JP5101624B2 - パワーレールシステム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載のパワーレールシステムに関する。

情報技術の分野では、筐体乃至キャビネット内の負荷に対し、ソケットストリップ（ソケット付の基板）を介して電力を供給するのが一般的である。ソケットストリップは、付随する締結具で筐体乃至キャビネットの内側又は表面に着脱できるよう、構成されていることも多い。ただ、ソケットストリップ上にあるソケットの性質は事後的には変えられないので、別種ソケットを必要とする負荷向けには、また別のソケットストリップを設ける必要がある。

これに対比しうる方式としては、１９インチサーバキャビネット向けの方式が知られている。これは、様々なソケットストリップを差し込める端子接続部が一定間隔で設けられた桟構造(base structure)を、上下に延びるようサーバキャビネット内に実装する、という方式であり、単体型のソケットストリップはこの桟構造で代替することができる。なお、給電線は桟構造内にある。

ただ、この接続方式には、端子接続部が予め一定間隔で固定配設されているため、ソケットストリップをある決まり切った位置にしか装着できない、という短所がある。

反面、ケーブル長を最小限に抑えることも求められている。即ち、使用するケーブルの長さを最小限に抑え、対応する装置にできるだけ近い位置にソケットを配置できるようにすることが望ましい。

本発明の目的は、従って、負荷に極力近い位置に配電用の装置を配置でき、しかもその拡張や延伸が容易な対負荷給電用パワーレールシステムを、提供することにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部分に記載のパワーレールシステムによって達成される。

即ち、電力伝達に使用する桟構造のほぼ全長に亘り、給電線として機能する第１接触器を設ける一方、電源モジュール、配電モジュール等のモジュール上に、桟構造上の第１接触器と接触するよう第２接触器を設け、桟構造沿いの任意位置で両者を接触させることで達成される。

その他の付加的特徴については、請求項２以降の請求項や、明細書並びに図面及びその説明を参照されたい。

本発明の基本的な着想は、電源モジュールや配電モジュールの配置自由度が高くなるようにパワーレールシステムを構成する、というものである。これを達成するため、本発明では、電力伝達に使用する桟構造の全長に亘り接触器例えばパワーレールを設ける一方、その接触器（第１接触器）と接触するよう配電モジュール側にも接触器（第２接触器）を設け、両者の接触により桟構造・モジュール間を接続して電力伝達を行うようにしている。桟構造上の接触器例えばパワーレールがその桟構造の全長に亘り延びているので、任意の桟構造沿い位置にてその配電モジュールを桟構造に接続することができ、従って、目的とする負荷にできるだけ近づくようその配電モジュールを装着することができる。

配電モジュールを複数個併用できる点も有益である。例えば、負荷に対するプラグイン位置が違う複数個の配電モジュールを設けることや、負荷への印加電圧やフューズによる保護形態等その機能に違いのある複数個の配電モジュールを設けることができる。

配電モジュールは様々な構成を採りうるが、目的とする負荷に好適に接続できる構成やその負荷にとり肝要な条件を満たせる構成にするのが望ましい。例えば、ケーブルを通せるように端子ストリップの形態にすることや、負荷との接続が容易になるようソケットストリップの形態にすることが望ましい。特に、複数個の配電モジュールを併用する場合には、目的とする負荷に応じ且つモジュール毎にソケット構成を違えることができる。それによって、様々なタイプのプラグ、例えばその仕向け地や準拠規格が違う複数種類のソケットシステムを使用可能な構成にすることができる。

桟構造上には、上掲の給電線に加えデータ線を設けることができる。そのデータ線も、同様の接触器（第３接触器）として構成することができる。モジュール（のうち少なくとも１個の）上には、その第３接触器に接触するよう別の接触器（第４接触器）を設ける。

それらのデータ線はデータ伝送に使用可能である。

データ線を介したデータ伝送は、原理的にはどこからでも司ることができる。従って、例えば桟構造そのものに通信機を設けることもできるが、それ専用の通信モジュールを設けるのも望ましい。データ線を介したデータの送信、受信又はその双方を実行できねばならないので、通信モジュールには、少なくとも、そのデータ線への接触用の接触器を付設する必要がある。

