JPH08163777A - 直流３線式２電圧配線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】太陽光発電等によりバッテリーユニットに蓄電
された直流を、直流専用機器に直接配電する経済的な直
流配線システムを提供する。 【構成】同電圧の２個のバッテリーを直列に接続して形
成した直流電源と、この直流電源の両端に接続された２
本の配電線と、２個のバッテリーの接続点に接続された
１本の配電線と、これら３本の配電線の他端に接続され
た複数の１極ジャックからなるコンセントと、負荷に接
続された２極プラグまたは３極プラグとから構成され、
プラグをジャックに差し込むことにより、各バッテリー
単独の電圧と直流電源の全電圧とを負荷に供給するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個のバッテリーユニ
ットから３本の配電線により異なる２つの直流電圧を負
荷に供給するための直流３線式２電圧配線システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】商用電源の歴史は交流の歴史であるとい
っても過言ではない。即ち、水力発電所、火力発電所又
は原子力発電所における発電機で発電される電圧は構造
的に交流電圧である。又、発電された交流電圧は長距離
送電線における送電損失を最小限にするため発電所側の
変電所で変圧器によりできるだけ高電圧に昇圧された後
需要者側へ送電される。

【０００３】送電線の受端側変電所においては、変圧器
により電圧を１００Ｖまたは２００Ｖに降圧した後に、
配電線により各需要者に配電するようになっている。従
って、需要者側における機器の多くは交流１００Ｖまた
は２００Ｖの電源を前提として構成されるようになって
いる。

【０００４】従って、電力需要者の使用する機器には、
通信機器やオーディオ機器等のように本来低い直流電圧
を利用するものが多いが、このような機器は、１００Ｖ
交流電圧を所望の直流電圧に変換する電源回路を必要と
する。

【０００５】しかしながら、もし需要者側で直流電圧を
発生する手段を持つことができるならば、交流１００Ｖ
の給電に頼る必要が無くなり、各種機器の電源回路の構
成が簡単になり機器は小型で低コストになる。

【０００６】最近における電力需要の急激な増加と発電
所の設置の困難性、ならびに、各種小規模電力発電技術
の発達に伴い、上記のような既存の商用電源電力供給体
系を補完するシステムとして、電力需要者側が自ら使用
する電力の全部または一部を自給する太陽光発電、風力
発電、燃料電池等による自家発電システムが脚光を浴び
始めた。

【０００７】このような自家発電システムは、直流を使
用する通信機器や情報機器により構成される将来の完結
したホームオートメーションシステムには最適である。

【０００８】従来、図１０に示すように、上記の太陽光
発電、風力発電、燃料電池等による発電装置１５により
発電された直流電力は充電装置１６によりいったんバッ
テリー１９に蓄電される。そして、使用時には、変換器
２０により単相１００ボルトの交流電源に変換されて切
替装置２１に供給されている。

【０００９】一方、商用電源１７は商用電源負荷２３に
単相１００Ｖ電圧を供給すると共に、切替装置２１にそ
れを分岐している。

【００１０】切替装置２１は、変換器２０側に接続され
たスイッチＡと商用電源側に接続されたスイッチＢとの
どちらか一方を閉じることにより、変換器２０の出力電
圧と商用電源１７からの電圧とを切り替えて負荷２２に
対して供給するようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負荷に
よっては通信機器等のように直流を必要とするものがあ
り、このような機器においては、供給される１００Ｖ交
流電圧を直流に変換する電源回路を必要とし、折角直交
変換した電圧を電源回路で再び直流に変換している。こ
のことは、バッテリーの電圧を単相１００ボルトの交流
電源に変換する高価な変換器２０と機器側の電源回路と
が無駄であることを意味し、配電システムおよび機器の
構造面、コスト面から大きな問題点であった。

