JP2010118173A - コネクタ及び電源供給ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧の電源供給に用いられるコネクタを提供する。
【解決手段】電源から電力を電子機器に供給するためのコネクタであって、コネクタは、雌コネクタであり、電力を供給するための２つの電力用端子と、電力用端子に接続された電力の供給を制御する２つのリレーと、２つのリレーの開閉を制御するための２つの制御用電極を有しており、２つのリレーの駆動するための電力は電源より直接供給を受けるものであって、コネクタに対応する電子機器に接続された雄コネクタに設けられた制御導通端子を介し、２つの制御用電極が接続されることにより、前記２つのリレーが閉じ、２つの電力用端子より電力が供給されるものであることを特徴とするコネクタを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力を供給するために用いられるコネクタ及び電源供給ユニットに関する。

一般的に電気機器は、電源より電力の供給を受け動作する。このように、電源より電力の供給を受ける際には、通常コネクタを介し電源より電気機器へ電力が供給される。この際用いられるコネクタは、特許文献１、２に開示されているように、凸状の雄型タイプのコネクタと、凹状の雌型タイプのコネクタを嵌合することにより、電気的に接続を行うものである。

一方近年では、地球温暖化等に対する対策の一つとして、ローカルエリアにおける送電においても、電圧変換や送電等における電力損失が少なく、ケーブルの太さも太くする必要のない、直流で高電圧の電力の供給が検討されている。特に、サーバ等の情報機器においては、大量に電力を消費するためこのような電力供給が望ましいものとされている。

このように電気機器に供給される電力に関しては、人体が接触した場合に影響を及ぼす場合があり注意が必要である。特に、直流の電力については周波数依存性もないことから、より注意が必要となる。

よって、電力をサーバ等の情報機器に用いる場合においては、装置の設置やメンテナンスの際においては、人により作業が行われるため、電気的接続がされている部分であるコネクタは通常の商用電源に用いられるものとは異なるものとする必要がある。

また、負荷、例えばサーバの情報機器等への電力の供給は、コネクタを複数設けた電源供給ユニットが一般的に用いられている。
特開平５−８２２０８号公報 特開２００３−３１３０１号公報

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、特に、電力を安全に供給することが可能なコネクタ及び電源供給ユニットを提供することを目的とするものである。

本発明は、電源から電力を電子機器に供給するためのコネクタであって、前記コネクタは、雌コネクタであり、電力を供給するための２つの電力用端子と、前記電力用端子に接続された前記電力の供給を制御する２つのリレーと、前記２つのリレーの開閉を制御するための２つの制御用電極を有しており、前記２つのリレーの駆動するための電力は前記電源より直接供給を受けるものであって、前記コネクタに対応する電子機器に接続された雄コネクタに設けられた制御導通端子を介し、前記２つの制御用電極が接続されることにより、前記２つのリレーが閉じ、前記２つの電力用端子より電力が供給されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記コネクタには、接地用端子が設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記電源より供給される電力の電圧は、直流であることを特徴とする。

また、本発明は、前記記載のコネクタを複数設けたことを特徴とする。

本発明によれば、電力を安全に供給することが可能なコネクタ及び電源供給ユニットを提供することができる。

（コネクタの概要）
本実施の形態におけるコネクタについて説明する。図１に、本実施の形態における雌コネクタの構成の概要を示す。

本実施の形態における雌コネクタ２０は、電力を供給するための直流電源５０に接続されている。雌コネクタ２０には、電力を供給するための電力用ジャック端子２１、２２、制御用ジャック端子２３、アースに接続された接地用ジャック端子２４を有している。また、制御用ジャック端子２３内には、電極３７、３８が設けられている。

一方、本実施の形態における雌コネクタ２０に接続される雄コネクタ１０は、電源ケーブル１５を介し、サーバ等の情報機器４０に接続されており、電力用ジャック端子２１、２２に対応する電力用プラグ端子１１、１２、制御用ジャック端子２３に対応する制御用プラグ端子１３、接地用ジャック端子２４に対応している接地用プラグ１４を有している。

また、雌コネクタ２０には、２つのリレー３１、３２が設けられており、リレー３１は、コイル３３と、このコイル３３に電流を流すことにより閉じて接続されるリレー接点３４が設けられている。このリレー接点３４は、コイル３３に電流が流れていない状態では、開いた状態となり接続されることはない。また、リレー３２には、コイル３５と、このコイル３５に電流を流すことにより閉じて接続されるリレー接点３６が設けられている。このリレー接点３６は、コイル３５に電流が流れていない状態では、開いた状態となり接続されることはない。

リレー接点３４の一方は、直流電源５０の正の出力に接続されており、他方は、電力用ジャック端子２１に接続されている。また、リレー接点３６の一方は、直流電源５０の負の出力に接続されており、他方は、電力用ジャック端子２２に接続されている。