データ伝送用の通信モジュールを設けうるので、桟構造自体にはデータ伝送機能を持たせる必要がない。そうした機能が必要になったときに通信モジュールを追加すればよい。他方、配電モジュールや電源モジュールに、データ線を介したデータの送信、受信又はその双方を実行する機能を持たせることもできる。そうした機能があれば、有益なことに、少なくともその配電乃至電源モジュールと通信モジュール等の専用通信機との間でデータ送受信を行えるので、総給電量や個別モジュール動作等を簡便にモニタ乃至制御することが可能になる。

このデータ送受信機能は高度なモニタ機能の実現に利用することができる。例えば、相応のアルゴリズムに従い各配電モジュールの位置を求めるよう、また相応のインタフェースを介しネットワーク、管理システム、駆動システム等と通信するよう、通信モジュールを構成するとよい。そのようにすると、そのネットワーク乃至システムからそのインタフェース越しに配電モジュール位置データを収集・利用し、そのデータに基づき稼働現況表示や保守を行うことが可能になる。ひいては、わざわざ設置個所に出向いて保守を行わずともよくなる。ソケット乃至負荷を個別的且つ計画的に切断することも可能になる。

通信モジュールは、更に、電力乃至電圧の計測をモジュール乃至ソケット毎に行いその結果を判別するよう構成することや、モジュール乃至ソケットストリップ毎にその保護状態を表示乃至監視するよう構成することもできる。

また、諸モジュールと桟構造との間の接触状態を良好化するには、そのモジュールに枝状乃至舌状の連結素子を設け、その素子を桟構造に係合させる構成を採るとよい。どの種類のモジュールでも、そうした連結素子をモジュール周縁部に設けるのが望ましい。

その接触の信頼性を更に高めるには、第１接触器、第３接触器又はその双方をメス型にし、それにはまるよう第２接触器、第４接触器又はその双方をオス型にするとよい。即ち、桟構造上にあり給電線やデータ線として使用される接触器をメス型にすると、それらの線の位置が桟構造の内奥部となるので、その線への不用意な接触が生じにくくなる。また、モジュール側に枝状乃至舌状の連結素子が突設された構成であれば、そのモジュール上の接触器がオス型であっても、その接触器を保護してその屈曲や損傷を防ぐことができる。

なお、原理的には、オス型接触器対メス型接触器という組合せにも、メス型接触器対オス型接触器という組合せにもすることができる。これは、接触部分をどのように保護するかに従い決めればよい。

個々のモジュールには、更に、ロック器を１個又は複数個設けることができる。設ける部位はそのモジュールの端部にするとよい。その種のロック器を設けることで、そのモジュールを桟構造上により強力に締結し、そのモジュールの不用意な摺動乃至脱落を防ぐことが可能になる。

個々のモジュールに関する情報は、例えば制御システム、モニタシステム又はその双方と通信できるよう通信モジュールが構成されていれば、その通信を介して遠隔診断に供することができる。更に、その種の情報を、別途設けた表示器で表示させることも可能である。例えば、配電モジュール上にある個々のソケットの現状を色分け表示できるよう、複数色分の発光ダイオードを設けてもよいし、そのモジュールに供給中の電力や接続されている負荷に関する情報又は諸エラーメッセージを表示できるよう、液晶モニタ等の多セグメントディスプレイを設けてもよい。

同様の表示器は、桟構造上の様々な位置や種々のモジュール上にも設けることができる。

こうした表示器を設けることで、機能状態を現場で視認することが可能になるので、保守作業に際し詳細な診断や検査を長時間かけ実施し機能状態を調べる必要がなくなる。また、その表示器に入力機能を付加することで、種々のエラー解析結果や個別の出力を参照乃至収集することが可能になる。

桟構造のエンドピースは、例えばその桟構造を他の桟構造に連結できるよう構成するのが望ましい。本発明に係るパワーレールシステムは、このエンドピースを用いた連結によって容易に延伸可能であるので、その全体構成を大きくいじることなく、より多数の負荷に対処可能な構成にすることができる。

