JP2014143789A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無停電電源装置の停電時直流給電において、無停電電源装置の電力供給に関する信頼性を高める。
【解決手段】無停電電源装置１０１は、コンバータ８と、インバータ１２と、冷却ファン２１と、商用電源２の停電時に、バッテリ５０から負荷５２への給電が行なわれるように、チョッパ９およびインバータ１２を制御する制御回路（４，２４）とを備える。制御回路は、商用電源２から交流電力が供給されているときに冷却ファン２１に異常が生じた場合には、コンバータ８およびインバータ１２を停止させるとともに、その交流電力が負荷５２に供給されるバイパス経路を形成する。制御回路は、商用電源２の停電時に冷却ファン２１に異常が生じた場合、温度センサ２２，２３の検出温度が設定値Ｔ０に達する（所定の給電停止条件が成立する）まで、バッテリ５０からチョッパ９およびインバータ１２を介しての負荷５２への給電を継続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無停電電源装置に関し、特に、冷却ファンを備える無停電電源装置に関する。

従来より、コンピュータシステムなど重要な負荷に対して電力を安定的に供給するために無停電電源が用いられている。無停電電源装置は、一般的に、商用交流電力を直流電力に変換するコンバータと、バッテリなどの電力貯蔵装置と、コンバータから生成した直流電力あるいは電力貯蔵装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを備える。無停電電源装置が電力貯蔵装置の直流電力を変換するチョッパをさらに備えていることもある。また、無停電電源装置には、コンバータあるいはインバータの故障時に、商用入力電源と負荷とを接続するバイパス経路が設けられている。

たとえば特開２０１１−２２９２６０号公報（特許文献１）は、上記の構成に加えて冷却ファンを有する無停電電源装置を開示する。冷却ファンは、無停電電源装置の本体部が収納された筐体内を冷却する。この冷却ファンは、交流電力により駆動される。副インバータがコンバータあるいは直流電源からの直流電力を交流電力に変換することにより、冷却ファンに交流電力が供給される。副インバータの故障時には、スイッチによって冷却ファンが副インバータから切り離されるとともに、別のスイッチによって冷却ファンが交流電源に接続される。これにより冷却ファンの動作を継続させることができる。

特開２０１１−２２９２６０号公報

従来の無停電電源装置は、冷却ファンが故障すると、コンバータおよびインバータ（チョッパが設けられている場合には、そのチョッパも含まれる）の電力変換部を停止させるとともに、バイパス経路によって負荷への給電を継続する。上記のコンバータ等は、動作時に熱を発生させる。冷却ファンが故障したままコンバータ等の動作が継続されると、温度が上昇し、最終的にはコンバータ等の故障が生じるおそれがある。冷却ファンの故障とともにコンバータ等を停止させることでこのような問題を回避することができる。

一方、停電時には、無停電電源装置は、電力貯蔵装置に蓄えられた直流電力をインバータによって交流電力に変換し、その交流電力を負荷に供給する。停電であるため、商用入力電源からバイパス経路を介して交流電力を供給することができない。したがって冷却ファンの故障とほぼ同時にインバータを停止させると、その時点で負荷への給電が遮断されることになる。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、無停電電源装置の電力供給に関する信頼性を高めることを目的とする。

この発明のある局面に係る無停電電源装置は、筐体内に設けられた無停電電源装置であって、商用電源からの第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、筐体内の温度を下げるための冷却ファンと、商用電源の停電時に、電力貯蔵装置から負荷への給電が行なわれるように、少なくともインバータを制御する制御回路とを備える。制御回路は、商用電源から第１の交流電力が供給されているときに冷却ファンに異常が生じた場合には、コンバータおよびインバータを停止させるとともに、第１の交流電力が負荷に供給されるバイパス経路を形成する。制御回路は、商用電源の停電時に冷却ファンに異常が生じた場合には、所定の給電停止条件が成立するまで、電力貯蔵装置から負荷への給電を継続させる。

本発明によれば、停電時に冷却ファンが故障した場合でも、無停電電源装置の出力をできるだけ長く継続させることができる。これにより、負荷への給電の信頼性を確保することができる。

また、本発明によれば、負荷を安全に停止させる時間を確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置１０１は、本体部を収納した筐体１と、筐体１に設けられたバイパス入力端子Ｔ１、交流入力端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３および交流出力端子Ｔ４とを備える。入力端子Ｔ１，Ｔ２の各々は、商用電源２からの交流電力を受ける。交流電力は、三相または単相である。電力貯蔵装置であるバッテリ５０は、筐体１とは別の筐体５１に収容されており、筐体１のバッテリ端子Ｔ３とバッテリ５０の正極端子５０ａとの間にスイッチ１０が直列接続されている。交流出力端子Ｔ４には負荷５２が接続されている。負荷５２は交流電力を消費する負荷であるが、その種類は特に限定されるものではない。

