JP2018032585A - Uninterruptible power supply device - Google Patents

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義也 海野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an uninterruptible power supply device installed in combination with a fuel battery in an outdoor environment, the device making it possible to efficiently perform temperature adjustment on an atmosphere inside a frame while suppressing power consumption as much as possible.SOLUTION: An uninterruptible power supply device comprises a frame inside which a power storage part housing case is installed to house a lithium-ion battery in an isolated manner in an internal space of the frame. The interior of the power storage part housing case and a cooler unit are connected by an air guide part to form a closed space. Cooling air and air after battery cooling are circulated between the interior of the power storage part housing case and the cooler unit to perform temperature control so that the lithium-ion battery's temperature does not exceed a normal use range. At the cold time, heat is first efficiently transmitted to the power storage part housing case by a heater unit disposed directly under the power storage part housing case to heat the lithium-ion battery and simultaneously heat the whole interior of the frame.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、商用交流電源からの電力供給停止に関わらず負荷機器への電力供給を継続する無停電電源装置であって、特に、商用電源に接続する系統と燃料電池に接続する系統との組み合わせからなる無停電電源装置に関する。   The present invention is an uninterruptible power supply device that continues to supply power to a load device regardless of the stop of power supply from a commercial AC power supply, and in particular, a combination of a system connected to a commercial power supply and a system connected to a fuel cell Relates to an uninterruptible power supply.

従来、特許文献1に開示されるように、商用電源からの電力供給が停止しても負荷機器に対して給電を続ける無停電電源装置として、商用電源から交流電力を供給する系統と、燃料電池が発電する直流電力をインバータとトランスを介して商用電源系統と同一周波数、同一電圧の交流電力に変換し、この変換した交流電力を商用電源系統と並列接続して負荷機器に給電可能にした無停電電源装置が知られている。また、特許文献2に開示されるように、無停電電源システムに燃料電池を設けると共に、交流電源の故障または電力蓄積装置の電圧低下を検出器で検出し、その検出時に燃料電池を起動して燃料電池からインバータへ直流電源を供給するシステムが提案されている。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, as an uninterruptible power supply device that continues to supply power to load equipment even when power supply from a commercial power supply is stopped, a system that supplies AC power from the commercial power supply, and a fuel cell The DC power generated by the converter is converted to AC power with the same frequency and voltage as the commercial power supply system via an inverter and transformer, and this converted AC power is connected in parallel with the commercial power supply system so that power can be supplied to the load equipment. Blackout power supplies are known. Further, as disclosed in Patent Document 2, a fuel cell is provided in the uninterruptible power supply system, a fault in the AC power supply or a voltage drop in the power storage device is detected by a detector, and the fuel cell is activated at the time of detection. A system for supplying DC power from a fuel cell to an inverter has been proposed.

特開平7−336894号JP-A-7-336894 特開2000−341879号JP 2000-341879 A

このような無停電電源装置では、停電が発生していない正常時に、商用電源から供給される電力と、燃料電池で発電される電力とを蓄電池に蓄電する構成となっており、この場合に用いられる蓄電池の種類として、多くの場合にリチウムイオン電池が採用されている。リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く自己放電が少ない上にメモリ効果を持たないという点が特徴であり、これらの特徴が、人の手の届き難い遠方に設置されることの多い燃料電池と組み合わせた大型の無停電電源装置に適しているのである。   In such an uninterruptible power supply, the power supplied from the commercial power supply and the power generated by the fuel cell are stored in the storage battery at a normal time when no power failure occurs. As a type of storage battery to be used, a lithium ion battery is often employed. Lithium-ion batteries are characterized by high energy density, low self-discharge, and no memory effect. These characteristics are combined with fuel cells that are often installed far away from human hands. It is suitable for large uninterruptible power supplies.