また、電子装置用のキャビネット及び筐体、例えば１９インチサーバキャビネットでは、キャビネット内電子アセンブリ／負荷配置間隔の削減とキャビネット内消費電力の増大とが同時に求められている。これらの要請に応えるには、例えば多相電流を供給・配分できるよう本発明のパワーレールシステムを構成すればよい。その場合、桟構造には給電線を一相当たり少なくとも１本設ける。

そうした構成では、特定の給電線（群）だけを接触させることで、配電モジュールによって、接続先の負荷毎に異なる相又は相数の電力を供給することができる。配電モジュール毎に使用する相を変えること、ひいては電力負荷を全相に均等分散させることもできる。

本発明に係るパワーレールシステムの基本構造を示す図である。 そのパワーレールシステム上の様々なモジュールを示す平面図である。 桟構造に装着される前のモジュールを示す断面図である。 図３のモジュールを桟構造に装着した状態を示す断面図である。 桟構造・モジュール間ロック器を示す断面図である。 二種類のパワーレールシステムが実装されたサーバキャビネットを示す図である。 エンドピースによる連結・接続で実現されたダブルパワーレールシステムの基本構造を示す図である。

以下、別紙の模式的な図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態に関しより詳細に説明する。まず、本発明に係るパワーレール乃至パワーバーシステム１の基本構造を図１に示す。本システム１は、その両端に都合２個のエンドピース６がある桟構造２上に、電源モジュール３、配電モジュール４及び通信モジュール５を装着した構成を有している。

これとは違い、通信モジュールが電源モジュール内に統合された構成、例えば電源モジュール内にプラグインボードが入っている構成にしてもよい。

図１に示した構成の場合、電源モジュール３は現場の配電系に接続され、その配電系から電力を受け取って桟構造２に電流を供給する。これはこのモジュール３の基本機能である。付加機能として変圧器、フューズ（例えば過電圧フューズ）等の機能を持たせることもできる。電源モジュール３が電力供給を受け桟構造２への電流供給を行っているとき、配電モジュール４は桟構造２を介しその電力を受け取って、自分につながる負荷（図示せず）にその電力を供給する。同じく桟構造２に装着されている通信モジュール５は、従来公知の制御乃至モニタシステムとデータ伝送に使用される。そのため桟構造２上には給電線１４のほかデータ線１５も設けられている。モジュール５はデータ線１５を介しモジュール３，４との間でデータや指令をやりとりする。その通信によって、例えば各モジュールの桟構造２沿い位置を厳密に判別することができる。そして、桟構造２上に配電モジュールを複数個装着・使用することもできる。

図２は、配電モジュール４として３個のソケットストリップ乃至ストリップボード１７、１８及び１９を設けたパワーレールシステム１の平面図である。ソケットストリップ１７はＤＩＮ（ドイツ工業品標準規格）４９４４０規格Ｓｃｈｕｋｏプラグ用ソケットを、１８はＩＥＣ（国際電気標準会議）３２０ソケットを、また１９は米国式３ピン規格プラグ用ソケットを有している。ソケットタイプは任意に選定することができ、三相用ソケットや多相用ソケットの搭載も可能である。そして、このように配電器がモジュール化されているので、その交換や改造で仕向先の環境や準拠規格に容易に適合させることができる。

即ち、図示の通り、互いに異種のソケットストリップ１７〜１９を同じ桟構造２上で稼働させることができる。

ソケットストリップ１７〜１９は、更に、表示器１３を１回路当たり１個有している。この表示器１３には、例えばそのソケットにつながっている負荷が電力を受け取っているかどうか、問題やフォールトが発生していないかどうか等を表示させることができる。また、桟構造２の左端に装着されている電源モジュール３にも、個々の相の通電状態を表示するため表示器１３が都合３個設けられている。従って、何らかのフォールトが発生してある相の通電が止まったときに、そのことをその相に対応する表示器１３によって表示させることができる。簡略な形態であるので、これらの表示器１３では動作の正否だけが表示される。

