(57)【要約】  本発明のセンサノードは、環境発電を行う発電素子（１１０）と、前記発電素子（１１０）が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電装置（１２０）と、周囲環境の情報を取得する環境センサ（２１１、２１２、２１３）と、送信制御部（２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ）と、送信部（２４０、２４０Ａ）とを有する送信装置（２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）と、前記送信制御部（２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ）と前記蓄電装置（１２０）との間に設けられた第１切換部（３１０）と、前記送信部（２４０、２４０Ａ）と前記蓄電装置（１２０）との間に設けられた第２切換部（３２０）とを有し、前記蓄電装置（１２０）の蓄電容量が第１閾値以下に下がった後に前記蓄電容量が増加する場合において、前記蓄電容量が前記第１閾値になった際に、前記第１切換部（３１０）はオン状態となり、前記第１切換部（３１０）は前記送信制御部（２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ）に電力を供給し、前記蓄電容量が前記第１閾値よりも高い第２閾値になった際に、前記第２切換部（３２０）はオン状態となり、前記第２切換部（３２０）は、前記送信部（２４０、２４０Ａ）に電力を供給する。
2015115654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境発電を行う発電素子と、
前記発電素子が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電装置と、
周囲環境の情報を取得する環境センサと、送信制御部と、送信部とを有する送信装置と、
前記送信制御部と前記蓄電装置との間に設けられた第１切換部と、
前記送信部と前記蓄電装置との間に設けられた第２切換部と、
を有し、
前記蓄電装置の蓄電容量が第１閾値以下に下がった後に前記蓄電容量が増加する場合において、前記蓄電容量が前記第１閾値になった際に、前記第１切換部はオン状態となり、前記第１切換部は前記送信制御部に電力を供給し、
前記蓄電容量が前記第１閾値よりも高い第２閾値になった際に、前記第２切換部はオン状態となり、前記第２切換部は、前記送信部に電力を供給するセンサノード。
【請求項２】
前記蓄電容量が前記第１閾値以上であって前記第２閾値より小さい場合に、前記送信制御部は前記第２切換部を一時的にオン状態にし、前記第２切換部は、前記送信部に電力を一時的に供給し、前記送信制御部は、前記環境センサによって取得された前記情報を前記送信部から送信し、その後、前記第２切換部をオフ状態にする請求項１に記載のセンサノード。
【請求項３】
前記第１切換部がオン状態となった後、前記送信部による初回の通信を行う際に、
前記送信制御部は、起動通知を前記送信部から送信させる請求項１又は請求項２に記載のセンサノード。
【請求項４】
前記第１切換部は、前記送信制御部に電力を供給するのと同時に、前記環境センサに電力を供給する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項５】
前記蓄電容量が前記第２閾値以上に上がった後に前記蓄電容量が減少する場合において、前記蓄電容量が前記第２閾値以下であって前記第１閾値よりも大きい第３閾値になった際に、前記第２切換部はオフ状態となり、前記第２切換部は前記送信部への電力の供給を遮断し、
前記蓄電容量が前記第１閾値以下の第４閾値になった際に、前記第１切換部をオフ状態にし、前記第１切換部は、前記送信制御部への電力の供給を遮断する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項６】
前記蓄電装置は、第１蓄電キャパシタと、前記第１蓄電キャパシタの容量より大きい容量を有する第２蓄電キャパシタとを有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項７】
前記第１蓄電キャパシタの蓄電容量が前記第１閾値以上になった場合に前記第１切換部はオン状態となり、
前記第２蓄電キャパシタの蓄電容量が前記第２閾値以上になった場合に前記第２切換部はオン状態となる請求項５に記載のセンサノード。
【請求項８】
前記蓄電装置は、前記第１蓄電キャパシタと前記第２蓄電キャパシタの間にスイッチ部を有しており、
前記蓄電容量が前記第１閾値未満の場合には、前記発電素子と前記第１蓄電キャパシタが接続され、前記スイッチ部はオフ状態となり、前記第２蓄電キャパシタへの電力の供給が遮断され、
前記蓄電容量が前記第１閾値になった場合には、前記スイッチ部がオン状態となり、前記第２蓄電キャパシタに電力が供給される
請求項６又は請求項７に記載のセンサノード。
【請求項９】
前記発電素子が発電するエネルギー量を検出する検出部を備え、
前記送信部は、前記環境センサが取得した前記情報を含む送信信号を無線送信し、
前記検出部によって検出された、前記発電素子が発電するエネルギー量の検出結果に基づいて、前記送信制御部は、前記送信部における送信動作の態様を変更する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項１０】
前記送信制御部は、
前記蓄電装置の前記蓄電容量の情報を取得し、前記取得した蓄電容量の情報に基づいて、前記送信部における送信動作の態様を変更する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項１１】
前記蓄電装置に蓄積された前記蓄電容量が所定の閾値を超える場合には、前記蓄電装置に蓄積されたエネルギーの消費量を増大させるように、前記送信部における送信動作の態様を変更する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項１２】
前記発電素子は、太陽電池であり、
前記発電素子が発電する前記蓄電容量を測定するための取得用センサは、照度センサであり、
前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の太陽電池である請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項１３】
前記第１切換部及び前記第２切換部は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のセンサノード。
【請求項１４】
センサノードの制御方法であって、
前記センサノードは、環境発電を行う発電素子と、
前記発電素子が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電装置と、
周囲環境の情報を取得する環境センサと、送信制御部と、送信部とを有する送信装置と、
前記送信制御部と前記蓄電装置との間に設けられた第１切換部と、
前記送信部と前記蓄電装置との間に設けられた第２切換部と、
を備え、
前記センサノードの制御方法は、
前記蓄電装置の蓄電容量が第１閾値以下に下がった後に前記蓄電容量が増加する場合において、前記蓄電容量が前記第１閾値になった際に、前記第１切換部をオン状態にし、
前記第１切換部によって前記送信制御部に電力を供給し、
前記蓄電容量が前記第１閾値よりも高い第２閾値になった際に、前記第２切換部をオン状態にし、
前記第２切換部によって前記送信部に電力を供給するセンサノードの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲環境の情報をセンサにより取得して送信する、センサノード、及びセンサノードの制御方法に関する。
本願は、２０１４年１月３１日に日本に出願された特願２０１４−０１６９４３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレスのセンサノードが注目されている。このセンサノードは、配線レスといった特長から、スマートハウスや植物工場など、さまざまなフィールドでの活用が期待されている。【０００３】
このようなワイヤレスのセンサとして、関連するセンサ制御装置がある（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のセンサ制御装置は、端末群単位で省電力化を実現する。
また、関連するセンサシステムがある（例えば、特許文献２を参照）。この特許文献２に記載のセンサシステムでは、一つのセンサが異常を検知した際に、その他のセンサにおける環境変化も詳しく測定可能にする。また、発電装置、蓄電装置、及び通信装置を備え、発電量に応じて通信間隔を変えるといった制御を行う発電付き測定通信装置が知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１２−１９８７１５号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−２２４７０１号公報
【特許文献３】日本国特開２００３−３４６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のセンサシステムでは、バッテリを備えているか、予め利用者がバッテリに充電してから運用を開始していた。バッテリがある場合は、バッテリ寿命が尽きたとき、利用者がバッテリを交換する必要があり手間がかかる。また、バッテリを充電してから運用を開始する場合も、利用者がバッテリを充電する必要があり手間がかかる。
特許文献３に記載の通信装置においては、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスを取るように、発電量に応じて通信間隔を変えている。ただし、センサノードのように発電電力の少ない環境発電素子を用いた場合、エネルギー収支のバランスが崩れた状態から通信装置を速やかに回復させることは難しい。【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであり、本発明は、電電力の少ない環境発電素子を備えたセンサノードにおいて、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても速やかにセンサ機能を回復することができるセンサノード、及びセンサノードの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に係るセンサノードは、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電装置と、周囲環境の情報を取得する環境センサと、送信制御部と、送信部とを有する送信装置と、前記送信制御部と前記蓄電装置との間に設けられた第１切換部と、前記送信部と前記蓄電装置との間に設けられた第２切換部と、を有する。前記蓄電装置の蓄電容量が第１閾値以下に下がった後に前記蓄電容量が増加する場合において、前記蓄電容量が前記第１閾値になった際に、前記第１切換部はオン状態となり、前記第１切換部は前記送信制御部に電力を供給し、前記蓄電容量が前記第１閾値よりも高い第２閾値になった際に、前記第２切換部はオン状態となり、前記第２切換部は、前記送信部に電力を供給するセンサノード。
第１態様に係るセンサノードによれば、発電電力の少ない環境発電素子を備えたセンサノードにおいて、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノードを速やかに回復することができる。【０００８】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記蓄電容量が前記第１閾値以上であって前記第２閾値より小さい場合に、前記送信制御部は前記第２切換部を一時的にオン状態にし、前記第２切換部は、前記送信部に電力を一時的に供給し、前記送信制御部は、前記環境センサによって取得された前記情報を前記送信部から送信し、その後、前記第２切換部をオフ状態にしてもよい。【０００９】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記第１切換部がオン状態となった後、前記送信部による初回の通信を行う際に、前記送信制御部は、起動通知を前記送信部から送信させてもよい。【００１０】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記第１切換部は、前記送信制御部に電力を供給するのと同時に、前記環境センサに電力を供給してもよい。【００１１】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記蓄電容量が前記第２閾値以上に上がった後に前記蓄電容量が減少する場合において、前記蓄電容量が前記第２閾値以下であって前記第１閾値よりも大きい第３閾値になった際に、前記第２切換部はオフ状態となり、前記第２切換部は前記送信部への電力の供給を遮断し、前記蓄電容量が前記第１閾値以下の第４閾値になった際に、前記第１切換部をオフ状態にし、前記第１切換部は、前記送信制御部への電力の供給を遮断してもよい。【００１２】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記蓄電装置は、第１蓄電キャパシタと、前記第１蓄電キャパシタの容量より大きい容量を有する第２蓄電キャパシタとを有してもよい。【００１３】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記第１蓄電キャパシタの蓄電容量が前記第１閾値以上になった場合に前記第１切換部はオン状態となり、前記第２蓄電キャパシタの蓄電容量が前記第２閾値以上になった場合に前記第２切換部はオン状態となってもよい。【００１４】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記蓄電装置は、前記第１蓄電キャパシタと前記第２蓄電キャパシタの間にスイッチ部を有しており、前記蓄電容量が前記第１閾値未満の場合には、前記発電素子と前記第１蓄電キャパシタが接続され、前記スイッチ部はオフ状態となり、前記第２蓄電キャパシタへの電力の供給が遮断され、前記蓄電容量が前記第１閾値になった場合には、前記スイッチ部がオン状態となり、前記第２蓄電キャパシタに電力が供給されてもよい。【００１５】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記発電素子が発電するエネルギー量を検出する検出部を備え、前記送信部は、前記環境センサが取得した前記情報を含む送信信号を無線送信し、前記検出部によって検出された、前記発電素子が発電するエネルギー量の検出結果に基づいて、前記送信制御部は、前記送信部における送信動作の態様を変更してもよい。
このセンサノードでは、発電素子が発電する蓄電容量（エネルギー量）を検出部により検出し、この発電する蓄電容量に応じて、送信部における送信動作の態様（例えば、送信間隔時間）を変更させる。これにより、センサノードは、発電電力と消費電力とのエネルギー収支のバランスを取る。これにより、センサノードは、バッテリレス化を図ることができる。
また、発電素子が発電する前記蓄電容量を検出部によって検出し、この発電する蓄電容量に応じて、送信部における送信動作の態様（例えば、送信間隔時間）を変更させてもよい。【００１６】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記送信制御部は、前記蓄電装置の前記蓄電容量の情報を取得し、前記取得した蓄電容量の情報に基づいて、前記送信部における送信動作の態様を変更してもよい。
このセンサノードでは、蓄電部の電圧を検出することにより、蓄電部の蓄電容量の情報を取得し、該取得した蓄電容量の情報に基づいて、送信部における送信動作の態様（例えば、送信間隔時間）を変更する。これにより、センサノードは、送信部から環境情報の送信信号を無線送信する際に、発電素子の発電エネルギー量と、蓄電部の蓄電容量とに応じて、送信動作の態様（例えば、送信間隔時間）を変更させることができる。【００１７】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記蓄電装置に蓄積された前記蓄電容量が所定の閾値を超える場合には、前記蓄電装置に蓄積されたエネルギーの消費量を増大させるように、前記送信部における送信動作の態様を変更してもよい。【００１８】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記発電素子は、太陽電池であり、前記発電素子が発電する前記蓄電容量を測定するための取得用センサは、照度センサであり、前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の太陽電池であってもよい。【００１９】
本発明の第１態様に係るセンサノードにおいては、前記第１切換部及び前記第２切換部は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。【００２０】
本発明の第２態様に係るセンサノードの制御方法において、前記センサノードは、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電装置と、周囲環境の情報を取得する環境センサと、送信制御部と、送信部とを有する送信装置と、前記送信制御部と前記蓄電装置との間に設けられた第１切換部と、前記送信部と前記蓄電装置との間に設けられた第２切換部とを備える。本発明の第２態様に係るセンサノードの制御方法は、前記蓄電装置の蓄電容量が第１閾値以下に下がった後に前記蓄電容量が増加する場合において、前記蓄電容量が前記第１閾値になった際に、前記第１切換部をオン状態にし、前記第１切換部によって前記送信制御部に電力を供給し、前記蓄電容量が前記第１閾値よりも高い第２閾値になった際に、前記第２切換部をオン状態にし、前記第２切換部によって前記送信部に電力を供給する。
