(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】2023-10-23
(45)【発行日】2023-10-31
(54)【発明の名称】電力配線ネットワーク装置
(51)【国際特許分類】
H04B 3/54 20060101AFI20231024BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20231024BHJP
【ＦＩ】
H04B3/54
H02J13/00 B
H02J13/00 301A
H02J13/00 311R
H02J13/00 311T
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020510672
(86)(22)【出願日】2019-03-15
(86)【国際出願番号】 JP2019010965
(87)【国際公開番号】W WO2019188448
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2022-02-02
(31)【優先権主張番号】P 2018069085
(32)【優先日】2018-03-30
(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】100186716
【弁理士】
【氏名又は名称】真能 清志
(72)【発明者】
【氏名】吉田 昌義
(72)【発明者】
【氏名】志賀 直実
【審査官】前田 典之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０５４６１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２７１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５２３７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２９５２６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ３／５４
Ｈ０２Ｊ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１コネクタと、第２コネクタと、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを電力供給可能に導通させる導電部とを有する回路要素を複数備え、前記複数の回路要素は、
環境発電による電力を前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから出力可能な回路要素としての環境発電要素と、
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消費可能な回路要素としての負荷要素と
を含み、
前記複数の回路要素は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタを介して機械的かつ電気的に着脱可能な、電力配線ネットワーク装置であって、
前記負荷要素は、環境発電要素である他の回路要素からの発電電力によって作動可能であり、
前記環境発電要素、及び前記負荷要素のうちの少なくとも２つの回路要素は、前記第１コネクタ、前記第２コネクタ及び前記導電部を含む電力線を介した電力線データ通信が可能である電力配線ネットワーク装置。
【請求項2】
前記環境発電要素は、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介してデータを送信する第１送信部を有する、請求項１に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項3】
前記負荷要素の少なくとも１つは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介してデータを送信する第２送信部、及び／又はデータを受信する受信部を有する、請求項１又は２に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項4】
前記第１送信部は、送信データをデジタル変調した信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して前記電力線に重畳することで、他の回路要素に送信可能である、請求項２に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項5】
前記第２送信部は、送信データをデジタル変調した信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して前記電力線に重畳することで、他の回路要素に送信可能である、請求項３に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項6】
前記受信部は、前記電力線に重畳されたデジタル変調された信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して受信し、復調して受信データを生成する、請求項３に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項7】
前記負荷要素の少なくとも１つは、前記環境発電要素又は前記負荷要素が他の回路要素に自己の存在を通知する通知信号の発生タイミングを決定するための同期信号を生成し、該同期信号を他の回路要素に送信可能である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項8】
前記環境発電要素又は前記負荷要素は、前記同期信号を受信し、該同期信号を基準とする所定の期間において信号が無いことを検出した場合に、自己の前記通知信号を前記所定の期間において他の回路要素に送信する、請求項７に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項9】
前記通知信号は、前記環境発電要素又は前記負荷要素の属性データを含み、該属性データは固定長変調データである、請求項７又は８に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項10】
前記負荷要素の少なくとも１つは、前記環境発電要素又は前記負荷要素の制御情報を有する可変長データを送信する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項11】
前記環境発電要素又は前記負荷要素の少なくとも１つは、自己のステータス情報を有する可変長データを送信する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項12】
前記回路要素は、他の複数の回路要素間の導通及び非導通を切り換え可能なスイッチ要素を含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項13】
前記スイッチ要素は、データを送信する第２送信部、及び／又はデータを受信する受信部を有する、請求項１２に記載の電力配線ネットワーク装置。
【請求項14】
前記同期信号を生成可能な前記負荷要素は、更にＢｌｕｅｔｏｏｔｈによる無線通信が可能である、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、２０１８年 ３月３０日に出願された日本国特許出願第２０１８－ ６９０８５号に基づく優先権を主張するものであり、この特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。
【技術分野】
【0002】
本開示は、電力配線ネットワーク装置に関する。
【背景技術】
【0003】
近年、電力線を通して高周波信号を通信信号として伝送する通信方式の開発が進められている。例えば、特許文献１には、複数の太陽電池パネルからの出力を集約して電力変換装置に送り込む太陽光発電システムにおいて、太陽電池パネルの発電量を計測する計測装置からの計測データを送信する下位側通信装置と、当該下位側通信装置から送信される計測データを受信する上位側通信装置とが電力線通信機能を有する、太陽光発電用監視システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１２－２０５０７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１に記載のシステムでは、通信装置をインフラストラクチャーとしての太陽光発電システムの電力線に接続しなければならないため、携帯型機器に電力線通信を行わせようとすると、機器の携帯性が損なわれるため利便性がよいとは言えなかった。
【0006】
そこで、本開示の目的は、上述した課題を解決し、インフラストラクチャーを整備することなく、携帯性に優れた電力ネットワークを構築することが可能な電力配線ネットワーク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】
この開示は、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、本開示の電力配線ネットワーク装置は、第１コネクタと、第２コネクタと、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを電力供給可能に導通させる導電部とを有する回路要素を複数備え、前記複数の回路要素は、環境発電による電力を前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタから出力可能な回路要素としての環境発電要素と、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消費可能な回路要素としての負荷要素と、を含み、前記複数の回路要素は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタを介して機械的かつ電気的に着脱可能な、電力配線ネットワーク装置であって、前記負荷要素は、環境発電要素である他の回路要素からの発電電力によって作動可能であり、前記環境発電要素、及び前記負荷要素のうちの少なくとも２つの回路要素は、前記第１コネクタ、前記第２コネクタ及び前記導電部を含む電力線を介した電力線データ通信が可能であることを特徴とする。このような構成を採用することによって、インフラストラクチャーを整備することなく、携帯性に優れた電力ネットワークを構築することが可能となる。
【0008】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記環境発電要素は、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介してデータを送信する第１送信部を有することが好ましい。このような構成を採用することによって、環境発電要素がネットワークに接続されていることを第１送信部経由で他の回路要素に通知することができる。また、環境発電要素の状態を他の回路要素に送信することができるので、環境発電要素からの発電電力を効率的に利用することができる。
【0009】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記負荷要素の少なくとも１つは、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介してデータを送信する第２送信部、及び／又はデータを受信する受信部を有することが好ましい。このような構成を採用することによって、当該負荷要素がネットワークに接続されていることを第２送信部経由で他の回路要素に通知することができる。また、負荷要素は、受信部経由でコマンドを受信することができるので、利用者が電力線通信によって負荷要素を操作することが可能となる。
【0010】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記第１送信部は、送信データをデジタル変調した信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して前記電力線に重畳することで、他の回路要素に送信可能であることが好ましい。また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記第２送信部は、送信データをデジタル変調した信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して前記電力線に重畳することで、他の回路要素に送信可能であることが好ましい。このような構成を採用することによって、電力配線ネットワークを用いた高速通信が可能となる。
【0011】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記受信部は、前記電力線に重畳されたデジタル変調された信号を、前記第１コネクタ及び／又は前記第２コネクタを介して受信し、復調して受信データを生成することが好ましい。このような構成を採用することによって、電力配線ネットワークを用いた高速通信が可能となる。
【0012】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記負荷要素の少なくとも１つは、前記環境発電要素又は前記負荷要素が他の回路要素に自己の存在を通知する通知信号の発生タイミングを決定するための同期信号を生成し、該同期信号を他の回路要素に送信可能であることが好ましい。このような構成を採用することによって、ネットワーク管理デバイスがネットワーク内の回路要素を容易に検出することができる。
【0013】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記環境発電要素又は前記負荷要素は、前記同期信号を受信し、該同期信号を基準とする所定の期間において信号が無いことを検出した場合に、自己の前記通知信号を前記所定の期間において他の回路要素に送信することが好ましい。このような構成を採用することによって、ネットワークの動作中に回路要素が追加されても、状況に応じた安定した通信が可能となる。また、ネットワークの動作中に回路要素が取り去られた場合でも、ネットワーク管理デバイスが当該回路要素の削除を容易に検出することができる。
【0014】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記通知信号は、前記環境発電要素又は前記負荷要素の属性データを含み、該属性データは固定長変調データであることが好ましい。このような構成を採用することによって、各回路要素は、同期信号を受信した後に検出した固定長さの無信号期間を、自身の固定長さの属性データ送信期間として占有することができる。
【0015】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記負荷要素の少なくとも１つは、前記環境発電要素又は前記負荷要素の制御情報を有する可変長データを送信することが好ましい。このような構成を採用することによって、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0016】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記環境発電要素又は前記負荷要素の少なくとも１つは、自己のステータス情報を有する可変長データを送信することが好ましい。このような構成を採用することによって、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0017】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記回路要素は、他の複数の回路要素間の導通及び非導通を切り換え可能なスイッチ要素を含むことが好ましい。このような構成を採用することによって、電力線を、複数のローカルネットワークに分離したり、１つのネットワークに統合したりすることができる。従って、ローカルネットワークをまるごと他のネットワークに追加することが可能となる。また、複数のローカルネットワークを常に交流結合させておくことで、スイッチ要素により互いの直流電力を遮断しつつ、互いにネットワーク通信可能となるように構成することができる。
