JP2009159653A - 直流配電システム - Google Patents

Abstract

【課題】直流供給線路に接続された直流機器について、直流供給線路から印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持することができる直流配電システムを提供する。
【解決手段】直流配電システムは、直流電力を出力する直流電源装置１と、直流電源装置１に接続されておりそれぞれループを形成するように配設された正極および負極の一対の直流供給線路Ｗｄｃとを備え、直流供給線路Ｗｄｃが形成する前記ループ上の複数箇所に、直流電源装置１からの直流電力により駆動される直流機器１０２ａ〜１０２ｃがそれぞれ接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれ直流電力により駆動される複数台の直流機器に対して直流電力を供給する直流配電システムに関するものである。

従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として備える照明器具や、パーソナルコンピュータなど直流電力の供給を受けて動作する直流機器が種々提供されている。この種の直流機器のうち、商用電源等からの交流電力を供給する一般的な交流コンセントに接続して使用されるものは、整流回路を含み交流電源を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路を具備（内蔵あるいは外付けのＡＣアダプタに具備）することにより、交流コンセントからの電力供給で動作可能な構成を採用している（たとえば特許文献１参照）。

一方、本願出願人は、たとえば住宅などの分電盤内に配設した直流電源装置としてのＡＣ／ＤＣコンバータによって商用電源等の交流電源を直流電源に変換し、各部屋に設置され正極および負極の一対の給電部を有する直流コンセント等の直流アウトレットに対して直流供給線路を介して分電盤から直流電力を配電する直流配電システムを提案している。この直流配電システムにおいて直流機器を使用する場合、直流機器は直流コンセントに接続されることにより交流電力ではなく直流電力が供給されることとなるため、直流機器に上記ＡＣ／ＤＣ変換回路が不要になる。
特開２００７−５９１５６号公報（第４−５頁）

ところで、上述した直流配電システムにおいて、直流供給線路から各直流機器に印加される直流電圧は、直流電源装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）から直流供給線路に出力された直流電圧に比べて、直流供給線路での電圧降下分だけ低くなる。したがって、たとえば直流供給線路に接続される直流機器の台数が増えるなどして直流供給線路を流れる電流が増加すると、当該電流増加に伴い直流供給線路の電圧降下が大きくなることにより各直流機器に印加される電圧は低下する。

ここで、電圧降下は直流供給線路の終端（つまり直流電源装置から遠い方の端部）側ほど大きくなるため、直流供給線路の始端（つまり直流電源装置に近い方の端部）側に接続された直流機器においては正常に動作可能な許容範囲内に印加電圧が確保されながらも、直流供給線路の終端側に接続された直流機器においては、印加電圧が大幅に低下し許容範囲を下回ることで正常に動作しないなどの不具合を生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、直流供給線路に接続された直流機器について、直流供給線路から印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持することができる直流配電システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、直流電力を出力する直流電源装置と、直流電源装置に接続されておりそれぞれループを形成するように配設された少なくとも正極および負極の一対の直流供給線路とを備え、直流電源装置からの直流電力により駆動される直流機器が、直流供給線路が形成する前記ループ上の複数箇所にそれぞれ接続されることを特徴とする。

この構成によれば、直流電源装置に接続された直流供給線路がループを形成するように配設されているので、直流電源装置と直流供給線路に接続される直流機器の各々との間には、前記ループ上における直流電源装置の接続点から前記ループに沿って一方向に向かう経路と、他方向に向かう経路との２つの経路が直流供給線路によりそれぞれ形成されることとなる。したがって、直流電源装置と直流機器とを単一の経路で接続する場合に比べて、直流電源装置と直流機器との間における直流供給線路のインピーダンスが小さくなり、直流電源装置から直流機器に直流電力が供給されるときに直流供給線路で生じる電圧降下を小さく抑えることができる。その結果、直流供給線路に接続された直流機器について、直流供給線路から印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持することができるという利点がある。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、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前記直流供給線路を通信路として互いに通信する通信機能を有した複数台の直流機器を備え、当該直流機器のうちマスターとなる直流機器が、スレーブとなる他の各直流機器との間でそれぞれ通信可能であることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路と別に専用の通信線を設けることなく直流機器間の通信が可能になる。しかも、マスターとなる直流機器が、スレーブとなる各直流機器との間でそれぞれ通信可能に構成されているので、スレーブとなる各直流機器の管理および制御をマスターとなる直流機器で一元的に行うことができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記直流電源装置が、前記直流供給線路が形成する前記ループ上であって互いに近接する位置にそれぞれ接続された主電源および副電源と、主電源と副電源との間の正極の直流供給線路に主電源側をカソードとする形で挿入されたダイオードとを備え、副電源が、ダイオードのアノードの電位が所定の閾値を下回ると、直流供給線路を介して直流機器に直流電力を供給することを特徴とする。

