WO2013027333A1

WO2013027333A1 - 電力分岐装置

Info

Publication number: WO2013027333A1
Application number: PCT/JP2012/004770
Authority: WO
Inventors: 康友田中; 宏一郎宇野; 将志柴田
Original assignee: キヤノンアネルバ株式会社
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-02-28
Also published as: JPWO2013027333A1

Abstract

増設用電力分岐モジュールを増設可能で、安価で小型な電力分岐装置を提供する。外部から入力された電力を分岐して出力するための電力分岐装置は、基板２０と、基板２０に設けられ、電力が入力される入力用接続部１２と、基板面と平行に設けられた導体部６と、基板面と平行な方向に基板から延出され、入力用接続部に導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第１出力用接続部６０と、基板に設けられ、かつ入力用接続部に前記導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第２出力用接続部１１を備える。

Description

電力分岐装置

　本発明は、電力を必要とする複数の機器に電力を分岐して供給するための産業機器の電力分岐装置に関する。

　特許文献１には、増設用分電盤モジュールを主分電盤モジュールに増設可能で、より拡張性が向上した分電盤が開示されている。

特開２００７－３００７０６号公報

　しかしながら、従来の分電盤では導電バーを用いているため導電バー間の極間短絡や、導電バーと筐体との間の地絡事故等を起こさないよう空間を広く取る必要や、周りをケーシングにて保護する等の必要があり、小型化に限界がある。また従来の分電盤では部品点数が多く、組立作業に時間を要すため製造コストが増大するという問題がある。

　そこで、本発明の目的は、増設用電力分岐モジュールを、必要に応じて無駄なく増減可能で、小型化及び薄型化に有利な電力分岐装置を提供することである。

　本発明の第１の側面に係る電力分岐装置は、外部から入力された電力を分岐して出力するための電力分岐装置であって、基板と、前記基板に設けられ、電力が入力される入力用接続部と、前記基板面と平行に設けられた導体部と、前記基板面と平行な方向に前記基板から延出され、前記入力用接続部に前記導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第１の出力用接続部と、前記基板に設けられ、かつ前記入力用接続部に前記導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第２の出力用接続部を備えることを特徴とする。

　本発明の第２の側面に係る電力分岐装置は、外部から入力された電力を分岐して出力するための主電力分岐モジュールと、前記主電力分岐モジュールに接続可能で、前記主電力分岐モジュールと接続された際に、前記主電力分岐モジュールから入力された電力を分岐して出力するための増設用電力分岐モジュールとを備えた電力分岐装置であって、前記主電力分岐モジュールは、第１基板と、前記第１の基板面に平行な方向に前記第１の基板から延出されてなり、外部から電力を入力するための第１の入力用接続部と、前記第１の基板面と平行に設けられた第１の導体部と、前記第１の入力用接続部に前記第１の導体部を介して電気的に接続されるとともに、前記第１の基板面に平行な方向に前記第１の基板から延出され、電力を出力する第１の出力用接続部と、前記第１の基板に設けられ、かつ前記第１の入力用接続部に前記第１の導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第２の出力用接続部とを備え、前記増設用電力分岐モジュールは、第２の基板と、前記第２の基板に設けられ、前記主電力分岐モジュールの第１の出力用接続部と接続可能であって、前記第１の出力用接続部と接続された際に、前記第１の出力用接続部から電力を入力するための第２の入力用接続部と、前記第２の基板面と平行に設けられた第２の導体部と、前記第２の入力用接続部と前記第２の導体部を介して電気的に接続されるとともに、前記第２の基板面と平行な方向に前記第２の基板から延出され、電力を出力する第３の出力用接続部と、前記第２の基板に設けられ、かつ前記第２の入力用接続部と電気的に接続され、電力を出力する第４の出力用接続部とを備える。

