JP6010782B2 - 直流給電キャビネット - Google Patents

Description

本発明は、キャビネット内部の機器に対して直流給電が可能な直流給電キャビネットに関するものである。なお直流給電キャビネットとは直流給電が可能なキャビネットを意味し、従来と同様の交流給電手段を併用したキャビネットをも包含するものである。

キャビネット内部の機器に対して直流給電が可能な直流給電キャビネットとしては、特許文献１に示されるように、樹脂部品により覆われた電源バーをキャビネットの内部に配置した構造のものがある。この特許文献１の直流給電キャビネットは、電源バーやアダプタ等を完全に樹脂部品で覆い、着脱自在とした構造である。

しかしこの直流給電キャビネットは、負荷に電源を供給するための接続部材を接続すると突出部分が大きくなり、キャビネットの内部スペースの有効利用を図る上での障害となるという問題があった。また、電源バーやアダプタ等を完全に樹脂部品で覆い、着脱自在としてあるため、交換は容易であるものの部品点数が多くなるという問題があった。

特開２００５−１８４９９３号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、突出部分を小さくしてキャビネットの内部スペースの有効利用を図ることができるとともに、部品点数を抑えた直流給電キャビネットを提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の直流給電キャビネットは、キャビネットの内部に、直流給電用の正極バーと負極バーとからなる電源バーを所定の間隔で、かつ一方の電源バーが他方の電源バーに対して重なり合わない露出部分を有するように配置するとともに、負荷機器の電源プラグが接続されるコネクタと、双方の電源バーへの２つの接続端子を備えた接続部材を、いずれかの電源バーに隣接して配置したことを特徴とするものである。

請求項２のように、前記露出部分に面した部分に形成される空間部に接続部材を配置した構造とすることが好ましい。また請求項３のように、前記露出部分に接続部材を電源バーへ接続する接続固定部を設けた構造とすることが好ましい。

また請求項４のように、前記接続部材の正極バーに接続する正極側の接続端子と負極バーに接続する負極側の接続端子との間にコンデンサを配置した構造とすることができる。

また請求項５のように、コンデンサを正極バーと負極バーとの間に配置した構造とすることができる。

また請求項６のように、電源バーの接続固定部を双方の電源バーで同一方向に設けた構造としたり、請求項７のように電源バーの接続固定部を双方の電源バーで垂直方向に設けた構造とすることができる。

さらに請求項８のように、少なくとも一方の電源バーを断面Ｌ字状に形成し、Ｌ字の内側空間に接続部材を配置した構造としたり、請求項９のように、双方の電源バーを断面Ｌ字状に形成し、一方の内側空間に他方の電源バーが位置するように配置した構造とすることができる。

本発明の直流給電キャビネットは、正極バーと負極バーとからなる電源バーを、一方の電源バーが他方の電源バーに対して重なり合わない露出部分を有するように配置し、負荷に給電する接続部材をいずれかの電源バーに隣接して配置したものであるから、キャビネットの内部のスペースを有効利用し、キャビネット内部への突出量を最小化することができる。また、電源バーやアダプタ等を完全に樹脂部品で覆った従来のキャビネットに比較して部品点数が少なく、経済的である。また、請求項２、３のようにバーの露出部分に接続部材を電気的に接続すれば、コネクタを交換する作業が容易となり、かつキャビネット内部への突出量を最小化することができる。

実施形態１の直流給電キャビネットの構造を説明する斜視図である。 要部の斜視図である。 図２のＡ方向からの斜視図である。 コネクタのない位置での水平断面図である。 コネクタのある位置での水平断面図である。 接続部材の斜視図である。 接続部材の裏面の斜視図である。 接続部材の平面図である。 接続部材の斜視図である。 接続部材の斜視図である。 第２の実施形態を示す要部の平面図である。 第２の実施形態を示す斜視図である。 第３の実施形態を示す要部の平面図である。 第３の実施形態の変形例を示す要部の平面図である。 第４の実施形態を示す要部の平面図である。 第５実施形態を示す要部の平面図である。 第６の実施形態を示す要部の平面図である。 第７の実施形態を示す要部の平面図である。 第８の実施形態を示す要部の平面図である。

