JP3465674B2 - 無停電性二重化電源装置におけるユニットの抜き差し構造 - Google Patents

無停電性二重化電源装置におけるユニットの抜き差し構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通常時には、例え
ば商用交流電源（ＡＣ）から整流した後の出力により負
荷を駆動し、停電等の異常時には、二次電池等の直流電
源からの出力により負荷を駆動するための無停電性二重
化電源装置に関し、特に、防犯、防災、通信、情報（サ
ーバーコンピュータ、ＦＡパソコン等）、医療向けの精
密機械や自動機械等重要度の高い機器を作動させるため
に用いる無停電性二重化電源装置におけるユニットの抜
き差し構造に関する。ここで、停電とは、電力（電流）
供給が断たれることを指し、例えば電力会社からの供給
電力が断たれる場合や、ブレーカが落ちたり、コンセン
トが抜ける、あるいは断線等により供給電力が断たれる
場合等を指すことにする。
【０００２】
【従来の技術】特に、サーバーコンピュータ等は、２４
時間５年間無停止連続運転を行う等の要求があり、これ
の具体的構成として、例えば図９に示す電源装置が一般
的である。これは、商用交流電源に接続される無停電電
源（ＵＰＳ）９０と、サーバコンピュータ用電源として
のスイッチング電源を安全（二重化）のために並列接続
された２つのスイッチング電源９１，９２と、これらス
イッチング電源９１，９２に一方のスイッチング電源か
ら出力される電流が他方のスイッチング電源に流れ込む
回り込み防止用の２組のダイオード９３，９４とから構
成して、負荷へ常時電力供給ができるようにしている。
従って、雷サージや各種のインパルスサージ等が交流入
力ラインに誘導されることにより、一方のスイッチング
電源９１が故障すると、他方のスイッチング電源９２が
替って負荷へ電力を供給できるようにしている。
【０００３】上記構成によれば、無停電電源９０に対し
てスイッチング電源９１，９２が直列接続であるため、
無停電電源９０の効率７５〜８０％にスイッチング電源
９１，９２の効率７５〜８０％を掛け合わせた約５５〜
６４％のトータル効率になり、エネルギーロスが問題に
なる不都合がある。又、無停電電源９０と２つのスイッ
チング電源９１，９２とが別々のものであるため、大き
なスペースを要するだけでなく、高価格になる不都合が
ある。又、２つのスイッチング電源９１，９２それぞれ
に対して回り込み防止用の２つのダイオード９３，９４
を必要とし、トータルで４つ以上のダイオードを必要と
することから、更に装置の大型化とダイオード順方向損
失による効率低下を招くものである。
【０００４】上記不都合を解消するものとして、本願発
明者が先に提案しているものがある。これは、特許番号
第２７０２０４８号に記載されているように、商用交流
電源からの交流を整流する整流回路及びこの整流回路の
出力側に備えたスイッチング素子等を備えた一次側回路
を高周波トランスの一次側巻線に接続し、前記高周波ト
ランスの二次側巻線に負荷へ電力を供給する二次側直流
出力回路を接続し、前記高周波トランスの三次側巻線に
前記一次側回路の動作状態に応じて作動させるためのス
イッチング素子等を備えた電池側コンバータ回路を接続
することにより、交流電源回路である一次側回路、電池
側コンバータ回路、それらの出力側に備えさせたスイッ
チング回路及び負荷へ電力を供給する二次側直流出力回
路を一体化した無停電性スイッチングレギュレータ（無
停電性二重化電源装置）を構成している。
【０００５】しかしながら、前記一次側回路を故障させ
てしまうと、電池側コンバータ回路により応急的に負荷
を駆動することができるものの、故障した一次側回路の
破損部品の交換を行わなければならない。この交換時に
は、コンピュータを所定の動作により一旦終了させた
後、電源をＯＦＦにしなければならず、その終了操作が
煩わしいだけでなく、その交換作業中は、コンピュータ
を作動させることができず、電源の安定性・信頼性を充
分に満足させることができない不都合が発生していた。
又、前記一次側回路の破損部品の交換を、電池側コンバ
ータ回路により負荷を駆動している最中（短い時間）に
行うことは、構造的に困難であった。そのため、今まで
は上述の無停電性スイッチングレギュレータ（無停電性
二重化電源装置）を、図９のスイッチング電源９１と９
２と同様に並列接続する方法を取らなければならなかっ
た。しかも、並列接続とすることから、図９のダイオー
ド９３，９４が廻り込み防止のため必要となり、効果と
しては無停電電源（ＵＰＳ）９０が不要となるだけで、
省スペース、小型化の改善は、今一つの状態であり、不
経済であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が前述
の状況に鑑み、解決しようとするところは、高効率でか
つ小型化を図ることができ、しかも活電状態で電源回路
の故障を解消することができ、耐久性においても優れた
信頼性の高い無停電性二重化電源装置を提供する点にあ
る。
【０００７】本発明は、前述の課題解決のために、第１
