JP2009284687A - 電源装置、システム、及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電池の電解液漏れが発生すると、蓄電池の容量が劣化するという問題と、漏れ出した電解液の拡散により短絡等の危険が発生するという問題が発生するが、これらの問題を同時に解決できないこと。
【解決手段】 電源装置１９は、交流電力を直流電力に整流する整流回路１５と、整流された直流電力により充電される蓄電池１３と、整流回路１５と蓄電池１３の直流電力を交流電力に変換し変換した交流電力を電子機器３０に供給するインバータ１６と、蓄電池１３からの漏液を溜めて漏れないように構成される収納ケース１１と、収納ケース１１に設置されて漏液を検出する漏液センサ１２とを有し、漏液センサ１２で漏液を検出すると電子機器３０に漏液発生通知を送ることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電源装置、システム、及び処理方法に関し、特に、蓄電池の漏液対策の技術に関する。

コンピュータをはじめとする電子機器や情報処理システムの信頼性や運用性を向上させるために種々の手段が考慮されている。無停電電源装置のような電源装置もそのような手段の１つとして効果の著しいもので、電力供給がシステム稼働に必要不可欠であることから、システムの信頼性や運用性の向上に大いに寄与している。

無停電電源装置は蓄電池を有しており、入力される交流電源が停電となった場合でも、蓄電池に蓄えた電力を電子機器に供給することができる。従って、停電時間が短ければ、停電が復旧するまで電子機器に電力を供給することができ、停電時間が長ければ蓄電池の電力量を考慮して電子機器を再開できる状態で停止させる（シャットダウンという）こともできる。

この無停電電源装置の蓄電池として、メンテナンスフリー化、小型化、低価格化等の要求の高まりを背景として制御弁式鉛蓄電池が広く使用されている。制御弁式鉛蓄電池に使用される正極板は鉛合金からなる正極格子に活物質として二酸化鉛が充填される。充電によって格子体表面は酸化腐食されて体積が膨張し、活物質の脱落や内部応力の発生をもたらし、容量の劣化とともに格子体を伸長させるという劣化が進む。そのため蓄電池を長期間使用し続けると、この格子体の伸長が原因で蓄電池の電槽に亀裂が生じ、電解液が漏れ出す危険がある。

また、蓄電池電槽の亀裂や割れは上記経年変化による劣化の場合だけではなく、電槽をはじめとした蓄電池の製造不良や、落下による衝撃が原因で漏液が生じることもある。ここで漏液とは液体が漏れること又は漏れ出した液体のことである。蓄電池の製造不良の例として、蓄電池電槽底部のモールド樹脂流し込み用の穴部を形成する際の偶発故障に起因するものがある。この偶発故障から、輸送中の振動などにより微小亀裂が発生し、蓄電池の充電により蓄電池電槽内部圧力が上昇すると、微小亀裂から蓄電池の電解液が漏れ出すことが知られている。

例えば、特許文献１には液漏れを検出することが記載されている。また、特許文献２にはバッテリ（蓄電池）を収容するバッテリケースが記載されている。

特開２００４−２９６１２７号公報 特開平１０−１４５９８４号公報

蓄電池の電解液漏れが発生すると、蓄電池の容量が劣化するという問題と、漏れ出した電解液の拡散により短絡等の危険が発生するという問題がある。容量劣化問題に対する技術として、特許文献１の発明は、燃料電池のエタノールの液漏れを検出すると給電先の電子機器に通知してシャットダウン処理をさせる。

これにより、特許文献１の発明は、蓄電池の容量が劣化した状態で停電が発生しても、シャットダウン処理の途中で電力供給を停止してしまい、シャットダウン処理が失敗するという障害が発生する問題を解決している。

しかしながら、鉛蓄電池の電解液のように強い腐食性と導電性を持つ場合、電解液の漏れ出しにより無停電電源装置内部の構造物を腐食させたり、電源とグランド（接地）間の短絡を発生させたりする危険性がある。短絡の影響が筐体外部に及ぶ場合は感電事故となる危険性もある。特許文献１の発明は、電解液ではないエタノールの漏れ出しを対象としており、上記危険性を防止する技術については考慮されていない。

特許文献２の発明は、滑合状態で本体ケースに脱着できるようにしたバッテリケースにバッテリを搭載するよう構成されている。しかしながら、特許文献２の発明は、バッテリの脱着の容易化を課題としておりが、バッテリの液漏れ対策については全く考慮されていない。

このように、蓄電池の電解液漏れが発生すると、蓄電池の容量が劣化するという問題と、漏れ出した電解液の拡散により短絡等の危険が発生するという問題が発生するが、特許文献１や特許文献２の発明では、これらの問題を同時に解決できないという課題があった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する電源装置、システム、及び処理方法を提供することにある。

本発明の電源装置は、交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し変換した交流電力を電子機器に供給するインバータと、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏れないように構成される収納ケースと、前記収納ケースにて漏液を検出する漏液センサと、前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送る制御回路とを有することを特徴とする。

本発明のシステムは、電源装置が電子機器に電力供給を供給するシステムであって、前記電源装置は、交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記電子機器に交流電力を供給するインバータと、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏液が外に漏れない構造を持つ収納ケースと、前記収納ケース内部に設置されて漏液を検出する漏液センサと、前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送る制御回路とを有し、前記電子機器は、漏液発生通知を受けるとシャットダウン処理を実行することを特徴とする。

本発明の処理方法は、交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し変換した交流電力を電子機器に供給するインバータを有する電源装置における処理方法であって、前記電源装置は、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏液が外に漏れない構造を持つ収納ケースと、前記収納ケース内部に設置されて漏液を検出する漏液センサとを有し、前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送り、前記電子機器から停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断して電力供給を停止するとともに、前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする。

