JP5544810B2 - 各戸別電力使用システム - Google Patents

Description

本発明は、各戸別電力使用システムに関するものである。

電力会社から各戸（家庭、工場、店舗等）への電力供給方法は、先ず電力会社から交流電力を柱上トランスに供給し、次にこの柱上トランスで降圧し、その後、この降圧された交流電力を前記各戸（家庭、工場、店舗等）に供給するようになっている。

近年、上述のごとく各戸に供給された交流電力を、各戸ごとに設けられる各戸別電圧変更装置によって、電圧値の異なる複数の直流電圧に変換し、直流電圧供給路、コンセントを介して各種電子機器に供給するものが提案されている（例えば下記特許文献１）。

つまり、各戸に配置される電子機器、例えばテレビジョン受信機、パーソナルコンピュータ、電話等を直流駆動することで、電力の使用効率を高めようとしているのである。

勿論、その場合には、前記電子機器自体も直流電圧で駆動されるように直流電圧駆動タイプに変更する必要があるが、そのように電子機器が変更された場合でも、それぞれの電子機器ごとに駆動電圧値が異なることになる。

そこで、各戸においては、駆動電圧の異なる電子機器に対応するために、供給電圧が異なる複数の直流電圧供給路を用意することが必要になり、上述した各戸別電圧変更装置を用いた各戸別電力使用システムが構築されることになる。

特開２００９−６５５８８号公報

前記従来例では、各戸内の直流電圧供給路を介し、コンセントに接続した電子機器間での通信が行えるようにもしている。

この場合、各電子機器から他の電子機器へ送信される信号は、自分の駆動直流電圧に信号を載せた信号を、他の電子機器に送信するようにしている。

ここで問題は、同じ電圧系（例えば直流４８Ｖ）のコンセントに、複数の電子機器が接続された場合、その電圧が低下することにより、この電子機器から他の電子機器へ送信される信号も低下、変動し、この結果として直流電圧供給路を介しての電子機器間通信が不安定なものとなってしまうことである。

そこで、本発明は直流電圧供給路を介しての電子機器間通信を安定化することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、交流−直流変換手段と、この交流−直流変換手段に接続された各戸別電圧変更装置と、この各戸別電圧変更装置の直流出力端子に接続された第１、第２、第３のコンセントと、前記第１のコンセントに接続された第１の電子機器と、前記第２のコンセントに接続された第２の電子機器と、前記第３のコンセントに接続された第３の電子機器とを備え、前記各戸別電圧変更装置の直流出力端子から、第１のコンセントには第１の直流電圧を出力し、前記第２のコンセントには第１の直流電圧よりも高い第２の直流電圧を出力し、前記第３のコンセントには第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧を出力する構成とし、前記第１、第２、第３の電子機器は、それぞれ直流電圧供給路と、この直流電圧供給路に接続された送信部、および受信部と、これらの送信部、および受信部に接続された通信制御部と、この通信制御部と前記直流電圧供給路に接続された電圧検出部と、前記通信制御部と送信部に接続した送信出力制御部とを有し、前記第１の電子機器の送信部は、第１の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成とし、前記第２、第３の電子機器の送信部は、前記第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、交流−直流変換手段と、この交流−直流変換手段に接続された各戸別電圧変更装置と、この各戸別電圧変更装置の直流出力端子に接続された第１、第２、第３のコンセントと、前記第１のコンセントに接続された第１の電子機器と、前記第２のコンセントに接続された第２の電子機器と、前記第３のコンセントに接続された第３の電子機器とを備え、前記各戸別電圧変更装置の直流出力端子から、第１のコンセントには第１の直流電圧を出力し、前記第２のコンセントには第１の直流電圧よりも高い第２の直流電圧を出力し、前記第３のコンセントには第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧を出力する構成とし、前記第１、第２、第３の電子機器は、それぞれ直流電圧供給路と、この直流電圧供給路に接続された送信部、および受信部と、これらの送信部、および受信部に接続された通信制御部と、この通信制御部と前記直流電圧供給路に接続された電圧検出部と、前記通信制御部と送信部に接続した送信出力制御部とを有し、前記第１の電子機器の送信部は、第１の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成とし、前記第２、第３の電子機器の送信部は、前記第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、電子機器間通信を安定化することができる。