の電源を入力源とし、出力側にスイッチング素子を備え
た第１の一次側回路を収納した第１ユニットと、前記第
１の電源又は該第１の電源とは異なる異種の第２の電源
を入力源とし、出力側にスイッチング素子を備えた第２
の一次側回路を収納した第２ユニットとを設け、前記第
１ユニット及び第２ユニットからの出力が入力される本
体部を、前記第１ユニット及び第２ユニットを接続部を
介して接続される高周波トランスの一次側巻線と、前記
高周波トランスの二次側巻線に接続され、負荷へ電力を
供給する二次側直流出力回路と、この二次側直流出力回
路からの出力を定電圧制御するためのＰＷＭ制御回路
と、前記高周波トランスの三次側巻線を介して接続さ
れ、出力側にスイッチング素子を備え、かつ、停電時の
バックアップ用の二次電池を充電するための電池側コン
バータ回路とから構成し、前記第１ユニット及び第２ユ
ニットを前記高周波トランスの２つの一次側巻線にそれ
ぞれ電気的に接続した接続状態とその接続状態を解除し
た接続解除状態とに活電状態で着脱可能に構成し、前記
ＰＷＭ制御回路からの出力信号を制御して前記第１ユニ
ット、第２ユニット、電池側コンバータ回路の各スイッ
チング素子のゲート回路に入力する無停電性二重化電源
装置において、前記第１ユニット及び第２ユニットのう
ちの少なくとも一方のユニットをケーシングにそれの前
面に形成の開口を介して抜き差し自在に構成し、前記ユ
ニットの抜き差しに伴い、前記ケーシング側に備えたコ
ネクタに離脱又は接続可能なコネクタを前記ユニットに
備えさせ、前記ユニットの差し込み時に該ユニットの前
側を押し移動させ、かつ、該ユニットの抜き取り時に該
ユニットを引っ張り移動させるための抜き差し用操作部
材を前記ケーシングにほぼ水平軸芯周りで揺動自在に取
り付けたことを特徴としている。従って、第１ユニット
及び第２ユニットの入力が停電により負荷への電力供給
が絶たれると、瞬時に二次電池から電力供給を行うこと
により負荷を停止させることなく二次電池の容量に応じ
た時間を応急的に駆動することができる。又、一次側に
２つのユニットを設けることによって、例えば２つのユ
ニットを交互に駆動したり、一方のみを常時駆動し、他
方を緊急用として駆動する等、１つのユニットしか設け
ていないものに比べて、電源装置の耐久性の向上を図る
ことができるだけでなく、一方のユニットが故障した時
でももう一方のユニットにより駆動することが可能にな
り、故障したユニットを修理するまでの間でも、負荷を
連続して駆動することができる。尚、前記２つのユニッ
トのうち一方のユニットの入力として商用交流電源を用
い、他方のユニットの入力として前記と同一の商用交流
電源又はこれとは異なる電源、例えば発電機や太陽電池
あるいは二次電池等を入力源としてもよい。又、前記二
次電池を入力として動作する電池側コンバータに対する
スイッチング素子は、一次側回路の電圧が所定電圧より
も低下した又は零になった場合に、空運転又はＯＦＦ
（停止）状態から能動状態に切り替えて前記のように二
次電池から電力を負荷に供給することになる。前記空運
転とは、スイッチング素子が電源回路のスイッチング素
子と同期してＯＮ−ＯＦＦを繰り返しているが、電流が
流れない状態を言う。そして、前記故障した一次側回路
を収納したユニットを取り外した後、新たな（正常な）
一次側回路を収納したユニットを取り付けて、高周波ト
ランスの一次側巻線に電気的に接続した接続状態にした
上で商用交流電源を再通電することにより、前記スイッ
チング素子を空運転又はＯＦＦ（停止）状態にして電池
側コンバータ回路による負荷への電力供給を停止すると
同時に、接続されたユニットのスイッチング素子が自動
的に能動状態になり、電池側コンバータ回路による負荷
への電力供給をユニットによる電力供給に切り替えて、
電源回路の取り替え作業を終了することができる。ま
た、ユニットをケーシングに対して抜き差しすることに
よって、ユニットの交換やメンテナンスを容易に行うこ
とができる。そして、前記ユニットの抜き差し時に多数
の接点同士が嵌合しているコネクタ同士を容易に離脱又
は接続が行えるように、上記のように抜き差し用操作部
材の揺動力を利用するのである。具体的には、ユニット
の差し込み時には、抜き差し用操作部材にてユニットの
前側を押し移動させ、ユニットの抜き取り時には、抜き
差し用操作部材にてユニットを引っ張り移動させてコネ
クタ同士を接続又は離脱させるのである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】前記ユニットの前側に備えた被係止部に、
前記抜き差し用操作部材を該ユニットの差し込み側へ揺
動操作するに伴って係止し、かつ、該抜き差し用操作部
材を該ユニットの抜き取り側へ揺動操作するに伴って係
止解除する係止部を該抜き差し用操作部材に備えさせ、
前記ユニットの差し込み完了状態において前記抜き差し
用操作部材を前記ケーシングに固定するための固定手段
を設けている。上記のように抜き差し用操作部材を揺動
操作するだけで、この抜き差し用操作部材をユニットに
対して係脱操作することができる。又、ユニットの差し
