JP4730661B2

JP4730661B2 - 機能装置及びそれに用いられる拡張機能モジュール

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Publication number: JP4730661B2
Application number: JP2005375710A
Authority: JP
Inventors: 信一郎岡本; 博昭小新
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007180195A

Description

本発明は、機能装置及びそれに用いられる拡張機能モジュールに関する。

一次側の筐体と二次側の筐体とが接続可能に構成されるとともに一次側から二次側へ非接触により電力を供給可能な非接触給電機構が公知である。

このような非接触給電機構により、一次側のコイルに電流を流すことにより磁界を生じさせ、二次側のコイルに誘導電流を発生させて電力を伝達することができる。このとき、一次側および二次側の磁性コアにより、一次側で発生した磁界による磁束を効率よく誘導することができる。

このような磁性コアの配置としては、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアの脚部同士を対向させたり、Ｕ型コアの胴部の略中央にもう１つの脚部が他の脚部と略平行に離間して設けられたＥ型コアの脚部同士を対向させたりすることが公知である。

しかしながら、このような構成においては、一次側の筐体と二次側の筐体とは必ず１：１でなければならず、１つの筐体で２つの筐体に対して電力を供給する等の様々なバリエーションに対応することができない。

特に、電力および／または情報を送ることができる配線システムに用いる機能装置であって、機能モジュールを１または複数連結可能に構成し、各機能モジュールに非接触給電機構を備えて順に給電する構成においては、設置スペースの都合上、小型化が要請されるため、磁性コアの数を並行して複数配置することは容易ではない。

本発明は、様々なバリエーションに対応することができる機能装置及びそれに用いられる拡張機能モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る非接触給電機構は、電力線に接続されている電力路接続口を備えたゲート装置に接続される機能装置であって、前記ゲート装置の電力路接続口に接続され、前記ゲート装置から前記電力を得る基本機能モジュールと、基本機能モジュールに接続可能に構成され、基本機能モジュールから非接触により電力の供給を受け得る拡張機能モジュールとを具備し、基本機能モジュールは、略平行に略等間隔に離間して設けられた３つの脚部と当該３つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＥ型コアを有する電力供給部を備え、拡張機能モジュールは、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアを有する電力受給部を備え、基本機能モジュールの電力供給部と拡張機能モジュールの電力受給部とは、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側とＵ型コアの２つの脚部の他端側とが対向して配置されるように接続可能に構成され、基本機能モジュールは、電力供給部にＵ型コアを有する拡張機能モジュールを２つ並べて接続される構成であり、拡張機能モジュールは、さらなる拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とする電力供給部を備え、さらに、基本機能モジュールに対して２つ並べて接続したときに、各拡張機能モジュールの電力供給部において供給される電力を同期させて、該２つの拡張機能モジュール同士を同期させるための同期回路を有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る非接触給電機構は、電力線に接続されている電力路接続口を備えたゲート装置に接続される機能装置であって、前記ゲート装置の電力路接続口に接続され、前記ゲート装置から前記電力を得る基本機能モジュールと、基本機能モジュールに接続可能に構成され、基本機能モジュールから非接触により電力の供給を受け得る複数の拡張機能モジュールとを具備し、複数の拡張機能モジュールには、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアを有する電力受給部を備える拡張機能モジュールと、他の拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とすべくＥ型コアを有する電力供給部を備える拡張機能モジュールとが含まれており、Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールの電力供給部とＵ型コアを有する拡張機能モジュールの電力受給部とは、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側とＵ型コアの２つの脚部の他端側とが対向して配置されるように接続可能に構成され、Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールは、電力供給部にＵ型コアを有する拡張機能モジュールを２つ並べて接続される構成であり、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、他の拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とする電力供給部を備え、さらに、Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールに対して２つ並べて接続したときに、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュール各々の電力供給部において供給される電力を同期させて、該２つのＵ型コアを有する拡張機能モジュール同士を同期させるための同期回路を有することを特徴とするものである。

上記構成の機能装置においては、基本機能モジュールの非接触給電機構の電力供給部としてＥ型コアが用いられる。また、拡張機能モジュールの非接触給電機構の電力供給部としてＥ型コアが用いられる。そして、Ｅ型コアを有する基本機能モジュールまたは拡張機能モジュールがＵ型コアを有する拡張機能モジュールと接続した際、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側に、Ｕ型コアの２つの脚部の他端側が対向して配置される。

