JPWO2019188449A1 - 電力配線ネットワーク装置 - Google Patents

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Abstract

本開示は、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を目的とする。本開示の電力配線ネットワーク装置１（２）は、複数の第１コネクタ１２と、複数の第１コネクタ１２間を電力供給可能に導通させる導電部１１とを有する配線部材１０（１０’）と、複数の第１コネクタ１２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２１（３１，４１）をそれぞれ備える複数の回路要素とを備え、複数の回路要素は、環境発電による電力を第２コネクタ２１から出力可能な回路要素としての環境発電要素２０と、第２コネクタ２１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３０とを含み、環境発電要素２０、及び負荷要素３０の少なくとも一部は、第１コネクタ１２及び導電部１１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。

Description

関連出願の相互参照
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− ６９８４５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。
本開示は、電力配線ネットワーク装置に関する。
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。
特開２０１２−２０５０７８号明細書
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。
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。
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、複数の第１コネクタと、当該複数の第１コネクタ間を電力供給可能に導通させる導電部とを有する配線部材と、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要素とを備え、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、を含む、電力配線ネットワーク装置であって、前記環境発電要素、及び前記負荷要素の少なくとも一部は、前記第１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。
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。
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。
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送信部又は前記第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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、複数の前記電力線同士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。
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。
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。
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。
本開示の第１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１に示す電力配線ネットワーク装置が備える回路要素としての環境発電要素の第１の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線ネットワーク装置が備える回路要素としての環境発電要素の第２の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線ネットワーク装置が備える回路要素としての負荷要素の第１の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線ネットワーク装置が備える回路要素としての負荷要素の第２の構成例を示す概略図である。 図１に示す電力配線ネットワーク装置が備える回路要素としての二次電池要素の構成例を示す概略図である。 本開示の第２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５に示す電力配線ネットワーク装置が備える負荷要素としてのネットワーク管理デバイスの構成例を示す概略図である。 図６に示すネットワーク管理デバイスが備える論理データ処理部の構成例を示す概略図である。 図７に示す論理データ処理部が備えるタイミング生成器の構成例を示す概略図である。 図５に示す電力配線ネットワーク装置が備える環境発電要素としての環境発電デバイスの構成例を示す概略図である。 図９に示す環境発電デバイスが備える論理データ処理部の構成例を示す概略図である。 図１０に示す論理データ処理部が備えるタイミング生成器の構成例を示す概略図である。 図５に示す電力配線ネットワーク装置が備えるスイッチ要素としての遮断／導通デバイスの構成例を示す概略図である。 図１２に示す遮断／導通デバイスが備える論理データ処理部の構成例を示す概略図である。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第２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。 本開示の第３実施形態に係る電力配線ネットワーク装置の概略図（背面図）である。 本開示の第３実施形態に係る電力配線ネットワーク装置の概略図（平面図）である。 本開示の第４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。
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。
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１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１に示すように、電力配線ネットワーク装置１は、配線部材１０と、複数の回路要素と、を備える。複数の回路要素は、図１に示すように、少なくとも、環境発電要素２０と、負荷要素３０と、を含む。詳細は後述するが、複数の回路要素それぞれは、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、環境発電要素２０が備える第２コネクタ２１、又は負荷要素３０が備える第２コネクタ３１）を備える。複数の回路要素は、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、電力配線ネットワーク装置１の各構成の形状を説明の便宜のために規定しており、各構成の形状はこれらの形状には限定されない。このことは、以下の各図面においても同様である。
図１に示すように、配線部材１０は、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。本実施形態では、導電部１１、及び第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにより、環境発電要素２０から負荷要素３０への電力供給が可能な電力線が構成されている。電力線は、例えば二線式とすることができる。配線部材１０は、導電部１１の周囲を被覆する被覆部を備えていてもよい。
導電部１１は、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、電気伝導体を含む。導電部１１に含まれる電気伝導体としては、特に限定されないが、例えば銅、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ものが挙げられる。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ネットワーク装置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。