すなわち本発明においては、第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧で駆動されている第３の電子機器においても、第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、第３の直流電圧系のコンセントに、複数の電子機器が接続され、その結果として第３の直流電圧が低下しても、第１〜第３の電子機器間の通信を安定化することができる。

また、第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧で駆動されている第３の電子機器においても、第３の直流電圧よりも低い第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、他の第１、第２の電子機器でこの第３の電子機器からの信号を受信した場合に、信号が歪むことが少なく、このことからも、第１〜第３の電子機器間の通信を安定化することができる。

本発明の（実施の形態１）にかかる各戸別電力使用システムのブロック図 同各戸別電力使用システムに用いる電子機器の要部ブロック図 同各戸別電力使用システムにおける信号を示すブロック図 同各戸別電力使用システムにおける信号を示す波形図

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１において、１は電力会社（図示せず）から供給された交流電圧を降圧する柱上トランスで、この柱上トランス１と各戸（家庭、工場、店舗等）２内の交流−直流変換手段３は交流電圧供給路４で接続されている。

柱上トランス１から交流−直流変換手段３に供給された交流１００Ｖは内部で分岐され、その一方は交流−直流変換手段３を通過し、交流電圧供給路５からコンセント６に供給される。

このコンセント６には、現在普及している交流駆動タイプの電子機器７が接続される。

また、交流−直流変換手段３で分岐された他方は、例えば直流４８Ｖに変換され、直流電圧供給路８を介して各戸別電圧変更装置９に供給される。

また、交流−直流変換手段３と各戸別電圧変更装置９間には、例えば太陽電池システムのような直流発電手段１０と、蓄電池のような直流蓄電手段１１が、それぞれダイオード１２を介して接続されている。

前記各戸別電圧変更装置９は、供給された直流４８Ｖから、直流６Ｖ、直流１２Ｖ、直流４８Ｖ、直流３００Ｖを発生するためのもので、直流入力端子９ａと、この直流入力端子９ａに接続された電圧変更回路９ｂと、この電圧変更回路９ｂに接続された複数の直流出力端子９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとを備え、前記電圧変更回路９ｂは、前記直流入力端子９ａから入力された直流電圧を、電圧の異なる複数の直流電圧に変更して前記直流出力端子９ｃ〜９ｆに出力する構成としている。

具体的には、直流出力端子９ｃからは直流６Ｖ、直流出力端子９ｄからは直流１２Ｖ、直流出力端子９ｅからは直流４８Ｖ、直流出力端子９ｆからは直流３００Ｖが出力される構成となっている。

また、直流出力端子９ｃにはコンセント１３が接続されているので、直流６Ｖが直流電圧供給路１３ａを介してコンセント１３から出力される構成となっている。

同様に、直流出力端子９ｄにはコンセント１４が接続されているので、直流１２Ｖが直流電圧供給路１４ａを介してコンセント１４から出力される構成となっている。

同様に、直流出力端子９ｅにはコンセント１５が接続されているので、直流４８Ｖが直流電圧供給路１５ａを介してコンセント１５から出力される構成となっている。

同様に、直流出力端子９ｆにはコンセント１６が接続されているので、直流３００Ｖが直流電圧供給路１６ａを介してコンセント１６から出力される構成となっている。

また、コンセント１３には電子機器の一例としてパーソナルコンピュータ１７が接続され、またコンセント１４には電子機器の一例として電話１８が接続され、さらにコンセント１５には電子機器の一例としてテレビジョン受信機１９とＤＶＤレコーダ２０が接続され、さらにまたコンセント１６には電子機器の一例としてエアコン２１が、それぞれ着脱自在に接続されている。

なお、これらのパーソナルコンピュータ１７は直流６Ｖで、また電話１８は直流１２Ｖで、さらにテレビジョン受信機１９とＤＶＤレコーダ２０は直流４８Ｖで、さらにエアコン２１は直流３００Ｖで駆動される構造となっている。

また、各戸別電圧変更装置９内において、電圧変更回路９ｂの直流出力端子９ｃ、９ｄ間はコンデンサ２２で、また直流出力端子９ｄ、９ｅ間はコンデンサ２３で、さらに直流出力端子９ｅ、９ｆ間はコンデンサ２４で、それぞれ交流電気的に接続（直流電気的には遮断状態）し、これにより後述するパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間での通信が行える状態としている。

