特開 2023-93023 電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023093023

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20230627BHJP

【ＦＩ】

H02J50/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021208406

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】塩川 明実

(72)【発明者】

【氏名】生島 剛

(57)【要約】

【課題】絶縁電線に適用可能で、かつ電力を生成する。
【解決手段】電力生成システム１０は、第１モジュール（受電モジュール１）と、第２モジュール（給電モジュール２）と、を備える。第１モジュールは、絶縁電線３に取り付けられる。第２モジュールは、絶縁電線３に接続され、商用周波数よりも高い周波数の電圧である高周波電圧を複数の導体間に印加する。第１モジュールは、複数の電極と、電源回路と、を有する。複数の電極は、絶縁電線３の複数の導体に対してそれぞれ対向するように配置される。電源回路は、複数の電極に接続されている。電源回路は、複数の導体間に印加される上記高周波電圧を含む電圧、及び複数の導体の各々と複数の電極のうち対応する電極との間の静電容量により発生する電気エネルギから、電力を生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の導体、及び前記複数の導体をそれぞれ覆う複数の絶縁体を含む絶縁電線に取り付けられる第１モジュールと、
前記絶縁電線に接続され、商用周波数よりも高い周波数の電圧である高周波電圧を前記複数の導体間に印加する第２モジュールと、を備え、
前記第１モジュールは、
前記複数の導体に対してそれぞれ対向するように配置される複数の電極と、
前記複数の電極に接続されている電源回路と、を有し、
前記電源回路は、前記複数の導体間に印加される前記高周波電圧を含む電圧、及び前記複数の導体の各々と前記複数の電極のうち対応する電極との間の静電容量により発生する電気エネルギから、電力を生成する、
電力生成システム。

【請求項2】

前記第２モジュールは、前記絶縁電線に印加される商用電源電圧に対して前記高周波電圧を重畳する電圧重畳部を有する、
請求項１に記載の電力生成システム。

【請求項3】

前記電圧重畳部は、前記商用電源電圧に対して間欠的に前記高周波電圧を重畳する、
請求項２に記載の電力生成システム。

【請求項4】

前記電圧重畳部は、前記商用電源電圧の位相に基づいて前記商用電源電圧に前記高周波電圧を重畳する、
請求項２又は３に記載の電力生成システム。

【請求項5】

前記第２モジュールは、
スイッチング素子と、
前記絶縁電線に印加される商用電源電圧が前記高周波電圧となるように前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路と、を有する、
請求項１に記載の電力生成システム。

【請求項6】

前記制御回路は、前記商用電源電圧の位相に基づいて前記スイッチング素子のオン／オフを制御する、
請求項５に記載の電力生成システム。

【請求項7】

主幹ブレーカ及び１以上の分岐ブレーカを含む複数の内部機器を有する分電盤を更に備え、
前記複数の内部機器は、前記第２モジュールを含む、
請求項１～６のいずれか１項に記載の電力生成システム。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の電力生成システムに前記第１モジュールとして用いられる、
受電モジュール。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか１項に記載の電力生成システムに前記第２モジュールとして用いられる、
給電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュールに関し、より詳細には、電力を生成する電力生成システム、電力生成システムが備える受電モジュール、及び電力生成システムが備える給電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、架空電力線のような裸電線からの静電誘導によって電力を生成する電源装置が記載されている。特許文献１に記載の電源装置は、誘導電極と、遮蔽体と、出力部と、を備える。誘導電極は、複数の導体（架空電力線）のうち一の導体近傍に配設される。遮蔽体は、複数の導体のうち他の導体と一の導体との間に配設され、他の導体から発生する電界を誘導電極に対して遮蔽する。出力部は、誘導電極と遮蔽体との間の浮遊静電容量及びインダクタンスによる並列回路の両端から引き出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１７２５８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の電源装置は、架空電力線のような裸電線を対象としており、ＶＶＦケーブルのような絶縁電線に適用することができなかった。

【0005】

本開示の目的は、絶縁電線に適用可能で、かつ電力を生成することが可能な電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る電力生成システムは、第１モジュールと、第２モジュールと、を備える。前記第１モジュールは、絶縁電線に取り付けられる。前記絶縁電線は、複数の導体、及び前記複数の導体をそれぞれ覆う複数の絶縁体を含む。前記第２モジュールは、前記絶縁電線に接続され、商用周波数よりも高い周波数の電圧である高周波電圧を前記複数の導体間に印加する。前記第１モジュールは、複数の電極と、電源回路と、を有する。前記複数の電極は、前記複数の導体に対してそれぞれ対向するように配置される。前記電源回路は、前記複数の電極に接続されている。前記電源回路は、前記複数の導体間に印加される前記高周波電圧を含む電圧、及び前記複数の導体の各々と前記複数の電極のうち対応する電極との間の静電容量により発生する電気エネルギから、電力を生成する。

【0007】

本開示の一態様に係る受電モジュールは、前記電力生成システムに前記第１モジュールとして用いられる。

【0008】

本開示の一態様に係る給電モジュールは、前記電力生成システムに前記第２モジュールとして用いられる。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様に係る電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュールによれば、絶縁電線に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る電力生成システムの構成図である。