【0018】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記スイッチ要素は、データを送信する第２送信部、及び／又はデータを受信する受信部を有することが好ましい。このような構成を採用することによって、当該スイッチ要素がネットワークに接続されていることを第２送信部経由で他の回路要素に通知することができる。また、スイッチ要素は、受信部経由でコマンドを受信することができるので、利用者が電力線通信によってスイッチ要素を操作することが可能となる。
【0019】
また、本開示の電力配線ネットワーク装置において、前記同期信号を生成可能な前記負荷要素は、更にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信が可能であることが好ましい。このような構成を採用することによって、利用者がスマートフォン等の外部機器から無線通信でネットワーク管理デバイスと通信することによって、電力配線ネットワークと接続された回路要素を利用することが可能となる。
【発明の効果】
【0020】
本開示によれば、インフラストラクチャーを整備することなく、携帯性に優れた電力線ネットワークを構築することが可能な電力配線ネットワーク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置に用いられる環境発電要素の平面図である。
【図5】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置の概略図である。
【図17】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置に用いられるタイミング生成器により生成される各種タイミング信号及び同期信号の例を示すタイミングチャートである。
【図18】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置に用いられる同期信号、並びにデータ信号の１コードを構成するヘッダー及びフッターの例を示す図である。
【図19】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置に用いられる各デバイスの属性データの送受信の様子を示す図である。
【図20】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置において、１つのデバイスが新たにネットワークに接続されたときの属性データの送受信の様子を示す図である。
【図21】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置において、１つのデバイスがネットワークから切り離されたときの属性データの送受信の様子を示す図である。
【図22】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置において、属性データ、コマンド、及びステータスの送受信の様子を示す図である。
【図23A】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置において、ネットワーク管理デバイス（デバイス０）におけるデータの送受信の様子を示すフローチャートである。
【図23B】本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置において、ラジオデバイス（デバイス３）におけるデータの送受信の様子を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本開示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】
［環境発電要素６０の構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１に用いられる環境発電要素６０の平面図である。図２は、環境発電要素６０の正面図である。図１及び図２に示すように、環境発電要素６０は、環境発電部１０と、コネクタ２０と、剛性部材３０と、導電部４０と、を備える。本実施形態のコネクタ２０は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを含む。なお、図１では、環境発電要素６０の各構成要素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は、本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１に用いられる環境発電要素６０の平面図である。図２は、環境発電要素６０の正面図である。図１及び図２に示すように、環境発電要素６０は、環境発電部１０と、コネクタ２０と、剛性部材３０と、導電部４０と、を備える。本実施形態のコネクタ２０は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを含む。なお、図１では、環境発電要素６０の各構成要素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】
環境発電部１０は、外部環境に応じた電力を発電する。換言すれば、環境発電部１０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１０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。また、環境発電部１０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。
【0025】
本実施形態の環境発電部１０は、太陽電池で構成された太陽電池パネル１６を備える。太陽電池パネル１６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１６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１６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１６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１６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１６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。
【0026】
図１及び図２に示すように、環境発電部１０は、可撓性を有する板状の部材である。本実施形態の環境発電部１０は、図１の平面視で矩形状である。環境発電部１０は、太陽電池パネル１６を、表面１１からの入射光が太陽電池パネル１６に入射するように配置している。環境発電部１０は、裏面１２の縁部１３に位置する取り出し電極１７を備える。本実施形態の取り出し電極１７は、第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂを含む。第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂは、縁部１３に沿って互いに離間した位置に配置されている。環境発電部１０は、発電した電力を、第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂから出力する。
【0027】
第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂは、特に限定されることなく、一般的な導電性材料により形成された導体を有する。そのような導体としては、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、及び鉄等の金属材料、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導体、さらには、導電性接着剤が挙げられる。中でも、第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂの導体は、金属箔であることが好ましく、箔状の銅を導体とする電極が特に好ましい。なお、本明細書において、「金属箔」とは、厚みが３００μｍ以下の箔状の金属を称する。
【0028】
第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、接続部２１を有する。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれの接続部２１を通じて、外部コネクタ５１（図４参照）を機械的かつ電気的に接続可能である。外部コネクタ５１は、環境発電要素６０の外部の接続ケーブル５０（図４参照）等に設けられたコネクタである。本実施形態の第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれの接続部２１に、外部コネクタ５１を脱着可能である。
【0029】
第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、メス型コネクタであってもよく、オス型コネクタであってもよい。換言すれば、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれの接続部２１が、メス型であってもよく、オス型であってもよい。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂのうち、一方がメス型コネクタで、他方がオス型コネクタであってもよい。その場合、接続ケーブル５０を介することなく隣り合う回路要素の第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを直接接続可能とすることもできる。環境発電要素６０を小型化する観点からは、図１に示すように、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂの両者が、メス型コネクタであることが好ましい。しかし、電力配線ネットワーク装置１全体を小型化する観点からは、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを直接接続できることが好ましい。
【0030】
剛性部材３０は、平板状の部材である。本実施形態の剛性部材３０は、図１の平面視で矩形状である。導電部４０は、剛性部材３０の表面３１の一部を構成する。剛性部材３０は、表面３１に導電部４０が一体的に形成されたリジット基板であってもよい。剛性部材３０として導電部４０が形成されたリジッド基板を用いることで、導電部４０を剛性部材３０に配置する製造工程を簡略化することができる。また、導電部４０は、剛性部材３０の一部を被覆することで表面３１の一部を構成する、プリント基板であってもよい。導電部４０をプリント基板とする場合、薄さや製造工程の容易性の観点から、フレキシブル配線基板を用いることが好ましい。
【0031】
剛性部材３０は、樹脂、金属、その他剛性を有する各種材料で形成される。また後述するように、剛性部材３０の少なくとも一部を透明とする場合、材料としては、例えば、透明な樹脂、ガラス等を用いることができ、軽量化の観点から、透明な樹脂を用いるのが好ましい。透明な樹脂としては、アクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、ポリカーボネート、スチレン系樹脂、ポリエステル、セルロース系樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。
【0032】
ここで、環境発電要素６０に含まれる各部材の位置関係について説明する。図１及び図２に示すように、環境発電部１０は、裏面１２の縁部１３が、剛性部材３０の表面３１に配置されている。換言すれば、環境発電部１０及び剛性部材３０は、環境発電部１０の裏面１２と剛性部材３０の表面３１とが向かい合うようにして、互いの一部が重なり合っている。また、環境発電部１０の第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂは、それぞれ、剛性部材３０の表面３１の一部を構成する導電部４０と接触し、導電部４０と電気的に接続されている。環境発電要素６０の回路構成の詳細については後述する。
【0033】
図１に示すように、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、剛性部材３０の表面３１のうち、環境発電部１０から離隔した位置に配置されている。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、導電部４０と接触し、導電部４０と電気的に接続されている。このようにして、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、導電部４０を介して、環境発電部１０と電気的に接続されている。上記のように、環境発電部１０は、剛性部材３０を介して、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂから離隔した位置に配置されているため、第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂを外部コネクタ５１（図４参照）から脱着する際に環境発電部１０に加わる応力を緩和することができる。
【0034】
本実施形態において、第１コネクタ２０ａ、第２コネクタ２０ｂ及び導電部４０は、環境発電要素６０と他の回路要素との間で電力供給が可能な電力線を構成している。本実施形態において、電力線は、図３に示すように正極と負極とを有する二線式を採用しているが、この態様に限定されるものではない。
【0035】
環境発電部１０及び剛性部材３０は、互いに、接着剤、粘着剤等の接合材で接合されている。また、後述するように、環境発電要素６０の一部を透明とする場合、接合材として透明接着剤等の透明な接合材を用いると、環境発電部１０及び剛性部材３０の接合部に透明性を付与することができる。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、導電部４０に、はんだ等により接合されている。
【0036】
第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、図１に示す環境発電部１０の平面視において、第２方向Ｂに沿って互いに離隔した位置に配置されている。ここで、第２方向Ｂは、図１に示す平面視において、第１方向Ａと直交する方向である。第１方向Ａは、図１に示す平面視において、剛性部材３０に対して環境発電部１０が位置する方向に沿う方向である。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、それぞれ、第２方向Ｂに沿って、外部コネクタ５１を接続可能である。本実施形態では、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂそれぞれの接続部２１は、図１に示す平面視において、第２方向Ｂに沿う端部が剛性部材３０の端部と同じ位置となっている。
【0037】
図２に示すように、環境発電部１０は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂと互いに重なり合うことなく、それぞれが剛性部材３０の表面３１上に配置される。従って、環境発電要素６０全体の厚みを抑えることができる。詳細には、環境発電部１０の厚みＴ１は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂの厚みＴ２よりも小さい。よって、環境発電要素６０全体の厚みは、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂの厚みＴ２と、剛性部材３０の厚みＴ３との合計である、Ｔ２＋Ｔ３となる。