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。
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。
図１に示すように、環境発電要素２０は、第２コネクタ２１を備える。環境発電要素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、環境発電要素２０を１つのみ示すが、電力配線ネットワーク装置１は、環境発電要素２０を複数備えていてもよい。環境発電要素２０が複数備えられる場合、複数の環境発電要素２０それぞれの発電能力は、互いに異なっていてもよい。
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。
図２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、環境発電要素２０の第１の構成例としての環境発電要素２０ａの概略図である。また、図２Ｂは、環境発電要素２０の第２の構成例としての環境発電要素２０ｂの概略図である。
図２Ａに示すように、環境発電要素２０の第１の構成例としての環境発電要素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。
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。
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。
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。
図２Ｂに示すように、環境発電要素２０の第２の構成例としての環境発電要素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。環境発電要素２０ａが環境発電部２２を備えるのに対して、環境発電要素２０ｂは環境発電部２２を備えていない点で相違する。
環境発電要素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要素２０ａが備える逆電流防止部２３と同様である。
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、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。
外部の環境発電部２５は、コネクタ２６を備えること以外は、上述の環境発電要素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。
図１に示すように、負荷要素３０は、第２コネクタ３１を備える。負荷要素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、環境発電要素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、負荷要素３０を１つのみ示すが、電力配線ネットワーク装置１は、負荷要素３０を複数備えていてもよい。負荷要素３０が複数備えられる場合、複数の負荷要素３０それぞれの消費電力は、互いに異なっていてもよい。
図３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３０の構成例を示す概略図である。具体的には、図３Ａは、負荷要素３０の第１の構成例としての負荷要素３０ａの概略図である。また、図３Ｂは、負荷要素３０の第２の構成例としての負荷要素３０ｂの概略図である。
図３Ａに示すように、負荷要素３０の第１の構成例としての負荷要素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。
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。
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。
図３Ｂに示すように、負荷要素３０の第２の構成例としての負荷要素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。
負荷要素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。
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。
外部の負荷３５は、コネクタ３６を備えること以外は、上述の負荷要素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。
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４０を更に備えてもよい。図４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４０の構成例を示す概略図である。
図４に示すように、二次電池要素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、環境発電要素２０が備える第２コネクタ２１、及び負荷要素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。電力配線ネットワーク装置１は、二次電池要素４０を、複数備えていてもよい。二次電池要素４０が複数備えられる場合、複数の二次電池要素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。
図４に示すように、二次電池要素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。
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。
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。
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、他の負荷要素３０等の回路要素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。
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。
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４０を備えることで、例えば、負荷要素３０への電力供給が不足する場合には二次電池要素４０を給電状態とし、負荷要素３０への電力供給が十分の場合には二次電池要素４０を充電状態とする等、状況に応じて二次電池要素４０の充電状態と給電状態とを切り替えることで、負荷要素３０へ安定的に電力を供給することができる。
（第２実施形態）
図５は、本開示の第２実施形態に係る電力配線ネットワーク装置２の構成を示している。ここでは、第２実施形態に係る電力配線ネットワーク装置２の構成を用いて、物理層のより詳細な構成、及び論理層の構成について説明する。電力配線ネットワーク装置２は、図５に示すように、２つの配線部材１０’を備え、各配線部材１０’は、第１コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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５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５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を導電部１１によって互いに導通させる。本実施形態では、導電部１１、第１コネクタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、第３コネクタ１３及び第４コネクタ１４により、環境発電要素２０から負荷要素３０への電力供給が可能な電力線が構成されている。電力線は、例えば二線式とすることができる。
一方の配線部材１０’（図５の左側）の第１コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃには、１つの負荷要素３０と、１つの環境発電要素２０と、１つの二次電池要素４０とがそれぞれ接続されている。また、他方の配線部材１０’（図５の右側）の第１コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃには、１つの負荷要素３０と、１つの環境発電要素２０と、１つの負荷要素３０とがそれぞれ接続されている。
