ＣＡＴＶシステム用電源装置
【課題】信頼性が高く、低コストで高効率なＣＡＴＶシステム用電源装置を実現すること
【解決手段】ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、負荷近傍の同軸ケーブルに挿入されていて、充電器１０と、蓄電池１１と、インバータ１２と、スイッチ１３とを有している。充電器１０は、スイッチ１３に接続されている。蓄電池１１はインバータ１２を介してスイッチ１３に接続している。スイッチ１３は、商用電源が供給され、同軸ケーブルに交流電力が供給されている場合には、同軸ケーブル側と充電器１０とを接続し、商用電源が停電時には、同軸ケーブル側とインバータ１２とを接続する。
【解決手段】ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、負荷近傍の同軸ケーブルに挿入されていて、充電器１０と、蓄電池１１と、インバータ１２と、スイッチ１３とを有している。充電器１０は、スイッチ１３に接続されている。蓄電池１１はインバータ１２を介してスイッチ１３に接続している。スイッチ１３は、商用電源が供給され、同軸ケーブルに交流電力が供給されている場合には、同軸ケーブル側と充電器１０とを接続し、商用電源が停電時には、同軸ケーブル側とインバータ１２とを接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＴＶシステムにおいて停電時に増幅器などの負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同軸ケーブルを伝送路として使用するＣＡＴＶシステムでは、商用電源を６０Ｖに降圧して同軸ケーブルを介して幹線増幅器などの負荷に電力が供給される。ここで、商用電源が停電した場合でも電力が供給できるように、ＵＰＳ（無停電電源装置）が設けられている。従来のＵＰＳの構成の一例を図５に示す。図５のように、従来のＵＰＳは、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続し、ＡＣ６０Ｖに降圧して出力するトランス１と、同じく商用電源に接続された充電器２と、充電器２によって充電される蓄電池３と、蓄電池３からの直流電力をＡＣ６０Ｖの交流電力に変換して出力するインバータ４と、トランス１側からの電力を出力するかインバータ４側からの電力を出力するかを切り換えるスイッチ５と、によって構成されている。商用電源が供給されている場合には、ＡＣ１００Ｖの交流電力がトランス１によってＡＣ６０Ｖに降圧されて出力され、同軸ケーブルに重畳されるとともに、ＡＣ１００Ｖの交流電力の一部が充電器２に入力され、蓄電池３を充電する。一方、商用電源が停電した場合には、蓄電池３からの直流電力がインバータ４によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブルに重畳される。
【０００３】
他にも特許文献１、２のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが知られている。特許文献１には、商用電源により充電するのではなく、太陽電池と電圧安定化装置を有し、太陽電池によって発電した電力を電圧安定化装置によって充電に適した電圧に変換し、その電圧安定化装置からの電力によって蓄電池を充電するＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが示されている。これにより、電力使用量が削減でき、発熱量が少ないので蓄電池の劣化を抑制することができると記載されている。
【０００４】
特許文献２には、図５に示す従来のＵＰＳに温度検知部と加熱部とをさらに設け、蓄電池の温度を制御することによって、蓄電池の容量の温度依存性を抑制したＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが示されている。これにより、蓄電池の定格動作が確保され、温度低下に備えて大型の蓄電池を使用する必要がないためＵＰＳを小型化、低コスト化することができ、また効率的に蓄電池を加熱することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１１−１５０８８９
【特許文献２】特開２００２−３４５１６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＵＰＳや特許文献１、２に記載のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳでは、１台で複数の負荷に電力を供給しており、この１台のＵＰＳで２００世帯ほどのエリアをカバーしている。その結果、ＵＰＳに不具合があり停電時に電力を供給できなくなってしまった場合、広いエリアで停波してＣＡＴＶシステムによるサービスを利用できなくなってしまう。このように、従来のＵＰＳや特許文献１、２のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳは故障によるリスクが非常に大きかった。
【０００７】
また、複数の負荷に電力を供給する都合、ＵＰＳからある負荷までの伝送距離が長くなり、電気伝送路での損失により効率が悪化してしまう。
【０００８】
また、複数の負荷に電力を供給するため蓄電池が大型であり、そのためＵＰＳも大型となる。そのため、ＵＰＳを設置する場所が限られ、専用の設備を用いて設置する必要があり、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、信頼性が高く、低コストで高効率なＣＡＴＶシステム用電源装置を実現すること、およびそのＣＡＴＶシステム用電源装置を用いたＣＡＴＶシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、その商用電力の一部が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、電気伝送路と充電器の入力側とを接続し、商用電力が停電している場合には、電気伝送路とインバータの出力側とを接続するように切り換えるスイッチと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１１】
第２の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路に伝送されるＣＡＴＶシステムに用いられ、負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部を直流電力に変換する整流器と、電気電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、整流器の出力側と負荷とを接続して負荷に直流電力を供給し、商用電力が停電している場合には、蓄電池の出力側と負荷とを接続して負荷に直流電力を供給するように切り換えるスイッチと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１２】
第３の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、光によって発電し直流電力を出力する太陽電池と、太陽電池からの直流電力が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して電気伝送路に出力するインバータと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１３】
第１〜３の発明において、負荷とは、たとえば双方向幹線増幅器、双方向幹線分岐増幅器、双方向幹線分配増幅器、双方向増幅器、双方向分岐増幅器や、ＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式のＣＡＴＶシステムで用いる光ノードなどである。
【００１４】
また、本発明のＣＡＴＶシステムは、電気伝送路（同軸ケーブル）のみを伝送路として用いるもののみならず、光伝送路（光ファイバーケーブル）と電気伝送路とを用いるＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式のＣＡＴＶシステムにおいても適用することができる。
【００１５】
また、通常は１００Ｖの商用電力がトランスによって６０Ｖに降圧されて伝送路に供給され伝送される。この伝送路による商用電力の供給範囲は５〜１０台程度の負荷に対してである。
【００１６】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、必ずしも１台の負荷にのみ電力を供給するものである必要はなく、従来のＵＰＳが供給する負荷の台数以下の複数の負荷に電力を供給してもよいが、装置が大型化、高コスト化するため、１台の負荷にのみ電力を供給するよう設置することが望ましい。
