JP2009159681A

JP2009159681A - 配電システム

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Publication number: JP2009159681A
Application number: JP2007332834A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakakita; 賢二中北; Yoshihiro Tanigawa; 嘉浩谷川; Kiyotaka Takehara; 清隆竹原; Akihiro Kikuchi; 彰洋菊池; Tadashi Matsumoto; 正松本
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-25
Also published as: JP4981650B2

Abstract

【課題】各電気機器の寿命が短くなるのを防止するとともに電力変換に伴う損失が発生しない。
【解決手段】直流供給線路Ｗｄｃに接続され照明システムＫ１０２又は住警器システムＫ１０４を構成する直流機器１０２は、自己の受電電圧を検出し、検出した受電電圧を自己の機器識別情報とともに直流電力供給部１０１に送信し、直流電力供給部１０１は各直流機器１０２から機器識別情報及び受電電圧を取得する。受電電圧を取得した直流電力供給部１０１は、各直流機器１０２ごとに、設定電圧から受電電圧を差し引いて電圧降下値を算出する。全ての直流機器１０２の電圧降下値を算出した直流電力供給部１０１は、最大の電圧降下値となる直流機器１０２を自己から最も遠い直流機器１０２と推定し、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値と閾値とを比較し、電圧降下値が閾値より小さい場合、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電気機器に電力供給する配電システムに関するものである。

従来、複数の電気機器を管理するシステムとして、特許文献１には、ネットワーク通信制御センターと、通信インターフェイスを介して照明器具を構成する照明回路とがネットワーク網に接続された照明制御システムが開示されている。照明回路は、電源の両端に整流回路が接続され、その整流回路の出力に入力歪みを抑制し直流電源を作るＰＦＣ回路が接続されるとともに、ＰＦＣ回路の出力間の電圧及びＰＦＣ回路の電流を検出する検出回路が設けられている。検出回路で検出された電圧値及び電流値は、通信インターフェイス及びネットワーク網を介してネットワーク通信制御センターに送信される。ネットワーク通信制御センターでは、検出回路で検出された電圧値及び電流値を受信すると、演算を行って瞬時又は平均の電力を計算する。

このような特許文献１のシステムによれば、定期的又は必要なタイミングで遠隔地にある照明器具の電力消費状態をネットワーク網経由で取得することができ、照明器具の使用状況や、ランプ等の負荷が不点灯か否か、定めた期間内にどれだけの電気料金を支払うことになるのかを積算又は推定したり、回路の動作を停止したり、出力をコントロールしたりすることができる。
特開２００３−６８４７５号公報（段落００４８〜００５１及び図１０）

しかしながら、特許文献１の照明制御システムを含む従来のシステムには、電力供給線路のインピーダンスやある電気機器よりも電力供給手段側に接続されている電気機器のインピーダンスについて考慮していないため、電気機器の接続台数によっては、最も遠い電気機器の電圧降下値が大きくなり、この電気機器が受電する受電電圧が動作に必要な動作電圧より低くなるため、寿命が短くなってしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、各電気機器の寿命が短くなるのを防止することができるとともに電力変換に伴う損失が発生しない配電システムを提供することにある。

