JPWO2019123880A1 - 電力配線装置 - Google Patents

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Abstract

外部環境による発電効率の低下を抑制できる電力配線装置を提供する。本発明の電力配線装置は、第１コネクタと、第２コネクタと、をそれぞれ備える複数の回路モジュールと、前記第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第３コネクタと、前記第２コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第４コネクタと、を備え、前記第３コネクタと前記第４コネクタとを互いに導通させる配線部材と、を備え、前記複数の回路モジュールは、環境発電による電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力可能な回路モジュールとしての環境発電モジュールと、前記第１コネクタから入力される電力及び前記第２コネクタから入力される電力を消費可能な回路モジュールとしての負荷モジュールと、を含む。

Description

本発明は、電力配線装置に関する。
近年、商用電源を得られない外出先などでも、利用者が、スマートフォン、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣなどの携帯型の電子機器等の負荷に電力を供給できるように、外部環境に応じた電力を発電する携帯型の環境発電装置の需要が高まっている。このような環境発電装置としては、例えば、太陽光等の光エネルギーを用いて発電する太陽電池を備える装置、及び地熱等の熱エネルギーを用いて発電する熱電変換素子を備える装置が挙げられる。
このような環境発電装置としては、例えば特許文献１に記載された、複数のモジュールを相互に連結させることで形成可能な太陽電池モジュールが挙げられる。
実公昭５６−３６１４４号公報
ところで、環境発電装置を用いて負荷に電力を供給する場合、環境発電装置（環境発電モジュール）を所定の配線部材で負荷（負荷モジュール）に接続した電力配線装置を構成することが考えられる。このような電力配線装置を設置する際、環境発電モジュールを発電効率の良い位置に配置することが求められる。しかしながら、環境発電モジュールの発電効率が良い位置は、外的要因によって時間変化し得る。例えば、環境発電モジュールとして太陽電池を用いた場合、発電効率の良い日当たりの良い位置、及び発電効率の悪い日当たりの悪い位置は、時刻及び天候等の外部環境によって時間変化する。従って、電力配線装置の発電効率は、外部環境によって低下する可能性があった。
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決し、外部環境による発電効率の低下を抑制できる電力配線装置を提供することにある。
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電力配線装置は、第１コネクタと、第２コネクタと、をそれぞれ備える複数の回路モジュールと、前記第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第３コネクタと、前記第２コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第４コネクタと、を備え、前記第３コネクタと前記第４コネクタとを互いに導通させる配線部材と、を備え、前記複数の回路モジュールは、環境発電による電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力可能な回路モジュールとしての環境発電モジュールと、前記第１コネクタから入力される電力及び前記第２コネクタから入力される電力を消費可能な回路モジュールとしての負荷モジュールと、を含むことを特徴とする。このような構成とすることで、環境発電モジュールを含む複数の回路モジュールを任意の配置で着脱することができる。従って、環境発電モジュールを発電効率の良い位置に配置されるように適宜着脱することで、外部環境による発電効率の低下を抑制できる。
ここで、本発明の電力配線装置において、前記環境発電モジュールは、環境発電による電力を生成可能な環境発電部を備える、又は、当該環境発電部を接続可能であることが好ましい。このような構成とすることで、電力配線装置は、環境発電部を環境発電モジュールに予め組み込むことができ、又は、必要に応じて所望の環境発電部を環境発電モジュールに接続することができる。
また、本発明の電力配線装置において、前記環境発電モジュールは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタからの電流が前記環境発電部に流れ込むことを抑制する逆電流防止部を備えることが好ましい。このような構成とすることで、環境発電部からの電力供給が低下した場合であっても、例えば他の回路モジュールからの電流が環境発電部に流れ込んで故障等の原因となることを抑制することができる。
また、本発明の電力配線装置において、前記負荷モジュールは、電力を消費可能な負荷を備える、又は、当該負荷を接続可能であることが好ましい。このような構成とすることで、電力配線装置は、負荷を負荷モジュールに予め組み込むことができ、又は、必要に応じて所望の負荷を負荷モジュールに接続することができる。
また、本発明の電力配線装置において、前記負荷モジュールは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから入力された電圧を所定電圧に制御して前記負荷に出力する電圧制御部を備えることが好ましい。このような構成とすることで、負荷モジュールは、入力された電圧が負荷に適さない電圧であっても、負荷に適した所定電圧に制御してから負荷に出力することができる。
また、本発明の電力配線装置は、前記配線部材を複数備え、前記複数の回路モジュールは、前記環境発電モジュールを複数含むことが好ましい。このような構成とすることで、負荷モジュール等の回路モジュールに出力可能な電力を増加させることができる。
また、本発明の電力配線装置は、前記配線部材を複数備え、前記複数の回路モジュールは、前記負荷モジュールを複数含むことが好ましい。このような構成とすることで、複数の負荷に同時に電力を供給することができる。
