JP7373617B2 - Ｐｌｃ用の差込プラグ及びコンセント - Google Patents

Description

本発明は、直流電力の受給／供給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が可能な差込プラグ及びコンセントなど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１２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宅内電力線ＰＬを通って他のコンセント９２に接続されたＰＬＣモデム９１により受信されるか、あるいは、電力量計ＷＭ及び引込み電力線１１を通って屋外の変圧器ＴＦの２次側に設けられた親ＰＬＣ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、変圧器ＴＦ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込み電力線１１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によって宅内電力線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込み電力線１１及び宅内に配設されている宅内電力線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。

変圧器ＴＦから引込み電力線１１によって家庭内に引き込まれた電力は配分電盤Ｄにおいて複数に分岐されてそれぞれコンセント９２あるいは各種の宅内電気機器（端末機）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、配分電盤ＤにはリミッターＬｉ、主幹ブレーカーＢｒ及び複数個の分岐ブレーカー５が設置されており、宅内電力線ＰＬはこれらのブレーカー５に接続している。なお、地域によっては配分電盤ＤにリミッターＬｉが設置されていない所もある。ＰＬＣ信号はこれらの主幹ブレーカーＢｒ及び分岐ブレーカー５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配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主幹ブレーカーＢｒ及び分岐ブレーカー５を迂回してＰＬＣ信号の送受信を行う技術が提案されているが（例えば特許文献１，２）、主幹ブレーカーＢｒ及び分岐ブレーカー５を迂回してＰＬＣ信号の送受信を行う場合であっても交流電力信号から分離したＰＬＣ信号には未だ多くのノイズが含まれるという問題があった。

このため直流電力にＰＬＣ信号を重畳して送受信することが検討されている（例えば特許文献３）。

特開２０１５－２３５０５号公報 特開２０１０－６２８８７号公報 特開２０１０－４０２０４号公報

本発明者による検討結果でも、直流電力にＰＬＣ信号を重畳して送受信するとＰＬＣ信号のノイズ低減が認められた。また、家庭用の電気機器の多くは直流電力で駆動するので、宅内電力供給を直流電力にすると、従来は必要とされていた電気機器ごとのＡＣ／ＤＣ電力変換装置が不要となる利点も得られる。

しかしながら家庭用の電気機器が駆動する直流電力の電圧は電気機器によって異なるところ（例えば５Ｖ，１２Ｖ，２４Ｖ，４８Ｖなど）、従来のコンセントでは供給可能な直流電力の電圧は１種類であったため、宅内電力供給を直流電力にすると、電気機器の使用電圧に合わせて供給電圧の異なるコンセントを個別に準備する必要があった。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる電圧の直流電力の受給が可能で、電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能な差込プラグを提供することにある。

また本発明の他の目的は、異なる電圧の直流電力の供給が可能で、電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能なコンセント及びテーブルタップを提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る差込プラグは、直流電力の受給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能な差込プラグであって、異なる電圧の直流電力の受給が可能な３つ以上の受給電極と、ＰＬＣ信号の送受信が可能な第１コネクタとを備えたことを特徴とする。

前記構成の差込プラグにおいて、プラグ本体と、前記プラグ本体の表面から前記差込プラグの差込方向に突出した突部とを有し、前記３つ以上の受給電極が前記突部の表面に設けられている構成としてもよい。

前記構成の差込プラグにおいて、前記突部には先端表面から前記差込方向と反対方向に凹んだ孔部が形成され、前記第１コネクタが前記孔部内に設けられている構成としてもよい。

前記構成の差込プラグにおいて、前記３つ以上の受給電極は受給電力の電圧が高いほど広い表面積を有する構成としてもよい。

前記目的を達成する本発明に係るコンセントは、直流電力の電力供給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能なコンセントであって、異なる電圧の直流電力の供給が可能な３つ以上の供給電極と、ＰＬＣ信号の送受信が可能な第２コネクタとを備えたことを特徴とする。

前記構成のコンセントにおいて、差込プラグが差込可能な差込部を有し、前記３つ以上の供給電極が、前記差込部の内周面に設けられている構成としてもよい。

また前記構成のコンセントにおいて、前記差込部への差込プラグの着脱を検知する検知部をさらに有し、前記検知部による検知信号に基づいて電力供給が開始及び停止され、前記差込プラグが前記差込部に装着される際は、前記差込プラグの受給電極と前記供給電極とが接触した後に電力供給が開始され、前記差込プラグが前記差込部から離脱する際は、前記差込プラグの受給電極と前記供給電極とが離間する前に電力供給が停止される構成としてもよい。

また前記構成のコンセントにおいて、前記差込プラグが被検知部としての凸部を有し、前記検知部は前記凸部の移動を検知して信号を発する構成としてもよい。

また前記構成のコンセントにおいて、前記凸部が前記差込部に係止可能な係止部を有し、前記係止部は前記差込プラグが前記差込部に装着された状態から離脱するのを阻止する構成としてもよい。

前記構成のコンセントにおいて、前記第２コネクタが、前記差込部の奥側面から前記差込方向と反対方向に突出するように設けられている構成としてもよい。

前記構成のコンセントにおいて、前記３つ以上の供給電極は供給電力の電圧が高いほど広い表面積を有する構成としてもよい。

前記構成のコンセントにおいて、内蔵制御手段をさらに設け、前記内蔵制御手段は、ＰＬＣを介した制御信号によって、コンセントから電力を受給する電気機器の電源の入／切制御を行うことが可能である構成としてもよい。