【００１２】従って、本発明は、直流を必要とする機器
に対してバッテリーから直接直流を供給することができ
る簡単な構成の直流電圧配線システムを低コストで提供
することを目的とし、特に、例えば１２Ｖの２つのバッ
テリーユニットから、１２Ｖと２４Ｖの２種類の電圧を
配線することができる直流３線式２電圧配線システムに
課題を有している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る直流３線式２電圧配線システムは、所
定電圧からなる第１のバッテリーと第２のバッテリーと
を直列に接続して形成した直流電源と、該直流電源の両
端に接続された第１及び第２の配電線と、前記第１及び
第２のバッテリーの接続点に接続された第３の配電線
と、前記第１〜第３の配電線を組み合わせて構成された
出力端子に適宜接続する負荷とからなり、前記出力端子
は、第１及び又は第２のバッテリー専用プラグと、前記
直流電源専用プラグとからなる。

【００１４】又、上記負荷側には、前記第１及び又は第
２のバッテリー専用プラグ、又は前記直流電源専用プラ
グに対応したジャックを備えたこと；前記負荷側には、
その入力電圧の極性に関わらず正常な極性の電圧を供給
するダイオード回路を組み込んだ直流３線式２電圧配線
システムである。

【００１５】

【作用】上記構成による直流３線式２電圧配線システム
は、第１及び第２のバッテリーからなる直流電源に接続
された３本の配電線により、各バッテリー単独の電圧と
この直流電源の全電圧との２つの電圧を負荷に直接供給
する。従って、従来のような途中の変換がなく、かつ負
荷側での変換も必要がないから配電は低コストで行うこ
とができ、かつ、負荷側は交直変換のための電源回路が
要らない。

【００１６】第１〜第３の配電線の負荷側には、複数の
ジャック、例えば１極ジャックからなるコンセントが接
続されており、負荷に接続された２極プラグの２個の端
子を２つの１極ジャックに挿入するか、または３極プラ
グの３個の端子を３つの１極ジャックに挿入することに
より、各プラグに接続された負荷回路にバッテリー単独
の直流電圧または直流電源の全電圧が供給される。

【００１７】又、コンセントの各ジャックの孔の大きさ
および形状と、プラグの端子の大きさおよび形状とをジ
ャック／端子対毎に適宜選択することにより、使用者が
各プラグを間違い無く所定のジャックに挿入することが
できるようになっている。

【００１８】更に、プラグにダイオード回路を組み込む
ことにより、孔の大きさと形状が同じ２つの１極ジャッ
クに端子の大きさと形状が同一な２極プラグを挿入する
場合、どのような方向で挿入しても負荷に対して正しい
極性の電圧が供給されるようになっている。即ち、プラ
グ形状を同一にしても第１及び第２のバッテリーのどち
らか側への接続も可能で第１及び第２のバッテリーの何
れかにかたよった接続となることを防止できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る直流３線式２電圧配線シ
ステムの実施例について図面を参照にして説明する。

【００２０】本発明に係る直流３線式２電圧配線システ
ムは、図１に示すように、例えば夫々の出力電圧が１２
Ｖの２個の第１のバッテリーと第２のバッテリーに相当
するバッテリーユニット１、２と、コンセント３と、バ
ッテリーユニット１、２とコンセント３とを接続する第
１、第２、第３の配電線に相当する３本の配電線Ａ、
Ｂ、Ｃと、直流負荷としての機器４と、機器４と接続さ
れコンセント３に挿入されるプラグ５とから構成されて
いる。

【００２１】バッテリーユニット１、２は直列に接続さ
れ直流電源を形成している。つまり、バッテリーユニッ
ト１のマイナス端子とバッテリーユニット２のプラス端
子は接続点６で接続されており、直流電源の全電圧は２
４Ｖとなる。

【００２２】バッテリーユニット１のプラス端子には、
配電線Ａの一端を接続し、接続点６には配電線Ｂの一端
を接続し、バッテリーユニット２のマイナス端子には配
電線Ｃの一端を接続する。

