JP2009165252A - 分電盤およびそれに用いる分岐ブレーカ - Google Patents

Abstract

【課題】給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができる分電盤およびそれに用いる分岐ブレーカを提供することにある。
【解決手段】分電盤は、主幹ブレーカを経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置と、高電位側電極３０ａおよび低電位側電極３０ｂを有した複数の給電バー３０を具備し直流電源生成装置より直流電源が供給される直流配電路３と、直流配電路３に接続された分岐ブレーカ４とを備え、直流電源生成装置は、高電位側電極３０ａと低電位側電極３０ｂとの間に印加する直流電圧を給電バー３０毎に異ならせることで、給電バー３０毎に電圧が異なる直流電源を供給し、分岐ブレーカ４は、高電位側電極３０ａおよび低電位側電極３０ｂそれぞれに接触接続される高電位側接触子４１ａおよび低電位側接触子４１ｂを有し複数の給電バー３０に択一的に接続される一次側接続部４１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分電盤（特に直流電源を供給する分電盤）と、当該分電盤に使用する分岐ブレーカに関するものである。

従来から、分電盤として、交流５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの単相２線式１００Ｖもしくは単相３線式１００／２００Ｖの電路において、主に住宅などの引込口装置として使用する住宅用分電盤（住宅盤ともいう）が提供されている。

この種の分電盤は、主幹ブレーカ（主開閉器）や、主幹ブレーカの二次側に接続された主幹電路（母線）から分岐して負荷（電気機器など）に電力を供給する分岐電路（分岐線）にそれぞれ設けられた複数の分岐ブレーカ（分岐開閉器）などの内部機器と、当該内部機器が収納される（組み込まれる）キャビネットとで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示す分電盤は単相三線式のものであって、主幹電路として３本の給電バー（導電バー）を備えている。この３本の給電バーそれぞれには、１００Ｖの交流電位と、−１００Ｖの交流電位と、グラウンド電位（０Ｖ）とが与えられており、このような分電盤においては、分岐ブレーカは、３つの給電バーのうちの２つに電気的に接続され、これによって、給電バー間の電位差に応じた交流電源、具体的には１００Ｖの交流電源あるいは２００Ｖの交流電源を負荷に供給することができるようになっている。
特開２００１−６９６２０号公報

ところで、上記分電盤としては、交流電源の供給に用いられるものの他に、直流電源の供給に用いられるものも種々提案されている。

直流電源により駆動される負荷（直流負荷）の駆動電圧は統一されているものではなく、負荷の種類などにより当然に異なっているから、直流電源を供給する分電盤においても、一種類の直流電源（例えば１２Ｖの直流電源など）ではなく、電圧が異なる複数の直流電源（例えば１２Ｖと２４Ｖの直流電源など）を供給できることが好ましい。

そこで、電圧が異なる複数の直流電源を供給できるようにするにあたっては、上述の特許文献１の構成を採用することが考えられている。

つまり、上述の特許文献１のように、電位が異なる複数の給電バーを有する構成を採用すれば、分岐ブレーカにより電圧が異なる直流電源を提供することが可能となる。例えば、３本の給電バーの電位が、２４Ｖ、１２Ｖ、グラウンド電位（０Ｖ）の３つであれば、２４Ｖあるいは１２Ｖの２種類の直流電源を得ることができる。

また、３本の給電バーの電位を、３６Ｖ、１２Ｖ、グラウンド電位の３つとすれば、３６Ｖ、２４Ｖ、１２Ｖの３種類の直流電源を得ることが可能である。しかしながら、３６Ｖの給電バーと１２Ｖの給電バーとによって得られる２４Ｖの直流電源は、２つの給電バーの一方をグラウンド電位の給電バーとする場合に比べれば電圧が安定せず、このような直流電源は、負荷の誤動作の原因にもなる。

