JP2009177924A - 電力供給システム及びそれに用いられるアウトレット - Google Patents

Abstract

【課題】主電力供給部から電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の保護機能が働いたとしても主電力供給部から他の電気機器への電力供給をそのまま継続する。
【解決手段】直流電力供給部１０１では、出力電流が閾値電流に達した場合、定電圧制御から定電流制御に切り替えて出力電圧を低下させる。一方、直流供給線路Ｗｄｃに追加接続された直流機器１０２では、受電装置が、接続時から直流電力供給部１０１の出力電圧の検出を開始し、直流電力供給部１０１から主機能部への直流電力供給が開始されたとき、直流電力供給部１０１の出力電圧が許容範囲を超えて低下したと判定した場合、直流電力供給部１０１から主機能部への直流電力供給を停止する。直流電力供給部１０１では、出力電流が閾値電流となるときに、出力電圧が一定電圧以上となり、定電流制御から定電圧制御に切り替わり、直流電力供給部１０１の出力電圧が元の電圧に復帰する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電気機器に電力供給するための電力供給システム及びそれに用いられるアウトレットに関するものである。

従来、電気機器に電力供給するための電力供給システムとして、例えば換気扇などの電気機器と、電気機器に直流電力を供給する直流電源装置（主電力供給部）とを備えるものがある（例えば特許文献１）。

従来の電力供給システムは、直流電源装置内に設けられた直流変換電源の出力電圧を監視し、停電継続時間が所定時間以上の場合、停電とみなして停電回数をカウントアップする。そして、回数カウンタが所定数未満であれば出力電圧監視状態に戻る。回数カウンタにはそれまでの累計が記憶されている。ところで、直流負荷回路が短絡状態にある場合、過電流保護回路の働きによって再び出力電圧の低下と復帰を繰り返すため、回数カウンタ累計は所定数に至る。回数カウンタが所定数以上になったとき、直流負荷回路の短絡による振動と判定して直流負荷回路を遮断するとともに、短絡状態にあることを示すメッセージを表示する。これにより、ユーザは直流負荷回路の短絡を認識して配線の点検を実施することができる。
特開２００１−２９２５６８号公報（段落００１５〜００１９及び第１図）

しかしながら、従来の電力供給システムには、主電力供給部（直流電源装置）の過電流保護回路が動作した場合、過電流保護回路の動作前の状態に復帰するための操作をユーザが行わなければならない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、主電力供給部から電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の保護機能が働いたとしても主電力供給部から他の電気機器への電力供給をそのまま継続することができる電力供給システム及びそれに用いられるアウトレットを提供することにある。

請求項１に係る電力供給システムの発明は、互いに並列に接続され電力供給されると動作する複数の電気機器と、前記複数の電気機器に電力供給する主電力供給部と、前記主電力供給部が接続される電力供給線路の受電側に前記電気機器に対応付けられて接続される受電装置とを備える電力供給システムであって、前記主電力供給部は、出力電圧を一定電圧にして前記複数の電気機器に印加する定電圧制御を行い、出力電流が予め設定された閾値電流に達した場合、前記定電圧制御から前記出力電流が前記閾値電流で一定となるように前記出力電圧を前記一定電圧以下の範囲で変動させる定電流制御に切り替え、前記定電流制御を行っているときに前記出力電圧が前記一定電圧以上になった場合、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える保護機能を有し、前記受電装置は、前記主電力供給部の前記出力電圧が予め設定された許容範囲を超えて低下したか否かを検出する検出手段と、前記主電力供給部から、自己に対応付けられた前記電気機器への電力供給の開始及び停止を切り替える切替手段とを有し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始したときに前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記切替手段が前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止する受電装置を複数備えることを特徴とする。

請求項２に係る電力供給システムの発明は、請求項１の発明において、前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が停止されたことを報知する報知手段を有することを特徴とする。

請求項３に係る電力供給システムの発明は、請求項１又は２の発明において、前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が停止されたことを他の機器に通知するための受電側通信手段を有することを特徴とする。

請求項４に係る電力供給システムの発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部とは別に前記電気機器への電力供給を可能とする副電力供給部を有し、前記切替手段が、前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止するとともに、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始することを特徴とする。

