JP2009178006A - Power supply system, and outlet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として住宅、店舗、オフィスビルなどの建築物に配置された直流機器への給電を行うに際して、必要な電圧の異なる複数の直流機器に対して直流供給線路を用いて直流電力を供給する電力供給システムと、この電力供給システムで用いるアウトレットに関するものである。 The present invention mainly supplies DC power using a DC supply line to a plurality of DC devices having different required voltages when supplying power to DC devices arranged in a building such as a house, a store, or an office building. The present invention relates to an electric power supply system and an outlet used in the electric power supply system.
従来から、直流電力を出力する直流電力供給装置と直流電力により駆動される直流機器とを直流供給線路を介して接続することにより、交流電力を直流電力に変換する電源アダプタを用いることなく直流機器に給電する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された技術では、直流機器(電気装置)が電力消費の開始前に動作開始を示す信号を送信することにより、電力の流れを適正化することが可能になっている。
ところで、特許文献1では、配線に過大な電流が流れないようにすることが可能であるが、駆動に必要な電圧の異なる複数種類の直流機器が存在している場合には、異なる直流供給線路に接続することになり、必要な電圧の異なる複数種類の直流機器を混在して用いようとすれば、複数の直流供給線路が必要になって配線が煩雑になるという問題を生じる。
By the way, in
この種の問題を解決するには、直流供給線路に印加する電圧を、各直流機器の駆動に必要な電圧のうちもっとも高い電圧としておき、受電側において降圧する電圧変換を行うことが考えられるが、降圧に用いるDC/DCコンバータなどにより電圧変換に伴う損失が発生するから電力の利用効率が低下し、消費電力が大きく成るという問題を生じる。 In order to solve this type of problem, it is conceivable that the voltage applied to the DC supply line is set to the highest voltage required for driving each DC device, and voltage conversion is performed to step down on the power receiving side. Since a loss accompanying voltage conversion is generated by a DC / DC converter or the like used for step-down, there is a problem that power use efficiency is lowered and power consumption is increased.
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、駆動に必要な電圧が異なる複数種類の直流機器を1つの直流供給線路に接続することを可能にし、かつ受電側における電圧変換を不要にして電圧変換に伴う損失を防止した電力供給システムを提供し、さらにこの電力供給システムで用いるアウトレットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to make it possible to connect a plurality of types of DC devices having different voltages required for driving to one DC supply line and to provide a voltage on the power receiving side. An object of the present invention is to provide a power supply system that eliminates the need for conversion and prevents loss associated with voltage conversion, and to provide an outlet used in the power supply system.
請求項1の発明は、電力供給システムであって、複数種類の出力電圧を時分割で出力する直流電力供給装置と、直流供給線路を介して直流電力供給装置から直流電力を受電するとともに直流電力により駆動される直流機器が機器接続口に着脱可能に接続されるアウトレットに設けられた受電装置とを備え、受電装置は、直流供給線路の線間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出される電圧が受電装置にあらかじめ設定されている受電電圧範囲内である期間に受電を許可する受電判断部と、受電判断部が受電を許可している期間に直流供給線路から受電した直流電力を機器接続口から出力する出力制御部とを備えることを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記出力制御部は、前記受電判断部が受電を許可する期間に前記直流供給線路から受電した直流電力を蓄電するとともに蓄電した直流電力を機器接続口に出力する蓄電部を含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the output control unit stores the direct-current power received from the direct-current supply line and the stored direct-current power during the period when the power reception determination unit permits power reception. A power storage unit that outputs to the connection port is included.
請求項3の発明では、請求項1又は2の発明において、前記直流機器は駆動に必要な電圧値を受電装置に通知する動作電圧通知部を備え、前記受電判断部は、動作電圧通知部により通知された電圧値により前記受電電圧範囲を設定する受電電圧設定部を含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the DC device includes an operating voltage notifying unit that notifies a power receiving device of a voltage value necessary for driving, and the power receiving determining unit is operated by the operating voltage notifying unit. A power reception voltage setting unit is provided that sets the power reception voltage range based on the notified voltage value.
