JP6469721B2 - 電気的機能を有する天井グリッドへの送電または当該天井グリッドからの受電のためのアセンブリ - Google Patents

Description

本願は、概して、電気的機能を有する天井グリッドへの送電または当該天井グリッドからの受電のためのアセンブリに関し、特に、１つ以上の業界標準電気コネクタまたはインタフェースを介する低電圧の直流電流（ＤＣ）の供給に関する。

アメリカの発電所、送電線および変電所と、家庭、企業および工場とを結ぶ電力網は、高電圧の交流電流（ＡＣ）で全面的に稼働している。しかし、これらの建物において実際には低電圧の直流電流（ＤＣ）で稼働する電気機器の割合は、増加している。それらの機器には、次に限定されるものではないが、デジタルディスプレイ、リモートコントローラ、感圧コントローラ、送信機、受信機、タイマー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、オーディオアンプ、マイクロプロセッサ、他のデジタル電子機器、および、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ等の充電可能または使い捨て可能なバッテリを利用する事実上全ての製品が含まれる。

低ＤＣ電圧を利用する機器の設置は、一般的に、ＤＣ電圧源から一対の電線が届く位置に限られる。低ＤＣ電圧機器の配置および駆動について、多様性を向上することが望まれている。具体的には、建物の内部環境、特に天井環境に、既存のシステムの欠点を無くしてＤＣ電源等の電気的機能を持たせることが求められている。

表面を覆うシステム等に使用される従来の天井グリッド構造（フレームワーク）は、メイングリッド要素を含み、それらの間のクロスグリッド要素がメイングリッド要素に対して交差している。メインおよびクロス要素は、パネル、照明器具、スピーカ、行動探知機等の機器または部品を挿入または支持することが可能な多角形の開口を形成している。従来の構造システムにおいて、照明部品等の機器に電力を供給する既知の装置は、電線管、ケーブルトレイ、電気的ジャンクションを介する “必要に応じた”ポイント・ツー・ポイント原理（point-to-point basis）に主に基づいて、天井グリッド構造の裏の空間に配置されたディスクリートワイヤまたはケーブルを配索する手段を利用する。この既知の装置によれば、必要とされる電線のネットワークが、天井グリッド構造の裏の限られた空間を占有し、保守または変更することが困難であるという欠点に悩まされる。さらに、一般的に得られる電力レベルは、訓練を受け、免許を受け、および／または、認可を受けた者でなければ、作業を行うのに安全ではない。

また、低ＤＣ電圧源に接続された電化天井グリッド構造システムを提供するものとして、米国特許第７９９７９１０号に記載のものが知られている。そのシステムにおける各グリッド要素は、相対する極性を有するとともに各グリッド要素の相対する面に配置された一対の導電体またはバスを、その長さ方向に沿って支持する。電気グリッドコネクタまたは電源タップは、１つ以上のグリッド要素に取り付けられ、一対の導体に電気的に接続されている。一対の電線は、低ＤＣ電圧を機器に直接供給するために、グリッドコネクタから遠隔の電子機器に延びている。

既知の電化天井グリッド構造システムは有益であるが、現在使用されている技術は、電線の長さを決定付ける遠隔の電気機器へ電線を直結することについて、いささか制約されていた。こうして、電線の長さは、各機器のためにカスタマイズされていた。異なる位置に在る他の機器に接続することが求められた場合は、電線の長さを変更しなければならなかった。より長くすることが必要な場合には、他の電線のセットを用意してグリッドコネクタに結線しなければならなかった。さらに、既知のシステムにおける電線は、フレームワーク平面に対して全方向から満足いく程度に接続できなかった。

米国特許第７９９７９１０号明細書

したがって、電線と遠隔の機器との間の接続について多様性および接続性をより向上させることを可能にすることが望ましい。

添付の図は、明細書の一部として組み込まれて明細書の一部を形成し、請求項に係る発明を含む概念の実施形態を詳しく説明するために役立ち、実施形態の様々な原理および利点を説明するものであり、図において同種の参照番号は、下記の詳細な説明とともに、別々の図を通して同一または機能的に類似する要素を示している。

図１は、一部が破断された電化天井グリッド構造システムのグリッド要素の斜視図であって、従来技術に従って、そのグリッド要素にグリッドコネクタが取り付けられている図である。