本発明は、蓄電池から漏液が発生しても、蓄電池の容量が劣化に伴う障害の発生を防止するとともに、短絡等が発生した場合の危険範囲を収納ケース内に限定して安全性を高めるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の電源装置１９の構成を示したブロック図である。図２は本発明の第１の実施の形態のシステム２０の構成を示したブロック図である。システム２０は図１に示す電源装置１９を無停電電源装置１０とし、さらに電子機器３０と交流電源２９を含む構成である。

電源装置１９は、無停電電源装置１０で示した構成を含む電源装置であるものとし、無停電電源装置の機能と他の機能とを結合した複合装置であってもよい。また、電源装置１９の用途は停電時の電力補償に限定されるものでもない。例えば、電源装置１９は、雑音が少なく安定した交流電力を音響機器に供給するための電源装置１９でもよい。この場合の電源装置１９は音響機器の音質を向上させるという用途を持つ。なお、本発明の第２、第３の実施の形態においても電源装置１９を無停電電源装置８１、９１とした構成を示している。本発明のブロック図において、太線で示した結線は交流電力又は直流電力の経路を示し、太線でない結線は信号線の経路を示している。

本発明の第１の実施の形態のシステム２０の構成について説明する。交流電源２９は、例えば、商用電源であり、無停電電源装置１０は交流電源２９から交流電力を受電し、これを安定した交流にして電子機器３０へ供給する。また、無停電電源装置１０は蓄電池１３を搭載し、交流電源２９の電圧が低下し十分な電力を供給できなくなった場合（以降この状態を停電という）でも、蓄電池１３に充電された電力を電子機器３０に供給することにより、電子機器３０に安定した電力を供給する。

無停電電源装置１０は、収納ケース１１と漏液センサ１２と蓄電池１３と制御回路１４と整流回路１５とインバータ１６とを含む。整流回路１５は交流電源２９を受電して全波整流し、全波整流した直流をインバータ１６が安定した交流に変換して電子機器３０に供給する。停電の際は蓄電池１３の出力をインバータ１６が安定した交流に変換して電子機器３０に供給する。

収納ケース１１は、蓄電池１３と漏液センサ１２を収納するとともに蓄電池１３から漏れ出した電解液を外部へ漏れ出さないように溜める構造を持った構造体である。図２に示す収納ケース１１は、蓄電池１３を包む様子を示したものであり、形状はこの通りである必要はなく、蓄電池１３の形状に応じて決めればよい。

収納ケース１１は、蓄電池１３から漏れ出す電解液を全て溜められる容量を有することにより安全性を向上できる。また、収納ケース１１の材質は、電解液による腐食に耐性を有し、高い電気的絶縁性を有し、長時間、漏れ出した電解液を安定して溜めておけるものが望ましい。以降の説明では、収納ケース１１は十分な容量・耐腐性・絶縁性を持つものとする。

また、収納ケース１１は安定した姿勢で漏液センサ１２と蓄電池１３と一緒に無停電電源装置１０外に取り出せるように実装されることが望ましい。例えば収納ケース１１の下側にレールを設けて、引き出せるような構造を設けると、交換が容易に行える。例えば、収納ケース１１は天井面に蓋を付け、移動したときに底部に溜まった電解液が漏れ出さないような構造としてもよい。また、収納ケース１１は蓄電池１３から漏れ出す電解液以外にも、蓄電池１３からこぼれ落ちる固体・液体状の物質も溜め込み、拡散を防止することができるものとする。

漏液センサ１２は、蓄電池１３から漏れ出した電解液を検出するセンサであり、出力は信号線Ｌ２３を介して制御回路１４に接続される。漏液センサ１２は、蓄電池１３からの漏液を素早く検出できるようにするため、蓄電池１３の下又はその近傍に設置される。漏液センサ１２は、例えば、一対の導電線間に電解液が付着した吸水部材を配し、一対の導電線間の電気抵抗に基づいて漏液を検知することができる。他にも、漏液センサ１２として、電気絶縁性を有する線状の心材の表面に沿って、互いに隔離して螺旋状に巻きつけられた一対の導電線間に、電解液が付着したときに両導電線に電流が流れることで漏液を検知することができる。本発明においては、漏液センサ１２の構成は限定しない。

蓄電池１３は、繰り返し充電可能な２次電池である。蓄電池１３は、整流回路１５の出力により充電される。また、停電の際は充電した電力をインバータ１６に出力する。本発明では蓄電池１３として鉛蓄電池を例にして説明するが、内部に電解液を含む２次電池であれば他の種類の蓄電池１３としてもよい。

図２の例では特に充電回路を設けていないが、充電回路を設けてもよい。特に蓄電池１３がニッカド電池やリチウムイオン電池等の場合は通常、高電圧、高電流を発生させたり過充電を防止したりできる充電回路を設ける必要がある。蓄電池１３は内部に電極や電解液を含み、これらをケースで包み込む構造をしている。何らかの要因で電解液が漏れ出すと、電解液が外側の収納ケース１１に溜められる。

整流回路１５は交流電源２９から受電した交流を全波整流する。図３は整流回路１５の一例を示した回路図である。図３において、交流電源２９からの非安定交流電力は、過電流保護器５１、スイッチ５２、全波整流ダイオードブリッジ５３を介して全波整流される。図３ではさらに、昇圧用インダクタ５４と高速スイッチング素子でできたＭＯＳＦＥＴ５５と昇圧ダイオード５６と平滑コンデンサ５７を設けている。これらを設けたことにより無停電電源装置１０は、交流電力を昇圧して安定した直流電力に変換するとともに、入力電流波形を入力電圧波形と相似形になるように制御することにより、力率を改善するとともに安定した直流電力を出力する。