本実施形態のように、２つの配線部材１０’を用いることで、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、回路要素を着脱可能な第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。
また、本実施形態において、２つの配線部材１０’は、スイッチ要素５０によって接続可能に構成されている。
スイッチ要素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。本実施形態では、第５コネクタ５１及び第６コネクタ５２は、図５におけるスイッチ要素５０の左右方向端部に設けられている。そして、第５コネクタ５１と配線部材１０’の第３コネクタ１３とを接続し、第６コネクタ５２と配線部材１０’の第４コネクタ１４とを接続することで、２つの配線部材１０’は、概ね同一直線上に配置される。このように複数の配線部材１０’をスイッチ要素５０で連結すると、複数の配線部材１０’を外形上あたかも１本の配線部材１０’であるかのように取り扱うことができる。
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。
本実施形態のように、少なくとも２つの配線部材１０’をスイッチ要素５０を介して機械的に接続することで、スイッチ要素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、例えば図５の右側の配線部材１０’に接続された負荷要素３０に優先的に電力供給をしたい場合、右側の配線部材１０’に接続された環境発電要素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右側の配線部材１０’に接続された環境発電要素２０から負荷要素３０に電力供給を行う。また、右側の配線部材１０’に接続された環境発電要素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左側の配線部材１０’に接続された環境発電要素２０及び二次電池要素４０からの電力を右側の配線部材１０’に接続された負荷要素３０に供給することができる。このように、環境発電要素２０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’ごとに環境発電要素２０及び負荷要素３０を配置することが可能となり、任意数の環境発電要素２０と任意数の負荷要素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。
次に、配線部材１０’が有する導電部１１及び第１コネクタ１２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、左右の配線部材１０’の第１コネクタ１２ａに接続される負荷要素３０は、電力配線ネットワーク装置２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３０としてのネットワーク管理デバイス１００として機能する。
図６は、負荷要素３０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６には図示しない電圧制御部３３（図３Ａ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３Ａに示す負荷３２を構成している。
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。
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。
図７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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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３０の１つであるラジオデバイス４００（図５において右側の配線部材１０’の第１コネクタ１２ｃに接続されている。）向けに、ラジオの音量を上げるコマンドを発生させる。
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２０、負荷要素３０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。
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。
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。
図８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。
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７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。
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。
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。
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６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。
図９は、環境発電要素２０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２２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。
発電部２０１は、環境発電部２２としての太陽電池と、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とを備えている。本実施形態において、逆電流防止部２３は、カソードが第２コネクタ２１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。
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１０に示す。論理データ処理部２０３の構成は、図７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。
論理データ処理部２０３は、図７に示すタイミング生成器１３０とは一部異なる構成を有する、タイミング生成器２３０を備える。図１１にタイミング生成器２３０の構成を示す。
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。
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２２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２０からの発電電力を効率的に利用することが可能となる。
負荷要素３０に電力供給が可能な二次電池要素４０としての二次電池デバイス３００は、図９における発電部２０１を、逆電流防止部４５、切替部４３、電圧制御部４４及び二次電池４２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４３を制御することで二次電池４２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４４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４２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４２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。
また、負荷要素３０としてのラジオデバイス４００は、図９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。