図２は、本願に従って追加されたアダプタと図１のアセンブリの分解斜視図である。

図３は、図２のグリッドコネクタに取り付けられた図２のアダプタを拡大した正面斜視図である。

図４は、図３に類似しているが異なる実施形態の図である。

当業者は、図中の要素は簡潔かつ明瞭に示したものであって、必ずしも原寸通りに描かれたものではないことを把握するであろう。例えば、図中のいくつかの要素の寸法を、本発明の実施形態の理解を深め易くするために、他の要素に対して誇張して差し支えない。

アセンブリ構成部品は、図面において必要に応じて従来の記号を用いて表されており、図面は、本明細書に記載した利益を得る当業者に容易に発見されるべき詳細な開示が曖昧にならないように、本発明の実施形態の理解に適切な特有の詳細のみを示している。

＜詳細な説明＞
本発明の１つの特徴に従って、アセンブリは、グリッド構造の電気的機能を有するグリッド要素と電気機器との間において電力を供給する。アセンブリは、グリッド要素に在る一対の導電体に対して電気的に接触するためのグリッドコネクタと、グリッドコネクタに取り付けられたアダプタとを備える。アダプタは、グリッドコネクタに電気的に接続された業界標準インタフェースを含む。そのインタフェースは、電源ケーブルの一端に在る電源コネクタを受け止めるように構成されており、電源ケーブルの他端は、電気機器に接続される。電気機器がＤＣ電源装置である場合は、アセンブリはグリッド要素にＤＣ電圧を供給する。電気機器がＤＣ電力を消費する場合は、アセンブリは電気機器にＤＣ電圧を供給する。適切な一インタフェースは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、バージョン１．０、２．０、または３．０である。ＵＳＢインタフェースまたは端子のタイプには、標準Ａプラグ／レセプタクル、標準Ｂプラグ／レセプタクル、マイクロＡもしくはマイクロＢプラグ／レセプタクル、および、ミニＡもしくはミニＢプラグ／レセプタクルが含まれる。

図面を参照すると、参照番号１０９は、概して、吊り天井を支持する電化グリッド構造の代表的なグリッド要素を特定している。グリッド要素が互いに直交する構造を有するいかなる装置も、本発明の技術を利用することができる。その構造は、装飾タイル、防音タイル、絶縁タイル、他の天井要素、カバー、もしくは、それらの組み合わせ、または、照明、暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）の通気口等の電力を消費する任意の電気機器、または、電源装置等の電気を供給する任意の電気機器を支持することができる。正と負のＤＣ電圧の極性のために平坦化されたストリップ１０８および１０８’等の一対の導体またはバスが、グリッド要素１０９に、具体的にはその上部１１２に配置されている。ストリップ１０８および１０８’には、それらを所望の電圧で電気的に作動した状態にするために、電源装置（不図示）が接続される。

電気グリッドコネクタ１２０は、電源装置からストリップ１０８および１０８’に、またはストリップ１０８および１０８’から様々な低ＤＣ電圧消費機器に、ＤＣ電力をもたらすための手段を提供する。それらの機器には、次に限定されるものではないが、デジタルディスプレイ、リモートコントローラ、感圧コントローラ、送信機、受信機、タイマー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、オーディオアンプ、マイクロプロセッサ、他のデジタル電子機器、および、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ等の充電可能または使い捨て可能なバッテリを利用する事実上全ての製品が含まれる。ＬＥＤ照明、スピーカ、煙もしくは一酸化炭素検知器、無線アクセスポイント、静止画用もしくは動画用カメラ等の低電圧機器、または他の低電圧機器が、電化グリッド構造に取り付けられて、そのグリッド構造から電力を受けて動作することもできる。

図２に最もよく見られるように、グリッドコネクタ１２０は、導電性を有する２つの電線圧着端子１２２および１２２’、非導電性の絶縁ハウジング１２４、並びに、外側のクランプ１２６を備えている。導電性を有する電線圧着端子１２２および１２２’の各々は、第１および第２接触部を含む。電線圧着端子１２２および１２２’の各々の第１接触部１２８は、弾性を有しており、取り付け時にグリッド要素１０９に配置されたストリップ１０８および１０８’に接触する、換言すれば軽く当たる接触ばね１３０を含む。圧着端子１２２および１２２’の各々の第２接触部１３２も、ストリップ１０８および１０８’に接触する。圧着端子１２２および１２２’の各々の第２接触部は、レセプタクル１３２であって、レセプタクル１３２には、グリッドコネクタ１２０へ低ＤＣ電圧を伝送するかグリッドコネクタ１２０からの低ＤＣ電圧を伝送する電線１３４が取り付け可能である。