前記目的を達成する本発明に係るテーブルタップは、電源コードと、前記電源コードの一方端に設けられた差込プラグ部と、前記電源コードの他方端に設けられたコンセント部とを有するテーブルタップであって、前記差込プラグ部が、異なる電圧の直流電力の受給が可能な３つ以上の受給電極と、ＰＬＣ信号の送受信が可能な第１コネクタとを備え、前記コンセント部が、異なる電圧の直流電力の供給が可能な３つ以上の供給電極と、ＰＬＣ信号の送受信が可能な第２コネクタとを備えたことを特徴とする。

前記構成のテーブルタップにおいて、内蔵制御手段をさらに備え、前記内蔵制御手段は、ＰＬＣを介した制御信号によって、テーブルタップから電力を受給する電気機器の電源の入／切制御を行うことが可能である構成としてもよい。

本発明によれば、異なる電圧の直流電力の供給及び受給が可能で、電力信号から分離したＰＬＣ信号に含まれるノイズを低減させることが可能となる。

本発明に係る差込プラグ４及びコンセント３を用いたＰＬＣシステム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。 本発明に係るコンセント３の一例を示す斜視図である。 本発明に係る差込プラグ４の一例を示す斜視図である。 本発明に係るコンセント３の変形例を示す斜視図である。 本発明に係る差込プラグ４の変形例を示す斜視図である。 図５のコンセント３に図６の差込プラグ４が差し込まれたことを検知スイッチ５０で検知されるのを説明する図である。 係止爪によってコンセント３に差込プラグ４が係止されるとともに検知スイッチ５０で差込みが検知されるのを説明する図である。 本発明で使用可能な検知部の他の形態を示す図である。 本発明で使用可能な検知部の他の形態を示す図である。 本発明に係るテーブルタップＴの一例を示す斜視図である。 従来のＰＬＣシステムの構成例を示す図である。

以下、本発明に係る差込プラグ及びコンセント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。

図１は本発明に係る差込プラグ及びコンセントを用いたＰＬＣシステムの一実施形態を示す概略回路図である。図１に示すように、変圧器ＴＦ（図１２を参照）で低電圧化された商用電力は引込み電力線１１により電力量計ＷＭを通ってＡＣ／ＤＣ電力変換装置６に送られる。そしてＡＣ／ＤＣ電力変換装置６において交流電力が直流電力に変換されて宅内の所定位置に設けられた配分電盤Ｄに供給される。なお、電力量計ＷＭは、通常、本体部がハウジング（筐体）Ｈに収納されているので、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６は電力量計ＷＭのこのハウジングＨ内に配置されるのが望ましい。また、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６は電力量計ＷＭの２次側以降であれば、例えば、主幹ブレーカーＢｒと分岐ブレーカー５との間などに設置しても構わない。

本発明で使用する電力量計ＷＭに特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、電力量の計測の外に通信機能を備えたスマートメーターであるのが好ましい。宅内と宅外との信号通信がスマートメーターの通信機能を利用して行うことができるようになるからである。スマートメーターの通信方式は今のところ３つの方式、すなわち無線マルチホップ通信方式、Ｎ通信方式（携帯電話やＷｉＭＡＸなどの通信キャリアを利用）、ＰＬＣ方式があり、これらの通信方式の中から使用環境に合った方式が適宜選択され使用される。

配分電盤Ｄには、リミッターＬｉと、主幹ブレーカーＢｒと、切替部２１と、複数個の分岐ブレーカー５ａ，５ｂ，５ｃ・・・（総称して「分岐ブレーカー５」と記すことがある。）とが設けられている。そして切替部２１には蓄電池Ｂが接続され、蓄電池Ｂには太陽光発電ＳＣが接続されている。

ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６としては従来公知ものが使用できる。ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６は例えばＡＣ（交流）１００ＶをＤＣ（直流）４８Ｖに変換する。そして後述するようにコンセント３の電力変換装置３３においてさらにＤＣ／ＡＣ変換あるいはＤＣ／ＤＣ変換されて端末機の使用可能な電力及び電圧とされる。

リミッターＬｉ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。本発明で使用するリミッターＬｉとしては従来公知ものが使用できる。なお、電力会社によってリミッターＬｉが不要であることがある。

主幹ブレーカーＢｒ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Ｂｒとしては従来公知ものが使用できる。

切替器２１は、通常時は、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６によって交流から直流に変換された電力を分岐ブレーカー５を介して各端末機に供給すると共に蓄電池Ｂにも供給する。蓄電池Ｂに供給された電力は蓄電池Ｂに蓄積される。また蓄電池Ｂは太陽光発電ＳＣに接続しており、太陽光発電ＳＣで発電された電力は蓄電池Ｂに蓄積される。一方、停電時は、蓄電池Ｂは蓄積されている電力が切替部２１及び分岐ブレーカー５を介して端末機に供給される。

分岐ブレーカー５は、例えば「２階照明器具」、「１階居間コンセント」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。

