JP5297981B2 - 配電盤及び配電システム - Google Patents

Description

本発明は、配電盤及び該配電盤を備えた配電システムに関するものである。

従来、住宅などに設けられる配電システムには、商用配電路に接続される交流配電路（導電バー）と、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置（電力変換部）と、電力変換装置に接続される直流配電路（導電バー）とを有する配電盤（分電盤）を備えたものがあった（例えば、特許文献１）。

そして、特許文献１の配電盤においては、通信機器やＬＥＤ照明など、直流電力を使用する直流機器が増加しているのに対応して、これら直流機器に給電するための直流配線接続端子ユニットを備えていた。また、直流機器は一般に低電圧に対応したものが多いため、特許文献１の電力変換装置は、例えば最大振幅２００Ｖ（−１００Ｖ〜＋１００Ｖ）の交流電力を直流電力に変換するとともに、得られた直流電力を例えば６０Ｖ以下の低い電圧に降圧する電圧変換機能（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を備えていた。すなわち、直流配電路には交流配電路よりも低い電圧が与えられていた。

特開２００８−４２９９８号公報

ところで、特許文献１の配電システムに太陽電池や蓄電池、燃料電池などの高電圧対応の直流機器を接続する場合、直流機器毎に直流配電路との間に電圧変換装置を介在させ、各直流機器の対応電圧に合わせて大幅に変圧する必要があった。そのため、太陽電池や蓄電池、燃料電池などの直流電力を交流配電路に接続された交流機器に給電したり、余った直流電力を商用配電線に逆潮流させて売電したりする場合には、高圧の直流電力を直流配電路の電圧に合わせて一旦降圧した後、再度交流配電路の電圧に合わせて昇圧する必要があった。そのため、配電経路において変圧に伴うロスが大きくなってしまうという問題があった。

本発明はこうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、変圧に伴うロスを抑制することができる配電盤及び該配電盤を備えた配電システムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の配電盤は、商用配電路に接続される交流配電路と、該交流配電路に与えられる交流電圧の最大振幅以上の高い電圧が与えられる高圧直流配電路と、前記交流配電路及び前記高圧直流配電路に接続され、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換する双方向電力変換装置とを備えることを要旨とする。

この構成によれば、高圧直流配電路には交流配電路に与えられる交流電圧の最大振幅以上の高い電圧が与えられるので、高電圧対応の直流機器を接続する場合に大幅に変圧したり、直流電力を双方向電力変換装置で交流電力に変換して交流配電路側に配電する場合に昇圧したりする必要がない。したがって、変圧に伴うロスを抑制することができる。

請求項２の配電盤は、前記高圧直流配電路よりも低い電圧が与えられる低圧直流配電路と、前記高圧直流配電路及び前記低圧直流配電路に接続される電圧変換装置とを更に備えることを要旨とする。

この構成によれば、高圧直流配電路よりも低い電圧が与えられる低圧直流配電路を備えるので、高電圧対応の直流機器は高圧直流配電路に接続する一方、低電圧対応の直流機器は低圧直流配電路に接続することで、低電圧対応の直流機器毎に電圧変換装置を備える必要がない。したがって、構成を簡素化することができるとともに、変圧に伴うロスを抑制することができる。

請求項３の配電盤は、前記交流配電路を構成する交流用導電バーと、前記高圧直流配電路を構成する高圧直流用導電バーと、前記低圧直流配電路を構成する低圧直流用導電バーとを更に備え、前記交流用導電バー、前記高圧直流用導電バー及び前記低圧直流用導電バーのうち少なくとも２つの導電バーは、厚さ方向に重ねて配置されることを要旨とする。

この構成によれば、交流用導電バー、高圧直流用導電バー及び低圧直流用導電バーのうち少なくとも２つの導電バーは厚さ方向に重ねて配置されるので、装置の大型化を抑制することができる。

請求項４の配電盤においては、前記高圧直流配電路は、直流発電手段と接続されることを要旨とする。
この構成によれば、直流発電手段で発電した余剰直流電力を商用配電路側に逆潮流させる場合に、変圧に伴うロスを抑制することができる。

請求項５に記載の配電システムは、上記配電盤を備えることを要旨とする。
この構成によれば、上記配電盤と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、変圧に伴うロスを抑制することができる配電盤及び該配電盤を備えた配電システムを提供することができる。