請求項１の発明は、１本の電力供給線路上に接続されてそれぞれが直流電力供給によって駆動される複数の電気機器に直流電力を供給する電力供給手段を備える配電システムであって、前記複数の電気機器のうち前記電力供給手段から最も遠い接続路距離に接続された電気機器が受電する受電電圧を検出する検出手段と、前記検出手段から前記受電電圧を受信し、当該受信した受電電圧を前記電力供給手段の設定電圧から差し引いて電圧降下値を算出する算出手段と、前記算出手段で算出された前記電圧降下値を用いて前記電力供給線路における残りの使用可能電力を推定する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数の電気機器は、全て同一であり、前記制御手段は、前記残りの使用可能電力を用いて前記電力供給線路上に接続可能な前記電気機器の台数を推定するとともに、前記複数の電気機器のうち同時に駆動する電気機器の台数を前記推定した台数以下とし、前記複数の電気機器において互いの累積通電時間の差を小さくするように、同時に駆動する前記電気機器の組み合わせを変えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の配電システム前記複数の電気機器は、全て同一の照明負荷であり、前記累積通電時間は、前記照明負荷の点灯時間を累積した累積点灯時間であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記複数の電気機器は、許容される使用時間の限界値である寿命時間が前記受電電圧によって変化し、前記複数の電気機器において互いの前記寿命時間の差を小さくするように当該複数の電気機器の前記電力供給線路上での接続順序を変更させるための報知を行う接続順序変更報知手段を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、前記残りの使用可能電力に応じて新たに接続可能な電気機器を報知する接続可能機器報知手段を備えることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、前記制御手段は、前記残りの使用可能電力を超えて前記電気機器が新たに接続された場合に、当該新たに接続された電気機器に直流電力が供給されないように制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電力供給手段から最も遠い電気機器の電圧降下値を用いて、電力供給線路における残りの使用可能電力を推定することによって、例えば推定した使用可能電力を超えないように電気機器の接続を制御したり、推定結果を報知してユーザに促したりすることができるので、各電気機器の受電電圧が動作に必要な動作電圧より低くなって寿命が短くなるのを防止することができる。また、複数の電気機器のそれぞれに直流電力が供給されることによって、交流電力が供給される場合のように交流電力から直流電力への変換を行う必要がないため、電力変換に伴う損失が発生しない。

請求項２の発明によれば、直流供給線路における使用可能電力を超えない範囲で、同時に駆動する電気機器の組み合わせを累積通電時間の差が小さくなるように制御することによって、各電気機器が寿命となる時期を等しく且つ長くすることができる。

請求項３の発明によれば、ユーザに対して視覚的に目立ちやすい各照明負荷の寿命を制御することができる。

請求項４の発明によれば、複数の電気機器の電力供給線路上での接続順序を変更させるように報知することによって、ユーザが複数の電気機器の電力供給線路上での接続順序を変更することができるので、各電気機器間における受電電圧に起因する寿命のばらつきを防止することができる。

請求項５の発明によれば、残りの使用可能電力を超えるような電気機器が接続されることを未然に防ぐことができる。

請求項６の発明によれば、新たに接続された全ての電気機器に直流電力を供給すると残りの使用可能電力を超えてしまう場合に、新たに接続された電気機器に直流電力が供給されることを防止することができる。

（実施形態１）
まず、実施形態１の配電システムの構成について図１〜５を用いて説明する。以下に説明する実施形態は、本発明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、本発明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１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への給電を制限したり遮断したりする直流ブレーカ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。

上記のように給電路と通信路が兼用されている場合、機器間での通信を行うために給電路とは別体の通信路を設ける必要がないため、上記機器間での通信を容易に行うことができる。

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（図示はしないが、玄関に限らず、窓開閉・窓破壊を監視する侵入監視の防犯系システムとの間の定期監視情報・通報情報の送受信も可能とする）、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及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、又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「コンセント部」と呼ぶ。

これらのコンセント部は、直流機器１０２に直接設けた接触子（プラグ）（図示せず）又は接続線を介して設けた接触子（プラグ）（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、コンセント部は接触式で給電を行う。コンセント部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だけではなくコンセント部にも通信機能が設けられている。なお、直流機器１０２に直接設けた接触子（プラグ）又は接続線を介して設けた接触子（プラグ）には、直流コンセント１３１に着脱自在に接続可能なものだけではなく、引掛シーリング１３２に着脱自在に接続可能なものも含まれる。

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なポーリング監視に対応可能に構成されており、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はタッチパネル式又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や制御が可能になる。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、例えば、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を構成する主電源及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、主電源及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（又は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、主電源及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１０２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及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。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、１つの直流供給線路Ｗｄｃ上に接続された複数の直流機器１０２と、これらの直流機器１０２に直流電力を供給する直流電力供給部１０１との間での電力供給及び通信について図２〜５を用いて詳細に説明する。ここで、図２の複数の直流機器１０２，１０２，１０２は、図１の照明システムＫ１０２や住警器システムＫ１０４を構成する。