このように優れた特徴を有するリチウムイオン電池であるが、その一方で、高温環境下での信頼性に欠けるという問題を抱えており、45°Cを超えるような高い温度になる場所に置いたり、熱源の近くで使用したりすることは電池の発熱や発火につながる危険性がある。特に、高温となる場所での充電は危険が大きいため十分な注意が求められる。しかしながら、燃料電池と組み合わせた無停電電源装置として屋外環境に設置する場合、リチウムイオン電池が屋外用筐体内に収容されて使用されるとしても、日光の影響を受けて筐体におけるリチウムイオン電池の雰囲気温度が高い状態で充電されることが十分に考えられる。そこで、リチウムイオン電池の過熱を防ぐ為の冷却構造が必要になる。但しこの場合に、冷却効果と消費電力とのバランスを勘案しつつ冷却構造を検討する必要があり、電力消費を抑えながら電池の過熱防止を図る構造が要求される。比較的大型の出力容量の無停電電源装置を構成する場合、一般的に筐体サイズやリチウムイオン電池の容量も大型化することから、クーラーユニットの能力を高めて冷却効果を高める対策が必要となる。しかし、その分、消費される電力も増える為、停電が発生した場合に外部負荷への電力供給をリチウムイオン電池と燃料電池とに依存する無停電電源装置としては、クーラーユニットの能力をやみくもに高める対策は適当とはいえない。あくまでも外部負荷への電力供給が最優先されるべきであり、無停電電源装置の機能維持に費やされる電力消費は極力抑える必要がある。   Although it is a lithium ion battery having such excellent characteristics, it has a problem of lack of reliability in a high temperature environment, and is placed in a place where the temperature becomes high such as over 45 ° C. If used near a heat source, there is a risk of battery heat generation or ignition. In particular, sufficient caution is required for charging at high temperatures because the danger is great. However, when installing in an outdoor environment as an uninterruptible power supply combined with a fuel cell, even if the lithium ion battery is housed in an outdoor housing and used, the lithium ion battery in the housing is affected by sunlight. It is fully conceivable that the battery is charged at a high ambient temperature. Therefore, a cooling structure for preventing overheating of the lithium ion battery is required. However, in this case, it is necessary to consider a cooling structure in consideration of the balance between the cooling effect and power consumption, and a structure for preventing overheating of the battery while suppressing power consumption is required. When configuring an uninterruptible power supply with a relatively large output capacity, it is generally necessary to take measures to enhance the cooling effect by increasing the capacity of the cooler unit because the housing size and the capacity of the lithium ion battery are also increased. Become. However, since the amount of power consumed increases accordingly, the power supply to the external load in the event of a power outage depends on the capacity of the cooler unit as an uninterruptible power supply that relies on lithium-ion batteries and fuel cells. Measures to increase are not appropriate. The power supply to the external load should be given top priority to the last, and it is necessary to suppress the power consumption spent for maintaining the function of the uninterruptible power supply as much as possible.

また、リチウムイオン電池は高温環境下での使用に注意が求められる一方で、0°C以下の環境下における充電も推奨されていない。従って、筐体内部が低温となるような状況では、ヒーターユニットを作動させて筐体内を加熱する必要がある。この場合にも、電力消費を抑えながら筐体内に収容した各機器を効率良く暖めるような構造が求められる。   Further, while attention is required for the use of a lithium ion battery in a high temperature environment, charging in an environment of 0 ° C. or lower is not recommended. Therefore, in a situation where the inside of the housing is at a low temperature, it is necessary to operate the heater unit to heat the inside of the housing. In this case as well, a structure that efficiently warms each device accommodated in the housing while suppressing power consumption is required.

本発明はこのような課題に対処してなされたものであり、燃料電池と組み合わせて屋外環境に設置される無停電電源装置であって、電力消費量を出来る限り抑えながら効率的に筐体内雰囲気の温度調整を可能にする装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in response to such a problem, and is an uninterruptible power supply device installed in an outdoor environment in combination with a fuel cell, and efficiently reduces the power consumption as much as possible. An object of the present invention is to provide an apparatus that can adjust the temperature of the apparatus.

(1)上記の目的を達成するために本発明は、商用電源に接続する電力供給系統と燃料電池との組み合わせからなる無停電電源装置において、無停電電源装置を構成する機器を収容する筐体と、商用電源からの電力供給が停止した際に起動して直流電力を出力する燃料電池と、前記燃料電池から供給される電力及び商用電源から供給される電力を蓄電する蓄電部と、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記燃料電池への駆動用電力及び前記蓄電部への充電用電力及び無停電電源装置に接続される外部負荷機器への外部出力用電力として供給するAC/DCコンバータと、前記筐体の内側空間において前記蓄電部を隔離して収容する蓄電部収容ケースと、前記蓄電部収容ケースの内側空間に冷却空気を供給するクーラーユニット部と、前記蓄電部収容ケースと前記クーラーユニット部との間を接続し、前記クーラーユニット部から供給される冷却空気を前記蓄電部収容ケースの内部に導くと共に、前記蓄電部収容ケース内の蓄電部を冷却して暖まった空気を前記冷却空気と隔てて前記クーラーユニット部に戻す循環経路を有する導気部と、前記筐体内の換気を行う換気ファンと、前記筐体の内側へ外気を吸入する吸気部と、前記筐体の内側空間に加熱空気を供給するヒーターユニット部と、無停電電源装置全体の動作を制御する制御部と、前記燃料電池、前記蓄電部、前記AC/DCコンバータ、前記クーラーユニット部、前記換気ファン、前記ヒーターユニット部、及び前記制御部との接続を行う接続ユニット部とを備え、前記ヒーターユニット部を前記蓄電部収容ケースの下方に隣接して配置し、前記蓄電部の冷却を前記クーラーユニット部から供給する冷却空気で行うと共に、前記筐体内部における前記蓄電部以外の機器の冷却を前記換気ファンによる換気動作で行い、前記筐体内部における加熱を前記ヒーターユニット部で行うことを特徴とする無停電電源装置を提案する。   (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a casing for housing equipment constituting an uninterruptible power supply in an uninterruptible power supply comprising a combination of a power supply system connected to a commercial power supply and a fuel cell. A fuel cell that starts and outputs DC power when power supply from the commercial power supply stops, a power storage unit that stores power supplied from the fuel cell and power supplied from the commercial power supply, and a commercial power supply AC power supplied from the converter is converted to DC power and supplied as drive power to the fuel cell, charge power to the power storage unit, and external output power to an external load device connected to the uninterruptible power supply An AC / DC converter, a power storage unit storage case for isolating and storing the power storage unit in the inner space of the housing, and a cooler unit for supplying cooling air to the inner space of the power storage unit storage case And connecting the power storage unit accommodation case and the cooler unit unit to guide the cooling air supplied from the cooler unit unit to the inside of the power storage unit storage case. An air guide section having a circulation path that returns the air that has been warmed by cooling the power storage section to the cooler unit section, separated from the cooling air, a ventilation fan that ventilates the inside of the casing, and outside air to the inside of the casing An intake section for inhaling, a heater unit section for supplying heated air to the inner space of the casing, a control section for controlling the operation of the entire uninterruptible power supply, the fuel cell, the power storage section, and the AC / DC converter A connection unit for connecting to the cooler unit, the ventilation fan, the heater unit, and the controller, and the heater unit is connected to the power storage unit. The cooling unit is arranged adjacent to the lower side of the container case, and the power storage unit is cooled by cooling air supplied from the cooler unit unit, and the ventilation fan is used to cool devices other than the power storage unit inside the housing. The uninterruptible power supply is characterized in that the heating inside the housing is performed by the heater unit.

