JP2010051071A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御盤の内部に良好に設置可能であり、正面からの作業性が良好であり、放熱性が良好であると共に、容量追加が容易な無停電電源装置を提供すること。
【解決手段】制御盤１０の内部に設置される無停電電源装置２０であって、長手方向が制御盤１０が設置される設置面の法線方向に沿う配置となる筐体３０と、筐体３０の正面に設けられると共に、外部機器と接続を行うためのインターフェース部３４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御盤に設置するための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（ＵＰＳ(Uninterruptible Power Supply)と表記される場合もある。）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。無停電電源装置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台の無停電電源装置で対応可能な機種も用意されている。

このような無停電電源装置としては、特許文献１に開示されているものがある。

特開平１０−１４５９８４号公報

ところで、特許文献１に示すような無停電電源装置を、各種の産業用途の制御盤（モータやポンプへの電力の供給、制御等を行うための制御盤）に設置する場合、以下のような制約があり、現状は制御盤の内部に無停電電源装置が設置されない場合もある。

すなわち、制御盤は、通常、ロッカー等のように、その内部のスペースのうち奥行き方向のスペースに最も制約がある。このように、特許文献１に開示されているような制御盤を設置しようとしても、制御盤の内部においては、奥行き方向のスペースに制約があるため、特許文献１に開示されているような、無停電電源装置を設置することは難しい。一方、制御盤は、幅方向および縦方向（高さ方向）のスペースに、余裕がある場合が多い。そのため、縦方向および横方向のスペースの有効活用が望まれている。

また、特許文献１に開示されているような無停電電源装置を、制御盤の内部に設置する場合、当該制御盤の内部に無停電電源装置が収まるようにすべく、正面に位置すべきインターフェース部が、正面と対峙しないような配置の向きとなる場合がある。このような配置となると、正面側からの作業を行うことができず、作業性が悪化する、という問題がある。

さらに、特許文献１に開示されているような無停電電源装置を制御盤の内部に設置する場合、配置する向きによっては、前面や裏面といった奥行き方向にファンや排気部分が設けられてしまう。ところで、無停電電源装置の熱源からの放熱は、上方に向かって上昇するため、前面と裏面の奥行き方向を結ぶ線よりも上方側に、熱がこもってしまう、という問題も生じる。

加えて、特許文献１に開示されているような無停電電源装置では、そのバッテリーの容量が不足気味である場合、容量追加のために、大掛かりな設計変更が必要となってしまう。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、制御盤の内部に良好に設置可能であり、正面からの作業性が良好であり、放熱性が良好であると共に、容量追加が容易な無停電電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、制御盤の内部に設置される無停電電源装置であって、長手方向を制御盤が設置される設置面の法線方向に沿わせるように配置させる筐体と、筐体の正面に設けられると共に、外部機器と接続を行うためのインターフェース部と、を備えるものである。

このように構成する場合、長手方向が制御盤が設置される設置面の法線方向に沿う配置となるため、無停電電源装置のうち最も長い長手方向が、設置面の法線方向に沿う状態となる。そのため、制御盤の内部のような、奥行き方向に制約がある場所であっても、無停電電源装置を良好に設置することが可能となる。加えて、筐体の正面には、外部機器との接続を行うためのインターフェース部が設けられているため、制御盤の前面側から各種の作業を行うことが可能となる。そのため、無停電電源装置に対する作業性を向上させることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、筐体を構成する底面部には、外気を取り入れるための吸気孔が設けられていると共に、筐体を構成する天面部には、筐体の内部に存在する空気を外部に排出するための排気孔が設けられるように構成することが好ましい。

このように構成する場合、筐体の底面部には吸気孔が設けられているので、当該吸気孔から筐体の内部に外気を流入させることが可能となる。また、筐体の天面部には、排気孔が設けられているので、筐体の内部の空気を外部に排出させることが可能となる。ここで、底面部に吸気孔を配置し、天面部に排気孔を配置する構成を採用しているため、筐体の内部に存在する熱源からの発熱により、筐体の内部の空気に温度上昇が生じる場合、当該温度上昇が生じた空気は、上昇する。そのため、熱源により熱せられた空気を、排気孔から外部に良好に排出させることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、吸気孔または排気孔のうち少なくとも一方は、駆動によって空気を送り込むファンの送風経路上に位置していることが好ましい。

このように構成する場合、ファンの送風経路上に吸気孔または排気孔のうち少なくとも一方が位置するため、吸気孔を介して筐体の内部に強制的に外気を導入させることが可能となると共に、排気孔を介して筐体の内部の空気を強制的に外部に排出させることが可能となる。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、筐体の底面部または天面部のうち少なくとも一方には、筐体を制御盤の内部に取付固定するための固定部材が設けられていると共に、固定部材は、筐体の側方に突出しない状態に設けられていることが好ましい。