請求項５に係る電力供給システムの発明は、請求項４の発明において、前記主電力供給部は、前記出力電流の電流値情報を前記複数の受電装置に送信する給電側通信手段を有し、前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電流値情報を受信する受電側通信手段を有し、前記切替手段が、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を行っているときに前記通信手段で受信された前記電流値情報に基づいて前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が可能と判定すると、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始することを特徴とする。

請求項６に係る電力供給システムの発明は、請求項４又は５の発明において、前記電気機器のプラグと着脱自在に接続するアウトレットを備え、前記副電力供給部は、前記アウトレットに設けられた二次電池であることを特徴とする。

請求項７に係る電力供給システムの発明は、請求項４乃至６の何れか１項の発明において、前記電気機器は、直流電力が供給されると動作し、前記副電力供給部は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを有し、前記ＡＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電力の前記電気機器への供給を可能とすることを特徴とする。

請求項８に係る電力供給システムの発明は、請求項１乃至７の何れか１項の発明において、前記電気機器は、直流電力が供給されると動作し、前記主電力供給部は、前記複数の電気機器に直流電力を供給することを特徴とする。

請求項９に係る電力供給システムの発明は、請求項１乃至８の何れか１項の発明において、前記受電装置は、前記電気機器と一体に設けられることを特徴とする。

請求項１０に係る電力供給システムの発明は、請求項１乃至８の何れか１項の発明において、前記電気機器のプラグと着脱自在に接続し、前記受電装置と一体に設けられたアウトレットを備えることを特徴とする。

請求項１１に係るアウトレットの発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の電力供給システムに用いられ、主電力供給部が接続される電力供給線路の受電側に接続されるアウトレットであって、電気機器のプラグと着脱自在に接続する接続手段を備えるとともに、前記主電力供給部の出力電圧が予め設定された許容範囲を超えて低下したか否かを検出する検出手段と、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給の開始及び停止を切り替える切替手段とを有し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始したときに前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記切替手段が前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止する受電装置を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各受電装置において、主電力供給部から自己に対応付けられた電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の出力電流が閾値電流に達した場合、主電力供給部の定電流制御による出力電圧の低下を検出し、主電力供給部から上記電気機器への電力供給を停止することによって、主電力供給部の出力電圧が一定電圧以上になって、主電力供給部が定電流制御から定電圧制御に切り替えることができるので、例えばブレーカなどの場合とは異なり、全ての電気機器への電力供給が停止した後にユーザが復帰操作をすることなく、主電力供給部から他の電気機器への電力供給をそのまま継続することができる。

請求項２の発明によれば、各受電装置において、主電力供給部から自己に対応付けられた電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の出力電流が閾値電流に達したことによって、主電力供給部から上記電気機器への電力供給が停止されたことを報知手段によって報知することができる。

請求項３の発明によれば、各受電装置において、主電力供給部から自己に対応付けられた電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の出力電流が閾値電流に達したことによって、主電力供給部から上記電気機器への電力供給が停止されたことを他の機器（例えば宅内サーバなど）に通知することができる。

請求項４の発明によれば、各受電装置において、主電力供給部から自己に対応付けられた電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の出力電流が閾値電流に達して主電力供給部から上記電気機器への電力供給が停止されたとしても、副電力供給部から上記電気機器への電力供給を開始することによって、上記電気機器に安定した電力供給を行うことができるので、主電力供給部の出力電流が閾値電流を超えることなく、主電力供給部からの電力供給が停止された電気機器も他の電気機器とともに動作させることができる。

請求項５の発明によれば、各受電装置において、副電力供給部から自己に対応付けられた電気機器への電力供給を行っているときに、例えば主電力供給部の出力電流を測定して主電力供給部からの電力供給でも十分に動作できることがわかった場合、副電力供給部からの電力供給ではなく、主電力供給部からの電力供給に切り替えることができる。

請求項６の発明によれば、副電力供給部がアウトレットに一体に設けられた二次電池であることによって、副電力供給部の設置場所を別途確保する必要がなくなる。

請求項７の発明によれば、交流電源（例えば商用電源など）からの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータで直流電力に変換することによって、変換した直流電力を電気機器に供給することができる。

請求項８の発明によれば、各電気機器に直流電力が供給されることによって、各電気機器において、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９の発明によれば、受電装置を電気機器と別に設ける場合に比べて、受電装置の設置場所を考慮する必要がないため、狭いスペースで用いることができる。