筐体１の中には、スイッチ５，１５，１６，２０と、リアクトル７，１３と、コンデンサ６，１１，１４と、コンバータ８と、チョッパ９と、インバータ１２と、サイリスタ１７と、冷却ファン２１とが設けられる。筐体１の交流入力端子Ｔ２から順に、スイッチ５と、リアクトル７と、コンバータ８と、インバータ１２と、リアクトル１３と、スイッチ１５とが筐体１の交流入力端子Ｔ２と交流出力端子Ｔ４との間に直列接続されている。

コンデンサ６は、スイッチ５とリアクトル７との接続点、および基準電圧のライン（図示せず）の間に接続されている。コンデンサ１１は、コンバータ８の出力ノード８ａと基準電圧のライン（図示せず）との間に接続されている。コンデンサ１４は、リアクトル１３とスイッチ１５との接続点、および基準電圧のライン（図示せず）の間に接続される。チョッパ９は、コンバータ８の出力ノード８ａと、バッテリ端子Ｔ３との間に接続される。スイッチ１６およびサイリスタ１７は、バイパス入力端子Ｔ１と交流出力端子Ｔ４との間に並列接続される。

筐体１の中には、主制御回路４がさらに設けられる。コンバータ運転／停止指令部３１、インバータ運転／停止指令部３２、およびチョッパ運転/停止指令部３３の各々は、無停電電源装置１０１の使用者によって操作される。

コンバータ８を運転させる場合は、コンバータ運転／停止指令部３１のスイッチ（図示せず）がオンされ、信号φ１が「Ｈ」レベルにされる。コンバータ８の運転を停止させる場合は、コンバータ運転／停止指令部３１のスイッチ（図示せず）がオフされ、信号φ１が「Ｌ」レベルにされる。

インバータ１２を運転させる場合は、インバータ運転／停止指令部３２のスイッチ（図示せず）がオンされ、信号φ２が「Ｈ」レベルにされる。インバータ１２の運転を停止させる場合は、インバータ運転／停止指令部３２のスイッチ（図示せず）がオフされ、信号φ２が「Ｌ」レベルにされる。

チョッパ９を運転させる場合は、チョッパ運転／停止指令部３３のスイッチ（図示せず）がオンされ、信号φ３が「Ｈ」レベルにされる。チョッパ９の運転を停止させる場合は、チョッパ運転／停止指令部３３のスイッチ（図示せず）がオフされ、信号φ３が「Ｌ」レベルにされる。主制御回路４は、指令部３１〜３３からの信号φ１〜φ３に従って、コンバータ８と、チョッパ９と、インバータ１２と、スイッチ５，１５，１６，２０と、サイリスタ１７とを制御して、無停電電源装置１０１の全体を制御する。

リアクトル７およびコンデンサ６は入力フィルタを構成し、コンバータ８で発生した高調波を抑制する。また、リアクトル１３およびコンデンサ１４は出力フィルタを構成し、インバータ１２で発生した高調波を抑制する。

冷却ファン２１は、スイッチ２０がオンすることにより、インバータ１２から供給される交流電力を受ける。冷却ファン２１は、この交流電力を用いて動作して、筐体１の内部の温度を下げる。

筐体１の中には、さらに、温度センサ２２，２３と、停電時の電力供給を制御するための停電時電力供給制御回路２４とが設けられる。温度センサ２２，２３は、筐体１の内部の温度を検出するセンサである。具体的には、温度センサ２２は、チョッパ９の温度ＴＣＨＯＰを検出する。温度センサ２３は、インバータ１２の温度ＴＩＮＶを検出する。温度センサ２２，２３による検出温度は、停電時電力供給制御回路２４へと送られる。

主制御回路４は停電時電力供給制御回路２４との間で信号を送受信する。これにより、無停電電源装置の給電モード（以下に説明）が切換わる。停電時電力供給制御回路２４および主制御回路４は、本発明に係る無停電電源装置が備える「制御回路」を実現する。

なお、停電時電力供給制御回路２４および主制御回路４が１つの制御回路に統合されていてもよい。また、商用電源２の停電時においても主制御回路４および停電時電力供給制御回路２４が動作可能なように、たとえば主制御回路４および停電時電力供給制御回路２４に電力を供給するための蓄電池および電源回路を筐体１の内部に設けることができる。

