JP2015162953A

JP2015162953A - 分電盤

Info

Publication number: JP2015162953A
Application number: JP2014036431A
Authority: JP
Inventors: 寛也矢島; Hiroya Yajima; 松本　守彦; Morihiko Matsumoto; 守彦松本; 晶子高橋; Akiko Takahashi; 暢彦山下; Nobuhiko Yamashita; 田中　徹; Toru Tanaka; 徹田中
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】小型化を可能にした、電力変換機能を備えた分電盤を提供する。【解決手段】半導体素子を用いて電力配線の遮断および接続を制御する電力変換装置と、負荷と接続するための電源プラグ受けとが１つずつ設けられ、また、一次側から供給される電力を受電するためのベース部と接続するためのコネクタが設けられたユニットと、ユニットとコネクタを介して接続され、一次側から入力される電力をユニットに供給するためのベース部と、を有し、ユニットは、電源と負荷との間で流れる過電流を検出すると、半導体素子を遮断状態で保持することにより、負荷側へ流れる過電流を遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、外部から入力される電圧を所定の電圧に変換し、変換後の電圧をラックに収容された通信機器に安定して供給するための技術に関する。

インバータやコンバータなどの変換器からＩＣＴ（Information and Communication Technology）装置などの負荷機器に電力供給を行う電力供給装置では、一般的に変換器の出力電力が負荷機器１台の消費電力より大きい。そのため、電力変換装置（以下では、変換器と称する）の電力供給先を分岐するための分電盤や電源タップを使用して、複数の負荷機器に電力供給を行うようにしている。

図１２は従来の電力供給装置を説明するための図である。図１２に示すように、複数のＩＣＴ装置５０を収容する１９インチラック９０に、これらのＩＣＴ装置５０に電力を供給するための変換器６０、分電盤７０および電源タップ８０を有する電力供給装置が設けられている。図に示していないが、各ＩＣＴ装置５０の電源ケーブルのコネクタが電源タップ８０のプラグ受けに接続される。

図１３は従来の分電盤の構成例を示すブロック図である。従来の分電盤７０は、図１３に示すように、電源側である一次側の端子台７３から複数の端子台７１に電力配線が分岐され、回路保護のために、短絡電流を検知すると瞬時に遮断するために遮断器７２やヒューズ（不図示）が、分岐された電力配線ごとに組み込まれている。

特許文献１には、変圧器や電力分配パネルを搭載した電力分配ラックや電源コンセントを有するレセプタクルユニットが開示されている。

特開２０１１−１１８９４８号公報

従来の電力供給装置においては、供給する電力を負荷に適した電力に変換する電力変換装置と、電源から供給される電力を負荷ごとに分配すると共に過電流が流れた場合に回路を遮断する分電盤と、電力配線と負荷装置とを接続するためのコンセントバーを個別に用意しているため、設置に必要なスペースが大きくなり、筐体や配線等の設備が重複したりして、コストが高くなるという問題があった。

本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、小型化を可能にした、電力変換機能を備えた分電盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の分電盤は、
半導体素子を用いて電力配線の遮断および接続を制御する電力変換装置と、負荷と接続するための電源プラグ受けとが１つずつ設けられ、また、一次側から供給される電力を受電するためのベース部と接続するためのコネクタが設けられたユニットと、
前記ユニットと前記コネクタを介して接続され、前記一次側から入力される電力を前記ユニットに供給するための前記ベース部と、を有し、
前記ユニットは、電源と負荷との間で流れる過電流を検出すると、前記半導体素子を遮断状態で保持することにより、前記負荷側へ流れる過電流を遮断することを特徴する。

本発明によれば、電力変換装置、分電盤およびコンセントバーを含む構成を小型化することが可能となり、スペースを有効に活用することができる。

本実施形態の分電盤の外観を示す斜視図である。図１に示したユニットの外観を示す斜視図である。図１に示した分電盤ベース部の外観を示す斜視図である。図２に示したユニットの一構成例を示すブロック図である。図３に示した分電盤ベース部の一構成例を示すブロック図である。ユニットと分電盤ベース部との接続構成を示す図である。実施例１の分電盤の構成例と分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。実施例２の分電盤の構成例と分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。図８（ａ）に示した分電盤を複数、ラックに搭載した構成を示す外観斜視図である。実施例３の分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。実施例４の分電盤の構成例を示す外観斜視図である。従来の電力供給装置を説明するための図である。従来の分電盤の構成例を示すブロック図である。