【0038】
また、剛性部材３０に対して、環境発電部１０、第１コネクタ２０ａ、及び第２コネクタ２０ｂが、同じ表面３１側に配置されているので、例えば外部から衝撃が加わった場合、表面３１側からの衝撃であれば、一部を第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂが吸収し、裏面３２側からの衝撃であれば、一部を剛性部材３０が吸収する。従って、環境発電部１０への衝撃を低減することができる。特に、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂの厚みＴ２が、環境発電部１０の厚みＴ１よりも大きいため、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂが表面３１側からの衝撃をより多く吸収し、環境発電部１０への衝撃をより低減することができる。
【0039】
環境発電部１０の厚みＴ１は、例えば製造技術面から３ｍｍ以下が好適である。また、環境発電部１０の厚みＴ１の下限としては１０μｍ程度が好適である。
【0040】
図３は、環境発電要素６０の回路構成を示す概略図である。図３に示すように、第１取り出し電極１７ａは、環境発電部１０の正極である。また、第２取り出し電極１７ｂは、環境発電部１０の負極である。導電部４０は、第１取り出し電極１７ａを、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂそれぞれの正極に電気的に接続している。また、導電部４０は、第２取り出し電極１７ｂを、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂそれぞれの負極に電気的に接続している。換言すれば、第１コネクタ２０ａは、導電部４０を介して第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂと導通可能である。また、第２コネクタ２０ｂは、導電部４０を介して第１取り出し電極１７ａ及び第２取り出し電極１７ｂと導通可能である。
【0041】
［接続ケーブル５０の構成］
図４は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに接続可能な外部コネクタ５１を備える、接続ケーブル５０を示す図である。接続ケーブル５０は、ケーブル状の導電部材５２と、導電部材５２の両端に位置する２つの外部コネクタ５１としての第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂと、を備える。接続ケーブル５０は、第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂのうち一方（ここでは第１外部コネクタ５１ａとする）を第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに接続し、他方（ここでは第２外部コネクタ５１ｂとする）を他の装置のコネクタと接続することで、環境発電要素６０と他の装置とを電気的に接続することができる。この場合、第１外部コネクタ５１ａは、接続先の第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに対応するタイプのコネクタである。換言すれば、第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに接続される第１外部コネクタ５１ａは、接続先がメス型コネクタであればオス型コネクタであり、接続先がオス型コネクタであればメス型コネクタである。同様に、第２外部コネクタ５１ｂは、接続先の他の装置のコネクタに対応するタイプのコネクタである。第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂは、互いに同一のタイプのコネクタであってもよいし、互いに異なるタイプのコネクタであってもよい。第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂは、互いに同一のタイプのコネクタであれば、接続ケーブル５０の向きを考慮する必要なく、環境発電要素６０と他の装置とを接続することができる。接続ケーブル５０で接続する他の装置は、例えば、環境発電要素６０と同様に構成された他の環境発電要素６０であってもよい。また、他の装置は、環境発電要素６０からの電力の供給先としての所定の負荷要素７０であってもよい。
図４は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに接続可能な外部コネクタ５１を備える、接続ケーブル５０を示す図である。接続ケーブル５０は、ケーブル状の導電部材５２と、導電部材５２の両端に位置する２つの外部コネクタ５１としての第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂと、を備える。接続ケーブル５０は、第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂのうち一方（ここでは第１外部コネクタ５１ａとする）を第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに接続し、他方（ここでは第２外部コネクタ５１ｂとする）を他の装置のコネクタと接続することで、環境発電要素６０と他の装置とを電気的に接続することができる。この場合、第１外部コネクタ５１ａは、接続先の第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに対応するタイプのコネクタである。換言すれば、第１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂに接続される第１外部コネクタ５１ａは、接続先がメス型コネクタであればオス型コネクタであり、接続先がオス型コネクタであればメス型コネクタである。同様に、第２外部コネクタ５１ｂは、接続先の他の装置のコネクタに対応するタイプのコネクタである。第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂは、互いに同一のタイプのコネクタであってもよいし、互いに異なるタイプのコネクタであってもよい。第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂは、互いに同一のタイプのコネクタであれば、接続ケーブル５０の向きを考慮する必要なく、環境発電要素６０と他の装置とを接続することができる。接続ケーブル５０で接続する他の装置は、例えば、環境発電要素６０と同様に構成された他の環境発電要素６０であってもよい。また、他の装置は、環境発電要素６０からの電力の供給先としての所定の負荷要素７０であってもよい。
【0042】
［電力配線ネットワーク装置１の構成］
図５は、本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１の概略図である。図５に示すように、電力配線ネットワーク装置１は、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを備える複数の回路要素が、接続ケーブル５０を介して機械的かつ電気的に着脱可能に接続されている。図５の例では、第１コネクタ２０ａ、第２コネクタ２０ｂ、導電部４０及び接続ケーブル５０は、回路要素間で電力供給が可能な電力線を構成している。但し、電力線は、接続ケーブル５０を有しない構成としてもよい。すなわち、複数の回路要素は、接続ケーブル５０を介さずに互いに直接接続されていてもよい。本実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１は、複数の回路要素として、環境発電要素６０と、負荷要素７０と、二次電池要素８０と、スイッチ要素９０とを含んでいる。図５の例では、３つの負荷要素７０と、２つの環境発電要素６０と、１つの二次電池要素８０と、１つのスイッチ要素９０とを、隣り合う各回路要素の対向する第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを接続ケーブル５０で接続することで連結している。図５の左右方向中央に配置されたスイッチ要素９０は、切替部９３を作動させることで、スイッチ要素９０の左端及び右端に設けられた第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとの電気的な接続を、接続／非接続の間で切り替える機能を有している。なお、スイッチ要素９０の構成については後ほど詳説する。
図５は、本開示の一実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１の概略図である。図５に示すように、電力配線ネットワーク装置１は、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを備える複数の回路要素が、接続ケーブル５０を介して機械的かつ電気的に着脱可能に接続されている。図５の例では、第１コネクタ２０ａ、第２コネクタ２０ｂ、導電部４０及び接続ケーブル５０は、回路要素間で電力供給が可能な電力線を構成している。但し、電力線は、接続ケーブル５０を有しない構成としてもよい。すなわち、複数の回路要素は、接続ケーブル５０を介さずに互いに直接接続されていてもよい。本実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１は、複数の回路要素として、環境発電要素６０と、負荷要素７０と、二次電池要素８０と、スイッチ要素９０とを含んでいる。図５の例では、３つの負荷要素７０と、２つの環境発電要素６０と、１つの二次電池要素８０と、１つのスイッチ要素９０とを、隣り合う各回路要素の対向する第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを接続ケーブル５０で接続することで連結している。図５の左右方向中央に配置されたスイッチ要素９０は、切替部９３を作動させることで、スイッチ要素９０の左端及び右端に設けられた第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとの電気的な接続を、接続／非接続の間で切り替える機能を有している。なお、スイッチ要素９０の構成については後ほど詳説する。
【0043】
本明細書において、「機械的かつ電気的に着脱可能」とは、一方を他方に装着可能であり、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。一方が他方に装着された状態では、双方は互いに機械的かつ電気的に接続される。また、一方が他方から脱離した状態では、その２つは互いに機械的かつ電気的に非接続となる。
【0044】
図５は、本実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１の一態様であり、複数の回路要素は、少なくとも、環境発電要素６０と、負荷要素７０とを含んでいればよい。複数の回路要素は、図５のように、接続ケーブル５０を介して接続されてもよいし、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとが直接接続されてもよい。第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとが直接接続される場合には、一方がオス型コネクタ、他方がメス型コネクタで構成される。なお、各回路要素は電気的に並列に接続されている。
【0045】
図６は、電力配線ネットワーク装置１が備える回路要素としての環境発電要素６０の構成例を示す概略図である。具体的には、図６Ａは、環境発電要素６０の第１の構成例としての環境発電要素６０ａの概略図である。また、図６Ｂは、環境発電要素６０の第２の構成例としての環境発電要素６０ｂの概略図である。
【0046】
図６Ａに示すように、環境発電要素６０の第１の構成例としての環境発電要素６０ａは、第１コネクタ２０ａと、第２コネクタ２０ｂと、逆電流防止部６３と、それらを電気的に接続する導電部４０と、環境発電部１０とを備える。逆電流防止部６３及び環境発電部１０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１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂと逆電流防止部６３との間の電気的な接続、及び、逆電流防止部６３と環境発電部１０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。
【0047】
環境発電部１０は、環境発電による電力を生成可能である。環境発電部１０は、生成した電力を逆電流防止部６３を介して第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂに出力する。
【0048】
逆電流防止部６３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂからの電流が環境発電部１０に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部６３は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部６３としてダイオードを用いる場合、アノードが環境発電部１０側、カソードが第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂ側となるように接続される。逆電流防止部６３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。
【0049】
図６Ｂに示すように、環境発電要素６０の第２の構成例としての環境発電要素６０ｂは、上述の第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに加えて、逆電流防止部６３と、発電部接続用コネクタ６４とを備える。環境発電要素６０ａが環境発電部１０を備えるのに対して、環境発電要素６０ｂは環境発電部１０を備えていない点で相違する。
【0050】
環境発電要素６０ｂが備える逆電流防止部６３は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂからの電流が発電部接続用コネクタ６４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要素６０ａが備える逆電流防止部６３と同様である。
【0051】
発電部接続用コネクタ６４は、外部の環境発電部６５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６４は、外部の環境発電部６５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６４は、一般的なコネクタを用いることができ、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。
【0052】
外部の環境発電部６５は、コネクタ６６を備えること以外は、上述の環境発電要素６０ａが備える環境発電部１０と同様の構成である。コネクタ６６は、発電部接続用コネクタ６４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６６は、発電部接続用コネクタ６４と同様に、特に限定されない。
【0053】