【００１７】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、従来のＵＰＳ（無停電電源装置）と併用してもよい。従来のＵＰＳを設けることで設置コスト等が増大する反面、停電時の負荷の駆動時間を延ばすことができ、ＣＡＴＶシステムの信頼性をより高めることが可能である。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、蓄電池は、リチウムイオン二次電池、またはニッケル水素電池であることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置が、１台の負荷ごとに設置されていることを特徴とするＣＡＴＶシステムである。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によると、個々の負荷に隣接して設置することができるため、電気伝送路による伝送損失が少なく、停電時に効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、従来の無停電電源装置では、複数の負荷へ電力を供給するため無停電電源装置が不具合等により給電できなくなった場合に広いエリアが停波してしまうが、第１の発明では個々の負荷に電力を供給することができるため、不具合等により給電できなくなったとしても停波するエリアは限定的であり、リスクを分散させることができる。また、第１の発明では個々の負荷に電力を供給することができるため、蓄電池の容量を従来よりも低減することができ、小型のものを使用することができる。そのため、装置の小型化を図ることができ、設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、第２の発明では、第１の発明と同様の効果を得られるとともに、直流電力を直接負荷に伝送するため、停電時により効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、負荷側に交流電力を直流電力に変換する電源装置を設けなくてもよいため、負荷の低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、第３の発明では、第１の発明と同様の効果を得られるとともに、商用電力の一部を用いて蓄電池を充電するのではなく、太陽電池により蓄電池を充電するため、商用電力の消費量を削減することができる。
【００２３】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、トランスと切り離されているため、電気伝送路上の任意の位置に設置することができる。そのためＣＡＴＶシステム用電源装置の設置コストを低減することができる。
【００２４】
また、第４の発明のように、本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置では多数の負荷に電力を供給するものではないため、蓄電池の容量が比較的小さなものを用いることができ、従来のＵＰＳに用いられてきた鉛蓄電池に替えてリチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池を用いることができる。そのため、ＣＡＴＶシステム用電源装置の軽量化、小型化を図ることができ、ＣＡＴＶシステム用電源装置の設置箇所の自由度が高まり、設置コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、第５の発明によれば、ＣＡＴＶシステムの信頼性をより高めることができ、より低コストに運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図２】実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置を用いたＣＡＴＶシステムの構成を示した図。
【図３】実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図４】実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図５】従来のＵＰＳの構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００である。実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、充電器１０と、蓄電池１１と、インバータ１２と、スイッチ１３と、同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂとを有している。
【００２９】
同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂは、それぞれ同軸ケーブルに接続する。これにより、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、同軸ケーブルに挿入される形となる。同軸ケーブルには、商用電源からの１００Ｖの商用電力をトランスによって６０Ｖに降圧された交流電力が重畳されて伝送されている。また、同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂ間にはコンデンサ１５が設けられ、同軸ケーブル端子１４Ａとコンデンサ１５間の一点ａと、同軸ケーブル端子１４Ｂとコンデンサ１５間の一点ｂとの間にインダクタ１６、１７が接続されている。また、インダクタ１６とインダクタ１７との間の一点ｃとスイッチ１３とが接続されている。この構成により、同軸ケーブルからの電力の一部がスイッチ１３へと伝送される。
【００３０】
充電器１０は、スイッチ１３に接続されている。充電池１０は、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換し、その直流電力を蓄電池１１に供給して充電するよう動作する。
【００３１】
蓄電池１１は、たとえば鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素電池などである。それらの中でも特に鉛蓄電池以外のものを用いるとよい。実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、個々の負荷ごとに設置されるため、大きな容量の蓄電池１１を用いる必要はないからである。その結果、蓄電池２０の小型化、軽量化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体の小型化、軽量化を図ることができる。また、鉛蓄電池を用いる場合でも、従来のＵＰＳに用いていた鉛蓄電池の１／４程度の容量のものを用いることができる。これらの理由により、蓄電池２０の小型化、軽量化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体の小型化、軽量化を図ることができる。その結果、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストを低減することができる。
【００３２】
インバータ１２は、蓄電池１１に接続されている。インバータ１２は、蓄電池１１からの直流電力を交流電力に変換してスイッチ１３へ出力する。
【００３３】
スイッチ１３は、インダクタ１６とインダクタ１７との間の一点ｃと充電器１０との間の接続と、一点ｃとインバータ１２との間の接続とを切り換えるものである。この切換の制御は、商用電源から商用電力が供給され、同軸ケーブルを交流電力が伝送している場合には、一点ｃと充電器１０との間を接続し、商用電源が停電して同軸ケーブルを交流電力が伝送していない場合には、一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御する。このような制御は、たとえば、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間の交流電力の伝送の有無によって可能である。すなわち、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送している場合には、その情報をスイッチ１３へとフィードバックして一点ｃと充電器１０との間を接続するように制御し、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送していない場合には、その情報をスイッチ１３へとフィードバックして一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御する。
【００３４】
また、上記スイッチ１３のスイッチング制御において、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電してしまわないようなスイッチング制御の工夫が必要となる。つまり、上記構成では、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が直列に複数繋がれている場合に、下流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、電力が商用電源から供給されているのか、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００から供給されているかの区別をしてスイッチング制御する必要がある。このような区別をしないと、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電するというような無駄な状態が生じ、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が正常に動作しないことになる。
【００３５】
そのスイッチング制御の方法の１つとして、インバータ１２において商用電源の周波数と異なる周波数（たとえば５５Ｈｚ）に変えるという方法がある。この方法によれば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである商用電源からの電力と、５５ＨｚであるＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力との区別をつけることができる。周波数の測定は、たとえば周波数カウンタ、ＦＦＴアナライザ、周波数ブリッジ、などによって行うことができ、その測定値を元にしてスイッチ１３のスイッチング制御を行えばよい。
【００３６】
周波数カウンタは、交流電力を矩形波やパルス波に波形整形し、単位時間あたりの波数をカウントすることで周波数を測定するものである。他に、矩形波あるいはパルス波の立ち上がりまたは立ち下がりの周期を測定し、その周期から周波数を求めるものであってもよい。ＦＦＴアナライザは、所定のサンプリング周波数で電圧値をサンプリングし、フーリエ変換して周波数スペクトルを求め、そのスペクトルを解析することにより周波数を求める方法である。所定のサンプリング周波数で電圧値をサンプリングし、そのサンプリング値から電圧の時間波形を推定し、電圧の時間波形を解析することで周波数を求める方法でもよい。周波数ブリッジは、ウィーンブリッジなどのブリッジ回路の平衡条件から周波数を求める方法である。周波数ブリッジの場合、たとえば、平衡条件を満たす周波数を５５Ｈｚとし、平衡条件からずれた時の電圧差を増幅器により増幅して検出できるようにすることで、インバータ１２からの出力である５５Ｈｚの電力と、商用電源の出力である５０Ｈｚないし６０Ｈｚの電力とを識別することができ、これによりスイッチ１３の制御が可能である。これらの周波数測定方法のうち、測定時間、測定の容易さ、測定精度から、周波数カウンタを用いることが望ましい。
