JP2016161551A

JP2016161551A - ラック給電線の接続不良検出装置

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Publication number: JP2016161551A
Application number: JP2015043841A
Authority: JP
Inventors: 吉田　敦至; Atsushi Yoshida; 敦至吉田; 村瀬　晴彦; Haruhiko Murase; 晴彦村瀬
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-05
Also published as: JP6537849B2

Abstract

【課題】ラック上部にラック列に合わせて配設した電源線から分岐した給電線に接続不良が発生したら、それを検出するラック給電線の接続不良検出装置を提供する。【解決手段】給電線４の途中には分岐ブレーカ６が配置され、給電線４の主電源線３との連結部と、分岐ブレーカ６の２次側の給電線４との間で発生する電圧異常を検出し、検出した電圧値が所定値を超えたら異常発生信号を出力するセンサ回路５１と、分岐ブレーカ６の開動作を検出する開動作検出回路５２と、開動作検出回路５２の検出動作を受けてセンサ回路５１の動作を停止させる動作停止回路５３と、センサ回路５１が異常発生信号を出力し、且つ開動作検出回路５２が分岐ブレーカ６の開動作を検出しなければ、接続不良発生信号を出力する判定回路５４とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、サーバ等の電子機器を収納したラックを複数列設したラック列に対して、ラック列の上部に配設した電源線から給電する際に、ラック毎に分岐した給電線の接続不良を検出するラック給電線の接続不良検出装置に関する。

サーバを収納したラックを多数列設したデータセンタでは、床を二重にしてフリーアクセスフロアを形成し、通信線や電源ケーブルを収容したり、列設されたラック列の個々を冷却するための冷却ダクトとして活用する形態が広く採用されている。
しかしながら、通信機器の発熱量の増加に伴い、フリーアクセスフロアを主にラック列の個々を冷却するための冷却ダクトとして使用し、発熱を伴う電源線は天井やラック上に配設して個々のサーバに上方から電源を供給し、冷却効率を高めた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０４００８号公報

上記電源線をラック上方に配設する形態では、フリーアクセスフロアを冷却ダクトとして使用できるエリアを広くできるため、効率の良い冷却が可能となるため今後普及が見込まれている。
しかしながら、ラック列の上部に電源線を配設し、ラック毎に電源線を分岐して給電する形態は、分岐した給電線の接続部が全てラック上部となるし、この給電線には通常分岐ブレーカが設置されるため接続箇所が多い。そのため、ねじの緩みや地震による接続不良が発生することがあり、接続不良等が発生しないよう管理するのは簡単ではない。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み成されたもので、ラック上部にラック列に合わせて配設した電源線から分岐した給電線に接続不良が発生したら、それを検出するラック給電線の接続不良検出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電子機器を収納したラックを列設したラック列に対して、その上部に各ラック内の電子機器に電源を供給するための主電源線を配設し、個々のラックに主電源線から分岐した給電線を引き込む際に、給電線の接続不良を検出するラック給電線の接続不良検出装置であって、給電線は、途中に分岐ブレーカが配置されて成り、給電線における主電源との線連結部、或いは主電源線における給電線との連結部の何れか一方と、分岐ブレーカの２次側の給電線との間で発生する電圧異常を検出し、検出した電圧値が所定値を超えたら異常発生信号を出力する接続監視回路と、分岐ブレーカの開動作を検出する開動作検出回路と、開動作検出回路の検出動作を受けて、接続監視回路の動作を停止させる動作停止回路と、接続監視回路が異常発生信号を出力し、且つ開動作検出回路が分岐ブレーカの開動作を検出しなければ、接続不良発生信号を出力する判定回路とを有することを特徴の開動作を検出しなければ、接続不良発生信号を出力する判定回路とを有することを特徴とする。
この構成によれば、主電源線或いは主電源線の近くから分岐ブレーカの二次側に至る範囲の接続不良を電圧の変化から検出することができるため、主電源線から分岐した給電線に発生した接続不良を定期的に検査すること無く確実に接続不良を検出できる。そして、給電線に分岐ブレーカが設けられていても、分岐ブレーカの開動作を接続不良と判定する誤動作が発生しない。然も、分岐ブレーカを設けて接続箇所が複数ある給電線の接続不良を１つの接続不良検出装置で検出することができ、低コストで実施できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、開動作検出回路は、給電線を構成する極毎に設置された接続監視回路が、同時に且つ一定時間異常検出動作したら分岐ブレーカが開動作したと判断することを特徴とする。
この構成によれば、開動作検出回路は接続監視回路の情報から分岐ブレーカの開動作や遮断動作を判断するため、分岐ブレーカの開動作を検出するための専用の回路を必要としない。