この無停電電源装置１０１の動作モードについて説明する。無停電電源装置１０１の起動時には、コンバータ運転／停止指令部３１のスイッチ、インバータ運転／停止指令部３２のスイッチ、およびチョッパ運転／停止指令部３３のスイッチ（いずれも図示せず）がオンされる。これにより、信号φ１〜φ３が「Ｈ」レベルにされる。主制御回路４は、スイッチ５およびスイッチ１０をオンするとともに、コンバータ８およびチョッパ９を起動させる。コンバータ８は商用電源２からの交流電力（第１の交流電力）を直流電力に変換する。チョッパ９は、コンバータ８の出力電圧を、バッテリ５０の充電に適した電圧に変換する。このようなコンバータ８およびチョッパ９の動作によって、コンデンサ１１およびバッテリ５０が充電される。

コンデンサ１１およびバッテリ５０の充電が完了すると、主制御回路４はインバータ１２を起動する。インバータ１２は、コンバータ８から供給された直流電力を、交流電力（第２の交流電力）に変換する。

インバータ１２は、交流電力の周波数および電圧の振幅値が一定となるように動作する。インバータ１２の出力電圧が安定すると、主制御回路４はスイッチ１５をオンさせる。これにより、無停電電源装置１０１は、インバータ給電モードで負荷５２に交流電力を供給する。スイッチ１５がオンされた後、スイッチ２０がオンされて、冷却ファン２１に交流電力が供給される。これにより冷却ファン２１が駆動されて、筐体１内の空気が排出されるとともに、筐体１の内部に外気が導入される。

コンバータ８、チョッパ９およびインバータ１２は動作により熱を発する。冷却ファン２１によって筐体１の内部が冷却されて、筐体１の内部の温度が下げる。これにより、コンバータ８、チョッパ９あるいはインバータ１２の熱暴走あるいは故障を防ぐことができるので、これらの回路の動作を安定させることができる。

商用電源２の停電時は、スイッチ５がオフされるとともにコンバータ８の運転が停止される。チョッパ９は、バッテリ５０に蓄えられた直流電力をインバータ１２に供給する。このとき、チョッパ９は、バッテリ５０の直流電圧と、インバータ１２に入力される直流電圧との間での電圧変換も行なう。インバータ１２は、チョッパ９およびコンデンサ１１を介してバッテリ５０から供給された直流電力を、周波数および振幅がともに一定である交流電力に変換して負荷５２に供給する。

停電が発生した場合でも、バッテリ５０に直流電力が蓄えられている限りは、無停電電源装置１０１は、直流給電モードで負荷５２に電力を供給することができる。停電が短時間で回復した場合は、スイッチ５が再度オンされてコンバータ８が運転される。これにより無停電電源装置１０１は、インバータ給電モードに戻る。

インバータ給電モード時にコンバータ８、チョッパ９およびインバータ１２のいずれかが故障した場合には、サイリスタ１７がオンされる。これにより、商用電源２からバイパス入力端子Ｔ１を介して負荷５２に電力が供給される。次にスイッチ１６がオンされるとともに、スイッチ１５およびサイリスタ１７がオフされてバイパス給電モードで負荷５２に電力が供給される。サイリスタ１７がオンした後にコンバータ８、チョッパ９およびインバータ１２が停止される。

さらに、インバータ給電モードにおいて、冷却ファン２１に異常が生じた場合、または、温度センサ２２，２３の検出温度（ＴＣＨＯＰ，ＴＩＮＶ）が設定値を超えた場合には、バイパス給電モードで負荷５２に電力が供給される。この場合には、まずサイリスタ１７がオンされる。次にスイッチ１６がオンされて、スイッチ１５およびサイリスタ１７がオフされる。サイリスタ１７がオンした後に、コンバータ８、チョッパ９およびインバータ１２が停止される。なお、「冷却ファン２１の異常」とは、冷却ファン２１の故障を含むが、たとえば回転数の低下など、本来の動作と異なる様々な状態を含むものである。したがって「冷却ファン２１の異常」とは特定の現象に限定されるものではない。

この実施の形態では、無停電電源装置１０１は、商用電源２が停電した場合に、インバータ給電モードから直流給電モードへと移行する。直流給電モード中に冷却ファン２１に異常が生じた場合には、停電時電力供給制御回路２４はスイッチ２０をオフにする。ただし、チョッパ９およびインバータ１２の動作が継続される。したがって、負荷５２への給電（電力供給）が継続される。