【００３７】
具体的には、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００に供給されている電力の周波数を測定し、５０Ｈｚないし６０Ｈｚの交流電力が供給されている場合には、一点ｃと充電器１０との間を接続するように制御し、５５Ｈｚの交流電力が供給されている場合もしくは電力が供給されていない場合には、一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御すればよい。このようにスイッチ１３を制御すれば、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電するということはなくなり、正常にＣＡＴＶシステム用電源装置１００の動作をさせることができる。
【００３８】
上記のように周波数を変えて商用電源からの電力とＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力を区別する方法以外にも、電圧値を変える、波形を変える、位相を変える、などの方法によって区別をしてスイッチ１３のスイッチング制御を行ってもよい。もちろん、周波数、電圧、波形、位相の少なくとも２つ以上を変化させることで、商用電源からの電力とＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力を区別するようにしてもよい。
【００３９】
図２は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を組み込んだＣＡＴＶシステムの例を示した図である。ＣＡＴＶシステムは、センター装置１０１を有し、同軸ケーブル１０２を介してセンター装置１０１と加入者宅１１０との間で放送サービス、インターネット接続サービス、電話サービスなどを運用するシステムである。センター装置１０１に接続する同軸ケーブル１０２は、双方向幹線分岐増幅器１０３によって分岐されている。分岐された同軸ケーブル１０２は、分岐器１０４によってさらに分岐され、加入者宅１１０と接続している。また、双方向幹線分岐増幅器１０３によって分岐された同軸ケーブル１０２の所々に双方向増幅器１０５が挿入されている。また、同軸ケーブル１０２にはパワーインサータ１０７が挿入されていて、商用電源からの１００Ｖの交流電力がトランス１０６によって６０Ｖに降圧されて同軸ケーブル１０２に重畳されて伝送されている。そして、その同軸ケーブル１０２に重畳された交流電力は、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５に供給されている。また、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５の近傍の同軸ケーブル１０２には、それぞれＣＡＴＶシステム用電源装置１００が挿入されている。
【００４０】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の動作について説明する。
【００４１】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、同軸ケーブル１０２にはトランス１０６によって降圧されたＡＣ６０Ｖの交流電力が重畳され、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５にＡＣ６０Ｖの交流電力が供給される。これより、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は駆動される。このとき、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５の近傍に設置されたＣＡＴＶシステム用電源装置１００では、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３が同軸ケーブル側と充電器１０側とを接続し、同軸ケーブル１０２に重畳された交流電力の一部がスイッチ１３を介して充電器１０に入力される。充電器１０はその交流電力を直流電力に変換して蓄電池１１を充電するよう制御する。
【００４２】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は、同軸ケーブル側とインバータ３２の出力側とを接続するよう切り換えられる。そして、蓄電池１１から出力される直流電力がインバータ３２によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブル１０２に重畳される。その交流電力は、各ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の近傍に設置された、それぞれ双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に供給される。ここで、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の近傍に設置されているため、伝送ロスが少なく、効率的に電力を供給することができる。そのため、商用電源が停電している場合でも、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は駆動され、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００４３】
また、商用電源が停電から復帰し、再び同軸ケーブル１０２に交流電力が重畳されて伝送されるようになると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は同軸ケーブル側と充電器１０とを接続するよう切り換えられて、再び充電器１０によって蓄電池１１が充電されるよう動作する。
【００４４】
以上のように、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、個々の双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に隣接して設置しているため、同軸ケーブル１０２による伝送損失が少なく、停電時に効率的に双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に電力を供給することができる。また、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が万が一不具合等により給電できなくなったとしても、この影響により駆動が停止するのは１台の双方向幹線分岐増幅器１０３あるいは双方向増幅器１０５であり、ＣＡＴＶシステムのサービスが停止してしまうエリアを最小限に抑えることができ、リスクを分散させることができる。また、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、１台の双方向幹線分岐増幅器１０３あるいは双方向増幅器１０５に電力を供給するものであるから蓄電池１１の容量が少なくて済み、小型のものを使用することができるため、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体も小型化することができる。また、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、トランス１０６から切り離されていて、トランス１０６とは分離して設置することができる。そのため、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストを低減することができる。また、ＣＡＴＶシステムに実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を用いる結果として、信頼性が高く、低コストで運用可能なＣＡＴＶシステムを構築することができる。
【００４５】
なお、上記ＣＡＴＶシステムにおいて、トランス１０６を従来のＵＰＳ（たとえば図５に示したもの）に置き換えてもよい。従来のＵＰＳは大型であるため設置コストが高いが、停電時に従来のＵＰＳと実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００とによる電力供給により長時間電力を供給することができるというメリットがある。
【実施例２】
【００４６】
図３は、実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００である。実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００において、一点ｃに接続する部分の構成が以下のように異なっている。その部分は、充電器２０と、蓄電池２１と、スイッチ２３と、整流器２８と、を有している。充電器２０と蓄電池２１については実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００に示したものと同様のものを用いることができる。
【００４７】
一点ｃには、整流器２８と、充電器２０が接続されていて、充電器２０は、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換し、その直流電力を蓄電池２１に供給して充電するよう動作する。
【００４８】
整流器２８は、単相半波整流回路、単相ブリッジ整流回路などであり、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換して出力する。