負荷要素７０は、図１に示す環境発電要素６０と同様に、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを備える。負荷要素７０は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力される電力を消費可能である。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、環境発電要素６０と同様に、接続ケーブル５０の第２外部コネクタ５１ｂ及び第１外部コネクタ５１ａと、機械的かつ電気的に着脱可能である。電力配線ネットワーク装置１は、図５に示すように、負荷要素７０を複数備えていてもよい。負荷要素７０が複数備えられる場合、複数の負荷要素７０それぞれの消費電力は、互いに異なっていてもよい。
【0054】
図７は、電力配線ネットワーク装置１が備える回路要素としての負荷要素７０の構成例を示す概略図である。具体的には、図７Ａは、負荷要素７０の第１の構成例としての負荷要素７０ａの概略図である。また、図７Ｂは、負荷要素７０の第２の構成例としての負荷要素７０ｂの概略図である。
【0055】
図７Ａに示すように、負荷要素７０の第１の構成例としての負荷要素７０ａは、上述の第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに加えて、導電部４０と、負荷７２と、電圧制御部７３と、を備える。第１コネクタ２０ａ、第２コネクタ２０ｂ及び電圧制御部７３は、互いに導電部４０を介して電気的に接続されている。電圧制御部７３及び負荷７２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１コネクタ２０ａ又は第２コネクタ２０ｂと電圧制御部７３との間の電気的な接続、並びに、電圧制御部７３と負荷７２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。
【0056】
負荷７２は、電力を消費可能な任意の負荷である。負荷７２は、例えば、ラジオ等の電子機器、ＬＥＤ照明等である。負荷７２が消費する電力は、負荷７２の駆動状態等によって変化し得る。
【0057】
電圧制御部７３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力された電力を所定電圧に制御して負荷７２に出力する。詳細には、電圧制御部７３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力された電力を、負荷７２の定格電圧等、負荷７２の駆動に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、負荷７２に出力する。
【0058】
図７Ｂに示すように、負荷要素７０の第２の構成例としての負荷要素７０ｂは、上述の第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに加えて、導電部４０と、電圧制御部７３と、負荷接続用コネクタ７４と、を備える。
【0059】
負荷要素７０ｂが備える電圧制御部７３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂ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７４に出力する。詳細には、電圧制御部７３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力された電力を、負荷接続用コネクタ７４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７４に出力する。
【0060】
負荷接続用コネクタ７４は、外部の負荷７５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７４は、外部の負荷７５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７４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。
【0061】
外部の負荷７５は、コネクタ７６を備えること以外は、上述の負荷要素７０ａが備える負荷７２と同様の構成である。コネクタ７６は、負荷接続用コネクタ７４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７６は、負荷接続用コネクタ７４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７５は、コネクタ７６を介して負荷接続用コネクタ７４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。
【0062】
電力配線ネットワーク装置１は、回路要素としての二次電池要素８０を更に備えてもよい。図８は、電力配線ネットワーク装置１が備える回路要素としての二次電池要素８０の構成例を示す概略図である。
【0063】
図８に示すように、二次電池要素８０は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを備える。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、環境発電要素６０及び負荷要素７０が備えるものと同様に、接続ケーブル５０の第２外部コネクタ５１ｂ及び第１外部コネクタ５１ａと機械的かつ電気的に着脱可能である。電力配線ネットワーク装置１は、二次電池要素８０を、複数備えていてもよい。二次電池要素８０が複数備えられる場合、複数の二次電池要素８０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。
【0064】
図８に示すように、二次電池要素８０は、上述の第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂに加えて、導電部４０と、二次電池８２と、切替部８３と、電圧制御部８４と、逆電流防止部８５と、を備える。
【0065】
二次電池８２は、充放電可能な二次電池である。二次電池８２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。
【0066】
切替部８３は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力される電力を二次電池８２に充電する充電状態と、二次電池８２からの電力を第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから出力する給電状態と、を切替可能である。切替部８３は、例えば、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂと二次電池８２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。
【0067】
電圧制御部８４は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力された電力を所定電圧に制御して二次電池８２に出力する。詳細には、電圧制御部８４は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力された電力を、二次電池８２の定格電圧等、二次電池８２の充電に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、二次電池８２に出力する。また、電圧制御部８４は、二次電池８２から入力された電力を所定電圧に制御して第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂに出力する。詳細には、電圧制御部８４は、二次電池８２から入力された電力を、他の負荷要素７０等の回路要素に適した所定電圧に昇圧又は降圧して、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂに出力する。電圧制御部８４は、切替部８３と二次電池８２との間で、それぞれと電気的に接続されている。
【0068】
逆電流防止部８５は、切替部８３が給電状態である場合に、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂからの電流が二次電池８２に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部８５は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部８５としてダイオードを用いる場合、アノードが二次電池８２側、カソードが第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂ側となるように接続される。逆電流防止部８５は、切替部８３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。
【0069】
このように、電力配線ネットワーク装置１は、二次電池要素８０を備えることで、例えば、負荷要素７０への電力供給が不足する場合には二次電池要素８０を給電状態とし、負荷要素７０への電力供給が十分の場合には二次電池要素８０を充電状態とする等、状況に応じて二次電池要素８０の充電状態と給電状態とを切り替えることで、負荷要素７０へ安定的に電力を供給することができる。
【0070】
スイッチ要素９０は、第１コネクタ２０ａと、第２コネクタ２０ｂと、切替部９３とを備える。本実施形態では、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、図５におけるスイッチ要素９０の左右方向端部に設けられている。そして、第１コネクタ２０ａと接続ケーブル５０の第２外部コネクタ５１ｂとを接続し、第２コネクタ２０ｂと接続ケーブル５０の第１外部コネクタ５１ａとを接続することで、図５のスイッチ要素９０の左右に配置された各回路要素は、電気的に接続／非接続の間で切り替え可能となる。
【0071】
すなわち、切替部９３は、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂ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９３は、例えば、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂ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９３は、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとの間において、例えば直流電力の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、交流電力による信号伝達のための電気的な接続（いわゆるＣ結合など）は常に維持するように構成してもよい。
【0072】
本実施形態のように、複数の回路要素をスイッチ要素９０を介して機械的に接続することで、スイッチ要素９０の切替部９３の切り替えによって、複数の回路要素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、例えば図５のスイッチ要素９０の右側に接続された負荷要素７０に優先的に電力供給をしたい場合、スイッチ要素９０の右側に接続された環境発電要素６０の供給電力が十分であるときは切替部９３を非接続に切り替えてスイッチ要素９０の右側に接続された環境発電要素６０から負荷要素７０に電力供給を行う。また、スイッチ要素９０の右側に接続された環境発電要素６０の供給電力が十分ではないときは切替部９３を接続に切り替えてスイッチ要素９０の左側に接続された環境発電要素６０及び二次電池要素８０からの電力をスイッチ要素９０の右側に接続された負荷要素７０に供給することができる。このように、環境発電要素６０の発電電力に応じて、電力供給の優先順位の高い負荷要素７０に優先して電力供給することができる。切替部９３を非接続に切り替えることで、スイッチ要素９０の左右の回路要素ごとに環境発電要素６０及び負荷要素７０を配置することが可能となり、任意数の環境発電要素６０と任意数の負荷要素７０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。
【0073】
なお、本実施形態において、各回路要素は、隣り合う回路要素の対向する第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを接続ケーブル５０で接続する、又は第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを直接接続することで、図５に示すように、概ね同一直線上に配置されるように構成されている。このように複数の回路要素を接続することで各回路要素を整然と配置することができるので、電力配線ネットワーク装置１を容易に持ち運び、収納することができる。
【0074】
次に、回路要素が有する導電部４０、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂによって構成される電力線を介してデータ通信を行う電力線通信について説明する。図５に示す例において、スイッチ要素９０の左右に接続される負荷要素７０（ネットワーク管理デバイス１００）は、電力配線ネットワーク装置１のネットワーク管理を行う回路要素である。この回路要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成される制御部１０１を有しており、電力線から電力の供給を受ける負荷要素７０としてのネットワーク管理デバイス１００として機能する。
【0075】
図９は、負荷要素７０としてのネットワーク管理デバイス１００の構成を示すブロック図である。ネットワーク管理デバイス１００は、デバイス全体の制御を行う制御部１０１と、電力線との間で送受信されるデータの処理を行う論理データ処理部１０３と、外部機器７００との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の無線通信を行うための無線通信部１０５と、ＲＯＭ(Read-Only Memory)１０７、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０８、書換え可能なフラッシュＲＯＭ１０９を有する記憶部１０６とを備えている。なお、制御部１０１、論理データ処理部１０３、無線通信部１０５及び記憶部１０６は、図９には図示しない電圧制御部７３（図７Ａ参照）から電力供給を受けて動作する。すなわち、制御部１０１、論理データ処理部１０３、無線通信部１０５及び記憶部１０６は、図７Ａに示す負荷７２を構成している。
【0076】
制御部１０１は、後述する論理データ処理部１０３、無線通信部１０５、記憶部１０６等の制御を行う。制御部１０１は、一以上のＣＰＵ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又はマイクロコントローラ等により構成することができる。
【0077】
論理データ処理部１０３は、電力線を介したデータの送受信処理、データの送受信のための同期信号Ｓ１～Ｓ４の生成等を行う。以下に、論理データ処理部１０３の構成を更に詳細に説明する。
【0078】
図１０は、論理データ処理部１０３の構成を示すブロック図である。論理データ処理部１０３は、電力線を通じて供給されるデータ信号を含む電力から直流成分を除去するフィルタ１７０と、直流成分除去後のデータ信号を受信し復調して受信データを生成するデータ受信部１４０と、送信データを変調して電力線に重畳するデータ信号を生成するデータ送信部１２０と、受信した受信データを信号処理すると共に送信データを生成する送受信データ処理部１１０と、同期信号Ｓ１～Ｓ４を生成するためのタイミング信号等を生成するタイミング生成器１３０と、送信データの送信タイミング等を決定する同期信号Ｓ１～Ｓ４を生成する同期信号発生部１５０とを備えている。
【0079】
