JP2011188635A - コンセント - Google Patents

Abstract

【課題】短絡事故が発生した負荷装置を接続している給電系統を保護するとともに、短絡事故が発生していない負荷装置へ短絡事故の影響が及ぶのを回避する。
【解決手段】複数の給電系統と、複数の給電系統のそれぞれに接続され、電力ケーブルの一端に設けられた差込プラグがそれぞれ挿入される複数のプラグ受けとを有し、外部から供給された電流を複数の給電系統のそれぞれに分岐してプラグ受けに挿入された差込プラグへ出力することにより、当該差込プラグが設けられた電力ケーブルの他端に接続された負荷装置へ電力を供給するコンセントにおいて、複数の給電系統のそれぞれは、当該給電系統に流れる電流の電流値が所定の電流値を超えると当該電流の遮断を開始する遮断器と、当該給電系統に流れる電流のうち、負荷装置への方向の電流を通過させる電流制限部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷装置を接続し、接続された負荷機器へ電力を供給するコンセントに関する。

直流で動作する負荷装置へ給電する給電システムでは、商用電源の交流電流を直流電流に変換し、変換された直流電流によって負荷装置へ電力を供給する。

図３は、直流で動作する負荷装置へ直流電流によって電力を供給する給電システムの構成の一例を示すブロック図である。

図３に示す給電システムは、商用電源１１０と、商用電源１１０の交流電流を直流電流に変換して出力する整流装置１２０と、直流給電装置１３０と、給電ケーブル１４０によって直流給電装置１３０に接続されたコンセント１５０と、コンセント１５０と接続された負荷装置である情報処理装置１７０−１，１７０−２とを備えている。

なお、電力ケーブル１６０−１，１６０−２の一端には差込プラグ（不図示）が設けられ、その差込プラグがプラグ受け１５３−１，１５３−２に挿入される。これにより、電力ケーブル１６０−１，１６０−２の他端に接続された情報処理装置１７０−１，１７０−２とコンセント１５０とが接続される。また、以降、単に電流といった場合は直流電流のことを指す。

図３に示した給電システムにおいて、整流装置１２０から出力された電流は、直流給電装置１３０の直流給電装置内コンデンサ１３１を経て、給電ケーブル１４０を介してコンセント１５０へ供給される。図３に示す例では、コンセント１５０へ供給された電流は、２つの給電系統に分岐される。そして、分岐された電流は、各給電系統において配線保護用遮断器１５１−１，１５１−２及びプラグ受け１５３−１，１５３−２を経て、電力ケーブル１６０−１，１６０−２に接続された情報処理装置１７０−１，１７０−２へ送られる。そして、情報処理装置１７０−１，１７０−２においては、入力コンデンサ１７１−１，１７１−２を充電しながら、情報処理装置ユニット１７２−１，１７２−２に電流が送られる。

図４は、図３に示した給電システムの情報処理装置ユニット１７２−１に短絡事故が発生した場合の様子を説明するための図である。なお、短絡事故とは例えば、地絡事故を含むものとする。

情報処理装置ユニット１７２−１に短絡事故が発生した場合、図４の図中矢印で示すように、整流装置１２０、直流給電装置内コンデンサ１３１及び入力コンデンサ１７１−２から、コンセント１５０の給電系統を介して情報処理装置１７０−１へ過電流が流れる。

このとき、配線保護用遮断器１５１−１が動作することにより、情報処理装置１７０−１は給電系統から切り離される。これにより、情報処理装置１７０−１への給電系統が保護される。

ここで、過大な電流から給電系統を保護するための技術が例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている技術では、通信設備に直流電流によって電力を供給する電源装置に接続されるコンデンサ収容箱を構成するコンデンサの数に冗長度を持たせる。さらに、コンデンサ収容箱内の部品の交換時に発生する突入電流を抑制する回路を備える。これらにより、コンデンサ収容箱内の部品の交換工事に伴う通信障害が回避される。