本発明によれば、主電源線或いは主電源線の近くから分岐ブレーカの二次側に至る範囲の接続不良を電圧の変化から検出することができるため、主電源線から分岐した給電線に発生した接続不良を定期的に検査すること無く確実に接続不良を検出できる。そして、給電線に分岐ブレーカが設けられていても、分岐ブレーカの開動作を接続不良と判定する誤動作が発生しない。然も、分岐ブレーカを設けて接続箇所が複数ある給電線の接続不良を１つの接続不良検出装置で検出することができ、低コストで実施できる。

本発明に係る接続不良検出装置を設けたラック給電システムの概略構成図である。接続不良検出回路の回路図である。主電源線を上部に配置したラック列の外観説明図である。主電源線と分岐ボックスの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。第１接続点の説明図であり、（ａ）は分岐ボックスのカバーを外した内部説明図、（ｂ）はＡ部拡大図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る接続不良検出装置を設けたラック給電システムの概略図であり、１は分電盤、２はラック、３は主電源線、４は主電源線３から分岐した給電線、５は接続不良検出装置、６は分岐ブレーカ、７はラック内に設けられて複数のコンセントを備えたコンセントバーである。
主電源線３は分電盤１から配設され、ラック２の天板上においてラック列に沿って延設されている。ここでは、１つのラック２に対して２本の給電線４が主電源線３から分岐してラック２内に導入される構成を示している。

図２は接続不良検出装置５の回路の一例を示し、給電線４が電圧相Ｌ１と中性相Ｎの２本の電路から成る場合を示している。給電線４の接続異常を検知するための２つのセンサ回路５１（Ｌ１極センサ回路５１ａ、Ｎ極センサ回路５１ｂ）、分岐ブレーカ６の開動作を検出する開動作検出回路５２、センサ回路５１の入力に設けられた接点Ｂを開操作する動作停止回路５３、センサ回路５１の出力から接続不良を判断する判定回路５４、接続不良発生を報知する報知回路５５、報知回路５５の報知動作をリセットするリセット回路５６、電源回路５７等を備えている。

センサ回路５１は、給電線４のＬ１極及びＮ極に対して設けられ、第１接続点Ｓ１から第２接続点Ｓ２までの区間Ｍがセンサ回路５１の監視区間である。第１接続点Ｓ１は給電線４の主電源線３との接続部近傍に設けられ、第２接続点Ｓ２は分岐ブレーカ６の２次側の給電線４に設けられている。尚、電源回路５７は第１接続点Ｓ１に接続されている。

この監視区間内に分岐ブレーカ６が配置されており、分岐ブレーカ６との接続部６ａ，６ｂを含めて接続不良が発生したらそれを検知する。具体的には、第１接続点Ｓ１と第２接続点Ｓ２の間で一定の値を超える電位差（電圧異常）が発生したら、センサ回路５１がそれを検出して異常発生信号を出力する。

開動作検出回路５２は、全ての（ここでは２つの）センサ回路５１の出力をＡＮＤ回路５２ａで受け、双方のセンサ回路５１が同時に異常発生信号を出力したら分岐ブレーカ６が開動作したと判断して開動作信号を出力する。厳密には、双方のセンサ回路５１が同時に且つ一定時間の間（半サイクル以上）異常発生信号を出力したら、開動作したと判断する。