フィルタ１７０は、電力線を通じて供給されるデータ信号を含む電力から直流成分を除去する機能を有する。フィルタ１７０は、例えば、コンデンサによって電力線とデータ受信部１４０及びデータ送信部１２０とを結合するいわゆる「Ｃ結合」の構成を有することができる。フィルタ１７０は、このように受動素子を用いたハイパスフィルタの構成を有することができる他、特定の帯域の信号のみを通過させるバンドパスフィルタの構成を有していてもよいし、オペアンプやトランジスタ等の能動素子を含む構成であってもよい。
【0080】
データ受信部１４０は、直流成分除去後のデータ信号を受信し復調して受信データを生成する。データ受信部１４０は、信号レベルを調整する信号レベル調整器１４１と、レベル調整後に復調して受信データを生成する受信データ復調部１４２とを備えている。
【0081】
信号レベル調整器１４１は、フィルタ１７０通過後の交流成分のみを含む電力線からのデータ信号の信号レベルが所定の範囲内に収まるように信号振幅を調整する。信号レベル調整器１４１は、例えば最大信号レベルをフィードバックすることで利得が入力信号レベルに対して適切な範囲になるよう調整可能な自動利得制御回路によって実現することができる。受信データ復調部１４２は、レベル調整後のデータ信号をタイミング生成器１３０からのタイミング信号に基づいて読み出し、他の回路要素によって変調されたデータ信号を元の信号に復調する。このデータ信号の復調は、専用のハードウエアによって実現してもよいし、制御部１０１等によるソフトウエア処理によって実現してもよい。
【0082】
データ送信部１２０は、送受信データ処理部１１０によって生成された送信データを変調し、フィルタ１７０を介して電力線に重畳する。データ送信部１２０は、送信データを所定の変調方式によって変調する送信データ変調部１２１と、信号レベルを調整する信号レベル調整器１２２とを備えている。
【0083】
送信データ変調部１２１は、送受信データ処理部１１０によって生成された送信データを所定の変調方式によってデジタル変調する。変調方式は、例えば直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ方式），スペクトラム拡散方式（ＳＳ方式）等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。送信データ変調部１２１は、変調後の送信データを、タイミング生成器１３０からのタイミング信号に基づいて適切なタイミングで出力し、信号レベル調整器１２２に入力する。信号レベル調整器１２２は、送信データ変調部１２１によって変調された送信データを、電力線への重畳に適した信号レベルになるように信号振幅を調整する。
【0084】
送受信データ処理部１１０は、データ受信部１４０により受信した受信データを処理すると共に、データ送信部１２０により電力線に重畳するデータ信号の元となる送信データを生成する。送受信データ処理部１１０は、受信データの処理を行う機能部として、受信データ記憶部１１６、受信データ解析部１１７及びデバイス制御情報発生部１１８を備えている。また、送受信データ処理部１１０は、送信データの処理を行う機能部として、デバイス属性情報発生部１１１、コマンド情報発生部１１２、ステータス情報発生部１１３及び送信データ発生部１１５を備えている。
【0085】
データ受信部１４０によって復調された受信データは、必要に応じて受信データ記憶部１１６内に記憶される。受信データ記憶部１１６は、受信データ専用の記憶部として構成してもよいし、例えば記憶部１０６のＲＡＭ１０８内の一部の領域を用いるようにしてもよい。
【0086】
受信データ記憶部１１６に記憶された受信データは、受信データ解析部１１７によって解析される。受信データの解析は、受信データを他の回路要素からの属性情報、コマンド情報、ステータス情報のいずれであるかを判定する。受信データの解析は、受信データが属性情報であった場合に、属性情報の送信元デバイス、及び属性情報のパラメータ等を特定する。受信データの解析は、受信データがコマンド情報であった場合に、コマンド情報の送信元デバイス、コマンドの種類（表２に示す「コマンドコード」）、パラメータ等を特定する。受信データの解析は、受信データがステータス情報であった場合に、ステータス情報の送信元デバイス、ステータスの種類（表３に示す「ステータスコード」）、パラメータ等を特定する。この受信データの解析は、専用のハードウエアによって実現してもよいし、制御部１０１等によるソフトウエア処理によって実現してもよい。
【0087】
受信データ解析部１１７による受信データの解析結果は、デバイス制御情報発生部１１８において処理される。デバイス制御情報発生部１１８は、例えば受信データの解析結果が後述するラジオデバイス４００のステータス情報であった場合、無線通信部１０５によるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信により、ラジオデバイス４００のステータス情報をスマートフォン等の外部機器７００に送信する。これによって、外部機器７００の利用者は、ラジオデバイス４００からのステータス情報を受信することで自己の操作がラジオデバイス４００の状態に反映されたか否かを確認することができる。
【0088】
送受信データ処理部１１０は、送信データ処理を行うための機能部として、デバイス属性情報発生部１１１と、コマンド情報発生部１１２と、ステータス情報発生部１１３と、送信データ発生部１１５とを備えている。以下に説明する送信データ処理は、ハードウエアによって実現してもよいし、制御部１０１等によるソフトウエア処理によって実現してもよい。
【0089】
デバイス属性情報発生部１１１は、デバイス属性情報を送信データの形式で発生させるための機能部である。デバイス属性情報とは、デバイスの製造者、デバイスのタイプ、デバイス識別子、デバイスの特徴等である。デバイス属性情報は、例えばＲＯＭ１０７から関連情報を読み出し、必要に応じて送信データの形式に変換することで発生させることができる。
【0090】
コマンド情報発生部１１２は、コマンド情報を送信データの形式で発生させるための機能部である。コマンド情報は、送信先デバイス番号、コマンドコード、コマンドパラメータ等の情報を含んでいる。コマンド情報発生部１１２は、例えばスマートフォン等の外部機器７００で実行されるアプリケーションにおいて、利用者の操作に応じて発行されるコマンドをＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信により受信し、そのコマンドに対応する電力線通信コマンドを発生させる。例えば、外部機器７００において利用者がラジオの音量を上げる操作を行った場合、コマンド情報発生部１１２は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信により受信したラジオの音量を上げるコマンドに対応して、ネットワーク管理デバイス１００が管理する負荷要素７０の１つであるラジオデバイス４００（図５においてスイッチ要素９０の右側端部に配置されている。）向けに、ラジオの音量を上げるコマンドを発生させることができる。
【0091】
ステータス情報発生部１１３は、ステータス情報を送信データの形式で発生させるための機能部である。ステータス情報は、送信元デバイス番号、ステータスコード、ステータスパラメータ等の情報を含んでいる。ステータス情報発生部１１３は、例えばネットワーク管理デバイス１００が他の回路要素（環境発電要素６０、負荷要素７０等）の属性データを正常に受信した旨をステータス情報として発生させる。
【0092】
送信データ発生部１１５は、後述するタイミング生成器１３０からのタイミング信号に基づいて、デバイス属性情報発生部１１１、コマンド情報発生部１１２及びステータス情報発生部１１３によって生成された各送信データを適切な順序、及びタイミングで出力し、データ送信部１２０に入力する。
【0093】
同期信号発生部１５０は、タイミング生成器１３０からのタイミング信号に基づいて同期信号Ｓ１～Ｓ４を発生する同期信号発生器１５１と、同期信号発生器１５１から出力された同期信号Ｓ１～Ｓ４が、電力線への重畳に適した信号レベルになるように信号振幅を調整する信号レベル調整器１５２とを備えている。
【0094】
図１１は、タイミング生成器１３０の構成を示すブロック図である。タイミング生成器１３０は、所定の周波数で変調される変調波を発生させる変調周波数発生器１３２と、変調周波数発生器１３２からの変調波を所定の分周比で分周して各種タイミング信号を得るための分周器１３４とを備えている。
【0095】
本実施形態において、変調周波数発生器１３２が出力する変調波は、１ビット期間に対応する周期を有する。従って、変調周波数発生器１３２からの変調波を８分周して得られるタイミング信号ａの１周期は、１バイト（Ｂｙｔｅ）期間に対応する。また、タイミング信号ａを１０分周することで得られるタイミング信号ｂの１周期は、後述する１０バイト長で構成される１ユニット（Ｕｎｉｔ）期間に対応する。また、タイミング信号ｂを更に４０９６分周して得られるタイミング信号ｃの１周期は、後述する４０９６ユニット長で構成される１スロット（Ｓｌｏｔ）期間に対応する。また、タイミング信号ｃを更に４分周して得られるタイミング信号ｄの１周期は、後述する４スロット長で構成される１データ周期期間に対応する。なお、変調周波数発生器１３２が出力する変調波の周波数は、例えば１００ｋＨｚ（従って、１ビット期間は０．０１ｍｓｅｃ．となる。）とすることができるが、その態様に限定されるものではない。図１０に示す同期信号発生器１５１は、タイミング生成器１３０が出力するスロットタイミング信号（タイミング信号ｃ）と同期して立ち上がり、１ユニット長を有するパルス（同期信号Ｓ１～Ｓ４）を生成する。
【0096】
なお、変調周波数発生器１３２が出力する変調波は、専用ハードウエアによって生成してもよいし、制御部１０１を構成するＣＰＵ等の基準クロックから生成するようにしてもよい。
【0097】
無線通信部１０５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ等の無線通信規格に準拠した無線通信を行う機能を有している。無線通信部１０５は、スマートフォン、タブレットＰＣ（Personal Computer）等の外部機器７００と通信を行い、外部機器７００から受信したコマンドに対応する電力線通信コマンドをネットワーク管理デバイス１００が管理する他のデバイスに対して送信する。また無線通信部１０５は、当該他のデバイスから受信したステータス情報を外部機器７００に送信可能である。
【0098】
記憶部１０６は、ＲＯＭ(Read-Only Memory)１０７、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０８、及び書換え可能でプログラム可能なフラッシュＲＯＭ１０９等を有する。ＲＯＭ１０７及びフラッシュＲＯＭ１０９は共に読み出し専用メモリであるが、フラッシュＲＯＭ１０９は書き換えが可能であり、ＣＰＵに実行させるプログラム等を格納可能である。ＲＡＭ(Random Access Memory)１０８は退避用メモリであり、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等によって構成される。ＲＡＭ１０８はＤＲＡＭ以外の揮発性メモリや不揮発性メモリを有していてもよい。なお、ネットワーク管理デバイス１００は、図９に示す記憶部１０６の一部のみを有していてもよいし、記憶部１０６を有しない構成としてもよい。
【0099】
図１２は、環境発電要素６０としての環境発電デバイス２００の構成を示すブロック図である。環境発電デバイス２００は、環境発電部１０を含む発電部２０１と、電力線との間で送受信されるデータの処理を行う論理データ処理部２０３とを備えている。
【0100】
発電部２０１は、環境発電部１０としての太陽電池パネル１６と、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂからの電流が環境発電部１０に流れ込むことを抑制する逆電流防止部６３とを備えている。本実施形態において、逆電流防止部６３は、カソードが第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂ側となるように接続されたダイオードによって構成されている。
【0101】
論理データ処理部２０３は、電力線を介したデータの送受信処理等を行う。論理データ処理部２０３の構成を図１３に示す。論理データ処理部２０３の構成は、図１０に示した論理データ処理部１０３の構成と比較して、タイミング生成器２３０の構成が異なること、及び同期信号発生部１５０を有していないことを除いて、論理データ処理部１０３の構成と近似している。
【0102】
【0103】
タイミング生成器２３０は、電力線からフィルタ２７０を介して受信した直流成分除去後のデータ信号の信号レベルを調整する信号レベル調整器２３１と、レベル調整後のデータ信号から同期信号Ｓ１～Ｓ４を検出する同期信号検出器２３２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage-controlled oscillator）２３３と、分周器２３４と、位相比較器２３５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low pass filter）２３６とを備えている。この構成によって、データ信号上の同期信号Ｓ１～Ｓ４を入力基準信号とするＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を構成することができる。すなわち、入力基準信号となるデータ信号上の同期信号Ｓ１～Ｓ４と、得られたタイミング信号とを位相比較することで、データ信号上の同期信号Ｓ１～Ｓ４に同期したタイミング信号、及び所定の分周比で分周したタイミング信号ａ’～ ｄ’を得ることができる。このとき、８分周して得られるタイミング信号ａ’の１周期は、１バイト（Ｂｙｔｅ）期間に対応する。また、タイミング信号ａ’を１０分周することで得られるタイミング信号ｂ’の１周期は、後述する１０バイト長で構成される１ユニット（Ｕｎｉｔ）期間に対応する。また、タイミング信号ｂ’を更に４０９６分周して得られるタイミング信号ｃ’の１周期は、後述する４０９６ユニット長で構成される１スロット（Ｓｌｏｔ）期間に対応する。また、タイミング信号ｃ’を更に４分周して得られるタイミング信号ｄ’の１周期は、後述する４スロット長で構成される１データ周期期間に対応する。
【0104】
論理データ処理部２０３内の送受信データ処理部２１０は、例えば環境発電部１０における発電電力をステータス情報発生部２１３においてステータス情報として生成し、送信データとして他のデバイスに送信するように構成してもよい。これによって、他の回路要素は、環境発電要素６０からの発電電力を効率的に利用することが可能となる。
【0105】
負荷要素７０に電力供給が可能な二次電池要素８０としての二次電池デバイス３００は、図１２における発電部２０１を、逆電流防止部８５、切替部８３、電圧制御部８４及び二次電池８２を有する電池部３０１に置き換えた構成を有しており、二次電池デバイス３００に搭載された論理データ処理部２０３のデバイス制御情報発生部２１８が切替部８３を制御することで二次電池８２の充電状態と放電状態とを切り替え可能に構成されている。また、デバイス制御情報発生部２１８は、電圧制御部８４の制御等を行ってもよい。論理データ処理部２０３内の送受信データ処理部２１０は、例えば二次電池８２における蓄電電力をステータス情報発生部２１３においてステータス情報として生成し、送信データとして他のデバイスに送信するように構成してもよい。これによって、他の回路要素は、二次電池８２における蓄電電力を効率的に利用することが可能となる。
【0106】
また、負荷要素７０としてのラジオデバイス４００は、図１２における発電部２０１を、ラジオ部４０１に置き換え、ラジオデバイス４００に搭載された論理データ処理部２０３のデバイス制御情報発生部２１８がラジオ部４０１を制御することで選局、音量調整を行うように構成されている。