また、雌コネクタ２０にはリレー３１、３２を駆動するため電力供給に用いられる電源と同一の直流電源５０が接続されている。具体的には、リレー３１におけるコイル３３の一方の端子と、リレー３２におけるコイル３５の一方の端子とが接続されており、リレー３１におけるコイル３３とリレー３２におけるコイル３５とは直列に接続された構成となっている。また、コイル３３の他方の端子と直流電源５０の一方の端子が接続されており、コイル３５の他方の端子と直流電源５０の他方の端子は、各々制御用ジャック端子２３内に設けられた２つの電極３７、３８に各々接続されている。

このように、リレー３１、３２の駆動電源として直流電源５０を用いることにより、リレー３１、３２を動作させるための専用の電源を設ける必要がなく、構成を簡素化することができ、コネクタ及び後述するＰＤＵのコストを低下させることが可能となる。

この２つの電極３７、３８は、雄コネクタ１０と雌コネクタ２０とを嵌合させた状態において、制御用ジャック端子２３内において、制御用プラグ端子１３を介して、電気的に接続される。このため、制御用プラグ端子１３は導体により形成されており、電力用プラグ端子１１、１２が電力用ジャック端子２１、２２と嵌合した後、２つの電極３７、３８が制御用プラグ端子１３を介し接続されるよう、制御用プラグ端子１３の長さは、電力用プラグ端子１１、１２よりも短く形成されている。

このように、電極３７、３８が制御用プラグ端子１３を介して接続されることにより、リレー３１、３２におけるコイル３３、３５に直流電源５０からの電流が流れ、リレー接点３４、３６がそれぞれ閉じ、雌コネクタ２０における電力用ジャック端子２１、２２に電力が供給され、更には、雄コネクタにおける電力用プラグ端子１１、１２を介し、サーバ等の情報機器４０に電力が供給される。

本実施の形態におけるコネクタでは、電力用ジャック端子２１、２２の各々に、リレー３１、３２のリレー接点３４、３６が接続されているが、これは２００Ｖ以上の直流電力の場合では、接触により人体に与える危険が極めて高いため、電力用ジャック端子２１、２２の双方にリレー接点３４、３６を接続することにより、電力用ジャック端子２１、２２の双方からの電力供給を制御し、安全性をより一層高めている。

（コネクタの構造）
次に、図２及び図３に基づき、本実施の形態におけるコネクタの構造及び接続方法について説明する。図２（ａ）は、雄コネクタ１０の外観の斜視図であり、図２（ｂ）は、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体の外観の斜視図である。図３（ａ）は、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体の上面図であり、図３（ｂ）は、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体の長手方向の側面図であり、図３（ｃ）は、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体の裏面図であり、図３（ｄ）は、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体の短手方向の側面図である。

図２（ａ）に示されるように、雄コネクタ１０の本体の外観は、幅Ｗ１が３０ｍｍ、長さＤ１が３０ｍｍ、高さＨ１が１６ｍｍである。この雄コネクタ１０には、４００ＶＤＣの直流の電源ケーブル１５が接続されており、反対側には、金属により形成された電力用プラグ端子１１、１２、制御用プラグ端子１３、接地用プラグ端子１４が設けられている。電力用プラグ端子１１、１２の長さＡは１７ｍｍであり、接地用プラグ端子１４の長さＢは１９ｍｍであり、制御用プラグ端子１３の長さＣは１４．５ｍｍである。

一方、図２（ｂ）及び図３に示すように、本実施の形態における雌コネクタ２０の本体は、雄コネクタ１０の本体の一部が嵌入する構成のものである。雌コネクタ２０には、電力用プラグ端子１１、１２と接続される電力用ジャック端子２１、２２、接地用プラグ端子１４に接続される接地用ジャック端子２４が設けられており、更に、制御用プラグ端子１３と接続される内部に電極３７、３８が設けられた制御用ジャック端子２３を有している。

また、雌コネクタ２０の本体は、裏面にて後述するＰＤＵの本体等に接続されるための端子が設けられている。具体的には、リレー３１のリレー接点３４と電力用ジャック端子２１とを接続する電力用端子２１Ａ、リレー３２のリレー接点３６と電力用ジャック端子２２とを接続する電力用端子２２Ａ、接地用ジャック端子２４に接続された接地端子２４Ａ、制御用ジャック端子２３における電極３７、３８とそれぞれ接続されている制御用端子２３Ａ、２３Ｂが設けられている。

また、図３に示すように雌コネクタ２０の本体の外観は、幅Ｗ２が５６ｍｍ、長さＤ２が４０ｍｍ、高さＨ２が４０．５ｍｍである。尚、本実施の形態では、リレー３１、３２は雌コネクタ２０の本体の外部に設けた構成であるが、内部に設けた構成とすることも可能である。

雌コネクタ２０に設けられている電極３７と電極３８は、通常の状態では接触することはなく、制御用プラグ端子１３が嵌合することにより制御用プラグ端子１３と電極３７及び電極３８と各々接触し、制御用プラグ端子１３を介し電極３７と電極３８とが電気的に接続され電流が流れる構成のものである。