このように構成する場合、底面部または天面部のうち少なくとも一方には、固定部材が設けられているので、かかる固定部材を介して、無停電電源装置を制御盤の内部に固定することが可能となる。また、固定部材は、筐体の側方に突出しない状態に設けられているので、複数の筐体（無停電電源装置）を側方に並べて配置することが可能となる。そのため、無停電電源装置の容量追加が容易となる。

本発明によれば、制御盤の内部に良好に設置可能であり、正面からの作業性が良好であり、放熱性が良好であると共に、容量追加が容易となる。

本発明の一実施の形態における無停電電源装置の構成を、図１から図９に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態の制御盤１０の構成を示す正面図である。また、図２は、無停電電源装置２０の概略構成を示すブロック図である。

＜制御盤に関して＞
制御盤１０は、図１に示すように、複数の板状部材から構成される本体部１１と、本体部１１に対して開閉自在に取り付けられている不図示の蓋体と、本体部１１の内部に設けられている制御ユニット１３と、を具備している。

また、制御盤１０の内部には、無停電電源装置２０を設置するための設置スペース１４が設けられている。設置スペース１４には、不図示のレール等が設けられていて、無停電電源装置２０の引き出し等が良好となっている。

なお、この設置スペース１４は、図９に示すように、複数の無停電電源装置２０を、側方（横方向）に並べて設置可能となっている。すなわち、設置スペース１４の幅寸法をＬとし、無停電電源装置２０の幅寸法をＳとすると、Ｎと整数として、Ｌ＝Ｓ×Ｎが概ね成り立つ状態となっている。

また、設置スペース１４に無停電電源装置２０（筐体３０）を設置する場合、その長手方向は、設置面の法線方向に沿う状態で配置される。また、設置スペース１４には、係合部１５（図５参照）が設けられている。係合部１５は、後述する無停電電源装置２０の溝部とネジ止めされる部位である。すなわち、係合部１５が溝部と係合した状態でネジ止めされると、無停電電源装置２０は、設置スペース１４に、移動しない状態で固定される。

＜無停電電源装置の構成＞
続いて、無停電電源装置２０の構成について、図２等に基づいて説明する。無停電電源装置２０は、図２に示すように、筐体３０と、電源回路部４０とを有している。これらのうち、電源回路部４０は、コンバータ回路４１、二次電池４２、インバータ回路４３、および、スイッチ４４，４５を主要な構成要素としている。スイッチ４４およびコンバータ回路４１には、商用電源４６が接続され、スイッチ４４，４５には負荷４７が接続される。

ここで、商用電源４６は、例えば、１００Ｖまたは２００Ｖ等の交流電力を供給する電源である。なお、以下では、商用電源４６から出力される交流電圧をＶａｃとする。

コンバータ回路４１は、商用電源４６から供給される交流電力を直流電力に変換する回路であり、例えば、整流回路等によって構成されている。

二次電池４２は、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、通常時はコンバータ回路４１から出力される直流電力によって充電され、停電時にはインバータ回路４３に対して直流電力を供給する。なお、以下では、二次電池４２から出力される直流電圧をＶｄとする。

インバータ回路４３は、二次電池４２から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。なお、以下では、インバータ回路４３から出力される交流電圧をＶｏとする。

スイッチ４４，４５は、図示せぬ制御回路によって制御され、通常時は、スイッチ４４がオンの状態とされ、スイッチ４５がオフの状態とされて商用電源４６からの交流電力が負荷４７に供給される。停電時は、スイッチ４４がオフの状態とされ、スイッチ４５がオンの状態とされてインバータ回路４３からの交流電力が負荷４７に供給される。

なお、負荷４７は、本実施の形態では、制御盤の内部に存在する制御ユニット、あるいはモータやポンプ等といった、制御盤から電力の供給を受けて駆動される駆動部位である。そして、通常時は商用電源４６から負荷４７に交流電力が供給され、停電時はインバータ回路４３から負荷４７に交流電力が供給される。この結果、停電中であっても動作を継続することができる。なお、以下では、負荷４７に印加される交流電圧をＶｌとする。出力は、負荷に合わせて、外部または内部からの制御により、時間により出力の有無（スケジュール運転）を設定できる。

また、図２に示す無停電電源装置２０は、商用電源４６を負荷４７にそのまま出力する、常時商用給電方式のタイプとなっている。しかしながら、無停電電源装置は、常時商用給電方式には限られず、常時インバータ給電方式のタイプであっても良い。