配電システムの構成を示す説明図。 配電盤のブロック図。 配電盤の外観斜視図。 配電盤内の配置の一部を示す正面図。 （ａ）は交流電圧についての説明図、（ｂ）は交流幹線及びＡＣブレーカの構成についての説明図。 図４におけるＡ−Ａ線矢視断面図。 図４におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。

以下、本発明の配電システムを電力供給システムに具体化した実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する電力供給システム１が設けられている。電力供給システム１は、家庭用の商用交流電源（ＡＣ電源）２を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池３の電力も各種機器に電源として供給する。電力供給システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。

電力供給システム１には、同システム１の分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。また、電力供給システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。

コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が交流系電力線１２を介して接続されている。コントロールユニット７は、このＡＣ分電盤１１を介して商用交流電源２に接続されるとともに、直流系電力線１３を介して太陽電池３に接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力したり、又は直流系電力線１５を介して蓄電池１６に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むのみならず、太陽電池３や蓄電池１６の直流電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給することも可能である。コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータやり取りを実行する。

ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線２０を介して制御ユニット９とデータやり取りをしたり、信号線２１を介してリレーユニット１０とデータやり取りをしたりする。

制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を１対の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器５の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、１対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２０を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。

制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ２３が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ２４が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ２３の操作やセンサ２４の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。

リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２１を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ２６が接続されており、スイッチ２６の操作によって直流系電力線２５への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。

ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。

また、商用交流電源２とＡＣ分電盤１１との間には、商用交流電源２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が接続されている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。

電力供給システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系電力線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。

宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０に接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。

宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、ガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。

なお、本実施形態において、コントロールユニット７、ＤＣ分電盤８、ＡＣ分電盤１１、交流系電力線１２、直流系電力線１４は配電盤（ＡＣ／ＤＣハイブリッド配電盤）４２の構成要素となっている。

次に、この配電盤４２の電気的構成について図２に基づいて説明する。
図２に示すように、配電盤４２は、電力会社の商用配電線５０に接続された引込口配線５１を介して商用交流電源２に接続されている。そして、配電盤４２にはリミッタ５２、主幹ブレーカ５３、交流幹線５４、ＡＣブレーカ５５及び連系ブレーカ５６が設けられている。なお、リミッタ５２、主幹ブレーカ５３、交流幹線５４、ＡＣブレーカ５５及び連系ブレーカ５６はＡＣ分電盤１１を構成する。

リミッタ５２は、商用交流電源２を提供する電力会社との契約に基づいて設定される制限値を超える電流が流れると自動的に回路を遮断するアンペアブレーカである。また、主幹ブレーカ５３は漏電や短絡が発生して異常な電流が流れた場合に回路を遮断する漏電遮断器である。

交流系電力線１２を構成する交流幹線５４は、主幹ブレーカ５３を介して商用交流電源２に接続されるとともに、交流幹線５４から分岐した分岐回路には、ＡＣブレーカ５５又は連系ブレーカ５６が接続される。

ＡＣブレーカ５５及び連系ブレーカ５６は、交流幹線５４からの分岐回路を流れる電流が所定の閾値を超えた場合に回路を遮断する分岐ブレーカ（配線遮断器）である。なお、ＡＣブレーカ５５及び連系ブレーカ５６は、接続されるＡＣ機器６毎若しくは接続される電力系統毎などに対応するように設けられ、設置数はそれぞれ任意に変更可能である。

また、配電盤４２には双方向電力変換装置としての双方向コンバータ５８、高圧直流配電路を構成する高圧直流幹線５９、電圧変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ６０〜６３、低圧直流幹線６４、ＤＣブレーカ６６、制御ユニット６７及び連系ブレーカ６８が設けられている。なお、双方向コンバータ５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０〜６３及び制御ユニット６７はコントロールユニット７を構成する。また、高圧直流幹線５９、低圧直流幹線６４、ＤＣブレーカ６６及び連系ブレーカ６８はＤＣ分電盤８を構成する。

双方向コンバータ５８は、連系ブレーカ５６を介して交流幹線５４に接続されるとともに、高圧直流幹線５９に接続される。双方向コンバータ５８は、交流幹線５４側から入力される交流電力を直流電力に変換して高圧直流幹線５９側に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、高圧直流幹線５９側から入力される直流電力を交流電力に変換して交流幹線５４側に出力するＤＣ／ＡＣインバータと、直流電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを内蔵している。