つまり、各戸別電圧変更装置９の電圧変更回路９ｂは、電圧変更を行うためのスイッチング素子等を含む多くの電子部品が設けられているので、この電圧変更回路９ｂをバイパスする状態で、パーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間での通信が行える状態としているのである。

図２は直流駆動タイプの電子機器として用いたパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１を代表し、テレビジョン受信機１９の電圧供給部分を示したものである。

この、図２（ａ）に示すようにテレビジョン受信機１９の電圧供給部分には、直流４８Ｖで駆動される電源部２５と、通信部２６が設けられている。

また、通信部２６は、図２（ｂ）に示すように直流電圧供給路１５ａと、この直流電圧供給路１５ａに接続された送信部２７、および受信部２８と、これらの送信部２７、および受信部２８に接続されたＰＬＣ通信制御部２９と、このＰＬＣ通信制御部２９と前記直流電圧供給路１５ａに接続された電圧検出部３０と、前記ＰＬＣ通信制御部２９と送信部２７に接続した送信出力制御部３０ａとを備えた構成となっている。

つまり、送信部２７からは、直流電圧供給路１５ａを介して駆動電圧情報（このテレビジョン受信機１９では直流４８ｖ）を、他の直流駆動タイプの電子機器であるパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１に送信する構成となっている。

勿論、この図２（ａ），（ｂ）に示した構成は、パーソナルコンピュータ１７、電話１８、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１も同様な構成を有しているので、これら直流駆動タイプの電子機器であるパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１は、直流電圧供給路１３ａ〜１６ａとコンデンサ２２〜２４を介して適宜通信が行える状態となっている。

図３はパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１の一つから、他の全てに送信する信号であり、パケット通信が行われる。

この、図３のフレーム３１内の先頭の情報３２は送受信間の同期、キャリア検出に用いられる情報、また次の情報３３は送信元アドレス等の制御情報を含む情報、最後の情報３４は実データ（映像情報、音声情報等）を含む情報である。

また、情報３３内はさらに細かく送信先ＰＬＣアドレスの情報３５、送信元ＰＬＣアドレスの情報３６、駆動電圧の情報３７が含まれている。

さらに、情報３４内はさらに細かく送信先ＩＰアドレスの情報３８、送信元ＩＰアドレスの情報３９、実データの情報４０が含まれている。

図４は、図３の情報が送られる際の実波形を示している。

この内、図４（ａ）に示すものは、パーソナルコンピュータ１７から電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１に送信される信号を示している。

つまり、パーソナルコンピュータ１７は上述のごとく直流６Ｖで駆動されているので、この直流６Ｖに信号が載せられた状態となっている。

また、図４（ｂ）に示すものは、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間の交信のための信号を示している。

すなわち、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１ではそれぞれ駆動直流電圧が異なるが、直流１２Ｖに信号を載せている。

以上の点を今少し詳細に説明すると、各戸（家庭、工場、店舗等）２内において使用される直流駆動の電子機器間の通信を安定化させるためにはバイアス電圧を高めた方が良いのであるが、直流１２Ｖであれば十分なので、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間の通信は、図４（ｂ）に示すごとく直流１２Ｖに信号を載せた状態としている。

また、パーソナルコンピュータ１７は上述のごとく直流６Ｖで駆動されているので、通信の不安定化のおそれはあるが、上述のごとく直流６Ｖに信号が載せられた状態としている。

ここで問題は、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１と、パーソナルコンピュータ１７の通信を行わせる場合に、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１から、パーソナルコンピュータ１７に直流１２Ｖでバイアスされた信号を送ると、パーソナルコンピュータ１７内でその信号が歪み、その結果として適切な通信が行えなくなることである。

そこで、本実施の形態では、上述のごとくパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１のそれぞれが、自分以外の電子機器に向けて、図３のパケット通信で、送信先ＰＬＣアドレスの情報３５、送信元ＰＬＣアドレスの情報３６、駆動電圧の情報３７、送信先ＩＰアドレスの情報３８、送信元ＩＰアドレスの情報３９を送ることにより、自分の駆動電圧を知らせる構成としている。