図１の回路図に示すように、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６の１次側には、電力量計ＷＭを経由して変圧器ＴＦ（図１２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本からなる引込み電力線１１が接続されている。そして、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６で交流電力が直流電力に変換されて、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６から２本の幹線からなる接続線１２が延出しリミッターＬｉの１次側に接続されている。リミッターＬｉと主幹ブレーカーＢｒとは接続線１３で接続されている。リミッターＬｉから接続線１４が延出し、切替部２１を経た後、接続線１４に複数の分岐ブレーカー５が接続している。

そして、各分岐ブレーカー５の２次側には宅内電力線ＰＬが接続される。宅内電力線ＰＬは屋内に配線されてそれぞれ所定位置に配設されたコンセント３あるいは端末機に接続される。コンセント３は、差込部３１と、電力信号とＰＬＣ信号との重畳及び分離を行うＰＬＣモデム３２と、電力変換装置３３とを有する。なお、電力変換装置３３は、直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ電力変換装置と直流電力を所定電圧を変換するＤＣ／ＤＣ電力変換装置とを有する。

エアコンディショナーＡｃや照明器具ＬＥ、パーソナルコンピューターＰＣなどの端末機は電力供給を受けるための差込プラグ４を有し、この差込プラグ４がコンセント３の差込部３１に接続されることによって端末機に電力が供給されると共に、ＰＬＣ通信が可能となる。

以上のような直流電力信号にＰＬＣ信号を重畳し、直流電力信号からＰＬＣ信号を分離する本発明のＰＬＣシステムによれば、交流電力信号にＰＬＣ信号を重畳・分離していた従来のＰＬＣシステムに比べて、電力信号から分離したＰＬＣ信号に含まれるノイズが格段に減少し通信精度が向上する。

またＰＬＣ信号の減衰及びノイズを抑制する観点から主幹ブレーカーＢｒ及び分岐ブレーカー５を迂回してＰＬＣ信号を送受信するのが望ましい。図１に示すように、各分岐ブレーカー５の２次側には第１カプラー７ａ～７ｃがそれぞれ取り付けられている。また、リミッターＬｉの１次側に接続する接続線１２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～７ｃ及び第２カプラー８は直流電力信号にＰＬＣ信号を重畳する及び／又は直流電力信号から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２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、結合回路部７１と、ＰＬＣ信号を増幅して直流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直流電力信号から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によって直流電力信号から分離されたＰＬＣ信号は制御部Ｃに送られる一方、制御部Ｃから送られてきたＰＬＣ信号は送信回路部７２によって電力信号に重畳され送り出される。

制御部Ｃは、第１カプラー７ａ～７ｃ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～７ｃ又は第２カプラー８によって直流電力信号に重畳するかを制御する。例えば図１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（ＰＬＣ信号）が出力されると、動作信号はＰＬＣモデム３２によって直流電力信号に重畳され、コンセント３、宅内電力線ＰＬを通って分岐ブレーカー５ｃに向かって送られる。そして、分岐ブレーカー５ｃに向かって送られた動作信号は、分岐ブレーカー５ｃの２次側に取り付けられた第１カプラー７ｃによって直流電力信号から分離されて制御部Ｃに送られる。制御部Ｃは、エアーコンディショナーＡｃに電力を送る宅内電力線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からの動作信号を直流電力信号に重畳する。直流電力信号に重畳された動作信号は、宅内電力線ＰＬを通りコンセント３のＰＬＣモデム３２によって直流電力信号から分離され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。

また電力量計（スマートメーター）ＷＭの通信機能を利用してエアーコンディショナーＡｃの動作信号が宅外から送られてきた場合、動作信号は、電力量計ＷＭ内のＰＬＣモデム（不図示）によってＡＣ／ＤＣ電力変換装置６で交流から直流に変換された後の直流電力信号に重畳されて接続線１２を介してリミッターＬｉに向かって送られる。そして図１に示すように、動作信号は、リミッターＬｉの１次側に設けられた第２カプラー８によって直流電力信号から分離されて制御部Ｃに送られる。制御部Ｃは、前記と同様に、エアーコンディショナーＡｃに電力を送る宅内電力線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からの動作信号を直流電力信号に重畳する。直流電力信号に重畳された動作信号は、宅内電力線ＰＬを通りコンセント３のＰＬＣモデム３２によって直流電力信号から分離され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。

こ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Ｂｒ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。

ここで、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６は、電力量計ＷＭが収納されているハウジング（筐体）Ｈ内に設けられている。これにより、電力量計ＷＭがスマートメーターである場合に、スマートメーターの通信機能を利用して宅外の通信網と接続することが可能となる。特にスマートメーターの通信方式が無線通信である無線マルチホップ通信方式とＮ通信方式の場合には、電力量計ＷＭ内のＰＬＣモデム（不図示）によって、宅内から宅外に送信されるＰＬＣ信号は直流電力信号から分離され無線によって送信される一方、宅外から宅内に送信されてきたＰＬＣ信号は直流電力信号に重畳されて接続線１２を介して宅内電力線ＰＬに送られる。つまり、宅内と宅外との間で通信されるＰＬＣ信号についても交流電力に重畳されることがないので交流電圧信号に重畳していた従来に比べて低ノイズ通信が可能となる。

