展示パネル情報
1階フロア
ファシリティの技術
ネットワークを支えるエネルギー技術（電力）
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ネットワークを支えるエネルギー技術（電力）
高度の信頼性を最適に実現する方式を
通信技術の進歩を映す電力技術の開発
通信ネットワークの構成要素である通信用電源は通信設備へのエネルギー供給源であり、その信頼性は極めて重要である。そのため、通信用エネルギー技術は通信装置の変遷に応じ、高信頼化、経済化および高品質化を追求してきた。
通信用電源のシステム構成要素技術
情報・通信用電源技術
C400交換機時代の電力設備
集中給電方式による集中配置
電話の大量架設時代には、精度の高い需要予測のもとで通信用電力システムを計画的に構築することができた。この時代は、繰り返し工事を防止したり、スケールメリットの追求による設備のコストダウンを図る給電方式として、電力設備を電力室に集中配置する集中給電方式が採用された。
供給方式と具体的な設備の配置
集中給電方式では、受電装置や予備エネルギー源であるエンジン発電装置だけでなく、大容量の整流装置や蓄電池も電力室に集中配置される。給電はこの電力室から各機械室の交換機や伝送・無線装置にアルミ導体により大電流（DC－48V）が供給される。
電力設備（装置）の特徴
電力設備のコストは設備の容量に比例して割安になる傾向があるため、集中電源方式では設備のスケールメリットを生かし大容量化が進んだ。しかし、電力設備が集中配置されているため、故障の発生により通信サービス全体が停止する可能性がある。
D70交換機時代の電力設備
分散給電方式による分散配置
ディジタル化の進展によりサービスが多様化してくると、長期的な予測が困難となる一方、ネットワークに信頼性向上が求められた。電力設備も状況の変化に対応できるように増設しやすく、故障範囲を最小限に抑制する必要があり、この結果、電力設備を分散配置する分散給電方式が採用され、電力設備の小型・軽量化および標準化が進んだ。
供給方式と具体的な設備の配置
分散給電方式では、受電装置や予備エネルギー源であるエンジン発電装置などは集中給電方式と同様に電力室に配置される。しかし、整流装置などは個々の通信装置に対応する形で分散配置され、電力室から各機械室の整流装置に交流で供給される。
電力設備（装置）の特徴
整流装置を分散配置することにより、通信装置に合わせた増設が容易になり、故障時の影響範囲も限定できるようになった。さらに、給電を電力室から各機械室へ交流（AC-200V）により供給することや、電力設備の小形・軽量化による変換効率の向上によってエネルギー損失が低減された。
アルミ導体
基幹ネットワーク用電源
集中給電から分散給電へ
ネットワークの進化と給電方式
1940年頃までは回転機を中心とした給電方式が導入され、1960年代に入って半導体技術の進歩により回転機の静止化および装置の大容量化が進み、本格的な集中給電方式の時代を迎えた。ディジタル交換機の導入とともにサービスの多様化が進み、それに対応した分散給電方式が1987年から導入された。
分散給電方式
情報通信ネットワークの大規模化・高度化やサービスの多様化に伴い、 電源システムの故障によるサービス中断の社会に与える影響がますます大きくなる一方で、 情報通信サービスの多様化により、需要変動が不確実になった。 このため、信頼性および経済性に富んだ給電方式として、 電源設備を分散設置する分散給電方式が1987年から導入された。
集中給電方式（静止形）
1960年代に入ってからの通信用電源技術の大きな変化は、半導体技術の進歩による回転機の静止化の進展と制御回路への固体電子回路の大幅な採用である。直流電源としての回転機はほとんどセレン、シリコン、サイリスタなどの整流装置に置き換えられ、信号電源、直流電圧変換（コンバータ）なども固体電子化が図られた。通信装置に電力を供給しつつ、蓄電池を完全に充電状態に保つ全フロート充電方式も導入され、蓄電池寿命の長寿命化と保守性の向上が図られた。この時代の大量架設時代に対応し、整流素子の技術革新に伴い、整流装置の大容量化も図られた。
