JPWO2011071170A1 - 直流給電装置 - Google Patents

Abstract

直流給電において安全に栓刃と接続部の切り離しを行う。電気的負荷に接続された栓刃（２２）と接続する少なくとも一対の接続部である刃受（１５）と；この接続部である刃受（１５）に流れる直流電流に応じて動作し、刃受（１５）に電流が流れている場合に栓刃（２２）と接続部である刃受（１５）の接続状態をロックするロック手段と；を具備する。

Description

この発明は、コンセントやテーブルタップなどのように、各種の電気的負荷に直流給電を行うために好適な直流給電装置に関するものである。

各種の電気機器は、外付けや内蔵の電源部により交流を直流に変換して動作している。従って、家庭内やビルなどにおいて直流供給を行うようにすれば、電気機器に外付けや内蔵の交流直流変換電源部が不要となり、せいぜい電圧変換などの機能を持てば良いので、電力の変換ロスを軽減し、構成の簡素化や小型化を図ることができる。

更に、太陽光などの自然エネルギーを用いた発電によって得られる電気は直流であることが多く、直流給電装置の開発が急務となっている。ここで、直流給電装置においては、直流は交流のようにゼロ電位に一度戻るタイミングを持つものでなく、一定の電位を供給する。

従って、コンセントにプラグの栓刃を挿入して電気的負荷に直流給電を行っている状態において、プラグを抜くとアークが発生し、栓刃に損傷を与えるなどの虞があり問題である。このため、電流量の目安を表示するＬＥＤを設けた電源コンセントが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、上記の表示にも拘らずプラグをコンセントから抜いてしまうと、アークが発生することから、問題を根底から解決するものではなかった。

特開２００１−１９６１３８号公報

本発明は上記のような直流給電装置の問題に鑑みなされたもので、その目的は、安全に栓刃と接続部の切り離しを行うことが可能な直流給電装置を提供することである。

本発明の実施形態に係る直流給電装置は、電気的負荷に接続された栓刃と接続する少なくとも一対の接続部と；この接続部に流れる直流電流に応じて動作し、接続部に電流が流れている場合に栓刃と接続部の接続状態をロックするロック手段と；を具備することを特徴とする。

栓刃は、電気的負荷とは別のプラグのような器具に備えられていても良く、また、電気的負荷自体が備えるものでも良い。接続部はプラス側とマイナス側の少なくとも一対の接続部を備えていれば良く、これ以外にアースの接続部が備えられていても良い。ロック手段は、機械的にロックするものや磁気的結合により離れなくするものなどを含む。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態は、接続部に流れる電流を検出する検出手段と；検出手段の検出した電流の量に応じてロック手段のロックとロック解除とを制御する制御部と；を具備することを特徴とする。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態は、電気的負荷に給電する直流を制御部へ与えるラインと；栓刃と接続部が接続状態か非接続状態であるかに応じて前記ラインを介した給電をオンオフする給電制御手段と；を具備することを特徴とする。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態は、緊急スイッチを備え、制御部は、緊急スイッチの操作に応じてロック手段のロック解除を行うことを特徴とする。

上記において緊急スイッチは、緊急時に操作するものであり、特別な機能を備えている必要はない。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態は、接続部に流れる直流電流に応じて動作し、接続部に電流が流れている場合に栓刃と接続部の接続状態をロックするので、電流が流れている場合に栓刃と接続部の切り離しを行うことは不可能であり、安全に栓刃と接続部の切り離しを行うことが可能となる。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態によれば、接続部に流れる電流を検出する検出手段の検出した電流の量に応じてロック手段のロックとロック解除とを制御するので、電流量に応じたロックとロック解除とがなされ、より安全に栓刃と接続部の切り離しを行うことが可能となる。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態によれば、電気的負荷に給電する直流を制御部へ与えるラインと、栓刃と接続部が接続状態か非接続状態であるかに応じて前記ラインを介した給電をオンオフする給電制御手段とを具備するので、制御部は栓刃と接続部が接続状態のときに電流量を検出してロックとロック解除とを制御することになり、不要な電力消費をなくすることが可能である。

本発明に係る直流給電装置の一実施形態によれば、制御部は、緊急スイッチの操作に応じてロック手段のロック解除を行うので、電気的負荷側の異常などにより電流が流れ続けているような場合に、強制的にロック解除でき、緊急事態にも対処可能である。

本発明に係る直流給電装置としてのコンセントと、プラグの実施例を示す斜視図。 プラグを近接させた状態における図１のＡ−Ａ断面図。 本発明に係る直流給電装置としてのコンセントの第１の実施形態の構成図。 図２の状態からプラグを挿入したときの断面図。 本発明に係る直流給電装置としてのコンセントの第２の実施形態の構成図。 本発明に係る直流給電装置としてのコンセントの第３及び第４の実施形態の斜視図。 本発明に係る直流給電装置としてのコンセントの第３及び第４の実施形態の構成図。

