JP6262675B2 - 無停電電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、無停電電源装置に関し、特に、冷却ファンを有する無停電電源モジュールを複数備えた無停電電源装置に関する。

従来、複数のユニットをシェルフ内に搭載する電子機器において、各ユニットが、第１の面に形成された吸気口と、第１の面と対向する第２の面に形成された排気口と、冷却風を吸気口から取り入れ排気口へ排気する冷却ファンと、第１の面および第２の面と異なる第３の面に形成され、ユニット内部の空間とシェルフ内部の空間とを連通する開口とを備えている、電子機器が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−６６４５３号公報

コンピュータシステムなどの重要な負荷に対して電力を安定的に供給する電源装置として、無停電電源装置が用いられている。無停電電源装置は、商用交流電力を直流電力に変換するコンバータ、コンバータで生成された直流電力または電力貯蔵装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータなどの、各種電気部品を備えている。電気部品は、筐体内部に格納されている。冷却ファンが筐体内部に冷却風の流れを発生させ、電気部品はこの冷却風に放熱することにより冷却される。

無停電電源装置が低負荷の場合にすべての冷却ファンを定格で運転すると、電気部品の発熱量に対して冷却能力が過大となり、ランニングコストおよび騒音が増大する問題があった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、発熱源の冷却能力を適正化できる、無停電電源装置を提供することである。

本発明に係る無停電電源装置は、交流電源と負荷との間に並列接続される複数の無停電電源モジュールと、バイパス回路とを備えている。無停電電源モジュールは、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、コンバータまたは電力貯蔵装置から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、コンバータおよびインバータを収容する筐体と、筐体内を冷却する冷却ファンとを有している。筐体には、開口が形成されている。筐体に形成された開口と、隣接する無停電電源モジュールの筐体に形成された開口とが、互いに向き合っている。無停電電源装置はさらに、冷却ファンを制御するファン制御回路を備えている。ファン制御回路は、複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて、冷却ファンの起動および停止を制御する。

好ましくは、ファン制御回路は、冷却ファンの故障を検知する。ファン制御回路は、冷却ファンの故障台数と複数の無停電電源モジュール全体の負荷量とに基づいて、冷却ファンの起動および停止を制御する。

好ましくは、複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて設定される冷却ファンの必要運転台数が、故障していない冷却ファンの台数を上回るとき、バイパス回路に切り替える。

好ましくは、複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて設定される冷却ファンの必要運転台数が、故障していない冷却ファンの台数以下であるとき、警報を発報して運転を継続する。

本発明の無停電電源装置によると、発熱源の冷却能力を適正化することができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上することができる。

本発明の実施の形態による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す無停電電源モジュールの構成を示すブロック図である。 無停電電源装置の正面図である。 無停電電源装置の平面図である。 無停電電源モジュールの筐体内部の冷却風の流れを示す第１の模式図である。 無停電電源モジュールの筐体内部の冷却風の流れを示す第２の模式図である。 無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。 冷却ファンの必要台数および故障台数に対する運転台数の関係を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図１に示すように、無停電電源装置は、複数の無停電電源モジュール１と、バイパス回路４０とを備えている。

各々の無停電電源モジュール１は、交流入力端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、および出力端子Ｔ４を有している。交流入力端子Ｔ２は、交流電源２２から交流電力を受ける。交流電源２２は、商用交流電源、自家用発電機などである。交流電力は、三相または単相である。バッテリ端子Ｔ３は、電力貯蔵装置であるバッテリ３０の正極３０ａに接続されている。

無停電電源モジュール１は、スイッチ２、コンバータ５、インバータ７、およびスイッチ１５を有している。交流入力端子Ｔ２と出力端子Ｔ４との間に、スイッチ２、コンバータ５およびインバータ７が、順に直列接続されている。スイッチ１５は、コンバータ５の出力端子とバッテリ端子Ｔ３との間に直列接続されている。

バイパス回路４０は、バイパス入力端子Ｔ１と、入力端子Ｔ５と、出力端子Ｔ６とを有している。バイパス入力端子Ｔ１は、交流電源２１から交流電力を受ける。入力端子Ｔ５は、無停電電源モジュール１の出力端子Ｔ４に接続されている。出力端子Ｔ６には、負荷２３が接続されている。

バイパス回路４０は、スイッチ１２，１３と、無瞬断切替スイッチ１４とを有している。スイッチ１２は、バイパス入力端子Ｔ１と無瞬断切替スイッチ１４との間に接続されている。スイッチ１３は、入力端子Ｔ５と出力端子Ｔ６との間に接続されている。スイッチ１３，１３は、互いに並列に接続されている。