それらソケットストリップ１７〜１９の端部にはロック器駆動装置が設けられている。

図示の通り、桟構造２は更に給電線１４及びデータ線１５を併有しており、前者の本数は５本、後者の本数は少なくとも４本ある。

次に、桟構造２の詳細な構成並びにその桟構造２へのモジュール３〜５の装着形態に関し、図３及び図４を参照して説明する。

まず、図３に示す桟構造２は、三相給電可能なように給電線１４を５本有している。そのうち給電線２１は第１相用、２２は第２相用、２３は第３相用であり、給電線２４は例えば中性導体、２５はＰＥ(protective-earth)導体として機能している。図示の通り、これらの給電線２１〜２５はメス型の接触器３２として構成されているので、その接触及び電力伝達先となるモジュール４には、接触器３２から電力伝達を受けうるようオス型の接触器３３が設けられている。データ線１５も同じく接触器３４，３５の対として構成されており、その形態は電力伝達用の接触器３２，３３と同様である。給電線１４と違いデータ線１５には大きな電力が通らないので、接触器３４，３５の寸法は接触器３２，３３より小さくてもよい。線１４，１５の本数は、使用されるシステム例えば通信システムの具体的構成によって決まる。

但し、給電線１４は５本あるけれども、その５本全てがモジュール４に接続されるとは限らない。例えば、そのモジュール４が単相でしか動作しない（即ちその負荷が単相しか使用しない）のなら、給電線のうち２１、２４及び２５だけを接触させれば十分である。

また、モジュール４からは素子２６が、桟構造２からはそれと番いになる素子２７がそれぞれ突設されている。これらは連結用の素子であり、モジュール４を桟構造２上に載せて素子２６を素子２７に係合させることで、幅方向にずれないよう桟構造２・モジュール４間を良好に接触させることができる。その際、モジュール４の下部に設けられた素子２６によって桟構造２がモジュール４に対して入れ子化されるので、モジュール４の幅が桟構造２より広くても支障はなく、かなり幅広のプラグを有する電子サブアセンブリでも使用することができる。

モジュール３〜５には、更に、装着先の桟構造２からそのモジュール３〜５が不測且つ容易に脱落しないよう、ロック器５が設けられている。図５に示す通り、このロック器１６は、ピン状の本体及びそれに対して直交するクロスピンを有しているので、対応する窪み３０に差し込み９０°回動させると、単純に引っ張っただけでは桟構造２から引き出せなくなる。これによって、そのモジュール３、４又は５は桟構造２に固定される。なお、原理的には他の構成のロック器も使用することができる。

ＰＥ導体となる給電線は、図５に示すように、図３及び図４に示したものとは異なる形態の接触器３７にすることもできる。この接触器３７は他の給電線に係る接触器よりも高い位置にあるので、装着の際にモジュール３〜５はまずこの接触器３７に接触する。即ち、接地電位が最初につながるので防護性及び安全性が増す。

また、給電線１４及びデータ線１５が桟構造２から表出しないように設けられているので、線１４・１５間、線２１〜２５間が不用意に接触し回路短絡が生じることを妨げることができる。

そして、相対抗する接触器のうち一方をブレード型或いはバネ装荷型にし、他方を相応の基板にする等、上記以外の仕組みで接触を形成する凸状、凹状又はその組合せの接触器を使用することもできる。

図６にサーバキャビネット４３を示す。このキャビネット４３には二種類のパワーレール乃至パワーバーシステム４１及び４２が実装されており、そのうち一方（４１）は縦方向に、他方（４２）は横方向にそれぞれ延びている。システム４１には新たなモジュールを追加装着できるスペースも残っている。他のモジュールに係る接触には影響が及ばないので、モジュール追加は装置稼働中に実施することができる。前掲のパワーバーシステム１でも、そのシステム１の稼働中に且つそのシステム１の全体を現場の配電系から切り離すこと無しに、個々のモジュールを交換することができる。

図７にダブルパワーレールシステム５１を示す。このシステム５１は２本のパワーバーを背中合わせにした構成であり、一方のパワーバー上にある電源モジュール３から他方のパワーバー上に給電することができるよう、少なくとも一方のエンドピース５２が接続素子として構成されている。即ち、両パワーバーの給電線１４及びデータ線１５がその接続素子５２上で接続されているので、電源モジュール３から両パワーバーに電力を供給することや、通信モジュール５が桟構造２を介し両パワーバーとデータをやりとりすることができる。また、この図のシステム５１では、２本のパワーバーを背中合わせに装着することによってその桟構造を一体化しているが、２本のパワーバーを連結素子で連結してより長尺にすることもできる。即ち、横方向用のパワーバーシステム４２と同じものを、連結素子による桟構造間連結によって複数個つなぎ合わせ、より長尺な縦方向用のパワーバーシステム４１を組み上げることもできる。

