(57)【要約】【課題】オフ状態が長く続いた場合でも開閉制御部を確実に動作させることができる直流電源用スイッチを提供する。【解決手段】ＤＣスイッチ１は、直流機器１０２を介して直流電源が接続される入力端子２ａ，２ｂと、入力端子２ａ，２ｂ間に接続されるスイッチ素子３と、スイッチ素子３と並列に接続され、スイッチ素子３のオフ時にスイッチ素子３の両端間に発生する電圧を二次電池６に印加することで二次電池６を充電する第１の電源回路部７と、二次電池６から電源供給を受けて動作し、操作スイッチ４のオン／オフ操作に応じてスイッチ素子３をオン／オフさせる開閉制御部５とを備える。第１の電源回路部７では、スイッチ素子３のオフ時に二次電池６の両端電圧ＶＢが、開閉制御部５の最低動作電圧以上の電圧値に設定された閾値電圧以下になると、スイッチ素子３の両端間に発生する電圧を二次電池６にパルス的に印加して、二次電池６に電荷を蓄電させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力の供給を受けて動作する直流機器を介して直流電源が接続される第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の入力端子間に接続されるスイッチ素子と、スイッチ素子と並列に接続され、スイッチ素子のオフ時にスイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子に印加することによって、蓄電素子に電荷を蓄電させる第１の電源回路部と、スイッチ素子のオン時にスイッチ素子に流れる電流により蓄電素子に電荷を蓄電させる第２の電源回路部と、スイッチ素子のオン／オフ操作を行うための操作部と、蓄電素子から電源供給を受けて動作し、操作部のオン／オフ操作に応じてスイッチ素子をオン／オフさせる開閉制御部とを備え、スイッチ素子のオフ時に、蓄電素子の両端電圧が、開閉制御部の最低動作電圧以上の電圧値に設定された閾値電圧以下になると、第１の電源回路部が、スイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子にパルス的に印加して、蓄電素子に電荷を蓄電させることを特徴とする直流電源用スイッチ。
【請求項２】
前記蓄電素子の両端電圧が、前記開閉制御部の最低動作電圧以下になると、開閉制御部によりスイッチ素子のオン／オフが行えない待機状態であることを報知する報知部を設けたことを特徴とする請求項１記載の直流電源用スイッチ。
【請求項３】
前記第１の電源回路部が蓄電素子にパルス的に電圧を印加する際の周波数を、前記直流機器が電源入力部に備えるノイズフィルタの通過周波数帯域よりも高い周波数に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の直流電源用スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源用スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷を介して交流電源が印加される一対の端子間に、互いに逆方向に直列接続される一対の自己消弧型素子を備えるとともに、これら一対の自己消弧型素子を制御部によりオン／オフする交流電源用の電子スイッチが提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで近年、住宅への燃料電池や太陽光発電設備の導入が進みつつあり、このような住宅においては、燃料電池や太陽光発電設備により発電された直流電力を、分岐ブレーカを介して直流機器（直流電力の供給を受けて動作する機器）に供給する直流配電システムが提案されている。
【０００４】
このような直流配電システムでは直流機器をオン／オフするために、直流機器を介して直流電源に接続される直流電源用スイッチが用いられる。このような直流電源用スイッチは、交流電源用の電子スイッチと同様の構成を有し、直流機器を介して直流電源が接続される第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の入力端子間に接続されるスイッチ素子と、操作部のオン／オフ操作に応じてスイッチ素子をオン／オフさせる開閉制御部と、開閉制御部に動作電圧を与える電源回路部とを備えている。
