JP6979869B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどを備えた電源装置に関し、例えば火災受信機や監視装置などの防災監視システムを構成する機器に内蔵される付属電源装置に適用して有効な技術に関する。

従来、火災感知器からの検出信号を受信して火災を警報する火災受信機においては、商用交流電源で動作する主電源装置とは別に、防火・排煙設備を構成する防火シャッタや排煙装置、連動制御装置などに電源を供給するための付属電源装置が火災受信機や非常放送装置等の防災設備を構成する機器や装置の筐体内に設けられることがある。

従来の付属電源装置は、箱状の筐体の内壁に、ＡＣ−ＤＣコンバータを構成する電子部品（トランス、電解コンデンサ、一次側駆動回路、二次側回路）や、ＤＣ−ＤＣコンバータおよび制御回路等が実装されたプリント配線基板などが、直接あるいはブラケットを介してネジでそれぞれ固定されて構成されており、その筐体が火災受信機の内部に設置されていた。なお、類似の構成を有する電源装置としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているようなものがある。

実開昭５２−８２０１１号公報 特開平２−１８１１６３号公報 特開平６−１５３３８６号公報

ところで、上記のような様々な電子部品を有する付属電源装置は、構成部品のうち電解コンデンサなど寿命が他の部品に比べて短い部品が含まれており、定期的にメンテナンスを行い、特性が劣化した部品は交換することが実施されている。一般に、付属電源装置のメンテナンスは、筐体ごと火災受信機の内部から外して工場へ持ち帰って実施しており、従来の付属電源装置のような構成の場合、工場でケーブルや各部品を外し検査後再び部品を元の位置に戻したり新しいものと交換したりした後、ケーブルを接続するなど極めて煩雑な作業を行う必要があり、多大な時間を要するという課題があった。

一方、装置の筐体内部に設置される電源装置には、例えば特許文献３に記載されているように、電源装置全体をユニット化しているものがある。このようにユニット化された電源装置にあっては、ユニットごと交換することで、メンテナンスの際の作業を簡略化することができるという利点がある。
しかしながら、電源装置全体をユニット化すると、ユニット内には寿命が長く本来交換する必要な部品を含まれているため、作業時間は短縮できてもユニット自体のコストが高くなるという課題がある。

また、付属電源装置は、火災受信機等の筐体内に設置して運用を開始する際やメンテナンスの際に、電源装置の筐体に設けられている端子台のＤＣ出力端子や故障移信端子などの電圧や電流を測定することが行われているが、従来の付属電源装置にあっては、設置現場に別途持ち込んだ電圧計（テスター）や電流計（クランプメータ）によって測定し確認する作業を行う必要があったため、その作業が面倒であり時間がかかるとともに、誤計測のおそれもあった。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、寿命が短い部品を含む主要部品をユニットとしてまとめ、装置の前面からユニットに対しての操作を可能にすることで、寿命が短い部品の交換を容易にし、メンテナンス時の作業性が良好であるとともに、装置の性能を維持しつつ、コストの上昇を抑えてユーザの経済的負担を低減することができる電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ユニットを構成する基板に所望の端子の電圧、電流を測定する回路および計測値を表示する平面型表示器を実装することで、正確な測定値を知ることができるとともに、運用を開始する際やメンテナンスの際の作業を簡単かつ短時間に行なえる電源装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ユニットの着脱作業を容易に行なえる電源装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本出願に係る発明は、
交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路を構成する電子部品が実装された基板と、該基板を保持する枠状のフレームと、該フレームに保持された状態の前記基板を内蔵するための筐体と、を備えた電源装置であって、
前記電圧変換回路を含む電源主要部が前記筐体のいずれかの壁面に着脱可能なユニットとして構成され、
前記筐体の少なくとも前面には開口部が形成され、該開口部は着脱可能なパネルによって覆われるとともに、
前記基板には平面型表示器が実装され、前記筐体の少なくとも前記平面型表示器の表示部に対向する部位に窓が設けられているようにしたものである。