本実施形態の分電盤は、１つの変換器と１つのプラグ受けとを組み合わせてユニット化し、そのユニット化したものに分電盤の機能を備えたベース部と着脱可能にしたコネクタが設けられ、変換器、分電盤およびコンセントバーが一体化された電力供給装置として機能するものである。

本実施形態の分電盤の構成を説明する。図１は本実施形態の分電盤の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、分電盤１０は、ユニット１１と、分電盤ベース部１２とを有する。分電盤ベース部１２の形状は直方体ある。ユニット１１の形状も直方体であるが、ユニット１１の長手方向の長さが分電盤ベース部１２の短辺の長さと同じになっている。図１に示す分電盤１０では、５つのユニット１１が分電盤ベース部１２に接続される構成を示しているが、分電盤ベース部１２に接続されるユニット１１の数は５つの場合に限らない。

図２は図１に示したユニットの外観を示す斜視図である。図２（ａ）はユニットの表側を示す図であり、図２（ｂ）はユニット裏側を示す図である。図３は図１に示した分電盤ベース部の外観を示す斜視図である。

図２に示すように、ユニット１１は、変換器１３と、電源プラグ受け１４と、コネクタ１５とを有する。図３に示すように、分電盤ベース部１２は、ユニット１１のコネクタ１５と接続するための電源プラグ受け１６を有する。

図４は図２に示したユニットの一構成例を示すブロック図である。

図４に示すように、ユニット１１は、分電盤ベース部１２と接続するためのコネクタ１５と、一次側で発生したサージ電流を吸収するためのコンデンサ３１と、電力変換装置としての機能を備えた変換器１３と、負荷と接続するための電源プラグ受け１４とを有する。ユニット１１では、変換器１３と、変換器１３の出力側に接続される電源プラグ受け１４とが１対１で接続されている。

変換器１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、遮断器として機能する半導体素子３３と、電力配線の電流値を検出する検出部３５と、検出部３５の検出した電流値にしたがって半導体素子３３のオン／オフを制御する制御部３３とを有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、入力される電圧を所定の電圧に変換して電力配線に出力する。例えば、４００Ｖの直流電圧を４８Ｖの直流電圧に変換する。制御部３４は、予め記録されている閾値と検出部３５で検出される電流値とを比較し、検出された電流値が閾値を超えると、半導体素子３３をオフにする。また、制御部３４は、半導体素子３３をオフ状態に維持したまま、検出部３５で検出された電流値をモニタし、検出された電流値が閾値より小さくなると、半導体素子３３をオフからオンに切り替える。

上述の構成により、電源と負荷との間で流れる過電流（短絡電流）が検出されると、半導体素子３３が電流を遮断した状態を保持することにより、負荷側に過電流が流れることを防ぐことができる。また、過電流の問題が解消した後、半導体素子３３はオフからオンに切り替わるので、負荷側への電力の供給を再開することが可能となる。

なお、本実施形態では、変換器１３が入力される直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換する場合で説明したが、変換器１３にＡＣ／ＡＣコンバータを設け、交流電圧の変換を行ってもよい。例えば、２００Ｖの交流電圧を１００Ｖの交流電圧に変換する場合が考えられる。

図５は図３に示した分電盤ベース部の一構成例を示すブロック図である。

図５に示すように、分電盤ベース部１２は、端子台１７と、複数の電源プラグ受け１６とを有する。端子台１７から伸びる電力配線が分岐され、分岐された電力配線ごとに電源プラグ受け１６が接続されている。電源プラグ受け１６にユニット１１のコネクタ１５が接続されることで、分電盤ベース部１２は、一次側から端子台１７に入力される電力を電源プラグ受け１６およびコネクタ１５を介してユニット１１に供給する。分電盤ベース部１２と複数のユニット１１との接続構成を図６に示す。図６では、図１に示した５つのユニット１１のうち、３つのユニットを図に示すことを省略している。