このように、基本機能モジュールまたは拡張機能モジュールの電力供給部の磁性コアをＥ型コアとする一方、拡張機能モジュールの電力受給部の磁性コアをＵ型コアとし、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の間隔をＵ型コアの脚部の間隔と略等しくすることにより、一次側の筐体１つで、二次側の筐体２つに対して同時に電力を供給することができる。さらに、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールを接続した後、さらなるＥ型コアまたはＵ型コアを有する拡張機能モジュールも接続可能となる。したがって、筐体の様々なバリエーションに対応することができる。

この場合、Ｅ型コアを有する基本機能モジュールまたは拡張機能モジュールにＵ型コアを有する拡張機能モジュールを２つ並べて接続されるとともに、２つ並べたＵ型コアを有する拡張機能モジュールに、さらにＥ型コアを有する拡張機能モジュールを接続した際に、Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールがＵ型コアを有する２つの拡張機能モジュールのそれぞれから電力供給を受けることができる。したがって、途中で２つの拡張機能モジュールに電力を分配した場合であっても、その先の拡張機能モジュールに対して電力を効率よく供給することができる。

この場合、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールをＥ型コアを有する基本機能モジュールまたは拡張機能モジュールに２つ並べて接続したときに、同期回路によりＵ型コアを有する拡張機能モジュール同士を同期させる。これにより、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールの電力供給部に供給される電力が同期される。したがって、さらにＥ型コアを有する拡張機能モジュールを接続した場合に、２つのＵ型コアが同期した状態（１次側としてＥ型コアを採用した場合に近似した状態）で電力を供給することができるため、より効率よく電力を供給することができる。

好ましくは、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、側方両端にＵ型コアを有するとともに、上端部および下端部に同期回路と信号通信可能な通信部を有するように構成される。

この場合、基本機能モジュールまたはＥ型コアを有する拡張機能モジュールに接続したときに、上端部側または下端部側にＵ型コアを有する拡張機能モジュールが接続可能となる。そして、上端部側または下端部側にＵ型コアを有する拡張機能モジュールを接続した際に、互いの通信部によりお互いが有する同期回路にそれぞれ信号通信可能となる。これにより、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールを並列したときに容易に同期を取ることができる。

好ましくは、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールの同期回路は、発振回路を含み、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、上端部側または下端部側のいずれの通信部に他の拡張機能モジュールから信号通信されたかによって、自身の拡張機能モジュールが有する発振回路または他の拡張機能モジュールが有する発振回路のいずれか一方を使用すべく切り替える切り替え機構を有するように構成される。

この場合、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールを並列接続した際に、切り替え機構により、上端部側または下端部側のいずれの通信部に信号通信されたかに応じて、いずれの拡張機能モジュールが有する発振回路を使用するかが択一的に切り替えられる。そして、当該切り替えられたいずれかの拡張機能モジュールが有する発振回路を使用して同期が取られる。このように、並列接続した際に上側または下側となった拡張機能モジュールの発振回路を使用することを予め決めておき、通信部に信号通信された側を検知することにより、いずれの拡張機能モジュールの発振回路を使用するかが自動的に切り替えられる。したがって、互いの拡張機能モジュールにおける同期の基準となる発振回路の選択を自動で切り替えることができる。

また、本発明に係る拡張機能モジュールは、Ｕ型コアを有し、上記の機能装置に用いられることを特徴とするものである。

本発明に係る非接触給電機構、機能装置およびそれに用いられる拡張機能モジュールによれば、電力供給側の磁性コアをＥ型コアとする一方、電力受給側の磁性コアをＵ型コアとし、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の間隔をＵ型コアの脚部の間隔と略等しくすることにより、一次側の筐体１つで、二次側の筐体２つに対して同時に電力を供給することができる。したがって、筐体の様々なバリエーションに対応することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。図２は本発明に係る一実施形態における機能装置を用いる配線システムの構成図である。図３は本実施形態における基本機能モジュールの回路構成図であり、図４は本実施形態における拡張機能モジュールの回路構成図である。

本実施形態の機能装置を用いるシステムでは、建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックスを基本ベースとして用いる。これらのスイッチボックス間には壁面内に先行配線した電力線Ｌ１を送り配線する。また、始端のスイッチボックス２に対して、配線ボックス１内の主幹ブレーカＭＢと分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれた電力線Ｌ１を導入する。