スイッチ１２の一方の端子は、バイパス入力端子Ｔ１を介して交流電源２１に電気的に接続されている。スイッチ１２の他方の端子は、無瞬断切替スイッチ１４に電気的に接続されている。スイッチ１３の一方の端子は、入力端子Ｔ５を介して無停電電源モジュール１の出力端子Ｔ４に電気的に接続されている。スイッチ１３の他方の端子は、出力端子Ｔ６を介して負荷２３に電気的に接続されている。無瞬断切替スイッチ１４は、出力端子Ｔ６を介して負荷２３に電気的に接続されている。

複数の無停電電源モジュール１は、交流電源２２と負荷２３との間に、並列接続されている。

無停電電源装置は、インバータ７によって生成された交流電力を負荷２３に供給するインバータ給電モード、および、交流電源２１から負荷２３に交流電力を供給するバイパス給電モードを有している。

インバータ給電モードにおいて、コンバータ５は、交流電源２２から交流電力を受け、交流電力を直流電力に変換して、その直流電力をインバータ７およびバッテリ３０に供給する。バッテリ３０は、コンバータ５によって生成された直流電力を貯蔵する。バッテリ３０は、電力貯蔵装置としての機能を有している。インバータ７は、コンバータ５からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を出力する。インバータ７によって生成された交流電力が、負荷２３に供給される。

交流電源２２からの交流電力の供給が停止された停電時には、コンバータ５の運転が停止され、バッテリ３０がインバータ７に直流電力を供給する。インバータ７は、バッテリ３０からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を出力する。インバータ７によって生成された交流電力が、負荷２３に供給される。

インバータ給電モード時には、無停電電源モジュール１のスイッチ２およびスイッチ１５、ならびにバイパス回路４０のスイッチ１３は、導通状態である。

無停電電源モジュール１の保守点検作業または交換作業時には、バイパス給電モードでの運転が行なわれる。バイパス給電モードでは、スイッチ２およびスイッチ１３は、非導通状態である。バイパス給電モードでは、バイパス回路４０のスイッチ１２が導通状態であり、交流電源２１から交流電力が負荷２３に供給される。

インバータ給電モード時においてコンバータ５またはインバータ７の故障が生じた場合に、無停電電源装置は、インバータ給電モードからバイパス給電モードに切り替わる。無瞬断切替スイッチ１４は、インバータ給電モード時においてコンバータ５またはインバータ７の故障が生じた場合に、交流電源２１から供給される交流電力を負荷２３へ瞬時に供給する。

図２は、図１に示す無停電電源モジュール１の構成を示すブロック図である。図２には、無停電電源モジュール１のより詳細な構成が図示されている。

図２に示すように、無停電電源モジュール１は、スイッチ２，１０，１５、ヒューズ３，１６、リアクトル４，８、コンバータ５、コンデンサ６，９、インバータ７、および変流器１１を備えている。スイッチ２、ヒューズ３、リアクトル４、コンバータ５、インバータ７、リアクトル８、およびスイッチ１０は、この順に、交流入力端子Ｔ２と出力端子Ｔ４との間に直列接続されている。

ヒューズ１６およびスイッチ１５は、この順に、コンバータ５の出力端子とバッテリ端子Ｔ３との間に直列接続されている。コンデンサ６は、コンバータ５の出力と基準電圧のライン（図示せず）との間に接続されている。コンデンサ９は、リアクトル８の出力端子と基準電圧のラインとの間に接続されている。

スイッチ２は、コンバータ５を運転させる場合にオン（導通状態に設定）され、コンバータ５の運転を停止させる場合にオフ（非導通状態に設定）される。ヒューズ３は、交流入力端子Ｔ２からコンバータ５に過大な電流が流れた場合にブローされ、コンバータ５などを保護する。リアクトル４は、コンバータ５で発生したキャリア周波数の信号を遮断し、キャリア周波数の信号が交流電源側に悪影響を及ぼすことを防止する。

コンバータ５は、交流電源２２（図１）から交流入力端子Ｔ２を介して供給される交流電力を、直流電力に変換する。

ヒューズ１６は、コンバータ５とバッテリ３０（図１）との間に過大な電流が流れた場合にブローされ、コンバータ５、インバータ７、バッテリ３０などを保護する。スイッチ１５は、バッテリ３０の充電および放電を行なう場合にオンされ、バッテリ３０の交換時などにオフされる。コンデンサ６は、コンバータ５で生成された直流電圧を平滑化する。

インバータ７は、コンバータ５から供給された直流電力、またはバッテリ３０から供給された直流電力を、交流電力に変換する。インバータ７で生成される交流電力の周波数および位相は、交流電源２２から供給される交流電力の周波数および位相と同一である。また、インバータ７で生成される交流電力の周波数および電圧は、一定である。

