JPH04121033A - 停電保護装置付き電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は停電保護装置付き電子機器に関し、特に数十ミ
リ秒から数秒の瞬時停電に対して電子機器を保護するこ
とのできる停電保護装置付き電子機器に関するもである
。

〔従来の技術〕

現在、電力会社は、送電系の停電事故に対して回復に必
要な時間として最大限２ｏｏミリ秒を想定している。し
かし、一般ユーザが使用する配電系では、この回復に必
要な時間は更に長くなり、数秒間に及ぶことが想定され
る。

このような停電事故に対して、市販の無停電電源は１０
〜３０分の停電に対処することかできるように構成され
ているので、一部のユーザでは、この無停電電源を購入
して利用している。一方、自動分析装置等の制御装置や
パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器では、内蔵された
ＤＣ電源の保持能力で内部回路の動作を短時間保持し、
停電に対処しようと試みている。ＤＣ電源の保持能力で
決まる保持時間は、自動分析装置の制御装置では１０〜
２０ミリ秒程度、パーソナルコンピュータでは３０〜５
０ミリ秒程度である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように送電系で停電が発生すると、メモリ付きコ
ンピュータシステムを使用する電子機器では、揮発性メ
モリに格納されるデータが消えてしまうため、電子機器
にとって決定的なダメージとなる。特に、雷サージによ
る短時間の停電、例えば数十ミリ秒〜数秒の瞬時停電が
発生する地域では無視できない重要な問題となっている
。このような瞬時停電に対して、装置の動作信頼性の確
保という面から対策が求められている。

前記の如く無停電電源を備えるように電子機器を構成し
た対策では、数十ミリ秒〜数秒の停電に対して十分に対
処することかできるか、投資額か高額になり且つ蓄電池
や定期交換費用が軽視できないので、特殊な分野、例え
ば大手銀行端末用などが主体になっている。従って、無
停電電源を付加する方法は一般的には十分に普及されて
いるものではない。

また自動分析装置等の制御装置やパーソナルコンピュー
タ等のＯＡ機器では、内蔵ＤＣ電源の保持能力で決まる
保持時間が１０〜５０ミリ秒であるので、この保持時間
の範囲を越える停電に対しては対処することができず、
メモリデータが破壊され、ダメージを受けることになる
。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、無停電電源を備えな
い従来の電子機器において十分に対処することができな
かった数十ミリ秒〜数秒の瞬時停電から当該電子機器の
保護を図り、頻発する瞬時停電による機器動作の強制停
止の頻度を減少させる停電保護装置付き電子機器を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る停電保護装置付き電子機器は、停電保護を
必要とする交流負荷と直流負荷のうち少な（とも一方の
負荷を含む電子機器であり、停電保護用蓄電池と、前記
負荷の入力端を通常電源側と前記停電保護用蓄電池側の
うちいずれか一方に接続する切換え装置と、前記負荷に
付設された停電検出器と、この停電検出器が停電を検出
したとき前記切換え装置に前記停電保護用蓄電池側への
接続動作を行わせる制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

本発明に係る停電保護装置付き電子機器は、前記の装置
構成において、前記停電保護用蓄電池による保護時間が
数十ミリ秒〜数秒の範囲であることを特徴とする。

本発明に係る停電保護装置付き電子機器は、前記の装置
構成において、前記負荷が交流負荷である場合、前記蓄
電池はインバータを備え、このインバータを介して商用
周波電源の周波数にほぼ等しい周波数の交流を前記交流
負荷に供給することを特徴とする。

本発明に係る停電保護装置付き電子機器は、前記の装置
構成において、前記蓄電池か充電装置を備えることを特
徴とする。

〔作用〕

本発明による停電保護装置付き電子機器では、簡素な構
成で停電保護機能が付加され、特に送電系で発生する数
ミリ秒から数秒の瞬時停電に対して効率よく且つ経済的
に対処できるように構成されるものである。具体的には
停電保護を必要とする交流負荷と直流負荷に対し停電検
出を行う手段を設け、停電が検出されたときには、制御
手段の指令に基づき切換え装置を動作させ、負荷の入力
端を停電保護用蓄電池の給電端子に接続するように構成
される。