インバータ１６は、直流を交流に変換する回路であり、図示しないが、例えば、ＭＯＳＦＥＴとトランスと、リアクトル及びコンデンサを含むＡＣフィルタ回路と出力スイッチを有し構成される。ＭＯＳＦＥＴを開閉制御することにより入力される直流電圧を断続させる。このＭＯＳＦＥＴの開閉制御によりトランスの２次側に誘起される所定の断続電圧は、ＡＣフィルタ回路に与えられる。ＡＣフィルタ回路ではこの断続電圧を平滑して安定した所定の交流出力電圧を生成する。出力スイッチは制御回路１４からの指示（信号線Ｌ２２）によりＡＣフィルタ回路で生成された交流電力の出力を接続或いは切断する。

制御回路１４は、無停電電源装置１０を制御する回路であり、それぞれ信号線Ｌ２１〜Ｌ２３を介して整流回路１５、インバータ１６、漏液センサ１２と接続されるとともに、通信線Ｌ２４を介して電子機器３０と通信を行う。Ｌ２１〜Ｌ２４は１又は複数の信号線で構成される。

図４は、制御回路１４の一例の構成を示すブロック図である。制御回路１４はプログラムを実行するプロセッサ４１と、プログラムや設定情報のようなデータを記憶する記憶部４２と、ＩＯ回路４３と、通信線Ｌ２４を介して電子機器３０との通信を制御する通信回路４４を含む。なお、制御回路１４の構成は、図４以外の構成であってもよい。例えば、プロセッサ４１の代わりにプログラムの実行手順をフリップフロップや論理ゲートで構成した電子回路で実現することも可能である。

記憶部４２は、プログラムやデータを保持する不揮発性の記憶手段であり、無停電電源装置１０自身の電源が切断されても内容を保持できるものとする。記憶部４２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリや、電池でバックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）で実現できる。ただし、設定情報やデータはＲＯＭ以外で実現する。

プログラムは、後述するように本発明の特徴となる漏液や停電の動作を実行するプログラムと、その他の無停電電源装置１０の動作を実行するプログラムを含む。また、設定情報は、停電後に復電したとき電子機器３０を自動的に立ち上げるか否かを指定する自動再起動モードを含む。

ＩＯ回路４３は、信号線Ｌ２１により整流回路１５と接続され、信号線Ｌ２１の内で信号線Ｌ２１−１を受けて電圧を計測する回路を含み、入力電圧の低下（停電）を検出するとプロセッサ４１に通知する。通知の方法としては、ＩＯ回路４３からプロセッサ４１へ割込を行う方法と、ＩＯ回路４３が停電を検出したことを状態値に反映しこれをプロセッサ４１がポーリングして検出する方法がある。ＩＯ回路４３は入力電圧が復旧して正常な電圧に戻った（復電という）ときもプロセッサ４１に通知する。

ＩＯ回路４３は、信号線Ｌ２２を介してインバータ１６と接続され、プロセッサ４１の指示によりインバータ１６の出力を切断して電力供給を停止する。ＩＯ回路４３は、信号線Ｌ２３を介して漏液センサ１２と接続され、漏液センサ１２が漏液を検出したことを信号線Ｌ２３によって検出し、プロセッサ４１に通知する。通知方法は停電の場合と同じである。

この他の機能として、ＩＯ回路４３は、信号線Ｌ２１に含まれる投入／切断指示信号（信号線Ｌ２１−２）や開閉制御信号（信号線Ｌ２１−３）を出力する。またＩＯ回路４３は、信号線Ｌ２２に含まれるインバータ１６の出力を受けて出力電圧を計測してもよいし図示しないが、蓄電池１３の電圧の計測や温度情報の読み取る機能を含んでいてもよい。ただしこれらの機能は本発明の説明には不用であるため、説明は省略する。

通信回路４４は、プロセッサ４１の指示により、電子機器３０との間の通信を制御する回路である。通信インターフェースは特に限定しないが、例えば、ＲＳ２３２Ｃのような通信インターフェースや、電子機器３０が接続されるＬＡＮ（Local Area Network）に接続するための通信インターフェース等で実現できる。

電子機器３０は、無停電電源装置１０から電力を受けて動作し、プログラムによって情報処理を実行する機能を有し、無停電電源装置１０と通信可能な装置である。例えば、コンピュータや通信機器や複写装置のような事務機器や工作機械や家電製品など多くの装置が電子機器３０として適用可能である。本発明では、電子機器３０は電源を切断する前にシャットダウン処理を実行するものについて説明するが、シャットダウン処理を実行しない電子機器３０に対しても本発明は適用できる。

ここで、シャットダウン処理とは、電子機器３０を再起動した際に、正常に立ち上げるために必要な処理である。シャットダウン処理は、実行中のプログラムをシャットダウン前の状態（データの内容を含む）から、利用者が継続して実行できるようにする処理を含む。

例えば、実行中のアプリケーションプログラムがあれば、アプリケーションプログラムを再開可能な状態で終了させ、処理した結果のデータを主記憶装置から補助記憶装置に書き戻す処理を含む。主記憶容量の増大により、書き戻しが必要なデータ量も増大するので、シャットダウン処理も増大する傾向にある。例えば、家電機器やファクシミリ装置のように、補助記憶を持たない電子機器３０のシャットダウン処理では、上記の書き戻しは不要である。