直流系電力線１４を構成する高圧直流幹線５９から分岐した複数の分岐回路には連系ブレーカ６８が接続されるとともに、各連系ブレーカ６８にはＤＣ／ＤＣコンバータ６０〜６３がそれぞれ接続される。なお、連系ブレーカ６８は高圧直流幹線５９からの分岐回路を流れる電流が所定の閾値を超えた場合に回路を遮断する分岐ブレーカ（配線遮断器）である。連系ブレーカ６８は、必要に応じて設置数を任意に変更可能であり、図２においては、図１の電力供給システム１に燃料電池４を接続するために、連系ブレーカ６８及びＤＣ／ＤＣコンバータ６２を追加した例を示している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、直流発電手段としての太陽電池３から入力される直流電圧を所定値に変換して高圧直流幹線５９側に出力する。なお、高圧直流幹線５９に接続された太陽電池３は、効率よく電力を取り出すために最大電力点で動作するように制御ユニット９が制御する。しかし、太陽電池３は気候条件や時間帯によって発電出力が変動するので、例えば１２０Ｖ〜３５０Ｖの出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ６０が一定の値に調整して、高圧直流幹線５９に出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は蓄電池１６から放電される直流電圧を変圧して高圧直流幹線５９側に出力したり、高圧直流幹線５９側から入力される直流電圧を変圧して蓄電池１６側に出力したりする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、燃料電池４から入力される直流電圧を所定値に変換して高圧直流幹線５９側に出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、連系ブレーカ６８を介して高圧直流幹線５９に接続されるとともに、低圧直流幹線６４に接続される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は高圧直流幹線５９から入力される直流電圧を降圧して低圧直流幹線６４側に出力する。

また、低圧直流幹線６４から分岐した分岐回路には複数のＤＣブレーカ６６の一次側が接続される。ＤＣブレーカ６６は、低圧直流幹線６４からの分岐回路を流れる電流が所定の閾値を超えた場合に回路を遮断する分岐ブレーカ（配線遮断器）で、二次側に接続されるＤＣ機器５毎に対応するように設けられ、設置数はそれぞれ任意に変更可能である。

次に、配電盤４２の配置構成について、図３及び図４に基づいて説明する。
図３に示すように、配電盤４２は上述した各構成要素を収容する筐体７０を備えて、例えば住宅の天井に近い壁面などに取り付けられる。なお、筐体７０の前面側には開閉可能な蓋部７１が設けられているとともに、蓋部７１には開口部７２が設けられている。

図４に示すように、筐体７０内において、左右方向の一端側（図３では左端側）には主幹ブレーカ５３が配置されるとともに、主幹ブレーカ５３からは一方向（図３では右方向）に沿って伸びるように交流幹線５４が配置される。また、交流幹線５４の右側に隣接する位置には、双方向コンバータ５８が配置される。

交流幹線５４と上下方向に隣接する位置には、交流幹線５４の延設方向となる一方向（図３における左右方向）に沿ってＡＣブレーカ５５と連系ブレーカ５６が併設される。なお、ＡＣブレーカ５５及び連系ブレーカ５６の位置は任意に変更できるが、双方向コンバータ５８に接続される連系ブレーカ５６は右側寄りに配置するのが好ましい。

双方向コンバータ５８からは同じく一方向（図３では右方向）に沿って伸びるように高圧直流幹線５９が配置される。また、高圧直流幹線５９の前側（開口部７２側）には、低圧直流幹線６４が重ねて配置される。なお、交流幹線５４、高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４は絶縁体からなる固定具７３によって、前後方向において互いに離間した状態で筐体７０に固定される。

高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４の上下方向に隣接する位置には、一方向（図３では左右方向）に沿って併設されたＤＣブレーカ６６、連系ブレーカ６８及び電圧変換モジュール７４が配置される。なお、電圧変換モジュール７４は、連系ブレーカ６８（６８Ｍ）とＤＣ／ＤＣコンバータ６３を一体化したものである（図２参照）。