この構成によれば、主電源のみから直流電力が供給されている状態で、たとえば直流供給線路に接続される直流機器の台数が増えるなどして直流供給線路を流れる電流が増加すると、当該電流増加に伴い直流供給線路の電圧降下が大きくなることにより、ダイオードのアノードの電位が低下して副電源からの電力供給が開始する。しかして、直流供給線路上における副電源寄りの位置に接続された直流機器には副電源から電力供給されることとなり、その結果、当該直流機器について、直流供給線路から印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持することができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記直流電源装置の出力電圧は５０Ｖ以下であることを特徴とする。

この構成によれば、直流機器への印加電圧が５０Ｖ以下の比較的狭い範囲に制限されるため、印加電圧が５０Ｖを超える場合に比べて、直流供給線路での電圧降下の影響が大きくなり直流機器が正常に動作しない可能性が高くなるから、直流供給線路での電圧降下が小さく抑えられることは特に有用である。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記直流電源装置を複数台備え、直流電源装置ごとに別系統の前記直流供給線路を有することを特徴とする。

この構成によれば、直流電源装置ごとに出力電圧を異なる値に設定することにより、正常に動作可能となる印加電圧がそれぞれ異なる複数種類の直流機器であっても、各種の直流機器ごとに別系統の直流供給線路と接続することで、これら複数種類の直流機器を使用可能とすることができる。

本発明は、直流供給線路に接続された直流機器について、直流供給線路から印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持できるという利点がある。

以下の各実施形態では、図２に示すように、たとえば住宅などの分電盤１１０内に配設したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２によって商用電源等の交流電源ＡＣを直流電源に変換し、各部屋に設置され正極および負極の一対の給電部を有する直流コンセント１３１等の直流アウトレットに対して分電盤１１０から直流電力を配電する直流配電システムを本発明の例として説明する。

ここで、直流配電システムの基本構成について以下に図２を参照して簡単に説明する。

以下の説明では、直流配電システムを適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、直流配電システムの技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。家屋Ｈには、図２に示すように、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供給線路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からなるインターホンシステム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およびインターホンシステム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とインターホンシステム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（給電部）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。

以下では、上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を直流電源装置の一例として説明するが、本発明の直流配電システムに用いる直流電源装置はＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に限るものではない。ここで、直流電源装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２）から出力される直流電圧の大きさは、交流の商用電源に比較して低く（たとえば２４Ｖ、５０Ｖなど）設定されている。

（実施形態１）
本実施形態の直流配電システムは、図１に示すように、直流供給線路Ｗｄｃに接続される複数台（ここでは３台）の直流機器１０２ａ〜１０２ｃ（以下、特に区別しないときは単に直流機器１０２という）に対して直流電力を供給可能となるものであって、交流電源ＡＣを直流電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２からなる直流電源装置１と、直流電源装置１に接続された正極および負極の一対の直流供給線路Ｗｄｃとを備えている。なお、図１では交流電源ＡＣ、直流電源装置１、直流供給線路Ｗｄｃ、直流機器１０２のみを示し、その他の構成（たとえば直流ブレーカ１１４）の図示は省略している。

図示例において、直流電源装置１は、図３に示すように交流電源ＡＣから供給される交流電圧を整流・平滑し、平滑後の電圧をオンオフ駆動されるスイッチング素子（図示せず）を介して出力トランスＴ１の１次巻線に印加する主回路２と、出力トランスＴ１の２次側に生じる出力を整流・平滑するダイオードＤ１，Ｄ２および平滑コンデンサＣ１とを有する。ここで、出力トランスＴ１の２次巻線は中間タップを設けて２分割され、それらの出力を整流するようにダイオードＤ１，Ｄ２が全波整流回路を形成ており、平滑コンデンサＣ１は、各ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードと前記中間タップとの間に接続される。

この構成によれば、直流電源装置１は交流電源ＡＣから交流電源が供給されることにより、ダイオードＤ１，Ｄ２を介して出力端となる平滑コンデンサＣ１の両端に直流電圧（出力電圧）を発生する。さらに、直流電源装置１には、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を所定電圧に維持するように主回路２のスイッチング周波数やオンデューティを制御するフィードバック回路３が設けられ、これにより、直流電源装置１の出力電圧は前記所定電圧に維持される。平滑コンデンサＣ１の両端に生じる出力電圧は、直流供給線路Ｗｄｃを介して直流機器１０２に供給される。

ところで、本実施形態の直流配電システムにおいて、正極および負極の直流供給線路Ｗｄｃは、それぞれループを形成するように配設されており、当該ループ上の１箇所に直流電源装置１の出力端（平滑コンデンサＣ１の両端）がそれぞれ接続されている。ここに、正極の直流供給線路Ｗｄｃと負極の直流供給線路Ｗｄｃとは、両者間の距離が一定となるように略平行に配設される。