温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰあるいは温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが、設定値Ｔ０を超えた場合には、停電時電力供給制御回路２４はスイッチ１５をオフして、負荷５２への給電を遮断する。すなわち、直流給電モード中に冷却ファン２１が故障しても、温度センサ２２，２３のいずれか一方の検出温度が設定値Ｔ０を検出するまでは、負荷５２への給電を継続することができる。

設定値Ｔ０は、チョッパ９あるいはインバータ１２の保護の観点から適切に定めることができる。一例としては、設定値Ｔ０は、チョッパ９あるいはインバータ１２に含まれる半導体スイッチング素子（図示せず）の連続動作温度の最大値に設定される。以下の値に限定されるものではないが、たとえば設定値Ｔ０は１５０℃であってもよい。

図２は、本発明の実施の形態１に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。図１および図２を参照して、たとえば無停電電源装置１０１が起動されることにより処理が開始される。ステップＳ１において、無停電電源装置１０１は、インバータ給電モードで負荷５２に交流電力を供給する。

ステップＳ２において、無停電電源装置１０１は、入力電源（商用電源２）が停電したかどうかを判定する。具体的には、停電時電力供給制御回路２４は、交流入力端子Ｔ２の電圧Ｖｉｎを検出する。電圧Ｖｉｎが０のまま所定時間変化しない場合に、停電時電力供給制御回路２４は、入力電源（商用電源２）が停電したと判定する。この場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、入力電源（商用電源２）が停電していないと判定された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ３において、無停電電源装置１０１は、インバータ給電モードから直流給電モードへと移行する。上記のように、スイッチ５がオフされるとともにコンバータ８の運転が停止される。チョッパ９は、バッテリ５０に蓄えられた直流電力をインバータ１２に供給する。インバータ１２は、チョッパ９およびコンデンサ１１を介してバッテリ５０から供給された直流電力を、周波数および振幅がともに一定である交流電力に変換して負荷５２に供給する。

ステップＳ４において、無停電電源装置１０１は、入力電源が復旧したかどうか（停電が終了した）かどうかを判定する。たとえば停電時電力供給制御回路２４は、電圧Ｖｉｎの周波数および振幅がともに規定値に達した場合に、入力電源が復旧したと判定する。この場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ９に進む。一方、入力電源が復旧していないと判定された場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、停電時電力供給制御回路２４は、無停電電源装置１０１が正常であるかどうかを判定する。具体的には、チョッパ９またはインバータ１２がともに正常であるかどうかが判定される。たとえばチョッパ９の出力電圧あるいはインバータ１２の出力電圧を監視することにより、停電時電力供給制御回路２４は、チョッパ９またはインバータ１２がともに正常であるかどうかを判定することができる。

無停電電源装置１０１が正常であると判定された場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ６に進む。一方、無停電電源装置１０１に異常がある（たとえばチョッパ９およびインバータ１２の少なくとも一方に異常がある）と判定された場合（ステップＳ５においてＮＯ）、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、無停電電源装置１０１の出力が遮断される。たとえば、まずスイッチ１５がオフされ、次にチョッパ９およびインバータ１２が停止される。

ステップＳ６において、停電時電力供給制御回路２４は、冷却ファン２１が異常であるかどうかを判定する。停電時電力供給制御回路２４は、冷却ファン２１の動作を監視する。たとえば冷却ファン２１の回転数に基づいて、冷却ファン２１が異常であるかどうかが判定される。

冷却ファン２１が異常であると判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進む。一方、冷却ファン２１に異常がないと判定された場合（ステップＳ６においてＮＯ）、処理はステップＳ３に戻る。すなわち、無停電電源装置１０１（たとえばチョッパ９あるいはインバータ１２）および冷却ファン２１がともに正常である場合には、無停電電源装置１０１は、直流給電モードで負荷５２への給電を継続する。

ステップＳ７において、停電時電力供給制御回路２４は、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上であるか、または、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上であるか、を判定する。この判定条件は、本発明における「所定の給電停止条件」に対応する。

検出温度ＴＩＮＶ，ＴＣＨＯＰの両方が設定値Ｔ０未満である場合（ステップＳ７においてＮＯ）、処理はステップＳ３に戻る。一方、ＴＩＮＶ≧Ｔ０またはＴＣＨＯＰ≧Ｔ０である場合、すなわち、検出温度ＴＩＮＶ，ＴＣＨＯＰのうちの少なくとも一方が設定値Ｔ０に等しい、あるいはＴ０を超えた場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８において、無停電電源装置１０１の出力が遮断される。