【００４９】
スイッチ２３は、整流器２８と端子２９との接続と、蓄電池２１と端子２９との接続とを切り換えるものである。この切り換えの制御は、商用電源から商用電力が供給され、同軸ケーブルを交流電力が伝送している場合には、整流器２８と端子２９との間を接続し、商用電源が停電して同軸ケーブルを交流電力が伝送していない場合には、蓄電池２１と端子２９との間を接続するように制御する。このような制御は、たとえば、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３と同様に、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送しているか否かによって可能である。
【００５０】
端子２９は、双方向幹線分岐増幅器や幹線分岐増幅器などの負荷に接続されている。それらの負荷には、端子２９から直流電力が供給されるため、負荷に交流電力を直流電力に変換する電源装置のないものを使用する。負荷に電源装置が必要ないため負荷のコストを低減することができる。
【００５１】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置２００の動作について説明する。
【００５２】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、同軸ケーブル１０２からＣＡＴＶシステム用電源装置２００に交流電力が供給され、整流器２８に入力される。そして、整流器２８によって直流電力に変換されて出力される。スイッチ２３は整流器２８と端子２９間とを節しており、整流器２８からの直流電力は端子２９から直流伝送されて負荷に供給される。このように、商用電源が供給されている場合でも、負荷にはＣＡＴＶシステム用電源装置２００を介して直流電力が供給され、駆動される。また、同軸ケーブル１０２からの交流電力は充電器２０にも入力され、充電器２０は、蓄電池２１を充電するよう制御する。
【００５３】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は、蓄電池２１と端子２９とを接続するよう切り換えられる。そして、蓄電池２１からの直流電力が端子２９から直流伝送されて負荷に供給され、駆動される。これにより、商用電源が停電している場合であっても、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００５４】
以上のように、実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００によると、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００と同様の利点があるのに加えて、負荷へ直流電力を直接伝送するため、効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、負荷に交流電力を直流電力に変換する電源装置を設けなくてもよいため、負荷の低コスト化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステムの構築にかかるコストを低減することができる。
【実施例３】
【００５５】
図４は、実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００である。実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂとコンデンサ１５の部分については同様である。他の部分に太陽電池３３、充電器３０、蓄電池３１、インバータ３２、インダクタ３６を有している。蓄電池３１、インバータ３２については、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００に示したものと同様のものを用いることができる。
【００５６】
太陽電池３３は、太陽光などの光を直流電力に変換して出力する。充電器３０は太陽電池に接続されていて、太陽電池３３からの直流電力を蓄電池３１に供給して充電するよう動作する。インバータ３２は蓄電池３１に接続し、その出力側はインダクタ３６を介してコンデンサ１５と同軸ケーブル端子１４Ｂとの間の一点ｄに接続している。インバータ３２は、蓄電池３１からの直流電力を交流電力に変換して同軸ケーブルへ出力する。
【００５７】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置３００の動作について説明する。
【００５８】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、太陽電池３３による発電によって直流電力が出力され、充電器３０に出力される。そして、充電器３０は、蓄電池３１を充電するよう制御する。一方、負荷には、同軸ケーブルに重畳されて伝送された交流電力が供給され、負荷が駆動される。
【００５９】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、蓄電池１１から出力される直流電力がインバータ３２によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブルに重畳される。その交流電力は、各ＣＡＴＶシステム用電源装置３００の近傍に設置された負荷に供給され、駆動される。これにより、商用電源が停電している場合であっても、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００６０】
以上のように、実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００によると、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００と同様の利点があるのに加えて、太陽電池により蓄電池を充電するため、商用電力の消費量を削減することができる。
【００６１】
なお、実施例では本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置を同軸ケーブルのみを用いて構成されたＣＡＴＶシステムに適用した例を示したが、本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、光ファイバーケーブルと同軸ケーブルの両方を用いるＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式にも適用することができる。
【００６２】
また、実施例ではＣＡＴＶシステムにおける負荷として双方向幹線分岐増幅器１０３および双方向増幅器１０５を例として示したが、負荷にはそれら以外にも、双方向幹線分配増幅器、双方向分配増幅器、などを挙げることができる。ＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式においては、光ノードも本発明の負荷に含まれる。
【００６３】
また、実施例のＣＡＴＶシステム用電源装置は１台の負荷に電力を供給するものとしたが、必ずしも１台である必要はなく、従来のＵＰＳよりも供給台数が少なければよい。具体的には１〜３台の負荷であり、最も望ましいのは１台の負荷に電力を供給することである。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置はＣＡＴＶシステムに利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０、２０、３０：充電器
１１、２１、３１：蓄電池
１２、３２：インバータ
１３、２３：スイッチ
１４Ａ、Ｂ：同軸ケーブル端子
１５：コンデンサ
１６、１７、３６：インダクタ
２８：整流器
３３：太陽電池
１００：ＣＡＴＶシステム用電源装置
１０１：センター装置
１０２：同軸ケーブル
１０３：双方向幹線分岐増幅器
１０４：分岐器
１０５：双方向増幅器
１０６：トランス
１０７：パワーインサータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＴＶシステムにおいて停電時に増幅器などの負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同軸ケーブルを伝送路として使用するＣＡＴＶシステムでは、商用電源を６０Ｖに降圧して同軸ケーブルを介して幹線増幅器などの負荷に電力が供給される。ここで、商用電源が停電した場合でも電力が供給できるように、ＵＰＳ（無停電電源装置）が設けられている。従来のＵＰＳの構成の一例を図５に示す。図５のように、従来のＵＰＳは、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続し、ＡＣ６０Ｖに降圧して出力するトランス１と、同じく商用電源に接続された充電器２と、充電器２によって充電される蓄電池３と、蓄電池３からの直流電力をＡＣ６０Ｖの交流電力に変換して出力するインバータ４と、トランス１側からの電力を出力するかインバータ４側からの電力を出力するかを切り換えるスイッチ５と、によって構成されている。商用電源が供給されている場合には、ＡＣ１００Ｖの交流電力がトランス１によってＡＣ６０Ｖに降圧されて出力され、同軸ケーブルに重畳されるとともに、ＡＣ１００Ｖの交流電力の一部が充電器２に入力され、蓄電池３を充電する。一方、商用電源が停電した場合には、蓄電池３からの直流電力がインバータ４によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブルに重畳される。
【０００３】
他にも特許文献１、２のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが知られている。特許文献１には、商用電源により充電するのではなく、太陽電池と電圧安定化装置を有し、太陽電池によって発電した電力を電圧安定化装置によって充電に適した電圧に変換し、その電圧安定化装置からの電力によって蓄電池を充電するＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが示されている。これにより、電力使用量が削減でき、発熱量が少ないので蓄電池の劣化を抑制することができると記載されている。