（実施形態１）
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の直流給電キャビネットの構造を説明する斜視図であり、１は縦フレーム、２は横フレーム、３は奥行フレームである。これらの１２本のフレームによりキャビネットの骨格構造を形成している。また４は各縦フレーム１の内側近傍に平行配置されたマウントレールであり、多数の機器取付孔を備えて様々な高さに各種機器を取り付けることができるようになっている。縦フレーム１とマウントレール４との間にはカバー１０が取付けられている。

この実施形態のキャビネットはサーバ等を収納するためのものであり、サーバ等の負荷機器に直流電源を供給するために、図１の手前左右のマウントレール４と側板との間に、上下方向に延びる電源バーを配置してある。電源バーは正極バーと負極バーとからなる。
なお図１の手前側はキャビネットの奥側である。このようにキャビネットの奥側部分に電源バーを配置したのは、サーバ等の背面に接続されている電源プラグに直流電源を供給し易いためである。しかし電源バーの位置は必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、前面側とすることも可能である。５はキャビネットの底部に配置された直流電源ユニットである。なお、直流電源ユニットはマウントレールに取り付けられていてもよく、その取り付け位置も底部近傍が好ましいが特に限定されない。

図２は要部の斜視図、図３は図２のＡ方向からの斜視図、図４と図５は図３に示した部分の水平断面図である。これらの図面に示されるように、縦フレーム１の内側には一方の電源バーである負極バー６が支持部材７によって垂直に支持されている。また負極バー６と平行に、クリートと呼ばれる円柱状の絶縁部材８を介して他方の電源バーである正極バー９が所定の間隔で積層状に支持されている。これらの負極バー６と正極バー９とによって構成される電源バーの下端部は、直流電源ユニット５に接続されている。電源バーの積層方向は、キャビネットの奥行方向とすることが好ましい。

本発明では、一方の電源バーが他方の電源バーに対して重なり合わない露出部分を有するように配置されている。本実施形態では、図３、図４に示されるように、負極バー６と正極バー９とは、一方のバーを他方のバーに対してバ−の幅方向にずらして配置してあり、重なり合わない露出部分が形成されている。露出部分の定義については後述する。この実施形態では負極バー６を外側とし、正極バー９を内側としてある。このような配置とすれば、正極バー９とキャビネットの側板までの絶縁距離を確保することができる。なお負極バー６はマウントレール４に固定することもでき、必ずしも縦フレーム１に支持させなくても差支えない。また正極バー９は保護カバー２６によってその一部が覆われている。

このように負極バー６を正極バー９に対して幅方向にずらせて外側に配置したので、負極バー６の側方に露出部分に面した部分に空間部１１が形成される。本実施形態では、負極バー６の内側とカバー１０との間に、図４に示すように空間部１１が形成される。この空間部１１に図３、図５に示すように接続部材１３が配置される。この接続部材１３はサーバ等の負荷と接続して直流給電を行うためのもので、上下方向に所定のピッチで多数設けられている。接続部材１３はその一部が空間部１１に位置していていることが好ましい。なおカバー１０は縦フレーム１とマウントレール４との間に配置された板であり、コネクタ１２の前面の差込部１７を露出させる開口部を備えている。

図５に示すように、この実施形態では、接続部材１３は負荷から引き出された電源プラグと接続するコネクタ１２をケース部１４で保持しており、このケース部１４を電源バーに固定することによって所定位置に支持されている。しかしケース部１４の固定方法はこの実施形態に限定されるものではなく、縦フレーム１、マウントレール４、カバー１０などに固定してもよい。また固定の手段もネジに限定されず、係止爪等を用いることもできる。また、接続部材１３はコネクタ１２と後述する接続端子のみから構成されていてもよい。