直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２等の直流アウトレット（図１および図３では図示を省略する）は、直流供給線路Ｗｄｃが形成する前記ループ上の複数箇所に配設され、これら直流アウトレットに直流機器１０２を接続することにより、直流電源装置１から直流供給線路Ｗｄｃを介して直流機器１０２に直流電力が供給される。なお、直流アウトレットを介すことなく直流供給線路Ｗｄｃに対して直流機器１０２を直接接続してもよく、この場合でも直流電源装置１から直流供給線路Ｗｄｃを介して直流機器１０２に直流電力が供給される。

ここで、上記直流配電システムの一例として、図１に示すように直流供給線路Ｗｄｃが形成するループ上において、直流電源装置１の接続点から図中時計回りに、区間ａを経て直流機器１０２ａ、さらに区間ｂを経て直流機器１０２ｂ、さらに区間ｃを経て直流機器１０２ｃが順に接続されている場合を考えると、各直流機器１０２に印加される電圧の関係は以下のようになる。なお、直流機器１０２ｃは、直流供給線路Ｗｄｃが形成するループ上において、直流電源装置１の接続点から図中反時計回りに区間ｄを経て接続されている。

すなわち、たとえば直流機器１０２ａにおいては、直流供給線路Ｗｄｃが形成するループのうち、直流電源装置１の接続点から図中時計回りに区間ａの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給されるとともに、直流供給線路Ｗｄｃが形成するループのうち、直流電源装置１の接続点から図中反時計回りに区間ｄと区間ｃと区間ｂとの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給される。要するに、直流機器１０２ａと直流電源装置１との間には、直流電源装置１の正極側および負極側のそれぞれに、区間ａの直流供給線路Ｗｄｃと、区間ｄ，ｃ，ｂの直流供給線路Ｗｄｃとの並列回路が介在することと等価であり、したがって、直流機器１０２ａと直流電源装置１との間が単一の経路で接続される場合に比べて、直流電源装置１と直流機器１０２ａとの間の直流供給線路Ｗｄｃのインピーダンスが小さくなり、直流機器１０２ａへの電力供給時に直流供給線路Ｗｄｃで生じる電圧降下を小さく抑えることができる。

同様に、直流機器１０２ｂにおいては、直流供給線路Ｗｄｃが形成するループのうち、直流電源装置１の接続点から図中時計回りに区間ａおよび区間ｂの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給されるとともに、直流電源装置１の接続点から図中反時計回りに区間ｄおよび区間ｃの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給される。また、直流機器１０２ｃにおいては、直流供給線路Ｗｄｃが形成するループのうち、直流電源装置１の接続点から図中時計回りに区間ａと区間ｂと区間ｃとの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給されるとともに、直流電源装置１の接続点から図中反時計回りに区間ｄの経路を経て直流電源装置１からの直流電力が供給される。

以上説明した構成の直流配電システムによれば、直流供給線路Ｗｄｃに接続された複数台の直流機器１０２の全てについて、電力供給時に直流供給線路Ｗｄｃで生じる電圧降下を小さく抑えることができ、結果的に、いずれの直流機器１０２においても、直流供給線路Ｗｄｃから印加される電圧を正常に動作可能な共用範囲内に維持することが可能となる。

ところで、本実施形態の直流配電システムにおいて、直流供給線路Ｗｄｃに配設された直流アウトレットには種々の直流機器１０２を接続することができ、たとえば図４に示すように、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で、直流供給線Ｗｄｃを通信路として互いに通信する通信機能を有した直流機器１０２ｍ，１０２ｓを直流アウトレットに接続することもできる。

図示例において、１台のみ設けられたマスターとなる直流機器１０２ｍは、複数台設けられたスレーブとなる他の各直流機器１０２ｓとの間でそれぞれ双方向の通信が可能に構成されている。これにより、直流供給線路Ｗｄｃと別途に専用の通信線を設けることなく、直流機器１０２間で通信可能となる。ここで、図示例のように、マスターとなる直流機器１０２ｍがスレーブとなる各直流機器１０２ｓとの間でそれぞれ通信可能に構成されている場合、複数台の直流機器１０２ｓの管理および制御を１台の直流機器１０２ｍで一元的に行うことができる。

（実施形態２）
本実施形態の直流配電システムは、図５に示すように直流電源装置１の構成が実施形態１の直流配電システムと相違する。

すなわち、本実施形態では直流電源装置１は、直流供給線路Ｗｄｃにそれぞれ接続された主電源１１および副電源１２を備え、定常時には主電源１１のみを運転させるように構成されている。ここで、正極の直流供給線路Ｗｄｃにおいて主電源１１の接続点と副電源１２の接続点との間となる位置には、カソードを主電源１１側、アノードを副電源１２側とするダイオードＤ３が挿入されており、主電源１１から直流供給線路Ｗｄｃに電力供給される向きを図中時計回りに規定している。