図５は、電子機器３０の構成例を示したブロック図である。電子機器３０は、主記憶３２上のプログラムを実行し主記憶３２上のデータを演算するＣＰＵ３１と、プログラムやデータを記憶する補助記憶３３と、必要に応じてデータやプログラムを補助記憶３３から読み出して一時的に記憶する主記憶３２と、無停電電源装置１０との間の通信を制御する通信回路３４を含む。シャットダウン処理において、主記憶３２上のデータが、ＣＰＵ３１の制御により補助記憶３３へ書き戻される。

図５は電子機器３０の一例であって、これ以外の構成（例えば、マルチプロセッサ構成や二重化構成等）であってもよい。電子機器３０は、図示しないが、キーボードやマウス等の入力装置や、表示装置や、印刷装置等を含んでもよい。通信回路３４は、通信回路４４との間で定められた通信プロトコルに従って通信を制御する。

次に、本発明の第１の実施の形態のシステム２０の動作を説明する。本発明の特徴を説明するために、漏液が発生した場合と停電が発生した場合の無停電電源装置１０と電子機器３０の動作について、図６と図７を参照して説明する。無停電電源装置１０と電子機器３０の動作の内、本発明と関係しない動作（例えば正常時の動作）については説明を省略する。

図６は無停電電源装置１０の動作を示したフローチャートであり、図７は電子機器３０の動作を示したフローチャートである。制御回路１４はＩＯ回路４３からの通知に従って漏液を検出したか否か判断する（Ｓ６１）。制御回路１４は漏液を検出しなかった場合（Ｓ６１／Ｎｏ）、ＩＯ回路４３からの通知に従って停電を検出したか否か判断する（Ｓ７０）。制御回路１４は、停電を検出しなければ（Ｓ７０／Ｎｏ）、Ｓ６１へ戻り、漏液の検出と停電の検出の監視を繰り返す。

漏液と停電の検出方法はすでに説明したように割込とポーリングがあり、制御回路１４はいずれかの方法で漏液と停電を検出する。漏液も停電も検出されない場合、制御回路１４はこれら以外の処理を実行することができる。制御回路１４は、漏液と停電の処理を他の処理より優先して実行する。

まず、漏液を検出した際の動作について説明する。制御回路１４は、漏液を検出すると（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、無停電電源装置１０が電子機器３０へ電力供給中か否か判断する（Ｓ６２）。制御回路１４は、電子機器３０へ電力供給中であれば（Ｓ６２／Ｙｅｓ）、電子機器３０に対して漏液発生通知を送り（Ｓ６３）、電子機器３０からの指示を待つ。

電子機器３０は、常時、漏液発生通知を受けたか否かを判断するとともに（Ｓ３５）、停電発生通知を受けたか否かを判断している（Ｓ３６）。電子機器３０は、漏液発生通知を受けると（Ｓ３５／Ｙｅｓ）、予め決められた開始条件でシャットダウン処理を実行する（Ｓ３７）。シャットダウン処理終了時に電子機器３０は、無停電電源装置１０に停止指示を通知し（Ｓ３８）、その後、自身の電源を切断する（Ｓ３９）。

電子機器３０は、シャットダウン処理の中で、漏液発生通知を受けたことを動作履歴として記録したり、図示しない表示装置に無停電電源装置１０に漏液が発生したことを表示してもよい。シャットダウン処理の開始条件は、即座に起動するという条件でもよいし、所定時間だけ復電するのを待ち合わせた後という条件でもよい。国内の商用電源は長時間停電することは少なく、多くの場合電圧低下は１秒以内で回復する。従って、１秒程度復電を待ち合わせる設定は有効である。ただし、特別な運転状況下においては電力供給を停止することにより電子機器３０に大きな不利益が発生することもある。このとき、電子機器３０は特別な状況が解除されるまで停止指示の送信を待たせて動作を継続する必要がある。このために、電子機器３０は無停電電源装置１０に中止指示を送って、タイムアウト監視を中止して電力供給が停止されないようにすることができる。

制御回路１４は、電子機器３０から停止指示を受けると（Ｓ６４／Ｙｅｓ）、信号線Ｌ２２によりインバータ１６の出力スイッチ（前述、図示しない）を切断し、電力供給を停止する（Ｓ６６）。制御回路１４は、予め決められた時間が経過しても電子機器３０から停止指示がない場合、すなわちタイムアウトとなった場合も（Ｓ６５／Ｙｅｓ）、インバータ１６を制御して、電力供給を停止する（Ｓ６６）。続いて、制御回路１４は信号線Ｌ２１を介して整流回路１５のスイッチ５２を切断する（Ｓ６７）。

制御回路１４は漏液発生通知を送った時刻からの経過時間を図示しないタイマや時計を用いて監視することによりタイムアウトを検出できる。ここで、タイムアウトを検出するためのタイムアウト時間は、例えば、電力供給先の電子機器３０が正常時にシャットダウンを完了するために要する最大時間又は最大時間にマージンを加えた時間とすることができる。タイムアウト時間を設定して監視することにより、電子機器３０に異常が発生し停止指示を送信できない場合でも、電力供給を停止することができる。

なお、タイムアウト監視中に電子機器３０からタイムアウト監視の中止指示を受けた場合は、タイムアウト監視を中止するような処理を行うこともできる。このとき、ステップＳ６５は常にＮｏとなり、制御回路１４は停止指示を待ち続ける。

制御回路１４は漏液が発生したことをシステム管理者に知らせるために、図示しない表示装置に漏液が発生したことを表示したり、図示しない通信手段により所定の通知先に漏液の発生を通知したりすることができる。或いは、電子機器３０を経由して漏液の発生を所定の通知先に通知することもできる。制御回路１４は、その後、液漏れにより自身の破壊を防止するために、自身の電源を切断してもよい。