つまり、直流電源を供給するにあたり、直流電源の電圧を安定化するためには、２つの給電バーの一方をグラウンド電位が与えられた給電バーとすることが望ましい。そのため、上述の特許文献１の構成を作用した場合には、分電盤からは、給電バーの数より少ない種類の直流電源しか供給することができない。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができる分電盤およびそれに用いる分岐ブレーカを提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側に接続され当該主幹ブレーカを経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置と、直流電源生成装置より直流電源が供給される直流配電路と、直流配電路に接続された分岐ブレーカとがキャビネット内に収納され、直流配電路は、高電位側電極および低電位側電極を有した複数の給電バーを具備し、直流電源生成装置は、給電バーの高電位側電極と低電位側電極との間に印加する直流電圧を複数の給電バー毎に異ならせることで、複数の給電バー毎に電圧が異なる直流電源を供給し、分岐ブレーカは、給電バーの高電位側電極および低電位側電極それぞれに接触接続される高電位側接触子および低電位側接触子を有し複数の給電バーに択一的に接続される一次側接続部、および開閉手段を介して一次側接続部に接続された二次側接続部を具備した器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、一次側接続部と二次側接続部との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、給電バーが高電位側電極と低電位側電極とを有しているので、高電位側電極と低電位側電極とのいずれかをグラウンド電位とすることによって、安定した直流電源を給電バーの数だけ供給することができるから、従来例のように複数の給電バーから２つを選択するものに比べれば、給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができ、結果として、様々な種類の負荷に対応することができるようになる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記複数の給電バーは、上記一次側接続部の上記給電バーへの接続方向に対する直交方向に沿って並ぶ形に配置され、上記分岐ブレーカは、上記一次側接続部を上記直交方向に移動させる移動手段を備えていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、一次側接続部を移動させることによって、一次側接続部の接続対象となる給電バーを選択することができるから、分岐ブレーカを一次側接続部の位置が異なるものに取り替えなくても、分岐ブレーカを経由して供給される直流電源の電圧を容易に変更することができる。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、上記給電バーは、絶縁材料よりなる板状の支持部材の厚み方向一面および他面それぞれに上記高電位側電極および上記低電位側電極を有してなることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、一次側接続部を給電バーに接続した際には、給電バーが一次側接続部の高電位側接触子と低電位側接触子との間で狭持されるから、一次側接続部と給電バーとの接続信頼性を向上でき、その上、分岐ブレーカが直流配電路から脱落することを抑制できる。

請求項４の発明では、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側に接続され当該主幹ブレーカを経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置と、直流電源生成装置より直流電源が供給される直流配電路と、直流配電路に接続された分岐ブレーカとがキャビネット内に収納され、直流配電路は、絶縁材料よりなる板状の支持部材の厚み方向一面および他面それぞれに高電位側電極および低電位側電極を有してなる複数の給電バーを具備し、直流電源生成装置は、給電バーの高電位側電極と低電位側電極との間に印加する直流電圧を複数の給電バー毎に異ならせることで、複数の給電バー毎に電圧が異なる直流電源を供給する分電盤に用いる分岐ブレーカであって、給電バーの高電位側電極および低電位側電極それぞれに接触接続される高電位側接触子および低電位側接触子を有し複数の給電バーに択一的に接続される一次側接続部および開閉手段を介して一次側接続部に接続された二次側接続部を具備した器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、一次側接続部と二次側接続部との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、従来例のように複数の給電バーから２つを選択するものに比べれば、給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができ、結果として、様々な種類の負荷に対応することができる分電盤を実現することができる。また、一次側接続部を給電バーに接続した際には、給電バーが一次側接続部の高電位側接触子と低電位側接触子との間で狭持されるから、一次側接続部と給電バーとの接続信頼性が向上し、その上、直流配電路から脱落することを抑制できる。

本発明は、給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態の分電盤は、いわゆる住宅用分電盤であって、図２に示すように、主幹ブレーカ１と、主幹ブレーカ１の二次側（出力側）に接続され当該主幹ブレーカ１を経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置２と、直流電源生成装置２より直流電源が供給される直流配電路３と、直流配電路３に接続された複数の分岐ブレーカ４とがキャビネット５内に収納されている。

