JP4491835B2

JP4491835B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP4491835B2
Application number: JP2004091761A
Authority: JP
Inventors: 克樹小林
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005278365A

Description

この発明は、特に規定寸法を有するラックなどに収納装着されることを想定した電源装置に関する。

一般に、この種のラック収納型の電源装置は、例えば特許文献１に開示されるように、枠状のキャビネットラックに、外形が矩形状をなす電源装置のサブラック即ち筐体が着脱可能に設けられている。また、このキャビネットラックには、電源装置の筐体のみならず、この電源装置からの給電により動作する機能ユニットの筐体や、冷却ファンの筐体なども共に装着される。

上記キャビネットラックは電源装置以外の種々の筐体を装着できるように、その外形寸法が規格化されている。とりわけ、19インチラック収納を考慮した電源装置の場合、１Ｕサイズのキャビネットラックに電源装置の筐体を収納するには、その高さ寸法を１Ｕ＝1.75インチ＝約45ｍｍに設計し、２Ｕサイズのキャビネットラックに筐体を収納するには、その高さ寸法を２Ｕ＝3.5インチ＝約90ｍｍに設計する必要がある。そのため、ユーザーが使用するキャビネットラックの高さ寸法に合せて、異なる筐体形状を有する電源装置がラインナップ（商品化）されていた。
特開２００３−１５２３４５号公報

上記従来技術では、電源装置としての機能、即ち筐体内部の回路構成は、筐体の形状が異なっていても同じであるにも拘らず、顧客が電源装置を実装する上での都合を極力満足するには、筐体のみならず、筐体内部に搭載される回路基板や回路部品（回路部）をそれぞれ別個に設計しなければならなかった。また、ユーザー側においても、搭載したいキャビネットラックの高さ寸法に応じて、それに適合する筐体形状の電源装置を選択しなければならず、形状の選択が煩わしい上に、搭載したいキャビネットラックの高さ寸法を途中で変更したい場合には、それまで使用していた電源装置に代わって、新たな筐体形状を有する電源装置を購入せざるを得ず、極めて汎用性に乏しかった。

本発明は上記の課題に着目してなされたもので、筐体内部の設計変更を一切行なうことなく、ユーザー側で筐体形状を簡単に変更することができる電源装置を提供することをその目的とする。

請求項１の発明は、第１回路部と第２回路部を第１筐体と第２筐体にそれぞれ収容し、前記第１筐体の一側縁に前記第２筐体を開閉可能に連結する筐体連結部を備え、前記第２筐体を閉じた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第１コネクタ部と、前記第２筐体を開いた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第２コネクタ部とを備えて構成される。

この場合、電源装置の筐体は第１筐体と第２筐体に分割され、第１筐体と第２筐体のそれぞれに、回路基板や回路素子などを含む第１回路部と第２回路部が収容される。また、第２筐体は筐体連結部により第１筐体の一端縁を支点として開閉できるので、電源装置を薄型化して収容したい場合には、第２筐体を開ければ、第１筐体と第２筐体を横に並べた状態にすることができ、逆に多少厚くても構わないが、幅を狭くして電源装置を収容したい場合には、第２筐体を閉じれば、第１筐体と第２筐体とを縦に重ね合わせた状態にすることができる。このように、ユーザー側の要求で電源装置の筐体形状を簡単に変えることができる上に、第１回路部および第２回路部は筐体形状が変わっても何等設計変更する必要がない。

また、前記第２筐体を閉じた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第１コネクタ部と、前記第２筐体を開いた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第２コネクタ部とを備えている。

このようにすると、第２筐体を閉じた状態では第１コネクタ部が連結し、第２筐体を開いた状態では別の第２コネクタが連結して、第１回路部と第２回路部との電気的な接続が図られる。そのため、第１筐体に対して第２筐体が開状態または閉状態のときにだけ、第１回路部と第２回路部との電気的な接続を確実に図ることができる。

請求項２の発明は、入力電圧が印加される入力端子を前記第１筐体に配置し、出力電圧を供給する出力端子を前記第２筐体に配置して構成される。

このようにすると、入力端子を有する第１筐体内には電源装置の一次側回路が自ずと配置され、出力端子を有する第２筐体内には電源装置の二次側回路が自ずと配置されることになり、第１筐体および第２筐体の双方に、回路基板や回路素子などをバランスよく配置することができる。