図１３に示した一般的な分電盤を参照すると、回路保護のために分岐ごとに遮断器やヒューズが設けられている。これに対して、本実施形態における分電盤ベース部１２には、遮断器やヒューズを設ける必要がないので、分電盤の小型化を図ることができる。

なお、ユニット１１のコネクタ１５と分電盤ベース部１２の電源プラグ受け１６は電気的に接続可能な構造であればよく、図２および図３に示した構造に限らない。

本実施形態によれば、変換器と電源プラグ受けが１対１で接続されたユニットを分電盤ベース部に取り付けることにより、変換器、分電盤、およびコンセントバーを集約し、設置スペースを削減することが可能となる。また、過電流が流れた際、半導体素子に電力配線を遮断させることで、その出力を停止するシャットダウン機能を変換器にもたせている。そのため、回路保護のために、電力配線ごとにヒューズやＭＣＣＢ（Molded Case Circuit Breaker）等を設ける必要がなく、電力変換装置と分電盤とコンセントバーとを一体化したコンパクトな電圧変換機能付き分電盤を実現することが可能となり、電源システムの小型化、低コスト化が可能となる。

特許文献１に開示された技術では、変圧器や電力分配パネルを搭載した電力分配ラックや電源コンセントを有するレセプタクルユニットが必要となるが、本実施形態では、電力変換装置と分電盤（電力分配パネル）およびコンセントを一体化することで設置スペースを削減することが可能となる。

また、過電流の問題が解消した後に自動で電力供給を回復する制御を行う機能を有しているため、保守員が現場で遮断器の再投入やヒューズ交換をする手間を省くことができる。

さらに、ユニットと分電盤ベース部とをコネクタと電源プラグ受により接続可能にした構成にしているので、コネクタと分電盤ベース部のそれぞれの数と組み立て方を設置スペースに合わせた構造や寸法にすることを可能にし、スペースを有効に活用することができる。この効果に関して、以下に、本実施形態の分電盤の実施例を説明する。

本実施例は、図１に示した分電盤ベース部１２の長手方向がＩＣＴ装置を収容したラックの接地面に対して垂直方向と一致させるようにした場合の構成例である。

本実施例の構成を説明する。図７は本実施例の分電盤の構成例と分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。

図７（ａ）に示す分電盤１０では、５つのユニット１１の長手方向が分電盤ベース部１２の長手方向と一致している。図１に示した構成を参照すると、分電盤ベース部１２の長手方向にユニット１１の短辺方向が一致するように、５つのユニット１１が接続されている。本実施例では、分電盤ベース部１２の長手方向にユニット１１の長辺方向が一致するように、５つのユニット１１が接続されている。図１２に示した構成と比較すると、本実施例では、図１２に示した電源タップ８０の位置に合わせて分電盤１０が設置されている。

本実施例では、ラック内の電源タップの設置場所に合わせて、図７（ａ）に示すように分電盤を製作して、図７（ｂ）に示すようにラックに設置することにより、変換器や分電盤の設置スペースを削減することができる。

本実施例は、図１に示した分電盤ベース部１２の長手方向がＩＣＴ装置を収容したラックの接地面に対して平行になるようにして、ＩＣＴ装置を収容したラックに設置した場合の構成例である。

本実施例の構成を説明する。図８は本実施例の分電盤の外観斜視図と分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。なお、図８（ａ）に示す分電盤１０は、図１を参照して説明した分電盤１０と同様な構成なので、詳細な説明を省略する。

本実施例では、図８（ｂ）に示すように、１０個のＩＣＴ装置５０が５個ずつにグループ分けされ、各グループの下に図８（ａ）に示した分電盤１０がラック内に設置されている。図８（ｂ）に示す構成では、５個のＩＣＴ装置５０のグループ毎に分電盤１０が設けられているので、各ＩＣＴ装置５０の電源ケーブルを長くする必要がない。