ここで、キャビネット５は、例えば、前面が開口された直方体の箱状のボックス（図示せず）を備え、このボックスには、上述した主幹ブレーカ１、直流電源生成装置２、直流配電路３、および複数の分岐ブレーカ４が収納される。そして、これらが収納されたボックスには、中蓋（図示せず）や、ボックスの前面開口を開閉するドア（図示せず）などが取り付けられ、これによってキャビネット５が構成される。このようなキャビネット５は従来周知のものを採用することができる。

直流配電路３は、図１および図２に示すように、複数（３本で１組）の給電バー３０を具備している。なお、以下の説明では、３本の給電バー３０を区別するために必要に応じて、給電バー３０を符号３０Ａ〜３０Ｃで表す。

各給電バー３０は、金属材料（特に銅などの導電性が良好な金属材料が好ましい）製の板材よりなる高電位側電極３０ａおよび低電位側電極３０ｂを有しており、これらは絶縁性を有する板状の支持部材３０ｃの厚み方向一面（図１における上面）および他面（図１における下面）それぞれに設けられている。支持部材３０は、分岐ブレーカ４の列設方向（図１における紙面の法線方向、あるいは図２における左右方向）を長手方向とする長尺板状に形成されており、分岐ブレーカ４は、給電バー３０の幅方向（図１における左右方向）に沿った方向において給電バー３０と着脱されるようになっている。このような支持部材３０ｃは、分岐ブレーカ４の給電バー３０への接続方向に対する直交方向である支持部材３０ｃの厚み方向に沿った方向（図１における上下方向）において所定間隔で互いに平行する形に配置されている。

上述した支持部材３０ｃは、直流配電路３の基台３１と一体に形成されている。ここで、基台３１は、絶縁性を有する樹脂材料を用いた樹脂成形品からなる。なお、支持部材３０ｃの強度向上のために、基台３１および支持部材３０ｃそれぞれの内部に金属製の補強材などをインサートしてもよい。また、図１では図示を省略しているが、基台３１の幅方向一面側（図１における左面側）のみならず、幅方向他面側にも３つの支持部材３０ｃが、その厚み方向に沿った方向（図１における上下方向）において所定間隔で平行する形に配置されている（つまり３本の給電バー３０が設けられている）。

本実施形態の分電盤では、上述した直流配電路３と、電力系統（一例としては商用電源などの交流電源）ＡＣとの間に、主幹ブレーカ１と、直流電源生成装置２とが挿入されている。主幹ブレーカ１は、その一次側（入力側）の接続端子（図示せず）が電力系統ＡＣに、ニ次側（出力側）の接続端子（図示せず）が直流電源生成装置２に接続されている。この他、主幹ブレーカ１は、一次側の接続端子と二次側の接続端子との間に挿入された機械接点などの開閉部（図示せず）を、手動操作用の操作ハンドル（図示せず）の操作に応じて開閉機構や、一次側の接続端子と二次側の接続端子との間に過電流（短絡電流や過負荷電流）が流れた際に開閉部を釈放させる引外し機構などを備えている。このような主幹ブレーカ１は従来周知のものであるから、詳細な説明は省略する。

直流電源生成装置２は、主幹ブレーカ１を経由して得られた電力（本実施形態の場合、交流電力）を元にして、直流電源を生成するＡＣ／ＤＣコンバータからなり、直流給電路３に、第１〜第３の電位と、グラウンド電位を与える。さらに詳しく説明すると、直流電源生成装置２は、給電バー３０Ａの高電位側電極３０ａに第１の電位（一例としては４８Ｖ）を、給電バー３０Ｂの高電位側電極３０ａに第２の電位（一例としては２４Ｖ）を、給電バー３０Ｃの高電位側電極３０ａに第３の電位（一例としては１２Ｖ）を、各給電バー３０Ａ〜３０Ｃの低電位側電極３０ｂにグラウンド電位（０Ｖ）を与える。