また、本発明の電力配線装置は、前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第５コネクタと、前記第４コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第６コネクタと、前記第５コネクタと前記第６コネクタとの間の電気的な接続及び非接続を切替可能な切替部と、を備える切替部材を更に備えることが好ましい。このような構成とすることで、配線部材を切替部を介して他の配線部材と機械的に接続した状態のままで、電気的な接続及び非接続を切り替えることができる。
また、本発明の電力配線装置において、前記切替部はスイッチ素子であることが好ましい。
また、本発明の電力配線装置は、前記配線部材を複数備え、前記複数の回路モジュールは、それぞれ前記複数の配線部材のうちの１つ以上の配線部材を介して接続された複数の回路モジュールからなる回路モジュール群、を複数含み、前記複数の回路モジュール群のうちの少なくとも２つの回路モジュール群は、前記切替部材を介して互いに接続されていることが好ましい。このような構成とすることで、切替部を介して機械的に接続された複数の回路モジュール群の間で、電気的な接続及び非接続を切り替えることができる。従って、環境発電モジュールの発電電力に応じて、電力供給の優先順位の高い負荷モジュールに優先して電力供給することができる。
また、本発明の電力配線装置は、前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第５コネクタと、前記第４コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第６コネクタと、を備え、前記第５コネクタ及び前記第６コネクタのうち少なくとも一方を複数備える分岐部材を更に備えることが好ましい。このような構成とすることで、１つの分岐部材を介して３つ以上の回路モジュール群を接続することができ、より配置の自由度を高めることができる。
また、本発明の電力配線装置において、前記複数の回路モジュールは、二次電池を備え、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから入力される電力を前記二次電池に充電する充電状態と、前記二次電池からの電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力する給電状態と、を切替可能な回路モジュールとしての二次電池モジュールを含むことが好ましい。このような構成とすることで、例えば、負荷モジュールへの電力供給が不足する場合には二次電池モジュールを給電状態とし、負荷モジュールへの電力供給が十分の場合には二次電池モジュールを充電状態とする等、状況に応じて二次電池モジュールの充電状態と給電状態とを切り替えることで、負荷モジュールへ安定的に電力を供給することができる。
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電力配線装置は、第１コネクタと、前記第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第２コネクタと、をそれぞれ備える複数の回路モジュールを備え、前記複数の回路モジュールは、環境発電による電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力可能な回路モジュールとしての環境発電モジュールと、前記第１コネクタから入力される電力及び前記第２コネクタから入力される電力を消費可能な回路モジュールとしての負荷モジュールと、を含むことを特徴とする。このような構成とすることで、環境発電モジュールを含む複数の回路モジュールを任意の配置で着脱することができる。従って、環境発電モジュールを発電効率の良い位置に配置されるように適宜着脱することで、外部環境による発電効率の低下を抑制できる。
本発明によれば、外部環境による発電効率の低下を抑制できる電力配線装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る電力配線装置の概略図である。 図１に示す電力配線装置が備える回路モジュールとしての環境発電モジュールの第１の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線装置が備える回路モジュールとしての環境発電モジュールの第２の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線装置が備える回路モジュールとしての負荷モジュールの第１の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線装置が備える回路モジュールとしての負荷モジュールの第２の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線装置が備える回路モジュールとしての二次電池モジュールの構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線装置の第１の使用状態を示す図である。 図１に示す電力配線装置の第２の使用状態を示す図である。 図１に示す電力配線装置の第３の使用状態を示す図である。 図１に示す電力配線装置の第４の使用状態を示す図である。 図１に示す電力配線装置の変形例の概略図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。
［電力配線装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電力配線装置１の概略図である。図１に示すように、電力配線装置１は、配線部材１０と、複数の回路モジュールと、を備える。複数の回路モジュールは、図１に示すように、少なくとも、環境発電モジュール２０と、負荷モジュール３０と、を含む。詳細は後述するが、複数の回路モジュールそれぞれは、第１コネクタ（例えば、環境発電モジュール２０が備える第１コネクタ２１、又は負荷モジュール３０が備える第１コネクタ３１）と、第２コネクタ（例えば、環境発電モジュール２０が備える第２コネクタ２２、又は負荷モジュール３０が備える第２コネクタ３２）と、を備える。複数の回路モジュールは、配線部材１０を通じて、互いに電気的に並列に接続される。図１では、電力配線装置１の各構成の形状を説明の便宜のために規定しており、各構成の形状はこれらの形状には限定されない。このことは、以下の各図面においても同様である。