込み完了状態において固定手段にて抜き差し用操作部材
をケーシングに固定することによって、ユニットが不測
に抜き取り側に移動することを確実に回避することがで
きる。
【００１３】前記固定手段を、前記ケーシングに備えさ
せた被係止部と、この被係止部に係止及び係止解除自在
に前記抜き差し用操作部材に備えさせた係止部と、前記
ユニットの差し込み完了状態において前記抜き差し用操
作部材を上下方向に移動自在にするために該抜き差し用
操作部材の回転軸部に備えさせた長孔とから構成してい
る。上記構成によりユニットの差し込み完了状態におい
て抜き差し用操作部材を上下方向に移動させるだけで、
ケーシング側の被係止部に抜き差し用操作部材の係止部
を係止又は係止解除させて、ユニットをケーシングに固
定又は固定解除することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１及び図２に、フォワード型無
停電性二重化電源装置を示している。この無停電性二重
化電源装置は、商用交流電源１からの交流を整流して出
力側に備えたスイッチング素子２を介して高周波トラン
ス３の第１の一次側巻線Ｎ１ａに出力するための第１ユ
ニット４と、前記同様に商用交流電源１からの交流を整
流して出力側に備えたスイッチング素子５を介して高周
波トランス３の第２の一次側巻線Ｎ１ｂに出力するため
の第２ユニット６と、前記高周波トランス３の二次側巻
線Ｎ２ａ，Ｎ２ｂに電気的に絶縁された状態で接続さ
れ、かつ、負荷７へ直流電力を供給するための２つの二
次側直流出力回路８，９とを備えている。尚、前記２つ
の一次側巻線Ｎ１ａ，Ｎ１ｂと、前記高周波トランス３
と、二次側巻線Ｎ２ａ，Ｎ２ｂと、２つの二次側直流出
力回路８，９と、電池側コンバータ回路１３とから、前
記２つのユニット４，６からの出力が入力される本体部
１０を構成している。ここでは、電源装置として、フォ
ワード型を示しているが、フライバック型やフルブリッ
ジ型あるいはハーフブリッジ型等を用いてもよく、どの
ような形式の電源装置であってもよい。
【００１５】前記高周波トランス３の三次側巻線Ｎ３を
介して接続され、出力側にスイッチング素子１１を備
え、かつ、停電時のバックアップ用二次電池１２を充電
するための充電用定電圧回路１５と充電制御回路１４を
設けている。前記電池側コンバータ回路１３は、図１及
び図３に示すように、前記二次電池１２を充電するため
の充電制御回路１４、この充電制御回路１４に一定の電
圧を加えるための充電用定電圧回路１５と、この充電用
定電圧回路１５と前記三次側巻線Ｎ３との間に設けられ
た逆流阻止ダイオード１６と、ゲート回路１７からのゲ
ート信号により作動され、かつ、高周波トランス３の三
次側巻線Ｎ３に接続される前記スイッチング素子として
のＦＥＴ１１と、このスイッチング素子１１に与えられ
るサージ電圧やリンキング電圧を吸収するために設けら
れたスナバー回路１８と、前記ユニット４，６から電池
側コンバータ回路１３へ誘起される誘起電圧による過電
流の逆流を阻止する手段としての逆流阻止ダイオード１
９と、回路遮断用のヒューズ２０とから構成している。
図に示す２１は、前記ＦＥＴ１１の内蔵ダイオードであ
り、又、Ｓは、前記二次電池１２の温度を測定するため
の温度センサであり、この温度センサＳからの検出情報
が後述のマイコン制御回路６２へ入力されると共に、該
充電制御回路１４にて前記二次電池１２の充放電状態、
残存容量、推定寿命等の情報を検出し、それら各種の情
報を別途設けた前記と同一構成の充電制御回路を構成す
るマイコンによりシリアル信号出力として負荷７の一部
を構成するＣＰＵへ転送するように構成している。前記
転送された情報を前記ＣＰＵの表示画面に表示するよう
にしてもよい。
【００１６】前記第１ユニット４及び前記第２ユニット
６は、同一構成であるため、第１ユニット４に備えられ
た第１の一次側回路Ａ（尚、第２ユニットは第２の一次
側回路Ｂとする）についてのみ説明すれば、図２に示す
ように、前記商用交流電源１からの交流を整流するため
の整流回路２２と、突入電流防止回路２３と、高調波電
流防止用回路としてのアクティブフィルタ回路（省略し
てもよい）２４と、前記アクティブフィルタ回路２４か
らの直流電圧を蓄えるための平滑コンデンサ２５と、ゲ
ート回路２６からのゲート信号により作動され、かつ、
高周波トランス３の一次側巻線Ｎ１ａに接続される前記
スイッチング素子としてのＦＥＴ２と、このＦＥＴ２に
与えられるサージ電圧やリンキング電圧を吸収するため
に設けられたスナバー回路（省略してもよい）２７、前
記電池側コンバータ回路１３から第１ユニット４の第１
の一次側回路Ａへ誘起電圧による過電流の逆流を阻止す
る手段としての逆流阻止ダイオード２８と、前記過電流
を制限するための制限抵抗（省略してもよい）２９と、
回路遮断用のヒューズ（省略してもよい）３０とを備え
ている。図に示す３１は、前記ＦＥＴ２の内蔵ダイオー
ドであり、図のＮＦは、ノイズフィルターである。前記
一次側回路Ａには、前記整流回路２２からの出力により
停電であることを検出するための停電検出回路３２、内
