(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される直流電力を複数系統に分岐させる複数の分岐電路と、
前記分岐電路のそれぞれに設けられて、前記分岐電路のそれぞれから、負荷を接続した配電路への電力供給を導通・遮断する分岐開閉器と、
前記複数の分岐電路のうち少なくとも１つの分岐電路に接続し、この接続した分岐電路に重畳させる通信信号を伝送する通信線と、
前記通信線と前記分岐電路との接続点と、前記直流電源との間の電路に設けられて、少なくとも前記通信信号の周波数帯域を阻止域とするフィルタと、
前記分岐開閉器の負荷側出力と前記負荷との間に設けられて、前記負荷側の出力インピーダンスが前記配電路の特性インピーダンスと整合し、前記分岐開閉器側の入力インピーダンスが前記負荷のインピーダンスより大きい整合回路と
を備えることを特徴とする分電盤。
【請求項２】
前記通信信号は、通信信号源から前記通信線に送出され、
前記通信信号源のインピーダンスに整合する終端器を前記分岐電路に設けることを特徴とする請求項１記載の分電盤。
【請求項３】
前記複数の分岐電路の各間を、前記通信信号の周波数帯域を通過させるインピーダンスを有する結合素子で結合することを特徴とする請求項１または２記載の分電盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流配電を行う分電盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電システムや燃料電池システムなどの家庭内への普及が進んでおり、これらシステムの生成する直流エネルギーをそのまま直流負荷に供給する直流配電システムは、エネルギーロスの少ない配電システムとして注目されている。
【０００３】
直流配電システムにおいて直流配電を行う分電盤としては、特許文献１，２等に開示されており、直流負荷へ直流電力を配電している。この直流負荷には、例えば、ＬＥＤ等を用いた照明器具、ゲートウェイ等の通信機器、防犯センサおよび防災センサ等のセンサ機器などが挙げられる。
【０００４】
そして、上記のような分電盤において、直流電路に通信信号を重畳し、直流負荷への電力供給と、直流負荷との間の通信とを、同じ直流電路を介して行う直流配電システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２４０６６号公報
【特許文献２】特開２００８−４２９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直流電路に直流電力を供給する直流電源は、太陽電池、燃料電池、二次電池等を含んで構成されており、その出力インピーダンスは、負荷変動による出力電圧への影響を低減させるため、低インピーダンスである。したがって、直流電路に重畳した通信信号は、直流電源側に漏洩する（直流電源側に吸収される）ため、直流負荷との間の通信が困難になる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、直流電路に通信信号を重畳させて直流負荷との間で通信を行う場合に、直流負荷との間の通信性能を向上させることができる分電盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の分電盤は、直流電源から供給される直流電力を複数系統に分岐させる複数の分岐電路と、前記分岐電路のそれぞれに設けられて、前記分岐電路のそれぞれから、負荷を接続した配電路への電力供給を導通・遮断する分岐開閉器と、前記複数の分岐電路のうち少なくとも１つの分岐電路に接続し、この接続した分岐電路に重畳させる通信信号を伝送する通信線と、前記通信線と前記分岐電路との接続点と、前記直流電源との間の電路に設けられて、少なくとも前記通信信号の周波数帯域を阻止域とするフィルタと、前記分岐開閉器の負荷側出力と前記負荷との間に設けられて、前記負荷側の出力インピーダンスが前記配電路の特性インピーダンスと整合し、前記分岐開閉器側の入力インピーダンスが前記負荷のインピーダンスより大きい整合回路とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明において、前記通信信号は、通信信号源から前記通信線に送出され、前記通信信号源のインピーダンスに整合する終端器を前記分岐電路に設けることが好ましい。
【００１１】