つまり、直流電源生成装置２は、給電バー３０の高電位側電極３０ａと低電位側電極３０ｂとの間に印加する直流電圧を複数の給電バー３０毎に異ならせることで、複数の給電バー３０毎に電圧が異なる直流電源、本実施形態の場合、給電バー３０Ａには４８Ｖの直流電源、給電バー３０Ｂには２４Ｖの直流電源、給電バー３０Ｃには１２Ｖの直流電源をそれぞれ供給する。なお、このような直流電源生成装置２は従来周知の構成により当業者であれば容易に製造することができるから、回路構成などの詳細な説明は省略する。

分岐ブレーカ４は、図１および図３に示すように、絶縁性を有する樹脂材料（一例としてはフェノール樹脂）により形成された樹脂成形品からなる器体４０を備えている。なお、以下の説明では、説明の簡略化のために、器体４０の高さ方向（図１における上下方向）を器体４０の上下方向として説明する。

器体４０の一側面（図１における右側面）には、３つの給電バー３０Ａ〜３０Ｃが個別に差込可能な３つのスリット４０ａ〜４０ｃが上下方向に離間する形で形成されている。この器体４０内には、スリット４０ａ〜４０ｃに差し込まれた給電バー３０Ａ〜３０Ｃのいずれかを接触保持する（３つの給電バー３０Ａ〜３０Ｃと択一的に接続される）一次側接続部４１が収納されている。

一次側接続部４１は、給電バー３０の高電位側電極３０ａおよび低電位側電極３０ｂそれぞれに接触接続される高電位側接触子４１ａおよび低電位側接触子４１ｂを有した刃受からなる。高電位側接触子４１ａおよび低電位側接触子４１ｂは同形状のものであり、弾性を有する金属板より略Ｓ字状に曲成されている。高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとは鏡像関係となる形で対向配置され、その一端側（図１における右端側）が給電バー３０との接触接続に用いられる。高電位側接触子４１ａおよび低電位側接触子４１ｂ各々の他端側（図１における左端側）は、絶縁性を有する樹脂材料からなる基部４１ｃにインサートされている。高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとは互いに絶縁された形で一体化されており、高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとの間で、給電バー３０を狭持する。

一方、器体４０の上記一側面とは反対側の他側面（図示せず）には、負荷などを接続するための二次側接続部４２が設けられている。このような二次側接続部４２は、例えば、電線（図示せず）を器体４０内に挿入するための電線挿入孔（図示せず）より器体４０内に挿入された電線を保持する速結端子などの電線接続端子（図示せず）や、器体４０の外面に露設されたねじ端子（図示せず）などにより構成される。このような二次側接続部４２は周知の構成を採用できるから詳細な説明は省略する。

このように器体４０には、一次側接続部４１と、二次側接続部４２とが具備され、二次側接続部４２は、開閉手段４３を介して一次側接続部４１に接続されている。ここで、開閉手段４３は、例えば、器体４０に固定された固定接点（図示せず）と、当該固定接点に接離する可動接点（図示せず）とで構成された機械接点からなる。なお、開閉手段４３としては、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子を用いたものや、半導体スイッチング素子と機械接点とを併用したハイブリッド形のものであってもよい。

また、器体４０には、器体４０に変位自在（一例としては回動自在）に取り付けられた手動操作用の操作ハンドル（図示せず）を具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段４３を開閉する開閉機構部４４と、一次側接続部４１と二次側接続部４２との間に過電流が流れた際に開閉手段４３を釈放させる引外し装置４５とが収納されている。