部温度を測定する温度センサ３３Ｓからの情報により内
部温度を検出する内部温度検出回路３３、カレントトラ
ンス３４の二次巻線で検出される入力電流を検出する入
力電流検出回路３５及びその入力電流が予め設定された
値になるように、つまり第２ユニット６の一次側回路Ｂ
の入力電流値と予め決められたバランス率にてバランス
させるための電流バランス回路３６、前記ゲート回路２
６からのパルス信号とＦＥＴ２からの出力によりＦＥＴ
の故障を検出するための故障検出回路３７、冷却用のフ
ァン３８を駆動したり、スタンバイ用の補助電源（＋５
Ｖ）を確保するためのスイッチング電源回路３９を設け
ている。図に示すＴＨは、前記内部温度検出回路３３か
らの信号を出力するための出力端子であり、ＣＰは、前
記入力電流検出回路３５からの信号を出力するための出
力端子であり、ＣＢＬは、前記第１ユニット４の電流バ
ランス回路３６と前記第２ユニット６の電流バランス回
路３６とを相互に接続するための電流バランス用端子
（負荷バランス用端子であってもよい）であり、ＵＦ
は、前記故障検出回路３７からの信号をホトトランジス
タ４０により電気的に絶縁した状態で出力するための出
力端子であり、ＰＦは、前記停電検出回路３２からの信
号を出力するための出力端子であり、Ｆ．ＡＬＭは、前
記冷却用のファン３８からの信号を出力するための出力
端子であり、Ｐ１及びＰ２は、一次側回路Ａ又はＢの出
力端子である。前記のように第１ユニット４の入出力端
子ＣＢＬと第２ユニット６の入出力端子ＣＢＬとを相互
接続することにより、第１ユニット４と第２ユニット６
とが予め設定されたバランス率により負荷バランスさせ
るように構成しているが、第１ユニット４及び第２ユニ
ット６のスイッチング素子それぞれを駆動するための駆
動パルスを切り替えるためのスイッチング素子駆動パル
ス切り替え制御回路（図示せず）を設け、このスイッチ
ング素子駆動パルス切り替え制御回路にて両ユニット
４，６に対する駆動を制御することにより、２つのユニ
ット４，６を負荷バランスさせるようにしてもよいし、
又、２つのユニット４，６を予め設定されたバランス率
により駆動してもよいし、又、負荷７となるコンピュー
タによりソフト的に設定されたバランス率により２つの
ユニット４，６を駆動してもよい。尚、前記バランス率
はどのような値に設定してもよい。
【００１７】前記第１ユニット４及び第２ユニット６の
いずれの入力も、商用交流電源１としたが、いずれか一
方のユニット４又は６の入力源として、直流電源４１を
用いてもよい。この場合、前記一次側回路Ａ又はＢの整
流回路２２、突入電流防止回路２３、アクティブフィル
タ回路２４を不要にすることができる。又、前記高周波
トランス３に接続される一次側巻線Ｎ１ａ又はＮ１ｂの
巻数を直流電源４１にて印可される直流電圧に応じた巻
数に変更することになる。この場合の出力端子が、Ｐ１
とＰ３とから構成されている。尚、図４に示す説明しな
かった他の構成は、図２のものと同一構成であるため、
同一符号を付すと共に、説明を省略する。前記直流電源
４１としては、発電機の他、燃料電池や太陽電池あるい
は原子力電池等を用いてもよい。このような直流電源４
１を入力源としたユニットを商用交流電源１を入力源と
するユニットと併用して使用してもよいし、停電や破損
等によりいずれかのユニットが使用できない場合にのみ
使用してもよい。又、ここでは２つのユニットを設けた
場合を示しているが、３つ以上のユニットを設けて実施
することもできる。尚、ユニットの数が増えれば増える
ほど装置の大型化を招くものの、出力の増大化、信頼性
及び耐久性の向上等を図ることができる。
【００１８】そして、前記第１ユニット４又は第２ユニ
ット６を、図１に示すように接続部としてのコネクタ４
２により前記高周波トランス３の一次側巻線Ｎ１ａ又は
Ｎ１ｂに電気的に接続した接続状態とその接続状態を解
除した接続解除状態とに着脱自在に構成している。従っ
て、第１の一次側回路Ａ又は第２の一次側回路Ｂが雷サ
ージや各種のインパルスサージ等により故障したとき
に、その故障した一次側回路Ａ又はＢを前記接続解除状
態にして取り外したのち、新たな一次側回路をコネクタ
４２により接続状態にして取り付けることによって、一
次側回路の交換を容易迅速に行うことができる。前記新
たな一次側回路をコネクタ４２により接続状態にしたと
きには、前記逆流阻止ダイオード２８により一次側回路
Ａ又はＢへ誘起電圧による過電流の逆流を阻止し、制限
抵抗２９によって平滑コンデンサ２５への電流を抑制す
ることができるから、例え電池側コンバータ回路１３が
作動中であっても、コネクタ４２にアークが発生したり
接点が溶着する、あるいは一次側回路Ａ又はＢを構成す
る電子部品（素子等）を破損させることがなく、第１ユ
ニット４又は第２ユニット６を活電状態で着脱すること
ができるように構成している。前記コネクタ４２は、後
述のようにケーシング側（本体側）に備えた雄型（又は
雌型）のコネクタ４２Ａと、このコネクタ４２Ａに離脱
又は接続可能に前記ユニット４，６に備えさせたコネク
タ４２Ｂとからなっている。