上記のような構成を有する電源装置によれば、寿命が短い部品を含む主要電源部がユニットとして構成され、少なくとも前面に開口部を有する筐体に内蔵されているため、筐体の開口部を覆うパネルを外すことで、装置の前面からユニットに対しての操作が可能になる。これにより、寿命が短い部品の交換が容易となり、メンテナンス時の作業性が良好であるとともに、ユニットのみを交換すればよいので、装置の性能を維持しつつ、コストの上昇を抑えてユーザの経済的負担を低減することができる。
また、基板に所望の端子の電圧、電流を測定する回路および計測値を表示する平面型表示器が実装されているので、正確な測定値を知ることができるとともに、運用を開始する際やメンテナンスの際の作業を簡単かつ短時間に行うことができる。

ここで、望ましくは、前記基板は、前記電圧変換回路を構成する主要電子部品が実装された第１基板と、回路の所定部位もしくは端子の電圧と電流を検出する測定回路を構成する電子部品および前記平面型表示器が実装された第２基板と、で構成され、
前記第２基板および前記第１基板は、互いに直交する向きに配置された状態で前記フレームに保持されているようにする。
かかる構成によれば、１枚の基板で構成する場合に比べてユニットを小型化できるとともに、第１基板と第２基板を平行に配設する場合に比べて効率良く放熱を行うことができる。

さらに、望ましくは、前記フレームの後端側には後壁を構成する後壁パネルが設けられ、前記第２基板は前記後壁パネルと平行であって当該後壁パネルと所定の間隔をおいて配設されているようにする。
かかる構成によれば、後壁パネルによって第１基板の放熱をより効率良く行える。また、表示器が筐体に設けられている窓に近づくため、表示内容を読み取り易くなるとともに、第２基板と後壁パネルとの間に空間が生じるため、第２基板の放熱が妨げられることがなくユニット全体として効率良く放熱を行うことができる。

また、望ましくは、前記フレームの前端側には把手部が設けられているようにする。
かかる構成によれば、筐体の開口部を覆う前面パネルを外すことで、装置の前面からユニットに対しての操作（交換作業）を行う際に、把手部を握ることで容易にユニットを持ち上げることができる。

また、望ましくは、前記筐体には外部配線を取り込む複数の端子を有する接続端子部が設けられ、該接続端子部と前記第２基板との間がケーブルによって電気的に接続／切断可能に構成されているようにする。
かかる構成によれば、筐体に外部配線を接続した状態のまま、接続端子部と第２基板を接続するケーブルの端部を外すだけで、簡単にユニットの交換を行うことができる。

さらに、望ましくは、前記接続端子部の前記複数の端子のうち一組はバッテリとの接続端子であり、前記接続端子部にはバッテリとの接続または切断を行うためのスイッチが設けられているようにする。
かかる構成によれば、電源装置と共に補助電源としてのバッテリが設置されている場合に、バッテリからの電源で電源装置を動作させるように容易に切替えを行うことができる。

本発明の電源装置によれば、寿命が短い部品を含む主要部品をユニットとしてまとめ、装置の前面からユニットに対しての操作を可能にすることで、寿命が短い部品の交換を容易にし、メンテナンス時の作業性が良好であるとともに、装置の性能を維持しつつ、コストの上昇を抑えてユーザの経済的負担を低減することができるという効果がある。
また、ユニットを構成する基板に所望の端子の電圧、電流を測定する回路および計測値を表示する平面型表示器を実装しているため、運用を開始する際やメンテナンスの際の作業を簡単かつ短時間に行うことができる。さらに、ネジを完全に外さず緩めるだけでユニットの着脱を行うことができ、それによってネジの紛失を防止できるとともに、作業者の負担を軽減し作業時間を短縮することができるという効果がある。

本発明に係る電源装置を防災設備における付属電源装置に適用した場合の一実施例を示す正面図である。 実施例の付属電源装置の前面パネルを外した状態を示す正面図である。 実施例の付属電源装置の前面パネルを外した状態を示す斜視図である。 実施例の付属電源装置を構成する電源ユニットの構成を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１〜図３には、本発明を付属電源装置に適用した場合の一実施例が示されている。このうち、図１は実施例の付属電源装置の正面図、図２はその前面パネルを外した状態を示す正面図、図３は前面パネルを外した状態の斜視図である。