システムの管理者は、漏液の発生を知ると、漏液の発生した蓄電池１３を交換する準備を進めることができる。蓄電池１３は、収納ケース１１、漏液センサ１２と一緒に交換できる構造としてもよい。システムの管理者は、蓄電池１３を交換した後に無停電電源装置１０の電源を投入し、電子機器３０への電力供給を再開することができる。

次に、停電を検出した際の動作について説明する。制御回路１４は、ＩＯ回路４３に従って停電を検出すると（Ｓ７０／Ｙｅｓ）、電子機器３０へ電力供給中の場合（Ｓ７１／Ｙｅｓ）、電子機器３０に対して停電発生通知を送り（Ｓ７２）、電子機器３０からの指示を待つ。電子機器３０へ電力供給中でない場合（Ｓ７１／Ｎｏ）、制御回路１４はステップＳ６１へ戻り漏液の監視を続ける。

電子機器３０は、停電発生通知を受けると（Ｓ３６／Ｙｅｓ）、漏液発生通知を受けたときと同様に、予め決められた開始条件でシャットダウン処理を実行する（Ｓ３７）。シャットダウン処理終了時に電子機器３０は、無停電電源装置１０に停止指示を通知し（Ｓ３８）、その後、自身の電源を切断する（Ｓ３９）。

停電発生通知を受けた場合、復電しない限り途中で電力供給が停止するので、長時間シャットダウンを待ち合わせるような設定は避けるべきである。電子機器３０は、シャットダウン処理の中で、停電発生通知を受けたことを動作履歴として記録したり、図示しない表示装置に無停電電源装置１０に停電が発生したことを表示してもよい。

制御回路１４は、電子機器３０から停止指示を受けると（Ｓ７３／Ｙｅｓ）、信号線Ｌ２２によりインバータ１６を制御して、電力供給を停止する（Ｓ７５）。制御回路１４は、予め決められた時間が経過しても電子機器３０から停止指示がない場合、すなわちタイムアウトとなった場合も（Ｓ７４／Ｙｅｓ）、電力供給を停止する（Ｓ７５）。

続いて、制御回路１４は信号線Ｌ２１を監視しているＩＯ回路４３から復電（入力電圧の復旧）の通知を待ち合わせる。この間に漏液が検出されると（Ｓ７６／Ｙｅｓ）、制御回路１４は信号線Ｌ２１を介して整流回路１５のスイッチ５２を切断し（Ｓ６７）、この状態で停止する。漏液が検出されず（Ｓ７６／Ｎｏ）、復電が検出されると（Ｓ７７／Ｙｅｓ）、制御回路１４は記憶部４２から設定情報を読み出して、設定情報が自動再起動モードに設定されているか否か判断する（Ｓ７８）。

設定情報が自動再起動モードに設定されていれば（Ｓ７８／Ｙｅｓ）、制御回路１４は信号線Ｌ２２によりインバータ１６の出力スイッチを制御して、電子機器３０への電力供給を開始する（Ｓ７９）。設定情報が自動再起動モードに設定されていなければ（Ｓ７８／Ｎｏ）、制御回路１４は電子機器３０への電力供給を停止したままステップＳ６１へ戻り、漏液の監視を続ける。

このように、第１の実施の形態は、蓄電池１３からの漏れた電解液を全て収納ケース１１に溜められるようにしたので短絡等の危険部位を収納ケース１１内に限定でき、安全性を高めることができる。また、漏液センサ１２により漏液を検出することにより蓄電池１３の容量劣化を予測し、電力供給先の電子機器３０に漏液発生通知を送ることにより安全にシャットダウンさせることができる。従って、本発明は、蓄電池１３からの電解液漏れに対して、蓄電池１３の容量劣化に起因する障害の発生防止とともに、短絡に対する安全性を高めることができる。

また、第１の実施の形態は漏液が発生しても、無停電電源装置１０は電子機器３０と交流電源２９とから切断されるので、漏液により発生する短絡の影響範囲が電子機器３０や交流電源２９へ及ぶのを防止できる。また、第１の実施の形態は、短絡等を起こす危険範囲を収納ケース１１内に限定できるので、短絡の影響が筐体外面に及び感電事故が発生することも回避できる。

以上の説明では、電子機器３０がシャットダウン処理をする場合について説明したが、電子機器３０がシャットダウン処理を実行しない場合について説明する。漏液を検出した場合、制御回路１４はステップＳ６３〜Ｓ６５をスキップして、ステップＳ６６以降を実行する。停電を検出した場合、制御回路１４はステップＳ７２〜Ｓ７４をスキップして、ステップＳ７５以降を実行する。こうすることにより、電子機器３０のシャットダウン処理をせずに、制御回路１４は出力と入力を切断することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は第２の実施の形態のシステム８０の構成を示したブロック図である。システム８０は交流電源２９と無停電電源装置８１と電子機器３０を含む。図９は無停電電源装置８１の制御回路８２の構成を示したブロック図である。

無停電電源装置８１は、無停電電源装置１０に比べて、蓄電池１３と整流回路１５及びインバータ１６との間にスイッチ１７を挿入した点が異なる。また、無停電電源装置８１は、スイッチ１７を制御する機能を制御回路１４に追加して、制御回路１４を制御回路８２と置き換えた点で異なる。以下、第１の実施の形態と異なる点について説明する。

スイッチ１７は、制御回路８２の制御に従って蓄電池１３を整流回路１５及びインバータ１６と接続したり切断したりする。制御回路８２は漏液フラグ８３をスイッチ１７の数に応じて設ける。無停電電源装置８１の場合、スイッチ１７は１つのみなので、漏液フラグ８３も１つとなる。