次に、スイッチ要素５０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１２は、スイッチ要素５０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５３と、切替部５３に切り替え信号を供給するＩ／Ｏ処理部５０５と、配線部材１０’（電力線）と接続する第５コネクタ５１及び第６コネクタ５２とを備えている。第５コネクタ５１及び第６コネクタ５２は、スイッチ要素５０（遮断／導通デバイス５００）の内部で切替部５３を介して電気的に接続可能である。なお、図１２中には、第５コネクタ５１と第６コネクタ５２とを接続する二線式の導電部のうち、一方の導電部のみが示されている。なお、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１２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。
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。
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１２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５３を制御するが、直接切替部５３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。
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１３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の左側の配線部材１０’（電力線）と、右側の配線部材１０’（電力線）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５３の切り替えにより左右の配線部材１０’が未接続状態にある場合、論理データ処理部５０３は、図５の左側の配線部材１０’（電力線）、又は右側の配線部材１０’（電力線）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が左右のいずれの配線部材１０’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が左右のいずれの配線部材１０’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５３の切り替えにより左右の配線部材１０’が接続状態にある場合、左右の配線部材１０’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、左右の配線部材１０’との間で信号データのやり取りを行う。なお、切替部５３の切り替えにより左右の配線部材１０’間の直流電力が遮断状態にある場合であっても、左右の配線部材１０’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、左右の配線部材１０’との間で信号データのやり取りを行うことができる。
図５において、左右の配線部材１０’が切替部５３により接続状態にある場合、又は左右の配線部材１０’が常に交流結合されている場合、左右の配線部材１０’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の左側の配線部材１０’に接続されるネットワーク管理デバイス１００と、右側の配線部材１０’に接続される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。
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が左右のいずれの配線部材１０’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。
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５３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。
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１４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。
本実施形態に係る電力配線ネットワーク装置２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。
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１４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８及び図１１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８及び図１１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８及び図１１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８及び図１１のタイミング信号ｄ，ｄ’）を生成する。
図１４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１４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１５に示すが、この態様に限定されるものではない。
図１４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。
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１５の例に示すように定めることができる。図１５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。
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１５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１５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１５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。
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１６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つのデバイスが配線部材１０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１６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。
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１６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１６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）。
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１６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。
Figure 2019188449
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。
なお、電力配線ネットワーク装置２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。
図１６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。
各デバイスは、配線部材１０’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。
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。
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１７を用いて説明する。図１７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１７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。
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。
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。