この発明において、前記複数の分岐電路の各間を、前記通信信号の周波数帯域を通過させるインピーダンスを有する結合素子で結合することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明では、直流電路に通信信号を重畳させて直流負荷との間で通信を行う場合に、直流負荷との間の通信性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の分電盤を用いた直流配電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態２の分電盤を用いた直流配電システムの構成を示すブロック図である。
【図３】同上の通信路の概略構成を示す回路図である。
【図４】同上の配電路の系統数が取り得る範囲を示すテーブル図である。
【図５】実施形態３の分電盤を用いた直流配電システムの構成を示すブロック図である。
【図６】同上の配電路の系統数が取り得る範囲を示すテーブル図である。
【図７】同上の通信路の概略構成を示す回路図である。
【図８】実施形態４の分電盤を用いた直流配電システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の分電盤１を用いた直流配電システムの構成を示しており、分電盤１と、直流電源２と、通信装置３と、直流負荷４とを備える。
【００１６】
直流電源２は、太陽電池、燃料電池、二次電池等が発生する直流電圧を所望の直流電圧に変換しており、例えば、ＤＣ３８０Ｖの直流電圧を出力する。直流電源２と分電盤１との間は幹線電路Ｗ１によって接続されており、直流電源２の直流電力は幹線電路Ｗ１を介して分電盤１に供給される。
【００１７】
通信装置３は、直流負荷４へ送信する通信信号を生成する通信信号源３１を備えており、通信信号源３１と分電盤１との間は通信線Ｌ１〜Ｌ３によって接続されており、通信信号源３１が生成した通信信号は通信線Ｌ１〜Ｌ３を介して分電盤１に送信される。この通信信号は、例えば、直流負荷４のエネルギーマネジメント等の制御信号で構成される。なお、図１の通信装置３において、通信線Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれに直列接続されたＺｓは、通信装置３の信号源インピーダンスを示す。
【００１８】
直流負荷４は、ＬＥＤ等を用いた照明器具、ゲートウェイ等の通信機器、防犯センサおよび防災センサ等のセンサ機器などであり、直流負荷４と分電盤１との間は複数の配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍ、Ｗ３２１〜Ｗ３２ｍ、Ｗ３３１〜Ｗ３３ｍによってそれぞれ接続されている。そして、直流電源２の直流電力は、分電盤１から配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍ、Ｗ３２１〜Ｗ３２ｍ、Ｗ３３１〜Ｗ３３ｍを介して直流負荷４のそれぞれへ配電される。なお、ｍ系統の配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍを区別しない場合、配電路Ｗ３１と称し、ｍ系統の配電路Ｗ３２１〜Ｗ３２ｍを区別しない場合、配電路Ｗ３２と称し、ｍ系統の配電路Ｗ３３１〜Ｗ３３ｍを区別しない場合、配電路Ｗ３３と称す。
【００１９】
分電盤１は、フィルタＦ１〜Ｆ３と、分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍ，Ｋ２１〜Ｋ２ｍ，Ｋ３１〜Ｋ３ｍとを備える。
【００２０】
そして、直流電源２から直流電力を供給される幹線電路Ｗ１は分電盤１内に引き込まれており、幹線電路Ｗ１は、分電盤１内において複数の分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に分岐している。分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３のそれぞれには、フィルタＦ１〜Ｆ３のそれぞれが介挿されている。分岐電路Ｗ２１は、フィルタＦ１を介して分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍに接続し、分岐電路Ｗ２２は、フィルタＦ２を介して分岐開閉器Ｋ２１〜Ｋ２ｍに接続し、分岐電路Ｗ２３は、フィルタＦ３を介して分岐開閉器Ｋ３１〜Ｋ３ｍに接続する。なお、ｍ個の分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍを区別しない場合、分岐開閉器Ｋ１と称し、ｍ個の分岐開閉器Ｋ２１〜Ｋ２ｍを区別しない場合、分岐開閉器Ｋ２と称し、ｍ個の分岐開閉器Ｋ３１〜Ｋ３ｍを区別しない場合、分岐開閉器Ｋ３と称す。
【００２１】
