JP2009178007A

JP2009178007A - 電力供給システム、アウトレット及び電気機器

Info

Publication number: JP2009178007A
Application number: JP2008016913A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Takehara; 清隆竹原; Kenji Nakakita; 賢二中北; Tadashi Matsumoto; 正松本; Yoshihiro Tanigawa; 嘉浩谷川; Akihiro Kikuchi; 彰洋菊池
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】電気機器に印加される印加電圧の電圧値の変化が開始した直後から機器間の通信を正常に行う。
【解決手段】直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）及び直流機器１０２に備えられる電圧制御手段は、直流機器１０２をオフ状態からオン状態にするための設定操作が行われると、制御部がオンオフ信号をオフレベルからオンレベルに切り替え、オフレベルからオンレベルに切り替わったオンオフ信号に応じて電圧値が次第に大きくなる制御信号を出力する。電圧制御手段とともに直流アウトレット及び直流機器１０２に備えられる電界効果トランジスタは、電圧制御手段から出力された制御信号の電圧値に応じて、直流電力供給部１０１から直流機器１０２に供給される供給電流の電流値を次第に大きくしていく。これにより、直流機器１０２に印加される印加電圧の電圧値は次第に高くなっていく。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電圧に通信信号を重畳させることによって通信を行う電力供給システム、アウトレット及び電気機器に関するものである。

従来の電力供給システムは、電気機器と、電気機器に直流電力を供給する電力供給部とを備え、直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって機器間の通信を行うことができる（例えば特許文献１）。
特開２００７−２１５２５８号公報

しかしながら、従来の電力供給システムは、電気機器がオフ状態からオン状態に切り替わって、電気機器に印加される印加電圧が変化する場合、図７に示すように、印加電圧が瞬時に増加するため、印加電圧が瞬時に増加してから一定期間（図７のｔ３１〜ｔ３２）、リンギングが発生する。同時に、給電路上の電圧にもリンギングが発生する。また、電気機器がオン状態からオフ状態に切り替わって印加電圧が変化する場合も、印加電圧が瞬時に減少するため、印加電圧が瞬時に減少してから一定期間（図７のｔ３３〜ｔ３４）、リンギングが発生する。同時に、給電路上の電圧にもリンギングが発生する。このため、従来の電力供給システムには、印加電圧の電圧値の変化が開始してからリンギングの発生期間が経過するまで機器間の通信を正常に行うことができ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、電気機器に印加される印加電圧の電圧値の変化が開始した直後から機器間の通信を正常に行うことができる電力供給システム、アウトレット及び電気機器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、電気機器と、前記電気機器に直流電力を供給する電力供給部とを備え、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって機器間の通信を行う電力供給システムであって、前記給電路に挿入され、前記電気機器に供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、前記電気機器に印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に係るアウトレットの発明は、電気機器と、前記電気機器に直流電力を供給する電力供給部とを備え、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって機器間の通信を行う電力供給システムに用いられ、前記給電路に挿入されて設けられるアウトレットであって、前記電気機器のプラグと着脱自在に接続する接続手段と、前記電気機器に供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、前記電気機器に印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項３に係る電気機器の発明は、直流電力が供給されるとともに、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって他の機器との通信を行う電気機器であって、前記給電路から供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、前記給電路を介して印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項１〜３の発明によれば、電気機器に印加される印加電圧を高くする場合に電気機器の供給電流を次第に大きくさせ、印加電圧を低くする場合に供給電流を次第に小さくさせることによって、給電路上の電圧及び印加電圧にリンギングが発生するのを防止したり、リンギングの発生期間を短縮したりすることができるので、印加電圧の電圧値の変化が開始した直後から機器間の通信を正常に行うことができる。

請求項２の発明によれば、アウトレットが電流制御手段及び電圧制御手段を備えることによって、電流制御手段及び電圧制御手段の設置スペースをアウトレットとは別に確保する必要がないので、狭い場所であっても使用することができる。また、電流制御手段及び電圧制御手段を備えていない電気機器にも対応することができる。

請求項３の発明によれば、電気機器が電流制御手段及び電圧制御手段を備えることによって、電流制御手段及び電圧制御手段の設置スペースを電気機器とは別に確保する必要がないので、狭い場所であっても使用することができる。

（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（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、直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）の構成について図２を用いて説明する。直流アウトレットは、直流供給線路Ｗｄｃに挿入されて設けられるものであり、直流機器３のプラグ（図示せず）と着脱自在に接続する接続手段である接続部２０と、接続部２０と直流供給線路Ｗｄｃの間に挿入されて設けられる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５と、ユーザが電界効果トランジスタ５のオンオフ状態を切り替えるために操作する操作部６と、直流機器３に印加される印加電圧を制御する電圧制御手段７とを備えている。

