JP2022023405A - 増設バッテリボックス及びそれを備えた無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取扱いが容易な無停電電源装置の増設バッテリボックスを提供する。
【解決手段】無停電電源装置の増設バッテリボックス３０は、バッテリボックスが縦置きされた場合に縦方向に延びる第１板４１及び第２板４２と、水平方向に延びる第３板４３及び第４板４４と、仕切板４５と、第１板、第２板、第３板、第４板及び仕切り版によって区画された収容空間に収容される二つの組電池と、を備える。第１板の内表面に、組電池を支持する第１支持部材５１が内表面から突出して設けられ、バッテリボックスが横置きされた場合に、第１板が水平方向に延びて底壁となり、第１支持部材が組電池を下側から支持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、増設バッテリボックス及びそれを備えた無停電電源装置に関する。

特許文献１は、容量の異なる複数の無停電電源装置に使用することが可能な増設バッテリボックスを開示している。増設バッテリボックスは、無停電電源装置に内蔵されたバッテリの個数に対応して増設バッテリボックス内のバッテリを直列接続する切り替え部を有している（特許文献１、図１及び図２参照）。

特開２００７－２１５２６７

無停電電源装置の増設バッテリボックスは、ユーザの要望に応じて、縦置きされることもあるし、横置きされることもある。
増設バッテリボックス内においてバッテリを安定的に支持することに関して、改善の余地があった。また、増設バッテリボックスのメンテナンスのしやすさに関して、改善の余地があった。

本発明の一態様は、取扱いが容易な無停電電源装置の増設バッテリボックスを提供する。

本発明の一態様に係る無停電電源装置の増設バッテリボックスは、
当該増設バッテリボックスが縦置きされた場合に縦方向に延びる第１板及び第２板と、水平方向に延びる第３板及び第４板と、
前記第１板、第２板、第３板及び第４板によって区画された収容空間に収容される組電池と、を備え、
前記第１板の内表面に、前記組電池を支持する第１支持部材が前記内表面から突出して設けられ、
当該増設バッテリボックスが横置きされた場合に、前記第１板が水平方向に延びて底壁となり、前記第１支持部材が前記組電池を下側から支持する。

ここで、「縦置き」とは、「横置き」したときよりも、設置面から上端までの高さが高くなる増設バッテリボックスの姿勢を意味する。「横置き」とは、「縦置き」したときよりも、設置面から上端までの高さが低くなる増設バッテリボックスの姿勢を意味する。
「縦方向」とは、設置面に対し、ほぼ垂直な方向を意味する。すなわち、「縦方向」は、増設バッテリボックスの設置面に対して垂直な方向であってもよいし、垂直方向から若干逸脱するが垂直方向に近い方向であってもよい。
「水平方向」とは、設置面に対し、ほぼ平行な方向を意味する。すなわち、「水平方向」は、増設バッテリボックスの設置面に対して平行な方向であってもよいし、平行方向から若干逸脱するが平行方向に近い方向であってもよい。

上記態様により、増設バッテリボックス内の収容空間における組電池の移動を抑制して、組電池を安定的に支持できる。ユーザの要望に応じて増設バッテリボックスを縦置きしたり横置きしたりする設置作業が行いやすくなる。

増設バッテリボックスを備えた無停電電源装置を示す正面図である。 増設バッテリボックスを備えた無停電電源装置を示す背面図である。 増設バッテリボックスの分解斜視図である。 増設バッテリボックスの前面板を取外した状態を示す図である。

従来、無停電電源装置の増設バッテリボックスとして、金属製の筐体の中に組電池を収容したものが用いられている。組電池として、複数個の鉛蓄電池（例えば制御弁式鉛蓄電池）を直列及び／又は並列に接続したものが用いられている。代替的に、組電池として、複数個のリチウムイオン電池を直列及び／又は並列に接続したものを用いることも考えられる。
本発明者らが検討したところ、増設バッテリボックス内において組電池を安定的に支持することに関し、改善の余地があった。