請求項4の発明では、請求項1又は2の発明において、前記受電判断部は、受電電圧範囲が固定的に設定されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the power reception determining unit is characterized in that a power reception voltage range is fixedly set.
請求項5の発明では、請求項1〜4のいずれかの発明において、前記アウトレットは前記機器接続口を複数個備え、前記受電判断部は各機器接続口ごとに受電電圧範囲が設定されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the outlet includes a plurality of the device connection ports, and the power reception determination unit sets a power reception voltage range for each device connection port. It is characterized by that.
請求項6の発明は、アウトレットであって、複数種類の出力電圧を時分割で出力する直流電力供給装置から直流供給線路を介して直流電力を受電するとともに直流電力により駆動される直流機器が着脱可能に接続される機器接続口を備え、直流供給線路の線間電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出される電圧があらかじめ設定されている受電電圧範囲内である期間に受電を許可する受電判断部と、受電判断部が受電を許可している期間に直流供給線路から受電した直流電力を機器接続口から出力する出力制御部とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 6 is an outlet which receives DC power via a DC supply line from a DC power supply device that outputs a plurality of types of output voltages in a time-sharing manner, and a DC device driven by DC power is attached or detached. It has a device connection port that can be connected, and a voltage detection unit that detects the line voltage of the DC supply line, and receives power during a period in which the voltage detected by the voltage detection unit is within a preset reception voltage range. A power reception determination unit to permit, and an output control unit that outputs DC power received from the DC supply line from a device connection port during a period when the power reception determination unit permits power reception.
請求項1、6の発明の構成によれば、直流電力供給装置が複数種類の出力電圧を時分割で直流供給線路に印加し、アウトレットでは直流供給線路の線間電圧が受電電圧範囲内であれば受電して機器接続口から出力するから、直流供給線路に複数種類の直流電圧を異なるタイミングで印加することによって、駆動に必要な電圧が異なる複数種類の直流機器を1つの直流供給線路に接続することが可能になる。また、アウトレットにおいて、直流供給線路の線間電圧が受電電圧範囲内か否かを判断しているから、直流電力供給装置とアウトレットとの間で通信することなく、直流電力供給装置は適宜のタイミングで出力電圧を切り換えることが可能であって、直流電力供給装置の構成が簡単になる。しかも、直流電力供給装置は、直流機器が必要とする出力電圧を直流供給線路に印加するから、直流供給線路から受電した後に直流機器に直流電力を供給するまでの間に、DC/DC変換回路による電圧変換が不要であり、電圧変換に伴う損失が生じることがなく高効率である。 According to the first and sixth aspects of the invention, the DC power supply device applies a plurality of types of output voltages to the DC supply line in a time-sharing manner, and the line voltage of the DC supply line at the outlet is within the received voltage range. Because it receives power and outputs it from the device connection port, multiple types of DC devices with different voltages required for driving can be connected to one DC supply line by applying multiple types of DC voltage to the DC supply line at different timings. It becomes possible to do. In addition, since it is determined whether or not the line voltage of the DC supply line is within the power receiving voltage range at the outlet, the DC power supply apparatus can perform an appropriate timing without communicating between the DC power supply apparatus and the outlet. Thus, the output voltage can be switched, and the configuration of the DC power supply device is simplified. In addition, the DC power supply apparatus applies the output voltage required by the DC device to the DC supply line, and after receiving power from the DC supply line until the DC power is supplied to the DC device, the DC / DC conversion circuit. The voltage conversion by is unnecessary, and there is no loss associated with the voltage conversion, resulting in high efficiency.
