JP2009095071A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源部の様々な出力仕様に対応しつつ機種数の増加を招くことのない無停電電源装置を実現する。
【解決手段】直流電源部３０−１，３０−２は、交流電源部２０が収容されている筐体とは別の筐体に設けられ、交流電源部２０と直流電源部３０−１，３０−２とは着脱自在に構成する。さらに、直流電源部３０−１，３０−２は、外部操作に応じて給電を開始する条件を設定する設定手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源部と直流電源部とを共に有し、停電発生時に交流または直流の電力を供給する無停電電源装置に関する。

停電時に電源を供給する無停電電源装置（以下では、表記の簡略化のために無停電電源装置をＵＰＳ(Uninterruptible Power Supply)と表記する。）が広く利用されている。特に、コンピュータ・システムにおいて停電時にバックアップ用の電源を設けることは、もはや必要不可欠である。ＵＰＳにはバックアップする機器に応じて様々な機種が用意されている。例えば、交流電源部と直流電源部とを共に有し、交流電源を必要とする機器と直流電源を必要とする機器との双方に１台のＵＰＳで対応可能な機種も用意されている。

なお、かかるＵＰＳに関する先行技術としては、特許文献１および特許文献２に示すものがある。特許文献１，２には、商用電源の電圧検出時には商用電源を供給し、停電時には直流電源を供給する構成が開示されている。

特公平１−３０３７８号公報 特開２００４−４０８６７号公報

特許文献１に示すような、交流電源部と直流電源部とを共に有するＵＰＳでは、直流電源部の仕様が多種多様にわたるため、メーカ側では、多数の機種を製造して在庫しておく必要があり、生産効率および在庫管理効率が低下するという問題がある。また、ユーザ側では、多数の機種を購入して管理する必要があり、経済効率および保守管理効率が低下するという問題がある。

すなわち、交流電源部の出力仕様は１００Ｖまたは２００Ｖのいずれかであるのに対し、直流電源部の出力仕様は１．５Ｖ、３Ｖ、５Ｖ、６Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖなど様々である。したがって、直流電源部の出力仕様の多様さが機種数を増やす主な要因であると言える。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、直流電源部の様々な出力仕様に対応しつつ機種数の増加を招くことのないＵＰＳを提供することを目的とする。

本発明は、負荷に交流電力を供給する交流電源部と負荷に直流電力を供給する直流電源部とを共に備えた無停電電源装置において、直流電源部は、交流電源部が収容されている筐体とは別の筐体に設けられ、交流電源部と直流電源部とは着脱自在に構成されているものである。

これによれば、ユーザの要求に応じて交流電源部に直流電源部を後付けして応じることができるため、メーカ側としては少数機種の交流電源部を用意しておき、これに仕様に応じた直流電源部を後付けして出荷すればよく、生産効率および在庫管理効率が低下するという問題を解決することができる。

また、ユーザ側としても少数機種の交流電源部を購入し、必要に応じて直流電源部を後から購入すればよく、経済効率および保守管理効率が低下するという問題を解決することができる。

また、直流電源部は、外部操作に応じて給電を開始する条件を設定する設定手段を備えるようにすることもできる。このようにすれば、１台の直流電源部により多様な仕様に対応できるようになるため、より効果的に上記問題を解決することができる。

さらに、直流電源部は、給電を開始する条件を設定するための設定手段を備えていて、この設定手段は、ＤＣ／ＤＣ変換回路と出力電圧設定部を有していて、出力電圧設定部は、制御部から出力される信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣ変換回路からの出力電圧を制御するようにすることもできる。このようにすれば、自動的に出力電圧を制御することができるため、ユーザの便宜を一層向上させることが可能となる。

本発明によれば、直流電源部の様々な出力仕様に対応しつつ機種数の増加を招くことのないＵＰＳを実現することができる。

（第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態におけるＵＰＳを、図１および図２を参照して説明する。図１は第一の実施の形態のＵＰＳの全体構成図である。図２は第一の実施の形態のＵＰＳの直流電源部の構成図である。

