特許 6706168 電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6706168

(24)【登録日】2020年5月19日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02G 3/22 20060101AFI20200525BHJP

   H05K 7/06 20060101ALI20200525BHJP

   H05K 7/18 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H02G3/22 260

   H05K7/06 C

   H05K7/18 E

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-141194(P2016-141194)

(22)【出願日】2016年7月19日

(65)【公開番号】特開2018-14776(P2018-14776A)

(43)【公開日】2018年1月25日

【審査請求日】2019年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144393

【氏名又は名称】株式会社三社電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中井 祐輔

【審査官】 鈴木 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２３５８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４５１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３３０７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４０５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５３−０９２３１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−１３３３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０５２４１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−０７８２５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ ３／０４

３／１６

３／２２−３／４０

５／００−５／１０

Ｈ０５Ｋ ７／００

７／０２−７／１０

７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の設置棚を有する電気機器用ラックと、
複数の前記設置棚にそれぞれ設置される複数の電源装置と、
を備え、
電気機器用ラックは、
前記設置棚が、高さ方向において複数設けられたラック部と、
複数の前記電源装置に共通であって、高さ方向に延在したバスバーと、
前記バスバーが収納固定され、前記ラック部に対して回動可能に取り付けられた収納部と、
を有し、
複数の前記電源装置のそれぞれが有する接続端子と、前記バスバーとが、送電ケーブルを介して互いに電気的に接続されている、電源システム。

【請求項2】

前記収納部は、回動の中心軸の方向が前記高さ方向となる様に、前記ラック部に軸支されている、請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記収納部は、前記高さ方向に拡がった開口部を有する箱型形状を呈し、
前記収納部は、前記開口部が前記ラック部の内側を向いた状態で前記設置棚に近接した閉位置と、前記開口部が前記設置棚から離間した開位置と、の間で回動可能である、請求項１又は２に記載の電源システム。

【請求項4】

前記ラック部は、前記電源装置を冷却する冷却風の排出側が開放されており、
前記収納部は、前記冷却風の排出側において、当該冷却風の流路を避けて前記ラック部に取り付けられている、請求項１〜３の何れかに記載の電源システム。

【請求項5】

前記ラック部は、前記設置棚の全てを複数の支柱で保持して構成されている、請求項１〜４の何れかに記載の電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電気機器を設置することが可能なラック、及び当該ラックに複数の電源装置を設置して構成される電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気機器用ラックとして、複数の電気機器を設置することが可能なものは、従来から多く存在する（例えば、特許文献１参照）。ラックに設置された複数の電気機器は、通常、電力供給源（例えば、商用電源）との接続に利用されるブレーカやコンセント等の中継器に、各々が送電ケーブルを介して接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１３３３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の電気機器用ラックでは、当該ラックへの電気機器の設置数が増えるほど、ラックと中継器との間に多くの送電ケーブルを通すことが必要となり、それ故、工場等の施設内における送電ケーブルの配線が煩雑になるという問題があった。

【0005】

そこで本発明の目的は、送電ケーブルの配線を簡略化することが可能な電気機器用ラック、及び当該ラックを用いて構成された電源システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る電気機器用ラックは、ラック部と、バスバーと、収納部と、を備える。ラック部は、電気機器が設置される設置棚を、高さ方向において複数設けて構成されている。バスバーは、複数の設置棚のそれぞれに設置される複数の電気機器に共通であって、高さ方向に延在している。収納部は、バスバーが収納固定されており、ラック部に対して回動可能に取り付けられている。

【0007】

上記電気機器用ラックによれば、設置棚の各々に電源装置を設置した後、収納部を開いた状態で、電源装置に設けられている接続端子と、バスバーとを、短い送電ケーブルを介して容易に接続することができる。よって、ユーザが行う接続作業が簡略化され、その結果として作業性が向上することになる。又、バスバーと、ブレーカやコンセント等の中継器との接続には、バスバーに対応する１本の送電ケーブルが必要となるだけである。即ち、電源装置ごとに送電ケーブルを中継器に接続する必要がなく、電気機器用ラックから中継器までの配線数が少なくなる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、送電ケーブルの配線を簡略化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る電源システムを正面側から見て示した斜視図である。