（コンセント）
近年の宅内電気機器などの端末機の多くは直流電力で駆動するが、従来の宅内電力供給は交流電力であったため、端末機の内部や端末機から延出した差込プラグなどにおいて交流電力を直流電力に電力変換していた。一方、本発明のＰＬＣシステムでは宅内電力供給は直流電力であるため、端末機の使用にあたって交流電力を直流電力に変換する必要がない。しかし、直流電力であっても端末機によって駆動電圧が異なるため、本発明のＰＬＣシステムで使用するコンセント３は電力変換装置３３を備える。電力変換装置３３は、直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ電力変換装置と、直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣ電力変換装置とを有する。

ＤＣ／ＡＣ電力変換装置では、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置６において４８Ｖの直流電圧に変換されコンセント３に送られてきた直流電圧を１００Ｖなどの交流電力に変換し、交流電力を駆動電力する端末機に供給可能としている。またＤＣ／ＤＣ電力変換装置では、例えばＡＣ／ＤＣ電力変換装置６において４８Ｖの直流電圧に変換されコンセント３に送られてきた直流電圧を０Ｖ，５Ｖ，１２Ｖ，２４Ｖ，４８Ｖ，５０Ｖ，１００Ｖ，１５０Ｖなどの複数の直流電圧に変換し、端末機によって定められた使用電圧に合わせて選択使用可能としている。

図３に本発明に係るコンセント３の差込口３１の一例を示す斜視図を示す。図３に示す差込口３１は交流電力用の差込部３１ａと直流電力用の差込部３１ｂとを有する。交流電力用の差込部３１ａは従来と同様に形状及び構造であるのでここでは説明を省略する。

直流電力用の差込部３１ｂは、後述する差込プラグ４が嵌入可能な孔形状を有し、孔内に異なる供給電圧に対応する複数の供給電極を備える。具体的には直流電力用の差込部３１ｂは、四角形状の開口を有し所定の奥行き方向長さを有する第１孔部３１１と、第１孔部３１１の奥側面の中央部に第１孔部３１１よりも小さい開口を有し所定の奥行き方向長さを有する第２孔部３１２とを有する。

第１孔部３１１の４つの内側面の左右方向又は上下方向の中央部にはそれぞれ所定幅で奥行き方向に延在する溝３１３ａ～３１３ｄ（図３では溝３１３ａ，３１３ｂのみ図示）が形成され、各溝３１３ａ～３１３ｄの底面には供給電極３４ａ～３４ｄ（図３では供給電極３４ａ，３４ｂのみ図示）が形成されている。

また第２孔部３１２の４つの内側面にも左右方向又は上下方向の中央部にそれぞれ所定幅で前後方向に延在する溝３１４ａ～３１４ｄ（図３では溝３１４ａ，３１４ｂのみ図示）が形成され、各溝３１４ａ～３１４ｄの底面には供給電極３５ａ～３５ｄ（図３では供給電極３５ａ，３５ｂのみ図示）が形成されている。このような構造によって差込部３１ｂは８つの供給電極３４ａ～３４ｄ，３５ａ～３５ｄを有し、例えば、供給電極３５ａ～３５ｄには２４Ｖの直流電力が供給され、供給電極３４ａはアース電極、供給電極３４ｂ，３４ｄには１２Ｖの直流電力が供給され、供給電極３４ｃには５Ｖの直流電力が供給される。なお、安全性の観点からは、電圧の高い電力は第１孔部の開口から離れた位置の供給電極、すなわち第２孔部３１２の内側面に設けられている供給電極３５ａ～３５ｄに供給され、電圧の低い電圧は第１孔部の内周面に設けられている供給電極３４ａ～３４ｄに供給されるようにするのが望ましい。

そしてまた、第２孔部３１２の奥側面の中央部にはＵＳＢの第２コネクタ３６が手前方向に向かって伸び出るように形成されており、ＵＳＢの第２コネクタ３６の先端は第１孔部３１１の奥側面にわずかに届かない所に位置する。

（差込プラグ）
図４に、本発明に係る差込プラグ４の一例を示す斜視図を示す。図４の差込プラグ４は、端末装置から延出する電源コード４０の先端に設けられており、図３に示すコンセント３の差込口３１の差込部３１ｂに差し込みが可能とされている。すなわち、差込プラグ４は、後面から電源コード４０が延出する略直方体形状のプラグ本体４１と、プラグ本体４１の前面に形成された、前方（差込方向）に突出する突部４２とを有する。突部４２は、前方に突出する四角柱状の第１突部４２１と、第１突部４２１の前面の中央部において前方に突出する前後方向に垂直な断面形状が第１突部４２１よりも小さい四角柱状の第２突部４２２とを有する。第２突部４２２の前面には外周縁から内側に所定幅のフランジ部を残して後方に凹んだ四角形状の孔部４３が形成され、孔部４３の後面の略中央部にはＵＳＢの第１コネクタ４６が前方向に向かって伸び出るように形成されている。

第１突部４２１及び第２突部４２２は、コンセント３の差込部３１ｂの第１孔部３１１及び第２孔部３１２にそれぞれ嵌入可能な形状とされている。第１突部４２１及び第２突部４２２の上下及び左右の４つの外側面の左右方向及び上下方向の中央部にはそれぞれ所定幅で前後方向に延在する帯状の受給電極４２３ａ～４２３ｄ（図４では受給電極４２３ａ，４２３ｄのみ図示）及び受給電極４２４ａ～４２４ｄが当該外側面から外方にわずかに突出するように設けられている。そして受給電極４２３ａ～４２３ｄ及び受給電極４２４ａ～４２４ｄは前端側を中心として後端側が弾性的に揺動可能に設けられている。

