特許 7207324 電力配線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】電力配線装置

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/30 20140101AFI20230111BHJP

   H02G 3/08 20060101ALN20230111BHJP

【ＦＩ】

H02S40/30

H02G3/08

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019558081

(86)(22)【出願日】2018-11-05

(86)【国際出願番号】 JP2018041047

(87)【国際公開番号】W WO2019111612

(87)【国際公開日】2019-06-13

【審査請求日】2021-10-13

(31)【優先権主張番号】P 2017234574

(32)【優先日】2017-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000229117

【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100150360

【弁理士】

【氏名又は名称】寺嶋 勇太

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】吉田 昌義

(72)【発明者】

【氏名】児島 清茂

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２８０１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２４７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－１７４９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１６４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２３０９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０７０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５３４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１４６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０００７９２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｓ １０／００－９９／００

Ｈ０１Ｌ ３１／０４－３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１コネクタを備え、当該複数の第１コネクタを互いに導通させる長尺状の配線部材と、
前記複数の第１コネクタのうちの任意の第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第２コネクタをそれぞれ備える複数の回路モジュールと、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、を含み、
前記複数の第１コネクタのうちの任意の第１コネクタは、前記環境発電モジュールの前記第２コネクタ及び前記負荷モジュールの前記第２コネクタのいずれとも着脱可能である、電力配線装置。

【請求項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。

【請求項3】

前記環境発電モジュールは、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。

【請求項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。

【請求項5】

前記負荷モジュールは、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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

前記複数の第１コネクタそれぞれは、前記配線部材の延在方向に沿って配置され、
前記配線部材は、一端に設けられた第３コネクタと、前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な他端に設けられた第４コネクタと、を更に備え、前記複数の第１コネクタ、前記第３コネクタ、及び前記第４コネクタを互いに導通させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力配線装置。

【請求項9】

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、を備える接続部材を更に備える、請求項８に記載の電力配線装置。

【請求項10】

前記切替部はスイッチ素子である、請求項９に記載の電力配線装置。

【請求項11】

前記配線部材を複数備え、
前記複数の配線部材それぞれには、前記環境発電モジュール及び前記負荷モジュールがそれぞれ少なくとも１つ接続され、
前記複数の配線部材のうちの少なくとも２つの配線部材は、前記接続部材を介して接続されている、請求項９又は１０に記載の電力配線装置。

【請求項12】

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８から１１のいずれか一項に記載の電力配線装置。

【請求項13】

前記複数の回路モジュールは、
二次電池を備え、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１２のいずれか一項に記載の電力配線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力配線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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や、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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実公昭５６－３６１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、時刻や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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、複数の第１コネクタを備え当該複数の第１コネクタを互いに導通させる長尺状の配線部材と、前記複数の第１コネクタのうちの任意の第１コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な第２コネクタをそれぞれ備える複数の回路モジュールと、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、配線部材が備える複数の第１コネクタのうちの任意の第１コネクタに、回路モジュールとしての環境発電モジュールを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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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、第２コネクタから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。

【0012】

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、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。

【0013】

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、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。

【0014】

また、本発明の電力配線装置において、前記複数の第１コネクタそれぞれは、前記配線部材の延在方向に沿って配置され、前記配線部材は、一端に設けられた第３コネクタと、前記第３コネクタと機械的かつ電気的に着脱可能な他端に設けられた第４コネクタと、を更に備え、前記複数の第１コネクタ、前記第３コネクタ、及び前記第４コネクタを互いに導通させることが好ましい。このような構成とすることで、配線部材の第３コネクタを他の配線部材の第４コネクタに接続し、或いは配線部材の第４コネクタを他の配線部材の第３コネクタに接続して、回路モジュールを着脱可能な第１コネクタの総数を増加させることができる。

【0015】

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、を備える接続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。

【0016】

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。

【0017】

また、本発明の電力配線装置は、前記配線部材を複数備え、前記複数の配線部材それぞれには、前記環境発電モジュール及び前記負荷モジュールがそれぞれ少なくとも１つ接続され、前記複数の配線部材のうちの少なくとも２つの配線部材は、前記接続部材を介して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配線部材の間で、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。

【0018】

また、本発明の電力配線装置において、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つ以上の配線部材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。

【0019】

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。

【発明の効果】

【0020】

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。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電力配線装置の概略図である。

【図2A】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2B】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3A】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3B】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4】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5】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6】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7】本発明の第２実施形態に係る電力配線装置の概略図である。