リアクトル８およびコンデンサ９は、出力フィルタを構成し、インバータ７で発生したキャリア周波数の信号を遮断し、キャリア周波数の信号が負荷２３（図１）に悪影響を及ぼすことを防止する。

スイッチ１０は、インバータ７によって生成された交流電力を負荷２３に供給するインバータ給電モード時にオンされる。変流器１１は、スイッチ１０と出力端子Ｔ４との間に設けられており、スイッチ１０から出力端子Ｔ４に流出する負荷電流の値を測定する。変流器１１は、出力端子Ｔ４を経由して負荷２３へ供給される負荷電流を検知し、後述のファン制御回路２０へ、負荷電流値信号Ｓ１１を出力する。

無停電電源装置の起動時には、まずスイッチ２，１５がオンされ、コンバータ５が運転され、コンデンサ６およびバッテリ３０の充電が行なわれる。コンデンサ６の充電が終了すると、インバータ７が運転される。インバータ７の出力電圧が安定したら、スイッチ１０がオンされ、インバータ給電モードで負荷２３に交流電力が供給される。

交流電源から交流電力が供給されている正常時は、その交流電力がコンバータ５によって直流電力に変換される。コンバータ５で生成された直流電力は、バッテリ３０およびインバータ７に供給される。インバータ７は、コンバータ５から供給される直流電力を一定周波数で一定電圧の直流電力に変換して、負荷２３に供給する。

交流電源からの交流電力の供給が停止された停電時には、スイッチ２がオフされるとともにコンバータ５の運転が停止され、バッテリ３０の直流電力がインバータ７に供給される。インバータ７は、バッテリ３０から供給される直流電力を一定周波数で一定電圧の交流電力に変換して負荷２３に供給する。このように、停電が発生した場合でも、バッテリ３０に直流電力が蓄えられている限り、負荷２３の運転を継続することができる。停電が短時間で回復した場合は、再度、スイッチ２をオンし、コンバータ５を運転してインバータ給電モードに戻る。

無停電電源モジュール１は、さらに、スイッチ１８、冷却ファン１７、およびファン制御回路２０を備えている。

スイッチ１８の一端は、リアクトル８の出力端子と接続されている。スイッチ１８の他端は、冷却ファン１７と接続されている。冷却ファン１７には、直列接続されたスイッチ１８を経由して、リアクトル８の出力端子に生成された交流電力が供給される。

冷却ファン１７は、ファンおよびファンを駆動する電動機を含むとともに、電動機に故障が発生した場合、故障検知信号Ｓ１７をファン制御回路２０へ出力する。ファン制御回路２０は、冷却ファン１７が出力する故障検知信号Ｓ１７、および変流器１１が出力する負荷電流値信号Ｓ１１に基づき、スイッチ制御信号Ｓ２０を生成してスイッチ１８のオン／オフ制御を行なうとともに、図示しない警報ブザーの制御を行なう。

図３は、無停電電源装置の正面図である。図４は、無停電電源装置の平面図である。図３および図４に示すように、本実施の形態の無停電電源装置は、複数の筐体１００と、筐体１４０とを備えている。各々の筐体１００の内部には、図１，２に示す無停電電源モジュール１が収容されている。図１，２に示すコンバータ５およびインバータ７は、筐体１００の内部に収容されている。筐体１４０の内部には、図１に示すバイパス回路４０が収容されている。筐体１００と筐体１４０とは、隣り合って並べられている。

図３，４に示す無停電電源装置は、３つの無停電電源モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃを備えている。無停電電源モジュール１Ａは、筐体１００Ａに収容されている。無停電電源モジュール１Ｂは、筐体１００Ｂに収容されている。無停電電源モジュール１Ｃは、筐体１００Ｃに収容されている。

無停電電源モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそれぞれ収容している筐体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、この順に並べられている。筐体１００Ａは、バイパス回路４０を収容している筐体１４０の隣に配置されている。筐体１００Ｂは、筐体１００Ａの隣に配置されている。筐体１００Ａは、筐体１４０と筐体１００Ｂとの間に配置されている。筐体１００Ｃは、筐体１００Ｂの隣に配置されている。筐体１００Ｂは、筐体１００Ａと筐体１００Ｃとの間に配置されている。

無停電電源モジュール１を収容している３つの筐体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのうち、筐体１００Ａが左、筐体１００Ｂが中央、筐体１００Ｃが右に配置されて、互いに隣り合って並べられている。筐体１００Ｂの側面の一方は、筐体１００Ａに対向している。筐体１００Ｂの側面の他方は、筐体１００Ｃに対向している。