開閉機構部４４は、開閉手段４３の固定接点が固着された固定端子板や、開閉手段４３の可動接点が固着された可動接触子、ばね材、係止部材などを機械的に結合することによって構成されており、手動操作用の操作ハンドルの操作に応じて開閉手段４３の開閉を行う。引外し装置４５は、過電流を検出した際に、開閉機構部４４により開閉手段４３を強制的に開放させるものであって、例えば、筒状のコイルボビン、コイルボビンの外周面に巻装されたコイル、コイルボビン内の軸方向一端側に設けられた固定鉄芯、コイルボビン内の軸方向他端側に軸方向にスライド移動自在に設けられた可動鉄芯（プランジャ）、固定鉄芯と可動鉄芯との間に介装されるコイルスプリングからなる復帰ばねなどを備えた電動トリップ装置や、バイメタルなどを備えている。このような引外し装置４５では、短絡電流が流れた際に、可動鉄芯が固定鉄芯側に移動し、これによって開閉手段４３の可動接点を固定接点から引外したり、過負荷電流が流れた際に、バイメタルが曲がり、これによって開閉手段４３の可動接点を固定接点から引外したりするようになっている。なお、上述した開閉機構部４４や、引外し装置４５は、従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。

以上述べたように、本実施形態の分岐ブレーカ４は、一次側接続部４１、および開閉手段４３を介して一次側接続部４１に接続された二次側接続部４２を具備した器体４０と、開閉機構部４４と、引外し装置４５とを備える。

ところで、一次側接続部４１は、保持枠４６ａに固定された状態で、器体４０に取り付けられている。この保持部４６ａは、絶縁性を有する樹脂材料により矩形枠状に形成された樹脂成形品であり、一次側接続部４１は、基部４１ｃが保持枠４６ａ内に位置し、高電位側接触子４１ａおよび低電位側接触子４１ｂ各々の一端側が保持枠４６ａ外に位置する形で保持部４６ａに固定されている。この保持枠４６ａには、給電バー３０を一次側接続部４１の高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとの間に導く一対のガイド片４６ｂが設けられている。

保持枠４６ａは、器体４０内における上記一側面側に収納される。ここで、保持枠４６ａの外側面には、器体４０の上下方向を長手方向とするスライド突起（図示せず）が一体に突設されている。これに対応して、器体４０の上記一側面側の内面には、上下方向を長手方向とするスライド溝４６ｃが、スリット４０ａ〜４０ｃを跨ぐ形に形成されている。このスライド溝４６ｃは、スライド突起が上下方向に移動自在となる形で嵌り込む形に形成されている。したがって、スライド突起とスライド溝４６ｃとによって、保持枠４６ａの移動を上下方向のみに規制するガイドが構成されている。

そのため、保持枠４６ａに固定された一次側接続部４１は、保持枠４６ａの移動に伴って器体４０内をその上下方向に移動し、これによって、３つのスリット４０ａ〜４０ｃから器体４０内に差し込まれた給電バー３０Ａ〜３０Ｃのいずれかと接続可能な位置に配置される。一次側接続部４１の位置変更は、器体４０の上面および下面それぞれにおいて保持枠４６ａと対向する部位に設けた開孔部４０ｄを利用して行われる。また、器体４０の内面には、一次側接続部４１がいずれかのスリット４０ａ〜４０ｃから器体４０外部に臨む位置に位置するように保持部４６ａを位置決めする位置決め突起４６ｄが突出形成されている。この位置決め突起４６ｄは、器体４０の上下方向において保持部４６ａのガイド片４６ｂと当接することによって、保持部４６ａを位置決めする。なお、位置決め突起４６ｄの器体４０の内面から突出寸法は、手動操作によって保持枠４６ａを移動させる際には、ガイド片４６ｂが位置決め突起４６ｄを乗り越えることが可能な大きさに設定してあり、ガイド片４６ｂが位置決め突起４６ｄを乗り越えることによってクリック感が得られるようになっている。

上述したように、分岐ブレーカ４では、ガイド片４６ｂを有した保持枠４６ａと、器体４０に設けられたスライド溝４６ｃおよび係止突起４６ｄとによって、一次側接続部４１を器体４０の上下方向（一次側接続部４１の給電バー３０への接続方向に対する直交方向）に移動させる移動手段となる移動機構部４６が構成されている。なお、一次側接続部４１と開閉手段４３との電気的接続は、器体４０の上下方向に自由に移動できるように、編組線などの可撓性を有する電線（図示せず）により行っている。

