JP4008361B2 - 給電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力を受給側へ伝える配線に対して非接触で電力を供給する給電装置に関し、特に配線上を自由に移動させることができ、配線への機械的ストレスを無くして所望の電力を給電することができる給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭用電源や電池等の電源から電力の供給を受ける場合、この電源や電源回路等に接続された配線にコネクタやソケット等を設け、配線に直接的な電気的接触を行うことにより電力を取り出していた。例えば、蛍光灯や電球等を利用した照明装置を設置する際には、配線上に設けられたコネクタやソケットに蛍光灯や電球等を取り付け、コネクタやソケットを介して電力の供給を受けていた。また、電飾装置を設ける場合においても、予め配線上に設けられたソケット等を介して電飾に電力を供給していた。さらに、防犯のためのセンサ等を設ける場合でも、予め決められた位置に設けられたコネクタ等を介してセンサ等に電力を供給していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−５１７０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−８４０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電力を供給する方法としては、コネクタやソケット等のように機械的接触を介して供給する物が一般的であった。しかし、このような構成では、例えば使用者が蛍光灯や電球等の位置や個数を変更しようとした場合、電力を取り出す位置や個数が配線に直接的接触を持つコネクタやソケットの位置や個数によって決まって来る。このため、大きな設計変更や工事が必要となってしまうという課題がある。しかも、配線と直接的な電気的接触をもつコネクタやソケット等の場合、その接続部に機械的ストレスが集中してしまうため、短絡や断線、感電のおそれがあった。
【０００６】
例えばクリスマスツリーの電飾装置では、配線の複数箇所にソケットが設けられ、このソケットに電球が取り付けられる構成となっているが、本来それほど大きな電力を必要としない電球でも、上述した問題を解消するべく、ソケット内のハンダ付け部分の保護や屈曲による断線を無くすためにはソケット部分の配線を太くする必要があった。その結果、電飾装置自体が大型化するという課題があった。
【０００７】
また、従来の給電装置は、コネクタやソケット等を介して電球や照明に電力を供給するため家庭用電源や電池等の電源を利用しているが、電力を供給する位置が固定されており、この位置を使用者が変更することを原則的に考慮されていない。このため、電力を供給する位置を変更する場合には、雑多な作業が必要であった。
【０００８】
ところで、上述した問題を解消するための対策として、磁気を用いて電力を供給するものも提案されている。しかし、この場合でも、電力を供給する位置は決められているため、この電力の供給位置を変更することは前述した従来の装置よりはるかに困難なものであった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配線上を自由に移動させることができ、配線への機械的ストレスを無くして電力の供給を行うことができる給電装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、交流電流が流れる配線と、
被給電体としての発光手段を接続した巻線が巻き込まれた磁性体を有し、前記配線に流れる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記巻線に流れる双方向電流に応じて個々に独立に前記発光手段の発光を制御する発光制御手段を有する複数の配電手段と、
前記交流電流を制御することにより前記発光手段の発光を制御する制御手段と、
密着固定時に前記配線が通過する貫通穴を有する矩形筒状をなすように２つに分割され、少なくとも一方に巻線が巻き込まれた磁性体と、内壁面の長手方向に爪を有する断面コ字状の第１のカバー部と平板状の第２のカバー部とを有し、前記２分割された磁性体を密着固定したときの前記貫通穴に前記配線が通過するように前記２分割された磁性体を挟み込んで前記爪を前記第２のカバー部に係止して固定するカバーとからなり、前記配線に対して着脱可能かつ移動可能であって、前記巻線に加えられる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記配線に電力を供給する給電接続部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の給電装置において、所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記交流電流は、前記発振手段が発生する信号に基づいて前記配線に流されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段は、前記配線に対して着脱可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段の磁性体が筒状をなし、前記配線の一部が前記筒状の磁性体の空洞部分を通過することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段の磁性体は、前記配線を挟むように複数の磁性体部分に分割され、該分割された複数の磁性体部分の少なくとも一つに前記巻線が施されたものであり、
前記複数の磁性体部分が前記配線を挟むように前記複数の磁性体部分を固定する固定手段を有することを特徴とする。
【００２１】
ここで、上述した各請求項の発明に用いられる各文言について説明する。上記「交流電流」とは、例えば家庭用電源から出力されるものでもよいし、直流電源から出力される直流電流を交流電流に変換したものでもよい。
【００２２】
上記「配線」とは、上記交流電流を流すために配された、例えば銅線などを意味する。もしくは、上記銅線などに被覆を施したものとしてもよい。
【００２３】
上記「巻線が配線に近接する」とは、巻線が配線に直接的な電気的接続をもつことなく、配線の近くに位置していることを意味する。但し、配線が被覆されているときには、この被覆に接して配設されている場合も含むものとする。また、上記巻線は配線の配線方向と略同一方向に施されることが望ましい。
【００２４】
上記「双方向電流」とは、配線に流れる交流電流によって上記巻線に電磁誘導された電流であり、交流電流に応じた周期で正負方向に切り替わる電流を意味する。さらに、上記双方向電流とは、上記巻線に電磁誘導された電流に所定の電気的な処理を加えたものも含むものとする。
【００２５】
上記「発光手段」とは、例えば電球、蛍光灯、または発光ダイオードなどを意味するが、これらに付随する回路、例えば電流方向制御用ダイオードなども含むものとする。
【００２６】
上記「交流電流を制御する」とは、例えば交流電流について正負方向に切り換わる周期を制御することを意味する。
【００２７】
上記「交流電流を制御することにより発光手段の発光を制御する」とは、例えば発光手段として正方向の交流電流に対して発光するものを用い、交流電流について正負方向に切り換わる周期を制御することにより上記双方向電流について正負方向に切り換わる周期を制御し、これにより発光手段の点灯、消灯を制御することを意味する。
【００２８】
上記「発振手段」は、上記所望の周波数の信号を直接発振するものでもよいし、所定の周波数の信号を発する発振回路と、この発振回路から発せられた信号を分周し、上記所望の周波数の分周信号を上記所望の周波数の信号として出力する分周回路とから構成されたものとしてもよい。
【００２９】
「発光手段の発光を各配電手段毎にそれぞれ独立に制御する」とは、例えば２つの配電手段を設けた場合、一方の配電手段に接続された発光手段の発光と他の配電手段に接続された発光手段の発光とを別々に独立して制御することを意味する。
【００３０】
上記「配電手段に対して着脱可能」とは、配電手段が上記配線に磁性体が近接するように取り付けることが可能であり、かつ配線から取り出すことも可能であることを意味する。
【００３１】
上記「筒状」とは、例えば完全な円筒形のものでもよいし、円筒形の一部に隙間を設けて上記配線がその隙間を通るようにし、磁性体が配線から取り出せるようにしてもよい。また、必ずしも円筒形でなくてもよく、多角形の断面を有する筒状の形状でもよい。
【００３２】
給電接続部または配電手段の複数の磁性体部分は、上記「固定手段」により固定するようにしてもよいが、複数の磁性体部分自体が連結部を有し、該連結部による複数の磁性体部分が配線を挟んで固定されるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による給電装置の実施の形態について説明する。
【００３４】
なお、図１は本発明による給電装置の第１の実施の形態の概略構成図、図２は本発明による給電装置の給電接続部の一例を示す概略図、図３は本発明による給電装置の給電接続部の他の構成を示す概略図、図４は本発明による給電装置の制御手段の詳細図、図５は本発明による給電装置の配電手段の一例を示す概略図、図６および図７は本発明による給電装置の配電手段の他の構成を示す図、図８は図６および図７の配電手段の第１固定部および第２固定部の接触面の詳細図、図９は図１に示す給電装置における発光手段の詳細図、図１０は図１に示す給電装置の配線に流れる交流電流の電圧波形を示す図、図１１は図１に示す給電装置の配電手段の巻線に流れる双方向電流の電圧波形を示す図、図１２は図１に示す給電装置の発光ダイオードに流れる電流の電圧波形を示す図、図１３は本発明による給電装置の第２の実施の形態の概略構成図、図１４は図１３に示す給電装置における配電手段およびその配電手段に接続される発光手段の回路構成を示す図、図１５は図１３に示す給電装置における発光手段を発光させるための交流電流の電圧波形を示す図、図１６は図１３に示す給電装置における配線に流される発光制御信号としての交流電流の波形、および第１、第２フリップフロップ部における各フリップフロップの出力波形を示す図、図１７は本発明による給電装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【００３５】
本例の給電装置１は、図１に示すように、交流電流を出力する電源装置２と配電装置３とを備えている。
【００３６】
電源装置２は、直流電流を出力する電源１１、電源１１に接続され所定の周波数の信号を発生して出力する発振回路１２、発振回路１２から出力された信号を所望の周波数に分周して分周信号を出力する分周回路１３、分周回路１３から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する制御手段１４、制御手段１４から出力された交流電流を後述する配線３１に電磁的に誘導して非接触で電力を供給する給電接続部１５を備えている。
【００３７】
発振回路１２は、例えば数十ｋＨｚの発振信号を発生している。分周回路１３は、発振回路１２が発生する発振信号を例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の信号に分周し、この分周信号を発生して出力している。
【００３８】
制御手段１４は、例えば図４に示すような論理回路および出力回路により構成されている。制御手段１４では、分周回路１３からの分周信号Ｑｎを受けることにより交流電流の周期が決定される。また、分周回路１３から信号Ｑｍまたは信号Ｑｐを受けることにより正負方向の切り替えが行なわれている。
【００３９】
給電接続部１５は、図２に示すように、磁性体２１と巻線（１次巻線）２２を備えて概略構成される。磁性体２１は、筒状に構成され、後述する配線３１の配線方向と同一方向に巻線２２が巻き込まれている。この給電接続部１５は、後述する配線３１が磁性体２１を通過しており、配線３１に対して移動可能に取り付けられている。そして、この給電接続部１５には、巻線２２に対して制御手段１４から例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数にて双方向電流が供給される。
【００４０】
給電接続部１５は、図３に示すように構成することもできる。この給電接続部１５によれば、一度配線３１に取り付けた給電接続部１５を取り外し、配線３１上の別の位置に自由に設置することができる。さらに構成について説明すると、図３に示す給電接続部１５は、磁性体２１、巻線（１次巻線）２２、磁性体密着用カバー２３を備えて概略構成される。磁性体２１は、密着固定した際に筒状をなすように２つの磁性体２１ａ，２１ｂに分割されている。磁性体２１ａ，２１ｂは、互いに向き合う面に凹部を有し、少なくとも一方に後述する配線３１の配線方向と同一方向に巻線２２が巻き込まれている。図３の例では、磁性体２１ａにのみ巻線２２が施されている。