＜筐体に関して＞
続いて、本実施の形態における、無停電電源装置２０の筐体３０の構成について、図３〜図８に基づいて説明する。筐体３０は、長手方向が鉛直方向となるように設置される。また、筐体３０は、その正面に端子台３１、電流の入出力に異常が生じていないかを確認するための発光ランプ、電流、電圧、電力等を表示する表示器（アナログまたはデジタル表示）、出力をオン、オフするためのスイッチ等がある操作・表示部３２、外部に電力を供給するための接続部位となる差込接続部３３、外部機器と接続を行うためのインターフェース部３４を有し、それらが全て正面にあるため、各種の取り付け作業等を行うことが可能となっており、作業性が向上している。

なお、インターフェース部３４には、ネットワークエージェントカード、ＬＡＮカード、ＵＳＢ端子を配置するように構成しても良い。

また、図２等に示すように、筐体３０の内部には、二次電池４２（バッテリ）が配置されている。二次電池４２は、例えば鉛蓄電池のように、充電可能であって繰り返し使用することが可能な電池である。

筐体３０の上部および下部には、固定部材に対応する設置固定部３５が設けられている。設置固定部３５は、金属プレートを折り曲げる等によって形成されている。この設置固定部３５には、正面視するとＵ字形状の溝部３５ａが設けられている。溝部３５ａは、制御盤１０の内部の係合部１５と係合される部分である。かかる係合状態で、ネジを捻じ込むと、無停電電源装置２０は、制御盤１０の内部に取付固定することが可能となっている。なお、この設置固定部３５は、筐体３０のうち、インターフェース部３４の存在する正面側に存在している。

また、本実施の形態における無停電電源装置２０は、奥行き方向の寸法Ｍ（図５参照）が、高さ方向の寸法Ｈ（図３参照）と比較して小さく設けられている。そのため、従来の無停電電源装置と比較して、奥行き方向の寸法が小さく（従来は奥行き方向の寸法が最も大きい）、その制約を受け難い構成となっている。

また、図５、図６に示すように、筐体３０の底面部３０ａには、複数の吸気孔３６が設けられている。さらに、筐体３０の天面部３０ｂには、複数の排気孔３７が設けられている。そのため、底面部３０ａから外気が筐体３０の内部に入り込んで、天面部３０ｂの排気孔３７を介して外部に排出される。このように、底面部３０ａに吸気孔３６が設けられると共に、天面部３０ｂに排気孔３７が設けられることにより、筐体３０の内部に存在する発熱部位から発せられる熱が上昇しても、外部に良好に排出することが可能となっている。

なお、本実施の形態では、吸気孔３６および排気孔３７（図８（Ｂ）参照；吸気孔３６も同様の形状）は、細長いスリット状に設けられていて、当該細長のスリットが複数並べられて構成されている。しかしながら、吸気孔３６および排気孔３７の形状は、これには限られず、種々変形可能である。例えば、小さな孔部を千鳥状に複数配置する等によって、吸気孔３６および排気孔３７を構成する等しても良い。また、吸気孔３６と排気孔３７とを、異なる形状に形成しても良い。

また、吸気孔３６に近接するように、ファン３８が設けられている。ファン３８は、底面部３０ａの吸気孔３６から外気を強制的に吸引して、天面部３０ｂの排気孔３７から排気させるためのものである。そのため、ファン３８は、上方（天面部３０ｂ側）に向けて、空気を導通させるように配置されている。具体的には、底面部３０ａに対して不図示の取り付け部を介して取付固定されている。なお、かかるファン３８の設置を省略する構成を採用しても良い。

以上のような構成の無停電電源装置２０によれば、無停電電源装置２０の最も長い長手方向は、高さ方向となっている。そのため、制御盤１０の内部のような、奥行き方向に制約がある場所であっても、無停電電源装置２０を良好に設置することが可能となる。

加えて、筐体３０の正面には、外部機器との接続を行うためのインターフェース部３４が設けられている。このため、制御盤１０の前面側から各種の作業を行うことが可能となり、無停電電源装置２０に対する作業性を向上させることが可能となる。

また筐体３０の底面部３０ａには吸気孔３６が設けられているので、当該吸気孔３６から筐体３０の内部に外気を流入させることが可能となる。また、筐体３０の天面部３０ｂには、排気孔３７が設けられているので、筐体３０の内部の空気を外部に排出させることが可能となる。ここで、底面部３０ａに吸気孔３６を配置し、天面部３０ｂに排気孔３７を配置する構成を採用しているため、筐体３０の内部に存在する熱源からの発熱により、筐体３０の内部の空気に温度上昇が生じる場合、当該温度上昇が生じた空気は、上方に上昇する。そのため、熱源により熱せられた空気を、排気孔３７から良好に外部に排出させることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、吸気孔３６に近接するように、ファン３８が設けられている。そのため、吸気孔３６を介して筐体３０の内部に強制的に外気を導入させることが可能となると共に、排気孔３７を介して筐体３０の内部の空気を強制的に外部に排出させることが可能となる。すなわち、筐体３０の内部に熱がこもることを防止することが可能となり、筐体３０の内部において、温度上昇が生じるのを防止することができる。