まず、それぞれの直流機器１０２の構成について図３を用いて説明する。直流機器１０２は、機器種別を識別する機器識別情報（機器ＩＤ）を個別に有し、直流供給線路Ｗｄｃに直接接続され、直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電力供給部１０１からの直流電力が供給されて駆動されるものであり、直流電力供給部１０１から受電する受電電圧を検出する電圧検出部３０と、直流電力供給部１０１との間で通信を行う通信部３１と、各部３０，３１を制御する制御部３２とを備えている。

このような直流機器１０２は、図４に示すように、使用範囲最低電圧Ａが設定されており、直流電力供給部１０１からの受電電圧が使用範囲最低電圧Ａより低くなると、機器内部に必要以上の負荷がかかり、その結果、寿命が短くなってしまう。したがって、直流機器１０２は、寿命が短くならないように、使用範囲最低電圧Ａ以上の電圧で駆動させる必要がある。

続いて、直流電力供給部１０１の構成について図５を用いて説明する。直流電力供給部１０１は、各直流機器１０２との間で通信を行う通信部４０と、後述の演算を行う算出部４１と、各部４０，４１を制御する制御部４２とを備えている。

通信部４０は、各直流機器１０２から機器識別情報及び受電電圧を受信する。

算出部４１は、各直流機器１０２ごとに、直流電力供給部１０１の設定電圧（各直流機器１０２に向けて供給する供給電圧）から受電電圧を差し引いて電圧降下値を算出する。

制御部４２は、各直流機器１０２ごとに、算出部４１で算出された電圧降下値のうち最大の電圧降下値となる直流機器１０２を直流電力供給部１０１から最も遠い接続路距離に接続された直流機器（最も遠い直流機器）と推定する。最も遠い直流機器１０２を推定した制御部４２は、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値と閾値とを比較し、電圧降下値が閾値より小さい場合、直流供給線路Ｗｄｃにおける残りの使用可能電力を推定し、通信部４０を介して推定結果を表示部１１７に表示させる。一方、電圧降下値が閾値以上の場合、制御部４２は、最も遠い直流機器１０２への電力供給を停止させる。

ここで、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力の推定方法について説明する。予め家屋Ｈに直流供給線路Ｗｄｃが配設されているので、直流供給線路Ｗｄｃの長さがわかる。したがって、直流供給線路Ｗｄｃの長さと単位長さあたりのインピーダンスとを用いて、直流電力供給部１０１から新たな直流機器１０２が接続されそうな位置（直流電力供給部１０１から最も遠い直流機器１０２までの間）までの直流供給線路Ｗｄｃのインピーダンスを算出することができる。そして、新たな直流機器１０２が接続されたときに、上記直流供給線路Ｗｄｃのインピーダンスと、新たな直流機器１０２の消費電力を用いると、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値を算出することができる。この算出結果から直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定することができる。

また、これらのデータを最も遠い直流機器１０２の電圧降下値に対応付けてデータテーブルとして直流電力供給部１０１に予め登録されていてもよい。推定時には、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値をデータテーブルに照合して、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定することができる。

次に、本実施形態の動作について図２，６を用いて説明する。まず、複数の直流機器１０２，１０２，１０２を直流供給線路Ｗｄｃに接続する（図６のＳ１）。直流供給線路Ｗｄｃに接続された直流機器１０２は、自己の機器識別情報を直流電力供給部１０１に送信し、直流電力供給部１０１は各直流機器１０２から機器識別情報を取得する（Ｓ２）。その後、各直流機器１０２は、自己の受電電圧を検出し、検出した受電電圧を直流電力供給部１０１に送信する。直流電力供給部１０１は、各直流機器１０２から受電電圧を取得し（Ｓ３）、各直流機器１０２ごとに設定電圧（各直流機器１０２に向けて供給する供給電圧）から受電電圧を差し引いて電圧降下値を算出する（Ｓ４）。ここで、直流電力供給部１０１は、最大の電圧降下値となる直流機器１０２を自己から最も遠い直流機器１０２と推定する。直流電力供給部１０１は、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値と閾値とを比較し（Ｓ５）、電圧降下値が閾値より小さい場合、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定し（Ｓ６）、推定結果を表示部１１７に表示させる（Ｓ７）。一方、電圧降下値が閾値以上の場合、直流電力供給部１０１は、最も遠い直流機器１０２への電力供給を停止し（Ｓ８）、ステップＳ３に戻る。

