JP6035529B2 - 接続部材 - 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用いられる接続部材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、各接続部材に流れる電流検出機能を付加する場合には、更に新たな接続部材を介して電流検出手段を接続する必要があり、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、電流検出手段として、例えば、コア状の電流センサを分電盤内に設ける技術が開示されているが（特許文献２）、電流センサの取り付けを行うためには、配線を端子部から外した後に、電流センサを取り付ける必要があり、取り付け作業が困難であるという問題があった。

特開２００５−１８４９９３号公報 特開２００８−２８９３０１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、直流給電キャビネット内で電子機器に直流電源を供給するコネクタを保持する接続部材に電流検出機能を付加する場合にも、更に新たな接続部材を介して電流検出手段を接続する必要がなく、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、かつ、その電流検出機能を付加する際に取り付けられる電流検出手段の取り付け作業を容易に行うことができる接続部材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接続部材は、直流給電用の電源バーを所定の間隔で配置した直流給電キャビネットで使用され、キャビネット内の負荷機器に直流電源を供給するコネクタを保持する接続部材であって、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを着脱自在に備えるものとし、さらにこの電流センサの一対の腕部を、接続部材における電路として形成された接続部を跨ぐようにして保持する電流センサ保持部を設けたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の接続部材において、前記の接続部は、バー状の接続端子からなり、該接続部に、電流センサを保持させる電流センサ保持部を形成したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の接続部材において、前記の接続部材は、キャビネット内の負荷機器に直流電源を供給するコネクタを保持するケース部を有し、該ケース部に、電流センサを保持させる電流センサ保持部を形成したことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の接続部材において、接続部材にヒューズ素子及びヒューズ素子を保持する保持部材からなるヒューズユニットを設置し、該ヒューズユニットに、電流センサを保持する電流センサ保持部を形成したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の接続部材において、前記の接続部の厚み方向における中心線と、電流センサの腕部間の中心線とが略同一となる位置で、電流センサを保持したことを特徴とするものである。

本発明の直流給電キャビネット用の接続部材は、正極端子と負極端子とによりコネクタを負極の電源バーと正極の電源バーの露出部に接続し、キャビネット内部のサーバ等の負荷機器に直流電源を供給することができるものである。本発明の直流給電キャビネット用の接続部材は、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを着脱自在に備え、さらにこの一対の腕部を、キャビネット内の負荷機器に直流電源を供給するコネクタを保持する接続部材の電路となる接続部を跨ぐようにして保持する電流センサ保持部を設けたため、各接続部材に電流検出機能を付加する場合にも、更に新たな接続部材を介して電流検出手段を接続する必要がなく、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共に、電流センサの取り付け作業も容易に行うことができる。

また、請求項２記載の発明のように、バー状の接続端子、請求項３記載の発明のように、接続部材のケース部、請求項４記載の発明のように、接続部材にヒューズ素子及びヒューズ素子を保持する保持部材からなるヒューズユニットに電流センサを保持させる電流センサ保持部を形成することにより、電流センサの取り付けを所定の場所で差し込みするだけで接続部の電流を測定できるように形成し、また、電流センサのガタツキに起因する電流測定の誤差の発生を防止することができる。

請求項５記載の発明のように接続部の板厚の中心線と、電流センサの腕部間の中心線とが略同一となる位置で、電流センサを保持するようにするため電流測定の誤差の発生を防止することができる。