分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３の各負荷側出力は、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３にそれぞれ接続し、分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３は、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３に接続している各直流負荷４への電力供給を導通・遮断する。
【００２２】
このような構成を備える直流配電システムでは、直流電源２から分電盤１に供給された直流電力は、幹線電路Ｗ１から分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に分岐する。そして、分岐電路Ｗ２１の直流電力は、分岐開閉器Ｋ１（Ｋ１１〜Ｋ１ｍ）によって、さらにｍ系統に分岐される。分岐電路Ｗ２２の直流電力は、分岐開閉器Ｋ２（Ｋ２１〜Ｋ２ｍ）によって、さらにｍ系統に分岐される。分岐電路Ｗ２３の直流電力は、分岐開閉器Ｋ３（Ｋ３１〜Ｋ３ｍ）によって、さらにｍ系統に分岐される。分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３の各負荷側出力には、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３が接続されている。そして、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３に接続している直流負荷４は、分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３によって、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３からの電力供給が導通・遮断される。
【００２３】
そして、通信装置３は、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３のそれぞれに、通信線Ｌ１〜Ｌ３を介して通信信号を重畳しており、この通信信号は、分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３を介して配電路Ｗ３１〜Ｗ３３に伝送され、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３上の直流負荷４に送信される。直流負荷４は、受信した通信信号に基づいて、エネルギーマネジメント制御を実行する。
【００２４】
さらに本実施形態では、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３のそれぞれにフィルタＦ１〜Ｆ３が介挿されている。通信線Ｌ１〜Ｌ３と分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３との接続点をＸ１〜Ｘ３とすると、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３上のフィルタＦ１〜Ｆ３は、接続点Ｘ１〜Ｘ３と幹線電路Ｗ１との間に位置する。
【００２５】
そして、フィルタＦ１〜Ｆ３は、通信装置３が送信する通信信号の周波数帯域を阻止域としており、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に重畳された通信信号が、フィルタＦ１〜Ｆ３を通過して幹線電路Ｗ１側に伝送することを抑制している。したがって、直流電源２の出力インピーダンスが低インピーダンスであっても、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に重畳された通信信号は、直流電源２側への漏洩量（直流電源２側への吸収量）が抑えられる。
【００２６】
而して、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に重畳された通信信号は、フィルタＦ１〜Ｆ３によって、その通信信号電力が直流電源２側に漏洩しないため、負荷４への信号伝達効率を高めることができる。さらに、フィルタＦ１〜Ｆ３によって、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３のそれぞれに個別に重畳される独立な通信信号の混信を防ぐことができるので、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３における通信の独立性を担保することができる。すなわち、本実施形態の分電盤１を用いることによって、直流電路に通信信号を重畳させて直流負荷４との間で通信を行う場合に、直流負荷４との間の通信性能を向上させることができる。なお、フィルタＦ１〜Ｆ３の阻止域は、少なくとも通信信号の周波数帯域であればよく、例えば電源ノイズ等の抑制のために他の周波数帯域を阻止域に含んでもよい。また、通信信号の周波数帯域を阻止域とするフィルタが、接続点Ｘ１〜Ｘ３と直流電源２との間に位置しておれば、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３に重畳された通信信号の直流電源２側への漏洩量が抑えられる。
