JP7199216B2

JP7199216B2 - 分電盤

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Publication number: JP7199216B2
Application number: JP2018237941A
Authority: JP
Inventors: 公義山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020102904A; WO2020129843A1

Description

本発明は分電盤に関し、より詳細には電力線通信（ＰＬＣ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システムに用いられる分電盤に関するものである。

ＰＬＣは、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなどの各家庭内に引き込まれている電力線に搬送波を重畳してデータ通信を行う技術である。図５に示すように、家庭内の各部屋に配設されているコンセント９２にＰＬＣモデム９１を接続することによってネットワークが構築される。ＰＬＣモデム９１に設けられているプラグをコンセント９２に差し込むとＰＬＣモデム９１に給電が行われて、通信信号としてのＰＬＣ信号が電力信号に重畳して送り出されると共に、電力信号に重畳されたＰＬＣ信号が電力信号から分離されて受け取られる。

ＰＬＣモデム９１によって電力信号に重畳されて電力線に出力されるＰＬＣ信号は家庭内に配設された電力線ＰＬを通って他のコンセント９２に接続されたＰＣＬモデム９１により受信されるか、あるいは、電力量計ＷＭ及び引き込み線９３を通って屋外の電柱トランスの２次側に設けられた親ＰＣＬモデム（不図示）を経由して既設の光ファイバーなどの公衆回線９４を介してインターネットに接続されサーバー９６やデータベース９７、携帯端末９８などに送信される。

一方、光ファイバーなどの公衆回線９４から送られてきた通信信号は、電柱トランスの２次側に設けられた親ＰＬＣモデム（不図示）によって電力信号に重畳されて引き込み線９３及び電力量計ＷＭを通って家庭内に送られ、コンセント９２に接続されたＰＬＣモデム９１によって電力線ＰＬから取り出されパソコン等の家電機器で受信される。これにより、例えば、外出先からスマートフォンなどのＳＮＳ端末から自宅の家電製品のオンオフなどを行うことが可能となる。

このようにＰＬＣシステムは、一般家庭に既に設けられている引き込み線９３及び家屋内に配設されている電力線ＰＬを通信回線として利用するものであり、需要者の負担の少ない通信回線を提供できる利点がある。

電柱トランスから引き込み線９３によって家庭内に引き込まれた電力は分電盤Ｄ１において複数に分岐されてそれぞれコンセント９２あるいは各種の電気機器に供給される。電気容量のチェックや屋内配線の安全確保などの観点から、分電盤Ｄ１にはリミッター３、主幹ブレーカー４及び複数個の分岐ブレーカー５が設置されており、電力線ＰＬはこれらのブレーカーに接続している。なお、地域によっては分電盤Ｄ１にリミッター３が設置されていない。ＰＬＣ信号はこれらのブレーカーを通る毎に減衰するので、ＰＬＣシステムでは信号電圧を増幅するための中継装置などを分電盤等に配置する必要がある場合があった。

そこで、ＰＬＣ信号の減衰を抑制するためにブレーカーを迂回してＰＬＣ信号の授受を行う技術も提案されている（例えば特許文献１，２）。

特開２０１５－２３５０５号公報特開２０１０－６２８８７号公報

ところで、ＰＬＣシステムではＰＬＣ信号の通信制御を行う制御部を設置する必要がある。制御部を分電盤とは別に設けると設置スペースが必要となり省スペース化が図れない。

そこで本発明は、各種ブレーカーを迂回して送信されるＰＬＣ信号の通信制御を行うための制御部が設置場所を新たに求めることなく設置できるようにすることをその目的とする。

本発明によれば、商用電源からの電力供給に用いられる電力線を利用した通信（ＰＬＣ）システムに用いられる分電盤であって、ボックスと、前記ボックスに設置された主幹ブレーカーと、前記ボックスに配置され、前記主幹ブレーカーの２次側に接続された複数の分岐ブレーカーと、前記複数の分岐ブレーカーの各々の２次側電力線に設けられ、電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は電力信号からＰＬＣ信号を分離する複数の第１カプラーと、前記複数の第１カプラーのうち所定の第１カプラーによって電力信号から分離されたＰＬＣ信号を他の第１カプラーによって電力信号に重畳してＰＬＣを制御する制御部とを有し、前記制御部が前記ボックスに配置されていることを特徴とする分電盤が提供される。