【０００４】
特許文献２には、図５に示す従来のＵＰＳに温度検知部と加熱部とをさらに設け、蓄電池の温度を制御することによって、蓄電池の容量の温度依存性を抑制したＣＡＴＶシステム用ＵＰＳが示されている。これにより、蓄電池の定格動作が確保され、温度低下に備えて大型の蓄電池を使用する必要がないためＵＰＳを小型化、低コスト化することができ、また効率的に蓄電池を加熱することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１１−１５０８８９
【特許文献２】特開２００２−３４５１６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＵＰＳや特許文献１、２に記載のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳでは、１台で複数の負荷に電力を供給しており、この１台のＵＰＳで２００世帯ほどのエリアをカバーしている。その結果、ＵＰＳに不具合があり停電時に電力を供給できなくなってしまった場合、広いエリアで停波してＣＡＴＶシステムによるサービスを利用できなくなってしまう。このように、従来のＵＰＳや特許文献１、２のＣＡＴＶシステム用ＵＰＳは故障によるリスクが非常に大きかった。
【０００７】
また、複数の負荷に電力を供給する都合、ＵＰＳからある負荷までの伝送距離が長くなり、電気伝送路での損失により効率が悪化してしまう。
【０００８】
また、複数の負荷に電力を供給するため蓄電池が大型であり、そのためＵＰＳも大型となる。そのため、ＵＰＳを設置する場所が限られ、専用の設備を用いて設置する必要があり、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、信頼性が高く、低コストで高効率なＣＡＴＶシステム用電源装置を実現すること、およびそのＣＡＴＶシステム用電源装置を用いたＣＡＴＶシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、その商用電力の一部が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、電気伝送路と充電器の入力側とを接続し、商用電力が停電している場合には、電気伝送路とインバータの出力側とを接続するように切り換えるスイッチと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１１】
第２の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路に伝送されるＣＡＴＶシステムに用いられ、負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部を直流電力に変換する整流器と、電気電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、整流器の出力側と負荷とを接続して負荷に直流電力を供給し、商用電力が停電している場合には、蓄電池の出力側と負荷とを接続して負荷に直流電力を供給するように切り換えるスイッチと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１２】
第３の発明は、商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、光によって発電し直流電力を出力する太陽電池と、太陽電池からの直流電力が入力される充電器と、充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して電気伝送路に出力するインバータと、を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１３】
第１〜３の発明において、負荷とは、たとえば双方向幹線増幅器、双方向幹線分岐増幅器、双方向幹線分配増幅器、双方向増幅器、双方向分岐増幅器や、ＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式のＣＡＴＶシステムで用いる光ノードなどである。
【００１４】
また、本発明のＣＡＴＶシステムは、電気伝送路（同軸ケーブル）のみを伝送路として用いるもののみならず、光伝送路（光ファイバーケーブル）と電気伝送路とを用いるＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式のＣＡＴＶシステムにおいても適用することができる。
【００１５】
また、通常は１００Ｖの商用電力がトランスによって６０Ｖに降圧されて伝送路に供給され伝送される。この伝送路による商用電力の供給範囲は５〜１０台程度の負荷に対してである。
【００１６】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、必ずしも１台の負荷にのみ電力を供給するものである必要はなく、従来のＵＰＳが供給する負荷の台数以下の複数の負荷に電力を供給してもよいが、装置が大型化、高コスト化するため、１台の負荷にのみ電力を供給するよう設置することが望ましい。
【００１７】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、従来のＵＰＳ（無停電電源装置）と併用してもよい。従来のＵＰＳを設けることで設置コスト等が増大する反面、停電時の負荷の駆動時間を延ばすことができ、ＣＡＴＶシステムの信頼性をより高めることが可能である。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、蓄電池は、リチウムイオン二次電池、またはニッケル水素電池であることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置である。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置が、１台の負荷ごとに設置されていることを特徴とするＣＡＴＶシステムである。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によると、個々の負荷に隣接して設置することができるため、電気伝送路による伝送損失が少なく、停電時に効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、従来の無停電電源装置では、複数の負荷へ電力を供給するため無停電電源装置が不具合等により給電できなくなった場合に広いエリアが停波してしまうが、第１の発明では個々の負荷に電力を供給することができるため、不具合等により給電できなくなったとしても停波するエリアは限定的であり、リスクを分散させることができる。また、第１の発明では個々の負荷に電力を供給することができるため、蓄電池の容量を従来よりも低減することができ、小型のものを使用することができる。そのため、装置の小型化を図ることができ、設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、第２の発明では、第１の発明と同様の効果を得られるとともに、直流電力を直接負荷に伝送するため、停電時により効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、負荷側に交流電力を直流電力に変換する電源装置を設けなくてもよいため、負荷の低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、第３の発明では、第１の発明と同様の効果を得られるとともに、商用電力の一部を用いて蓄電池を充電するのではなく、太陽電池により蓄電池を充電するため、商用電力の消費量を削減することができる。
【００２３】
また、第１〜３の発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、トランスと切り離されているため、電気伝送路上の任意の位置に設置することができる。そのためＣＡＴＶシステム用電源装置の設置コストを低減することができる。
【００２４】
また、第４の発明のように、本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置では多数の負荷に電力を供給するものではないため、蓄電池の容量が比較的小さなものを用いることができ、従来のＵＰＳに用いられてきた鉛蓄電池に替えてリチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池を用いることができる。そのため、ＣＡＴＶシステム用電源装置の軽量化、小型化を図ることができ、ＣＡＴＶシステム用電源装置の設置箇所の自由度が高まり、設置コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、第５の発明によれば、ＣＡＴＶシステムの信頼性をより高めることができ、より低コストに運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図２】実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置を用いたＣＡＴＶシステムの構成を示した図。
【図３】実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図４】実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置の構成を示した図。
【図５】従来のＵＰＳの構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００である。実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、充電器１０と、蓄電池１１と、インバータ１２と、スイッチ１３と、同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂとを有している。
