特開 2024-147266 無停電電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147266

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】無停電電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060175

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】五嶋 千賀哉

(72)【発明者】

【氏名】川出 大佑

(72)【発明者】

【氏名】高橋 栄也

(72)【発明者】

【氏名】武田 翔

【テーマコード（参考）】

5G015

【Ｆターム（参考）】

5G015FA06

5G015FA18

5G015GB01

5G015JA27

(57)【要約】

【課題】無停電電源装置の運転を継続したまま、冷却ファンを交換できる無停電電源システムを提供する。
【解決手段】実施形態の無停電電源システムによれば、インバータと、無停電電源装置を冷却する冷却ファン、及びこの冷却ファンを駆動するモータからなるファンユニットの複数に対して、前記インバータから同時に給電可能な給電部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータと、
無停電電源装置を冷却する冷却ファン、及びこの冷却ファンを駆動するモータからなるファンユニットの複数に対して、前記インバータから同時に給電可能な給電部と
を備える無停電電源システム。

【請求項2】

前記給電部は、前記無停電電源装置の上部に配置され、前記ファンユニットを、前記無停電電源装置の接地面を基準とする高さ方向に、少なくとも２つ並べて配置する構成である請求項１記載の無停電電源システム。

【請求項3】

複数の前記ファンユニットを内部に収容する収容部を備え、
前記収容部は、前記複数のファンユニットの間を仕切る仕切り部材を着脱可能な構成である請求項２記載の無停電電源システム。

【請求項4】

前記収容部は、側面に少なくとも１つの前記ファンユニットを出し入れ可能な開口部を備える請求項３記載の無停電電源システム。

【請求項5】

前記給電部は、前記ファンユニットそれぞれへの給電経路にヒューズを備える請求項１から４の何れか一項に記載の無停電電源システム。

【請求項6】

前記給電部は、前記ファンユニットそれぞれへの給電経路に、各ファンユニットを電気的に接続するためのコネクタを備える請求項１から４の何れか一項に記載の無停電電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、無停電電源装置を冷却するファンを備える無停電電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

無停電電源装置は、整流装置であるコンバータやインバータ等を内蔵しているため、運用時に熱が発生する。この熱による装置の故障を防止するため、一般には、盤の背面又は盤の平面に冷却ファンが取り付けられる。また、一般的な無停電電源装置の耐用年数は１５年程度であり、冷却ファンの耐用年数は８年程度であるため、無停電電源装置の運用期間中に冷却ファンの交換作業が必要となる。

【0003】

交換作業時において、無停電電源装置を停止させ、負荷への給電を一時的に停止させることを回避する技術として、例えば特許文献１には、以下のような交換技術が開示されている。冷却ファンの交換時には、保守用バイパス回路として負荷に商用交流電源を直接給電する経路に切り替え、冷却ファンに接続されているスイッチを開放することで、冷却ファンをシステムから解列して交換する。交換した後、冷却ファンに接続されているスイッチを投入してシステムへ復帰させる。負荷に直送で給電する保守用バイパス回路は、その経路にコンバータ及びインバータを含まないのでこれらを冷却する必要が無く、負荷への給電を継続したままで冷却ファンの交換を可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３４１７１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の従来技術では、ファン交換時に負荷給電を継続させることが可能だが、コンバータ及びインバータの運転が停止するため、その停止期間中における給電の信頼性を保証することができない。加えて、ファンの交換後にインバータへの給電を復帰させる際に、電源周波数の同期処理等が必要となり、制御が複雑になってしまう。
そこで、無停電電源装置の運転を継続したまま、冷却ファンを交換できる無停電電源システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の無停電電源システムによれば、
インバータと、
無停電電源装置を冷却する冷却ファン、及びこの冷却ファンを駆動するモータからなるファンユニットの複数に対して、前記インバータから同時に給電可能な給電部とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態であり、無停電電源システムの構成を、一部を透過させた状態で示す斜視図

【図2】無停電電源システムの側面図

【図3】無停電電源システムの電気的構成を示す図

【図4】ファンユニットの交換手順を概略的に示すフロー図

【図5】第２実施形態であり、無停電電源システムの構成を、一部を透過させた状態で示す斜視図

【図6】第３実施形態であり、無停電電源システムの構成を、一部を透過させた状態で示す斜視図

【図7】第４実施形態であり、無停電電源システムの構成を、一部を透過させた状態で示す斜視図

【図8】第５実施形態であり、無停電電源システムの構成を、一部を透過させた状態で示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本実施形態の無停電電源システムは、内部に無停電電源装置の本体を収容している筐体１の上部に、２つのファンユニット２（１）及び２（２）を図中の上下方向に、すなわち筐体１の接地面を基準とする高さ方向に並べるように配置したものである。ファンユニット２は、冷却ファン及びその冷却ファンを駆動するモータを備えるが、本実施形態では、図１等に示すように詳細を省略して全体をモデル的に円盤状で示したり、図３に示すように、冷却ファンを省略してモータのみをファンユニット２として示す場合がある。また、無停電電源装置をＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）と称する場合がある。