請求項１０の発明によれば、各電気機器に受電装置を設ける必要がないため、電気機器の構成を複雑にすることがなく、また、受電装置を設けていない既存の電気機器も用いることができる。

請求項１１の発明によれば、各受電装置において、主電力供給部から電気機器への電力供給を開始したときに主電力供給部の出力電流が閾値電流に達した場合、主電力供給部の定電流制御による出力電圧の低下を検出し、主電力供給部から上記電気機器への電力供給を停止することによって、主電力供給部の出力電圧が一定電圧以上になって、主電力供給部が定電流制御から定電圧制御に切り替えることができるので、例えばブレーカなどの場合とは異なり、全ての電気機器への電力供給が停止した後にユーザが復帰操作をすることなく、主電力供給部から他の電気機器への電力供給をそのまま継続することができる。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る配電システム（電力供給システム）の構成について図１〜３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（主電力供給部）１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器（電気機器）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（電力供給線路）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。

上記のように直流電力の給電路と通信路が兼用されていると、機器間の通信を行うために給電路とは別体の通信路を家屋Ｈに引き回して設ける必要がないため、機器間の通信を容易に実現することができる。

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、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、壁コンセント又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又は宅内サーバ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（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プラグ挿入孔（接続口）が器体に開口し、プラグ挿入孔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（施工業者又は家人）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、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又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（例えば、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。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。

続いて、直流電力供給部１０１の要部構成について図２を用いて説明する。直流電力供給部１０１は、直流供給線路Ｗｄｃを介して複数の直流機器１０２に直流電力を供給するものであり、図３に示す出力電流と出力電圧の特性を有する過電流保護回路３を備えている。

過電流保護回路３は、出力電圧を一定電圧にして複数の直流機器１０２に印加する定電圧制御を行い、出力電流が予め設定された閾値電流に達した場合、定電圧制御から出力電流が閾値電流で一定となるように出力電圧を一定電圧以下の範囲で変動させる定電流制御に切り替える。これにより、直流電力供給部１０１及び直流供給線路Ｗｄｃに過電流が流れるのを防止することができる。定電流制御を行っている過電流保護回路３は、出力電圧が一定電圧以上になった場合、定電流制御から定電圧制御に切り替える。

続いて、直流機器１０２の構成について説明する。各直流機器１０２は、１本の直流供給線路Ｗｄｃ上で他の直流機器１０２と並列に接続されたものであり、直流電力が供給されると動作する主機能部４を備えるとともに、受電装置５を内蔵して一体に設けている。

受電装置５は、直流電力供給部１０１が接続される直流供給線路Ｗｄｃの受電側に接続されているものであって、供給部５０と、直流電力供給部１０１の出力電圧が予め設定された許容範囲を超えて低下したか否かを検出する検出部（検出手段）５１と、直流電力供給部１０１から自己を内蔵する直流機器１０２の主機能部４への直流電力供給の開始及び停止を切り替える切り離し手段（切替手段）５２と、切り離し手段５２の動作を設定操作するための設定部５３と、ＬＥＤ５４０及びスピーカ５４１を有する報知部（報知手段）５４と、機器全体を制御する処理部５５とを備えている。

供給部５０には、コンデンサ（図示せず）が設けられており、直流電力供給部１０１の出力電圧に対して瞬時の電圧降下が発生しても、安定した直流電力を主機能部４に供給することができる。

処理部５５は、ユーザによる設定部５３への設定操作によって直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに、検出部５１で出力電圧が許容範囲を超えて低下したと検出された場合、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止するように切り離し手段５２を制御する。なお、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止しているときは、主機能部４への直流電力供給は行われないが、処理部５５などは低消費電力で動作できるように直流電力供給が行われる。また、上記許容範囲は、主機能部４への直流電力供給を開始したときに直流供給線路Ｗｄｃの抵抗成分によって発生する電圧降下分が範囲内となるように予め設定されている。