【特許文献１】特開２００５−２４２９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した直流電源用スイッチの電源回路部では、スイッチ素子のオン時に充電される蓄電素子を備え、スイッチ素子のオン時には蓄電素子に充電するとともに、蓄電素子の充電電圧により開閉制御部を動作させている。一方、スイッチ素子のオフ時にはオン時に蓄電素子に蓄電された電圧により開閉制御部を動作させるのであるが、オフ状態が長く続くと、自己放電によって蓄電素子から開閉制御部に供給される電圧が低下し、開閉制御部の動作が不安定になる可能性があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、オフ状態が長く続いた場合でも開閉制御部を確実に動作させることができる直流電源用スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、直流電力の供給を受けて動作する直流機器を介して直流電源が接続される第１及び第２の入力端子と、第１及び第２の入力端子間に接続されるスイッチ素子と、スイッチ素子と並列に接続され、スイッチ素子のオフ時にスイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子に印加することによって、蓄電素子に電荷を蓄電させる第１の電源回路部と、スイッチ素子のオン時にスイッチ素子に流れる電流により蓄電素子に電荷を蓄電させる第２の電源回路部と、スイッチ素子のオン／オフ操作を行うための操作部と、蓄電素子から電源供給を受けて動作し、操作部のオン／オフ操作に応じてスイッチ素子をオン／オフさせる開閉制御部とを備え、スイッチ素子のオフ時に、蓄電素子の両端電圧が、開閉制御部の最低動作電圧以上の電圧値に設定された閾値電圧以下になると、第１の電源回路部が、スイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子にパルス的に印加して、蓄電素子に電荷を蓄電させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、蓄電素子の両端電圧が、開閉制御部の最低動作電圧以下になると、開閉制御部によりスイッチ素子のオン／オフが行えない待機状態であることを報知する報知部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第１の電源回路部が蓄電素子にパルス的に電圧を印加する際の周波数を、直流機器が電源入力部に備えるノイズフィルタの通過周波数帯域よりも高い周波数に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、スイッチ素子のオン時には、第２の電源回路部がスイッチ素子に流れる電流により蓄電素子を充電させるとともに、スイッチ素子のオフ時において蓄電素子の両端電圧が閾値電圧以下になると、第１の電源回路部がスイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子にパルス的に印加して、蓄電素子に電荷を蓄電させているので、スイッチ素子のオフ状態が長い期間継続し、自己放電によって蓄電素子の両端電圧が閾値電圧以下になったとしても、蓄電素子にパルス状の充電電流を流すことで、蓄電素子の両端電圧を閾値電圧以上に充電することができるから、開閉制御部を確実に動作させることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、スイッチ素子のオフ時に自己放電によって蓄電素子の両端電圧が開閉制御部の最低動作電圧以下に低下した場合、第１の電源回路部がスイッチ素子の両端間に発生する電圧を蓄電素子にパルス的に印加して、蓄電素子を充電するのであるが、充電電圧が最低動作電圧よりも高い電圧に回復するまでの間は報知部により待機状態であることが報知されるので、スイッチ素子のオン／オフが行えない状態であることを容易に把握することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、第１の電源回路部が蓄電素子にパルス的に電圧を印加させることによって発生したノイズは、直流機器のノイズフィルタによって阻止されるので、直流機器の動作に悪影響を与えるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態の直流電源用スイッチ（以下、ＤＣスイッチと略称す。）１は図１に示すように、直流電力の供給を受けて動作する直流機器１０２を介して直流電源が接続される第１及び第２の入力端子（以下、入力端子と略称す。）２ａ，２ｂと、入力端子２ａ，２ｂ間に接続されるスイッチ素子３と、スイッチ素子３のオン／オフ操作を行うための操作スイッチ４と、操作スイッチ４のオン／オフ操作に応じてスイッチ素子３の動作を制御する開閉制御部５と、開閉制御部５に電源を供給する二次電池６（蓄電素子）と、スイッチ素子３の開極時に二次電池６を充電する第１の電源回路部７と、スイッチ素子３の閉極時に二次電池６を充電する第２の電源回路部８とを備えている。
【００１５】
操作スイッチ４はモーメンタリ型の押釦スイッチからなり、操作スイッチ４の操作釦を押操作する毎に操作信号が開閉制御部５に与えられる。そして開閉制御部５では、操作スイッチ４から操作信号が入力される毎にスイッチ素子３のオン／オフを交互に切り替えて、直流機器１０２への電力供給をオン／オフさせている。