本実施例の付属電源装置１０は、図１に示すように、上面と前面の一部が開口した箱状の本体ケース１１Ａと該本体ケース１１Ａの上面および前面の開口を閉塞するように接合される逆Ｌ字状をなす本体カバー１１Ｂとからなる筐体１１と、筐体１１内に収納される電源ユニット１２（図２参照）とを備えて構成されている。
本体カバー１１Ｂは、図３に示すように、本体ケース１１Ａの前面側に設けられている左右２個のネジ穴に螺合される２本のネジＮ１，Ｎ２によって本体ケース１１Ａに固定可能に構成されている。

上記本体ケース１１Ａの前端側部と下部には、短冊状のサイドパネル１１ａとフランジパネル１１ｂが設けられ、サイドパネル１１ａには、３個の端子を有する端子台１３、サーキットブレーカ１４とＡＣ電源出力用のコンセント１５が設けられている。また、フランジパネル１１ｂには、外部配線を接続するための複数（１４個）の端子１６ａおよびスイッチ１６ｂを有する端子台ボード１６（図２参照）が設けられている。

上記端子台ボード１６の複数（１４個）の端子１６ａのうち１組は予備電源としてのバッテリから引き出されたケーブルが接続される端子であり、他の端子は直流電圧を出力したり接地電位をとるための端子や、装置に異常がある場合に受信機などに伝えるための信号を出力する端子（異常移信接点出力端子）である。また、端子台ボード１６のスイッチ１６ｂは、付属電源装置とバッテリとを接続したり遮断したりするためのものである。

上記のように、外部配線を接続するための複数の端子１６ａを有する端子台ボード１６が本体ケース１１Ａに設けられていることによって、外部配線を端子台ボード１６に接続したまま電源ユニット１２を交換することが可能となる。
また、上記スイッチ１６ｂをオン状態にして付属電源装置にバッテリを接続した場合であって、かつ停電時の場合、後述のＡＣ−ＤＣコンバータは動作せず、ＤＣ−ＤＣコンバータのみが動作するようになる。

一方、本体カバー１１Ｂは、図３に示すように、水平パネル部と垂直パネル部にそれぞれ開口が形成され、それらの開口を覆うようにエキスパンドメタル１７Ａ，１７Ｂが設けられている。本体ケース１１Ａの底壁にも開口が形成され、その開口を覆うようにエキスパンドメタル１７Ｃが設けられている。これらの開口のうちエキスパンドメタル１７Ａと１７Ｃが設けられている開口は、内部に収納される回路で発生した熱を外部へ逃がして筐体内部温度の上昇を抑えるためのものである。
また、エキスパンドメタル１７Ａ〜１７Ｃの網目の大きさは指が入らない大きさである。このようなエキスパンドメタル１７Ａ〜１７Ｃを設けることにより、安全性が確保されるとともに、意図的なもしくは意図しない接触によって電子部品が外れたり損傷したりするのを防止することができる。

エキスパンドメタル１７Ｂが設けられている開口は、放熱の機能も有するが、以下に説明するように、本実施例の付属電源装置においては、回路を構成する基板に、電圧や電流の測定値や電池試験の結果等を表示するＬＣＤモジュール（液晶表示パネル）などからなる情報表示部が設けられており、本体カバー１１Ｂを外すことなくＬＣＤの表示内容を外部から読み取れるようにするための窓として機能する。従って、エキスパンドメタル１７Ｂの代わりに、ガラスあるいはアクリル樹脂のような光透過性を有するパネルで、本体カバー１１Ｂの窓を覆うようにしても良い。

