であることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、前記第１の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備され、前記第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備されることを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかるインバータ装置にあっては、周辺回路には、内蔵オプションの外部Ｉ／Ｏに接続される周辺機器を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるインバータ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
第１図は、この実施の形態のインバータ装置を示し、インバータ本体１のインバータ主回路には、商用電源２に接続されたコンバータ部３、誘導電動機２３に接続されたインバータ部４、コンバータ部３とインバータ部４との間に介在される突入電流抑制抵抗２０、この突入電流抑制抵抗２０と並列に配置されたスイッチ２１、このスイッチ２１のオンオフを制御するリレー２２、およびインバータ部４のブリッジ接続されたスイッチング素子をオンオフ制御するためのインバータ駆動ＩＣ(以下ＨＶＩＣとする)１９を有する。
【００１８】
そして、このインバータ主回路では商用電源電圧をコンバータ部３にて直流に変換し、突入電流を防止しながらＨＶＩＣ１９によるスイッチング制御に基づきインバータ部４にて直流を交流に変換し誘導電動機２３を制御する。
【００１９】
また、商用電源２からはインバータ本体１内にて制御用電源が作られる。この制御用電源は、商用電源２に接続されたダイオードブリッジ５を備え、このダイオードブリッジ５の出力側に商用平滑コンデンサ６を備え、この商用平滑コンデンサ６に対して電源トランス７の１次側と制御電源トランジスタ１５とを直列に接続し、商用平滑コンデンサ６の充電電圧を変圧して電源トランス７の２次側に取り出す構造である。
【００２０】
したがって、制御用電源の生成は、インバータ本体１内にあって商用電源電圧をダイオードブリッジ５にて整流して直流電圧に変換し、この直流電圧にて商用平滑コンデンサ６を充電し、この商用平滑コンデンサ６に充電された電圧を、制御電源トランジスタ１５にてＯＮ/ＯＦＦ制御し、このＯＮ／ＯＦＦ制御による電圧を電源トランス７を介して降圧し、この結果必要とする各種制御用電源を電源トランス７の２次側である平滑コンデンサ９、１１、１３、４４に生成する。この場合、制御電源トランジスタ１５は、出力電圧や制御電源トランジスタ１５の電流を監視するコントロールＩＣ１４によって制御される。
【００２１】
更に、電源トランス７の２次側に存在する逆流防止ダイオード８、１０、１２、４３および平滑コンデンサ９、１１、１３、４４は、それぞれ、平滑コンデンサ１１に対応しインバータ本体１内のインバータ主回路に存在するＨＶＩＣ１９の制御用電源と、平滑コンデンサ１３に対応しスイッチ２１にて突入電流抑制抵抗２０を短絡するリレー２２の制御用電源と、平滑コンデンサ９に対応しインバータ本体１内にあってインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７およびインバータ本体１外にあってパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９のための制御用電源と、そして平滑コンデンサ４４に対応しインバータ制御部１６のＲＯＭ１８や内部オプション４２の内臓オプションマイコン４０のための制御用電源と、を形成する。
【００２２】
なお、図中平滑コンデンサ１３の両端の記号、平滑コンデンサ１１の両端の記号、平滑コンデンサ９の両端の記号、および平滑コンデンサ４４の両端の記号はそれぞれ同じ記号の箇所に接続される。この場合、記号黒▽はコモンあるいはグランドへの接続を示す。
【００２３】
こうして、平滑コンデンサ１３を有する制御用電源は、リレー２２の電源であり、平滑コンデンサ１１を有する制御用電源は、ＨＶＩＣ１９の電源であり、平滑コンデンサ９を有する制御用電源は、インバータ本体マイコン１７の電源およびパラメータユニットマイコン２９の電源であり、平滑コンデンサ４４を有する制御用電源は、ＲＯＭ１８の電源および内蔵オプションマイコン４０の電源である。
【００２４】
換言すれば、上述の各種制御用電源からは、インバータ本体１に内蔵されたインバータ制御部１６にあってインバータ本体１の制御をつかさどるインバータ本体マイコン１７および運転状況や設定情報を格納しているＲＯＭ１８に給電され、また、インバータ本体１に外部から接続されてインバータ本体１の運転状態の監視や設定の確認や変更を行うパラメータユニット２７に内蔵されるパラメータユニットマイコン２９に給電され、そしてインバータ本体１内に接続されて外部Ｉ/Ｏを有しあるいは外部通信を行う内蔵オプション３７に内蔵される内蔵オプションマイコン４０に給電される。こうしてインバータ制御部１６、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７におけるそれぞれのマイコンおよび周辺回路相互の通信が可能となっている。
【００２５】