すなわち、入力電源の停電時において冷却ファン２１が異常である場合（チョッパ９およびインバータ１２は正常である）、検出温度ＴＩＮＶ，ＴＣＨＯＰのうちの少なくとも一方が設定値Ｔ０以上となるまでステップＳ３からステップＳ７までの処理が繰り返される。これにより負荷５２への給電が継続される。検出温度ＴＩＮＶ，ＴＣＨＯＰのうちの少なくとも一方が設定値Ｔ０以上になると、処理はステップＳ８に進み、無停電電源装置１０１の出力が遮断される。

また、ステップＳ９において、無停電電源装置１０１が異常であるかどうかが判定される。この処理は、ステップＳ５の処理と同様であり、主制御回路４または停電時電力供給制御回路２４により実行される。無停電電源装置１０１が異常である場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０に進み、無停電電源装置１０１の給電モードはバイパス給電モードとなる。一方、無停電電源装置１０１が正常である場合（ステップＳ９においてＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。

このように実施の形態１によれば、商用電源２の停電時には、無停電電源装置１０１は、直流給電モードに移行する。直流給電モードでは、電力貯蔵装置（バッテリ５０）に蓄えられた直流電力を用いて負荷への給電が行なわれる。直流給電モードの間に冷却ファン２１に異常が生じた場合には、温度センサ２２または２３の検出温度が設定値Ｔ０（温度異常設定値）となるまでは負荷５２への給電が継続される。温度センサ２２または２３の検出温度が設定値Ｔ０に等しい、あるいは設定値Ｔ０を超えた場合に、負荷５２への給電が停止される。

したがって、直流給電モードの間に冷却ファン２１が故障しても負荷５２への給電が直ちに停止されることを防ぐことができる。これにより負荷５２への給電の信頼性を確保することができる。

また、無停電電源装置１０１の異常時に負荷５２を停止させるという運用も考えられる。この場合、負荷５２を安全に停止させるためにある程度の時間を要する可能性がある。「安全に停止させる」とは、たとえば動作を再開させたときへの影響を少なくするような停止であり、たとえばコンピュータシステムにおいて、各種のデータをハードディスクなどの不揮発的な記憶媒体に退避させる処理を含む。実施の形態１によれば、負荷５２を安全に停止させるためにある程度の時間を要する場合であっても、その停止時間を確保できる可能性を高めることができる。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態２に係る無停電電源装置１０２は、温度センサ２２，２３に代えてタイマ２５が筐体１の内部に設けられる点、停電時電力供給制御回路２４に代えて停電時電力供給制御回路２４Ａが筐体１の内部に設けられる点において、実施の形態１に係る無停電電源装置１０１と異なる。無停電電源装置１０２の他の部分の構成は、実施の形態１に係る無停電電源装置１０１の対応する部分の構成と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

タイマ２５は、停電時電力供給制御回路２４Ａからの信号を受けることにより起動されて、時間を計測する。計測開始時点から時間ｔ（秒）が経過すると、タイマ２５から停電時電力供給制御回路２４Ａに、ｔ秒の経過を示す信号が送られる。この信号に応じて、停電時電力供給制御回路２４Ａは、スイッチ１５をオフするための信号を出力する。

したがって、冷却ファン２１の故障からｔ秒間は、負荷５２に給電を継続することができる。なお、図３に示された構成では、タイマ２５が停電時電力供給制御回路２４Ａとは別に設けられている。ただしタイマ２５は、停電時電力供給制御回路２４Ａに含まれていてもよい。

図４は、本発明の実施の形態２に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。図２および図４を参照して、実施の形態２に係る給電モードの切換動作は、実施の形態１に係る給電モードの切換動作に対して、ステップＳ７の処理に代えてステップＳ７Ａの処理が実行される点で異なっている。実施の形態２に係る給電モードの切換動作の他のステップの処理は、実施の形態１に係る給電モードの切換動作における対応するステップの処理と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

ステップＳ６において、冷却ファンが異常であると判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、タイマ２５が起動される。ステップＳ７Ａでは、タイマ２５の計測時間（カウント値）が設定値（ｔ秒）に達しているかどうかが判定される。この判定条件は、本発明における「所定の給電停止条件」に対応する。

タイマ２５のカウント値が設定値（ｔ秒）に達していない場合（ステップＳ７ＡにおいてＮＯ）、ステップＳ７Ａの判定処理が繰り返される。タイマ２５のカウント値が設定値（ｔ秒）に達した場合（ステップＳ７ＡにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ８に進み、無停電電源装置１０２の出力が遮断される。したがって、直流給電モード中に冷却ファンが異常となった場合、その異常発生からｔ秒の間は、負荷５２への給電を継続することができる。

