JP2015133882A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却用ファンの稼働時間と電解コンデンサ又は電解コンデンサの周囲温度を適正に管理することにより、長寿命化を実現する電源装置を得る。【解決手段】電解コンデンサ４と、電解コンデンサ４又は電解コンデンサ４の周囲温度を冷却する冷却用ファン６を備えた電源装置において、冷却用ファン６の稼働時間と電解コンデンサ４又は電解コンデンサ４の周囲温度を管理する。【選択図】図１

Description

この発明は、電源装置に係り、特に長寿命化を可能とする電解コンデンサを備えた電源装置に関するものである。

電源装置の寿命は、電源装置に備えられたアルミ電解コンデンサや、冷却用ファンに大きく依存する。アルミ電解コンデンサの寿命は、周囲温度に大きな影響を受け、アルミ電解コンデンサの寿命と周囲温度の関係には、アレニウスの法則が成り立つことが知られている。具体的には、アルミ電解コンデンサの周囲温度が１０℃上昇すれば、寿命は１／２になり、換言すれば、周囲温度が１０℃下降すれば、寿命は２倍になる。

例えば、特開２００９−１９５０４４号公報（特許文献１）には、電解コンデンサ又は電解コンデンサの周囲温度を測定する温度センサと、負荷率（電源装置の定格電流に対する出力電流の割合）を算出する負荷率算出手段を備え、測定された温度と算出された負荷率とに基づいて電解コンデンサの寿命残存時間を算出する技術が開示されている。

また、冷却用ファンの寿命は、軸受部の封入グリースの温度上昇に大きな影響を受け、通常は、ファン回転時の巻線からの熱と軸受部の自己発熱によって、グリースが劣化して行き枯渇して寿命に至る。

特開２００９−１９５０４４号公報

従来の電源装置では、冷却用ファンで電解コンデンサを冷却することにより、電解コンデンサの寿命を延ばしており、このため冷却用ファンの寿命によって、電源装置の寿命が制限されていた。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、冷却用ファンの稼働時間と電解コンデンサ又は電解コンデンサの周囲温度を適正に管理することにより、長寿命化を実現する電源装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る電源装置は、電解コンデンサと、上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を冷却する冷却用ファンを備えた電源装置において、上記冷却用ファンの稼働時間と上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理するものである。

この発明によれば、電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を適正に管理することで、電解コンデンサの寿命を延ばすだけでなく、電解コンデンサの冷却が不要な時は、冷却用ファンをオフすることにより、冷却用ファンの寿命も延ばして、電源装置の長寿命化を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電源装置の構成図である。 この発明の実施の形態２に係る電源装置の構成図である。 この発明の実施の形態３に係る電源装置の構成図である。 この発明の実施の形態４に係る電源装置の構成図である。 この発明の実施の形態５に係る電源装置の構成図である。 この発明の実施の形態６に係る電源装置の構成図である。

以下、この発明に係る電源装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電源装置の構成図である。
図１において、電源装置２０は、電源回路１と、ＣＰＵ２と、メモリ３と、電解コンデンサ、例えばアルミ電解コンデンサ４と、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を測定する温度センサ５と、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を冷却する冷却用ファン６と、警報用ＬＥＤ７と、警報接点リレー８を備えている。

実施の形態１に係る電源装置２０は、上記のように構成されており、次にその動作について説明する。
電源装置２０の動作時、ＣＰＵ２は、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を測定する温度センサ５の出力を入力とし、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度が予め設定された規定値より高い場合は冷却用ファン６をオンするように動作し、また、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度が規定値より低い場合は冷却用ファン６をオフするように動作する。

そして、冷却用ファン６の稼働時間とアルミ電解コンデンサ４の周囲温度の記録をメモリ３に記録し、その記録を基に残存寿命を計算して、アルミ電解コンデンサ４、もしくは冷却用ファン６の残存寿命が少なくなった時点で、警報用ＬＥＤ７と警報接点リレー８により警報を発令する。これにより、電源装置２０の故障前に電源装置２０の交換ができ、電源装置２０を含むシステムのダウンを防ぐことができる。

実施の形態１に係る電源装置２０によれば、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理することで、アルミ電解コンデンサ４の長寿命化を図るのみでなく、アルミ電解コンデンサ４の冷却が不要な時には、冷却用ファン６をオフすることにより、冷却用ファン６の寿命も延ばすことができ、電源装置２０の長寿命化を図ることができる。なお、上記においては、温度センサ５でアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を測定する場合について説明したが、温度センサ５でアルミ電解コンデンサ４の温度を測定してもよく、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電源装置について説明する。実施の形態２は、実施の形態１に冷却用ファンの回転数を可変制御する回転数制御装置を追加して、更に綿密なアルミ電解コンデンサの周囲温度の管理を実現するものである。