【００４１】
固定手段としての磁性体密着用カバー２３は、非磁性体で構成され、２分割された磁性体２１ａ，２１ｂを密着固定するものである。図３の例では、断面コ字状をなし、内壁面の長手方向に係止部としての爪２４を有する第１のカバー部２３ａと、平板状の第２のカバー部２３ｂとにより磁性体密着用カバー２３が構成される。この磁性体密着カバー２３は、２分割された磁性体２１ａ，２１ｂの凹部が向き合って筒状をなすように密着固定したときに生じる貫通穴２１ｃに後述する配線３１が通過するように磁性体２２ａ，２２ｂを挟み込み、第１のカバー部２３ａの爪２４を第２のカバー部２３ｂに係止して固定する。これにより、磁性体２１の貫通穴２１ｃに後述する配線３１が通過し、配線３１に対して着脱可能かつ移動可能な給電接続部１５が取り付けられる。そして、この給電接続部１５には、巻線２２に対して制御手段１４から例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数にて双方向電流が供給される。
【００４２】
なお、給電接続部１５は、図２や図３の構成に限定されるものではない。例えば図３の例では、巻線２２が施される磁性体２１を２分割した構成であるが、さらに複数に分割しても良い。また、配電装置３の配線３１に対する着脱構造も図示以外の構成とすることができる。
【００４３】
配電装置３は、図１に示すように、電源装置２の給電接続部１５から電磁的に誘導されて出力された交流電流を流す配線３１、配線３１の近傍に設けられ、配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体に巻かれた銅線に流されることにより配電を行う配電手段３２、配電手段３２の巻線に接続され巻線に流れる双方向電流により駆動される被給電体３３を備えている。
【００４４】
配線３１は、図１に示すように、両端が制御手段１４に接続され、螺旋状に纏められたものであり、このことにより複数の銅線に流れる交流電流に基づく双方向電流を配電手段３２の巻線に流すことができる。
【００４５】
配電手段３２は、図５に示すように、磁性体３４と巻線３５を備えて概略構成される。磁性体３４は、筒状に構成され、巻線３５が巻き込まれている。磁性体３４は、貫通穴３４ａに配線３１が通過しており、配線３１に対して移動可能に取り付けられている。磁性体３４に巻き込まれた巻線３５には、被給電体３３が接続されている。図５の例では、被給電体３３として、２つの発光手段（発光ダイオード）３３ａ，３３ｂが互いに逆方向に接続されている。そして、この配電手段３２では、電源装置２の給電接続部１５から電磁的に誘導されて出力された交流電流が配線３１に流れると、この配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体３４に巻き込まれた巻線３５に流されることにより被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂに配電を行っている。
【００４６】
配電手段３２は、図６および図７に示すように構成することができる。この配電手段３２は、配線３１の配線方向と同一方向に巻線３５ａ，３５ｂが施された半円筒形の第１磁性体３４ａ、第１磁性体３４ａと同様に巻線３５ｃ，３５ｄが施された半円筒形の第２磁性体３４ｂ、巻線３５ａ，３５ｂが配線３１に近接するように第１磁性体３４ａが固定された第１固定部３６、第１固定部３６と接合部３８を介して接合され、巻線３５ｃ，３５ｄが配線３１に近接するように第２磁性体３４ｂが固定された第２固定部３７から構成されている。
【００４７】
接合部３８は、柔軟なプラスチックで作られており、接合部３８を接線として第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを当接したり、分離したりすることができる。図６は第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを分離したときの態様を示しており、図７は第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを当接したときの態様を示している。接触面３６ａと接触面３７ａは、図５に示すように、接触面３６ａは上記磁性体が固定される上記固定部の内側に凸部３６ｂを、接触面３７ａは上記固定部の外側に凸部３７ｂを有しており、凸部３６ｂと凸部３７ｂとが互いに噛み合って接触面３６ａと接触面３７ａとが当接されるようになっている。
【００４８】
第１固定部３６および第２固定部３７は、当接された状態においては八角筒形状（内部が空洞な八角柱の形状）をしており、分離された状態においてはそれぞれが上記八角筒を縦に２分割した形状になっている。また、八角形状である上下面の中央には円形の穴が設けられており、その穴を上記配線３１が通過するように構成されている。第１固定部３６および第２固定部３７の内部の空洞部にはそれぞれ第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂが固定されている。そして、第１固定部３６および第２固定部３７が当接された際には、第１磁性体３４ａと第２磁性体３４ｂとが一体化して円筒形の磁石となり、この円筒形の磁石の中央部の空洞を上記配線３１が通過する。
【００４９】
巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは１本の銅線からなるものであり、巻線３５ａの一端には銅線３９ａが繋がっている。この銅線３９ａは、図７に示すように、第１固定部３６および第２固定部３７が当接された状態において、その八角筒の周囲を１周するように配線されている。また、巻線３５ａの他端には銅線４０が繋がっている。この銅線４０は、図７に示すように、第１固定部３６および第２固定部３７が接合された状態において、その八角筒の周囲を１周するように配線されている。なお、本実施の形態では、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが１本の銅線からなるものとしたが、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄがそれぞれ１本の銅線からなり、それぞれの巻線から双方向電流を取り出す形態としてもよい。
【００５０】
また、図７に示すように、銅線３９と銅線４０との間には銅線４１が並列に複数本配線されており、この銅線４１には被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂがそれぞれ交互に接続されている。
【００５１】
発光手段３３ａ，３３ｂには、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに発生する双方向電流に基づいて銅線３９と銅線４０との間に生じる電圧が印加される。発光手段３３ａは、図６に示すように、銅線４１に流れる双方向電流の方向を制御する電流方向制御用ダイオード４２ａと銅線４１に流れる双方向電流に応じて発光する発光ダイオード４３ａとから構成されている。また、発光手段３３ｂも発光手段３３ａと同様に電流方向制御用ダイオード４２ｂと発光ダイオード４３ｂとから構成される。そして、電流方向制御用ダイオード４２ｂと発光ダイオード４３ｂは、発光手段３３ａの発光ダイオード４３ａが発光するときに銅線４１に流れる双方向電流の向きとは逆の方向に双方向電流が銅線４１に流れたときに発光するように接続されている。また、図８に示すように、発光手段３３ａ，３３ｂには、抵抗Ｒが接続され、発光手段３３ａ，３３ｂに印加される電圧を制御している。なお、図７においては、抵抗Ｒは図示省略している。
【００５２】
次に、本給電装置において、配電手段３２に設けられた発光手段３３ａ，３３ｂを、制御手段１４により巻線に流れる双方向電流を制御することにより発光させる作用について説明する。ここでは、配電手段３２の構成として図６および図７の構成を採用した場合を例にとって説明する。
【００５３】
まず、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力される。そして、分周回路１３は、入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号Ｑｎおよびその正負の向きを切り替えるための信号Ｑｍ，Ｑｐを制御手段１４に出力する。制御手段１４は、入力された分周信号Ｑｎおよび信号Ｑｍ，Ｑｐに基づいて所望の周期の信号を一定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する。制御手段１４から出力された交流電流は配線３１に流される。本実施の形態において配線３１に流される交流電流の電圧波形を図９に示す。図９に示すように、制御手段１４は、分周信号Ｑｎに基づいた周期ｔ１の信号を、信号Ｑｍ，Ｑｐに基づいて周期Ｔ１で正負方向を切り替えた交流電流を給電接続部１５を介して電磁的な誘導により配線３１に出力する。また、制御手段１４は、分周信号Ｑｎ’に基づいた周期ｔ２の信号を、信号Ｑｍ’，Ｑｐ’に基づいて周期Ｔ２で正負方向を切り替えた交流電流を給電接続部１５を介して電磁的な誘導により配線３１に出力する。
【００５４】
給電接続部１５から電磁的な誘導により非接触で配線３１に流された交流電流は、配電手段３２における第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂによって構成される空洞部分（貫通穴部分）を通過する。そして、この交流電流の通過により第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂの巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄには電磁的に誘導された双方向電流が流れる。巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに双方向電流が流れることにより巻線３５ａの両端に接続された銅線３９，４０には電圧が発生する。この電圧に基づいて銅線４１にも双方向電流が流れる。この双方向電流の電圧波形を図１０に示す。図１０に示すように、０電位は正負方向にそれぞれ引っ張られ一定していないが、配線３１に流れる交流電流の電圧波形に応じた電圧波形の双方向電流を銅線４１から得ることができる。
【００５５】
銅線４１には、図５に示すように、発光手段３３ａ，３３ｂがそれぞれ接続されており、この発光手段３３ａ，３３ｂに上記双方向電流を流して給電することにより発光させることができる。図１１および図１２に示すように、本実施の形態では、銅線４１に負の電圧が印加されているとき、発光ダイオード４３ａは順バイアスとなり発光する。一方、このとき発光ダイオード４３ｂは逆バイアスとなり発光しない。逆に、銅線４１に正の電圧が印加されているとき、発光ダイオード４３ｂが順バイアスとなり発光し、発光ダイオード４３ａは逆バイアスとなり発光しない。なお、本実施の形態においては、図１０に示した周期ｔ１の信号が周期Ｔ１で正負方向に切り換えられた交流電流が配線３１に流されている際には、上記周期ｔ１を非常に短い時間とすれば、周期Ｔ１の間は発光ダイオード４３ａまたは発光ダイオード４３ｂは連続して点灯させることができる。また、図１０に示した周期ｔ２の信号が周期Ｔ２で正負方向に切り換えられた交流電流が配線３１に流されている際には、上記周期Ｔ２（ｔ２）を非常に短い時間とすれば、発光ダイオード４３ａおよび発光ダイオード４３ｂの両方を同時に連続して点灯させることができる。
【００５６】
また、上記のように周期ｔ１、ｔ２を短い時間に設定することにより配電手段３２の巻線に生じる双方向電流の発生効率を向上することができる。
【００５７】
ところで、本実施形態では、配電手段３２を１つしか設けていないが、複数個の配電手段３２を配線３１に設けるようにしてもよい。その際、例えば図６および図７に示すような着脱可能な配電手段３２を採用すれば、一度配線３１に取り付けた配電手段３２を取り外し、別の位置に自由に設置することができる。
【００５８】
上記実施の形態の給電装置１によれば、配電装置３の配線３１に対して移動可能に取り付けられた給電接続部１５を介して制御手段１４から非接触で配線３１に電力を供給することができる。
【００５９】