本発明者らが考案した無停電電源装置の増設バッテリボックスは、当該増設バッテリボックスが縦置きされた場合に縦方向に延びる第１板及び第２板と、水平方向に延びる第３板及び第４板と、前記第１板、第２板、第３板及び第４板によって区画された収容空間に収容される組電池と、を備え、前記第１板の内表面に、前記組電池を支持する第１支持部材が前記内表面から突出して設けられ、当該増設バッテリボックスが横置きされた場合に、前記第１板が水平方向に延びて底壁となり、前記第１支持部材が前記組電池を下側から支持する。

上記構成により、収容空間における組電池の移動・がたつきを抑制して、組電池を安定的に支持できる。ユーザの要望に応じて増設バッテリボックスを縦置きしたり横置きしたりする設置作業が行いやすくなる。
組電池に例えば鉛蓄電池が用いられる場合、組電池の交換のために、収容空間に収容されている組電池を取り出す作業や、新しい組電池を収容空間に挿入する作業が求められる。上記構成のように、第１板の内表面から突出した第１支持部材が設けられていると、第１支持部材がガイドの機能を果たすため、組電池の取り出し作業・挿入作業が行いやすくなる。

増設バッテリボックスは、前記第２板の内表面に、前記組電池を支持する第２支持部材が前記内表面から突出して設けられてもよく、前記組電池が前記第１支持部材と前記第２支持部材との間に配置されてもよい。

上記構成により、第１支持部材に加えて第２支持部材もガイドの機能を果たすため、組電池の取り出し作業・挿入作業が行いやすくなる。
第１支持部材と第２支持部材によって、第１板の内表面及び第２板の内表面のそれぞれから間隔を隔てた状態で、組電池が配置される。言い換えれば、第１支持部材と第２支持部材によって、第１板の内表面及び第２板の内表面と組電池との間に、部品を配置するために適当な空間を確保できる。

増設バッテリボックスは、前記第１板、第２板、第３板及び第４板の一端に設けられる前面板と、前記第１板、第２板、第３板及び第４板の他端に設けられる背面板と、前記前面板の近傍に位置する前記組電池の端子に一端が接続され、前記背面板の近傍に位置する回路基板に他端が接続される電源ケーブルと、を更に備えてもよい。前記電源ケーブルは、前記第１支持部材、前記第２支持部材及び前記組電池と干渉しないように、前記収容空間の周辺に配置されてもよい。

上記構成により、前面板を取り外すのみで、増設バッテリボックスの前側から組電池の交換が行える。電源ケーブルが、背面板の近傍に位置する回路基板から前面板の近傍にまで延びて、組電池の端子に接続されているため、前面板を取り外すことで、電源ケーブルと組電池の端子との接続点（例えばコネクタ）に容易にアクセスできる。電源ケーブルと組電池の端子との接続を外すことで、組電池を収容空間から取り出せるようになる。新しい組電池を収容空間に挿入し、その組電池の端子と電源ケーブルとを接続する作業も、増設バッテリボックスの前側から容易に行うことができる。

増設バッテリボックスは、前記第１支持部材によるによる前記組電池の支持面積が、前記第２支持部材による前記組電池の支持面積より広くてもよい。

上記構成により、増設バッテリボックスが横置きされたときに第１支持部材によって組電池を下側からしっかりと支持できる。第２支持部材の支持面積を第１支持部材のそれより狭くすることで、第２支持部材を小型化でき、増設バッテリボックスの重量を軽くすることができる。

増設バッテリボックスは、前記第１支持部材が、金属レールを有してもよい。金属レールは、組電池の長手方向に沿って延びる棒状の部材で、ネジやリベットなどの固定具により第１板に固定可能なものであってもよい。金属レールは、剛性を確保しながら重量を低減するために、断面コ字状のものや、断面Ｈ字状のものであってもよい。

金属レールは、組電池の重量に耐える剛性を有して耐久性に優れ、かつ、表面の摩擦抵抗が小さいため、組電池をスムーズにガイドできる。そのため、組電池の取り出し作業・挿入作業が行いやすくなる。様々な容量・サイズの無停電電源装置に適合する様々なサイズの増設バッテリボックスに、金属レールを共通的に適用して、増設バッテリボックスの製造コストを低減することができる。