　本発明の第３の側面に係る電力分岐装置は、第１導体部を内部に有する第１層基板と、前記第１層基板に重ねて配置され、ビアによって前記第１導体部に電気的に接続された第２導体部を内部に有する第２層基板と、前記第１導体部に電気的に接続された入力用接続部と、前記第２導体部に電気的に接続された第１の出力用接続部と、前記第１導体部に電気的に接続された第２の出力用接続部とを備える。

　本発明によれば、増設用電力分岐モジュールを、必要に応じて無駄なく増減できるとともに、小型化及び薄型化に有利な電力分岐装置を提供することができる。

　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の実施形態に係る電力分岐装置の斜視図である。本発明の実施形態に係る電力分岐装置の上面図である。本発明の実施形態に係る電力分岐装置の分解図である。本発明の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールを示す図面である。本発明の他の実施形態に係る主電力分岐モジュールの斜視図である。本発明の他の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールの斜視図である本発明の他の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールの斜視図である。本発明の他の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールの展開図である。本発明の他の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールの展開図である。

　以下に、本発明の代表的な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

　図１、図２、図３は、本発明の実施形態に係る電力分岐装置の斜視図、上面図、分解図である。図１に示すように、本発明の実施形態の電力分岐装置は、外部から入力された電力を分岐して出力するための主電力分岐モジュール１と、主電力分岐モジュール１に接続可能で、主電力分岐モジュール１と接続された際に、主電力分岐モジュール１から入力された電力を分岐して出力するための増設用電力分岐モジュール２とを備える。

　図３に示すように、主電力分岐モジュール１は、多層プリント基板１０に内装され互いに絶縁された複数の主幹導体（導体部）５ａ、５ｂ、５ｃと、該複数の主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれと電気的に接続され、多層プリント基板１０に内装され、かつ互いに絶縁された複数の分岐導体（導体部）６ａ、６ｂ、６ｃとを備えている。さらに、主電力分岐モジュール１は、多層プリント基板１０上に実装され、かつ複数の主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれと電気的に接続された複数の出力用接続部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する第１コネクタ１１を備えている。この第１コネクタ１１は、電力が出力される部分なので、安全性の観点から、雌コネクタを用いることが好ましい。

　図３に示すように、主幹導体は、基板面に平行に設けられた層状の導体部であり、その厚さは、例えば０．３ｍｍ以上でありうる。同様に、分岐導体も、基板面に平行に設けられた層状の導体部であり、その厚さは、例えば、１０Ａ以上の電流に対応可能なように、０．３ｍｍ以上でありうる。このように導体部を層状にすることで、大電流に対応可能で、かつ薄型化が可能である。なお、本例においては、三相交流に用いる電力分岐装置に用いるため、主幹導体も分岐導体も３つ設けたが、これらの数は特に限定されるものではない。

　図３に示すように、多層プリント基板１０は、主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃを内装した第１層基板１０ａと、分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃを内装した第２層基板１０ｂとを積層した積層体から構成されうる。また、第１層基板１０ａの上部に、第１コネクタ１１が実装されうる。

　多層プリント基板１０の素材は、ガラスエポキシ材（ＦＲ－４）などの絶縁体でありうる。

　多層プリント基板１０に内装された主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃの一端は多層プリント基板１０の外部に延出している。基板面と平行な方向に延出された該延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、穴９が設けられているので、上位ブレーカー（不図示）と直接ネジで締結できるようになっている。延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、それぞれ、外部から電力を入力するための入力用接続部として機能する。ここで、複数の入力用接続部として機能する延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、主電力分岐モジュール１の第１端側に配置され、複数の出力用接続部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する第１コネクタ１１は、主電力分岐モジュール１の、第１端側とは反対側の第２端側に配置されている。　

　同様に多層プリント基板１０に内装された分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃの一端は多層プリント基板１０の外部に延出させている。基板面と平行な方向に延出された該延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃには、穴９が設けられているので、直接分岐ブレーカー（不図示）とネジで締結できるようになっている。延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、それぞれ、入力用接続部としての延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃに入力された電力を分岐して出力するための出力用接続部として機能する。ここで、複数の出力用接続部として機能する延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、主電力分岐モジュール１の、第１端側および第２端側とは異なる第３端側に配置されている。