前記構成の分電盤において、前記主幹ブレーカーの１次側電力線に設けられ、電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は電力信号からＰＬＣ信号を分離する第２カプラーをさらに有し、前記制御部は、前記複数の第１カプラーの所定の第１カプラー又は前記第２カプラーによって電力信号から分離されたＰＬＣ信号を他の第１カプラー又は前記第２カプラーによって電力信号に重畳してＰＬＣを制御する構成としてもよい。

また前記構成の分電盤において、前記制御部が、前記主幹ブレーカーの１次側に設けられている電力量計に内蔵された通信ユニットと光ファイバー又は無線によって信号の送受信が可能である構成としてもよい。

また前記構成の分電盤において、前記ボックス内に配置された板状の基板の前面側に前記主幹ブレーカー及び前記複数の分岐ブレーカーが取り付けられ、前記基板の後面側に前記制御部が取り付けられる構成としてもよい。

また前記構成の分電盤において、前記複数の分岐ブレーカーが前記基板に対して着脱自在である構成としてもよい。

また前記構成の分電盤において、蓄電池をさらに有し、前記制御部は、商用電源からの電力供給が停止したとき、前記蓄電池から前記主幹ブレーカー又は前記複数の分岐ブレーカーを介して宅内に電力を供給させる構成としてもよい。

また前記構成の分電盤において、非常用の照明具をさらに有し、前記制御部は、商用電源からの電力供給が停止したとき、前記蓄電池から前記照明具に電力を供給させ点灯させる構成としてもよい。

本発明によれば、各種ブレーカーを迂回して送信されるＰＬＣ信号の通信制御を行うための制御部が新たな設置場所を求めることなく設置でき、省スペース化が図れる。

本発明に係る分電盤の一実施形態を示す概略正面図である。本発明に係る分電盤の一実施形態を示す概略回路図である。本発明で使用可能なカプラーの一例を示す回路図である。本発明に係る分電盤の一実施形態を示す垂直断面図である。ＰＬＣシステムの全体構成例を示す図である。

以下、本発明に係る分電盤について図に基づいてさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。なお、本明細書における「左右方向」、「上下方向」、「前後方向」は図に示された左右方向、上下方向、前後方向をいうものとする。

図１は本発明に係る分電盤の一実施形態を示す概略正面図であり、図２は概略回路図である。図１に示すように、電柱トランス（図５を参照）で低電圧化（１００Ｖ，２００Ｖ）された商用電力は引き込み線９３により電力量計ＷＭを通って家屋内の所定位置に設けられた分電盤Ｄに供給される。分電盤Ｄは、ボックス１と、ボックス１内に設置された板状の基板２と、基板２に設置されたリミッター３と、主幹ブレーカー４と、複数個の分岐ブレーカー５と、ボックス１内を照らす照明灯Ｌとを有する。

ボックス１は、前側から見て長方形状で前後方向に所定厚みを有し前面開口とされた本体部１１と、本体部１１の前面開口を覆う蓋部１２（図１で破線で示す。）とを有する。本体部１１の左側端の上外面及び下外面に外方に突出する円柱突起１３ａ，１３ｂが形成され、蓋部１２の左右方向一方端側の上内面及び下内面に断面円状の係合孔１４ａ、１４ｂが形成されている。蓋部１２の係合孔１４ａ，１４ｂが本体部１１の円柱突起１３ａ，１３ｂに係合することによって、蓋部１２は円柱突起１３ａ，１３ｂを軸として本体部１１に対して開閉可能とされている。なお、ボックス１は主幹ブレーカー４及び分岐ブレーカー５が設置可能であれば特に限定はなく従来公知のものを使用可能である。例えば、蓋部１２がない本体部１１のみからなるものであっても構わない。

