JP6066566B2

JP6066566B2 - 直流給電システム用の家電製品、制御手段、ｄｃ／ｄｃコンバータ、並びにａｃ／ｄｃコンバータ

Info

Publication number: JP6066566B2
Application number: JP2012024448A
Authority: JP
Inventors: 邦彦八田; 貴史河合
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: JP2013162696A

Description

本発明は、一般家庭等の家電製品に直流電力を供給する直流給電システムに用いられる、家電製品、制御手段、ＤＣ／ＤＣコンバータ、並びにＡＣ／ＤＣコンバータに関する。

従来、一般家庭等の家電製品等の給電系末端に電力を供給する直流給電システムとして、交流電源から交流電力の供給を受けて、電源アダプター（ＡＣ／ＤＣコンバータ等）にて交流を所定電圧の直流に変換して、給電系末端に給電する構成が知られている。

近年では、家電製品の損失低減による省エネルギー化や利便性の向上を目的として、交流電源からの交流電力を直流電力に変換して、この直流電力を各種の家電製品に供給する直流給電システムに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている直流給電システムを用いることによって、家電製品毎にＡＣ／ＤＣコンバータを搭載することを無くして、損失低減による省エネルギー化を実現することができるとしている。

特開２００４−１１２９２０号公報

ところが、特許文献１に記載されている直流給電システムには、以下のような課題がある。

（１）家電製品に対して、直流電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータが必要となるが、家電製品が動作していないときにもＤＣ／ＤＣコンバータが動作をし続けることにより、無駄に消費される電力損失が発生する。
（２）通常、使用される家電製品は複数存在し、それぞれに供給する電力（電圧、電流）が異なる場合には、それらの家電製品個々にＤＣ／ＤＣコンバータが必要となる。したがって、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータの個数分だけ、上記の電力損失が加算されてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、直流給電システムにおける不要な電力損失を低減することを目的としている。

本発明に係る直流給電システムに用いる家電製品は、内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たしたときに、ＡＣ／ＤＣコンバータが出力する第１の直流電力、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する第２の直流電力のオン／オフを許可する、許可信号を出力することを特徴とする。

また、本発明に係る直流給電システムに用いる制御手段は、第２の直流電力の供給を受けている家電製品から許可信号を入力して、ＡＣ／ＤＣコンバータが出力する第１の直流電力、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する第２の直流電力のオン／オフを指令する、指令信号を出力することを特徴とする。

また、本発明に係る直流給電システムに用いるＤＣ／ＤＣコンバータは、家電製品から第２の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を入力すると、その許可信号に従って第２の直流電力の供給をオン／オフにすることを特徴とする。

また、本発明に係る直流給電システムに用いるＡＣ／ＤＣコンバータは、全ての家電製品から第２の直流電力のオフを許可する許可信号を入力すると、その許可信号に従って第１の直流電力の供給をオフにすることを特徴とする。

本発明によれば、直流電力の供給を受けている家電製品から、直流電力のオン／オフを許可する許可信号を取得して、個々のＤＣ／ＤＣコンバータの動作の停止、さらに、必要に応じて、ＡＣ／ＤＣコンバータの動作も停止できる。これにより、それぞれのコンバータにて消費される不要な電力損失を低減できる。

また、本発明によれば、家電製品のいずれかに故障が発生した場合に、その家電製品への直流電力の供給を停止することで、二次災害の発生が防止できる。更に、それぞれの家電製品に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータの動作のみを停止することができるため、他の家電製品は継続して正常な動作を行うことができる。

本発明の第１実施形態における直流給電システムの構成を示すブロック図本発明の参考形態における直流給電システムの構成を示すブロック図

本発明に係る直流給電システム１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態における直流給電システム１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、直流給電システム１は、交流電力Ｓ１を送電する交流電源２と、交流電力Ｓ２の配電を行う配電盤３と、配電盤３から配電された交流電力Ｓ２を第１の直流電力Ｓ３に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４から出力される第１の直流電力Ｓ３を、例えば電圧が異なる第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６に変換して出力する少なくとも一つのＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７と、当該第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の給電を受けて動作する少なくとも一つの家電製品８、９、１０と、を備えている。