【００１６】
開閉制御部５は二次電池６から電源を得ているのであるが、この二次電池６は第１の電源回路部７又は第２の電源回路部８によって所定の電圧値に充電されている。
【００１７】
第１の電源回路部７はスイッチ素子３の一端側（高圧側端）にアノードが接続されたダイオードＤ１と、スイッチ素子３の両端間に発生する電圧がダイオードＤ１を介して入力され、入力された直流電圧を所定の電圧値Ｖ１に変換するＤＣ／ＤＣ変換部９とを備え、ＤＣ／ＤＣ変換部９の出力端子間に逆流防止用のダイオードＤ２を介して二次電池６が接続されている。
【００１８】
また第２の電源回路部８は、低圧側の入力端子２ｂとスイッチ素子３との間に接続された低抵抗の抵抗Ｒｓと、抵抗Ｒｓの両端電圧ＶＲが入力され、入力された直流電圧ＶＲを所定の電圧値Ｖ２に変換（昇圧）するＤＣ／ＤＣ変換部１０と、ＤＣ／ＤＣ変換部１０の出力端にアノードが接続されるとともに、カソードがダイオードＤ１のカソードに接続されたダイオードＤ３とを備えている。
【００１９】
このＤＣスイッチ１の外観図を図３（ａ）〜（ｄ）に示し、取付枠への取付構成を図４に示す。ＤＣスイッチ１の器体２０は直方体状であって、合成樹脂成形品である前面開口したボディ２１と、ボディ２１の前面側に結合される後面開口した合成樹脂成形品であるカバー２２とにより  器体２０の短手方向の寸法は、埋込型の配線器具の施工時に用いる規格化された取付枠３０に３個まで取着可能な寸法に形成してある。つまり、本実施形態に示すＤＣスイッチ１の器体２０の短手方向の寸法は取付枠３０の取付窓（器具取付孔）３１の長手方向の寸法の略３分の１の寸法になる。
【００２０】
一方、器体２０の長手方向の寸法は取付窓３１の短手方向の寸法に略等しく、器体２０の前部を形成するカバー２２の長手方向の各側面には、取付枠３０の取付窓３１を囲む部位に３組設けた器具取付孔３２に係合可能な取付爪２３がそれぞれ一対ずつ突設してあり、取付爪２３が器具取付孔３２に係合することによって器体２０が取付枠３０に保持されるようにしてある。
【００２１】
また、取付枠３０の前面側には取付枠３０の取付窓３１よりも長寸かつ広幅の開口窓４１，５１を備えるプレート枠４０及び化粧プレート５０が重ね合わせて配置される。
【００２２】
そしてＤＣスイッチ１の器体２０のカバー２２の前面側端部には、操作ハンドル２５を枢着するために、斜め前方に突出する一対の軸部２４が一体に突設してある。軸部２４の前端部はカバー２２の短手方向に沿った円柱状に形成される。操作ハンドル２５の後面の一端部には軸受部（図示なし）が設けてあり、軸部２４を操作ハンドル２５の軸受部に回動自在に嵌め込むことで、操作ハンドル２５を器体２０に回動自在に枢着することができる。そして、操作ハンドル２５を押操作すると、操作ハンドル２５が軸部２４を中心として回動し、器体２０（カバー２２）の前面に突出した操作スイッチ４の操作釦（操作部）が操作ハンドル２５の裏面で押操作されるのである。
【００２３】
また器体２０の前面には、実施形態２で説明するＬＥＤ１２が露出しており、ＬＥＤ１２の点灯状態は操作ハンドル２５に設けた透光部２６を介して確認できる。
【００２４】
なお、図４においては取付枠３０にＤＣスイッチ１を３個取り付ける際に用いる操作ハンドル２５を用いたものであって、プレート枠４０及び化粧プレート５０の各開口窓４１、５１を３個で覆っている。
【００２５】
このＤＣスイッチ１の動作について以下に説明する。操作ハンドル２５の右側部（軸受部と反対側の端部）をユーザが押操作すると、操作ハンドル２５が回動して、操作ハンドル２５の裏面によって操作スイッチ４の操作釦が押操作される。この時、操作スイッチ４から開閉制御部５に操作信号が入力され、開閉制御部５では、操作スイッチ４から操作信号が入力される毎にスイッチ素子３のオン／オフを交互に切り替えているので、直流機器１０２への電力供給をオン／オフすることができる。
【００２６】
ここで、開閉制御部５は二次電池６から電源を得ているのであるが、二次電池６は、スイッチ素子３が閉極（オン）している状態では第２の電源回路部８によって、スイッチ素子３が開極（オフ）している状態では第１の電源回路部７によってそれぞれ充電されており、両電源回路部７，８による充電動作について以下に説明する。
【００２７】
先ず第２の電源回路部８による充電動作について説明する。スイッチ素子３が閉極し、直流機器１０２に直流電力が供給されている状態では、スイッチ素子３及び直流機器１０２を介して負荷電流が流れるので、抵抗Ｒｓの両端間に負荷電流に応じた直流電圧ＶＲが発生する。ＤＣ／ＤＣ変換部１０は、抵抗Ｒｓの両端電圧ＶＲを、直流供給線路Ｗｄｃを介して入力される電圧値Ｖｄｃと略同じ電圧値Ｖ２（≒Ｖｄｃ）まで昇圧させており、ＤＣ／ＤＣ変換部１０の出力電圧Ｖ２がダイオードＤ３を介して第２の電源回路部８のＤＣ／ＤＣ変換部９に入力される。一方、ＤＣ／ＤＣ変換部９では入力電圧Ｖ２を所定の電圧値Ｖ１（＜Ｖ２）に変換しており、ＤＣ／ＤＣ変換部９からダイオードＤ２を介して二次電池６に電荷が蓄電され、二次電池６がＤＣ／ＤＣ変換部９の出力電圧Ｖ１と略同じ電圧まで充電される。
