JP6787316B2 - 電源装置およびこの電源装置を備えるサーバシステム - Google Patents

Description

この発明は、例えばデータセンタに設置されたサーバシステムに直流電力を供給する電源装置およびこの電源装置を備えるサーバシステムに関する。

図１９は、特許文献１に示された従来の一般的なサーバシステム用電源システムの概略構成を示すものである。

この電源システムは、交流４００Ｖの系統電源３に接続される無停電電源装置１と、この無停電電源装置１から出力される交流電力の電圧を絶縁して変換する変圧器２とを備える。

無停電電源装置１は、バッテリ１ａ，ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂ，ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃを備える。このバッテリ１ａは、系統電源３からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１ｂにより充電される。そして、ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される直流電力、またはバッテリ１ａから放電される直流電力は、ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃにより交流４００Ｖの交流電力に変換される。

ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃから出力される４００Ｖの交流電力は変圧器２により２００Ｖまたは１００Ｖの交流電力に変換される。さらに、変換された交流電力はサーバシステム４内の電力変換器５により低電圧（１２Ｖ）の直流電力に変換される。電力変換器５は、ＡＣ／ＤＣ変換器５ａとＤＣ／ＤＣ変換器５ｂの直列回路で構成されている。この１２Ｖの直流電力は負荷となる複数台のサーバ４ａ〜４ｎに供給される。サーバシステム内の個別のサーバ４ａ〜４ｎは、１２Ｖの直流電力で動作する。

複数台のサーバ４ａ〜４ｎは、所定数ずつサーバラックに収納されてサーバシステムを構成する。電力変換器５は、各サーバシステムに対応して設けられる。そして電力変換器５は、各サーバが収納されているサーバラックに一体に収納される。

しかしながら、このような電源システムは、ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂ、５ａやＤＣ／ＤＣ変換器５ｂ等の多くの変換器により、電力変換が行われるため、電力変換段数が多くなる。そのため、全体の電力変換効率が低下する。そこで、図２０および図２１に示すような直流電力供給のための電源システムが提案されている。

図２０に示す電源システムは、無停電電源装置１のＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される高電圧（４００Ｖ）の直流電力を、直流用配電機器２ａを介してサーバシステム４に給電する。そして、この高電圧（４００Ｖ）の直流電力は、サーバシステム４内のＤＣ／ＤＣ変換器５ｄにより１２Ｖの低電圧の直流電力に変換される。この電源システムは、高電圧直流給電システム（ＨＶＤＣ）と称される。

また、図２１に示す電源システムでは、無停電電源装置１が、さらにＤＣ／ＤＣ変換器１ｄを備えている。ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される高電圧（４００Ｖ）の直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器１ｄにより、低電圧（４８Ｖ）の直流電力に変換される。この低電圧（４８Ｖ）の直流電力は、直流用配電機器２ａを介してサーバシステム４に給電される。この低電圧（４８Ｖ）の直流電力は、サーバシステム４内のＤＣ／ＤＣ変換器５ｅにより、さらに低電圧（１２Ｖ）の直流電力に変換される。この電源システムは、低電圧直流給電システムと称される。

このような直流給電を行う電源システムは、電力変換の段数が少ないので、電力変換効率を高めることができる。

しかし、図２０に示す高電圧直流給電を行う電源システムにおいては、直流配電用遮断器２ａとして高電圧の直流電力を遮断するための遮断器が必要である。高電圧の直流電力を遮断可能な遮断器は、大形であるだけでなく、直流高電圧（ＤＣ４００Ｖ）配電に対する感電対策も必要となる。

一方、図２１の電源システムは、低電圧の直流大電流を取り扱うので、配電線等の導体における損失や発熱が大きくなるという問題がある。

また、図１９に示す電源システムでは、データセンタに、数百ｋＷ以上の大容量で大形の無停電電源装置１を集中配置している。そのため、データセンタに設置する無停電電源装置の設置スペースが大きくなる。しかも、無停電電源装置１に故障が発生した際は、すべてのサーバが停止することになり、システム全体の信頼性が低下するという問題がある。

このような従来の電源システムが有する問題点を解決するため、特許文献１には図２２に示す電源システムが提案されている。

図２２に示す電源システムは、交流の系統電源３から供給される２００Ｖの交流電力をサーバシステム４に給電するものである。サーバシステム４のサーバラック４０には、無停電電源装置１０と複数のサーバ４ａ〜４ｎが収納されている。無停電電源装置１０は、電源ユニット２０とバッテリユニット３０により構成されている。電源ユニット２０の電源回路部２１は、系統電源３から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器２２とこのＡＣ／ＤＣ変換器２２の出力の直流電力を１２Ｖの直流電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換器２３を備える。ＤＣ／ＤＣ変換器２３から出力される１２Ｖの直流電力がサーバ４ａ〜４ｎに供給される。