漏液フラグ８３は、制御回路８２の制御によってオン／オフされる。漏液フラグ８３の出力は信号線Ｌ２５としてスイッチ１７の接続／切断を制御する。漏液フラグ８３がオンのときにスイッチ１７は接続され、漏液フラグ８３がオフのときにスイッチ１７は切断される。漏液フラグ８３は、蓄電池１３を正常な状態で収納ケース１１内に設置できた時点で、システム管理者の操作によりオンにセットされるものとする。このときの操作手順については特に限定しない。

漏液フラグ８３は、無停電電源装置８１の電源が切断状態でも値を保持できる構成を持つ。例えば、漏液フラグ８３は不揮発性の記憶装置や図示しない独立した電池等でバックアップされる構成で実現できる。例えば、漏液フラグ８３は通常のフリップフロップで構成し、自身の電源を切断する際に値を記憶部４２に保存しておき、自身の電源を投入した後に記憶部４２から値を復元するという方法でも実現できる。

次に、本発明の第２の実施の形態の動作について説明する。図１０は第２の実施の形態の動作を示したフローチャートである。図１０のフローチャートは第１の実施の形態の動作を示した図６のフローチャートと比べてステップＳ８４とＳ８５が追加されている点で異なる。ステップＳ８４とＳ８５以外の動作は図６と同じなので、図１０において図６と同じ符号（Ｓ６１〜Ｓ７９）を付けている。以下、ステップＳ８４とＳ８５の動作について説明する。なお、制御回路８２の動作は記憶部４２に保持されるプログラムをプロセッサ４１が実行することにより実現される。

漏液を検出した場合について説明する。制御回路８２は漏液を検出すると（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、漏液フラグ８３をオフする（Ｓ８４）。例えば後述の図１１のように収納ケース１１を複数設けた構成では、漏液を検出した収納ケース１１に対応する漏液フラグ８３のみをオフする。漏液フラグ８３がオフとなると、対応するスイッチ１７が切断される。

次に、記憶部４２から設定情報に含まれる運転条件を読み出し、運転条件を満足するか否か判断する（Ｓ８５）。運転条件とは、電子機器３０で必要とされる電力供給量を確保するための正常な蓄電池１３の数を規定した情報である。第２の実施の形態では蓄電池１３は１つしかなく、運転条件は「蓄電池数≧１」と設定される。制御回路８２は蓄電池１３が異常となると正常な蓄電池１３の数が「０」となってしまうため、運転条件を満足できなくなり（Ｓ８５／Ｎｏ）、ステップＳ６２に進む。

以降は第１の実施の形態と同様に、制御回路８２はステップＳ６２以降を実行し、第１の実施の形態と同様に電力供給を停止し（Ｓ６６）入力を切断する（Ｓ６７）。

次に、停電を検出した場合について説明する。制御回路８２はステップＳ７０〜Ｓ７９を第１の実施の形態と同様に実行する。ただし、復電を待つ間に漏液を検出した場合（Ｓ７６／Ｙｅｓ）、制御回路８２は対応する漏液フラグ８３をオフし（Ｓ８４）、運転条件を満足するか判断し（Ｓ８５／Ｎｏとなる）、入力を切断する（Ｓ６７）。

このように、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に蓄電池１３からの電解液漏れに対して、蓄電池１３の容量劣化に起因する障害の発生防止とともに、短絡に対する安全性を高めることができる。第２の実施の形態では、さらに、漏液を検出した時点で蓄電池１３をスイッチ１７によって整流回路１５及びインバータ１６と切り離すことができる。従って、第２の実施の形態では、収納ケース１１内で漏液量が増えて短絡等が発生しても、整流回路１５及びインバータ１６に短絡の影響が及ぶことはなく、整流回路１５及びインバータ１６の回路が破壊されることを回避できる。

また、漏液フラグ８３は無停電電源装置８１の電源が切断されても内容が保持される。従って、漏液を検出して漏液フラグ８３を一旦オフとしておけば、漏液したままの状態で誤って無停電電源装置８１の電源を投入しても、漏液の影響が収納ケース１１の外部に及ぶことは回避できる。システム管理者は、漏液の発生した蓄電池１３を正常な蓄電池１３と交換した後に所定の操作により漏液フラグ８３をオンとし、無停電電源装置８１に組み込むことができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１１は第３の実施の形態のシステム９０の構成を示したブロック図である。システム９０は交流電源２９と無停電電源装置９１と電子機器３０を含む。図１２は無停電電源装置９１の制御回路９２の構成を示したブロック図である。

無停電電源装置９１の構成は、機能的には第２の実施の形態の無停電電源装置８１の構成と同じであるが、収納ケース１１と漏液センサ１２と蓄電池１３とスイッチ１７を組として、これを３組設けた（それぞれの符号の後に−１、−２、−３を付して各組を表示、信号線Ｌ２３とＬ２５も同様）構成としている点で異なる。図１１では、収納ケース１１と漏液センサ１２と蓄電池１３とスイッチ１７からなる組は３組としているが、２組でも４組以上でも本発明を容易に適用することができる。

さらに、無停電電源装置９１は電子機器３０がシャットダウン処理を実行するのに必要とされる電力量を２組で供給できる冗長構成とし、１組が故障により使用不能となっても残りの２組で正常な電力供給ができるものとする。ただし、各組の蓄電池１３の容量は同じものとする。全体を２組で構成する場合、無停電電源装置９１は、１組で必要とされる電力量を供給できるものとし、Ｎ（４以上の整数）組の場合は少なくとも１組を除いても必要とされる電力量を供給できるものとする。