無停電電源装置の増設バッテリボックスは、
平行に配置された第１板及び第２板と、
前記第１板及び第２板とは垂直な方向に平行に配置された第３板及び第４板と、
前記第１板、第２板、第３板及び第４板によって区画された収容空間に収容される組電池と、
前記第１板、第２板、第３板及び第４板の一端に設けられる前面板と、
前記第１板、第２板、第３板及び第４板の他端に設けられる背面板と、
前記前面板の近傍に位置する前記組電池の端子に一端が接続され、前記背面板の近傍に位置する回路基板に他端が接続される電源ケーブルと、を備え、
前記第１板の内表面に、前記組電池を支持する第１支持部材が前記内表面から突出して設けられ、
前記電源ケーブルは、前記第１支持部材及び前記組電池と干渉しないように、前記収容空間の周辺に配置される。

上記構成により、増設バッテリボックス内の収容空間における組電池の移動を抑制して、組電池を安定的に支持できる。前面板を取り外すのみで、増設バッテリボックスの前側から組電池の交換が行える。

以下、図面を参照しながら、増設バッテリボックス及びそれを備えた無停電電源装置の実施形態を説明する。

図１に示す無停電電源装置１０（以下、「ＵＰＳ」と呼ぶ）は、３個の増設バッテリボックス３０が水平方向に積層されている。ＵＰＳ１０の内部には、組電池（図示せず）が収容されており、商用電源の停電時にその組電池が放電して所定時間（例えば約１０分間）にわたり負荷に電力を供給する。ＵＰＳ１０は、組電池を内蔵せず、組電池が外付けされるものであってもよい。各増設バッテリボックス３０は、ＵＰＳ１０に電力を供給する組電池を内蔵し、停電時に、ＵＰＳ１０単独のときと比較してより長時間にわたりＵＰＳ１０経由で負荷に電力を供給することを可能にする。

ＵＰＳ１０に接続される増設バッテリボックス３０の数は３個に限定はされず、１個又は２個でもよいし、４個以上（例えば最大６個）でもよい。

ＵＰＳ１０の前面板１２には、操作ボタンやインジケータを含む操作表示部１４が設けられている。増設バッテリボックス３０の前面板３２には、そのような操作表示部は設けられていない。

図１は、ＵＰＳ１０及び増設バッテリボックス３０を、縦置きした状態を示している。この状態で、ＵＰＳ１０の高さと、増設バッテリボックス３０の高さとは、同一になっている。ＵＰＳ１０と増設バッテリボックス３０、並びに、隣接する増設バッテリボックス３０同士は、連結金具などを用いて物理的に固定されていることが好ましい。こうすることで、ＵＰＳ１０や増設バッテリボックス３０が横倒れすることを防止できる。

図示しないが、横置きの場合、図１に示される最も左側の増設バッテリボックス３０が下側に配置され（設置面に接し）、ＵＰＳ１０が最も上側に配置される。

図２は、増設バッテリボックス３０を一体的に備えたＵＰＳ１０の背面図である。ＵＰＳ１０の背面板１３には、負荷を接続するためのソケット（アウトレット）１６が４個設けられている。ソケット１６の数は４個に限定されない。また、背面板１３には、背面板１３の内表面に隣接して設けられたファンの排気口１５が設けられている。

各増設バッテリボックス３０は、その背面板３３に、一対のコネクタ３６を備えている。ＵＰＳ１０に隣接する増設バッテリボックス３０に着目すると、一方のコネクタ３６はＵＰＳ１０に給電したりＵＰＳ１０から受電したりするために用いられ、他方のコネクタ３６はＵＰＳ１０とは反対側に配置された増設バッテリボックス３０と給電・受電を行うために用いられる。