【図2】図２は、実施形態に係る受電モジュールの構成図である。

【図3】図３は、同上の受電モジュールが絶縁電線に取り付けられた状態の斜視図である。

【図4】図４Ａは、同上の受電モジュールが取り付けられる絶縁電線に印加される商用電源電圧の波形図である。図４Ｂは、同上の受電モジュールが取り付けられる絶縁電線に印加される商用電源電圧に高周波電圧を重畳させた場合の波形図である。

【図5】図５は、同上の受電モジュールの筐体を開いた状態の平面図である。

【図6】図６は、同上の受電モジュールの断面図である。

【図7】図７Ａ～図７Ｃは、同上の受電モジュールが取り付けられる絶縁電線のバリエーションを示す模式図である。

【図8】図８は、実施形態の変形例２に係る給電モジュールのブロック図である。

【図9】図９は、実施形態の変形例２に係る受電モジュールが取り付けられる絶縁電線に印加される商用電源電圧の特定期間において商用電源電圧を特定周波数でスイッチングした場合の波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係る電力生成システム、受電モジュール及び給電モジュールについて、図面を参照して説明する。以下の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0012】

（実施形態）
（１）概要
本実施形態に係る電力生成システム１０は、図１に示すように、例えば、施設１００内に設けられている分電盤４に適用され、分電盤４から引き出される絶縁電線３に受電モジュール１を取り付けることで、受電モジュール１において電力を生成するシステムである。施設１００は、例えば、分電盤４が設置されている建物であって、戸建住宅又は集合住宅の各住戸のような住宅、或いは、事務所、店舗、工場又は介護施設のような非住宅である。本実施形態では、施設１００が戸建住宅である場合を例に説明する。

【0013】

電力生成システム１０は、図１に示すように、第１モジュール（モジュール）としての複数（図示例では６つ）の受電モジュール１と、第２モジュールとしての給電モジュール２と、を備える。また、電力生成システム１０は、外部装置としての通信アダプタ５を更に備える。

【0014】

受電モジュール１は、図３に示すように、絶縁電線３に取り付けられる。絶縁電線３は、例えば、屋内電気配線用のＶＶＦ（ビニル絶縁ビニルシース平形）ケーブルであって、複数（図示例では２つ）の導体３１と、複数（図示例では２つ）の絶縁体３２と、を含む。複数の絶縁体３２は、複数の導体３１をそれぞれ覆う。

【0015】

受電モジュール１は、図２に示すように、複数（図示例では２つ）の電極１１と、電源回路１２と、を備える。複数の電極１１は、複数の導体３１に対してそれぞれ対向するように配置される。電源回路１２は、複数の電極１１に接続されている。電源回路１２は、複数の導体３１間に印加される高周波電圧を含む電圧、及び複数の導体３１の各々と複数の電極１１のうち対応する電極１１との間の静電容量Ｃ１，Ｃ２により発生する電気エネルギから、電力を生成する。

【0016】

給電モジュール２は、図１に示すように、絶縁電線３に接続されている。給電モジュール２は、商用周波数よりも高い周波数の電圧である高周波電圧を複数の導体３１間に印加する。

【0017】

通信アダプタ５は、受電モジュール１と通信する。

【0018】

絶縁電線３に取り付けられた受電モジュール１では、絶縁電線３の各導体３１と対応する電極１１との間に静電容量Ｃ１，Ｃ２が発生し、複数の導体３１間に印加される商用電源電圧と静電容量Ｃ１，Ｃ２とで電気エネルギが発生する。この電気エネルギによる電流ｉ１（図２参照）が複数の電極１１を介して電源回路１２に入力され、電源回路１２において電力が生成される。すなわち、本実施形態に係る電力生成システム１０によれば、絶縁電線３に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。

【0019】

また、本実施形態に係る電力生成システム１０では、給電モジュール２にて、絶縁電線３に高周波電圧を印加させている。これにより、各導体３１と対応する電極１１との間に発生する静電容量Ｃ１，Ｃ２を大きくすることが可能となり、その結果、電源回路１２で生成される電力についても大きくすることが可能となる。

【0020】

本実施形態では、受電モジュール１が第１モジュールを構成し、給電モジュール２が第２モジュールを構成している。すなわち、受電モジュール１は、電力生成システム１０に第１モジュールとして用いられる。また、給電モジュール２は、電力生成システム１０に第２モジュールとして用いられる。

【0021】

（２）詳細
本実施形態に係る電力生成システム１０は、上述したように、分電盤４に適用される。すなわち、電力生成システム１０は、受電モジュール１、給電モジュール２及び通信アダプタ５に加えて、分電盤４を更に備える。

【0022】

（２．１）分電盤
分電盤４は、図１に示すように、複数の内部機器４０を有する。複数の内部機器４０は、主幹ブレーカ４１と、複数の分岐ブレーカ４２と、給電モジュール２と、通信アダプタ５と、を含む。

【0023】

（２．１．１）主幹ブレーカ
主幹ブレーカ４１は、例えば、３極の中性線欠相保護機能付きの漏電遮断器である。主幹ブレーカ４１の入力側（電源側）の３つの入力端子は、単相３線の配電方式における、第１電圧線、第２電圧線及び中性線に一対一かつ電気的に接続されている。また、主幹ブレーカ４１の出力側（負荷側）の３つの出力端子は、第１導電バー、第２導電バー及び第３導電バーに一対一かつ電気的に接続されている。第１導電バーは第１電圧線と導通し、第２導電バーは第２電圧線と導通し、第３導電バーは中性線と導通する。