【0107】
次に、スイッチ要素９０としての遮断／導通デバイス５００の構成について説明する。図１５は、スイッチ要素９０としての遮断／導通デバイス５００の構成を示すブロック図である。遮断／導通デバイス５００は、デバイス全体の制御を行う制御部５０１と、電力線との間で送受信されるデータの処理を行う論理データ処理部５０３と、ＲＯＭ(Read-Only Memory)５０７、ＲＡＭ(Random Access Memory)５０８等を有する記憶部５０６と、遮断／導通デバイス５００を通じた２つの電力線の導通を切り替える切替部９３と、切替部９３に切り替え信号を供給するＩ／Ｏ処理部５０５と、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂとを備えている。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、スイッチ要素９０（遮断／導通デバイス５００）の内部で切替部９３を介して電気的に接続可能である。なお、図１５中には、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを接続する二線式の導電部４０のうち、一方の導電部のみが示されている。また、制御部５０１、論理データ処理部５０３、及び記憶部５０６は、電力線から電力供給を受けて動作する（電源の供給経路は図示していない）。また、遮断／導通デバイス５００は、図１５に示す記憶部５０６の一部のみを有していてもよいし、記憶部５０６を有しない構成としてもよい。
【0108】
ここでは、遮断／導通デバイス５００の構成のうち、主に環境発電デバイス２００との差異点について説明する。
【0109】
制御部５０１は、後述する論理データ処理部５０３、記憶部５０６、Ｉ／Ｏ処理部５０５等の制御を行う。図１５の例では、制御部５０１は、Ｉ／Ｏ処理部５０５の制御を通じて切替部９３を制御するが、直接切替部９３を制御するように構成してもよい。制御部５０１は、一以上のＣＰＵ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又はマイクロコントローラ等により構成することができる。
【0110】
論理データ処理部５０３は、電力線を介したデータの送受信処理等を行う。論理データ処理部５０３は、図１６に示すように、環境発電デバイス２００が有する論理データ処理部２０３と近似する構成を有している。論理データ処理部５０３は、図５のスイッチ要素９０の左側の回路要素と、スイッチ要素９０の右側の回路要素のいずれか、又は双方との間で信号データのやり取りが可能である。すなわち、切替部９３の切り替えによりスイッチ要素９０の左右の回路要素が未接続状態にある場合、論理データ処理部５０３は、図５のスイッチ要素９０の左側の回路要素、又は右側の回路要素のいずれか一方との間で信号データのやり取りを行う。論理データ処理部５０３がスイッチ要素９０の左右のいずれの回路要素と信号データのやり取りを行うかは、例えばＩ／Ｏ処理部５０５により制御される図示しないスイッチ素子によって切り替えられるように構成することができる。論理データ処理部５０３がスイッチ要素９０の左右のいずれの回路要素と信号データのやり取りを行うかの選択は、例えば利用者が外部機器７００上でアプリケーションプログラムにより選択して切り替えるようにしてもよいし、一定時間ごとに切り替えられるように構成してもよい。利用者が外部機器７００上で選択する場合は、ネットワーク管理デバイス１００経由で遮断／導通デバイス５００にコマンドが送信される。一方、切替部９３の切り替えによりスイッチ要素９０の左右の回路要素が接続状態にある場合、スイッチ要素９０の左右の電力線には同一の信号データが重畳されているため、論理データ処理部５０３は、スイッチ要素９０の左右の回路要素との間で信号データのやり取りを行う。なお、切替部９３の切り替えによりスイッチ要素９０の左右の回路要素間の直流電力が遮断状態にある場合であっても、スイッチ要素９０の左右の回路要素間の交流電力による信号伝達のための電気的な接続が維持されている場合には、論理データ処理部５０３は、スイッチ要素９０の左右の回路要素との間で信号データのやり取りを行うことができる。
【0111】
図５において、スイッチ要素９０の左右の回路要素が切替部９３により接続状態にある場合、又はスイッチ要素９０の左右の回路要素が常に交流結合されている場合、スイッチ要素９０の左右の電力線には同一のデータ信号が重畳されることになる。その場合、図５のスイッチ要素９０の左側のネットワーク管理デバイス１００と、右側のネットワーク管理デバイス１００は、一方のみがネットワーク管理デバイスとして機能し、他方が機能しないように制御される。
【0112】
論理データ処理部５０３は、データ受信部５４０からの受信データを受信データ解析部５１７で解析し、デバイス制御情報発生部５１８においてデバイス制御情報を発生させる。デバイス制御情報は、例えば、Ｉ／Ｏ処理部５０５、ＲＯＭ５０７，ＲＡＭ５０８等の制御情報である。デバイス制御情報は、論理データ処理部５０３がスイッチ要素９０の左右のいずれの回路要素と信号データのやり取りをするかを決定するためのスイッチ素子の制御情報であってもよい。
【0113】
Ｉ／Ｏ処理部５０５は、出力電圧をＨｉｇｈ／Ｌｏｗ間で切り替えることで切替部９３等のスイッチ素子を制御したり、入力電圧に基づいて各種デバイスの状態等を判定する。Ｉ／Ｏ処理部５０５は、例えば制御部５０１としてのマイクロコンピュータの入出力ポート等の他、専用のハードウエアによって構成することができる。
【0114】
次に、タイミング生成器１３０，２３０，５３０によって生成される各種タイミング信号及び同期信号Ｓ１～Ｓ４について説明する。図１７は、変調周波数発生器１３２で生成される変調波、及びそれから生成される各種タイミング信号、及び同期信号Ｓ１～Ｓ４を示すタイミングチャートである。
【0115】
本実施形態に係る電力配線ネットワーク装置１により実現される電力線通信は、「デバイス０」とも呼ばれるネットワーク管理デバイス１００内において同期信号Ｓ１～Ｓ４が生成され、その同期信号Ｓ１～Ｓ４が電力線上の直流電力に重畳される。この同期信号Ｓ１～Ｓ４に基づいたタイミングで各デバイス（ネットワーク管理デバイス１００、環境発電デバイス２００、二次電池デバイス３００、ラジオデバイス４００、遮断／導通デバイス５００等）が属性データ、コマンドコード、ステータスコード等の送信データを送信し、他のデバイスからの受信データを受信する。なお、本実施形態では、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）のみが同期信号Ｓ１～Ｓ４、及びコマンドコードを送信するものとして記載している。
【0116】
ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、論理データ処理部１０３内のタイミング生成器１３０において、変調周波数発生器１３２によって変調波を発生させる。この変調波は、図１７の最上部に示すように、データ信号の１ビット期間に対応する周期を有するパルス信号である。タイミング生成器１３０は、この変調波から、１バイト期間に対応するバイトタイミング信号（図１１及び図１４のタイミング信号ａ，ａ’）、１ユニット期間に対応するユニットタイミング信号（図１１及び図１４のタイミング信号ｂ，ｂ’）、１スロット期間に対応するスロットタイミング信号（図１１及び図１４のタイミング信号ｃ，ｃ’）、１データ周期期間に対応するデータ周期タイミング信号（図１１及び図１４のタイミング信号ｄ，ｄ’）を生成する。
【0117】
図１７のタイミングチャートにおける１ユニットとは、１０バイトのデータ長さに対応する。図１７の最下部に示すように、本実施形態の電力線通信は、１０バイトのデータ、すなわち１ユニットを最小単位として送受信しており、１ユニットは、２バイトのスペース、２バイトのヘッダー及びフッター、６バイトのデータにより構成される。なお、ヘッダー及びフッターの構成例を図１８に示すが、この態様に限定されるものではない。
【0118】
図１７のタイミングチャートにおいて、１スロットとは、４０９６ユニットのデータ長さに対応する。本実施形態の電力線通信は、１スロット、すなわち４０９６ユニットごとに同期信号Ｓ１～Ｓ４がこの順番にネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）から送信される。各デバイスは、１スロット内において、１ユニット分の長さを有する同期信号Ｓ１～Ｓ４に続いて、４０９５ユニット分のデータ信号を送信することができる。
【0119】
同期信号Ｓ１～Ｓ４，及び１ユニット内のヘッダー及びフッターの仕様としては、例えば図１８の例に示すように定めることができる。図１８の例では、各信号共に、先頭ビットと終了ビットが１となるコードを割り当てている。これによって、データ信号からコードの先頭位置と終了位置とを容易に識別できるようにしている。
【0120】
本実施形態では、同期信号Ｓ１に続く４０９５ユニット内に各デバイスの属性データを送信し、同期信号Ｓ２に続く４０９５ユニット内に各デバイス向けのコマンドデータを送信し、同期信号Ｓ３に続く４０９５ユニット内に各デバイスからのステータスデータを送信している。従って、各デバイスは、図１８に示すＳ１に対応する同期信号を検出すると、Ｓ１に続いて各デバイスの属性信号が送信されることを認識することができる。同様に、図１８に示すＳ２に対応する同期信号を検出すると、Ｓ２に続いて各デバイス向けのコマンドコードが送信されることを認識することができる。また、図１８に示すＳ３に対応する同期信号を検出すると、Ｓ３に続いて各デバイスからのステータスコードが送信されることを認識することができる。
【0121】
次に、各デバイスが送信する属性データについて説明する。図１９は、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）以外に少なくとも３つのデバイスが電力配線ネットワーク装置１に接続されている場合に属性データが送受信される様子を示している。図１９におけるデバイス１，２，３…は、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）以外のデバイスを示している。
【0122】
各デバイスが送信する属性データは、同期信号Ｓ１が出力された後の４０９５ユニット長さの領域（すなわち、スロット１）に割り当てられ、その時間領域において各デバイスから送信される。図１９において、同期信号Ｓ１が発生した直後の１ユニット長さはネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）に割り当てられており、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）のみが同期信号Ｓ１が発生した直後の１ユニット内に自身の属性データを送信することができる（図１９において、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は自身の属性データを送信していない）。
【0123】
ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）に割り当てられた１ユニット長さ経過後の１ユニット長さは、図１９の例ではデバイス１に割り当てられている。デバイス１は、自身に割り当てられたこの１ユニット長さの期間に自身の属性データを送信し、電力線上にデータ信号として重畳させる。他のデバイス（デバイス０、デバイス２、デバイス３等）は、このデバイス１から送信された属性データを受信し、デバイス１がデバイス０に次ぐデバイスとして割り当てられていること、及びデバイス１の属性を認識する。従って、このデバイス１からの属性データは、デバイス１が他のデバイスに自身の存在を通知する通知信号の役割を果たしている。特にネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、同期信号Ｓ１後の４０９５ユニット内のデータ信号を常に受信し、ネットワーク内に存在する全てのデバイスを監視している。そして、各デバイスの存在の有無や属性データを検出する。従って、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、デバイスの挿抜があった場合にそれらを速やかに検出することができる。表１に、デバイスの属性データの一例を示す。
【0124】
【表1】
【0125】
項目「デバイス製造者」は、各デバイスの製造者に対応するコードを属性データとして有する。項目「デバイスタイプ」は、デバイスタイプ（例えば、太陽電池、二次電池、受動負荷、能動負荷等）に対応するコードを属性データとして有する。項目「デバイス識別子」は、デバイス識別子（例えば、スピーカー、ラジオ等）に対応するコードを属性データとして有する。項目「デバイスの特徴」は、その他のデバイスの特徴に対応するコードを属性データとして有する。
【0126】
なお、電力配線ネットワーク装置１をネットワークシステムとして使用する場合は、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）を必ず使用するが、物理層のみを使用する場合には、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は存在しなくてもよい。本実施形態においてネットワーク管理デバイス１００は常にデバイス０（デバイス番号：０）に割り当てられる。
【0127】
図１９の例では、デバイス１に割り当てられた属性データ送信用の１ユニット長さ経過後の１ユニット長さは、デバイス２に割り当てられている。デバイス２は、自身に割り当てられた１ユニット長さの期間に自身の属性データを送信し、電力線上にデータ信号として重畳させる。他のデバイス（デバイス０、デバイス１、デバイス３等）は、このデバイス２から送信された属性データを受信可能である。特に、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、デバイス２がデバイス１に次ぐデバイスとして割り当てられていること、及びデバイス２の属性を認識する。従って、このデバイス２からの属性データは、デバイス２が他のデバイスに自身の存在を通知する通知信号の役割を果たしている。以下、デバイス３についても同様である。
【0128】
各デバイスは、電力配線ネットワーク装置１から切り離されるまで、自身に割り当てられたタイミングで属性データを出力し続ける。
【0129】
なお、スロット１における属性データの割り当て領域が不足する場合には、他のスロット領域に拡張してもよい。
【0130】
次に、各デバイスが属性データを送信するタイミングの割り当てについて図２０を用いて説明する。図２０は、図の上部に示すように、電力線上にネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）と、デバイス１のみが接続されている状態から、デバイス２が新たに接続されたときの動作を示している。図２０に示すように、デバイス２が接続された後の１回目の同期信号Ｓ１出力後には、デバイス１の属性データのみが電力線上に送信されている。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、同期信号Ｓ１出力後にデバイス１の属性データのみを検出したことから、ネットワーク上にデバイス１のみが接続されていると認識する。新たに接続されたデバイス２は、自身が接続された後の１回目の同期信号Ｓ１受信後に、デバイス１の属性データのみを受信すると共に、デバイス１の属性データの次のユニットが無信号期間であることを検出する。デバイス２は、２回目の同期信号Ｓ１を受信し、更にデバイス１の属性データを受信した次のユニットである無信号期間において、自身（デバイス２）の属性データを送信する。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、デバイス１の属性データの次のユニットにおいてデバイス２の属性データを受信し、ネットワーク上にデバイス１に加えてデバイス２が接続されていると認識する。