また、バッテリユニット３０のバッテリ回路部３１は、直流電力を充電するバッテリ３２と、双方向に直流電流の通流を行うＤＣ／ＤＣ変換器３３とを備える。バッテリ３２は双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３を介して電源回路部２１の出力に並列に接続される。バッテリ３２は、双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３を通して、電源回路部２１の直流出力によって充電されるとともに、充電した直流電力をＤＣ／ＤＣ変換器３３を介してサーバ４ａ〜４ｎに供給する。

そして、このように構成された電源ユニット２０とバッテリユニット３０は、図２３の（ａ）、（ｂ）に示すように、共通のシェルフ５０に収納されて、無停電電源装置１０を構成している。電源ユニット２０とバッテリユニット３０のそれぞれの背面側に引き出された出力端子は、コネクタ４４を介してサーバラック４０内の電力母線４２、４３に接続される。電力母線４２、４３は、ここには図示しないサーバ(負荷)４の電源入力端子に接続される。

国際公開第２０１４／１４１４８６号

このように電源ユニットとバッテリユニットとをサーバとともにサーバラックに収納すると、無停電電源装置を別置する場合に比べてその設置スペースを低減することができる。さらに無停電電源装置が故障した場合、その影響がそのサーバラックに収納されたサーバだけに限定され、他のサーバラックのサーバには影響しない。したがって、サーバシステムの信頼性を高めることができる。

しかし、このような従来の無停電電源装置では、電源ユニットとバッテリユニットの背面において、各ユニットとサーバラック内の直流母線とをコネクタにより接続する必要がある。このコネクタの数は電源ユニットとバッテリユニットの数に応じて多数必要となるだけでなく、これらの接続に手間を要するという問題がある。

この発明は、電源ユニットとバッテリユニットとを収納ケース内で相互に接続し、サーバラック内での直流母線との接続が容易となる電源システムを提供することを課題とするものである。

前記の課題を解決するため、この発明は、直流電力を給電する電源装置であって、前記電源装置は、前記直流電力を出力する複数の電力変換ユニット、前記複数の電力変換ユニットの出力端子を並列接続するための接続導体モジュール、前記複数の電力変換ユニットおよび前記接続導体モジュールを収納するシェルフを備え、前記接続導体モジュールは、絶縁材料で形成されたモジュールケースと前記モジュールケース内に収納される接続導体とで構成されていることを特徴とする。

この発明においては、前記モジュールケースは、前記複数の電力変換ユニットと対向する面に開口部を有し、前記接続導体は、前記複数の電力変換ユニットの出力端子と嵌合するための端子を備え、前記接続導体の前記端子は、前記開口部で前記複数の電力変換ユニットの出力端子と嵌合結合される。

また、この発明において、前記モジュールケースは、第１と第２のケースとから構成され、前記接続導体は、前記第１のケースと第２のケースとが嵌合されることにより、前記モジュールケース内に固定保持される。

そして、前記接続導体は、前記第１のケースもしくは前記第２のケースに設けられた保持溝に装着固定される。

さらに、この発明において、前記接続導体モジュールは、前記シェルフの側壁と底壁の少なくともいずれかに設けられた嵌合部と嵌合するための嵌合部を備えている。

また、前記接続導体と前記シェルフとは、前記接続導体モジュールの上面、底面および両側面において、前記モジュールケースで絶縁されている。

さらに、この発明において、前記直流電力を出力する複数の電力変換ユニットは、交流電源の電力を直流電力に変換して出力する電源ユニット、または、バッテリの電力を直流電力に変換して出力するバッテリユニットである。

さらにまた、この発明において、前記接続導体は、前記電源装置の左右両側に、前記直流電力を外部へ引き出すための正極性と負極性の端子対を備えている。
この発明の電源装置により、サーバ用電源システムを構成することができる。この場合、電源装置をサーバの収容されたサーバラックに収納するのがよい。

この発明によれば、電源装置は、電源ユニット，バッテリユニットおよび接続導体モジュールを備える。モジュールケースは、前記電源ユニットおよびバッテリユニットが収納されているシェルフに着脱可能に装着される。そして、電源ユニットとバッテリユニットとは、電源装置のシェルフに挿入されることで、それぞれの出力端子が接続導体モジュールの接続導体と電気的に並列接続される。接続導体は、絶縁材で形成されたモジュールケースにより保持される。この接続導体モジュールの接続端子を、電源ユニットおよびバッテリユニットの出力端子に嵌合結合することにより電源装置内の複数のユニットの並列接続を簡単に行うことができる。