図１１では、蓄電池１３と漏液センサ１２は、蓄電池１３−１と漏液センサ１２−１のみを図示しているが、残りの２つも図示しないがそれぞれ対応する収納ケース１１−２と収納ケース１１−３の中に設置されている。制御回路９２は第２の実施の形態の制御回路８２と比べて、漏液フラグ８３をスイッチ１７−１〜１７−３に対応して３つ（漏液フラグ８３−１〜８３−３）設けている点で異なる。この他の第３の実施の形態の構成要素は第２の実施の形態と同じであるので説明は省略する。

次に、第３の実施の形態の動作について説明する。図１１では、電子機器３０で要求される電力供給量を２つの蓄電池１３で満足できるように構成している。このため、記憶部４２の設定情報に含まれる運転条件は「蓄電池数≧２」と設定される。

この構成で、１つの蓄電池１３−１で漏液が発生した場合の動作について図１０のフローチャートと図１１及び図１２のブロック図を用いて説明する。制御回路９２の動作は記憶部４２に保持されるプログラムをプロセッサ４１が実行することにより実現される。また、漏液フラグ８３は全てオンで運転されているものとする。

蓄電池１３−１で漏液が発生すると、漏液センサ１２−１が漏液を検出して、これを信号線Ｌ２３−１によりＩＯ回路４３へ通知する。ＩＯ回路４３は、漏液を検出するとプロセッサ４１に漏液センサ１２−１が漏液を検出したことを通知する。制御回路９２は漏液を検出すると（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、漏液センサ１２−１に対応する漏液フラグ８３−１をオフする（Ｓ８４）。

このとき、漏液フラグ８３−２と漏液フラグ８３−３はオンのままである。すなわち、蓄電池１３−１はスイッチ１７−１が切断され、電子機器３０への電力供給ができなくなるが、蓄電池１３−２と蓄電値１３−２は電子機器３０への電力供給が可能である。この状態で停電が発生しても、蓄電池１３−２と蓄電池１３−３によって電子機器３０へ十分な電力供給ができるので、電子機器３０は運転を継続することができる。

制御回路９２は運転条件を記憶部４２の設定情報から読み出して判断する（Ｓ８５）。この場合、正常な蓄電池１３が２つあるので運転条件の「蓄電池数≧２」を満足する（Ｓ８５／Ｙｅｓ）。従って、制御回路９２はスイッチ１７−１を切断して蓄電池１３−１を切り離した状態で運転を継続する。ただし、漏液が発生したことをシステム管理者に知らせるために、図示しない表示装置に漏液が発生したことを表示したり、図示しない通信手段により所定の通知先に漏液の発生を通知したりしてもよい。或いは、電子機器３０を経由して漏液の発生を所定の通知先に通知することもできる。

蓄電池１３−１はスイッチ１７−１で切り離されているため、システム管理者は、通知を受けて漏液の発生した蓄電池１３−１を漏液センサ１２−１と収納ケース１１−１と一緒に正常なものに交換することができる。システム管理者は、交換後に、所定の操作をして漏液フラグ８３−１をオンとし、交換後の蓄電池１３−１を組み込むことができる。

なお、安全のため、無停電電源装置９１は、漏液フラグ８３−１をオンとする操作において、漏液センサ１２−１が漏液を検出していないことを確認できた場合のみ漏液フラグ８３−１をオンするようにしてもよい。これにより、システム管理者が誤操作した場合の障害発生を防止できる。

蓄電池１３−１を正常なものに交換する前に、蓄電池１３−２で漏液が発生した場合の動作を説明する。制御回路９２は漏液センサ１２−２により漏液を検出し（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、漏液フラグ８３−２をオフとする。このとき、正常な蓄電池１３は蓄電池１３−３のみとなる。制御回路９２は、蓄電池数≧２という運用条件を満足できないと判断し（Ｓ８５／Ｎｏ）、以降は第２の実施例と同様に動作し、電力供給を停止し（Ｓ６６）入力を切断する（Ｓ６７）。この後、システム管理者は、蓄電池１３−１か蓄電池１３−２の少なくとも一方を正常なものに交換して組み込むことにより、正常運転を開始することができる
一方、停電を検出した場合の動作については、第２の実施の形態と同様なので説明を省略する。

このように、本発明の第３の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に蓄電池１３からの電解液漏れに対して、蓄電池１３の容量劣化に起因する障害の発生防止とともに、短絡に対する安全性を高めることができる。第３の実施の形態では、さらに、１つの蓄電池１３で漏液が発生して使用不能となっても、残りの蓄電池１３を使用して電子機器３０に電力を供給し続けることができ、電子機器３０の可用性を向上できる。

また、電解液が全て漏れ出したとしても危険範囲が収納ケース１１に限定されるため、安全に電子機器３０の運転を継続することができる。従って、漏液の発生した蓄電池１３を急いで交換しなくてもよく、システム管理者又は保守員は都合のよい時期に交換することができる。