電界効果トランジスタ５は、ソース電極及びドレイン電極が接続部２０及び直流供給線路Ｗｄｃに接続され、ゲート電圧の電圧値に基づいて、ソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３に供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段である。電界効果トランジスタ５と接続部２０の間には３端子レギュレータ５０が設けられている。

電圧制御手段７は、操作部６での設定操作に基づいてオンオフ信号（図３参照）を出力する制御部７０と、制御部７０からのオンオフ信号を制御信号（図３参照）に変換するＣＲ回路７１とを備えている。ＣＲ回路７１は、抵抗器７１０とコンデンサ７１１とで構成されている。ＣＲ回路７１と電界効果トランジスタ５の間にはオペアンプ７２が設けられている。なお、抵抗器７１０の電器抵抗値及びコンデンサ７１１の容量としては、各直流機器３ごとに適した値が設定される。

制御部７０は、直流機器３がオン状態である場合、オンレベルのオンオフ信号をＣＲ回路７１に出力する。ＣＲ回路７１では、オンレベルのオンオフ信号が入力されると、一定の電圧値Ｌ２の制御信号（図３参照）を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０及びＣＲ回路７１の機能により、電圧制御手段７は、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３への供給電流を電流値Ｉ２とする（図３参照）。

一方、直流機器３がオフ状態である場合、直流機器３に電流を全く供給しないのではなく、直流機器３における通信や電圧制御手段７など最低限の機能を駆動するための電流を供給する。この場合、制御部７０は、オフレベルのオンオフ信号をＣＲ回路７１に出力する。ＣＲ回路７１では、オフレベルのオンオフ信号が入力されると、一定の電圧値Ｌ１の制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０及びＣＲ回路７１の機能により、電圧制御手段７は、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３への供給電流を電流値Ｉ１とする。

ところで、直流機器３をオフ状態からオン状態に切り替えて直流機器３に印加される印加電圧を高くする場合、制御部７０は、オフレベルからオンレベルに切り替えたオンオフ信号をＣＲ回路７１に出力する（図３参照）。ＣＲ回路７１では、オフレベルからオンレベルに切り替わったオンオフ信号が入力されると、図３に示すように、電圧値がＬ１からＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）に向けて次第に大きくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０及びＣＲ回路７１の機能により、電圧制御手段７は、ソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３への供給電流を次第に大きくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

一方、直流機器３をオン状態からオフ状態に切り替えて印加電圧を低くする場合、制御部７０は、オンレベルからオフレベルに切り替えたオンオフ信号をＣＲ回路７１に出力する。ＣＲ回路７１では、オンレベルからオフレベルに切り替わったオンオフ信号が入力されると、図３に示すように、電圧値がＬ２からＬ１に向けて次第に小さくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０及びＣＲ回路７１の機能により、電圧制御手段７は、直流機器３への供給電流を次第に小さくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

続いて、直流機器１０２の構成について図２を用いて説明する。本実施形態の直流機器１０２には、電界効果トランジスタ（電流制御手段）５及び電圧制御手段７を備えていないもの（図２の直流機器３）と、電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７を備えているもの（図２の直流機器４）とがある。

直流機器３は、直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）を介して他の直流機器３と並列に接続され、直流アウトレットを介して直流電力供給部１０１から直流電力が供給されるとともに、印加電圧に通信信号を重畳させることによって他の機器との通信を行うものである。

直流機器４は、直流供給線路Ｗｄｃ上に他の直流機器４と並列に接続され、直流電力供給部１０１から直流電力が供給されるとともに、印加電圧に通信信号を重畳させることによって他の機器との通信を行うものであり、直流電力が供給されると動作する主機能部４０を備えているとともに、電界効果トランジスタ５と、操作部６と、電圧制御手段７とを備えている。直流機器４に備えられている電界効果トランジスタ５、操作部６及び電圧制御手段７の基本的な構成や機能は、直流アウトレットに備えられているものと同様である。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、操作部６で直流機器３，４のオンオフ状態を切り替えるための設定操作が行われたときの動作について図３を用いて説明する。最初、直流機器３，４はオフ状態である。操作部６でユーザにより直流機器３，４をオフ状態からオン状態に切り替えるための設定操作が行われると（図３の時間ｔ１）、電圧制御手段７において、制御部７０は、オンオフ信号をオフレベルからオンレベルに切り替えてＣＲ回路７１に出力する。ＣＲ回路７１は、オフレベルからオンレベルに切り替わったオンオフ信号が入力されると、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて電圧値がＬ１からＬ２に次第に大きくなる制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ１からＩ２に向けて次第に大きくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ１からＶ２に向けて次第に高くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に解除していくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

