JP6407452B2

JP6407452B2 - 直流分電盤およびマイグレーション装置

Info

Publication number: JP6407452B2
Application number: JP2017553722A
Authority: JP
Inventors: 大西　健司; 健司大西; 宗二坂本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2036-11-02
Also published as: WO2017094428A1; US20180233885A1; US10263398B2; JPWO2017094428A1

Description

本発明は、交換機や光ファイバ終端装置等の電子機器への電源を供給する直流分電盤およびマイグレーション装置に関するものである。

近年、サーバーや情報通信装置は広く普及し、社会インフラを支えているが、その消費電力が増加しており、これを低減する必要性が固まっている。このため、通信事業者やデータセンタ事業者の分野では、交流電源を例えば直流３８０ボルト（以下ＤＣ３８０Ｖと記載）の高電圧に変換し、高い電圧で給電することにより負荷電流を小さくし配線を細くすることで建設コストの削減を図るとともに、負荷自体をＤＣ３８０Ｖ化し、高電圧直流給電化することで、ＤＣ／ＡＣ変換、ＤＣ／ＤＣ変換による電力ロスを削減し、省エネを実現する直流給電システムが知られている。

また、この分野では負荷であるサーバーや通信設備のＤＣ３８０Ｖ化が進んでいるものの、例えば空調や消防設備、既存のサーバーなど、ＤＣ３８０Ｖ化できない交流負荷がある場合は、ＤＣ３８０Ｖの電源をＤＣ／ＡＣ変換装置により交流に変換して負荷に給電している。また、ＤＣ４８ＶやＤＣ１２Ｖなど、ＤＣ３８０Ｖ以外の負荷がある場合には、ＤＣ３８０Ｖの電源をＤＣ／ＤＣ変換装置により、負荷にあった電圧に変換して給電されており、特にこの分野では、ＤＣ／ＡＣ変換装置、ＤＣ／ＤＣ変換装置をマイグレーション装置と呼んでいる。

このような装置の一例として、特許文献１が知られている。この特許文献１では、交換機や光ファイバ終端装置等の電子機器を搭載する電子機器収容箱内に、特許文献１の図３の回路構成を有する電子機器が図４のように搭載されている。
特許文献１に示されるように、従来の電子機器収納箱は、１９インチラックと称されるＪＩＳ規格、ＥＩＡ規格の収容箱へ収容するものが標準となっている。
特許文献１の図４に示される電子機器収納箱としての１９インチラックで構成されるマイグレーション装置４は、例えば、本発明図面の図１（ｂ）に示す通りに構成される。１対の箱体からなる電子機器収納箱の一方の箱体には、ルータ，スイッチングハブ等の直流駆動による通信用電子機器ＥＭ（ＤＣ）、および、交流駆動によるＤＣ／ＡＣ変換器ＣＶ（ＡＣ）、ならびに、直流給電を行うための整流器ＲＦが収納される。他方の箱体には、ファイアウォール等の交流駆動による通信用電子機器ＥＭ（ＡＣ）、および、直流駆動による４台のサーバＳＶ（ＤＣ）が収納される。

特許文献１の図３に示すように、商用電源からＡＣ／ＤＣ変換により直流に変換され、直流負荷には直流のまま、交流負荷にはＤＣ／ＡＣ変換により交流に変換されて負荷に給電される。また、ＤＣ負荷であっても、例えば電源はＤＣ１００Ｖだが負荷がＤＣ４８Ｖの場合には、負荷に応じてＤＣ／ＤＣ変換を通して，ＤＣ４８Ｖに変換して負荷に給電される。

また、本発明図面の図１に示す様に整流器２の負荷側に複数の負荷を接続する場合、特許文献２に示すように配線用遮断器やヒューズを用いた分電盤を経由して負荷に給電するシステムが知られている。

特開２００３−２６４３８５号公報（図３、図４）国際公開番号ＷＯ２０１５／０２９５２８Ａ１号（図１）

特許文献１に示した従来の１９インチラックを用いた構成では、図４の通りＤＣ／ＡＣ変換器およびＤＣ／ＤＣ変換器は１９インチラックに収納されている。このため、例えば本発明図面の図１のようにＤＣ３８０Ｖの直流分電盤３より、ＤＣ３８０Ｖ負荷５Ｃ以外に、１９インチラック４のマイグレーション装置４Ａ，４Ｂに給電し、ＡＣ１００Ｖ負荷５ＡとＤＣ４８Ｖ負荷５Ｂに給電しているシステムの場合、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの一部の負荷がＤＣ３８０Ｖに対応可能となり、この負荷を取り換える場合、本発明図面の図２の通り新たにＤＣ３８０Ｖ用の直流分電盤３Ｓを設置して給電する必要がある。