動作停止回路５３は、接点Ｂを開操作するリレー５３ａ及びＬＥＤ５３ｂを有し、開動作検出回路５２の出力信号を受けてリレー５３ａを動作させると共に、ＬＥＤ５３ｂを点灯させて分岐ブレーカ６が開動作したことを発光表示する。接点Ｂは、センサ回路５１の入力部に配置され、リレー５３ａの動作を受けて開動作すると、センサ回路５１の入力が遮断される。

判定回路５４は、安定化回路５４ａ、ＡＮＤ回路５４ｂ、ワンショット回路５４ｃ等を有し、ＡＮＤ回路５４ｂにより判定が行われ、２つのセンサ回路５１の少なくとも何れか一方が異常発生信号を出力し、且つ開動作検出回路５２の出力がオフ状態であれば、接続不良発生と判断して接続不良発生信号を出力する。出力はワンショット回路５４ｃにより一定時間の信号が出力される。
尚、安定化回路５４ａは、センサ回路５１の出力信号を平均化する平均値回路１１と、この平均値回路１１の出力が所定値を超えたら信号を出力する判定回路１２とで構成されている。

報知回路５５はＬＥＤ５５ａを有し、判定回路５４の出力を受けてＬＥＤ５５ａを点灯する。尚、ＬＥＤ５５ａの点灯に合わせて接続不良発生を外部に通知するための出力端子を別途設けても良い。

リセット回路５６は、開動作検出回路５２の出力を受けて信号を出力するワンショット回路５６ａを有し、報知回路５５が動作中に分岐ブレーカ６が開動作したら報知回路５５をリセットしてＬＥＤ５５ａを消灯させる。

上記の如く構成された接続不良検出装置５を設置した給電線４の接続状態の判定動作は以下の様である。まず、分岐ブレーカ６の電源側接続部６ａ、例えばＬ１極の電源側接続部６ａで接続不良が発生すると、Ｌ１極センサ回路５１ａが異常発生信号を出力する。このときＮ極センサ回路５１ｂは異常発生信号を出力しないため、判定回路５４は接続不良発生信号を出力する。こうして、報知回路５５は報知動作し、ＬＥＤ５５ａが点灯して異常発生を表示して報知する。
尚、Ｌ１極の負荷側接続部６ｂで接続不良が発生した場合も同様であり、Ｌ１極センサ回路５１ａが異常発生を検知する。

一方、Ｎ極側の電源側接続部６ａ或いは負荷側接続部６ｂで接続不良が発生した場合は、Ｎ極センサ回路５１ｂが異常発生信号を出力する。その結果、ＬＥＤ５５ａが点灯して異常発生を報知する。

また、分岐ブレーカ６が遮断動作した場合、或いはオフ操作された場合は、Ｌ１極センサ回路５１ａ及びＮ極センサ回路５１ｂの双方が同時に異常発生信号を出力することで、一定時間に亘りこの信号を受けた開動作検出回路５２は開動作信号を出力する。この結果、動作停止回路５３が動作してセンサ回路５１の入力が遮断され、センサ回路５１の動作が停止する。よって、接続不良発生信号を出力することがない。

図３は、ラック２上に主電源線３を配設した様子を示す外観図である。図３に示すように、列設された各ラック２の天板２ａ上に主電源線３を固定するための枠部材１５を配置し、この枠部材１５を介して銅バーで形成された主電源線３を収容したダクト９がラック２の列に平行に設置されている。
このダクト９は、所定間隔で側面に開口部９ａが設けられ、この開口部９ａを介して分岐ブレーカ６及び接続不良検出装置５が収容された分岐ボックス１６が接続され、分岐ボックス１６の下方から給電線４が引き出されてラック内に導入される。尚、図３では、主電源線３にバックアップ回線を設けて２回路設けた構成を示している。