また、図１７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。
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。
図１８は、図１７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１８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１８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。
図１９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３０としてのラジオデバイス４００を想定している。また、図１９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。
図１９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。
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１９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。
Figure 2019188449
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。
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。
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。
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。
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１９の例ではデバイス０〜デバイス３）から送信される。図１９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。
Figure 2019188449
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。
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。
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。
図２０Ａ及び図２０Ｂは、ネットワーク管理デバイス１００（デバイス０）とラジオデバイス４００（デバイス３）との間のコマンド及びステータスの送受信の流れを示すフローチャートである。
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。
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）。
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）。
一方、ラジオデバイス４００（デバイス３）は、第２コネクタ３１を第１コネクタ１２に挿入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）。
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）。
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）。
以上のように、本実施形態では、複数の第１コネクタ１２と、複数の第１コネクタ１２間を電力供給可能に導通させる導電部１１とを有する配線部材１０’と、複数の第１コネクタ１２のうちの任意の第１コネクタ１２と機械的かつ電気的に着脱可能な第２コネクタ２１，３１，４１をそれぞれ備える複数の回路要素とを備え、複数の回路要素は、環境発電による電力を第２コネクタ２１から出力可能な回路要素としての環境発電要素２０と、第２コネクタ３１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３０とを含み、環境発電要素２０、及び負荷要素３０の少なくとも一部は、第１コネクタ１２及び導電部１１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。
また、本実施形態では、環境発電要素２０（環境発電デバイス２００）は、第２コネクタ２１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２０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２０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２０からの発電電力を効率的に利用することができる。
また、本実施形態では、負荷要素３０の少なくとも１つ（ネットワーク管理デバイス１００）は、第２コネクタ３１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３０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３０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３０を操作することが可能となる。
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２コネクタ２１，３１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。
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２コネクタ３１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。
また、本実施形態では、負荷要素３０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２０又は負荷要素３０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。
また、本実施形態では、環境発電要素２０又は負荷要素３０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。
また、本実施形態では、通知信号は、環境発電要素２０又は負荷要素３０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。
また、本実施形態では、負荷要素３０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２０又は負荷要素３０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。
また、本実施形態では、環境発電要素２０又は負荷要素３０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。
また、本実施形態では、回路要素は、複数の電力線同士の導通及び非導通を切り換え可能なスイッチ要素５０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５０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。
また、本実施形態では、スイッチ要素５０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５０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５０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５０を操作することが可能となる。
また、本実施形態では、同期信号Ｓ１を生成可能な負荷要素３０（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。
（第３実施形態）