図２を参照して説明した冷却ファン１７は、筐体１００の天井部に配置されている。無停電電源装置は、複数の筐体１００と同数の冷却ファン１７を備えている。筐体１００Ａの天井部には、冷却ファン１７Ａが配置されている。筐体１００Ｂの天井部には、冷却ファン１７Ｂが配置されている。筐体１００Ｃの天井部には、冷却ファン１７Ｃが配置されている。

筐体１００の前面には、開口部１１０が形成されている。開口部１１０は、筐体１００の内部空間と、外部とを連通している。冷却ファン１７が運転することにより、開口部１１０を経由して、筐体１００の前方から筐体１００の内部へ、空気が流入可能とされている。筐体１００Ａには、開口部１１０Ａが形成されている。筐体１００Ｂには、開口部１１０Ｂが形成されている。筐体１００Ｃには、開口部１１０Ｃが形成されている。

筐体１４０の前面には、開口部１５０が形成されている。開口部１５０は、筐体１４０の内部空間と、外部とを連通している。筐体１４０の前面には、運転員が無停電電源装置の操作を行なうための、操作パネル４１が設けられている。

図５は、無停電電源モジュール１の筐体１００内部の冷却風の流れを示す第１の模式図である。図５に示すように、各々の筐体１００の側面には、開口１２０が形成されている。開口１２０は、筐体１００Ａに形成された開口１２１Ａ，１２２Ａと、筐体１００Ｂに形成された開口１２１Ｂ，１２２Ｂと、筐体１００Ｃに形成された開口１２１Ｃ，１２１Ｃとを含んでいる。

開口１２１Ａと開口１２２Ａとは、筐体１００Ａの、筐体１００Ｂに対向する側面に形成されている。開口１２１Ａは、筐体１００Ａの側面のうち、天井部の近くに形成されている。開口１２２Ａは、筐体１００Ａの側面のうち、底部の近くに形成されている。開口１２１Ａは、開口１２２Ａに対して上方に形成されている。開口１２２Ａは、開口１２１Ａに対して下方に形成されている。

開口１２１Ｂと開口１２２Ｂとは、筐体１００Ｂの、筐体１００Ａに対向する側面、および筐体１００Ｃに対向する側面に、形成されている。開口１２１Ｂは、筐体１００Ｂの側面のうち、天井部の近くに形成されている。開口１２２Ｂは、筐体１００Ｂの側面のうち、底部の近くに形成されている。開口１２１Ｂは、開口１２２Ｂに対して上方に形成されている。開口１２２Ｂは、開口１２１Ｂに対して下方に形成されている。

開口１２１Ｃと開口１２２Ｃとは、筐体１００Ｃの、筐体１００Ｂに対向する側面に形成されている。開口１２１Ｃは、筐体１００Ｃの側面のうち、天井部の近くに形成されている。開口１２２Ｃは、筐体１００Ｃの側面のうち、底部の近くに形成されている。開口１２１Ｃは、開口１２２Ｃに対して上方に形成されている。開口１２２Ｃは、開口１２１Ｃに対して下方に形成されている。

筐体１００Ａに形成された開口１２１Ａと、筐体１００Ａに隣接する筐体１００Ｂに形成された開口１２１Ｂとは、互いに向き合う位置に形成されている。筐体１００Ａに形成された開口１２２Ａと、筐体１００Ａに隣接する筐体１００Ｂに形成された開口１２２Ｂとは、互いに向き合う位置に形成されている。開口１２１Ａ，１２１Ｂを介して、筐体１００Ａの内部空間と筐体１００Ｂの内部空間とが、互いに連通している。開口１２２Ａ，１２２Ｂを介して、筐体１００Ａの内部空間と筐体１００Ｂの内部空間とが、互いに連通している。

筐体１００Ｂに形成された開口１２１Ｂと、筐体１００Ｂに隣接する筐体１００Ｃに形成された開口１２１Ｃとは、互いに向き合う位置に形成されている。筐体１００Ｂに形成された開口１２２Ｂと、筐体１００Ｂに隣接する筐体１００Ｃに形成された開口１２２Ｃとは、互いに向き合う位置に形成されている。開口１２１Ｂ，１２１Ｃを介して、筐体１００Ｂの内部空間と筐体１００Ｃの内部空間とが、互いに連通している。開口１２２Ｂ，１２２Ｃを介して、筐体１００Ｂの内部空間と筐体１００Ｃの内部空間とが、互いに連通している。