【0131】
このように、新たにネットワークに接続されたデバイス（上記の例ではデバイス２）は、同期信号Ｓ１を受信した後のＳ１に最も近い無信号期間（但し、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）に割り当てられている同期信号Ｓ１直後の１ユニット期間を除く）を検出し、その無信号期間を自身の属性データ送信期間として占有する。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、新たに接続されたデバイス（上記の例ではデバイス２）からの属性データを新たに受信することで新たに接続されたデバイスを認識する。
【0132】
なお、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）が動作中にデバイス１以降のデバイスが未接続となった場合は、そのデバイスの属性データ送信期間は無信号期間となるが、その後に新たに接続されたデバイスが、当該無信号期間を検出して、自身の属性データ送信期間として新たに占有する。
【0133】
また、図２０の上部に示すように、デバイスが挿入されるコネクタ位置と、デバイス番号とは対応していない。このデバイス番号は、各デバイスがスロット１内に無信号期間を検出したときに、Ｓ１に最も近い無信号期間を自身の属性データ送信期間として占有し、当該無信号期間のスロット１内における時間位置に対応するデバイス番号を取得する。但し、ネットワーク管理デバイス１００には常にデバイス０が割り当てられる。
【0134】
本実施形態では、各デバイスの属性データは、固定長変調データとして構成されている。このように固定長変調データとすることで、各デバイスは、同期信号Ｓ１を受信した後に検出した固定長さの無信号期間を、自身の固定長さの属性データ送信期間として占有することができる。また、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、属性データが固定長であることから、同期信号Ｓ１を受信した後の経過時間のみから、各属性データがいずれのデバイス番号のものであるかを特定することができる。
【0135】
図２１は、図２０に示した状態からデバイス１のみが未接続となった状態を示している。図２１に示すタイミングチャートにおいて、１回目の同期信号Ｓ１を送信した後において、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、デバイス１の属性データ及びデバイス２の属性データを共に受信し、デバイス１及びデバイス２がネットワーク上に存在していると認識する。しかし、図２１における２回目の同期信号Ｓ１を送信した後においては、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、デバイス２の属性データしか受信することができないため、デバイス１はネットワーク上に存在していないと認識する。しかし、デバイス２はネットワーク上に存在していると認識するため、デバイス２とのデータの送受信を継続する。
【0136】
図２２は、図の上部に示すように、電力線上にネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）、及びデバイス１～３が接続されている状態において、同期信号Ｓ２を受信した後にコマンドコードが送受信されると共に、同期信号Ｓ３を受信した後にステータスコードが送受信されている様子を示している。なお、デバイス１～３は、ネットワーク管理デバイス１００以外のデバイスであり、デバイス３は負荷要素７０としてのラジオデバイス４００を想定している。また、図２２においてデバイス１，２のタイミングチャートは省略している。
【0137】
図２２の上部に示すネットワークでは、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）と、デバイス１～３とが接続されているため、同期信号Ｓ１の送信後（スロット１）における電力線上には各デバイス１～３からの属性データが重畳されている。同期信号Ｓ１が送信された後、４０９５ユニット長が経過すると、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）から同期信号Ｓ２が送信され、電力線上に重畳される。
【0138】
各デバイスが送信する（本実施形態ではネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）が送信する）コマンドコードは、同期信号Ｓ２が出力された後の４０９５ユニット長さの領域（すなわち、スロット２）に割り当てられ、その時間領域においてネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）から送信される。図２２の例では、同期信号Ｓ２が送信された後、３ユニット目の時間位置においてネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）から２ユニット長のコマンドが送信されている。表２に、コマンド情報の一例を示す。
【0139】
【表2】
【0140】
項目「コマンド送信先」は、コマンドの宛先をデバイス番号で指定するものである。項目「コマンド割り当てユニット番号」は、コマンドをスロット２における何ユニット目に送信するかを指定するものである。「コマンド長さ」は、コマンドの長さをユニット数で指定するものである。「コマンドコード」は、各デバイスに対する命令（制御情報）に対応するコードであり、可変長データである。「コマンドパラメータ」は、コマンドに付随するパラメータをコマンドと同時に送信するものである。表２の例では、デバイス３に対してコマンドを送信し、コマンドはスロット２の３ユニット目に送信され、コマンド長さは２ユニットであり、コマンドコードは「0800h」である。
【0141】
本実施形態において、ラジオデバイス４００に対して送信可能なコマンドとしては、例えば「電源オン」、「電源オフ」、「ＡＭ選択」、「ＦＭ選択」、「音量調整」等である。また、コマンドとして「ＡＭ選択」又は「ＦＭ選択」を送信する場合、コマンドパラメータを併せて送信することで選局周波数を上昇させたり下降させたりすることができる。また、コマンドとして「音量調整」を送信する場合、コマンドパラメータを併せて送信することで、音量を上げたり下げたりすることができる。
【0142】
上述のように、本実施形態ではコマンド長さを変えることができる。すなわち、デバイスの制御情報を有するコマンドコードを可変長データとして送信することができる。したがって、デバイスに対する命令（制御情報）の種類等に応じて柔軟に対応することができるほか、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0143】
同期信号Ｓ２が送信された後、４０９５ユニット長が経過すると、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）から同期信号Ｓ３が送信され、電力線上に重畳される。
【0144】
各デバイスが送信するステータスコードは、同期信号Ｓ３が出力された後の４０９５ユニット長さの領域（すなわち、スロット３）に割り当てられ、その時間領域において各デバイス（図２２の例ではデバイス０～デバイス３）から送信される。図２２の例では、同期信号Ｓ３が送信された後、３ユニット目の時間位置においてデバイス３から２ユニット長のステータスコードが送信されている。表３に、ステータス情報の一例を示す。
【0145】
【表3】
【0146】
項目「ステータス送信元」は、ステータス情報の送信元をデバイス番号で指定するものである。項目「ステータス割り当てユニット番号」は、ステータス情報をスロット３における何ユニット目に送信するかを指定するものである。「ステータス長さ」は、ステータスの長さをユニット数で指定するものである。「ステータスコード」は、各デバイスからのステータス情報に対応するコードであり、可変長データである。「ステータスパラメータ」は、ステータスに付随するパラメータをステータスと同時に送信するものである。表３の例では、デバイス３からステータスが送信され、ステータスはスロット３の３ユニット目に送信され、ステータス長さは２ユニットであり、ステータスコードは「0800h」である。
【0147】
本実施形態において、各デバイスから送信可能なステータスとしては、例えば「正常実行」、「実行エラー」等である。また、ステータスが「実行エラー」である場合に、ステータスコードと同時にステータスパラメータとしてエラーコードを送信してもよい。
【0148】
上述のように、本実施形態ではステータス長さを変えることができる。すなわち、デバイスのステータス情報を有するステータスコードを可変長データとして送信することができる。したがって、デバイスのステータスの種類等に応じて柔軟に対応することができるほか、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0149】
【0150】
ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、制御部１０１の初期化等の初期設定を行った（ステップＳ１０１）後、同期信号Ｓ１を送信する（ステップＳ１０３）。同期信号Ｓ１を送信した後、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、スロット１における他のデバイスからの属性データの有無を判定し（ステップＳ１０５）、属性データが存在すると判定すると、スロット１内の全ての属性データを受信する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０５において属性データが無いと判定した場合には、属性データの受信は行わない。
【0151】
ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、同期信号Ｓ１の送信の後、４０９５ユニット長さ経過後に同期信号Ｓ２を送信する（ステップＳ１０９）。同期信号Ｓ２の送信によりスロット１からスロット２へと移行し、コマンドの送受信が可能となる。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、無線通信部１０５経由で外部機器７００からのユーザコマンドの有無を確認し（ステップＳ１１１）、ユーザコマンドの存在を確認した場合には、ユーザコマンドに対応するデバイス３向けの電力線通信コマンドをスロット２に送信する（ステップＳ１１３）。
【0152】
ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、同期信号Ｓ２を送信した後、４０９５ユニット長さ経過後に同期信号Ｓ３を送信する（ステップＳ１１５）。同期信号Ｓ３の送信によりスロット２からスロット３へと移行し、ステータスの送受信が可能となる。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、スロット３の間、すなわち同期信号Ｓ３を送信した後４０９５ユニット長さ経過するまでステータスを監視する。ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）は、ステータスを検出すると（ステップＳ１１７）、ステータスを受信するとともに、当該ステータス情報を無線通信部１０５経由で外部機器７００に送信する（ステップＳ１１９）。
【0153】
一方、ラジオデバイス４００（デバイス３）は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを他の回路要素と接続することで電力線に接続されると（ステップＳ２０１）、スロット１における無信号期間を探索する（ステップＳ２０３）。ラジオデバイス４００（デバイス３）は、無信号期間を検出すると、同期信号Ｓ１を受信した後のＳ１に最も近い無信号期間を自身の属性データ送信期間として占有し、当該無信号期間の時間位置に対応するデバイス番号を取得し、自身のデバイス番号に決定する（ステップＳ２０５）。
【0154】
ラジオデバイス４００（デバイス３）は、次回に同期信号Ｓ１を受信すると、同期信号Ｓ１後の自身の属性データ送信期間として占有している時間位置において自身の属性データを送信する（ステップＳ２０７）。また、それ以降も、スロット１における自身の属性データ送信期間として占有している３番目のユニット位置を探索し（ステップＳ２０９）、自身の属性データを送信する（ステップＳ２１１）。
【0155】
ラジオデバイス４００（デバイス３）は、自身の属性データを送信した後のスロット２において、自身宛てのコマンドの有無を監視する（ステップＳ２１３）。自身宛てのコマンドであるか否かの確認は、表２の項目「コマンド送信先」に自身のデバイス番号が指定されているか否かによって行う。ラジオデバイス４００（デバイス３）は、自身宛てのコマンドを検出すると、当該コマンドを受信し、スロット３においてコマンド実行結果をステータスとして送信する（ステップＳ２１５）。
【0156】
以上のように、本実施形態では、第１コネクタ２０ａと、第２コネクタ２０ｂと、第１コネクタ２０ａと第２コネクタ２０ｂとを電力供給可能に導通させる導電部４０とを有する回路要素を複数備え、複数の回路要素は、環境発電による電力を第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから出力可能な回路要素としての環境発電要素６０と、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂから入力される電力を消費可能な回路要素としての負荷要素７０とを含み、複数の回路要素は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを介して機械的かつ電気的に着脱可能であり、環境発電要素６０、及び負荷要素７０の少なくとも一部は、第１コネクタ２０ａ、第２コネクタ２０ｂ及び導電部４０を含む電力線を介した電力線データ通信が可能であるように構成した。このような構成を採用することによって、インフラストラクチャーを整備することなく、携帯性に優れた電力ネットワークを構築することが可能となる。
【0157】
また、本実施形態では、環境発電要素６０（環境発電デバイス２００）は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂを介してデータを送信するデータ送信部２２０を有するように構成した。このような構成を採用することによって、環境発電要素６０がネットワークに接続されていることをデータ送信部２２０経由で他の回路要素に通知することができる。また、環境発電要素６０の状態を他の回路要素に送信することができるので、環境発電要素６０からの発電電力を効率的に利用することができる。
【0158】
また、本実施形態では、負荷要素７０の少なくとも１つ（ネットワーク管理デバイス１００）は、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂを介してデータを送信するデータ送信部１２０、及びデータを受信するデータ受信部１４０を有するように構成した。このような構成を採用することによって、負荷要素７０がネットワークに接続されていることをデータ送信部１２０経由で他の回路要素に通知することができる。また、負荷要素７０は、データ受信部１４０経由でコマンドを受信することができるので、利用者が電力線通信によって負荷要素７０を操作することが可能となる。
【0159】
また、本実施形態では、データ送信部１２０，２２０は、送信データをデジタル変調した信号を、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂを介して電力線に重畳することで、他の回路要素に送信可能であるように構成した。このような構成を採用することによって、電力配線ネットワークを用いた高速通信が可能となる。