本実施の形態においては、更に、二種類の外部電源ユニット３２、４８を有する。外部電源ユニット３２は、外部電源側接続コネクタ３３およびこれにつながる電池３４を有し、外部電源ユニット４８は、外部電源側接続コネクタ４９およびこれにつながる電池５０を有する。そして、ここでは二種類の外部電源ユニット３２、４８によってそれぞれ二種類の電圧レベルの外部電源を形成する。なお、第１図において３１、４７は、外部電源接続ケーブルである。
【００２６】
他方、二種類の外部電源ユニット３２、４８にあわせて、インバータ本体１、内蔵オプション３７、パラメータユニット２７には、それぞれ外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、４１、５１、３０、４６が備えられる。また、インバータ本体１およびこれと別体のパラメータユニット２７それぞれには、相互に接続ケーブル２６にて接続されたインバータ本体側接続コネクタ２５およびパラメータユニット側接続コネクタ２８を有し、内蔵オプション３７とインバータ本体１との間にも接続コネクタ３８、３９を有し、また内部オプション３７には外部周辺装置(図示省略)と接続可能な内蔵オプション側接続コネクタ４２を有する。
【００２７】
第１図では、外部電源ユニット３２は外部電源ユニット接続コネクタ３０に接続される。この外部電源ユニット接続コネクタ３０の端子の記号と同じ記号は、構造上すべて接続されている結果、同じ記号の端子にはすべて外部電源ユニット３２が接続されることになる。すなわち、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１が平滑コンデンサ９の両端に接続され、この結果外部電源ユニット３２はインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７およびパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９に接続される。この場合、外部電源ユニット３２は、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ９の両端に接続される。
【００２８】
また、第１図では、外部電源ユニット４８は外部電源ユニット接続コネクタ４６に接続される。この外部電源ユニット接続コネクタ４６の端子の記号と同じ記号も、構造上すべて接続されている結果、同じ記号の端子にはすべて外部電源ユニット４８が接続されることになる。すなわち、外部電源ユニット接続コネクタ４６、４５、５１が平滑コンデンサ４４の両端に接続され、この結果外部電源ユニット４８はインバータ制御部１６のＲＯＭ１８および内蔵オプションマイコン４０に接続される。この場合も、外部電源ユニット４８は、外部電源ユニット接続コネクタ４６、４５、５１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ４４の両端に接続される。
【００２９】
この第１図では、インバータ本体１に外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、パラメータユニット２７に外部電源ユニット接続コネクタ３０、４６、内蔵オプション３７に外部電源ユニット接続コネクタ４１、５１を設けた例を示した。 そして、この外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１を介して、外部電源ユニット３２、４８から所望の動作（例えば、通信を行う）に必要な制御電力を供給することができる。
【００３０】
こうして、各々の外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１のどれかに外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、インバータ制御部１６とパラメータユニット２７と内蔵オプション３７とのそれぞれのマイコンおよび周辺回路相互の通信が可能となり、インバータ本体の各種設定値の確認や設定を行うことができる。
【００３１】
例えば、通常インバータ本体１は盤内に収納されることが多く、パラメータユニット２７はインバータ本体１から離れた場所（例えば、制御室など）に設置され、パラメータ通信ケーブル２６を介して接続している場合であっても、第１図のように制御室にあるパラメータユニット２７に外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、制御電源を接続することができ、インバータ本体１の各種設定値の確認や変更を行うことができる。
【００３２】
更に、内蔵オプション３７の接続コネクタ４２に接続される周辺機器(図示省略)においても、上述と同様に外部電源ユニット接続コネクタを設け、各々の外部電源ユニット接続コネクタに給電されるそれぞれの制御電源をそれぞれのユニット間で導通するように構成することにより、周辺機器の外部電源ユニット接続コネクタに外部電源ユニットを接続しても同様の給電が可能となる。
【００３３】
こうして、インバータ本体１に内蔵され接続されるマイコンやその周辺回路を動作させるための制御用電源を外部電源ユニット３２、４８から供給できるようにしたので、インバータ本体１の立ち上げ時、または破損の恐れ等によりインバータ本体１の商用電源である主回路電源を投入できない状態であっても、設定値の確認や変更を行うことができる。
【００３４】
また、パラメータユニット２７や内蔵オプション３７やインバータ装置１のいずれにも、外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１を有する構造としたので、外部電源ユニット３２、４８を接続する位置が任意に選択でき、インバータ本体１の確認作業が容易にできる。