第２態様に係るセンサノードの制御方法によれば、発電電力の少ない環境発電素子を備えたセンサノードにおいて、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノードを速やかに回復することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の上記態様によれば、発電電力の少ない環境発電素子を備えたセンサノードにおいて、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノードを速やかに回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態におけるセンサノードが用いられる無線センサシステムの概要を示す説明図である。
【図２】第１実施形態におけるセンサノードの構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。
【図３Ｂ】太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。
【図４】第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２を複数の蓄電キャパシタで構成する例を示す構成図である。
【図５】蓄電装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】蓄電装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図７Ａ】第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける符号Ｅで示された箇所を示す拡大図である。
【図８Ａ】送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図である。
【図８Ｂ】送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図である。
【図８Ｃ】送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図である。
【図９】モード設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】照度センサにより周囲の照度を検出し、蓄電キャパシタの電圧監視を行う場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。
【図１１】照度センサにより照度を検出するが、蓄電キャパシタの電圧監視を行わない場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。
【図１２】照度センサにより照度の検出を行わず、かつ蓄電キャパシタの電圧監視も行わない場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。
【図１３】第２実施形態におけるセンサノードの第１の構成例を示すブロック図である。
【図１４】第２実施形態におけるセンサノードの第２の構成例を示すブロック図である。
【図１５】第３実施形態におけるセンサノードの構成を示すブロック図である。
【図１６】第３実施形態における送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図である。
【図１７】第３実施形態におけるモード設定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるセンサノードについて説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るセンサノードが用いられる無線センサシステム１の概要を示す説明図である。図１に示すように、無線センサシステム１は、監視センタ２０と、センサノード１０ａ、１０ｂとを具備している。監視センタ２０は、センサノード１０ａ、１０ｂにおける周囲環境の測定結果を収集し、収集した測定結果に対して演算処理などを行う。センサノード１０ａ、１０ｂは、測定結果を監視センタ２０に無線送信する。
【００２５】
ここで、測定結果には、センサノード１０ａ、１０ｂが検出する情報であって、例えば、温度、湿度、ＣＯ２濃度、振動、水位、照度、電圧、電流、音声、画像などを示す情報が含まれる。また、測定結果は、人の存在の有無を、赤外線センサなどを用いて判定した結果を含むようにしてもよい。さらに、センサノード１０ａ、１０ｂは据え置き型の装置であってもよく、或いは、壁掛け型や、壁に貼り付けるタイプの装置であってもよい。
【００２６】
センサノード１０ａ、１０ｂは、エナジーハーベスト（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔ：環境発電）電源により電力が供給され動作し、電源配線等の敷設を必要としないため、配置する際の自由度を高めている。
なお、図１では、センサノードとして、２つのセンサノード１０ａ、１０ｂを示しているが、センサノードの個数は、１つであってもよく、また、３つ以上であってもよい。
また、センサノード１０ａとセンサノード１０ｂとは同じ構成を有しており、以下の説明において、いずれか一方あるいは両方を示す際にセンサノード１０と記載する。または、センサノード１０ａとセンサノード１０ｂとの構成は、異なっていてもよい。
【００２７】
図２は、本実施形態におけるセンサノードの構成を示すブロック図である。
このセンサノード１０は、例えば、事務所等の室内に設置されるセンサノードであって、太陽光や室内光発電により電源が供給されるセンサノードである。このセンサノード１０は、温度と湿度の環境情報を取得し、これらの環境情報を監視センタ２０に向けて無線により定期的に送信する。また、センサノード１０は、太陽光や室内光発電の発電量に応じて、監視センタ２０に信号を送信する際の送信時間間隔を自立的に変更することにより、発電電力と消費電力とのエネルギー収支のバランスを取るように構成されている。
【００２８】
図２に示すように、センサノード１０は、太陽電池１１０の発電電力を蓄電部１２０に蓄積して電源を生成する蓄電装置１００と、この蓄電装置１００から給電される通信装置２００Ｃと、切換装置３００とで構成されている。通信装置２００Ｃ（送信装置）は、環境モニタ装置２１０Ｃを含んで構成され、ワイヤレスセンサとして機能する。蓄電装置１００は、切換装置３００を介して、環境モニタ装置２１０Ｃに電力を供給する。なお、蓄電装置１００、通信装置２００、及び切換装置３００は、別々の基板上に構成されていてもよく、同一の基板上に構成されていてもよい。
【００２９】
（蓄電装置）
蓄電装置１００は、太陽電池１１０と、蓄電部１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０とを備えている。太陽電池１１０は、低照度用の太陽電池であり、例えば、１００００Ｌｕｘ（ルクス）以下の照度で使用される太陽電池である。この蓄電装置１００では、太陽電池１１０の発電電力を蓄電部１２０に給電して、蓄電部１２０に電力を蓄積する。蓄電装置１００は、蓄電部１２０に蓄積された電力を環境モニタ装置２１０Ｃに給電する電源となる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から出力される電圧が所定の電圧となるように電圧調整を行い、電圧を給電線に出力する。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、太陽電池１１０の電圧Ｖｓを昇圧及び降圧する機能を有する。
【００３０】
また、蓄電部１２０は、小容量の第１蓄電キャパシタＡ１２１と大容量の第２蓄電キャパシタＢ１２２とで構成されている。この蓄電キャパシタは、例えば、電気二重層キャパシタ等である。小容量の第１蓄電キャパシタＡ１２１は、急速充電用のキャパシタであり、太陽電池１１０の発電電力により急速充電され、この急速充電された電圧を環境モニタ装置２１０Ｃに供給することにより、環境モニタ装置２１０Ｃの起動を早める。大容量の第２蓄電キャパシタＢ１２２は、環境モニタ装置２１０Ｃを長時間（例えば、２日間）に渡り駆動するために使用されるメインの蓄電池である。即ち、第１蓄電キャパシタＡ１２１に蓄電された電力を用いてセンサノード１０の立ち上がりを行い、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧が第１閾値を超えた後に、第２蓄電キャパシタＢ１２２に蓄電された電力を用いてセンサノード１０を駆動する。この蓄電装置１００の構成と動作の詳細については、後述する。
なお、以下の説明において、第１蓄電キャパシタＡ１２１を、単に「第１蓄電キャパシタＡ」と呼び、第２蓄電キャパシタＢ１２２を、単に「第２蓄電キャパシタＢ」とも呼ぶ。
【００３１】
次に、蓄電装置１００の構成について具体的に説明する。
蓄電装置１００は、太陽電池１１０と、蓄電部１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、第１スイッチ部１４１と、第２スイッチ部１４２（スイッチ部）と、電圧検出部１５０と、第１スイッチ切換部１６０と、第２スイッチ切換部１７０と、供給回路１８０と、を備えている。
【００３２】
太陽電池１１０は、図３Ａ及び図３Ｂに示した低照度用の太陽電池である。蓄電部１２０は、エナジーハーベストの用途に対応する蓄電用の蓄電キャパシタで構成され、容量の小さな第１蓄電キャパシタＡ１２１と、容量の大きな第２蓄電キャパシタＢ１２２と、で構成されている。なお、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２は、二次電池であってもよい。
【００３３】
この第１蓄電キャパシタＡ１２１の容量の大きさは、太陽電池１１０から給電されて、環境モニタ装置２１０Ｃを駆動可能な電圧に立ち上げるまでの時間と、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う際の第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧降下の程度と、第１蓄電キャパシタＡ１２１から環境モニタ装置２１０Ｃを連続して駆動できる時間と、を勘案して選択される。
【００３４】
また、第２蓄電キャパシタＢ１２２の容量の大きさは、環境モニタ装置２１０Ｃの負荷容量と、環境モニタ装置２１０Ｃを連続して駆動できる時間とに応じて選択される。例えば、第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２の容量比率が数倍から数十倍程度になるように、第２蓄電キャパシタＢ１２２の容量が選択される。
【００３５】
なお、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２のそれぞれは、単体の蓄電キャパシタで構成されてもよく、又は、図４に示すように、複数の蓄電キャパシタで構成されてもよい。図４に示す例は、例えば、第１蓄電キャパシタＡ１２１を、蓄電キャパシタ１２１１と蓄電キャパシタ１２１２との２個の蓄電キャパシタで構成し、第２蓄電キャパシタＢ１２２を、蓄電キャパシタ１２２１、蓄電キャパシタ１２２２．・・・、蓄電キャパシタ１２２ｎのｎ個の蓄電キャパシタで構成した例である。つまり、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２のそれぞれを、任意の個数の蓄電キャパシタで構成することができる。また、蓄電キャパシタの代わりに、二次電池を用いてもよい。
【００３６】
図２に戻り、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置等で構成され、太陽電池１１０の出力電圧Ｖｓが入力され、この電圧Ｖｓを所定の電圧に昇圧して給電線ＤＣＬ１に出力する。
この太陽電池１１０の出力側は、給電線ＤＣＬ０を介して、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の共通接点ｃに接続されている。第１スイッチ部１４１の接点ａは、給電線ＤＣＬ１に接続されている。接点ｂは、給電線ＤＣＬ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の入力側に接続されている。この第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１は、第１スイッチ切換部１６０から入力される制御信号ＣＮＴ１の指示内容に応じて、接点ｃと接点ａとの間の接続と、接点ｂと接点ｃとの間の接続とを切り換える。
【００３７】
第２スイッチ部１４２は、第２スイッチ切換部１７０から入力される制御信号ＣＮＴ２の指示内容に応じて、内部のスイッチＳＷ２をＯＮ（オン：閉）状態またはＯＦＦ（オフ：開）状態にすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ３との間を接続または開放する。つまり、スイッチＳＷ２をＯＮ状態にすることにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２とがスイッチＳＷ２を介して電気的に並列に接続され、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にすることにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２とが電気的に切り離される。
【００３８】
なお、図２では、第１スイッチ部１４１及び第２スイッチ部１４２として、機械式接点を用いたスイッチＳＷ１及びＳＷ２で構成される例を示しているが、実際には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されている。
【００３９】
また、図２では、給電線ＤＣＬ０、給電線ＤＣＬ１、給電線ＤＣＬ２、及び給電線ＤＣＬ３を単線で示しているが、実際には、正極側の給電線と負極側の給電線（或いは、グランド線）を含んで構成される。また、スイッチＳＷ１及びＳＷ２については、正極側の給電線と負極側の給電線のうち、例えば、正極側の給電線のみの接続状態を切り換える１回路のスイッチでもあってもよく、或いは、正極側の給電線と負極側の給電線の両方の接続状態を切り換える２回路のスイッチであってもよい。
【００４０】
電圧検出部１５０は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成され、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出する。なお、給電線ＤＣＬ１の電圧は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａと同じ電圧であり、電圧検出部１５０は、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出することにより、結果的に、第１蓄電キャパシタＡ１２１の充電電圧である電圧Ｖａを検出することになる。電圧検出部１５０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを第１スイッチ切換部１６０及び第２スイッチ切換部１７０に向けて出力する。
【００４１】
第１スイッチ切換部１６０は、比較器１６１を備え、この比較器１６１が、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを、不図示の基準電圧生成回路から出力される所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較する。これによって、蓄電容量と、後述する所定の閾値とが比較される。
ところで、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧が０Ｖ（ゼロボルト）に近いような低電圧な状態から充電を行う場合、一般的なＤＣ／ＤＣコンバータは、非常に低い効率でしか昇圧することができず、昇圧の際の変換ロスが大きくなる。このような状態はスタートアップモードやコールドスタートモードと呼ばれ、エナジーハーベストのような微弱な電力を蓄電する場合に大きな問題となる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１が所定の電圧まで蓄電されて始めてメインブースト（Ｍａｉｎｂｏｏｓｔ）などと呼ばれる高効率な昇圧動作を行うことが可能になる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の変換効率は、スタートアップモードやコールドスタートモードでは、１０〜４０％程度であり、メインブーストでは７０〜９０％程度になる。なお、以下の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０における変換効率が所定の値以上になる第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａをメインブーストの電圧Ｖｍと呼ぶ。
【００４２】
そこで、蓄電装置１００において、第１スイッチ切換部１６０の比較器１６１が、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較して、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、メインブーストの電圧Ｖｍを超えているか否かを判定する。この基準電圧Ｒｅｆｍは、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖｍ（閾値の電圧）に対応し、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａがメインブーストを可能な電圧Ｖｍを超えているか否かを判定する際に使用される。