従来の高額な無停電電源に比較し、比較的に簡易に回路
設計され、低額に実現できる。充電装置は必ず必要なも
のではないが、付加することにより性能を高めることが
可能である、直流負荷については蓄電池のみてよいか、
交流負荷に対してはインバータを設けることにより対処
する。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る停電保護装置付き電子機器の回路
の一実施例を示す。この電子機器はどのような機器であ
ってもよく、この実施例では負荷として直流負荷１と交
流負荷２を備えた電子機器である。直流負荷１としては
マイクロコンピュータ等、交流負荷２としては停電保護
が必要とされる例えばモータやポンプ等である。これら
の直流負荷１及び交流負荷２は、停電が発生したときに
おいて、停電からの保護が必要とされる負荷である。な
お負荷の中には、停電からの保護を必要としないものも
存在するが、この実施例ではかかる負荷を図示していな
い。端子３は入力端子で、この端子３に商用の交流（Ａ
Ｃ）が供給される。入力端子３に入力された交流は、電
源スィッチ４を通り、交流負荷２に対しては直接に交流
のまま給電され、一方、直流負荷１に対してはスイッチ
ング電源（直流安定化型＃）で変換され、直流（ＤＣ）
として給電される。直流負荷１への通電路と交流負荷２
への通電路のそれぞれには、切換えスイッチ６．７か配
設される。切換えスイッチ６゜７のそれぞれは切換えの
ための選択端子が２つあり、第１のの端子は通常用端子
であり、この端子は切換えスイッチ６ではスイッチング
電源５の出力端子に接続された端子６ａてあり、切換え
スイッチ７では電源スィッチ４に接続される端子７ａで
ある。また第２の端子は停電用端子であって、切換えス
イッチ６では蓄電池８の直流出力端子に接続される端子
６ｂであり、切換えスイッチ７ではインバータ９の出力
端子に接続された端子７ｂである。従って、切換えスイ
ッチ６．７は停電が発生しない通常の場合それぞれ端子
６ａと７ａの通常用端子に接続されているが、停電か発
生して切換え指令１０を受けると、停電用端子６ｂと７
ｂの側に接続状態を切り換える。また前記蓄電池８は各
負荷１４．１５に関し停電発生時に停電を補うエネルギ
源として機能するものであり、更にインバータ９は交流
負荷２に対して必要な量の交流を局部的に供給するため
の装置である。インバータ９によって、商用交流電源の
周波数とほぼ等しい周波数の交流を交流負荷２に供給す
ることができる。負荷が直流負荷のみである場合にはイ
ンバータは必要ない。

切換えスイッチ６．７を切り換えるだめの切換え指令１
０を出力する装置として切換え部１１が設けられる。こ
の切換え部１１は、後述されるように制御部１２の制御
の下で、停電が発生した時、保護電源への切換えを行う
切換え信号を出力する。

また切換え部１１は、電源スィッチ４と連動するスイッ
チ１３に接続され、その動作状態が入力されるように構
成される。このスイッチ１３によって、電源スィッチ４
がオン状態であるか又はオフ状態であるかのデータが切
換え部１１に入力される。

また、直流負荷１には直流停電検出器１−４が付設され
、交流負荷２には交流停電検出器１５が付設されている
。交流停電検出器１５は瞬時停電の発生を検知し、１０
ミリ秒程度の後にマイクロコンピュータシステム等を停
止処理するためのトリガ信号を発生する停電検出器であ
り、直流停電検出器］−４は直流電源電圧値が何かの理
由により異常に低下したときこれを検知する停電検出器
である。直流停電検出器１４と交流停電検出器１５の検
出動作で発生した出力信号は、制御部１２に入力される
。制御部１２は直流停電検出器１−４及び交流停電検出
器１５の出力信号を監視しながら、それらの出力信号に
基づいて停電が発生したか否かを判断する。瞬時的な停
電が発生したと判断すれば、切換え部１１に制御信号を
出力を出して、保護電源側に切り換えるための切換え信
号１０を出力するように切換え部１１を動作させる。

１６は充電装置で、この充電装置１６は蓄電池８が待機
状態にある時に蓄電池８を給電するためのものである。

蓄電池８の出力端子は２つ存在し、一方は端子６ｂに直
接に接続され、他方はインバータ９の入力端子に接続さ
れ、ここで交流化されて端子７ｂに供給される。充電装
置１６は必ず必要というものではない。

次に前記構成を有する電子機器の停電保護装置の動作に
ついて説明する。入力端子３に入力される交流が安定し
て供給されるときには、電源スィッチ４がオン状態であ
ることを条件にして、交流負荷２には交流が給電され、
直流負荷１にはスイッチング電源５で変換された直流が
給電される。

各負荷には適切に安定して給電が行われるので、停電検
出器１４．１５は停電検出信号を出力せず、制御部１２
は、切換え手段１１を介して、切換えスイッチ６．７を
それぞれ通常の端子６ａ、　　７ａに接続した状態に保
持する。