【００２９】
同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂは、それぞれ同軸ケーブルに接続する。これにより、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、同軸ケーブルに挿入される形となる。同軸ケーブルには、商用電源からの１００Ｖの商用電力をトランスによって６０Ｖに降圧された交流電力が重畳されて伝送されている。また、同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂ間にはコンデンサ１５が設けられ、同軸ケーブル端子１４Ａとコンデンサ１５間の一点ａと、同軸ケーブル端子１４Ｂとコンデンサ１５間の一点ｂとの間にインダクタ１６、１７が接続されている。また、インダクタ１６とインダクタ１７との間の一点ｃとスイッチ１３とが接続されている。この構成により、同軸ケーブルからの電力の一部がスイッチ１３へと伝送される。
【００３０】
充電器１０は、スイッチ１３に接続されている。充電池１０は、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換し、その直流電力を蓄電池１１に供給して充電するよう動作する。
【００３１】
蓄電池１１は、たとえば鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素電池などである。それらの中でも特に鉛蓄電池以外のものを用いるとよい。実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、個々の負荷ごとに設置されるため、大きな容量の蓄電池１１を用いる必要はないからである。その結果、蓄電池２０の小型化、軽量化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体の小型化、軽量化を図ることができる。また、鉛蓄電池を用いる場合でも、従来のＵＰＳに用いていた鉛蓄電池の１／４程度の容量のものを用いることができる。これらの理由により、蓄電池２０の小型化、軽量化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体の小型化、軽量化を図ることができる。その結果、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストを低減することができる。
【００３２】
インバータ１２は、蓄電池１１に接続されている。インバータ１２は、蓄電池１１からの直流電力を交流電力に変換してスイッチ１３へ出力する。
【００３３】
スイッチ１３は、インダクタ１６とインダクタ１７との間の一点ｃと充電器１０との間の接続と、一点ｃとインバータ１２との間の接続とを切り換えるものである。この切換の制御は、商用電源から商用電力が供給され、同軸ケーブルを交流電力が伝送している場合には、一点ｃと充電器１０との間を接続し、商用電源が停電して同軸ケーブルを交流電力が伝送していない場合には、一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御する。このような制御は、たとえば、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間の交流電力の伝送の有無によって可能である。すなわち、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送している場合には、その情報をスイッチ１３へとフィードバックして一点ｃと充電器１０との間を接続するように制御し、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送していない場合には、その情報をスイッチ１３へとフィードバックして一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御する。
【００３４】
また、上記スイッチ１３のスイッチング制御において、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電してしまわないようなスイッチング制御の工夫が必要となる。つまり、上記構成では、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が直列に複数繋がれている場合に、下流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、電力が商用電源から供給されているのか、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００から供給されているかの区別をしてスイッチング制御する必要がある。このような区別をしないと、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電するというような無駄な状態が生じ、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が正常に動作しないことになる。
【００３５】
そのスイッチング制御の方法の１つとして、インバータ１２において商用電源の周波数と異なる周波数（たとえば５５Ｈｚ）に変えるという方法がある。この方法によれば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである商用電源からの電力と、５５ＨｚであるＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力との区別をつけることができる。周波数の測定は、たとえば周波数カウンタ、ＦＦＴアナライザ、周波数ブリッジ、などによって行うことができ、その測定値を元にしてスイッチ１３のスイッチング制御を行えばよい。
【００３６】
周波数カウンタは、交流電力を矩形波やパルス波に波形整形し、単位時間あたりの波数をカウントすることで周波数を測定するものである。他に、矩形波あるいはパルス波の立ち上がりまたは立ち下がりの周期を測定し、その周期から周波数を求めるものであってもよい。ＦＦＴアナライザは、所定のサンプリング周波数で電圧値をサンプリングし、フーリエ変換して周波数スペクトルを求め、そのスペクトルを解析することにより周波数を求める方法である。所定のサンプリング周波数で電圧値をサンプリングし、そのサンプリング値から電圧の時間波形を推定し、電圧の時間波形を解析することで周波数を求める方法でもよい。周波数ブリッジは、ウィーンブリッジなどのブリッジ回路の平衡条件から周波数を求める方法である。周波数ブリッジの場合、たとえば、平衡条件を満たす周波数を５５Ｈｚとし、平衡条件からずれた時の電圧差を増幅器により増幅して検出できるようにすることで、インバータ１２からの出力である５５Ｈｚの電力と、商用電源の出力である５０Ｈｚないし６０Ｈｚの電力とを識別することができ、これによりスイッチ１３の制御が可能である。これらの周波数測定方法のうち、測定時間、測定の容易さ、測定精度から、周波数カウンタを用いることが望ましい。
【００３７】
具体的には、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００に供給されている電力の周波数を測定し、５０Ｈｚないし６０Ｈｚの交流電力が供給されている場合には、一点ｃと充電器１０との間を接続するように制御し、５５Ｈｚの交流電力が供給されている場合もしくは電力が供給されていない場合には、一点ｃとインバータ１２との間を接続するように制御すればよい。このようにスイッチ１３を制御すれば、上流側のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の電力で他のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を充電するということはなくなり、正常にＣＡＴＶシステム用電源装置１００の動作をさせることができる。
【００３８】
上記のように周波数を変えて商用電源からの電力とＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力を区別する方法以外にも、電圧値を変える、波形を変える、位相を変える、などの方法によって区別をしてスイッチ１３のスイッチング制御を行ってもよい。もちろん、周波数、電圧、波形、位相の少なくとも２つ以上を変化させることで、商用電源からの電力とＣＡＴＶシステム用電源装置１００からの電力を区別するようにしてもよい。
【００３９】
図２は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を組み込んだＣＡＴＶシステムの例を示した図である。ＣＡＴＶシステムは、センター装置１０１を有し、同軸ケーブル１０２を介してセンター装置１０１と加入者宅１１０との間で放送サービス、インターネット接続サービス、電話サービスなどを運用するシステムである。センター装置１０１に接続する同軸ケーブル１０２は、双方向幹線分岐増幅器１０３によって分岐されている。分岐された同軸ケーブル１０２は、分岐器１０４によってさらに分岐され、加入者宅１１０と接続している。また、双方向幹線分岐増幅器１０３によって分岐された同軸ケーブル１０２の所々に双方向増幅器１０５が挿入されている。また、同軸ケーブル１０２にはパワーインサータ１０７が挿入されていて、商用電源からの１００Ｖの交流電力がトランス１０６によって６０Ｖに降圧されて同軸ケーブル１０２に重畳されて伝送されている。そして、その同軸ケーブル１０２に重畳された交流電力は、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５に供給されている。また、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５の近傍の同軸ケーブル１０２には、それぞれＣＡＴＶシステム用電源装置１００が挿入されている。