【００４３】
そして、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍ以下の場合（電圧Ｖａが基準電圧Ｒｅｆｍ以下の場合）、第１スイッチ切換部１６０は、制御信号ＣＮＴ１を第１スイッチ部１４１に送り、スイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に直接給電を行わせる。これによって、蓄電効率が高くなる。
また、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍを超えている場合、第１スイッチ切換部１６０は、制御信号ＣＮＴ１を第１スイッチ部１４１に送り、スイッチＳＷ１の接点ｂと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行わせる。
【００４４】
また、第２スイッチ切換部１７０は、比較器１７１を備えており、この比較器１７１は、蓄電容量と所定の閾値と比較する。本実施形態においては、不図示の基準電圧生成回路により生成される所定の基準電圧Ｒｅｆ１と、電圧検出部１５０から入力した第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆとが比較され、これによって蓄電容量と所定の閾値とが比較される。この基準電圧Ｒｅｆ１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖ１に対応し、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電可能な電圧Ｖ１を超えているか否かを判定する際に使用される。
【００４５】
第２スイッチ切換部１７０は、比較器１７１における比較結果に応じて、第２スイッチ部１４２のスイッチＳＷ２をＯＮ状態（閉状態）またはＯＦＦ状態（開状態）する制御信号ＣＮＴ２を、第２スイッチ部１４２に向けて出力する。第２スイッチ部１４２は、制御信号ＣＮＴ２に基づいて、スイッチＳＷ２の開閉動作を行う。
【００４６】
つまり、第２スイッチ切換部１７０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１（基準電圧Ｒｅｆ１）よりも低い場合に、制御信号ＣＮＴ２により、第２スイッチ部１４２のスイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にして第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２との間を切り離す。これにより、太陽電池１１０の発電電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して、第１蓄電キャパシタＡ１２１のみに給電されるようになる。
【００４７】
また、第２スイッチ切換部１７０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合（「電圧Ｖａ≧基準電圧Ｒｅｆ１」の場合）に、スイッチＳＷ２をＯＮ状態にして第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２とを並列に接続し、第１蓄電キャパシタＡ１２１に蓄積された電荷により、或いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電力と第１蓄電キャパシタＡ１２１に蓄積された電荷との両方により、第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う。
加えて、本実施形態では、「電圧Ｖａ≧基準電圧Ｒｅｆ１」（蓄電容量≧第１閾値）の場合に、制御信号ＣＮＴ２が切換装置３００の第１切換部３１０に供給され、第１切換部３１０の動作が開始し、第１切換部３１０は制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１〜２１３に給電を行う。第１切換部３１０については、後述する。
【００４８】
なお、第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電力が小さいため、第１蓄電キャパシタＡ１２１が第２蓄電キャパシタＢ１２２へ給電を行う主体となる。このため、以下の説明では、第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電は、第１蓄電キャパシタＡ１２１から行われる場合を説明する。
【００４９】
また、第２スイッチ切換部１７０の比較器１７１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆと、基準電圧Ｒｅｆ１との大小関係を比較する際にヒステリシス特性を持って判定を行う。つまり、比較器１７１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えたことを検出した後、電圧Ｖａが、電圧Ｖ１よりも所定の電圧分ΔＶだけ低い電圧Ｖ１’（＝Ｖ１−ΔＶ）まで低下した時に、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１以下に低下したと判定する。
【００５０】
従って、第２スイッチ切換部１７０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていることを検出して、一旦スイッチＳＷ２をＯＮ状態にする制御信号ＣＮＴ２を出力した後、この電圧Ｖａが電圧Ｖ１’に低下するまで、ＳＷ２をＯＮ状態にする制御信号ＣＮＴ２を出力し続ける。
なお、この電圧Ｖ１’は、環境モニタ装置２１０Ｃの駆動可能電圧Ｖ０よりも高い電圧に設定される（Ｖ１’＞Ｖ０）。
【００５１】
供給回路１８０は、第２蓄電キャパシタＢ１２２に十分な電荷が充電されている場合、第２蓄電キャパシタＢ１２２から環境モニタ装置２１０Ｃに電力を供給させ、かつ第１蓄電キャパシタＡ１２１には電力を供給しない回路である。例えば、この供給回路１８０は、ダイオードを用いて構成することができる。すなわち、供給回路１８０は、すでに第２蓄電キャパシタＢ１２２に十分に充電が行われている場合、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態になると、第２蓄電キャパシタＢ１２２から環境モニタ装置２１０Ｃに電力を供給できなくなることを防ぐ。
【００５２】
（環境モニタ装置）
環境モニタ装置２１０Ｃは、制御部２２０Ｃ（送信制御部）と、事務所等の室内の温度を測定する温度センサ２１１（環境センサ）と、室内の湿度を測定する湿度センサ２１２（環境センサ）と、室内の照度を検出する照度センサ２１３（照度検出部、検出部、取得用センサ、環境センサ）と、送信部２４０Ａとを備えている。
温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３は、センサノード１０の使用用途に応じた測定器や検出器により構成される。温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３は、制御部２２０Ｃの制御に応じて測定を行い、得られた測定結果を示す情報を制御部２２０Ｃに出力する。この温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３による測定は、送信部２４０Ａが無線送信を行うタイミングに合わせて行われる。ただし、これに限定されず、この温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３による測定を所定のタイミング毎に常に行い、その測定結果を保存しておくようにしてもよい。
【００５３】
（送信部）
送信部２４０Ａは、制御部２２０Ｃから入力される測定結果を符号化及び変調して送信信号を生成し、この送信信号を無線通信により監視センタ２０に、例えば、周期的に送信する。なお、環境モニタ装置２１０Ｃにおける消費電力の多くは、この送信部２４０Ａが無線送信を行う際の送信電力に費やされる。また、本実施形態では、送信部２４０Ａは、消費電力を低減するために、無線の受信機能を備えていないが、必ずしもこれに限定されず、所望の場合には、送信部２４０Ａが受信機能を備えるようにしてもよい。本実施形態では、後述する切換装置３００の第２切換部３２０が給電線ＤＣＬ５を介して送信部２４０Ａに接続されており、第２切換部３２０によって送信部２４０Ａの駆動が制御される。送信部２４０における消費電力を低減するように第２切換部３２０によって送信部２４０Ａへの電力供給が制御される。
【００５４】
（制御部）
制御部２２０Ｃは、温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３から入力された測定結果を示す情報を送信部２４０Ａに出力し、この情報を送信部２４０Ａから監視センタ２０に向けて無線送信させる。制御部２２０Ｃには、後述する切換装置３００の第１切換部３１０が制御部２２０Ｃに接続されており、第１切換部３１０によって制御部２２０Ｃへの電力供給が制御される。
また、制御部２２０Ｃは、モード設定部２３０Ｃを有している。更に、制御部２２０Ｃには、不図示の信号線を通じて、第１蓄電キャパシタＡの電圧Ｖａ（蓄電容量）と第２蓄電キャパシタＢの電圧Ｖｂ（蓄電容量）とをモニタしている。電圧Ｖｂが所定の電圧となったところで、制御部２２０Ｃは、第２切換部３２０の動作を開始させ、第２切換部３２０は、送信部２４０Ａに給電を行う。制御部２２０Ｃは、電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂの蓄電残量、及び、照度センサ２１３の値（発電量）に応じて、送信部２４０Ａの信号出力周期（送信時間間隔）を調整する。
【００５５】
（モード設定部）
モード設定部２３０Ｃは、照度判定部２３１と、第１電圧判定部２３２Ａと、第２電圧判定部２３２Ｂとを備える。
照度判定部２３１は、周囲の照度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、照度判定部２３１は、周囲の照度が所定の閾値以上であるか否かを判定することにより、太陽電池１１０の発電量が所定の発電量以上であるか否かを判定する。そして、太陽電池１１０の発電量が所定の発電量に至らないと判定される場合、制御部２２０Ｃは、照度判定部２３１の判定結果に応じて送信部２４０Ａの送信時間間隔を、基準設定時間よりも長くするようにしてエネルギー消費量を抑える。逆に、太陽電池１１０の発電量が所定の発電量に至っていると判定される場合、制御部２２０Ｃは、照度判定部２３１の判定結果に応じて送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間に設定する。モード設定部２３０Ｃは、蓄電部１２０の蓄電容量に応じて、送信間隔時間を変更させるためのモードを設定する。制御部２２０Ｃは、モード設定部２３０Ｃにより設定されたモードに応じて、送信部２４０Ａにおける送信時間間隔を制御する。これにより、センサノード１０では、発電電力と消費電力とのエネルギー収支のバランスを取ることを自動的に最適化することができる。
【００５６】
（照度判定部）
図２に示すように、照度センサ２１３を用いるのは、太陽光発電や室内光発電では、単位時間当たりの発電量は原理的に一日の時間帯により偏りがあることは避けられないためである。
つまり、照度が低く発電量が少ない時間帯に、送信部２４０Ａが、照度が高く発電量が多い時間帯と同様の送信時間間隔で、センサ情報の無線送信を行うと、蓄電部１２０に蓄積したエネルギーを使いつくしてしまい、センサノード１０としての機能が停止してしまうからである。しかしながら、発電量が少ない時に合わせた送信時間間隔を設定することは、発電量が十分にある時においてもセンサ情報の収集に時間を要することになるので、システムとして好ましくない。
【００５７】
なお、上記照度判定部２３１が、検出された照度が所定の閾値の照度以上であるか否かを判定する際の当該閾値の照度は、同じ照度（ヒステリシス特性なし）としてもよく、或いは、異なる照度（ヒステリシス特性あり）としてもよい。つまり、照度判定部２３１は、照度が閾値の照度ｉｌｋを超えたことを検出した後、照度ｉｌｂが、照度ｉｌｋよりも所定の照度分Δｉｌだけ低い照度ｉｌｋ’（＝ｉｌｋ−Δｉｌ）まで低下した時に、照度ｉｌｂが照度ｉｌｋ以下に低下したと判定するようにしてもよい。
【００５８】
また、環境モニタ装置２１０Ｃは、送信部２４０Ａから無線送信を行わない状態においては、スリープ状態に移行して、電力消費を低減させてもよい。例えば、環境モニタ装置２１０Ｃは、送信間隔時間がＴ１分に設定された場合に、Ｔ１分間はスリープ状態になり、Ｔ１分経過後に再び復帰する。そして、復帰した際に、環境モニタ装置２１０Ｃは、再度、温度、湿度、照度の情報を取得して無線送信する。つまり、環境モニタ装置２１０Ｃは、スリープ中は、温度、湿度、照度の情報の取得と無線送信とを行わないようにしてもよい。
【００５９】
そして、制御部２２０Ｃは、検出された照度が所定の閾値の照度未満の場合、以降の送信部２４０Ａの送信時間間隔（スリープ時間）を基準設定時間よりも長くすることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２に蓄積された電力のエネルギー消費（支出）を抑える。逆に、検出された照度が所定の閾値の照度以上の場合、制御部２２０Ｃは、以降の送信部２４０Ａの送信時間間隔（スリープ時間）を基準設定時間に戻して定常動作を行う。このように、環境モニタ装置２１０Ｃは、検出された照度、すなわち発電素子である太陽電池１１０によって発電されたエネルギー量の検出結果に基づいて送信時間間隔を変更することにより、エネルギー収支を自動でバランスを取ることができる。このエネルギー収支のバランスを取る動作の具体例については、後述する。
【００６０】
また、センサノード１０では、蓄電部１２０が空の状態から初期充電を行う際に、第１蓄電キャパシタＡ１２１に充電された電圧により環境モニタ装置２１０Ｃを早期に駆動させる。例えば、センサノード１０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１に所定の残量が充電されるまでは通信を行わないように制御し、所定の残量になった後、第１蓄電キャパシタＡ１２１に充電された電圧により環境モニタ装置２１０Ｃを駆動させることにより、環境モニタ装置２１０Ｃを第１蓄電キャパシタＡ１２１が満充電されてから起動するより早期に起動することができる。また、センサノード１０は、第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電を行う初期充電の場合に、送信部２４０Ａにおける送信を行わずに送信時間間隔を長くすることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電を円滑に行うようにできる。
すなわち、環境モニタ装置２１０Ｃでは、第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電が進んでおらず充電電圧が低い状態であることを検出して、送信時間間隔を基準設定時間よりも長くすることにより消費電力を抑え、太陽電池１１０から第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電を円滑に行わせるようにできる。
【００６１】
図２に示すセンサノード１０では、照度センサ２１３により太陽電池１１０によって発電されるエネルギー量が低下したことを検出して、検出された結果に応じて照度判定部２３１が送信時間間隔を長くして消費エネルギーを低減させる。つまり、発電されるエネルギー量が低下した状態で、検出される照度が所定の照度値以上である定常時と同じ送信時間間隔で無線送信を行うと、環境モニタ装置２１０Ｃが機能停止する電圧まで、短時間で蓄電部１２０のエネルギーが使いつくされてしまう可能性がある。環境モニタ装置２１０Ｃの機能停止を回避するために、制御部２２０Ｃは、発電されるエネルギー量が低下したことを検出した場合に、送信時間間隔を長くすることにより、消費エネルギーを低減させる。
【００６２】
照度センサ２１３においては、発電エネルギー量を取得しているが、本実施形態は、これに限られない。太陽電池１１０が発電した発電エネルギー量を、太陽電池１１０の出力に基づいて制御部２２０Ｃが算出するようにしてもよい。また、後述するように、発電を行う素子は、太陽電池１１０に限らず、振動、熱、電磁波等によって発電される素子であってもよい。この場合、発電エネルギー量を取得するセンサは、発電する素子に適したセンサであってもよい。このように太陽電池１１０以外の素子を用いる場合であっても、各素子が出力する信号に基づいて、素子によって発電された発電エネルギー量を制御部２２０Ｃが算出するようにしてもよい。
【００６３】
（電圧判定部）
本実施形態では、照度センサ２１３により検出される照度の情報だけでなく、第１電圧判定部２３２Ａによって得られる第１蓄電キャパシタＡ１２１の蓄電容量の情報と、第２電圧判定部２３２Ｂによって得られる第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量の情報とに基づいて、送信時間間隔を設定する。
具体的に、上述のセンサノード１０（図２）では、発電の少ない状態において送信時間間隔を長くすることで、環境モニタ装置２１０Ｃが動作を停止する時間の延長を図っている。しかしながら、この条件だけに基づいて制御を行う場合では、エネルギーの支出が収入を上回る可能性があるため、やがては、環境モニタ装置２１０Ｃが機能停止に陥ってしまう可能性がある。そこで、センサノード１０では、照度センサ２１３だけでなく、第１電圧判定部２３２Ａ及び第２電圧判定部２３２Ｂをさらに設けており、照度判定部２３１、第１電圧判定部２３２Ａ、及び第２電圧判定部２３２Ｂの３つ判定部を監視する。
【００６４】
（第１電圧判定部）