図４は、主電源線３と分岐ボックス１６の接続を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。図４（ｂ）に示すように、分岐ボックス１６は分岐機能を有し、ダクト９内の主電源線３の各銅バーを挟持して接続する連結部材１６ａが背部に突設されている。この連結部材１６ａをダクト９の開口部９ａから挿入することで、主電源線３に連結され、分岐ブレーカ６の電源側端子（一次側端子）が主電源線３に接続される。

図５は、接続不良検出装置の第１接続点Ｓ１の説明図であり、（ａ）は分岐ボックス１６のカバーを外した内部説明図、（ｂ）はＡ部拡大図である。図５（ｂ）の拡大図に示すように、給電線４の主電源線３との接続部近傍に、センサ回路５１に電圧情報を送る電線Ｑが歯と歯受け（図示せず）により接合され、第１接続点Ｓ１が形成されている。
尚、ここでは主電源線３は単相３線の電路と予備の電路との計４本で構成された状態を示している。また、主電源線３から分岐した給電線４は、同様に３本で構成された状態を示している。この場合、接続不良検出装置５のセンサ回路５１は３回路設けられることになる。

このように、給電線４の主電源線３に近い部位から分岐ブレーカ６の二次側の範囲の接続不良を検出することができるため、主電源線３から分岐した給電線４に発生した接続不良を定期的に検査すること無く確実に接続不良を検出できる。そして、給電線４に分岐ブレーカ６が設けられていても、分岐ブレーカ６の開動作を接続不良と判定する誤動作が発生しない。然も、分岐ブレーカ６を設けて接続箇所が複数ある給電線４の接続不良を１つの接続不良検出装置で検出することができ、低コストで実施できる。
また、開動作検出回路５２はセンサ回路５１の情報から分岐ブレーカ６の開動作や遮断動作を判断するため、分岐ブレーカ６の開動作を検出するための専用の回路を必要としない。

尚、上記実施形態では、接続不良発生を監視するために上流側に設けた第１接続点Ｓ１を給電線４の主電源線３との連結部近傍としているが、第１接続点Ｓ１は主電源線３と給電線４との接続部の主電源線３側としても良く、その場合は給電線４と主電源線３との連結部も含んだ接続部の接続不良を監視できる。

１・・分電盤、２・・ラック、３・・主電源線、４・・給電線、５・・接続不良検出装置、６・・分岐ブレーカ、７・・コンセントバー、５１・・センサ回路（接続監視回路）、５２・・開動作検出回路、５３・・動作停止回路、５４・・判定回路、５５・・報知回路。

Claims

電子機器を収納したラックを列設したラック列に対して、その上部に各前記ラック内の電子機器に電源を供給するための主電源線を配設し、個々の前記ラックに前記主電源線から分岐した給電線を引き込む際に、前記給電線の接続不良を検出するラック給電線の接続不良検出装置であって、
前記給電線は、途中に分岐ブレーカが配置されて成り、
前記給電線における前記主電源との線連結部、或いは前記主電源線における前記給電線との連結部の何れか一方と、前記分岐ブレーカの２次側の前記給電線との間で発生する電圧異常を検出し、検出した電圧値が所定値を超えたら異常発生信号を出力する接続監視回路と、
前記分岐ブレーカの開動作を検出する開動作検出回路と、
前記開動作検出回路の検出動作を受けて、前記接続監視回路の動作を停止させる動作停止回路と、
前記接続監視回路が異常発生信号を出力し、且つ前記開動作検出回路が前記分岐ブレーカの開動作を検出しなければ、接続不良発生信号を出力する判定回路とを有することを特徴とするラック給電線の接続不良検出装置。
前記開動作検出回路は、前記給電線を構成する極毎に設置された前記接続監視回路が、同時に且つ一定時間異常検出動作したら前記分岐ブレーカが開動作したと判断することを特徴とする請求項１記載のラック給電線の接続不良検出装置。