本実施形態における直流配電路３は、上述したように、４８Ｖの直流電源を供給する給電バー３０Ａと、２４Ｖの直流電源を供給する給電バー３０Ｂと、１２Ｖの直流電源を供給する給電バー３０Ｃとを備えているので、分岐ブレーカ４を直流配電路３に接続するにあたっては、一次側接続部４１の位置を変更することによって、分岐ブレーカ４より供給する直流電源の電圧を変更することができる。

つまり、一次側接続部４１をスリット４０ａに対応する位置に移動させれば給電バー３０Ａが接続可能になって給電バー３０Ａより供給される４８Ｖの直流電源を負荷などに供給することができ、一次側接続部４１をスリット４０ｂに対応する位置に移動させれば給電バー３０Ｂが接続可能になって給電バー３０Ｂより供給される２４Ｖの直流電源を負荷などに供給することができ、一次側接続部４１をスリット４０ｃに対応する位置に位置させれば給電バー３０Ｃが接続可能になって給電バー３０Ｃより供給される１２Ｖの直流電源を負荷などに供給することができるようになる。

以上述べた本実施形態の分電盤によれば、給電バー３０が高電位側電極３０ａと低電位側電極３０ｂとを有しているので、高電位側電極３０ａと低電位側電極３０ｂとのいずれかをグラウンド電位とすることによって、給電バー３０毎に安定した直流電源を供給することができるから、安定した直流電源を供給するためには複数の給電バー３０から２つを選択するにあたり一方をグラウンド電位が与えられた給電バー３０とする必要がある従来例に比べれば、供給可能な直流電源の種類を増やすことができ、様々な種類の負荷に対応することができるようになる。しかも分岐ブレーカ４に給電バー３０との接続に用いる一次側接続部４１を２つ設ける必要がある従来例とは異なり、一次側接続部４１は一つだけでよいから、低コスト化が図れる。

また、複数の給電バー３０は、一次側接続部４１の給電バー３０への接続方向（図１における左右方向）に対する直交方向（図１における上下方向）に沿って並ぶ形に配置され、分岐ブレーカ４は、一次側接続部４１を上記直交方向に移動させる移動手段となる移動機構部４６を備えているので、一次側接続部４１を移動させることによって、一次側接続部４１の接続対象となる給電バー３０を選択することができるから、分岐ブレーカ４を一次側接続部４１の位置が異なるものに取り替えなくても、分岐ブレーカ４を経由して供給される直流電源の電圧を容易に変更することができる。

さらに、給電バー３０は、絶縁材料よりなる板状の支持部材３０ｃの厚み方向一面（図１における上面）および他面（図１における下面）それぞれに高電位側電極３０ａおよび低電位側電極３０ｂを有してなるので、一次側接続部４１を給電バー３０に接続した際には、給電バー３０が一次側接続部４１の高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとの間で狭持されるから、一次側接続部４１と給電バー３０との接続信頼性を向上でき、その上、分岐ブレーカ４が直流配電路３から脱落することを抑制できる。

ところで、本実施形態の分電盤は、例えば図４に示すような直流配電システムに適用することができる。なお、図４では、直流配電システムを設置する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明しているが、集合住宅に適用してもよい。

図４に示す家屋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前述の直流ブレーカ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。

このような直流配電システムにおいては、本実施形態の分電盤は、図４に示す分電盤１１０の代わりに採用することができる。

なお、本実施形態の分電盤はあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲を本実施形態の構成に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、直流配電路３の給電バー３０の数を増減させ、これに対応して分岐ブレーカ４の構成を変更してもよい。また、分岐ブレーカ４として、移動機構部４６を備えていないもの、つまり、一次側接続部４１に接続できる給電バー３０が予め決定されているものを採用してもよい。また、本実施形態の場合、主幹ブレーカ１を経由して得られる電力が交流電力であるから、直流電源生成装置２としてＡＣ／ＤＣコンバータを利用しているが、主幹ブレーカ１を経由して得られる電力が直流電力（つまり、電力系統の電力が直流電力）である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータを利用すればよい。要は、直流電源生成装置２の構成は、入力電力の種類に応じて設計変更すればよい。