コンセント３の差込口３１ｂに差込プラグ４の突部４２を差し込むと、コンセント３の差込口３１ｂの第１孔部３１１及び第２孔部３１２に差込プラグ４の第１突部４２１及び第２突部４２２が嵌入する。そして、差込口３１の第１孔部３１１及び第２孔部３１２の内側面に形成された、底面に供給電極３４ａ～３４ｄ及び３５ａ～３５ｄを有する溝３１３ａ～３１３ｄ，溝３１４ａ～３１４ｄに、差込プラグ４の第１突部４２１及び第２突部４２２の外側面から外方にわずか突出する受給電極４２３ａ～４２３ｄ及び受給電極４２４ａ～４２４ｄが接触しながら進入する。これにより、コンセント３の８つの供給電極３４ａ～３４ｄ，３５ａ～３５ｄと差込プラグ４の８つの受給電極４２３ａ～４２３ｄ，４２４ａ～４２４ｄとが面接触し接続する。また同時に、コンセント側のＵＳＢの第２コネクタ３６と差込プラグ側のＵＳＢの第１コネクタ４６とが接続する。なお、前述のように、受給電極４２３ａ～４２３ｄ及び受給電極４２４ａ～４２４ｄは、供給電極３４ａ～３４ｄ及び３５ａ～３５ｄとの摺接によって弾性変形可能となされている。

差込プラグ４の８つの受給電極４２３ａ～４２３ｄ，４２４ａ～４２４ｄのうち所望の受給電極、すなわち端末機の使用直流電圧に対応する所定の受給電極に端末機の電力線が接続されている。そして端末機に所望の直流電力が供給される。例えば、端末機の使用直流電圧が４８Ｖの場合には、コンセント３側の２４Ｖの直流電力を供給する供給電極３５ａ及び供給電極３５ｂに接続する差込プラグ４側の受給電極４２４ａ及び受給電極４２４ｂに、供給される２４Ｖの直流電力が直列となるように端末機の電力線が接続される。つまり、コンセント３側から供給される直流電圧の総和（直列配置）が端末機の使用直流電圧になるように端末機の電力線が差込プラグ４の所定の受給電極に選択接続される。また同時に、コンセント３側のアース電極としての供給電極３４ａに接続する差込プラグ４側のアース電極としての受給電極４２３ａに端末機の電力線が接続される。またコンセント側のＵＳＢの第２コネクタ３６と差込プラグ側のＵＳＢの第１コネクタ４６とが接続することによってＰＬＣ信号の送受信が可能となる。

（変形例１）
図５～図７にコンセント３及び差込プラグ４の変形例を示す。図５及び図６にコンセント３及び差込プラグ４の斜視図であり、図７は差込プラグ４のコンセント３への差込みを検知する説明図である。

差込プラグ４をコンセント３に差し込む場合及び差込プラグ４をコンセント３から引き抜く場合に、コンセント３の供給電極と差込プラグ４の受給電極との間にアーク放電が生じることがある。直流電力の場合、アーク放電は消えにくく危険である。そこで、コンセント３への差込プラグ４の着脱を検知する検知部を設けて、検知部による検知信号に基づいて、差込プラグ４がコンセント３に装着される際は、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが接触した後に電力供給を開始し、差込プラグ４がコンセント３から離脱する際は、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが離間する前に電力供給を停止するようにする。

図５に示すように、コンセント３の第１孔部３１１の奥側面の左下部に円形の係入孔３７が形成されている。図７に示すように、係入孔３７の軸方向奥側には検知部としての検知スイッチ５０が配置されている。この検知スイッチ５０はいわゆるリミットスイッチであって、直方体形状のスイッチ本体５１と、スイッチ本体５１から外方に出没可能で、バネ（不図示）によって突出方向に常に付勢されているプランジャー５２と、細板状で長手方向一方端がスイッチ本体５１に軸５４で揺動可能に軸支され、長手方向途中部がプランジャー５２の先端に当接するレバー５３とを備える。通常状態ではプランジャー５２はバネ（不図示）の付勢力によってスイッチ本体５１から突出し、プランジャー５２の先端にレバー５３が当接している。そして、このような構造の検知スイッチ５０は、レバー５３の長手方向自由端側が係入孔３７の軸中心上に位置するようにコンセント３内に配置される。

一方、図６に示すように、差込プラグ４の第１突部４２１の前面の右下部には前方向に突出した円柱形状のピン（凸部）４７が設けられている。ピン４７の外径はコンセント３の係入孔３７の内径よりも小さく、また、ピン４７の前方向への突出長さは、差込プラグ４がコンセント３に完全に差し込まれたときに、ピン４７の先端が検知スイッチ５０のレバー５３に当接してプランジャー５２をスイッチ本体５１内に押し入れることができる長さに設定されている。