特開２００６−１９６４０６号公報

図３及び図４に示したような給電システムにおいては、給電系統毎に配線保護用遮断器が設けられている。この場合、上述したように、短絡事故が発生した負荷装置は、その負荷装置を接続している給電系統から切り離される。そのため、通常は、短絡事故が発生していない負荷装置に短絡事故の影響が及ぶ可能性は低い。

ここで、情報処理装置１７０−１，１７０−２が収容されたラック内にコンセント１５０を設置して電流を分岐する場合を考えてみる。

この場合、電流の分岐点と負荷装置（情報処理装置１７０−１，１７０−２）との距離が非常に近くなり、情報処理装置１７０−１と情報処理装置１７０−２と間のインピーダンスが非常に小さくなる。

そのため、上述した場合と同様に情報処理装置ユニット１７２−１に短絡事故が発生した場合、入力コンデンサ１７１−２からの放電速度が非常に早く、配線保護用遮断器１５１−１が動作を開始する前に、情報処理装置１７０−２の入力端の電圧値が急激に低下する。その結果、短絡事故が発生していない情報処理装置１７０−２が停止してしまう場合がある。

つまり、短絡事故が発生していない負荷装置に短絡事故の影響が及んでしまうという問題点がある。

本発明は、短絡事故が発生した負荷装置を接続している給電系統を保護するとともに、短絡事故が発生していない負荷装置へ短絡事故の影響が及ぶのを回避することを可能にするコンセントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のコンセントは、複数の給電系統と、該複数の給電系統のそれぞれに接続され、電力ケーブルの一端に設けられた差込プラグがそれぞれ挿入される複数のプラグ受けとを有し、外部から供給された電流を前記複数の給電系統のそれぞれに分岐して前記プラグ受けに挿入された前記差込プラグへ出力することにより、当該差込プラグが設けられた前記電力ケーブルの他端に接続された負荷装置へ電力を供給するコンセントにおいて、
前記複数の給電系統のそれぞれは、
当該給電系統に流れる電流の電流値が所定の電流値を超えると当該電流の遮断を開始する遮断器と、
当該給電系統に流れる電流のうち、前記負荷装置への方向の電流を通過させる電流制限部と、を有する。

本発明は以上説明したように構成されているので、短絡事故が発生した場合、配線保護用遮断器が動作を開始する前に、短絡事故が発生していない負荷装置の入力端の電圧値が急激に低下するのを回避することができる。

そのため、短絡事故が発生した負荷装置を接続している給電系統を保護するとともに、短絡事故が発生していない負荷装置へ短絡事故の影響が及ぶのを回避することが可能となる。これは、負荷装置の負荷の容量の多寡にかかわらず実現可能な効果である。

本発明のコンセントを適用した給電システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。 図１に示したプラグ受けとプラグ受けに挿入される差込プラグとの一例を説明するための図である。 直流で動作する負荷装置へ直流電流によって電力を供給する給電システムの構成の一例を示すブロック図である。 図３に示した給電システムの情報処理装置ユニットに短絡事故が発生した場合の様子を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のコンセントを適用した給電システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。

本実施形態の給電システムは、商用電源１０と、整流装置２０と、直流給電装置３０と、コンセント５０と、負荷装置である情報処理装置７０−１，７０−２とを備えている。なお、ここでは負荷装置の一例として情報処理装置を挙げているが、負荷装置は情報処理装置に限定されない。

整流装置２０は、商用電源１０の交流電流を直流電流に変換して直流給電装置３０へ出力する。

直流給電装置３０は、直流給電装置内コンデンサ３１と、直流給電装置内遮断器３２とを備え、整流装置２０から出力された電流を給電ケーブル４０を介してコンセント５０へ供給する。