図１に示すように、配線部材１０は、導電部１１と、第３コネクタ１２と、第４コネクタ１３と、を備える。配線部材１０は、第３コネクタ１２と第４コネクタ１３とを互いに導通させる。配線部材１０は、導電部１１の周囲を被覆する被覆部を備えていてもよい。
導電部１１は、第３コネクタ１２及び第４コネクタ１３に接続されている。本実施形態の導電部１１は、長尺状であり、延在方向に沿う全長に亘って、電気を通すことができる。導電部１１は、電気導電体を含む。導電部１１に含まれる電気導電体としては、特に限定されないが、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、及び鉄からなる群から選ばれる金属材料、及びこれらの金属材料を含む合金材料により形成された電気導電体が挙げられる。導電部１１は、延在方向に沿う任意の位置で繰り返し折り曲げることが可能な可撓性を有するものであっても、剛性を有するものであってもよい。配線部材１０の形状を可変として電力配線装置１全体の設置自由度を高める観点からは、導電部１１が可撓性を有することが好ましい。
第３コネクタ１２は、第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能である。すなわち、第３コネクタ１２は、複数の回路モジュールのうちの任意の回路モジュールが備える第１コネクタと、機械的かつ電気的に着脱可能である。ここで、本明細書において、２つのコネクタが「機械的かつ電気的に着脱可能」とは、一方のコネクタを他方のコネクタに装着可能であり、また装着した状態から脱離することが可能であることを意味する。一方のコネクタが他方のコネクタに装着された状態では、その２つのコネクタは互いに機械的かつ電気的に接続される。また、一方のコネクタが他方のコネクタから脱離した状態では、その２つのコネクタは互いに機械的かつ電気的に非接続となる。
第４コネクタ１３は、第２コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能である。すなわち、第４コネクタ１３は、複数の回路モジュールのうちの任意の回路モジュールが備える第２コネクタと、機械的かつ電気的に着脱可能である。
第３コネクタ１２及び第４コネクタ１３は、導電部１１に接続されている。従って、第３コネクタ１２及び第４コネクタ１３は、導電部１１を通じて、互いに導通している、すなわち互いに電気的に接続されている。本実施形態では、第３コネクタ１２は導電部１１の一端に接続され、第４コネクタ１３は導電部１１の他端に接続されている。
配線部材１０の導電部１１の延在方向に沿う全長は、特に限定されないが、環境発電モジュール２０の第１コネクタ２１と第２コネクタ２２とを通る直線に沿う全長、及び、負荷モジュール３０の第１コネクタ３１と第２コネクタ３２とを通る直線に沿う全長、よりも短ければ、電力配線装置１の全長が長くなることを抑制できる点で好ましい。図１では、電力配線装置１が１つの配線部材１０を備える例を示すが、電力配線装置１は、複数の配線部材１０を備えていてもよい。
図１に示すように、環境発電モジュール２０は、第１コネクタ２１と、第２コネクタ２２と、を備える。環境発電モジュール２０は、環境発電による電力を第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２から出力可能である。本実施形態では、第１コネクタ２１は環境発電モジュール２０の一端（図１の左端）に位置し、第１コネクタ２１の一端側（図１の左側）で配線部材１０の第３コネクタ１２と着脱可能である。また、第２コネクタ２２は環境発電モジュール２０の他端（図１の右端）に位置し、第２コネクタ２２の他端側（図１の右側）で配線部材１０の第４コネクタ１３と着脱可能である。
図１には、電力配線装置１が１つの環境発電モジュール２０を備える例を示すが、電力配線装置１は、複数の環境発電モジュール２０を備えていてもよい。電力配線装置１が複数の環境発電モジュール２０を備える場合、複数の環境発電モジュール２０それぞれの発電能力は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
図２Ａは、環境発電モジュール２０の第１の構成例としての環境発電モジュール２０ａの概略図である。また、図２Ｂは、環境発電モジュール２０の第２の構成例としての環境発電モジュール２０ｂの概略図である。
図２Ａに示すように、環境発電モジュール２０の第１の構成例としての環境発電モジュール２０ａは、上述の第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２に加えて、環境発電部２３と、逆電流防止部２４と、を備える。第１コネクタ２１、第２コネクタ２２、及び逆電流防止部２４は、それぞれ互いに電気配線を介して電気的に接続されている。逆電流防止部２４及び環境発電部２３は、互いに電気配線を介して電気的に接続されている。すなわち、第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２は、逆電流防止部２４を介して、環境発電部２３と電気的に接続されている。環境発電モジュール２０内で互いに電気的に接続された各構成部は、それぞれ互いに電気配線を介さずに、直接的に接続されていてもよい。
環境発電部２３は、環境発電による電力を生成可能である。すなわち、環境発電部２３は、外部環境に応じた電力を発電する。従って、環境発電部２３によって発電される電力は、外部環境に依存して変化する。環境発電部２３は、例えば、太陽光、室内光などの光エネルギーを利用して発電する太陽電池を有する。或いは、環境発電部２３は、例えば、地熱等の熱エネルギーを利用して発電する熱電変換素子を有する。環境発電部２３は、生成した電力を、逆電流防止部２４を介して、第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２に出力する。