図７に示すように、このような構造の差込プラグ４がコンセント３に差し込まれると、コンセント３の８つの供給電極３４ａ～３４ｄ，３５ａ～３５ｄと差込プラグ４の８つの受給電極４２３ａ～４２３ｄ，４２４ａ～４２４ｄとが面接触し、この電極同士の接触面積は、差込プラグ４がコンセント３に差し込まれるにしたがって増大する。また差込プラグ４がコンセント３に差し込まれると差込プラグ４のピン４７がコンセント３の係入孔３７内に進入していく。そして、差込プラグ４がコンセント３に完全に差し込まれる直前において、差込プラグ４のピン４７が検知スイッチ５０のレバー５３に当接しレバー５３をスイッチ本体５１側に回動させる。このレバー５３の回動によってプランジャー５２が不図示のバネに抗してスイッチ本体５１内に押し入れられて検知スイッチ５０がオンになり（図７（ｂ））、コンセント３の供給電極から差込プラグ４の受給電極への電力供給が開始される。このように、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが接触した後に電力供給が開始されるので、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが接近した際に生じるアーク放電が効果的に抑制される。

また、差込プラグ４がコンセント３から引き抜かれる場合は、前述の差込プラグ４がコンセント３に差し込まれる場合と反対の動作が行われる。すなわち、差込プラグ４がコンセント３から引き抜かれる際、まず、差込プラグ４のピン４７と検知スイッチ５０のレバー５３との当接状態が解除されて、プランジャー５２が不図示のバネの付勢力によってスイッチ本体５１から突出する。これによって検知スイッチ５０はオンからオフになり、コンセント３の供給電極から差込プラグ４の受給電極への電力供給が停止される。これにより差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが離間する際に生じるアーク放電が効果的に抑制される。

（変形例２）
図８に、コンセント３及び差込プラグ４の他の変形例を示す。図８は差込プラグ４のコンセント３への差込みを検知する説明図である。図８に示すように、差込プラグ４のプラグ本体４１の左右両側面には、先端（奥側）が自由端とされた一対の腕状部（凸部）４８ａ，４８ｂが設けられている。一対の腕状部４８ａ，４８ｂの先端には外方に突出した係止爪（係止部）４８１ａ，４８１ｂが形成され、一対の腕状部４８ａ，４８ｂの途中部には外方に突出した直方体形状の押圧部４８２ａ，４８２ｂが形成されている。係止爪４８１ａ，４８１ｂは奥側面が手前に向かって外方に傾斜した傾斜面とされ、手前側面がプラグ本体の側面に対して垂直な垂直面とされている。係止爪４８１ａ，４８１ｂと押圧部４８２ａ，４８２ｂとは腕状部４８ａ，４８ｂと一体に形成されている。一対の腕状部４８ａ，４８ｂの形成位置は、差込プラグ４がコンセント３に完全に差し込まれたときに、コンセントに形成された係止孔３８ａ，３８ｂに係止爪４８１ａ，４８１ｂが係止する位置である。また、一対の腕状部４８ａ，４８ｂとプラグ本体４１の側面との間には、押圧部４８２ａ，４８２ｂに対してプラグ本体４１の内方に向かって外力が加わったときに、一対の腕状部４８ａ，４８ｂが撓んで係止爪４８１ａ，４８１ｂがプラグ本体４１の内方側に移動可能となる隙間が形成されている。

一方、コンセント３の第１孔部３１１の左右の内側面には四角形状の一対の係入孔３８ａ，３８ｂが形成されている。そして、係入孔３８ａの右方には検知部としての検知スイッチ５０が配置されている。より詳細には、レバー５３の自由端側が係入孔３８ａの軸中心上に位置するように検知スイッチ５０が配置されている。なお、検知スイッチ５０の構造は変形例１で示したものと同一であるのでここでは説明を省略する。

このような構造の差込プラグ４がコンセント３に差し込まれると、変形例１と同様に、コンセント３の８つの供給電極３４ａ～３４ｄ，３５ａ～３５ｄと差込プラグ４の８つの受給電極４２３ａ～４２３ｄ，４２４ａ～４２４ｄとが面接触し、この電極同士の接触面積は、差込プラグ４がコンセント３に差し込まれるにしたがって増大する。そして、差込プラグ４がコンセント３に完全に差し込まれる直前に差込プラグ４の係止爪４８１ａ，４８１ｂの傾斜面がコンセント３の第１孔部３１１の左右の縁部に接触して一対の腕状部４８ａ，４８ｂの先端部はプラグ本体４１の内方側に撓む。そして係止爪４８１ａ，４８１ｂの傾斜面が第１孔部３１１の左右の縁部を越えると、一対の腕状部４８ａ，４８ｂは弾性力によって元の状態に戻り、係止爪４８１ａ，４８１ｂの垂直面が係止孔３８ａ，３８ｂに係止する。これにより差込プラグ４のコンセント３からの抜けが阻止される。また同時に、係止爪４８１ａが検知スイッチ５０のレバー５３に当接しレバー５３をスイッチ本体５１側に回動させる。このレバー５３の回動によってプランジャー５２が不図示のバネに抗してスイッチ本体５１内に押し入れられて検知スイッチ５０がオンになり（図８（ｂ））、コンセント３の供給電極から差込プラグ４の受給電極への電力供給が開始される。このように、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが完全に接触した後に電力供給が開始されるので、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが接近した際に生じるアーク放電が効果的に抑制される。