【0024】

（２．１．２）分岐ブレーカ
複数の分岐ブレーカ４２の各々は、例えば、過電流引き外し装置を備えた回路遮断器である。各分岐ブレーカ４２の入力側（電源側）の２つの入力端子は、第１導電バー及び第２導電バーのいずれかと第３導電バーとに一対一かつ電気的に接続されている。この場合、各分岐ブレーカ４２には、実効値１００Ｖの交流電圧が供給される。なお、１以上の分岐ブレーカ４２の２つの入力端子は、第１導電バー及び第２導電バーに一対一かつ電気的に接続されていてもよい。この場合、１以上の分岐ブレーカ４２には、実効値２００Ｖの交流電圧が供給される。

【0025】

各分岐ブレーカ４２の出力側（負荷側）の２つの端子は、屋内配線用の絶縁電線３を介して配線器具１０２に電気的に接続されている。配線器具１０２は、例えば、屋内の壁に埋め込み配設されたコンセント、及び屋内の天井に設けられた引掛シーリングボディを含む。各配線器具１０２には、１以上の負荷１０１が接続される。図１では、各配線器具１０２には、１つの負荷１０１が接続されている。負荷１０１は、例えば、洗濯機、冷蔵庫、テレビジョン受信機、照明器具等の電気機器である。なお、電磁調理器及び浴室乾燥機のような負荷１０１は、配線器具１０２を介さずに分岐ブレーカ４２の出力端子に直接接続される場合もある。

【0026】

（２．１．３）通信アダプタ
通信アダプタ５は、図１に示すように、第１通信部５１と、第２通信部５２と、計測部５３と、制御部５４と、を有する。通信アダプタ５は、上述の主幹ブレーカ４１及び複数の分岐ブレーカ４２と共に分電盤４のボックス４３に収容される。

【0027】

第１通信部５１は、例えば、９２０ＭＨｚ帯の特定小電力無線局に準拠した特定小電力無線モジュールを有する。第１通信部５１は、図示しないＨＥＭＳ（Home Energy Management System）との間で特定小電力無線通信を行う。なお、第１通信部５１は、特定小電力無線モジュールに代えて、100BASE-T又は1000BASE-Tのような有線ＬＡＮの規格に準拠したネットワークコントローラ（集積回路）を有していてもよい。この場合、第１通信部５１は、ＬＡＮケーブル及びルータを介して、ＨＥＭＳコントローラとの間で有線通信を行う。

【0028】

第２通信部５２は、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth[登録商標] Low Energy）に準拠した無線通信を行うように構成されている。第２通信部５２は、後述の受電モジュール１の通信回路１４との間で無線通信を行う。なお、第２通信部５２は、無線ＬＡＮの規格（例えば、IEEE802.11b/g/n）、ＺＩＧ Ｂｅｅ（登録商標）に準拠した無線通信又は赤外線通信等を行うように構成されていてもよい。

【0029】

計測部５３は、主幹ブレーカ４１を流れる主幹電流、及び各分岐ブレーカ４２を流れる分岐電流をそれぞれ計測する。また、計測部５３は、計測した主幹電流及び各分岐電流に基づいて、主幹ブレーカ４１を含む主幹回路の消費電力、及び各分岐ブレーカ４２を含む各分岐回路の消費電力をそれぞれ算出する。

【0030】

制御部５４は、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するコンピュータシステムにより実現され得る。すなわち、コンピュータシステムの１以上のメモリに記録されたプログラムを、１以上のプロセッサが実行することにより、制御部５４として機能する。プログラムは、ここでは制御部５４のメモリに予め記録されているが、例えば、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよいし、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御部５４は、上述の第１通信部５１、第２通信部５２及び計測部５３を各別に制御する。

【0031】

本実施形態では、上述したように、通信アダプタ５が外部装置を構成する。すなわち、電力生成システム１０は、後述するモジュールとしての受電モジュール１と、外部装置としての通信アダプタ５と、を備える。通信アダプタ５は、受電モジュール１と通信する。

【0032】

（２．１．４）給電モジュール
給電モジュール２は、図１に示すように、主幹ブレーカ４１の出力側の導電バーに接続されている。給電モジュール２は、電圧重畳部２１を有する。電圧重畳部２１は、絶縁電線３に重畳される商用電源電圧（例えば、６０Ｈｚ、１００Ｖ）に対して高周波電圧を印加する。高周波電圧は、商用電源電圧の周波数である商用周波数よりも高い周波数の電圧である。図４Ａは、絶縁電線３に印加される商用電源電圧の波形図であり、図４Ｂは、商用電源電圧に高周波電圧を重畳した波形図である。一例として、電圧重畳部２１は、２ＭＨｚ、１Ｖの高周波電圧を商用電源電圧に重畳する。

【0033】

電圧重畳部２１は、例えば、１０秒間隔で間欠的に高周波電圧を商用電源電圧に重畳する。これにより、電圧重畳部２１が連続して高周波電圧を商用電源電圧に重畳する場合と比較して、電圧重畳部２１の消費電力を抑制することが可能となる。ここで、電圧重畳部２１が高周波電圧を商用電源電圧に重畳するタイミングは、後述のセンサ回路１３が施設１００内の情報（例えば、温度情報、湿度情報）をセンシングするタイミングを含んでいることが好ましい。