請求項2の発明の構成によれば、直流電力供給装置から時分割で複数種類の出力電圧を印加していることにより直流機器の動作期間に直流供給線路から連続して受電することができない場合であっても、アウトレットに設けた出力制御部が蓄電部を含んでいることにより直流機器に連続して給電することができる。
According to the configuration of the invention of
請求項3の発明の構成によれば、アウトレットに接続される直流機器が必要とする電圧値に応じて受電電圧範囲を柔軟に設定することができるから、駆動に必要な電圧が異なる種々の直流機器をアウトレットに接続して使用することができる。
According to the configuration of the invention of
請求項4の発明の構成によれば、アウトレットごとに受電電圧範囲が固定的に設定されるから、駆動に必要な電圧に応じて直流機器をアウトレットに接続することができ、直流機器ごとにアウトレットを専用化して用いることができる。
According to the configuration of the invention of
請求項5の発明の構成によれば、アウトレットに複数個の機器接続口を設けて、各機器接続口ごとに受電電圧範囲を設定しているから、互いに関連して動作する複数台の直流機器への電源供給を1箇所でまとめて行うことが可能になる。ここに、アウトレットに接続する複数台の直流機器の駆動に必要な電圧が等しい場合には受電電圧範囲を等しく設定すればよく、異なる場合には受電電圧範囲を異なるように設定すればよい。
According to the configuration of the invention of
(基本構成)
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4は本実施形態を適用する電源システムの全体構成である。家屋Hには、図4に示すように、直流電力を出力する直流電力供給装置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、直流電力供給装置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。直流電力供給装置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上で直流電力供給装置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。
(Basic configuration)
Although the embodiment described below is described assuming a detached house as a building to which the present invention is applied, it does not preclude applying the technical idea of the present invention to an apartment house. FIG. 4 shows the overall configuration of a power supply system to which this embodiment is applied. As shown in FIG. 4, the house H is provided with a DC
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。 The DC supply line Wdc is used as both a DC power supply path and a communication path, and is connected to the DC supply line Wdc by superimposing a communication signal for transmitting data on a DC voltage using a high-frequency carrier wave. Enables communication between devices. This technique is similar to a power line carrier technique in which a communication signal is superimposed on an AC voltage in a power line that supplies AC power.
直流供給線路Wdcは、直流電力供給装置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。
DC supply line Wdc is connected to
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。
In the example shown in the drawing, as an subsystem, an illumination system comprising an information equipment system K101 comprising an information-
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。
The above-described
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。
As the information equipment system K101, there is provided an information equipment system K101 composed of a
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。
The lighting systems K102 and K105 include a lighting system K102 composed of a lighting device (DC device 102) arranged in advance in the house H and a lighting device (DC device 102) connected to a