反対に、差込プラグ４がコンセント３から引き抜かれる場合は、まず、差込プラグ４の腕状部４８ａ，４８ｂの押圧部４８２ａ，４８２ｂが内方に向かって押圧される。すると、一対の腕状部４８ａ，４８ｂの先端側が内方に撓むことで係止爪４８１ａ，４８１ｂの係止孔３８ａ，３８ｂとの係止状態が解消され差込プラグ４のコンセント３からの引き抜きが可能になる。また同時に、係止爪４８１ａと検知スイッチ５０のレバー５３との当接状態が解除されて、プランジャー５２が不図示のバネの付勢力によってスイッチ本体５１から突出する（図８（ａ）の状態）。これによって検知スイッチ５０はオンからオフになり、コンセント３の供給電極から差込プラグ４の受給電極への電力供給が停止される。その後、差込プラグ４がコンセント３から引き抜かれる。したがって、差込プラグ４の受給電極とコンセント３の供給電極とが離間する際にアーク放電が生じることがない。

なお、以上説明した変形例では検知部として接触形リミットスイッチ５０を用いたが、検知部はこれに限定されるものではなく、コンセント３への差込プラグ４の着脱を検知するものであれば従来公知のものを用いることができる。例えばＪＩＳ Ｃ８２０１－５－２に記載されている各種の近接スイッチを本発明の検知部として使用することができる。

図９は検知部として誘導形近接スイッチ５０ａを用いた場合であって、プラグ４側に設けられたピン４７の先端部に金属部４７１を設けると共に、コンセント３側に誘導形近接スイッチ５０ａを設ける。近接スイッチ５０ａ内の検出コイル（不図示）から出る高周波磁界中に、ピン４７の金属部４７１が接近すると、金属部４７１に電磁誘導現象による誘導電流が流れ、この電流によって近接スイッチ５０ａ内の検出コイル（不図示）のインピーダンスが変化、発振が停止し、これによってコンセント３へのプラグ４の装着が検知される。

また図１０は検知部として光電形近接スイッチ５０ｂを用いた場合であって、プラグ４側に板状の遮光板４７２を設けると共に、コンセント３側に光電形近接スイッチ５０ｂを設ける。近接スイッチ５０ｂは所定距離を隔てて発光素子５０１と受光素子５０２とが対向配置された構造を有する。コンセント３にプラグ４が差し込まれていない状態では、発光素子５０１から出射された光は一直線に受光素子５０２に投射され受光される。一方、プラグ４がコンセント３に差し込まれると、プラグ４の遮光板４７２が近接スイッチ５０ｂの発光素子５０１と受光素子５０２との間に挿入され、発光素子５０１からの出射光が遮光板４７２によって遮られて受光素子５０２で受光されなくなる。これによりコンセント３へのプラグ４の装着が検知される。

（テーブルタップＴ）
図１１に、本発明に係るテーブルタップＴの一例を示す斜視図を示す。図１１に示すテーブルタップＴは、所定長さを有する電源コード３０と、電源コード３０の前端に設けられた差込プラグ部４ａと、電源コード３０の後端に設けられたコンセント部３ａとを有する。コンセント部３ａには交流電力用の差込部３１ｃと直流電力用の差込部３１ｄとが前後方向に所定間隔で交互に２つずつ形成されている。差込プラグ部４ａの構造は図４に示した差込プラグ４と同一の構造である。また、コンセント部３ａの直流電力用の差込部３１ｄの構造は図３に示した直流電力用の差込部３１ｂと同一の構造である。なお、コンセント部３ａにはＤＣ／ＡＣ電力変換装置（不図示）が内蔵されており、コンセント部３ａに供給される直流電力がこのＤＣ／ＡＣ電力変換装置によって所定電圧の交流電力に変換され交流電力用の差込部３１ｃから供給可能とされている。

以上説明したコンセント３及びテーブルタップＴと、差込プラグ４とによれば、交流電力と直流電力とを供給可能で且つＵＳＢによってＰＬＣ信号を送受信可能となるため、ノイズの代表的な発生源である交流電力駆動の電子レンジやモーターなどの動作ノイズがＰＬＣ信号に及ぼす影響を低く抑えることが可能となる。

（その他）
以上説明した実施形態では差込プラグ４のプラグ本体４１と電源コード４０とは分離不能に成形されていたが、プラグ本体４１と電源コード４０とは離接可能であってもよい。例えば、電源コード４０の先端に従来公知の直流プラグを設けると共に、プラグ本体４１に直流ジャックを設けて、プラグ本体４１の直流ジャックに対して電源コード４０の先端の直流プラグを抜き差し可能とする。このような構成によれば、直流プラグを有する従来の電気機器に対しても本発明のコンセント３及び差込プラグ４を介して直流電力を供給することが可能となる。

また、以上説明したコンセント３の差込部３１ｂ及び差込プラグ４の突部４２の差込方向に垂直な断面形状は四角形状としていたが、これに限定されるものではなく、例えば円柱状や多角柱状であっても構わない。また差込部３１ｂ及び突部４２は１段であってもよいし、３段以上であってもよい。そしてまた、コンセント側に突部を設け、差込プラグ側に差込部を設けて差込プラグとコンセントとを接続するようにしてもよい。また供給電極及び受給電極は３つ以上、すなわち供給可能な直流電力の電圧が２種類以上であればよく、供給電極及び受給電極は９つ以上であってもよいし、７つ以下であってもよい。

