JP2009159687A - 電力供給システム、機器、アウトレット - Google Patents

Abstract

【課題】主電源の停止後に分散電源から受電可能となる制限時間を機器ごとに決め、分散電源の限られた電力を利用して所要の機器については必要な時間だけ電力を供給する。
【解決手段】分散電源２０は、主電源１０の停止時に給電のバックアップを行う。主電源１０の停止を停電検出部１１が検出すると、給電制御部１２は、分散電源２０から直流機器１０２に給電する。直流機器１０２は、直流供給線路Ｗｄｃから主機能部１０２ａへの受電の可否を選択する切換部１０２ｃと、停電検出部１１が主電源１０の停止を検出したことが受電側通信部１０２ｂを通して通知されると制限時間の計時を開始する時限部１０２ｄと、制限時間が満了すると切換部１０２ｃをオフにする受電制御部１０２ｅとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅、店舗、オフィスなどの建築物に配置された機器への給電に際して、商用電源のような主電源とは別に、主電源の停電時などに給電のバックアップを行う分散電源を設けた電力供給システムと、この電力供給システムで用いる機器、アウトレットに関するものである。

一般に、この種の電力供給システムは、商用電源のような主電源の停電時に、バッテリや太陽電池などの分散電源の電力を用いて電源のバックアップを行うように構成されている（たとえば、特許文献１）。
特開２００４−６４８１４号公報

分散電源は、主電源に比較すると供給可能な電力容量の小さいことが多く、持続して安定的に電力を供給することは困難である。たとえば、電池を電源とする分散電源では、機器への給電に伴って電池残量が低下するから、時間が経過すると機器への電力供給が停止することになる。また、太陽電池を電源とする分散電源では、十分な光量の太陽光が得られる晴天の昼間であれば、機器の駆動に必要な電力容量を確保できるとしても、雨天や夜間では機器の駆動に必要な発電量が得られない。

特許文献１では、複数種類の分散電源を組み合わせるとともに出力を調整することにより、この種の問題を解決しているが、無停電電源装置で広く用いられているように電池の電力を利用する場合には、機器の駆動に必要な電力容量を長時間に亘って確保することは難しい。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、機器が分散電源から受電可能となる時間について機器ごとに制限を課しておき、制限時間が満了した機器での受電を禁止することにより、限られた電力の分散電源を用いながらも所要の機器については必要な時間だけ電力を供給することを可能にした電力供給システムを提供することにあり、さらに、この電力供給システムにおいて用いる機器とアウトレットとを提供することにある。

請求項１の発明は、主電源の停止時に給電のバックアップが可能な分散電源と、主電源の停止を検出する停電検出部と、建築物に付設される複数台の機器と、停電検出部により主電源の停止が検出されると分散電源から機器に給電する給電制御部と、機器での受電の可否を選択する切換部と、停電検出部において主電源の停止が検出されると機器ごとに定めた制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了した機器での受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記機器の制限時間を時間帯に関係付けて設定した制限時間設定部と、現在時刻を計時する時計部と、前記停電検出部により前記主電源の停止が検出されると時計部が計時している現在時刻を制限時間設定部に照合することにより該当時間帯における該当機器の制限時間を抽出するとともに抽出した制限時間を時限部に引き渡す時間処理部とを備えることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記停電検出部が前記主電源の停止を検出した後の経過時間に機器の動作状態を関係付けて設定した動作状態設定部と、停電検出部が主電源の停止を検出すると経過時間を計時する経過計時部と、経過計時部により計時されている経過時間を動作状態設定部に照合することにより該当経過時間における該当機器の動作状態を抽出するとともに抽出した動作状態で機器を動作させる動作制御部とを備え、動作状態設定部では、経過時間が長いほど消費電力を低減する動作状態が設定される。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記切換部は、前記機器に設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記時限部と前記受電制御部とは前記機器に設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項４の発明において、前記機器と通信可能なサービス提供部を備え、前記時限部と前記受電制御部とはサービス提供部に設けられていることを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記切換部は、機器が着脱可能に接続されるアウトレットに設けられ、前記主電源から前記機器への給電経路に挿入されていることを特徴とする。

請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記時限部と前記受電制御部とは前記アウトレットに設けられていることを特徴とする。

請求項９の発明では、請求項７の発明において、前記アウトレットと通信可能なサービス提供部を備え、前記時限部と前記受電制御部とはサービス提供部に設けられていることを特徴とする。