集中給電方式（回転形）
1940年頃は、蓄電池を2組設置し、交互に使用する交互充放電方式により、通信装置に給電が行われていた。蓄電池としては開放形の鉛蓄電池が、蓄電池の充電機器としては、直流発電機が使用されていた。
信頼性の高い直流供給方式を
高品質・高効率の電源を追求
直流供給方式の変遷は、1次電池方式に始まり、充放電可能な鉛蓄電池を用いた交互充放電方式を経て、1943年には全浮動充電方式が採用された。以降は、負荷電圧補償方式と設備の分散化の歴史である。直流供給方式は、直流電力の電圧値のみを調整することで並列可能であり、複雑な制御が必要な交流供給装置よりも 信頼性が高く、NTTの基幹通信用電源として採用している。
直流電源供給方式の変遷
直流電源供給方式に用いた整流装置は、直流発電機の回転形から半導体技術の進歩によりセレン整流装置などの静止形へと変遷してきた。最近ではパワートランジスタを用いた高周波スイッチング式整流装置が分散給電方式の電源として使用されている。また負荷電圧補償方式も弁形方式からブースタ方式などへと通信装置の要求する電源品質に応じ、変遷してきた。
直流供給方式の装置構成
整流装置と素子の技術
通信用電源では、整流装置は商用電源によって蓄電池を充電しながら通信装置に直流電源を供給する。整流装置には、過電流を防止するための電圧垂下特性や、蓄電池の寿命を延ばすための出力電圧特性などがある。これらの特性はさまざまな半導体素子の採用により向上している。
セレン整流装置
半導体素子としてセレン整流素子を用いた装置である。1945年頃から電話用や搬送用として使われ始め、1955年頃には出力1,000Aの本格的な装置が作られた。
セレン整流素子
シリコン整流装置
半導体素子としてシリコン整流素子を用いた装置である。大容量の整流装置には当初ゲルマニウム整流素子が採用されたが、動作温度限界が低いため、1961年にシリコン整流素子が採用された。
シリコン素子
サイリスタ整流装置
半導体素子としてサイリスタを用いた装置である。整流機能と定電圧位相機能により回路が簡素化されているため、シリコン整流装置やセレン整流装置に比べて小形・軽量になっている。
サイリスタ素子
スイッチング整流装置
整流装置は電源部品の進歩や回路技術の改良により小形・軽量化が図られてきたが、従来利用されていたサイリスタでは限界があった。そのため、高周波化によりトランスやフィルタなどを小形・軽量化したパワートランジスタの開発を進め、1985年頃からパワートランジスタを採用したスイッチング整流装置を導入した。
中容量整流装置（M-48）
コンバータの展開
小形・高効率のパッケージへ
入力とは異なる直流電圧を得るための変換装置で当初はNTTビルの主電源であるDC－48Vから増圧・度数計に必要なDC＋50V、陽極用の＋150Vを出力する定電圧直流電圧変換装置として使用してきた。 通信ネットワークの進展に伴い、交換機の架内コンバータや衛星通信やアクセス系の光通信設備の電源においてもその技術が利用されている。
交換機とコンバータの変遷
交換機で利用されるコンバータは、電子交換機の進展とともに開発が進められた。交換機の小形化や給電効率の向上を実現するために、スイッチング周波数の高周波化を図り小形化・軽量化が進められ、専用架が必要な時代を経て、今では、オンボードで実現され、変換効率の向上も図られている。
信号用電源技術の発展
回転形から静止形、そしてプラグイン方式へ
初期の信号電源装置としては、モータ、発電機、弾条接点などで構成された、いわゆる回転形信号電源装置が使用されてきたが、1968年にトランジスタ、サイリスタなどの固体電子部品を用いた静止形信号電源装置が実用化され、さらに1977年以降、IC部品を大幅に採用して機能改善を図った信号電源装置が導入されている。
通信号電源装置の構成
信号種別
回転形信号機