請求項１の発明によれば、筐体内部の設計変更を一切行なうことなく、ユーザー側で第１筐体に対して第２筐体を開閉するだけで、筐体形状を簡単に変更することが可能になる。

また、第１筐体に対して第２筐体が開状態または閉状態のときにだけ、第１コネクタ部または第２コネクタ部が連結して、第１回路部と第２回路部との電気的な接続を確実に図ることができる。

請求項２の発明によれば、第１筐体および第２筐体の双方に、回路基板や回路素子などをバランスよく配置することができる。

以下、本発明における電源装置の好ましい実施形態について、添付図面である図１〜図４を参照しながら説明する。

電源装置の外観をあらわした図１および図２において、１は第１筐体、２はこの第１筐体１とほぼ同形の第２筐体で、これらはいずれも図示しないが、ケース本体とカバーとを組み合わせることによって、外形が共に箱型矩形状に形成される。３は第１筐体１と第２筐体２の側面に跨って複数個設けられる平型蝶番で、これは周知のように、第１筐体１と第２筐体２の側面にそれぞれ取付けられる左右一対の蝶番片５，６と、当該蝶番片５，６の中央部にある軸７とにより構成され、この筐体連結部としての平型蝶番３によって、第１筐体１の一側縁に第２筐体２が開閉可能に連結される。本実施例における第１筐体１と第２筐体２の高さ寸法は、19インチラック収納を考慮して、１Ｕ＝1.75インチ＝約45ｍｍに設計される。勿論、それ以外の規格化された高さ寸法に、第１筐体１と第２筐体２の外形形状を形成してもよい。

前記第１筐体１の前面には、ＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖの商用交流電源（図示せず）に接続される入力端子11が設けられると共に、第１筐体１の内部には、電源装置の一次側回路21（図３参照）を構成する第１回路部12が収容される。また、第２筐体２の前面には、負荷に直流出力電圧を供給する出力端子13が設けられると共に、第１筐体１の内部には、電源装置の二次側回路22（図３参照）と、一次側回路21の一部を構成する第２回路部14が収容される。第１回路部12や第２回路部14をどのような回路構成にするかは特に限定しないが、本実施例で示すように、第１筐体１に入力端子11を設け、第２筐体２に出力端子13を設けるようにすると、第１筐体１には自ずと商用交流電源からの交流入力電圧を取り入れる一次側回路21が主に配置され、第２筐体２には直流出力電圧を供給する二次側回路22が主に配置されるようになる。

前記第１回路部12と第２回路部14は、各々第１筐体１と第２筐体２とにより区画収容されるので、第１回路部12と第２回路部14とを電気的に連結する手段が必要となる。図１および図２に示す例では、この連結手段を第１コネクタ部31と第２コネクタ部32により構成している。第１コネクタ部31は、第１筐体１の上面に露出して設けられた電源ライン用雌コネクタ34および制御ライン用雌コネクタ35と、第２筐体２を閉じた時に電源ライン用雌コネクタ34および制御ライン用雌コネクタ35にそれぞれ向かい合うように、第２筐体２の対向面に露出して設けられた電源ライン用雄コネクタ36および制御ライン用雄コネクタ37とにより構成される。また第２コネクタ部32は、第１筐体１の側面に露出して設けられた電源ライン用雌コネクタ38および制御ライン用雌コネクタ39と、第２筐体２を開いた時に電源ライン用雌コネクタ38および制御ライン用雌コネクタ39にそれぞれ向かい合うように、第２筐体２の側面に露出して設けられた電源ライン用雄コネクタ40および制御ライン用雄コネクタ41とにより構成される。このように本実施例では、第１筐体１に対して第２筐体２を閉じたとき、即ち第１筐体１と第２筐体２を高さ方向に重ね合わせたときに、第１コネクタ部31が連結して第１回路部12と第２回路部14との電気的な連結が図られる一方で、第１筐体１に対して第２筐体２を開いたとき、即ち第１筐体１と第２筐体２を横方向に並べたときに、別な第２コネクタ部32が連結して第１回路部12と第２回路部14との電気的な連結が図られるようになっている。