第１電圧判定部２３２Ａは第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが所定の閾値の電圧以上であるか否かを判定することにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１の蓄電容量が所定の値以上であるか否かを判定する。モード設定部２３０Ｃは、蓄電部１２０の蓄電容量に応じて、送信間隔時間を変更させるためのモードを設定する。制御部２２０Ｃは、モード設定部２３０Ｃにより設定されたモードに応じて、送信部２４０Ａにおける送信時間間隔を制御する。このモード設定部２３０Ｃにおけるモード設定の詳細については、後述する。
【００６５】
なお、上記第１電圧判定部２３２Ａが、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが所定の閾値の電圧以上であるか否かを判定する際に用いられる当該閾値の電圧は、同じ電圧（ヒステリシス特性なし）としてもよく、或いは、異なる電圧（ヒステリシス特性あり）としてもよい。つまり、第１電圧判定部２３２Ａは、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが閾値の電圧Ｖｊを超えたことを検出した後、電圧Ｖａが、電圧Ｖｊよりも所定の電圧分ΔＶだけ低い電圧Ｖｊ’まで低下した時に、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖｊ以下に低下したと判定するようにしてもよい。
また、環境モニタ装置２１０Ｃは、環境モニタ装置２１０Ｃ（図２）と同様に、送信部２４０Ａから無線送信を行わない状態においては、スリープ状態に移行して、電力消費を低減させる。
【００６６】
そして、制御部２２０Ｃは、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧が所定の閾値の電圧未満の場合、送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間よりも長くすることにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１に蓄積された電力のエネルギー消費（支出）を抑える。逆に、蓄電部１２０の充電電圧が所定の閾値の電圧以上の場合、制御部２２０Ｃは、送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間に戻して定常動作を行う。このように、環境モニタ装置２１０Ｃは、第１蓄電キャパシタＡ１２１の充電電圧に基づいて送信時間間隔を変更することにより、エネルギー収支を自動でバランスを取ることができる。このエネルギー収支のバランスを取る動作の具体例については、後述する。
【００６７】
（第２電圧判定部）
第２電圧判定部２３２Ｂは第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが所定の閾値の電圧以上であるか否かを判定することにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量が所定の値以上であるか否かを判定する。モード設定部２３０Ｃは、蓄電部１２０の蓄電容量に応じて、送信間隔時間を変更させるためのモードを設定する。制御部２２０Ｃは、モード設定部２３０Ｃにより設定されたモードに応じて、送信部２４０Ａにおける送信時間間隔を制御する。このモード設定部２３０Ｃにおけるモード設定の詳細については、後述する。
【００６８】
なお、上記第２電圧判定部２３２Ｂが、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが所定の閾値の電圧以上であるか否かを判定する際に用いられる当該閾値の電圧は、同じ電圧（ヒステリシス特性なし）としてもよく、或いは、異なる電圧（ヒステリシス特性あり）としてもよい。つまり、第２電圧判定部２３２Ｂは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが閾値の電圧Ｖｋを超えたことを検出した後、電圧Ｖｂが、電圧Ｖｋよりも所定の電圧分ΔＶだけ低い電圧Ｖｋ’まで低下した時に、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧Ｖｋ以下に低下したと判定するようにしてもよい。
また、環境モニタ装置２１０Ｃは、環境モニタ装置２１０Ｃ（図２）と同様に、送信部２４０Ａから無線送信を行わない状態においては、スリープ状態に移行して、電力消費を低減させる。
【００６９】
そして、制御部２２０Ｃは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が所定の閾値の電圧未満の場合、送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間よりも長くすることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２に蓄積された電力のエネルギー消費（支出）を抑える。逆に、蓄電部１２０の充電電圧が所定の閾値の電圧以上の場合、制御部２２０Ｃは、送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間に戻して定常動作を行う。このように、環境モニタ装置２１０Ｃは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧に基づいて送信時間間隔を変更することにより、エネルギー収支を自動でバランスを取ることができる。このエネルギー収支のバランスを取る動作の具体例については、後述する。
【００７０】
なお、上述した送信時間間隔の設定は、以下に示す計算式を基本にして設定される。
つまり、第２電圧判定部２３２Ｂにより蓄電部１２０の電圧が低下したと判定する電圧を「Ｖｃ（Ｖ）」とし、送信部２４０Ａが送信機能を停止する機能停止電圧を「Ｖ０（Ｖ）」とし、蓄電部１２０の大容量の第２蓄電キャパシタＢ１２２の容量を「Ｃ（Ｆ）」とし、太陽電池１１０の無発電状態の最大継続時間を「Ｔ（ｓｅｃ）」とし、環境モニタ装置２１０Ｃが最大の送信時間間隔（最低無線送信速度）で送信を行う場合の単位時間当たりのエネルギー消費量を「Ｐ（Ｗ）」とすると、次式
【００７１】
Ｔ×Ｐ＜（１／２）×Ｃ×（Ｖｃ２）−（１／２）×Ｃ×（Ｖ０２）
【００７２】
の条件を満たすことにより、無発電状態が「Ｔ（ｓｅｃ）」続いた場合においても、環境モニタ装置２１０Ｃが機能を停止することなく、送信部２４０Ａからセンサ情報を送信することができる。
なお、単位時間当たりのエネルギー消費量「Ｐ（Ｗ）」は、送信に必要なエネルギー量を単位時間当たりで時間平均した値と、単位時間当たりのスリープ時に必要なエネルギー量とを加算した値になる。
【００７３】
なお、一度、蓄電部１２０（第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２）のエネルギーを使いつくしてしまうと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から蓄電部１２０へ充電を行う際の充電効率は、後述するように、蓄電部１２０の充電電圧（蓄電容量）が低い領域では著しく低下する。このため、蓄電部１２０が環境モニタ装置２１０Ｃの機能再開に必要な充電電圧に至るまでには、数十時間〜数日の時間を要することになる。これは、環境モニタ装置２１０Ｃが長時間にわたってセンサ情報を収集できないことを意味しており、センサノードを構成する上で大きな問題となる。
【００７４】
このような問題を回避するために、センサノード１０では、第２電圧判定部２３２Ｂが、蓄電部１２０内の第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧Ｖｂ（蓄電容量）を検出し、制御部２２０Ｃが、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量に応じて送信時間間隔を変更する。これにより、エネルギー収支を自動でバランスを取り、蓄電部１２０の電圧が環境モニタ装置２１０Ｃが機能停止する電圧以下に低下することを抑止する。
本実施形態に係るセンサノード１０では、照度判定部２３１により照度（太陽電池１１０によって発電されるエネルギー量）を監視し、第１電圧判定部２３２Ａにより第１蓄電キャパシタＡ１２１の充電電圧Ｖａ（蓄電容量）を監視し、第２電圧判定部２３２Ｂにより第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧Ｖｂ（蓄電容量）を監視する。そして、照度、第１蓄電キャパシタＡ１２１の充電電圧Ｖａ（蓄電容量）、及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧Ｖｂ（蓄電容量）の両方の監視結果を用いることで、送信時間間隔をさらに段階的に調整することが可能となる。これにより、環境モニタ装置２１０Ｃが機能停止に至る時間を更に延ばすことができる。詳細については、後述する。
【００７５】
（切換装置）
切換装置３００は、２つの切換部、即ち、第１切換部３１０と、第２切換部３２０とを備える。第１切換部３１０は、制御部２２０Ｃと、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３とに接続するように設けられ、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１〜２１３に給電を行う。第２切換部３２０は、送信部２４０Ａに対応するように設けられ、送信部２４０Ａに給電を行う。
【００７６】
第１切換部３１０は、Ｅｎａｂｌｅ端子、Ｖｉｎ端子、Ｖｏｕｔ端子を有している。第１切換部３１０の構成において、Ｅｎａｂｌｅ端子には第２スイッチ切換部１７０から出力される制御信号ＣＮＴ２が入力され、Ｖｉｎ端子には給電線ＤＣＬ１が接続され、Ｖｏｕｔ端子は給電線ＤＣＬ４が接続されている。給電線ＤＣＬ４は、制御部２２０Ｃと、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３とに接続されている。
第２スイッチ切換部１７０が、蓄電部１２０の蓄電容量が第１の閾値以上だと判断した場合に、第１切換部３１０はＯＮ状態となり、第１切換部３１０は、所定の出力電源電圧を制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１〜２１３に給電する。本実施形態では、「電圧Ｖａ≧基準電圧Ｒｅｆ１」と判断することで、蓄電部１２０の蓄電容量が第１の閾値以上だと判断する。
【００７７】
第２切換部３２０は、Ｅｎａｂｌｅ端子、Ｖｉｎ端子、Ｖｏｕｔ端子を有している。第２切換部３２０の構成において、Ｅｎａｂｌｅ端子には制御部２２０Ｃから出力される制御信号ＣＮＴ３が入力され、Ｖｉｎ端子には給電線ＤＣＬ１が接続され、Ｖｏｕｔ端子は給電線ＤＣＬ５が接続されている。即ち、第２切換部３２０は、給電線ＤＣＬ５を介して送信部２４０Ａに接続されている。
第２切換部３２０は、蓄電部１２０の蓄電容量を制御部２２０Ｃから読み取る。そして、蓄電部１２０の蓄電容量が、第２閾値を超えた場合に、送信部２４０Ａに所定の電源電圧を給電する。本実施形態では、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂを制御部２２０Ｃから読み取る。そして、電圧Ｖｂが所定のレベルを超えた場合に、送信部２４０Ａに所定の電源電圧を給電する。一般的に、無線通信を行う送信部においては、多くの電力が消費されることが知られている。そこで、蓄電部１２０の蓄電容量である電圧Ｖｂが少ない場合には、第２切換部３２０は、送信部２４０Ａの機能を停止させ、送信部２４０Ａにおける電力消費を削減し、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電スピードを上げている。
本実施形態では、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂ（蓄電容量）のみを制御部２２０Ｃから読み取っているが、キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａ（蓄電容量）及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂ（蓄電容量）の両方を制御部２２０Ｃから読み取ってもよい。
【００７８】
なお、第１切換部３１０及び第２切換部３２０は、Ｅｎａｂｌｅ端子に入力された信号に応じて、Ｖｏｕｔ端子の出力電圧を切り替えるスイッチング機能を有する。なお、第１切換部３１０及び第２切換部３２０は、このようなスイッチング機能だけでなく、Ｖｏｕｔ端子から出力される電圧が所定の電圧となるように電圧調整を行い、電圧を給電線ＤＣＬ４、ＤＣＬ５に出力する機能を有する。即ち、第１切換部３１０及び第２切換部３２０は、Ｖｉｎ端子に入力される電圧を昇圧及び降圧する機能を有する。また、第１切換部３１０及び第２切換部３２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える。これにより、送信部２４０Ａと制御部２２０Ｃの必要電圧が異なる場合でも、それぞれに対応した適切な電圧で電力供給を行うことが可能となる。このため、送信部２４０Ａ及び制御部２２０Ｃのうち必要電圧が低い方の電圧を、送信部２４０Ａ及び制御部２２０Ｃのうち必要電圧が高い方の電圧に合わせる必要がなくなり、無駄な電力消費がなくなる。
【００７９】
（蓄電装置１００の構成と動作）
図３Ａ及び図３Ｂは、蓄電装置１００で使用される太陽電池１１０の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。この図３Ａの平面図に示すように、太陽電池１１０の受光面側には、太陽電池セルＡ１１１、太陽電池セルＢ１１２、太陽電池セルＣ１１３、及び太陽電池セルＤ１１４の４つの太陽電池セルが、平面状に配列されており、この４つの太陽電池セルＡ１１１から太陽電池セルＤ１１４は、図３Ｂに示すように、直列に接続されて所定の出力電圧Ｖｓが得られるように構成されている。
【００８０】
この図３Ａ及び図３Ｂに示す太陽電池１１０は、４つの太陽電池セルを直列に接続した例であるが、この直列に接続される太陽電池セルの個数は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に向けて出力される電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０において所定の効率以上で昇圧動作が行える電圧になるように選択される。例えば、太陽電池セルが低照度色素増感太陽電池である場合、直列に接続される太陽電池セルの個数を、例えば、最低３個以上にすることが望ましい。
【００８１】
ところで、太陽電池１１０を入力電源とした場合、環境モニタ装置２１０Ｃを連続して駆動させようとすると、照明の当たらない夜間の消費電力分を蓄電池に蓄積しておく必要がある。さらに、事務所等の室内での使用を考慮した場合、土日祝日等の消費電力分も蓄積しておく必要がある。この蓄電池に蓄積する電力を増加させるには、蓄電池の容量を増やすか、或いは、蓄電池を高電圧まで充電するなどの方法で対処することができるが、何れの方法においても蓄電池の充電に時間がかかるため、環境モニタ装置２１０Ｃを駆動できるようになるまでの時間が長くなる。
本実施形態の蓄電装置１００では、上記問題を解決するために、容量の異なる２種類の第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２と、スイッチング機構としてのスイッチ部を用いる。
【００８２】
図５及び図６は、蓄電装置１００における処理の流れを示すフローチャートである。上述した蓄電装置１００における動作の流れがフローチャートで示されている。以下、図５及び図６を参照して、その処理の流れについて説明する。
【００８３】
まず、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２が未充電の状態にあるとする。そして、蓄電装置１００において充電動作が開始されると（ステップＳ３０１）、最初に、第１スイッチ切換部１６０は、第１スイッチ部１４１に制御信号ＣＮＴ１を送り、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを導通にする。また、第２スイッチ切換部１７０は、第２スイッチ部１４２に制御信号ＣＮＴ２を送り、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にする（ステップＳ３０２）。これにより、第１スイッチ切換部１６０は、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１への直接給電を開始させる（ステップＳ３０３）。第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとが導通することで、給電線ＤＣＬ１を通じて、太陽電池１１０から第１切換部３１０へ電力が供給される。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介さずに、太陽電池１１０から第１切換部３１０及び第２切換部３２０へ電力が供給される場合もあれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介さずに、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の少なくとも一方から第１切換部３１０及び第２切換部３２０へ電力が供給される場合もある。ただし、第１切換部３１０のＥｎａｂｌｅ端子には、制御信号ＣＮＴ２が供給されていないため、第１切換部３１０はＯＦＦ状態となる。また、第２切換部３２０のＥｎａｂｌｅ端子には、制御信号ＣＮＴ３が供給されていないため、第２切換部３２０はＯＦＦ状態となる。