なお、本実施形態においては、後述する各機能モジュールは、各機能モジュール単体で各機能を実行可能に構成されるが、電力線Ｌ１の他に情報線を送り配線しておき、情報線外部のインターネット網にゲートウェイ（必要に応じてルータ、ハブ）を介して接続可能に構成することとしてもよいし、情報線の代わりに後述する各機能モジュールに無線により情報を送信可能に構成することとしてもよい。

これらのスイッチボックスは、例えばＪＩＳで規格化された大角形の１個モジュール寸法の埋め込み型の配線器具が３個取り付けることができる１連の取付枠に対応して規格化されたスイッチボックスからなり、上部から配電ボックス１または他のスイッチボックスから送り配線されてくる電力線Ｌ１を導入するとともに、下部からは他のスイッチボックスへ送り配線するための電力線Ｌ１が導出している。そして各スイッチボックスには本発明の機能装置を構成する基本機能モジュール８を接続するゲート装置３を取り付けてある。

ゲート装置３は、ボディ背面部に速結端子構造の接続端子部５および送り配線用の接続端子部５’を設け、それぞれに対応する電力線Ｌ１を接続するようになっている。また、ボディ前面部には、送られてきた電力線Ｌ１に電気的に接続されている接触部を備えた電力路接続口６を備えている。

基本機能モジュール８は、後述する拡張機能モジュール９，９０と機能装置を構成する。基本機能モジュール８は、合成樹脂製で扁平なモジュール本体内に図３に示す回路を内蔵しており、背面部のコネクタ７の被接続部をゲート装置３の接続口６に結合させることで、スイッチボックスの前面開口を覆うとともに、周部のフランジをスイッチボックスの前面開口周辺の壁面に重ねた状態となる。

基本機能モジュール８は、図３に示すように、コネクタ７の被接続部を介して接続される商用電源ＡＣを整流平滑するＡＣ／ＤＣコンバータ１３ａと、平滑化された交流電源を高い周波数に変換し、磁性コア１１に巻装したコイル１２₁，１２₂に印加するＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３ａおよびＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂの間を接続する線路に接続され、安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源＋Ｖを得る直流電源部１４とを備えている。

コイル１２₁，１２₂および磁性コア（Ｅ型コア（後述））１１は、基本機能モジュール８と連結する拡張機能モジュール９に電力を非接触で供給するための非接触給電機構を構成するトランスの一次側となる電磁結合部（電力供給部）を構成するもので、連結する拡張機能モジュール９（図４参照）側に設けたコイル１９₁，１９₂を巻回した磁性コア（Ｅ型コア）１８に磁性コア１１が磁気結合してトランス作用によりコイル１９₁，１９₂側に電源電圧を誘起させて電力供給を行うようになっている。ここで、ＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂにより商用周波数よりも周波数が高い交流電力に変換することで、電磁結合部によるトランス構成の小型化を図っている。

なお、コイル１２₁，１２₂は、形成される磁界の向きが対向する方向となるように互いに逆向きに巻回されている。コイル１９₁，１９₂はこれを受けて形成される磁界の向きが離反する方向となるように互いに逆向きに巻回されている。したがって、連結時において、磁界は、電力供給部のＥ型コア１１の中央の脚部から電力受給部のＥ型コア１８の中央の脚部を通り、電力受給部の両端の脚部から電力供給部へ還流する（後述する図５の矢符参照）。また、本実施形態においては、コイル１２₁，１２₂，１９₁，１９₂をＥ型コア１１，１８の隣り合う脚部の間に巻回しているが、脚部（特に中央の脚部）に巻回すこととしてもよい。

また、磁性コア１１とコイル１２₁，１２₂とからなる電磁結合部は、図３では１組しか示していないが、必要に応じて電気的に並列に２組備えていてもよい。

また、情報線を有する構成の場合、被接続部を介して接続される情報線を通じて双方向に伝送される情報信号を送受信部と、情報線を介して受信される情報信号をＥ／Ｏ変換して発光素子ＬＥＤを通じて送出するするＥ／Ｏ変換部と、拡張機能モジュール側から送られてくる光信号からなる情報信号を受光素子ＰＤで受光してＯ／Ｅ変換して送受信部に渡すＯ／Ｅ変換部とを備え、Ｅ／Ｏ変換部の発光素子ＬＥＤと連結された拡張機能モジュール側のＯ／Ｅ変換部に設けた受光素子ＰＤとは対置され、隣接する拡張機能モジュールに情報信号を光信号により非接触で伝達し、また、Ｏ／Ｅ変換部の受光素子ＰＤと、連接する拡張機能モジュール側のＥ／Ｏ変換部の発光素子ＬＥＤとは対置され、隣接する拡張機能モジュールから光信号により伝達されてくる情報信号を受け取るように構成することとしてもよい。