そして、給電接続部１５として、図３に示す構成を採用すれば、配線３１に対して移動だけでなく着脱も可能なので、必要なときに配線３１に取り付けて給電を行うことができ、不要なときは配線３１から外しておくことができる。例えばクリスマスツリーの電飾装置として本例の給電装置１を採用した場合には、被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂが接続された配電手段３２を配線３１上の所定箇所に順次取り付けて飾り付けを終えた後、その配線３１上の空き部分（配電手段３２が無い配線部分）に給電接続部１５を取り付けて配線３１に給電することができる。また、給電接続部１５を取り付けた後に配電手段３２の位置を変更したい場合でも、給電接続部１５の位置をずらして配電手段３２の位置調整を行うことができる。その際、給電接続部１５および配電手段３２を配線３１に対して着脱可能な構成を採用すれば、さらに位置変更や数変更に対して容易に対応することができる。
【００６０】
給電接続部１５は、配線３１に対して移動可能（または移動および着脱可能）に設けた構成なので、電源装置２における給電接続部１５までの配線を太くすることができる。その際、給電接続部１５が設けられる配線３１を細くすれば、配線３１に対して移動可能に配電手段３２が設けられた無接点による配電装置３の小型化を実現することができる。
【００６１】
給電接続部１５として、図３に示す構成のものを採用すれば、配線３１を挟むように磁性体２１を複数の磁性体２１ａ，２１ｂに分割（図３の例では２分割）し、分割された複数の磁性体２１ａ，２１ｂに巻線２２を施し、固定部としての磁性体密着用カバー２３により複数の磁性体２１ａ，２１ｂが配線３１を挟むように複数の磁性体２１ａ，２１ｂを固定するようにしたので、配線３１に対して給電接続部１５を容易に取り付けることができ、位置変更に対しても容易に対応することができる。
【００６２】
また、給電接続部１５を設けた構成により、以下に示す相乗効果を奏することができる。配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流を、被給電体３３の接続された配電手段３２の巻線に流すことにより、配線３１と直接的な電気的接触をもつことなく被給電体３３（例えば発光手段３３ａ，３３ｂ）に配電するようにしたので、被給電体３３の位置や個数を容易に変更することができる。その際、給電接続部１５も配線３１に対して移動可能に設けられるので、被給電体３３の位置や個数に応じて配線３１の空き部分に取り付けることができる。さらに、給電接続部１５および被給電体３３が接続された配電手段３２を配線３１に対して着脱可能な構成とすれば、位置変更や個数変更に対して容易に対応でき、全体の配置を考慮して配線３１に対する給電接続部１５と被給電体３３の取り付けを行うことができる。
【００６３】
給電接続部１５と被給電体３３が接続された配電手段３２とは、配線３１に対して直接的な電気的接触がないので、配線３１を絶縁体で被覆すれば漏電や短絡といった電気的な要因による事故を回避でき、安全性を向上させることができる。
【００６４】
被給電体３１として発光手段３３ａ，３３ｂを用いた場合、制御手段１４により交流電流を制御することによって発光手段３３ａ，３３ｂの発光を制御するようにしたので、制御線を新たに設けることなく、発光手段３３ａ，３３ｂの発光制御を簡略な構成で容易に行うことができる。
【００６５】
所望の周波数の信号を発生する発振回路１２を有し、この所望周波数の信号に基づいて配線３１に交流電流を流すようにしたので、家庭用電源等から出力された交流電流よりも高い周波数の交流電流を配線に流すことができる。これにより、電磁的な誘導を効率よく行うことができ、より大きな双方向電流を得ることができる。
【００６６】
図３に示す給電接続部１５と、図６および図７に示す配電手段３２の構成を採用すれば、給電接続部と配電手段の磁性体の形状を筒状とし、配線の一部が筒状の磁性体の空洞部分を通過する構成となり、筒状の磁性体により多くの巻線を施すことができるので、双方向電流の発生効率を向上させることができる。
【００６７】
次に、本発明の給電装置の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における配線３１に複数の配電手段３２を設けたものであり、さらに各配電手段３２にそれぞれ発光制御手段５１を設け、この発光制御手段５１により各配電手段３２のそれぞれに接続された複数の被給電体３３としての発光手段の発光を別々に独立に制御するものである。
【００６８】
図１３は本実施の形態における給電装置の概略構成図を示したものである。本実施の形態における電源装置１は、第１の実施の形態と同様に発光手段３３を発光させるための交流電流を配線３１に流すものであるとともに、さらに発光手段３３の発光を制御するための発光制御信号としての交流電流を配線３１に流すものである。電源装置１におけるタイミング記憶回路５２は複数の配電手段３２の各配電手段３２にそれぞれ設けられた発光手段３３を点灯、消灯させるための発光制御信号の波形パターンを記憶しており、このタイミング記憶回路５２に記憶された発光制御信号の波形パターンに基づいて波形発生回路５３は波形制御信号を出力し、制御手段１４はこの波形制御信号に応じた発光制御信号としての交流電流を給電接続部１５を介して配線３１に流す。
【００６９】
図１４に本実施の形態の配電手段３２およびその配電手段３２に接続される発光手段３３の回路構成を示す。なお、本実施の形態の配電手段３２における磁性体、巻線および固定部といった機械的構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
本実施の形態の配電手段３２には、発光手段３３の発光を制御するための発光制御手段５１が図１４に示すような回路構成で設けられている。発光制御手段５１は、給電接続部１５を介して配線３１に流された発光制御信号としての交流電流に応じて巻線に生じた双方向電流の波形のパルス数をカウントするクロック用リングカウンター５４およびデータ用リングカウンター５５、この２つのリングカウンターによりカウントされたパルス数に応じて発光手段３３の発光制御が状態が書き込まれる第１フリップフロップ部５６、データ用リングカウンター５５によりカウントされたパルス数に基づいて、巻線に流れる双方向電流が発光制御信号としての交流電流に基づくものであるか否かを判定する第２フリップフロップ部５７、スイッチ５８を備えている。本実施の形態は３つの配電手段３２に接続された発光手段３３の発光を制御するものであり、スイッチ５８はこの３つの配電手段３２に設けられた各発光制御手段５１のそれぞれの発光制御状態を別々に書き換えるためのものである。３つの配電手段３２の各発光制御手段５１の発光制御状態の書き換えは、スイッチ５８をそれぞれモード１、モード２またはモード３に切り換えることにより別個に行うことができる。
【００７１】
発光手段３３は、２つの発光ダイオードＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）、ＬＥＤＧ（線色ＬＥＤ）を備えており、第１フリップフロップ部５６に書き込まれた発光制御状態に応じてそれぞれの発光ダイオードが独立制御されて発光するものである。
【００７２】
次に、第２の実施の形態の給電装置の作用について説明を行う。まず、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力され、分周回路１３は入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号を制御手段１４に出力し、制御手段１４はこの分周信号に基づいて各発光手段３３を発光させるための交流電流を給電接続部１５から電磁的な誘導により配線３１に流す。本実施の形態では、このとき、図１５に示すように、周期ｔ３に分周され、周期Ｔ３で正負方向が切り換わる交流電流を配線３１に流す。また、この交流電流は周期Ｔ３の間に周期ｔ３のパルスを８つ含むものである。
【００７３】
配線３１に上記のような交流電流を流すことにより、上記第１の実施の形態と同様に巻線に交流電流に応じた双方向電流が流れる。この双方向電流のパルスは発光制御手段５１の２つのリングカウンターによりカウントされる。ここで、図１５に示すような周期Ｔ３の間に８つのパルスを含む交流電流が配線３１に流されているときには、発光制御手段５１における第２フリップフロップ部５７において、上記交流電流は発光制御状態を書き換える発光制御信号としての交流電流と判定されないため、予めｆｆｒ、ｆｆｇに設定された初期状態の発光制御状態で、発光手段３２は発光する。すなわち、例えば、初期状態として発光制御手段５１のｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力がともにＨになっている場合にはＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）およびＬＥＤＧ（線色ＬＥＤ）が両方点灯し、初期状態としてｆｆｒのＱ出力がＨ、ｆｆｇのＱ出力がＬとなっている場合にはＬＥＤＲが点灯し、ＬＥＤＧは消灯する。
【００７４】
次に、配線３１に発光制御信号としての交流電流を流すことにより配電手段３２の発光制御手段５１の発光制御状態を切り換えて発光手段３３の発光を制御する作用について説明する。ここでは、３つの配電手段３２に接続された発光手段３３のうちの１つの発光手段３３について、ＬＥＤＧ（緑色のＬＥＤ）は点灯、ＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）は消灯するように発光制御手段５１の発光制御状態を書き換える作用について説明する。
【００７５】
まず、各発光制御手段５１のスイッチ５８はすべてモード２に切り替えられる。このことによりモード１およびモード３に応じた配電手段３２の発光制御手段５１では発光制御状態が書き換えられることなくモード２に応じた発光制御手段５１のみの発光制御状態を書き換えることができる。
【００７６】
そして、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力され、分周回路１３は分周信号を波形発生回路５３に出力する。波形発生回路５３はモード２に応じた発光手段３３を上記のように制御するための波形パターンをタイミング記憶回路５２から読み出し、その波形パターンに基づいて波形制御信号を制御手段１４に出力する。制御手段１４はこの波形制御信号に基づいて、発光制御手段５１の発光制御信号としての交流電流を給電接続部１５から電磁的な誘導により配線３１に流す。このとき、配線３１に流される発光制御信号としての交流電流の波形、およびこの交流電流に応じて変化する第１フリップフロップ部５６および第２フリップフロップ部５７における各フリップフロップの出力波形を図１６に示す。
【００７７】
本実施の形態では、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に５つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにモード２に対応した発光制御手段５１の発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に４つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが消灯するように発光制御手段５１の発光制御状態が書き換えられる。
【００７８】
図１４において、ｆｆｉｎは、発光手段３３のＬＥＤＲおよびＬＥＤＧの発光制御状態がプリセットされるフリップフロップであり、データ用リングカウンタ５５により周期Ｔ３における５つ目のパルスがカウントされたときＱ出力がＨとなり、クロック用リングカウンタ５４により周期Ｔ３における２つ目のパルスがカウントされたときにＱ出力がリセットされる。
【００７９】
そして、ｆｆ１は、ｆｆｉｎのプリセットされた発光制御状態をＬＥＤＲの発光制御状態として、プリセットするフリップフロップであり、ｆｆ２は、ｆｆｉｎのプリセットされた発光制御状態をＬＥＤＧの発光制御状態として、プリセットするフリップフロップである。クロック用リングカウンター５４で周期Ｔ３における１つ目のパルスがカウントされたとき、ｆｆｉｎのＱ出力の状態がまずｆｆ１に入力され、次の周期Ｔ３における１つ目のパルスがクロック用リングカウンター５５でカウントされたとき、ｆｆ１のＱ出力の状態がｆｆ２に入力されるとともに、ｆｆｉｎのＱ出力の状態が再びｆｆ１に入力される。つまり、ｆｆｉｎにプリセットされた発光制御状態が、ｆｆ１、ｆｆ２に順次書き込まれる。なお、ｆｆ１、ｆｆ２の書き込まれた発光制御状態はデータ用リングカウンタ５５で６つ目のパルスがカウントされたときにはリセットされる。
【００８０】