電話交換が開始された当時、局呼び出しは電話機の押しボタンを操作し電池の直流入力で局電鈴を鳴動させていた。一方、加入者呼び出しは局設備の直流電源により、加入者電話機付属の継電器を動作させ電鈴を鳴らしていた。1896年になると、加入者側の磁石発電機から局側の自動変極器に信号を送る方法が交流入力方式で採用され､これを受けて、1903年には局側に回転形信号機を導入した。
クロスバ局用静止形信号電源装置
静止形断続装置を半静止形信号電源装置の回転形断続部と交換できるように設計された装置であり、1968年に導入した。断続装置に半導体素子を用いて静止化を図った。
信号電源装置（SPW-U-F）
分散給電方式の導入に伴い、ユニット形電源装置架などに搭載できる信号電源装置の開発が進められた。これにより信号電源装置の小形化が進んだ結果、1996年には整流装置架に搭載できる装置が採用された。
信号電源装置（半静止形）
16Hz信号や400Hz信号をサイリスタやトランジスタを用いたインバータ発振器から取り出す静止化を図った装置であり、1967年に導入した。各種断続信号は、カム動作による断続接点から取り出していた。
蓄電池は長寿命・大容量をめざす
シール化で分散給電を実現
1952年にはペースト式密閉形鉛蓄電池が採用され、保守性などが改善された。また、1960年にはファイバクラッド式密閉形鉛蓄電池が採用され、大容量化・長寿命化を実現した。さらに1986年には据置シール鉛蓄電池が導入され、保守性や施工性がさらに改善された。蓄電池の充電方式としては、1954年に全フロート充電方式が採用され、従来に比べ、蓄電池の寿命を飛躍的に延長する画期的な進歩を遂げた。
通信のバックアップ用途に使われる鉛蓄電池
NTTでは、通信用のバックアップ電源（予備電源）のほとんどを鉛蓄電池としている。鉛蓄電池は、ニッケル-カドミニウム蓄電池、ニッケル-水素蓄電池、リチウムイオン2次電池などと比べてエネルギー密度が低いが、電圧の安定性が高いことと、大電流放電が可能であることから、もっとも広く使用されている。
分散供給方式を可能にしたシール鉛蓄電池
NTTが通信用バックアップ電池として採用した鉛蓄電池には、液式鉛蓄電池とシール鉛蓄電池がある。当初使用されていた液式鉛蓄電池は、補水、比重測定、均等充電など、定期的な保守作業が必要であった。これらの作業を軽減するために、1978年頃から小容量の無停電交流電源装置用として、シール鉛蓄電池の導入を開始した。この電池の大容量化・長寿命化を図り、さらに導入を進めた結果、1997年にはほとんどの鉛蓄電池がシール鉛蓄電池となっている。シール鉛電池の導入により保守性や設備スペースの制約が飛躍的に低減され、分散給電方式の導入を推進した。
電池の使用法の変遷
通信設備用電池の使用法は、電力供給の安定性を高めるために何度か変更されている。1890年に電話サービスが開始された当時には、1次電池を用いる1次電池方式が使われていた。1898年に通信用電源として2次電池の鉛蓄電池が採用されると、交互充電方式が採用された。その後、1954年から全フロート充電方式に変更されている。
大型コンピュータ用電源
コンピュータを支える交流電源装置
回転形から静止形への進展
情報処理装置やディジタル交換機の周辺機器などの設備に交流電力を供給する装置である。初期の交流供給方式では、モータやジェネレータを使用した回転形電源装置が主流であったが、効率の向上や小形・軽量化を図るためにサイリスタなどの半導体素子を用いた静止形交流電源装置を導入する。
回転形交流電源装置
1973年頃までの3-EG方式、無停電クレーマ（CMG）方式、MGG方式、DMA方式などの交流供給方式には、モータや発電機を使用した回転形交流電源装置が主に用いられていた。
静止形交流電源装置
情報処理装置の進歩に伴い、信頼性向上のために、1973年頃から情報処理装置への電力供給方式（交流供給方式）に静止形交流電源装置（インバータ）が用いられるようになった。これ以降、NTTが導入した交流電源装置のほとんどは静止形交流電源装置である。この装置の主変換素子には、効率向上や軽量化のために、GTOサイリスタやトランジスタが採用されている。