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。
In addition to using an infrared remote control device, a control instruction for the lighting apparatus that is the
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。
Since any
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。
These DC outlets have a plug-in connection port into which a contact (not shown) provided directly on the
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。
The
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。
The service provided by the
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。
The in-
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。
The
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。
When monitoring and controlling home devices from a communication terminal, monitoring and control requests are stored in the
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。
Further, when an event that should be notified to the communication terminal, such as a fire detection, occurs in the home device, the home device notifies the
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。
An important function among the communication functions with the home network in the
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。
The in-
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。
Each device holds the relationship of the interlocking operation of the devices. Therefore, the device can operate in an interlocked manner without passing through the
ところで、直流電力供給装置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。
By the way, the DC
直流電力供給装置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。
The DC
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、直流電力供給装置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。
Of the distributed power sources, the
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。
Since the driving voltage of the
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。
In the above configuration example, only one AC /
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。
The AC /
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。
In the above example, the AC /
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装置101を設けることができるから、直流電力供給装置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。
In this case, since the DC
(実施形態1)
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。直流電力供給装置101は、協調制御部113においてDC/DCコンバータからなる電源回路部10を備えている。電源回路部10は、AC/DCコンバータ112、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163から得られる直流電力の電圧を調節して直流供給線路Wdcの線間に印加する。
(Embodiment 1)
Below, the principal part of this embodiment is demonstrated with reference to FIG. The DC
電源回路部10は複数種類の出力電圧を時分割で出力する。具体的には、電源回路部10を構成するDC/DCコンバータに設けたスイッチング素子のオンデューティを制御するPWM制御を行うことにより、電源回路部10の出力電圧を調節する。電源回路部10は、出力電圧の異なる複数個の電源回路と、直流供給線路Wdcに接続する電源回路を択一的に選択する選択スイッチとで構成してもよい。ただし、後者の構成を採用する場合には、選択スイッチで選択されていない電源回路の動作を停止するのが望ましい。また、後者の構成を採用すると出力電圧は複数段階に変化することになるが、前者の構成を採用すれば、電源回路部10の出力電圧を複数種類から選択しながらも、出力電圧の微調整が可能になる。