さらに、全てのマイグレーション負荷がＤＣ３８０Ｖに変わる場合には、直流分電盤３Ｓを新たに設置する必要があると同時に、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂを収納していた１９インチラック４は廃却が必要となり、経済的では無かった。
なお、本発明図面の図１において、直流分電盤３には、商用電源１をＡＣ／ＤＣ変換器２Ａ、バッテリ２Ｂを備えた整流器２により直流３８０Ｖに変換された直流が加えられている。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、マイグレーション装置の負荷が高電圧直流給電化された場合に、マイグレーション装置と直流分電盤ユニットを交換することで、コスト削減と省スペース化を実現することを目的としている。

本発明は、直流分電盤内に直流分電盤ユニットとマイグレーション装置とを収納し、かつマイグレーション装置と直流分電盤ユニットは、前記直流分電盤の電源との接続構成、接続位置および負荷との接続構成、接続位置、盤に固定する固定位置に互換性があるよう構成し、マイグレーション装置と直流分電盤ユニットは相互に置換え可能としたものである。

本発明によれば、マイグレーション装置を直流分電盤に収納し、かつマイグレーション負荷の一部が高電圧直流給電化された場合においても、マイグレーション装置を直流分電盤ユニットと置き換えることで、新たに直流分電盤を追加することなく、負荷の変更に対応が可能となる。これにより、経済的で省スペースとなるシステムが構成できる。

一般的な直流分電盤と各負荷との構成を示すブロック図、および、１９インチラックからなるマイグレーション装置の構成を示す斜視図である。一部の負荷がＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合の構成を示すブロック図である。マイグレーション装置を直流分電盤内に収容した本発明の構成を示すブロック図である。一部の負荷がＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合の本発明の構成を示すブロック図である。一般的な直流分電盤の構成を示す図で、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。直流分電盤ユニットの構成を示す図で、図６（ａ）は左ユニットの斜視図、図６（ｂ）は右ユニットの斜視図、図６（ｃ）は左ユニットの正面図、図６（ｄ）は左ユニットの側面図である。本発明の直流分電盤の構成を示す図で、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。本発明に係る実施の形態１のマイグレーション装置の構成を示す図で、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）は側面図である。本発明に係る実施の形態２のマイグレーション装置を示す図で、図９（ａ）は左側マイグレーション装置の斜視図、図９（ｂ）は右側マイグレーション装置の斜視図である。

実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１を図１から図８までについて説明する。図１（ａ）は、一般的な直流分電盤と各負荷との構成を示すブロック図である。図１（ｂ）は、１９インチラックからなるマイグレーション装置の構成を示す斜視図である。図２は、一部の負荷がＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合の構成を示すブロック図である。図３は、マイグレーション装置を直流分電盤内に収容した本発明の構成を示すブロック図である。図４は、一部の負荷がＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合の本発明の構成を示すブロック図である。

前述の通り、図１に示すような一般的な直流分電盤と各負荷との構成において、一部の負荷が高電圧直流給電化されＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合、従来の装置では、ＤＣ３８０Ｖ対応に変わった一部負荷に対応するマイグレーション装置の一部を図１（ｂ）に示す構成の１９インチラックに残したまま、図２に示すようにＤＣ３８０Ｖ対応の直流分電盤３Ｓを新たに設置する必要がある。
本発明では、図３に示すように、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは直流分電盤ユニット３Ａ…とともに直流分電盤３に収納される。直流分電盤３には、商用電源１をＡＣ／ＤＣ変換器２Ａ，バッテリ２Ｂを備えた整流器２により直流３８０Ｖに変換された直流が加えられる。
ここで、マイグレーション装置の各負荷とは、図１（ｂ）に示す１９インチラックに収納されたルータ，スイッチングハブ，ファイアウォール，サーバ等の通信用電子機器や、１９インチラックに収納されていない空調，電灯その他の電気設備で、直流分電盤が給電するＤＣ３８０Ｖのままでは使用できない負荷である。

この本発明の構成において、一部の負荷が高電圧直流給電化されＤＣ３８０Ｖ対応に変わった場合には、図４に示すように、マイグレーション装置４Ｂを直流分電盤ユニット３Ａと置き換えることで、新たに直流分電盤を追加することなく、負荷の変更に対応が可能となる。
以下詳述するように、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂと直流分電盤ユニット３Ａ…のそれぞれは、（１）直流分電盤３の電源との接続構成、（２）直流分電盤３の電源に対する接続位置、および、（３）負荷５Ａ〜５Ｃとの接続構成、（４）負荷５Ａ〜５Ｃに対する接続位置、（５）直流分電盤３の盤体に固定する固定位置、のそれぞれについて互換性があるよう構成し、各マイグレーション装置４Ａ，４Ｂと各直流分電盤ユニット３Ａ…は相互に置換え可能となっている。