基板２は、ボックス１と同様に、前側から見て長方形状であって、ボックス１の前面開口よりも小さい形状を有する。基板２の前面側にはリミッター３、主幹ブレーカー４、複数の分岐ブレーカー５が取り付けられている。そして、後述するように基板２の後面側に制御部６（図４に図示）が取り付けられている。

リミッター３は、電力会社との契約により定められたアンペア以上の電流が流れると電力供給を遮断する装置である。なお、電力会社によってリミッター３が不要であることがある。なお、本発明で使用するリミッター３としては従来公知ものが使用できる。

主幹ブレーカー４は、家庭内全体の電流を検出して定格電流を超えると回路を遮断するものである。本発明で使用する主幹ブレーカー４としては従来公知ものが使用できる。

分岐ブレーカー５は、例えば「１階照明器具」、「２階寝室コンセント」など用途によって分けられており、その使用電流が定格電流を超えると回路を遮断するものである。本発明で使用する分岐ブレーカー５としては従来公知ものが使用できる。

また図１に示す分電盤Ｄでは、主幹ブレーカー４の一次側がインバーターＩｎを介して蓄電池Ｂにも接続されている。通常時は、電力会社から供給される電力がリミッター３を経由してインバーターＩｎによって交流から直流に変換された後蓄電池Ｂに蓄積される。一方、停電時は蓄電池Ｂから電力が供給される。具体的には、蓄電池Ｂから供給される直流電圧はインバーターＩｎによって交流電圧に変換された後主幹ブレーカー４の１次側に供給される。

分電盤Ｄにはボックス１内を照らす照明灯Ｌが配置されており、停電時には照明灯Ｌに蓄電池Ｂから電力が供給される。これにより、停電時に照明灯Ｌが点灯して分電盤Ｄの在りかが示されると共に分電盤Ｄ及びその付近の作業が容易となる。照明灯Ｌとしては電力消費の少ないＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が好適に使用される。

図２の回路図に示すように、リミッター３の１次側には、電力量計ＷＭを経由して電柱トランス（図５を参照）に接続された、１本の中性線Ｎと２本の電力線Ｌ１，Ｌ２の計３本からなる引き込み線９３が接続されている。また、リミッター３の２次側と主幹ブレーカー４の１次側とは、１本の中性線Ｎと２本の電力線Ｌ１，Ｌ２の計３本からなる接続線９４で接続されている。そして、主幹ブレーカー４の２次側にはＮ幹線と、Ｌ１幹線、Ｌ２幹線の計３本からなる幹線ケーブル９５が接続され、この幹線ケーブル９５に複数の分岐ブレーカー５ａ～５ｄ，・・・が接続されている。

図２の回路図では、Ｎ幹線とＬ１幹線からなるＬ１相の幹線ケーブルに分岐ブレーカー５ａと分岐ブレーカー５ｂの一次側が接続され、Ｎ幹線とＬ２幹線からなるＬ２相の幹線ケーブルに分岐ブレーカー５ｃと分岐ブレーカー５ｄの一次側が接続されている。そして、各分岐ブレーカー５ａ～５ｄの２次側には電力線ＰＬが接続される。図５に示したように、電力線ＰＬは屋内に配線されてコンセント９２に接続されている。コンセント９２にはＰＬＣモデム９１を介して各種の家電機器が接続される。

各分岐ブレーカー５ａ～５ｄの２次側には第１カプラー７ａ～７ｄがそれぞれ取り付けられている。また、リミッター３の１次側に接続する引き込み線９３には第２カプラー８が取り付けられている。第１カプラー７ａ～７ｄ及び第２カプラー８は電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は電力信号からＰＬＣ信号を分離する装置であって、誘導性結合器や容量性結合器から構成される。