報知部５４は、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されたことを報知する。具体的には、ＬＥＤ５４０では、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が行われているとき消灯し、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されると点灯する。スピーカ５４１は、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されると、音声出力を行ったり、サイレン音を出力したりする。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、直流機器１０２を追加接続したときの動作について図４を用いて説明する。まず、追加接続された直流機器１０２に内蔵される受電装置５は、接続時から直流電力供給部１０１の出力電圧の検出を開始する（図４のＳ１）。このような状態でユーザの設定操作に基づいて直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに（Ｓ２）、受電装置５は、直流電力供給部１０１の出力電圧が低下したか否かを判定する（Ｓ３）。出力電圧が低下していないと判定した場合、そのまま直流電力供給を継続する。これに対して、出力電圧が低下したと判定した場合、この出力電圧が許容範囲を超えて低下したか否かを判定する（Ｓ４）。出力電圧が許容範囲を超えていない場合、受電装置５は、そのままの出力電圧で上記直流機器１０２の主機能部４への直流電力供給を継続する。

一方、出力電圧が許容範囲を超えていた場合、受電装置５は、自己を内蔵する直流機器１０２の主機能部４への直流電力供給によって出力電圧が低下したと認識し（Ｓ５）、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止する（Ｓ６）。その後、直流電力供給部１０１では、出力電流が閾値電流となるときに、出力電圧が一定電圧以上となり、定電流制御から定電圧制御に切り替わり、直流電力供給部１０１の出力電圧が元の電圧（一定電圧）に復帰する（Ｓ７）。

以上、本実施形態によれば、各受電装置５において、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流に達した場合、直流電力供給部１０１の過電流保護回路３での定電流制御による出力電圧の低下を検出し、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止することによって、直流電力供給部１０１の出力電圧が一定電圧以上になって、直流電力供給部１０１が定電流制御から定電圧制御に切り替えることができるので、例えばブレーカなどの場合とは異なり、全ての直流機器１０２への直流電力供給が停止した後にユーザが復帰操作をすることなく、直流電力供給部１０１から他の直流機器１０２への直流電力供給をそのまま継続することができる。

また、各受電装置５において、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流に達したことによって、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されたことを報知部５４によって報知することができる。

さらに、各直流機器１０２に直流電力が供給されることによって、各直流機器１０２において、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。

また、受電装置５を直流機器１０２と別に設ける場合に比べて、受電装置５の設置場所を考慮する必要がないため、狭いスペースで用いることができる。

（実施形態２）
実施形態２では、図５に示すように、各受電装置５が、他の機器（例えば宅内サーバ１１６（図１参照）など）との間で通信を行うための通信部（受電側通信手段）５６を備えている構成について説明する。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。

通信部５６は、処理部５５の制御によって、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されたことを他の機器に通知するために停止状態信号を送信する。

また、供給部５０と切り離し手段５２の間には高インピーダンス５７が設けられている。切り離し手段５２において直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を許可しているときに、信号が重畳できるように直流供給線路Ｗｄｃからみたインピーダンスを高くしている。なお、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止しているときは、主機能部４への直流電力供給は行われないが、処理部５５や通信部５６などは低消費電力で動作できるように直流電力供給が行われる。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、直流機器１０２を追加接続したときの動作について説明する。まず、実施形態１の配電システムと同様に、追加接続された直流機器１０２は、接続時から直流電力供給部１０１の出力電圧を検出し、ユーザの設定操作に基づいて直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに、受電装置５によって直流電力供給部１０１の出力電圧が許容範囲を超えて低下したと判定された場合、受電装置５は、自己を内蔵する直流機器１０２の主機能部４への直流電力供給によって出力電圧が低下したと認識し、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止する（図４のＳ１〜Ｓ６）。その後、実施形態１と同様に、直流電力供給部１０１では、出力電流が閾値電流となるときに、出力電圧が一定電圧以上となり、定電流制御から定電圧制御に切り替わり、直流電力供給部１０１の出力電圧が元の電圧（一定電圧）に復帰する（図４のＳ７）。このとき、本実施形態の配電システムでは、停止状態信号が受電装置５の通信部５６から他の機器（例えば宅内サーバ１１６など）に送信される（図６のＳ８）。

以上、本実施形態によれば、各受電装置５において、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流に達したことによって、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されたことを他の機器（例えば宅内サーバ１１６など）に通知することができる。

（実施形態３）
実施形態３では、図７に示すように、各受電装置５が、直流電力供給部１０１とは別に主機能部４への直流電力供給を可能とする副電力供給部６を備えている構成について説明する。なお、実施形態２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。

副電力供給部６は、交流電源（例えば商用電源など）ＡＣからの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６０を備え、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０で変換された直流電力を主機能部４に供給することを可能とする。