図５は、一般的な直流分電盤の構成を示す図である。図６は、直流分電盤ユニットの構成を示す図である。図７は、本発明の直流分電盤の構成を示す図である。図８は、本発明に係る実施の形態１のマイグレーション装置の構成を示す図である。

まず、一般的な直流分電盤の構造例を図５に示す。図５（ａ）は直流分電盤１の斜視図である。図５（ｂ）は直流分電盤１の正面図を示し、直流分電盤ユニット３Ａ…が中心線に対して図５（ｃ）の断面図に示す通り、中心線に対し左右対称に収納されている。

図６は、直流分電盤ユニット３Ａ…を示す図で、図６（ａ）は左ユニットを示す斜視図であり、図６（ｂ）は右ユニットの斜視図である。図６（ａ），図６（ｂ）に示す直流分電盤ユニット３Ａ…は、図５（ｂ）の正面図の中心線を基準に左右対称の構造となっている。
直流分電盤ユニット３Ａ…のそれぞれは、左右共に断面図５（ｃ）に示す通り、Ｎ相，Ｐ相，Ｎ相，Ｐ相の２対４本の直流分電盤垂直母線３Ｂと電気的に接続するための電源接触子３ｂを備えている。
図６（ｃ）は、左ユニットの正面図であり、図６（ｄ）は、左ユニットの側面図である。配線用遮断器３ｃは直流分電盤垂直母線３Ｂと電源接触子３ｂを通じて接続され、負荷用端子台３ａを経由して負荷に電力を供給する。
なお、図５（ｃ）の断面図に示す通り、直流分電盤ユニット３Ａ…は、盤正面および裏面に収納されている。

続いて、本発明の直流分電盤の構造例を図７を用いて説明する。図７（ａ）は直流分電盤３にマイグレーション装置４Ａ，４Ｂを収納した場合の斜視図であり、図７（ｂ）は直流分電盤３の正面図を示し、直流分電盤ユニット３Ａ…が３段上方に収納されると同時に、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂが筐体下部に上下方向に３台積み重ねるように収納されている。このマイグレーション装置４Ａ，４Ｂの縦方向の幅は、直流分電盤ユニット３Ａ…の３段分の縦方向の幅と一致させており、直流分電盤ユニット３Ａ…を各段に収納する直流分電盤３の３段分のスペースに１台のマイグレーション装置が収まるような寸法としている。
なお、図７（ｃ）の断面図に示す通り、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは、盤正面および裏面に収納されており、図７に示す実施例では、合計６台収容されていることになる。

マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは直流分電盤３に収納された状態では、直流分電盤３の筐体である盤構造体に固定される。その固定位置は、直流分電盤ユニット３Ａ…が固定される場合と同様であり、直流分電盤３の盤構造体に固定する固定位置について、直流分電盤ユニット３Ａ…とマイグレーション装置４Ａ，４Ｂとの互換性が確保される。
直流分電盤ユニット３Ａ…が収納される場合と同一の平面位置で固定され直流分電盤３に収納されるマイグレーション装置４Ａ，４Ｂの垂直方向の寸法は直流分電盤ユニット３Ａ…のそれぞれの寸法の整数倍とされるものであって、ここで示す例では、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの垂直方向の寸法は直流分電盤ユニット３Ａ…のそれぞれの寸法の３倍となっているが、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの垂直方向の寸法を直流分電盤ユニット３Ａ…のそれぞれの寸法と同一とするようにしてもよい。

図８は、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの詳細を示す図であり、図８（ａ）は、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの斜視図、図８（ｂ）はマイグレーション装置４Ａ，４Ｂの正面図、図８（ｃ）は、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂの側面図を示す。
マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように直流分電盤垂直母線３Ｂと電気的に接続するための電源接触子３ｂを備えており、マイグレーション装置４Ａ内でＤＣ／ＡＣ変換またはＤＣ／ＤＣ変換され、負荷用端子台３ａを経由して負荷に電力を供給する。