直流給電キャビネットの構造を説明する斜視図である。 コネクタの状態を示す拡大斜視図である。 図２のＡ方向からの拡大斜視図である。 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。 実施形態の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。 接続部材の斜視図である。 接続部材の斜視図である。 電流センサの斜視図である。 電流センサによる電流検出の流れを説明する図である。 接続部材に保持された電流センサの垂直断面図である。 電流センサ保持部の別の実施形態を説明する斜視図である。 電流センサ保持部の別の実施形態を説明する斜視図である。 電流センサにカバーを取り付けた状態で電流センサ保持部に保持させる構造の斜視図である。 電流センサを電流センサ保持部に保持させた状態の斜視図である。 接続部材の別の実施形態を説明する斜視図である。 接続部材の別の実施形態を説明する斜視図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の接続部材が組み込まれた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（後述の負極の電源バー６、正極の電源バー９）を配置してある。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、サーバ等の負荷機器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５はマウントレール４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の内側には負極の電源バー６が支持部材７によって垂直に支持されている。また負極の電源バー６と平行に、クリートと呼ばれる円柱状の絶縁部材８を介して正極の電源バー９が所定の間隔で積層状に支持されている。これらの負極の電源バー６と正極の電源バー９とによって構成される電源バー６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６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。ここで、本発明の直流給電キャビネット用の接続部材１３とは、図３に示すように、接続部材１３に備えた接続端子（後述の正極端子１６と負極端子１５）を介して、これらの負極の電源バー６と正極の電源バー９の露出部にコネクタ１２を接続し、キャビネット内部のサーバ等の負荷機器に直流電源を供給することができるものである。

この実施形態では負極の電源バー６を外側とし、正極の電源バー９を内側としてある。このような配置とすれば、正極の電源バー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。なお負極の電源バー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。また正極の電源バー９は保護カバー２６によってその一部が覆われている。

このように負極の電源バー６を正極の電源バー９に対して幅方向にずらせて外側に配置したので、負極の電源バー６の側方に空間部１１が形成される。本実施形態では、負極の電源バー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、本発明では、接続部材１３は負荷機器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、キャビネット内のフレーム部材として設けられた縦フレーム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（後述の正極端子１６、負極端子１５）のみから構成されていてもよい。

図６は本発明の実施形態の接続部材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、反対面側に負極端子１５と正極端子１６とが配置されている。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形成した接続部となるバー状の接続端子（正極端子１６、負極端子１５）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影響を少なく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と負極端子１５、正極端子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。

接続部材１３の反対面側には２枚のバー状の接続端子（負極端子１５、正極端子１６）が固定されている。この実施形態では負極端子１５はクランク状であり、正極端子１６は略コの字状である。図８に示すようにこれらの負極端子１５と正極端子１６は前記した負極の電源バー６と正極の電源バー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。なお、本実施形態においては電路となる接続部としてバー状の接続端子（負極端子１５、正極端子１６）として説明したが、接続部として電線を使用することも可能である。

図８〜図９に示すように、接続部材１３の正極端子１６と負極端子１５との間に、コンデンサ２５を配置し、必要に応じて接続部材ごと取り替え可能と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の負極端子１５と正極端子１６との間にコンデンサ２５を、隔壁２３を跨ぐように接続し、負極端子１５、正極端子１６と平行に配置していて、必要に応じて接続部材１３ごと取り替え可能としている。

本発明の接続部材１３は、必要に応じて、電流センサ２７を着脱自在に保持することができる電流センサ保持部２８を備えている。なお、電流センサ保持部２８においては、接続端子や電線などからなる接続部に着脱自在に保持する方法、ケース部１４に一体に形成する方法や、図１３に示すように電流センサ保持部２８にケース部１４の係止部５０に係止可能な係止手段６０を形成しておき、ワンタッチに着脱自在に取付けるものであっても良い。また、ケース部１４自体に電流センサ２７を係止する電流センサ保持部２８用の孔部を形成するものでも良い。何れの実施形態においても、電流センサ２７は接続部材１３に形成される接続部にまたがるように取付されるものである。

図１０に示すように、電流センサ２７は、基板２９の一端を開放させて一対の腕部３０を形成した略Ｕ字構造を有し、一対の腕部３０に磁気検出素子３１を搭載している。また、基板２９の一端を開放させて形成された箇所を配線が挿通される配線挿通部３０ａとするものである。磁気検出素子３１は、配線挿通部３０ａに形成された接続端子（本実施形態においては正極端子１６）に流れる電流によって生じる磁場を検知するものであり、基板２９には、これらの磁気検出素子３１の検知出力を処理して接続端子に流れる電流値を算出する集積回路３２も搭載されている。本実施形態では、磁気検出素子３１を各腕部３０に各１個ずつ搭載しているが、複数搭載したものであっても良い。複数搭載することにより、更に正確に接続端子(正極端子１６)に流れる電流を調査することが可能である。また、本実施形態においては基板状の電流センサ１は露出させて形成しているが、図１５に示すように、電流センサ１を絶縁物からなるカバー７０などで覆った状態で電流センサ保持部２８に保持させるものであっても良い。