本実施の形態のＵＰＳは、図１に示すように、交流電源部２０と直流電源部３０−１および直流電源部３０−２とを共に備えており、直流電源部３０−１および直流電源部３０−２は、交流電源部２０が収容されている筐体とは別の筐体に設けられ、交流電源部２０と直流電源部３０−１および直流電源部３０−２とは着脱自在に構成される。

すなわち、本実施の形態のＵＰＳは、ＡＣ入力部１がＡＣ電源４０に接続され、平常時（非停電時）には、ＡＣ／ＤＣ変換部２によりＡＣ電源４０の交流電流は直流電流に変換されて蓄電池７に蓄電される。また、平常時であって、例えばＵＰＳの内部機器の保守・点検等を行う場合には、切替部５がＡＣ出力部６を直接ＡＣ入力部１に接続することにより、ＡＣ電源４０の交流電流がＡＣ出力部６に出力される。

停電時には、切替部５がＡＣ出力部をＤＣ／ＡＣ変換部４に接続することにより、蓄電池７の直流電流がＤＣ／ＤＣ変換部３により所定の電圧値に変換され、ＤＣ／ＡＣ変換部４により交流電流に変換されてＡＣ出力部６に出力される。なお、停電発生を検出し、切替部５に切替指示を与える制御機能については図示を省略している。

直流電源部３０−１，３０−２のＤＣ入力部９−１，９−２は、交流電源部２０のＤＣ出力部８−１，８−２に着脱自在に接続することができる。この着脱は、ユーザの要求に応じて直流電源部３０−１，３０−２のいずれか一方のみを交流電源部２０に接続して用いてもよいし、直流電源部３０−１および直流電源部３０−２の双方共に交流電源部２０に接続して用いてもよい。

直流電源部３０−１，３０−２のＤＣ入力部９−１，９−２をＤＣ出力部８−１，８−２に接続した後には、蓄電池７の直流電流がＤＣ／ＤＣ変換部１０−１，１０−２によって所定の電圧値に変換され、ＤＣ出力部１１−１，１１−２に出力される。

直流電源部３０−１および直流電源部３０−２のＤＣ／ＤＣ変換部１０−１およびＤＣ／ＤＣ変換部１０−２は、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣ変換回路１２と出力電圧設定部１３とを備えている。出力電圧設定部１３は、設定手段に対応し、出力電圧設定操作入力によって設定された出力電圧になるようにＤＣ／ＤＣ変換回路１２を制御する。なお、このＤＣ／ＤＣ変換部１０−１，１０−２は、ＰＷＭ方式、ＶＦＭ方式等、種々の制御方式が採用可能である。

例えば、出力電圧設定部１３にディップ・スイッチのような設定用のスイッチを設けておき、ユーザは、そのスイッチの設定を変更することにより任意の電圧値を設定することができる。あるいは、出力電圧設定部１３に簡単なコンピュータ機能（制御部）を設けておき、ユーザは、電気信号を入力することにより任意の電圧値を出力するように指令を出してもよい。これにより、直流電源部３０−１と直流電源部３０−２とで個別に出力電圧値を設定することができる。なお、上記の制御部は、切替部５に切替指示を与える制御機能と同一のものとしても良い。

（第二の実施の形態）
本発明の第二の実施の形態のＵＰＳを図３および図４を参照して説明する。図３は第二の実施の形態のＵＰＳの全体構成図である。図４は第二の実施の形態のＵＰＳの直流電源部の構成図である。なお、第一の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

第一の実施の形態の直流電源部３０−１および直流電源部３０−２は、蓄電池７の直流電流を利用して直流電流の出力を行ったが、第二の実施の形態の直流電源部３１−１および直流電源部３１−２は、ＡＣ出力部６に出力される交流電流を利用して直流電流の出力を行う。すなわち、ＡＣ出力部１４−１および直流電源部１４−２に、切替部５とＡＣ出力部６との間から分岐された交流電流が出力される。