【００２７】
なお、分岐電路の系統数が少ない場合、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３にフィルタＦ１〜Ｆ３を設ける代わりに、幹線電路Ｗ１に１つのフィルタを設けてもよい。この場合、通信装置３の通信ポートの数が少なくてもよいので、幹線電路Ｗ１に１つのフィルタを設けることで対応可能になる。
【００２８】
また、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３にそれぞれ接続している分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３は、一般に単なるスイッチである。したがって、分岐開閉器Ｋ１〜Ｋ３のオン時（導通時）において、各直流負荷４のインピーダンスＺｃが、通信装置３から負荷側をみたインピーダンス（以降、通信装置３からみた負荷インピーダンスと称す）として通信装置３に接続される。例えば、分岐電路Ｗ２１は、ｍ系統の配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍに分岐しており、ｍ個の直流負荷４が並列接続される。したがって、通信装置３から通信線Ｌ１および分岐電路Ｗ２１を介して負荷４側をみた（通信装置３から分岐電路Ｗ２１側をみた）負荷インピーダンスＺａは、
【００２９】
【数１】
0005789742.tif 000002
【００３０】
となる。
【００３１】
すなわち、通信装置３から分岐電路Ｗ２１側をみた負荷インピーダンスＺａは、信号源インピーダンスＺｓに対して非常に低インピーダンスとなる。また、通信装置３から分岐電路Ｗ２２，Ｗ２３側をみた各負荷インピーダンスも、上記同様に［数１］で表され、信号源インピーダンスＺｓに対して非常に低インピーダンスとなる。以降、負荷インピーダンスＺａは、通信装置３から分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３のそれぞれをみた負荷インピーダンスを指すものとする。
【００３２】
信号伝達に関する理論によれば、通信信号電力が最も効率よく伝達できる条件は、信号源インピーダンスＺｓと負荷インピーダンスＺａとが整合（マッチング）しているときである。信号源インピーダンスＺｓと負荷インピーダンスＺａとが整合していない場合、通信信号電力は、通信装置３の通信信号源３１と直流負荷４との間を繰り返し反射することになり、やがて熱となって散逸してしまう。また、このような多重反射状態における反射波は、直流負荷４側へ遅延波となって伝達するため、通信信号の波形を歪ませる原因となる。
【００３３】
そこで、通信装置３の信号源インピーダンスＺｓを、以下のように設定した。なお、フィルタＦ１〜Ｆ３によって分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３における通信の独立性が確保されている。そこで、以下の説明では、分岐電路Ｗ２１から分岐開閉器Ｋ１１，Ｋ１２を介して２系統の配電路Ｗ３１１，Ｗ３１２に分岐する通信路を例にして、説明する。
【００３４】
通常、配電路Ｗ３１１，Ｗ３１２は、互いに同じケーブルが用いられる。ここでは、一般的なＶＶＦケーブルを用いた場合、配電路Ｗ３１１，Ｗ３１２の各特性インピーダンスは、７５Ωになる。そして、配電路Ｗ３１１，Ｗ３１２に接続している直流負荷４のインピーダンスＺｃは、配電路Ｗ３１１，Ｗ３１２の各特性インピーダンスと整合していることが望ましく、直流負荷４のインピーダンスＺｃを７５Ωに設定する。この場合、通信装置３は、分岐電路Ｗ２１を介してインピーダンス７５Ωが並列接続されたことになり、通信装置３から分岐電路Ｗ２１側をみた負荷インピーダンスＺａは３２．５Ωになる。
【００３５】
そして、通信信号の電力伝達効率を最大にするには、信号源インピーダンスＺｓが、通信装置３からみた負荷インピーダンスＺａに整合していることが必要であり、この場合、信号源インピーダンスＺｓ＝３２．５Ωに設計される。