【0034】

また、電圧重畳部２１は、商用電源電圧の位相に基づいて商用電源電圧に高周波電圧を重畳することが好ましい。例えば、商用電源電圧がゼロクロスのタイミングで高周波電圧を重畳した場合、負荷１０１への影響が最大となり、負荷１０１の誤動作が生じる可能性がある。したがって、電圧重畳部２１は、図４Ｂに示すように、例えば、商用電源電圧の位相が９０°±１０°の範囲（商用電源電圧の振幅の最大値を含む所定範囲）で商用電源電圧に高周波電圧を重畳することが好ましい。これにより、商用電源電圧に重畳させた高周波電圧による負荷１０１への影響を最小限に抑えることが可能となる。

【0035】

本実施形態では、給電モジュール２が第２モジュールを構成しており、電力生成システム１０の第２モジュールとして用いられる。

【0036】

（２．２）受電モジュール
受電モジュール１は、図２に示すように、複数（図示例では２つ）の電極１１と、電源回路１２と、センサ回路１３と、通信回路１４と、を有する。また、受電モジュール１は、図３、図５及び図６に示すように、筐体１５を更に備える。受電モジュール１は、図３に示すように、絶縁電線３に取り付けられる。本実施形態では、受電モジュール１が第１モジュール（モジュール）を構成しており、電力生成システムの第１モジュール１として用いられる。

【0037】

（２．２．１）電極
複数の電極１１は、図２に示すように、後述の絶縁電線３の複数の導体３１に対してそれぞれ対向するように配置される。複数の電極１１の各々は、図２に示すように、円弧状に形成されている。より詳細には、複数の電極１１の各々は、受電モジュール１が絶縁電線３に取り付けられた状態で、絶縁電線３の外形に沿った形状である。さらに、本実施形態では、複数の電極１１は、受電モジュール１の筐体１５が絶縁電線３に取り付けられた状態で、絶縁電線３に密着する（図６参照）。また、複数の電極１１の各々は、図３及び図５に示すように、絶縁電線３の長手方向に沿った方向である第１方向Ｄ１に沿って長尺である。第１方向Ｄ１における複数の電極１１の各々の長さは、後述の密着部材６の長さよりも短く、かつ筐体１５の長さよりも短い。複数の電極１１は、電源回路１２の入力端に電気的に接続されている。

【0038】

（２．２．２）電源回路
電源回路１２は、図２に示すように、複数の電極１１に電気的に接続されている。電源回路１２は、後述のセンサ回路１３及び通信回路１４の動作電源を生成する。電源回路１２は、コンデンサと、昇圧回路と、平滑回路と、を含む。電源回路１２では、複数の電極１１を介してコンデンサに電力が蓄積され、コンデンサの両端電圧が昇圧回路の最低動作電圧以上になると、昇圧回路がコンデンサの両端電圧よりも高い電圧の昇圧電力を生成する。さらに、電源回路１２では、昇圧回路で生成された昇圧電力を平滑回路により平滑し、センサ回路１３及び通信回路１４に供給する。

【0039】

（２．２．３）センサ回路
センサ回路１３は、施設１００内の情報をセンシングする。ここで、「情報をセンシングする」とは、施設１００内の温度、湿度等の物理量を検出（計測）することを意味する。施設１００内の情報は、例えば、室内温度及び室内湿度である。すなわち、センサ回路１３は、室内温度を検出する温度センサ、及び室内湿度を検出する湿度センサを含む。センサ回路１３は、上述の電源回路１２から電力が供給され、この電力によって動作する。なお、施設１００内の情報は、上述の室内温度及び室内湿度に限らず、施設１００内の情報であれば他の情報であってもよい。

【0040】

（２．２．４）通信回路
通信回路１４は、例えば、外部装置としての通信アダプタ５の第２通信部５２（図１参照）との間で無線通信を行う。通信回路１４は、例えば、ＢＬＥに準拠した無線通信を行うように構成されている。通信回路１４は、上述の電源回路１２から電力が供給され、この電力によって動作する。なお、通信回路１４についても、無線ＬＡＮの規格（例えば、IEEE802.11b/g/n）、ＺＩＧ Ｂｅｅ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）に準拠した無線通信又は赤外線通信等を行うように構成されていてもよい。

【0041】

（２．２．５）筐体
筐体１５は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂又はＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）樹脂のような合成樹脂による成形品である。筐体１５は、図３に示すように、例えば、直方体状である。筐体１５は、２つの分割筐体１５１，１５２を有する。２つの分割筐体１５１，１５２は、円弧状に形成された連結体１５３によって互いに開閉可能に連結されている。以下、２つの分割筐体１５１，１５２の一方を第１分割筐体１５１、他方を第２分割筐体１５２と称する場合もある。

【0042】

第１分割筐体１５１は、図５及び図６に示すように、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の両方に直交する第３方向Ｄ３における一面（図６の右面）に第１凹部１５５が設けられた矩形の箱状である。第１凹部１５５は、第１方向Ｄ１からの平面視において半楕円形状である。