次に、電源装置の概略的な回路構成を図３に基づき説明する。同図において、第１筐体１の背面には第１回路部12の発熱部品を冷却するためのファン44が設けられている。同様に、第１筐体２の背面にも第２回路部14の発熱部品を冷却するためのファン45が設けられている。なお、ファン44を第１筐体１の前面に設けたり、ファン45を第２筐体２の前面に設けてもよく、代わりに入力端子11を第１筐体１の背面に設け、出力端子13を第２筺体２の背面に設けてもよい。

一次側回路21は、後述するインバータ部61を構成する絶縁トランス（図示せず）の一次側に接続される回路素子や回路基板であり、ここではインバータ部61が第２筐体２に収容されている関係で、第１筐体１に収容される第１回路部12の全てと第２筐体２に収容される第２回路部14の一部が一次側回路21として構成され、第２回路部14の残り部分が二次側回路22として構成される。

第１回路部12は、入力端子11から侵入する外来ノイズや、電源装置内部から発生するノイズ成分を除去するために設けられ、コンデンサやインダクタの組み合わせからなる入力フィルタ部51と、入力端子11からの交流入力電圧を整流するダイオードブリッジなどの整流器52と、この整流器52からの整流出力を昇圧した直流電圧に変換すると共に、前記交流入力電圧波形と入力電流波形とを近づけて力率の改善を図る昇圧チョッパ回路53と、交流入力電圧を監視したり、昇圧チョッパ部53を構成するスイッチング素子にパルス駆動信号を供給して、当該スイッチング素子をパルス幅制御する第１制御部54とにより構成される。そして、昇圧チョッパ回路53で昇圧した直流電圧が、第１コネクタ部31の電源ライン用雌コネクタ34および第２コネクタ部32の電源ライン用雌コネクタ38に供給されるようになっている。なお、ここには図示していないが、第２筐体２の開閉状態を検知して、この第２筐体２の電源ライン用雄コネクタ36または電源ライン用雄コネクタ40に連結していない電源ライン用雌コネクタ34または電源ライン用雌コネクタ38への電圧供給を遮断するスイッチ手段を、第１回路部12として別に備えてもよい。こうすれば、接触の虞れのある電源ライン用雌コネクタ34または電源ライン用雌コネクタ38に対する短絡を防止することができる。

一方、第２回路部14は、インバータ部61と、出力回路部62と、第２制御部63とにより構成される。電源ライン用雄コネクタ36または電源ライン用雄コネクタ40から、前記昇圧した直流電圧が供給されるインバータ部61は、一次側と二次側とを絶縁する絶縁トランスの他に、一乃至複数のスイッチング素子（図示せず）などを組み合わせて構成され、スイッチング素子のスイッチング動作により絶縁トランスの一次巻線に前記昇圧した直流電圧を断続的に印加することで、この絶縁トランスの二次巻線に誘起した電圧を出力回路部62に供給するようになっている。また出力回路部62は、インバータ部61から供給される電圧を整流平滑して、出力端子13に直流出力電圧を供給するものである。なお、ここでの出力回路部62は、個々に異なる出力電圧を供給できる複数の出力側モジュールで構成してもよい。その場合は、各出力側モジュール毎に一乃至複数の出力端子13が設けられることになるが、この出力端子13を備えた出力側モジュールを、第２筐体２からそれぞれ任意に着脱できるようにしてもよい。第２制御部63は、制御ライン用雌コネクタ35，39および制御ライン用雄コネクタ37，41を介して、第１制御部54との制御信号のやり取りを行なうと共に、出力回路部62により得られる直流出力電圧の監視や、インバータ部61を構成するスイッチング素子にパルス駆動信号を供給して、当該スイッチング素子をパルス幅制御する機能を有する。