この発明に係るサーバシステムの概略構成を示す図である。図１（ａ）は、正面断面図、図１（ｂ）は側面断面図である。 この発明に係る無停電電源装置の正面図である。図２（ａ）はシェルフの各収納室にユニットを収納されていない状態を示す正面図である。図２（ｂ）はシェルフの各収納室にユニットを収納した状態を示す正面図である。 無停電電源装置のシェルフに電源ユニット及びバッテリユニットが収納される途中の状態を示す斜視図である。 無停電電源装置のシェルフに電源ユニット及びバッテリユニットが収納された状態を示す斜視図である。 図４における接続導体モジュールの挿入工程を示す部分拡大斜視図である。 無停電電源装置の組み立ての完成状態を示す斜視図である。 接続導体モジュールの構成を示す分解斜視図である。 接続導体モジュールの構成を図７とは逆方向から見た斜視図である。 接続導体モジュールの組み立て中の構成を示す正面図である。 接続導体モジュールを組み立てた状態を示す斜視図である。 無停電電源装置の外観を示す斜視図である。 （ａ）は無停電電源装置の接続端子部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＡ部をさらに拡大して示す平面図である。 無停電電源装置の一部の蓋板を外した状態を示す斜視図である。 無停電電源装置の接続導体モジュールの出力端子と引出導体との接続構造を示す斜視図である。 シェルフの収納室へのバッテリユニットの収納状態を示した縦断面図であり、（ａ）は、収納室から、バッテリユニットが引き出された状態を示し、（ｂ）は、バッテリユニットがフラッパの直前まで挿入された状態を示し、（ｃ）は、バッテリユニットがフラッパの位置に達した状態を示す図である。 図１５（ｃ）のＡ部を拡大して示す図である。 シェルフの収納室におけるフラッパが閉じた状態を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は一部を切断して示す斜視図である。 シェルフの収納室におけるフラッパが開いた状態を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は一部を切断して示す斜視図である。 従来のサーバシステム用電源システムの構成を示すブロック構成図である。 従来のサーバシステム用電源システムの他の構成を示すブロック構成図である。 従来のサーバシステム用電源システムの他の構成を示すブロック構成図である。 従来のサーバシステム用電源システムの他の構成を示すブロック構成図である。 図２２に示すサーバシステム用電源システムの概略構成を示す斜視図であり、（ａ）は正面から見た斜視図、（ｂ）は背面から見た斜視図である。

以下に、図１〜図１８を参照して、本発明の実施形態である無停電電源装置および電源システムについて説明する。以下で説明する電源システムの概略回路構成は、図２２に示した電源システムの概略回路構成と同じである。図１〜図１８において、図１９から図２３を用いて説明した従来のサーバシステムと同じまたは等価な要素には、同じ符号を付している。

図１は、サーバラック４０内に収められたサーバシステムの概略構成を示す図である。サーバラック４０内には、多段に重ねられた複数のサーバユニット４（ａ〜ｎ）と無停電電源装置１０が収められている。図１（ａ）は、サーバラック内部の構成を示すために一部を切断して示す正面図である。図１（ｂ）は、サーバラック内部の構成を示すために一部を切断して示す側面図である。
サーバラック４０は、例えば、ＥＩＡ（米国電子工業会）によって規格化された１９インチラックである。

無停電電源装置１０は、金属製のシェルフ１１とこのシェルフ１１に収められた電源ユニット２０、バッテリユニット３０および後述する接続導体モジュール６等により構成されている。
図２（ａ）は、無停電電源装置１０のシェルフ１１を正面から見た図である。シェルフ１１には、幅方向を４等分して形成された複数の収納室が設けられている。左の２列の収納室は、さらに上下２段に分割されている。したがって、シェルフ１１には、４個の小収納室１２（ａ〜ｄ）と２個の大収納室１３（ａ、ｂ）が形成されている。
４個の小収納室１２（ａ〜ｄ）には、図２（ｂ）に示すように、電源ユニット２０（ａ〜ｄ）が出し入れ可能に収納される。また、大収納室１３（ａ、ｂ）には、バッテリユニット３０（ａ、ｂ）が、出し入れ可能に収納される。

電源ユニット２０は、図２２に示した従来装置と同様に、ＡＣ／ＤＣ変換器２２およびＤＣ／ＤＣ変換器２３とで構成される。ＡＣ／ＤＣ変換器２２は、商用の系統電源３から給電される交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換器２３は、ＡＣ／ＤＣ変換器２２の出力である直流電力をサーバユニット４（ａ〜ｎ）に供給するための電圧（例えば１２Ｖ）の直流電力に変換して出力する。バッテリユニット３０はバッテリ３２と双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３とで構成される。電源ユニット２０が動作しているときは、ＤＣ／ＤＣ変換器３３が、電源ユニット２０から出力される直流電力をバッテリ３２に充電する。一方、電源ユニット２０が出力不能となったときは、ＤＣ／ＤＣ変換器３３は、バッテリ３２に充電された直流電力を放電して負荷のサーバ４に供給する。電源ユニット２０の直流出力部とバッテリユニット３０の直流出力部とは、電気的に接続されている。

ここに示す実施例では、シェルフ１１の収納室１２に電源ユニット２０が最大４個収納され、収納室１３にバッテリユニット３０が最大２個収納される。それぞれの収納個数は、必要とするサーバの電源容量によって決定される。

サーバラック４０内には、サーバユニット４と無停電電源装置１０以外に、正極バー導体４５および負極バー導体４６からなる直流母線が設けられている。この直流母線には、無停電電源装置１０の出力部が電気的に接続されている。無停電電源装置１０から出力される直流電力は、この直流母線を介して各サーバユニット４（ａ〜ｎ）に給電される。サーバラック４０内には複数の無停電電源装置１０が収められていても良い。この場合、各無停電電源装置１０のそれぞれの出力部は、直流母線に並列に接続される。