　また、電力分岐装置全体の小型化を図るため、図２に示すように延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃと延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、基板の上方から見た場合、互いに交差する方向、典型的には互いに垂直な方向に突出するように配置されうる。

　本実施形態では、プリント基板１に内装された導体部を該プリント基板外部に延出させて、これを接続部として直接ブレーカーに接続する構成としたが、例えば、該プリント基板上にコネクタや端子台等を実装し、別途ケーブル等で接続する構成でも良い。

　増設用電力分岐モジュール２は、多層プリント基板２０上に、主電力分岐モジュール１の第１コネクタ１１と接続可能な第２コネクタ１２と、他の増設用電力分岐モジュール２と接続可能な第１コネクタ１１を実装したものである。これにより、増設用電力分岐モジュール２は主電力分岐モジュール１に直接に接続・分離可能である。また、増設用電力分岐モジュール２同士も直接に接続・分離可能である。

　増設用電力分岐モジュール２は、多層プリント基板２０に内装され互いに絶縁された複数の主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃと、これら複数の主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれと電気的に接続され、多層プリント基板２０に内装され、かつ互いに絶縁された複数の分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃとを備えうる。

　前述した主電力分岐モジュールの場合と同様に、図３及び図４に示す増設用電力分岐モジュール２においても、主幹導体は基板面に平行に設けられた導体部であり、その厚さは０．３ｍｍ以上でありうる。同様に、分岐導体も、基板面に平行に設けられた導体部であり、その厚さは、０．３ｍｍ以上でありうる。

　図３に示すように、多層プリント基板２０に内装された分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃの一端は、多層プリント基板２０の外部に延出している。基板面と平行な方向に延出された該延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃには穴９が設けられ、直接分岐ブレーカー（不図示）とネジで締結できるように構成されている。延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、入力用接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに入力された電力を分岐して出力するための出力用接続部として機能する。

　さらに、増設用電力分岐モジュール２は、多層プリント基板２０の上に実装され、かつ複数の主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれと電気的に接続された複数の入力用接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する第２コネクタ１２と、多層プリント基板２０の上に実装され、かつ主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃのそれぞれと電気的に接続された複数の出力用接続部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する第１コネクタ１１とを備えている。

　増設用電力分岐モジュール２においても、入力用接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、基板面を上方から見た場合において、互いに交差する方向、典型的には互いに垂直な方向に突出するように配置されうる。

　本例では、第２コネクタ１２の入力用接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃは雄コネクタとしたが、これに限定されず雌コネクタにして、別途ピンを挿入して接続するものでもよい。

　以上のように、本発明では、必要に応じて増設用電力分岐モジュール２を増設可能で、フレキシビリティを向上させた電力分岐装置を提供することができる。

　図４において、４Ａは、本発明の実施形態に係る増設用電力分岐モジュールの上面図である。図４において、４Ｂ－４Ｇは、４ＡにおけるＡ－Ａ’、Ｂ－Ｂ',Ｃ－Ｃ’，Ｘ－Ｘ’、Ｙ－Ｙ’、Ｚ－Ｚ’断面図である。４Ｂとして示すＡ－Ａ’断面および４Ｅとして示すＸ－Ｘ’断面のように、主幹導体５ａの下側に分岐導体６ａが配置され、基板２０の鉛直方向に延びたビアによって、主幹導体５ａは分岐導体６ａと電気的に接続されている。４Ｃとして示すＢ－Ｂ’断面および４Ｆとして示すＹ－Ｙ’断面のように、主幹導体５ｂの下側に分岐導体６ｂが配置され、主幹導体５ｂは、基板２０の鉛直方向に延びたビアによって、分岐導体６ｂと電気的に接続されている。４Ｄとして示すＣ－Ｃ’断面および４Ｆとして示すＺ－Ｚ’断面のように、主幹導体５ｃの下側に分岐導体６ｃが配置され、主幹導体５ｃは、基板２０の鉛直方向に延びたビアによって、分岐導体６ｃと電気的に接続されている。