請求項１０の発明では、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記分散電源は、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とともに電力供給部を構成する第１の分散電源と、前記機器に内蔵され主電源の電力を用いて充電される二次電池を備えた第２の分散電源とからなり、前記時限部は、前記機器に第１の分散電源から受電させる期間である第１の制限時間と、前記機器に第２の分散電源から受電させる期間である第２の制限時間とを計時し、前記受電制御部は、停電検出部が主電源の停止を検出した後に第１の制限時間が経過するまでは第１の分散電源から機器に給電し、第１の制限時間の経過後に第２の制限時間が経過するまでは第２の分散電源から機器に給電するように前記切換部に指示することを特徴とする。

請求項１１の発明では、請求項１〜１０のいずれかの発明において、前記機器は直流電力により駆動される直流機器であり、前記主電源および前記分散電源は機器に直流電力を供給することを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いる機器であって、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とを備える電力供給部との間で通信可能である受電側通信部と、前記分散電源からの受電の可否を選択する切換部と、受電側通信部を通して電力供給部から主電源の停止が通知されると制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了すると分散電源からの受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いられ前記機器が着脱可能に接続されるアウトレットであって、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とを備える電力供給部との間で通信可能である受電側通信部と、前記分散電源と機器との間の給電路に挿入され機器への受電の可否を選択する切換部と、受電側通信部を通して電力供給部から主電源の停止が通知されると制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了すると分散電源からの受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、主電源の停止時に機器ごとに定めた制限時間が経過すると機器ごとに受電を禁止するから、所要の機器に対しては制限時間を長く設定して必要な時間だけ分散電源からの給電を行い、主電源の停止時に運転を停止させてもよい機器に対しては制限時間を短く設定して分散電源の電力消費を抑制することができる。

請求項２の発明の構成によれば、１つの機器について制限時間設定部に時間帯別の制限時間を設定しておけば、たとえば、機器が足元灯のような照明機器であるときに、昼の時間帯ではほとんどの場合に点灯させる必要がないのに対し、夜の時間帯では安全確認のために点灯させる必要があるから、当該機器について、昼の時間帯では制限時間を実質的に零あるいは短時間に設定し、夜の時間帯では制限時間を長時間に設定しておけば、安全のための照明を確保することができる。

請求項３の発明の構成によれば、１つの機器について主電源の停止からの経過時間に応じて消費電力が低減されるように動作状態を変更することができるから、経過時間が長くなると動作状態が変化するが、所要の機器については消費電力の少ない動作状態に移行するものの長時間に亘って動作を継続させることができる。たとえば、機器が照明機器である場合に、主電源の停止からの経過時間に応じて光出力を段階的に低減させると、分散電源の電源容量が少なくなれば照明機器の光出力も低減するが、照明機器は消灯せずに光出力が得られる状態が維持されるから、比較的長時間に亘って機器を動作させ続けることが可能になる。

請求項４の発明の構成によれば、切換部を機器に設けているから、個々の機器で個別に受電の可否を選択することが可能になる。たとえば、切換部の選択を機器とは別の装置から指示する場合には、別装置には機器を認識させるだけでよく、別装置から直接的に機器を制御することが可能になる。

請求項５、請求項１２の発明の構成によれば、切換部だけではなく時限部と受電制御部とを機器に設けているから、主電源の停止時における受電の可否を個々の機器で決定することができる。つまり、別装置を用いることなく機器の単位で分散電源から受電するか否かを決めることができ、利用者は機器を分散電源から受電可能となるように電気的接続を行い、主電源の停止時に使用する制限時間を決めるだけで、主電源の停止時に当該機器の使用の可否を決定することができる。

請求項６の発明の構成によれば、切換部は機器に設けているが、時限部と受電制御部とを機器と通信可能なサービス提供部に設けることにより、切換部を遠隔制御するから、複数の機器について分散電源からの受電の可否を一箇所で管理することが可能になる。すなわち、主電源の停止時に受電する機器が複数台存在する場合に、分散電源の容量に応じて機器に振り分けて受電させる電力を一括して管理することができる。

請求項７の発明の構成によれば、引掛シーリングやコンセントのようなアウトレットに切換部を設けているから、機器が切換部を備えていない場合でも、当該アウトレットに機器を接続しておけば、アウトレットに接続した機器は主電源の停止時に制限時間だけ受電することができる。