冷却ファン１７が起動することにより、筐体１００の内部空間に空気の流れが発生する。開口１２１Ａ，１２１Ｂおよび開口１２２Ａ，１２２Ｂを介して、筐体１００Ａの内部空間と筐体１００Ｂの内部空間との一方から他方へ、空気が流れ得る。開口１２１Ｂ，開口１２１Ｃおよび開口１２２Ｂ，１２２Ｃを介して、筐体１００Ｂの内部空間と筐体１００Ｃの内部空間との一方から他方へ、空気が流れ得る。

図５に示す例では、３台の冷却ファン１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃのうち、筐体１００Ｂに設けられた１台の冷却ファン１７Ｂのみが運転され、筐体１００Ａに設けられた冷却ファン１７Ａおよび筐体１００Ｃに設けられた冷却ファン１７Ｃは停止している。図５中の実線および破線の矢印ならびに白抜き矢印は、空気の流れる方向を示している。

図５に示すように、筐体１００Ｂに形成された開口部１１０Ｂを経由して、筐体１００Ｂの前方から筐体１００Ｂの内部に空気が流入する。筐体１００Ｂの内部に流入した空気は、筐体１００Ｂの内部空間を通過して、筐体１００Ｂの天井部に配置された冷却ファン１７Ｂから、筐体１００Ｂの外部へ排出される。

また、筐体１００Ａに形成された開口部１１０Ａを経由して、筐体１００Ａの前方から筐体１００Ａの内部に空気が流入する。筐体１００Ａの内部に流入した空気は、筐体１００Ａの内部空間を通過し、さらに開口１２１Ａ，１２１Ｂおよび開口１２２Ａ，１２２Ｂを通過して、筐体１００Ｂの内部に流入する。筐体１００Ｂの内部に流入した空気は、筐体１００Ｂの内部空間を通過して、筐体１００Ｂの天井部に配置された冷却ファン１７Ｂから、筐体１００Ｂの外部へ排出される。

また、筐体１００Ｃに形成された開口部１１０Ｃを経由して、筐体１００Ｃの前方から筐体１００Ｃの内部に空気が流入する。筐体１００Ｃの内部に流入した空気は、筐体１００Ｃの内部空間を通過し、さらに開口１２１Ｃ，１２１Ｂおよび開口１２２Ｃ，１２２Ｂを通過して、筐体１００Ｂの内部に流入する。筐体１００Ｂの内部に流入した空気は、筐体１００Ｂの内部空間を通過して、筐体１００Ｂの天井部に配置された冷却ファン１７Ｂから、筐体１００Ｂの外部へ排出される。

筐体１００の側面に開口１２０を形成し、隣り合う筐体１００の内部空間を開口１２０を介して連通させることにより、図５に示すように、１台の冷却ファン１７Ｂを運転し他の冷却ファン１７Ａ，１７Ｃを停止させた状態でも、筐体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの全ての内部空間に、空気の流れが発生している。

図６は、無停電電源モジュール１の筐体１００内部の冷却風の流れを示す第２の模式図である。図６中には、矩形箱状の実線で、無停電電源モジュール１に含まれている発熱機器Ｈ１〜Ｈ４が、模式的に図示されている。発熱機器Ｈ１〜Ｈ４は、たとえば、無停電電源モジュール１に含まれているリアクトル４，８、コンバータ５、またはインバータ７（図２参照）などである。

また図６中には、筐体１００、筐体１００の側面に形成された開口１２０、および筐体１００の天井部に配置された冷却ファン１７が、破線で模式的に図示されている。

図６中の白抜き矢印Ａ１は、筐体１００の前面に形成された開口部１１０（図３）を通って筐体１００内に流入する空気の流れを示している。白抜き矢印Ａ２は、筐体１００の側面に形成された開口１２０を通って筐体１００内に流入する空気の流れを示している。白抜き矢印Ａ３は、筐体１００の内部空間を天井部へ向かって上昇する空気の流れを示している。白抜き矢印Ａ４は、冷却ファン１７によって筐体１００から排出された空気の流れを示している。

図６に示すように、開口部１１０を経由して筐体１００へ流入する空気は、発熱機器Ｈ１〜Ｈ３の近傍を通過して流れる。発熱機器Ｈ１〜Ｈ３は、筐体１００の底部から積み重ねられて配置されている。開口部１１０は、発熱機器Ｈ１〜Ｈ３の配置に対応する位置に形成されている。これにより、発熱機器Ｈ１〜Ｈ３の発生した熱が、空気流れに伝達されて、冷却ファン１７から筐体１００の外部へ排出される。