この発明の一実施形態である無停電電源装置１０について、図３ないし図６を用いて説明する。
図３から図６は、無停電電源装置１０の構成を、組み立て工程順に示したものである。

図３は、４個の電源ユニット２０（ａ〜ｄ）および２個のバッテリユニット３０（ａ，ｂ）をシェルフ１１に挿入する途中の状態を示している。図４は、シェルフ１１へ各ユニットの挿入を完了した状態を示している。

図５は、シェルフ１１の後部の上面カバー１６を外して、接続導体モジュール６を抜き出した状態を示す図である。

接続導体モジュール６は、後述するとおり、シェルフ１１内に装着されている。接続導体モジュール６は、絶縁材で形成されたモジュールケース６１と導電性を有する接続導体部とで構成されている。接続導体部は、接続端子６２（Ｐ、Ｎ），接続端子６３（Ｐ、Ｎ），引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎおよび接続導体６４，６５で構成される。
接続導体モジュール６の前面側開口部には、各電源ユニット２０の出力端子と接続するための接続端子６２（Ｐ、Ｎ）、およびバッテリユニット３０の出力端子と接続するための接続端子６３（Ｐ、Ｎ）が備えられている。また、接続導体モジュール６の背面側には、電力を外部へ出力するための引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎが備えられている。接続端子６２Ｐと接続端子６３Ｐとは、正電位側の接続端子であり、正極接続導体６４と接続される。接続端子６２Ｎと接続端子６３Ｎとは、負電位側の接続端子であり、負極接続導体６５と接続される。

電源ユニット２０とバッテリユニット３０の背面には、出力端子が備えられている。それぞれの出力端子が、接続導体モジュール６の接続端子６２（Ｐ、Ｎ）および接続端子６３（Ｐ、Ｎ）と嵌合する。

電源ユニット２０およびバッテリユニット３０の出力電力は、引き出し端子６４Ｐ、６４Ｎおよび６５Ｐ、６５Ｎから外部に取り出される。

図６は、シェルフ１１と接続導体モジュール６の挿入部分の拡大図である。接続導体モジュール６は、ネジを使用しないでシェルフ１１に固定される。すなわち、シェルフ１１には、両側壁に嵌合溝１１ｍが設けられているとともに、底壁に複数の嵌合突起１１ｎが設けられている。また、接続導体モジュール６には、嵌合溝１１ｍに嵌り合う嵌合片６１ｍが両側壁に設けられるとともに、底壁部に嵌合突起１１ｎと嵌り合う嵌合孔６１ｎ（不図示）が設けられる。

接続導体モジュール６がシェルフ１１に挿入されると、接続導体モジュール６の嵌合片６１ｍがシェルフ１１の嵌合溝１１ｍに嵌合し、接続導体モジュール６の嵌合孔６１ｎがシェルフ１１の嵌合突起１１ｎに嵌合する。これにより、シェルフ１１に挿入された接続導体モジュール６が、ネジを用いることなく、シェルフ１１に強固に固定される。そして、接続導体モジュール６の挿入されたシェルフ１１の上部開口には、上面カバー１６が被せられる。上面カバー１６は、シェルフ１１にネジで固定されるので、接続導体モジュール６がシェルフ１１から抜け出ることはない。

接続導体モジュール６が、ネジを用いることなく、シェルフ１１に固定されることにより、接続導体モジュール６内の接続導体部とシェルフ１１間の絶縁性能を高めることができる。併せて、接続導体モジュール６内の正電位導体部と負電位導体部の間の絶縁性能を高めることができる。

次に、接続導体モジュール６の組立工程を、図７ないし図１０を用いて説明する。

まず、図７に、接続導体モジュール６の全部品が分解された状態を示す。

接続導体モジュール６は、絶縁樹脂などの絶縁材で構成されたモジュールケース６１と、導電性を有する接続導体部とからなる。モジュールケース６１は、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂに分割して構成されている。前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂは、前、後面が開口され、矩形状の筒状体をなし、仕切壁により仕切られて形成された複数の端子室を内部に備える。前部ケース６１ａ内に後部ケース６１ｂの一部が挿入され、両ケースが一体に嵌合結合される。前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂの固定はネジによらないで行われる。そのため、前部ケース６１ａは、上面の先端部に嵌合孔６１ｄの設けられた弾性結合片６１ｃを複数備える。また、後部ケース６１ｂは、この嵌合孔６１ｄに対応してこれに嵌り合う複数の嵌合突起６１ｅを上面に備える。

モジュールケース６１によって保持される正極接続導体６４および負極接続導体６５は、銅平板等で構成されたバー状導電体である。この接続導体６４、６５の幅方向両端部または両端部近傍に、外部へ直流電力を取り出すための引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎがそれぞれ１対ずつ一体に形成されている。これにより、無停電電源装置１０の左右どちらの側からも直流電力の取り出しが可能となる。