【0043】

ここで、第２方向Ｄ２は、絶縁電線３の長手方向である第１方向Ｄ１に交差（直交）する方向であって、絶縁電線３の複数の導体３１が並ぶ方向と交差（直交）する方向である。また、第３方向Ｄ３は、上述したように、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の両方に交差（直交）する方向であって、複数の導体３１が並ぶ方向である。

【0044】

第２分割筐体１５２は、第１分割筐体１５１と同様、第３方向Ｄ３における一面（図６の左面）に第２凹部１５６が設けられた矩形の箱状である。第２凹部１５６は、第１方向Ｄ１からの平面視において半楕円形状である。また、第２分割筐体１５２は、結合板１５４を有する。結合板１５４は、第２方向Ｄ２からの平面視において矩形状である。図６に示すように、絶縁電線３に筐体１５が取り付けられた状態では、第３方向Ｄ３（図６の左右方向）において結合板１５４の一部（先端部）が第１分割筐体１５１側に突出している。このため、絶縁電線３に筐体１５が取り付けられた状態では、結合板１５４により第２分割筐体１５２に対する第１分割筐体１５１の移動（回転）が規制される。その結果、絶縁電線３に筐体１５が取り付けられた状態を保持することが可能となる。

【0045】

また、結合板１５４には、図６に示すように、溝１５４１が設けられている。溝１５４１は、結合板１５４の厚さ方向（図６の上下方向）に沿って矩形状に凹設されている。図６に示すように、絶縁電線３に筐体１５が取り付けられた状態で、工具（例えば、マイナスドライバ）の先端部を溝１５４１に差し込み、工具の基端部（先端部とは反対側の端部）が筐体１５に近づくように工具を移動させる。これにより、結合板１５４の先端部を筐体１５から離れる向き（図６の上向き）に変形させることが可能となり、結合板１５４の先端部を変形させた状態で第２分割筐体１５２に対して第１分割筐体１５１を回転させる。その結果、絶縁電線３から受電モジュール１を取り外すことが可能となる。

【0046】

すなわち、２つの分割筐体１５１，１５２は、絶縁電線３の長手方向である第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２における一端部（図６の下端部）において互いに開閉可能に連結されている。また、２つの分割筐体１５１，１５２は、第２方向Ｄ２における他端部（図６の上端部）において互いに結合される。

【0047】

ここで、筐体１５が絶縁電線３に取り付けられた状態では、図６に示すように、第１分割筐体１５１の第１凹部１５５と第２分割筐体１５２の第２凹部１５６とで、第１方向Ｄ１からの平面視において、楕円形状の保持部１５０が構成される。保持部１５０は、図６に示すように、絶縁電線３の外形（シース３３の外形）に沿った形状を有する。すなわち、筐体１５は、絶縁電線３の外形に沿った保持部１５０を有する。そして、上述の複数の電極１１は、図６に示すように、保持部１５０における絶縁電線３との対向面１５５１，１５６１（図５参照）に沿って配置されている。

【0048】

（２．３）絶縁電線
絶縁電線３は、例えば、施設１００内の負荷１０１に電力を供給する電源線である。絶縁電線３は、例えば、屋内電気配線用のＶＶＦケーブルである。絶縁電線３は、図２及び図３に示すように、複数（図示例では２つ）の導体３１と、複数（図示例では２つ）の絶縁体３２と、シース３３と、を含む。

【0049】

複数の導体３１の各々は、例えば、単線又は撚り線からなる銅線である。複数の絶縁体３２の各々は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を材料とし、複数の導体３１のうち対応する導体３１を覆っている。シース３３は、絶縁体３２と同様、ポリ塩化ビニルを材料とし、複数の絶縁体３２を覆っている。すなわち、絶縁電線３では、複数の導体３１が二重の絶縁物（絶縁体３２及びシース３３）により覆われている。シース３３の断面形状は、図２及び図３に示すように、絶縁電線３の長手方向である第１方向Ｄ１から見て、第３方向Ｄ３を長径とする楕円形状である。本実施形態では、６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電圧（商用電源電圧）が複数の導体３１間に印加される。

【0050】

ここで、本実施形態に係る受電モジュール１は、図５及び図６に示すように、複数（図示例では２つ）の密着部材６を更に備える。複数の密着部材６は、例えば、ゴムのような弾性材料からなり、筐体１５の第１凹部１５５及び第２凹部１５６の形状に沿った円弧状である（図６参照）。複数の密着部材６の各々は、図６に示すように、第３方向Ｄ３（図６の左右方向）において、複数の電極１１のうち対応する電極１１と、第１凹部１５５の対向面１５５１又は第２凹部１５６の対向面１５６１との間に設けられている。対向面１５５１は、第１凹部１５５における絶縁電線３との対向面である。対向面１５６１は、第２凹部１５６における絶縁電線３との対向面である。

【0051】

複数の密着部材６は、図６に示すように、受電モジュール１の筐体１５が絶縁電線３に取り付けられた状態で、絶縁電線３に複数の電極１１を密着させる。これにより、各電極１１と対応する導体３１との間に発生する静電容量Ｃ１，Ｃ２を大きくすることが可能となり、その結果、電源回路１２で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0052】