【００８４】
続いて、ステップＳ３０３において、第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を開始することにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａ（給電線ＤＣＬ１と同じ電圧）が次第に上昇する。続いて、第１スイッチ切換部１６０の比較器１６１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０においてメインブーストが可能な電圧Ｖｍを超えたか否かを判定する（ステップＳ３０４）。
【００８５】
そして、ステップＳ３０４において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖｍを超えていないと判定された場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３０２の処理に戻り、第１スイッチ切換部１６０は、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを導通にし、接点ｂと接点ｃとを非導通にして、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１への直接給電を継続させる。
【００８６】
続いて、第１蓄電キャパシタＡ１２１への充電が進み、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが上昇し、ステップＳ３０４において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖｍを超えていると判定された場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５の処理に移行し、第１スイッチ切換部１６０は、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを非導通にし、接点ｂと接点ｃとを導通にする（ステップＳ３０５）。これにより、第１スイッチ切換部１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行わせる（ステップＳ３０６）。第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ｂと接点ｃとが導通することで、給電線ＤＣＬ１を通じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１切換部３１０へ電力が供給される。ただし、第１切換部３１０のＥｎａｂｌｅ端子には、制御信号ＣＮＴ２が供給されていないため、第１切換部３１０はＯＦＦ状態となる。
【００８７】
続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行うことにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが上昇する（ステップＳ３０７）。そして、第２スイッチ切換部１７０の比較器１７１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電が可能な電圧Ｖ１（第１閾値）を超えているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。
【００８８】
そして、ステップＳ３０８において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていると判定された場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９の処理及びステップＳ４０１の処理（図５における符号Ａ、後述する図６参照）に移行する。ステップＳ３０９の処理及びステップＳ４０１の処理は同時に行われる。ステップＳ３０９において、第２スイッチ切換部１７０は、第２スイッチ部１４２のスイッチＳＷ２をＯＮ状態にして、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電を開始する。この第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２へ給電を行うことにより、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが下降する。
一方、ステップＳ３０８において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていないと判定された場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、ステップＳ３０４の処理に戻る。
【００８９】
続いて、第２スイッチ切換部１７０の比較器１７１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、電圧Ｖ１’（＝Ｖ１−ΔＶ）よりも低下したか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
【００９０】
そして、ステップＳ３１０において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下していない判定された場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、第２スイッチ切換部１７０は、ステップＳ３０９の処理に戻り、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電を継続する。
【００９１】
一方、ステップＳ３１０において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下している判定された場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、第２スイッチ切換部１７０は、第２スイッチ部１４２のスイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にして、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電を停止する（ステップＳ３１１）。このステップＳ３１１の処理を実行した後に、再び、ステップＳ３０４の処理に戻り、第１スイッチ切換部１６０の比較器１６１は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０においてメインブーストが可能な電圧Ｖｍを超えたか否かを判定する。
【００９２】
次に、図６を参照し、ステップＳ４０１以降の処理について説明する。
第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていると判定された場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、第２スイッチ切換部１７０は、制御信号ＣＮＴ２を第２スイッチ部１４２に送ると同時に、制御信号ＣＮＴ２を第１切換部３１０のＥｎａｂｌｅ端子に供給する。第１切換部３１０がＯＮ状態となる（ステップＳ４０１）。
例えば、環境発電素子である太陽電池１１０が発電を再開した場合など、蓄電装置１００の蓄電容量が電圧Ｖ１（第１閾値）以下に下がった後に蓄電装置１００の蓄電容量が増加する場合がある。この場合において、蓄電装置１００の蓄電容量が電圧Ｖ１になった際に、蓄電装置１００は第１切換部３１０をオン状態にする。
なお、第１蓄電キャパシタＡ１２１の残量が第１切換部３１０の起動開始電圧（Ｖ１)を超えると（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、第１切換部３１０がＤＣ／ＤＣの昇圧コンバータとして機能する場合と、第１切換部３１０がＤＣ／ＤＣの降圧コンバータとして機能する場合とがある。第１切換部３１０のＶｉｎ端子の電圧がＶｏｕｔ端子の電圧より低い場合（厳密にはＶｏｕｔ＋α）は、第１切換部３１０は、昇圧コンバータとして機能する。一方、Ｖｉｎ端子の電圧がＶｏｕｔ端子の電圧よりも大きい場合（厳密にはＶｏｕｔ+α）は、第１切換部３１０は、ＤＣ／ＤＣの降圧コンバータとして動作する。
【００９３】
なお、上述したステップＳ３０５において、接点ｂと接点ｃとが導通しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から、第１切換部３１０のＶｉｎ端子に接続された給電線ＤＣＬ１を介して、第１切換部３１０に電力が供給されている（なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１切換部３１０へ電力が供給される前は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介さずに、太陽電池１１０、第１蓄電キャパシタＢ１２１、及び第２蓄電キャパシタＢ１２２のうち少なくともいずれか一つから第１切換部３１０へ電力が供給されている）。このため、第１切換部３１０がＯＮ状態となることで、第１切換部３１０に供給された電力は、第１切換部３１０のＶｏｕｔ端子を通じて給電線ＤＣＬ４に出力される。この結果、第１切換部３１０の電力は、制御部２２０Ｃと、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３とに供給される（ステップＳ４０２）。制御部２２０Ｃは、電圧情報Ｖｂを取得し、さらに、温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３から出力されるセンサ情報を取得する。
続いて、制御部２２０Ｃは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが、電圧Ｖｅ（第２閾値）を超えたか否かを判定する（ステップＳ４０４）。
【００９４】
（ステップＳ４０４：Ｎｏ）
そして、ステップＳ４０４において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧Ｖｅを超えていないと判定された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、制御部２２０Ｃは、第２切換部３２０を一時的にＯＮにする（ステップＳ４１０）。具体的に、制御部２２０Ｃは、制御信号ＣＮＴ３を一時的に出力し、制御信号ＣＮＴ３は第２切換部３２０のＥｎａｂｌｅ端子に入力され、第２切換部３２０は一時的にＯＮ状態となる。
【００９５】
なお、上述したステップＳ３０５において、接点ｂと接点ｃとが導通しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から、第２切換部３２０のＶｉｎ端子に接続された給電線ＤＣＬ１を介して、第２切換部３２０に電力が供給されている。（なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第２切換部３２０へ電力が供給される前は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介さずに、太陽電池１１０、第１蓄電キャパシタＢ１２１、及び第２蓄電キャパシタＢ１２２のうち少なくともいずれか一つから第２切換部３２０へ電力が供給されている）。このため、第２切換部３２０がＯＮ状態となることで、第２切換部３２０に供給された電力は、第２切換部３２０のＶｏｕｔ端子を通じて給電線ＤＣＬ５に出力される。この結果、第２切換部３２０の電力は、送信部２４０Ａに供給される。第２切換部３２０は一時的にＯＮ状態となるため、送信部２４０Ａも一時的に起動する（ステップＳ４１１）。
【００９６】
続いて、制御部２２０Ｃのモード設定部２３０Ｃにおいては、モード設定が行われ、スタンバイフラグが「ＯＮ」となり、モード値Ｍが「Ｍ＝４」（超低速モード）に設定される（ステップＳ４１２、後述するステップＳ１００、Ｓ１１０）。モード設定部２３０Ｃにおけるモードの設定処理の流れについては後述する。
次に、モード情報（Ｍ＝４）に基づいた時間間隔Ｔｙ（Ｔｙは、例えば、２０ｘＴ１）で送信部２４０Ａは無線送信を行う（ステップＳ４１３）。このステップＳ４１３においては、送信部２４０Ａによる初回の通信時に、送信部２４０Ａは、起動通知（送信部２４０Ａが起動していることを通知する情報や蓄電装置１００が復活したことを通知する情報）を含む通信情報を送信する。
【００９７】
続いて、制御部２２０Ｃは、第２切換部３２０をＯＦＦにする（ステップＳ４１４）。具体的に、制御部２２０Ｃは、第２切換部３２０のＥｎａｂｌｅ端子に対する制御信号ＣＮＴ３の出力を停止する。第２切換部３２０がＯＦＦ状態となると、送信部２４０Ａに対する電力供給が停止する（ステップＳ４１５）。
次に、制御部２２０Ｃは、送信部２４０Ａに対する電力供給が停止した後、時間間隔Ｔｙが経過したか否かを判定する（ステップＳ４１６）。
そして、ステップＳ４１６において、時間間隔Ｔｙを経過していると判定された場合（ステップＳ４１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０３の処理に移行する。
その一方、時間間隔Ｔｙを経過していないと判定された場合（ステップＳ４１６：Ｎｏ）、ステップＳ４１６における判定が行われる。これにより、超低速モードながらも、センサ情報等を送信することが可能となる。
【００９８】
（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）
そして、ステップＳ４０４において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂ（蓄電容量）が電圧Ｖｅ（第２閾値）を超えていると判定された場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、制御部２２０Ｃは、第２切換部３２０を常時にＯＮにする（ステップＳ４０５）。具体的に、制御部２２０Ｃは、制御信号ＣＮＴ３を常時出力し、制御信号ＣＮＴ３は第２切換部３２０のＥｎａｂｌｅ端子に入力され、第２切換部３２０は常時ＯＮ状態となる。なお、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａ（蓄電容量）及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂの両方を検出して、閾値を超えているかどうかを判定してもよい。
【００９９】
なお、上述したステップＳ３０５において、接点ｂと接点ｃとが導通しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から、第２切換部３２０のＶｉｎ端子に接続された給電線ＤＣＬ１を介して、第２切換部３２０に電力が供給されている。このため、第２切換部３２０がＯＮ状態となることで、第２切換部３２０に供給された電力は、第２切換部３２０のＶｏｕｔ端子を通じて給電線ＤＣＬ５に出力される。この結果、第２切換部３２０の電力は、送信部２４０Ａに供給される。第２切換部３２０は常時ＯＮ状態となるため、送信部２４０Ａも起動する（ステップＳ４０６）。更に、ステップＳ４０６においては、送信部２４０Ａによって無線送信が行われている期間において、通信情報に起動通知（送信部２４０Ａが起動していることを通知する情報）が含まれてもよい。
【０１００】
続いて、制御部２２０Ｃのモード設定部２３０Ｃにおいては、モード設定が行われ、スタンバイフラグが「ＯＦＦ」となる（ステップＳ４０７、後述するステップＳ１００、Ｓ１０１）。モード設定部２３０Ｃにおけるモードの設定処理の流れについては後述する。
次に、モード情報に基づいた時間間隔Ｔｘで送信部２４０Ａによる送信動作を行う（ステップＳ４０８）。ここで、時間間隔Ｔｘは、後述する図８Ａに示すテーブルに基づいて決定される時間間隔である。
次に、制御部２２０Ｃは、送信部２４０Ａによる送信動作の後、時間間隔Ｔｘが経過したか否かを判定する（ステップＳ４０９）。
そして、ステップＳ４０９において、時間間隔Ｔｘを経過していると判定された場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０７の処理に移行する。
その一方、時間間隔Ｔｘを経過していないと判定された場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、ステップＳ４０９における判定が行われる。
【０１０１】
上記処理を行う流れは、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２が未充電の状態から、給電される処理の流れであった。一方、蓄電部１２０の蓄電容量が第２閾値以上である充電状態から、発電が行われなくなり、第２閾値以下に下がる場合の処理の流れについては、上記処理の流れの反対の操作を行えばよい。まず、蓄電部１２０の制御部２２０Ｃは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂ（蓄電容量）が、電圧Ｖｅ（第２閾値）以下になる場合、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂ（蓄電容量）が、前記第２閾値以下であって前記第１閾値よりも大きい第３閾値になったかを判定する。そして、電圧Ｖｂが第３閾値以下になった場合には、第２切換部３２０をオフ状態とし、第２切換部３２０は送信部２４０Ａへの電力の供給を遮断する。
【０１０２】
次に、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａ（蓄電容量）が、第１閾値以下の第４閾値になったかを判定する。そして、電圧Ｖａが第４閾値以下になった場合には、第１切換部３２０をオフ状態とし、第１切換部３２０は制御部２２０Ｃと、温度センサ２１１、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３への電力の供給を遮断する。これにより、蓄電部１２０の蓄電容量が少なくなった場合に、無駄な電力消費を抑制することができる。