瞬時的な停電状態が発生した場合には、その停電状態は
交流負荷２を監視する交流停電検出器１５によって検知
され、検知トリガ信号か出力される。制御部１２は検知
トリガ信号を入力して瞬時停電の発生を知る。制御部１
２は検知トリガ信号を入力すると、切換え部１１に切換
えを指示するための制御信号を出力する。切換え部１１
は制御信号を入力すると、スイッチ１３かオン状態であ
ることを条件に、切換えスイッチ６．７に切換え信号１
０を与える。これにより切換えスイッチ６では端子６ａ
への接続が行われ、切換えスイッチ７ては端子７ｂへの
切換えが行われる。これによって瞬時停電か発生したと
しても、直流負荷１には蓄電池８から、また交流負荷２
にはインバータ９から、それぞれ給電が行われ、所要時
間の間停電前と同様に動作が実行され、瞬時停電から保
護される。そして、停電か継続し、蓄電池８のエネルギ
か消耗され、その出力電圧か低下して限界に達すると、
直流停電検出器１４と交流停電検出器１５のいずれかが
当該状態を検出し、これにより制御部１２を介して停止
信号を出力させ、電子機器全体を停止させる。蓄電池８
及びインバータ９の有する給電能力は、経済性を考えて
、停電状態か生じたときに数十ミリ秒から数秒までの瞬
時停電に対応できるように作製される。特に電力会社等
が推奨している２　００　ミＩＪ秒程度の瞬時停電に対
処できるように作られている。また蓄電池８と直流負荷
１又は交流負荷２の負荷容量との関係によっては、数秒
から数分の停電にも十分に対処できるように構成するこ
とのかできる。

第２図は、本発明による停電保護装置の方式と無停電電
源を備える従来方式及び無停電電源を備えない従来方式
上の関係を、停電の保護動作の分担の観点て概説するた
めの図である。第２図において横軸は時間、縦軸は交流
入力の値を示している。時間軸において、原点０は停電
か発生した時点である。

領域Ａは停電保護機能を特別に有していない従来の電子
機器の場合の保護動作時間を示し、停電発生後５〜１０
ミリ秒で停電発生を検知し、マイコンシステムのメモリ
に対して待機処理を行い、保護動作に入る。領域Ｂは無
停電電源（ＵＰＳ）を備えた電子機器の場合で、領域Ａ
の場合と同様にほぼ同時に保護動作に入り、１０〜３０
分の長時間の間補償用電力を給電し停電保護を行うこと
ができる。このような無停電電源を備えた電子機器は、
病院の手術室等で使用される無停電電源システムに準し
るものである。

そして領域Ｂは本発明による停電保護装置を備えた電子
機器の場合であり、交流停電検出器１５によって停電を
検出し切換え部１１による切換え動作完了後、蓄電池８
及びインバータ９によって最も発生する可能性か高い時
間範囲、すなわち数十ミリ秒〜数秒の間を保護するよう
に動作する。

領域Ｂの終了の時点においても停電状態か解消されない
ときには、当該終了の時点で従来の電子機器と同様に交
流停電検出器１４又は直流停電検出器１５の検出機能を
利用して、いずれかが検出を行った時点で停電保護動作
の処理に入る。従って領域Ａで示された従来方式と同様
な保護処理が可能となる。

なお、補助接点であるスイッチ１３は前述の如く電源ス
ィッチ４の手動操作の有無を識別するためのスイッチで
あり、電源スィッチ４の手動操作によって電源がオフさ
れた時に、停電検出機器１４．１５が所定の検出信号を
出力したとしても、この場合に切換え部１１は切換え信
号１ｏを出方しない。

切換え部１１による切換え動作によって、蓄電池８から
保護用電圧が供給される。この電圧は多種類のものかあ
り、マイコン系の＋５Ｖ、フロッピディスクドライバや
デイスプレィの＋１２Ｖ、電磁弁やパルスモータ等の＋
２４Ｖ１オペアンプ等の＋１５Ｖなどがある。これらの
電圧のうち、安定度の要求される＋５ｖ、＋１５Ｖ、＋
１２ｖなどはツェナーダイオードとトランジスタと１〜
２個の抵抗とを用いて構成される簡単な安定化電源を経
由して供給される。従って、蓄電池８としては＋５■に
ついては１個（公称１２Ｖ品）で済むが、＋１５Ｖや＋
１２Ｖの電源電圧については２個を直列にして用いる必
要がある。安定化を必要としない２４Ｖ系に対しては蓄
電圧８から直接に供給する形態を採用する。

上記の停電保護用の蓄電圧８等への切換えを行う切換え
部１１及び切換えスイッチ６．７からなる装置としては
、具体的に、トランスファタイプの接点式リレーが適用
されるのが好ましい。ただし、停電を検知し、通常端子
から停電端子への切換え動作を全体で数ミリ秒で完了さ
せることが要求される場合には、半導体スイッチなど高
速動作を行うことのできる他のスイッチ手段を用いるこ
とか望ましい。