開口１２０を経由して筐体１００へ流入する空気は、発熱機器Ｈ４の近傍を通過して流れる。発熱機器Ｈ４は、筐体１００の背面近くに配置されている。開口１２０は、発熱機器Ｈ４の配置に対応する位置に形成されている。さらに、図４を併せて参照して、冷却ファン１７もまた、筐体１００の背面側の、発熱機器Ｈ４の配置に対応する位置に形成されている。これにより、発熱機器Ｈ４の発生した熱が、空気流れに伝達されて、冷却ファン１７から筐体１００の外部へ排出される。

このようにして、冷却ファン１７の運転によって筐体１００内部に空気の流れが発生して、筐体１００の内部に収容されている発熱機器Ｈ１〜Ｈ４が冷却される。

図７は、無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。図７および上述した図２を参照して、無停電電源装置が備えている冷却ファン１７を運転および停止する制御について、詳細に説明する。

まずステップＳ１において、複数の冷却ファン１７のうちいずれかの冷却ファン１７に故障が発生しているか否かを判断する。

複数の冷却ファン１７のいずれにも故障が発生していない場合（ステップＳ１においてＮＯ）、ステップＳ２に進み、冷却ファン１７が故障していない正常な状態であることが通知される。この場合、図２に示す冷却ファン１７から、全ての冷却ファン１７が故障していないことを示す信号が、ファン制御回路２０へ入力される。

ファン制御回路２０は、次にステップＳ３において、冷却ファン１７の冷却機能が「正常」状態にあると判定する。冷却ファン１７の冷却機能が正常状態にあるという判定結果は、ファン制御回路２０から図示しない主制御回路へ出力される。主制御回路は、「正常」判定結果を受けて、無停電電源装置をインバータ給電モードで運転するよう指令する信号を、各スイッチに出力する。

一方、ステップＳ４において、負荷量が検知される。図２に示す変流器１１は、負荷２３へ供給される負荷電流を検知し、ファン制御回路２０へ負荷電流値信号Ｓ１１を出力する。

次にステップＳ５において、ファン制御回路２０は、負荷電流値信号Ｓ１１に基づき、必要な冷却ファン１７の台数を算出する。複数の無停電電源モジュール１の各々の変流器１１から出力される負荷電流値信号Ｓ１１に基づいて、ファン制御回路２０は、各無停電電源モジュール１の負荷電流値を合計することにより、無停電電源装置の全体の負荷電流値を算出する。

筐体１００の内部温度は、負荷２３への負荷電流値に依存する。負荷電流値が定格値に対して十分小さい場合、筐体１００の内部を許容温度範囲に保つために必要な冷却ファン１７の稼働台数は、負荷電流値が最大定格値である場合と比較し、少なくても良い。ファン制御回路２０は、無停電電源装置の全体の負荷電流値に基づき、筐体１００の内部温度を適切に維持するために運転が必要な冷却ファン１７の台数を算出する。必要な冷却ファン１７の台数は、負荷電流値が最大定格値のときに冷却ファン１７の全数に設定され、負荷電流値が減少するに従ってより少なく設定される。

続いてステップＳ６において、ファン制御回路２０は、算出された冷却ファン１７の必要台数に基づいて、各冷却ファン１７の運転および停止を設定する。ファン制御回路２０は、各々の冷却ファン１７について、運転するか停止するかを設定し、運転される冷却ファン１７の台数が必要な冷却ファン１７の台数と等しくなるようにする。

ファン制御回路２０は、運転すべき冷却ファン１７に対応しているスイッチ１８に対し、スイッチ１８をオンにするスイッチ制御信号Ｓ２０を出力する。ファン制御回路２０は、停止すべき冷却ファン１７に対応しているスイッチ１８に対し、スイッチ１８をオフにするスイッチ制御信号Ｓ２０を出力する。

このようにして、複数の無停電電源モジュール１の全体の、負荷２３への負荷電流値に基づいて、各々の冷却ファン１７の起動および停止が制御される。必要な台数の冷却ファン１７が運転されることにより、無停電電源モジュール１の筐体１００内部の最適な冷却能力が確保される。

ステップＳ１の判断において、複数の冷却ファン１７のうちいずれかの冷却ファン１７に故障が発生している場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ７に進み、いずれかの冷却ファン１７が故障している異常な状態であることが通知される。この場合、図２に示す冷却ファン１７から、故障している冷却ファン１７については、当該冷却ファン１７が故障していることを示す故障検知信号Ｓ１７が、ファン制御回路２０へ入力される。その他の正常な（故障していない）冷却ファン１７については、当該冷却ファン１７が故障していないことを示す信号が、ファン制御回路２０へ入力される。

故障検知信号Ｓ１７を受けたファン制御回路２０は、次にステップＳ８において、ステップＳ５で算出された必要な冷却ファン１７の台数と、故障検知信号Ｓ１７に基づいて検知された正常な（故障していない）冷却ファン１７の台数とを比較する。