The power
電源回路部10の出力電圧は、図2(a)あるいは図3(a)のように、あらかじめ定めた変化パターンとなるように電圧制御部11により制御される。
The output voltage of the power
図2(a)に示す変化パターンでは、複数種類(図示例はA,B,Cの3種類)の電圧をそれぞれ定めた給電期間だけ出力しており、各電圧の給電時間はそれぞれ適宜に設定されている。各電圧の給電期間は直流供給線路Wdcから直流電力が供給される直流機器102において必要な電力に応じてあらかじめ設定される。また、電源回路部10は、すべての電圧をそれぞれの給電期間だけ出力するのに必要になる時間を1周期とし、1周期において高電圧から順に低電圧に変化するように、各電圧を繰り返し出力している。
In the change pattern shown in FIG. 2 (a), a plurality of types of voltages (three types A, B, and C in the illustrated example) are output for a predetermined power supply period, and the power supply time for each voltage is set appropriately. Has been. The feeding period of each voltage is set in advance according to the power required in the
図3(a)に示す変化パターンでは、複数段階(図示例は(1)〜(5)の5段階)の電圧を一定の給電期間ずつ順に出力しており、変化パターンは階段状になっている。電源回路部10は、すべての電圧を高電圧側から順にそれぞれ一定の給電期間ずつ出力するとともに給電期間と同じ時間だけ電圧を出力しない休止期間を設け、すべての電圧を出力するのに要する時間と休止期間とを加えた時間を1周期としている。図2(a)の変化パターンでは1周期内において、電圧を切り換える間に直流供給線路Wdcに電圧を印加しない休止期間が存在しているが、図3(a)の変化パターンでは1周期内において、電圧を切り換える間には休止期間を設けていない。
In the change pattern shown in FIG. 3 (a), voltages in a plurality of stages (in the illustrated example, five stages (1) to (5)) are sequentially output for each fixed power supply period, and the change pattern is stepped. Yes. The power
図3(a)に示す変化パターンでは、直流電力供給装置101の出力電圧を時間経過に伴って順に引き下げているから、時間軸方向において隣り合う電圧の差は比較的小さい。したがって、電圧変化に伴うリンギング(電圧の振動)はほとんど生じることがない。リンギングの発生をさらに低減しようとすれば、電圧を徐々に上昇させた後に徐々に下降させる変化パターンを採用して、電圧差の大きい電圧変化が生じないようにするのが望ましい。
In the change pattern shown in FIG. 3A, since the output voltage of the DC
上述のように、電源回路部10の出力電圧は時間経過に伴って変化し、電源回路部10の出力電圧が印加される2線もしくは3線の1つの直流供給線路Wdcが設けられているから、電源回路部10の出力電圧を選択することにより直流供給線路Wdcの線間電圧が変化する。ここに、直流供給線路Wdcを図示例のように2線式とする場合には、一方を基準電位(0V)とし、他方に基準電位に対して高電位または低電位となる電圧を印加すればよく、直流供給線路Wdcを3線式とする場合には、1本を基準電位(0V)とし、残りの線の一方に基準電位に対して高電位となる電圧を印加し、他方に基準電位に対して低電位となる電圧を印加する。
As described above, the output voltage of the power
直流供給線路Wdcには、直流アウトレット(アウトレット)を介して直流機器102が接続される。図1には直流機器102を接続する直流アウトレットとして直流コンセント131を示しているが、引掛シーリング132を直流アウトレットとして用いることも可能である。直流コンセント131の器体には、直流機器102に設けたプラグや直流機器102に設けた引掛栓刃のような接続子が着脱可能に接続される機器接続口131aと、直流供給線路Wdcに直流コンセント131を接続するための電源接続端子131bとが設けられる。機器接続口131aは接続子を差込接続する構造が望ましい。
A
上述したように、直流供給線路Wdcの線間電圧は時間経過に伴って変化しているから、直流コンセント131では直流供給線路Wdcの線間電圧が直流機器102の駆動に必要な電圧である期間に受電する。すなわち、直流供給線路Wdcから受電する期間を制御する受電装置103を直流コンセント131に設けている。
As described above, since the line voltage of the DC supply line Wdc changes with time, a period during which the line voltage of the DC supply line Wdc is a voltage necessary for driving the
受電装置103は、直流供給線路Wdcの線間電圧が機器接続口131aに接続された直流機器102の駆動に必要な電圧である期間に、電線接続口131bを通して直流供給線路Wdcから直流電力を受電する。直流供給線路Wdcの線間電圧が機器接続口131aに接続された直流機器102の駆動に必要な電圧であるか否かを判断するために、受電装置103には電線接続口131bに印加されている直流供給線路Wdcの線間電圧を検出する電圧検出部21と、電圧検出部21で検出された電圧が受電装置103にあらかじめ設定されている受電電圧範囲内である期間に受電を許可する受電判断部22とを備える。