図３に、本発明で使用可能なカプラーの一例を示す回路図を示す。この図に示すカプラーは、結合トランスからなる結合回路部７１と、ＰＬＣ信号を増幅して電力信号に重畳して送出する送信回路部７２と、結合回路部７１を通じて取り込んだ電力信号からＰＬＣ信号を分離する受信回路部７３とを有する。受信回路部７３によって電力信号から分離されたＰＬＣ信号は制御部６に送られる一方、制御部６から送られてきたＰＬＣ信号は送信回路部７２によって電力信号の重畳された送り出される。

制御部６は、第１カプラー７ａ～７ｄ及び第２カプラー８から送られてくるＰＬＣ信号を、いずれの第１カプラー７ａ～７ｄ又は第２カプラー８によって電力信号に重畳するかを制御する。例えば図５に示したＰＬＣシステムにおいて、パーソナルコンピューター（ＰＣ）からエアーコンディショナーＡｃの入切信号や設定温度信号などの動作信号が出力されると、動作信号はＰＬＣモデム９１によって電力信号に重畳され、コンセント、電力線ＰＬを通って分岐ブレーカー５ｄ（図２に図示）に向かって送られる。図２において、分岐ブレーカー５ｄに向かって送られた動作信号は、分岐ブレーカー５ｄの２次側に取り付けられた第１カプラー７ｄによって電力信号から分離されて制御部６に送られる。制御部６は、エアーコンディショナーＡｃに電力を送る電力線ＰＬが接続されている分岐ブレーカー５ｂの２次側に取り付けられた第１カプラー７ｂによってＰＣからの動作信号を電力信号に重畳する。電力信号に重畳された動作信号は、電力線ＰＬを通りコンセント９２及びＰＬＣモデム９１を介してエアーコンディショナーＡｃに至りエアーコンディショナーＡｃの動作が制御される。

また図５に示すインターネットを介して光ファイバーなどの公衆回線９４からエアーコンディショナーＡｃの動作信号が送られてきた場合には、電柱トランスの２次側に設けられた親ＰＬＣモデム（不図示）によって動作信号は電力信号に重畳されて引き込み線９３及び電力量計ＷＭを通ってリミッター３に送られる。そして図２に示すように、動作信号は、リミッター３の１次側に設けられた第２カプラー８によって電力信号から分離されて制御部６に送られる。制御部６は、前記と同様に、エアーコンディショナーＡｃに電力を送る電力線ＰＬが接続されている分岐ブレーカー５ｂの２次側に取り付けられた第１カプラー７ｂによってＰＣからの動作信号を電力信号に重畳する。電力信号に重畳された動作信号は、電力線ＰＬを通りコンセント９２及びＰＬＣモデム９１を介してエアーコンディショナーＡｃに至りエアーコンディショナーＡｃの動作が制御される。

以上のようなシステムによれば、動作信号（ＰＬＣ信号）は主幹ブレーカー４及び分岐ブレーカー５を迂回して送信されるので、送信途中における信号の減衰が抑制される。なお、不図示の光ファイバー等の有線または無線の通信回線を通して電力量計ＷＭに内蔵された通信ユニットや屋外と制御部６との信号の送受信が可能な構成としてもよい。

図４に分電盤Ｄの垂直断面図を示す。前述のように、分電盤Ｄ内には基板２が取り付けられている。具体的には、分電盤Ｄの本体部１１の後壁１１ａの内面側に、上下方向及び左右方向（紙面に対して垂直方向）に所定距離を隔てて４つの支持部材１５が設けられている。すなわち、前側から見て長方形状の基板２の四隅と対向する位置にそれぞれ支持部材１５が設けられている。支持部材１５は本体部１１と一体形成されていてもよいし（例えば切り起こし加工）、本体部１１とは別体で形成し溶接など従来公知の方法で接合してもよい。支持部材１５は断面Ｌ字状を有し、後壁１１ａから前方に延出する脚部１５ａと、脚部１５ａの前端から上下方向中央に向かって延出した支持部１５ｂとを有する。４つの支持部材１５の支持部１５ｂの前面は同一平面を構成する。また支持部１５ｂには雌ネジ穴１６が形成されている。