（３）受電モジュールの特性
次に、受電モジュール１の特性について説明する。

【0053】

受電モジュール１では、上述したように、複数の電極１１の各々は、複数の導体３１のうち対応する導体３１、つまり一方向（第３方向Ｄ３）において対向している導体３１との間に静電容量Ｃ１，Ｃ２が発生する。ここで、複数の導体３１と電源回路１２とを接続する導線の抵抗値をＲｃとし、複数の導体３１間に印加される電圧をＶｓとする。この場合、抵抗値Ｒｃは（１）式に基づいて算出される。

【0054】

【数1】

【0055】

そして、電源回路１２に流れ込む電流ｉ１は、（２）式に基づいて算出される。

【0056】

【数2】

【0057】

（２）式に示す電流ｉ１が電源回路１２のコンデンサに流れることで、コンデンサに電力が蓄積される。そして、上述したように、コンデンサの両端電圧が昇圧回路の最低動作電圧以上になると、昇圧回路がコンデンサの両端電圧よりも高い電圧の昇圧電力を生成し、さらに昇圧回路で生成された昇圧電力を平滑回路により平滑する。電源回路１２は、平滑回路で平滑された電力（直流電力）をセンサ回路１３及び通信回路１４に供給する。

【0058】

このように、電源回路１２は、絶縁電線３の複数の導体３１間に印加される電圧と、複数の導体３１の各々と複数の電極１１のうち対応する電極１１との間の静電容量Ｃ１，Ｃ２により発生する電気エネルギから、センサ回路１３及び通信回路１４に供給する電力を生成する。すなわち、本実施形態に係る受電モジュール１によれば、絶縁電線３に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。

【0059】

ところで、本実施形態に係る電力生成システム１０では、上述したように、絶縁電線３に印加される商用電源電圧に対して高周波電圧を重畳させている。これにより、絶縁電線３に商用電源電圧のみを印加する場合に比べて、電源回路１２に出力される電流ｉ１の電流値を大きくすることが可能となる。例えば、２ＭＨｚ、１Ｖの高周波電圧を商用電源電圧に重畳させた場合、電流ｉ１の電流値を３００倍程度まで大きくすることが可能となる。すなわち、本実施形態に係る電力生成システム１０では、複数の導体３１間に印加される電圧は、上述の高周波電圧を含む電圧であり、より詳細には、商用電源電圧に高周波電圧を重畳させた電圧である。

【0060】

（４）効果
実施形態に係る電力生成システム１０では、受電モジュール１が絶縁電線３に取り付けられた状態において、図２及び図６に示すように、各電極１１と対応する導体３１とが対向している。これにより、各電極１１と対応する導体３１との間に静電容量Ｃ１，Ｃ２が発生する。そして、電源回路１２は、複数の導体３１間に印加される電圧Ｖｓ、及び静電容量Ｃ１，Ｃ２により発生する電気エネルギから、電力を生成している。すなわち、本実施形態に係る電力生成システム１０によれば、絶縁電線３に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。

【0061】

また、実施形態に係る電力生成システム１０では、給電モジュール２にて、絶縁電線３に高周波電圧を印加させている。これにより、各導体３１と対応する電極１１との間に発生する静電容量Ｃ１，Ｃ２を大きくすることが可能となり、その結果、電源回路１２で生成される電力についても大きくすることが可能となる。

【0062】

また、実施形態に係る電力生成システム１０では、電圧重畳部２１は、絶縁電線３に印加される商用電源電圧に対して高周波電圧を重畳している。これにより、各導体３１と対応する電極１１との間に発生する静電容量Ｃ１，Ｃ２を大きくすることが可能となり、その結果、電源回路１２で生成される電力についても大きくすることが可能となる。

【0063】

また、実施形態に係る電力生成システム１０では、電圧重畳部２１は、商用電源電圧に対して間欠的に高周波電圧を重畳している。これにより、電圧重畳部２１の消費電力を抑制することが可能となる。

【0064】

また、実施形態に係る電力生成システム１０では、電圧重畳部２１は、商用電源電圧の位相に基づいて商用電源電圧に高周波電圧を重畳している。これにより、高周波電圧による負荷１０１への影響を抑制することが可能となる。

【0065】

また、実施形態に係る電力生成システム１０では、分電盤４は、主幹ブレーカ４１、１以上の分岐ブレーカ４２及び給電モジュール２を含む複数の内部機器４０を有している。これにより、分岐ブレーカ（４２）を含む各分岐回路に対してほぼ均等に高周波電圧を重畳することが可能となる。

【0066】

（５）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

【0067】

（５．１）変形例１
上述の実施形態では、絶縁電線３がＶＶＦケーブルであるが、絶縁電線３はＶＶＦケーブルに限らず、例えば、ＶＣＴＦ（ビニルキャブタイヤ）ケーブルであってもよい。絶縁電線３は、図７Ａに示すように、複数（図示例では２つ）の導体３１と、複数（図示例では２つ）の絶縁体３２と、シース３３と、を含む。シース３３は、絶縁電線３の長手方向（図７Ａの紙面に垂直な方向）からの平面視において円形である。この場合、複数の電極１１の各々は、図７Ａに示すように、複数の導体３１のうち対応する導体３１と対向するように、シース３３の外形に沿って配置される。