図６は接続部材１３の拡大斜視図、図７は背面斜視図である。これらの図に示すように、接続部材１３のケース部１４は略クランク状に屈曲しており、その一面側にコネクタ１２が配置され、反対面側に２枚の接続端子１５、１６が配置されている。これらの接続端子１５、１６を電源バーにネジ２２で固定するための固定穴が、接続部材１３を電源バーへ接続する接続固定部に相当する。一面側に配置されたコネクタ１２は接続ピン２１を反対面側に突出させて接続端子１５、１６に接合している。コネクタ１２は略直方体状であり、接続部材１３のケース部１４に保持されている。コネクタ１２の先端の差込部１７は接続部材１３の端部に面し、負荷機器の電源プラグが接続される。なおコネクタ１２の後端はケース部１４の凹部１８に保持されている。

図６に示されるように、コネクタ１２の先端部にはコの字状の保護部材１９が設けられている。この保護部材１９は上下の端部がケース部１４から突設された上下のリブ２０に保持されている。この保護部材１９はコネクタ１２の先端部を保護するとともに、負荷機器の電源プラグを抜き差しする際にコネクタ１２に作用する左右方向の外力に抗してコネクタ１２をケース部１４に安定に保持する機能を持つ。また、リブ２０は上下方向の外力に抗してコネクタ１２を安定に保持するものである。なおケース部１４のコネクタ１２を設置する面には突起（図示せず）を形成し、抜き差しする方向に働く外力によるガタツキを防止することが好ましい。これらの構造によって、電源プラグを抜き差しする際にコネクタ１２と接続端子１５、１６との接合部（接続ピン２１）に外力が働くことを回避することができる。またコネクタ１２に働く外力が接続端子１５、１６に作用しないため、後述するように接続端子１５、１６を板ばね等からなるプラグ端子で構成し電源バーを挟み込むように接続しても安定した電気的な接続状態を得ることができる。

接続部材１３の反対面側には２枚の接続端子１５、１６が固定されている。この実施形態では負極側の接続端子１５はクランク状であり、正極側の接続端子１６は略コの字状である。図８に示すようにこれらの接続端子１５、１６は前記した負極バー６と正極バー９の露出部分に、それぞれネジ２２によって接続固定される。前記したように負極バー６と正極バー９はずらして配置されているので、それに対応するように負極側の接続端子１５は正極側の接続端子１６よりも長く形成されている。なお、露出部分とは所定の間隔で積層した双方の電源バーの表側にある一方の電源バーと裏側にある他方の電源バーの重ならない部分をいう。本実施形態では、積層方向からみた負極バー９のうち正極バー６に隠されずに露出している部分と、積層方向の反対側からみた正極バー６のうち負極バー９に隠されずに露出している部分が露出部分である。露出部分は負極バー６と正極バー９の何れに形成してもよく、双方に形成してもよい。

接続部材１３の反対面側の２枚の接続端子１５、１６の間には、隔壁２３が形成されている。この隔壁２３は絶縁壁として機能するのみならず、図８に示すように正極バー９の内側に当接し、短絡時に正極バー９と負極バー６とが電磁力により接近する方向に変形することを防止する機能をも発揮する。また、接続部材１３は所定間隔で双方の電源バーに配置されるので、正極バー９は隔壁２３によってキャビネットに対して安定的に保持することができる。

この実施形態では、接続部材１３の端部に負極バー６への固定部２４が形成されている。図８に示すように固定ねじによってこの固定部２４を負極バー６に強固に固定することによって、電源プラグの抜き差し時の外力の影響を緩和している。また図８に示すように負極バー６を両面から挟み込む形状となっているので、より強固な接続が可能となるのみならず、接続部材１３を一時的に負極バー６に仮保持させることも可能となる。なお、固定部２４はカバー１０を外すとキャビネットの背面開口側に露出するため、物理的な固定を容易に行うことができる。