正極接続導体６４には、それぞれ２個の接続端子６２Ｐ，６３Ｐが固定ネジ６４ｋにより締め付け固定される（図８参照）。接続端子６２Ｐは、電源ユニット２０の正極出力端子に接続される端子である。接続端子６３Ｐは、バッテリユニット３０の正極出力端子に接続される端子である。
負極接続導体６５には、それぞれ２個の接続端子６２Ｎ，６３Ｎが固定ネジ６５ｋにより締め付け固定される（図８参照）。接続端子６２Ｎは、電源ユニット２０の負極出力端子に接続される端子である。接続端子６３Ｎは、バッテリユニット３０の負極出力端子に接続される端子である。
接続端子６２Ｐ、６２Ｎには、２段、２列に配置される電源ユニット２０ａ〜２０ｄの各出力端子に対応して、接続端子片６２ｈおよび６２ｄがそれぞれ４個ずつ設けられている。一方、接続端子６３Ｐ、６３Ｎには、２列に配置されるバッテリユニット３０ａ、３０ｂの各出力端子に対応して、接続端子片６３ｎ、６３ｆがそれぞれ２個ずつ設けられている。

前部ケース６１ａには、シェルフ１１に形成された収納室１２（ａ〜ｄ）、１３（ａ、ｂ）に対応して、複数の端子室６２（ａ〜ｄ）、６３（ａ、ｂ）が形成されている。これらの端子室６２（ａ〜ｄ）、６３（ａ、ｂ）に、接続端子片６２（ｄ、ｈ）、６３（ｆ、ｎ）の先端が前部ケース６１ａの前面側へ突出するように、接続端子６２（Ｐ、Ｎ）、６３（Ｐ、Ｎ）が収納される。

このように、接続導体６４、６５にそれぞれ接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎが一体的に固定された状態を図８に示す。なお図８は、図７とは逆方向からみた斜視図である。

接続導体６４、６５が前部ケース６１ａに挿入されるとき、接続導体６４、６５に結合固定された接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎの側辺が、前部ケース６１ａの底壁部に設けられた保持溝６１ｇ、６１ｈに嵌め込まれる。接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎの側辺が前部ケース６１ａの底壁部に設けられた保持溝６１ｇ、６１ｈに嵌合することにより、接続導体６４、６５が、前部ケース６１ａ内の所定位置に保持される。

接続導体６４、６５を前部ケース６１ａに挿入された後、後部ケース６１ｂが前部ケース６１ａに挿入嵌合される。この際、後部ケース６１ｂの嵌合突起６１ｅが、前部ケース６１ａの上面の弾性結合片６１ｃを弾性変形させて押し上げながら、弾性結合片６１ｃの下側に入り込む。後部ケース６１ｂの嵌合突起６１ｅは、前部ケース６１ａの弾性結合片６１ｃに設けられた嵌合孔６１ｄの位置に達すると、嵌合孔６１ｄに嵌合する。嵌合孔６１ｄと嵌合突起６１ｅとが嵌合することにより、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂとが結合固定され、一体的なモジュールケース６１が形成される。これにより、前部ケース６１ａに組み込まれた接続導体６４、６５が後面側から後部ケース６１ｂによって抑えられ、接続導体６４、６５がモジュールケース６１によって固定的に保持される。

接続導体６４、６５が前部ケース６１ａに挿入された状態を図９に示す。この図９において、正極接続導体６４およびこれに結合された接続端子６２Ｐ、６３Ｐは、密度の高いハッチングで示されている。そして、負極接続導体６５およびこれに結合された接続端子６２Ｎ、６３Ｎは、密度の低いハッチングで示されている。

図９に示すように、正極の接続端子６２Ｐ、６３Ｐと負極の接続端子６２Ｎ、６３Ｎとは、モジュールケース６１の幅方向に交互に配置される。

接続導体モジュール６の外観を図１０に示す。モジュールケース６１は、前部ケース６１ａに後部ケース６１ｂの一部が嵌め込まれて構成されている。したがって、外観からは、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂとを結合した形跡（分割線）をほとんど見ることができず、モジュールケース６１は、ほぼ一体的な外見を示す。

電源ユニット２０の外観を図１１に示す。

電源ユニット２０は、ユニットケース２４内に、ＡＣ／ＤＣ変換器２２、ＤＣ／ＤＣ変換器２３を収納している。電源ユニット２０の背面には、直流電力を出力するための正極出力端子２１Ｐと負極出力端子２１Ｎとが、２組備えられている。正極出力端子２１Ｐと負極出力端子２１Ｎとを２組備えるのは、１端子当たりに通電する電流を低減するためと、接続導体モジュール６との電気的接続部の接触抵抗を低減するためである。