本実施形態の環境発電部２３は、太陽電池で構成された太陽電池パネルを備える。太陽電池パネルは、太陽光、室内光などの入射光を光電変換して電力を出力する太陽電池を含む部材である。太陽電池パネルに含まれる太陽電池の種類としては、大別して、無機系材料を用いた無機系太陽電池と、有機系材料を用いた有機系太陽電池とが挙げられる。無機系太陽電池としては、シリコン（Ｓｉ）を用いたＳｉ系、化合物を用いた化合物系などが挙げられる。また、有機系太陽電池としては、有機顔料を用いた低分子蒸着系、導電性高分子を用いた高分子塗布系、変換型半導体を用いた塗布変換系などの薄膜系、チタニア、有機色素および電解質から成る色素増感系などが挙げられる。また、太陽電池パネルに含まれる太陽電池には、有機無機ハイブリッド太陽電池、ペロブスカイト系化合物を用いた太陽電池も含めることができる。太陽電池パネルは薄型パネル状であってもよく、その場合には、薄型に成型し易い点で、プラスチックフィルム等に作製された色素増感太陽電池が好適である。なお、太陽電池パネルが薄型パネル状である場合、上記プラスチックフィルム等に作製されたものに限定されるものでなく、同様に薄型であれば方式を問わないことは言うまでもない。太陽電池パネルが薄型パネル状である場合、その厚みは、例えば、製造技術面から１０μｍ以上３ｍｍ以下が好適である。
逆電流防止部２４は、第１コネクタ２１及び／又は第２コネクタ２２からの電流が、環境発電部２３に流れ込むことを抑制する。本例の逆電流防止部２４は、第１コネクタ２１からの電流、及び、第２コネクタ２２からの電流が、環境発電部２３に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部２４は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部２４としてダイオードを用いる場合、アノードが環境発電部２３の接続される側、カソードが第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２の接続される側、となるように接続される。逆電流防止部２４は、トランジスタのコレクタ及びベース端子を接続して対エミッタ間をダイオードとして用いてもよい。
図２Ｂに示すように、環境発電モジュール２０の第２の構成例としての環境発電モジュール２０ｂは、上述の第１コネクタ２１及び第２コネクタ２２に加えて、逆電流防止部２４と、発電部接続用コネクタ２５と、を備える。環境発電モジュール２０ａが環境発電部２３を備えるのに対して、環境発電モジュール２０ｂは環境発電部２３を備えていない点で相違する。
環境発電モジュール２０ｂが備える逆電流防止部２４は、第１コネクタ２１及び／又は第２コネクタ２２からの電流が、発電部接続用コネクタ２５に流れ込むことを抑制する。環境発電モジュール２０ｂが備える逆電流防止部２４のその他の構成は、上述の環境発電モジュール２０ａが備える逆電流防止部２４と同様である。
発電部接続用コネクタ２５は、外部の環境発電部２６を機械的かつ電気的に接続可能なコネクタである。発電部接続用コネクタ２５は、外部の環境発電部２６を機械的かつ電気的に着脱可能であってもよい。発電部接続用コネクタ２５は、特に限定されないが、所定の規格に沿ったコネクタ、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インタフェースを用いたコネクタを用いることができる。
外部の環境発電部２６は、コネクタ２７を備えること以外は、上述の環境発電モジュール２０ａが備える環境発電部２３と同様の構成である。コネクタ２７は、発電部接続用コネクタ２５と機械的かつ電気的に接続可能なコネクタである。コネクタ２７は、発電部接続用コネクタ２５と同様に、特に限定されないが、所定の規格に沿ったコネクタ、例えば、ＵＳＢインタフェースを用いたコネクタを用いることができる。
図１に示すように、負荷モジュール３０は、第１コネクタ３１と、第２コネクタ３２と、を備える。負荷モジュール３０は、第１コネクタ３１から入力される電力、及び第２コネクタ３２から入力される電力を、消費可能である。本実施形態では、第１コネクタ３１は負荷モジュール３０の一端（図１の左端）に位置し、第１コネクタ３１の一端側（図１の左側）で配線部材１０の第３コネクタ１２と着脱可能である。また、第２コネクタ３２は負荷モジュール３０の他端（図１の右端）に位置し、第２コネクタ３２の他端側（図１の右側）で配線部材１０の第４コネクタ１３と着脱可能である。
図１には、電力配線装置１が１つの負荷モジュール３０を備える例を示すが、電力配線装置１は、複数の負荷モジュール３０を備えていてもよい。電力配線装置１が複数の負荷モジュール３０を備える場合、複数の負荷モジュール３０それぞれの消費電力は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
図３Ａは、負荷モジュール３０の第１の構成例としての負荷モジュール３０ａの概略図である。また、図３Ｂは、負荷モジュール３０の第２の構成例としての負荷モジュール３０ｂの概略図である。
図３Ａに示すように、負荷モジュール３０の第１の構成例としての負荷モジュール３０ａは、上述の第１コネクタ３１及び第２コネクタ３２に加えて、負荷３３と、電圧制御部３４と、を備える。第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、及び電圧制御部３４は、それぞれ互いに電気配線を介して電気的に接続されている。電圧制御部３４及び負荷３３は、互いに電気配線を介して電気的に接続されている。すなわち、第１コネクタ３１及び第２コネクタ３２は、電圧制御部３４を介して、負荷３３と電気的に接続されている。負荷モジュール３０内で互いに電気的に接続された各構成部は、それぞれ互いに電気配線を介さずに、直接的に接続されていてもよい。
負荷３３は、電力を消費可能な任意の負荷である。負荷３３は、例えば、ラジオ等の電子機器、ＬＥＤ照明等である。負荷３３が消費する電力は、負荷３３の駆動状態等によって変化し得る。
電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び／又は第２コネクタ３２から入力された電圧を、所定電圧に制御して、負荷３３に出力する。詳細には、電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び／又は第２コネクタ３２から入力された電圧を、負荷３３の定格電圧等、負荷３３の駆動に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、負荷３３に出力する。本例の電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び第２コネクタ３２から入力された電圧を、所定電圧に制御して、負荷３３に出力する。