正常な冷却ファン１７の台数が必要な冷却ファン１７の台数以上である場合（ステップＳ８の比較においてＮＯ）、ファン制御回路２０は、ステップＳ９において、冷却ファン１７の冷却機能が「警報」状態にあると判定する。「警報」状態とは、複数の冷却ファン１７の一部が故障しているものの、運転可能な冷却ファン１７を適正台数運転することによって無停電電源モジュール１の必要な冷却能力が得られる状態を意味する。

冷却ファン１７の冷却機能が警報状態にあるという判定結果は、ファン制御回路２０から図示しない主制御回路へ出力される。主制御回路は、「警報」判定結果を受けて、無停電電源装置をインバータ給電モードで運転するとともに、使用者に注意を促すための警報を発報するよう指令する信号を出力する。

警報の発報としては、警報ブザーから警告音を鳴らしてもよく、警告ランプの点灯または文字表示などの視覚効果の変化であってもよい。また、警報ブザーと警告ランプを併用してもよい。

ステップＳ８において、必要な冷却ファン１７の台数が正常な冷却ファン１７の台数よりも大きい場合（ステップＳ８の比較においてＹＥＳ）、ファン制御回路２０は、ステップＳ１０において、冷却ファン１７の冷却機能が「重故障」状態にあると判定する。「重故障」状態とは、運転可能な冷却ファン１７の全数を運転しても無停電電源モジュール１の必要な冷却能力が得られない状態を意味する。

冷却ファン１７の冷却機能が重故障状態にあるという判定結果は、ファン制御回路２０から図示しない主制御回路へ出力される。主制御回路は、「重故障」判定結果を受けて、無停電電源装置をバイパス給電モードで運転するよう指令する信号を、各スイッチに出力する。

図８は、冷却ファン１７の必要台数および故障台数に対する運転台数の関係を示す図である。図８に示す例では、無停電電源装置は、４つの無停電電源モジュール１を備えており、従って４台の冷却ファン１７を備えている。

図８に示すように、冷却ファン１７の故障台数が０台である場合、無停電電源装置の全体の負荷電流値に従って算出される必要台数の冷却ファン１７が運転される。

冷却ファン１７の故障台数が１台である場合、冷却ファン１７の必要台数が３台以下であれば、警報を発報しつつ、必要台数の冷却ファン１７が運転される。冷却ファン１７の必要台数が４台であれば、バイパス給電モードに切り替えられる。

冷却ファン１７の故障台数が２台である場合、冷却ファン１７の必要台数が２台以下であれば、警報を発報しつつ、必要台数の冷却ファン１７が運転される。冷却ファン１７の必要台数が３台以上であれば、バイパス給電モードに切り替えられる。

冷却ファン１７の故障台数が３台である場合、冷却ファン１７の必要台数が１台であれば、警報を発報しつつ、必要台数の冷却ファン１７が運転される。冷却ファン１７の必要台数が２台以上であれば、バイパス給電モードに切り替えられる。

冷却ファン１７の故障台数が４台、すなわち全ての冷却ファン１７が故障している場合、冷却ファン１７の必要台数に関わらず、バイパス給電モードに切り替えられる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の無停電電源装置によれば、図５に示すように、無停電電源モジュール１のコンバータ５およびインバータ７を収容する筐体１００には、筐体１００内を冷却する冷却ファン１７が設けられている。筐体１００には、開口１２０が形成されている。筐体１００に形成された開口１２０と、隣接する無停電電源モジュール１の筐体１００に形成された開口１２０とが、互いに向き合っている。さらに、無停電電源装置は、図２，７に示すように、冷却ファン１７を制御するファン制御回路２０を備えている。図７に示すように、ファン制御回路２０は、複数の無停電電源モジュール１全体の負荷量に基づいて、冷却ファン１７の起動および停止を制御している。

無停電電源装置の冷却ファンの容量は、各無停電電源モジュールが最大定格負荷で運転しているという条件下で十分な冷却能力を得られるように、設定されている。従来の無停電電源装置が軽負荷で運転している場合、各々の無停電電源モジュールの冷却ファンを定格で運転すると、発熱量に対して冷却能力が過大となる問題があった。

これに対し、本実施の形態の無停電電源装置では、複数設けられている冷却ファン１７に対し、複数の無停電電源モジュール１全体の負荷量に基づいて、冷却ファン１７の運転台数を設定している。無停電電源装置の発熱量に応じて冷却能力を適正化し、冷却ファン１７の運転台数を最適化することにより、不要な冷却ファン１７を停止できる。そのため、冷却ファン１７の運転に係るコストを低減でき、かつ冷却ファン１７の運転に伴って発生する騒音を低減することができる。