出力端子２１Ｐ、２１Ｎは、挟持型の雌端子に形成されている。出力端子２１Ｐ、２１Ｎと接続される接続導体モジュール６の接続端子片６２（ｄ、ｈ）、６３（ｆ、ｎ）は、図１０に示すように平板の雄型端子に形成されている。また、図示しないが、バッテリユニット３０の出力端子３１Ｐ、３１Ｎも、電源ユニット２０の出力端子２１Ｐおよび２１Ｎと同じ形状の挟持型の雌端子に形成されている。

接続導体モジュール６が無停電電源装置１０のシェルフ１１に挿入、固定された状態を、図１２（ａ）、（ｂ）に示す。接続導体モジュール６の接続端子片６２（ｄ、ｈ）が、電源ユニット２０の出力端子２１Ｐ、２１Ｎの間隙に挿入されて出力端子２１Ｐ、２１Ｎにより挟持される。これにより、電源ユニット２０と接続導体モジュール６の間の電気的な接続が、モジュールケース６１の前面開口部において行われる。図示しないが、接続導体モジュール６の接続端子片６３（ｆ、ｎ）が、同様に、バッテリユニット３０の出力端子３１Ｐ，３１Ｎの間隙に挿入されて出力端子３１Ｐ，３１Ｎにより挟持される。これにより、バッテリユニット３０と接続導体モジュール６の間の電気的な接続が行われる。

次に、接続導体モジュール６と無停電電源装置１０との間の接続構造について、図１３および図１４を参照して説明する。無停電電源装置１０は、上述したとおり、シェルフ１１内に電源ユニット２０、バッテリユニット３０、接続導体モジュール６を収納する。

無停電電源装置１０のシェルフ１１の背面には、外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎが備えられている。外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎは、接続線１２によって、接続導体モジュール６の外部引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎと接続される。これによって、無停電電源装置１０の外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎが、接続線１２と接続導体モジュール６とを介して、シェルフ１１内の電源ユニット２０、バッテリユニット３０の出力端子に接続される。外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎと接続導体モジュール６の外部引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎとの接続作業を容易にするため、接続線１２としては、可撓性を有する絶縁電線を使用するのがよい。

無停電電源装置１０は、低電圧かつ大電流の直流電力を出力する。したがって、接続線１２は、図１３に示すように、２本の正極側接続線１２ａ、１２ｂと２本の負極側接続線１２ｃ、１２ｄで構成される。このように２本の接続線を並列接続して接続線１２を構成すると電気抵抗が半減されるので、接続線１２の抵抗損失を低減することができる。これにより、無停電電源装置１０全体の効率を高めることができる。

図１４は、本発明の一実施形態である無停電電源装置１０が備える端子構造を示す図である。この図は、接続導体モジュール６の引き出し端子６４Ｐに２本の接続線１２ａ、１２ｂを並列接続するための端子構造の実施例を示している。

接続線１２ａ、１２ｂの一端には、方形状に形成された接続端子１３ａ、１３ｂが接続されている。２つの接続端子１３ａ、１３ｂは、方形状に形成された引き出し端子６４Ｐ上に並べて配置される。さらに、接続端子１３ａ、１３ｂの上に、引き出し端子６４Ｐとほぼ同じ大きさの方形状に形成された押え板１４が配置される。接続端子１３ａ、１３ｂを挟み込んだ引き出し端子６４Ｐと押え板１４とが、締結ボルト１５ａ、１５ｂによって、均等な圧力で締結される。これにより、接続端子１３ａ、１３ｂが、均等な圧力で引き出し端子６４Ｐに固定される。

押え板１４は、機械的剛性が高くかつ熱伝導性が高い長方形状の鉄板で形成されており、表面に錫めっきが施されている。
このような構成にすると、２つの接続端子１３ａ、１３ｂの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６４Ｐに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ａ、１３ｂと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ａ、１３ｂに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。

同様に、接続線１２ｃ、１２ｄの一端に方形状の接続端子１３ｃ，１３ｄが接続されている。この接続端子１３ｃ，１３ｄを挟み込んだ引き出し端子６５Ｎと押え板１４とが、締結ボルト１５ａ、１５ｂによって、均等な圧力で締結される。これにより、接続端子１３ｃ，１３ｄが、均等な圧力で引き出し端子６５Ｎに固定される。
したがって、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６５Ｎに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。

押え板１４は、機械的剛性が高くかつ熱伝導性が高ければ、鉄板以外の他の材料、例えばステンレスで形成されていても良い。さらに、押え板１４には、外側辺の一部を直角に折り曲げて数ｍｍ立ち上げた立ち上げ片１４ａが形成されている。この立ち上げ片１４ａは、押え板１４の剛性を高めるとともに、表面積を拡大して放熱効果を高める働きをする。これにより、端子接続部分の放熱効果が向上し、この部分の温度上昇を抑えることができる。