ここにおいて、正極の直流供給線路Ｗｄｃにおける副電源１２の接続点（ダイオードＤ３のアノード）の電位を検出する検出部１３が設けられ、副電源１２は、検出部１３で検出される電位が所定の閾値を下回ったときに、運転を開始して直流電力の出力を行うように構成される。副電源１２は主電源１１と出力電圧が同一に設定されており、副電源１２の運転時においては、副電源１２からの直流電力は主電源１１と反対側（つまり図中反時計回り）に供給される。副電源１２は運転開始から所定のタイマ時間が経過すると、自動的に出力を停止する。検出部１３は副電源１２の運転中においても電位を検出するが、副電源１２は運転開始からタイマ時間が経過するまでの期間には検出部１３の出力を無視するように構成されている。そして、タイマ時間の経過後、副電源１２は検出部１３で検出される電位が閾値を下回ったときに運転を開始する上記動作を繰り返す。

以上説明した構成によれば、主電源１１のみが運転している状態で、たとえば直流供給線路Ｗｄｃに接続される直流機器１０２の台数が増えるなどして直流供給線路Ｗｄｃを流れる電流が増加すると、当該電流増加に伴い直流供給線路Ｗｄｃの電圧降下が大きくなり、正極の直流供給線路Ｗｄｃにおける副電源１２の接続点の電位が低下する。そして、検出部１３は検出した電位が所定の閾値を下回れば副電源１２の出力をオンに切り替え、副電源１２からの電力供給が開始する。そのため、ダイオードＤ３のアノード側の直流供給線路Ｗｄｃにおける電圧降下が補償される。このとき、直流供給線路Ｗｄｃ上における副電源１２寄りの位置に接続された直流機器１０２には副電源１２から電力供給されることとなり、その結果、当該直流機器１０２についても、直流供給線路Ｗｄｃから印加される電圧を正常に動作可能な許容範囲内に維持することができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

ところで、上記各実施形態で説明した直流電源装置１を複数台設け、直流電源装置１ごとに別系統の直流供給線路Ｗｄｃを接続すれば、直流供給線路Ｗｄｃに接続される直流機器１０２に対して大きさの異なる複数種類の電圧を供給可能な直流電源システムを構築することも可能である。すなわち、直流電源装置１ごとに出力電圧を異なる値に設定することにより、正常に動作可能となる印加電圧がそれぞれ異なる複数種類の直流機器１０２であっても、各種の直流機器１０２ごとに別系統の直流供給線路Ｗｄｃと接続することで、これら複数種類の直流機器１０２が使用可能となる。したがって、たとえばサブシステムごとに別系統の直流供給線路Ｗｄｃを配線しておけば、サブシステムごとに大きさの異なる直流電圧を供給可能になる。

本発明の実施形態１の構成を示す概略図である。 同上の直流配電システムの全体構成を示すシステム構成図である。 同上の構成を示す概略図である。 同上の使用例を示す概略図である。 本発明の実施形態２の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 直流電源装置
１１ 主電源
１２ 副電源
１０２，１０２ａ〜１０２ｃ，１０２ｍ，１０２ｓ 直流機器
Ｄ３ ダイオード
Ｗｄｃ 直流供給線路

Claims (5)

1. 直流電力を出力する直流電源装置と、直流電源装置に接続されておりそれぞれループを形成するように配設された少なくとも正極および負極の一対の直流供給線路とを備え、直流電源装置からの直流電力により駆動される直流機器が、直流供給線路が形成する前記ループ上の複数箇所にそれぞれ接続されることを特徴とする直流配電システム。
2. 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前記直流供給線路を通信路として互いに通信する通信機能を有した複数台の直流機器を備え、当該直流機器のうちマスターとなる直流機器は、スレーブとなる他の各直流機器との間でそれぞれ通信可能であることを特徴とする請求項１記載の直流配電システム。
3. 前記直流電源装置は、前記直流供給線路が形成する前記ループ上であって互いに近接する位置にそれぞれ接続された主電源および副電源と、主電源と副電源との間の正極の直流供給線路に主電源側をカソードとする形で挿入されたダイオードとを備え、副電源は、ダイオードのアノードの電位が所定の閾値を下回ると、直流供給線路を介して直流機器に直流電力を供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
4. 前記直流電源装置の出力電圧は５０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の直流配電システム。
5. 前記直流電源装置を複数台備え、直流電源装置ごとに別系統の前記直流供給線路を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の直流配電システム。

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