【００１９】図６（ａ），（ｂ）に、大容量の無停電性
二重化電源装置の具体的構成を示し、縦（上下）寸法Ｔ
が６Ｕサイズ（約２６１ｍｍ）で横（幅）寸法Ｈが４ス
ロット（約８０ｍｍ）（１０スロット（約２００ｍｍ）
までの寸法のものまである）のケーシングＫ内の上段、
中段、下段の順に、第１ユニット４、第２ユニット６、
充電制御回路１４及び二次電池１２を備えた電池ユニッ
ト４３をそれぞれ配置しているが、両ユニット４，６及
び電池ユニット４３の配置及びケーシングＫの寸法は、
これらのものに限定されるものではない。又、小容量の
無停電性二重化電源装置では、図には示していないが、
縦（上下）寸法が３Ｕサイズ（約１３０ｍｍ）で横
（幅）寸法が４スロット（約８０ｍｍ）〜１０スロット
（約２００ｍｍ）の範囲でなるケーシングＫ内の横
（幅）方向に第１ユニット４、第２ユニット６を並べる
と共に、電池ユニット４３を両ユニット４，６の上側又
は下側に配置しているが、ケーシングＫの寸法及びユニ
ットの位置は、これらのもの以外でもよい。
【００２０】図６（ａ），（ｂ）、図７（ａ），
（ｂ），（ｃ）及び図８に示すように、前記第１ユニッ
ト４及び第２ユニット６（図では第１ユニット４のみを
示している）を前記ケーシングＫにそれの前面に形成の
開口を介して抜き差し自在に構成し、前記ユニット４，
６の抜き差しに伴い、前記ケーシング側（本体側）に備
えた雄型（又は雌型）のコネクタ４２Ａに離脱又は接続
可能なコネクタ４２Ｂを前記ユニット４，６に備えさ
せ、前記ユニット４，６の差し込み時にユニット４，６
の前側を押し移動させ、かつ、ユニット４，６の抜き取
り時にユニット４，６を引っ張り移動させるための正面
視ほぼＵ字形状の抜き差し用操作部材４４を前記ケーシ
ングＫに付設の左右一対のブラケット４５，４５の回転
軸部４５Ａ，４５Ａにほぼ水平軸芯Ｘ周りで揺動自在に
取り付けている。
【００２１】又、前記ユニット４，６の前側に被係止部
として、側面視においてほぼＬ字型の左右一対のフック
部材４６，４６を取り付け、これらフック部材４６，４
６，に、前記抜き差し用操作部材４４をユニット４，６
の差し込み側へ揺動操作するに伴って係止し、かつ、抜
き差し用操作部材４４をユニット４，６の抜き取り側へ
揺動操作するに伴って係止解除する係止部としての左右
一対のピン４７，４７を前記抜き差し用操作部材４４の
左右の縦板部の内面に備えさせ、前記ユニット４，６の
差し込み完了状態において前記抜き差し用操作部材４４
を前記ケーシングＫに固定するための固定手段を設けて
いる。
【００２２】前記固定手段を、ケーシングＫに備えさせ
た被係止部としての貫通孔４８と、この貫通孔４８に抜
き差し自在に前記抜き差し用操作部材４４に備えさせた
掛金４９と、前記ユニット４，６の差し込み完了状態に
おいて前記抜き差し用操作部材４４を前記回転軸部４５
Ａ，４５Ａに対して上下方向に移動自在にするために該
抜き差し用操作部材４４に備えさせた長孔４４Ａとから
構成している。
【００２３】従って、装着されたユニット４又は６をケ
ーシングＫから抜く場合には、まず抜き差し用操作部材
４４をそのままの姿勢（図７（ａ）参照）で直上方に長
孔４４Ａ分だけ移動させることにより、掛金４９を貫通
孔４８（図８参照）から抜いて固定を解除する。この状
態で抜き差し用操作部材４４を上方側に揺動操作するこ
とによって、図７（ｂ）に示すように、ユニット４又は
６を前方側に移動させると同時に、ケーシング側のコネ
クタ４２Ａからユニット４又は６のコネクタ４２Ｂを離
脱させるのである。更に、前記抜き差し用操作部材４４
を上方側に揺動操作することによって、フック部材４
６，４６の溝Ｍ，Ｍから上方にピン４７，４７が移動し
て係止が解除され、図７（ｃ）に示すようにユニット４
又は６を容易に抜くことができる。又、前記とは反対に
ユニット４又は６をケーシングＫに差し込む場合には、
まずユニット４又は６をケーシングＫの所定位置まで差
し込む。次に、抜き差し用操作部材４４を下方側に揺動
操作することによって、ピン４７，４７をフック部材４
６，４６の上部に接当させる。この状態から更に揺動操
作することによって、フック部材４６，４６の溝Ｍ，Ｍ
にピン４７，４７を係止させる（図７（ｂ）参照）と同
時に、前記両コネクタ４２Ｂ，４２Ａを接続させてユニ
ット４又６の差し込みを終了し、前記抜き差し用操作部
材４４をそのままの姿勢で下方に移動させてユニット４
又６をケーシングＫに固定することができるのである。
【００２４】前記制限抵抗２９は、停電等により前記商
用交流電源１からの交流出力が無くなるとともに、前記
電池側コンバータ回路１３によるバックアップ運転中に
何らかの原因、例えば二次電池１２の異常又は電池側停
電等により二次側直流出力回路８，９へ出力供給が行え
ない場合に、ＣＰＵ処理内容を内部バックアップメモリ
ーへ退避させるために前記平滑コンデンサ２５により前
記電池側コンバータ回路１３のバックアップ運転中に充
電されている出力を二次側直流出力回路８，９へ出力さ
せるために設けられたものである。前記平滑コンデンサ
２５は、数十ミリ秒程度の出力時間を有するものであ