【図8】図７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9】図７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10】図７に示す電力配線装置の第３の使用状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

（第１実施形態）
［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、配線部材１０が備える複数の第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうちの任意の第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（例えば、環境発電モジュール２０が備える第２コネクタ２１、又は負荷モジュール３０が備える第２コネクタ３１）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。

【0024】

図１に示すように、配線部材１０は、長尺状の導電部１１と、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを備え、全体として長尺状の部材である。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。

【0025】

導電部１１は、延在方向に沿って、例えば全長に亘って、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。

【0026】

３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃそれぞれは、導電部１１に接続されている。従って、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ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、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、配線部材１０の延在方向に沿って、互いに離隔するように配置されている。

【0027】

図１では、配線部材１０が３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備える例を示したが、配線部材１０は複数の第１コネクタを備えていればよい。すなわち、配線部材１０は、２つの第１コネクタを備えていてもよく、４つ以上の第１コネクタを備えていてもよい。その場合、複数の第１コネクタは、互いに導通している。また、複数の第１コネクタは、配線部材１０の延在方向に沿って、互いに離隔するように配置されていてもよい。複数の第１コネクタは、例えば互いに同じ形状であってもよい。以下、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを区別せずにいずれかを示す場合、第１コネクタ１２とも記載する。

【0028】

図１に示すように、環境発電モジュール２０は、第２コネクタ２１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２コネクタ２１から出力可能である。図１には、環境発電モジュール２０を１つのみ示すが、電力配線装置１は、環境発電モジュール２０を複数備えていてもよい。環境発電モジュール２０が複数備えられる場合、複数の環境発電モジュール２０それぞれの発電能力は、互いに異なっていてもよい。

【0029】

第２コネクタ２１は、配線部材１０が備える任意の第１コネクタ１２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。

【0030】

図２Ａ及び図２Ｂは、電力配線装置１が備える回路モジュールとしての環境発電モジュール２０の構成例を示す概略図である。具体的には、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。

【0031】

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２コネクタ２１に加えて、環境発電部２２と、逆電流防止部２３と、を備える。第２コネクタ２１及び逆電流防止部２３は、互いに電気配線を介して電気的に接続されている。逆電流防止部２３及び環境発電部２２は、互いに電気配線を介して電気的に接続されている。なお、第２コネクタ２１と逆電流防止部２３との間の電気的な接続、及び、逆電流防止部２３と環境発電部２２との間の電気的な接続は、それぞれ互いに電気配線を介さずに、直接的な接続であってもよい。

【0032】

環境発電部２２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２２は、外部環境に応じた電力を発電する。従って、環境発電部２２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２２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２２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２２は、生成した電力を逆電流防止部２３を介して第２コネクタ２１に出力する。

【0033】

本実施形態の環境発電部２２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。

【0034】

逆電流防止部２３は、第２コネクタ２１からの電流が環境発電部２２に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部２３は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部２３としてダイオードを用いる場合、アノードが環境発電部２２側、カソードが第２コネクタ２１側となるように接続される。逆電流防止部２３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。

【0035】

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２コネクタ２１に加えて、逆電流防止部２３と、発電部接続用コネクタ２４と、を備える。環境発電モジュール２０ａが環境発電部２２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２２を備えていない点で相違する。

【0036】

環境発電モジュール２０ｂが備える逆電流防止部２３は、第２コネクタ２１からの電流が発電部接続用コネクタ２４に流れ込むことを抑制するが、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２３と同様である。

【0037】

発電部接続用コネクタ２４は、外部の環境発電部２５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２４は、外部の環境発電部２５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２４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。

【0038】

外部の環境発電部２５は、コネクタ２６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２２と同様の構成である。コネクタ２６は、発電部接続用コネクタ２４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２６は、発電部接続用コネクタ２４と同様に、特に限定されない。

【0039】

図１に示すように、負荷モジュール３０は、第２コネクタ３１を備える。負荷モジュール３０は、第２コネクタ３１から入力される電力を消費可能である。第２コネクタ３１は、環境発電モジュール２０が備える第２コネクタ２１と同様に、配線部材１０が備える任意の第１コネクタ１２と、機械的かつ電気的に着脱可能である。図１には、負荷モジュール３０を１つのみ示すが、電力配線装置１は、負荷モジュール３０を複数備えていてもよい。負荷モジュール３０が複数備えられる場合、複数の負荷モジュール３０それぞれの消費電力は、互いに異なっていてもよい。

【0040】

図３Ａ及び図３Ｂは、電力配線装置１が備える回路モジュールとしての負荷モジュール３０の構成例を示す概略図である。具体的には、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。

