JP2009146783A - 直流接続装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アークの発生そのものを抑止する。
【解決手段】直流駆動される電気機器に使用される一対の接続端子11,11を有するDC配電用のプラグ1と、該プラグが着脱自在で上記一対の接続端子が電気的に接続される一対の直流給電用の接続部21,21をハウジング内部に設けたDC配電用のコンセント2とからなる。前記プラグはその対の接続端子間がコンデンサCで接続されている。プラグをコンセントから抜く時、コンデンサの放電電流によってプラグの接続端子は接続部とほぼ同電位に保たれるために、アークが発生することがない
【選択図】図1
【解決手段】直流駆動される電気機器に使用される一対の接続端子11,11を有するDC配電用のプラグ1と、該プラグが着脱自在で上記一対の接続端子が電気的に接続される一対の直流給電用の接続部21,21をハウジング内部に設けたDC配電用のコンセント2とからなる。前記プラグはその対の接続端子間がコンデンサCで接続されている。プラグをコンセントから抜く時、コンデンサの放電電流によってプラグの接続端子は接続部とほぼ同電位に保たれるために、アークが発生することがない
【選択図】図1
Description
本発明は、DC配電用のプラグ及びコンセントからなる直流接続装置に関するものである。
家庭内で使用される電気機器にDC電源タイプのものが増えていること、電源側にしても太陽電池に加えて燃料電池が家庭内に設置されることが見込まれることなどの点から、家庭内でのDC配電が検討されている。
しかしDC配電を行う場合、プラグ及びコンセントからなる直流接続装置においては、アーク発生が問題となる。
負荷に接続されているプラグをコンセントに差し込んでいるとともに負荷に通電している状態下でプラグをコンセントから引き抜けば、流れている電流が大である時、プラグの接続端子とこの接続端子が接続されるコンセントの接続部との間にアークが発生し、該アークが接続端子や接続部を溶損させるほか、火災の発生の虞もある。
このアーク発生を防ぐ直流接続装置として、特開2004−158331号公報(特許文献1)にはコンセントにおける接続部を低抵抗接続部と高抵抗接続部の2つで形成するとともに、プラグの接続端子をコンセントに差し込んだ時、接続端子が高抵抗接続部に接触した後に低抵抗接続部に接触し、プラグを抜く時には接続端子と低抵抗接続部とが離れた後も接続端子は高抵抗接続部に接触しており、その後、高抵抗接続部から接続端子も離れるようにしたものが示されている。接続端子と接続部との接続が切断される直前は、高抵抗接続部を通じて接触端子に電流が流れているために、電流が制限された状態にあって、大きな電流が流れていないために、アークの発生を抑止することができるものである。
しかし、特許文献1に示されたものでは、アークの発生を完全に抑止することはできず、このためにアークによる接続端子や接続部の溶損の虞を依然として有している。
特開2004−158331号公報
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、アークの発生そのものを抑止することができる直流電源接続装置を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために本発明に係る直流接続装置は、直流駆動される電気機器に使用される一対の接続端子を有するDC配電用のプラグと、該プラグが着脱自在で上記一対の接続端子が電気的に接続される一対の直流給電用の接続部をハウジング内部に設けたDC配電用のコンセントとからなる直流接続装置であって、前記プラグはその対の接続端子間がコンデンサで接続されていることに特徴を有している。
プラグをコンセントから抜く時、コンデンサの放電電流によってプラグの接続端子は接続部とほぼ同電位に保たれるために、アークが発生することがないものである。
上記コンデンサは上記プラグのハウジング内に収容されていることが、電位差を小さくすることができる点で好ましく、更に上記コンデンサが上記接続端子に後付け接続可能な接続手段で接続されていると、用途に応じた適切な容量のコンデンサを用いることが容易となる。
本発明においては、プラグをコンセントから抜く時、コンデンサから放電されるとともに、この放電電流によってプラグの接続端子は対応する刃受けばねとほぼ同電位に保たれるために、アークが発生することがないものであり、従ってアークによる溶損の虞を無くすことができる。
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図1は本発明に係るプラグ1とコンセント2とからなる直流接続装置を示しており、直流駆動される電気機器に使用されるプラグ1は一対の栓刃11,11を接続端子として備えており、コンセント2は上記栓刃11,11が夫々接続される一対の刃受けばね21,21を接続部として備えている。
ここで、一対の栓刃11,11と刃受けばね21,21は、夫々一方が陽極接続用、他方が陰極接続用であって、形状や配置によって誤接続がなされることがないようになっているのであるが、この点については省略する。
上記プラグ1はそのハウジング10内に上記栓刃11,11間を接続するコンデンサCを備えている。このコンデンサCはプラグ1をコンセント2に接続している時に充電され、プラグ1をコンセント2から抜いた時に放電する。図1中のLはプラグ1に接続されている電気機器(負荷)である。
この直流接続装置においては、電気機器Lに通電した状態でプラグ1をコンセント2から抜いた時、コンデンサCの放電電流Iが電気機器Lに対して流れるものであり、このために抜いた瞬間の栓刃11,11は、放電電流によって対応する刃受けばね21,21とほぼ同電位に保たれ、その後、放電につれて電位が低下する。
このためにプラグ1の栓刃11とコンセント2の刃受けばね21との間にアークが発生してしまうことがないものであり、アークによる栓刃11や刃受けばね21の溶損の虞を無くすことができる。
図2は上記プラグ1の分解斜視図を示しており、コンデンサCと抵抗Rとの直列回路が栓刃11における端子板部12にビス18によって連結されることで栓刃11,11間を電気的に接続している。図中15はコード、19はコード連結用ビスである。
本例のビス止めのように、後付け接続可能な接続手段で接続されていると、用途に応じた適切な容量のコンデンサを選択して用いることができる。
プラグ1及びコンセント2がAC配電に用いられるものと同様の形態の接続端子(栓刃11)及び接続部(刃受けばね21)を備えたもので示したが、図示例のような形状のものに限定されるものでない。
次に上記のような直流接続装置を必要とするDC配電のシステム例を参考までに図3に示す。なお、図示例は戸建て住宅の家屋を想定したものであるが、集合住宅にも適用することができる。