る。前記制限抵抗２９を設けることにより、前記トラブ
ル発生を解消することができる利点があるが、省略して
実施してもよい。又、前記制限抵抗２９を設けることに
より、新たなユニットをコネクタ４２により接続状態に
したときに該ユニットの平滑コンデンサ２５に充電電流
として電流が流れることになるが、その電流値を制限抵
抗２９にて制限させるため、アークが発生するようなこ
とがなく、問題にはならない。
【００２５】図５に示すように、前記電池ユニット４３
を、本体１０にコネクタ４２を介して着脱できる構成に
することによって、寿命となった二次電池１２を取り外
して新たな二次電池１２を差し込むだけで、電池交換を
迅速に行うことができる。尚、図に示す説明しなかった
他の構成は、図２のものと同一構成であるため、同一符
号を付すと共に、説明を省略する。
【００２６】前記二次側直流出力回路８，９の一方の回
路８は、ＣＰＵやハードディスク、その他の電子回路等
を備えたコンピュータ等を備えた負荷７に対して定電圧
制御を行うためのＰＷＭスイッチング制御回路５０が接
続され、高周波トランス３の二次側巻線Ｎ２ａに、整流
ダイオード５１、転流ダイオード５２、平滑コイル５
３、平滑コンデンサ５４が接続され、負荷７に所定の直
流出力電力を供給する第１直流出力回路を構成してい
る。尚、前記回路８からの出力をＤＣ−ＤＣコンバータ
５５により前記出力とは異なる値の直流出力を取り出す
ことができるようにしている。又、他方の回路９は、前
記高周波トランス３の二次側巻線Ｎ２ｂに、磁気増幅器
５６、整流ダイオード５７、転流ダイオード５８、平滑
コイル５９、平滑コンデンサ６０、制御回路６１が接続
され、前記回路８からの直流出力電力とは異なる値の定
電圧直流出力電力を供給することができる第２直流出力
回路を構成しているが、無くてもよい。又、用途に応じ
て第３、第４の直流出力回路を設けてもよい。このよう
な多出力にすれば、負荷７の容量等に応じて直流出力電
力を任意に変更することができる。そして、ＰＷＭスイ
ッチング制御回路５０にて前記両ユニット４，６のゲー
ト回路２６，２６から出力されるゲート信号のパルス幅
を制御することにより、第１直流出力回路８を介して負
荷７に対して定電圧制御を行うことができるようにして
いる。前記ＰＷＭスイッチング制御回路５０から３つの
ゲート回路２６，２６，１７に制御信号を常に出力する
ようにして、３つのスイッチング素子２，５，１１を同
期させる構成にしてもよいし、又、商用交流電源１が正
常時では、一次側回路Ａ，Ｂのスイッチング素子２６，
２６を能動状態にし、かつ、充電回路ユニットＣのスイ
ッチング素子１１を前記スイッチング素子２６，２６と
同期させて空運転又はＯＦＦ状態にし、商用交流電源１
からの電圧が所定の電圧を下回った異常時では、前記と
は反対に一次側回路Ａ，Ｂのスイッチング素子２６，２
６を前記スイッチング素子１１と同期させて空運転又は
ＯＦＦ状態にし、かつ、充電回路ユニットＣのスイッチ
ング素子１１を能動状態にしてもよい。
【００２７】又、前記負荷７には、前記一次側回路Ａ，
Ｂそれぞれに備えた５個の端子ＴＨ、ＣＰ、ＵＦ、Ｐ
Ｆ、Ｆ．ＡＬＭ（全部で１０個の端子）からの情報が入
力されるマイコン制御回路６２がシリアル転送手段を備
えたＢＵＳ（バス）６３（図では双方向としているが、
マイコン制御回路６２から負荷７への一方向のみに転送
するものであってもよい）により接続され、又、前記充
電制御回路１４からの充放電情報がシリアル転送手段を
備えたＢＵＳ（バス）６４及び前記ＢＵＳ（バス）６３
により接続されている。従って、１０個の情報イ〜ヌ及
び充電制御回路１４からの充放電情報に基づいて、例え
ば停電発生の表示、ユニットの故障の表示、冷却ファン
の故障の表示、ユニット内の温度表示、各ユニットの入
力電流値及びバランス率の表示、二次電池１２の充放電
状態や電池温度及び残存容量並びに推定寿命等の二次電
池１２の状態表示等の各種表示を行うことによって、適
切な処置を行うことができる。又、前記検出されるバラ
ンス率が決められたバランス率になるように前記負荷７
に設けられているコンピュータにより駆動パルス制御を
行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１によれば、一次側回路と電池側
コンバータ回路とを負荷に対して高周波トランスを介し
て並列に接続することによって、小型（省スペース）化
及び高効率化のいずれも実現することができるものであ
りながら、一次側回路が雷サージや各種のインパルスサ
ージ等により故障しても、瞬時に二次電池から電力供給
を行うことにより負荷を停止させることなく連続して駆
動することができる信頼性の高いものであるだけでな
く、しかもユニット化された故障した一次側のユニット
を負荷の駆動状態において新たな一次側のユニットに取
り替えるだけで、一次側回路の故障を容易迅速に解消す
ることができ、より一層信頼性の高い無停電性二重化電
源装置を提供することができる。しかも、ユニット毎取
り替える構成であるから、電気に知識の少ない未熟練者
であっても新たな一次側ユニットがあれば、取り替える