コンセント５０は、２つの給電系統を有しており、直流給電装置３０から供給された電流は２つの給電系統に分岐される。２つの給電系統には、配線保護用遮断器５１−１，５１−２と、電流制限部であるダイオード５２−１，５２−２とが備えられている。なお、２つの給電系統のそれぞれにおいて、配線保護用遮断器とダイオードとは直列に接続されている。また、コンセント５０は、コンセント５０と情報処理装置７０−１，７０−２とを接続するためのプラグ受け５３−１，５３−２を備えている。

配線保護用遮断器５１−１，５１−２は、それぞれの給電系統に流れる電流の電流値が所定の電流値を超えると当該電流の遮断を開始する。なお、所定の電流値とは例えば、情報処理装置７０−１，７０−２の定格電流値である。

ダイオード５２−１，５２−２は、それぞれの給電系統において、直流給電装置３０から情報処理装置７０−１，７０−２への方向の電流を通過させる。

プラグ受け５３−１，５３−２のそれぞれは、２つの給電系統のそれぞれと接続されている。また、プラグ受け５３−１，５３−２のそれぞれには、電力ケーブル６０−１，６０−２のそれぞれの一端に設けられた差込プラグが挿入される。

図２は、図１に示したプラグ受け５３−１，５３−２とプラグ受け５３−１，５３−２に挿入される差込プラグとの一例を説明するための図である。

図２に示すように、電力ケーブル６０−１，６０−２のそれぞれの一端には、差込プラグ６１−１，６１−２が設けられている。ここでは、差込プラグ６１−１はプラグ受け５３−１に挿入され、差込プラグ６１−２はプラグ受け５３−２に挿入されるものとする。そして、２つの給電系統に分岐された電流は、プラグ受け５３−１に挿入された差込プラグ６１−１へ出力され、また、プラグ受け５３−２に挿入された差込プラグ６１−２へ出力される。これにより、差込プラグ６１−１が設けられた電力ケーブル６０−１の他端に接続された情報処理装置７０−１へ電力が供給される。同様に、差込プラグ６１−２が設けられた電力ケーブル６０−２の他端に接続された情報処理装置７０−２へ電力が供給される。

なお、図２においては、差込プラグが２つの突起を備え、プラグ受けの２つの穴に差込プラグの２つの突起が挿入される場合を一例して示したが、差込プラグやプラグ受けの穴の形状は、図２に示したような形状に限定されない。

再度、図１を参照すると、情報処理装置７０−１，７０−２のそれぞれは、入力コンデンサ７１−１，７１−２と、情報処理装置７０−１，７０−２のそれぞれの機能を実装した情報処理装置ユニット７２−１，７２−２を備えている。

図１に示した給電システムにおいて、整流装置２０から出力された電流は、直流給電装置３０の直流給電装置内コンデンサ３１を経て、給電ケーブル４０を介してコンセント５０へ供給される。コンセント５０へ供給された電流は、２つの給電系統に分岐される。そして、分岐された電流は、各給電系統において配線保護用遮断器５１−１，５１−２、ダイオード５２−１，５２−２、プラグ受け５３−１，５３−２及び差込プラグ６１−１，６１−２を経て、電力ケーブル６０−１，６０−２に接続された情報処理装置７０−１，７０−２へ送られる。情報処理装置７０−１，７０−２では、入力コンデンサ７１−１，７１−２を充電しながら、情報処理装置ユニット７２−１，７２−２に電流が送られる。

以下に、図１に示した情報処理装置ユニット７２−１に短絡事故が発生した場合の動作について説明する。なお、短絡事故とは例えば、地絡事故を含むものとする。

情報処理装置ユニット７２−１に短絡事故が発生した場合、整流装置２０及び直流給電装置内コンデンサ３１から、コンセント５０の給電系統を介して情報処理装置７０−１へ過電流が流れる。

このとき、情報処理装置７０−２の入力コンデンサ７１−２からも電流が流れるが、この電流はダイオード５２−２によって流出が妨げられる。そのため、情報処理装置７０−２の入力端の電圧値が急激に低下することなく、配線保護用遮断器５１−１が動作することによって情報処理装置７０−１が給電系統から切り離される。