また、ｆｆｕｎｃおよびｆｆｕｐｃは、配線３１に流れる交流電流が発光制御信号であるか否かを判断するためのものであり、ｆｆｕｎｃはデータ用リングカウンター５５から周期Ｔ３における１つ目のパルスが入ったときＱ出力をＨにし、６つ目のパルスが入ったときにはＱ出力をリセットするものである。また、ｆｆｕｐｃは、データ用リングカウンタ５５から１つ目のパルスが入ったときにＱ出力をリセットし、４つ目のパルスが入ったときにＱ出力をＨにするものである。
【００８１】
そして、ｆｆｕｎｃ、ｆｆｕｐｃのＱ出力がともにＨになり、かつ、クロック用リングカウンター５４により周期Ｔ３における８つ目のパルスがカウントされたとき、配線３１に流れる交流電流が発光制御信号であると判断され、クロック信号ＷｃｌｋがＨとなる。そして、このクロック信号によりｆｆ１、ｆｆ２のＱ出力の状態がｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力の状態が書き換えられ、ＬＥＤＲおよびＬＥＤＧの発光が制御される。
【００８２】
上記のようにｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力の状態が書き換えられた後は、再び発光制御信号としての交流電流が配線３１に流されるまでは、同じ発光制御状態が維持される。
【００８３】
また、モード１またはモード３に対応した発光制御手段５１の発光制御状態の書き換えは、各発光制御手段５１に設けられたスイッチ５８をモード１またはモード３に切り換えて上記のように発光制御信号としての交流電流を流すことにより行うことができる。本実施の形態におけるモード１に対応した発光制御手段５１は、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に３つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにその発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に２つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧを消灯するようにその発光制御状態が書き換えられる。そして、モード３に対応した発光制御手段５１は、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に７つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにその発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５４により正方向めパルスが周期Ｔ３中に６つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧを消灯するようにその発光制御状態が書き換えられる。
【００８４】
なお、例えば、モード２に対応した発光制御手段５１の発光制御状態を書き換えるための発光制御信号がモード１に対応した発光制御手段５１およびモード３に対応した発光制御手段５１に入力されたとしても、第２フリップフロップ部５７により発光制御信号と判定されないので、つまりクロック信号ＷｃｌｋがＨとなることはないのでその発光制御状態が書き換えられることはない。
【００８５】
従って、第２実施の形態の給電装置によれば、第１実施の形態の効果に加え、発光手段３３の接続された配電手段３２を複数有し、配電手段３２が、発光制御手段５１により発光手段３３の発光を双方向電流に応じてそれぞれ独立に制御するようにしたので、複数の配電手段３２のそれぞれに新たに制御線を設けることなくそれぞれ独立に発光手段の発光を制御することが可能となり、装置を簡略化することができる。
【００８６】
次に、本発明の給電装置の第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略している。第３実施の形態の給電装置１は、図１７に示すように、給電接続部１５に配線３１を複数回巻き付けて構成される。さらに説明すると、図示はしないが、給電接続部１５を構成する磁性体に対し、配線３１を複数回巻き込んで磁性体の貫通穴に配線３１を通過させる。この磁性体に対する配線３１の巻数は、取り出す電力によって所望の巻数で巻き込まれる。具体的に、図３に示す構成の給電接続部１５を用いた場合には、例えば磁性体２１ｂに配線３１を複数回巻き込んだ後、磁性体２１ａと密着させ、複数回巻き込まれた配線３１が磁性体２１ａ，２１ｂの貫通穴２１ｃを通過させた状態で磁性体密着カバー２３により２分割された磁性体２１ａ，２１ｂを密着固定する。
【００８７】
上記第３実施の形態の構成によれば、第１実施の効果に加え、制御手段１４から出力された交流電流を給電接続部１５を介して効率的に配線３１側に電磁誘導することができる。その結果、被給電体が大きな電力を必要とする場合、制御手段１４から出力される交流電流を大きくし、給電接続部１５に対する配線３１の巻数を調整すれば、配電手段３２を介して被給電体３３に大きな電力を供給することができる。
【００８８】
このように、本例の給電装置では、給電側が磁性体とこの磁性体に巻き込まれた巻線とで構成され、受給を行う配線は、この給電側の磁性体に挟み込まれるように設置される。そして、給電時には磁性体に巻き込まれた配線に交流電流を流すと、給電側の磁性体にて磁力が発生し、磁性体に挟み込まれて通過する配線に電流が誘起される。このような構成とすることにより、給電側と受給側とは直接配線する必要が無くなり、給電は非給電用配線の任意の位置にて行うことが可能となる。しかも、従来のようなコネクタやソケット等の機械的接触を介しないので、機械的ストレスによる短絡や断線、感電の恐れも低下する。
【００８９】
そして、本例の給電装置において、給電接続部１５を介して非接触で配電手段３２に給電され、この配電手段３２から出力される電力は、実施の形態で説明したＬＥＤ等の発光手段を被給電体３３として給電される他、電力エネルギーとして種々のものに利用できる。例えば本例の給電装置を電飾装置として衣類の表面に装着し、被給電体として発光手段を用い、この発光手段の各種色の組み合わせにより様々なデザインの衣類を提供することができる。この他、配電手段３２からの電力を電源駆動用信号とＯＮ／ＯＦＦ信号としてＩＣに入力し、このＩＣの駆動により液晶表示器の表示を制御することができる。さらに、配電手段３２から取り出せる電力を大きくすれば、モータ等の駆動電源としても利用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、配線に対して着脱可能かつ移動可能に取り付けられた給電接続部を介して非接触で配線に電力を供給することができる。
【００９１】
すなわち、配線に対して移動だけでなく着脱も可能なので、必要なときに配線に取り付けて給電を行うことができ、不要なときは配線から外しておくことができる。例えばクリスマスツリーの電飾装置として採用した場合には、被給電体としての発光手段が接続された配電手段を配線上の所定箇所に順次取り付けて飾り付けを終えた後、その配線上の空き部分に給電接続部を取り付けて配線に給電することができる。また、給電接続部を取り付けた後に配電手段の位置を変更したい場合でも、給電接続部の位置をずらして配電手段の位置調整を行うことができる。その際、給電接続部および配電手段を配線に対して着脱可能な構成を採用すれば、さらに位置変更や数変更に対して容易に対応することができる。
【００９２】
配線に対して着脱可能かつ移動可能に給電接続部を設けた構成なので、電源装置における給電接続部までの配線を太くすることができる。その際、給電接続部が設けられる配線を細くすれば、配線に対して移動可能に配電手段が設けられた無接点による配電装置の小型化を実現することができる。
【００９３】
配線を挟むように磁性体を２つの磁性体に分割し、分割された２つの磁性体に巻線を施し、第１のカバー部と第２のカバー部からなるカバーにより２つの磁性体が配線を挟むように２つの磁性体を固定するようにしたので、配線に対して給電接続部を容易に取り付けることができ、位置変更に対しても容易に対応することができる。
【００９４】
上述した給電接続部を設けた構成により、以下に示す相乗効果を奏することができる。配線に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流を、被給電体としての発光手段の接続された配電手段の巻線に流すことにより、配線と直接的な電気的接触をもつことなく発光手段に配電するようにしたので、発光手段の位置や個数を容易に変更することができる。その際、給電接続部も配線に対して移動可能に設けられるので、発光手段の位置や個数に応じて配線の空き部分に取り付けることができる。さらに、給電接続部および発光手段が接続された配電手段を配線に対して着脱可能な構成とすれば、位置変更や個数変更に対して容易に対応でき、全体の配置を考慮して配線に対する給電接続部と発光手段の取り付けを行うことができる。
【００９５】
配電手段の磁性体の形状を筒状とし、配線の一部が筒状の磁性体の空洞部分を通過する構成となり、筒状の磁性体により多くの巻線を施すことができるので、双方向電流の発生効率を向上させることができる。
【００９６】
給電接続部と発光手段が接続された配電手段とは、配線に対して直接的な電気的接触がないので、配線を絶縁体で被覆すれば漏電や短絡といった電気的な要因による事故を回避でき、安全性を向上させることができる。
【００９７】
被給電体として発光手段を用い、制御手段により交流電流を制御することによって発光手段の発光を制御するようにしたので、制御線を新たに設けることなく、発光手段の発光制御を簡略な構成で容易に行うことができる。
【００９８】
所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、この所望周波数の信号に基づいて配線に交流電流を流すようにしたので、家庭用電源等から出力された交流電流よりも高い周波数の交流電流を配線に流すことができる。これにより、電磁的な誘導を効率よく行い、より大きな双方向電流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による給電装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による給電装置の給電接続部の一例を示す概略図である。
【図３】本発明による給電装置の給電接続部の他の構成を示す概略図である。
【図４】本発明による給電装置の制御手段の詳細図である。
【図５】本発明による給電装置の配電手段の一例を示す概略図である。
【図６】本発明による給電装置の配電手段の他の構成を示す図である。
【図７】図６の配電手段を配線に取り付けた状態を示す図である。
【図８】図６の配電手段の第１固定部および第２固定部の接触面の詳細図である。
【図９】図１に示す給電装置における発光手段の詳細図である。
【図１０】図１に示す給電装置の配線に流れる交流電流の電圧波形を示す図である。
【図１１】図１に示す給電装置の配電手段の巻線に流れる双方向電流の電圧波形を示す図である。
【図１２】図１に示す給電装置の発光ダイオードに流れる電流の電圧波形を示す図である。
【図１３】本発明による給電装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
【図１４】図１３に示す給電装置における配電手段およびその配電手段に接続される発光手段の回路構成を示す図である。
【図１５】図１３に示す給電装置における発光手段を発光させるための交流電流の電圧波形を示す図である。
【図１６】図１３に示す給電装置における配線に流される発光制御信号としての交流電流の波形、および第１、第２フリップフロップ部における各フリップフロップの出力波形を示す図である。