【００２３】上記配線により、配電線Ａと配電線Ｂとの
間および配電線Ｂと配電線Ｃとの間の電圧はバッテリー
単独の電圧１２Ｖとなり、配電線Ａと配電線Ｃとの間の
電圧は直流電源の全電圧２４Ｖとなる。即ち、３本の配
電線Ａ、Ｂ、Ｃにより１２Ｖと２４Ｖの２種類の電圧を
負荷４に供給する。

【００２４】３本の配電線Ａ、Ｂ、Ｃの負荷側には、コ
ンセント３が接続されている。コンセント３は配電線
Ａ、Ｂ、Ｃの他端に接続された複数のジャックを有す
る。ジャックは全て１極（接触部が一つ）である。

【００２５】プラグ５は、３極プラグまたは２極プラグ
あるいはそれら両方を含む。コンセント３の２つのジャ
ックに２極プラグを差し込むか、３つのジャックに３極
プラグを差し込むことにより機器４と直流電源とが接続
されることになる。

【００２６】コンセント３とそれに対応するプラグ５の
構成には各種あり、以下、コンセント３とプラグ５との
組み合わせの各種実施例について説明する。

【００２７】（１）３極プラグによる構成例 コンセント３とプラグ５の組み合わせの第１の実施例
は、図２に示すように、３角形に配置されたジャックＪ
０、Ｊ１、Ｊ２を有するコンセント３ａと３極プラグ５
ａとで構成される。

【００２８】コンセント３ａのジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ
２は夫々配電線Ａ、Ｂ、Ｃと１対１の対応で接続されて
いる。又、ジャックＪ１の孔の直径はジャックＪ０、Ｊ
２の孔の直径より大きく、又、ジャックＪ０およびジャ
ックＪ２の各孔の直径は同一である。

【００２９】３極プラグ５ａは、ジャックＪ０、Ｊ１、
Ｊ２に対応した３角形の頂点に端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を
設け、各端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を３芯ケーブル７に接続
したものである。端子Ｔ１の直径はジャックＪ１と合わ
せて端子Ｔ１および端子Ｔ２の直径より大きくしてあ
り、又、端子Ｔ０と端子Ｔ２の直径はジャックＪ０およ
びジャックＪ２に合わせた大きさで相互に等しくしてあ
る。

【００３０】３極プラグ５ａの端子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を
コンセント３のジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ２に差し込むこ
とにより、配電線Ａ、Ｂ、Ｃはケーブル６を介して機器
の回路と接続されることになる。

【００３１】本実施例は、機器の回路に対して直流１２
Ｖを供給するバッテリーユニットは固定されるが、プラ
グ５ａの挿入ミスが無く正しい極性の直流を負荷回路に
確実に供給することができる。

【００３２】（２）４ジャックのコンセントと２個の２
極プラグによる構成例 コンセントとプラグの組み合わせの第２の実施例は、図
３に示すように、４個のジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ
３を有するコンセント３ｂと、２個の２極プラグ５ｂ、
５ｃとから構成されている。

【００３３】コンセント３ｂのジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ
２は夫々配電線Ａ、Ｂ、Ｃと１対１の対応で接続されて
いる。ジャックＪ３はジャックＪ２とコンセント３ｂの
内部で接続されている。

【００３４】ジャックＪ０とジャックＪ１との距離およ
びジャックＪ１とジャックＪ３との距離は共にＬ１と
し、ジャックＪ０とジャックＪ２との距離はＬ１と異な
るＬ２とする。

【００３５】又、ジャックＪ２の孔の直径は、他のジャ
ックＪ０、Ｊ１、Ｊ３より大きくし、ジャックＪ０、Ｊ
１、Ｊ３の孔の直径は同一とする。

【００３６】２極プラグ５ｂは、上記Ｌ１の間隔を置い
て設けられた端子Ｔ３、Ｔ４と、端子Ｔ３、Ｔ４と接続
された２芯線９とから構成される。端子Ｔ３、Ｔ４の各
直径は、ジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ３に合わせると共に両
者同一とする。