直流機器３，４がオン状態である間（時間ｔ３〜ｔ４）では、電圧値Ｌ２の制御信号が電圧制御手段７から電界効果トランジスタ５に出力され、電圧値Ｖ２の印加電圧が直流機器３，４に印加される。

その後、操作部６でユーザにより直流機器３，４をオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われると（図３の時間ｔ３）、電圧制御手段７において、制御部７０は、オンオフ信号をオンレベルからオフレベルに切り替えてＣＲ回路７１に出力する。ＣＲ回路７１は、オンレベルからオフレベルに切り替わったオンオフ信号が入力されると、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて電圧値がＬ２からＬ１に次第に小さくなる制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ２からＩ１に向けて次第に小さくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ２からＶ１に向けて次第に低くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に加えていくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

直流機器３，４がオフ状態である間（時間ｔ４〜）では、電圧値Ｌ１の制御信号が電圧制御手段７から電界効果トランジスタ５に出力され、電圧値Ｖ１の印加電圧が直流機器３，４に印加される。

以上、本実施形態によれば、直流機器１０２（３，４）に印加される印加電圧を高くする場合に直流機器１０２（３，４）の供給電流を次第に大きくさせ、印加電圧を低くする場合に供給電流を次第に小さくさせることによって、直流供給線路Ｗｄｃ上の電圧及び印加電圧にリンギングが発生するのを防止したり、リンギングの発生期間を短縮したりすることができるので、印加電圧の電圧値の変化が開始した直後（図３のｔ１，ｔ３）からシステム内の機器間の通信を正常に行うことができる。つまり、図３の時間ｔ１〜ｔ２及び時間ｔ３〜ｔ４においても、通信を行うことができる。

特に、直流機器１０２（３，４）が照明負荷の場合、リンギングが発生するとちらつきが発生して視覚的にユーザに不快感を与えるが、本実施形態のようにリンギングの発生を防止したり、リンギングの発生期間を短縮したりすることによって、上記のようなユーザの不快感を低減することができる。この点から、直流機器１０２（３，４）として照明負荷を用いることが好ましい。

また、直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）が電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７を備えることによって、電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７の設置スペースを直流アウトレットとは別に確保する必要がないので、狭い場所であっても使用することができる。また、電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７を備えていない直流機器３（例えば従来の直流機器など）にも対応することができる。

さらに、直流機器４が電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７を備えることによって、電界効果トランジスタ５及び電圧制御手段７の設置スペースを直流機器４とは別に確保する必要がないので、狭い場所であっても使用することができる。

（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１の電圧制御手段７（図２参照）に代えて図４の電圧制御手段７ａを直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）及び直流機器４に備えている構成について説明する。図４のＡは図２のＡでオペアンプ７２と接続し、図４のＢは図２のＢで操作部６と接続する。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。

本実施形態の電圧制御手段７ａは、記憶部７３と、時間計測を行うタイマ７４と、操作部６での設定操作に基づいてパルス信号（図５参照）を出力する制御部７０ａと、制御部７０ａからのパルス信号を制御信号（図５参照）に変換するＤ／Ａコンバータ７５とを備えている。

記憶部７３には、直流機器３，４をオフ状態からオン状態に切り替えるときに用いられる第１のデータテーブルと、直流機器３，４をオン状態からオフ状態に切り替えるときに用いられる第２のデータテーブルとが記憶されている。

第１のデータテーブルには、直流機器３，４をオフ状態からオン状態に切り替えるための設定操作が行われたときからの経過時間に対して、パルス信号の電圧変化率の絶対値が閾値以下で一定値となるように、各経過時間とパルス信号の電圧値とが対応付けられている。第２のデータテーブルには、直流機器３，４をオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われたときからの経過時間に対して、パルス信号の電圧変化率の絶対値が閾値以下で一定値となるように、各経過時間とパルス信号の電圧値とが対応付けられている。なお、上記閾値は、リンギングが発生しないように直流機器３，４に印加される印加電圧の立上り及び立下りの傾きを緩やかにすることができるような値に予め設定されている。

タイマ７４は、直流機器３，４をオフ状態からオン状態又はオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われたときに、制御部７０ａの制御によって、設定操作時からの経過時間の計測を開始する。経過時間の計測を開始したタイマ７４は、所定時間が経過すると経過時間の計測を終了する。