図２１Ａ及び図２１Ｂは、本開示の第３実施形態に係る電力配線ネットワーク装置６１の概略図（背面図及び平面図）である。本実施形態は、第１実施形態、第２実施形態とは異なる電力配線ネットワーク装置の物理層の他の形態を示すものである。図２１Ｂに示すように、電力配線ネットワーク装置６１は、配線部材７０と、回路要素８０とを備えている。配線部材７０は、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように板状且つ平面形状に形成されており、複数の第７コネクタ７２を備えている。電力配線ネットワーク装置６１は、少なくともいずれかの回路要素８０内に少なくとも１つの環境発電要素を含む。回路要素８０は板状に形成され、配線部材７０が備える複数の第７コネクタ７２のうちの任意の第７コネクタ７２と機械的かつ電気的に着脱可能な第８コネクタ８１を備えている。複数の第７コネクタ７２は、導電部７１Ｂにより互いに電気的に接続されており、複数の第７コネクタ７２に装着された回路要素８０同士は、導電部７１Ｂを通じて、互いに電気的に接続されている。図２１Ａ及び図２１Ｂでは、電力配線ネットワーク装置６１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。
なお、本実施形態において、配線部材７０及び回路要素８０の面方向とは、図２１Ｂにおける紙面に平行な方向であり、配線部材７０及び回路要素８０の厚み方向とは、図２１Ｂにおける紙面に垂直な方向を示すものとする。また、配線部材７０及び回路要素８０の上面は、図２１Ｂに示す平面視で視認可能な面を指す。すなわち、配線部材７０の上面には、第７コネクタ７２及び辺縁部保持部材７４Ａが設けられている。また、配線部材７０及び回路要素８０の左右方向は、図２１Ｂにおける左右方向である。
配線部材７０は、図２１Ｂに示すように、絶縁性材料で形成された基板本体７１Ａと、２つの第７コネクタ７２と、第７コネクタ７２同士を電気的に接続する導電部７１Ｂと、回路要素８０の辺縁部を保持する辺縁部保持部材７４Ａと、第９コネクタ７３とを備えている。本実施形態に係る配線部材７０は、平面視で矩形形状を有する平面形状部材である。配線部材７０は、導電部７１Ｂの周囲を被覆する絶縁性材料で形成された被覆部を備えていてもよい。配線部材７０は、導電部７１Ｂとしての配線を備えた、例えばガラスエポキシ基板、紙フェノール基板等のリジッド基板や、ポリイミドフィルム等で構成された可撓性を有するフレキシブルプリント基板 (Flexible Printed Circuits)によって構成することができる。配線部材７０にフレキシブルプリント基板を用いる場合は、電子部品や後述する辺縁部保持部材７４Ａ等の部材を搭載する領域に補強板を設けて基板本体７１Ａの剛性を確保することが好ましい。また配線部材７０にリジット基板やフレキシブル基板を用いる際は、布、樹脂等の被覆材料で表面を被覆することが意匠性、耐環境性の点で好ましい。
導電部７１Ｂは、延在方向に沿って電気を通すことができる。導電部７１Ｂは、電気伝導体を含む。導電部７１Ｂに含まれる電気伝導体としては、特に限定されないが、例えば銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、及び鉄等の金属材料、並びにこれらの金属材料を含む合金材料により形成されたものが挙げられる。導電部７１Ｂ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７０の形状を可変として電力配線ネットワーク装置６１全体の設置自由度を高める観点からは、導電部７１Ｂが可撓性を有することが好ましい。
２つの第７コネクタ７２は、それぞれ導電部７１Ｂに接続されている。従って、２つの第７コネクタ７２は、導電部７１Ｂを通じて互いに導通し、電気的に接続されている。本実施形態では、２つの第７コネクタ７２は、配線部材７０の長手方向（図２１Ｂの左右方向）に沿って、互いに離隔するように配置されている。配線部材７０は、図２１Ｂに示すように縁部に第９コネクタ７３を設けてもよい。配線部材７０に第９コネクタ７３を設ける場合には、２つの第７コネクタ７２は、第９コネクタ７３とも導電部７１Ｂを通じて電気的に接続される。
図２１Ａ及び図２１Ｂでは、配線部材７０が２つの第７コネクタ７２を備える例を示したが、配線部材７０は複数の第７コネクタ７２を備えていればよい。すなわち、配線部材７０は、３つ以上の第７コネクタ７２を備えていてもよい。その場合、複数の第７コネクタ７２は、互いに導通している。また、複数の第７コネクタ７２は、配線部材７０の長手方向に沿って、互いに離隔するように配置されていてもよいが、この態様に限定されるものではない。複数の第７コネクタ７２は、例えば互いに同じ形状であってもよい。
配線部材７０における平面視で回路要素８０を囲む領域には、図２１Ｂに示すように、辺縁部保持部材７４Ａが設けられている。辺縁部保持部材７４Ａは、この第８コネクタ８１の挿抜方向（図２１Ｂ中に矢印で図示）に沿って回路要素８０の辺縁部を収容する収容部７５Ａを有している。収容部７５Ａは、図２１Ａに示すように、回路要素８０の左右方向の辺縁部の上面及び側面を覆うように構成されている。これによって、平面視で第８コネクタ８１を第７コネクタ７２に対向させた状態で回路要素８０の左右方向辺縁部を収容部７５Ａに収容すると、回路要素８０の辺縁部の上面が辺縁部保持部材７４Ａに当接して回路要素８０の厚み方向の変位を規制する。また、回路要素８０の左右方向側面が辺縁部保持部材７４Ａに当接することで辺縁部保持部材７４Ａに対する回路要素８０の左右方向位置が位置決めされる。これによって、第８コネクタ８１が第７コネクタ７２に対して装着可能に位置決めされる。なお、図２１Ｂの左側の辺縁部保持部材７４Ａの収容部７５Ａには、回路要素８０の辺縁部が既に収容され、第８コネクタ８１が第７コネクタ７２に対して装着された状態を示している。
図２１Ａ及び図２１Ｂに示す例では、収容部７５Ａが回路要素８０の左右方向の辺縁部の領域のみならず、第７コネクタ７２の左右に隣接した辺縁部の領域、及び回路要素８０に関して第７コネクタ７２と対向する辺縁部の領域にも延びている。従って、矩形形状を有する回路要素８０の４つの辺縁部全てが収容部７５Ａに収容可能となるように構成されている。但し、回路要素８０を辺縁部保持部材７４Ａに挿入する際の挿入側となる収容部７５Ａ（図２１Ｂにおける上側、すなわち第７コネクタ７２と対向する側の収容部７５Ａ）については、回路要素８０を面方向に規制しておらず、回路要素８０は、図２１Ｂにおける第７コネクタ７２と対向する側から辺縁部保持部材７４Ａに挿入可能である。そして、図２１Ｂに示すように、辺縁部保持部材７４Ａの面方向中央位置には、矩形形状の開口部７４Ａ１が形成されている。回路要素８０に環境発電要素としての太陽電池が搭載されている場合、太陽光がこの開口部７４Ａ１を通して太陽電池に入射し、発電させることができる。
このように収容部７５Ａが、平面視で矩形形状を有する回路要素８０の４つの辺縁部全てを収容することで、回路要素８０の厚み方向の変位が確実に規制される。従って、配線部材７０に回路要素８０を装着した状態で電力配線ネットワーク装置６１を持ち運びした場合であっても、回路要素８０を配線部材７０の上面から離れないように両者を平行な状態で安定的に保持することができる。また、回路要素８０の左右方向側面が辺縁部保持部材７４Ａに当接することで辺縁部保持部材７４Ａに対する回路要素８０の左右方向位置が位置決めされるため、第８コネクタ８１を第７コネクタ７２に対して装着可能に位置決めすることができる。このように、回路要素８０の辺縁部を辺縁部保持部材７４Ａの収容部７５Ａに収容することで回路要素８０を配線部材７０に平行に移動させて第８コネクタ８１を容易に第７コネクタ７２に装着することができる。また、第８コネクタ８１を第７コネクタ７２に装着する際に各部材にかかる応力を低減することができる。
本実施形態では、回路要素８０の外形を平面視で矩形形状としたが、この態様に限定されるものではない。回路要素８０は、少なくとも左右方向辺縁部の一部が直線状に形成されていればよい。当該直線部分を辺縁部保持部材７４Ａに収容することで回路要素８０を配線部材７０に平行に維持したまま第８コネクタ８１を第７コネクタ７２に対して位置決めし、装着することができるからである。また、配線部材７０に対する回路要素８０の厚み方向の変位を規制する作用のみを得る場合には、回路要素８０の外形は辺縁部に直線部分を有している必要はなく、円形状等の曲線のみによって構成された形状を有していてもよい。また、辺縁部保持部材７４Ａの収容部７５Ａの形状についても、回路要素８０の辺縁部の形状に対応させて、適宜曲線を有する形状としてもよい。
また、配線部材７０上における回路要素８０が載置される領域は、必ずしも全面に配線部材７０（基板本体７１Ａ）が配置される必要はなく、軽量化を目的として、回路要素８０を支持するために例えば回路要素８０の周縁部に接する部分のみに配線部材７０（基板本体７１Ａ）が配置されていてもよい。