また、本実施形態の受電装置５は、供給部５０と、検出部５１と、切り離し手段５２と、設定部５３と、報知部５４と、処理部５５と、通信部５６と、高インピーダンス５７とを実施形態３の受電装置５（図５参照）と同様に備え、さらに、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給の開始及び停止を切り替える切替部５８を備えている。

本実施形態の処理部５５は、検出部５１で出力電圧が許容範囲を超えて低下したと検出された場合、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を停止するように切り離し手段５２を制御するとともに、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給を開始するように切替部５８を制御する。本実施形態では、切り離し手段５２と切替部５８とで切替手段を構成している。

また、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給を行っているときに、直流電力供給部１０１の給電側通信部（図示せず）から直流電力供給部１０１の出力電流の電流値情報を通信部５６が受信すると、処理部５５は、通信部５６で受信された電流値情報に基づいて、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が可能であるか否かを判定する。直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が可能と判定した場合、処理部５５は、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給を停止するように切替部５８を制御し、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始するように切り離し手段５２を制御する。

以上、本実施形態によれば、各受電装置５において、直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給を開始したときに直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流に達して直流電力供給部１０１から主機能部４への直流電力供給が停止されたとしても、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給を開始することによって、主機能部４に安定した直流電力供給を行うことができるので、直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流を超えることなく、直流電力供給部１０１からの直流電力供給が停止された直流機器１０２も他の直流機器１０２とともに動作させることができる。

また、各受電装置５において、副電力供給部６から主機能部４への直流電力供給を行っているときに、例えば直流電力供給部１０１の出力電流を測定して直流電力供給部１０１からの直流電力供給でも十分に動作できることがわかった場合、副電力供給部６からの直流電力供給ではなく、直流電力供給部１０１からの直流電力供給に切り替えることができる。

さらに、交流電源ＡＣからの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ６０で直流電力に変換することによって、変換した直流電力を主機能部４に供給することができる。

（実施形態４）
実施形態４では、図８に示すように、直流機器１０２が接続する直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）を備えている構成について説明する。なお、実施形態３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。

直流コンセント１３１は、直流機器１０２のプラグ（図示せず）と着脱自在に接続する接続部（接続手段）７を備えるとともに、受電装置５を内蔵して一体に設けている。また、直流コンセント１３１には、副電力供給部６として二次電池も内蔵されて設けられている。なお、引掛シーリング１３２の構成は直流コンセント１３１の構成と同様である。

一方、本実施形態の直流機器１０２には、実施形態３とは異なり、受電装置５を必ず備える必要がない。

以上、本実施形態においても、実施形態１と同様に、各受電装置５において、直流電力供給部１０１から直流機器１０２への直流電力供給を開始したときに直流電力供給部１０１の出力電流が閾値電流に達した場合、直流電力供給部１０１の過電流保護回路３での定電流制御による出力電圧の低下を検出し、直流電力供給部１０１から上記直流機器１０２への直流電力供給を停止することによって、直流電力供給部１０１の出力電圧が一定電圧以上になって、直流電力供給部１０１が定電流制御から定電圧制御に切り替えることができるので、例えばブレーカなどの場合とは異なり、全ての直流機器１０２への直流電力供給が停止した後にユーザが復帰操作をすることなく、直流電力供給部１０１から他の直流機器１０２への電力供給をそのまま継続することができる。

さらに、本実施形態によれば、各直流機器１０２に受電装置５を設ける必要がないため、直流機器１０２の構成を複雑にすることがなく、また、受電装置５を設けていない既存の直流機器１０２も用いることができる。

また、副電力供給部６が直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）に一体に設けられた二次電池であることによって、副電力供給部６の設置場所を別途確保する必要がなくなる。

なお、実施形態１〜４の何れにおいても、直流供給線路Ｗｄｃを経由して直流電力を受電するとともに当該直流電力に重畳した通信を行う負荷として直流機器１０２を挙げているが、このような直流電力駆動（及び直流媒体通信）式ではなく、直流機器１０２に代えて、交流電源を受けて駆動する交流駆動タイプの機器を設け、これら交流駆動タイプの機器との間を直流供給線路ではなく交流電力路とし、電力線搬送通信を用いた通信によって行うことも可能である。このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４とを交流対応型のものに置き換える必要があり、場合によってはＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を不要として主幹ブレーカ１１１から協調制御部１１３や宅内サーバ１１６、表示器１１７との間を交流接続したものであってもよい。