【００３７】又、２極プラグ５ｃは、上記Ｌ２の間隔を
置いて設けられた端子Ｔ５、Ｔ６と、端子Ｔ５、Ｔ６と
接続された２芯線１０とから構成される。端子Ｔ５の直
径はジャックＪ２に合わせ、端子Ｔ６の直径はジャック
Ｊ０に合わせる。

【００３８】使用時、１２Ｖのみを供給する場合は、２
極プラグ５ｂ（１２Ｖプラグともいう）をジャックＪ
０、Ｊ１またはジャックＪ１、Ｊ３に差し込む。２４Ｖ
のみ供給する場合には、２極プラグ５ｃ（２４Ｖプラグ
ともいう）をジャックＪ０、Ｊ２に差し込む。

【００３９】又、１２Ｖと２４Ｖの両方を供給する場合
には、２極プラグ５ｂをジャックＪ１、Ｊ３に差し込
み、２極プラグ５ｃをジャックＪ０、Ｊ２に差し込む。
なお、ジャックＪ２、Ｊ３間には２極プラグ５ｃは差し
込めないようになっている。

【００４０】本実施例において、２極プラグ５ｃの端子
Ｔ５、Ｔ６を異なる大きさにしたことにより、２４Ｖ電
圧の極性を間違えて接続することはない。しかしなが
ら、１２Ｖの電圧に関しては、２極プラグ５ｂの端子Ｔ
３、Ｔ４の大きさが等しいため左右いずれの方向でもジ
ャックＪ０、Ｊ１、Ｊ３に挿入することができるから、
負荷回路に供給される直流電圧の極性が反対になるおそ
れがある。

【００４１】上記のおそれに対する対策として、２極プ
ラグ５ｂの中または負荷回路に、図４に示すようなダイ
オード回路５ｆを設ける。このダイオード回路５ｆは、
端子Ｔ３から機器（負荷）４を通じて端子Ｔ４へ向かう
電流方向を順方向とするダイオードＤ１、Ｄ２、端子Ｔ
４から機器（負荷）４を通じて端子Ｔ３へ向かう電流方
向を順方向とするダイオードＤ３、Ｄ４とから構成され
ている。

【００４２】このダイオード回路５ｆにより、端子Ｔ
３、Ｔ４がジャックＪ０、Ｊ１、Ｊ３の内のいずれの２
つにどのような方向で差し込まれても、機器（負荷）４
には常に矢印で示す方向の１２Ｖ直流電圧が印加される
ことになる。上記ダイオード回路を組み込んだ２極プラ
グ５ｂの構成を図５に示す。

【００４３】本実施例は、４個のジャックＪ０〜Ｊ３を
持つ簡単な構成のコンセント３ｂと２極プラグ５ｂ、５
ｃとにより、１２Ｖ単独、２４Ｖ単独、１２Ｖ、２４Ｖ
両用の直流電圧を電圧値および極性を正確に負荷に供給
することができる。

【００４４】（３）多ジャックコンセントと多２極プラ
グによる構成例 第３の実施例は、図６に示すように、縦に２列に配列さ
れた６個のジャックＪ０１、Ｊ０２、Ｊ１１、Ｊ１２、
Ｊ２２を有するコンセント３ｃと２極プラグ５ｄ、５ｅ
とから構成される。

【００４５】右側の列には小さな直径の円形ジャックＪ
０１、Ｊ２２、Ｊ０２が配列され、左側の列には、大き
な直径の円形ジャックＪ１１、Ｊ１２と、四角なジャッ
クＪ２１が配置されている。

【００４６】左右の各列の間隔、即ち、ジャックＪ１
１、Ｊ０１間、ジャックＪ１２、Ｊ２２間、ジャックＪ
２１、Ｊ０２間は夫々等間隔とする。

【００４７】ジャックＪ０１は配電線Ａと接続されると
共にジャックＪ０２と内部接続され、ジャックＪ１１は
配電線Ｂと接続されると共にジャックＪ１２と内部接続
され、ジャックＪ２１は配電線Ｃと接続されると共にジ
ャックＪ２２と内部接続される。