図３Ｂに示すように、負荷モジュール３０の第２の構成例としての負荷モジュール３０ｂは、上述の第１コネクタ３１及び第２コネクタ３２に加えて、電圧制御部３４と、負荷接続用コネクタ３５と、を備える。
負荷モジュール３０ｂが備える電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び／又は第２コネクタ３２から入力された電圧を所定電圧に制御して、負荷接続用コネクタ３５に出力する。詳細には、電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び／又は第２コネクタ３２から入力された電圧を、負荷接続用コネクタ３５の規格に沿った定格電圧等の所定電圧に降圧又は昇圧して、負荷接続用コネクタ３５に出力する。本例の電圧制御部３４は、第１コネクタ３１及び第２コネクタ３２から入力された電圧を、所定電圧に制御して、負荷接続用コネクタ３５に出力する。
負荷接続用コネクタ３５は、外部の負荷３６を機械的かつ電気的に接続可能なコネクタである。負荷接続用コネクタ３５は、外部の負荷３６を機械的かつ電気的に着脱可能であってもよい。負荷接続用コネクタ３５は、特に限定されないが、所定の規格に沿ったコネクタ、例えば、ＵＳＢインタフェースを用いたコネクタを用いることができる。
外部の負荷３６は、コネクタ３７を備えること以外は、上述の負荷モジュール３０ａが備える負荷３３と同様の構成である。コネクタ３７は、負荷接続用コネクタ３５と機械的かつ電気的に接続可能なコネクタである。コネクタ３７は、負荷接続用コネクタ３５と同様に、特に限定されないが、所定の規格に沿ったコネクタ、例えば、ＵＳＢインタフェースを用いたコネクタを用いることができる。外部の負荷３６は、コネクタ３７を介して負荷接続用コネクタ３５に接続可能な負荷であればよく、例えば、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の一般的な電子機器であってもよい。
電力配線装置１は、回路モジュールとしての二次電池モジュールを更に備えてもよい。図４は、電力配線装置１が備える回路モジュールとしての二次電池モジュールの構成例としての二次電池モジュール４０を示す概略図である。
図４に示すように、二次電池モジュール４０は、第１コネクタ４１と、第２コネクタ４２と、を備える。第１コネクタ４１は、図１等に示した、環境発電モジュール２０が備える第１コネクタ２１、及び負荷モジュール３０が備える第１コネクタ３１と同様に、配線部材１０が備える第３コネクタ１２と、機械的かつ電気的に着脱可能である。第２コネクタ４２は、図１等に示した、環境発電モジュール２０が備える第２コネクタ２２、及び負荷モジュール３０が備える第２コネクタ３２と同様に、配線部材１０が備える第４コネクタ１３と、機械的かつ電気的に着脱可能である。電力配線装置１は、二次電池モジュール４０を、複数備えていてもよい。電力配線装置１が複数の二次電池モジュール４０を備える場合、複数の二次電池モジュール４０それぞれの充電時の入力電力及び給電時の出力電力は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
図４に示すように、二次電池モジュール４０は、上述の第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２に加えて、二次電池４３と、切替部４４と、電圧制御部４５と、逆電流防止部４６と、を備える。
二次電池４３は、充放電可能な二次電池である。二次電池４３は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などである。
切替部４４は、第１コネクタ４１及び／又は第２コネクタ４２から入力される電力を二次電池４３に充電する充電状態と、二次電池４３からの電力を第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２から出力する給電状態と、を切替可能である。切替部４４は、例えば、第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２が接続された電気配線と、二次電池４３と、の間で、それぞれと電気的に接続されたスイッチ素子を含む。
電圧制御部４５は、第１コネクタ４１及び／又は第２コネクタ４２から入力された電圧を、所定電圧に制御して二次電池４３に出力する。詳細には、電圧制御部４５は、第１コネクタ４１及び／又は第２コネクタ４２から入力された電圧を、二次電池４３の定格電圧等、二次電池４３の充電に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、二次電池４３に出力する。また、電圧制御部４５は、二次電池４３から入力された電圧を所定電圧に制御して第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２に出力する。詳細には、電圧制御部４５は、二次電池４３から入力された電力を、他の負荷モジュール３０等の回路モジュールに適した所定電圧に昇圧又は降圧して、第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２に出力する。電圧制御部４５は、切替部４４と二次電池４３との間で、それぞれと電気的に接続されている。
逆電流防止部４６は、切替部４４が給電状態である場合に、第１コネクタ４１及び／又は第２コネクタ４２からの電流が、二次電池４３に流れ込むことを抑制する。本例の逆電流防止部４６は、第１コネクタ４１からの電流、及び、第２コネクタ４２からの電流が、二次電池４３に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部４６は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部４６としてダイオードを用いる場合、アノードが二次電池４３の接続される側、カソードが第１コネクタ４１及び第２コネクタ４２の接続される側、となるように接続される。逆電流防止部４６は、切替部４４が給電状態である場合に通電し、充電状態では通電しない配線上に位置する。