(2)上記提案の無停電電源装置は、動作中に発熱を伴う機器である前記AC/DCコンバータ及び前記制御部を前記蓄電部収容ケースよりも上方に配置するのが望ましい。   (2) In the proposed uninterruptible power supply, it is desirable that the AC / DC converter and the control unit, which are devices that generate heat during operation, be arranged above the power storage unit accommodation case.

(1)提案の発明によれば、無停電電源装置を構成する筐体の内部に蓄電部収容ケースを設け、この蓄電部収容ケースの内側にリチウムイオン電池を収容しており、それにより、リチウムイオン電池は筐体の内部空間において隔離され、導気部を通じてクーラーユニットから蓄電部収容ケースの内側に冷却空気が供給される。そして、筐体の内部に収容したリチウムイオン電池以外の機器の冷却は、換気ファンを作動させて筐体内の空気を排気することで吸気部から新たに外気が吸い込まれ、吸い込んだ空気の流れによって行われる。従って、クーラーユニットから供給される冷却空気は、蓄電部収容ケースの中だけに送り込まれてリチウムイオン電池の集中的な冷却に供されることから、クーラーユニットの能力を蓄電部収容ケースに対応した必要最小限のものに抑えることができる。また、ヒーターユニットが蓄電部収容ケースの下方に隣接して配置されていることから、寒冷時に筐体内を加熱する際に、蓄電部収容ケースを通じて先ずリチウムイオン電池を効率良く集中的に暖め、続いて筐体の内部空間全体の暖めを行うことができる。   (1) According to the proposed invention, the power storage unit accommodation case is provided inside the casing constituting the uninterruptible power supply, and the lithium ion battery is accommodated inside the power storage unit accommodation case. The ion battery is isolated in the internal space of the casing, and cooling air is supplied from the cooler unit to the inside of the power storage unit accommodation case through the air guide unit. And cooling of equipment other than the lithium ion battery housed inside the casing is activated by ventilating the fan and exhausting the air inside the casing. Done. Therefore, since the cooling air supplied from the cooler unit is sent only into the power storage unit accommodation case and is used for intensive cooling of the lithium ion battery, the capacity of the cooler unit corresponds to the power storage unit storage case. It can be kept to the minimum necessary. In addition, since the heater unit is arranged adjacent to the lower part of the power storage unit accommodation case, when the inside of the housing is heated in the cold, the lithium ion battery is first efficiently and intensively heated through the power storage unit accommodation case, and then Thus, the entire internal space of the housing can be warmed.

(2)提案の発明によれば、動作時に発熱を伴うAC/DCコンバータ及び制御部の配置位置を蓄電部収容ケースよりも上方に置いていることから、無停電電源装置の稼働に伴って発生する熱を蓄電部収容ケースよりも上側で換気ファンによって排出することができる。これによって、リチウムイオン電池への不要な伝熱をできる限り低減させることができる。   (2) According to the proposed invention, the AC / DC converter that generates heat during operation and the control unit are placed above the storage unit housing case, and therefore, generated with the operation of the uninterruptible power supply. The heat to be discharged can be discharged by the ventilation fan above the power storage unit accommodation case. Thereby, unnecessary heat transfer to the lithium ion battery can be reduced as much as possible.