以上、本実施形態によれば、直流電力供給部１０１から最も遠い直流機器１０２の電圧降下値を用いて、直流供給線路Ｗｄｃにおける残りの使用可能電力を推定することによって、例えば推定した使用可能電力を超えないように直流機器１０２の接続を制御したり、推定結果を報知してユーザに促したりすることができるので、各直流機器１０２の受電電圧が動作に必要な動作電圧より低くなって寿命が短くなるのを防止することができる。また、複数の直流機器１０２のそれぞれに直流電力が供給されることによって、交流電力が供給される場合のように交流電力から直流電力への変換を行う必要がないため、電力変換に伴う損失が発生しない。

（実施形態２）
実施形態２の配電システムは、図７に示すように複数の直流機器１０２が全て同一の照明負荷（第１〜４の照明負荷５１〜５４）であり、図５に示す直流電力供給部１０１の制御部４２が、残りの使用可能電力を用いて直流供給線路Ｗｄｃ上に接続可能な照明負荷の台数を推定するとともに、複数の照明負荷５１〜５４のうち同時点灯させる照明負荷５１〜５４の台数を推定した台数以下とし、複数の照明負荷５１〜５４において互いの累積点灯時間の差が小さくなるように、同時点灯させる照明負荷５１〜５４の組み合わせを変える点で、実施形態１の配電システムと相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の照明負荷５１〜５４は図７に示すように４台あるが、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力によって、同時点灯可能な照明負荷５１〜５４が２台であると制御部４２で推定された場合、常に同じ２台の照明負荷５１〜５４を点灯させると、点灯させる照明負荷だけが早く寿命となってしまう。

したがって、本実施形態の制御部４２は、各照明負荷５１〜５４の累積点灯時間の差が小さくなるように、つまり各照明負荷５１〜５４の累積点灯時間が同じになるように照明負荷５１〜５４の組み合わせを制御する。例えば、図８に示すように、第１の照明負荷５１（図８の「１」）の累積点灯時間が７５０時間、第２の照明負荷５２（図８の「２」）の累積点灯時間が７６５時間、第３の照明負荷５３（図８の「３」）の累積点灯時間が７５５時間、第４の照明負荷５４（図８の「４」）の累積点灯時間が７６０時間である場合、制御部４２は、第１〜４の照明負荷５１〜５４のうち累積点灯時間の少ない第１の照明負荷５１と第３の照明負荷５３に、電力の受電を許可する許可信号を送信し、第１，３の照明負荷５１，５３は許可信号を受信し、直流電力供給部１０１からの電力を受電し、点灯する。一方、第２，４の照明負荷５２，５４は許可されないため、電力を受電することができない。第１，３の照明負荷５１，５３が１０時間点灯した後では、第１の照明負荷５１の累積点灯時間が７６０時間、第３の照明負荷５３の累積点灯時間が７６５時間となり、第１，３の照明負荷５１，５３と第２，４の照明負荷５２，５４の累積点灯時間との差が小さくなる。

以上、本実施形態によれば、直流供給線路Ｗｄｃにおける使用可能電力を超えない範囲で、同時点灯させる照明負荷５１〜５４の組み合わせを累積点灯時間の差が小さくなるように制御することによって、各照明負荷５１〜５４が寿命となる時期を等しく且つ長くすることができる。

なお、実施形態２の変形例として、直流機器１０２は照明負荷以外の機器であってもよい。直流機器１０２以外のものとしては、例えば換気扇やエアコンなどがある。このような直流機器１０２に対して、直流供給線路Ｗｄｃにおける使用可能電力を超えない範囲で、同時に駆動する電気機器の組み合わせを累積通電時間の差が小さくなるように制御することによって、各直流機器１０２が寿命となる時期を等しく且つ長くすることができる。