次に、感電事故および短絡事故の発生を防止するために、この発明の一実施形態である無停電電源装置１０が備える機構を、図１５〜図１８を参照して説明する。ここで説明する無停電電源装置１０は、上述した無停電電源装置１０と同じく、シェルフ１１に電源ユニット２０、バッテリユニット３０、接続導体モジュール６を収納して構成されている。この無停電電源装置１０の保守・点検時には、一般に、無停電電源装置１０のシェルフ１１から一部の電源ユニット２０もしくはバッテリユニット３０を抜き出す作業が発生する。
図２に示すように、バッテリユニット３０を収納する収納室１３の断面積は、電源ユニット２０を収納する収納室１２の断面積よりも大きい。そのため、バッテリユニット３０を抜き出した収納室１３には、人手もしくは工具を挿入することが容易である。
また、電源ユニット２０を収納する収納室１２の断面積は小さいので、ここへ人手を挿入することは容易ではない。しかし、ねじ回しのような細い棒状の工具は、比較的容易に挿入することができる。

シェルフ１１から電源ユニット２０もしくはバッテリユニット３０が抜去られると、収納室１２、１３の奥部に接続導体モジュール６の接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎが露出する。このように接続導体モジュール６の接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎが露出した状態で、収納室１２、１３にシェルフ１１の前面から人手が挿入されると、人手がこれらの端子と接触して感電事故が発生する危険がある。また、電源ユニット２０もしくはバッテリユニット３０が抜去された収納室１２、１３に工具等が挿入されると、これが接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎと接触して、直流電源の短絡事故が発生する危険がある。

このような危険を防止すために、図１５（ａ）に示す無停電電源装置１０では、収納室１３の挿入口と接続導体モジュール６の前面との間の位置に、フラッパ機構１７を用いた収納室遮蔽機構を設けている。フラッパ機構１７は、フラッパ１７ａとラッチ板１８とからなる。
フラッパ１７ａは、図１７、１８に詳細を示すように、平板状であり、その上部両端に外側へ突出形成された1対の支持突起１７ｂ、１７ｂを有する。この支持突起１７ｂ、１７ｂが収納室１３の両側壁の上部に設けた軸受穴１３ａに挿入されることにより、フラッパ１７ａが収納室１３内で、回動自在に支持される。

図１５（ａ）に示すように、収納室１３からバッテリユニット３０が抜去られると、フラッパ１７ａは、重力によって垂直に垂れさがり、接続導体モジュール６の前面を閉じる。
そして、無停電電源装置１０は、収納室１３に人手等が挿入されてもフラッパ１７ａがこの位置で回動されないようにするためのラッチ板１８を備える。このフラッパ機構７１により、収納室１３内に挿入された人手等が、接続導体モジュール６の接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎに触れるのを防止することができる。

図１７は、フラッパ機構１７の詳細な構成を示すもので、（ａ）は、フラッパ機構１７部分を拡大して示す平面断面図、（ｂ）は、同部分を部分的に切り欠いてさらに拡大して示す斜視図である。
これらの図に示すように、フラッパ１７ａが、垂直に垂れ下がった状態となって、接続導体モジュール６の前面を閉じている。このとき、フラッパ１７ａは、外力によって押し開かれることがないようにラッチ板１８によってラッチされる。
このラッチ板１８は、ばね材で構成され、先端に鉤状のラッチ片１８ａを備え、収納室１３の外側に配置される。このラッチ板１８は、ラッチ片１８ａの設けられた先端とは反対側の基端部が、収納室１３の外側壁、すなわちシェルフ１１の外側壁に固定される。また、ラッチ板１８は、先端にラッチ片１８ａを備えるほか、中間部に収納室１３側に突出する２つの押圧突起１８ｂ、１８ｃを備える。
収納室１３からバッテリユニット２０が抜去されてフラッパ１７ａが垂直に垂れ下がっているとき、ラッチ板１８は、自身のばね力により収納室１３の外側壁に押し付けられる。このため、先端に設けられたラッチ片１８ａと中間部に設けられた押圧突起１８ｂ、１８ｃが、収納室１３の外側壁に設けた貫通孔を通して、収納室１３内に侵入する。
収納室１３内に侵入したラッチ片１８ａは、垂直なフラッパ１７ａの背面を押圧して、フラッパ１７ａを背面側から係止する。このため、矢印で示すような押し込み力Ｐをフラッパ１７ａの前面側に加えても、フラッパ１７ａの回動が阻止される。

すなわち、フラッパ１７ａが垂直に垂れさがって接続導体モジュール６の前面を閉じるので、収納室１３に人手や工具等を挿入しても、これらが誤って接続導体モジュール６の露出している接続端子に接触することを確実に防止することができる。

図１５（ｂ）は、バッテリユニット３０が収納室１３に挿入される途中の図である。この図は、バッテリユニット３０の上部に設けられた突起３１ｒが、丁度、フラッパ１７ａの設置位置に達したところを示している。この状態では、図１８（ａ）に示すように、バッテリユニット３０の側壁に設けられた押圧体３１ｓが、収納室１３内に侵入しているラッチ板１８の押圧突起１８ｃと接触する。
押圧体３１ｓが押圧突起１８ｃに接触することにより、ラッチ板１８が弾性変形して、押圧突起１８ｃとラッチ片１８ａが収納室１３の外側に押し出される。ラッチ片１８ａが収納室１３の外側に押し出されると、フラッパ１７ａの係止が解除されるので、フラッパ１７ａは回動可能となる。