時間ｔは、予め設定された時間である。たとえば停電時電力供給制御回路２４Ａが時間ｔの値を記憶するとともに、タイマ２５の起動時に、時間ｔの値をタイマ２５に設定してもよい。たとえば、時間ｔ（秒）は、冷却ファン２１の停止時点を基準として、チョッパ９あるいはインバータ１２の温度が最高動作温度に達する時点までの時間、あるいはそれ未満の時間として定めることができる。チョッパ９あるいはインバータ１２の温度が最高動作温度に達した時点でチョッパ９およびインバータ１２を停止させることができるので、負荷５２への給電を継続しつつ、チョッパ９およびインバータ１２の損傷を防ぐことができる。

また時間ｔ（秒）を、無停電電源装置１０２の異常時に負荷５２を安全に停止させるために必要な時間として予め定めてもよい。このように時間をｔ（秒）に設定することによって、負荷を安全に停止させるためにある程度の時間を要する場合であっても、その停止時間を確保できる可能性を高めることができる。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図５を参照して、本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置１０３は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた構成に相当する。

具体的には、無停電電源装置１０３は、実施の形態１に係る無停電電源装置１０１にタイマ２５を追加した構成を有する。さらに、停電時電力供給制御回路２４に代えて停電時電力供給制御回路２４Ａが筐体１の内部に設けられる。これらの点で、無停電電源装置１０３は、実施の形態１に係る無停電電源装置１０１と異なる。無停電電源装置１０３の他の部分の構成は、実施の形態１に係る無停電電源装置１０１の対応する部分の構成と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

直流給電モード中に冷却ファン２１が故障した場合、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、タイマ２５を起動させる。さらに、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰあるいは温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶの少なくとも一方が設定値Ｔ０を超えたかどうかを判定する。

タイマ２５の設定時間（ｔ秒）が経過するより先に、検出温度ＴＣＨＯＰ，ＴＩＮＶの少なくとも一方が設定値Ｔ０に達した場合、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、検出温度ＴＣＨＯＰ，ＴＩＮＶの少なくとも一方が設定値Ｔ０に達した時点において、スイッチ１５をオフする。逆に、検出温度ＴＣＨＯＰ，ＴＩＮＶの少なくとも一方が設定値Ｔ０に達するよりも先に、タイマ２５の計測時間が設定時間（ｔ秒）に達した場合には、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、タイマ２５の設定時間（ｔ秒）においてスイッチ１５をオフする。すなわち実施の形態３では、温度センサ２２，２３のいずれか一方の検出温度が設定値Ｔ０を超える時点と、タイマの計測時間が設定時間に達する時点とのうちのいずれか早いほうの時点において、負荷５２への給電が遮断される。

図６は、本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。図２および図６を参照して、実施の形態３に係る給電モードの切換動作は、実施の形態１に係る給電モードの切換動作に対して、ステップＳ７の処理に代えてステップＳ７Ｂの処理が実行される点で異なっている。実施の形態３に係る給電モードの切換動作の他のステップの処理は、実施の形態１に係る給電モードの切換動作における対応するステップの処理と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

ステップＳ６において、冷却ファンが異常であると判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、タイマ２５が起動される。ステップＳ７Ｂでは、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上である（ＴＩＮＶ≧Ｔ０）という条件、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上である（ＴＣＨＯＰ≧Ｔ０）という条件、またはタイマ２５の設定時間（ｔ秒間）が経過したいう条件のうちの、少なくとも１つが満たされているかどうかが判定される。この判定条件は、本発明における「所定の給電停止条件」に対応する。いずれの条件も満たされていない場合（ステップＳ７ＢにおいてＮＯ）、処理はステップＳ３に戻される。上記の３つの条件のうちの少なくとも１つが満たされる場合（ステップＳ７ＢにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ８に進み、無停電電源装置１０３の出力が遮断される。

実施の形態３によれば、直流給電モード中に冷却ファンが異常となった場合にも、温度センサの検出温度が設定温度に達するまでの間、あるいは、設定時間ｔ秒が経過するまでのいずれか短いほうの時間は、負荷５２への給電を継続することができる。したがって、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。

さらに、実施の形態３では、負荷５２への給電を継続する時間が、温度センサの検出温度が設定温度に達するまでの間、あるいは、設定時間ｔ秒が経過するまでのいずれか短いほうの時間に制限される。したがって、冷却ファン２１が異常の場合に、チョッパ９およびインバータ１２を保護する効果を高めることができる。