必要な台数の冷却ファン１７のみを使用するため、冷却ファン１７の全数を運転する必要がないときには、複数の冷却ファン１７の運転および停止を適宜切り替えて、各々の冷却ファン１７をバランスよく運転することが可能になる。これにより、冷却ファン１７を長寿命化でき、無停電電源装置の信頼性を向上することができる。

筐体１００に開口１２０が形成されており、隣接する筐体１００間の空気の流通が可能とされているので、冷却ファン１７が停止している無停電電源モジュール１も、稼働している冷却ファン１７によって発生する空気の流れによって、確実に冷却することができる。したがって、冷却ファン１７の運転台数を低減しても、全ての無停電電源モジュール１の冷却機能を確保することができる。

また図７に示すように、ファン制御回路２０は、冷却ファン１７の故障台数と複数の無停電電源モジュール１全体の負荷量とに基づいて、冷却ファン１７の起動および停止を制御する。冷却ファン１７に故障が発生しても、故障の発生していない正常な冷却ファン１７によって必要な冷却機能を発揮できる場合には、バイパス給電モードに切り換えず、無停電電源モジュール１の運転を継続する。このように冷却ファン１７を冗長化することにより、瞬停保護に対する無停電電源装置の機能を十分に発揮することができ、無停電電源装置の給電信頼性を向上することができる。

また図７に示すように、複数の無停電電源モジュール１全体の負荷量に基づいて設定される冷却ファン１７の必要運転台数が、故障していない冷却ファン１７の台数を上回るとき、バイパス回路４０に切り替える。このようにすれば、無停電電源装置の破損を抑制でき、かつ、バイパス回路４０を経由して負荷２３への無停電電源供給を継続することが可能になる。

また図７に示すように、複数の無停電電源モジュール１全体の負荷量に基づいて設定される冷却ファン１７の必要運転台数が、故障していない冷却ファン１７の台数以下であるとき、警報を発報して運転を継続する。このようにすれば、冷却ファン１７が故障しても瞬停保護に対する無停電電源装置の機能を十分に発揮することができ、また警報の発報によって冷却ファン１７の故障を使用者に確実に知らせることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 無停電電源モジュール、２，１０，１２，１３，１５，１８ スイッチ、３，１６ ヒューズ、４，８ リアクトル、５ コンバータ、６，９ コンデンサ、７ インバータ、１１ 変流器、１４ 無瞬断切替スイッチ、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 冷却ファン、２０ ファン制御回路、２１，２２ 交流電源、２３ 負荷、３０ バッテリ、３０ａ 正極、４０ バイパス回路、４１ 操作パネル、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１４０ 筐体、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１５０ 開口部、１２０，１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ 開口、Ｈ１〜Ｈ４ 発熱機器、Ｓ１１ 負荷電流値信号、Ｓ１７ 故障検知信号、Ｓ２０ スイッチ制御信号、Ｔ１ バイパス入力端子、Ｔ２ 交流入力端子、Ｔ３ バッテリ端子、Ｔ４，Ｔ６ 出力端子、Ｔ５ 入力端子。

Claims (4)

1. 交流電源と負荷との間に並列接続される複数の無停電電源モジュールとバイパス回路とを備え、
   前記無停電電源モジュールは、
   前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータによって生成された直流電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
   前記コンバータまたは前記電力貯蔵装置から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記コンバータおよび前記インバータを収容する筐体と、
   前記筐体内を冷却する冷却ファンとを有し、
   前記筐体には、開口が形成されており、
   前記開口と、隣接する無停電電源モジュールの筐体に形成された開口とが、互いに向き合い、
   さらに、前記冷却ファンを制御するファン制御回路を備え、
   前記ファン制御回路は、前記複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて、前記冷却ファンの起動および停止を制御する、無停電電源装置。
2. 前記ファン制御回路は、前記冷却ファンの故障を検知し、
   前記ファン制御回路は、前記冷却ファンの故障台数と前記複数の無停電電源モジュール全体の負荷量とに基づいて、前記冷却ファンの起動および停止を制御する、請求項１に記載の無停電電源装置。
3. 前記複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて設定される前記冷却ファンの必要運転台数が、故障していない前記冷却ファンの台数を上回るとき、前記バイパス回路に切り替える、請求項２に記載の無停電電源装置。
4. 前記複数の無停電電源モジュール全体の負荷量に基づいて設定される前記冷却ファンの必要運転台数が、故障していない前記冷却ファンの台数以下であるとき、警報を発報して運転を継続する、請求項２または３に記載の無停電電源装置。

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