【００３５】
更に、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７またはインバータ本体１に設けられた外部電源ユニット接続コネクタ２４、４５、３０、４６、４１、５１のいずれか一つに外部電源ユニット３２、４８を接続すれば、パラメータユニット２７や内蔵オプション３７やインバータ制御部１６のマイコンやその周辺回路が動作するので、パラメータユニット２７だけではなく内蔵オプション３７を経由してパソコン等の周辺装置に対して運転状態の監視や表示、設定の確認や変更を行うことができる。
【００３６】
また、パラメータユニット２７がインバータ本体１と離れた場所にあった場合でもインバータ本体１のマイコンやその周辺回路に電力を供給することができるので、離れた場所でも状態の監視や設定の変更等を行うことができる。
【００３７】
更に、外部電源ユニット３２、４８を脱着可能としたので、制御用電源が必要な時のみ接続することができる。
【００３８】
上述の説明では、インバータ制御部１６、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７の全てに外部電源ユニット接続コネクタを備えたのであるが、いずれかに備えるようにし、例えばインバータ制御部１６とパラメータユニット２７、あるいはインバータ制御部１６と内蔵オプション３７、等に外部電源ユニット接続コネクタを備えてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
次に第２図により実施の形態２のインバータ装置を説明する。
【００４０】
上述の実施の形態１では、所望な動作（例えば、通信を行う）に必要な制御電源電圧が二種類（数種類でもよい）の場合について説明したが、実施の形態２では所望な動作例えば通信を行うのに必要な制御電源電圧が一種類の場合を例示する。そして予め通信に必要な電源を一種類にするよう部品を選定しておけば、外部電源ユニットも一種類で足りるので、インバータ装置のサイズ、コストの点でメリットを見出すことができる。
【００４１】
また、上述の実施の形態１では制御用電源の停止時に外部電源ユニット３２、４８を接続したものであるが、この実施の形態２では制御用電源を活線のままで並設して外部電源ユニット３２を接続している。
【００４２】
第２図においては、第１図と同一の部分は説明を省略するが、第２図において、外部電源ユニット３２は、電池３４と、商用電源２によって生成される制御電源からの電流が電池３４に向かって逆流しないための逆流防止ダイオード３５と、電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ３６と、の直列体で構成し、商用電源２による制御用電源が活線であっても外部電源ユニット３２が接続されるようにした。
【００４３】
他方、外部電源ユニット３２にあわせて、インバータ本体１、内蔵オプション３７、パラメータユニット２７には、それぞれ外部電源ユニット接続コネクタ２４、４１、３０が備えられる。
【００４４】
そして、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１が平滑コンデンサ９の両端に接続され、この結果外部電源ユニット３２はインバータ制御部１６のインバータ本体マイコン１７、ＲＯＭ１８、内蔵オプション３７の内蔵オプションマイコン４０およびパラメータユニット２７のパラメータユニットマイコン２９にそれぞれ接続される。この場合、外部電源ユニット３２は、外部電源ユニット接続コネクタ３０、２４、４１のいずれのコネクタに接続しても同じ接続状態となり、平滑コンデンサ９の両端に接続されることになる。
【００４５】
こうして、各々の外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１のどれかに外部電源ユニット３２、４８を接続することにより、インバータ制御部１６とパラメータユニット２７と内蔵オプション３７との相互の通信が可能となり、インバータ装置の各種設定値の確認や設定を行うことができる。
【００４６】
また、この実施の形態２では、外部電源ユニット３２に保護回路を追加したので、制御用電源の有無にかかわらず外部電源ユニット３２を常時接続しておくことができる。このため、インバータ本体１に商用電源２が接続されている場合は、商用電源２より生成される制御用電源を使用し、商用電源２が遮断された場合は外部電源ユニット３２による給電に即座に切換ることになる。
【００４７】
また、不慮の商用電源２の遮断においても、通信を行うことができ、エラー情報をパラメータユニット２７や内蔵オプション３７に付随する周辺機器に送信することができる。また、不慮の制御用電源の遮断における内部電子機器の保護も行うことができる。
【００４８】
こうして、この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様の作用効果をもたらすのみならず、外部電源ユニット３２に逆流防止機能を備えたので、インバータ本体１の商用電源２が接続されインバータ本体１の制御用電源が生成されている時でも、制御用電源から外部電源ユニット３２への電力流入が防止でき、また商用電源２や制御用電源が切断されても外部電源ユニット３２からの電力が供給できるため、不意な切断時でも設定の継続やデータの損失を防止することができる。また、過電流防止機能を備えているので、外部電源ユニット３２に接続される負荷が短絡モードで故障した場合に、外部電源ユニット３２からの電力供給を抑制することができる。