【００３６】
このように、信号源インピーダンスＺｓを、通信装置３から見た負荷インピーダンスＺａに整合させることによって、通信装置３から直流負荷４への通信信号電力の伝達効率を最大にすることができる。
【００３７】
なお、他の２つの分岐電路Ｗ２２，Ｗ２３についても、上記分岐電路Ｗ２１と同様に、インピーダンス整合が図られる。
【００３８】
（実施形態２）
図２は、本実施形態の分電盤１を用いた直流配電システムの構成を示し、分電盤１内に分岐整合器Ｓ１〜Ｓ３を設けており、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３９】
分岐整合器Ｓ１は、分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍの各負荷側出力に接続された分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍである。分岐整合器Ｓ２は、分岐開閉器Ｋ２１〜Ｋ２ｍの各負荷側出力に接続された分岐整合器Ｓ２１〜Ｓ２ｍである。分岐整合器Ｓ３は、分岐開閉器Ｋ３１〜Ｋ３ｍの各負荷側出力に接続された分岐整合器Ｓ３１〜Ｓ３ｍである。
【００４０】
以下、分岐整合器Ｓ１〜Ｓ３の動作について、分岐整合器Ｓ１を例にして、図３を用いて説明する。
【００４１】
図３は、通信装置３と、分岐電路Ｗ２１と、ｍ個の分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍと、ｍ系統の配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍと、ｍ個の直流負荷４とからなる通信路を示す。なお、図３において、分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍは、オン（導通）状態であり、省略している。
【００４２】
分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍのそれぞれは、一次巻線Ｔｒ１および二次巻線Ｔｒ２を有するトランスＴｒで構成され、その巻数比（一次巻線Ｔｒ１の巻数Ｎ１／二次巻線Ｔｒ２の巻数Ｎ２）はＮ（＞１）になる。
【００４３】
この場合、直流負荷４のインピーダンスをＺｃ、各トランスＴｒの一次側から負荷側をみたインピーダンスをＺｂとすると、Ｚｂは［数２］で表される。
【００４４】
【数２】
0005789742.tif 000003
【００４５】
インピーダンスＺｂは、分岐電路Ｗ２１側（分岐開閉器Ｋ１１〜Ｋ１ｍ側）からみた分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍの入力インピーダンスであり、このインピーダンスＺｂは、直流負荷４のインピーダンスＺｃにトランスＴｒの巻数比Ｎの二乗を乗じた値になる。すなわち、分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍの入力インピーダンスＺｂは、直流負荷４のインピーダンスＺｃより大きくなる。
【００４６】
そして、分岐電路Ｗ２１は、ｍ系統の配電路Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍに分岐しており、ｍ個の直流負荷４が並列接続されるため、通信装置３から分岐電路Ｗ２１側をみた負荷インピーダンスＺａは、［数３］で表される。
【００４７】
【数３】
0005789742.tif 000004
【００４８】
したがって、通信装置３から分岐電路Ｗ２１側をみた負荷インピーダンスＺａは、トランスＴｒの巻数比Ｎの二乗に比例し、高インピーダンスとなる。また、通信装置３から分岐電路Ｗ２２，Ｗ２３側をみた各負荷インピーダンスも同様に、上記［数３］で表される。
【００４９】
また、トランスＴｒの二次側インピーダンス（負荷側の出力インピーダンス）は、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３に用いるケーブルの特性インピーダンスと整合している。
【００５０】
このような分岐整合器Ｓ１〜Ｓ３を用いた場合、通信装置３からみた負荷インピーダンスＺａと信号源インピーダンスＺｓとの整合状態について、以下、説明する。
【００５１】
まず、負荷インピーダンスＺａと信号源インピーダンスＺｓとの整合状態を評価するために一般的に用いられる反射係数Γは、［数４］で表される。
【００５２】
【数４】
0005789742.tif 000005
【００５３】