本発明実施例に係る無停電電源装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the uninterruptible power supply which concerns on an Example of this invention. 筐体1を正面より見た外観説明図である。It is an external appearance explanatory view which looked at the housing | casing 1 from the front. 図2中のA−A断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the AA cross section in FIG. 導気部15の詳細な構造を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a detailed structure of the air guide portion 15.

以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は本発明実施例に係る無停電電源装置の全体構成を示すブロック図である。1は無停電電源装置を構成する各機器を収容する筐体である。2はAC/DCコンバータであり、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、後述するリチウムイオン電池、制御部、クーラーユニット、ヒーターユニット、換気ファン、循環ファンの各機器に供給する。3は燃料電池であり、その出力端を接続ユニット7(後述する)に接続している。4はリチウムイオン電池(特許請求の範囲に記載の蓄電部)であり、AC/DCコンバータ2を介して変換された直流電力と、燃料電池で発電されて供給される直流電力とを蓄電し、商用電源が停電した際にはリチウムイオン電池に充電している電力を外部の負荷に供給する。5は蓄電部収容ケースであり、ケースの内側に有する収容空間にリチウムイオン電池4を収容している。6は制御部であり、無停電電源装置を構成する各機器の動作制御を行う。8はクーラーユニットであり、圧縮機、コンデンサ、エバポレータ、冷媒、を用いた冷房サイクルにより空気を冷却し、リチウムイオン電池4に対して冷却空気の供給を行う。9はヒーターユニットであり、筐体1の内部の雰囲気温度が予め設定された閾値より低下した場合に、ヒーターへの通電を行い、加熱した空気をユニット内部に備える送風ファンで筐体内に送風して筐体内雰囲気の加熱を図る。10は換気ファンであり、筐体内の空気を筐体の外部に排気して換気を行う。14は吸気部たる吸気口であり、換気ファン10の駆動に伴い筐体1の外部から筐体の内部へ空気を吸入する。12は循環ファンであり、筐体1の内部において空気の循環を行うものである。7は接続ユニットであり、この接続ユニットに対して、AC/DCコンバータ2、燃料電池3、リチウムイオン電池4、制御部6、クーラーユニット8、ヒーターユニット9、換気ファン10、循環ファン12、外部負荷、をそれぞれ接続することでシステム構成上の各機器の接続を行う。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a housing that accommodates each device constituting the uninterruptible power supply. Reference numeral 2 denotes an AC / DC converter that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power and supplies it to the lithium ion battery, control unit, cooler unit, heater unit, ventilation fan, and circulation fan described later. To do. Reference numeral 3 denotes a fuel cell, and its output end is connected to a connection unit 7 (described later). 4 is a lithium ion battery (the power storage unit described in the claims), which stores DC power converted via the AC / DC converter 2 and DC power generated and supplied by the fuel cell; When the commercial power supply fails, the power charged in the lithium ion battery is supplied to an external load. Reference numeral 5 denotes a power storage unit housing case, in which the lithium ion battery 4 is housed in a housing space provided inside the case. Reference numeral 6 denotes a control unit that controls the operation of each device constituting the uninterruptible power supply. Reference numeral 8 denotes a cooler unit, which cools air by a cooling cycle using a compressor, a condenser, an evaporator, and a refrigerant, and supplies cooling air to the lithium ion battery 4. A heater unit 9 energizes the heater when the ambient temperature inside the housing 1 falls below a preset threshold value, and blows the heated air into the housing by a blower fan provided inside the unit. To heat the atmosphere inside the housing. Reference numeral 10 denotes a ventilation fan, which ventilates air inside the casing by exhausting it outside the casing. Reference numeral 14 denotes an air inlet serving as an air intake, which sucks air from the outside of the housing 1 into the housing as the ventilation fan 10 is driven. A circulation fan 12 circulates air inside the housing 1. Reference numeral 7 denotes a connection unit. The AC / DC converter 2, the fuel cell 3, the lithium ion battery 4, the control unit 6, the cooler unit 8, the heater unit 9, the ventilation fan 10, the circulation fan 12, and the outside are connected to the connection unit. Each device on the system configuration is connected by connecting each load.