なお、第２閾値よりも大きい第５閾値を設定してもよい。この場合、蓄電部１２０の蓄電容量が、第５閾値以下であって第３閾値よりも大きい場合には、送信部２４０Ａは、注意情報を送信してもよい。この注意情報とは、蓄電装置１００の蓄電容量が一定の電圧以下となった際に、今後送信ができなくなる可能性があることを通知する情報である。
【０１０３】
なお、上述した第２閾値、第３閾値、及び第４閾値は、蓄電装置１００に設けられた記憶部（メモリ）に保存されてもよいし、制御部２２０Ｃに設けられた記憶部（メモリ）に保存されてもよい。第５閾値は、制御部２２０Ｃに設けられた記憶部（メモリ）に保存されている。なお、第１閾値は、蓄電装置１００に設けられた記憶部（メモリ）に保存されている。
【０１０４】
上記処理の流れにより、蓄電装置１００では、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍになるまでは、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に直接給電を行い、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍを超えると、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行うことができる。つまり、蓄電装置１００では、充電電圧が低い状態の第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行う際に、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧昇圧時の変換ロスに影響されることなく給電を行うことができる。このため、第１蓄電キャパシタＡ１２１に充電された電圧Ｖａが低い状態において、第１蓄電キャパシタＡ１２１への蓄電時間を早めることができる。
【０１０５】
また、蓄電装置１００は、先に、小さな容量の第１蓄電キャパシタＡ１２１を充電することにより、大きな容量の蓄電キャパシタを用いた場合においても、第１切換部３１０を通じて環境モニタ装置２１０Ｃに出力する電圧を早く立ち上げることができる。また、蓄電装置１００では、換部３１０を通じて環境モニタ装置２１０Ｃを駆動させつつ、第２蓄電キャパシタＢ１２２への蓄電を進めることができる。
【０１０６】
更に、蓄電装置１００は、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１、２１２、２１３への電力供給を制御する第１切換部３１０を備えていることから、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１、２１２、２１３に電力が常時に供給されず、第１切換部３１０がＯＮ状態の場合のみに、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１、２１２、２１３に電力が供給される。このため、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１、２１２、２１３における電力消費量を削減することができる。
また、蓄電装置１００は、送信部２４０Ａへの電力供給を制御する第２切換部３２０を備えていることから、送信部２４０Ａに電力が常時に供給されず、第２切換部３２０がＯＮ状態の場合のみに、送信部２４０Ａに電力が供給される。このため、制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１、２１２、２１３における電力消費量を削減することができる。
また、第２切換部３２０を設けたことによって、送信制御部２４０Ａが起動していない場合（送信制御部２４０Ａに電源が投入されてから送信制御部２４０Ａが起動するまでの間、或いは、センサ２１１、２１２、２１３がセンサ情報を取得している間）に、送信制御部２４０Ａにおける無駄な電力消費を防止することができる。特に、上記のように環境発電素子をセンサノードに用いた場合、少ない電力でセンサノードを駆動させる必要がある。このため、第１切換部３１０及び第２切換部３２０は、センサノードにおける消費電力の削減に大きく寄与する。
本実施形態に係るセンサノード１０によれば、バッテリレス化を図ることができる。更に、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノード１０を速やかに回復することができる。
【０１０７】
また、図７Ａは、第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。この図７Ａでは、横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に電圧（Ｖ）を示し、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａの時間変化の態様と、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂの時間変化の態様とを示している。
【０１０８】
この図７Ａの時刻ｔ０において、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２が未充電の状態にあるとする。そして、時刻ｔ０において太陽電池１１０から蓄電部１２０の充電が開始される。この時刻ｔ０における充電開始時には、第１スイッチ切換部１６０は、第１スイッチ部１４１に制御信号ＣＮＴ１を送り、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを導通にする。また、第２スイッチ切換部１７０は、第１スイッチ部１４１に制御信号ＣＮＴ２を送り、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にする。これにより、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に、直に給電が開始される。
【０１０９】
そして、太陽電池１１０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を開始することにより、時刻ｔ０以降、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇する。そして、時刻ｔ０の後の時刻ｔ１において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０においてメインブーストが可能な電圧Ｖｍに到達する。そして、時刻ｔ１において、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、メインブーストが可能な電圧Ｖｍに到達すると、第１スイッチ切換部１６０は、第１スイッチ部１４１のスイッチＳＷ１の接点ａと接点ｃとを非導通にし、接点ｂと接点ｃとを導通にする。これにより、時刻ｔ１以降、第１スイッチ切換部１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１蓄電キャパシタＡ１２１に給電を行わせる。
【０１１０】
続いて、時刻ｔ１以降、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇し、時刻ｔ１の後の時刻ｔ２において、環境モニタ装置２１０Ｃを駆動可能な電圧Ｖ０に到達すると、環境モニタ装置２１０Ｃが起動される。
【０１１１】
そして、時刻ｔ２において、環境モニタ装置２１０Ｃが起動した後の時刻ｔ３に至り、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１まで上昇すると、この時刻ｔ３において、第２スイッチ切換部１７０は、第２スイッチ部１４２のスイッチＳＷ２をＯＮ状態にして、第１蓄電キャパシタＡ１２１に蓄積された電荷により第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う。
【０１１２】
この第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う場合、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが、第１蓄電キャパシタＡ１２１と第２蓄電キャパシタＢ１２２とが平衡になる電圧まで低下しようとする。このため、第２スイッチ切換部１７０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが環境モニタ装置２１０Ｃの駆動可能電圧Ｖ０を下回る前、つまり、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧が電圧Ｖ１’（Ｖ１＞Ｖ１’＞Ｖ０）まで低下した場合に、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にして、第２蓄電キャパシタＢ１２２を第１蓄電キャパシタＡ１２１から切り離す。そして、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にした後、再び、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、第２スイッチ切換部１７０は、再び、スイッチＳＷ２をＯＮ状態にして、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う。つまり、第２スイッチ切換部１７０は、スイッチＳＷ２のＯＮ状態またはＯＦＦ状態の切り換え動作を繰り返しながら、第１蓄電キャパシタＡ１２１から第２蓄電キャパシタＢ１２２に給電を行う。このため、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａは、図７Ａの破線で囲んだ部分Ｅで拡大して示すように、即ち、図７Ｂに示すように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’の間で変動する電圧となる。
【０１１３】
そして、この時刻ｔ３以降、第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電が進み、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが、次第に上昇していく。
そして、時刻ｔ３の後の時刻ｔ４に至ると、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧とほぼ等しくなるまで充電される。
【０１１４】
なお、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が電圧Ｖｓａｔになると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２への過充電を防ぐために、出力を停止して、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２への給電を停止する。
このように、蓄電装置１００は、先に、小さな容量の第１蓄電キャパシタＡ１２１を充電することにより、大きな容量の蓄電キャパシタを用いた場合においても、環境モニタ装置２１０Ｃに出力する電圧を早く立ち上げることができる。また、蓄電装置１００では、環境モニタ装置２１０Ｃを駆動させつつ、第２蓄電キャパシタＢ１２２への蓄電を進めることができる。
更に、本実施形態のセンサノード１０は、例えば、事務所等の室内に設置されるセンサノードであり、太陽光や室内光発電により蓄電装置１００に電力が供給され、電力が蓄電される。ところで、このような室外が長期間にわたり、暗状態に維持される場合（例えば、長期出張などにより、室内に訪れる人が長期間にわたって不在である場合）、第１蓄電キャパシタＡ１２１、Ｂ１２２の残量が電圧Ｖ１よりも低くなる場合がある。更に、第１蓄電キャパシタＡ１２１、Ｂ１２２の残量がゼロになる場合もある。このような場合、再開動作（無線発報の開始）を早めるために、容量の小さな第１蓄電キャパシタＡ１２１のみによってセンサノード１０を起動させることができる。即ち、上述したエネルギー収支が崩れた場合であっても、このようなエネルギー収支が崩れた状態から通常の起動状態へセンサノード１０を速やかに回復させることができる。
【０１１５】
なお、上述した第１閾値（電圧Ｖ１）は、蓄電部１２０の蓄電容量を判定するために用いられる閾値である。蓄電部１２０の電圧Ｖａ（蓄電容量）が第１閾値を超えると制御部２２０Ｃ及びセンサ２１１〜２１３の動作が開始する。第１閾値は、制御部２２０Ｃの外部の回路部位（第２スイッチ切換部１７０）で保持されている。本実施形態では、便宜上、第１閾値はＳＷ２の切換を行う切換電圧（蓄電容量）と同じであるが、第１閾値として、別の電圧（蓄電容量）を設定することも可能である。しかしながら、第１閾値としては、数回の無線送信を行うことが可能な程度の電圧（蓄電容量）を選ぶ必要がある。
なお、第１閾値をＳＷ２の切換を行う切換電圧（蓄電容量）と同じとすることで、比較部を複数設ける必要がなくなるため、消費電力が少なくなる。
【０１１６】
本実施形態では、第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが第１閾値を超えたところで、制御部２２０Ｃとセンサ２１１〜２１３とが起動する。このため、センサノードがどのような状態かを認識することができる。第１蓄電キャパシタＡ１２１の電圧Ｖａが第１閾値を下回る場合では、制御部２２０Ｃ、センサ２１１〜２１３には給電せずに、キャパシタＡに対する蓄電を優先的に行う。更に、この場合、消費電力が一般に大きい送信部（無線モジュール）においては、“超低速モード（スタンバイモード）”による無線送信が行われる。具体的には、システムが起動したことを通知する情報、及び、最低限のセンサ情報が無線送信される。センサ情報の送信間隔は、Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ１、及びＭｏｄｅ２における送信間隔に比べ、長い。超低速モード（スタンバイモード）による無線送信以外の無線送信では、送信部２４０Ａへの給電を停止し（第２切換部３２０はＤｉｓａｂｌｅ状態）、これによって、キャパシタＡの蓄電特性を改善することができる。
更に、制御部２２０Ｃの判定機能によって、第２蓄電キャパシタＢ１２２の残量Ｖｂ（蓄電容量）と第２閾値の電圧（蓄電容量）とが第２電圧判定部２３２Ｂで比較され、電圧Ｖｂ（蓄電容量）が「第２閾値（Ｖｅ）より低い」場合は、”超低速モード（スタンバイモード）”が維持される。第２蓄電キャパシタＢ１２２の残量Ｖｂ（蓄電容量）が第２閾値を超えた場合に、第２切換部３２０のＥｎａｂｌｅ端子に制御信号ＣＮＴ３が供給され、第２切換部３２０はＥｎａｂｌｅ状態となり、第２切換部３２０は、送信部２４０Ａに電力を供給する。
【０１１７】
（環境モニタ装置２１０Ｃの動作の詳細）
前述したように、環境モニタ装置２１０Ｃにおいて、制御部２２０Ｃ内のモード設定部２３０Ｃは、太陽電池１１０の発電量に基づいて、或いは、太陽電池１１０の発電量と第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量とに基づいて、送信部２４０Ａが無線送信を行う送信時間間隔を設定する。この送信時間間隔の設定は、４つのモード（Ｍｏｄｅ）に分けて行われる。
【０１１８】
図８Ａ〜図８Ｃは、送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図であり、各モード（Ｍｏｄｅ）に対応する送信時間間隔（例えば、分単位の時間）を表で示している。この図８Ａの表に示すように、モード設定部２３０Ｃが設定するモードには、Ｍｏｄｅ０と、Ｍｏｄｅ１と、Ｍｏｄｅ２と、Ｍｏｄｅ４との４つのモードがある。
Ｍｏｄｅ０は、基準設定時間毎に、送信部２４０Ａが送信を行う定常状態のモードであり、基準となる設定時間（基準時間）毎に、送信部２４０Ａが無線送信を行うモードである。Ｍｏｄｅ１は、基準設定時間の２倍の時間間隔で、送信部２４０Ａが無線送信を行うモードである。Ｍｏｄｅ２は、基準設定時間の１０倍の時間間隔で、送信部２４０Ａが無線送信を行うモードである。Ｍｏｄｅ４は、基準設定時間の２０倍の時間間隔で、送信部２４０Ａが無線送信を行うモードである（超低速モード）。
【０１１９】
例えば、基準設定時間をＴ１に設定した場合に、Ｍｏｄｅ０では、送信部２４０Ａが、Ｔ１の時間間隔で送信を行い、Ｍｏｄｅ１では、送信部２４０Ａが、２×Ｔ１の時間間隔で送信を行い、Ｍｏｄｅ２では、送信部２４０Ａが、１０×Ｔ１の時間間隔で送信を行う。Ｍｏｄｅ４では、送信部２４０Ａが、２０×Ｔ１の時間間隔で送信を行う。基準設定時間がＴ２、Ｔ３、Ｔ４に設定された場合についても、同様である。
なお、この基準設定時間は、環境モニタ装置２１０Ｃに設けられているディップスイッチ（Ｄｕａｌ  Ｉｎ−ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ  ｓｗｉｔｃｈ）等の設定スイッチにより、利用者または運用者が運用開始前に設定する。例えば、基準設定時間をＴ１分に設定すると、Ｍｏｄｅ０がＴ１分、Ｍｏｄｅ１が２×Ｔ１分、Ｍｏｄｅ２が１０×Ｔ１分になる。どの設定にするかは、利用者がセンサノード１０、１０ａを使用する状況に応じて決定する。
なお、図８Ａに示す例では、４つのモード（Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ１、Ｍｏｄｅ２、Ｍｏｄｅ４）を設定する例を示しているが、設定するモードの種類は、２つ、または、５つ以上であってもよい。
【０１２０】
（モードの設定処理）