［実施の形態４］
本発明の実施の形態４に係る無停電電源装置の構成は、図５に示した構成と同様である。したがって、図５において、本発明に実施の形態４に係る無停電電源装置を、符号（１０４）にて示す。無停電電源装置１０４は、さらに、停電時電力供給制御回路２４Ｂに代えて停電時電力供給制御回路２４Ｃが筐体１の内部に設けられる点で、実施の形態３に係る無停電電源装置１０３と異なる。

直流給電モード中に冷却ファン２１が故障した場合、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、タイマ２５を起動させる。さらに、停電時電力供給制御回路２４Ｂは、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰあるいは温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶの少なくとも一方が設定値Ｔ０を超えたかどうかを判定する。

実施の形態４では、温度センサ２２，２３のいずれか一方の検出温度が設定値Ｔ０を超える時点と、タイマの計測時間が設定時間（ｔ秒）に達する時点とのうちのより遅いほうの時点において負荷５２への給電が遮断される。温度の設定値Ｔ０は、実施の形態１〜３での設定値よりも低く設定しておいてもよい。

図７は、本発明の実施の形態４に係る無停電電源装置における給電モードの切換動作を示すフローチャートである。図６および図７を参照して、実施の形態４に係る給電モードの切換動作は、実施の形態３に係る給電モードの切換動作に対して、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が追加される点で異なっている。実施の形態４に係る給電モードの切換動作の他のステップの処理は、実施の形態１〜３に係る給電モードの切換動作における対応するステップの処理と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

ステップＳ６において、冷却ファンが異常であると判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、タイマ２５が起動される。ステップＳ７Ｂでは、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上である（ＴＩＮＶ≧Ｔ０）という条件、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上である（ＴＣＨＯＰ≧Ｔ０）という条件、またはタイマ２５の設定時間（ｔ秒間）が経過したいう条件のうちの、少なくとも１つが満たされているかどうかが判定される。いずれの条件も満たされていない場合（ステップＳ７ＢにおいてＮＯ）、処理はステップＳ３に戻される。上記の３つの条件のうちの少なくとも１つが成立する場合（ステップＳ７ＢにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１の処理は、ステップＳ７Ｂにおいて、検出温度およびタイマの計測時間うちのどちらが条件を満たしているかを判定するための処理である。つまり、ステップＳ１１の処理は、検出温度が設定値に達した時点と、タイマの計測時間がｔ秒に達した時点とのどちらがより遅いかを判定するための処理である。この判定条件は、本発明における「所定の給電停止条件」に対応する。

具体的には、ステップＳ１１において、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上であるという条件、または、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上であるという条件が成立したかどうかが判定される。いずれか一方の条件が判定した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、タイマ２５の計測時間はｔ（秒）に達していない。したがって、ステップＳ１２において、ｔ（秒）が経過するまで負荷５２への給電が継続される。

一方、ステップＳ１１において、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上であるという条件、および温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上であるという条件のいずれも成立していない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に進む。この場合、タイマ２５の計測時間がｔ（秒）に達したために、処理がステップＳ７ＢからステップＳ１１へと進んだことになる。したがって、ステップＳ１３において、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶが設定値Ｔ０以上であるという条件、または、温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰが設定値Ｔ０以上であるという条件が成立するまで負荷５２への給電が継続される。

ステップＳ１２またはステップＳ１３の処理が終了すると、ステップＳ８において、無停電電源装置１０４の出力が遮断される。

このように実施の形態４によれば、直流給電モード中に冷却ファンが異常となった場合、温度センサの検出温度が設定温度に達するまでの間、あるいは、設定時間ｔ秒が経過するまでのいずれか長いほうの時間、負荷５２への給電が継続される。これにより、無停電電源装置１０４の出力をできるだけ長く継続させることができる。したがって負荷５２への給電の信頼性を確保することができる。さらに実施の形態４によれば、負荷５２を安全に停止させる時間をより長く確保できる。

なお、上記の各実施の形態では、温度センサ２３の検出温度ＴＩＮＶおよび温度センサ２２の検出温度ＴＣＨＯＰの両方に対して、同じ設定値Ｔ０が用いられる。しかしながら検出温度ＴＩＮＶに対する設定値と、検出温度ＴＣＨＯＰに対する設定値とが異なっていてもよい。

また、チョッパ９の温度とインバータ１２の温度との両方を検出するものと限定されない。筐体１の内部の温度を検出する温度センサが設けられていればよい。したがってチョッパ９およびインバータ１２のいずれか一方のみの温度を検出して、その温度を設定値と比較してもよい。その場合、チョッパ９とインバータ１２とのうち、動作時の温度がより高いほうの温度を検出することが好ましい。多くの場合、チョッパ９よりもインバータ１２のほうが動作時の温度が高くなる。したがって、インバータ１２の温度ＴＩＮＶのみを設定値Ｔ０と比較してもよい。