次に、筐体1の内部構造について図2及び図3を基にして説明する。図2は筐体1を正面より見た外観説明図である。11は換気カバーであり、筐体1の内部に設ける換気ファンに対応して正面扉16に形成される排気口を覆い、筐体内部への雨風の浸入を防止している。8はクーラーユニットであり、筐体1の正面扉16に対して扉の表面側に突出した状態で取り付けられている。正面扉16のクーラーユニットを取り付けた箇所には筐体1の内側空間に臨む開口が形成されており、クーラーユニットによって冷却された空気は、正面扉16に形成された開口を通じて蓄電部収容ケース5内に冷却空気として供給され、その供給された冷却空気はケース内においてリチウムイオン電池の冷却に供された後に再び開口からクーラーユニット内に戻される。13は吸気カバーであり、筐体1の側面に形成された吸気口を覆い、筐体内部への雨風の浸入を防止している。   Next, the internal structure of the housing 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory view of the appearance of the housing 1 as seen from the front. Reference numeral 11 denotes a ventilation cover, which covers an exhaust port formed in the front door 16 corresponding to a ventilation fan provided in the interior of the housing 1 to prevent rain wind from entering the interior of the housing. Reference numeral 8 denotes a cooler unit, which is attached to the front door 16 of the housing 1 so as to protrude to the front surface side of the door. An opening facing the inner space of the housing 1 is formed at the location where the cooler unit of the front door 16 is attached, and the air cooled by the cooler unit passes through the opening formed in the front door 16 and the power storage unit accommodation case 5. In the case, the supplied cooling air is used for cooling the lithium ion battery in the case, and then returned to the cooler unit from the opening. Reference numeral 13 denotes an air intake cover that covers an air intake port formed on the side surface of the housing 1 and prevents rain and wind from entering the housing.

図3は、図2中のA−A断面を示す説明図である。筐体1の内部には、上方から下方へ順番に、循環ファン12、AC/DCコンバータ2、制御部6、蓄電部収容ケース5、ヒーターユニット9、接続ユニット7、の順で各機器が配置されている。筐体内の下部には、筐体の外部から空気を吸い込む吸気口14が形成されており、この吸気口14が形成された箇所の外側面を図2に示される吸気カバー13が覆っている。正面扉16の筐体内部側における上方位置には、換気ファン10が取り付けられている。そして、その換気ファン10が取り付けられた位置には正面扉16に排気口20が形成されており、図2で説明した通り、正面扉16の正面側に排気口20を覆って換気カバー11が取り付けられている。また、蓄電部収容ケース5の配置位置に対応する正面扉16には、その正面側にクーラーユニット8が取り付けられている。そして、クーラーユニット8が取り付けられている正面扉16の内側部位と蓄電部収容ケース5との間には、導気部15が設けられており、この導気部15によってクーラーユニット8と蓄電部収容ケース5とを接続すると共に、クーラーユニット8から供給される冷却空気を蓄電部収容ケース5の内部へ導くようにしている。   FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section AA in FIG. 2. Inside the housing 1, the respective devices are arranged in the order of the circulation fan 12, the AC / DC converter 2, the control unit 6, the power storage unit accommodation case 5, the heater unit 9, and the connection unit 7 from top to bottom. Has been. An air inlet 14 for sucking air from the outside of the housing is formed in the lower part of the housing, and the outer surface of the portion where the air inlet 14 is formed covers the air intake cover 13 shown in FIG. A ventilation fan 10 is attached to an upper position of the front door 16 on the inner side of the housing. And the exhaust port 20 is formed in the front door 16 in the position where the ventilation fan 10 was attached, and the ventilation cover 11 covers the exhaust port 20 on the front side of the front door 16 as described in FIG. It is attached. The cooler unit 8 is attached to the front door 16 corresponding to the arrangement position of the power storage unit accommodation case 5 on the front side. An air guide unit 15 is provided between the inner portion of the front door 16 to which the cooler unit 8 is attached and the power storage unit accommodation case 5, and the cooler unit 8 and the power storage unit are provided by the air guide unit 15. The housing case 5 is connected and the cooling air supplied from the cooler unit 8 is guided to the inside of the power storage unit housing case 5.

次に、導気部15の詳細な構造について、図4を基にして説明する。図4は、図3に示す導気部15の箇所を拡大した説明図である。クーラーユニット8は、ユニット内で冷却した空気を送出する吹き出し口8−1と、暖まった空気の取り込みを行う吸い込み口8−2とを有しており、クーラーユニット8を正面扉16に固定する際に、吹き出し口8−1と吸い込み口8−2とを正面扉16に対向させる向きにして固定している。これに対応して正面扉16には開口17を設けており、その開口寸法を、開口範囲内に吹き出し口8−1と吸い込み口8−2とが収まるような大きさとしている。従って、開口17を通じて、クーラーユニットから筐体1の内部側への冷却空気の供給と、筐体1の内部側からクーラーユニット側への暖まった空気の戻しとが行われる構造となっている。   Next, the detailed structure of the air guide portion 15 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an enlarged portion of the air guide portion 15 shown in FIG. The cooler unit 8 has a blowout port 8-1 for sending out air cooled in the unit and a suction port 8-2 for taking in warm air, and fixes the cooler unit 8 to the front door 16. At this time, the blowing port 8-1 and the suction port 8-2 are fixed so as to face the front door 16. Correspondingly, the front door 16 is provided with an opening 17, and the opening size is set such that the blowout port 8-1 and the suction port 8-2 are within the opening range. Accordingly, the cooling air is supplied from the cooler unit to the inside of the housing 1 through the opening 17 and the warm air is returned from the inside of the housing 1 to the cooler unit.