【0009】

筐体１の上部には、収容部である筐体３が配置され、筐体３の内部には、２つのファンユニット２（１）及び２（２）と、これらにそれぞれ給電を行う給電部である電源ボックス４（１）及び４（２）が収容されている。電源ボックス４（１）及び４（２）は、図示しないインバータを内蔵しており、筐体１側よりスイッチ５を介して供給される交流電源６の周波数を変換する。変換された交流電源は、それぞれヒューズ７（１）及び７（２）、並びにコネクタ８（１）及び８（２）を介してファンユニット２（１）及び２（２）に供給される。すなわち、電源ボックス４（１）及び４（２）とファンユニット２（１）及び２（２）との接続は、コネクタ８（１）及び８（２）を介して行われる。コネクタ８（１）及び８（２）は、例えば樹脂製のハウジングを有しており、接続の一方が雄側、他方が雌側となっている。

【0010】

図１及び図２において、図中の右方がＵＰＳ本体の前面側であり、左方が背面側である。システムが運用される際には、ファンユニット２は１つあれば良く、例えば図示のようにファンユニット２（１）だけがコネクタ８（１）に接続されている。筐体１の前面下部側には、矩形の窓状又は格子状等の吸気口９が形成されている。ファンユニット２のファンが回転すると、外部より吸気口９を介して筐体１の内部に吸気が行われ、その吸気された空気は、筐体１の下方から上方に向かって流通することでＵＰＳ本体を冷却すると、筐体３の上方より外部に排出される。

【0011】

筐体３の前面側には、ファンユニット２を出し入れするために、矩形の開口部１０が形成されている。ファンユニット２を筐体３の内部に挿入してコネクタ８に接続したり、ファンユニット２をコネクタ８より外して外部に取り出す際には、開口部１０を介して行われる。開口部１０は、図示しないカバーによって覆われている。

【0012】

また、例えばファンユニット２（１）がコネクタ８（１）に接続されている状態で、ファンユニット２（２）との交換作業を行う際に、交換中の安全性の担保や異物落下の防止、回転中のファンユニット２による冷却風の干渉防止を目的として、仕切部材の一例である仕切板１１が、ファンユニット２（１）、２（２）の間を仕切る形で筐体３の内部に挿入配置可能となっている。以上が無停電電源システム１２を構成している。

【0013】

次に、本実施形態の作用について説明する。前述したように、冷却ファンの耐用年数は８年程度であるため、当初から使用していたファンユニット２（１）の使用期間が８年前後に達した際には、ファンユニット２（２）との交換を行う必要がある。図４は、その手順を概略的に示している。尚、ヒューズ７（２）は取り外されている状態とする。

【0014】

＜１＞「新ファンユニット取付け時」：ファンユニット２（２）を取り付ける際には、筐体３の内部に仕切板１１を挿入してから、ファンユニット２（２）を筐体３の内部に挿入してコネクタ８（２）に接続し、固定する。

【0015】

＜２＞「２台運転時」：ヒューズ７（２）を取り付けると、ファンユニット２（２）に対する通電が開始され、冷却ファンの回転が開始される。これにより、２台の冷却ファンの同時運転となる。

【0016】

＜３＞「旧ファンユニット取外時」：ヒューズ７（１）を取り外すことでファンユニット２（１）に対する通電が停止され、冷却ファンの回転が停止する。その後、コネクタ８（１）よりファンユニット２（１）を開口部１０（１）を介して筐体３より取り出す。

【0017】

以下に、ファンユニット２の交換手順をより詳細に説明する。
［１］ファンユニット２（２）の開口部カバーを取り外す。
［２］前面より、ファンユニット１（１）、２（２）との間に仕切板１１を挿入する。
［３］電源ボックス４（２）の内部に、ヒューズ７（２）が取り付けられていないことを確認する。
［４］ファンユニット２（２）側の前面カバーを取り外す。
［５］前面よりファンユニット２（２）を、開口部１０（２）より筐体３内に挿入し、固定する。
［６］ファンユニット２（２）側の前面カバーを取り付ける。
［７］電源４（２）のヒューズ７（２）とファンユニット２（２）とを、コネクタ８（２）で接続する。
［８］［２］で挿入した仕切板１１を取り外す。