【0041】

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２コネクタ３１に加えて、負荷３２と、電圧制御部３３と、を備える。第２コネクタ３１及び電圧制御部３３は、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３３及び負荷３２は、互いに電気配線を介して電気的に接続されている。なお、第２コネクタ３１と電圧制御部３３との間の電気的な接続、及び、電圧制御部３３と負荷３２との間の電気的な接続は、それぞれ互いに電気配線を介さずに、直接的な接続であってもよい。

【0042】

負荷３２は、電力を消費可能な任意の負荷である。負荷３２は、例えば、ラジオ等の電子機器、ＬＥＤ照明等である。負荷３２が消費する電力は、負荷３２の駆動状態等によって変化し得る。

【0043】

電圧制御部３３は、第２コネクタ３１から入力された電力を所定電圧に制御して負荷３２に出力する。詳細には、電圧制御部３３は、第２コネクタ３１から入力された電力を、負荷３２の定格電圧等、負荷３２の駆動に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、負荷３２に出力する。

【0044】

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２コネクタ３１に加えて、電圧制御部３３と、負荷接続用コネクタ３４と、を備える。

【0045】

負荷モジュール３０ｂが備える電圧制御部３３は、第２コネクタ３１から入力された電力を所定電圧に制御して負荷接続用コネクタ３４に出力する。詳細には、電圧制御部３３は、第２コネクタ３１から入力された電力を、負荷接続用コネクタ３４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３４に出力する。

【0046】

負荷接続用コネクタ３４は、外部の負荷３５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３４は、外部の負荷３５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３４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。

【0047】

外部の負荷３５は、コネクタ３６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３２と同様の構成である。コネクタ３６は、負荷接続用コネクタ３４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３６は、負荷接続用コネクタ３４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３５は、コネクタ３６を介して負荷接続用コネクタ３４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。

【0048】

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。

【0049】

図４に示すように、二次電池モジュール４０は、第２コネクタ４１を備える。第２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２コネクタ２１、及び負荷モジュール３０が備える第２コネクタ３１と同様に、配線部材１０が備える任意の第１コネクタ１２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。二次電池モジュール４０が複数備えられる場合、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、互いに異なっていてもよい。

【0050】

図４に示すように、二次電池モジュール４０は、上述の第２コネクタ４１に加えて、二次電池４２と、切替部４３と、電圧制御部４４と、逆電流防止部４５と、を備える。

【0051】

二次電池４２は、充放電可能な二次電池である。二次電池４２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。

【0052】

切替部４３は、第２コネクタ４１から入力される電力を二次電池４２に充電する充電状態と、二次電池４２からの電力を第２コネクタ４１から出力する給電状態と、を切替可能である。切替部４３は、例えば、第２コネクタ４１と二次電池４２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。

【0053】

電圧制御部４４は、第２コネクタ４１から入力された電力を所定電圧に制御して二次電池４２に出力する。詳細には、電圧制御部４４は、第２コネクタ４１から入力された電力を、二次電池４２の定格電圧等、二次電池４２の充電に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、二次電池４２に出力する。また、電圧制御部４４は、二次電池４２から入力された電力を所定電圧に制御して第２コネクタ４１に出力する。詳細には、電圧制御部４４は、二次電池４２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２コネクタ４１に出力する。電圧制御部４４は、切替部４３と二次電池４２との間で、それぞれと電気的に接続されている。

【0054】

逆電流防止部４５は、切替部４３が給電状態である場合に、第２コネクタ４１からの電流が二次電池４２に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部４５は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部４５としてダイオードを用いる場合、アノードが二次電池４２側、カソードが第２コネクタ４１側となるように接続される。逆電流防止部４５は、切替部４３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。

【0055】

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。

【0056】

［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では、１つの配線部材１０に、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、が接続されている。図５に示す例では、配線部材１０の第１コネクタ１２ａ及び１２ｃに、環境発電モジュール２０が１つずつ接続されている。また、配線部材１０の第１コネクタ１２ｂに、１つの負荷モジュール３０が接続されている。

【0057】

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。

【0058】

［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では、１つの配線部材１０に、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、が接続されている。図６に示す例では、配線部材１０の第１コネクタ１２ａに、１つの環境発電モジュール２０が接続されている。また、配線部材１０の第１コネクタ１２ｂ及び１２ｃに、負荷モジュール３０が１つずつ接続されている。

【0059】

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３２、又はそれぞれが接続する外部の負荷３５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３３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。