このように、電力配線装置１は、二次電池モジュール４０を備えることで、例えば、負荷モジュール３０への電力供給が不足する場合には二次電池モジュール４０を給電状態とし、負荷モジュール３０への電力供給が十分の場合には二次電池モジュール４０を充電状態とする等、状況に応じて二次電池モジュール４０の充電状態と給電状態とを切り替えることで、負荷モジュール３０へ安定的に電力を供給することができる。
［第１の使用状態］
図５は、電力配線装置１の第１の使用状態を示す図である。図５に示すように、本使用状態の電力配線装置１は、２つの配線部材１０と、２つの環境発電モジュール２０と、１つの負荷モジュール３０と、を備える。詳細には、本使用状態の電力配線装置１では、１つの負荷モジュール３０に、２つの配線部材１０を介して２つの環境発電モジュール２０が接続されている。図５に示す例では、１つの負荷モジュール３０について、第１コネクタ３１に２つの環境発電モジュール２０のうちの一方の環境発電モジュール２０（図５の左側）が電気的に接続され、第２コネクタ３２に他方の環境発電モジュール２０（図５の右側）が電気的に接続されている。
本使用状態のように、１つの負荷モジュール３０に対して複数の環境発電モジュール２０を設けることで、１つの環境発電モジュール２０では負荷モジュール３０に必要な電力が供給できない場合であっても、負荷モジュール３０に必要な電力を供給することができる。
［第２の使用状態］
図６は、電力配線装置１の第２の使用状態を示す図である。図６に示すように、本使用状態の電力配線装置１は、２つの配線部材１０と、１つの環境発電モジュール２０と、２つの負荷モジュール３０と、を備える。詳細には、本使用状態の電力配線装置１では、１つの環境発電モジュール２０に、２つの配線部材１０を介して２つの負荷モジュールが接続されている。図６に示す例では、１つの環境発電モジュール２０に対して、第２コネクタ２２に２つの負荷モジュール３０が電気的に接続されている。
本使用状態のように、１つの環境発電モジュール２０に対して複数の負荷モジュール３０を設けることで、環境発電モジュール２０の発電電力が十分である場合に、複数の負荷モジュール３０に同時に電力を供給することができる。なお、複数の負荷モジュール３０それぞれが備える負荷３３（図３Ａ参照）、又はそれぞれが接続する外部の負荷３６（図３Ｂ参照）の動作に必要な電圧が異なる場合であっても、複数の負荷モジュール３０それぞれが備える電圧制御部３４によって適切に電圧制御されるので、複数の負荷モジュール３０は共通の環境発電モジュール２０によって動作可能である。
また、上述の第１の使用状態及び第２の使用状態を含む、任意の使用状態に応じて、使用者が回路モジュールを自由に配置することができるので、使用状態に適した配置を自由に構成することができる。従って、環境発電モジュール２０を発電効率の良い位置に配置されるように適宜着脱することで、外部環境による発電効率の低下を抑制できる。また、負荷モジュール３０を、その負荷モジュール３０の使用に適した位置に配置されるように適宜着脱することができる。
［第３の使用状態］
図７は、電力配線装置１の第３の使用状態を示す図である。図７に示すように、電力配線装置２は、切替部材５０を更に備えてもよい。
切替部材５０は、第５コネクタ５１と、第６コネクタ５２と、切替部５３と、を備える。第５コネクタ５１は、配線部材１０が備える第３コネクタ１２と機械的かつ電気的に着脱可能なコネクタである。第６コネクタ５２は、配線部材１０が備える第４コネクタ１３と機械的かつ電気的に着脱可能なコネクタである。切替部５３は、第５コネクタ５１と第６コネクタ５２との間の電気的な接続及び非接続を切替可能である。切替部５３は、例えば、第５コネクタ５１と第６コネクタ５２との間で、それぞれと電気的に接続されたスイッチ素子を含む。なお、切替部５３は、第５コネクタ５１と第６コネクタ５２との間において、例えば直流電力による電力供給のための電気的な接続及び非接続を切り替える一方、例えば交流電力による信号伝達のための電気的な接続は維持してもよい。
図７に示すように、本使用状態の電力配線装置１が備える複数の回路モジュールは、それぞれ１つ以上の配線部材１０を介して接続された複数の回路モジュールからなる回路モジュール群、を複数含む。詳細には、本使用状態の電力配線装置１は、２つの配線部材１０を介して接続された、２つの環境発電モジュール２０及び１つの負荷モジュール３０からなる第１回路モジュール群７１と、２つの配線部材１０を介して接続された、１つの環境発電モジュール２０及び２つの負荷モジュール３０からなる第２回路モジュール群７２と、を備える。第１回路モジュール群７１及び第２回路モジュール群７２は、切替部材５０を介して、互いに接続されている。図７に示す例では、第１回路モジュール群７１の２つの環境発電モジュール２０のうちの一方の環境発電モジュール２０（図７の右側）が、配線部材１０を介して、切替部材５０の第５コネクタ５１に接続されている。また、第２回路モジュール群７２の環境発電モジュール２０が、配線部材１０を介して、切替部材５０の第６コネクタ５２に接続されている。
本使用状態のように、それぞれ複数の回路モジュールからなる複数の回路モジュール群のうち、少なくとも２つの回路モジュール群を、切替部材５０を介して機械的に接続することで、切替部材５０の切替部５３の切り替えによって、複数の回路モジュール群同士の電気的な接続及び非接続を切り替えることができる。従って、例えば第１回路モジュール群７１に含まれる負荷モジュール３０に優先的に電力供給をしたい場合、第１回路モジュール群７１に含まれる環境発電モジュール２０の供給電力が十分であるときは切替部５３を非接続に切り替えて第１回路モジュール群７１に含まれる負荷モジュール３０に電力供給を行い、第１回路モジュール群７１に含まれる環境発電モジュール２０の供給電力が十分ではないときは切替部５３を接続に切り替えて第２回路モジュール群７２に含まれる環境発電モジュール２０からの電力を第１回路モジュール群７１に含まれる負荷モジュール３０に供給することができる。このように、環境発電モジュール２０の発電電力に応じて、電力供給の優先順位の高い負荷モジュール３０に優先して電力供給することができる。
［第４の使用状態］
図８は、電力配線装置１の第４の使用状態を示す図である。図８に示すように、電力配線装置１は、分岐部材６０を更に備えてもよい。