（実施形態３）
実施形態３の配電システムは、実施形態１において、総消費電力が推定された後、この総消費電力を超えない範囲内での直流機器１０２の組み合わせについて、直流機器１０２の台数を優先した場合を説明する。ここでは、消費電力が２Ｗ，３Ｗ，５Ｗの３種類の直流機器１０２が接続可能とし、これらの情報が制御部４２に記憶されている。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

例えば、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力が１０Ｗである場合、制御部４２は、直流機器１０２の台数を優先し、消費電力が２Ｗの直流機器１０２を５台接続するように制御し、その旨を表示器１１７に表示させる。

以上、本実施形態によれば、１本の直流供給線路Ｗｄｃ上に、直流機器１０２の台数をできるだけ多く接続することができる。

（実施形態４）
実施形態４の配電システムは、実施形態１において、総消費電力が推定された後、この総消費電力を超えない範囲内での直流機器１０２の組み合わせについて、消費電力が大きい直流機器１０２を優先した場合を説明する。ここでは、消費電力が２Ｗ，３Ｗ，５Ｗの３種類の直流機器１０２が接続可能とし、これらの情報が制御部４２に記憶されている。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

例えば、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力が１０Ｗである場合、制御部４２は、記憶されている情報の中から消費電力の大きい直流機器１０２を優先し、消費電力が５Ｗの直流機器１０２を２台接続するように制御し、その旨を表示器１１７に表示させる。

以上、本実施形態によれば、１本の直流供給線路Ｗｄｃ上に、できるだけ消費電力が大きい直流機器１０２を追加接続することができる。

（実施形態５）
実施形態５の配電システムは、各直流機器１０２を直流供給線路Ｗｄｃに直接接続するのではなく、図９に示すように、各直流機器１０２を直流コンセント１３１に接続する点で、実施形態１の配電システムと相違している。なお、直流コンセント１３１ではなく、引掛シーリング１３２（図１参照）に接続する場合も同様である。

ここで、本実施形態の直流コンセント１３１の構成について図１０を用いて説明する。以下、引掛シーリング１３２も同様である。直流コンセント１３１（引掛シーリング１３２）は、個別のコンセント識別情報を有するものであり、直流機器１０２が接続されるものであり、直流機器１０２のプラグと着脱自在に接続する機器接続部６０と、直流電力供給部１０１から供給される電圧を検出する電圧検出部６１と、直流電力供給部１０１との間で通信を行う通信部６２と、各部６０〜６２を制御する制御部６３とを備えている。

通信部６２は、直流電力供給部１０１からの制御信号によって、直流電力供給部１０１に自己のコンセント識別情報を送信するとともに、電圧検出部６１で検出された電圧を直流機器１０２への受電電圧として送信する。

一方、本実施形態の直流電力供給部１０１では、各直流コンセント１３１ごとに、コンセント識別情報と直流コンセント１３１の設置場所を対応付けて管理されている。

ここで、本実施形態において、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力の推定方法について説明する。予め家屋Ｈに各直流コンセント１３１が配設されているので、直流電力供給部１０１から各直流コンセント１３１までの直流供給線路Ｗｄｃの長さがわかる。したがって、直流供給線路Ｗｄｃの長さと単位長さあたりのインピーダンスとを用いて、直流電力供給部１０１から直流機器１０２が接続されていない直流コンセント１３１（空きの直流コンセント１３１）までの直流供給線路Ｗｄｃのインピーダンスを算出することができる。そして、空きの直流コンセント１３１に新たな直流機器１０２が接続されたときに、上記直流供給線路Ｗｄｃのインピーダンスと、新たな直流機器１０２の消費電力を用いると、最も遠い直流機器１０２の電圧降下値を算出することができる。この算出結果から直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定することができる。

次に、本実施形態の動作について図９，１１を用いて説明する。ここでは、各直流機器１０２が直流コンセント１３１に接続された場合について説明するが、各直流機器１０２が引掛シーリング１３２（図１参照）に接続された場合についても同様の動作を行う。