このマイグレーション装置４Ａ，４Ｂに設けられる電源接触子３ｂは直流分電盤ユニット３Ａ…に設けられた電源接触子３ｂと同様の接続構成を有するものであり、その直流分電盤垂直母線３Ｂに対する接続位置も直流分電盤ユニット３Ａ…の場合と同様である。これにより、直流分電盤３の電源である直流分電盤垂直母線３Ｂとの接続構成、および、直流分電盤３の電源である直流分電盤垂直母線３Ｂに対する接続位置について、直流分電盤ユニット３Ａ…とマイグレーション装置４Ａ，４Ｂとの互換性が確保される。
マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは、直流分電盤３の筐体である盤構造体に収納された場合の直流分電盤垂直母線３Ｂとの位置関係を直流分電盤ユニット３Ａ…と同一としているものである。

マイグレーション装置４Ａ，４Ｂに設けられる負荷用端子台３ａも直流分電盤ユニット３Ａ…に設けられる負荷用端子台３ａと同様の接続構成を有するものである。その負荷５Ａ〜５Ｃに対する接続位置も直流分電盤ユニット３Ａ…の場合と同様であり、負荷用端子台３ａはマイグレーション装置４Ａ，４Ｂの左右空間に形成された配線スペースＣＳに配置される。これにより、負荷５Ａ〜５Ｃとの接続構成、および、負荷５Ａ〜５Ｃに対する接続位置について、直流分電盤ユニット３Ａ…とマイグレーション装置４Ａ，４Ｂとの互換性が確保される。

以上のように、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂと直流分電盤ユニット３Ａ…は、前記直流分電盤の電源との接続構成、接続位置および負荷との接続構成、接続位置、盤に固定する固定位置に互換性があるよう構成し、マイグレーション装置４Ａ，４Ｂは図５に示した通常使用されている直流分電盤ユニット３Ａ…と置換え可能な構造としている。

実施の形態２．
本発明に係る実施の形態１を図９について説明する。
図７に示した実施の形態１では、直流分電盤ユニット６台（左３台、右３台）に対し、マイグレーション装置が１台置き換え可能となる大きさを例として示しているが、図９に示すように、直流分電盤ユニット３Ａ…の右、左各々と１対１で置き換え可能な構造としても良い。
また、図７に示した実施の形態１では、マイグレーション装置の縦方向の幅を直流分電盤ユニット３Ａ…の縦方向の幅の３倍にしているが、直流分電盤ユニット３Ａ…の整数倍にしておけば、置き換えがスムーズに実施できる。

以上のように、本発明の構造によれば、マイグレーション装置の負荷であるルータ，スイッチングハブ，ファイアウォール，サーバ等の通信用電子機器，空調，電灯，その他電気設備の一部がＤＣ３８０Ｖ化した場合においても、マイグレーション装置４を直流分電盤ユニット３Ａ…と置き換えることで、新たに直流分電盤１を追加することなく、負荷の変更に対応が可能となる。と同時に、図１，図２で示した１９インチラックをシステム構成から無くすことができる。これにより、負荷変更による直流分電盤１の増設費用および１９インチラックの設置費用を削減することが可能で、将来的に負荷が全てＤＣ３８０Ｖ化された場合に不要となる１９インチラックの廃却費用も不要となる。
また、１９インチラックを配置するためのスペースも不要となり、経済的で省スペースとなるシステムが構成できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１商用電源２整流器３直流分電盤３Ａ直流分電盤ユニット３Ｂ直流分電盤垂直母線３ａ負荷用端子台３ｂ電源接触子３ｃ配線用遮断器４Ａマイグレーション装置４Ｂマイグレーション装置

Claims

直流分電盤内に直流分電盤ユニットとマイグレーション装置とを収納し、かつ前記マイグレーション装置と前記直流分電盤ユニットは、前記直流分電盤の電源との接続構成、接続位置および負荷との接続構成、接続位置、盤に固定する固定位置に互換性があるよう構成し、前記マイグレーション装置と前記直流分電盤ユニットは相互に置換え可能としたことを特徴とする直流分電盤。
前記マイグレーション装置の縦方向の幅は、前記直流分電盤ユニットの縦方向の幅の整数倍となっていることを特徴とする請求項１に記載の直流分電盤。
前記マイグレーション装置の縦方向の幅は、前記直流分電盤ユニットの縦方向の幅と同一となっていることを特徴とする請求項１に記載の直流分電盤。
直流分電盤ユニットの縦方向の幅の整数倍の幅を有し、直流分電盤の電源との接続構成、接続位置および負荷との接続構成、接続位置、盤に固定する固定位置に互換性があるよう構成されたことを特徴とするマイグレーション装置。
前記直流分電盤の母線と電気的に接続可能な電源接触子と負荷接続用端子台を備えたことを特徴とする請求項４に記載のマイグレーション装置。
前記直流分電盤への収納において、前記直流分電盤ユニットと置き換えが可能で、取付け互換性のあるマイグレーション装置を左右２台並べて配置したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のマイグレーション装置。