このため、例えばＤＶＤレコーダ２０の実データの情報４０をパーソナルコンピュータ１７に送る場合には、ＤＶＤレコーダ２０では送信出力制御部３０ａによって送信部２７のバイアス電圧を直流６Ｖに下げて、そこに信号を載せることとした。

この結果、ＤＶＤレコーダ２０とパーソナルコンピュータ１７の通信において、ＤＶＤ レコーダ２０の実データの情報４０がパーソナルコンピュータ１７で歪んで受信されることはなく、この間の通信が安定化することになる。

また、ＤＶＤレコーダ２０の実データの情報４０を、テレビジョン受信機１９に供給する場合には、これら両者とも直流１２Ｖ以上で駆動されているので、この両者間では図４（ｂ）のごとく、バイアス電圧を直流１２Ｖとした信号で通信することができるので、この両者間の距離が長くても、安定した通信が行えることになる。

また、以上のようなパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間の通信を行わせる時に重要なのは、電圧変更回路９ｂをバイパスする状態でこの通信を行わせることである。

つまり、電圧変更回路９ｂは、電圧変更を行うためのスイッチング素子等を含む多くの電子部品が設けられているので、この電圧変更回路９ｂを介して前記パーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間の通信を行わせると、その信号内にノイズが侵入しやすくなるので、これをバイパスする状態でこの通信を行わせるようにしており、この結果、通信が安定化することになる。

なお、このバイパスを行わせるため、上述のごとく、電圧変更回路９ｂの直流出力端子９ｃ、９ｄ間はコンデンサ２２で、また直流出力端子９ｄ、９ｅ間はコンデンサ２３で、さらに直流出力端子９ｅ、９ｆ間はコンデンサ２４で、それぞれ交流電気的に接続（直流電気的には遮断状態）しているが、ノイズ対策を強化すべく、これらの各コンデンサ２２〜２４の部分にノイズフィルタを設けても良い。

また、本実施の形態で特徴的なのは、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１は、それらの駆動電圧よりも低い、直流１２Ｖに信号を載せたものを、その送信部２７から送信していることである。

つまり、直流４８Ｖ系はテレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０等の一般的な電子機器がコンセント１５に多く接続されることがあり、また直流３００Ｖ系のコンセント１６にも各戸（家庭、工場、店舗等）２内で複数のエアコン２１が接続されることがあり、この時にはコンセント１５の直流４８Ｖ、およびコンセント１６の直流３００Ｖが低下してしまう場合がある。

そこで、これらのコンセント１５、１６に接続されるテレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１は、その駆動電圧よりも低い直流１２Ｖに信号を載せたものを、その送信部２７から送信するようにした。

そしてこのようにすれば、コンセント１５、１６の電圧が低下してとしても直流１２Ｖに信号を載せた状態で通信を行うことができ、この結果としてパーソナルコンピュータ１７、電話１８、テレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１間の通信を安定化することができる。

また、直流１２Ｖ（本実施の形態では第２の直流電圧）よりも高い直流４８Ｖで駆動されているテレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、および直流３００Ｖで駆動されているエアコン２１においても、それらの駆動電圧よりも低い直流１２Ｖに信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、他のパーソナルコンピュータ１７、電話１８
で、これらのテレビジョン受信機１９、ＤＶＤレコーダ２０、エアコン２１からの信号を受信した場合に、信号が歪むことが少なく、通信を安定化することができる。

以上のように本発明は、交流−直流変換手段と、この交流−直流変換手段に接続された各戸別電圧変更装置と、この各戸別電圧変更装置の直流出力端子に接続された第１、第２、第３のコンセントと、前記第１のコンセントに接続された第１の電子機器と、前記第２のコンセントに接続された第２の電子機器と、前記第３のコンセントに接続された第３の電子機器とを備え、前記各戸別電圧変更装置の直流出力端子から、第１のコンセントには第１の直流電圧を出力し、前記第２のコンセントには第１の直流電圧よりも高い第２の直流電圧を出力し、前記第３のコンセントには第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧を出力する構成とし、前記第１、第２、第３の電子機器は、それぞれ直流電圧供給路と、この直流電圧供給路に接続された送信部、および受信部と、これらの送信部、および受信部に接続された通信制御部と、この通信制御部と前記直流電圧供給路に接続された電圧検出部と、前記通信制御部と送信部に接続した送信出力制御部とを有し、前記第１の電子機器の送信部は、第１の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成とし、前記第２、第３の電子機器の送信部は、前記第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、電子機器間通信を安定化することができる。