【００４９】
実施の形態３．
次に第３図により実施の形態３のインバータ装置を説明する。
【００５０】
上述の実施の形態２では、外部電源ユニット３２内に逆流防止ダイオードと過電流保護ＰＴＣサーミスタ３６とからなる保護回路を付加した例を説明したが、この実施の形態３では、インバータ本体１、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７にそれぞれ設けられた外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１に保護回路を付加する構成となっている。すなわち、第３図では、インバータ本体１の外部電源ユニット接続コネクタ２４に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５５と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５４とからなる保護回路を付加し、パラメータユニット２７の外部電源ユニット接続コネクタ３０に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５３と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５２とからなる保護回路を付加し、内蔵オプション３７の外部電源ユニット接続コネクタ４１に、商用電源２から生成される制御用電源からの電流が逆流しないための逆流防止ダイオード５７と、外部電源ユニット３２の電池３４からの過電流を防止する過電流保護ＰＴＣサーミスタ５６とからなる保護回路を付加した例を示している。
【００５１】
実施の形態２では、保護回路を付加した外部電源ユニット３２が必要となるが、実施の形態３では、インバータ本体１、パラメータユニット２７、内蔵オプション３７の外部電源ユニット接続コネクタ２４、３０、４１に保護回路を付加するようにしているので、外部電源ユニット３２としては実施の形態１にも示した標準の外部電源ユニット３２を使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置では商用電源や制御用電源が遮断されても、運転状態の監視や表示、設定の確認や変更を行うことが可能なインバータ装置として機能が拡大した電動機制御に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】 図１は、本発明にかかる実施の形態１によるインバータ装置の構成を示す図である。
【図２】 図２は、本発明にかかる実施の形態２によるインバータ装置の構成を示す図である。
【図３】 図３は、本発明にかかる実施の形態３によるインバータ装置の構成を示す図である。
Claims (5)
- インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに備えられるマイコンや周辺回路に接続される制御用電源を上記インバータ本体内に備えたインバータ装置において、
インバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに第１の外部電源ユニットを接続できる第１の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第１の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第１の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにするとともに、
インバータ部、内蔵オプション、パラメータユニットのいずれかに前記第１の外部電源ユニットとは異なる第２の外部電源ユニットを接続できる前記第１の外部電源ユニット接続コネクタとは異なる第２の外部電源ユニット接続コネクタを有し、この第２の外部電源ユニット接続コネクタに接続された第２の外部電源ユニットをインバータ本体、内蔵オプション、パラメータユニットに備えられるマイコンや周辺回路を制御する電源として使用できるようにしたことを特徴とするインバータ装置。 - 前記第１、第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１、第２の外部電源ユニットは、電圧レベルに応じたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインバータ装置。
- 制御用電源の電圧レベルは全て同電位であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のインバータ装置。
- 前記第１の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備され、
前記第２の外部電源ユニット接続コネクタおよび前記第１の外部電源ユニットのいずれかには逆流防止手段および過電流防止手段が具備される
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインバータ装置。 - 周辺回路には、内蔵オプションの外部Ｉ／Ｏに接続される周辺機器を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインバータ装置。
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