【００４８】上記配線により、ジャックＪ１１、Ｊ０１
間には１２Ｖ、ジャックＪ１２、Ｊ２２間には１２Ｖ、
ジャックＪ２１、Ｊ０２間には２４Ｖの各直流電圧が得
られる。

【００４９】２極プラグ５ｄ（１２Ｖプラグ）は、ジャ
ックＪ１１またはＪ１２の孔の大きさと合致する直径の
端子Ｔ７と、ジャックＪ０１またはＪ２２と合致する直
径の端子Ｔ８とを有している。

【００５０】２極プラグ５ｅ（２４Ｖプラグ）は、ジャ
ックＪ２１の四角の孔に合わせた形状および大きさの端
子Ｔ９と、ジャックＪ０２に合わせた直径の端子Ｔ１０
とを有している。

【００５１】本実施例は使用時、２極プラグ５ｄの端子
Ｔ７、Ｔ８をジャックＪ１１、Ｊ０１又はジャックＪ１
２、Ｊ２２に挿入することにより１２Ｖ直流電圧を取り
出すことができる。又、２極プラグ５ｅの端子Ｔ９、Ｔ
１０をジャックＪ２１、Ｊ０２に挿入することにより２
４Ｖ直流電圧を取り出すことができる。なお、２極プラ
グ５ｄを２個用いて２つの１２Ｖ電圧を取り出すことも
できる。

【００５２】（４）上記実施例の拡張または変形例 上記第２の実施例（図３参照）を拡張して図７に示すよ
うなコンセント３ｄを構成することができる。コンセン
ト３ｄは、コンセント３ｂに間隔Ｌ１のジャックＪ４、
Ｊ５を付加し、ジャックＪ４をジャックＪ１に、ジャッ
クＪ５をジャックＪ０に、夫々内部接続したものであ
る。

【００５３】この場合は、ジャックＪ０、Ｊ１間の距離
をＬ１にする必要はない。このコンセント３ｄに第２の
実施例と同様に２極プラグ５ｂおよび５ｃを適用するこ
とにより、２つの１２Ｖ直流電圧と１つの２４Ｖ直流電
圧とを供給することができる。

【００５４】更に、図８に示すコンセント３ｅは、図７
に示すコンセント３ｄに、更にジャック対Ｊ０、Ｊ２と
同様のジャック対Ｊ６、Ｊ７を付加して内部接続を施す
ことにより、２極プラグ５ｂ、５ｃを２個ずつ用いて１
２Ｖおよび２４Ｖの直流電圧を２つずつ供給するもので
ある。

【００５５】以下同様に、ジャック対Ｊ０、Ｊ２と同様
のジャック対を増加することにより２４Ｖの直流電圧を
いくつでも供給することができ、また、ジャック対Ｊ
１、Ｊ３と同様のジャック対を増加することにより１２
Ｖの直流電圧をいくつでも供給することができる。

【００５６】以上述べた直流３線式２電圧配線システム
は、図９に示すように、ホームオートメーションシステ
ムの一環を担う。即ち、ソーラー発電器や燃料電池等の
発電装置１５で発電された電力は充電装置１６に供給さ
れる。充電装置１６はバッテリーユニット１、２を充電
する。そして、バッテリーユニット１、２は３線式配電
線Ａ、Ｂ、Ｃにより上述のようにバッテリー専用負荷４
に１２Ｖと２４Ｖの２つの電圧を供給する。

【００５７】なお、商用電源１７から単相１００Ｖを取
り、これを整流回路１８により直流に変換し、これをバ
ッテリーユニット１、２の充電のバックアップ電源とし
ても良い。