【図１７】本発明による給電装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１…給電装置、１４…制御手段、１５…給電接続部、２１（２１ａ，２１ｂ）…磁性体、２２…巻線、２３…磁性体密着用カバー（固定手段）、３１…配線、３２…配電手段、３３…被給電体、３３ａ，３３ｂ…発光手段、３４…磁性体、３５…巻線、５１…発光制御手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力を受給側へ伝える配線に対して非接触で電力を供給する給電装置に関し、特に配線上を自由に移動させることができ、配線への機械的ストレスを無くして所望の電力を給電することができる給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭用電源や電池等の電源から電力の供給を受ける場合、この電源や電源回路等に接続された配線にコネクタやソケット等を設け、配線に直接的な電気的接触を行うことにより電力を取り出していた。例えば、蛍光灯や電球等を利用した照明装置を設置する際には、配線上に設けられたコネクタやソケットに蛍光灯や電球等を取り付け、コネクタやソケットを介して電力の供給を受けていた。また、電飾装置を設ける場合においても、予め配線上に設けられたソケット等を介して電飾に電力を供給していた。さらに、防犯のためのセンサ等を設ける場合でも、予め決められた位置に設けられたコネクタ等を介してセンサ等に電力を供給していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−５１７０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−８４０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電力を供給する方法としては、コネクタやソケット等のように機械的接触を介して供給する物が一般的であった。しかし、このような構成では、例えば使用者が蛍光灯や電球等の位置や個数を変更しようとした場合、電力を取り出す位置や個数が配線に直接的接触を持つコネクタやソケットの位置や個数によって決まって来る。このため、大きな設計変更や工事が必要となってしまうという課題がある。しかも、配線と直接的な電気的接触をもつコネクタやソケット等の場合、その接続部に機械的ストレスが集中してしまうため、短絡や断線、感電のおそれがあった。
【０００６】
例えばクリスマスツリーの電飾装置では、配線の複数箇所にソケットが設けられ、このソケットに電球が取り付けられる構成となっているが、本来それほど大きな電力を必要としない電球でも、上述した問題を解消するべく、ソケット内のハンダ付け部分の保護や屈曲による断線を無くすためにはソケット部分の配線を太くする必要があった。その結果、電飾装置自体が大型化するという課題があった。
【０００７】
また、従来の給電装置は、コネクタやソケット等を介して電球や照明に電力を供給するため家庭用電源や電池等の電源を利用しているが、電力を供給する位置が固定されており、この位置を使用者が変更することを原則的に考慮されていない。このため、電力を供給する位置を変更する場合には、雑多な作業が必要であった。
【０００８】
ところで、上述した問題を解消するための対策として、磁気を用いて電力を供給するものも提案されている。しかし、この場合でも、電力を供給する位置は決められているため、この電力の供給位置を変更することは前述した従来の装置よりはるかに困難なものであった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配線上を自由に移動させることができ、配線への機械的ストレスを無くして電力の供給を行うことができる給電装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、交流電流が流れる配線と、
被給電体としての発光手段を接続した巻線が巻き込まれた磁性体を有し、前記配線に流れる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記巻線に流れる双方向電流に応じて個々に独立に前記発光手段の発光を制御する発光制御手段を有する複数の配電手段と、
前記交流電流を制御することにより前記発光手段の発光を制御する制御手段と、
密着固定時に前記配線が通過する貫通穴を有する矩形筒状をなすように２つに分割され、少なくとも一方に巻線が巻き込まれた磁性体と、内壁面の長手方向に爪を有する断面コ字状の第１のカバー部と平板状の第２のカバー部とを有し、前記２分割された磁性体を密着固定したときの前記貫通穴に前記配線が通過するように前記２分割された磁性体を挟み込んで前記爪を前記第２のカバー部に係止して固定するカバーとからなり、前記配線に対して着脱可能かつ移動可能であって、前記巻線に加えられる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記配線に電力を供給する給電接続部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の給電装置において、所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記交流電流は、前記発振手段が発生する信号に基づいて前記配線に流されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段は、前記配線に対して着脱可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段の磁性体が筒状をなし、前記配線の一部が前記筒状の磁性体の空洞部分を通過することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１記載の給電装置において、前記配電手段の磁性体は、前記配線を挟むように複数の磁性体部分に分割され、該分割された複数の磁性体部分の少なくとも一つに前記巻線が施されたものであり、
前記複数の磁性体部分が前記配線を挟むように前記複数の磁性体部分を固定する固定手段を有することを特徴とする。
【００２１】
ここで、上述した各請求項の発明に用いられる各文言について説明する。上記「交流電流」とは、例えば家庭用電源から出力されるものでもよいし、直流電源から出力される直流電流を交流電流に変換したものでもよい。
【００２２】
上記「配線」とは、上記交流電流を流すために配された、例えば銅線などを意味する。もしくは、上記銅線などに被覆を施したものとしてもよい。
【００２３】
上記「巻線が配線に近接する」とは、巻線が配線に直接的な電気的接続をもつことなく、配線の近くに位置していることを意味する。但し、配線が被覆されているときには、この被覆に接して配設されている場合も含むものとする。また、上記巻線は配線の配線方向と略同一方向に施されることが望ましい。
【００２４】
上記「双方向電流」とは、配線に流れる交流電流によって上記巻線に電磁誘導された電流であり、交流電流に応じた周期で正負方向に切り替わる電流を意味する。さらに、上記双方向電流とは、上記巻線に電磁誘導された電流に所定の電気的な処理を加えたものも含むものとする。
【００２５】
上記「発光手段」とは、例えば電球、蛍光灯、または発光ダイオードなどを意味するが、これらに付随する回路、例えば電流方向制御用ダイオードなども含むものとする。
【００２６】
上記「交流電流を制御する」とは、例えば交流電流について正負方向に切り換わる周期を制御することを意味する。
【００２７】
上記「交流電流を制御することにより発光手段の発光を制御する」とは、例えば発光手段として正方向の交流電流に対して発光するものを用い、交流電流について正負方向に切り換わる周期を制御することにより上記双方向電流について正負方向に切り換わる周期を制御し、これにより発光手段の点灯、消灯を制御することを意味する。
【００２８】
上記「発振手段」は、上記所望の周波数の信号を直接発振するものでもよいし、所定の周波数の信号を発する発振回路と、この発振回路から発せられた信号を分周し、上記所望の周波数の分周信号を上記所望の周波数の信号として出力する分周回路とから構成されたものとしてもよい。
【００２９】
「発光手段の発光を各配電手段毎にそれぞれ独立に制御する」とは、例えば２つの配電手段を設けた場合、一方の配電手段に接続された発光手段の発光と他の配電手段に接続された発光手段の発光とを別々に独立して制御することを意味する。
【００３０】
上記「配電手段に対して着脱可能」とは、配電手段が上記配線に磁性体が近接するように取り付けることが可能であり、かつ配線から取り出すことも可能であることを意味する。
【００３１】
上記「筒状」とは、例えば完全な円筒形のものでもよいし、円筒形の一部に隙間を設けて上記配線がその隙間を通るようにし、磁性体が配線から取り出せるようにしてもよい。また、必ずしも円筒形でなくてもよく、多角形の断面を有する筒状の形状でもよい。
【００３２】
給電接続部または配電手段の複数の磁性体部分は、上記「固定手段」により固定するようにしてもよいが、複数の磁性体部分自体が連結部を有し、該連結部による複数の磁性体部分が配線を挟んで固定されるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による給電装置の実施の形態について説明する。
【００３４】
なお、図１は本発明による給電装置の第１の実施の形態の概略構成図、図２は本発明による給電装置の給電接続部の一例を示す概略図、図３は本発明による給電装置の給電接続部の他の構成を示す概略図、図４は本発明による給電装置の制御手段の詳細図、図５は本発明による給電装置の配電手段の一例を示す概略図、図６および図７は本発明による給電装置の配電手段の他の構成を示す図、図８は図６および図７の配電手段の第１固定部および第２固定部の接触面の詳細図、図９は図１に示す給電装置における発光手段の詳細図、図１０は図１に示す給電装置の配線に流れる交流電流の電圧波形を示す図、図１１は図１に示す給電装置の配電手段の巻線に流れる双方向電流の電圧波形を示す図、図１２は図１に示す給電装置の発光ダイオードに流れる電流の電圧波形を示す図、図１３は本発明による給電装置の第２の実施の形態の概略構成図、図１４は図１３に示す給電装置における配電手段およびその配電手段に接続される発光手段の回路構成を示す図、図１５は図１３に示す給電装置における発光手段を発光させるための交流電流の電圧波形を示す図、図１６は図１３に示す給電装置における配線に流される発光制御信号としての交流電流の波形、および第１、第２フリップフロップ部における各フリップフロップの出力波形を示す図、図１７は本発明による給電装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【００３５】
本例の給電装置１は、図１に示すように、交流電流を出力する電源装置２と配電装置３とを備えている。
【００３６】
電源装置２は、直流電流を出力する電源１１、電源１１に接続され所定の周波数の信号を発生して出力する発振回路１２、発振回路１２から出力された信号を所望の周波数に分周して分周信号を出力する分周回路１３、分周回路１３から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する制御手段１４、制御手段１４から出力された交流電流を後述する配線３１に電磁的に誘導して非接触で電力を供給する給電接続部１５を備えている。
【００３７】
発振回路１２は、例えば数十ｋＨｚの発振信号を発生している。分周回路１３は、発振回路１２が発生する発振信号を例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の信号に分周し、この分周信号を発生して出力している。
【００３８】
制御手段１４は、例えば図４に示すような論理回路および出力回路により構成されている。制御手段１４では、分周回路１３からの分周信号Ｑｎを受けることにより交流電流の周期が決定される。また、分周回路１３から信号Ｑｍまたは信号Ｑｐを受けることにより正負方向の切り替えが行なわれている。
【００３９】
給電接続部１５は、図２に示すように、磁性体２１と巻線（１次巻線）２２を備えて概略構成される。磁性体２１は、筒状に構成され、後述する配線３１の配線方向と同一方向に巻線２２が巻き込まれている。この給電接続部１５は、後述する配線３１が磁性体２１を通過しており、配線３１に対して移動可能に取り付けられている。そして、この給電接続部１５には、巻線２２に対して制御手段１４から例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数にて双方向電流が供給される。
【００４０】
給電接続部１５は、図３に示すように構成することもできる。この給電接続部１５によれば、一度配線３１に取り付けた給電接続部１５を取り外し、配線３１上の別の位置に自由に設置することができる。さらに構成について説明すると、図３に示す給電接続部１５は、磁性体２１、巻線（１次巻線）２２、磁性体密着用カバー２３を備えて概略構成される。磁性体２１は、密着固定した際に筒状をなすように２つの磁性体２１ａ，２１ｂに分割されている。磁性体２１ａ，２１ｂは、互いに向き合う面に凹部を有し、少なくとも一方に後述する配線３１の配線方向と同一方向に巻線２２が巻き込まれている。図３の例では、磁性体２１ａにのみ巻線２２が施されている。
【００４１】