分岐部材６０は、１つの第５コネクタ６１と、２つの第６コネクタ６２と、を備える。第５コネクタ６１は、配線部材１０が備える第３コネクタ１２と機械的かつ電気的に着脱可能なコネクタである。第６コネクタ６２は、配線部材１０が備える第４コネクタ１３と機械的かつ電気的に着脱可能なコネクタである。分岐部材６０が備える全てのコネクタ、すなわち１つの第５コネクタ６１及び２つの第６コネクタは、それぞれ互いに導通している。
図８に示すように、本使用状態の電力配線装置１が備える複数の回路モジュールは、３つの回路モジュール群を含む。詳細には、本使用状態の電力配線装置１は、第１回路モジュール群７１と、第２回路モジュール群７２と、第３回路モジュール群７３と、を備える。本使用状態での第１回路モジュール群７１及び第２回路モジュール群７２は、図７を参照して上述した第３の使用状態での第１回路モジュール群７１及び第２回路モジュール群７２と同一であるため、ここでは説明を省略する。第３回路モジュール群７３は、２つの配線部材１０を介して接続された、３つの環境発電モジュール２０からなる。第１回路モジュール群７１、第２回路モジュール群７２、及び第３回路モジュール群７３は、分岐部材６０を介して、それぞれ互いに接続されている。図８に示す例では、第１回路モジュール群７１の２つの環境発電モジュール２０のうちの一方の環境発電モジュール２０（図８の右側）が、配線部材１０を介して、分岐部材６０の第５コネクタ６１に接続されている。また、第２回路モジュール群７２の環境発電モジュール２０が、配線部材１０を介して、分岐部材６０の２つの第６コネクタ６２のうちの一方（図８の右側）に接続されている。また、第３回路モジュール群７３の３つの環境発電モジュール２０のうちの１つの環境発電モジュール２０（図８の上側）が、配線部材１０を介して、分岐部材６０の２つの第６コネクタ６２のうちの他方（図８の下側）に接続されている。
本使用状態のように、１つの分岐部材６０を介して３つの回路モジュール群を機械的かつ電気的に接続することができるので、より配置の自由度を高めることができる。
前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
例えば、上述の各コネクタのうち、互いに着脱可能な２つのコネクタの形状は特に限定されないが、例えば、一方がオス型コネクタ、他方がメス型コネクタであってもよい。第３コネクタ１２がオス型コネクタである場合、第３コネクタ１２と着脱可能な第１コネクタ（例えば第１コネクタ２１、３１及び４１）及び第５コネクタ（例えば第５コネクタ５１及び６１）は、メス型コネクタであってもよい。一方、第３コネクタ１２がメス型コネクタである場合、第３コネクタ１２と着脱可能な第１コネクタ及び第５コネクタはオス型コネクタであってもよい。第４コネクタ１３がオス型コネクタである場合、第４コネクタ１３と着脱可能な第２コネクタ（例えば第２コネクタ２２、３２及び４２）及び第６コネクタ（例えば第６コネクタ５２及び６２）は、メス型コネクタであってもよい。一方、第４コネクタ１３がメス型コネクタである場合、第４コネクタ１３と着脱可能な第２コネクタ及び第６コネクタは、オス型コネクタであってもよい。
また、環境発電モジュール２０は、逆電流防止部２４を備えていなくてもよい。しかしながら、環境発電モジュール２０が逆電流防止部２４を備えていれば、他の環境発電モジュール２０等の回路モジュールからの電流が環境発電部２３又は外部の環境発電部２６に流れ込むことを抑制できる点で好ましい。また、環境発電モジュール２０は、出力電圧を一定に制御する電圧制御部を備えていてもよい。
また、負荷モジュール３０は、電圧制御部３４を備えていなくてもよい。しかしながら、負荷モジュール３０が電圧制御部３４を備えていれば、環境発電モジュール２０等の回路モジュールからの電力が負荷３３又は外部の負荷３６に例えば定格電圧を超えて入力されることを抑制できる点で好ましい。
また、二次電池モジュール４０は、電圧制御部４５を備えていなくてもよい。しかしながら、二次電池モジュール４０が電圧制御部４５を備えていれば、二次電池４３から入出力される電力の電圧を制御できる点で好ましい。
また、二次電池モジュール４０は、逆電流防止部４６を備えていなくてもよい。しかしながら、二次電池モジュール４０が逆電流防止部４６を備えていれば、切替部４４が給電状態である場合に、他の環境発電モジュール２０等の回路モジュールからの電流が二次電池４３に流れ込むことを抑制できる点で好ましい。
また、分岐部材６０が、１つの第５コネクタ６１と、２つの第６コネクタ６２と、を備えるとして説明したが、このような構成には限定されず、第５コネクタ６１及び第６コネクタ６２のうち少なくとも一方を複数備えていればよい。
図９は、本実施形態に係る電力配線装置１の変形例としての電力配線装置２の概略図である。図９に示すように、電力配線装置２は、複数の回路モジュールを備える。複数の回路モジュールは、図９に示すように、少なくとも、環境発電モジュール２００と、負荷モジュール３００と、を含む。複数の回路モジュールそれぞれは、第１コネクタ（例えば、環境発電モジュール２００が備える第１コネクタ２１０、又は負荷モジュール３００が備える第１コネクタ３１０）と、第２コネクタ（例えば、環境発電モジュール２００が備える第２コネクタ２２０、又は負荷モジュール３００が備える第２コネクタ３２０）と、を備える。第２コネクタは、第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能である。このように、電力配線装置２は、第１コネクタと第２コネクタとが機械的かつ電気的に着脱可能であり、かつ、配線部材を備えなくてもよく、これら以外の点では上述した電力配線装置１と同様である。
上述したように、電力配線装置２は、電力配線装置１と同様に、環境発電モジュール２００を含む複数の回路モジュールを任意の配置で着脱することができる。従って、環境発電モジュール２００を発電効率の良い位置に配置されるように適宜着脱することで、外部環境による発電効率の低下を抑制できる。また、電力配線装置２は、回路モジュール同士を配線部材を介さずに直接着脱することができるため、回路モジュールの配置及び再配置をより簡便に行うことができる。
本発明によれば、外部環境による発電効率の低下を抑制できる電力配線装置を提供することができる。
１、２ 電力配線装置