The
受電判断部22には、直流機器102の駆動に必要な電圧が設定される電圧設定部22aが設けられる。電圧設定部22aには、ディップスイッチあるいは書換可能な不揮発性の半導体メモリを用いる。受電判断部22では、受電設定部22aに設定された電圧に対して直流機器102に供給可能な許容範囲を受電電圧範囲とし、電圧検出部21で検出された電圧が受電電圧範囲内であるか否かを判断する。
The power
直流コンセント131の機器接続口131aと電線接続口131bとの間には電路を開閉するスイッチ要素(電磁リレーあるいは半導体リレーを用いるのが望ましい)SWを備えた出力制御部23が設けられる。出力制御部23は、電圧検出部21で検出された直流供給線路Wdcの線間電圧が受電判断部22に設定されている受電電圧範囲内であるときにスイッチ要素SWをオンにし、受電電圧範囲外であるときにスイッチ要素SWをオフにする。
Between the
ところで、直流供給線路Wdcの線間電圧が図2(a)の変化パターンで変化しているときに、受電装置103において電圧Bを受電するように受電電圧範囲が設定されていると、スイッチ要素SWにおける機器接続口131a側の電圧は図2(b)のようになる。また、直流供給線路Wdcの線間電圧が図3(a)の変化パターンで変化しているときに、受電装置103において電圧(3)を受電するように受電電圧範囲が設定されていると、スイッチ要素SWにおける機器接続口131a側の電圧は図3(b)のようになる。このように、いずれの場合も間欠的に受電することになる。
By the way, when the line voltage of the DC supply line Wdc is changed in the change pattern of FIG. 2A, if the power receiving voltage range is set so as to receive the voltage B in the
直流機器102が間欠的な給電を許容している場合には、スイッチ要素SWを機器接続口131aに直結してもよいが、直流機器102において連続的に給電する必要があるときには、スイッチ要素SWと機器接続口131aとの間に蓄電部24を設けるのが望ましい。蓄電部24は、二次電池あるいはコンデンサを備え、受電判断部22が受電を許可している期間(つまり、スイッチ要素SWがオンである期間)に蓄電され、蓄電した直流電力を機器接続口131aを通して直流機器102に出力することができる。したがって、直流供給線路Wdcからは間欠的に受電しているにも関わらず、蓄電部24を設けることによって、直流機器102には連続的に給電することが可能になる。なお、蓄電部24に蓄電する容量を大きくするために大型の二次電池を用いる場合には、蓄電部24を直流コンセント131の器体の外部に設けることも可能である。
When the
蓄電部22に蓄電される直流電力の電力量は、受電制御部21が直流供給線路Wdcから受電した電力量により決まるから、受電制御部21において受電する電力量は直流機器102の駆動に必要な電力量によって決まる。また、蓄電部22の出力電圧は直流供給線路Wdcから受電した電圧と同電圧になる。
Since the amount of DC power stored in the
蓄電部22に蓄電する期間は、直流機器102を駆動している期間のみの場合と、直流機器102の動作に関わらず常時とする場合とのどちらを選択してもよい。直流機器102の消費電力が少ない場合には前者の構成を採用することにより節電につながり、直流機器102の消費電力が多い場合には後者の構成を採用することにより、電力不足を生じることなく直流機器102に給電することが可能になる。
Either the period during which the
なお、直流コンセント131の設置後に機器接続口131aから取り出す電圧の変更を要しない場合、あるいは直流コンセント131が特定の直流機器102で専用に用いられる場合には、電圧設定部22aによる電圧は固定的に設定すればよいから、施工時あるいは直流機器102の接続時に、ディップスイッチあるいは半導体メモリの設定を行えばよい。あるいはまた、電圧設定部22aでは電圧の変更ができないように電圧を固定しておいてもよい。この場合、直流コンセント131として機器接続部131aから取り出す電圧の異なる複数種類の仕様のものを用意しておけばよい。
In addition, when the change of the voltage taken out from the
以上説明したように、直流電力供給装置101が複数種類の出力電圧を時分割で直流供給線路Wdcに印加し、直流コンセント131では直流供給線路Wdcの線間電圧が受電電圧範囲内であれば受電して機器接続口131aから出力するから、駆動に必要な電圧が異なる複数種類の直流機器102に対して2線の直流供給線路Wdcのみで給電することが可能になる。しかも、直流電力供給装置101は、直流機器102が必要とする出力電圧を直流供給線路Wdcに印加しているから、直流コンセント131において電圧変換を行う必要がなく損失が少なく高効率に給電することができる。また、直流コンセント131で直流供給線路Wdcの線間電圧が受電電圧範囲内か否かを判断しているので、直流電力供給装置101と直流コンセント131との間で通信する必要がなく、直流電力供給装置101の構成が簡単になる。
As described above, the DC
(実施形態2)
実施形態1では、受電判断部22に設けた受電電圧設定部22aにおける電圧の設定を、ディップスイッチの操作あるいは半導体メモリへの書込によって手動で行っているが、本実施形態では、直流コンセント131に接続される直流機器102に応じて受電電圧設定部22aの電圧を自動的に設定するものである。すなわち、直流コンセント131において直流機器102の駆動に必要な電圧を自動的に取得し、受電判断部22の受電電圧範囲を自動的に設定するようにしてある。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the voltage setting in the power reception