固定手段としての磁性体密着用カバー２３は、非磁性体で構成され、２分割された磁性体２１ａ，２１ｂを密着固定するものである。図３の例では、断面コ字状をなし、内壁面の長手方向に係止部としての爪２４を有する第１のカバー部２３ａと、平板状の第２のカバー部２３ｂとにより磁性体密着用カバー２３が構成される。この磁性体密着カバー２３は、２分割された磁性体２１ａ，２１ｂの凹部が向き合って筒状をなすように密着固定したときに生じる貫通穴２１ｃに後述する配線３１が通過するように磁性体２２ａ，２２ｂを挟み込み、第１のカバー部２３ａの爪２４を第２のカバー部２３ｂに係止して固定する。これにより、磁性体２１の貫通穴２１ｃに後述する配線３１が通過し、配線３１に対して着脱可能かつ移動可能な給電接続部１５が取り付けられる。そして、この給電接続部１５には、巻線２２に対して制御手段１４から例えば数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数にて双方向電流が供給される。
【００４２】
なお、給電接続部１５は、図２や図３の構成に限定されるものではない。例えば図３の例では、巻線２２が施される磁性体２１を２分割した構成であるが、さらに複数に分割しても良い。また、配電装置３の配線３１に対する着脱構造も図示以外の構成とすることができる。
【００４３】
配電装置３は、図１に示すように、電源装置２の給電接続部１５から電磁的に誘導されて出力された交流電流を流す配線３１、配線３１の近傍に設けられ、配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体に巻かれた銅線に流されることにより配電を行う配電手段３２、配電手段３２の巻線に接続され巻線に流れる双方向電流により駆動される被給電体３３を備えている。
【００４４】
配線３１は、図１に示すように、両端が制御手段１４に接続され、螺旋状に纏められたものであり、このことにより複数の銅線に流れる交流電流に基づく双方向電流を配電手段３２の巻線に流すことができる。
【００４５】
配電手段３２は、図５に示すように、磁性体３４と巻線３５を備えて概略構成される。磁性体３４は、筒状に構成され、巻線３５が巻き込まれている。磁性体３４は、貫通穴３４ａに配線３１が通過しており、配線３１に対して移動可能に取り付けられている。磁性体３４に巻き込まれた巻線３５には、被給電体３３が接続されている。図５の例では、被給電体３３として、２つの発光手段（発光ダイオード）３３ａ，３３ｂが互いに逆方向に接続されている。そして、この配電手段３２では、電源装置２の給電接続部１５から電磁的に誘導されて出力された交流電流が配線３１に流れると、この配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流が磁性体３４に巻き込まれた巻線３５に流されることにより被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂに配電を行っている。
【００４６】
配電手段３２は、図６および図７に示すように構成することができる。この配電手段３２は、配線３１の配線方向と同一方向に巻線３５ａ，３５ｂが施された半円筒形の第１磁性体３４ａ、第１磁性体３４ａと同様に巻線３５ｃ，３５ｄが施された半円筒形の第２磁性体３４ｂ、巻線３５ａ，３５ｂが配線３１に近接するように第１磁性体３４ａが固定された第１固定部３６、第１固定部３６と接合部３８を介して接合され、巻線３５ｃ，３５ｄが配線３１に近接するように第２磁性体３４ｂが固定された第２固定部３７から構成されている。
【００４７】
接合部３８は、柔軟なプラスチックで作られており、接合部３８を接線として第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを当接したり、分離したりすることができる。図６は第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを分離したときの態様を示しており、図７は第１固定部３６の接触面３６ａと第２固定部３７の接触面３７ａとを当接したときの態様を示している。接触面３６ａと接触面３７ａは、図５に示すように、接触面３６ａは上記磁性体が固定される上記固定部の内側に凸部３６ｂを、接触面３７ａは上記固定部の外側に凸部３７ｂを有しており、凸部３６ｂと凸部３７ｂとが互いに噛み合って接触面３６ａと接触面３７ａとが当接されるようになっている。
【００４８】
第１固定部３６および第２固定部３７は、当接された状態においては八角筒形状（内部が空洞な八角柱の形状）をしており、分離された状態においてはそれぞれが上記八角筒を縦に２分割した形状になっている。また、八角形状である上下面の中央には円形の穴が設けられており、その穴を上記配線３１が通過するように構成されている。第１固定部３６および第２固定部３７の内部の空洞部にはそれぞれ第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂが固定されている。そして、第１固定部３６および第２固定部３７が当接された際には、第１磁性体３４ａと第２磁性体３４ｂとが一体化して円筒形の磁石となり、この円筒形の磁石の中央部の空洞を上記配線３１が通過する。
【００４９】
巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは１本の銅線からなるものであり、巻線３５ａの一端には銅線３９ａが繋がっている。この銅線３９ａは、図７に示すように、第１固定部３６および第２固定部３７が当接された状態において、その八角筒の周囲を１周するように配線されている。また、巻線３５ａの他端には銅線４０が繋がっている。この銅線４０は、図７に示すように、第１固定部３６および第２固定部３７が接合された状態において、その八角筒の周囲を１周するように配線されている。なお、本実施の形態では、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが１本の銅線からなるものとしたが、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄがそれぞれ１本の銅線からなり、それぞれの巻線から双方向電流を取り出す形態としてもよい。
【００５０】
また、図７に示すように、銅線３９と銅線４０との間には銅線４１が並列に複数本配線されており、この銅線４１には被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂがそれぞれ交互に接続されている。
【００５１】
発光手段３３ａ，３３ｂには、巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに発生する双方向電流に基づいて銅線３９と銅線４０との間に生じる電圧が印加される。発光手段３３ａは、図６に示すように、銅線４１に流れる双方向電流の方向を制御する電流方向制御用ダイオード４２ａと銅線４１に流れる双方向電流に応じて発光する発光ダイオード４３ａとから構成されている。また、発光手段３３ｂも発光手段３３ａと同様に電流方向制御用ダイオード４２ｂと発光ダイオード４３ｂとから構成される。そして、電流方向制御用ダイオード４２ｂと発光ダイオード４３ｂは、発光手段３３ａの発光ダイオード４３ａが発光するときに銅線４１に流れる双方向電流の向きとは逆の方向に双方向電流が銅線４１に流れたときに発光するように接続されている。また、図８に示すように、発光手段３３ａ，３３ｂには、抵抗Ｒが接続され、発光手段３３ａ，３３ｂに印加される電圧を制御している。なお、図７においては、抵抗Ｒは図示省略している。
【００５２】
次に、本給電装置において、配電手段３２に設けられた発光手段３３ａ，３３ｂを、制御手段１４により巻線に流れる双方向電流を制御することにより発光させる作用について説明する。ここでは、配電手段３２の構成として図６および図７の構成を採用した場合を例にとって説明する。
【００５３】
まず、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力される。そして、分周回路１３は、入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号Ｑｎおよびその正負の向きを切り替えるための信号Ｑｍ，Ｑｐを制御手段１４に出力する。制御手段１４は、入力された分周信号Ｑｎおよび信号Ｑｍ，Ｑｐに基づいて所望の周期の信号を一定の周期で正負方向に切り替えて交流電流を出力する。制御手段１４から出力された交流電流は配線３１に流される。本実施の形態において配線３１に流される交流電流の電圧波形を図９に示す。図９に示すように、制御手段１４は、分周信号Ｑｎに基づいた周期ｔ１の信号を、信号Ｑｍ，Ｑｐに基づいて周期Ｔ１で正負方向を切り替えた交流電流を給電接続部１５を介して電磁的な誘導により配線３１に出力する。また、制御手段１４は、分周信号Ｑｎ’に基づいた周期ｔ２の信号を、信号Ｑｍ’，Ｑｐ’に基づいて周期Ｔ２で正負方向を切り替えた交流電流を給電接続部１５を介して電磁的な誘導により配線３１に出力する。
【００５４】
給電接続部１５から電磁的な誘導により非接触で配線３１に流された交流電流は、配電手段３２における第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂによって構成される空洞部分（貫通穴部分）を通過する。そして、この交流電流の通過により第１磁性体３４ａおよび第２磁性体３４ｂの巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄには電磁的に誘導された双方向電流が流れる。巻線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに双方向電流が流れることにより巻線３５ａの両端に接続された銅線３９，４０には電圧が発生する。この電圧に基づいて銅線４１にも双方向電流が流れる。この双方向電流の電圧波形を図１０に示す。図１０に示すように、０電位は正負方向にそれぞれ引っ張られ一定していないが、配線３１に流れる交流電流の電圧波形に応じた電圧波形の双方向電流を銅線４１から得ることができる。
【００５５】
銅線４１には、図５に示すように、発光手段３３ａ，３３ｂがそれぞれ接続されており、この発光手段３３ａ，３３ｂに上記双方向電流を流して給電することにより発光させることができる。図１１および図１２に示すように、本実施の形態では、銅線４１に負の電圧が印加されているとき、発光ダイオード４３ａは順バイアスとなり発光する。一方、このとき発光ダイオード４３ｂは逆バイアスとなり発光しない。逆に、銅線４１に正の電圧が印加されているとき、発光ダイオード４３ｂが順バイアスとなり発光し、発光ダイオード４３ａは逆バイアスとなり発光しない。なお、本実施の形態においては、図１０に示した周期ｔ１の信号が周期Ｔ１で正負方向に切り換えられた交流電流が配線３１に流されている際には、上記周期ｔ１を非常に短い時間とすれば、周期Ｔ１の間は発光ダイオード４３ａまたは発光ダイオード４３ｂは連続して点灯させることができる。また、図１０に示した周期ｔ２の信号が周期Ｔ２で正負方向に切り換えられた交流電流が配線３１に流されている際には、上記周期Ｔ２（ｔ２）を非常に短い時間とすれば、発光ダイオード４３ａおよび発光ダイオード４３ｂの両方を同時に連続して点灯させることができる。
【００５６】
また、上記のように周期ｔ１、ｔ２を短い時間に設定することにより配電手段３２の巻線に生じる双方向電流の発生効率を向上することができる。
【００５７】
ところで、本実施形態では、配電手段３２を１つしか設けていないが、複数個の配電手段３２を配線３１に設けるようにしてもよい。その際、例えば図６および図７に示すような着脱可能な配電手段３２を採用すれば、一度配線３１に取り付けた配電手段３２を取り外し、別の位置に自由に設置することができる。
【００５８】
上記実施の形態の給電装置１によれば、配電装置３の配線３１に対して移動可能に取り付けられた給電接続部１５を介して制御手段１４から非接触で配線３１に電力を供給することができる。
【００５９】
そして、給電接続部１５として、図３に示す構成を採用すれば、配線３１に対して移動だけでなく着脱も可能なので、必要なときに配線３１に取り付けて給電を行うことができ、不要なときは配線３１から外しておくことができる。例えばクリスマスツリーの電飾装置として本例の給電装置１を採用した場合には、被給電体３３としての発光手段３３ａ，３３ｂが接続された配電手段３２を配線３１上の所定箇所に順次取り付けて飾り付けを終えた後、その配線３１上の空き部分（配電手段３２が無い配線部分）に給電接続部１５を取り付けて配線３１に給電することができる。また、給電接続部１５を取り付けた後に配電手段３２の位置を変更したい場合でも、給電接続部１５の位置をずらして配電手段３２の位置調整を行うことができる。その際、給電接続部１５および配電手段３２を配線３１に対して着脱可能な構成を採用すれば、さらに位置変更や数変更に対して容易に対応することができる。
【００６０】