【００４０】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の動作について説明する。
【００４１】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、同軸ケーブル１０２にはトランス１０６によって降圧されたＡＣ６０Ｖの交流電力が重畳され、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５にＡＣ６０Ｖの交流電力が供給される。これより、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は駆動される。このとき、双方向幹線分岐増幅器１０３、双方向増幅器１０５の近傍に設置されたＣＡＴＶシステム用電源装置１００では、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３が同軸ケーブル側と充電器１０側とを接続し、同軸ケーブル１０２に重畳された交流電力の一部がスイッチ１３を介して充電器１０に入力される。充電器１０はその交流電力を直流電力に変換して蓄電池１１を充電するよう制御する。
【００４２】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は、同軸ケーブル側とインバータ３２の出力側とを接続するよう切り換えられる。そして、蓄電池１１から出力される直流電力がインバータ３２によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブル１０２に重畳される。その交流電力は、各ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の近傍に設置された、それぞれ双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に供給される。ここで、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の近傍に設置されているため、伝送ロスが少なく、効率的に電力を供給することができる。そのため、商用電源が停電している場合でも、双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５は駆動され、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００４３】
また、商用電源が停電から復帰し、再び同軸ケーブル１０２に交流電力が重畳されて伝送されるようになると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は同軸ケーブル側と充電器１０とを接続するよう切り換えられて、再び充電器１０によって蓄電池１１が充電されるよう動作する。
【００４４】
以上のように、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、個々の双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に隣接して設置しているため、同軸ケーブル１０２による伝送損失が少なく、停電時に効率的に双方向幹線分岐増幅器１０３や双方向増幅器１０５に電力を供給することができる。また、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００が万が一不具合等により給電できなくなったとしても、この影響により駆動が停止するのは１台の双方向幹線分岐増幅器１０３あるいは双方向増幅器１０５であり、ＣＡＴＶシステムのサービスが停止してしまうエリアを最小限に抑えることができ、リスクを分散させることができる。また、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、１台の双方向幹線分岐増幅器１０３あるいは双方向増幅器１０５に電力を供給するものであるから蓄電池１１の容量が少なくて済み、小型のものを使用することができるため、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００自体も小型化することができる。また、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００は、トランス１０６から切り離されていて、トランス１０６とは分離して設置することができる。そのため、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００の設置可能箇所の自由度が高くなり、設置コストを低減することができる。また、ＣＡＴＶシステムに実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００を用いる結果として、信頼性が高く、低コストで運用可能なＣＡＴＶシステムを構築することができる。
【００４５】
なお、上記ＣＡＴＶシステムにおいて、トランス１０６を従来のＵＰＳ（たとえば図５に示したもの）に置き換えてもよい。従来のＵＰＳは大型であるため設置コストが高いが、停電時に従来のＵＰＳと実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００とによる電力供給により長時間電力を供給することができるというメリットがある。
【実施例２】
【００４６】
図３は、実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００である。実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００において、一点ｃに接続する部分の構成が以下のように異なっている。その部分は、充電器２０と、蓄電池２１と、スイッチ２３と、整流器２８と、を有している。充電器２０と蓄電池２１については実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００に示したものと同様のものを用いることができる。
【００４７】
一点ｃには、整流器２８と、充電器２０が接続されていて、充電器２０は、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換し、その直流電力を蓄電池２１に供給して充電するよう動作する。
【００４８】
整流器２８は、単相半波整流回路、単相ブリッジ整流回路などであり、同軸ケーブルからの交流電力の一部を直流電力に変換して出力する。
【００４９】
スイッチ２３は、整流器２８と端子２９との接続と、蓄電池２１と端子２９との接続とを切り換えるものである。この切り換えの制御は、商用電源から商用電力が供給され、同軸ケーブルを交流電力が伝送している場合には、整流器２８と端子２９との間を接続し、商用電源が停電して同軸ケーブルを交流電力が伝送していない場合には、蓄電池２１と端子２９との間を接続するように制御する。このような制御は、たとえば、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３と同様に、同軸ケーブル端子１４Ａと同軸ケーブル端子１４Ｂとの間を交流電力が伝送しているか否かによって可能である。
【００５０】
端子２９は、双方向幹線分岐増幅器や幹線分岐増幅器などの負荷に接続されている。それらの負荷には、端子２９から直流電力が供給されるため、負荷に交流電力を直流電力に変換する電源装置のないものを使用する。負荷に電源装置が必要ないため負荷のコストを低減することができる。
【００５１】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置２００の動作について説明する。
【００５２】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、同軸ケーブル１０２からＣＡＴＶシステム用電源装置２００に交流電力が供給され、整流器２８に入力される。そして、整流器２８によって直流電力に変換されて出力される。スイッチ２３は整流器２８と端子２９間とを節しており、整流器２８からの直流電力は端子２９から直流伝送されて負荷に供給される。このように、商用電源が供給されている場合でも、負荷にはＣＡＴＶシステム用電源装置２００を介して直流電力が供給され、駆動される。また、同軸ケーブル１０２からの交流電力は充電器２０にも入力され、充電器２０は、蓄電池２１を充電するよう制御する。
【００５３】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、ＣＡＴＶシステム用電源装置１００のスイッチ１３は、蓄電池２１と端子２９とを接続するよう切り換えられる。そして、蓄電池２１からの直流電力が端子２９から直流伝送されて負荷に供給され、駆動される。これにより、商用電源が停電している場合であっても、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００５４】
以上のように、実施例２のＣＡＴＶシステム用電源装置２００によると、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００と同様の利点があるのに加えて、負荷へ直流電力を直接伝送するため、効率的に負荷へ電力を供給することができる。また、負荷に交流電力を直流電力に変換する電源装置を設けなくてもよいため、負荷の低コスト化を図ることができ、ひいてはＣＡＴＶシステムの構築にかかるコストを低減することができる。
【実施例３】
【００５５】