この動作を可能にするために、図5に示すように、直流機器102には駆動に必要な電圧を直流コンセント131(受電装置103)に通知する動作電圧通知部25を設け、直流コンセント131(受電装置103)には動作電圧通知部25により通知された電圧値を取得する動作電圧取得部26を設けている。受電判断部22の受電電圧設定部22aでは動作電圧取得部26で取得した電圧値を記憶する。したがって、本実施形態の受電電圧設定部22aには、書換可能な不揮発性の半導体メモリを用いる。
In order to enable this operation, as shown in FIG. 5, the
動作電圧通知部25と動作電圧取得部26とは、通信機能によって電圧値の通知を実現する構成を採用することができる。動作電圧通知部25と動作電圧取得部26との間の通信には、機器接続口131aに接続される接続線を通して直流機器102に供給される直流電圧に重畳して伝送される高周波の通信信号を用いることができる。この場合、有線での通信を行いながらも直流電力を供給する接続線のほかに通信線が不要であるから、直流コンセント131への直流機器102の接続作業が増加することはない。
The operating
なお、通信にあたって無線の伝送路を利用することも可能である。たとえば、受電電圧通知部25に赤外線発光素子を設けるとともに、動作電圧取得部26に赤外線受光素子を設けておき、受電電圧通知部25から動作電圧取得部26に対して赤外線を媒体とする通信路を形成して、直流機器102の駆動に必要な電圧を通知するようにしてもよい。
It is also possible to use a wireless transmission path for communication. For example, an infrared light emitting element is provided in the received
あるいはまた、受電電圧通知部25として一次元バーコードあるいは二次元バーコードを用いて電圧を表記した光学的読取が可能な媒体を設け、動作電圧取得部26ではCCDイメージセンサのような撮像素子を用いて媒体に記録された情報を読み取るようにしてもよい。
Alternatively, an optically readable medium in which a voltage is expressed using a one-dimensional barcode or a two-dimensional barcode is provided as the received
本実施形態の他の構成および動作は実施形態1と同様であり、本実施形態では、機器接続口131aに接続される直流機器102から通知される電圧に基づいて、受電判断部22での受電電圧範囲を決めるから、受電電圧範囲を直流機器102に応じて柔軟に設定することができる。また、直流コンセント131に接続する直流機器102を変更したときに、その直流機器102に会わせて受電電圧範囲が自動的に設定されるから、利用者は直流機器102の駆動に必要な電圧を意識することなく、直流コンセント131に接続することができ、使い勝手のよい直流コンセント131を提供することができる。なお、図5では蓄電部24を省略しているが、必要に応じて蓄電部24を設けることができる。
Other configurations and operations of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. In the present embodiment, the power reception by the power
(実施形態3)
上述した実施形態では、直流コンセント131が1個の機器接続口131aを備える例を示したが、図6に示すように、直流コンセント131に複数個(図示例では3個)の機器接続口131aを設けてもよい。各機器接続口131aと電線接続口131bとの間には、それぞれスイッチ要素SW1、SW2,SW3が挿入される。受電判断部22では、各スイッチ要素SW1,SW2,SW3をオンにする受電電圧範囲を個別に設定することができ、受電判断部22から出力される3個の開閉信号S1,S2,S3により各スイッチ要素SW1,SW2,SW3の開閉が個々に制御される。
(Embodiment 3)
In the above-described embodiment, an example in which the
したがって、1台の直流コンセント131に複数台の直流機器102を接続することができるとともに、各直流機器102の駆動に必要な電圧が異なる場合でも1台の直流コンセント131からまとめて給電することができる。たとえば、互いに関連して利用される複数台の直流機器102を1箇所にまとめて配置する場合(一例を挙げれば、光ケーブルを利用するブロードバンドモデムと電話用アダプタと無線ルータとを1箇所にまとめて配置する場合)には、各直流機器102の駆動に必要な電圧が異なっていても1個の直流コンセント131から給電することができる。もちろん、各直流機器102の駆動に必要な電圧が等しい場合には、各機器接続口131aに対応する受電電圧範囲を同じに設定しておけばよい。
Accordingly, a plurality of
本実施形態の他の構成および動作は実施形態1または実施形態2と同様であり、実施形態1において説明した蓄電部24を各機器接続口131aに対応付けて必要に応じて設けることが可能であり、また、実施形態2において説明した動作電圧通知部24および動作電圧取得部25を設けることも可能である。
Other configurations and operations of the present embodiment are the same as those of the first or second embodiment, and the
10 電源回路部
11 電圧制御部
21 電圧検出部
22 受電判断部
22a 受電電圧設定部
23 出力制御部
24 蓄電部
25 動作電圧通知部
26 動作電圧取得部
101 直流電力供給装置
102 直流機器
103 受電装置
131 直流コンセント(アウトレット)
131a 機器接続口
131b 電線接続口
132 引掛シーリング(アウトレット)
H 家屋(建築物)
Wdc 直流供給線路
DESCRIPTION OF
131a
H House (Building)
Wdc DC supply line
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