以下添付図面を参照して、本発明に係る直流給電装置の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。各実施形態に係る直流給電装置としては、図１に示されるようなコンセントとする。コンセント本体１１にカバープレート１２が被せられて、開口部１３を有する。このようなコンセント本体１１に対し、電気的負荷に接続されているプラグ２０の本体２１から突出した栓刃２２を結合する。各栓刃２２には、孔２３が穿設されている。

図２は、プラグ２０を近接させた図１のＡ−Ａ断面であり、コンセント本体１１により囲繞された内室１４を備える。内室１４には、導電性の栓刃２２と接続する接続部としての導電性の刃受１５が導電性の基部１６に埋設されている。刃受１５は、弾性を有する二枚の刃受片１５ａ、１５ａが空隙を持って向かい合わせて構成されている。二枚の刃受片１５ａ、１５ａの先端部は、開口部１３に臨むように配置され、それぞれが外側へ折り曲げられて、栓刃２２が容易に挿入可能に構成されている。

図２は、栓刃２２が挿入されていない状態であり、刃受１５における先端部の外側へ折り曲げられた部分より基部１６に近い部分においては、二枚の刃受片１５ａ、１５ａが接触した状態となっている。刃受１５の少なくとも一方において、二枚の刃受片１５ａ、１５ａ間に栓刃２２が挿入された状態で、栓刃２２に形成された孔２３と一致する位置に透孔１７が形成されている。

上記透孔１７が形成された刃受１５の側部からコンセント本体１１による内壁の方向には、筒状のソレノイド３１が設けられており、ソレノイド３１の筒内には例えば鉄製のアクチュエータ３２が摺動可能に挿入されている。アクチュエータ３２は、柱状の基部３２Ａと、この基部３２Ａにおける、透孔１７と対向する側面に形成された円柱状の凸片部３３とを有している。この凸片部３３の径は、透孔１７の内径より僅かに小さく、凸片部３３は透孔１７内に挿抜可能である。

アクチュエータ３２の基部３２Ａにおける、凸片部３３が形成されていない側面には、付勢手段であるバネ３４の一端部が固着されており、バネ３４の他端部はコンセント本体１１による内壁に固定されている。アクチュエータ３２は、バネ３４によってコンセント本体１１による内壁方向に引き付けられるように付勢されている。

ソレノイド３１は図３に示されるように、透孔１７が形成された刃受１５と、給電ライン３Ａとの間に直列に接続される。他方の刃受１５には透孔１７が形成されておらず、給電ライン３Ｂが直接接続されている。従って、図２や図３のようにプラグ２０がコンセント本体１１に挿入されていない場合には、ソレノイド３１に電流が流れない。この結果、アクチュエータ３２は図２に示すようにバネ３４の付勢力によりコンセント本体１１による内壁の方向に引き付けられ、ソレノイド３１内に止まる。

上記に対し、図４に示すようにプラグ２０がコンセント本体１１に挿入されると、プラグ２０が電気的負荷に接続されているので、図３の給電ライン３Ａと３Ｂとは、ソレノイド３１、栓刃２２、２２、プラグ２０及び電気的負荷を介してループ状に直列に接続され、ソレノイド３１に電流が流れる。この結果、ソレノイド３１内のアクチュエータ３２はバネ３４の付勢力に抗して刃受１５の方向へ移動し、図４に示されているように、凸片部３３は刃受１５の透孔１７を介して栓刃２２の孔２３へ挿入される。

このように、凸片部３３が刃受１５の透孔１７を介して栓刃２２の孔２３へ挿入されているロック状態では、プラグ２０を引き抜こうとしても、凸片部３３が栓刃２２の移動を阻止し、引き抜くことはできない。このように、ソレノイド３１、アクチュエータ３２、凸片部３３、バネ３４、刃受１５、透孔１７、栓刃２２、孔２３は、接続部である刃受１５に電流が流れている場合に栓刃２２と接続部である刃受１５の接続状態をロックするロック手段として機能する。

図４に示されるロック状態において、例えば電気的負荷においてスイッチ等により給電路が開放されたり、電源側のブレーカ（図示しない）が遮断されたりすると、ソレノイド３１に電流が流れなくなり、アクチュエータ３２はバネ３４の付勢力によりソレノイド３１内に引き戻され、ロック状態が解除される。この結果、凸片部３３が栓刃２２の移動を阻止することはなく、プラグ２０を容易に引き抜くことができる。

図５には、第２の実施形態に係る直流給電装置の要部ブロック図が示されている。コンセント本体１１により囲繞された内室１４には、制御部４０が備えられ、この制御部４０は、給電ライン３Ａ、３Ｂを介して電力を得ている。制御部４０にはソレノイド３１が接続され、制御部４０がソレノイド３１に対する通電・非通電の制御を行う。また、制御部４０には、接続部である刃受１５に流れる電流を検出する検出手段としてのカレントトランス４１が接続されている。ソレノイド３１やアクチュエータ３２を含むロック手段の構成は第１の実施形態に係る直流給電装置であるコンセントと変らない。