次に、交流幹線５４及びＡＣブレーカ５５の構成について、図５（ｂ）に基づいて説明する。
図５（ｂ）に示すように、交流幹線５４は、主幹ブレーカ５３の二次側の各極（Ｌ１，Ｌ２，Ｎ）にそれぞれ接続される交流用導電バー５４ａ，５４ｂ，５４ｃから構成される。交流用導電バー５４ａ，５４ｂは所定電位（例えば商用交流電源２から印加される実行値１００Ｖの交流電圧）が与えられる電圧線（Ｌ１，Ｌ２）で、交流用導電バー５４ｃは接地された中性線（Ｎ）である。なお、交流用導電バー５４ａ，５４ｂ，５４ｃは何れも幅（上下方向の長さ）、長さ（左右方向の長さ）及び厚さ（前後方向の長さ）が等しく形成されている。

ＡＣブレーカ５５は、交流幹線５４に接続される電源側端子５５ａと、開閉機構５５ｂと、開閉機構５５ｂを介して電源側端子５５ａと接続される負荷側端子５５ｃと、開閉機構操作部５５ｄとを備える。また、ＡＣブレーカ５５は厚さ方向に重なる３枚の交流用導電バー５４ａ，５４ｂ，５４ｃを差込可能な３つの差込凹部５５ｅを備えるとともに、電源側端子５５ａは交流幹線５４に対して差込態様で接続可能なプラグイン端子となっている。

そして、ＡＣブレーカ５５の対応電圧が実行値１００Ｖの場合、電源側端子５５ａが電圧線（交流用導電バー５４ａ又は交流用導電バー５４ｂ）と中性線（交流用導電バー５４ｃ）に接続される（図５（ｂ）参照）。また、ＡＣブレーカ５５の対応電圧が実行値２００Ｖの場合、電源側端子５５ａが２つの電圧線（交流用導電バー５４ａ及び交流用導電バー５４ｂ）に接続される（図示略）。したがって、ＡＣブレーカ５５を交流幹線５４に差し込むと、ＡＣブレーカ５５の電源側端子５５ａが交流幹線５４と電気的に接続され、ＡＣブレーカ５５の負荷側端子５５ｃに接続されたＡＣ機器６には、実行値１００Ｖ又は２００Ｖで交流電流が供給される。なお、ＡＣブレーカ５５の開閉機構操作部５５ｄは、ＡＣブレーカ５５が交流幹線５４に差し込まれた状態において、筐体７０の開口部７２と対応する位置に配置される。

次に、高圧直流幹線５９、連系ブレーカ６８、電圧変換モジュール７４、低圧直流幹線６４及びＤＣブレーカ６６の構成について、図６及び図７に基づいて説明する。
図６に示すように、高圧直流幹線５９は対をなす直流用導電バー５９ａ，５９ｂから構成されるとともに、低圧直流幹線６４は対をなす直流用導電バー６４ａ，６４ｂから構成される。なお、直流用導電バー５９ａ，６４ａはプラス側の極（＋）を構成し、直流用導電バー５９ｂ，６４ｂはマイナス側の極（−）を構成する。また、直流用導電バー５９ａ，５９ｂと直流用導電バー６４ａ，６４ｂはそれぞれ幅、長さ及び厚さが等しく形成されている。

図７に示すように、連系ブレーカ６８は、高圧直流幹線５９に接続される電源側端子６８ａと、開閉機構６８ｂと、開閉機構６８ｂを介して電源側端子６８ａと接続される負荷側端子６８ｃと、開閉機構操作部６８ｄとを備える。また、連系ブレーカ６８は厚さ方向に重なる直流用導電バー５９ａ，５９ｂ，６４ａ，６４ｂを差込可能な４つの差込凹部６８ｅを備えるとともに、電源側端子６８ａは高圧直流幹線５９に対して差込態様で接続可能なプラグイン端子となっている。

そして、連系ブレーカ６８を高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込むと、連系ブレーカ６８の電源側端子６８ａが高圧直流幹線５９と電気的に接続される。なお、連系ブレーカ６８の開閉機構操作部６８ｄは、連系ブレーカ６８が高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込まれた状態において、筐体７０の開口部７２と対応する位置に配置される。