【００５８】以上の各実施例において、バッテリーユニ
ット１、２の電圧は１２Ｖとしたがこれに限定するもの
ではなく、要は、２つのバッテリーユニットから３本の
配電線により２種類の直流電圧を供給することができる
ものを全て含むことは勿論のことである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る直流
３線式２電圧配線システムは下記の効果を奏する。 （１）３本の配電線により２種類の直流電圧を負荷に供
給することができ経済的である。 （２）プラグは極性を気にせずに使用することができる
から使用に便である。 （３）ソーラーバッテリー等で発電した電圧を商用電源
に変換する変換装置が不要となり低コスト直流配電シス
テムを構成することができる。

【００６０】（４）ＯＡ機器等のような直流専用機器側
に交流１００Ｖを直流１２Ｖ等に変換するための電源回
路が不要となり、機器の構成を小型化し低コスト化する
ことができる。 （５）上記（４）と同じ理由で雑音の少ない直流電圧が
得られる。 （６）１２Ｖまたは２４Ｖを使用する自動車用機器がそ
のまま適用することができる。 （７）商用電源と接続されないので、保護器が不要とな
り簡単なシステムでよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直流３線式２電圧配線システムの
実施例の全体構成を示す説明図である。

【図２】同システムにおけるコンセントとプラグとの組
み合わせの第１の実施例を示す説明図である。

【図３】同システムにおけるコンセントとプラグとの組
み合わせの第２の実施例を示す説明図である。

【図４】同プラグに組み込まれるダイオード回路の回路
図である。

【図５】同ダイオード回路を組み込んだプラグの構成を
示す説明図である。

【図６】同システムにおけるコンセントとプラグとの組
み合わせの第３の実施例を示す説明図である。

【図７】同システムにおけるコンセントとプラグとの組
み合わせの第４の実施例を示す説明図である。

【図８】同システムにおけるコンセントとプラグとの組
み合わせの第５の実施例を示す説明図である。

【図９】同システムを利用した略示的全体説明図であ
る。

【図１０】従来技術における略示的全体説明図である。

【符号の説明】

１、２ バッテリーユニット ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ コンセント ４ 機器（負荷） ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ プラグ ６ 接続点 ７ ３芯線 ８ 内部接続線 ９、１０ ２芯線 １５ 発電装置 １６ 充電装置 １７ 商用電源 １８ 整流回路 １９ バッテリー ２０ 変換器 ２１ 切替装置 ２２ 商用／バッテリー切替負荷 ２３ 商用電源負荷 Ａ、Ｂ、Ｃ 配電線 Ｊ０〜Ｊ７、Ｊ０１、Ｊ０２、Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ２
１、Ｊ２２ ジャック Ｌ１、Ｌ２ ジャック間の距離

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定電圧からなる第１のバッテリーと第２
   のバッテリーとを直列に接続して形成した直流電源と、
   該直流電源の両端に接続された第１及び第２の配電線
   と、前記第１及び第２のバッテリーの接続点に接続され
   た第３の配電線と、前記第１〜第３の配電線を組み合わ
   せて構成された出力端子に適宜接続する負荷とからな
   り、前記出力端子は、第１及び又は第２のバッテリー専
   用プラグと、前記直流電源専用プラグとからなることを
   特徴とする直流３線式２電圧配線システム。
2. 【請求項２】上記負荷側には、前記第１及び又は第２の
   バッテリー専用プラグ、又は前記直流電源専用プラグに
   対応したジャックを備えたことを特徴とする請求項１に
   記載の直流３線式２電圧配線システム。
3. 【請求項３】上記負荷側には、その入力電圧の極性に関
   わらず正常な極性の電圧を供給するダイオード回路を組
   み込んだことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流
   ３線式２電圧配線システム。
4. 【請求項４】上記第１及び又は第２のバッテリー専用プ
   ラグ、又は前記直流電源専用プラグには、その入力電圧
   の極性に関わらず正常な極性の電圧を供給するダイオー
   ド回路を組み込んだことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の直流３線式２電圧配線システム。