制御部７０ａは、直流機器３，４がオン状態である場合、オンレベルのパルス信号（図５参照）をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、オンレベルのパルス信号が入力されると、一定の電圧値Ｌ２の制御信号（図５参照）を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ａ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ａは、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３，４への供給電流を電流値Ｉ２とする（図５参照）。

一方、直流機器３，４がオフ状態である場合、制御部７０ａは、オフレベルのパルス信号をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、オフレベルのパルス信号が入力されると、一定の電圧値Ｌ１の制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ａ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ａは、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３，４への供給電流を電流値Ｉ１とする。

制御部７０ａは、直流機器３，４に印加される印加電圧を高くする場合、タイマ７４による経過時間の計測を開始させ、予め設定された間隔で、タイマ７４で計測された経過時間に対応付けられたパルス信号の電圧値を第１のデータテーブルから抽出し、抽出した電圧値のパルス信号をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、図５に示すように、これらのパルス信号に応じて電圧値がＬ１からＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）に一定の割合で次第に大きくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ａ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ａは、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３，４への供給電流を一定の割合で次第に大きくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

一方、印加電圧を低くする場合、制御部７０ａは、タイマ７４による経過時間の計測を開始させ、予め設定された間隔で、タイマ７４で計測された経過時間に対応付けられたパルス信号の電圧値を第２のデータテーブルから抽出し、抽出した電圧値のパルス信号をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、図５に示すように、これらのパルス信号に応じて電圧値がＬ２からＬ１に一定の割合で次第に小さくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ａ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ａは、直流機器３，４への供給電流を一定の割合で次第に小さくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

なお、直流機器３，４がオン状態又はオフ状態である場合の電圧制御手段７ａの機能は、実施形態１の電圧制御手段７（図２参照）と同様である。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、操作部６で直流機器３，４のオンオフ状態を切り替えるための設定操作が行われたときの動作について図５を用いて説明する。最初、直流機器３，４はオフ状態である。操作部６でユーザにより直流機器３，４をオフ状態からオン状態に切り替えるための設定操作が行われると（図５の時間ｔ１１）、電圧制御手段７ａにおいて、制御部７０ａは、記憶部７３に記憶されている第１のデータテーブルに基づいて、パルス信号を時間ｔ１１から時間ｔ１２にかけて次第に大きくしていき、これらのパルス信号を順次、Ｄ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、制御部７０ａからのパルス信号に応じて電圧値がＬ１からＬ２まで一定の傾きで高くなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ１からＩ２に向けて次第に大きくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ１からＶ２に向けて次第に高くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に解除していくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

その後、操作部６でユーザにより直流機器３，４をオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われると（図５の時間ｔ１３）、電圧制御手段７ａにおいて、制御部７０ａは、記憶部７３に記憶されている第２のデータテーブルに基づいて、パルス信号を時間ｔ１３から時間ｔ１４にかけて次第に小さくしていき、これらのパルス信号を順次、Ｄ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、制御部７０ａからのパルス信号に応じて電圧値がＬ２からＬ１まで一定の傾きで低くなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ２からＩ１に向けて次第に小さくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ２からＶ１に向けて次第に低くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に加えていくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

以上、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を奏する。つまり、図５の時間ｔ１１〜ｔ１２及び時間ｔ１３〜ｔ１４においても、通信を行うことができる。

（実施形態３）
実施形態３では、実施形態２の電圧制御手段７ａ（図４参照）に代えて図６の電圧制御手段７ｂを直流アウトレット（直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２）及び直流機器４に備えている構成について説明する。図６のＡは図２のＡでオペアンプ７２と接続し、図６のＢは図２のＢで操作部６と接続する。なお、実施形態１，２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。

本実施形態の電圧制御手段７ｂは、予め設定された間隔でカウントするカウンタ７６と、操作部６での設定操作に基づいてパルス信号を出力する制御部７０ｂと、制御部７０ｂからのパルス信号を制御信号に変換するＤ／Ａコンバータ７５とを備えている。

カウンタ７６は、直流機器３，４をオフ状態からオン状態又はオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われたときに、制御部７０ｂの制御によって、設定操作時から一定間隔でカウントする。カウントを開始したカウンタ７６は、所定時間が経過するとカウントを終了する。