なお、図３ではゲート装置３の両接続口６および基本機能モジュール８とコネクタ７とを縦方向で示しているが、実際は横方向になっている。

本実施形態の機能装置を用いる配線システムでは、電力供給を受けて動作する機能によって複数の種類の拡張機能モジュール９が準備されているが、高さ寸法を基本機能モジュール８と同じ高さ寸法に規格化され、また横幅寸法も規格化された単位モジュール寸法の整数倍に規格化され、また背面を平坦な面に形成して壁面に沿わせることができるようにしている。また、後述する１／２拡張機能モジュール９０は、基本機能モジュール８の１／２の高さ寸法に規格化され、１／２拡張機能モジュール９０を上下に２つ並べた際に、基本機能モジュール８と同じ高さ寸法となる。

拡張機能モジュール９内には図４に示すように上述の磁性コア１８、コイル１９₁，１９₂からなる電磁結合部を２組備え、モジュール本体の両側壁に近接する内部に配置される。電力受給部となる一方の電磁結合部（二次側）には、整流回路２８が電気的に接続され、基本機能モジュール８または他の拡張機能モジュール９の一次側から受けた電力を平滑化する。また、電力供給部となる他方の電磁結合部（一次側）には、整流回路２８に電気的に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータ２９が電気的に接続され、平滑化された電力を周波数が高い交流電力に変換する。これらの電磁結合部を構成する磁性コア１９の先端が近接配置されるモジュール本体の側面位置が磁気結合部となる。なお、図４に示すように、基本機能モジュール８の右側に拡張機能モジュール９，９０を増設可能な構成を説明しているが、基本機能モジュール８の左側に拡張機能モジュール９を増設可能とする構成も、整流回路２８およびＤＣ／ＡＣコンバータ２９を入れ替えることにより実現可能である。また、整流回路２８およびＤＣ／ＡＣコンバータ２９間を接続する線路には直流電源部２２が接続され、内部回路の動作電源＋Ｖを得るようになっている。

なお、情報線からの情報信号を授受する場合には、基本機能モジュール８と同様の構成が左右両側に設けられ、両側に隣接する基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９，９０に対して情報信号を中継できるように構成する。

また、拡張機能モジュール９内には、所定の機能を発揮すべく動作する機能部（図示せず）を具備する。機能部には、動作電源＋Ｖが前記の直流電源部２２から供給される。機能部の構成は、拡張機能モジュール９によって異なる。

拡張機能モジュール９としては、空調機器の運転操作器を構成する拡張機能モジュールや、空調機器の温度設定器を構成する拡張機能モジュール、照明器具のオン・オフ操作用の壁スイッチを構成する拡張機能モジュール、ガス、火災または防犯用の警報器を構成する拡張機能モジュール、さらに、電力供給を利用した電気カミソリ、電動歯ブラシ、携帯オーディオプレーヤ等の充電器を構成する拡張機能モジュール、インターホンの通話機能と訪問者を撮影するべく設置されたテレビカメラにより撮影される画像を表示する表示機能（モニタ）とを備えたインターホンの親機に対応する子機を構成する拡張機能モジュール等、種々適用可能である。

なお、本発明の機能装置を用いる配線システムにおいて情報信号を伝送する場合の伝送方式としては、ベースバンド伝送またはブロードバンド伝送の何れを採用してもよく、またプロトコルについても限定されないが、音声、映像などを用いるインターホンの親機、子機との間にはＪＴ−Ｈ２３２パケットに基づいて音声・映像を相互に送るようにし、また制御系における操作側からの操作データにより１または複数の機能を操作できるような１対１または１対Ｎの対応が可能なユニキャストやブロードキャストに対応する経路制御プロトコルを適宜採用することが好ましい。また、ゲート装置３間の使用プロトコルと、ゲート装置３に連なる機能モジュール８，９での使用プロトコルとを異ならせることとしてもよく、例えばゲート装置３にプロトコル変換を行うようにしてもよい。

機能装置を構成する基本機能モジュール８を使用するにあたっては、まず、ゲート装置３を予め建物の適所の壁面に埋設してあるスイッチボックス２に取付枠を介して取り付け、先行配線されている電力線Ｌ１の接続を行う。その後、ゲート装置３の前面部に設けられた電線路接続口６に対して基本機能モジュール８のコネクタ７の対応する被接続部を接続するとともに、基本機能モジュール８をゲート装置３の前面部を覆うように取付枠に取り付ける。この基本機能モジュール８はこの取り付けた状態において壁面よりも前面部が突出し、両側面が室内側に露出することになる。