給電方式
静止形交流電源装置の給電方式は情報処理装置の電源品質に応じ、常時インバータ給電方式と常時商用給電方式に大別できる。
インバータ回路技術
インバータ回路は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路である。この回路の基本構成のうち、ブリッジインバータ回路は直流電圧が高い場合、プッシュプルインバータ回路は直流電圧が低い場合に用いられる。
正弦波化技術
正弦波化とは、インバータ回路から発生する方形波の出力電圧を正弦波に変換することである。正弦波フィルタにより正弦波にする方法や、インバータ回路によって出力電圧自体をできるだけ正弦波に近づける方法がある。
双方向電力変換技術
双方向電力変換とは、直流電力と交流電力を双方向に変換することである。この変換技術を用いると、1つのインバータでインターバ動作と整流動作が可能になるため、整流装置を必要としない交流電源装置を構成できる。
予備電源・災害対策用電源
原動機はディーゼルとガスタービン
阪神・淡路大震災でも早期復旧に貢献
災害などの商用電源停止時のバックアップとして小規模ビルでは蓄電池を設置し、大規模な通信ビルには蓄電池とエンジン発電装置とを組み合わせて信頼性の確保を行っている。また、小規模ビルであっても、停電の頻度が高い場所などには予備発電装置を併設している。さらに、予備発電装置故障や大規模な災害時の通信途絶対策として、移動発電装置や可搬形電源装置を配備し、二重三重の信頼性の確保を図っている。
予備発電装置
停電時や電力設備の故障時における電力供給装置として、平常時には電力供給を行わないが、長時間予備エネルギーとして非常に高い信頼性が要求される。NTTではディーゼル発電装置を標準として使用しているが、災害時用の小容量の可搬形ガソリン機関発電装置や大容量用のガスタービン機関発電装置も使用している。
災害対策用電源装置
災害による商用電源の停止や、臨時に電源が必要な場合に用いられる電源装置であり、1959年に導入した移動電源車は移動用電源の始まりである。また、大規模な災害により電力供給系のすべての機能が喪失した場合の代替電源として、大容量可搬形電源装置や可搬形整流器など、災害のケースや規模に応じて配備している。
自然エネルギーの活用と新しいエネルギー技術
再生可能な資源と燃料電池の利用へ
地球の未来を考える新エネルギー源の探求
自然エネルギーの利用は、商用電源のない無電源地区における自立電源として始まった。最近では地球環境保護の観点から、クリーンなエネルギーとして自然エネルギーを利用した太陽光発電システムや風力発電システムをはじめ、発電効率が高く、排気がクリーンな燃料電池システムなどの新しいエネルギー技術として注目をされている。
自然エネルギーの利用
NTTグループでは地球環境保護の観点から、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用するためのシステム開発に積極的に取り組んでいる。1996年から1999年までに太陽光発電システムを全国38カ所、風力発電システムを4カ所に導入している。これらの発電量は年間約190万kW・h、石油ドラム缶に換算して約2,000本に相当する。
新エネルギーの開発
燃料電池はディーゼルエンジンやガスエンジンを用いた発電装置よりも高効率で騒音や振動が極めて少なく、排気もクリーンなため、コージェネレーションシステムや携帯形発電装置として注目されている。
エネルギーの有効利用
資源節約のためには、エネルギー消費量の抑制だけでなく、利用効率の向上を図ることも重要な検討課題となる。さらに、1日、1月、または1年の間に増減するエネルギー消費量をできるだけ平準化することも、検討課題として挙げられる。NTTグループでは、利用効率向上を図るコージェネレーションシステムや、消費量のピーク抑制（平準化）を図るナトリウム硫黄電池の開発に取り組み、NTTの施設への導入を進めている。