図６に示すように、電圧変換モジュール７４には、連系ブレーカ６８ＭとＤＣ／ＤＣコンバータ６３が内蔵されている。連系ブレーカ６８Ｍは、高圧直流幹線５９に接続される電源側端子６８ａと、開閉機構６８ｂと、開閉機構６８ｂを介して電源側端子６８ａと接続される負荷側端子６８ｃと、開閉機構操作部６８ｄとを備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、連系ブレーカ６８Ｍの負荷側端子６８ｃに接続される高圧側端子６３ａと、電圧変換機構６３ｂと、低圧直流幹線６４に接続される低圧側端子６３ｃとを備える。

電圧変換モジュール７４は、厚さ方向に重なる４枚の直流用導電バー５９ａ，５９ｂ，６４ａ，６４ｂを差込可能な４つの差込凹部７４ｅを備える。また、連系ブレーカ６８Ｍの電源側端子６８ａは高圧直流幹線５９に対して差込態様で接続可能なプラグイン端子となっているとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３の低圧側端子６３ｃは低圧直流幹線６４に対して差込態様で接続可能なプラグイン端子となっている。

そして、電圧変換モジュール７４を高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込むと、高圧側端子６３ａが高圧直流幹線５９に接続されるので、電圧変換機構６３ｂで直流電圧を降圧して、低圧側端子６３ｃを介して低圧直流幹線６４側に出力する。なお、連系ブレーカ６８Ｍの開閉機構操作部６８ｄは、電圧変換モジュール７４が高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込まれた状態において、筐体７０の開口部７２と対応する位置に配置される。

図６及び図７に示すように、ＤＣブレーカ６６は、低圧直流幹線６４に接続される電源側端子６６ａと、開閉機構６６ｂと、開閉機構６６ｂを介して電源側端子６６ａと接続される負荷側端子６６ｃと、開閉機構操作部６６ｄとを備える。また、ＤＣブレーカ６６は厚さ方向に重なる直流用導電バー５９ａ，５９ｂ，６４ａ，６４ｂを差込可能な４つの差込凹部６６ｅを備えるとともに、電源側端子６６ａは低圧直流幹線６４に対して差込態様で接続可能なプラグイン端子となっている。

そして、ＤＣブレーカ６６を高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込むと、ＤＣブレーカ６６の電源側端子６６ａが低圧直流幹線６４と電気的に接続され、ＤＣブレーカ６６の負荷側端子６６ｃに接続されたＤＣ機器５には、低圧（例えば４８Ｖ）で直流電流が供給される。なお、ＤＣブレーカ６６の開閉機構操作部６６ｄは、ＤＣブレーカ６６が高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４に差し込まれた状態において、筐体７０の開口部７２と対応する位置に配置される。

次に、配電盤４２の作用について説明する。
図５（ａ）に示すように、商用交流電源２の交流電圧は、実行値Ｖｒｍｓ＝１００Ｖとすると、最大値Ｖｍ＝１４１．４Ｖ、最大振幅Ｖｐ−ｐ＝２×Ｖｍ＝２８２．８Ｖとなる。そのため、交流幹線５４には、最大値Ｖｍ＝１４１．４Ｖ、最大振幅Ｖｐ−ｐ＝２８２．８Ｖの交流電圧が印加される。

これに対して、高圧直流幹線５９には、交流幹線５４に与えられる交流電圧の最大振幅以上の高い電圧が与えられる。例えば、交流幹線５４の交流電圧が最大振幅Ｖｐ−ｐ＝２８２．８Ｖの場合は、高圧直流幹線５９には３００Ｖの直流電圧が印加される。すなわち、双方向コンバータ５８は交流幹線５４から入力された交流電力を直流電力に変換するとともに、変換した直流電圧を３００Ｖに昇圧して高圧直流幹線５９に出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０〜６２における高圧直流幹線５９側への出力電圧は３００Ｖに設定される。なお、高圧直流幹線５９に印加される電位（電圧）は、交流幹線５４の交流電圧や太陽電池３及び蓄電池１６の出力電圧等に応じて任意に設定することができる。

また、低圧直流幹線６４には高圧直流幹線５９よりも低い直流電圧が印加される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は高圧直流幹線５９の直流電圧３００Ｖを６０Ｖ以下（例えば４８Ｖ）に降圧する。なお、低圧直流幹線６４に印加される直流電圧は、ＤＣブレーカ６６に接続されるＤＣ機器５の対応電圧等を考慮して任意に設定することができる。