このように、本発明によれば、その明快且つ柔軟な着想に基づき、電子装置用キャビネット内配電をより柔軟に行えるパワーバーシステムを実現することができる。

Claims (12)

1. 電力伝達用の桟構造（２）及びそれに装着可能な１個又は複数個のモジュールを備え、当該モジュールとして電源モジュール（３）、配電モジュール（４）又はその双方を有し、桟構造（２）が、その略全長に亘り延び給電線（１４）として機能する第１接触器（３２）を有し、上記モジュールが、桟構造（２）側の第１接触器（３２）と接触する第２接触器（３３）を有し、その接触が、桟構造（２）沿いの任意位置で生じるよう構成された情報技術分野の筐体乃至キャビネットにて使用されるパワーレールシステム（１）であって、
   上記モジュールのうち少なくとも１個が、プラグを介して負荷に接続可能なソケットを有するソケットストリップ（１７，１８，１９）の形態を採る配電モジュール（４）であり、
   桟構造（２）が、多相電力例えば三相電力を伝達できるよう構成されており、
   上記モジュールのうち配電モジュールが、そのうち任意個数の相を接続し、
   前記配電モジュール（４）と前記電源モジュール（３）のうち少なくとも１つは、桟構造（２）と係合し、かつ、各モジュール（３，４）の第２接触器（３３）を保護するための舌状の連結素子（２６）を備えることを特徴とするパワーレールシステム。
2. 請求項１記載のパワーレールシステムであって、桟構造（２）が、データ線（１５）として機能する第３接触器（３４）を有することを特徴とするパワーレールシステム。
3. 請求項１又は２記載のパワーレールシステムであって、上記モジュールのうち少なくとも１個が、第３接触器（３４）と接触する第４接触器（３５）を有するモジュール（３，４，５）であることを特徴とするパワーレールシステム。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、データ線（１５）を介しデータを送受信する通信モジュール（５）を備え、その通信モジュール（５）が、少なくとも１個の第３接触器（３４）と接触する第４接触器（３５）を少なくとも１個有することを特徴とするパワーレールシステム。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、上記モジュール（３，４，５）が、桟構造（２）と係合する舌状の連結素子（２６）を有することを特徴とするパワーレールシステム。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、第１接触器（３２）、第３接触器（３４）又はその双方、並びに第２接触器（３３）、第４接触器（３５）又はその双方のうち、一方がメス型、他方がオス型であることを特徴とするパワーレールシステム。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、上記モジュール（３，４，５）が、自モジュールを桟構造（２）沿いの任意位置で桟構造（２）にロックするロック器（１６）を、その端部に少なくとも１個有することを特徴とするパワーレールシステム。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、上記モジュールのうち少なくとも１個が、データ線（１５）を介しデータを送受信する機能を有することを特徴とするパワーレールシステム。
9. 請求項４乃至８のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、通信モジュール（５）内又は通信モジュール（５）上に、制御システム、モニタシステム又はその双方との通信用のインタフェースが少なくとも１個あり、上記モジュール（３，４，５）が、データ線（１５）を介した双方向の制御、モニタ又はその双方の機能を有することを特徴とするパワーレールシステム。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、上記モジュール（３，４，５）が、状態情報出力用の表示器（１３）を有することを特徴とするパワーレールシステム。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、桟構造（２）が、その桟構造（２）を他の桟構造と接続乃至連結できるよう構成されたエンドピース（６）を有することを特徴とするパワーレールシステム。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のパワーレールシステムであって、上記モジュールのうち少なくとも１個が、その仕向け地又は準拠規格が違う複数個の対負荷接続乃至導通装置を有する配電モジュール（４）であることを特徴とするパワーレールシステム。

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