ここで、特に二次電池４２として鉛蓄電池を用いる等の場合、温度が上昇すると、その分だけ当該二次電池４２の寿命を短くしてしまう。しかしながら、上述のように、ファン３８を設けて温度上昇を防ぐことにより、当該二次電池４２の寿命を延ばすことが可能となり、無停電電源装置２０の寿命を延ばすことが可能となる。

また、本実施の形態では、底面部３０ａおよび天面部３０ｂに設置固定部３５が取り付けられていて、この設置固定部３５を介して、筐体３０（無停電電源装置２０）が取付固定される。そのため、この設置固定部３５の溝部３５ａと係合部１５とを係合させて、ネジ止めすることにより、制御盤１０の内部に無停電電源装置２０を確実に取付固定させることが可能となる。

加えて、本実施の形態では、図３等に示すように、設置固定部３５は、上方および下方に突出しているものの、側方には突出していない。そのため、図９に示すように、二次電池４２を備える一方、操作・表示部３２、インターフェース部３４を有しない容量追加ユニット１００を、単数個または複数個だけ、側方に並べて配置することが可能となる。そのため、無停電電源装置２０の容量追加が容易となる。

なお、図９に示すように側方に複数を配列する場合、無停電電源装置２０を配列するようにしても良く、二次電池のみを有する筐体を配列するようにしても良い。

以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、これ以外にも種々変形可能である。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、二次電池４２として、鉛蓄電池を用いる場合について説明している。しかしながら、二次電池４２は、鉛蓄電池には限られず、各種の蓄電池（二次電池）を用いることが可能である。蓄電池（二次電池）の例としては、ニッカド蓄電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、電気二重層コンデンサ、キャパシタ等がある。

また、上述の実施の形態では、固定部材として設置固定部３５を用いている。しかしながら、固定部材は、設置固定部３５には限られない。例えば、底面部３０ａおよび天面部３０ｂに、レール状の部材を取り付けると共に、係合部１５をレール状の部材が嵌まり込む凹部に形成するようにしても良い。

また、筐体３０の正面には、インターフェース部３４が設けられているが、それ以外に、無停電電源装置２０の各種の操作を行うための操作部位を設けるように構成しても良い。また、端子台３１に代えて、フェニックス端子を用いるようにしても良い。

本発明の無停電電源装置は、各種の産業における制御盤の分野において利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る制御盤の外観を示すと共に、無停電電源装置を設置する部位を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。 図２の無停電電源装置の構成を示す正面図である。 図２の無停電電源装置の内部構成を示す正面図である。 図２の無停電電源装置の構成を示す左側面図である。 図２の無停電電源装置の構成を示す右側面図である。 図２の無停電電源装置の構成を示す背面図である。 図２の無停電電源装置の構成を示す平面図であり、（Ａ）は内部構成を示し、（Ｂ）は排気孔の形状を示す図である。 複数の無停電電源装置を並べて設置した状態を示す正面図である。

符号の説明

１０…制御盤
１１…本体部
１４…設置スペース
１５…係合部
２０…無停電電源装置
３０…筐体
３０ａ…底面部
３０ｂ…天面部
３１…端子台
３２…発光ランプ
３３…差込接続部
３４…インターフェース部
３５…設置固定部（固定部材に対応）
３５ａ…溝部
３６…吸気孔
３７…排気孔
３８…ファン
４０…電源回路部
４２…二次電池
４６…商用電源
４７…負荷

Claims (4)

1. 制御盤の内部に設置される無停電電源装置であって、
   長手方向を上記制御盤が設置される設置面の法線方向に沿わせるように配置させる筐体と、
   上記筐体の正面に設けられると共に、外部機器と接続を行うためのインターフェース部と、
   を備えることを特徴とする無停電電源装置。
2. 前記筐体を構成する底面部には、外気を取り入れるための吸気孔が設けられていると共に、前記筐体を構成する天面部には、筐体の内部に存在する空気を外部に排出するための排気孔が設けられ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. 前記吸気孔または前記排気孔のうち少なくとも一方は、駆動によって空気を送り込むファンの送風経路上に位置していることを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
4. 前記筐体の前記底面部または前記天面部のうち少なくとも一方には、前記筐体を前記制御盤の内部に取付固定するための固定部材が設けられていると共に、
   上記固定部材は、前記筐体の側方に突出しない状態に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の無停電電源装置。

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