請求項８、請求項１３の発明の構成によれば、切換部とともに時限部と受電制御部とをアウトレットに設けているから、主電源の停止時における機器での受電の可否を機器が接続されるアウトレットにおいて決定することができる。つまり、建築物に設置されるアウトレットに機器を接続すれば、別装置を用いずに、主電源の停止時において制限時間だけ分散電源から受電することが可能になる。

請求項９の発明の構成によれば、切換部はアウトレットに設けているが、時限部と受電制御部とをアウトレットと通信可能なサービス提供部に設けることにより、切換部を遠隔制御するから、複数のアウトレットについてアウトレットに接続した機器での受電の可否を一箇所で管理することが可能になる。すなわち、主電源の停止時に受電する機器が複数台存在する場合に、分散電源の容量に応じて機器に振り分けて受電させる電力を一括して管理することができる。

請求項１０の発明の構成によれば、分散電源が、主電源とともに電力給電部を構成する第１の分散電源と、機器に内蔵された第２の分散電源とからなり、主電源の停止から第１の制限時間が経過するまでは第１の分散電源の電力を機器に受電させ、第１の制限時間の経過後に第２の制限時間が経過するまでは第２の分散電源の電力を機器に受電させるから、たとえば、機器が照明機器であって主電源の停止時において利用者が照明機器の消灯に備えて一定時間（第１の制限時間内）だけ行動できるように、機器に対して第１の分散電源から比較的大きい電力を受電させて照度を確保し、その後は、機器に対して第２の分散電源から比較的小さい電力を受電させて低照度ながらも照明を維持することで、周囲の安全を確保するといった使用が可能になる。

請求項１１の発明の構成によれば、機器が直流であるから分散電源として二次電池や太陽電池を用いる場合に交流電力に変換する必要がなく、分散電源では出力電圧の制御のみを行えばよいから分散電源の構成が簡単になる。

以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建築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。図３は本実施形態を適用する電力供給システムの全体構成である。家屋Ｈには、図３に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部（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（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、図１を参照して本実施形態の要部について説明する。図１において実線は電力の供給経路を示し、破線は信号経路を示している。上述のように、通信信号は直流電圧に重畳しているが、通信信号を伝送する通信路を直流供給線路Ｗｄｃとは別に設けてもよい。直流電力供給部１０１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を含み交流電源ＡＣを電源とする主電源１０と、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３のうち少なくとも二次電池１６２を含む分散電源２０とを備える。

また、図示例では、直流電力供給部１０１が、主電源１０の停止（停電や線間電圧の異常低下）を検出する停電検出部１１と、主電源１０と分散電源２０と直流供給線路Ｗｄｃとの接続を行う給電制御部１２とを備える。給電制御部１２は、分散電源２０に設けた二次電池１６２への充電電流を制御する機能も備える。停電検出部１１と給電制御部１２とは直流電力供給部１０１とは別に設けてもよい。給電制御部１２は、停電検出部１１が主電源１０の停止を検出すると、直流供給線路Ｗｄｃから主電源１０を切り離し、分散電源２０のみを直流供給線路Ｗｄｃに接続する。この構成により、主電源１０の停止時に分散電源２０による給電のバックアップが可能になっている。

一方、直流機器１０２は、期待される機能を奏する主機能部１０２ａとは別に、通信を可能にするために受電側通信部１０２ｂを備え、主機能部１０２ａと受電側通信部１０２ｂとは直流供給線路Ｗｄｃに接続される。直流供給線路Ｗｄｃと主機能部１０２ａとの間には、電磁継電器または半導体スイッチにより構成されるスイッチ要素としての切換部１０２ｃが挿入される。切換部１０２ｃは、オン時に主機能部１０２ａに直流供給線路Ｗｄｃからの直流電力を供給し、オフ時には主機能部１０２ａへの給電を停止する。すなわち、切換部１０２ｃは、直流機器１０２での受電の可否を選択する。

直流機器１０２は、分散電源２０による給電が開始されると制限時間の計時を開始する時限部１０２ｄと、常時は切換部１０２ｃをオンにしているが、時限部１０２ｄで計時されている制限時間が満了した時点で切換部１０２ｃをオフにする受電制御部１０２ｅが設けられている。時限部１０２ｄは主機能部１０２ａと同様に切換部１０２ｃを通して直流供給線路Ｗｄｃに接続される。一方、受電側通信部１０２ｂと受電制御部１０ｅとには、切換部１０２ｃを通さずに直流供給線路Ｗｄｃに接続されており、切換部１０２ｃがオフになっても受電側通信部１０２ｂと受電制御部１０２ｅとには直流電力が供給される。ここで、受電側通信部１０２ｂと受電制御部１０２ｅとは、主機能部１０２ａに比較して消費電力が微小であり、切換部１０２ｃがオフであるときには直流機器１０２はハイインピーダンスになる。