図９は、モードの設定処理の流れを示すフローチャートである。この図９に示す例は、モード設定部２３０Ｃにおいて、モードを設定する関数「モード設定（）」により行われる処理の流れを示している。なお、この処理は、環境モニタ装置２１０Ｃがスリープ状態から復帰した際に、つまり、送信時間間隔毎に行われる。この関数「モード設定（）」は、引数として、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値と、照度センサ２１３で検出した照度値と、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値の有無を示す電圧値フラグと、スタンバイフラグとを用い、戻り値として、モードの種別を示す値Ｍを生成する。なお、種別を示すＭの値それぞれは、Ｍ＝０がＭｏｄｅ０、Ｍ＝１がＭｏｄｅ１、Ｍ＝２がＭｏｄｅ２、Ｍ＝４がＭｏｄｅ４に対応する。
【０１２１】
関数「モード設定（）」の引数となる電圧値は、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧により判定される。第２電圧判定部２３２Ｂは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが所定の閾値の電圧値以上である場合に、論理「Ｈｉｇｈ」として設定し、所定の閾値の電圧値未満の場合に、論理「Ｌｏｗ」として設定する。なお、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値が検出できない場合、第２電圧判定部２３２Ｂは、電圧値を論理「Ｈｉｇｈ」を設定する。
また、関数「モード設定（）」の引数となる照度値は、照度判定部２３１により判定される。照度判定部２３１は、照度が所定の閾値以上である場合に、論理「Ｈｉｇｈ」として設定し、所定の閾値未満の場合に、論理「Ｌｏｗ」として設定する。なお、照度値が検出できない場合、照度判定部２３１は、照度値を論理「Ｈｉｇｈ」に設定する。
【０１２２】
以下、図９を参照して、その処理の流れについて説明する。
モード設定処理が開始されると、スタンバイフラグが「ＯＮ」であるか「ＯＦＦ」であるかを確認する（ステップＳ１００）。ここで、スタンバイフラグは、上述したステップＳ４１２において「ＯＮ」に設定され、上述したステップＳ４０７において「ＯＦＦ」に設定される。スタンバイフラグが「ＯＮ」である場合、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」において、最初にモード値Ｍを「Ｍ＝４」に設定する（ステップＳ１１０）。モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍが「Ｍ＝４」に設定された状態で、ステップＳ１０９に移行し、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値「Ｍ＝４」をモード設定部２３０Ｃに返す（ステップＳ１０９）。
【０１２３】
一方、スタンバイフラグが「ＯＦＦ」である場合、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」において、最初にモード値Ｍを「Ｍ＝０」に設定する（ステップＳ１０１）。
続いて、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における電圧値フラグを参照して、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値を参照するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。なお、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値を参照する場合とは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値Ｖｂが第２電圧判定部２３２Ｂで検出されている状態であり、電圧値を参照しない場合とは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値Ｖｂが第２電圧判定部２３２Ｂで検出されていない状態である。
そして、ステップＳ１０２において第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値を参照しないと判定された場合（ステップＳ１０２：電圧値を参照しない場合）、ステップＳ１０３の処理に移行し、関数「モード設定（）」は、照度値が、ＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを判定する（ステップＳ１０３）。
ここで、「電圧値を参照する」とは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量が発電量に対して一定以上である場合において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量（電圧値）の影響が大きい場合などにおいて電圧値を参照する場合を測定することを意味する。
その一方、「電圧値を参照しない」状況とは、発電量が多く、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量（電圧）が発電量に対して非常に小さく、影響が少ない場合などにおいて、電圧値を参照しない場合を意味する。
【０１２４】
そして、ステップＳ１０３の処理において、照度値がＨｉｇｈであると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｈｉｇｈ）、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍを「Ｍ＝０」のままとして、ステップＳ１０９に移行し、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値「Ｍ＝０」をモード設定部２３０Ｃに返す（ステップＳ１０９）。
一方、ステップＳ１０３の処理において、照度値がＬｏｗであると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｌｏｗ）、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」において「Ｍ＝Ｍ＋２（＝２）」を設定し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０９に移行し、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値「Ｍ＝２」を、モード設定部２３０Ｃに返す（ステップＳ１０９）。
【０１２５】
次に、ステップＳ１０２に戻り、このステップＳ１０２において第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値を参照すると判定された場合（ステップＳ１０２：電圧値を参照する場合）、モード設定部２３０Ｃは、ステップＳ１０５の処理に移行し、関数「モード設定（）」における第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値が、ＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを判定する（ステップＳ１０５）。
【０１２６】
そして、ステップＳ１０５の処理において、電圧値がＨｉｇｈであると判定された場合（ステップＳ１０５：Ｈｉｇｈ）、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍを「Ｍ＝０」のままとして、ステップＳ１０７に移行する。
一方、ステップＳ１０５の処理において、電圧値がＬｏｗであると判定された場合（ステップＳ１０５：Ｌｏｗ）、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」において戻り値Ｍを「Ｍ＝Ｍ＋１（＝１）」に設定し（ステップＳ１０６）、その後、ステップＳ１０７に移行する。
続いて、ステップＳ１０７において、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における照度値がＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを判定する。
そして、ステップＳ１０７において、照度値がＨｉｇｈであると判定された場合、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍを変更することなく、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値Ｍを、モード設定部２３０Ｃに返す（ステップＳ１０９）。
一方、そして、ステップＳ１０７において、照度値がＬｏｗであると判定された場合、モード設定部２３０Ｃは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍを「Ｍ＝Ｍ＋１」に設定し（ステップＳ１０８）、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値Ｍを、モード設定部２３０Ｃに返す（ステップＳ１０９）。
【０１２７】
上述した処理の手順により、モード設定部２３０Ｃは、スタンバイフラグが「ＯＮ」状態であるか、「ＯＦＦ」状態であるかを判断する。モード設定部２３０Ｃは、スタンバイフラグが「ＯＮ」状態である場合、送信時間間隔のモードを、Ｍｏｄｅ４に設定することができる。モード設定部２３０Ｃは、スタンバイフラグが「ＯＦＦ」状態である場合、送信時間間隔のモードを、Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ１、Ｍｏｄｅ２の何れかに設定することができる。
【０１２８】
更に、モード設定部２３０Ｃは、電圧値を参照する場合、図８Ｂに示すように、蓄電部１２０の電圧値と、照度センサ２１３で検出された照度値に応じて、送信時間間隔のモードを、Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ１、Ｍｏｄｅ２の何れかに設定することができる。
【０１２９】
また、モード設定部２３０Ｃは、電圧値を参照しない場合、図８Ｃに示すように、照度センサ２１３で検出された照度値に応じて、Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ２の何れかに設定することができる。
【０１３０】
なお、図８Ｂに示す例では、照度値と、電圧値のそれぞれについて、所定の１つの閾値に対して、ＨｉｇｈかＬｏｗかの区分けを行う例を示しているが、さらに、複数の閾値を用いて、照度値と、電圧値とのそれぞれについて、３つ以上の範囲に区分けするようにしてもよい。つまり、モード設定部２３０Ｃは、照度値と電圧値とを更に細かく区分けして、送信間隔時間を設定するようにしてもよい。
【０１３１】
同様にして、図８Ｃに示す例では、照度値について、所定の１つの閾値に対して、ＨｉｇｈかＬｏｗかの区分けを行う例を示しているが、さらに、複数の閾値を用いて、３つ以上の範囲に区分けするようにしてもよい。つまり、モード設定部２３０Ｃは、照度値を更に細かく区分けして、送信間隔時間を設定するようにしてもよい。
【０１３２】
図１０は、照度センサにより周囲の照度を検出し、蓄電キャパシタの電圧監視を行う場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。ここで示すグラフは、例えば、事務所などにおける１週間の第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧推移を示している。つまり、第１日目から５日目までの平日５日間と、６日目から７日目の休日２日間とにおける第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧推移を示している。
【０１３３】
この図１０では、縦軸に蓄電池の電圧（Ｖ）を示し、横軸に経過時間（ｈ：ｈｏｕｒ）を示し、送信時間間隔の基準設定時間を、分単位で、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）に変化させた場合の第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧推移特性ａ１からａ４を並べて示している。また、出発点となる電圧（時刻０における電圧）を、エネルギー収支のバランスを取る基準線となる電圧Ｖｃとしている。また、「明」で示す期間は、事務所の室内が照明や外部光により明るくなる時間帯を示し、「暗」で示す期間は、夜間や照明が消されて事務所の室内が暗くなる期間を示している。なお、この例は、照度センサ２１３ありの例であり、この照度センサ２１３の測定値を、照度判定部２３１が所定の閾値と比較して「明」の状態か、または、「暗」の状態かを判定する。
【０１３４】
また、電圧Ｖ０は、環境モニタ装置２１０Ｃを駆動可能な第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値を示している。すなわち、電圧Ｖ０は、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧がこの電圧Ｖ０以下に低下すると、環境モニタ装置２１０Ｃが機能を停止する機能停止電圧を示している。また、電圧Ｖｃは、エネルギー収支のバランスを取る基準となる電圧値を示しており、蓄電キャパシタの電圧推移特性ａ１からａ４における蓄電キャパシタの電圧は、電圧Ｖｃを出発点としている。また、電圧Ｖｅは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧を監視する際の判定基準となる閾値の電圧を示している。
【０１３５】
そして、符号ａ１で示す電圧推移特性は、基準設定時間を最も時間が短いＴ１に設定した例であり、送信時間間隔を延ばす場合、蓄電キャパシタ電圧がＶｃ以下における送信時間間隔を、昼間（照度が閾値以上）は２倍、夜間（照度が閾値以下）は１０倍とする例を示している。
同様にして、符号ａ２で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）に設定し、符号ａ３で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ３（Ｔ３＞Ｔ２）に設定し、符号ａ４で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ４（Ｔ４＞Ｔ３）に設定した例を示している。
【０１３６】
この図１０に示すように、１日目から５日目にかけて、つまり経過時刻「０時間」から経過時刻「１２０時間」において、事務所の室内が照明や外部光により明るくなる「明」の時間帯においては、照度センサ２１３により「明」の状態を検出して、送信部２４０Ａの送信時間間隔を基準設定時間とするとともに、第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電を行う。また、「暗」の発電のない期間においては、照度センサ２１３により「暗」の状態を検出して、送信部２４０Ａの送信間時間間隔を基準設定時間の２倍または１０倍に設定する。この結果、蓄電部１２０では、「明」の期間において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が上昇し、「暗」の期間に入ると第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が緩やかに低下する充放電動作を繰り返す。そして、５日目の「明」が終了する時刻ｔｍにおいて、第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧が最大になる。そして、この時刻ｔｍ以降は、「暗」の期間に入り、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧は、経過時刻「ｔｍ時間」から経過時刻「１６８時間」にかけて直線的に低下する。
【０１３７】
このように、照度センサ２１３が取得した照度情報と第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧（蓄電容量）の情報との２つの情報によりエネルギー収支のバランスを取る動作を行う場合に、蓄電キャパシタの電圧Ｖｃ以下における送信時間間隔を、昼間（照度閾値以上）は２倍、夜間（照度閾値以下）は１０倍とすることで、電圧Ｖｃ以下での傾斜は、昼間が急速に上昇、夜間が緩やかに降下するようになり、最も送信時間間隔が短いＴ１設定時においても１週間のエネルギー収支がプラスとなる。
【０１３８】
また、図１１は、照度センサにより照度を検出するが、蓄電キャパシタの電圧監視を行わない場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。図１１は、上述した図１０と同様にして、事務所などにおける１週間の第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧推移を示している。但し、この図１１示す例では、照度センサ２１３を用いて照度の監視を行うが、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧監視を行わない例である。
【０１３９】
そして、この図１１では、送信時間間隔の基準設定時間を、分単位で、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）に変化させた場合の蓄電キャパシタの電圧推移特性ａ１からａ４を並べて示している。出発点となる電圧（時刻０における電圧）は、エネルギー収支のバランスを取る基準線となる電圧Ｖｃである。
【０１４０】