まず、複数の直流機器１０２，１０２，１０２を直流コンセント１３１に接続する（図１１のＳ１１）。直流機器１０２が接続された各直流コンセント１３１は、自己のコンセント識別情報を直流電力供給部１０１に送信し、直流電力供給部１０１は、各直流コンセント１３１からコンセント識別情報を取得する（Ｓ１２）。その後、直流電力供給部１０１は、自己から最も遠い位置に設置されている直流コンセント１３１に対して、自己に接続されている直流機器１０２の受電電圧を送信するように制御信号を送信する。直流電力供給部１０１から最も遠い直流コンセント１３１は、自己に接続されている直流機器１０２の受電電圧を検出し、検出した受電電圧を直流電力供給部１０１に送信する。直流電力供給部１０１は、最も遠い直流コンセント１３１から受電電圧を取得し（Ｓ１３）、取得した受電電圧を設定電圧（各直流機器１０２に向けて供給する供給電圧）から差し引いて電圧降下値を算出する（Ｓ１４）。そして、直流電力供給部１０１は、上記電圧降下値と閾値とを比較し（Ｓ１５）、上記電圧降下値が閾値より小さい場合、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定し（Ｓ１６）、推定結果を表示部１１７に表示させる（Ｓ１７）。一方、電圧降下値が閾値以上の場合、直流電力供給部１０１は、最も遠い直流コンセント１３１に接続されている直流機器１０２への電力供給を停止し（Ｓ１８）、ステップＳ１３に戻る。

以上、本実施形態によれば、各直流機器１０２を直流コンセント１３１（引掛シーリング１３２も同様）に接続した場合であっても、実施形態１と同様に、直流電力供給部１０１から最も遠い直流コンセント１３１に接続されている直流機器１０２の電圧降下値を用いて、直流供給線路Ｗｄｃにおいて残りの使用可能電力を推定することによって、例えば推定した使用可能電力を超えないように直流機器１０２の接続を制御したり、推定結果を報知してユーザに促したりすることができるので、各直流機器１０２の受電電圧が動作に必要な動作電圧より低くなって寿命が短くなるのを防止することができる。

また、直流電力供給部１０１では、直流コンセント１３１の設置場所をコンセント識別情報に対応付けて管理することによって、直流電力供給部１０１から最も遠い直流コンセント１３１つまり直流電力供給部１０１から最も遠い直流機器１０２を特定することができるので、全ての直流機器１０２の受電電圧を受電して各直流機器１０２ごとに電圧降下値を算出することなく、最も遠い直流機器１０２の受電電圧のみを受信して電圧降下値を算出すればよい。

（実施形態６）
実施形態６の配電システムは、表示器１１７が、複数の直流機器１０２において互いの寿命時間の差を小さくするように複数の直流機器１０２の直流供給線路Ｗｄｃ上での接続順序を変更させるための報知を行う接続順序変更報知手段である点で、実施形態２の配電システムと相違している。本実施形態の複数の直流機器１０２は、許容される使用時間の限界値である寿命時間が受電電圧によって変化するものである。

以上、本実施形態によれば、複数の直流機器１０２の直流供給線路Ｗｄｃ上での接続順序を変更させるように報知することによって、ユーザが複数の直流機器１０２の直流供給線路Ｗｄｃ上での接続順序を変更することができるので、各直流機器１０２間における受電電圧に起因する寿命のばらつきを防止することができる。

（実施形態７）
実施形態７の配電システムは、表示器１１７が、残りの使用可能電力に応じて新たに接続可能な直流機器１０２を報知する接続可能機器報知手段である点で、実施形態１の配電システムと相違している。

以上、本実施形態によれば、残りの使用可能電力を超えるような直流機器１０２が接続されることを未然に防ぐことができる。

（実施形態８）
実施形態８の配電システムは、各直流機器１０２の制御部３２が、自己への直流電力供給を遮断する機能を有し、直流電力供給部１０１の制御部４２が、残りの使用可能電力を超えて直流機器１０２が新たに接続された場合に、新たに接続された直流機器１０２に直流電力が供給されないように直流機器１０２の制御部３２を制御する点で、実施形態１の配電システムと相違している。