絶縁ハウジング１２４は、柔軟でＵ字型であり、上部１１２を覆ってグリッド要素１０９に取り付けられている。ハウジング１２４は、電線圧着端子１２２および１２２’を、受け入れ、すなわち収納し、かつ、ストリップ１０８および１０８’を互いに対にするために適切な位置に並べる。グリッドコネクタ１２０がグリッド要素１０９に取り付けられているとき、電線圧着端子の第１接触部の各々は、ストリップ１０８および１０８’に接触している。電線圧着端子が絶縁ハウジング１２４の内壁に取り付けられているとき、絶縁ハウジングは、基本的に電線圧着端子を互いに隔離し、電線圧着端子同士が短絡することを防ぐ。

外側のクランプ１２６は、硬くも多少柔軟な材料で形成され、絶縁ハウジング１２４上に留められている。クランプ１２６は、グリッド要素１０９にグリッドコネクタ１２０を取り付ける前に、ハウジング１２４に取り付けまたは予め組み立てることができるが、挿入力を最小にするために、少なくとも２つの他の方法でクランプ１２６を取り付けることができる。まず、挿入力を低くするために、グリッド要素１０９にハウジング１２４を完全に取り付けた後、クランプ１２６を取り付けることができる。これに代えて、クランプ１２６を、上がった位置にあるハウジング１２４に部分的に取り付け、その後、ハウジング１２４を全体的に適合した位置にしてから完全に取り付けることができ、それにより挿入力を低くすることができるが、ハウジング１２４にクランプ１２６を予め組み立てることが必要となる。

硬くも柔軟なクランプ１２６は、ストリップ１０８，１０８’との強固で電気的に安定した電気機械接続を確保するために、この他の方法で柔軟なＵ字状のハウジング１２４に強度を与える。また、クランプ１２６は、天井タイルまたは電気機器などの装置の取り付けおよび／または取り外しの際にグリッド要素１０９から外れることを防ぐのに十分に強固であることを確実にするのに貢献する。さらに、クランプ１２６の上部の随意的な傾斜面は、天井タイル等の装置をグリッド構造により形成された開口に挿入する際に当該装置にコネクタ１２０が干渉するとき、その挿入を容易にする。同様に、ハウジング１２４の底部またはパーチ（perch）の末端は、グリッドコネクタ１２０が偶発的に外れることを引き起こさないようにしながら、装置の取り外しを補助するための傾斜面を有している。

上述したように、従来技術において、遠隔の電気機器への電線１３４の直結は、電線１３４の長さを決定付けていた。電線の長さは、各機器のためにカスタマイズされていた。異なる位置に在る他の機器に接続することが求められた場合は、電線の長さを変更しなければならなかった。より長くすることが必要な場合には、他の電線のセットを用意してコネクタに結線しなければならなかった。さらに、既知のシステムにおける電線１３４は、フレームワーク平面に対して全方向から満足いく程度に接続できなかった。

よって、本開示に従って、アダプタは、グリッドコネクタ１２０に取り付けられている。アダプタは、クランプ１２６に固定された支持プレート１４０と、そのプレート１４０に取り付けられて電線１３４を介してグリッドコネクタ１２０に電気的に接続された少なくとも１つの業界標準インタフェースまたは送受信兼用のコネクタとを含む。図２〜４で示すように、業界標準インタフェースは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、バージョン１．０、２．０、または３．０が好ましい。ＵＳＢインタフェースまたはコネクタのタイプは、標準Ａプラグ/レセプタクル、標準Ｂプラグ/レセプタクル、マイクロＡまたはマイクロＢプラグ/レセプタクル、およびミニＡまたはミニＢプラグ/レセプタクルを含む。ＵＳＢレセプタクル１４２のＵＳＢ２．０標準Ａタイプが図示され、略長方形のソケットを有している。このレセプタクル１４２は、図２の電源ケーブル１４８の末端に在るプラグ１４６等のＵＳＢプラグによってキーボード、マウス、またはフラッシュドライブ等のコンピュータ周辺機器が接続されるコンピュータに頻繁に見られる。ＵＳＢレセプタクルは、複数のピンを有し、それらの２つ、通常はピン１と４は、電線１３４に接続される電源ピンである。