【００２８】
次に第２の電源回路部８による充電動作について説明する。スイッチ素子３が開極し、直流機器１０２に直流電力が供給されていない状態では、スイッチ素子３の両端間に直流電圧Ｖｄｃが印加される。この時、ＤＣ／ＤＣ変換部９にはダイオードＤ１を介して直流電圧Ｖｄｃが入力されるので、ＤＣ／ＤＣ変換部９によって入力電圧Ｖｄｃが電圧Ｖ１に変換される。そして、ＤＣ／ＤＣ変換部９からダイオードＤ２を介して二次電池６に電荷が蓄電され、二次電池６がＤＣ／ＤＣ変換部９の出力電圧Ｖ１と略同じ電圧まで充電されるのである。なおスイッチ素子３の開極時にＤＣ／ＤＣ変換部９を介して流れる電流は、スイッチ素子３の閉極時に流れる負荷電流に比べて十分小さいので、ＤＣ／ＤＣ変換部９を介して流れる電流によって直流機器１０２が動作することはない。
【００２９】
ところで、ＤＣ／ＤＣ変換部９では二次電池６の両端電圧と所定の閾値電圧Ｖｒｅｆ１との高低を比較しており、二次電池６の両端電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になると、出力電圧Ｖ１を二次電池６にパルス的に印加しており、二次電池６にパルス的に充電電流を流すことによって、二次電池６を電圧Ｖ１まで充電している。なお閾値電圧Ｖｒｅｆ１は、開閉制御部５が動作可能な最低電圧（最低動作電圧）以上の電圧値に設定されているので、二次電池６の両端電圧ＶＢが最低動作電圧を下回ることはなく、開閉制御部５を確実に動作させることができる。
【００３０】
図２（ａ）はスイッチ素子３の開極時における二次電池６の両端電圧ＶＢの波形図、同図（ｂ）はスイッチ素子３の開極時においてＤＣ／ＤＣ変換部９に流れる電流Ｉ１の波形図であり、二次電池６の自己放電によって両端電圧ＶＢが徐々に低下し、両端電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になると（時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５）、ＤＣ／ＤＣ変換部９はダイオードＤ２を介して二次電池６に充電電流を流して、二次電池６に電荷を蓄電させる。そして、二次電池６の両端電圧ＶＢがＤＣ／ＤＣ変換部９の出力電圧Ｖ１と略同じ電圧まで充電されると、ダイオードＤ２がオフになって充電電流が流れなくなるので、ＤＣ／ＤＣ変換部９では二次電池６の充電完了を検知して、二次電池６の充電動作を停止する（時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６）。したがって、二次電池６の自己放電によって両端電圧ＶＢが徐々に低下し、再度閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になるまでの期間（時刻ｔ２〜ｔ３、時刻ｔ４〜ｔ５）はＤＣ／ＤＣ変換部９から二次電池６に充電電流が流れないので、ＤＣ／ＤＣ変換部９から二次電池６に出力電圧Ｖ１がパルス的に印加されることになる。したがって、スイッチ素子３のオフ状態が長い期間継続し、自己放電によって二次電池６の両端電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になったとしても、ＤＣ／ＤＣ変換部９から二次電池６にパルス状の充電電流を流すことで、二次電池６の両端電圧ＶＢを閾値電圧Ｖｒｅｆ１以上に充電することができるから、開閉制御部５を確実に動作させることができる。
【００３１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図５及び図６に基づいて説明する。本実施形態のＤＣスイッチ１では、実施形態１で説明したＤＣスイッチ１において、二次電池６の両端電圧ＶＢと開閉制御部５の最低動作電圧Ｖｒｅｆ２との高低を判定する電圧判定部１１と、電圧判定部１１により両端電圧ＶＢが最低動作電圧Ｖｒｅｆ２よりも低下したと判定された場合に点灯するＬＥＤ１２（報知部）とを備えている。このＬＥＤ１２は、図３及び図４に示すように器体２０の前面に露設されており、ＬＥＤ１２の点灯状態は操作ハンドル２５に設けた透光部２６を通して前面側から視認可能となっている。尚、電圧判定部１１およびＬＥＤ１２以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