回路要素８０は、図２１Ｂに示すように、第８コネクタ８１を備える。図２１Ｂは、左側の第７コネクタ７２に回路要素８０の第８コネクタ８１が既に装着され、右側の第７コネクタ７２に回路要素８０の第８コネクタ８１を装着しようとする状態を示している。図２１Ｂに示す例では、第８コネクタ８１は、回路要素８０の辺縁部に設けられている。第８コネクタ８１のうち第７コネクタ７２と当接する部分における厚み方向の中心位置と、回路要素８０のうち第８コネクタ８１が配置された辺縁部における厚み方向の中心位置とが略一致すると、挿抜時に曲げ応力等の過大な応力が加わることが抑制できるため好ましい。本実施形態では、第７コネクタ７２に対する第８コネクタ８１の挿抜方向は図２１Ｂにおける上下方向であり、回路要素８０の面方向に平行である。これによって、回路要素８０は着脱時に厚み方向に突出することがなく、回路要素８０の着脱を考慮した電力配線ネットワーク装置６１の厚みを薄くすることができる。また、回路要素８０の着脱に際しては、回路要素８０の面方向に力を作用させればよく、各部材に曲げ応力等の過大な応力が加わることを抑制することができる。なお、図２１Ｂの例では、第７コネクタ７２に対する第８コネクタ８１の挿抜方向は、配線部材７０の面方向にも平行である。
回路要素８０は、例えば環境発電要素を有することができる。環境発電要素は、環境発電による電力を第８コネクタ８１から出力可能である。配線部材７０に環境発電要素を有する回路要素８０を複数装着する場合、複数の環境発電要素それぞれの発電能力は、互いに異なっていてもよい。
本実施形態では、図２１Ｂの２つの第７コネクタ７２に接続される２つの回路要素８０のうち、少なくとも１つの回路要素８０が環境発電要素を有している。これによって、環境発電による電力を第８コネクタ８１から出力可能となり、配線部材７０に接続された負荷要素に電力を供給可能である。
第８コネクタ８１は、配線部材７０が備える任意の第７コネクタ７２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。
回路要素８０に搭載される環境発電要素は、例えば、図示しない環境発電による電力を生成可能な環境発電部と、逆電流防止部とを備えるように構成することができる。この場合、環境発電部は、外部環境に応じた電力を発電するものであって、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していてもよい。環境発電部は、生成した電力を逆電流防止部を介して第８コネクタ８１に出力する。
逆電流防止部は、第８コネクタ８１からの電流が環境発電部に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部としてダイオードを用いる場合、アノードが環境発電部側、カソードが第８コネクタ８１側となるように接続される。逆電流防止部は、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。
なお、環境発電部は、回路要素８０を介して接続される他の回路要素に含まれる環境発電部であってもよい。
回路要素８０は、環境発電要素と共に、負荷要素を有することができる。負荷要素は、第８コネクタ８１から入力される電力を消費可能である。図２１Ｂにおいて、２つの第７コネクタ７２を介して装着される２つの回路要素８０のうち、一方の回路要素８０が環境発電要素を有し、他方の回路要素８０が負荷要素を有していてもよい。また、少なくとも一方の回路要素８０が環境発電要素と共に負荷要素を有していてもよい。また、環境発電要素からの電力を補うために、回路要素８０が後述する充電済みの二次電池要素を有していてもよいし、第９コネクタ７３を介して他の装置から負荷要素に補助電力を供給するように構成してもよい。回路要素８０に負荷要素が複数備えられる場合、複数の負荷要素それぞれの消費電力は、互いに異なっていてもよい。
回路要素８０に負荷要素が搭載される場合、回路要素８０は、第８コネクタ８１に加えて、負荷と電圧制御部とを備えることができる。第８コネクタ８１及び電圧制御部は、互いに電気配線を介して又は直接に電気的に接続される。また、電圧制御部及び負荷は、互いに電気配線を介して又は直接に電気的に接続される。
電圧制御部は、第８コネクタ８１から入力された電力を所定電圧に制御して負荷に出力する。詳細には、電圧制御部は、第８コネクタ８１から入力された電力を、負荷の定格電圧等、負荷の駆動に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、負荷に出力する。
電力配線ネットワーク装置６１は、回路要素としての二次電池要素を更に備えてもよい。回路要素８０が二次電池要素を含む場合には、回路要素８０は、上述の第８コネクタ８１に加えて、例えば二次電池と切替部と電圧制御部と逆電流防止部とを備えることができる。
切替部は、第８コネクタ８１から入力される電力を二次電池に充電する充電状態と、二次電池からの電力を第８コネクタ８１から出力する給電状態とを切替可能である。切替部は、例えば、第８コネクタ８１と二次電池との間で、それぞれと電気的に接続されたスイッチ素子を含む。
電圧制御部は、第８コネクタ８１から入力された電力を所定電圧に制御して二次電池に出力する。詳細には、電圧制御部は、第８コネクタ８１から入力された電力を、二次電池の定格電圧等、二次電池の充電に適した所定電圧に降圧又は昇圧して、二次電池に出力する。また、電圧制御部は、二次電池から入力された電力を所定電圧に制御して第８コネクタ８１に出力する。詳細には、電圧制御部は、二次電池から入力された電力を、他の負荷要素等の回路要素に適した所定電圧に昇圧又は降圧して、第８コネクタ８１に出力する。
逆電流防止部は、切替部が給電状態である場合に、第８コネクタ８１からの電流が二次電池に流れ込むことを抑制する。逆電流防止部は、ダイオード等の回路素子を含み得る。逆電流防止部としてダイオードを用いる場合、アノードが二次電池側、カソードが第８コネクタ８１側となるように接続される。
このように、回路要素８０が二次電池要素を備えることで、例えば、負荷要素への電力供給が不足する場合には二次電池要素を給電状態とし、負荷要素への電力供給が十分の場合には二次電池要素を充電状態とする等、状況に応じて二次電池要素の充電状態と給電状態とを切り替えることで、負荷要素へ安定的に電力を供給することができる。
（第４実施形態）
図２２は、本開示の第４実施形態に係る電力配線ネットワーク装置９０の概略図（斜視図）である。電力配線ネットワーク装置９０は、図２１Ａ及び図２１Ｂに示した電力配線ネットワーク装置６１の変形例であり、配線部材７０Ｃの上面には、図２２の左右方向に４個、上下方向に３個の第７コネクタ７２がマトリックス状に配置され、合計１２個の第７コネクタ７２が配置されている。左右方向に隣接する２つの第７コネクタ７２の間の位置であって回路要素８０が配置されない面内位置において、図２２の上下方向に延びる折り曲げ位置７０ｂ２が画定されている。図２２の左右方向に隣接する２つの第７コネクタ７２は、一方が他方を配線部材７０Ｃの面方向に垂直な中心軸線周りに１８０度回転させた関係にある。従って、利用者が、配線部材７０Ｃを折り曲げ位置７０ｂ２において山折りと谷折りが交互になるように折り曲げると、対向する第７コネクタ７２は、図２２の上下方向に概ね回路要素８０の上下方向長さだけ離隔し、第７コネクタ７２同士が完全に重なることがない。すなわち、折り曲げ位置７０ｂ２に隣接する２つの第７コネクタ７２は、当該折り曲げ位置７０ｂ２で配線部材７０Ｃを折り曲げた時に面方向に重ならない面内位置に配置されている。従って、電力配線ネットワーク装置９０を折り畳んだときの重なり方向の厚みを低減することができるため、電力配線ネットワーク装置９０の携帯性を向上させることができる。
上記の電力配線ネットワーク装置９０の構成は、例えば配線部材７０Ｃをフレキシブルプリント基板によって形成し、回路要素８０が配置されている領域に補強板を設けて配線部材７０Ｃの剛性を確保すると共に、折り曲げ位置７０ｂ２には補強板を設けないことによって実現することができる。また、電力配線ネットワーク装置９０の構成は、リジッド基板部とフレキシブルプリント基板部とが一体化した回路基板を用い、折り曲げ位置７０ｂ２にフレキシブルプリント基板部を配置することによっても実現することができる。
また、図２２では、列方向に１次元で折り曲げた場合を示しているが、行方向/列方向の２次元での折り曲げをできるようにしてもよいことは言うまでもない。
以上述べた第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の回路要素が有する環境発電要素は、いずれも第２実施形態に記載の環境発電デバイス２００として動作することができる。また、第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の回路要素が有する負荷要素は、いずれも第２実施形態に記載のネットワーク管理デバイス１００、ラジオデバイス４００等として動作することができる。また、第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の回路要素が有する二次電池要素は、いずれも第２実施形態に記載の二次電池デバイス３００として動作することができる。