図２は、実施の形態２に係る電源装置の構成図である。
図２において、電源装置３０は、冷却用ファン６の回転数を可変制御する回転数制御装置９を備えている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。

実施の形態２に係る電源装置３０は、上記のように冷却用ファン５の回転数を可変制御する回転数制御装置９を備えており、温度センサ５の出力に基づくＣＰＵ２の動作により、回転数制御装置９が冷却用ファン５の回転数を可変制御する。

以上のように、電源装置３０によれば、冷却用ファン５の回転数を可変制御することで、綿密なアルミ電解コンデンサ４の周囲温度の管理ができ、電源装置３０の長寿命化を図ることができる。更に、冷却用ファン６の騒音の軽減や、更なる長寿命化も可能になる。なお、上記においては、温度センサ５でアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を測定する場合について説明したが、温度センサ５でアルミ電解コンデンサ４の温度を測定してもよく、同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る電源装置について説明する。実施の形態３は、実施の形態１もしくは実施の形態２において、温度測定箇所を電源回路１の出力側に設けられたダイオードに変更し、このダイオードの温度により負荷状態を推測して、アルミ電解コンデンサ４の周辺温度の管理を実現するものである。

図３は、実施の形態３に係る電源装置の構成図である。
図３において、電源装置４０は、電源回路１の出力側にダイオード１０を備えており、温度センサ５は、このダイオード１０の温度を測定するように構成されている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。

実施の形態３に係る電源装置４０は、上記のように構成されており、温度センサ５によってダイオード１０の温度を測定し、ＣＰＵ２に出力する。そして、ＣＰＵ２は、電源装置４０の負荷状態を推測し、負荷状態が予め設定された規定値より高い場合には、冷却用ファン６をオンするように動作し、負荷状態が規定値より低い場合には、冷却用ファン６をオフするように動作する。そして、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理するものである。これにより、アルミ電解コンデンサ４の長寿命化を図ると共に、冷却用ファン６の寿命も延ばして電源装置４０の長寿命化を図ることができる。

実施の形態３に係る電源装置４０によれば、アルミ電解コンデンサ４が複数個あった場合でも、複数個の温度センサ５を設ける必要がなく、より低コストで、電源装置４０の長寿命化を図ることができる。なお、上記においては、温度センサ５でダイオード１０の温度を測定して電源装置４０の負荷状態を推測し、負荷状態に合わせてアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理する場合について説明したが、アルミ電解コンデンサ４の温度を適正に管理するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る電源装置について説明する。実施の形態４は、実施の形態１もしくは実施の形態２において、温度測定箇所を電源回路１の入力側に設けられたダイオードに変更し、このダイオードの温度により負荷状態を推測して、アルミ電解コンデンサ４の周辺温度の管理を実現するものである。

図４は、実施の形態４に係る電源装置の構成図である。
図４において、電源装置５０は、電源回路１の入力側にダイオード１１を備えており、温度センサ５は、このダイオード１１の温度を測定するように構成されている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。

実施の形態４に係る電源装置５０は、上記のように構成されており、温度センサ５によってダイオード１１の温度を測定し、ＣＰＵ２に出力する。そして、ＣＰＵ２は、電源装置５０の負荷状態を推測し、負荷状態が予め設定された規定値より高い場合には、冷却用ファン６をオンするように動作し、負荷状態が規定値より低い場合には、冷却用ファン６をオフするように動作する。そして、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理するものである。これにより、アルミ電解コンデンサ４の長寿命化を図ると共に、冷却用ファン６の寿命も延ばして電源装置５０の長寿命化を図ることができる。

実施の形態４に係る電源装置５０によれば、実施の形態３と同様に、アルミ電解コンデンサ４が複数個あった場合でも、複数個の温度センサ５を設ける必要がなく、より低コストで、電源装置５０の長寿命化を図ることができる。なお、上記においては、温度センサ５でダイオード１１の温度を測定して電源装置５０の負荷状態を推測し、負荷状態に合わせてアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理する場合について説明したが、アルミ電解コンデンサ４の温度を適正に管理するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る電源装置について説明する。実施の形態５は、電源装置の負荷状態を、電源装置の出力電流を測定することによって検出し、より高精度にアルミ電解コンデンサの周辺温度の管理を実現するものである。

図５は、実施の形態５に係る電源装置の構成図である。
図５において、電源装置６０は、温度センサに代えて電源回路１に、電源回路１の出力電流を検出する出力電流検出手段としての出力電流検出回路１２を備えており、出力電流検出回路１２は、電源回路１の出力電流をＣＰＵ２に出力するように構成されている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより重複説明を省略する。