家電製品８、９、１０は、内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たしたときに、第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６のオン／オフを許可する許可信号を出力する構成を用いている。ここで、前記所定の条件には、利用者によって電源の投入／遮断／スリープ／スタンバイの指示がなされた場合、家電製品８、９、１０が時刻や時間に応じて電源の投入／遮断／スリープ／スタンバイの判断を行なった場合、家電製品８、９、１０が所定の処理の開始／終了を判断した場合、家電製品８、９、１０が地震などの危険を感知した場合、故障を感知した場合、損傷や電源電圧の低下を判断した場合、その他の条件を用いることができる。

図１に示す実施形態では、３つの家電製品８、９、１０のそれぞれにＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７を接続している構成例を示してあるが、ＤＣ／ＤＣコンバータは、1つの家電製品に対して少なくとも1つ接続してあればよい。1つの家電製品に対して異なる複数の直流電力が必要な場合には、１つの家電製品に対して複数のＤＣ／ＤＣコンバータを接続することができる。また、直流電力が共通している場合には、複数の家電製品に対して1つのＤＣ／ＤＣコンバータを接続することができる。また、それぞれの家電製品において最低１つの直流電力が必要な場合には、複数の家電製品に対して複数のＤＣ／ＤＣコンバータを接続することができる。

また、図１に示す実施形態においては、直流給電システム１に対して３つの家電製品８、９、１０を接続した実施形態を示してあるが、本発明は接続可能な家電製品の数量について限定するものではない。また、家電製品の種類として、ＴＶ、冷蔵庫、照明器具、コンピュータ、掃除機、エアコン、空気清浄機、炊飯器、電気式のポット、給湯器、その他の各種電気製品を用いることができる。

次に、本発明に係る直流給電システム１の基本的な動作について、図１を用いて説明する。

先ず、交流電源２から配電盤３に交流電力Ｓ１が供給される。次に、配電盤３からＡＣ／ＤＣコンバータ４に交流電力Ｓ２が供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、配電盤３から配電された交流電力２を第１の直流電力Ｓ３に変換して、１乃至複数のＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７のそれぞれに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７は、第１の直流電力Ｓ３を、例えば電圧が異なる第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６に変換して出力する。各家電製品８、９、１０は、第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の給電を受けて、それぞれの動作を行なう。

家電製品８、９、１０のいずれかにおいて、内部の動作状態が予め定められた所定のオフ条件を満たしたときには、第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の供給の停止（オフ）を許可するための許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、接続しているＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７及びＡＣ／ＤＣコンバータ４に出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７のそれぞれは、家電製品８、９、１０からオフを許可する許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を受信した場合に、その直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の出力を停止するために、動作を停止（オフ）する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、全ての家電製品８、９、１０からオフを許可する許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を受信した場合に、その直流電力Ｓ３の出力を停止するために、動作を停止（オフ）する。

その後、家電製品８、９、１０のいずれかにおいて、内部の動作状態が予め定められた所定のオン条件を満たしたときには、第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の供給の開始（オン）を許可するための許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、接続しているＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７及びＡＣ／ＤＣコンバータ４に出力する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、少なくとも一つの家電製品８、９、１０からオンを許可する許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を受信した場合に、その直流電力Ｓ３の出力を開始するために、動作を開始（オン）する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７のそれぞれは、家電製品８、９、１０からオンを許可する許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を受信した場合に、その直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の出力を開始するために、動作を開始（オン）する。

家電製品８、９、１０の許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３による動作の開始（オン）に関しても、さまざまな方法が考えられる。例えば、利用者によって許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を発信するように家電製品８、９、１０を操作する方法(家電製品８、９、１０には、許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を発信するための内蔵バッテリー等を有する。)、予め定められた時間の経過後、家電製品８、９、１０が自ら許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を発信する方法（家電製品８、９、１０は、タイマーを有する。）などである。

家電製品８、９、１０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７からの第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の供給を停止したい場合（すなわち、家電製品８、９、１０の内部の動作状態が予め定められた所定のオフ条件を満たしたとき。）とは、内部における故障を検知した場合、一時的に家電製品８、９、１０自体の機能を停止したい場合（例えば、照明装置の場合には、消灯や調光ゼロの状態、その他の家電製品では一定期間スタンバイ状態が継続した場合。）などが含まれる。

