JP2005269699A

JP2005269699A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2005269699A
Application number: JP2004074481A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Fukuda; 真一郎福田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】冷却ファンの過剰運転を防止し、冷却ファンの最適な運転を行うことができる無停電電源装置を提供すること。
【解決手段】筐体内の無停電電源システムを冷却するためのファンと、前記筐体内の温度を測定する温度センサと、この温度センサにより測定された温度値が設定値以上になると前記ファンを運転させ、設定値設定値未満になると前記ファンの運転を停止させる制御装置とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却用ファンの運転方式を改良した無停電電源装置に関する。

一般に、コンピュータなどの重要負荷の電源装置として無停電電源装置が広く用いられている。この無停電電源装置は、周知のように、商用周波数の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により蓄電池を充電すると共に、前記直流電力又は蓄電池の直流出力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力するもので、前記変換及び逆変換機能を有する無停電電源システムを筐体内に設置している。

このような無停電電源装置における装置内の冷却は、従来からファンにより行っているが、常時運転方式であった。すなわち、無停電電源装置では、停電時に限らず、定常状態時においても、変動の少ない安定した電源を供給するため、交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力する、所謂常時インバータ方式を取っている。このため、冷却ファンも、常時インバータ運転に伴って常時運転（連続運転）方式であった。

このように、従来の冷却ファンは、連続運転方式であるが故に、冷却が必要でない場合、つまり無停電電源装置内の温度が比較的低い場合でも稼動するため、冷却ファンの過剰運転となることがあった。

また、無停電電源装置が、停電や電源障害などで蓄電池運転に移行した場合、冷却ファンの運転エネルギーは、停電補償を担う貴重な蓄電池電源から供給される。このため、冷却ファンの過剰運転は回避したい問題である。

冷却ファン運転時においても蓄電池による電源供給を確保するため、インバータ負荷が軽いときだけ冷却ファンを運転させる提案がある（例えば、特許文献１参照）。

この提案では、冷却ファン運転を行っても蓄電池電源は確保できるが、肝心のインバータが重負荷のとき（発熱量が大のとき）にファンの運転が行われないため、本来の冷却機能を果たすことができない。すなわち、停電時のみインバータ運転を行う方式には採用できても、上述した常時インバータ方式には採用できない。

また、冷却ファンは寿命が短い（一般に３〜５年）ことから、連続運転を行うと交換が多頻度で行われることになる。この交換作業の場合、一般にシステム上の信頼性確保や保守員の安全面から無停電電源装置はシステム停止を余儀なくされている。
実開平５−１１７５２号

このように、無停電電源装置の冷却はファンの常時運転によっていたため、冷却ファンの過剰運転になることがあり、蓄電池運転時における貴重な蓄電池エネルギーの浪費に繋がったり、ファンの頻繁な交換を要するなどの問題があった。

本発明の目的は、冷却ファンの過剰運転を防止し、冷却ファンの最適な運転を行うことができる無停電電源装置を提供することにある。

本発明の無停電電源装置は、交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により蓄電池を充電すると共に、前記直流電力又は蓄電池の直流出力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力する無停電電源システムを筐体内に設置した無停電電源装置であって、前記筐体内の無停電電源システムを冷却するためのファンと、前記筐体内の温度を測定する温度センサと、この温度センサにより測定された温度値が運転用設定値以上になると前記ファンを運転させ、設定値設定値未満になると前記ファンの運転を停止させる制御装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の無停電電源装置は、筐体内の無停電電源システムを冷却するためのファンと、筐体内の温度を測定する温度センサと、この温度センサにより測定された温度値に応じて、前記ファンの速度を、筐体内設定温度維持に最適な運転速度に制御するインバータ機能を有する制御装置とを備えた構成でもよい。

また、本発明では、ファンは外気導入式のファンであり、温度センサとして筐体外部の温度を測定する外気温センサを加え、制御装置は、筐体内温度センサの測定値に応じて、筐体内温度を設定温度に維持するに最適な前記ファンの回転速度を、前記外気温センサの測定温度に基づいて決定し、速度制御する機能を有するように構成してもよい。

本発明によれば、筐体内温度が設定値以上の場合に冷却用ファンを運転したり、或いは、筐体内温度に応じて冷却用ファンの運転速度を、筐体内設定温度維持に最適な運転速度に制御したり、さらには、筐体内設定温度維持に最適な運転速度を外気温に基づき決定しているので、冷却用ファンの過剰運転が生じることはなく、蓄電池運転においても貴重な蓄電池電源を浪費することなく、冷却ファンを長寿命に保つことができる。

以下、本発明による無停電電源装置の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１において、１１は無停電電源装置の筐体で、その内部には図示していないが、コンバータ、蓄電池、インバータにより構成される無停電電源システムが設置されている。この無停電電源システムは、商用の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により蓄電池を充電すると共に、前記直流電力又は蓄電池の直流出力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力するもので、その運転により発熱する。