【図2】電源システムを背面側から見て示した斜視図である。

【図3】（Ａ）（Ｂ）電源システムが備える電源装置を正面側及び背面側のそれぞれから見て示した斜視図である。

【図4】電気機器用ラックを示した斜視図である。

【図5】電気機器用ラックが備える収納部の開閉状態を示した平面図である。

【図6】収納部が閉位置に配された電源システムを背面側から見て示した斜視図である。

【図7】電源装置と入力バスバーとの接続状態を示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る電源システムを正面側及び背面側のそれぞれから見て示した斜視図である。図１及び図２に示される様に、電源システムは、電気機器である６つの電源装置１と、これらが設置される電気機器用ラック２と、を備える。尚、電気機器用ラック２は、６つに限定されない複数の電源装置１の設置が可能なものであってもよい。

【0011】

図３（Ａ）及び（Ｂ）は、電源装置１を正面側及び背面側のそれぞれから見て示した斜視図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示される様に、電源装置１の各々は、箱型形状を呈した筐体１１と、筐体１１内に構築された電源回路（不図示）と、を備える。本実施形態において、電源回路は、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、平滑回路やコンバータ回路等、冷却を要する電子部品（スイッチング素子等）が組み込まれた回路を含んでいる。

【0012】

電源回路の冷却を可能にするべく、筐体１１の前壁１１Ａ（正面側の壁）には吸気口１１ａが設けられ（図３（Ａ）参照）、筐体１１の後壁１１Ｂ（背面側の壁）には排気口１１ｂが設けられている（図３（Ｂ）参照）。そして、ファン等の送風機（不図示）の駆動により、冷却風が、吸気口１１ａから筐体１１内へ流れ込み、筐体１１内を通って排気口１１ｂから排出される。よって、吸気口１１ａ及び排気口１１ｂは、後述する収納部２３等で塞がれずに、開放された状態で維持されることが好ましい。

【0013】

本実施形態において、電源装置１の後壁１１Ｂには、電源装置１に３相交流電圧を入力するための３つの入力端子（Ｒ相端子１２ｒ、Ｓ相端子１２ｓ、Ｔ相端子１２ｔ）と、アース端子１２ｅと、電源装置１から直流電圧を出力するための２つの出力端子（正極端子１３ｐ、負極端子１３ｑ）と、が設けられている。入力端子には、商用電源からの３相交流電圧が入力されるため、高い電圧が印加される一方で、このとき流れる電流は小さく抑えられる。これに対し、出力端子では、出力される電圧が低く抑えられる一方で、このとき流れる電流は大きくなる。

【0014】

電源システムでは、６つの電源装置１への３相交流電圧の入力は、これらの電源装置１に共通の３つの入力バスバー（Ｒ相バスバー２２ｒ、Ｓ相バスバー２２ｓ、Ｔ相バスバー２２ｔ）を介して行われる（図２参照）。又、６つの電源装置１からの直流電圧の出力は、これらの電源装置１に共通の２つの出力バスバー（正極バスバー３２ｐ、負極バスバー３２ｑ）によって纏めて取り出される（図２参照）。このため、取り出される電流は大きなものとなる。そして、電源システムからの出力は、一例として、メッキ処理装置用の電源として利用される。

【0015】

メッキ処理を行う環境下では、メッキ液が飛散し易い。このため、特に高電圧が印加される入力端子は、飛散するメッキ液の付着から保護される必要がある。尚、入力端子を保護する構成については、後述する。

【0016】

図４は、電気機器用ラック２を示した斜視図である。図４に示される様に、電気機器用ラック２は、ラック部２１と、３つの入力バスバー（Ｒ相バスバー２２ｒ、Ｓ相バスバー２２ｓ、Ｔ相バスバー２２ｔ）と、アース用バスバー２２ｅと、収納部２３と、を備える。

【0017】

ラック部２１は、電源装置１が設置される設置棚２１１を、高さ方向Ｄｔにおいて６枚設けて構成されている。具体的には、ラック部２１は、設置棚２１１の全てを４本の支柱２１２で保持して構成されている。尚、ラック部２１の構成は、これに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ラック部２１は、６枚に限定されない複数の設置棚２１１で構成されていてもよい。

【0018】

上述の通り、電源装置１の各々において、吸気口１１ａ及び排気口１１ｂは、塞がれずに開放された状態で維持されることが好ましい。よって、ラック部２１は、図４に示される様に、電源装置１を冷却する冷却風の吸入側及び排出側（ラック部２１の正面側及び背面側）が開放されていることが好ましい。

【0019】

Ｒ相バスバー２２ｒは、６つの電源装置１に設けられたＲ相端子１２ｒに共通であって、高さ方向Ｄｔに延在している。Ｓ相バスバー２２ｓは、６つの電源装置１に設けられたＳ相端子１２ｓに共通であって、高さ方向Ｄｔに延在している。Ｔ相バスバー２２ｔは、６つの電源装置１に設けられたＴ相端子１２ｔに共通であって、高さ方向Ｄｔに延在している。アース用バスバー２２ｅは、６つの電源装置１に設けられたアース端子１２ｅに共通であって、高さ方向Ｄｔに延在している。そして、これら４つのバスバーは、平行に配列された状態で収納部２３内に収納固定されている。