家屋Hには、直流電力を出力する直流電力供給部101と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器102とが設けられ、直流電力供給部101の出力端部に接続した直流供給線路Wdcを通して直流機器102に直流電力が供給される。直流電力供給部101と直流機器102との間には、直流供給線路Wdcに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流給電線路Wdc上で直流電力供給部101から直流機器102への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ114が設けられる。
直流供給線路Wdcは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Wdcに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
直流供給線路Wdcは、直流電力供給部101を介して宅内サーバ116に接続される。宅内サーバ116は、宅内の通信網(以下、「宅内網」という)を構築する主装置であり、宅内網において直流機器102が構築するサブシステムなどと通信を行う。
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、IP電話機のような情報系の直流機器102からなる情報機器システムK101、照明器具のような照明系の直流機器102からなる照明システムK102,K105、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器102からなる玄関システムK103、火災感知器のような警報系の直流機器102からなる住警器システムK104などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
上述した直流ブレーカ114は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムK101、照明システムK102および玄関システムK103、住警器システムK104、照明システムK105に関連付けて4個の直流ブレーカ114を設けている。1台の直流ブレーカ114に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Wdcの系統を分割する接続ボックス121が設けられる。図示例においては、照明システムK102と玄関システムK103との間に接続ボックス121が設けられている。
情報機器システムK101としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Hに先行配置(家屋Hの建築時に施工)される直流コンセント131に接続される直流機器102からなる情報機器システムK101が設けられる。
照明システムK102、K105としては、家屋Hに先行配置される照明器具(直流機器102)からなる照明システムK102と、天井に先行配置される引掛シーリング132に接続する照明器具(直流機器102)からなる照明システムK105とが設けられる。引掛シーリング132には、家屋Hの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
照明システムK102を構成する直流機器102である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Wdcに接続されたスイッチ141から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ141は直流機器102とともに通信の機能を有している。また、スイッチ141の操作によらず、宅内網の別の直流機器102あるいは宅内サーバ116から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
上述した直流コンセント131、引掛シーリング132には、任意の直流機器102を接続することができ、接続された直流機器102に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント131、引掛シーリング132を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
これらの直流アウトレットは、直流機器102に直接設けた接触子(図示せず)または接続線を介して設けた接触子(図示せず)が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器102が通信機能を有する場合には、直流供給線路Wdcを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器102だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
宅内サーバ116は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網NTに接続される接続口を有している。宅内サーバ116が広域網NTに接続されている場合には、広域網NTに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ200によるサービスを享受することができる。
センタサーバ200が提供するサービスには、広域網NTを通して宅内網に接続された機器(主として直流機器102であるが通信機能を有した他の機器も含む)の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットTV、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末(図示せず)を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
宅内サーバ116は、広域網NTに接続されたセンタサーバ200との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報(ここでは、IPアドレスを用いるものとする)の取得の機能を備える。
宅内サーバ116は、センタサーバ200との通信機能を用いることにより、広域網NTに接続された通信端末からセンタサーバ200を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ200は、宅内の機器と広域網NT上の通信端末とを仲介する。
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ200に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ200に通知し、センタサーバ200から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