そして、整合状態の指標として、反射係数Γ＞１０ｄＢを用いた場合、この指標を満足する配電路の系統数ｍとトランスＴｒの巻数比Ｎとの関係式は、［数５］に示される。
【００５４】
【数５】
0005789742.tif 000006
【００５５】
そして、［数５］を、ｍ＞Ｎ２、ｍ＜Ｎ２のそれぞれにおいて展開すると、［数６］で表され、指標を満足する配電路の系統数ｍおよびトランスＴｒの巻数比Ｎは、［数７］に示す範囲内になる。
【００５６】
【数６】
0005789742.tif 000007
【００５７】
【数７】
0005789742.tif 000008
【００５８】
すなわち、配電路の系統数ｍは、トランスＴｒの巻数比Ｎ２の約１／２〜約２倍までの範囲内で設けることができる。例えば、配電路の系統数ｍを「１０」とすると、トランスＴｒの巻数Ｎは、２．２８＜Ｎ＜４．３９になる。
【００５９】
次に、トランスＴｒの巻数比Ｎを固定した場合に、配電路の系統数ｍが取り得る範囲を図４のテーブルに示す。図４において、Ｎ１は、トランスＴｒの一次巻線Ｔｒ１の巻数、Ｎ２は、トランスＴｒの二次巻線Ｔｒ２の巻数、Ｎは、トランスＴｒの巻数比、Ｚｂは、Ｚｃ＝７５Ωの場合にトランスＴｒの一次側から負荷側をみたインピーダンスを示す。また、最小分岐数は、［数７］を満足する範囲で配電路の系統数ｍがとり得る最小値を示し、最大分岐数は、［数７］を満足する範囲で配電路の系統数ｍがとり得る最大値を示す。
【００６０】
したがって、配電路の系統数ｍを最小分岐数〜最大分岐数の範囲内に設定することによって、負荷インピーダンスＺａと信号源インピーダンスＺｓとを整合させることができ、通信信号の電力伝達効率を高くすることができる。また、本実施形態では、最大分岐数を大きくすることができる。
【００６１】
また、通信信号源３１から直流負荷４までの経路における電力利得Ｇは、［数８］に示される。
【００６２】
【数８】
0005789742.tif 000009
【００６３】
この［数８］に基づいて、図４における最大損失分岐数および最小損失分岐数を求めている。最大損失分岐数は、通信信号電力の損失が最大になる配電路の系統数ｍを示し、最小損失分岐数は、通信信号電力の損失が最小になる配電路の系統数ｍを示す。
【００６４】
したがって、配電路の系統数ｍを、最小損失分岐数またはその近傍に設定することによって、通信信号電力の損失を低くすることができる。
【００６５】
（実施形態３）
図５は、本実施形態の分電盤１を用いた直流配電システムの構成を示しており、分電盤１内に整合終端器Ｒ１〜Ｒ３を設けている。なお、実施形態２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６６】
整合終端器Ｒ１〜Ｒ３は、分岐電路Ｗ２１〜Ｗ２３の各々の終端に設けられ、整合終端器Ｒ１〜Ｒ３の各インピーダンスは、通信装置３の信号源インピーダンスＺｓに整合する値に設定される。
【００６７】
この場合、通信装置３から分岐電路Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３側のそれぞれをみた負荷インピーダンスＺａは、［数９］で表される。
【００６８】
【数９】
0005789742.tif 000010
【００６９】
したがって、負荷インピーダンスＺａと信号源インピーダンスＺｓとの整合状態を評価するために一般的に用いられる反射係数Γは、［数１０］で表される。
【００７０】
【数１０】
0005789742.tif 000011
【００７１】
そして、整合状態の指標として、反射係数Γ＞１０ｄＢを用いた場合、この指標を満足する配電路の系統数ｍおよびトランスＴｒの巻数比Ｎは、［数１１］に示す範囲内になる。
【００７２】
【数１１】
0005789742.tif 000012
【００７３】
すなわち、配電路の系統数ｍは、トランスＴｒの巻数比Ｎ２の約１倍までの範囲内で設けることができる。例えば、配電路の系統数ｍを「１０」とすると、トランスＴｒの巻数Ｎは、Ｎ＜３．２９になる。
【００７４】
次に、トランスＴｒの巻数比Ｎを固定した場合に、配電路の系統数ｍが取り得る範囲を図６のテーブルに示す。図６において、Ｎ１は、トランスＴｒの一次巻線Ｔｒ１の巻数、Ｎ２は、トランスＴｒの二次巻線Ｔｒ２の巻数、Ｎは、トランスＴｒの巻数比、Ｚｂは、Ｚｃ＝７５Ωの場合にトランスＴｒの一次側から負荷側をみたインピーダンスを示す。また、最大分岐数は、［数１１］を満足する範囲で配電路の系統数ｍがとり得る最大値を示す。
【００７５】