この第２の実施形態に係る直流給電装置であるコンセントでは、制御部４０がカレントトランス４１によって刃受１５に流れる電流の検出結果を得ており、この検出結果に係る電流量が所定値を超えた場合にソレノイド３１に対する通電を行い、それ以外においては非通電とする。

従って、図５に示されるようにプラグ２０がコンセント本体１１に挿入されていない状態では、ソレノイド３１が非通電とされ、プラグ２０をコンセント本体１１に挿入することが可能である。これに対し、プラグ２０をコンセント本体１１に挿入し、プラグ２０に接続された電気的負荷において電力消費がなされると、カレントトランス４１によって得られる電流値は大きくなり、制御部４０はソレノイド３１への通電を行う。

この結果、ソレノイド３１内のアクチュエータ３２はバネ３４の付勢力に抗して刃受１５の方向へ移動し、図４に示されているように、凸片部３３は刃受１５の透孔１７を介して栓刃２２の孔２３へ挿入され、プラグ２０を抜くことができないロック状態となる。このため、電気的負荷に給電中にプラグ２０を抜いてアークが生じ栓刃２２を損傷するという危険を回避できる。

更に、電気的負荷においてスイッチ等がオフとされると、カレントトランス４１によって得られる電流値は小さくなり、これを検出した制御部４０がソレノイド３１への通電を止める。この結果、アクチュエータ３２はバネ３４の付勢力によりソレノイド３１内に引き戻され、ロック状態が解除される。この第２の実施形態によれば、制御部４０が接続部である刃受１５へ流れる電流値を検出して、これに基づきロック及びロック解除の制御を行うので、安定した動作を確保することができる。

次に第３の実施形態に係る直流給電装置を説明する。図６、図７において、緊急スイッチ４５が備えられていないコンセントが第３の実施形態である。第３の実施形態では、プラグ２０をコンセント本体１１に挿入したときに、プラグ２０の栓刃２２が突出している前方壁面２５が、コンセント本体１１の全面壁に当接する。このコンセント本体１１の全面壁に接続検出スイッチ４８が設けられている。

上記接続検出スイッチ４８は、電源供給ライン３Ｂから制御部４０へ電源供給がなされるラインに接続されている。この結果、制御部４０は、接続検出スイッチ４８のオンオフに応じて電力の供給を受ける。これ以外の構成は第２の実施形態の構成に等しい。

上記の第３の実施形態であるコンセントでは、プラグ２０がコンセント本体１１に挿入されたときに、制御部４０へ給電が開始されて動作を始め、制御部４０がカレントトランス４１によって刃受１５に流れる電流値の検出結果を得る。このため、プラグ２０がコンセント本体１１に挿入されていない場合には制御部４０が電力消費を行うことがなく、低電力消費の装置を実現できる。

図６、図７に示されるように、第３の実施例に対し、緊急スイッチ４５が備えられたコンセントが第４の実施形態である。緊急スイッチ４５のオンオフ情報は、制御部４０へ与えられる。制御部４０は、緊急スイッチ４５の操作に応じてロック手段のロック解除を行う。

つまり、カレントトランス４１により所定の電流値が検出されている場合において、例えば、電気的負荷側に不具合が発生しており、給電を停止したいような場合に、前述の実施形態ではロック状態となっており、プラグ２０をコンセント本体１１から切り離すことは不可能である。

このような場合に、緊急スイッチ４５を操作すると、これを検出して制御部４０はソレノイド３１への通電を停止する。これにより、アクチュエータ３２が復旧し、プラグ２０をコンセント本体１１から切り離すことが可能となる。この場合には、電気的負荷側に電流が流れており、プラグを抜くときにアークが発生する可能性があるが、緊急事態であり、不具合を生じた電気的負荷に電流を流し続けるよりも安全を図ることができる。

１１ コンセント本体 １５ 刃受
１７ 透孔 ２０ プラグ
２１ 本体 ２２ 栓刃
２３ 孔 ３１ ソレノイド
３２ アクチュエータ ３４ バネ
４０ 制御部 ４１ カレントトランス
４５ 緊急スイッチ ４８ 接続検出スイッチ

Claims (4)

1. 電気的負荷に接続された栓刃と接続する少なくとも一対の接続部と；
   この接続部に流れる直流電流に応じて動作し、接続部に電流が流れている場合に栓刃と接続部の接続状態をロックするロック手段と；
   を具備することを特徴とする直流給電装置。
2. 接続部に流れる電流を検出する検出手段と；
   検出手段の検出した電流の量に応じてロック手段のロックとロック解除とを制御する制御部と；
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の直流給電装置。
3. 電気的負荷に給電する直流を制御部へ与えるラインと；
   栓刃と接続部が接続状態か非接続状態であるかに応じて前記ラインを介した給電をオンオフする給電制御手段と；
   を具備することを特徴とする請求項２に記載の直流給電装置。
4. 緊急スイッチを備え、制御部は、緊急スイッチの操作に応じてロック手段のロック解除を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の直流給電装置。

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