給電接続部１５は、配線３１に対して移動可能（または移動および着脱可能）に設けた構成なので、電源装置２における給電接続部１５までの配線を太くすることができる。その際、給電接続部１５が設けられる配線３１を細くすれば、配線３１に対して移動可能に配電手段３２が設けられた無接点による配電装置３の小型化を実現することができる。
【００６１】
給電接続部１５として、図３に示す構成のものを採用すれば、配線３１を挟むように磁性体２１を複数の磁性体２１ａ，２１ｂに分割（図３の例では２分割）し、分割された複数の磁性体２１ａ，２１ｂに巻線２２を施し、固定部としての磁性体密着用カバー２３により複数の磁性体２１ａ，２１ｂが配線３１を挟むように複数の磁性体２１ａ，２１ｂを固定するようにしたので、配線３１に対して給電接続部１５を容易に取り付けることができ、位置変更に対しても容易に対応することができる。
【００６２】
また、給電接続部１５を設けた構成により、以下に示す相乗効果を奏することができる。配線３１に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流を、被給電体３３の接続された配電手段３２の巻線に流すことにより、配線３１と直接的な電気的接触をもつことなく被給電体３３（例えば発光手段３３ａ，３３ｂ）に配電するようにしたので、被給電体３３の位置や個数を容易に変更することができる。その際、給電接続部１５も配線３１に対して移動可能に設けられるので、被給電体３３の位置や個数に応じて配線３１の空き部分に取り付けることができる。さらに、給電接続部１５および被給電体３３が接続された配電手段３２を配線３１に対して着脱可能な構成とすれば、位置変更や個数変更に対して容易に対応でき、全体の配置を考慮して配線３１に対する給電接続部１５と被給電体３３の取り付けを行うことができる。
【００６３】
給電接続部１５と被給電体３３が接続された配電手段３２とは、配線３１に対して直接的な電気的接触がないので、配線３１を絶縁体で被覆すれば漏電や短絡といった電気的な要因による事故を回避でき、安全性を向上させることができる。
【００６４】
被給電体３１として発光手段３３ａ，３３ｂを用いた場合、制御手段１４により交流電流を制御することによって発光手段３３ａ，３３ｂの発光を制御するようにしたので、制御線を新たに設けることなく、発光手段３３ａ，３３ｂの発光制御を簡略な構成で容易に行うことができる。
【００６５】
所望の周波数の信号を発生する発振回路１２を有し、この所望周波数の信号に基づいて配線３１に交流電流を流すようにしたので、家庭用電源等から出力された交流電流よりも高い周波数の交流電流を配線に流すことができる。これにより、電磁的な誘導を効率よく行うことができ、より大きな双方向電流を得ることができる。
【００６６】
図３に示す給電接続部１５と、図６および図７に示す配電手段３２の構成を採用すれば、給電接続部と配電手段の磁性体の形状を筒状とし、配線の一部が筒状の磁性体の空洞部分を通過する構成となり、筒状の磁性体により多くの巻線を施すことができるので、双方向電流の発生効率を向上させることができる。
【００６７】
次に、本発明の給電装置の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における配線３１に複数の配電手段３２を設けたものであり、さらに各配電手段３２にそれぞれ発光制御手段５１を設け、この発光制御手段５１により各配電手段３２のそれぞれに接続された複数の被給電体３３としての発光手段の発光を別々に独立に制御するものである。
【００６８】
図１３は本実施の形態における給電装置の概略構成図を示したものである。本実施の形態における電源装置１は、第１の実施の形態と同様に発光手段３３を発光させるための交流電流を配線３１に流すものであるとともに、さらに発光手段３３の発光を制御するための発光制御信号としての交流電流を配線３１に流すものである。電源装置１におけるタイミング記憶回路５２は複数の配電手段３２の各配電手段３２にそれぞれ設けられた発光手段３３を点灯、消灯させるための発光制御信号の波形パターンを記憶しており、このタイミング記憶回路５２に記憶された発光制御信号の波形パターンに基づいて波形発生回路５３は波形制御信号を出力し、制御手段１４はこの波形制御信号に応じた発光制御信号としての交流電流を給電接続部１５を介して配線３１に流す。
【００６９】
図１４に本実施の形態の配電手段３２およびその配電手段３２に接続される発光手段３３の回路構成を示す。なお、本実施の形態の配電手段３２における磁性体、巻線および固定部といった機械的構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
本実施の形態の配電手段３２には、発光手段３３の発光を制御するための発光制御手段５１が図１４に示すような回路構成で設けられている。発光制御手段５１は、給電接続部１５を介して配線３１に流された発光制御信号としての交流電流に応じて巻線に生じた双方向電流の波形のパルス数をカウントするクロック用リングカウンター５４およびデータ用リングカウンター５５、この２つのリングカウンターによりカウントされたパルス数に応じて発光手段３３の発光制御が状態が書き込まれる第１フリップフロップ部５６、データ用リングカウンター５５によりカウントされたパルス数に基づいて、巻線に流れる双方向電流が発光制御信号としての交流電流に基づくものであるか否かを判定する第２フリップフロップ部５７、スイッチ５８を備えている。本実施の形態は３つの配電手段３２に接続された発光手段３３の発光を制御するものであり、スイッチ５８はこの３つの配電手段３２に設けられた各発光制御手段５１のそれぞれの発光制御状態を別々に書き換えるためのものである。３つの配電手段３２の各発光制御手段５１の発光制御状態の書き換えは、スイッチ５８をそれぞれモード１、モード２またはモード３に切り換えることにより別個に行うことができる。
【００７１】
発光手段３３は、２つの発光ダイオードＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）、ＬＥＤＧ（線色ＬＥＤ）を備えており、第１フリップフロップ部５６に書き込まれた発光制御状態に応じてそれぞれの発光ダイオードが独立制御されて発光するものである。
【００７２】
次に、第２の実施の形態の給電装置の作用について説明を行う。まず、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力され、分周回路１３は入力された信号を所望の周波数に分周するための分周信号を制御手段１４に出力し、制御手段１４はこの分周信号に基づいて各発光手段３３を発光させるための交流電流を給電接続部１５から電磁的な誘導により配線３１に流す。本実施の形態では、このとき、図１５に示すように、周期ｔ３に分周され、周期Ｔ３で正負方向が切り換わる交流電流を配線３１に流す。また、この交流電流は周期Ｔ３の間に周期ｔ３のパルスを８つ含むものである。
【００７３】
配線３１に上記のような交流電流を流すことにより、上記第１の実施の形態と同様に巻線に交流電流に応じた双方向電流が流れる。この双方向電流のパルスは発光制御手段５１の２つのリングカウンターによりカウントされる。ここで、図１５に示すような周期Ｔ３の間に８つのパルスを含む交流電流が配線３１に流されているときには、発光制御手段５１における第２フリップフロップ部５７において、上記交流電流は発光制御状態を書き換える発光制御信号としての交流電流と判定されないため、予めｆｆｒ、ｆｆｇに設定された初期状態の発光制御状態で、発光手段３２は発光する。すなわち、例えば、初期状態として発光制御手段５１のｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力がともにＨになっている場合にはＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）およびＬＥＤＧ（線色ＬＥＤ）が両方点灯し、初期状態としてｆｆｒのＱ出力がＨ、ｆｆｇのＱ出力がＬとなっている場合にはＬＥＤＲが点灯し、ＬＥＤＧは消灯する。
【００７４】
次に、配線３１に発光制御信号としての交流電流を流すことにより配電手段３２の発光制御手段５１の発光制御状態を切り換えて発光手段３３の発光を制御する作用について説明する。ここでは、３つの配電手段３２に接続された発光手段３３のうちの１つの発光手段３３について、ＬＥＤＧ（緑色のＬＥＤ）は点灯、ＬＥＤＲ（赤色ＬＥＤ）は消灯するように発光制御手段５１の発光制御状態を書き換える作用について説明する。
【００７５】
まず、各発光制御手段５１のスイッチ５８はすべてモード２に切り替えられる。このことによりモード１およびモード３に応じた配電手段３２の発光制御手段５１では発光制御状態が書き換えられることなくモード２に応じた発光制御手段５１のみの発光制御状態を書き換えることができる。
【００７６】
そして、電源１１により発振回路１２を駆動させ、所定の周波数の信号を発生させる。発振回路１２により発生した信号は分周回路１３に入力され、分周回路１３は分周信号を波形発生回路５３に出力する。波形発生回路５３はモード２に応じた発光手段３３を上記のように制御するための波形パターンをタイミング記憶回路５２から読み出し、その波形パターンに基づいて波形制御信号を制御手段１４に出力する。制御手段１４はこの波形制御信号に基づいて、発光制御手段５１の発光制御信号としての交流電流を給電接続部１５から電磁的な誘導により配線３１に流す。このとき、配線３１に流される発光制御信号としての交流電流の波形、およびこの交流電流に応じて変化する第１フリップフロップ部５６および第２フリップフロップ部５７における各フリップフロップの出力波形を図１６に示す。
【００７７】
本実施の形態では、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に５つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにモード２に対応した発光制御手段５１の発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に４つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが消灯するように発光制御手段５１の発光制御状態が書き換えられる。
【００７８】
図１４において、ｆｆｉｎは、発光手段３３のＬＥＤＲおよびＬＥＤＧの発光制御状態がプリセットされるフリップフロップであり、データ用リングカウンタ５５により周期Ｔ３における５つ目のパルスがカウントされたときＱ出力がＨとなり、クロック用リングカウンタ５４により周期Ｔ３における２つ目のパルスがカウントされたときにＱ出力がリセットされる。
【００７９】
そして、ｆｆ１は、ｆｆｉｎのプリセットされた発光制御状態をＬＥＤＲの発光制御状態として、プリセットするフリップフロップであり、ｆｆ２は、ｆｆｉｎのプリセットされた発光制御状態をＬＥＤＧの発光制御状態として、プリセットするフリップフロップである。クロック用リングカウンター５４で周期Ｔ３における１つ目のパルスがカウントされたとき、ｆｆｉｎのＱ出力の状態がまずｆｆ１に入力され、次の周期Ｔ３における１つ目のパルスがクロック用リングカウンター５５でカウントされたとき、ｆｆ１のＱ出力の状態がｆｆ２に入力されるとともに、ｆｆｉｎのＱ出力の状態が再びｆｆ１に入力される。つまり、ｆｆｉｎにプリセットされた発光制御状態が、ｆｆ１、ｆｆ２に順次書き込まれる。なお、ｆｆ１、ｆｆ２の書き込まれた発光制御状態はデータ用リングカウンタ５５で６つ目のパルスがカウントされたときにはリセットされる。
【００８０】
また、ｆｆｕｎｃおよびｆｆｕｐｃは、配線３１に流れる交流電流が発光制御信号であるか否かを判断するためのものであり、ｆｆｕｎｃはデータ用リングカウンター５５から周期Ｔ３における１つ目のパルスが入ったときＱ出力をＨにし、６つ目のパルスが入ったときにはＱ出力をリセットするものである。また、ｆｆｕｐｃは、データ用リングカウンタ５５から１つ目のパルスが入ったときにＱ出力をリセットし、４つ目のパルスが入ったときにＱ出力をＨにするものである。
【００８１】
そして、ｆｆｕｎｃ、ｆｆｕｐｃのＱ出力がともにＨになり、かつ、クロック用リングカウンター５４により周期Ｔ３における８つ目のパルスがカウントされたとき、配線３１に流れる交流電流が発光制御信号であると判断され、クロック信号ＷｃｌｋがＨとなる。そして、このクロック信号によりｆｆ１、ｆｆ２のＱ出力の状態がｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力の状態が書き換えられ、ＬＥＤＲおよびＬＥＤＧの発光が制御される。
【００８２】
上記のようにｆｆｒ、ｆｆｇのＱ出力の状態が書き換えられた後は、再び発光制御信号としての交流電流が配線３１に流されるまでは、同じ発光制御状態が維持される。