制御部７０ｂは、直流機器３，４に印加される印加電圧を高くする場合、カウンタ７６によるカウントを開始させ、カウンタ７６のカウント加算値に比例する電圧値のパルス信号をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、これらのパルス信号に応じて電圧値がＬ１からＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）に一定の割合で次第に大きくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ｂ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ｂは、電界効果トランジスタ５のソースとドレインの間に流れる電流つまり直流機器３，４への供給電流を一定の割合で次第に大きくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

一方、印加電圧を低くする場合、制御部７０ｂは、カウンタ７６によるカウントを開始させ、基準値からカウンタ７６のカウント加算値を差し引いた値に比例する電圧値のパルス信号をＤ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、これらのパルス信号に応じて電圧値がＬ２からＬ１に一定の割合で次第に小さくなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５のゲート電極に出力する。上記の制御部７０ｂ及びＤ／Ａコンバータ７５の機能により、電圧制御手段７ｂは、直流機器３，４への供給電流を一定の割合で次第に小さくさせるように電界効果トランジスタ５を制御する。

次に、本実施形態の配電システムにおいて、操作部６で直流機器３，４のオンオフ状態を切り替えるための設定操作が行われたときの動作について図５を参照して説明する。最初、直流機器３，４はオフ状態である。操作部６でユーザにより直流機器３，４をオフ状態からオン状態に切り替えるための設定操作が行われると（図５の時間ｔ１１）、電圧制御手段７ｂにおいて、制御部７０ｂは、カウンタ７６のカウント加算値に比例する電圧値のパルス信号を順次、Ｄ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、制御部７０ｂからのパルス信号に応じて電圧値がＬ１からＬ２まで一定の傾きで高くなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ１からＩ２に向けて次第に大きくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ１からＶ２に向けて次第に高くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に解除していくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

その後、操作部６でユーザにより直流機器３，４をオン状態からオフ状態に切り替えるための設定操作が行われると（図５の時間ｔ１３）、電圧制御手段７ｂにおいて、制御部７０ｂは、基準値からカウンタ７６のカウント加算値を差し引いた値に比例する電圧値のパルス信号を順次、Ｄ／Ａコンバータ７５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７５では、制御部７０ｂからのパルス信号に応じて電圧値がＬ２からＬ１まで一定の傾きで低くなっていく制御信号を電界効果トランジスタ５に出力する。電界効果トランジスタ５は、制御信号の電圧値に応じて供給電流の電流値をＩ２からＩ１に向けて次第に小さくしていく。これにより、印加電圧の電圧値はＶ２からＶ１に向けて次第に低くなっていく。上記のように、供給電流に対する電流制限を徐々に加えていくことで、リンギングの発生を抑えることができる。

なお、実施形態１〜３では、電界効果コンデンサ（電流制御手段）５及び電圧制御手段７を直流アウトレットや直流機器４に内蔵された構成について説明したが、電界効果コンデンサ５及び電圧制御手段７が直流アウトレットや直流機器４とは別に設けられる構成であってもよい。この場合、電界効果コンデンサ５は直流供給線路Ｗｄｃに挿入されて設けられる。

実施形態１〜３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。同上に係る配電システムの印加電圧を示すタイムチャートである。実施形態２に係る電圧制御手段を示すブロック図である。同上に係る配電システムの印加電圧を示すタイムチャートである。実施形態３に係る電圧制御手段を示すブロック図である。従来の配電システムの印加電圧を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０１直流電力供給部
１０２（３，４）直流機器
１３１直流コンセント
１３２引掛シーリング
５電界効果トランジスタ
６操作部
７，７ａ，７ｂ電圧制御手段

Claims

電気機器と、前記電気機器に直流電力を供給する電力供給部とを備え、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって機器間の通信を行う電力供給システムであって、
前記給電路に挿入され、前記電気機器に供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、
前記電気機器に印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段と
を備えることを特徴とする電力供給システム。
電気機器と、前記電気機器に直流電力を供給する電力供給部とを備え、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって機器間の通信を行う電力供給システムに用いられ、前記給電路に挿入されて設けられるアウトレットであって、
前記電気機器のプラグと着脱自在に接続する接続手段と、
前記電気機器に供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、
前記電気機器に印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段と
を備えることを特徴とするアウトレット。
直流電力が供給されるとともに、前記直流電力の給電路において直流電圧に通信信号を重畳させることによって他の機器との通信を行う電気機器であって、
前記給電路から供給される供給電流の電流値を変化させる電流制御手段と、
前記給電路を介して印加される印加電圧を高くする場合に前記供給電流を次第に大きくさせる一方、前記印加電圧の電圧値を低くする場合に前記供給電流を次第に小さくさせるように前記電流制御手段を制御する電圧制御手段と
を備えることを特徴とする電気機器。