実施の形態５に係る電源装置６０は、上記のように構成されており、出力電流検出回路１２によって電源回路１の出力電流を検出し、ＣＰＵ２に出力する。そして、ＣＰＵ２は、電源装置６０の負荷状態を推測し、負荷状態が予め設定された規定値より高い場合には、冷却用ファン６をオンするように動作し、負荷状態が規定値より低い場合には、冷却用ファン６をオフするように動作する。そして、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理するものである。これにより、アルミ電解コンデンサ４の長寿命化を図ると共に、冷却用ファン６の寿命も延ばして電源装置６０の長寿命化を図ることができる。

実施の形態５に係る電源装置６０によれば、温度センサに代えて電源回路１に出力電流検出回路１２を設けることにより、高精度な電源装置６０の負荷状態の検出ができる。また、アルミ電解コンデンサ４が複数個あった場合でも、複数個の出力電流検出回路１２を設ける必要がなく、より低コストで、電源装置６０の長寿命化を図ることができる。なお、上記においては、出力電流検出回路１２で電源回路１の出力電流を検出して電源装置６０の負荷状態を推測し、負荷状態に合わせてアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理する場合について説明したが、アルミ電解コンデンサ４の温度を適正に管理するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６に係る電源装置について説明する。実施の形態６は、電源装置の負荷状態を、電源装置の入力電流を測定することによって検出し、より高精度にアルミ電解コンデンサの周辺温度の管理を実現するものである。

図６は、実施の形態６に係る電源装置の構成図である。
図６において、電源装置７０は、温度センサに代えて電源回路１に、電源回路１の入力電流検出手段としての入力電流検出回路１３を備えており、入力電流検出回路１３は、電源回路１の入力電流をＣＰＵ２に出力するように構成されている。なお、その他の構成は実施の形態５と同様であり、同一符号を付すことにより重複説明を省略する。

実施の形態６に係る電源装置７０は、上記のように構成されており、入力電流検出回路１２によって電源回路１の入力電流を検出し、ＣＰＵ２に出力する。そして、ＣＰＵ２は、電源装置６０の負荷状態を推測し、負荷状態が予め設定された規定値より高い場合には、冷却用ファン６をオンするように動作し、負荷状態が規定値より低い場合には、冷却用ファン６をオフするように動作する。そして、アルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理するものである。これにより、アルミ電解コンデンサ４の長寿命化を図ると共に、冷却用ファン６の寿命も延ばして電源装置７０の長寿命化を図ることができる。

実施の形態６に係る電源装置７０によれば、温度センサに代えて入力電流検出回路１３を設けることにより、高精度な電源装置７０の負荷状態の検出ができる。また、アルミ電解コンデンサ４が複数個あった場合でも、複数個の出力電流検出回路１３を設ける必要がなく、より低コストで、電源装置７０の長寿命化を図ることができる。なお、上記においては、入力電流検出回路１３で電源回路１の入力電流を検出して電源装置７０の負荷状態を推測し、負荷状態に合わせてアルミ電解コンデンサ４の周囲温度を適正に管理する場合について説明したが、アルミ電解コンデンサ４の温度を適正に管理するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態１から６について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 電源回路、２ ＣＰＵ、３ メモリ、４ アルミ電解コンデンサ、５ 温度センサ、６ 冷却用ファン、７ 警報用ＬＥＤ、８ 警報接点リレー、９ 回転数制御装置、１０、１１ ダイオード、１２ 出力電流検出回路、１３ 入力電流検出回路、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 電源装置。

Claims (6)

1. 電解コンデンサと、上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を冷却する冷却用ファンを備えた電源装置において、
   上記冷却用ファンの稼働時間と上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理することを特徴とする電源装置。
2. 上記冷却用ファンの回転数を可変制御する回転数制御装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 電源回路と、上記電源回路の出力側に設けられたダイオードを備え、上記ダイオードの温度により上記電源回路の負荷状態を推測し、上記冷却用ファンを稼働させて上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 電源回路と、上記電源回路の入力側に設けられたダイオードを備え、上記ダイオードの温度により上記電源回路の負荷状態を推測し、上記冷却用ファンを稼働させて上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
5. 電源回路と、上記電源回路の出力側に設けられた出力電流検出手段を備え、上記出力電流検出手段の検出する出力電流により上記電源回路の負荷状態を推測し、上記冷却用ファンを稼働させて上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
6. 電源回路と、上記電源回路の入力側に設けられた入力電流検出手段を備え、上記入力電流検出手段の検出する入力電流により上記電源回路の負荷状態を推測し、上記冷却用ファンを稼働させて上記電解コンデンサ又は上記電解コンデンサの周囲温度を管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。