すなわち本発明においては、第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧で駆動されている第３の電子機器においても、第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、第３の直流電圧系のコンセントに、複数の電子機器が接続され、その結果として第３の直流電圧が低下しても、第１〜第３の電子機器間の通信を安定化することができる。

また、第２の直流電圧よりも高い第３の直流電圧で駆動されている第３の電子機器においても、第３の直流電圧よりも低い第２の直流電圧に信号を載せた信号を送信する構成としたものであるので、他の第１、第２の電子機器でこの第３の電子機器からの信号を受信した場合に、信号が歪むことが少なく、このことからも、第１〜第３の電子機器間の通信を安定化することができる。

このため、各戸別電力使用システムへの活用が期待される。

１ 柱上トランス
２ 各戸（家庭、工場、店舗等）
３ 交流−直流変換手段（ＡＣ／ＤＣ）
４ 交流電圧供給路
５ 交流電圧供給路
６ コンセント
７ 電子機器
８ 直流電圧供給路
９ 各戸別電圧変更装置
９ａ 直流入力端子
９ｂ 電圧変更回路
９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ 直流出力端子
１０ 直流発電手段
１１ 直流蓄電手段
１２ ダイオード
１３，１４，１５，１６ コンセント
１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ 直流電圧供給路
１７ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１８ 電話
１９ テレビジョン受信機（ＴＶ）
２０ ＤＶＤレコーダ
２１ エアコン
２２，２３，２４ コンデンサ
２５ 電源部
２６ 通信部
２７ 送信部
２８ 受信部
２９ ＰＬＣ通信制御部
３０ 電圧検出部
３０ａ 送信出力制御部
３１ フレーム
３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０ 情報

Claims (5)

1. 第１の直流電圧を出力する第１の出力端子と、
   前記第１の直流電圧とは異なる値の第２の直流電圧を出力する第２の出力端子と、
   前記第１の出力端子に接続されると共に、前記第１の直流電圧を供給される第１の直流電圧供給路と、
   前記第２の出力端子に接続されると共に、前記第２の直流電圧を供給される第２の直流電圧供給路と、
   前記第１の直流電圧供給路に接続されると共に、前記第１の直流電圧を検出する第１の直流電力線通信装置と、
   前記第２の直流電圧供給路に接続されると共に、前記第２の直流電圧を検出する第２の直流電力線通信装置と、を備え、
   前記第１の直流電力線通信装置は、前記第２の直流電力線通信装置に前記第１の直流電圧の情報を含む信号を送信する、
   直流電力線通信システム。
2. 前記第２の直流電力線通信装置は、前記第１の直流電圧の情報に基づいた信号電圧で信号を送信する、
   請求項１に記載の直流電力線通信システム。
3. 前記第２の直流電力線通信装置は、前記第１の直流電圧及び第２の直流電圧が所定の電圧よりも大きい場合、前記所定の電圧の信号電圧で信号を送信する、
   請求項２に記載の直流電力線通信システム。
4. 前記第２の直流電力線通信装置は、前記第１の直流電圧が前記第２の直流電圧よりも小さい場合、前記第１の直流電圧の信号電圧で信号を送信する、
   請求項２に記載の直流電力線通信システム。
5. 第１の直流電圧供給路を介して第１の直流電圧を供給されると共に、第２の直流電圧供給路を介して前記第１の直流電圧とは異なる値の第２の直流電圧を供給される他の直流電力線通信装置に前記第１の直流電圧供給路及び前記第２の直流電圧供給路を介して信号を伝送する直流電力線通信装置であって、
   前記第１の直流電圧供給路に接続されると共に、前記第１の直流電圧供給路に信号を送信する送信部と、
   前記送信部に接続されると共に、前記送信部を制御する制御部と、
   前記制御部及び前記第１の直流電圧供給路に接続されると共に、前記第１の直流電圧を検出し、前記第１の直流電圧を前記制御部に通知する電圧検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記第１の直流電圧の情報を含む信号を前記他の直流電力線通信装置に前記送信部を介して送信する、
   直流電力線通信装置。

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