そして、拡張機能モジュール９，９０は基本機能モジュール８の露出した両側側面（接続面）の一方に片側の側面（接続面）を面接させ、この状態で連結体等により拡張機能モジュール９，９０と基本機能モジュール８とを機械的に連結する。これによって基本機能モジュール８と拡張機能モジュール９，９０とで機能装置が構成されることになる。この際、後述するように位置決めのための嵌合手段として、嵌合凸部および嵌合凹部をそれぞれのモジュールの接続面の対応する位置に設けることにより、モジュール間の連結が確実となる。

さらに、先に連結した拡張機能モジュール９に別の拡張機能モジュール９を連結する場合には、対向側面を面接させた状態で連結体等により互いに機械的に連結する。このようにして図２に示すように順次拡張機能モジュール９（９₁…９₃）を側方に連結することができる。また、１／２拡張機能モジュール９０を連結する場合には、上下方向に２つの１／２拡張機能モジュール９０（９０₁，９０₂）が連結可能である。１／２拡張機能モジュール９０を１つのみ使用し、その先にさらに別の拡張機能モジュール９を連結する場合には、１／２拡張機能モジュール９０と同寸で電力伝送のみ可能に構成される（非接触給電機構のみを有する）１／２拡張機能モジュールを連結させることとしてもよい。

なお、基本機能モジュール８は、両側に拡張機能モジュール９，９０を連結することができるため、基本機能モジュール８の両側方向に拡張機能モジュール９，９０を連結してもよい。このようにして、拡張機能モジュール９，９０を連結した後、両端に位置する拡張機能モジュール９，９０または基本機能モジュール８の反連結部位の側部に着脱自在にエンドカバーを被着することで、拡張機能モジュール９，９０の連結施工が完了することになる。なお、基本機能モジュール８に拡張機能モジュール９，９０を連結しない状態、つまり未使用のまま置いておく場合にはエンドカバーを基本機能モジュール８の両側部に被着する。

ここで、基本機能モジュール８に連結できる拡張機能モジュール９，９０の数は連結部位に加わる荷重の大きさにより制限があり、また基本機能モジュール８のＡＣ／ＤＣコンバータ１３ａおよびＤＣ／ＡＣコンバータ１３ｂの電力供給能力によっても制限される。

ここで、本発明に係る機能装置の基本機能モジュール８および拡張機能モジュール９，９０に用いられる非接触給電機構についてより詳しく説明する。図１は本発明に係る機能装置の接続態様を示す概略図である。

基本機能モジュール８および拡張機能モジュール（Ｅ型コアを有する拡張機能モジュール）９は、前述の通り、磁性コア１１，１８として、略平行に略等間隔に離間して設けられた３つの脚部と当該３つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＥ型コアを採用する。一方、１／２拡張機能モジュール（Ｕ型コアを有する拡張機能モジュール）９０は、磁性コア１８０として、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアを有している。

そして、基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９の電力供給部と１／２拡張機能モジュール９０の電力受給部とは、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側とＵ型コアの２つの脚部の他端側とが対向して配置されるように接続可能に構成される。

上記構成の機能装置においては、基本機能モジュール８の非接触給電機構の電力供給部としてＥ型コア１１が用いられる。また、拡張機能モジュール９の非接触給電機構としてＥ型コア１８が用いられる。一方、拡張機能モジュール９０（９０₁，９０₂）の非接触給電機構としてＵ型コア１８０（１８０₁，１８０₂）が用いられる。そして、Ｅ型コア１１，１８を有する基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９がＵ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９０と接続した際、Ｅ型コア１１の隣り合う２つの脚部の他端側に、Ｕ型コア１８の２つの脚部の他端側が対向して配置される。さらに、基本機能モジュール８またはＥ型コア１８を有する拡張機能モジュール９は、Ｕ型コア１８０を有する１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂を２つ並べて接続可能であるように構成される。