【００８３】
また、モード１またはモード３に対応した発光制御手段５１の発光制御状態の書き換えは、各発光制御手段５１に設けられたスイッチ５８をモード１またはモード３に切り換えて上記のように発光制御信号としての交流電流を流すことにより行うことができる。本実施の形態におけるモード１に対応した発光制御手段５１は、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に３つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにその発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に２つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧを消灯するようにその発光制御状態が書き換えられる。そして、モード３に対応した発光制御手段５１は、データ用リングカウンタ５５により正方向のパルスが周期Ｔ３中に７つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧが点灯するようにその発光制御状態が書き換えられ、また、データ用リングカウンタ５４により正方向めパルスが周期Ｔ３中に６つカウントされたとき、発光手段３３のＬＥＤＲまたはＬＥＤＧを消灯するようにその発光制御状態が書き換えられる。
【００８４】
なお、例えば、モード２に対応した発光制御手段５１の発光制御状態を書き換えるための発光制御信号がモード１に対応した発光制御手段５１およびモード３に対応した発光制御手段５１に入力されたとしても、第２フリップフロップ部５７により発光制御信号と判定されないので、つまりクロック信号ＷｃｌｋがＨとなることはないのでその発光制御状態が書き換えられることはない。
【００８５】
従って、第２実施の形態の給電装置によれば、第１実施の形態の効果に加え、発光手段３３の接続された配電手段３２を複数有し、配電手段３２が、発光制御手段５１により発光手段３３の発光を双方向電流に応じてそれぞれ独立に制御するようにしたので、複数の配電手段３２のそれぞれに新たに制御線を設けることなくそれぞれ独立に発光手段の発光を制御することが可能となり、装置を簡略化することができる。
【００８６】
次に、本発明の給電装置の第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略している。第３実施の形態の給電装置１は、図１７に示すように、給電接続部１５に配線３１を複数回巻き付けて構成される。さらに説明すると、図示はしないが、給電接続部１５を構成する磁性体に対し、配線３１を複数回巻き込んで磁性体の貫通穴に配線３１を通過させる。この磁性体に対する配線３１の巻数は、取り出す電力によって所望の巻数で巻き込まれる。具体的に、図３に示す構成の給電接続部１５を用いた場合には、例えば磁性体２１ｂに配線３１を複数回巻き込んだ後、磁性体２１ａと密着させ、複数回巻き込まれた配線３１が磁性体２１ａ，２１ｂの貫通穴２１ｃを通過させた状態で磁性体密着カバー２３により２分割された磁性体２１ａ，２１ｂを密着固定する。
【００８７】
上記第３実施の形態の構成によれば、第１実施の効果に加え、制御手段１４から出力された交流電流を給電接続部１５を介して効率的に配線３１側に電磁誘導することができる。その結果、被給電体が大きな電力を必要とする場合、制御手段１４から出力される交流電流を大きくし、給電接続部１５に対する配線３１の巻数を調整すれば、配電手段３２を介して被給電体３３に大きな電力を供給することができる。
【００８８】
このように、本例の給電装置では、給電側が磁性体とこの磁性体に巻き込まれた巻線とで構成され、受給を行う配線は、この給電側の磁性体に挟み込まれるように設置される。そして、給電時には磁性体に巻き込まれた配線に交流電流を流すと、給電側の磁性体にて磁力が発生し、磁性体に挟み込まれて通過する配線に電流が誘起される。このような構成とすることにより、給電側と受給側とは直接配線する必要が無くなり、給電は非給電用配線の任意の位置にて行うことが可能となる。しかも、従来のようなコネクタやソケット等の機械的接触を介しないので、機械的ストレスによる短絡や断線、感電の恐れも低下する。
【００８９】
そして、本例の給電装置において、給電接続部１５を介して非接触で配電手段３２に給電され、この配電手段３２から出力される電力は、実施の形態で説明したＬＥＤ等の発光手段を被給電体３３として給電される他、電力エネルギーとして種々のものに利用できる。例えば本例の給電装置を電飾装置として衣類の表面に装着し、被給電体として発光手段を用い、この発光手段の各種色の組み合わせにより様々なデザインの衣類を提供することができる。この他、配電手段３２からの電力を電源駆動用信号とＯＮ／ＯＦＦ信号としてＩＣに入力し、このＩＣの駆動により液晶表示器の表示を制御することができる。さらに、配電手段３２から取り出せる電力を大きくすれば、モータ等の駆動電源としても利用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、配線に対して着脱可能かつ移動可能に取り付けられた給電接続部を介して非接触で配線に電力を供給することができる。
【００９１】
すなわち、配線に対して移動だけでなく着脱も可能なので、必要なときに配線に取り付けて給電を行うことができ、不要なときは配線から外しておくことができる。例えばクリスマスツリーの電飾装置として採用した場合には、被給電体としての発光手段が接続された配電手段を配線上の所定箇所に順次取り付けて飾り付けを終えた後、その配線上の空き部分に給電接続部を取り付けて配線に給電することができる。また、給電接続部を取り付けた後に配電手段の位置を変更したい場合でも、給電接続部の位置をずらして配電手段の位置調整を行うことができる。その際、給電接続部および配電手段を配線に対して着脱可能な構成を採用すれば、さらに位置変更や数変更に対して容易に対応することができる。
【００９２】
配線に対して着脱可能かつ移動可能に給電接続部を設けた構成なので、電源装置における給電接続部までの配線を太くすることができる。その際、給電接続部が設けられる配線を細くすれば、配線に対して移動可能に配電手段が設けられた無接点による配電装置の小型化を実現することができる。
【００９３】
配線を挟むように磁性体を２つの磁性体に分割し、分割された２つの磁性体に巻線を施し、第１のカバー部と第２のカバー部からなるカバーにより２つの磁性体が配線を挟むように２つの磁性体を固定するようにしたので、配線に対して給電接続部を容易に取り付けることができ、位置変更に対しても容易に対応することができる。
【００９４】
上述した給電接続部を設けた構成により、以下に示す相乗効果を奏することができる。配線に流れる交流電流により電磁的に誘導された双方向電流を、被給電体としての発光手段の接続された配電手段の巻線に流すことにより、配線と直接的な電気的接触をもつことなく発光手段に配電するようにしたので、発光手段の位置や個数を容易に変更することができる。その際、給電接続部も配線に対して移動可能に設けられるので、発光手段の位置や個数に応じて配線の空き部分に取り付けることができる。さらに、給電接続部および発光手段が接続された配電手段を配線に対して着脱可能な構成とすれば、位置変更や個数変更に対して容易に対応でき、全体の配置を考慮して配線に対する給電接続部と発光手段の取り付けを行うことができる。
【００９５】
配電手段の磁性体の形状を筒状とし、配線の一部が筒状の磁性体の空洞部分を通過する構成となり、筒状の磁性体により多くの巻線を施すことができるので、双方向電流の発生効率を向上させることができる。
【００９６】
給電接続部と発光手段が接続された配電手段とは、配線に対して直接的な電気的接触がないので、配線を絶縁体で被覆すれば漏電や短絡といった電気的な要因による事故を回避でき、安全性を向上させることができる。
【００９７】
被給電体として発光手段を用い、制御手段により交流電流を制御することによって発光手段の発光を制御するようにしたので、制御線を新たに設けることなく、発光手段の発光制御を簡略な構成で容易に行うことができる。
【００９８】
所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、この所望周波数の信号に基づいて配線に交流電流を流すようにしたので、家庭用電源等から出力された交流電流よりも高い周波数の交流電流を配線に流すことができる。これにより、電磁的な誘導を効率よく行い、より大きな双方向電流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による給電装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による給電装置の給電接続部の一例を示す概略図である。
【図３】本発明による給電装置の給電接続部の他の構成を示す概略図である。
【図４】本発明による給電装置の制御手段の詳細図である。
【図５】本発明による給電装置の配電手段の一例を示す概略図である。
【図６】本発明による給電装置の配電手段の他の構成を示す図である。
【図７】図６の配電手段を配線に取り付けた状態を示す図である。
【図８】図６の配電手段の第１固定部および第２固定部の接触面の詳細図である。
【図９】図１に示す給電装置における発光手段の詳細図である。
【図１０】図１に示す給電装置の配線に流れる交流電流の電圧波形を示す図である。
【図１１】図１に示す給電装置の配電手段の巻線に流れる双方向電流の電圧波形を示す図である。
【図１２】図１に示す給電装置の発光ダイオードに流れる電流の電圧波形を示す図である。
【図１３】本発明による給電装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
【図１４】図１３に示す給電装置における配電手段およびその配電手段に接続される発光手段の回路構成を示す図である。
【図１５】図１３に示す給電装置における発光手段を発光させるための交流電流の電圧波形を示す図である。
【図１６】図１３に示す給電装置における配線に流される発光制御信号としての交流電流の波形、および第１、第２フリップフロップ部における各フリップフロップの出力波形を示す図である。
【図１７】本発明による給電装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１…給電装置、１４…制御手段、１５…給電接続部、２１（２１ａ，２１ｂ）…磁性体、２２…巻線、２３…磁性体密着用カバー（固定手段）、３１…配線、３２…配電手段、３３…被給電体、３３ａ，３３ｂ…発光手段、３４…磁性体、３５…巻線、５１…発光制御手段。
Claims (5)
- 交流電流が流れる配線と、
被給電体としての発光手段を接続した巻線が巻き込まれた磁性体を有し、前記配線に流れる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記巻線に流れる双方向電流に応じて個々に独立に前記発光手段の発光を制御する発光制御手段を有する複数の配電手段と、
前記交流電流を制御することにより前記発光手段の発光を制御する制御手段と、
密着固定時に前記配線が通過する貫通穴を有する矩形筒状をなすように２つに分割され、少なくとも一方に巻線が巻き込まれた磁性体と、内壁面の長手方向に爪を有する断面コ字状の第１のカバー部と平板状の第２のカバー部とを有し、前記２分割された磁性体を密着固定したときの前記貫通穴に前記配線が通過するように前記２分割された磁性体を挟み込んで前記爪を前記第２のカバー部に係止して固定するカバーとからなり、前記配線に対して着脱可能かつ移動可能であって、前記巻線に加えられる前記交流電流により電磁的に誘導されて前記配線に電力を供給する給電接続部とを備えたことを特徴とする給電装置。 - 所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記交流電流は、前記発振手段が発生する信号に基づいて前記配線に流される請求項１記載の給電装置。
- 前記配電手段は、前記配線に対して着脱可能である請求項１記載の給電装置。
- 前記配電手段の磁性体が筒状をなし、前記配線の一部が前記筒状の磁性体の空洞部分を通過する請求項１記載の給電装置。
- 前記配電手段の磁性体は、前記配線を挟むように複数の磁性体部分に分割され、該分割された複数の磁性体部分の少なくとも一つに前記巻線が施されたものであり、
前記複数の磁性体部分が前記配線を挟むように前記複数の磁性体部分を固定する固定手段を有する請求項１記載の給電装置。
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