そして、電力供給システム１においては、太陽電池３や燃料電池４の発電量がＤＣ機器５の消費電力量を上回る場合には、双方向コンバータ５８で直流電力を交流電力に変換して交流系電力線１２側に給電するよう、制御ユニット６７が制御を行う。また、太陽電池３の発電量がＡＣ機器６の消費電力量を賄っても余る場合には、余剰電力が蓄電池１６に蓄電される。更に、蓄電池１６も満充電となった場合には、余剰電力が電力会社の商用配電線５０側に戻っていく逆潮流が生じ得る。

ここで、太陽電池３などで自家発電した電力を電力会社に売電する契約がなされている場合、電力を電力会社の商用配電線５０側に逆潮流させる際に、電圧や周波数などを電力会社が決めた規定範囲内となるように調整する必要がある。例えば、逆潮流させる際には、発電した直流電流を交流電流に電力変換する必要があるし、商用交流電源２の実行値１００Ｖよりも１Ｖ高い１０１Ｖに近い電圧（例えば１０１Ｖプラスマイナス６Ｖ、実行値２００Ｖであれば２０２Ｖプラスマイナス２０Ｖ）にする必要がある。

その点、本実施形態においては、太陽電池３等で発電された直流電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を介して高圧直流幹線５９に３００Ｖで配電された後、双方向コンバータ５８を介して最大振幅２８２．８Ｖの交流幹線５４に配電される。すなわち、太陽電池３等で発電された電力は途中で電圧を大きく下げることなく商用配電線５０側へ逆潮流される。

以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）高圧直流幹線５９には交流幹線５４に与えられる交流電圧の最大振幅Ｖｐ−ｐ以上の高い電圧が与えられるので、高電圧対応の太陽電池３や蓄電池１６を接続する場合に大幅に変圧したり、直流電力を双方向コンバータ５８で交流電力に変換して交流幹線５４側に配電する場合に昇圧したりする必要がない。例えば、太陽電池３の出力電圧は通信機器などの対応電圧に比べて高いことが多いので、太陽電池３を低圧直流幹線６４に繋ぐと大幅に変圧する必要があるが、太陽電池３を高圧直流幹線５９に接続することで、変圧の幅を小さく抑えることができる。したがって、変圧に伴うロスを抑制することができる。

（２）高圧直流幹線５９よりも低い電圧が与えられる低圧直流幹線６４を備えるので、高電圧対応のＤＣ機器（太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池１６）は高圧直流幹線５９に接続する一方、低電圧対応のＤＣ機器５は低圧直流幹線６４に接続することで、低電圧対応のＤＣ機器５毎にＤＣ／ＤＣコンバータ６３を備える必要がない。したがって、構成を簡素化することができるとともに、変圧に伴うロスを抑制することができる。

（３）交流幹線５４を構成する導電バー、高圧直流幹線５９を構成する導電バー、低圧直流幹線６４を構成する導電バーのうち少なくとも２つの幹線を構成する導電バーは厚さ方向に重ねて配置されるので、装置の大型化を抑制することができる。

（４）交流幹線５４よりも高い電圧が与えられる高圧直流幹線５９に太陽電池３が接続されるので、太陽電池３で発電した余剰直流電力を商用配電線５０側に逆潮流させる場合に、変圧に伴うロスを抑制することができる。

（５）高圧直流幹線５９を備えることで、高電圧対応のＤＣ機器５を使用する場合にも、高圧直流幹線５９に接続すれば、大きく変圧することなく高圧の直流電力を供給することができる。

（６）高圧直流幹線５９と低圧直流幹線６４を厚さ方向（一方向である左右方向と直交する前後方向）に重ねて配置することで、ＤＣブレーカ６６や連系ブレーカ６８の接続スペースを効率的に活用することができる。すなわち、低圧対応のＤＣブレーカ６６と高圧対応の連系ブレーカ６８の接続スペースを高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４の上下方向に隣接する位置で共有することができる。例えば、蓄電池１６や燃料電池４を備えない場合にはＤＣブレーカ６６を多く並設することができるので、接続スペースを無駄なく活用することができる。

（７）高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４のうち、電圧が低い方の低圧直流幹線６４が筐体７０の開口部７２側に配置されるので、高圧直流幹線５９を開口部７２から遠ざけることができる。