【0020】

収納部２３は、高さ方向Ｄｔに拡がった開口部２３ａを有する箱型形状を呈しており、収納部２３に収納固定されている４つのバスバーは、開口部２３ａから外側を臨んでいる。

【0021】

そして、収納部２３は、次の様な開閉が可能となる様に、ラック部２１に対して回動可能に取り付けられている。図５は、収納部２３の開閉状態を示した平面図である。尚、図５では、ラック部２１の天壁の図示が省略されている。図５に示される様に、収納部２３は、開口部２３ａがラック部２１の内側を向いた状態で設置棚２１１に近接した閉位置Ｐ１（図６参照）と、開口部２３ａが設置棚２１１から離間した開位置Ｐ２（図２参照）と、の間で回動可能となる様に、ラック部２１に取り付けられている。

【0022】

具体的には、図４に示される様に、４本の支柱２１２のうちの後ろ側を支える２本の支柱２１２の１つ（本実施形態では、図４において右後ろの支柱２１２）の上部と下部のそれぞれに、Ｌ字状の金具２１３が取り付けられており、当該金具２１３に対し、ネジ２１４により収納部２３が軸支されている。即ち、収納部２３は、回動の中心軸２３ｂの方向が高さ方向Ｄｔとなる様に、ラック部２１に軸支されている。

【0023】

より具体的には、収納部２３は、次の様な開閉が可能となる様に軸支されている。収納部２３が閉位置Ｐ１から開位置Ｐ２に至ると、収納部２３の側面のうちの中心軸２３ｂに近い側面が、ラック部２１の支柱２１２に当接し、これにより収納部２３の回動が停止する。この様な開閉動作は、収納部２３の開閉角度が９０°以上になることを許容するものである（図５参照）。よって、開閉角度を９０°以上に大きく設定することにより、スペースが小さくても収納部２３を大きく開くことが可能となり、その結果、配線等の作業を行うユーザにとって、電源装置１の背面側へ手を入れることが容易になり、又、作業面（例えば、電源装置１の背面や収納部２３の開口部２３ａ）を視認することが容易になる。

【0024】

本実施形態では、収納部２３は、閉位置Ｐ１に配されたとき、開口部２３ａを電源装置１の後壁１１Ｂに向けると共に６つの電源装置１に設けられた全ての入力端子及びアース端子を覆った状態（図６参照）となる様に、ラック部２１に軸支される位置が設定されている。よって、収納部２３は、閉位置Ｐ１から開かれたとき（特に、開位置Ｐ２に配されたとき）、全ての入力端子及びアース端子を外部に露出させることになる。尚、本実施形態では、収納部２３は、閉位置Ｐ１に配された状態で、固定ネジ２１５によりラック部２１に固定することができる。

【0025】

更に、収納部２３は、閉位置Ｐ１と開位置Ｐ２との間の何れの位置であっても、排気口１１ｂから排出される冷却風の流路を妨げることがない様に、当該流路を避けて取り付けられることが好ましい（図２及び図６参照）。これにより、収納部２３を取り付けたことによる冷却効率の低下を防止することができる。

【0026】

図７は、電源装置１と入力バスバーとの接続状態を示した斜視図である。図７に示される様に、上記電気機器用ラック２によれば、設置棚２１１の各々に電源装置１を設置した後、収納部２３を閉位置Ｐ１から開いた状態で、入力端子（Ｒ相端子１２ｒ、Ｓ相端子１２ｓ、Ｔ相端子１２ｔ）と、これに対応する入力バスバー（Ｒ相バスバー２２ｒ、Ｓ相バスバー２２ｓ、Ｔ相バスバー２２ｔ）とを、短い送電ケーブル４１を介して容易に接続することができる。このとき、同様に、アース端子１２ｅとアース用バスバー２２ｅとを、短い送電ケーブル４２を介して接続することができる。よって、ユーザが行う接続作業が簡略化され、その結果として作業性が向上することになる。尚、送電ケーブル４１及び４２の長さは、収納部２３の開閉を妨げることのない長さであればよい。