【0068】

また、絶縁電線３は、例えば、ＮＮＦＦ（クロロプレンゴム絶縁平形）コードであってもよい。絶縁電線３は、図７Ｂに示すように、複数（図示例では２つ）の導体３１と、複数（図示例では２つ）の絶縁体３２と、を含む。複数の絶縁体３２の各々は、絶縁電線３の長手方向（図７Ｂの紙面に垂直な方向）からの平面視において楕円形状である。この場合、複数の電極１１の各々は、図７Ｂに示すように、複数の導体３１のうち対応する導体３１と対向するように、複数の絶縁体３２のうち対応する絶縁体３２の外形に沿って配置される。

【0069】

また、絶縁電線３は、例えば、ＶＦＦ（ビニル平形）ケーブルであってもよい。絶縁電線３は、図７Ｃに示すように、複数（図示例では２つ）の導体３１と、複数（図示例では２つ）の絶縁体３２と、を含む。複数の絶縁体３２の各々は、絶縁電線３の長手方向（図７Ｃの紙面に垂直な方向）からの平面視において楕円形状である。この場合、複数の電極１１の各々は、図７Ｃに示すように、複数の導体３１のうち対応する導体３１と対向するように、複数の絶縁体３２のうち対応する絶縁体３２の外形に沿って配置される。

【0070】

（５．２）変形例２
上述の実施形態では、給電モジュール２が電圧重畳部２１を有しており、電圧重畳部２１が商用電源電圧に対して高周波電圧を重畳することにより、電源回路１２で生成される電力を大きくしている。これに対して、図８に示すように、給電モジュール２Ａは、スイッチング素子２２と、制御回路２３と、を有していてもよい。以下、変形例２に係る給電モジュール２Ａについて、図８及び図９を参照して説明する。

【0071】

変形例２に係る給電モジュール２Ａは、図８に示すように、スイッチング素子２２と、制御回路２３と、を有する。スイッチング素子２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）のような半導体スイッチである。スイッチング素子２２は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるが、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであってもよい。スイッチング素子２２は、主幹ブレーカ４１の出力側と各分岐ブレーカ４２の入力側との間の電路に挿入されており、スイッチング素子２２をオン／オフすることにより絶縁電線３に印加される商用電源電圧をオン／オフすることが可能となる。

【0072】

制御回路２３は、スイッチング素子２２のオン／オフを制御する。より詳細には、制御回路２３は、例えば、２ＭＨｚのスイッチング周波数でスイッチング素子２２のオン／オフを制御する。これにより、スイッチング素子２２を高速にスイッチングさせている期間において、絶縁電線３に印加される商用電源電圧を高周波電圧にすることが可能となる。すなわち、制御回路２３は、絶縁電線３に印加される商用電源電圧が高周波電圧となるようにスイッチング素子２２のオン／オフを制御する。これにより、絶縁電線３に印加される商用電源電圧に対してスイッチング動作を行わない場合に比べて、電源回路１２に出力される電流ｉ１の電流値を大きくすることが可能となる。例えば、２ＭＨｚ、１００Ｖの高周波電圧を絶縁電線３に印加させた場合、電流ｉ１の電流値を３００００倍程度まで大きくすることが可能となる。

【0073】

ここで、制御回路２３は、絶縁電線３に印加される商用電源電圧の位相に基づいてスイッチング素子２２のオン／オフを制御する。より詳細には、制御回路２３は、図９に示すように、商用電源電圧の位相が９０°±１０°となる範囲（図９のハッチングで示す範囲）において、２ＭＨｚのスイッチング周波数でスイッチング素子２２をオン／オフする。これにより、複数の分岐ブレーカ４２にそれぞれ接続されている複数の負荷１０１に電力を供給しつつ、スイッチングによる負荷１０１への影響を最小限に抑えることが可能となる。

【0074】

変形例２では、絶縁電線３は、商用電源電圧が印加される電源線であるが、絶縁電線３は専用線であってもよい。専用線の末端は開放されていることが好ましい。この場合、専用線からなる絶縁電線３に受電モジュール１を取り付けることで、受電モジュール１において電力を生成することが可能となる。

【0075】

（５．３）その他の変形例
以下、その他の変形例を列挙する。

【0076】

上述の実施形態では、絶縁電線３に印加される商用電源電圧が６０Ｈｚ、１００Ｖであるが、商用電源電圧は６０Ｈｚ、１００Ｖに限らず、例えば、５０Ｈｚ、１００Ｖであってもよい。さらに、商用電源電圧は、例えば、５０Ｈｚ、２００Ｖであってもよいし、６０Ｈｚ、２００Ｖであってもよい。

【0077】

上述の実施形態では、各電極１１の形状が円弧状であるが、各電極１１の形状は円弧状に限らず、例えば、平板状であってもよい。また、複数の電極１１の個数は２つに限らず、例えば、３つであってもよい。この場合、導体３１の個数も３つであって、複数の電極１１と複数の導体３１とが一対一に対応していることが好ましい。

【0078】

上述の実施形態では、絶縁電線３の導体３１の個数が２つであるが、導体３１の個数は２つに限らず、例えば、３つであってもよい。この場合、絶縁体３２の個数も３つであって、複数の導体３１と複数の絶縁体３２とが一対一に対応していることが好ましい。