１０ 配線部材
１１ 導電部
１２ 第３コネクタ
１３ 第４コネクタ
２０、２０ａ、２０ｂ 環境発電モジュール
２１ 第１コネクタ
２２ 第２コネクタ
２３ 環境発電部
２４ 逆電流防止部
２５ 発電部接続用コネクタ
２６ 外部の環境発電部
２７ コネクタ
３０、３０ａ、３０ｂ 負荷モジュール
３１ 第１コネクタ
３２ 第２コネクタ
３３ 負荷
３４ 電圧制御部
３５ 負荷接続用コネクタ
３６ 外部の負荷
３７ コネクタ
４０ 二次電池モジュール
４１ 第１コネクタ
４２ 第２コネクタ
４３ 二次電池
４４ 切替部
４５ 電圧制御部
４６ 逆電流防止部
５０ 切替部材
５１ 第５コネクタ
５２ 第６コネクタ
５３ 切替部
６０ 分岐部材
６１ 第５コネクタ
６２ 第６コネクタ
７１ 第１回路モジュール群
７２ 第２回路モジュール群
７３ 第３回路モジュール群
２００ 環境発電モジュール
２１０ 第１コネクタ
２２０ 第２コネクタ
３００ 負荷モジュール
３１０ 第１コネクタ
３２０ 第２コネクタ

Claims (13)

  1. 第１コネクタと、第２コネクタと、をそれぞれ備える複数の回路モジュールと、
    前記第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第３コネクタと、前記第２コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第４コネクタと、を備え、前記第３コネクタと前記第４コネクタとを互いに導通させる配線部材と、を備え、
    前記複数の回路モジュールは、
    環境発電による電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力可能な回路モジュールとしての環境発電モジュールと、
    前記第１コネクタから入力される電力及び前記第２コネクタから入力される電力を消費可能な回路モジュールとしての負荷モジュールと、
    を含む、電力配線装置。
  2. 前記環境発電モジュールは、環境発電による電力を生成可能な環境発電部を備える、又は、当該環境発電部を接続可能である、請求項１に記載の電力配線装置。
  3. 前記環境発電モジュールは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタからの電流が前記環境発電部に流れ込むことを抑制する逆電流防止部を備える、請求項２に記載の電力配線装置。
  4. 前記負荷モジュールは、電力を消費可能な負荷を備える、又は、当該負荷を接続可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  5. 前記負荷モジュールは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから入力された電圧を所定電圧に制御して前記負荷に出力する電圧制御部を備える、請求項４に記載の電力配線装置。
  6. 前記配線部材を複数備え、
    前記複数の回路モジュールは、前記環境発電モジュールを複数含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  7. 前記配線部材を複数備え、
    前記複数の回路モジュールは、前記負荷モジュールを複数含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  8. 前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第５コネクタと、前記第４コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第６コネクタと、前記第５コネクタと前記第６コネクタとの間の電気的な接続及び非接続を切替可能な切替部と、を備える切替部材を更に備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  9. 前記切替部はスイッチ素子である、請求項８に記載の電力配線装置。
  10. 前記配線部材を複数備え、
    前記複数の回路モジュールは、それぞれ前記複数の配線部材のうちの１つ以上の配線部材を介して接続された複数の回路モジュールからなる回路モジュール群、を複数含み、
    前記複数の回路モジュール群のうちの少なくとも２つの回路モジュール群は、前記切替部材を介して互いに接続されている、請求項８又は９に記載の電力配線装置。
  11. 前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第５コネクタと、前記第４コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第６コネクタと、を備え、前記第５コネクタ及び前記第６コネクタのうち少なくとも一方を複数備える分岐部材を更に備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  12. 前記複数の回路モジュールは、
    二次電池を備え、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから入力される電力を前記二次電池に充電する充電状態と、前記二次電池からの電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力する給電状態と、を切替可能な回路モジュールとしての二次電池モジュールを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電力配線装置。
  13. 第１コネクタと、前記第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第２コネクタと、をそれぞれ備える複数の回路モジュールを備え、
    前記複数の回路モジュールは、
    環境発電による電力を前記第１コネクタ及び前記第２コネクタから出力可能な回路モジュールとしての環境発電モジュールと、
    前記第１コネクタから入力される電力及び前記第２コネクタから入力される電力を消費可能な回路モジュールとしての負荷モジュールと、
    を含む、電力配線装置。
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