本発明によれば、上記のように、接続部材１３に電流センサ保持部２８を備え、この電流センサ保持部２８に、コンパクトな基板状の電流センサ２７を保持することができるため、各接続部材１３に流れる電流検出機能を付加する場合にも、更に新たな接続部材１３を介して電流検出手段を接続する必要がなく、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。なお、本実施形態では、キャビネットの側板を外した状態で、電流センサ保持部２８に電流センサ２７を挿入可能とする構造を採用しており、前面扉、背面扉の開口方向からは電流センサ２７は視認できないように配置されている。

電流センサ保持部２８は、図６〜図９に示すように、接続部となる正極端子１６を挟みこむ位置に配置されている。

本実施形態の電流センサ保持部２８は、中空状の腕部係止手段を備え、この中空部分に、電流の流れる方向に対して垂直方向から、電流センサ２７の一対の腕部を挿入して係止するものである。このように、図１６に示すように、中空状の腕部係止手段に、電流センサの一対の腕部を挿入して係止する構造とすることにより、電流センサ２７の取り付け作業が容易となり、キャビネット内での各種配線および接続作業が完了している場合であっても、必要に応じて、簡単な作業によって、接続部材１６に電流検出機能を付加することができる。また、本実施形態における電流センサ保持部２８は電流センサ２７の腕部３０のみを係止するような構造としているが、図１４に示すように電流センサ保持部２８によって電流センサ２７を覆うような構造とするものでも良く、少なくとも腕部３０が正極端子１６を跨ぐように保持させる構造であれば良い。

電流センサ２７が電流センサ保持部２８に保持された状態において、電流センサ２７の腕部３０に搭載された磁気検出素子３１は、正極端子１６を挟んだ位置に固定される。この状態において、正極端子１６に電流が流れると、図１１に示すように、電流による磁場が生じ、磁気検出素子３１（ホール素子）によって磁場が検出され、その磁束密度に応じた値の電圧がホール素子から出力される。この電圧を集積回路内の演算回路によって増幅され、増幅された各々のホール素子出力を合成し、出力電圧より電流を得られる構造となっている。

正極端子１６と磁気検出素子３１との位置関係にずれが生じると電流の検出誤差に影響を与えてしまうため、電流センサ保持部２８によって電流センサ１はガタツキを生じないように配置する。

本実施形態では、図１２に示すように、電流センサ保持部２８は、正極端子１６の板厚の中心線と、電流センサ２７の腕部３０間の中心線とが略同一となる位置で、電流センサ２７をガタツキなく係止するように形成されている。このように配置させることにより、ガタツキに起因する電流測定の誤差の発生を防止することができる。

なお、上記実施形態では、接続端子（正極端子１６と負極端子１５）のうち、正極端子１６を挟みこむ位置に電流センサ保持部２８を配置しているが、負極端子１５を挟みこむ位置に電流センサ保持部２８を配置することもできる。

その他の実施形態として、図１７及び図１８に示すようにキャビネット内に短絡電流が発生した場合に負荷機器に電源供給を防止するヒューズユニット８０を接続部財１３に設置したものでも良い。ヒューズユニット８０はヒューズ素子８２およびヒューズ素子８２を保持させる保持部材からなる。本実施形態においては、接続部材１３に正極の電源バー９と、接続端子の正極端子１６間にヒューズユニット８０を着脱自在に設置させたものである。詳しくは、ヒューズ素子８２には接続部となるバー接続線８１が２本形成しており、一方が正極端子１６に、他方に正極の電源バー９にネジ２２により接続されるように形成しているものである。