次に、筐体１１内に収納される電源ユニット１２の構成例について、図４を用いて説明する。
図４に示すように、電源ユニット１２は、後壁パネル部２０Ａと左右一対の側部フレーム２０Ｂを有する板金製のボックス型フレーム２０と、前記側部フレーム２０Ｂの下端部の４箇所に設けられた折曲片２０ａ上に載置されネジＮ３によって水平姿勢で固定された第１基板２１と、側部フレーム２０Ｂの前後方向中間位置に垂直姿勢で固定されたプリント配線基板などからなる第２基板（マザーボード）２２とを備える。

従って、第２基板２２と第１基板２１に対して直角に配設されることとなる。その結果、第２基板２２が第１基板２１の上方に配設されたとしても、第１基板２１の放熱を妨げることがない。また、ボックス型フレーム２０に後壁パネル部２０Ａを設けることで、回路の動作で発生した熱を効率良く逃がすことができる。

なお、第２基板２２は、ボックス型フレーム２０に設けられている鉛直方向の折曲片２０ｂの前面およびボックス型フレーム２０の後壁パネル部２０Ａから前方へ向けて立設されたスペーサ機能を有する固定柱２０ｃの先端面に当接され、それらに形成されているネジ穴に螺合されたネジＮ４によって固定されている。
また、第１基板２１と第２基板２２との間や、第２基板２２と端子台１３および端子台ボード１６との間は、図示しないケーブルによって電気的に接続される。第２基板２２には、それらのケーブルの端部のプラグを差し込んで接続するためのコネクタソケット（図示省略）が設けられている。

第１基板２１には、電圧変換回路としてのＡＣ−ＤＣコンバータ２４を構成する一次側スイッチング回路４１やノイズ遮断用のコモンモードノイズフィルタ４２、整流後の電圧を平滑する平滑コンデンサ４３、電圧変換用のトランス４４、二次側の平滑コンデンサ４５などの電子部品が実装されている。ＡＣ−ＤＣコンバータ２４は、ＡＣ１００Ｖの交流電圧を入力とし、例えばＤＣ２４Ｖのような直流電圧を差込み型ピン端子４６へ出力する。生成された直流電圧は、ピン端子４６に差し込まれたケーブル（図示省略）を介して第２基板２２へ供給される。

第２基板２２には、電圧変換回路としてのＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電圧制御用ＩＣ（半導体集積回路）２５や回路の所定部位や端子の電圧、電流を測定する測定回路を構成するＩＣ２６、計測値を表示するためのＬＣＤモジュール２７、ＬＣＤモジュール２７に表示させる内容を選択するためのメニューボタン２８Ａ、回路をリセットさせるためのリセットボタン２８Ｂなどの電子部品が実装されている。なお、本実施例では、電圧制御用ＩＣ２５が複数個（例えば２個）設けられることで、例えばＤＣ２８Ｖのような直流電圧を複数生成して出力できるように構成されている。

ＬＣＤモジュール２７は、第１基板２１に立設されたスペーサの機能を有する４本の支柱２９の先端にネジ止めされている。このように、支柱２９の先端にＬＣＤモジュール２７が固定されることで、ＬＣＤモジュール２７の表示部が本体カバー１１Ｂのエキスパンドメタル１７Ｂが設けられている開口に近づき、外部から表示を読み取り易くなっている。
また、第１基板２１には、一次側スイッチング回路４１およびフィルタ４２の近傍に他の電子部品と隔離するための鉄製の隔離プレート１９ａが設けられている。この隔離プレート１９ａは、放熱板として機能するとともに、電磁ノイズを遮断する電磁シールドとしても機能することができる。また、トランス４２と二次側の平滑コンデンサ４５との間にも、同様な隔離プレート１９ｂが平滑コンデンサ４５を囲むように設けられている。この隔離プレート１９ｂは、トランス４２と平滑コンデンサ４５との間に、トランス４２の少なくとも一部を囲むように形成しても良い。