筐体1の内部に収容される蓄電部収容ケース5は、筐体1内における高さ位置が、正面扉側に固定されるクーラーユニット8の高さ位置とほぼ同じ位置となるように設定されている。そして蓄電部収容ケース5には、ケースの内部にケース外から空気を吸入する吸気ファン5−1と、ケースの内部からケース外に空気を排出する排気ファン5−2とが正面扉16側に設けられている。なお、蓄電部収容ケース5の内部は、空間を隔壁等で個別に仕切ることのない連続したひとつの収容空間となっており、その空間内にリチウムイオン電池4を収容している。   The power storage unit housing case 5 housed inside the housing 1 is set so that the height position in the housing 1 is substantially the same as the height position of the cooler unit 8 fixed to the front door side. ing. The power storage unit housing case 5 has an intake fan 5-1 for sucking air from the outside of the case into the case and an exhaust fan 5-2 for discharging air from the case to the outside of the case on the front door 16 side. Is provided. In addition, the inside of the electricity storage unit accommodation case 5 is a single continuous accommodation space in which the space is not individually partitioned by a partition wall or the like, and the lithium ion battery 4 is accommodated in the space.

導気部15は、開口部17と、蓄電部収容ケース5に設けられる吸気ファン5−1及び排気ファン5−2との間をダクト構造で接続するもので、筐体1の内部においてその内部空間から隔離して、クーラーユニット8と導気部15と蓄電部収容ケース5とで構成する閉じた空間を形成するものである。導気部15の内部には隔壁板18を有しており、この隔壁板18により、吹き出し口8−1から吸気ファン5−1に向かって冷却空気が流れる気路と、排気ファン5−2から吸い込み口8−2に向かって暖まった空気が流れる気路とをそれぞれ隔離している。このように、冷却空気が流れる気路と暖まった空気が流れる気路とを、それぞれの気路を流れる空気が混ざり合わないように区分していることにより、蓄電部収容ケース5内のリチウムイオン電池4を冷却する場合に、クーラーユニット8の吹き出し口8−1から出た冷却空気が蓄電部収容ケース5から戻る暖かい空気と混ざることなく蓄電部収容ケース5の吸気ファン5−1に流れ込み、ケース内のリチウムイオン電池4を冷却する。そして、リチウムイオン電池4を冷却することで暖まった空気は、排気ファン5−2からケース外に排出され、気路を流れてその全てが吸い込み口8−2に流れ込むのである。このようにして、クーラーユニット8から送風される冷却空気が蓄電部収容ケース5の内部だけに供給され、リチウムイオン電池4の効率的な冷却が行われる。   The air guide unit 15 connects the opening 17 and the intake fan 5-1 and the exhaust fan 5-2 provided in the power storage unit accommodation case 5 with a duct structure. A closed space formed by the cooler unit 8, the air guide portion 15, and the power storage unit accommodation case 5 is formed so as to be isolated from the space. A partition plate 18 is provided inside the air guide portion 15, and the partition plate 18 causes an air path through which cooling air flows from the outlet 8-1 toward the intake fan 5-1 and an exhaust fan 5-2. The air passages through which warm air flows toward the suction port 8-2 are isolated from each other. As described above, the air passage through which the cooling air flows and the air passage through which the warm air flows are divided so that the air flowing through the air passages does not mix with each other. When cooling the battery 4, the cooling air exiting from the outlet 8-1 of the cooler unit 8 flows into the intake fan 5-1 of the power storage unit accommodation case 5 without mixing with the warm air returning from the power storage unit accommodation case 5, The lithium ion battery 4 in the case is cooled. And the air warmed by cooling the lithium ion battery 4 is discharged from the exhaust fan 5-2 to the outside of the case, flows through the air passage, and all of it flows into the suction port 8-2. In this way, the cooling air blown from the cooler unit 8 is supplied only to the inside of the power storage unit accommodation case 5, and the lithium ion battery 4 is efficiently cooled.

筐体1の内部では、換気ファン10が駆動することで吸気口14から外気が筐体内に吸入され、筐体の下部から上に向かって空気が流れ排気口20から筐体外に排出される。その際に、接続ユニット7、ヒーターユニット9、蓄電部収容ケース5、制御部6、AC/DCコンバータ2、循環ファン12、の順に経由して空気が流れ、各機器の放熱が行われる。そして、それら機器の中でも特に動作中に発熱を伴うAC/DCコンバータ2と制御部6とを蓄電部収容ケース5よりも上方に配置していることから、これら機器から放熱された熱は蓄電部収容ケース5に伝熱することなく、空気の流れと共に筐体外へと排出される。   Inside the housing 1, the ventilation fan 10 is driven, so that outside air is sucked into the housing from the air inlet 14, air flows upward from the lower portion of the housing, and is discharged from the air outlet 20 to the outside of the housing. At that time, air flows through the connection unit 7, the heater unit 9, the power storage unit accommodation case 5, the control unit 6, the AC / DC converter 2, and the circulation fan 12 in this order, and heat is radiated from each device. Among these devices, the AC / DC converter 2 and the control unit 6 that generate heat particularly during operation are arranged above the power storage unit housing case 5, so that the heat radiated from these devices is stored in the power storage unit. Without being transferred to the housing case 5, it is discharged out of the housing together with the air flow.