直流機器１０２に設けた受電側通信部１０２ｂは、直流機器２の識別情報や種別に関する情報を保有している。直流機器１０２の種別には、たとえば、インターホンシステムＫ１０３や住警器システムＫ１０４を構成する直流機器１０２のようなセキュリティ機器、照明システムＫ１０２，Ｋ１０５を構成する照明機器、情報機器システムＫ１０１を構成する情報機器などがある。直流機器２の識別情報や種別に関する情報は、宅内サーバ１１６に管理されるが、必要に応じて直流電力供給部１０１や協調制御部１１３においても用いられる。

直流機器１０２の動作を説明する。停電検出部１１において主電源１０の停止が検出されると各直流機器１０２に対して通知される。各直流機器１０２では、主電源１０の停止の通知を受電側通信部１０２ｂで受信すると、時限部１０２ｄによる制限時間の計時を開始する。受電制御部１０２ｅは、主電源１０から電力が供給されている期間には切換部１０２ｃをオンにする。また、制限時間が計時されている間には、受電制御部１０２ｅは、切換部１０２ｃをオンに維持する。一方、時限部１０２ｄに計時されている制限時間が満了すると、受電制御部１０２ｅでは切換部１０２ｃをオフにするから、主電源１０の停止後に制限時間が経過すると、主機能部１０２ａへの通電が停止する。逆に言うと、主電源１０の停止から制限時間が経過するまでは、分散電源２０の電力により主機能部１０２ａは受電を継続する。

ここに、時限部１０２ｄの制限時間は、直流機器１０２に設けられる図示しない設定操作部を用いることにより利用者が設定できるようにしてある。あるいはまた、表示器１１７のように宅内網に接続されている端末装置、あるいは移動体電話機のように広域網ＮＴとセンターサーバ２００とを通して宅内網にアクセス可能な端末装置を用い、通信により時限部１０２ｄの制限時間を設定可能としてもよい。端末装置を用いる場合には、宅内サーバ１１６あるいはセンターサーバ２００に、端末装置のブラウザ機能を用いて制限時間の設定を可能とするサービス提供部を設ける。

この構成により、個々の直流機器１０２では制限時間が個別に設定される。したがって、主電源１０の停止後に分散電源２０からの電力を受電する期間を個々の直流機器１０２ごとに設定することができる。ここに、制限時間が零に設定されていると、受電制御部１０２ｅでは切換部１０２ｃをただちにオフにする。つまり、この直流機器１０２では、分散電源２０からは受電しないことになる。

上述のように、直流機器１０２ごとに分散電源２０からの受電を可能とする時間を制限しているから、主電源１０の停止時でも継続して動作させる必要がある直流機器１０２には給電を継続し、しかも制限時間を設けることで必要以上には給電を行わないようにして、分散電源２０の電力消費を抑制することが可能になる。言い換えると、主電源の停止時に運転を継続させる必要のある直流機器には制限時間を長く設定することにより必要な時間だけ分散電源２０からの給電を行い、主電源１０の停止時に運転を停止させてもよい機器は制限時間を短く設定することにより分散電源２０における電力消費を抑制することができる。

なお、直流機器１０２では、主電源１０から電力が供給されている期間には、切換部１０２ｃのオンオフを任意のタイミングで行うことができる。したがって、主電源１０から電力が供給されている期間であっても、切換部１０２ｃを主機能部１０２ａの電源スイッチとして兼用している場合やシステムの点検時などには切換部１０２ｃを適宜にオフにすることが可能である。また、主電源１０からの電力供給が再開されたことを停電検出部１１が検出すると、受電側通信部１０２ｂでは、受電制御部１０２ｅを通して切換部１０２ｃをオフからオンに復帰させ、主機能部１０２ａの運転を再開させる。なお、分散電源２０からの給電が不要である直流機器１０２については時限部１０２ｄを省略してもよい。