また切換え部１１の切換え動作においては、日常的に行
われる電源のオン・オフ動作の時に、作動しないように
制御部１２で制御するように構成することもできる。こ
の場合、前記の電源スィッチ４や、その他ブレーカ等に
それらの動作状態を検知することのできる補助接点を付
加し、補助接点の動作状態を制御部１２に入力し、前記
制御を行うように構成される。

またインバータ９は交流モータ等の回転を継続させるこ
とが主目的であるため、市販の無停電電源のような厳し
い電源仕様は要求されず、数秒間の補間動作を実行でき
れば十分である。従って、５０又は６０Ｈｚの発振源と
しては、常時正弦波を発振させる正帰還形の発振回路や
、通常の電力増幅回路、昇圧回路、出力電圧調整回路等
の汎用の回路手段か使用できる。発振信号の波形として
は、５〜１０％の歪みが生じても使用することか可能で
あり、周波数精度についても電子機器の全体の動作に支
障か起きない程度よく、例えば定格の±１％程度の仕様
の回路であってもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、次のよ
うな効果が生じる。

電力系統の最大瞬時停電時間である２００ミリ秒を十分
に保護することができるため、通常想定される落雷や送
電系の事故による瞬時停電に対しては１００％保護する
ことができ、瞬時停電に対して極めて有効な電子機器の
停電保護用電源供給システムを実現することができる。

また電源供給システムにおいて保護可能時間を数秒まで
延長可能に設計することにより、配電系に起因する瞬時
停電に対しても電子機器を有効に保護することができる
。

負荷の容量に応じて蓄電池の給電能力を自由に設定する
ことかでき、例えば、大容量時には容量に見合った蓄電
池を用いればよい。例えば、直流５■〜１２Ｖ系しか使
用しないパソコンシステム等では、自動車用バッテリ１
〜２個を用いるだけで数十秒の保護を行うことができ、
安価で且つ簡便である。

電子機器に対して停電保護装置として付加される主要構
成は、重要度に応じてその構成・機能を設計することが
できるので、市販の無停電電源の如く複雑な構成とする
必要がなく、安価に製作することができ、電子機器の内
蔵装置として設けることができ、別置きする必要がなく
、容易に付設することができる。また蓄電池については
外付けも可能であり、小型機器の場合にはそのものの形
状を必要以上に大きくすることを回避することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る停電保護装置付き電子機器の構成
を示すブロック回路図、第２図は本発明による停電保護
装置の方式と無停電電源を備える従来方式及び無停電電
源を備えない従来方式との関係を、停電の保護動作の分
担の観点で概説するための図である。 〔符号の説明〕 １・・・・・・直流負荷 ２・・・・・・交流負荷 ４・・・・・・電源スィッチ ６．７・・・・切換えスイッチ ８・・・・・・蓄電池 ９・・・・・・インバータ １１・・・・・切換え部 １２・・・・・制御部 １４・・・・・直流停電検出器 １５・・・・・交流停電検出器 １６・・・・・充電装置 出願人　　　株式会社日立製作所 代理人　　　弁理士　　春日　譲 同　　　　弁理士　　田宮寛祉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）停電保護を必要とする交流負荷と直流負荷のうち
   少なくとも一方の負荷を含む電子機器であり、停電保護
   用蓄電池と、前記負荷の入力端を通常電源側と前記停電
   保護用蓄電池側のうちいずれか一方に接続する切換え装
   置と、前記負荷に付設された停電検出器と、この停電検
   出器が停電を検出したとき前記切換え装置に前記停電保
   護用蓄電池側への接続動作を行わせる制御手段とを備え
   たことを特徴とする停電保護装置付き電子機器。
2. （２）請求項１記載の停電保護装置付き電子機器におい
   て、前記停電保護用蓄電池による保護時間は数十ミリ秒
   〜数秒の範囲であることを特徴とする停電保護装置付き
   電子機器。
3. （３）請求項１又は２記載の停電保護装置付き電子機器
   において、前記負荷が交流負荷である場合、前記蓄電池
   はインバータを備え、このインバータを介して商用周波
   電源の周波数にほぼ等しい周波数の交流を前記交流負荷
   に供給することを特徴とする停電保護装置付き電子機器
   。
4. （４）請求項１〜３のいずれか１項に記載の停電保護装
   置付き電子機器において、前記蓄電池は充電装置を備え
   ることを特徴とする停電保護装置付き電子機器。