ここで、バッテリユニット３０を、さらに収納室１３の奥へ押し込むと、図１５（ｃ）に示すように、バッテリユニット３０の突起３１ｒがフラッパ１７ａと接触する。この状態をより明確にするため、突起３１ｒを含む部分を拡大して図１６に示す。

バッテリユニット３０をさらに押し込むと、フラッパ１７ａが突起３１ｒに押されて上方へ回動する。回動したフラッパ１７ａは、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように収納室１３の上部で水平状態となる。これにより、収納室１３内が完全に開いた状態となる。ここからさらにバッテリユニット３０を押し込むことにより、バッテリユニット３０の出力端子３１Ｐ、３１Ｎが接続導体モジュール６の接続端子片６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎに接合し、電気的に接続される。

バッテリユニット３０が収納室１３から抜去られると、バッテリユニット３０の先端の突起３１ｒがフラッパ１７ａから外れる。そうすると、フラッパ１７ａは、下方からの支持がなくなり、自重で下方へ回動し、垂直に垂れ下がる。バッテリユニット３０の抜去にともなって、バッテリユニット３０の押圧体３１ｓによるラッチ板１８の押圧も解除される。そうすると、ラッチ板１８が自身のバネ力によりシェルフ１１の外壁に接触する位置に戻る。これにより、ラッチ片１８ａが、シェルフ１１の収納室１３内に進入する。シェルフ１１の収納室１３内に進入したラッチ片１８ａは、フラッパ１７ａの下端を係止して、フラッパ１７ａの回動を阻止する。このようにして、バッテリユニット３０の挿入を可能としながら、収納室１３の挿入口から挿入された人手や工具等が接続導体モジュール６の接続端子と接触することを確実に防止することができる。

なお、電源ユニット２０を収納する収納室１２は、断面積が小さいが、ねじ回しのような棒状の工具の挿入が可能である。したがって、このような工具による接触事故を防止するために、電源ユニット２０を収納する収納室１２にもバッテリユニット３０の収納室１３と同様のフラッパ機構１７を用いた収納室遮蔽機構を設けることができる。

１０：無停電電源装置
１１：シェルフ
１２（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：接続線
１３（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：接続端子
１４：押え板
１４ａ：立ち上げ片
１５（ａ、ｂ）：締結ボルト
１６：上面カバー
２０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：電源ユニット
３０（ａ，ｂ）：バッテリユニット
４０：サーバラック
４（ａ〜ｎ）：サーバユニット
６：接続導体モジュール
６１：モジュールケース
６２（Ｐ，Ｎ），６３（Ｐ，Ｎ）：接続端子
６４Ｐ，６５Ｎ：引き出し端子

Claims (9)

1. 直流電力を給電する電源装置であって、
   前記電源装置は、前記直流電力を出力する複数の電力変換ユニット、前記複数の電力変換ユニットの出力端子を並列接続するための接続導体モジュール、前記複数の電力変換ユニットおよび前記接続導体モジュールを収納するシェルフを備え、
   前記接続導体モジュールは、絶縁材料で形成されたモジュールケースと前記モジュールケース内に収納される接続導体とで構成されている、
   前記モジュールケースは、前記複数の電力変換ユニットと対向する面に開口部を有し、
   前記接続導体は、前記複数の電力変換ユニットの出力端子と嵌合するための端子と外部へ直流電力を取り出すための外部引き出し端子を備え、
   前記接続導体の前記端子は、前記開口部で前記複数の電力変換ユニットの出力端子と嵌合結合され、
   前記シェルフは、その背面に外部出力端子を備え、
   前記外部出力端子は、接続線を介して前記接続導体の前記外部引き出し端子と接続されている、
   ことを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記モジュールケースは、第１と第２のケースとから構成され、
   前記接続導体は、前記第１のケースと第２のケースとが嵌合されることにより、前記モジュールケース内に固定保持される、
   ことを特徴とする電源装置。
3. 請求項２に記載の電源装置であって、
   前記接続導体は、前記第１のケースもしくは前記第２のケースに設けられた保持溝に装着固定されることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置であって、
   前記接続導体モジュールは、前記シェルフの側壁と底壁の少なくともいずれかに設けられた嵌合部と嵌合するための嵌合部を備えていることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源装置であって、
   前記接続導体と前記シェルフとは、前記接続導体モジュールの上面、底面および両側面において、前記モジュールケースで絶縁されていることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置であって、
   前記直流電力を出力する前記複数の電力変換ユニットは、交流電源の電力を直流電力に変換して出力する電源ユニット、または、バッテリの電力を直流電力に変換して出力するバッテリユニットであることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置であって、
   前記接続導体は、前記電源装置の左右両側に、前記直流電力を外部へ引き出すための正極性と負極性の端子対を備えていることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とするサーバ用電源システム。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置がサーバを収容したサーバラックに収納されていることを特徴とするサーバシステム。
   

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