また、実施の形態２〜４では、停電時電力供給制御回路（２４Ａ〜２４Ｃ）がタイマ２５のカウント値を取得するとともに、スイッチ１５をオフするための信号を出力する。ただし、タイマ２５からスイッチ１５に信号が出力されてもよい。

また、上記の各実施の形態では、無停電電源装置は、チョッパ９を備えている。ただし、チョッパ９を省略した構成も可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，５１ 筐体、２ 商用電源、４ 主制御回路、５，１０，１５，１６，２０ スイッチ、６，１１，１４ コンデンサ、７，１３ リアクトル、８ コンバータ、８ａ 出力ノード、９ チョッパ、１２ インバータ、１７ サイリスタ、２１ 冷却ファン、２２，２３ 温度センサ、２４，２４Ａ〜２４Ｃ 停電時電力供給制御回路、２５ タイマ、３１ コンバータ運転／停止指令部、３２ インバータ運転／停止指令部、３３ チョッパ運転/停止指令部、５０ バッテリ、５０ａ 正極端子、５２ 負荷、１０１〜１０４ 無停電電源装置、Ｔ１ バイパス入力端子、Ｔ２ 交流入力端子、Ｔ３ バッテリ端子、Ｔ４ 交流出力端子。

Claims (6)

1. 筐体内に設けられた無停電電源装置であって、
   商用電源からの第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
   前記筐体内の温度を下げるための冷却ファンと、
   前記商用電源の停電時に、前記電力貯蔵装置から前記負荷への給電が行なわれるように、少なくとも前記インバータを制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記商用電源から前記第１の交流電力が供給されているときに前記冷却ファンに異常が生じた場合には、前記コンバータおよび前記インバータを停止させるとともに、前記第１の交流電力が前記負荷に供給されるバイパス経路を形成し、
   前記制御回路は、前記商用電源の停電時に前記冷却ファンに異常が生じた場合には、所定の給電停止条件が成立するまで、前記電力貯蔵装置から前記負荷への給電を継続させる、無停電電源装置。
2. 前記無停電電源装置は、
   前記筐体内の温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記制御回路は、前記温度センサによる検出温度が、予め定められた温度を超えた場合に、前記所定の給電停止条件が成立したと判定して、少なくとも前記インバータを停止させることにより前記負荷への給電を遮断する、請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記無停電電源装置は、
   前記商用電源の停電時に前記冷却ファンに異常が生じた場合に、当該異常の発生時点からの時間を計測するタイマをさらに備え、
   前記制御回路は、前記タイマにより計測された時間が、予め設定された時間に達した場合に、前記所定の給電停止条件が成立したと判定して、少なくとも前記インバータを停止させることにより前記負荷への給電を遮断する、請求項１に記載の無停電電源装置。
4. 前記無停電電源装置は、
   前記筐体内の温度を検出する温度センサと、
   前記商用電源の停電時に前記冷却ファンに異常が生じた場合に、当該異常の発生時点からの時間を計測するタイマとをさらに備え、
   前記制御回路は、前記温度センサによる検出温度が、予め定められた温度を超えた時点および、前記タイマにより計測された時間が予め設定された時間に達した時点のうちのいずれか早いほうの時点において、前記所定の給電停止条件が成立したと判定して、少なくとも前記インバータを停止させることにより前記負荷への給電を遮断する、請求項１に記載の無停電電源装置。
5. 前記無停電電源装置は、
   前記筐体内の温度を検出する温度センサと、
   前記商用電源の停電時に前記冷却ファンに異常が生じた場合に、当該異常の発生時点からの時間を計測するタイマとをさらに備え、
   前記制御回路は、前記温度センサによる検出温度が、予め定められた温度を超えた時点および、前記タイマにより計測された時間が予め設定された時間に達した時点のうちのいずれか遅いほうの時点において、前記所定の給電停止条件が成立したと判定して、少なくとも前記インバータを停止させることにより前記負荷への給電を遮断する、請求項１に記載の無停電電源装置。
6. 前記無停電電源装置は、
   前記商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置からの直流電力を所望の電圧に変換して前記インバータに供給するチョッパをさらに備え、
   前記制御回路は、前記所定の給電停止条件が成立した場合には、前記インバータとともに前記チョッパを停止する、請求項１から５のいずれか１項に記載の無停電電源装置。

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