図８〜図１０に示すように、接続部材１３の正極側の接続端子１６と負極側の接続端子１５との間に、コンデンサ２５を配置することが好ましい。コンデンサ２５はサーバ等の負荷変動により電源バーの電圧が一時的に変動し、他の負荷に供給する電圧が変動することを防止するために有効である。

この実施形態では、接続部材１３の接続端子１５、１６間にコンデンサ２５を隔壁２３を跨ぐように接続し、接続端子１５、１６と平行に配置していて、必要に応じて接続部材ごと取り替え可能としている。しかしコンデンサ２５の取付方法はこれに限定されるものではなく、例えばコンデンサ２５をユニット化しておいて板ばね等からなるプラグ端子によって接続部材１３に着脱自在としたり、双方の電源バーの任意の位置に取付けることもできる。実施形態のように負極バー６を正極バー９との間にコンデンサ２５を位置させれば、双方の電源バー外部への突出がなくなり設置スペースを減少させ不意の外力が働く恐れが少なくなる利点がある。

なおコンデンサ２５はサーバ等の負荷の設置位置に対応して電源バーに所定間隔で複数個配置することが好ましく、この実施形態のように接続部材１３の接続端子に接続する構成とすれば、負荷の配置に対応させ易い。最大出力の大きい負荷の近傍には、予めコンデンサ２５が接続された接続部材１３を選択することが好ましい。このほか、予めコンデンサ２５が接続された接続部材１３を電源バーの任意の位置に設置することも可能である。

以上に説明したように、本発明の直流給電キャビネットは負極バー６と正極バー９とを幅方向にずらして配置したことにより形成された空間部に接続部材１３を配置したものである。この構成によってキャビネットのコーナー部の側板とマウントレールとの間のスペースを有効利用し、キャビネット内部への突出量を最小化することができる。従ってキャビネットの開口部付近に設置してもサーバ等の負荷機器の設置を妨げない。また、接続端子１５、１６が負極バー６と正極バー９の露出部分に接続固定されるので、コネクタ１２が破損した場合やコンデンサ２５の要否による接続部材１３の取替えが容易である。

またデータセンター等においては多数のキャビネットが連結されて設置されているため、本発明の直流給電キャビネットは接続部材１３を開口部付近に設置できるため、好適である。

さらに負極バー６と正極バー９とを幅方向にずらして配置し、接続部材１３を露出部分に接続固定したことにより、一方向から双方の電源バーへの接続が可能となる。また接続部材１３と電源バーとの電気的及び物理的な接続を解除すれば、接続部材１３を容易に着脱することができ、コネクタの故障による交換やコンデンサ２５付きの接続部材１３に交換する場合に便利である。

（実施形態２）
図１１は第２の実施形態を示す要部の平面図、図１２は斜視図である。この第２の実施形態では、前記した接続部材１３にさらにヒューズユニット３０が取付けられている。ヒューズユニット３０はユニット本体３１とヒューズ素子３２とからなる。ヒューズ素子３２はユニット本体３１に着脱可能であり、事故発生時や定期点検などの場合に容易に交換できるようになっている。ヒューズ素子３２の着脱方向は図１２に示すようにコネクタ１２へのプラグ差し込み方向と同一であり、着脱が容易に行えるようになっている。

ユニット本体３１には正極バー９に対するバー接続線３３と正極の接続端子に接続する端子接続線（図示せず）とが設けられている。このように、負荷の正極側が接地されている場合には、ヒューズユニット３０は正極側に接続することが望ましい。なお、第２以下の実施形態では、正極バー９への接続固定部は電線の先端の接続端子となっている。

このヒューズユニット３０はコネクタ１２に対してキャビネットの背面扉から遠い側に配置されており、サーバの設置・点検時に作業員が不用意に触るおそれを減少させている。なおキャビネットの内部に向けてヒューズユニット３０を露出させてあるので、点検やメンテナンスは容易である。なお図示のように、コンデンサ２５はヒューズユニット３０の反対側に配置されている。