また、時限部１０２ｄに制限時間を設定するにあたり、直流機器１０２とは別の装置を用いて通信により設定することにより、各直流機器１０２の時限時間を別装置で一括して管理することが可能になる。一方、各直流機器１０２で時限部１０２ｄの制限時間を設定する構成を採用する場合には、どの直流機器１０２について制限時間をどのように設定したかが利用者に分かりやすくなる利点が生じる。したがって、時限部１０２ｄに制限時間を設定する技術は、直流機器１０２に設けた設定操作部を操作して設定する技術と、通信により直流機器１０２とは別装置を用いて設定する技術とを併用するのが望ましい。

ところで、協調制御部１１３には、直流機器１０２の時限部１０２ｄで計時する制限時間を時間帯に関係付けて設定した制限時間設定部１３と、現在時刻を計時する時計部１４と、停電検出部１１により主電源１０の停止が検出されると時計部１４が計時している現在時刻を制限時間設定部１３に照合することにより該当時間帯における該当直流機器の制限時間を抽出するとともに抽出した制限時間を時限部１０２ｄに引き渡す時間処理部１５とが設けられている。制限時間設定部１３は、表１に示すように、（機器，時間帯，制限時間）の３つ組の形でデータを保持する。

このデータは、表示器１１７のように宅内網に接続されている端末装置、あるいは移動体電話機のように広域網ＮＴとセンターサーバ２００とを通して宅内網にアクセス可能な端末装置を用い通信により設定可能とするのが望ましい。この場合、宅内サーバ１１６あるいはセンターサーバ２００に、端末装置のブラウザ機能を用いて制限時間の設定を可能とするサービス提供部を設ける。あるいはまた、協調制御部１１３に適宜の設定操作部を設けて、利用者がデータを直接入力できるようにしてもよい。

制限時間設定部１３、時計部１４、時間処理部１５を設けていることにより、主電源１０の停止が検出されると、時間処理部１４では、時計部１４で計時している現在時刻を制限時間設定部１３に照合し、時間帯に応じた制限時間を抽出する。抽出された制限時間は、該当する直流機器１０２に対して通信により通知され、直流機器１０２に設けられた時限部１０２ｄに設定される。したがって、各直流機器１０２では、時間処理部１５から通知された時限時間に応じて分散電源２０からの電力を受電することになる。

この構成では、時間帯に応じて制限時間を変化させることが可能である。たとえば、直流機器１０２が足元灯のような照明機器であって、夜間には安全の確保のために長時間の点灯を必要とし、外光が得られる昼間には点灯を必要としないような場合には、昼間の時間帯には制限時間を短く設定するか、たとえば表１に示すように０分にし、夜間には制限時間を２０〜３０分に設定するというように、時間帯による制限時間の区別が可能になる。

制限時間設定部１３、時計部１４、時間処理部１５は、時間帯に応じて制限時間を変更する構成であるが、分散電源２０からの給電中に直流機器１０２の動作を変化させるようにしてもよい。たとえば、直流機器１０２が照明機器である場合には、光出力を調節可能にする調光制御機能を主機能部１０２ａに設けておけば、光出力の増減により消費電力も増減することになる。あるいはまた、直流機器１０がモータを駆動源に用いる換気扇であって、換気能力を強・中・弱と段階的に切り換えることができる場合には、換気能力に応じて消費電力が増減する。すなわち、直流機器１０２において、光出力や換気能力のように消費電力が増減する動作状態を選択できる場合には、動作状態を選択することにより分散電源２０から受電する電力を調節することが可能になる。なお、動作状態には切換部１０２ｃのオンオフも含まれる。

そこで、本実施形態では、協調制御部１１３において、停電検出部１１が主電源２０の停止を検出した後の経過時間に直流機器１０２の動作状態を関係付けて設定した動作状態設定部１６と、停電検出部１１が主電源２０の停止を検出すると経過時間を計時する経過計時部１７と、経過計時部１７により計時されている経過時間を動作状態設定部１６に照合することにより該当経過時間における該当直流機器１０２の動作状態を抽出するとともに抽出した動作状態を該当直流機器１０２に通知して動作状態を変更させる動作制御部１８とを設けている。動作状態設定部１８は、表２に示すように、（機器，経過時間，動作状態）の３つ組の形でデータを保持する。