【0060】

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、使用者が配線部材１０の任意の第１コネクタ１２に自由な配置で回路モジュールを着脱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。

【0061】

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る電力配線装置２の概略図である。図７に示すように、電力配線装置２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７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。電力配線装置２は、配線部材１０’を複数備えていてもよい。本実施形態の電力配線装置２が備える複数の回路モジュールは、第１実施形態の電力配線装置１が備える複数の回路モジュールと同様であるため、説明を省略する。

【0062】

図７に示すように、本実施形態の配線部材１０’は、第１実施形態の配線部材１０と同様に、長尺状の導電部１１と、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを備え、全体として長尺状の部材である。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。本実施形態の導電部１１及び３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ、第１実施形態の対応する各構成と同様である。また、配線部材１０’が、３つの第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えることには限定されず、複数の第１コネクタを備えていればよい点も、第１実施形態の配線部材１０と同様である。

【0063】

配線部材１０’は、上記構成に加えて、第３コネクタ１３と、第４コネクタ１４と、を更に備える。第３コネクタ１３は、配線部材１０’の一端（図７における左端）に設けられている。また、第４コネクタ１４は、配線部材１０’の他端（図７における右端）に設けられている。第４コネクタ１４は、第３コネクタ１３と機械的かつ電気的に着脱可能である。また、配線部材１０’は、全ての第１コネクタ１２、第３コネクタ１３、及び第４コネクタ１４を互いに導通させる。

【0064】

［第１の使用状態］
図８は、電力配線装置２の第１の使用状態を示す図である。図８に示すように、本使用状態の電力配線装置２は、２つの配線部材１０’を備え、一方の配線部材１０’（図８の左側）には、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とが接続され、他方の配線部材１０’（図８の右側）には、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とが接続されている。図８に示す例では、一方の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａ及び１２ｃに、環境発電モジュール２０が１つずつ接続され、第１コネクタ１２ｂに、１つの負荷モジュール３０が接続されている。また、他方の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａに、１つの環境発電モジュール２０が接続され、第１コネクタ１２ｂ及び１２ｃに、負荷モジュール３０が１つずつ接続されている。一方の配線部材１０’の第４コネクタ１４と、他方の配線部材１０’の第３コネクタ１３とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。

【0065】

本使用状態のように、２つの配線部材１０’の端部同士を接続することで、１つの配線部材１０’よりも長い配線部材が得られると共に、回路モジュールを着脱可能な第１コネクタ１２の総数を増加させることができる。従って、配置の自由度を高めることができる。

【0066】

［第２の使用状態］
図９は、電力配線装置２の第２の使用状態を示す図である。図９に示すように、電力配線装置２は、接続部材５０を更に備えてもよい。

【0067】

接続部材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１３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１４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。

【0068】

図９に示すように、本使用状態の電力配線装置２は、２つの配線部材１０’を備える。一方の配線部材１０’（図９の左側）には、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とが接続されている。他方の配線部材１０’（図９の右側）には、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とが接続されている。図９に示す例では、一方の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａ及び１２ｃに、環境発電モジュール２０が１つずつ接続され、第１コネクタ１２ｂに、１つの負荷モジュール３０が接続されている。また、他方の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａに、１つの環境発電モジュール２０が接続され、第１コネクタ１２ｂ及び１２ｃに、負荷モジュール３０が１つずつ接続されている。一方の配線部材１０’の第４コネクタ１４と、接続部材５０の第６コネクタ５２とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。また、他方の配線部材１０’の第３コネクタ１３と、接続部材５０の第５コネクタ５１とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。なお、図９では、説明の便宜上、２つの配線部材１０’が接続部材５０から離隔した状態で図示している。

【0069】

本使用状態のように、環境発電モジュール２０及び負荷モジュール３０がそれぞれ１つ以上接続された複数の配線部材１０’のうち、少なくとも２つの配線部材１０’を接続部材５０を介して機械的に接続することで、接続部材５０の切替部５３の切り替えによって、複数の配線部材１０’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、例えば一方の配線部材１０’に接続された負荷モジュール３０に優先的に電力供給をしたい場合、一方の配線部材１０’に接続された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一方の配線部材１０’に接続された負荷モジュール３０に電力供給を行い、一方の配線部材１０’に接続された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他方の配線部材１０’に接続された環境発電モジュール２０からの電力を一方の配線部材１０’に接続された負荷モジュール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。切替部５３を非接続に切り替えることで、各配線部材１０’ごとに環境発電モジュール２０及び負荷モジュール３０の配置が可能となり、任意数の環境発電モジュール２０と任意数の負荷モジュール３０とを１つの組合せとして複数の独立した系を構成することができる。