（８）電圧変換モジュール７４は連系ブレーカ６８ＭとＤＣ／ＤＣコンバータ６３を内蔵するので、露出する配線を削減するとともに、配電盤４２内のスペースを効率的に利用できる。

（９）ＡＣブレーカ５５、ＤＣブレーカ６６、連系ブレーカ５６，６８及び電圧変換モジュール７４は差込態様で接続可能なプラグイン端子を備えるので、接続作業が容易であるとともに、容易に接続位置を変更することができる。

（１０）連系ブレーカ６８、電圧変換モジュール７４及びＤＣブレーカ６６は、厚さ方向に重なる４枚の直流用導電バー５９ａ，５９ｂ，６４ａ，６４ｂを差込可能な４つの差込凹部６８ｅ，７４ｅ，６６ｅをそれぞれ備えるので、厚さを統一することができる。

（１１）連系ブレーカ６８の電源側端子６８ａは高圧直流幹線５９に対してのみ電気的に接続される一方、ＤＣブレーカ６６の電源側端子６６ａは低圧直流幹線６４に対してのみ電気的に接続されるようになっているので、誤接続を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・高圧直流幹線５９及び低圧直流幹線６４を、交流幹線５４と上下方向に隣接する位置に配置してもよい。

・高圧直流幹線５９からの分岐回路に高圧対応のＤＣブレーカを接続してもよい。
・各導電バーのサイズ（幅、長さ、厚さ）はそれぞれ任意に設定することができる。
・交流配電路、高圧直流配電路及び低圧直流配電路は必ずしも導電バーで構成されなくてもよい。

・分岐ブレーカ（ＤＣブレーカ６６及び連系ブレーカ６８）は、厚さ方向に重なる２つの幹線（４枚の導電バー）に対応する４つの差込凹部を備えなくてもよい。例えば、電気的に接続される高圧直流幹線５９のみ又は低圧直流幹線６４のみに対応する２つの差込凹部を備えるようにしてもよい。

・各導電バーは左右方向に限らず、任意の方向を長手方向（延設方向）とすることができる。
・高圧直流幹線５９と低圧直流幹線６４とを導電バーの厚さ方向に重ねなくてもよいし、重ねる幹線の組み合わせや数を変化させてもよい。また、各幹線を複数備えてもよい。例えば、低圧直流幹線を複数系統備える場合には、低圧直流幹線同士を厚さ方向に重ねてもよい。

・直流発電手段は太陽電池３に限らず、風力や地熱、バイオマスなど、任意の発電手段を採用することができる。

１…配電システムとしての電力供給システム、３…直流発電手段としての太陽電池、４２…配電盤、５０…商用配電路としての商用配電線、５４…交流配電路を構成する交流幹線、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…交流用導電バー、５８…双方向電力変換装置としての双方向コンバータ、５９…高圧直流配電路を構成する高圧直流幹線、５９ａ，５９ｂ…高圧直流用導電バーとしての直流用導電バー、６３…電圧変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ、６４…低圧直流配電路を構成する低圧直流幹線、６４ａ，６４ｂ…低圧直流用導電バーとしての直流用導電バー、Ｖｐ−ｐ…最大振幅。

Claims (5)

1. 商用配電路に接続される交流配電路と、
   該交流配電路に与えられる交流電圧の最大振幅以上の高い電圧が与えられる高圧直流配電路と、
   前記交流配電路及び前記高圧直流配電路に接続され、直流電力を交流電力に変換するとともに交流電力を直流電力に変換する双方向電力変換装置とを備えることを特徴とする配電盤。
2. 前記高圧直流配電路よりも低い電圧が与えられる低圧直流配電路と、
   前記高圧直流配電路及び前記低圧直流配電路に接続される電圧変換装置とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の配電盤。
3. 前記交流配電路を構成する交流用導電バーと、
   前記高圧直流配電路を構成する高圧直流用導電バーと、
   前記低圧直流配電路を構成する低圧直流用導電バーとを更に備え、
   前記交流用導電バー、前記高圧直流用導電バー及び前記低圧直流用導電バーのうち少なくとも２つの導電バーは、厚さ方向に重ねて配置されることを特徴とする請求項２に記載の配電盤。
4. 前記高圧直流配電路は、直流発電手段と接続されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の配電盤。
5. 請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の配電盤を備えたことを特徴とする配電システム。

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