次に、寒冷時における筐体1内部のヒーティング動作について説明する。周囲の気温が低下し、筐体内の気温がリチウムイオン電池の使用条件で指定された下限温度(例えば0°C)に近付くことが予想されると、ヒーターユニット9を作動させて筐体内雰囲気の加熱を行う。安全上の余裕を考慮し、リチウムイオン電池の温度が下限温度より高い温度である所定閾値(例えば15°C)になったことを検出すると、ヒーターユニット9を作動させる。この場合のヒーターユニット9の作動条件は、例えば15°Cを検出したらヒーターユニット9を作動オンし、そのまま作動を継続して25°Cを検出したら作動オフとするヒステリシス特性を与えることが望ましい。ヒーターユニット9が作動することで、加熱された空気がヒーターユニット9の直上に位置する蓄電部収容ケース5を暖め、ケース内のリチウムイオン電池4を暖める。そして、ヒーターユニット9から供給される加熱空気は筐体1の内部を上昇し、蓄電部収容ケース5、制御部6、AC/DCコンバータ2、循環ファン12、の順に経由して筐体1の内部全体を暖め、筐体内に収容された各機器の暖めを行う。   Next, the heating operation inside the housing 1 during cold weather will be described. When the ambient temperature is lowered and the temperature in the housing is expected to approach the lower limit temperature (for example, 0 ° C.) specified in the use condition of the lithium ion battery, the heater unit 9 is operated to Heat. In consideration of safety margin, when it is detected that the temperature of the lithium ion battery has reached a predetermined threshold (for example, 15 ° C.) that is higher than the lower limit temperature, the heater unit 9 is activated. The operating condition of the heater unit 9 in this case is desirably provided with a hysteresis characteristic in which, for example, the heater unit 9 is turned on when 15 ° C. is detected and the operation is continued as it is and 25 ° C. is detected. When the heater unit 9 is activated, the heated air warms the power storage unit accommodation case 5 located immediately above the heater unit 9 and warms the lithium ion battery 4 in the case. Then, the heated air supplied from the heater unit 9 rises inside the casing 1, and passes through the power storage unit accommodation case 5, the control unit 6, the AC / DC converter 2, and the circulation fan 12 in this order, and Warm the entire interior and warm each device housed in the enclosure.

以上のように、無停電電源装置を構成する筐体1の内部に蓄電部収容ケースを設け、筐体の内部空間においてリチウムイオン電池を隔離して収容し、蓄電部収容ケースの内部とクーラーユニットとを導気部によって接続して閉じた空間を形成している。そして、蓄電部収容ケースの内部とクーラーユニットとの間で冷却空気とバッテリー冷却後の空気とを循環させ、リチウムイオン電池の温度が正常な使用範囲を超えないように温度制御を行っている。これにより、クーラーユニットの能力を蓄電部収容ケースの内部容積に対応した必要最小限のものに抑えることができ、無停電電源装置の機能維持に費やす電力消費量の低減を図ることができる。そして、筐体内全体の放熱に関しては、動作時に発熱を伴う機器を蓄電部収容ケースよりも上方に配置した上で、換気ファンによる外気導入で冷却するようにしており、電力消費量の低減につなげている。また、寒冷時には、蓄電部収容ケースの直下に配置したヒーターユニットにより先ず蓄電部収容ケースへ効率良く熱を伝えてリチウムイオン電池を暖め、同時に筐体の内部全体を暖めるようにしており、電力消費量の低減につなげている。   As described above, the power storage unit accommodation case is provided in the housing 1 constituting the uninterruptible power supply, and the lithium ion battery is isolated and accommodated in the internal space of the housing, and the inside of the power storage unit accommodation case and the cooler unit Are connected by an air guide part to form a closed space. Then, cooling air and air after battery cooling are circulated between the inside of the power storage unit accommodation case and the cooler unit, and temperature control is performed so that the temperature of the lithium ion battery does not exceed the normal use range. As a result, the capacity of the cooler unit can be suppressed to the necessary minimum corresponding to the internal volume of the power storage unit accommodation case, and the amount of power consumed for maintaining the function of the uninterruptible power supply can be reduced. With regard to heat dissipation in the entire housing, devices that generate heat during operation are placed above the power storage unit housing case, and then cooled by introducing outside air using a ventilation fan, which leads to a reduction in power consumption. ing. In cold weather, the heater unit placed directly below the power storage unit storage case efficiently transfers heat to the power storage unit storage case to warm the lithium-ion battery and simultaneously heats the entire interior of the housing. This leads to a reduction in the amount.