ことができ、故障に対する対応処理を迅速に行うことが
できる。又、活電状態で電源回路の故障を解消すること
ができ、交換の迅速化をより一層図ることができる。
又、一次側に２つのユニットを設けることによって、例
えば２つのユニットを交互に駆動したり、一方のみを駆
動し、他方を緊急用として駆動する等、１つのユニット
しか設けていないものに比べて、ユニットの耐久性の向
上を図ることができるだけでなく、一方のユニットが故
障した時でももう一方のユニットにより連続して駆動す
ることが可能になる。又、故障したユニットを修理する
までの間でも、連続して駆動することができる利点があ
る。又、ユニットをケーシングに対して抜き差しするこ
とによって、ユニットの交換やユニットを含めた機器の
メンテナンスを容易に行うことができる。そして、ユニ
ットの抜き差し時に多数の接点同士が嵌合しているコネ
クター同士の離脱又は接続を抜き差し用操作部材の揺動
力を利用することによって、容易に行うことができる。
【００２９】請求項２によれば、抜き差し用操作部材を
揺動操作するだけで、この抜き差し用操作部材をユニッ
トに対して係脱操作することができ、抜き差し操作を迅
速に行うことができる。又、ユニットの差し込み完了状
態において固定手段にて抜き差し用操作部材をケーシン
グに固定することによって、ユニットが不測に抜き取り
側に移動することを確実に回避することができ、信頼性
を高めることができる。
【００３０】請求項３によれば、ユニットの差し込み完
了状態において抜き差し用操作部材を上下方向に移動さ
せるだけで、ケーシング側の被係止部に抜き差し用操作
部材の係止部を係止させて、ユニットをケーシングに固
定することができるから、例えばねじ止め式の場合に比
べて、固定及び固定解除操作を容易迅速に行うことがで
きる。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】無停電性二重化電源装置の電気回路図である。
【図２】無停電性二重化電源装置内の第１ユニット（第
２ユニット）の具体的構成を示す電気回路図である。
【図３】無停電性二重化電源装置内の電池側コンバータ
回路の具体的構成を示す電気回路図である。
【図４】前記第１ユニット（第２ユニット）の別の構成
を示す電気回路図である。
【図５】無停電性二重化電源装置の別の構成を示す電気
回路図である。
【図６】無停電性二重化電源装置を示し、（ａ）はそれ
の正面図であり、（ｂ）はそれの側面図である。
【図７】無停電性二重化電源装置の第１ユニットの着脱
構造を示し、（ａ）は第１ユニットをケーシングに装着
した状態を示し、（ｂ）は第１ユニットを前方に引き出
している状態を示し、（ｃ）は第１ユニットを取り外し
た状態を示している。
【図８】取り外した第１ユニットをケーシングに装着す
る直前の状態を示す斜視図である。
【図９】従来の無停電性二重化電源装置の具体構成を示
すブロック図。
【符号の説明】
１ 商用交流電源 ２ スイッチング素子 ３ 高周波トランス ４ 第１ユニット ５ スイッチング素子 ６ 第２ユニット ７ 負荷（コンピュータ） ８，９ 二次側直流出力回路 １０ 本体 １１ スイッチング素子 １２ 二次電池 １３ 電池側コンバータ回路 １４ 充電制御回路 １５ 充電用定電圧回路 １６ 逆流阻止ダイオード １７ ゲート回路 １８ スナバー回路 １９ 逆流阻止ダイオード ２０ ヒューズ ２１ 内蔵ダイオード ２２ 整流回路 ２３ 突入電流防止回路 ２４ アクティブフィルタ回路 ２５ 平滑コンデンサ ２６ ゲート回路 ２７ スナバー回路 ２８ 逆流阻止ダイオード ２９ 制限抵抗 ３０ ヒューズ ３１ 内蔵ダイオード ３２ 停電検出回路 ３３ 内部温度検出回路 ３３Ｓ 温度センサ ３４ カレントトランス ３５ 入力電流検出回路 ３６ 電流バランス回路 ３７ 故障検出回路 ３８ ファン ３９ スイッチング電源回路 ４０ ホトトランジスタ ４１ 直流電源 ４２ コネクタ（接続部） ４２Ａ，４２Ｂ コネクタ ４３ 電池ユニット ４４ 抜き差し用操作部材 ４４Ａ 長孔 ４５ ブラケット ４５Ａ 回転軸部 ４６ フック部材 ４７ ピン ４８ 貫通孔 ４９ 掛金 ５０ ＰＷＭスイッチング制御回路 ５１ 整流ダイオード ５２ 転流ダイオード ５３ 平滑コイル ５４ 平滑コンデンサ ５５ ＤＣ−ＤＣコンバータ ５６ 磁気増幅器 ５７ 整流ダイオード ５８ 転流ダイオード ５９ 平滑コイル ６０ 平滑コンデンサ ６１ 制御回路 ６２ マイコン制御回路 ６３，６４ ＢＵＳ（バス） ９０ 無停電電源 ９１，９２ スイッチング電源 ９３，９４ ダイオード Ａ 第１の一次側回路 Ｂ 第２の一次側回路 Ｎ１ａ，Ｎ１ｂ 一次側巻線 Ｎ２ａ，Ｎ２ｂ 二次側巻線 Ｎ３ 三次側巻線 Ｋ ケーシング Ｍ 溝 Ｓ 温度センサ Ｘ 水平軸芯