このように、基本機能モジュール８の磁性コアをＥ型コア１１とする一方、１／２拡張機能モジュール９０の磁性コアをＵ型コア１８０とし、Ｅ型コア１１の隣り合う２つの脚部の間隔をＵ型コア１８０の脚部の間隔と略等しくすることにより、一次側の筐体となる１つの基本機能モジュール８で、二次側の筐体となる２つの１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂に対して同時に電力を供給することができる（図１の破線による磁束の流れ参照）。さらに、Ｕ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９０を接続した後、さらなるＥ型コア１８またはＵ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９，９０も接続可能となる。本実施形態においては、Ｅ型コア１１，１８を有する基本機能モジュール８または拡張機能モジュール９にＵ型コア１８０を有する１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂を２つ並べて接続可能となるとともに、２つ並べた１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂に、さらにＥ型コア１８を有する拡張機能モジュール９を接続した際に、Ｅ型コア１８を有する拡張機能モジュール９がを有する２つの１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂のＵ型コア１８０₁，１８０₂のそれぞれから電力供給を受けることができる。したがって、途中で２つの１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂に電力を分配した場合であっても、その先の拡張機能モジュール９，９０に対して電力を効率よく供給することができる。したがって、筐体の様々なバリエーションに対応することができる。

ここで、１／２拡張機能モジュール９０についてより詳しく説明する。図５は本実施形態における１／２拡張機能モジュールの回路構成図である。図５は本実施形態の１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂を２つ縦（上下方向）に並べた状態を示している。本実施形態の１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂は、Ｕ型コア１８０₁，１８０₂を有し、２つ並べて接続したときに、１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂同士を同期させるための同期回路を有するように構成される。本実施形態において、同期回路は、同期の基準となる基準信号を発振する発振回路２３₁，２３₂、いずれの１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂に備えられた発振回路２３₁，２３₂を使用するかを切り替える切り替え機構である切り替えスイッチ３１₁，３１₂を具備する。また、１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂の上端部および下端部には、発振回路２３₁，２３₂と電気的に接続可能（したがって信号通信可能）な通信部としてのコネクタ２４₁，２４₂（上端部側），２５₁，２５₂（下端部側）を有する。

拡張機能モジュール９０₁，９０₂内には、上述のＵ型コア１８０₁，１８０₂およびコイル１９０₁，１９０₂からなる電磁結合部を２組備え、モジュール本体の両側壁に近接する内部（側方両端）に配置される。電力受給部となる一方の電磁結合部（二次側）には、整流回路２８₁，２８₂が電気的に接続され、基本機能モジュール８または他の拡張機能モジュール９の一次側から受けた電力を平滑化する。

また、電力供給部となる他方の電磁結合部（一次側）には、整流回路２８₁，２８₂に電気的に接続されたスイッチング回路３０₁，３０₂が電気的に接続され、平滑化された電力を周波数が高い交流電力に変換する。また、スイッチング回路３０₁，３０₂は、発振回路２３₁，２３₂に電気的に接続され、１／２拡張機能モジュール９０₁，９０₂を並べて接続したときに、発振回路２３₁，２３₂からの基準信号に基づいてそれぞれの電力供給部において供給する電力を同期させる。これらの電磁結合部を構成する磁性コア１９０₁，１９０₂の先端が近接配置されるモジュール本体の側面位置が磁気結合部となる。また、整流回路２８₁，２８₂およびＤＣ／ＡＣコンバータ２９₁，２９₂間を接続する線路には直流電源部２２₁，２２₂が接続され、内部回路の動作電源＋Ｖを得るようになっている。その他、機能部等の構成は、図４の拡張機能モジュール９と同様である。

本実施形態において、基本機能モジュール８またはＥ型コア１８を有する拡張機能モジュール９０に接続したときに、上端部側または下端部側にＵ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９０が接続可能となる。図５においては、拡張機能モジュール９０₁が上側、拡張機能モジュール９０₂が下側となるように配置される。このとき、拡張機能モジュール９０₁の下端部側のコネクタ２５₁と拡張機能モジュール９０₂の上端部のコネクタ２４₂とが電気的に接続される。すなわち、拡張機能モジュール９０₁の下端部側のコネクタ２５₁と拡張機能モジュール９０₂の上端部のコネクタ２４₂とが信号通信可能となる。これにより、拡張機能モジュール９０₁，９０₂の発振回路２３₁，２３₂のいずれかを用いて同期を取ることができる。

図５においては、切り替えスイッチ３１₁，３１₂により、拡張機能モジュール９０₁の発振回路２３₁を使用する状態に切り替えられる。この切り替えスイッチ３１₁，３１₂は、いずれか一方を切り替えた際、いずれか他方は相反する方向（一方が自身の発振回路を使用する場合、他方が自身の発振回路を使用しないよう）に自動的に切り替わることが好ましい。