他のレセプタクル１４４は、プレート１４０に随意的に取り付けられており、業界標準の一般的な送受信兼用のコネクタを示している。図４において、プレート１４０は、レセプタクル１４２，１４４が横を向いている図３とは対照的に、レセプタクル１４２，１４４が屈曲部１５０に配置され上向きであるため、非平面的である。屈曲部１５０は、レセプタクルの方向づけにさらなる多様性をもたらすために、プレート１４０にヒンジ結合することもできる。

アダプタおよびグリッドコネクタ１２０が、グリッド要素１０９に取り付けられると、電源ケーブル１４８のＵＳＢプラグ１４６は、レセプタクル１４２に簡単に挿入することができる。電源ケーブル１４８の反対側の末端がＤＣ電源装置に接続されている場合は、アセンブリはグリッド要素１０９に対して任意の所望値でＤＣ電圧を供給する。電源ケーブル１４８の反対側の末端がＤＣ電力を消費する電気機器に接続されている場合は、アセンブリは電気機器にＤＣ電圧を供給する。接続を簡潔にするために、異なる長さの電源ケーブルを用意することもできる。さらに、図３，４中のレセプタクル１４２，１４４の異なる方向づけにより、それらは、フレームワーク平面に対して全方向から満足いく程度に接続できる状態となる。

支持プレート１４０は、１つ以上の回路基板、および／または、低電圧が所定の限界値を超えないことを確実にするための電圧レギュレータ１５２（図２参照）等の１つ以上の電気部品を、簡便に支持することができる。例えば、低ＤＣ電圧は、１００ワットで２４ＶＤＣを超えないことが好ましく、レギュレータは、例えば、ツェナーダイオードおよび抵抗により構成され、限界を超えないことを保証することができる。電圧レギュレータ１５２は、任意の所望値に電流を制限する電流制限器を含むことができる。

上述の明細書には、具体的な実施形態が記載されている。しかし、当業者は、特許請求の範囲に記載されている発明の範囲から逸脱することなく様々な改良および変更を行うことができることを理解する。それに応じて、明細書および図面は、限定的意味ではなく例示として捉えられるべきであり、その全ての改良は、本開示の範囲内に含まれることを意味する。

利益、利点、課題解決策、および、何らかの利益、利点、もしくは課題解決策を生み出すか顕著なものとすることができる任意の要素は、任意または全ての請求項について、重要な意味を持つ、要求されるべき、または必要不可欠な特徴もしくは要素として解釈されるべきではない。本発明は、本願の係属中に行われた任意の補正および発行された特許請求の範囲に等しい全てのものを含む添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

さらに、この明細書において、第１、第２、上部、および、底部等の関係を示す用語は、ある実在物または作用と他の実在物または作用とを単に区別するために使用する場合もあり、それらの実在物または作用について現実の関係または順序を必ずしも要求または意味するものではない。“備える（comprises）”、“備えている（comprising）”、“有する（has）”、“有している（having）”、“含む（includes）”、“含んでいる（including）”、“包含する（contains）”、“包含している（containing）”、または、それらの他の変形は、要素のリストを備えるか有するか含むか包含する工程、方法、製品、または装置が、それらの要素のみを含むのではなく、明示的に挙げられていない他の要素、または、その工程、方法、製品、もしくは装置に固有の他の要素を含むことができるように、非排他的な包含に及ぶことを意図している。“〜を備える（comprises ... a）”、“〜を有する（has ... a）”、“〜を含む（includes ... a）”、または、“〜を包含する（contains ... a）”に続く要素は、その要素を備えるか有するか含むか包含する工程、方法、製品、または装置において、それ以上の制約は無く、追加の同一要素の存在を除外するものではない。“ある”（"a"と"an"）は、本明細書に別段の明示が無ければ、１つ以上と同義である。“実質的に（substantially）”、“基本的に（essentially）”、“およそ（approximately）”、“約（about）”、または、それらの他のバージョンは、当業者によって理解されるものに近いものとして定義され、その用語は、非限定的な一実施形態においては１０％以内と、他の実施形態においては５％以内と、他の実施形態においては１％以内と、他の実施形態においては０．５％以内と定義される。本明細書で使用される“結合した（coupled）”は、必ずしも直接的な接続ではなく、必ずしも機械的な接続ではない。特定の方法で“構成”されている機器または構造は、少なくともその方法で構成されるだけでなく、挙げられていない方法で構成することもできる。