前述のように、前側から見て長方形状の基板２の前面側にはリミッター３、主幹ブレーカー４、複数の分岐ブレーカー５が取り付けられている（図１を参照）。基板２の四隅にはそれぞれ貫通孔２１が形成されている。基板２の分電盤Ｄへの取付は、４つの支持部材１５の支持部１５ｂに形成された雌ネジ穴１６と基板２の四隅に形成された貫通孔２１とを前後方向に重ね合わせた後、取付ネジ９１を前側から基板２の貫通孔２１に挿入し支持部材１５の雌ネジ穴１６に螺合させることにより行う。

基板２の前面側は、リミッター３、主幹ブレーカー４、複数の分岐ブレーカー５が取り付けられ、これらを接続する配線も配設されているが、基板２の後面側すなわち支持部材１５によって確保された基板２の後面と分電盤Ｄの後壁１１ａとの隙間には基本的に部材は配設されていない。そこで本実施形態では、この空間（隙間）に制御部６を設けることとし空間の有効活用を図った。なお、制御部６はボックス１に配置されていればよいが、結露などの故障要因を抑える等の観点からはボックス１内に配置するのが好ましい。また制御部６の取付位置は基板２の前面や蓋部１２の後面などであっても構わない。

本発明に係る分電盤によれば、各種ブレーカーを迂回して送信されるＰＬＣ信号の通信制御を行うための制御部が新たな設置場所を求めることなく設置でき、省スペース化が図れ有用である。

１ボックス
２基板
４主幹ブレーカー
５，５ａ～５ｄ分岐ブレーカー
６制御部
７，７ａ～７ｄ第１カプラー
８第２カプラー
Ｂ蓄電池
Ｄ分電盤
Ｌ照明灯（照明具）
Ｉｎインバーター
ＷＭ電力量計

Claims

商用電源からの電力供給に用いられる電力線を利用した通信（ＰＬＣ）システムに用いられる分電盤であって、
ボックスと、
前記ボックスに設置された主幹ブレーカーと、
前記ボックスに配置され、前記主幹ブレーカーの２次側に接続された複数の分岐ブレーカーと、
前記複数の分岐ブレーカーの各々の２次側電力線に設けられ、電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は電力信号からＰＬＣ信号を分離する複数の第１カプラーと、
前記複数の第１カプラーのうち所定の第１カプラーによって電力信号から分離されたＰＬＣ信号を他の第１カプラーによって電力信号に重畳してＰＬＣを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が前記ボックスに配置されていることを特徴とする分電盤。
前記主幹ブレーカーの１次側電力線に設けられ、電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は電力信号からＰＬＣ信号を分離する第２カプラーをさらに有し、
前記制御部は、前記複数の第１カプラーの所定の第１カプラー又は前記第２カプラーによって電力信号から分離されたＰＬＣ信号を他の第１カプラー又は前記第２カプラーによって電力信号に重畳してＰＬＣを制御する請求項１記載の分電盤。
前記制御部は、前記主幹ブレーカーの１次側に設けられている電力量計に内蔵された通信ユニットと光ファイバー又は無線によって信号の送受信が可能である請求項１記載の分電盤。
前記ボックス内に配置された板状の基板の前面側に前記主幹ブレーカー及び前記複数の分岐ブレーカーが取り付けられ、
前記基板の後面側に前記制御部が取り付けられている請求項１～３のいずれかに記載の分電盤。
前記複数の分岐ブレーカーが前記基板に対して着脱自在である請求項４記載の分電盤。
蓄電池をさらに有し、
前記制御部は、商用電源からの電力供給が停止したとき、前記蓄電池から前記主幹ブレーカー又は前記複数の分岐ブレーカーを介して宅内に電力を供給させる請求項１～５のいずれかに記載の分電盤。
非常用の照明具をさらに有し、
前記制御部は、商用電源からの電力供給が停止したとき、前記蓄電池から前記照明具に電力を供給させ点灯させる請求項６記載の分電盤。