図３に、一つの増設バッテリボックス３０の内部構造を示す。図３では、組電池の図示は省略する。
増設バッテリボックス３０は、当該増設バッテリボックスが縦置きされた場合に縦方向に延びる第１板４１と、第２板４２とを有する。本実施形態では、第２板４２に、水平方向に延びる板４３と、板４４とが一体的に形成されている。第１板４１、第２板４２、板４３、板４４は、金属板である。

第１板４１及び第２板４２の縦方向ほぼ中央に、金属板である仕切板４５が、固定具により固定される。仕切板４５は、増設バッテリボックス３０の内部に、二つの収容空間を形成する。図３における上部の収容空間に一つの組電池が収容され、下部の収容空間に他の組電池が収容される。
上部の収容空間は、第１板４１の一部（上部）、第２板４２の上部、板４３、仕切板４５により区画される。板４３が、第３板に相当し、仕切板４５が第４板に相当する。
下部の収容空間は、第１板４１の下部、第２板４２の下部、仕切板４５、板４４により区画される。仕切板４５が、第３板に相当し、板４４が第４板に相当する。

第１板４１の内表面に、二つの組電池を支持するための第１支持部材５１が内表面から突出するように設けられる。本実施形態における第１支持部材５１は、４個の金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有する。
金属レール５１ａ、５１ｂは、板４３と仕切板４５との間に位置するように、固定具により第１板４１に固定されて、上部の収容空間に収容される組電池を支持する。
金属レール５１ｃ、５１ｄは、仕切板４５と板４４との間に位置するように、固定具により第１板４１に固定されて、下部の収容空間に収容される組電池を支持する。

第２板４２の内表面に、二つの組電池を支持するための第２支持部材５２が内表面から突出するように設けられる。本実施形態における第２支持部材５２は、２個の金属レール５２ａ、５２ｂを有する。
金属レール５２ａは、板４３と仕切板４５との間に位置するように、固定具により第２板４２に固定されて、上部の収容空間に収容される組電池を支持する。
金属レール５２ｂは、仕切板４５と板４４との間に位置するように、固定具により第２板４２に固定されて、下部の収容空間に収容される組電池を支持する。

本実施形態では、金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、並びに、金属レール５２ａ、５２ｂとして、断面コ字状のものが用いられている。各金属レールは、対向する一対の側板のうちの一方に取付け穴を有する。
金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、並びに、金属レール５２ａ、５２ｂに、共通の金属レールを用いてもよい。図３に示すように、金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、取付け穴が第１板４１に対向するようにコ字状断面の開口が下を向いた姿勢で、第１板４１に固定される。金属レール５２ａ、５２ｂは、取付け穴が第２板４２に対向するようにコ字状断面の開口が上を向いた姿勢で、第２板４２に固定される。

増設バッテリボックス３０が横置きされる場合、第１板４１が設置面に平行な方向に延びて底壁となり、第１支持部材５１が組電池を下側から支持する。一方の組電池は、２個の金属レール５１ａ、５１ｂによって下側から支持され、他方の組電池は、２個の金属レール５１ｃ、５１ｄによって下側から支持される。金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、組電池の重量に耐える剛性を有して耐久性に優れる。また、金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、表面の摩擦抵抗が小さいため、組電池をスムーズにガイドできる。そのため、組電池の取り出し作業・挿入作業が行いやすくなる。

増設バッテリボックス３０が横置きされる場合、第２板４２が底壁となることはない。第２支持部材５２は、組電池を下側から支持する機会が想定されないため、第１支持部材５１ほどの剛性は必要ない。そこで、第２支持部材５２を２個の金属レール５２ａ、５２ｂのみで構成して（第１支持部材５１より少ない金属レールで構成して）、一つの組電池につき１個の金属レールのみを割り当てることで、増設バッテリボックス３０の重量を軽減している。

第１板４１、第２板４２、第３板４３（４５）及び第４板４５（４４）の一端には、前面板３２が取外し可能に取り付けられ、他端には、背面板３３が取り付けられる。

背面板３３は、回路基板保持部３３ａを有し、そこに回路基板３５が縦方向に延びる姿勢で保持される。
背面板３３は、開口が形成されたコネクタ保持部３３ｂを有し、そこにコネクタ３６を保持する。コネクタ３６は、回路基板３５に電気的に接続される。