直流電源部３１−１，３１−２のＡＣ入力部１５−１，１５−２は、交流電源部２１のＡＣ出力部１４−１，１４−２に着脱自在に接続することができる。ユーザの要求に応じて直流電源部３１−１、または直流電源部３１−２のいずれか一方のみを交流電源部２１に接続して用いてもよいし、直流電源部３１−１および直流電源部３１−２の双方共に交流電源部２１に接続して用いてもよい。

直流電源部３１−１，３１−２のＡＣ入力部１５−１，１５−２をＡＣ出力部１４−１，１４−２に接続した後には、切替部５とＡＣ出力部６との間から分岐された交流電流がＡＣ／ＤＣ変換部１６−１，１６−２によって直流電流に変換され、さらに、所定の電圧値に変換され、ＤＣ出力部１１−１，１１−２に出力される。

直流電源部３１−１および直流電源部３１−２のＡＣ／ＤＣ変換部１６−１およびＡＣ／ＤＣ変換部１６−２は、図４に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路１７と出力電圧設定部１３とを備えている。出力電圧設定部１３は、出力電圧設定操作入力によって設定された出力電圧になるようにＡＣ／ＤＣ変換回路１７を制御する。以下の説明は第一の実施の形態と同じである。

（第三の実施の形態）
本発明の第三の実施の形態を図５および図６を参照して説明する。図５は第三の実施の形態の全体構成図である。図６は第三の実施の形態の直流電源部の構成図である。

第一および第二の実施の形態では、出力電圧設定部１３を設け、ユーザが出力電圧設定操作入力を行って直流電源部３０−１，３０−２，３１−１，３１−２に所望する出力電圧値を設定するものにつき説明したが、出力電圧設定部１３の代わりに他の制御機能（または制御部）を設け、出力電圧値を任意に設定する他にもユーザが所望する設定を行うようにすることができる。

例えば、図５に示すように、停電発生を検知したらその旨を遠隔地の管理者に自動送信する停電通報装置５０が直流電源部３０に接続されている場合に、停電が長引いたときには、自動送信が不必要に継続することを回避したいというユーザの要求に対し、停電発生後の設定時間経過した時点で直流電流出力を遮断するといった動作を行うこともできる。

すなわち、第一および第二の実施の形態における出力電圧設定部１３に代えて、第三の実施の形態では遅延時間設定部１８を設ける。ユーザは、遅延時間設定操作入力を行い、停電発生後に停電通報の継続を所望する時間を設定する。また、遅延時間設定部１８には、切替部５に切替指示を与える不図示の制御機能（または制御部）からの停電発生通知が入力される。

なお、遅延時間設定部１８に出力電圧設定部１３の機能も併せて有するようにしてもよいし、遅延時間設定部１８と出力電圧設定部１３とを併設してもよい。これにより停電通報装置５０を任意の電圧により駆動することができる。

遅延時間設定部１８の動作を図７のフローチャートに示す。遅延時間設定部１８は、停電発生通知を監視し（Ｓ１）、通知が有れば（Ｓ２）、設定時間経過するのを待ち（Ｓ３）、設定時間が経過したら電源を遮断する（Ｓ４）。

また、上述の第二の実施の形態では、ＡＣ出力部１４−１，１４−２と、ＡＣ入力部１５−１，１５−２との間を非接触で導電可能な方式としても良い。例えば、ＡＣ出力部１４−１，１４−２と、ＡＣ入力部１５−１，１５−２との間に、トランスを配置することにより、電磁誘導にてＡＣ出力部１４−１，１４−２からＡＣ入力部１５−１，１５−２に交流電流を導電させることが可能となる。この場合、電気的な配線の接続のための労力が大幅に軽減され、直流電源部３１−１，３１−２の設置作業が非常に容易なものとなる。