こうして、いずれか一方の発振回路２３₁から発振される基準信号に基づいてそれぞれのスイッチング回路３０₁，３０₂に供給された電力が互いに同期され、高い周波数である交流電力に変換される。このようにして、Ｕ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９０同士を並列したときに容易に同期を取ることができる。変換された交流電力は、電力供給部であるコイル１９０₁，１９０₂が巻回されたコア１８０₁，１８０₂を介して、さらに接続された拡張機能モジュール９，９０に供給可能となる。特に、Ｅ型コア１８を有する拡張機能モジュール９をさらに接続した場合に、２つのＵ型コア１８０₁，１８０₂が同期した状態（１次側としてＥ型コアを採用した場合に近似した状態）で電力を供給することができるため、より効率よく電力を供給することができる。

なお、本実施形態においては、コネクタ２４₁，２４₂，２５₁，２５₂が発振回路２３₁，２３₂に電気的に接続される例を示したが、これに限定されるものではなく、光通信、磁気による通信等、信号通信可能に構成される通信部により実現可能である。

続いて、１／２拡張機能モジュールの他の例について説明する。図６は本実施形態の１／２拡張機能モジュールの他の例を示す回路構成図である。本例の回路構成が図５における回路構成と異なる点は、いずれのコネクタ２４，２５に他の拡張機能モジュール９０が接続されたかによって、自身の拡張機能モジュール９０が有する発振回路２３または他の拡張機能モジュール９０が有する発振回路２３のいずれか一方を使用すべく切り替える切り替え機構を有するように構成されることである。

本例において、下端部側のコネクタ２５は、発振回路２３に加えて、直流電源部２２が電気的に接続されている。また、上端部側のコネクタ２４には、他の１／２拡張機能モジュール９０の下端部側のコネクタ２５が接続された際、直流電源部２２からの通電を感知する切り替え機構であるスイッチ２６，２７を具備する。第１のスイッチ２６は、上端部側のコネクタ２４に他の１／２拡張機能モジュール９０の下端部側のコネクタ２５が接続された際、オンとなり、他の１／２拡張機能モジュール９０の発振回路２３を自身のスイッチング回路３０と電気的に接続する。一方、第２のスイッチ２７は、第１のスイッチ２６との間にＮＯＴ回路３０を介することで、上端部側のコネクタ２４に他の１／２拡張機能モジュール９０の下端部側のコネクタ２５が接続された際、オフとなり、自身の発振回路２３と自身のスイッチング回路３０との電気的接続を解除する。接続が解除されると（通電しなくなると）、第１のスイッチ２６はオフ、第２のスイッチ２７はオンとなる。図６においては、上側の１／２拡張機能モジュール９０₁の下端部側のコネクタ２５₁と下側の１／２拡張機能モジュール９０₂の上端部側のコネクタ２４₂とが接続されるため、下側の１／２拡張機能モジュール９０₂において、第１のスイッチ２６₂がオンして、上側の１／２拡張機能モジュール９０₁の発振回路２３₁からの基準信号を下側（自身）の１／２拡張機能モジュール９０₂のスイッチング回路３０₂に導入するとともに、第２のスイッチ２７₂がオフして、自身の発振回路２３₂との接続を遮断する。一方、上側の１／２拡張機能モジュール９０₁の上端部側のコネクタ２４₁は接続されないため、第１のスイッチ２６₁がオフする一方、第２のスイッチ２７₁がオンして自身の発振回路２３₁とスイッチング回路３０₁との接続が維持される。

このように、１／２拡張機能モジュール９０を２つ並べた際に、必ず上側となる１／２拡張機能モジュール９０₁の発振回路２３₁がスイッチング回路３０₁，３０₂に電気的に接続されて同期を取ると同時に、下側の１／２拡張機能モジュール９０₂の発振回路２３₂を使用しない構成とすることができる。なお、本実施形態においては、必ず上側の発振回路２３₁を使用することとしたが、下側の発振回路２３₂を使用することとしてもよいし、前述の切り替えスイッチと併用可能に構成することとしてもよい。