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−261958（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−69814（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−133664（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−194118（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−117134（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−168832（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−284998（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−70539（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−48387（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−23728（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−26248（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−69273（ＪＰ，Ｂ２) 特許2719745（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 9/06 502 G06F 1/26 H02M 3/28 H02M 3/28 H02J 9/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の電源を入力源とし、出力側にスイ
    ッチング素子を備えた第１の一次側回路を収納した第１
    ユニットと、前記第１の電源又は該第１の電源とは異な
    る異種の第２の電源を入力源とし、出力側にスイッチン
    グ素子を備えた第２の一次側回路を収納した第２ユニッ
    トとを設け、前記第１ユニット及び第２ユニットからの
    出力が入力される本体部を、前記第１ユニット及び第２
    ユニットを接続部を介して接続される高周波トランスの
    一次側巻線と、前記高周波トランスの二次側巻線に接続
    され、負荷へ電力を供給する二次側直流出力回路と、こ
    の二次側直流出力回路からの出力を定電圧制御するため
    のＰＷＭ制御回路と、前記高周波トランスの三次側巻線
    を介して接続され、出力側にスイッチング素子を備え、
    かつ、停電時のバックアップ用の二次電池を充電するた
    めの電池側コンバータ回路とから構成し、前記第１ユニ
    ット及び第２ユニットを前記高周波トランスの２つの一
    次側巻線にそれぞれ電気的に接続した接続状態とその接
    続状態を解除した接続解除状態とに活電状態で着脱可能
    に構成し、前記ＰＷＭ制御回路からの出力信号を制御し
    て前記第１ユニット、第２ユニット、電池側コンバータ
    回路の各スイッチング素子のゲート回路に入力する無停
    電性二重化電源装置において、前記第１ユニット及び第
    ２ユニットのうちの少なくとも一方のユニットをケーシ
    ングにそれの前面に形成の開口を介して抜き差し自在に
    構成し、前記ユニットの抜き差しに伴い、前記ケーシン
    グ側に備えたコネクタに離脱又は接続可能なコネクタを
    前記ユニットに備えさせ、前記ユニットの差し込み時に
    該ユニットの前側を押し移動させ、かつ、該ユニットの
    抜き取り時に該ユニットを引っ張り移動させるための抜
    き差し用操作部材を前記ケーシングにほぼ水平軸芯周り
    で揺動自在に取り付けてなる無停電性二重化電源装置に
    おけるユニットの抜き差し構造。
  2. 【請求項２】 前記ユニットの前側に備えた被係止部
    に、前記抜き差し用操作部材を該ユニットの差し込み側
    へ揺動操作するに伴って係止し、かつ、該抜き差し用操
    作部材を該ユニットの抜き取り側へ揺動操作するに伴っ
    て係止解除する係止部を該抜き差し用操作部材に備えさ
    せ、前記ユニットの差し込み完了状態において前記抜き
    差し用操作部材を前記ケーシングに固定するための固定
    手段を設けてなる請求項１記載の無停電性二重化電源装
    置におけるユニットの抜き差し構 造。
  3. 【請求項３】 前記固定手段を、前記ケーシングに備え
    させた被係止部と、この被係止部に係止及び係止解除自
    在に前記抜き差し用操作部材に備えさせた係止部と、前
    記ユニットの差し込み完了状態において前記抜き差し用
    操作部材を上下方向に移動自在にするために該抜き差し
    用操作部材の回転軸部に備えさせた長孔とから構成して
    なる請求項２記載の無停電性二重化電源装置におけるユ
    ニットの抜き差し構造。
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