このデータは、表示器１１７のように宅内網に接続されている端末装置、あるいは移動体電話機のように広域網ＮＴとセンターサーバ２００とを通して宅内網にアクセス可能な端末装置を用い通信により設定可能とするのが望ましい。この場合、宅内サーバ１１６あるいはセンターサーバ２００に、端末装置のブラウザ機能を用いて制限時間の設定を可能とするサービス提供部を設ける。あるいはまた、協調制御部１１３に適宜の設定操作部を設けて、利用者がデータを直接入力できるようにしてもよい。

動作状態設定部１６、経過計時部１７、動作制御部１８を設けていることにより、主電源１０の停止が検出されると、経過計時部１７が経過時間の計時を開始するとともに動作制御部１８において経過時間を動作状態設定部１６と照合して、経過時間に応じて直流機器１０２の動作状態を抽出する。抽出された動作状態は該当する直流機器１０２に対して通信により通知される。この通知を受信した直流機器１０２の受電制御部１０２ｅでは、通知された内容で直流機器１０２の動作状態を制御する。

この構成では、主電源１０の停止からの経過時間に応じて直流機器１０２の動作状態を変化させることができる。動作状態設定部１６では、経過時間が長いほど消費電力を低減する動作状態を設定することによって、主電源１０が停止した後に分散電源２０による給電が開始された後、経過時間が長くなると直流機器１０２での消費電力を低下させることが可能になる。分散電源２０に二次電池１６２のように容量の限られた電源のみを用いていると、主電源１０の停止からの時間の経過に伴って供給可能な電力が次第に低下するが、直流機器１０２での消費電力も低下させることにより、直流機器１０２の動作を維持できる時間を延長することができる。

つまり、主電源１０の停止後に、出力が低下するなど動作状態が変化しても動作させ続けるのが望ましい直流機器１０２について、長時間に亘って動作を継続させることが可能になる。たとえば、直流機器１０２が照明機器である場合に、主電源１０の停止からの経過時間に応じて光出力を段階的に低減させると、分散電源２０の電源容量が少なくなれば照明機器の光出力も低減するが、照明機器は消灯せずに光出力が得られる状態が維持されるから、比較的長時間に亘って点灯状態を維持することが可能になる。

上述した構成例では、直流機器１０２に時限部１０２ｄを設けているが、時限部１０２ｄを協調制御部１１３、宅内サーバ１１６、センターサーバ２００など、直流機器１０２とは別装置に設けることも可能である。この構成では、制限時間の計時を個々の直流機器１０２で行わずに別装置で行うから、制限時間の管理が容易になる。また、直流機器１０２から時限部１０２ｄを省略できるから、直流機器１０２の構成が簡単になる。

また、制限時間設定部１３、時計部１４、時間処理部１５については、協調制御部１１３以外の場所に独立して設けたり、直流機器１０２に内蔵してもよく、また、動作状態設定部１６、経過計時部１７、動作制御部１８についても、協調制御部１１３以外の場所に独立して設けたり、直流機器１０２に内蔵してもよい。これらの構成を直流機器１０２に内蔵する場合には、各直流機器１０２の間で通信を行うことにより、制限時間設定部１３や動作状態設定部１６に設定されるデータを共有するのが望ましい。さらに、制限時間設定部１３、時計部１４、時間処理部１５を省略した構成や、動作状態設定部１６、経過計時部１７、動作制御部１８を省略した構成も採用しうる。

ところで、直流機器１０２に切換部１０２ｃを設ける代わりに、直流コンセント１３１や引掛シーリング１３２などの直流アウトレット（アウトレット）に切換部を設けてもよい。直流コンセント１３１と引掛シーリング１３２とは、形状や配置場所に相違があるが、直流機器１０２との電気的な接続関係はとくに区別がないから、以下では、直流コンセント１３１をアウトレットの例として説明する。

直流コンセント１３１は、図１に示すように、直流供給線路Ｗｄｃに接続される電源接続口１３１ｆと、直流機器１０２に設けたプラグなどの栓刃が挿入される栓刃接続口１３１ｇとを備える。電源接続口１３１ｆと栓刃接続口１３１ｇとの間には、直流機器１０２の切換部１０２ｃと同様の構成を有した切換部１３１ｃを設けてあり、さらに、直流コンセント１３１には、受電側通信部１０２ｂ、時限部１０２ｄ、受電制御部１０２ｅと同様の機能を有した受電側通信部１３１ｂ、時限部１３２ｄ、受電制御部１３２ｅを設けている。すなわち、電気的には直流機器１０２における主機能部１０２ａに代えて、栓刃接続口１３１ｇを設けることにより直流コンセント１３１が構成されていると言える。