以上のように、Ｕ型コア１８０を有する拡張機能モジュール９０を並列接続した際に、切り替え機構により、上端部側または下端部側のいずれのコネクタ２４，２５に接続されたかに応じて、いずれの拡張機能モジュール９０が有する発振回路２３を使用するかが択一的に切り替えられる。そして、当該切り替えられたいずれかの拡張機能モジュール９０が有する発振回路２３を使用して同期が取られる。このように、並列接続した際に上側または下側となった拡張機能モジュール９０の発振回路２３を使用することを予め決めておき、コネクタ２４，２５が接続された側を検知することにより、いずれの拡張機能モジュール９０の発振回路２３を使用するかが自動的に切り替えられる。したがって、互いの拡張機能モジュール９０における同期の基準となる発振回路２３の選択を自動で切り替えることができる。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

本発明に係る機能装置の接続態様を示す概略図である。本発明に係る一実施形態における機能装置を用いる配線システムの構成図である。本実施形態における基本機能モジュールの回路構成図である。本実施形態における拡張機能モジュールの回路構成図である。本実施形態における１／２拡張機能モジュールの回路構成図である。本実施形態の１／２拡張機能モジュールの他の例を示す回路構成図である。

符号の説明

３ゲート装置
８基本機能モジュール
９，９０拡張機能モジュール
１１，１８，１８０磁性コア
１２，１９，１９０コイル
２３発振回路（同期回路）
２４，２５コネクタ（通信部）
２６，２７スイッチ（切り替え機構）
３１切り替えスイッチ（切り替え機構）

Claims

電力線に接続されている電力路接続口を備えたゲート装置に接続される機能装置であって、
前記ゲート装置の電力路接続口に接続され、前記ゲート装置から前記電力を得る基本機能モジュールと、基本機能モジュールに接続可能に構成され、基本機能モジュールから非接触により電力の供給を受け得る拡張機能モジュールとを具備し、
基本機能モジュールは、略平行に略等間隔に離間して設けられた３つの脚部と当該３つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＥ型コアを有する電力供給部を備え、
拡張機能モジュールは、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアを有する電力受給部を備え、
基本機能モジュールの電力供給部と拡張機能モジュールの電力受給部とは、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側とＵ型コアの２つの脚部の他端側とが対向して配置されるように接続可能に構成され、
基本機能モジュールは、電力供給部にＵ型コアを有する拡張機能モジュールを２つ並べて接続される構成であり、
拡張機能モジュールは、さらなる拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とする電力供給部を備え、さらに、基本機能モジュールに対して２つ並べて接続したときに、各拡張機能モジュールの電力供給部において供給される電力を同期させて、該２つの拡張機能モジュール同士を同期させるための同期回路を有することを特徴とする機能装置。
電力線に接続されている電力路接続口を備えたゲート装置に接続される機能装置であって、
前記ゲート装置の電力路接続口に接続され、前記ゲート装置から前記電力を得る基本機能モジュールと、基本機能モジュールに接続可能に構成され、基本機能モジュールから非接触により電力の供給を受け得る複数の拡張機能モジュールとを具備し、
複数の拡張機能モジュールには、略平行に離間して設けられた２つの脚部と当該２つの脚部の一端側同士を繋ぐ胴部とで構成されたＵ型コアを有する電力受給部を備える拡張機能モジュールと、他の拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とすべくＥ型コアを有する電力供給部を備える拡張機能モジュールとが含まれており、
Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールの電力供給部とＵ型コアを有する拡張機能モジュールの電力受給部とは、Ｅ型コアの隣り合う２つの脚部の他端側とＵ型コアの２つの脚部の他端側とが対向して配置されるように接続可能に構成され、
Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールは、電力供給部にＵ型コアを有する拡張機能モジュールを２つ並べて接続される構成であり、
Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、他の拡張機能モジュールに非接触により電力を供給可能とする電力供給部を備え、さらに、Ｅ型コアを有する拡張機能モジュールに対して２つ並べて接続したときに、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュール各々の電力供給部において供給される電力を同期させて、該２つのＵ型コアを有する拡張機能モジュール同士を同期させるための同期回路を有することを特徴とする機能装置。
Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、側方両端にＵ型コアを有するとともに、上端部および下端部に同期回路と信号通信可能な通信部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の機能装置。
Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールの同期回路は、発振回路を含み、Ｕ型コアを有する拡張機能モジュールは、上端部側または下端部側のいずれの通信部に他の拡張機能モジュールから信号通信されたかによって、自身の拡張機能モジュールが有する発振回路または他の拡張機能モジュールが有する発振回路のいずれか一方を使用すべく切り替える切り替え機構を有することを特徴とする請求項３記載の機能装置。
Ｕ型コアを有し、請求項１〜４記載の機能装置に用いられることを特徴とする拡張機能モジュール。