【0079】

上述の実施形態では、筐体１５が直方体状であるが、筐体１５は直方体状に限らず、保持部１５０を有する構造であれば球状であってもよい。

【0080】

上述の実施形態では、分電盤４は、内部機器４０として、複数の分岐ブレーカ４２を有しているが、分電盤４は、１つの分岐ブレーカ４２を有していてもよい。

【0081】

上述の実施形態では、給電モジュール２は、主幹ブレーカ４１の出力側と各分岐ブレーカ３２の入力側との間の電路に接続されている。これに対して、給電モジュール２は、例えば、配線器具１０２及び負荷１０１が接続されていない分岐ブレーカ４２の出力側に接続されていてもよい。

【0082】

上述の実施形態では、電力生成システム１０が通信アダプタ５を備えているが、通信アダプタ５については省略されてもよい。すなわち、本実施形態に係る電力生成システム（モジュールシステム）１０は、第１モジュールとしての受電モジュール１と、第２モジュールとしての給電モジュール２と、を備えていればよい。

【0083】

（態様）
本明細書には、以下の態様が開示されている。

【0084】

第１の態様に係る電力生成システム（１０）は、第１モジュール（１）と、第２モジュール（２）と、を備える。第１モジュール（１）は、絶縁電線（３）に取り付けられる。絶縁電線（３）は、複数の導体（３１）、及び複数の導体（３１）をそれぞれ覆う複数の絶縁体（３２）を含む。第２モジュール（２）は、絶縁電線（３）に接続され、商用周波数よりも高い周波数の電圧である高周波電圧を複数の導体（３１）間に印加する。第１モジュール（１）は、複数の電極（１１）と、電源回路（１２）と、を備える。複数の電極（１１）は、複数の導体（３１）に対してそれぞれ対向するように配置される。電源回路（１２）は、複数の電極（１１）に接続されている。電源回路（１２）は、複数の導体（３１）間に印加される上記高周波電圧を含む電圧、及び複数の導体（３１）の各々と複数の電極（１１）のうち対応する電極（１１）との間の静電容量により発生する電気エネルギから、電力を生成する。

【0085】

この態様によれば、絶縁電線（３）に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。また、この態様によれば、電源回路（１２）で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0086】

第２の態様に係る電力生成システム（１０）では、第１の態様において、第２モジュール（２）は、電圧重畳部（２１）を有する。電圧重畳部（２１）は、絶縁電線（３）に印加される商用電源電圧に対して高周波電圧を重畳する。

【0087】

この態様によれば、第１モジュール（１）で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0088】

第３の態様に係る電力生成システム（１０）では、第２の態様において、電圧重畳部（２１）は、商用電源電圧に対して間欠的に高周波電圧を重畳する。

【0089】

この態様によれば、第２モジュール（２）の消費電力を抑制することが可能となる。

【0090】

第４の態様に係る電力生成システム（１０）では、第２又は第３の態様において、電圧重畳部（２１）は、商用電源電圧の位相に基づいて商用電源電圧に高周波電圧を重畳する。

【0091】

この態様によれば、高周波電圧による負荷（１０１）への影響を抑制することが可能となる。

【0092】

第５の態様に係る電力生成システム（１０）では、第１の態様において、第２モジュール（２）は、スイッチング素子（２２）と、制御回路（２３）と、を有する。制御回路（２３）は、絶縁電線（３）に印加される商用電源電圧が高周波電圧となるようにスイッチング素子（２２）のオン／オフを制御する。

【0093】

この態様によれば、第１モジュール（１）で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0094】

第６の態様に係る電力生成システム（１０）では、第５の態様において、制御回路（２３）は、商用電源電圧の位相に基づいてスイッチング素子（２２）のオン／オフを制御する。

【0095】

この態様によれば、高周波電圧による負荷（１０１）への影響を抑制することが可能となる。

【0096】

第７の態様に係る電力生成システム（１０）は、第１～第６の態様のいずれか１つにおいて、分電盤（４）を更に備える。分電盤（４）は、主幹ブレーカ（４１）及び１以上の分岐ブレーカ（４２）を含む複数の内部機器（４０）を有する。複数の内部機器（４０）は、第２モジュール（２）を含む。

【0097】

この態様によれば、分岐ブレーカ（４２）を含む各分岐回路に対してほぼ均等に高周波電圧を重畳することが可能となる。

【0098】

第８の態様に係る受電モジュール（１）は、第１～第７の態様のいずれか１つの電力生成システム（１０）に第１モジュール（１）として用いられる。

【0099】

この態様によれば、絶縁電線（３）に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。また、この態様によれば、電源回路（１２）で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0100】

第９の態様に係る給電モジュール（２）は、第１～第７の態様のいずれか１つの電力生成システム（１０）に第２モジュール（２）として用いられる。

【0101】

この態様によれば、絶縁電線（３）に適用可能で、かつ電力を生成することが可能となる。また、この態様によれば、電源回路（１２）で生成される電力を大きくすることが可能となる。

【0102】

第２～第７の態様に係る構成については、電力生成システム（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【符号の説明】

【0103】

１ 受電モジュール（第１モジュール）
２ 給電モジュール（第２モジュール）
３ 絶縁電線
４ 分電盤
１０ 電力生成システム
１１ 電極
１２ 電源回路
２１ 電圧重畳部
２２ スイッチング素子
２３ 制御回路
３１ 導体
３２ 絶縁体
４０ 内部機器
４１ 主幹ブレーカ
４２ 分岐ブレーカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】