この構成では、直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２′において切換部１０２ａや受電側通信部１０２ｂなどの構成を備えていなくとも、上述した直流機器１０２と同様の動作が可能になる。直流コンセント１３１と直流機器１０２′とを組み合わせた構成は、上述した直流機器１０２と同様に扱うことができる。つまり、時限部１３１ｄの制限時間を時間帯により変更することが可能である。ただし、直流コンセント１３１では直流機器１０２′の動作状態を変更することはできないから、時間帯により動作状態を変更する機能は持たせることができない。

上述した構成例では、分散電源２０を直流電力供給部１０１にのみ設けているが、直流機器１０２に二次電池を内蔵させ、直流電力供給部１０１の分散電源２０を第１の分散電源に用い、二次電池を電源とする第２の分散電源を設ける構成を採用してもよい。すなわち、図２に示すように、二次電池１０２ｆを直流機器１０２に内蔵し、切換部１０２ｃを介して直流供給線路Ｗｄｃから供給される電力で二次電池１０２ｆを充電する構成を採用している。

切換部１０２ｃと二次電池１０２ｆとの間には充放電電流を制御する電流制御部１０２ｇを設けてあり、受電制御部１０２ｅでは、切換部１０２ｃがオンである間は電流制御部１０２ｇを通して二次電池１０２ｆに充電電流を流し、切換部１０２ｃがオフになると電流制御部１０２ｇを通して二次電池１０２ｆから主機能部１０２ａに給電するように、電流制御部１０２ｇに指示を与える。つまり、切換部１０２ｃがオンである期間には、二次電池１０２ｆには主機能部１０２ａとともに電流が流れる。

電流制御部１０２ｇは、充放電電流を制限する機能を有し、二次電池１０２ｆから主機能部１０２ａに供給する電流を段階的に変化させることにより、主機能部１０２ａの動作状態を変化させる機能も有している。たとえば、切換部１０２ｃがオンであって直流電力供給部１０１からの電力を受電しているときの主機能部１０２ａでの消費電力を１００とするときに、切換部１０２ｃをオフにして二次電池１０２ｆから主機能部１０２ａに給電する際には、主機能部１０２ａに供給する電流を電流制御部１０２ｇで制御することにより、主機能部１０２ａでの消費電力を５０、２０、０などと複数段階に変化させることが可能になる。

したがって、動作状態設定部１６、経過計時部１７、動作制御部１８と併せて用いることにより、主機能部１０２ａの動作状態を段階的に変化させることができる。また、切換部１０２ｃがオフになると、分散電源２０が切り離され、二次電池１０２ｆの電力が主機能部１０２ａに供給されるから、直流機器１０２ごとに必要容量の二次電池１０２ｆを用いるようにすれば、主電源１０の停止後に各直流機器１０２を必要時間だけ動作させることが可能になる。また、分散電源２０とは別に二次電池１０２ｆを設けていることにより、分散電源２０の容量を低減することが可能になり、直流電力供給部１０１の小型化が可能になる。

上述の構成では、二次電池１０２ｆから主機能部１０２ａに供給する電流を段階的に調節して主機能部１０２ａでの消費電力を段階的に変化させることが可能であるから、動作状態設定部１６、経過計時部１７、動作制御部１８を用いて主電源１０の停止後の経過時間に応じて、消費電力を段階的に低下させれば、二次電池１０２ｆの電力を有効利用し、長時間に亘って主機能部１ａの動作を継続させることができる。このような動作を行う場合の動作状態設定部１６の設定例を表３に示す。表３では主電源１０が停止し分散電源２０からの給電が開始された後も３０分間は、切換部１０２ｃをオンに保って主電源１０の停止前と同じ電力（１００％）を主機能部１０２ａに供給し、その後、切換部１０２ｃをオフにして二次電池１０２ｆから給電する期間には、時間の経過に伴って５０％→２５％と段階的に消費電力を低減させ、９０分が経過すると主機能部１０２ａを停止させるように設定されている。

上述した実施形態では、電力供給部として直流電力供給部１０１を例示したが、交流電力供給部を用いることも可能である。この場合、直流機器１０２に代えて機器として交流機器を用いることになる。