【0070】

［第３の使用状態］
図１０は、電力配線装置２の第３の使用状態を示す図である。図１０に示すように、電力配線装置２は、分岐部材６０を更に備えてもよい。

【0071】

分岐部材６０は、２つの第５コネクタ６１と、１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１３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１４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２つの第５コネクタ６１及び１つの第６コネクタは、互いに導通している。

【0072】

図１０に示すように、本使用状態の電力配線装置２は、３つの配線部材１０’を備え、第１の配線部材１０’（図１０の左側）には、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とが接続されている。第２の配線部材１０’（図１０の右側）には、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とが接続されている。第３の配線部材１０’（図１０の下側）には、３つの環境発電モジュール２０が接続されている。図１０に示す例では、第１の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａ及び１２ｃに、環境発電モジュール２０が１つずつ接続され、第１コネクタ１２ｂに、１つの負荷モジュール３０が接続されている。第２の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａに、１つの環境発電モジュール２０が接続され、第１コネクタ１２ｂ及び１２ｃに、負荷モジュール３０が１つずつ接続されている。第３の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａ、１２ｂ及び１２ｃに、環境発電モジュール２０が１つずつ接続されている。第１の配線部材１０’の第４コネクタ１４と、分岐部材６０の第６コネクタ６２とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。第２の配線部材１０’の第３コネクタ１３と、分岐部材６０の一方の第５コネクタ６１（図１０の右側）とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。第３の配線部材１０’の第３コネクタ１３と、分岐部材６０の他方の第５コネクタ（図１０の下側）とは、互いに機械的かつ電気的に接続されている。なお、図１０では、説明の便宜上、３つの配線部材１０’が分岐部材６０から離隔した状態で図示している。

【0073】

本使用状態のように、１つの分岐部材６０を介して３つの配線部材１０’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。

【0074】

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。

【0075】

例えば、上述の各コネクタは、互いに着脱可能な組み合わせ同士であればよく、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る。第１コネクタ１２がオス型コネクタである場合、第１コネクタ１２と着脱可能な第２コネクタ（例えば第２コネクタ２１、３１及び４１）はメス型コネクタである。一方、第１コネクタ１２がメス型コネクタである場合、第１コネクタ１２と着脱可能な第２コネクタはオス型コネクタである。第３コネクタ１３がオス型コネクタである場合、第３コネクタ１３と着脱可能な第４コネクタ１４及び第５コネクタ５１はメス型コネクタであり、第４コネクタ１４と着脱可能な第６コネクタ５２はオス型コネクタである。一方、第３コネクタ１３がメス型コネクタである場合、第３コネクタ１３と着脱可能な第４コネクタ１４及び第５コネクタ５１はオス型コネクタであり、第４コネクタ１４と着脱可能な第６コネクタ５２はメス型コネクタである。

【0076】

また、環境発電モジュール２０は、逆電流防止部２３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２３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２２又は外部の環境発電部２５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。

【0077】

また、負荷モジュール３０は、電圧制御部３３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３３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３２又は外部の負荷３５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。

【0078】

また、二次電池モジュール４０は、電圧制御部４４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４４を備えていれば、二次電池４２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。

【0079】

また、二次電池モジュール４０は、逆電流防止部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が逆電流防止部４５を備えていれば、切替部４３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４２に流れ込むことを抑制できる点で好ましい。

【0080】

また、分岐部材６０が、２つの第５コネクタ６１と、１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。

【産業上の利用可能性】

【0081】

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。

【符号の説明】

【0082】

１、２ 電力配線装置
１０、１０’ 配線部材
１１ 導電部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 第１コネクタ
１３ 第３コネクタ
１４ 第４コネクタ
２０、２０ａ、２０ｂ 環境発電モジュール
２１ 第２コネクタ
２２ 環境発電部
２３ 逆電流防止部
２４ 発電部接続用コネクタ
２５ 外部の環境発電部
２６ コネクタ
３０、３０ａ、３０ｂ 負荷モジュール
３１ 第２コネクタ
３２ 負荷
３３ 電圧制御部
３４ 負荷接続用コネクタ
３５ 外部の負荷
３６ コネクタ
４０ 二次電池モジュール
４１ 第２コネクタ
４２ 二次電池
４３ 切替部
４４ 電圧制御部
４５ 逆電流防止部
５０ 接続部材
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

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】