　主幹導体及び分岐導体は、例えば、銅で構成され、０．３ｍｍ以上の厚さを有しうる。この場合、１０Ａ以上の大電流を流すことができる。さらに、主幹導体及び分岐導体は、外部に露出することなく、基板内に内装されているため、安全性が高く、かつ小型・薄型化が容易である。

　主幹導体や分岐導体などの導体同士の電気的接続手段としては、基板１０を貫通する孔（スルーホール）を設け、孔の内面に銅等の金属メッキを施し導体部間を短絡する、いわゆるスルーホールビアや、孔を半田で埋める等さまざまな方法があるが本発明では製造方法を限定するものではない。

　以上の構成において、１００Ａまでの大電流を流そうとした場合、たとえば、主幹導体及び分岐導体を銅で構成し、その厚さを１ｍｍにすれば、プリント基板自身の厚みは３～５ｍｍほどで済み、導電バーを用いた場合と比較してもかなりの小型化が可能である。

　図５乃至図９を参照して、本発明の他の実施形態に係る電力分岐装置を説明する。図５に示す主電力分岐モジュール１の変形例では、図１に示した主電力分岐モジュール１と異なり、主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃの延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが、分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃの延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが延出された基板の側面と反対側の面から延出されている。

　図６に示す増設用電力分岐モジュール２の変形例では、図１に示した増設用電力分岐モジュール２と異なり、基板前側面から分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃを延出させるだけでなく、基板の後側面から延出されている。こうすることで、本実施形態では基板の前方だけでなく、後方からも分岐ブレーカー（不図示）を接続することができる。

　図７に示す増設用電力分岐モジュール２の変形例では、図１に示した増設用電力分岐モジュール２と異なり、分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃの延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃの先端部を下方に折り曲げた形状となっている。また、図７に示すように、該延出部の先端部は丸穴をあけるのではなく、Ｕ字加工するなど、ブレーカーとの取り合いに応じて変えることも可能である。

　図８に示すように増設用電力分岐モジュール１の変形例では、図３に示した増設用電力分岐モジュール１と異なり、主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃの延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃと分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃの延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが同一の基板前側面から延出されている。さらに延出部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの先端部は上方に折り曲げられ、延出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは下方に折り曲げた形状となっている。この形状は上位ブレーカー（不図示）と分岐ブレーカー（不図示）の距離が多く取れない場合に有効である。

　図９に示す主電力分岐モジュール１の変形例では、図３に示した主電力分岐モジュールと異なり、３層からなる多層プリント基板１０に、主幹導体５ａ、５ｂ、５ｃ及び分岐導体６ａ、６ｂ、６ｃを内装している。即ち、第１層基板１０ａには、主幹導体５ａと、該主幹導体５ａと電気的に接続された分岐導体６ａとを内装している。第２層基板１０ｂには、主幹導体５ｂと、該主幹導体５ｂと電気的に接続された分岐導体６ｂとを内装している。第１層基板１０ｃには、主幹導体５ｃと、該主幹導体５ｃと電気的に接続された分岐導体６ｃとを内装している。この形態の場合、層が増える分、大型化するというデメリットはあるもののスルーホールビアなど、導電層間の電気的接続手段が不要であり、より一層の大電流を流すのに有効である。

　以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。

　本願は、２０１１年８月１９日提出の日本国特許出願特願２０１１－１７９３８７を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

１　主電力分岐モジュール
２　増設用電力分岐モジュール
５ａ、５ｂ、５ｃ　主幹導体（導体部）
６ａ、６ｂ、６ｃ　分岐導体（導体部）
９　穴
１０　多層プリント基板
１１　第１コネクタ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ　出力用接続部
１２　第２コネクタ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　入力用接続部
２０　多層プリント基板
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ　延出部（入力用接続部）
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ　延出部（出力用接続部）