直流供給線路Ｗｄｃ上に新たに接続された直流機器１０２では、制御部３２が直流電力供給部１０１に自己の定格電力の情報を送信する。

一方、直流電力供給部１０１では、制御部４２が、新たに接続された各直流機器１０２から定格電力の情報を受信すると、これらの定格電力の総和が残りの使用可能電力以下であるか否かを判定する。定格電力の総和が残りの使用可能電力以下と判定した場合、制御部４２は、新たに接続された直流機器１０２にも直流電力を供給するように制御する。一方、定格電力の総和が残りの使用可能電力を超えていると判定した場合、制御部４２は、新たに接続された直流機器１０２に遮断信号を送信する。

遮断信号を受信した直流機器１０２では、制御部３２が、自己への直流電力供給を遮断し、動作しないようにする。

以上、本実施形態によれば、新たに接続された全ての直流機器１０２に直流電力を供給すると残りの使用可能電力を超えてしまう場合に、新たに接続された直流機器１０２に直流電力が供給されることを防止することができる。

なお、実施形態５の配電システムにおいても、直流コンセント１３１の制御部６３が実施形態８の直流機器１０２の制御部３２と同様の機能を有し、制御部４２が実施形態８と同様の機能を有することによって、直流コンセント１３１が遮断信号を受信すると直流機器１０２への直流電力供給を遮断するような構成であってもよい。このような構成によっても、実施形態８の配電システムと同様の効果を奏することができる。引掛シーリング１３２の場合も同様である。

実施形態１〜８の配電システムの構成図である。実施形態１〜４，６〜８の配電システムの概略図である。同上の直流機器の構成を示すブロック図である。同上の配電システムにおいて直流機器の受電電圧と寿命との関係を示す図である。同上の直流電力供給部の構成を示すブロック図である。同上の配電システムの動作を示すフローチャートである。実施形態２の照明負荷の外観図である。同上の配電システムの動作を説明する図である。実施形態５の配電システムの概略図である。同上の直流コンセントの構成を示すブロック図である。同上の配電システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１直流電力供給部
１０２直流機器
Ｗｄｃ直流供給線路
Ｋ１０２照明システム
Ｋ１０４住警器システム

Claims

１本の電力供給線路上に接続されてそれぞれが直流電力供給によって駆動される複数の電気機器に直流電力を供給する電力供給手段を備える配電システムであって、
前記複数の電気機器のうち前記電力供給手段から最も遠い接続路距離に接続された電気機器が受電する受電電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段から前記受電電圧を受信し、当該受信した受電電圧を前記電力供給手段の設定電圧から差し引いて電圧降下値を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記電圧降下値を用いて前記電力供給線路における残りの使用可能電力を推定する制御手段と
を備えることを特徴とする配電システム。
前記複数の電気機器は、全て同一であり、
前記制御手段は、前記残りの使用可能電力を用いて前記電力供給線路上に接続可能な前記電気機器の台数を推定するとともに、前記複数の電気機器のうち同時に駆動する電気機器の台数を前記推定した台数以下とし、前記複数の電気機器において互いの累積通電時間の差を小さくするように、同時に駆動する前記電気機器の組み合わせを変える
ことを特徴とする請求項１記載の配電システム。
前記複数の電気機器は、全て同一の照明負荷であり、
前記累積通電時間は、前記照明負荷の点灯時間を累積した累積点灯時間である
ことを特徴とする請求項２記載の配電システム。
前記複数の電気機器は、許容される使用時間の限界値である寿命時間が前記受電電圧によって変化し、
前記複数の電気機器において互いの前記寿命時間の差を小さくするように当該複数の電気機器の前記電力供給線路上での接続順序を変更させるための報知を行う接続順序変更報知手段を備える
ことを特徴とする請求項２又は３記載の配電システム。
前記残りの使用可能電力に応じて新たに接続可能な電気機器を報知する接続可能機器報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の配電システム。
前記電力供給線路上に接続される電気機器ごとに当該電気機器への直流電力供給を遮断する遮断手段を備え、
前記制御手段は、前記残りの使用可能電力を超えて前記電気機器が新たに接続された場合に、当該新たに接続された電気機器への直流電力供給を遮断するように前記遮断手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の配電システム。