【0160】
また、本実施形態では、データ受信部１４０は、電力線に重畳されたデジタル変調された信号を、第１コネクタ２０ａ及び／又は第２コネクタ２０ｂを介して受信し、復調して受信データを生成するように構成した。このような構成を採用することによって、電力配線ネットワークを用いた高速通信が可能となる。
【0161】
また、本実施形態では、負荷要素７０の少なくとも１つ（ネットワーク管理デバイス１００）は、環境発電要素６０又は負荷要素７０が他の回路要素に自己の存在を通知する通知信号の発生タイミングを決定するための同期信号Ｓ１を生成し、同期信号Ｓ１を他の回路要素に送信可能であるように構成した。このような構成を採用することによって、ネットワーク管理デバイス１００がネットワーク内の回路要素を容易に検出することができる。
【0162】
また、本実施形態では、環境発電要素６０又は負荷要素７０は、同期信号Ｓ１を受信し、同期信号Ｓ１を基準とするスロット１内の所定の期間において信号が無いことを検出した場合に、自己の通知信号を所定の期間において他の回路要素に送信するように構成した。このような構成を採用することによって、ネットワークの動作中に回路要素が追加されても、状況に応じた安定した通信が可能となる。また、ネットワークの動作中に回路要素が取り去られた場合でも、ネットワーク管理デバイス１００が当該回路要素の削除を容易に検出することができる。
【0163】
また、本実施形態では、通知信号は、環境発電要素６０又は負荷要素７０の属性データを含み、属性データは固定長変調データであるように構成した。このような構成を採用することによって、各回路要素は、同期信号Ｓ１を受信した後に検出した固定長さの無信号期間を、自身の固定長さの属性データ送信期間として占有することができる。
【0164】
また、本実施形態では、負荷要素７０の少なくとも１つ（ネットワーク管理デバイス１００）は、環境発電要素６０又は負荷要素７０の制御情報を有する可変長データを送信するように構成した。このような構成を採用することによって、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0165】
また、本実施形態では、環境発電要素６０又は負荷要素７０の少なくとも１つは、自己のステータス情報を有する可変長データを送信するように構成した。このような構成を採用することによって、複数の回路要素で電力線通信環境を効率的に共有することができる。
【0166】
また、本実施形態では、回路要素は、他の複数の回路要素間の導通及び非導通を切り換え可能なスイッチ要素９０を含むように構成した。このような構成を採用することによって、電力線を、複数のローカルネットワークに分離したり、１つのネットワークに統合したりすることができる。従って、ローカルネットワークをまるごと他のネットワークに追加することが可能となる。また、複数のローカルネットワークを常に交流結合させておくことで、スイッチ要素９０により互いの直流電力を遮断しつつ、互いにネットワーク通信可能となるように構成することができる。
【0167】
また、本実施形態では、スイッチ要素９０は、データを送信するデータ送信部５２０、及びデータを受信するデータ受信部５４０を有するように構成した。このような構成を採用することによって、当該スイッチ要素９０がネットワークに接続されていることをデータ送信部５２０経由で他の回路要素に通知することができる。また、スイッチ要素９０は、データ受信部５４０経由でコマンドを受信することができるので、利用者が電力線通信によってスイッチ要素９０を操作することが可能となる。
【0168】
また、本実施形態では、同期信号Ｓ１を生成可能な負荷要素７０（ネットワーク管理デバイス１００）は、更にＢｌｕｅｔｏｏｔｈによる無線通信が可能であるように構成した。このような構成を採用することによって、利用者がスマートフォン等の外部機器７００から無線通信でネットワーク管理デバイス１００と通信することによって、電力配線ネットワークに接続された回路要素を利用することが可能となる。
【0169】
本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【0170】
例えば、環境発電要素６０において、コネクタ２０が第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂを含むとして説明したが、コネクタ２０は３つ以上であってもよい。
【0171】
また、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、例えば、オス型コネクタである。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂがオス型コネクタである場合、接続ケーブル５０の第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂはメス型コネクタである。しかし、この態様には限定されず、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂはメス型コネクタであってもよい。第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂがメス型コネクタである場合、接続ケーブル５０の第１外部コネクタ５１ａ及び第２外部コネクタ５１ｂはオス型コネクタである。また、回路要素同士を直接接続する場合は、第１コネクタ２０ａ及び第２コネクタ２０ｂは、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。
【0172】
また、環境発電要素６０は、逆電流防止部６３を備えていなくてもよい。しかしながら、環境発電要素６０が逆電流防止部６３を備えていれば、他の環境発電要素６０等の回路要素からの電流が環境発電部１０又は外部の環境発電部６５に流れ込むことを抑制できる点で好ましい。また、環境発電要素６０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。
【0173】
また、負荷要素７０は、電圧制御部７３を備えていなくてもよい。しかしながら、負荷要素７０が電圧制御部７３を備えていれば、環境発電要素６０等の回路要素からの電力が負荷７２又は外部の負荷７５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。
【0174】
また、二次電池要素８０は、電圧制御部８４を備えていなくてもよい。しかしながら、二次電池要素８０が電圧制御部８４を備えていれば、二次電池８２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。
【0175】
また、二次電池要素８０は、逆電流防止部８５を備えていなくてもよい。しかしながら、二次電池要素８０が逆電流防止部８５を備えていれば、切替部８３が給電状態である場合に、他の環境発電要素６０等の回路要素からの電流が二次電池８２に流れ込むことを抑制できる点で好ましい。
【0176】
また、負荷要素７０、環境発電要素６０、二次電池要素８０及びスイッチ要素９０は、任意に組み合わせることが可能である。例えば、負荷要素７０（ネットワーク管理デバイス１００）と環境発電要素６０（環境発電デバイス２００）とは、物理的に１つのデバイスとして構成されていてもよい。
【0177】
また、負荷要素７０（ネットワーク管理デバイス１００）は、図９の例では、制御部１０１、論理データ処理部１０３、無線通信部１０５、記憶部１０６が別の構成要素として構成されているが、この態様には限定されない。制御部１０１が他の構成要素（例えば論理データ処理部１０３）の機能の一部又は全てを実行可能なように構成してもよい。他の負荷要素７０（ラジオデバイス４００等）、環境発電要素６０、二次電池要素８０、スイッチ要素９０等についても同様である。
【0178】
また、本実施形態（電力配線ネットワーク装置１）では、全ての回路要素が論理データ処理部１０３，２０３，５０３を有し、データ送受信機能を有するように構成したが、この態様には限定されない。電力線に接続される環境発電要素６０、及び負荷要素７０の少なくとも一部が電力線通信可能に構成されていればよい。
【0179】
また、本実施形態（電力配線ネットワーク装置１）では、負荷要素７０（ネットワーク管理デバイス１００）が無線通信部１０５を有するように構成したが、この態様には限定されず、無線通信部１０５を有しない構成としてもよい。また、無線通信部１０５は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＷｉ－Ｆｉに限定されず、基地局を介した無線通信に対応したものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0180】
本開示によれば、インフラストラクチャーを整備することなく、携帯性に優れた電力ネットワークを構築することが可能な電力配線ネットワーク装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【0181】
１ 電力配線ネットワーク装置
１０ 環境発電部
１１ 表面
１２ 裏面
１３ 縁部
１６ 太陽電池パネル
１７ 取り出し電極
１７ａ 第１取り出し電極
１７ｂ 第２取り出し電極
２０ コネクタ
２０ａ 第１コネクタ
２０ｂ 第２コネクタ
２１ 接続部
３０ 剛性部材
３１ 表面
３２ 裏面
４０ 導電部
５０ 接続ケーブル
５１ 外部コネクタ
５１ａ 第１外部コネクタ
５１ｂ 第２外部コネクタ
５２ 導電部材
６０，６０ａ，６０ｂ 環境発電要素
６３ 逆電流防止部
６４ 発電部接続用コネクタ
６５ 外部の環境発電部
６６ コネクタ
７０，７０ａ，７０ｂ 負荷要素
７２ 負荷
７３ 電圧制御部
７４ 負荷接続用コネクタ
７５ 外部の負荷
７６ コネクタ
８０ 二次電池要素
８２ 二次電池
８３ 切替部
８４ 電圧制御部
８５ 逆電流防止部
９０ スイッチ要素
９３ 切替部
１００ ネットワーク管理デバイス
１０１ 制御部
１０３ 論理データ処理部
１０５ 無線通信部
１０６ 記憶部
１０７ ＲＯＭ
１０８ ＲＡＭ
１０９ ＦｌａｓｈＲＯＭ
１１０ 送受信データ処理部
１１１ デバイス属性情報発生部
１１２ コマンド情報発生部
１１３ ステータス情報発生部
１１５ 送信データ発生部
１１６ 受信データ記憶部
１１７ 受信データ解析部
１１８ デバイス制御情報発生部
１２０ データ送信部（第２送信部）
１２１ 送信データ変調部
１２２ 信号レベル調整器
１３０ タイミング生成器
１３２ 変調周波数発生器
１３４ 分周器
１４０ データ受信部（受信部）
１４１ 信号レベル調整器
１４２ 受信データ復調部
１５０ 同期信号発生部
１５１ 同期信号発生器
１５２ 信号レベル調整器
１７０ フィルタ
２００ 環境発電デバイス
２０１ 発電部
２０３ 論理データ処理部
２１０ 送受信データ処理部
２１１ デバイス属性情報発生部
２１２ コマンド情報発生部
２１３ ステータス情報発生部
２１６ 受信データ記憶部
２１７ 受信データ解析部
２１８ デバイス制御情報発生部
２２０ データ送信部（第１送信部）
２２１ 送信データ変調部
２２２ 信号レベル調整器
２３０ タイミング生成器
２３１ 信号レベル調整器
２３２ 同期信号検出器
２３３ 電圧制御発振器
２３４ 分周器
２３５ 位相比較器
２３６ ローパスフィルタ
２４０ データ受信部
２４１ 信号レベル調整器
２４２ 受信データ復調部
２７０ フィルタ
３００ 二次電池デバイス
３０１ 電池部
４００ ラジオデバイス
４０１ ラジオ部
５００ 遮断／導通デバイス
５０１ 制御部
５０３ 論理データ処理部
５０５ Ｉ／Ｏ処理部
５０６ 記憶部
５０７ ＲＯＭ
５０８ ＲＡＭ
５１０ 送受信データ処理部
５１１ デバイス属性情報発生部
５１２ コマンド情報発生部
５１３ ステータス情報発生部
５１５ 送信データ発生部
５１６ 受信データ記憶部
５１７ 受信データ解析部
５１８ デバイス制御情報発生部
５２０ データ送信部（第２送信部）
５２１ 送信データ変調部
５２２ 信号レベル調整器
５３０ タイミング生成器
５４０ データ受信部
５４１ 信号レベル調整器
５４２ 受信データ復調部
５７０ フィルタ
７００ 外部機器
Ａ 第１方向
Ｂ 第２方向
Ｃ 厚み方向
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 同期信号
Ｔ１ 環境発電部の厚み
Ｔ２ コネクタの厚み
Ｔ３ 剛性部材の厚み
１０ 環境発電部
１１ 表面
１２ 裏面
１３ 縁部
１６ 太陽電池パネル
１７ 取り出し電極
１７ａ 第１取り出し電極
１７ｂ 第２取り出し電極
２０ コネクタ
２０ａ 第１コネクタ
２０ｂ 第２コネクタ
２１ 接続部
３０ 剛性部材
３１ 表面
３２ 裏面
４０ 導電部
５０ 接続ケーブル
５１ 外部コネクタ
５１ａ 第１外部コネクタ
５１ｂ 第２外部コネクタ
５２ 導電部材
６０，６０ａ，６０ｂ 環境発電要素
６３ 逆電流防止部
６４ 発電部接続用コネクタ
６５ 外部の環境発電部
６６ コネクタ
７０，７０ａ，７０ｂ 負荷要素
７２ 負荷
７３ 電圧制御部
７４ 負荷接続用コネクタ
７５ 外部の負荷
７６ コネクタ
８０ 二次電池要素
８２ 二次電池
８３ 切替部
８４ 電圧制御部
８５ 逆電流防止部
９０ スイッチ要素
９３ 切替部
１００ ネットワーク管理デバイス
１０１ 制御部
１０３ 論理データ処理部
１０５ 無線通信部
１０６ 記憶部
１０７ ＲＯＭ
１０８ ＲＡＭ
１０９ ＦｌａｓｈＲＯＭ
１１０ 送受信データ処理部
１１１ デバイス属性情報発生部
１１２ コマンド情報発生部
１１３ ステータス情報発生部
１１５ 送信データ発生部
１１６ 受信データ記憶部
１１７ 受信データ解析部
１１８ デバイス制御情報発生部
１２０ データ送信部（第２送信部）
１２１ 送信データ変調部
１２２ 信号レベル調整器
１３０ タイミング生成器
１３２ 変調周波数発生器
１３４ 分周器
１４０ データ受信部（受信部）
１４１ 信号レベル調整器
１４２ 受信データ復調部
１５０ 同期信号発生部
１５１ 同期信号発生器
１５２ 信号レベル調整器
１７０ フィルタ
２００ 環境発電デバイス
２０１ 発電部
２０３ 論理データ処理部
２１０ 送受信データ処理部
２１１ デバイス属性情報発生部
２１２ コマンド情報発生部
２１３ ステータス情報発生部
２１６ 受信データ記憶部
２１７ 受信データ解析部
２１８ デバイス制御情報発生部
２２０ データ送信部（第１送信部）
２２１ 送信データ変調部
２２２ 信号レベル調整器
２３０ タイミング生成器
２３１ 信号レベル調整器
２３２ 同期信号検出器
２３３ 電圧制御発振器
２３４ 分周器
２３５ 位相比較器
２３６ ローパスフィルタ
２４０ データ受信部
２４１ 信号レベル調整器
２４２ 受信データ復調部
２７０ フィルタ
３００ 二次電池デバイス
３０１ 電池部
４００ ラジオデバイス
４０１ ラジオ部
５００ 遮断／導通デバイス
５０１ 制御部
５０３ 論理データ処理部
５０５ Ｉ／Ｏ処理部
５０６ 記憶部
５０７ ＲＯＭ
５０８ ＲＡＭ
５１０ 送受信データ処理部
５１１ デバイス属性情報発生部
５１２ コマンド情報発生部
５１３ ステータス情報発生部
５１５ 送信データ発生部
５１６ 受信データ記憶部
５１７ 受信データ解析部
５１８ デバイス制御情報発生部
５２０ データ送信部（第２送信部）
５２１ 送信データ変調部
５２２ 信号レベル調整器
５３０ タイミング生成器
５４０ データ受信部
５４１ 信号レベル調整器
５４２ 受信データ復調部
５７０ フィルタ
７００ 外部機器
Ａ 第１方向
Ｂ 第２方向
Ｃ 厚み方向
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 同期信号
Ｔ１ 環境発電部の厚み
Ｔ２ コネクタの厚み
Ｔ３ 剛性部材の厚み
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】