また、本実施形態における分岐ブレーカ４によれば、従来例のように複数の給電バーから２つを選択するものに比べれば、給電バーの数を増やさなくても安定して供給可能な直流電源の種類を増やすことができ、結果として、様々な種類の負荷に対応することができる分電盤（つまり本実施形態の分電盤）を実現することができる。また、一次側接続部４１を給電バー３０に接続した際には、給電バー３０が一次側接続部４１の高電位側接触子４１ａと低電位側接触子４１ｂとの間で狭持されるから、一次側接続部４１と給電バー３０との接続信頼性が向上し、その上、直流配電路３から脱落することを抑制できる。

同上の分電盤の要部の説明図である。 同上の分電盤の概略説明図である。 同上における分岐ブレーカのブロック図である。 同上の分電盤を使用する直流配電システムの概略説明図である。

符号の説明

１ 直流ブレーカ
２ 直流電源生成装置
３ 直流配電路
４ 分岐ブレーカ
５ キャビネット
３０（３０Ａ〜３０Ｃ） 給電バー
３０ａ 高電位側電極
３０ｂ 低電位側電極
４０ 器体
４１ 一次側接続部
４１ａ 高電位側接触子
４１ｂ 低電位側接触子
４２ 二次側接続部
４３ 開閉手段
４４ 開閉機構部
４５ 引外し装置
４６ 移動機構部（移動手段）

Claims (4)

1. 主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側に接続され当該主幹ブレーカを経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置と、直流電源生成装置より直流電源が供給される直流配電路と、直流配電路に接続された分岐ブレーカとがキャビネット内に収納され、
   直流配電路は、高電位側電極および低電位側電極を有した複数の給電バーを具備し、
   直流電源生成装置は、給電バーの高電位側電極と低電位側電極との間に印加する直流電圧を複数の給電バー毎に異ならせることで、複数の給電バー毎に電圧が異なる直流電源を供給し、
   分岐ブレーカは、給電バーの高電位側電極および低電位側電極それぞれに接触接続される高電位側接触子および低電位側接触子を有し複数の給電バーに択一的に接続される一次側接続部、および開閉手段を介して一次側接続部に接続された二次側接続部を具備した器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、一次側接続部と二次側接続部との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えていることを特徴とする分電盤。
2. 上記複数の給電バーは、上記一次側接続部の上記給電バーへの接続方向に対する直交方向に沿って並ぶ形に配置され、
   上記分岐ブレーカは、上記一次側接続部を上記直交方向に移動させる移動手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の分電盤。
3. 上記給電バーは、絶縁材料よりなる板状の支持部材の厚み方向一面および他面それぞれに上記高電位側電極および上記低電位側電極を有してなることを特徴とする請求項１または２記載の分電盤。
4. 主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側に接続され当該主幹ブレーカを経由して得た電力を元にして直流電源を生成する直流電源生成装置と、直流電源生成装置より直流電源が供給される直流配電路と、直流配電路に接続された分岐ブレーカとがキャビネット内に収納され、直流配電路は、絶縁材料よりなる板状の支持部材の厚み方向一面および他面それぞれに高電位側電極および低電位側電極を有してなる複数の給電バーを具備し、直流電源生成装置は、給電バーの高電位側電極と低電位側電極との間に印加する直流電圧を複数の給電バー毎に異ならせることで、複数の給電バー毎に電圧が異なる直流電源を供給する分電盤に用いる分岐ブレーカであって、
   給電バーの高電位側電極および低電位側電極それぞれに接触接続される高電位側接触子および低電位側接触子を有し複数の給電バーに択一的に接続される一次側接続部および開閉手段を介して一次側接続部に接続された二次側接続部を具備した器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、一次側接続部と二次側接続部との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えていることを特徴とする分岐ブレーカ。

Images