【0018】

［９］ファンユニット２（２）側の開口部カバーを取り付ける。
［１０］電源ボックス４（２）内のヒューズ８（２）を取り付ける。
［１１］ファンユニット２（２）の冷却ファンの回転を開始する。
［１２］電源ボックス４（１）のヒューズ７（１）とファンユニット２（１）とを接続していたコネクタ８（１）を離線する。
［１３］電源ボックス４（１）のヒューズ７（１）を取り外す。
［１４］ファンユニット２（１）の冷却ファンの回転が停止する。
［１５］ファンユニット２（１）側の開口部カバーを取り外す。
［１６］ファンユニット２（１）を、筐体３より開口部１０（１）を介して外部に引き出す。
［１７］ファンユニット２（１）側の開口部カバーを取り付ける。

【0019】

以上のように本実施形態によれば、無停電電源システム１２において、ＵＰＳ本体を収容する筐体１の上方に、ファンユニット２（１）及び２（２）を収容する筐体３を配置する。筐体３は、ファンユニット２（１）及び２（２）にそれぞれ給電するための、インバータを内蔵した電源ボックス４（１）及び４（２）備え、ファンユニット２（１）及び２（２）に対し並行して給電が可能となる構成とした。

【0020】

これにより、例えばファンユニット２（１）の寿命が近付いた際には、ファンユニット２（２）をコネクタ８（２）に接続して、２台の冷却ファンを並行して運転させた状態から、ファンユニット２（１）の冷却ファンの運転を停止させて筐体３より取り出すことができる。したがって、ＵＰＳ本体の動作を停止させることなく、且つＵＰＳ本体の冷却を継続させた状態で、ファンユニット２（１）、２（２）を交換することができる。

【0021】

また、ファンユニット２（１）及び２（２）を、筐体１の接地面に対して直交する方向、すなわち筐体１の高さ方向に並ぶように配置し、ファンユニット２（１）、２（２）を交換する際に、筐体３の内部において、ファンユニット２（１）と同ユニット２（２）との間を仕切るための仕切板１１を配置可能とした。この仕切板１１により、上方に位置するファンユニット２（２）を取り付ける作業を行う際に、工具や部品等が落下してファンユニット２（１）側に干渉することを防止したり、作業者の安全性を確保することができる。

【0022】

また、電源ボックス４（１）、４（２）からファンユニット２（１）、２（２）への給電制御を、ヒューズ７（１）、７（２）の着脱によって行うようにした。ヒューズ７は、一般に過電流より機器を保護するために必要であるから、ヒューズ７（１）、７（２）に給電用のスイッチとしての機能も持たせることで、部品点数を削減できる。

【0023】

更に、ファンユニット２（１）、２（２）を、それぞれ電源ボックス４（１）、４（２）に対し、コネクタ８（１）、８（２）を介して接続するようにした。すなわち、金属的な部品を用いることなく、ファンユニット２（１）、２（２）を接続したり離線させることができるので、交換作業における電気的な干渉も防止できる。

【0024】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図５に示すように、第２実施形態の無停電電源システム１３は、筐体３に替わる筐体１４を備えている。筐体１４では、ファンユニット２（２）を出し入れするための開口部１５が、開口部１０（２）に替えて筐体１４の上面側に形成されている。

【0025】

（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態の無停電電源システム１６は、筐体３に替わる筐体１７を備えている。筐体１７では、ファンユニット２（１）を出し入れするための開口部１８が、開口部１０（１）に替えて筐体１７の手前側面に形成されている。

【0026】

（第４実施形態）
図７に示すように、第４実施形態の無停電電源システム１９は、第１実施形態の筐体３が、筐体１の上方に替えて背面側に配置されている。開口部１０は、上方に向けて開口されることになるので、ファンユニット２の出し入れも上方側より行うことになる。

【0027】

（第５実施形態）
図８に示すように、第５実施形態の無停電電源システム２０は、第１実施形態の筐体３に替えて、筐体１の上面に２つの筐体２１（１）、２１（２）が手前側から奥側に並べて配置された構成である。筐体２１（１）、２１（２）の前面側には、矩形の開口部２２（１）、２２（２）が設けられており、ファンユニット２（１）、２（２）は、第１実施形態と同様に前面側より出し入れされる。

【0028】

（その他の実施形態）
３つ以上のファンユニット２を接続可能に構成しても良い。
ファンユニット２に対する通電、断電を、ヒューズ７とは別にスイッチを設けて行っても良い。
仕切部材は仕切板１１に限ることなく、１つ以上のスリットが形成されている部材や、格子状の部材などでも良い。すなわち、交換中の安全性担保や異物落下を防止できる限りで、隙間等を有している部材でも良い。

【0029】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0030】

図面中、１は筐体、２はファンユニット、３は筐体、４は電源ボックス、６は交流電源、７はヒューズ、８はコネクタ、９は吸気口、１０は開口部、１１は仕切板、１２は無停電電源システムを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】