(実施形態３）
図１３と図１４は第３の実施形態を示す要部の平面図である。前記した第１及び第２の実施形態では、負極バー６と正極バー９とは断面形状が同一であり、ずらせて配置することによって露出部分を形成していたのであるが、この実施形態では正極バー９の幅を負極バー６よりも大きくし、一端を揃えて配置することによって露出部分を形成した。

図１３のように、この露出部分に面した部分に形成される空間部に接続部材１３が配置されている。これによって幅方向の長さを短縮することが可能となる。また、正極バー９の幅を広くできるので電流密度を低下させることができ、温度上昇を緩和することができる。

なお図１４のように、負極バー６と正極バー９との反対側の端部を揃えて配置することもできる。この場合には接続部材１３は揃えた側の端部に隣接して配置されている。正極バー９の幅を広くできるので電流密度を低下させることができ、温度上昇を緩和することができることは同様である。

（実施形態４）
図１５は第４の実施形態を示す要部の平面図である。この実施形態では負極バー６を幅広にしてその露出部分に接続固定部３５を形成し、接続端子１５をネジ２２で接続固定した。また正極バー９にも同一方向に接続固定部３６を形成し、バー接続線３３をネジ２２で接続固定した。このような配置とすれば、一方向から電源バーへの接続作業が可能であるため、作業性がよい。特にラックが連続してラック列を形成しているときに、奥行方向から接続作業が可能となる。

（実施形態５）
図１６は第５の実施形態を示す要部の平面図である。この実施形態では負極バー６と正極バー９を断面Ｌ字状に形成するとともに、負極バー６の露出部分に接続固定部３５を形成し、接続端子１５をネジ２２で接続固定した。またこの負極バー６に隣接して接続部材１３を配置した。すなわち断面Ｌ字状に形成した負極バー６で囲われる内側空間３７に接続部材１３を隣接して配置すると共に、同様に形成した正極バー９の内側空間３８に前記負極バー６が位置するように配置したものである。このような配置にすることにより接続部材１３、負極バー６、正極バー９を相互に密集して配置できるため、キャビネット内部への突出量を最小化することができる。また、負極バー６と正極バー９を断面Ｌ字状に形成すれば、各電源バーの断面積を電流密度に対応して十分に確保でき、電源バーの厚さを薄くすることが可能となる。従って、電源バーの接続固定部３５、３６等の孔あけ加工が容易となる。さらに双方の電源バーの接続固定部３５、３６を双方の電源バーに互いに垂直方向に位置するように設け、電源バーへの接続固定を２方向から行なうので、支柱その他の障害物を回避することができる。なお正極バー９と負極バー６とは同一部材とすることが好ましい。

（実施形態６）
図１７は第６の実施形態を示す要部の平面図である。この実施形態でも負極バー６と正極バー９を断面Ｌ字状に形成してある。このような形状とすれば各電源バーの断面積を電流密度に対応して十分に確保できるので、電源バーの厚さを薄くすることが可能となる。また断面Ｌ字状に形成した正極バー９で囲われる内側空間３８に接続部材１３を隣接して配置することにより、接続部材１３、負極バー６、正極バー９を相互に密集して配置できるため、キャビネット内部への突出量を最小化することができる。この実施形態でも負極バー６の露出部分に接続固定部３５を形成し、接続端子１５をネジ２２で接続固定した。さらに正極バー９と負極バー６の一方向から電源バーへの接続固定が可能であるため、接続部材１３の取替作業が容易である。

（実施形態７）
図１８は第７の実施形態を示す要部の平面図である。この実施形態では正極バー９を断面Ｌ字状に形成するとともに、その内側空間３８に平板状の負極バー６と接続部材１３の一部を配置してある。このような形状とすれば正極バー９の厚みを薄くでき穴開け加工が容易となる。また、双方の電源バーの接続固定部３５、３６を双方の電源バーに互いに垂直方向に位置するように設け、電源バーと接続部材１３を密集して配置できるうえ、電源バーへの接続固定を２方向から行なうので支柱その他の障害物を回避することができる。