仕切板４５に沿って配置されている電源ケーブル５５は、その一端が、前面板３２の近傍に位置する組電池の端子に接続され、その他端が、回路基板３５に接続される。
電源ケーブル５５は、上部の収容空間において、金属レール５１ａ、５１ｂ、金属レール５２ａ、及び組電池と干渉しないように、上部の収容空間の周辺に配置される。

金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと前面板３２との間、並びに、金属レール５２ａ、５２ｂと前面板３２との間に、ガイド板５４と押さえ金具３７とが設けられている。

図４に、隣接する二つの増設バッテリボックス３０の、前面板を取外した状態を示す。図４における左側の増設バッテリボックス３０は、組電池を図示していない。

左側の増設バッテリボックス３０に示されるように、左右に位置するガイド板５４が、組電池２０の挿入方向の奥側に位置する金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、並びに、図示しない金属レール５２ａ、５２ｂに組電池２０が到るまで、組電池の挿入をガイドする。
ガイド板５４は、組電池を前側から押さえるための押さえ金具３７や、隣接する増設バッテリボックス３０同士を固定するための連結金具２５を取り付けるための、ブラケットとしても機能している。

上述したように、仕切板４５に沿って、電源ケーブル５５が前方に引き出されて、上部の収容空間に収容された組電池２０の端子から延びたケーブルのコネクタ２１に接続されている。
ここでは、上部の収容空間において、電源ケーブル５５は、仕切板４５の上面と第１板４１の内表面とが形成する角部（金属レール５１ｂと仕切板４５との間）に配置されている。下部の収容空間において、電源ケーブルは、仕切板４５の下面と第１板４１の内表面とが形成する角部（金属レール５１ｃと仕切板４５との間）に配置されている。

右側の増設バッテリボックス３０に示されるように、収容空間における組電池２０の上下の動きは、板４３、仕切板４５、板４４によって規制される。板４３の下面と仕切板４５の上面との間隔、仕切板４５の下面と板４４の上面との間隔はそれぞれ、組電池２０の縦方向の寸法とほぼ等しい。そのため、組電池２０の上方向及び下方向には、部品を配置するための空間がない。

第１板４１の内表面と第２板４２の内表面との間隔は、組電池２０の水平方向の寸法より大きい。収容空間における組電池２０の水平方向の動きは、金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、並びに、図示しない金属レール５２ａ、５２ｂによって規制される。金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、並びに、金属レール５２ａ、５２ｂによって、第１板４１の内表面及び第２板４２の内表面と組電池２０との間に、電源ケーブル５５やガイド板５４などの部品を配置するために適当な空間を確保できる。

組電池２０は、例えば４個の制御弁式鉛蓄電池を、図４の紙面に直交する方向に並べて配置し、それらを直列に接続したものであってもよい。

増設バッテリボックス３０は、平行に配置された第１板４１及び第２板４２と、第１板４１及び第２板４２とは垂直な方向に平行に配置された第３板４３（４５）及び第４板４５（４４）と、第１板４１、第２板４２、第３板４３（４５）及び第４板４５（４４）によって区画された収容空間に収容される組電池２０と、前面板３２と、背面板３３とを備える。第１板４１の内表面に、組電池２０を支持する第１支持部材５１（金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）が内表面から突出して設けられている。前面板３２の近傍に位置する組電池２０の端子に一端が接続され、背面板３３の近傍に位置する回路基板３５に他端が接続される電源ケーブル５５が、第１支持部材５１及び組電池２０と干渉しないように、収容空間の周辺に配置されている。