尚、制御用プラグ端子１３の長さよりも、電力用プラグ端子１１、１２の長さが短いのは、電力用プラグ端子１１、１２が電力用ジャック端子２１、２２と嵌合する前に、電力用ジャック端子２１、２２に４００ＶＤＣの高圧の電力が供給されてしまうことを防止するためである。また、雌コネクタ２０に雄コネクタ１０が接合されていない状態において、雌コネクタ２０の電力用ジャック端子２１、２２に４００ＶＤＣの高電圧が印加されると、電力用ジャック端子２１、２２に人が不注意に接触した場合や、電力用ジャック端子２１、２２よりドライバ、金属片又は切れかけ導線等を介し人が接触した場合において、人体に危険が及ぶ場合があり、このような事態を防ぐためである。

（電力供給システム）
次に、本実施の形態におけるコネクタを用いた電力供給システムの構成を説明する。

図４は、本実施の形態におけるコネクタを用いた電力供給システムの構成を示すものである。

この電力供給システム（電源システム）は、商用電源７０より供給されるＡＣ電力を直流電源５０に入力し、直流電源５０におけるＡＣ／ＤＣ変換器５１により、ＡＣ電力を４００ＶＤＣに変換する。直流電力は、バッテリー等により蓄電することが可能であるため、バックアップ用にバッテリー５２を設けることにより、停電等の場合においても容易に対応することが可能である。直流電源５０には電源ケーブルを介し、本実施の形態における雌コネクタ２０が接続されており、直流電源５０からの４００ＶＤＣの電力は、雌コネクタ２０より供給される。尚、直流電源５０内には、ＰＶ（太陽電池）やＦＣ（燃料電池）等の商用電源７０からの電力供給を受けない直流発電機５３が設けられており、必要に応じて電圧変換がなされている。

一方、雄コネクタ１０は、負荷機器であるサーバ等の情報機器４０と電源ケーブル１５を介し接続されており、雌コネクタ２０と雄コネクタ１０とを電気的に接続することにより、直流電源５０からの電力が、サーバ等の情報機器４０に供給される。

また、サーバ等の情報機器４０内には、４００ＶＤＣをＣＰＵ４２等の電子部品の動作が可能な低電圧のＤＣ出力に変換するＤＣ／ＤＣ変換器４１が設けられている。

このような、電力供給システムでは、商用電源７０からのＡＣからＤＣへの変換が一回で済むため電力損失が少ないこと、高電圧な直流である４００ＶＤＣでは、導線等の太さを気にする必要があまりないこと、直流であることからバッテリー５２に蓄えることが可能であり、商用電源７０の供給が停電等により停止した場合においても、対応しやすいこと等の利点を有している。

次に、図５に基づき、本実施の形態におけるコネクタを用いたＰＤＵ（パワー・ディストリビューション・ユニット）について説明する。

図４に示される直流電源５０より供給される４００ＶＤＣは、一旦、分電盤７０に入力し、各々のＰＤＵ（パワー・ディストリビューション・ユニット）３０に電力が分配される。各々のＰＤＵ３０には、本実施の形態における雌コネクタ２０が複数設けられており、各々の雌コネクタ２０を介し４００ＶＤＣの電力を供給することが可能である。一方、サーバラック４５には、複数のサーバ等の情報機器４０が収納されており、各々のサーバ等の情報機器４０には、電源供給を受けるための雄コネクタ１０が電源ケーブル１５を介し接続されている。雄コネクタ１０は、ＰＤＵ３０に設けられた雌コネクタ２０と電気的に接続することにより、４００ＶＤＣの電力が供給されるように構成されている。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

本実施の形態におけるコネクタの構成図 本実施の形態におけるコネクタの外観の斜視図 本実施の形態における雌コネクタの構造図 本実施の形態におけるコネクタを用いた電源供給システムの構成図 本実施の形態におけるコネクタを用いたＰＤＵの斜視図

符号の説明

１０ 雄コネクタ
１１ 電力用プラグ端子（＋）
１２ 電力用プラグ端子（−）
１３ 制御用プラグ端子
１４ 接地用プラグ端子
１５ 電源ケーブル
２０ 雌コネクタ
２１ 電力用ジャック端子（＋）
２２ 電力用ジャック端子（−）
２３ 制御用プラグ端子
２４ 接地用プラグ端子
３１ リレー
３２ リレー
３３ コイル
３４ リレー接点
３５ コイル
３６ リレー接点
３７ 電極
３８ 電極
４０ サーバ等の情報機器
５０ 直流電源

Claims (4)

1. 電源から電力を電子機器に供給するためのコネクタであって、
   前記コネクタは、雌コネクタであり、電力を供給するための２つの電力用端子と、前記電力用端子に接続された前記電力の供給を制御する２つのリレーと、前記２つのリレーの開閉を制御するための２つの制御用電極を有しており、
   前記２つのリレーの駆動するための電力は前記電源より直接供給を受けるものであって、
   前記コネクタに対応する電子機器に接続された雄コネクタに設けられた制御導通端子を介し、前記２つの制御用電極が接続されることにより、前記２つのリレーが閉じ、前記２つの電力用端子より電力が供給されるものであることを特徴とするコネクタ。
2. 前記コネクタには、接地用端子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記電源より供給される電力の電圧は、直流であることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のコネクタを複数設けたことを特徴とする電源供給ユニット。