（実施形態８）
図１９は第８の実施形態を示す要部の平面図である。この実施形態では負極バー６と正極バー９を実施形態１と同様の断面Ｉ字状に形成し、平行に配置した。本実施形態では接続固定部を双方の電源バーで同一方向に設け、その反対側に接続部材１３が負極バー６に隣接して配置されているので、キャビネット側板を取り外して接続部材１３の接続作業を行うことが可能となる。この実施形態でも負極バー６の露出部分に接続固定部３５を形成し、接続端子１５をネジ２２で接続固定した。その他の構成は実施形態２と同様である。

以上に説明した各実施形態においては、一方の電源バーが他方の電源バーに対して重なり合わない露出部分を有するように配置され、その露出部分に接続部材１３または接続固定部のいずれかを配置することにより、キャビネットの内部のスペースを有効利用し、キャビネット内部への突出量を最小化することができる。またバーの露出部分に接続部材を電気的に接続すれば、コネクタを交換する作業が容易となる。電源バーを平板状（断面Ｉ字状）または断面Ｌ字状としたが、その他の形状とすることも可能である。また、正極バーと負極バーの位置関係は逆に配置されていてもよい。しかし何れの形状であっても、正極バー９の断面積は、負極バー６の断面積以上としておくことが好ましい。

１ 縦フレーム
２ 横フレーム
３ 奥行フレーム
４ マウントレール
５ 直流電源ユニット
６ 負極バー
７ 支持部材
８ 絶縁部材
９ 正極バー
１０ カバー
１１ 空間部
１２ コネクタ
１３ 接続部材
１４ ケース部
１５ 接続端子
１６ 接続端子
１７ 差込部
１８ 凹部
１９ 保護部材
２０ リブ
２１ 接続ピン
２２ ネジ
２３ 隔壁
２４ 固定部
２５ コンデンサ
２６ 保護カバー
３０ ヒューズユニット
３１ ユニット本体
３２ ヒューズ素子
３３ バー接続線
３５ 接続固定部
３６ 接続固定部
３７ 内側空間
３８ 内側空間

Claims (9)

1. キャビネットの内部に、直流給電用の正極バーと負極バーとからなる電源バーを所定の間隔で、かつ一方の電源バーが他方の電源バーに対して重なり合わない露出部分を有するように配置するとともに、負荷機器の電源プラグが接続されるコネクタと、双方の電源バーへの２つの接続端子を備えた接続部材を、いずれかの電源バーに隣接して配置したことを特徴とする直流給電キャビネット。
2. 前記露出部分に面した部分に形成される空間部に接続部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の直流給電キャビネット。
3. 前記露出部分に、接続部材を電源バーへ接続する接続固定部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流給電キャビネット。
4. 前記接続部材の正極バーに接続する正極側の接続端子と負極バーに接続する負極側の接続端子との間にコンデンサを配置したことを特徴とする請求項１に記載の直流給電キャビネット。
5. コンデンサを正極バーと負極バーとの間に配置したことを特徴とする請求項４に記載の直流給電キャビネット。
6. 電源バーの接続固定部を双方の電源バーで同一方向に設けたことを特徴とする請求項３に記載の直流給電キャビネット。
7. 電源バーの接続固定部を双方の電源バーで垂直方向に設けたことを特徴とする請求項３に記載の直流給電キャビネット。
8. 少なくとも一方の電源バーを断面Ｌ字状に形成し、Ｌ字の内側空間に接続部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の直流給電キャビネット。
9. 双方の電源バーを断面Ｌ字状に形成し、一方の内側空間に他方の電源バーが位置するように配置したことを特徴とする請求項８に記載の直流給電キャビネット。

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