そして、上記構成における電源装置をキャビネットラックなどに収納する場合、ユーザーはキャビネットラックの収納寸法に合せて、電源装置の外形形状を即座に変えることができる。例えば、１Ｕサイズのキャビネットラックに電源装置を収納する際には、図２に示すように、第１筐体１の側方に第２筐体２が位置するように、蝶番３を利用して第２筐体２を開状態にする。このとき、いずれも第２コネクタ部32を構成する第１筐体１側の電源ライン用雌コネクタ38および制御ライン用雌コネクタ39が、第２筐体２側の電源ライン用雄コネクタ40および制御ライン用雄コネクタ41に嵌合し、第１回路部12と第２回路部14との電気的な接続が達成される。ここでの電源装置は、その高さ寸法が１Ｕサイズのキャビネットラックに収納できるように抑制され、全体として幅広な扁平形状となる。

また、２Ｕサイズのキャビネットラックに電源装置を収納する際には、図１に示すように、第１筐体１の上方に第２筐体２が位置するように、蝶番３を利用して第２筐体２を閉状態にする。このとき、いずれも第１コネクタ部31を構成する第１筐体１側の電源ライン用雌コネクタ34および制御ライン用雌コネクタ35が、第２筐体２側の電源ライン用雄コネクタ36および制御ライン用雄コネクタ37に嵌合し、第１回路部12と第２回路部14との電気的な接続が達成される。ここでの電源装置は、その高さ寸法が２Ｕサイズのキャビネットラックに収納できるように、第１筐体１と第２筐体２が積み重ねられた幅狭な形状となる。

そして、第２筐体２が開状態若しくは閉状態のいずれであっても、第１筐体１の入力端子11から所要の交流入力電圧を供給すれば、第２筐体２の出力端子12から所要の直流出力電圧を取り出すことができる。

以上のように本実施例では、第１回路部12と第２回路部14を薄型の矩形状をなす第１筐体１と第２筐体２にそれぞれ収容し、第１筐体１の一側縁に第２筐体２を開閉可能に連結する筐体連結部としての蝶番３を備えている。

この場合、電源装置の筐体は第１筐体１と第２筐体２に分割され、これらの第１筐体１と第２筐体２のそれぞれに、回路基板や回路素子などを含む第１回路部12と第２回路部14が別々に収容される。また、第２筐体２は蝶番３により第１筐体１の一端縁を支点として開閉できるので、電源装置を薄型化して収容したい場合には、第２筐体２を開ければ、第１筐体１と第２筐体２を横に並べた状態にすることができ、逆に多少厚くても構わないが、幅を狭くして電源装置を収容したい場合には、第２筐体２を閉じれば、第１筐体１と第２筐体２とを縦に重ね合わせた状態にすることができる。このように、ユーザー側の要求で電源装置の筐体形状を簡単に変えることができる上に、第１回路部12および第２回路部14は筐体形状が変わっても何等設計変更する必要がなく、ユーザー側およびメーカー側双方にとって都合の良い電源装置を提供できる。

また、特に図１や図２に示す例では、第２筐体２を閉じた状態で連結して第１回路部12と第２回路部14とを電気的に繋ぐ第１コネクタ部31と、前記第２筐体２を開いた状態で連結して第１回路部12と第２回路部14とを電気的に繋ぐ第２コネクタ部32とを別々に備えている。

このようにすると、第２筐体２を閉じた状態では第１コネクタ部31が連結し、第２筐体２を開いた状態では別の第２コネクタ32が連結して、第１回路部12と第２回路部14との電気的な接続が図られる。そのため、第１筐体１に対して第２筐体２が開状態または閉状態のときにだけ、第１回路部12と第２回路部14との電気的な接続を確実に図ることができる。

さらに、入力電圧が印加される入力端子11を第１筐体１に配置し、出力電圧を供給する出力端子13を第２筐体に配置すれば、入力端子11を有する第１筐体１内には電源装置の一次側回路21が自ずと配置され、出力端子13を有する第２筐体２内には電源装置の二次側回路22が自ずと配置されることになり、第１筐体１および第２筐体２の双方に、回路基板や回路素子などをバランスよく配置することができる。