本発明の実施形態を示す要部ブロック図である。 同上に用いる直流機器の他例を示すブロック図である。 同上の全体構成を示す構成図である。

符号の説明

１０ 主電源
１１ 停電検出部
１２ 給電制御部
１３ 制限時間設定部
１４ 時計部
１５ 時間処理部
１６ 動作状態設定部
１７ 経過計時部
１８ 動作制御部
２０ 分散電源
１０１ 直流電力供給部（電力供給部）
１０２ 直流機器（機器）
１０２ｃ 切換部
１０２ｄ 時限部
１０２ｅ 受電制御部
１０２ｆ 二次電池
１１６ 宅内サーバ（サービス提供部）
１３１ 直流コンセント（アウトレット）
１３２ 引掛シーリング（アウトレット）
１６２ 二次電池（電池）
２００ センターサーバ（サービス提供部）
Ｈ 家屋（建築物）
Ｗｄｃ 直流供給線路

Claims (13)

1. 主電源の停止時に給電のバックアップが可能な分散電源と、主電源の停止を検出する停電検出部と、建築物に付設される複数台の機器と、停電検出部により主電源の停止が検出されると分散電源から機器に給電する給電制御部と、機器での受電の可否を選択する切換部と、停電検出部において主電源の停止が検出されると機器ごとに定めた制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了した機器での受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とする電力供給システム。
2. 前記機器の制限時間を時間帯に関係付けて設定した制限時間設定部と、現在時刻を計時する時計部と、前記停電検出部により前記主電源の停止が検出されると時計部が計時している現在時刻を制限時間設定部に照合することにより該当時間帯における該当機器の制限時間を抽出するとともに抽出した制限時間を時限部に引き渡す時間処理部とを備えることを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
3. 前記停電検出部が前記主電源の停止を検出した後の経過時間に機器の動作状態を関係付けて設定した動作状態設定部と、停電検出部が主電源の停止を検出すると経過時間を計時する経過計時部と、経過計時部により計時されている経過時間を動作状態設定部に照合することにより該当経過時間における該当機器の動作状態を抽出するとともに抽出した動作状態で機器を動作させる動作制御部とを備え、動作状態設定部では、経過時間が長いほど消費電力を低減する動作状態が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力供給システム。
4. 前記切換部は、前記機器に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記時限部と前記受電制御部とは前記機器に設けられていることを特徴とする請求項４記載の電力供給システム。
6. 前記機器と通信可能なサービス提供部を備え、前記時限部と前記受電制御部とはサービス提供部に設けられていることを特徴とする請求項４記載の電力供給システム。
7. 前記切換部は、機器が着脱可能に接続されるアウトレットに設けられ、前記主電源から前記機器への給電経路に挿入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
8. 前記時限部と前記受電制御部とは前記アウトレットに設けられていることを特徴とする請求項７記載の電力供給システム。
9. 前記アウトレットと通信可能なサービス提供部を備え、前記時限部と前記受電制御部とはサービス提供部に設けられていることを特徴とする請求項７記載の電力供給システム。
10. 前記分散電源は、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とともに電力供給部を構成する第１の分散電源と、前記機器に内蔵され主電源の電力を用いて充電される二次電池を備えた第２の分散電源とからなり、前記時限部は、前記機器に第１の分散電源から受電させる期間である第１の制限時間と、前記機器に第２の分散電源から受電させる期間である第２の制限時間とを計時し、前記受電制御部は、停電検出部が主電源の停止を検出した後に第１の制限時間が経過するまでは第１の分散電源から機器に給電し、第１の制限時間の経過後に第２の制限時間が経過するまでは第２の分散電源から機器に給電するように前記切換部に指示することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の電力供給システム。
11. 前記機器は直流電力により駆動される直流機器であり、前記主電源および前記分散電源は機器に直流電力を供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力供給システム。
12. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いる機器であって、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とを備える電力供給部との間で通信可能である受電側通信部と、前記分散電源からの受電の可否を選択する切換部と、受電側通信部を通して電力供給部から主電源の停止が通知されると制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了すると分散電源からの受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とする機器。
13. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いられ前記機器が着脱可能に接続されるアウトレットであって、前記主電源と前記停電検出部と前記給電制御部とを備える電力供給部との間で通信可能である受電側通信部と、前記分散電源と機器との間の給電路に挿入され機器への受電の可否を選択する切換部と、受電側通信部を通して電力供給部から主電源の停止が通知されると制限時間の計時を開始する時限部と、制限時間が満了すると分散電源からの受電を禁止するように切換部に指示する受電制御部とを備えることを特徴とするアウトレット。

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