本実施形態においては、接続部材１３の正極端子１６ではなく接続部となるバー接続線８１に跨って電流センサ２７を設置させてある。電流センサ２７はヒューズユニット８０のヒューズ素子８２の保持部材となるケース部８３、または接続部材１３のケース部１４に保持させているものであり、バー接続線８１に流れる電流値を測定することが可能となるものである。なお、本実施形態におけるキャビネット内に形成されたヒューズユニット８０を形成した接続部材１３を上下に渡って複数形成させておくことによって、各サーバを保護することができる。また、ヒューズユニット８０のヒューズ素子８２はコネクタ１２のプラグ差し込み方向と同方向に形成しているため、確認などの点検、交換を容易に行うことが可能である。

また、本実施形態では、電流センサ保持部２８は、中空状のとしたが、電流センサ２７を保持する手段はこれに限定されるものではなく、係止突起などを形成するなどして電流センサ２７を保持するなどしてもよく、少なくとも正極端子１６の板厚の中心線と、電流センサ２７の腕部３０間の中心線とが略同一となる位置で、電流センサ２７をガタツキなく係止することができるものであればよい。

なお、電流センサ２７には電源を供給する必要があるが、本実施形態では、図１２に示すように、電流センサ保持部２８に、電流センサ２７への電源供給部３３を備えているため、別途電流センサ２７に電源を供給する手段を設けて配線作業等を行う必要がなく、電流センサ２７を挿入するのみで、接続部材１３に電流検出機能を付加することができる。図７、図１２に示す電源供給部３３のうち、一方は、この電流センサ保持部２８を備える正極端子１６から直接電源を供給し、他方は、電源線などを形成し、負極端子１５から電源を供給するようにし、電流センサ２７の電源を供給する機能を有するものである。また、電流センサ２７は電源供給部３３からの電源を供給し、電流センサ２７の電源に適応する容量に、整流・変換する整流部を備えた電源部などを形成しておくものであることが望ましい。

電流センサ２７には電流を供給する手段は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、電源バーから直接電源を供給したり、電源バーとは異なる専用の電源供給バーを形成して電源供給を行うこともできる。

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 負極の電源バー
７ 支持部材
８ 絶縁部材
９ 正極の電源バー
１０ カバー
１１ 空間部
１２ コネクタ
１３ 接続部材
１４ ケース部
１５ 負極端子
１６ 正極端子
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
２７ 電流センサ
２８ 電流センサ保持部
２９ 基板
３０ 腕部
３０a 配線挿通部
３１ 磁気検出素子
３２ 集積回路
３３ 電源供給部
５０ 係止部
６０ 係止手段
７０ カバー
８０ ヒューズユニット
８１ バー接続線
８２ ヒューズ素子
８３ ケース部

Claims (5)

1. 直流給電用の電源バーを所定の間隔で配置した直流給電キャビネットで使用され、キャビネット内の負荷機器に直流電源を供給するコネクタを保持する接続部材であって、
   基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを着脱自在に備えるものとし、さらにこの電流センサの一対の腕部を、接続部材における電路として形成された接続部を跨ぐようにして保持する電流センサ保持部を設けたことを特徴とする接続部材。
2. 前記の接続部は、バー状の接続端子からなり、
   該接続部に、電流センサを保持させる電流センサ保持部を形成したことを特徴とする請求項１記載の接続部材。
3. 前記の接続部材は、キャビネット内の負荷機器に直流電源を供給するコネクタを保持するケース部を有し、
   該ケース部に、電流センサを保持させる電流センサ保持部を形成したことを特徴とする請求項１記載の接続部材。
4. 接続部材にヒューズ素子及びヒューズ素子を保持する保持部材からなるヒューズユニットを設置し、
   該ヒューズユニットに、電流センサを保持する電流センサ保持部を形成したことを特徴とする請求項１記載の接続部材。
5. 前記の接続部の厚み方向における中心線と、電流センサの腕部間の中心線とが略同一となる位置で、電流センサを保持したことを特徴とする請求項１記載の接続部材。