次に、本実施例における別な変形例を図４に基づき説明する。ここでは前記第１コネクタ部31および第２コネクタ部32に代わって、第１回路部12と第２回路部14との連結手段として、複数本のケーブルからなる配線部71を設けている。この配線部71の一端は、第１回路部12を構成する回路基板72に半田若しくはコネクタにより接続され、また配線部71の他端は、第２回路部14を構成する別な回路基板73に、同じく半田若しくはコネクタにより接続される。また、第１筐体１内に収容された第１回路部12と、第２筐体２内に収容された第２回路部14との間を配線部71で直接繋げるために、第１筐体１と第２筐体２にはそれぞれ配線部71を挿通する開口75，76が設けられる。この開口75，76は、第２の筺体２が開状態若しくは閉状態のいずれであっても、お互いが部分的に向かい合うように、各々が第１筐体１と第２筐体２の２面に跨って設けられる。さらに77は、第２の筺体２が開状態若しくは閉状態のときに、第１筐体１と第２筐体２との間に露出した状態であらわれる孔を塞ぐキャップである。好ましくは、第２の筺体２が開状態のときの孔と、第２の筺体２が閉状態のときの孔が同形状になるように、前記開口75，76を形成すれば、共通のキャップ77で電源装置の外面に形成される孔を塞ぐことができる。

そしてこの変形例では、例えば、１Ｕサイズのキャビネットラックに電源装置を収納する場合に、第１筐体１の側方に第２筐体２が位置するように、蝶番３を利用して第２筐体２を開状態にする一方で、２Ｕサイズのキャビネットラックに電源装置を収納する際には、図１に示すように、第１筐体１の上方に第２筐体２が位置するように、当該第２筐体２を閉状態にする。このとき、第１筐体１の開口75と第２筺体２の開口76は、第２筐体２が開状態または閉状態のいずれにあっても、その一部がお互いに向かい合う位置にあるため、配線部71は何等邪魔されることなく第１回路部12と第２回路部14とを繋ぐことができる。

以上のように、この変形例でも、第１回路部12と第２回路部14を薄型の矩形状をなす第１筐体１と第２筐体２にそれぞれ収容し、第１筐体１の一側縁に第２筐体２を開閉可能に連結する筐体連結部としての蝶番３を備えていると共に、第２筺体２の開閉に拘らず、好ましくは第１筐体１と第２筺体２にそれぞれ設けられた開口75，76に挿通して、第１回路部12と第２回路部14とを電気的に常時繋ぐ配線部71を備えている。

このようにすると、第１筐体１に収容した第１回路部12と、第２筐体２に収容した第２回路部14が配線部71により電気的に常時繋がれているので、第２筐体２がどのような開閉状態であっても、第１回路部12と第２回路部14との電気的な接続を配線部71だけで達成することが可能になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば実施例では、矩形状の第１筐体１や第２筐体２の外側に極力出っ張り部分をなくすために、蝶番３により第１筐体１に対し第２筐体２を開閉可能に連結する構造を示したが、第１筐体１や第２筐体２と一体構造の筐体連結部としてもよい。また、図３における電源装置の回路図はあくまでも一例であって、製品の仕様に合せて適宜変更が可能である。例えば、入力電圧の低下若しくは停電時にも出力電圧を供給し続けるバックアップ電源ユニットを組み込んでもよい。さらに入力電圧や出力電圧は、交流または直流のどちらでもよい。

本発明の好ましい一実施例において、第２筐体を閉じた状態を示す電源装置の斜視図である。同上、第２筐体を開いた状態を示す電源装置の斜視図である。同上、電源装置の概略的な回路構成を示すブロック図である。同上、別な変形例における第２筐体を閉じた状態を示す電源装置の斜視図である。

１第１筐体
２第２筐体
３蝶番（筐体連結部）
12 第１回路部
14 第２回路部
31 第１コネクタ部
32 第２コネクタ部

Claims

第１回路部と第２回路部を第１筐体と第２筐体にそれぞれ収容し、前記第１筐体の一側縁に前記第２筐体を開閉可能に連結する筐体連結部を備え、前記第２筐体を閉じた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第１コネクタ部と、前記第２筐体を開いた状態で連結して前記第１回路部と前記第２回路部とを電気的に繋ぐ第２コネクタ部とを備えたことを特徴とする電源装置。
入力電圧が印加される入力端子を前記第１筐体に配置し、出力電圧を供給する出力端子を前記第２筐体に配置したことを特徴とする請求項１記載の電源装置