ここで、電圧判定部１１の動作について図６のフロー図を参照して説明する。電圧判定部１１は所定の判定周期で図６に示す判定処理を行っており、先ずステップＳ１で二次電池６の両端電圧ＶＢと最低動作電圧Ｖｒｅｆ２との高低を判定する。ここで、両端電圧ＶＢが最低動作電圧Ｖｒｅｆ２以上であれば、タイマ（図示せず）の計時時間Ｔをクリアし（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。一方、両端電圧ＶＢが最低動作電圧Ｖｒｅｆ２未満になると、電圧判定部１１はＤＣ／ＤＣ変換部９の動作を開始させ（ステップＳ３）、タイマの計時時間Ｔを加算した後（ステップＳ４）、計時時間と所定の基準時間Ｔｓとの大小を判定する（ステップＳ５）。ここで、タイマの計時時間Ｔが基準時間Ｔｓ以下の場合は電圧判定部１１がＬＥＤ１２を消灯させ（ステップＳ６）、計時時間Ｔが基準時間Ｔｓよりも長い場合は電圧判定部１１がＬＥＤ１２を点灯させているので（ステップＳ７）、万一、二次電池Ｂの両端電圧ＶＢが最低動作電圧Ｖｒｅｆ２を下回り、その状態が基準時間Ｔｓよりも長い時間継続した場合はＬＥＤ１２が点灯することになる。而して、ＬＥＤ１２の点灯状態によって、開閉制御部５によりスイッチ素子３のオン／オフが行えない待機状態であることを報知することができ、ユーザはスイッチ素子３のオン／オフが行えない待機状態であることを容易に把握することができる。
【００３３】
なお本実施形態ではＬＥＤ１２で報知部を構成し、ＬＥＤ１２の点灯状態で待機状態を報知しているが、例えば音によって待機状態を報知する手段で報知部を構成しても良い。
【００３４】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図７および図８に基づいて説明する。尚、ＤＣ／ＤＣ変換部９による充電動作以外は実施形態１又は２と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３５】
図８は直流機器１０２の概略的なブロック図であり、直流機器１０２は、所定の機能を実現するための機能ブロック１０２ａと、電源入力部に設けられて外部から侵入するノイズをカットするノイズフィルタ１０２ｂとを備えている。
【００３６】
実施形態１、２で説明したＤＣスイッチ１では、スイッチ素子３のオフ状態においてＤＣ／ＤＣ変換部９から二次電池６へパルス状の充電電流を流す場合に、二次電池６の両端電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になった時点から電圧Ｖ１に充電されるまでの間、ほぼ一定の充電電流を流し続けているのに対して、本実施形態のＤＣスイッチ１では、図７（ｂ）に示すように二次電池６の両端電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｒｅｆ１以下になった時点から電圧Ｖ１に充電されるまでの間（期間ｔ１１〜ｔ１２、期間ｔ１３〜ｔ１４、期間ｔ１５〜ｔ１６）、ＤＣ／ＤＣ変換部９から二次電池６に高周波のパルス電圧を印加して、パルス状の充電電流を流している。そして、ＤＣ／ＤＣ変換部９では、二次電池６に印加するパルス電圧の周波数を、直流機器１０２が電源入力部に備えるノイズフィルタ１０２ｂの通過周波数帯域よりも高い周波数に設定しているので、ＤＣ／ＤＣ変換部９が高周波のパルス電流（充電電流）を流すことによって発生したノイズは、直流機器１０２のノイズフィルタ１０２ｂによって阻止されるので、機能ブロック１０２ａにノイズが侵入して、機能ブロック１０２ａの動作に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００３７】
ところで、上述の各実施形態で説明したＤＣスイッチ１は、以下に示す直流配電システムに用いられるものである。ここでは本発明を適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。家屋Ｈには、図９に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００３８】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００３９】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００４０】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００４１】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００４２】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００４３】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３３に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３３には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００４４】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００４５】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３３には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３３を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００４６】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００４７】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００４８】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００４９】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００５０】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００５１】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００５２】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００５３】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００５４】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００５５】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００５６】
ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。
【００５７】
直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
【００５８】
分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
【００５９】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００６０】
上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。
【００６１】
上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００６２】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００６３】
この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態１の直流電源用スイッチの概略的なブロック図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は同上の動作を説明する波形図である。
【図３】同上を示し、（ａ）は正面図である。（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は背面図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】実施形態２の直流電源用スイッチを示す要部のブロック図である。
【図６】同上の動作を説明するフローチャートである。
【図７】（ａ）（ｂ）は実施形態３の直流電源用スイッチの動作を説明する波形図である。
【図８】同上を用いる配電システムの概略構成を示すシステム構成図である。
【図９】各実施形態の直流電源用スイッチを用いる直流配電システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  ＤＣスイッチ（直流電源用スイッチ）
２ａ，２ｂ  入力端子（第１及び第２の入力端子）
３  スイッチ素子
４  操作スイッチ
５  開閉制御部
６  二次電池（蓄電素子）
７  第１の電源回路部
８  第２の電源回路部
１０２  直流機器
ＶＢ  両端電圧
【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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【図９】
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