【0027】

又、入力バスバー（Ｒ相バスバー２２ｒ、Ｓ相バスバー２２ｓ、Ｔ相バスバー２２ｔ）及びアース用バスバー２２ｅと、ブレーカやコンセント等の中継器との接続には、それらのバスバーに対応する４本の送電ケーブルが必要となるだけである。即ち、電源装置１ごとに４本の送電ケーブルを中継器に接続する必要がなく、電気機器用ラック２から中継器までの配線数が少なくなる。よって、中継器までの送電ケーブルの配線が簡略化され、その結果として、工場等の施設内における送電ケーブルの配線が煩雑になり難い。

【0028】

本実施形態では、収納部２３の上面及び下面に、送電ケーブルを通すための貫通孔２３１ａ及び２３１ｂがそれぞれ設けられている（図４参照）。そして、中継器に接続される４本の送電ケーブルは、電源システムが設置される場所や状況（環境等）に応じて、貫通孔２３１ａ又は２３１ｂの何れかに通される。貫通孔２３１ａ及び２３１ｂのうちの送電ケーブルの挿通に使用されない貫通孔は、これを閉塞させる蓋で覆われることが好ましい。

【0029】

更に、上記電気機器用ラック２によれば、入力バスバー（Ｒ相バスバー２２ｒ、Ｓ相バスバー２２ｓ、Ｔ相バスバー２２ｔ）及びアース用バスバー２２ｅが収納部２３に収納固定されており、又、収納部２３を閉じること（閉位置Ｐ１）で、入力端子（Ｒ相端子１２ｒ、Ｓ相端子１２ｓ、Ｔ相端子１２ｔ）及びアース端子１２ｅの全てが収納部２３で覆われる。よって、構築された電源システムの使用時には、高電圧が印加される入力側の接続部が保護される。ここで、接続部の保護には、ユーザが接続部に触れることによって起こる感電からの保護と、メッキ処理を行う環境下で飛散するメッキ液の付着やそれが原因となって生じる腐食からの保護が含まれる。接続部へのメッキ液の付着は、電気的な短絡を生じる虞があるため、防止されることが好ましい。又、接続部の腐食は、接触不良を生じる虞があるため、防止されることが好ましい。

【0030】

更に又、収納部２３は、回動の中心軸２３ｂの方向が高さ方向Ｄｔとなる様に、ラック部２１に軸支されている。よって、収納部２３の回動に必要なスペースは小さくて済む。そして、収納部２３は、冷却風の排出側において、当該冷却風の流路を避けてラック部２１に取り付けられている。ここで、工場等の施設内に電気機器用ラック２を設置する場合、冷却風の排出側には、冷却風を通すためのスペースを設ける必要がある。この様な制限の下、上記電気機器用ラック２によれば、設置時に必要となる小さなスペースを有効利用して、収納部２３を回動させることができる。又、収納部２３の開閉角度が９０°以上に設定されることにより、作業面を視認すること等がユーザにとって容易となり、その結果、スペースが制限された状況下であっても作業性が向上することになる。

【0031】

尚、施設内における電気機器用ラック２の設置箇所によっては、収納部２３は、回動の中心軸の向きが水平方向となる様にラック部２１に取り付けられてもよい。

【0032】

上記電気機器用ラック２の各部構成は、電源装置１に限定されない種々の電気機器が設置されるラックに適用することができる。又、上述した入力バスバーは、電気機器の入力端子に接続されるものに限らず、電気機器に設けられた種々の接続端子にも適用することができる。更に、収納部２３が軸支される位置は、支柱２１２に限らず、ラック部２１に電気機器が設置されたときの当該電気機器の接続端子の位置に応じて、適宜変更することが可能である。

【0033】

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0034】

１ 電源装置
２ 電気機器用ラック
１１ 筐体
１１Ａ 前壁
１１Ｂ 後壁
１１ａ 吸気口
１１ｂ 排気口
１２ｅ アース端子
１２ｒ Ｒ相端子
１２ｓ Ｓ相端子
１２ｔ Ｔ相端子
１３ｐ 正極端子
１３ｑ 負極端子
２１ ラック部
２２ｅ アース用バスバー
２２ｒ Ｒ相バスバー
２２ｓ Ｓ相バスバー
２２ｔ Ｔ相バスバー
２３ 収納部
２３ａ 開口部
２３ｂ 中心軸
３２ｐ 正極バスバー
３２ｑ 負極バスバー
４１、４２ 送電ケーブル
Ｄｔ 高さ方向
Ｐ１ 閉位置
Ｐ２ 開位置
２１１ 設置棚
２１２ 支柱
２１３ 金具
２１４ ネジ
２１５ 固定ネジ
２３１ａ、２３１ｂ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】