本願の要約は、読者が技術的開示の本質を迅速に把握することを可能にするために提供するものである。特許請求の範囲の意味の解釈または限定のために使用されるものではないという理解の下で提出したものである。さらに、前述の詳細な説明では、様々な特徴が、開示を効率的に行う目的で種々の実施形態においてグループ化されていることが見て取れる。本開示の方法は、請求項に係る実施形態が各請求項で明示的に引用したものよりも多くの特徴を必要とする意図を反映したものとして解釈されるべきものではない。むしろ、特許請求の範囲は、発明事項が開示した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ないことを反映している。したがって、特許請求の範囲は、本明細書によって詳細な説明に組み込まれており、請求項に係る要旨は別々のものとして各請求項は独立している。

１０８ ストリップ
１０９ グリッド要素
１２０ グリッドコネクタ
１４０ 支持プレート
１４２ レセプタクル
１４４ レセプタクル
１４６ プラグ
１４８ 電源ケーブル
１５０ 屈曲部
１５２ 電圧レギュレータ

Claims (8)

1. 電気機器との直流の電力の送受のためのアセンブリであって、
   少なくとも１つのグリッド要素（１０９）を有するグリッド構造と、
   前記少なくとも１つのグリッド要素（１０９）上にある、当該グリッド要素（１０９）に沿って延びている一対の直流導電体（１０８，１０８’）と、
   前記少なくとも１つのグリッド要素（１０９）に取り付けられた絶縁ハウジング（１２４）と外側のクランプ（１２６）とを有するグリッドコネクタ（１２０）と、
   前記外側のクランプ（１２６）に取り付けられ、当該外側のクランプ（１２６）から離れるように延びている支持プレート（１４０）と、
   前記グリッドコネクタ（１２０）の上方で前記支持プレート（１４０）に取り付けられた直流コネクタ（１４２）とを備え、
   前記グリッドコネクタ（１２０）が、前記絶縁ハウジング（１２４）上に前記外側のクランプ（１２６）が留められているときに前記少なくとも１つのグリッド要素（１０９）上にある前記直流導電体（１０８，１０８’）に対して電気的に接触するための一対の端子（１２２，１２２’）と、前記端子（１２２，１２２’）に接続されて当該端子（１２２，１２２’）から離れるように延びている一対の電線（１３４，１３４）とを有し、
   前記直流コネクタ（１４２）が、前記電線（１３４，１３４）に接続されて、直流電源ケーブル（１４８）の一端に在る直流電源コネクタ（１４６）に電気的に接続されるように構成され、前記直流電源ケーブル（１４８）の他端が、前記電気機器に接続される
   ことを特徴とするアセンブリ。
2. 前記グリッド構造は、略水平なフレームワーク平面に位置し、前記支持プレート（１４０）は、前記フレームワーク平面に対して略垂直に延びる略平面的な板であり、前記直流コネクタ（１４２）は、前記板に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記グリッド構造は、略水平なフレームワーク平面に位置し、前記支持プレート（１４０）は、前記フレームワーク平面に対して略垂直に延びる略平面的な直立支持部および前記フレームワーク平面に対して略平行に延びる略平面的な上部支持部（１５０）を含み、前記直流コネクタ（１４２）は、前記上部支持部（１５０）に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記直流コネクタ（１４２）は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタである
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記直流電源ケーブル（１４８）は、前記電気機器から前記少なくとも１つのグリッド要素（１０９）上にある前記一対の導電体（１０８，１０８’）へ前記電力を伝送するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記直流電源ケーブル（１４８）は、前記少なくとも１つのグリッド要素（１０９）上にある前記一対の導電体（１０８，１０８’）から前記電気機器へ前記電力を伝送するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記直流コネクタ（１４２）での直流電圧を調整するための、前記支持プレート（１４０）に取り付けられている直流電圧レギュレータ（１５２）をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記直流コネクタ（１４２）と隣り合うように前記支持プレート（１４０）に取り付けられている他の直流コネクタ（１４４）をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。

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