上記のように、第２基板２２が側部フレーム２０Ｂの前後方向中間位置に固定されることで、前後に充分な空間が確保されて、放熱性が向上するとともに、第２基板２２に実装されているＬＣＤモジュール２７が、エキスパンドメタル１７Ｂのある本体カバー１１Ｂの開口に近づいた状態で保持され、外部から表示内容を容易に読み取ることができるようになる。
また、ボックス型フレーム２０の側部フレーム２０Ｂには、第２基板２２よりも手前側に開口が形成されることで、把手部２０Ｃが形成されており、この把手部２０Ｃを握ることでユニットの着脱が容易に行なえるようになっている。

さらに、ボックス型フレーム２０の後壁パネル部２０Ａの上部と下部には、小径部と大径部を有する４個のダルマ状の取付け穴２０ｄが設けられており、これらの取付け穴２０ｄに挿通したネジＮ５を本体ケース１１Ａの後壁の対応する位置に設けられているネジ穴に螺合させてねじ込むことによって、電源ユニット１２を、ボックス型フレーム２０の後壁に固定できるようになっている（図３参照）。
そして、上記のように、取付け穴２０ｄをダルマ状にすることで、電源ユニット１２を新しいものと交換する際に、ネジＮ５を完全に外さずに緩めるだけで、着脱を行うことができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、第２基板２２に実装されたＬＣＤモジュール２７の表示を、本体カバー１１Ｂを外すことなく見えるようにするため、本体カバー１１Ｂに第２基板２２のほぼ全域が見えるような比較的大きな面積の開口を設けているが、ＬＣＤモジュール２７に対応する部位に比較的小さな面積の開口（窓）と該開口を覆うクリアパネルとを設けてＬＣＤモジュール２７の表示を見えるように構成しても良い。

また、前記実施形態では、筐体１１を構成する本体カバー１１Ｂで本体ケース１１Ａの上面と前面の一部を覆うように構成しているが、本体カバー１１Ｂは少なくとも本体ケース１１Ａの前面を覆えるものであれば良い。
また、以上の説明では、本発明の電源装置を火災受信機などに内蔵される付属電源装置に適用した場合を例にとって説明したが、火災受信機などの主電源装置にも利用することが可能である。

１０ 付属電源装置
１１ 筐体
１１Ａ 本体ケース
１１Ｂ 本体カバー（パネル）
１２ 電源ユニット
１３ 端子台
１６ 端子台ボード（接続端子部）
１７ エキスパンドメタル
１９ａ，１９ｂ 隔離プレート（隔離板）
２０ ボックス型フレーム
２０Ｃ 把手部
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２４ ＡＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換回路）
２５ 電圧制御用ＩＣ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
２７ ＬＣＤモジュール（平面型表示器）

Claims (6)

1. 交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路を構成する電子部品が実装された基板と、該基板を保持する枠状のフレームと、該フレームに保持された状態の前記基板を内蔵するための筐体と、を備えた電源装置であって、
   前記電圧変換回路を含む電源主要部が前記筐体のいずれかの壁面に着脱可能なユニットとして構成され、
   前記筐体の少なくとも前面には開口部が形成され、該開口部は着脱可能なパネルによって覆われるとともに、
   前記基板には平面型表示器が実装され、前記筐体の少なくとも前記平面型表示器の表示部に対向する部位に窓が設けられていることを特徴とする電源装置。
2. 前記基板は、前記電圧変換回路を構成する主要電子部品が実装された第１基板と、回路の所定部位もしくは端子の電圧と電流を検出する測定回路を構成する電子部品および前記平面型表示器が実装された第２基板と、で構成され、
   前記第２基板および前記第１基板は、互いに直交する向きに配置された状態で前記フレームに保持されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記フレームの後端側には後壁を構成する後壁パネルが設けられ、前記第２基板は前記後壁パネルと平行であって当該後壁パネルと所定の間隔をおいて配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記フレームの前端側には把手部が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の電源装置。
5. 前記筐体には外部配線を取り込む複数の端子を有する接続端子部が設けられ、該接続端子部と前記第２基板との間がケーブルによって電気的に接続／切断可能に構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記接続端子部の前記複数の端子のうち一組はバッテリとの接続端子であり、前記接続端子部にはバッテリとの接続または切断を行うためのスイッチが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。

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