本発明の概要の構成を示したブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の詳細な構成を示したブロック図である。 本発明の整流回路１５の構成を示したブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の制御回路１４の構成を示したブロック図である。 本発明の電子機器３０の構成を示したブロック図である。 本発明の無停電電源装置１０の動作を示したフローチャートである。 本発明の電子機器３０の動作を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の詳細な構成を示したブロック図である。 本発明の第２の実施の形態の制御回路８２の構成を示したブロック図である。 本発明の無停電電源装置８１の動作を示したフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態の詳細な構成を示したブロック図である。 本発明の第３の実施の形態の制御回路９２の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１０ 無停電電源装置
１１ 収納ケース
１２ 漏液センサ
１３ 蓄電池
１４ 制御回路
１５ 整流回路
１６ インバータ
１７ スイッチ
１９ 電源装置
２０ システム
２９ 交流電源
３０ 電子機器
３１ ＣＰＵ
３２ 主記憶
３３ 補助記憶
３４ 通信回路
４１ プロセッサ
４２ 記憶部
４３ ＩＯ回路
４４ 通信回路
５１ 過電流保護器
５２ スイッチ
５３ 全波整流ダイオードブリッジ
５４ 昇圧用インダクタ
５５ ＭＯＳＦＥＴ
５６ 昇圧ダイオード
５７ 平滑コンデンサ
８０ システム
８１ 無停電電源装置
８２ 制御回路
８３ 漏液フラグ
９０ システム
９１ 無停電電源装置
９２ 制御回路

Claims (14)

1. 交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し変換した交流電力を電子機器に供給するインバータと、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏れないように構成される収納ケースと、前記収納ケースにて漏液を検出する漏液センサと、前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送る制御回路とを有することを特徴とする電源装置。
2. 前記整流回路及び前記インバータと前記蓄電池との間にスイッチを有することを特徴とする請求項１の電源装置。
3. 前記制御回路は、前記漏液センサで漏液を検出すると、前記スイッチを切断することを特徴とする請求項２の電源装置。
4. 前記制御回路は、前記電子機器から前記漏液発生通知に対する停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断して電力供給を停止するとともに、前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする請求項１、２又は３の電源装置。
5. 前記蓄電池と前記漏液センサと前記収納ケースと前記スイッチとを組として、前記電子機器に対して必要とされる電力量を確保できる数の前記組より１以上多い数の前記組を有し、
   前記制御回路は、前記の漏液センサの１つで漏液を検出すると、漏液を検出した前記漏液センサと同じ組の前記スイッチを切断することを特徴とする請求項２の電源装置。
6. 前記電子機器で必要とする最小の蓄電池数を規定する運転条件を記憶手段に保持し、
   前記制御回路は、前記の漏液センサの１つで漏液を検出すると、前記記憶手段から運転条件を読み出して正常な前記蓄電池の数と比較し、
   正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数以上のとき前記漏液発生通知を抑止し、
   正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数未満のとき前記漏液発生通知を送り、前記停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断するとともに前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする請求項５の電源装置。
7. 前記制御回路は、前記スイッチの切断或いは接続を制御する漏液フラグを前記スイッチ毎に有し、前記フラグは電源切断された後も値を保持し、電源が再投入された後も前記スイッチの切断或いは接続状態を保持することを特徴とする請求項５又は６の電源装置。
8. 電源装置が電子機器に電力供給を供給するシステムであって、
   前記電源装置は、交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記電子機器に交流電力を供給するインバータと、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏液が外に漏れない構造を持つ収納ケースと、前記収納ケース内部に設置されて漏液を検出する漏液センサと、前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送る制御回路とを有し、
   前記電子機器は、漏液発生通知を受けるとシャットダウン処理を実行することを特徴とするシステム。
9. 前記電源装置は、前記整流回路及び前記インバータと前記蓄電池との間にスイッチを有し、前記制御回路は、前記漏液センサで漏液を検出すると、前記スイッチを切断することを特徴とする請求項８のシステム。
10. 前記電子機器は前記シャットダウン処理の後に停止指示を返し、
    前記電源装置は停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断して電力供給を停止するとともに、前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする請求項８又は９のシステム。
11. 前記電源装置は、前記蓄電池と前記漏液センサと前記収納ケースと前記スイッチとを組として、前記電子機器に対して必要とされる電力量を確保できる数の前記組より１以上多い数の前記組を有し、前記制御回路は、前記の漏液センサの１つで漏液を検出すると、漏液を検出した前記漏液センサと同じ組の前記スイッチを切断することを特徴とする請求項９のシステム。
12. 前記電源装置は、前記電子機器で必要とする最小の蓄電池数を規定する運転条件を記憶手段に保持し、
    前記制御回路は、前記の漏液センサの１つで漏液を検出すると、前記記憶手段から運転条件を読み出して正常な前記蓄電池の数と比較し、
    正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数以上のとき前記漏液発生通知を抑止し、
    正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数未満のとき前記漏液発生通知を送り、前記停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断するとともに前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする請求項１１のシステム。
13. 交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流された直流電力により充電される蓄電池と、前記整流回路と前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し変換した交流電力を電子機器に供給するインバータを有する電源装置における漏液処理方法であって、
    前記電源装置は、前記蓄電池からの漏液を溜めて漏液が外に漏れない構造を持つ収納ケースと、前記収納ケース内部に設置されて漏液を検出する漏液センサとを有し、
    前記漏液センサで漏液を検出すると前記電子機器に漏液発生通知を送り、
    前記電子機器から停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断して電力供給を停止するとともに、前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする処理方法。
14. 前記電源装置は、前記整流回路及び前記インバータと前記蓄電池との間に設けたスイッチと前記蓄電池と前記漏液センサと前記収納ケースとを組として、前記電子機器に対して必要とされる電力量を確保できる数より多い数の前記組を有し、
    前記電子機器で必要とする蓄電池数を規定する運転条件を記憶手段に保持し、
    前記漏液センサで漏液を検出すると、前記記憶手段から運転条件を読み出して正常な前記蓄電池の数と比較し、
    正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数以上のとき前記漏液発生通知を抑止し、
    正常な前記蓄電池の数が運転条件の蓄電池数未満のとき前記漏液発生通知を送り、前記停止指示を受けると、前記インバータの出力を切断するとともに前記整流回路と交流電力の入力側とを切断することを特徴とする処理方法。

Images