したがって、配電路の系統数ｍを最大分岐数以下の範囲内に設定することによって、負荷インピーダンスＺａと信号源インピーダンスＺｓとを整合させることができ、通信信号の電力伝達効率を高くすることができる。また、配電路の系統数ｍに最小分岐数が存在しないため、分電盤１、および分電盤１を用いた直流配電システムの設計に有利である。
【００７６】
また、通信信号源３１から直流負荷４までの経路における電力利得Ｇは、［数１２］に示される。この［数１２］に基づいて、図６における最大損失分岐数を求めている。
【００７７】
【数１２】
0005789742.tif 000013
【００７８】
また、分岐整合器Ｓ１〜Ｓ３のトランスＴｒの一次巻線Ｔｒ１に、調整抵抗を直列接続することによって、トランスＴｒの特性が理想的な特性になるように調整し、配電路の系統数ｍの低下を抑制することができる。例えば、図７に示すように、分岐整合器Ｓ１１〜Ｓ１ｍのトランスＴｒの一次巻線Ｔｒ１に調整抵抗Ｒ１１〜Ｒ１ｍを直列接続する。なお、実施形態２においても、この調整用抵抗を設けることによって同様の効果を奏し得る。
【００７９】
（実施形態４）
図８は、本実施形態の分電盤１を用いた直流配電システムの構成を示す。
【００８０】
本実施形態では、フィルタＦ２の負荷側出力に設けたＤＣ／ＤＣコンバータＰＳ２が、直流電源２から幹線電路Ｗ１に供給された直流電圧を変換して、分岐電路Ｗ２２に供給する。さらに、フィルタＦ３の負荷側出力に設けたＤＣ／ＤＣコンバータＰＳ３が、直流電源２から幹線電路Ｗ１に供給された直流電圧を変換して、分岐電路Ｗ２３に供給する。すなわち、分岐電路Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３のそれぞれの電圧が異なる。
【００８１】
このような構成では、通信装置３が、３本の個別の通信線を介して分岐電路Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３に通信信号を重畳させた場合（図１の通信線Ｌ１〜Ｌ３参照）、通信装置３は、分岐電路Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３の電位差に対応する必要がある。すなわち、通信装置３の通信信号源３１は、絶縁耐圧の高い部品を使う必要があり、高コスト化の要因となる。また絶縁耐圧の高い部品は一般にサイズが大きく、通信信号源３１の大型化を招くため、通信装置３を分電盤１内に収納した場合、分電盤１の設置面積が増大し、さらには分電盤１のデザインに制約が生じてしまう。
【００８２】
そこで、分岐電路Ｗ２１−Ｗ２２間にコンデンサＣ１を接続し、分岐電路Ｗ２２−Ｗ２３間にコンデンサＣ２を接続することによって、分岐電路Ｗ２１−Ｗ２２−Ｗ２３間を高周波的に接続する。このコンデンサＣ１，Ｃ２（結合素子）の容量は、通信信号の周波数帯域に対して十分低いインピーダンスになるように設定される。
【００８３】
そして、通信装置３は、通信線Ｌ１を介して分岐電路Ｗ２１にのみ通信信号を重畳させることによって、通信信号源３１は、分岐電路Ｗ２１の電圧にのみ対応すればよく、通信信号源３１の低コスト化および小型化を図ることができる。さらに、通信装置３を分電盤１内に収納した場合、分電盤１の設置面積の増大分を抑制でき、分電盤１のデザインに生じる制約も抑制することができる。
【００８４】
そして、分岐電路Ｗ２１−Ｗ２２−Ｗ２３間は、コンデンサＣ１，Ｃ２によって高周波的に接続しているので、分岐電路Ｗ２１に重畳された通信信号は、コンデンサＣ１，Ｃ２を通って分岐電路Ｗ２２，Ｗ２３にも重畳される。したがって、通信装置３は、配電路Ｗ３１〜Ｗ３３上の直流負荷４との間で通信を行うことができる。
【００８５】
なお、分岐電路Ｗ２１−Ｗ２２−Ｗ２３間は、絶縁トランスで互いに結合させてもよく、この場合、絶縁トランスが、通信信号の周波数帯域に対して十分低いインピーダンスを有する結合素子に相当する。
【００８６】
なお、実施形態３と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【符号の説明】
【００８７】
１  分電盤
Ｆ１〜Ｆ３  フィルタ
Ｋ１１〜Ｋ１ｍ  分岐開閉器
Ｋ２１〜Ｋ２ｍ  分岐開閉器
Ｋ３１〜Ｋ３ｍ  分岐開閉器
２  直流電源
３  通信装置
４  直流負荷
Ｗ１  幹線電路
Ｗ２１〜Ｗ２３  分岐電路
Ｗ３１１〜Ｗ３１ｍ  配電路
Ｗ３２１〜Ｗ３２ｍ  配電路
Ｗ３３１〜Ｗ３３ｍ  配電路
Ｌ１〜Ｌ３  通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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