図４は、実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００である。実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００は、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００の同軸ケーブル端子１４Ａ、Ｂとコンデンサ１５の部分については同様である。他の部分に太陽電池３３、充電器３０、蓄電池３１、インバータ３２、インダクタ３６を有している。蓄電池３１、インバータ３２については、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００に示したものと同様のものを用いることができる。
【００５６】
太陽電池３３は、太陽光などの光を直流電力に変換して出力する。充電器３０は太陽電池に接続されていて、太陽電池３３からの直流電力を蓄電池３１に供給して充電するよう動作する。インバータ３２は蓄電池３１に接続し、その出力側はインダクタ３６を介してコンデンサ１５と同軸ケーブル端子１４Ｂとの間の一点ｄに接続している。インバータ３２は、蓄電池３１からの直流電力を交流電力に変換して同軸ケーブルへ出力する。
【００５７】
次に、ＣＡＴＶシステム用電源装置３００の動作について説明する。
【００５８】
ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されている場合、太陽電池３３による発電によって直流電力が出力され、充電器３０に出力される。そして、充電器３０は、蓄電池３１を充電するよう制御する。一方、負荷には、同軸ケーブルに重畳されて伝送された交流電力が供給され、負荷が駆動される。
【００５９】
商用電源が停電し、同軸ケーブル１０２に交流電力が伝送されなくなると、蓄電池１１から出力される直流電力がインバータ３２によってＡＣ６０Ｖの交流電力に変換されて同軸ケーブルに重畳される。その交流電力は、各ＣＡＴＶシステム用電源装置３００の近傍に設置された負荷に供給され、駆動される。これにより、商用電源が停電している場合であっても、ＣＡＴＶシステムによるサービスは維持される。
【００６０】
以上のように、実施例３のＣＡＴＶシステム用電源装置３００によると、実施例１のＣＡＴＶシステム用電源装置１００と同様の利点があるのに加えて、太陽電池により蓄電池を充電するため、商用電力の消費量を削減することができる。
【００６１】
なお、実施例では本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置を同軸ケーブルのみを用いて構成されたＣＡＴＶシステムに適用した例を示したが、本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置は、光ファイバーケーブルと同軸ケーブルの両方を用いるＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式にも適用することができる。
【００６２】
また、実施例ではＣＡＴＶシステムにおける負荷として双方向幹線分岐増幅器１０３および双方向増幅器１０５を例として示したが、負荷にはそれら以外にも、双方向幹線分配増幅器、双方向分配増幅器、などを挙げることができる。ＨＦＣ方式やＦＴＴＣ方式においては、光ノードも本発明の負荷に含まれる。
【００６３】
また、実施例のＣＡＴＶシステム用電源装置は１台の負荷に電力を供給するものとしたが、必ずしも１台である必要はなく、従来のＵＰＳよりも供給台数が少なければよい。具体的には１〜３台の負荷であり、最も望ましいのは１台の負荷に電力を供給することである。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のＣＡＴＶシステム用電源装置はＣＡＴＶシステムに利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０、２０、３０：充電器
１１、２１、３１：蓄電池
１２、３２：インバータ
１３、２３：スイッチ
１４Ａ、Ｂ：同軸ケーブル端子
１５：コンデンサ
１６、１７、３６：インダクタ
２８：整流器
３３：太陽電池
１００：ＣＡＴＶシステム用電源装置
１０１：センター装置
１０２：同軸ケーブル
１０３：双方向幹線分岐増幅器
１０４：分岐器
１０５：双方向増幅器
１０６：トランス
１０７：パワーインサータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に前記負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、その商用電力の一部が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、前記電気伝送路と前記充電器の入力側とを接続し、商用電力が停電している場合には、前記電気伝送路と前記インバータの出力側とを接続するように切り換えるスイッチと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項２】
商用電力が降圧されて電気伝送路に伝送されるＣＡＴＶシステムに用いられ、負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部を直流電力に変換する整流器と、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、前記整流器の出力側と前記負荷とを接続して前記負荷に直流電力を供給し、商用電力が停電している場合には、前記蓄電池の出力側と前記負荷とを接続して前記負荷に直流電力を供給するように切り換えるスイッチと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項３】
商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に前記負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
光によって発電し直流電力を出力する太陽電池と、
前記太陽電池からの直流電力が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電気伝送路に出力するインバータと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項４】
前記蓄電池は、リチウムイオン二次電池、またはニッケル水素電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＣＡＴＶシステム用電源装置が、１台の前記負荷ごとに設置されていることを特徴とするＣＡＴＶシステム。
【請求項１】
商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に前記負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、その商用電力の一部が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、前記電気伝送路と前記充電器の入力側とを接続し、商用電力が停電している場合には、前記電気伝送路と前記インバータの出力側とを接続するように切り換えるスイッチと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項２】
商用電力が降圧されて電気伝送路に伝送されるＣＡＴＶシステムに用いられ、負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部を直流電力に変換する整流器と、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合に、商用電力の一部が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記電気伝送路を介して商用電力が供給されている場合には、前記整流器の出力側と前記負荷とを接続して前記負荷に直流電力を供給し、商用電力が停電している場合には、前記蓄電池の出力側と前記負荷とを接続して前記負荷に直流電力を供給するように切り換えるスイッチと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項３】
商用電力が降圧されて電気伝送路を介して負荷に供給されるＣＡＴＶシステムに用いられ、商用電力の停電時に前記負荷に電力を供給するＣＡＴＶシステム用電源装置において、
光によって発電し直流電力を出力する太陽電池と、
前記太陽電池からの直流電力が入力される充電器と、
前記充電器による制御によって蓄電され、直流電力を出力する蓄電池と、
前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して前記電気伝送路に出力するインバータと、
を有していることを特徴とするＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項４】
前記蓄電池は、リチウムイオン二次電池、またはニッケル水素電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＡＴＶシステム用電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＣＡＴＶシステム用電源装置が、１台の前記負荷ごとに設置されていることを特徴とするＣＡＴＶシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８５３２９（Ｐ２０１３−８５３２９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１９０１（Ｐ２０１１−２２１９０１）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００１１６６７７）シンクレイヤ株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００１１６６７７）シンクレイヤ株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
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