実施形態１〜４に係る配電システムの構成図である。 実施形態１に係る配電システムの要部を示すブロック図である。 同上に係る直流電力供給部の出力電流と出力電圧の関係を示す図である。 同上に係る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に係る配電システムの要部を示すブロック図である。 同上に係る配電システムの動作の一部を示すフローチャートである。 実施形態３に係る配電システムの要部を示すブロック図である。 実施形態４に係る配電システムの要部を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 直流電力供給部
１０２ 直流機器
１３１ 直流コンセント
１３２ 引掛シーリング
３ 過電流保護回路
５ 受電装置
５１ 検出部
５２ 切り離し手段
５４ 報知部
５６ 通信部
５８ 切替部
６ 副電力供給部
Ｗｄｃ 直流供給線路

Claims (11)

1. 互いに並列に接続され電力供給されると動作する複数の電気機器と、前記複数の電気機器に電力供給する主電力供給部と、前記主電力供給部が接続される電力供給線路の受電側に前記電気機器に対応付けられて接続される受電装置とを備える電力供給システムであって、
   前記主電力供給部は、出力電圧を一定電圧にして前記複数の電気機器に印加する定電圧制御を行い、出力電流が予め設定された閾値電流に達した場合、前記定電圧制御から前記出力電流が前記閾値電流で一定となるように前記出力電圧を前記一定電圧以下の範囲で変動させる定電流制御に切り替え、前記定電流制御を行っているときに前記出力電圧が前記一定電圧以上になった場合、前記定電流制御から前記定電圧制御に切り替える保護機能を有し、
   前記受電装置は、前記主電力供給部の前記出力電圧が予め設定された許容範囲を超えて低下したか否かを検出する検出手段と、前記主電力供給部から、自己に対応付けられた前記電気機器への電力供給の開始及び停止を切り替える切替手段とを有し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始したときに前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記切替手段が前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止する受電装置を複数備える
   ことを特徴とする電力供給システム。
2. 前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が停止されたことを報知する報知手段を有す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. 前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が停止されたことを他の機器に通知するための受電側通信手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電力供給システム。
4. 前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部とは別に前記電気機器への電力供給を可能とする副電力供給部を有し、前記切替手段が、前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止するとともに、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記主電力供給部は、前記出力電流の電流値情報を前記複数の受電装置に送信する給電側通信手段を有し、
   前記複数の受電装置のそれぞれは、前記主電力供給部から前記電流値情報を受信する受電側通信手段を有し、前記切替手段が、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を行っているときに前記通信手段で受信された前記電流値情報に基づいて前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給が可能と判定すると、前記副電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始する
   ことを特徴とする請求項４記載の電力供給システム。
6. 前記電気機器のプラグと着脱自在に接続するアウトレットを備え、
   前記副電力供給部は、前記アウトレットに設けられた二次電池である
   ことを特徴とする請求項４又は５記載の電力供給システム。
7. 前記電気機器は、直流電力が供給されると動作し、
   前記副電力供給部は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを有し、前記ＡＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電力の前記電気機器への供給を可能とする
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の電力供給システム。
8. 前記電気機器は、直流電力が供給されると動作し、
   前記主電力供給部は、前記複数の電気機器に直流電力を供給する
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電力供給システム。
9. 前記受電装置は、前記電気機器と一体に設けられることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電力供給システム。
10. 前記電気機器のプラグと着脱自在に接続し、前記受電装置と一体に設けられたアウトレットを備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電力供給システム。
11. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の電力供給システムに用いられ、主電力供給部が接続される電力供給線路の受電側に接続されるアウトレットであって、
    電気機器のプラグと着脱自在に接続する接続手段を備えるとともに、
    前記主電力供給部の出力電圧が予め設定された許容範囲を超えて低下したか否かを検出する検出手段と、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給の開始及び停止を切り替える切替手段とを有し、前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を開始したときに前記検出手段で前記出力電圧が前記許容範囲を超えて低下したと検出された場合、前記切替手段が前記主電力供給部から前記電気機器への電力供給を停止する受電装置を備える
    ことを特徴とするアウトレット。

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