Claims

　外部から入力された電力を分岐して出力するための電力分岐装置であって、
　基板と、
　前記基板に設けられ、電力が入力される入力用接続部と、
　前記基板面と平行に設けられた導体部と、
　前記基板面と平行な方向に前記基板から延出され、前記入力用接続部に前記導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第１の出力用接続部と、
　前記基板に設けられ、かつ前記入力用接続部に前記導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第２の出力用接続部を備えることを特徴とする電力分岐装置。
　前記導体部は層状となっており、該層の厚さは、０．３ｍｍ以上であり、１０Ａ以上の大電流に対応可能であることを特徴とする請求項１に記載の電力分岐装置。
　前記導体部は、前記基板内に内装されていることを特徴とする請求項１に記載の電力分岐装置。
　前記入力用接続部及び前記第２の出力用接続部は、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電力分岐装置。
　外部から入力された電力を分岐して出力するための主電力分岐モジュールと、前記主電力分岐モジュールに接続可能で、前記主電力分岐モジュールと接続された際に、前記主電力分岐モジュールから入力された電力を分岐して出力するための増設用電力分岐モジュールとを備えた電力分岐装置であって、
　前記主電力分岐モジュールは、
　第１基板と、
　前記第１の基板面に平行な方向に前記第１の基板から延出されてなり、外部から電力を入力するための第１の入力用接続部と、
　前記第１の基板面と平行に設けられた第１の導体部と、
　前記第１の入力用接続部に前記第１の導体部を介して電気的に接続されるとともに、前記第１の基板面に平行な方向に前記第１の基板から延出され、電力を出力する第１の出力用接続部と、
　前記第１の基板に設けられ、かつ前記第１の入力用接続部に前記第１の導体部を介して電気的に接続され、電力を出力する第２の出力用接続部とを備え、
　前記増設用電力分岐モジュールは、
　第２の基板と、
　前記第２の基板に設けられ、前記主電力分岐モジュールの第１の出力用接続部と接続可能であって、前記第１の出力用接続部と接続された際に、前記第１の出力用接続部から電力を入力するための第２の入力用接続部と、
　前記第２の基板面と平行に設けられた第２の導体部と、
　前記第２の入力用接続部と前記第２の導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第２の基板面と平行な方向に前記第２の基板から延出され、電力を出力する第３の出力用接続部と、
　前記第２の基板に設けられ、かつ前記第２の入力用接続部と電気的に接続され、電力を出力する第４の出力用接続部とを備えることを特徴とする電力分岐装置。
　前記第１の導体部および前記第２の導体部は層状になっており、該層の厚さは、０．３ｍｍ以上であり、１０Ａ以上の大電流に対応可能であることを特徴とする請求項５に記載の電力分岐装置。
　前記第１の導体部は、前記第１の基板内に内装されており、前記第２の導体部は、前記第２基板内に内装されていることを特徴とする請求項５に記載の電力分岐装置。
　前記第１の入力用接続部と前記第１の出力用接続部は、前記第１の基板面を上方から見た場合に、互いに垂直な方向に突出するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電力分岐装置。
　前記第２の入力用接続部と前記第３の出力用接続部は、前記第２の基板面を上方から見た場合に、互いに垂直な方向に突出するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電力分岐装置。
　電力分岐装置であって、
　第１導体部を内部に有する第１層基板と、
　前記第１層基板に重ねて配置され、ビアによって前記第１導体部に電気的に接続された第２導体部を内部に有する第２層基板と、
　前記第１導体部に電気的に接続された入力用接続部と、
　前記第２導体部に電気的に接続された第１の出力用接続部と、
　前記第１導体部に電気的に接続された第２の出力用接続部と、
　を備えることを特徴とする電力分岐装置。