そしてまた、本出願人が特開２０１８－１２５８３０において既に提案しているように、本発明のコンセント３に内蔵制御手段（アドレスを指定するデバイスと出力用のリレーなどを備える）を設けることによって、インターネットからの情報、或いはインターネットへの情報の伝達が可能となる。例えば、本発明の差し込みプラグ及びコンセントを農業分野に用いた場合、屋内外の気温や湿度、土の温度等を測定するセンサーからの情報をコンセントを通じて伝達することができる。
またコンセント又はテーブルタップに内蔵制御手段を設けると、通信機能を有しない機器も含めコンセントやテーブルタップに接続した電気機器の電源のＯＮ／ＯＦＦ等が遠隔操作可能となる。また、カメラを接続すると農作物の栽培、育成状況を監視することや、不審者の侵入、火災、ガス漏れ等の画像を伝達することができる。

本発明の差込プラグを介して本発明のコンセントに差し込むだけで、それぞれの機器に対応した直流電力が供給されると共に、各々の機器で測定・検知されたデータがＰＬＣ信号として電力信号に重畳されて農業施設内のコンピューターや公衆回線を介してインターネットに接続されたサーバーやデータベース、携帯端末などに送信可能となる。加えて、送信された検知データに基づき、コンピュータや携帯端末から制御信号が発信されて、農業施設に設置されている本発明の差込プラグを介して本発明のコンセントに差し込まれている温度調整器や散水器などの各種機器が制御される。

本発明に係る差込プラグ及びコンセントによれば、異なる電圧の直流電力の供給及び受給が可能で、また電力信号から分離したＰＬＣ信号に含まれるノイズを低減させることが可能となる。

３ コンセント
３ａ コンセント部
４ 差込プラグ
４ａ 差込プラグ
５，５ａ～５ｃ 分岐ブレーカー
６ ＡＣ／ＤＣ電力変換装置
Ｃ 制御部
７，７ａ～７ｃ 第１カプラー
８ 第２カプラー
Ｂ 蓄電池
Ｔ テーブルタップ
１１ 引込み電力線
３０ 電源コード
３１ 差込部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 差込部
３１１ 第１孔部
３１２ 第２孔部
３２ ＰＬＣモデム
３３ 電力変換装置
３４ａ～３４ｄ 供給電極
３５ａ～３５ｄ 供給電極
３６ 第２コネクタ
３７ 係入孔
３８ａ，３８ｂ 係入孔
４１ プラグ本体
４２ 突部
４２１ 第１突部
４２２ 第２突部
４２３ａ～４２３ｄ 受給電極
４２４ａ～４２４ｄ 受給電極
４３ 孔部
４６ 第１コネクタ
４７ ピン（凸部）
４８ａ，４８ｂ 腕状部（凸部）
４８１ａ，４８１ｂ 係止爪（係止部）
５０ 検知スイッチ（検知部）
Ａｃ エアコンディショナー（端末機）
Ｂｒ 主幹ブレーカー
ＬＥ 照明器具（端末機）
Ｌｉ リミッター
ＰＣ パーソナルコンピューター（端末機）
ＰＬ 宅内電力線
ＳＣ 太陽光発電
ＴＦ 変圧器
ＷＭ 電力量計

Claims (8)

1. 端末装置に設けられた、直流電力の受給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能な差込プラグであって、
   複数の異なる電圧の直流電力の受給が可能な３つ以上の受給電極と、
   ＰＬＣ信号の送受信が可能な第１コネクタと、
   を備え、
   受給する直流電圧の総和が前記端末装置の使用直流電圧となるように、前記３つ以上の受給電極のうちの所定の受給電極に前記端末装置の電力線が接続されている
   ことを特徴とする差込プラグ。
2. プラグ本体と、
   前記プラグ本体の表面から前記差込プラグの差込方向に突出した突部と、
   を有し、
   前記３つ以上の受給電極が前記突部の表面に設けられている
   請求項１記載の差込プラグ。
3. 前記突部には先端表面から前記差込方向と反対方向に凹んだ孔部が形成され、
   前記第１コネクタが前記孔部内に設けられている
   請求項２に記載の差込プラグ。
4. 前記３つ以上の受給電極は受給電力の電圧が高いほど広い表面積を有する請求項１～３のいずれかに記載の差込プラグ。
   
5. 直流電力の電力供給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能なコンセントであって、
   直流電力の電圧を複数の異なる電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電力変換装置と、
   複数の異なる電圧の直流電力を供給可能な３つ以上の供給電極と、
   ＰＬＣ信号の送受信が可能な第２コネクタと、
   差込プラグの差し込みが可能な差込部とを備え、
   前記３つ以上の供給電極が、前記差込部の内周面に設けられている
   ことを特徴とするコンセント。
6. 直流電力の電力供給及び電力線を利用した通信（ＰＬＣ）が可能なコンセントであって、
   直流電力の電圧を複数の異なる電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電力変換装置と、
   複数の異なる電圧の直流電力を供給可能な３つ以上の供給電極と、
   ＰＬＣ信号の送受信が可能な第２コネクタと、
   を備え、
   前記３つ以上の供給電極は供給電力の電圧が高いほど広い表面積を有する
   ことを特徴とするコンセント。
7. 直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ電力変換装置をさらに備える請求項５又は６に記載のコンセント。
8. 直流電力信号とＰＬＣ信号との重畳及び分離を行うＰＬＣモデムをさらに備える請求項５～７のいずれかに記載のコンセント。