宅内サーバ116における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ116では、UPnP(Universal Plug and Play)を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ116はブラウザ機能を有する表示器117を備え、検出した機器の一覧を表示器117に表示する。この表示器117はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器117の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ116の利用者(施工業者あるいは家人)は、表示器117の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器117は宅内サーバ116とは分離して設けてもよい。
宅内サーバ116では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ116にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ116を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
ところで、直流電力供給部101は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ACの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ACは、分電盤110に内器として取り付けられた主幹ブレーカ111を通して、スイッチング電源を含むAC/DCコンバータ112に入力される。AC/DCコンバータ112から出力される直流電力は、協調制御部113を通して各直流ブレーカ114に接続される。
直流電力供給部101には、交流電源ACから電力が供給されない期間(たとえば、商用電源ACの停電期間)に備えて二次電池162が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池161や燃料電池163を併用することも可能になっている。交流電源ACから直流電力を生成するAC/DCコンバータ112を備える主電源に対して、太陽電池161や二次電池162や燃料電池163は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池162は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
分散電源のうち太陽電池161や燃料電池163は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池162は設けるのが望ましい。二次電池162は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池162の放電は、交流電源ACから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池162の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部113により行われる。すなわち、協調制御部113は、直流電力供給部101を構成する主電源および分散電源から直流機器102への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163の出力を交流電力に変換し、AC/DCコンバータ112の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
直流機器102の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部113にDC/DCコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、1系統のサブシステム(もしくは1台の直流ブレーカ114に接続された直流機器102)に対して1種類の電圧が供給されるが、1系統のサブシステムに対して3線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Wdcを2線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。DC/DCコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
上述の構成例では、AC/DCコンバータ112を1個だけ図示しているが、複数個のAC/DCコンバータ112を並設することが可能であり、複数個のAC/DCコンバータ112を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するAC/DCコンバータ112の台数を増減させるのが望ましい。
上述したAC/DCコンバータ112、協調制御部113、直流ブレーカ114、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器102を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器2に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
上述の例では主幹ブレーカ111から出力された交流電力をAC/DCコンバータ112により直流電力に変換するために、AC/DCコンバータ112を分電盤110内に配置しているが、主幹ブレーカ111の出力側において分電盤110内に設けた分岐ブレーカ(図示せず)で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にAC/DCコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
この場合、家屋Hの各階や各部屋を単位として直流電力供給部101を設けることができるから、直流電力供給部101を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器102との間の直流供給線路Wdcの距離が小さくなるから、直流供給線路Wdcでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ111および分岐ブレーカを分電盤110に収納し、AC/DCコンバータ112と協調制御部113と直流ブレーカ114と宅内サーバ116とを分電盤110とは別の盤に収納してもよい。
1 プラグ
2 コンセント
11 栓刃
21 刃受けばね
C コンデンサ
2 コンセント
11 栓刃
21 刃受けばね
C コンデンサ
Claims (3)
- 直流駆動される電気機器に使用される一対の接続端子を有するDC配電用のプラグと、該プラグが着脱自在で上記一対の接続端子が電気的に接続される一対の直流給電用の接続部をハウジング内部に設けたDC配電用のコンセントとからなる直流接続装置であって、前記プラグはその対の接続端子間がコンデンサで接続されていることを特徴とする直流接続装置。
- 上記コンデンサは上記プラグのハウジング内に収容されていることを特徴とする請求項1記載の直流接続装置。
- 上記コンデンサは上記接続端子に後付け接続可能な接続手段で接続されていることを特徴とする請求項2記載の直流接続装置。
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