１２は冷却用のファンで、筐体１１の側面から外気を導入し、内部冷却後の高温空気を天井面から排気させる。この冷却用のファン１２は、筐体１１内の温度を測定する温度センサ１３の測定値に基づき、制御装置１４により運転制御される。

制御装置１４は、図４で示すようにコンパレータ１５を有し、温度センサ１３の信号を取り込み、運転制御レベルを算出する。すなわち、コンパレータ１５には、筐体１１内の許容温度上限の基準温度レベルが設定されており、この基準温度レベルと温度センサ１３から取り込んだ信号レベルを比較演算し、ファン１２の運転信号を出力し、起動／停止制御を実施する。

上記構成において、無停電電源装置の運転に伴い筐体１１内の温度は上昇する。ただし、温度上昇の程度は、外気温や無停電電源装置の負荷状態などにより様々である。そこで、この実施の形態では、筐体１１内に温度センサ１３を設け、その測定値を制御装置１４に取り込んでいる。制御装置１４はコンパレータ１５を持っており、取り込まれた温度センサ１３の信号レベルと、予め設定された許容温度上限の基準温度レベルとを比較し、温度センサ１３の信号レベルが基準温度レベルを超えるとファン１２に対する運転信号を出力する。すなわち、温度センサ１３により測定される筐体１１内の温度が、許容温度上限を超えるとファン１２が運転され、筐体１１内を冷却する。

このように、本実施の形態によれば、無停電電源装置の筐体１１内温度に合わせ、必要な時だけ冷却ファン１２を運転させることができるため、システム全体として効率が向上する。また、蓄電池運転時のバックアップ継続時間延長も期待できる。さらに、冷却ファン１２の平均運転時間が減少するため、冷却ファン１２の長寿命化が期待できる。これは、ファン１２の交換に伴う機器費用や人件費の削減のみならず、無停電電源システム自体の計画停止頻度を低減させることができる。

次に、図３で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、筐体１１内の無停電電源システムを冷却するためのファン１２と、筐体１１内の温度を測定する温度センサ１３とを有することは、図１の実施の形態と同じであるが、異なる機能の制御装置２４を有する。すなわち、制御装置２４は、温度センサ１３により測定された温度値に応じて、ファン１２の速度を、筐体１１内の許容温度として設定された温度維持に最適な運転速度に制御するインバータ機能を有する。

この場合、さらに、筐体１１の外部温度を測定する外気温センサ２３を加え、制御装置２４は、筐体１１内の温度センサ１３の測定値に応じて、筐体１１内の温度を設定温度に維持するに最適なファン１２の回転速度を、外気温センサ２３の測定温度に基づいて決定し、速度制御してもよい。このようにすると、より効果的な機能が得られる。

すなわち、外気温度と筐体１１内温度をセンサ２３，１３で取り込み、これら温度センサ２３，１３の信号レベルから、予め設定した筐体１１内の温度に最適な冷却ファン１２の回転速度を算出し、インバータによる可変速制御を行わせることで、冷却ファン１２の最適な可変速制御を行うものである。

このように、筐体１１内温度に応じたファン１２の最適な可変速運転を行うので、システム全体の効率が向上し、蓄電池運転時のバックアップ継続時間延長も期待でき、さらに、冷却ファン１２の長寿命化が期待できる。

本発明による無停電電源装置の一実施の形態を示す正面図である。同上一実施の形態における制御装置の制御ブロックを示す図である。本発明の他の実施の形態を示す正面図である。

符号の説明

１１筐体
１２冷却用のファン
１３筐体内の温度センサ
１４，２４制御装置
２３外気温度センサ

Claims

交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により蓄電池を充電すると共に、前記直流電力又は蓄電池の直流出力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力する無停電電源システムを筐体内に設置した無停電電源装置であって、
前記筐体内の無停電電源システムを冷却するためのファンと、
前記筐体内の温度を測定する温度センサと、
この温度センサにより測定された温度値が設定値以上になると前記ファンを運転させ、設定値設定値未満になると前記ファンの運転を停止させる制御装置と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により蓄電池を充電すると共に、前記直流電力又は蓄電池の直流出力を逆変換して所定電圧・周波数の交流電力を出力する無停電電源システムを筐体内に設置した無停電電源装置であって、
前記筐体内の無停電電源システムを冷却するためのファンと、
前記筐体内の温度を測定する温度センサと、
この温度センサにより測定された値に応じて、前記ファンの速度を、筐体内設定温度維持に最適な運転速度に制御するインバータ機能を有する制御装置と、
を備えたことを特徴とする無停電電源装置。
ファンは外気導入式のファンであり、
温度センサとして筐体外部の温度を測定する外気温センサを加え、
制御装置は、筐体内温度センサの測定値に応じて、筐体内温度を設定温度に維持するに最適な前記ファンの回転速度を、前記外気温センサの測定温度に基づいて決定し、速度制御する機能を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の無停電電源装置。