図９は図８（ａ）に示した分電盤を複数、ラックに搭載した構成を示す外観斜視図である。図９に示す構成例では、図８（ａ）に示した分電盤を３段にした構成をラック内の１１個のＩＣＴ装置５０の下に設置している。図９に示す構成例では、図１２に示した分電盤７０および変換器６０の位置に合わせて分電盤１０が設置されている。

本実施例によれば、ＩＣＴ装置間の空スペース、または、変換器や分電盤の設置場所に合わせて、図８または図９に示すように分電盤を製作してラック内設置することにより、コンセントバーを設置するためのスペースを削減することができる。

本実施例は、図１に示した分電盤を複数積み重ねた構成を、ラックの前後に設置した場合の構成例である。

本実施例の構成を説明する。図１０は本実施例の分電盤をラックに搭載した構成例を示す外観斜視図である。

本実施例の分電盤１０は、図１に示した分電盤が２段積み重ねられた構成である。本実施例では、図１０に示すように、分電盤１０が、ラックの前側と後側のそれぞれの、ＩＣＴ装置５０の一番下に設置されている。

電力変換機能を備えた分電盤を小型化したことで、本実施例の図１０に示すように、分電盤をラックの前後面に設置することが可能となり、スペースを有効活用することができる。

本実施例は、分電盤の設置スペースに合わせて、図７および図８に示した分電盤ベース部１２を組み合わせ、分電盤ベース部１２にユニット１１を接続した場合の構成例である。

本実施例の分電盤の構成を説明する。図１１は本実施例の分電盤の構成例を示す外観斜視図である。

図１１（ａ）は、図７および図８に示した分電盤ベース部１２をローマ字の「Ｌ」字型に組み、分電盤ベース部１２に１０個のユニット１１を接続した構成である。図１１（ｂ）は、図７に示した分電盤ベース部１２の２つと図８に示した分電盤ベース部１２の１つとを組み合わせてローマ字の「Ｕ」字型にし、分電盤ベース部１２に１５個のユニット１１を接続した構成である。

図１１（ｃ）は、図７および図８に示した分電盤ベース部１２の数が図１１（ｂ）と同じだが、分電盤ベース部１２をローマ字の「Ｈ」字型に組み合わせ、分電盤ベース部１２に１５個のユニット１１を接続した構成である。

本実施例のように、設置スペースに合わせて、Ｌ字型、Ｕ字型またはＨ字型の構造に分電盤を製作することが容易なので、製作コストを抑制しながら、スペースを有効活用することができる。

分電盤を設置スペースや用途に合わせて個別仕様で製作することも考えられる。しかしながら、変換器およびコンセントバーは、各メーカで寸法が決められ販売されていることから構造や寸法の自由度が小さく、スペースを有効活用することが難しい。

これに対して、本実施形態の分電盤では、実施例１〜４を挙げて例示したように、設置スペースに対応して分電盤の構造を任意に変形可能なので、スペースを有効に活用することができる。この場合、ユニットの数を変更するだけでよく、ユニットの構造を変形させる必要がない。

１０分電盤
１１ユニット
１２分電盤ベース部
１３変換器
３３半導体素子
３４制御部
３５検出部

Claims

半導体素子を用いて電力配線の遮断および接続を制御する電力変換装置と、負荷と接続するための電源プラグ受けとが１つずつ設けられ、また、一次側から供給される電力を受電するためのベース部と接続するためのコネクタが設けられたユニットと、
前記ユニットと前記コネクタを介して接続され、前記一次側から入力される電力を前記ユニットに供給するための前記ベース部と、を有し、
前記ユニットは、電源と負荷との間で流れる過電流を検出すると、前記半導体素子を遮断状態で保持することにより、前記負荷側へ流れる過電流を遮断することを特徴する分電盤。
請求項１記載の分電盤において、
複数の前記ユニットが前記ベース部に接続されていることを特徴とする分電盤。
請求項１または２記載の分電盤において、
前記電力変換装置は、入力される電圧を所定の電圧に変換して前記電力配線に出力するコンバータと、該電力配線の電流値を検出する検出部と、該検出部が検出した電流値にしたがって前記半導体素子のオン／オフを制御する制御部と、を有することを特徴とする分電盤。