また、許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の送信手段には、有線の送信手段を用いることもできるし、無線の送信手段を用いることもできる。

次に、本発明に係る参考形態である、直流給電システム１ａの構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の参考形態における直流給電システム１ａの構成を示すブロック図である。

図２に示す直流給電システム１ａは、図１に示した直流給電システム１に対して制御手段１１を加えた構成である。図２においては、図１に示した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。

図２に示す制御手段１１は、家電製品８、９、１０から許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を入力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７に対して第２の直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６のオン／オフを指令する指令信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を出力する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ４に対しては、第１の直流電力Ｓ３のオン／オフを指令する指令信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を出力する。

次に、本発明に係る直流給電システム１ａの基本的な動作について、図２を用いて説明する。

制御手段１１は、家電製品８、９、１０から許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のいずれかを受信した場合には、その許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対応したＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７に対して、指令信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（直流電力Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の出力のオン／オフの切換を制御する指令）を出力する。

また、制御手段１１は、全ての家電製品８、９、１０から、オフを許可するための許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を受信した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ４に対しても、指令信号Ｃ４（この場合には、動作停止指令。）を出力する。

また、制御手段１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４が直流電力Ｓ３の出力を停止している状態で、オンを許可する許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のいずれかを受信した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ４に対して、指令信号Ｃ４（この場合には、動作開始指令。）を出力する。また、該当するＤＣ／ＤＣコンバータ５、６、７に対しても、指令信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（動作開始指令）を出力する。

このように直流給電システム１ａを構成することによって、許可信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の伝達を有線で行う場合に、家電製品８、９、１０からＡＣ／ＤＣコンバータ４への配線が不要となるため、配線が少なくてすむという利点がある。

１、１ａ直流給電システム
２交流電源
３配電盤
４ＡＣ／ＤＣコンバータ
５、６、７ＤＣ／ＤＣコンバータ
８、９、１０家電製品
１１制御手段
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４指令信号
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３許可信号
Ｓ１、Ｓ２交流電力
Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６直流電力

Claims

送電されている交流電力の配電を行う配電盤と、
前記配電盤より配電された交流電力を第１の直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記第１の直流電力を電圧が異なる第２の直流電力に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備える直流給電システムに接続された家電製品であって、
前記第２の直流電力の給電を受けて動作するとともに、内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たしたときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第２の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力し、
前記家電製品における内部の動作状態が予め定められた所定の前記条件を満たしたときに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第１の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＡＣ／ＤＣコンバータに出力する、家電製品。
送電されている交流電力の配電を行う配電盤と、
前記配電盤より配電された交流電力を第１の直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記第１の直流電力を電圧が異なる第２の直流電力に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２の直流電力の給電を受けて動作するとともに、内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たしたときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第２の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する家電製品と、
を備える直流給電システムに用いられる前記ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記家電製品は、前記家電製品における内部の動作状態が予め定められた所定の前記条件を満たしたときに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第１の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＡＣ／ＤＣコンバータに出力し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第２の直流電力のオフを許可する許可信号を入力すると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をオフにして前記第２の直流電力の供給をオフにする、ＤＣ／ＤＣコンバータ。
送電されている交流電力の配電を行う配電盤と、
前記配電盤より配電された交流電力を第１の直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの前記第１の直流電力を電圧が異なる第２の直流電力に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２の直流電力の給電を受けて動作するとともに、内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たしたときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第２の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する家電製品と、
を備える直流給電システムに用いられる前記ＡＣ／ＤＣコンバータであって、
前記家電製品は、前記家電製品における内部の動作状態が予め定められた所定の前記条件を満たしたときに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第１の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記ＡＣ／ＤＣコンバータに出力し、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、前記全ての家電製品から前記第１の直流電力のオフを許可する許可信号を入力すると、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの動作をオフにして前記第１の直流電力の供給をオフにする、ＡＣ／ＤＣコンバータ。
前記家電製品は、複数設けられ、
前記複数の家電製品は、前記複数の家電製品に対応した複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続され、そして、
前記複数の家電製品のうち内部の動作状態が予め定められた所定の条件を満たした家電製品は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうち前記家電製品に接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をオン／オフするよう前記第２の直流電力のオン／オフを許可する許可信号を前記家電製品に接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する、請求項１に記載の家電製品。