そのため、前面板３２を取り外すのみで、増設バッテリボックス３０の前側から組電池２０の交換が行える。電源ケーブル５５が、背面板３３の近傍に位置する回路基板３５から前面板３２の近傍にまで延びて、組電池２０の端子に接続されているため、前面板３２を取り外すことで、電源ケーブル５５と組電池２０の端子との接続点（コネクタ２１）に容易にアクセスできる。電源ケーブル５５と組電池２０の端子との接続を外すことで、組電池２０を収容空間から取り出せるようになる。新しい組電池２０を収容空間に挿入し、その組電池２０の端子と電源ケーブル５５とを接続する作業も、増設バッテリボックス３０の前側から容易に行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定はされない。
第１支持部材５１は、金属レール以外の金属部品によって形成されてもよいし、十分な剛性を有する樹脂部品によって形成されてもよい。
収容空間の「周辺」は、四角形状の収容空間の角部に限定されない。第１支持部材５１によって第１板４１の内表面と組電池２０との間に確保された空間におけるいずれかの位置であればよい。

組電池２０は、複数個の鉛蓄電池を一列に並べたもの以外に、複数個の鉛蓄電池を複数列に並べたものであってもよい。
組電池２０は、複数個の鉛蓄電池を直列及び／又は並列に接続したものに限定はされない。組電池２０は、複数個のリチウムイオン電池や、その他の蓄電素子を、直列及び／又は並列に接続したものであってもよい。

１０ 無停電電源装置（ＵＰＳ）
３０ 増設バッテリボックス
４１ 第１板
４２ 第２板
４３（４５） 第３板
４５（４４） 第４板
５１ 第１支持部材（金属レール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）
５２ 第２支持部材（金属レール５２ａ、５２ｂ）
５５ 電源ケーブル

Claims (7)

1. 無停電電源装置の増設バッテリボックスであって、
   当該増設バッテリボックスが縦置きされた場合に縦方向に延びる第１板及び第２板と、水平方向に延びる第３板及び第４板と、
   前記第１板、第２板、第３板及び第４板によって区画された収容空間に収容される組電池と、を備え、
   前記第１板の内表面に、前記組電池を支持する第１支持部材が前記内表面から突出して設けられ、
   当該増設バッテリボックスが横置きされた場合に、前記第１板が水平方向に延びて底壁となり、前記第１支持部材が前記組電池を下側から支持する、増設バッテリボックス。
2. 前記第２板の内表面に、前記組電池を支持する第２支持部材が前記内表面から突出して設けられ、
   前記組電池が前記第１支持部材と前記第２支持部材との間に配置される、請求項１に記載の増設バッテリボックス。
3. 前記第１板、第２板、第３板及び第４板の一端に設けられる前面板と、
   前記第１板、第２板、第３板及び第４板の他端に設けられる背面板と、
   前記前面板の近傍に位置する前記組電池の端子に一端が接続され、前記背面板の近傍に位置する回路基板に他端が接続される電源ケーブルと、を更に備え、
   前記電源ケーブルは、前記第１支持部材、前記第２支持部材及び前記組電池と干渉しないように、前記収容空間の周辺に配置される、請求項２に記載の増設バッテリボックス。
4. 前記第１支持部材によるによる前記組電池の支持面積が、前記第２支持部材による前記組電池の支持面積より広い、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の増設バッテリボックス。
5. 前記第１支持部材は、金属レールを有する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の増設バッテリボックス。
6. 無停電電源装置の増設バッテリボックスであって、
   平行に配置された第１板及び第２板と、
   前記第１板及び第２板とは垂直な方向に平行に配置された第３板及び第４板と、
   前記第１板、第２板、第３板及び第４板によって区画された収容空間に収容される組電池と、
   前記第１板、第２板、第３板及び第４板の一端に設けられる前面板と、
   前記第１板、第２板、第３板及び第４板の他端に設けられる背面板と、
   前記前面板の近傍に位置する前記組電池の端子に一端が接続され、前記背面板の近傍に位置する回路基板に他端が接続される電源ケーブルと、を備え、
   前記第１板の内表面に、前記組電池を支持する第１支持部材が前記内表面から突出して設けられ、
   前記電源ケーブルは、前記第１支持部材及び前記組電池と干渉しないように、前記収容空間の周辺に配置される、増設バッテリボックス。
7. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の増設バッテリボックスが積層された無停電電源装置。
   

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