このように本実施形態においては、コンセント５０の複数の給電系統のそれぞれは、当該給電系統に流れる電流の電流値が所定の電流値を超えると当該電流の遮断を開始する配線保護用遮断器５１−１，５１−２と、当該給電系統に流れる電流のうち、情報処理装置７０−１，７０−２への方向の電流を通過させるダイオード５２−１，５２−２とを有する。

これにより、短絡事故が発生した際、配線保護用遮断器が動作を開始する前に、短絡事故が発生していない情報処理装置の入力端の電圧値が急激に低下するのを回避することができる。

そのため、短絡事故が発生した情報処理装置を接続している給電系統を保護するとともに、短絡事故が発生していない情報処理装置へ短絡事故の影響が及ぶのを回避することが可能となる。これは、情報処理装置の負荷の容量の多寡にかかわらず実現可能な効果である。

なお、本実施形態においては、給電系統の数を２つとしているが、給電系統の数は２つに限定されない。また、情報処理装置の数は給電系統の数に応じて変えることが可能なので、情報処理装置の数も２つに限定されない。

また、本実施形態においては、電流制限部の一例としてダイオードを利用する場合について説明したが、１方向だけの電流を通過させるものであれば、電流制限部はダイオードに限定されない。

また、本実施形態のように、ダイオードを介して負荷装置に給電しても、ダイオードを介さない場合と比較して損失の増加はなく、高効率な給電システムを維持できる。

また、整流装置２０と接続された他の直流給電装置が存在する場合、直流給電装置３０に接続された負荷装置に短絡事故が発生した場合でも、当該他の直流給電装置の直流給電装置内遮断器が動作するのを回避することができる。つまり、当該他の直流給電装置に接続された負荷装置がシステムダウンするのを回避することができる。

また、直流給電装置内遮断器３２(例えば、ヒューズ等)や配線保護用遮断器５１−１，５１−２を動作させるための電力エネルギーは、ダイオードを介さない場合と同様に、整流装置２０から供給される。また、例えば整流装置２０と接続された他の直流給電装置が存在する場合、当該他の直流給電装置の直流給電装置内コンデンサからも電力エネルギーが供給される。そのため、本実施形態においては、ダイオードを介さない場合と比べて、整流装置２０の出力コンデンサ（不図示）の容量や出力容量を変更する必要はない。

１０ 商用電源
２０ 整流装置
３０ 直流給電装置
３１ 直流給電装置内コンデンサ
３２ 直流給電装置内遮断器
４０ 給電ケーブル
５０ コンセント
５１−１，５１−２ 配線保護用遮断器
５２−１，５２−２ ダイオード
５３−１，５３−２ プラグ受け
６０−１，６０−２ 電力ケーブル
６１−１，６１−２ 差込プラグ
７０−１，７０−２ 情報処理装置
７１−１，７１−２ 入力コンデンサ
７２−１，７２−２ 情報処理装置ユニット

Claims (3)

1. 複数の給電系統と、該複数の給電系統のそれぞれに接続され、電力ケーブルの一端に設けられた差込プラグがそれぞれ挿入される複数のプラグ受けとを有し、外部から供給された電流を前記複数の給電系統のそれぞれに分岐して前記プラグ受けに挿入された前記差込プラグへ出力することにより、当該差込プラグが設けられた前記電力ケーブルの他端に接続された負荷装置へ電力を供給するコンセントにおいて、
   前記複数の給電系統のそれぞれは、
   当該給電系統に流れる電流の電流値が所定の電流値を超えると当該電流の遮断を開始する遮断器と、
   当該給電系統に流れる電流のうち、前記負荷装置への方向の電流を通過させる電流制限部と、を有するコンセント。
2. 請求項１に記載のコンセントにおいて、
   前記遮断器と前記電流制限部とは直列に接続されたコンセント。
3. 請求項１または請求項２に記載のコンセントにおいて、
   前記電流制限部は、ダイオードであるコンセント。

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