1 筐体
2 AC/DCコンバータ
3 燃料電池
4 リチウムイオン電池(蓄電部)
5 蓄電部収容ケース
6 制御部
7 接続ユニット
8 クーラーユニット
9 ヒーターユニット
10 換気ファン
11 換気カバー
12 循環ファン
13 吸気カバー
14 吸気口
15 導気部
16 正面扉
18 隔壁板
20 排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 AC / DC converter 3 Fuel cell 4 Lithium ion battery (electric storage part)
5 Storage Unit Housing Case 6 Control Unit 7 Connection Unit 8 Cooler Unit 9 Heater Unit 10 Ventilation Fan 11 Ventilation Cover 12 Circulation Fan 13 Intake Cover 14 Inlet 15 Inlet Port 16 Front Door 18 Partition Plate 20 Outlet

Claims (2)

商用電源に接続する電力供給系統と燃料電池との組み合わせからなる無停電電源装置において、
無停電電源装置を構成する機器を収容する筐体と、
商用電源からの電力供給が停止した際に起動して直流電力を出力する燃料電池と、
前記燃料電池から供給される電力及び商用電源から供給される電力を蓄電する蓄電部と、
商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記燃料電池への駆動用電力及び前記蓄電部への充電用電力及び無停電電源装置に接続される外部負荷機器への外部出力用電力として供給するAC/DCコンバータと、
前記筐体の内側空間において前記蓄電部を隔離して収容する蓄電部収容ケースと、
前記蓄電部収容ケースの内側空間に冷却空気を供給するクーラーユニット部と、
前記蓄電部収容ケースと前記クーラーユニット部との間を接続し、前記クーラーユニット部から供給される冷却空気を前記蓄電部収容ケースの内部に導くと共に、前記蓄電部収容ケース内の蓄電部を冷却して暖まった空気を前記冷却空気と隔てて前記クーラーユニット部に戻す循環経路を有する導気部と、
前記筐体内の換気を行う換気ファンと、
前記筐体の内側へ外気を吸入する吸気部と、
前記筐体の内側空間に加熱空気を供給するヒーターユニット部と、
無停電電源装置全体の動作を制御する制御部と、
前記燃料電池、前記蓄電部、前記AC/DCコンバータ、前記クーラーユニット部、前記換気ファン、前記ヒーターユニット部、及び前記制御部との接続を行う接続ユニット部とを備え、
前記ヒーターユニット部を前記蓄電部収容ケースの下方に隣接して配置し、前記蓄電部の冷却を前記クーラーユニット部から供給する冷却空気で行うと共に、前記筐体内部における前記蓄電部以外の機器の冷却を前記換気ファンによる換気動作で行い、前記筐体内部における加熱を前記ヒーターユニット部で行うことを特徴とする無停電電源装置。
In an uninterruptible power supply consisting of a combination of a power supply system connected to a commercial power source and a fuel cell,
A housing that accommodates the equipment constituting the uninterruptible power supply,
A fuel cell that starts when the power supply from the commercial power supply stops and outputs DC power; and
A power storage unit that stores electric power supplied from the fuel cell and electric power supplied from a commercial power source; and
AC power supplied from a commercial power source is converted into DC power to drive power to the fuel cell, charging power to the power storage unit, and power for external output to an external load device connected to the uninterruptible power supply AC / DC converter supplied as
A power storage unit accommodation case that isolates and stores the power storage unit in the inner space of the housing;
A cooler unit for supplying cooling air to the inner space of the power storage unit accommodation case;
The power storage unit housing case is connected to the cooler unit unit, and the cooling air supplied from the cooler unit unit is guided to the inside of the power storage unit storage case, and the power storage unit in the power storage unit storage case is cooled. And an air guide part having a circulation path for returning the warmed air to the cooler unit part from the cooling air;
A ventilation fan for performing ventilation in the housing;
An intake section for sucking outside air into the inside of the housing;
A heater unit for supplying heated air to the inner space of the housing;
A control unit that controls the operation of the entire uninterruptible power supply,
The fuel cell, the power storage unit, the AC / DC converter, the cooler unit unit, the ventilation fan, the heater unit unit, and a connection unit unit for connecting with the control unit,
The heater unit part is arranged adjacent to the lower part of the power storage unit accommodation case, and cooling of the power storage part is performed by cooling air supplied from the cooler unit part, and devices other than the power storage part inside the housing An uninterruptible power supply, wherein cooling is performed by a ventilation operation by the ventilation fan, and heating inside the housing is performed by the heater unit.
動作中に発熱を伴う機器である前記AC/DCコンバータ及び前記制御部を前記蓄電部収容ケースよりも上方に配置したことを特徴とする請求項1に記載の無停電電源装置。   The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the AC / DC converter and the control unit, which are devices that generate heat during operation, are arranged above the power storage unit accommodation case.
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