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。
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。
第３コネクタ１３と第１コネクタ１２とが同じで、第４コネクタ１４と第２コネクタとが同じであってもよく、又は第３コネクタ１３と第２コネクタとが同じで、第４コネクタ１４と第１コネクタ１２とが同じであってもよい。
また、第３コネクタ１３と第４コネクタ１４が双方とも第１コネクタ１２と同じであってもよく、その場合は、第５コネクタ５１及び第６コネクタ５２は第２コネクタと同じであってもよい。
また、第３コネクタ１３と第４コネクタ１４が双方とも第２コネクタと同じであってもよく、その場合は、第５コネクタ５１及び第６コネクタ５２は第１コネクタ１２と同じであってもよい。
また、環境発電要素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、環境発電要素２０が逆電流防止部２３を備えていれば、他の環境発電要素２０等の回路要素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、環境発電要素２０は、出力電圧を一定に制御する電圧制御部を備えていてもよい。
また、負荷要素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、負荷要素３０が電圧制御部３３を備えていれば、環境発電要素２０等の回路要素からの電力が負荷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。
また、二次電池要素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、二次電池要素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。
また、二次電池要素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、二次電池要素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、他の環境発電要素２０等の回路要素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。
また、負荷要素３０、環境発電要素２０、二次電池要素４０及びスイッチ要素５０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３０（ネットワーク管理デバイス１００）と環境発電要素２０（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。
また、負荷要素３０（ネットワーク管理デバイス１００）は、図６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３０（ラジオデバイス４００等）、環境発電要素２０、二次電池要素４０、スイッチ要素５０等についても同様である。
また、本実施形態（電力配線ネットワーク装置２）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２０、及び負荷要素３０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。
また、本実施形態（電力配線ネットワーク装置２）では、負荷要素３０（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。
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１，２を提供することができる。
１、２，６１，９０ 電力配線ネットワーク装置
１０、１０’ 配線部材
１１ 導電部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 第１コネクタ
１３ 第３コネクタ
１４ 第４コネクタ
２０、２０ａ、２０ｂ 環境発電要素
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 負荷要素
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 二次電池要素
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 スイッチ要素
５１ 第５コネクタ
５２ 第６コネクタ
５３ 切替部
７０ 配線部材
７０ｂ２ 折り曲げ位置
７０Ｃ 配線部材
７１Ａ 基板本体
７１Ｂ 導電部
７２ 第７コネクタ
７３ 第９コネクタ
７４Ａ 辺縁部保持部材
７４Ａ１ 開口部
７５Ａ 収容部
８０ 回路要素
８１ 第８コネクタ
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
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 同期信号

Claims (13)

  1. 複数の第１コネクタと、当該複数の第１コネクタ間を電力供給可能に導通させる導電部とを有する配線部材と、
    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要素と
    を備え、
    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、
    を含む、電力配線ネットワーク装置であって、
    前記環境発電要素、及び前記負荷要素の少なくとも一部は、前記第１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。
  2. 前記環境発電要素は、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。
  3. 前記負荷要素の少なくとも１つは、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。
  4. 前記第１送信部又は前記第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又は３に記載の電力配線ネットワーク装置。
  5. 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。
  6. 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５のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
  7. 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６に記載の電力配線ネットワーク装置。
  8. 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６又は７に記載の電力配線ネットワーク装置。
  9. 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８のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
  10. 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９のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
  11. 前記回路要素は、複数の前記電力線同士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１０のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
  12. 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１１に記載の電力配線ネットワーク装置。
  13. 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６乃至８のいずれか一項に記載の電力配線ネットワーク装置。
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