なお、ＤＣ出力部８−１，８−２、直流電源部３０−１，３０−２、ＡＣ出力部１４−１，１４−２、直流電源部３１−１，３１−２の個数は、それぞれ２つずつには限られず、１つであっても良いし、３つ以上設けるようにしても良い。

また、出力電圧設定部１３における出力電圧の設定は、ＵＰＳが備える操作パネル等において、ユーザが設定できるようにしても良い。なお、かかる操作パネルでは、直流電源部３０−１，３０−２，３１−１，３１−２の設置状況（接続状況）を、例えばランプまたは液晶表示等の手段によって視認可能に構成しても良い。さらに、直流電源部３０−１，３０−２，３１−１，３１−２においては、ＤＣ出力部１１−１，１１−２の近傍に、切替部５と同様の切替部を設け、制御機能（または制御部）の切替指示に基づいて、直流電源部３０−１，３０−２，３１−１，３１−２からの直流電流の出力／遮断を制御するようにしてもよい。このとき、制御機能（または制御部）に、無線または有線で信号を送受信可能な通信ユニットを設けることにより、直流電流の出力／遮断を遠隔制御できるように構成しても良い。

また、例えば保守・点検時には、図１における交流電源部２０を、図３における直流電源部３１−１，３１−２として代替させることを可能とするように構成しても良い。例えば、図１のＵＰＳが複数接続されている場合、複数のＵＰＳが並列接続される接続態様と、特定のＵＰＳの交流電源部２０に対して、それ以外のＵＰＳが直列的に接続される接続態様とを、直列／並列切替回路を用いて切り替えるように構成しても良い。

また、ＤＣ出力部１１−１，１１−２から延出する２本の出力線間の電位差を検出する検出手段を設け、この検出手段からの検出信号が制御部に入力され、当該制御部では、この検出手段からの検出信号に基づいて、出力電圧設定部１３で設定される出力電圧設定を自動設定するようにしても良い。このとき、目標とする電位差を予め設定しておき、その目標電位差に対して、例えばＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御等の手法を用いて自動的に追従するように構成しても良い。

第一の実施の形態のＵＰＳの全体構成図。 第一の実施の形態のＵＰＳの直流電源部の構成図。 第二の実施の形態のＵＰＳの全体構成図。 第二の実施の形態のＵＰＳの直流電源部の構成図。 第三の実施の形態の全体構成図。 第三の実施の形態の直流電源部の構成図。 遅延時間設定部の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１、１５−１、１５−２ ＡＣ入力部
２、１６−１、１６−２ ＡＣ／ＤＣ変換部
３、１０−１、１０−２ ＤＣ／ＤＣ変換部
４ ＤＣ／ＡＣ変換部
５ 切替部
６、１４−１、１４−２ ＡＣ出力部
７ 蓄電池
８−１、８−２、１１−１、１１−２ ＤＣ出力部
９−１、９−２ ＤＣ入力部
１２ ＤＣ／ＤＣ変換回路
１３ 出力電圧設定部
１７ ＡＣ／ＤＣ変換回路
１８ 遅延時間設定部
２０、２１ 交流電源部
３０、３０−１、３０−２、３１−１、３１−２ 直流電源部
４０ ＡＣ電源
５０ 停電通報装置

Claims (3)

1. 負荷に交流電力を供給する交流電源部と負荷に直流電力を供給する直流電源部とを共に備えた無停電電源装置において、
   上記直流電源部は、上記交流電源部が収容されている筐体とは別の筐体に設けられ、
   上記交流電源部と上記直流電源部とは着脱自在に構成されている、
   ことを特徴とする無停電電源装置。
2. 前記直流電源部は、外部操作に応じて給電を開始する条件を設定する設定手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
3. 前記直流電源部は、給電を開始する条件を設定するための設定手段を備えていて、この設定手段は、ＤＣ／ＤＣ変換回路と出力電圧設定部を有していて、
   上記出力電圧設定部は、制御部から出力される信号に基づいて、上記ＤＣ／ＤＣ変換回路からの出力電圧を制御することを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。

Images