そして、符号ａ１で示す電圧推移特性は、基準設定時間を最も時間が短いＴ１に設定した例であり、送信時間間隔を延ばす場合、送信時間間隔を「２×Ｔ１」に設定する場合を示している。同様にして、符号ａ２で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）に設定し、符号ａ３で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ３（Ｔ３＞Ｔ２）に設定し、符号ａ４で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ４（Ｔ４＞Ｔ３）設定した例を示している。
このように、照度センサ２１３の情報によるエネルギー収支のバランスを取るために、送信時間間隔を夜間（照度閾値以下）は２倍とすることで、夜間・週末を示す下りの傾斜が緩やかになり、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４設定時では、１週間のエネルギー収支がプラスとなる。ただし、Ｔ１設定時では、経過時刻ｔｈ以降、エネルギー収支はマイナスとなるが、７日経過しても機能停止電圧には至らない。
【０１４１】
また、図１２は、照度センサにより照度の検出を行わず、かつ蓄電キャパシタの電圧監視も行わない場合の蓄電キャパシタの電圧推移を示すグラフである。ここで示す例は、上述した図１０及び図１１と同様にして、事務所などにおける１週間の第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧推移を示している。ただし、この図１２示す例は、照度センサ２１３による照度監視を行わず、また、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧監視も行わない例である。つまり、図１２に示す例は、エネルギー収支のバランスを取る動作を行わない例である。
【０１４２】
そして、この図１２では、送信時間間隔の基準設定時間を、分単位で、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）に変化させた場合の蓄電キャパシタの電圧推移特性ａ１からａ４を並べて示し、出発点となる電圧（時刻０における電圧）を、エネルギー収支のバランスを取る基準線となる電圧Ｖｃとしている。
【０１４３】
そして、符号ａ１で示す電圧推移特性は、基準設定時間を最も時間が短いＴ１に設定した例である。同様にして、符号ａ２で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）に設定し、符号ａ３で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ３（Ｔ３＞Ｔ２）に設定し、符号ａ４で示す電圧推移特性は、基準設定時間をＴ４（Ｔ４＞Ｔ３）に設定した例を示している。
【０１４４】
この図１２に示すように、エネルギー収支のバランスを取る動作を行わない場合、送信時間間隔が最も短いＴ１設定時には、特性ａ１に示すように、６日目の経過時刻ｔｈ１において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が環境モニタ装置２１０Ｃの機能停止電圧に至る。また、送信時間間隔がＴ１の次に短いＴ２設定時には、特性ａ２に示すように、７日目の経過時刻ｔｈ２において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が環境モニタ装置２１０Ｃの機能停止電圧に至る。そして、送信時間間隔がＴ３及びＴ４になるとエネルギー収支のバランスが取れる。
このように、エネルギー収支のバランスを取る機能がない場合は、送信時間間隔がＴ２以下の設定では、１週間のエネルギー収支がマイナスとなり、やがて環境モニタ装置２１０Ｃの機能停止電圧に至る。
【０１４５】
以上説明したように、センサノード１０では、環境モニタ装置２１０Ｃを週単位で運用する場合、平日（１日目から５日目）に太陽電池１１０から第２蓄電キャパシタＢ１２２への充電を行っておき、休日（６日目及び７日目）に、第２蓄電キャパシタＢ１２２に蓄積された電力を利用することができる。
【０１４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した照度センサ２１３は、例えば、太陽電池１１０の発電電圧を測定することにより、この太陽電池１１０を照度センサ２１３の代わりに用いることも可能である。或いは、太陽電池１１０から充電される第１蓄電キャパシタＡ１２１または第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧変化を測定することにより、太陽電池１１０の発電量を測定し、この発電量の情報に基づいて、周囲の照度を判定することも可能である。
【０１４７】
また、上述したセンサノード１０では、発電素子として太陽電池を用いた例を示したが、発電手段としては、他にも振動、熱、風力発電を用いてもよい。そして、振動、熱、風力発電のそれぞれの場合において、振動センサ、温度センサ、風量計等により各種環境情報を検出し、この環境情報に基づいて無線送信間隔を自動で変更することにより、上述したセンサノード１０と同様の効果が得ることができる。
【０１４８】
［第２実施形態］
第２実施形態においては、上述した第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
また、第１実施形態と同様に、第２実施形態においても、通信装置２００（２００Ａ）と蓄電装置１００との間に切換装置３００が設けられている。図１３及び図１４においては、切換装置の図示が省略されている。また、第１実施形態においては、第１スイッチ部１４１、第２スイッチ部１４２、第１スイッチ切換部１６０、第２スイッチ切換部１７０、及び供給回路１８０を備える蓄電装置１００について説明した。第２実施形態に係るセンサノードも、第１実施形態と同じ蓄電装置１００を備えている。このため、第２実施形態においては、蓄電装置１００及び切換装置３００の説明を省略し、通信装置について詳細に説明する。
【０１４９】
（第１の構成例）
上述した通信装置２００Ｃでは、モード設定部２３０Ｃが照度判定部２３１と、第１電圧判定部２３２Ａと、第２電圧判定部２３２Ｂとが備えているが、本実施形態の第１の構成例における通信装置２００は、照度判定部のみを備えている。
図１３は、第２実施形態に係るセンサノードの第１の構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、センサノード１０Ａは、蓄電装置１００と、通信装置２００と、切換装置（不図示）で構成されている。通信装置２００は、環境モニタ装置２１０として構成され、この環境モニタ装置２１０は、ワイヤレスセンサとして機能する。
【０１５０】
環境モニタ装置２１０は、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３と、制御部２２０と、送信部２４０とを備えている。
温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３は、第１実施形態で述べた機能を有し、切換装置３００の第１切換部３１０に接続されている。
制御部２２０は、第１実施形態の制御部２２０Ｃと同様に、切換装置３００の第１切換部３１０に接続されている。
送信部２４０は、第１実施形態の送信部２４０Ａと同様に、切換装置３００の第２切換部３２０に接続されている。
【０１５１】
制御部２２０は、モード設定部２３０を有している。このモード設定部２３０は、照度判定部２３１を備える。照度判定部２３１は、第１実施形態で述べた機能を有する。
図１３に示すセンサノード１０Ａでは、照度センサ２１３により太陽電池１１０によって発電されるエネルギー量が低下したことを検出して、検出された結果に応じて照度判定部２３１が送信時間間隔を長くして消費エネルギーを低減させる。つまり、発電されるエネルギー量が低下した状態で、検出される照度が所定の照度値以上である定常時と同じ送信時間間隔で無線送信を行うと、環境モニタ装置２１０が機能停止する電圧まで、短時間で蓄電部１２０のエネルギーが使いつくされてしまう可能性がある。環境モニタ装置２１０の機能停止を回避するために、制御部２２０は、発電されるエネルギー量が低下したことを検出した場合に、送信時間間隔を長くすることにより、消費エネルギーを低減させる。
【０１５２】
（第２の構成例）
図１４は、第２実施形態に係るセンサノードの第２の構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、センサノード１０Ｂは、蓄電装置１００と、通信装置２００Ａと、切換装置３００で構成されている。通信装置２００Ａは、環境モニタ装置２１０Ａとして構成され、この環境モニタ装置２１０Ａは、ワイヤレスセンサとして機能する。特に、モード設定部２３０Ａが、照度センサ２１３により検出される照度の情報と、第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量の情報とに基づいて、送信時間間隔を設定する点で、第２の構成例は、第１の構成例とは異なる。
【０１５３】
環境モニタ装置２１０Ａは、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、照度センサ２１３と、制御部２２０Ａと、送信部２４０とを備えている。
温度センサ２１１、湿度センサ２１２、及び照度センサ２１３は、第１実施形態で述べた機能を有し、切換装置３００の第１切換部３１０に接続されている。
制御部２２０Ａは、第１実施形態の制御部２２０Ｃと同様に、切換装置３００の第１切換部３１０に接続されている。
送信部２４０は、第１実施形態の送信部２４０Ａと同様に、切換装置３００の第２切換部３２０に接続されている。
図１３に示したセンサノード１０Ａと同じ動作をする機能部については同じ符号を用いて、説明を省略する。
【０１５４】
制御部２２０Ａは、モード設定部２３０Ａを有している。このモード設定部２３０Ａは、照度判定部２３１に加えて、電圧判定部２３２を備える。
上述のセンサノード１０Ａ（図１３）では、発電の少ない状態において送信時間間隔を長くすることで、環境モニタ装置２１０が動作を停止する時間の延長を図っている。しかしながら、この条件だけに基づいて制御を行う場合では、エネルギーの支出が収入を上回る可能性があるため、やがては、環境モニタ装置２１０が機能停止に陥ってしまう可能性がある。そこで、センサノード１０Ｂでは、電圧判定部２３２をさらに設けており、照度判定部２３１と電圧判定部２３２の両方を監視する。
電圧判定部２３２は、第１実施形態の第２電圧判定部２３２Ｂと同じ機能を有するため、説明を省略する。
【０１５５】
モード設定部２３０Ａは、蓄電部１２０の蓄電容量に応じて、送信間隔時間を変更させるためのモードを設定する。制御部２２０Ａは、モード設定部２３０Ａにより設定されたモードに応じて、送信部２４０における送信時間間隔を制御する。このモード設定部２３０Ａにおけるモード設定の詳細については、後述する。
【０１５６】
図１４に示すセンサノード１０Ｂでは、前述のセンサノード１０Ａ（図１３）と同様にして、照度判定部２３１により、照度（太陽電池１１０によって発電されるエネルギー量）を監視する。また、センサノード１０Ｂでは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧Ｖｂ（蓄電容量）も監視する。そして、照度と第２蓄電キャパシタＢ１２２の充電電圧Ｖｂ（蓄電容量）の両方の監視結果を用いることで、送信時間間隔をさらに段階的に調整することが可能となる。これにより、環境モニタ装置２１０Ａが機能停止に至る時間を更に延ばすことができる。詳細については、後述する。
【０１５７】
上述した第２実施形態における第１の構成例及び第２の構成例において、蓄電装置１００は、第１実施形態と同様に、図５及び図６に示すフローチャートに基づき、処理を行う。本実施形態では、処理の説明を省略する。
【０１５８】
（環境モニタ装置２１０の動作の詳細）
前述したように、環境モニタ装置２１０（２１０Ａ）において、制御部２２０（２２０Ａ）内のモード設定部２３０（２３０Ａ）は、太陽電池１１０の発電量に基づいて、或いは、太陽電池１１０の発電量と第２蓄電キャパシタＢ１２２の蓄電容量とに基づいて、送信部２４０が無線送信を行う送信時間間隔を設定する。この送信時間間隔の設定は、３つのモード（Ｍｏｄｅ）に分けて行われる。
【０１５９】
図８Ａ〜図８Ｃは、送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図であり、各モード（Ｍｏｄｅ）に対応する送信時間間隔（例えば、分単位の時間）を表で示している。この図８Ａの表に示すように、モード設定部２３０が設定するモードには、Ｍｏｄｅ０と、Ｍｏｄｅ１と、Ｍｏｄｅ２と、Ｍｏｄｅ４との４つのモードがある。Ｍｏｄｅ０と、Ｍｏｄｅ１と、Ｍｏｄｅ２と、Ｍｏｄｅ４との４つのモードは、上述した実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
なお、図８Ａに示す例では、４つのモード（Ｍｏｄｅ０、Ｍｏｄｅ１、Ｍｏｄｅ２、Ｍｏｄｅ４）を設定する例を示しているが、設定するモードの種類は、３つ以下、、または、５つ以上であってもよい。
【０１６０】
そして、モード設定部２３０が送信時間間隔のモードを設定する場合、電圧判定部２３２がない場合（図１３参照）と、電圧判定部２３２がある場合（図１４参照）とに応じて、モードの設定方法が異なる。
【０１６１】
（モードの設定処理）
第２実施形態に係るモードの設定処理は、図９に示すフローチャートに基づいて行われる。このため、第２実施形態に係るモードの設定処理の説明を省略する。電圧判定部２３２は、第２電圧判定部２３２Ｂと同様の機能を有するため、説明を省略する。照度判定部２３１は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【０１６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した照度センサ２１３は、例えば、太陽電池１１０の発電電圧を測定することにより、この太陽電池１１０を照度センサ２１３の代わりに用いることも可能である。或いは、太陽電池１１０から充電される第１蓄電キャパシタＡ１２１または第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧変化を測定することにより、太陽電池１１０の発電量を測定し、この発電量の情報に基づいて、周囲の照度を判定することも可能である。本実施形態に係るセンサノード１０Ａ及び１０Ｂによれば、バッテリレス化を図ることができる。更に、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノード１０Ａ及び１０Ｂを速やかに回復することができる。
【０１６３】
また、上述したセンサノード１０Ａ及び１０Ｂでは、発電素子として太陽電池を用いた例を示したが、発電手段としては、他にも振動、熱、風力発電を用いてもよい。そして、振動、熱、風力発電のそれぞれの場合において、振動センサ、温度センサ、風量計等により各種環境情報を検出し、この環境情報に基づいて無線送信間隔を自動で変更することにより、上述したセンサノード１０と同様の効果が得ることができる。
【０１６４】
［第３実施形態］
上述した蓄電装置１００では、蓄電池として蓄電キャパシタを用いているが、この蓄電キャパシタには寿命がある。例えば、第２蓄電キャパシタＢ１２２は、充電可能な最大電圧が飽和電圧として定められており、飽和電圧状態が長時間続くと、第２蓄電キャパシタＢ１２２の寿命が低下する。このため、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が飽和電圧以上に充電されないように制限する必要がある。このため、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が飽和電圧に長時間保持されないように制限する必要がある。本実施形態も、第２実施形態と同様に切換装置３００は省略されている。
【０１６５】
このため、センサノードでは、第２蓄電キャパシタＢ１２２に充電される電圧が飽和電圧に近づいた場合に、送信部２４０の送信間隔を早めて消費電力を増大させることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧を低下させる。或いは、センサノードでは、電力を消費させるダミー回路を設け、このダミー回路により電力を消費させることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧を低下させる。これにより、センサノードは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の寿命を延ばすことができる。
以下では、送信部２４０の送信間隔を早めて消費電力を増大させることにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧を低下させる例を、第３実施形態のセンサノードとして説明する。
第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【０１６６】
図１５は、本発明の第３実施形態におけるセンサノード１０Ｃの構成を示すブロック図である。第２実施形態においても、通信装置２００Ｂと蓄電装置１００との間に切換装置３００が設けられている。
図１５に示すように、センサノード１０Ｃは、蓄電装置１００と、通信装置２００Ｂとで構成されている。また、通信装置２００Ｂは、環境モニタ装置２１０Ｂを含んで構成される。環境モニタ装置２１０Ｂは、温度センサ２１１と、湿度センサ２１２と、制御部２２０Ｂと、照度センサ２１３と、送信部２４０とを備えている。また、制御部２２０Ｂは、モード設定部２３０Ｂを有している。このモード設定部２３０Ｂは、照度判定部２３１と、電圧判定部２３２と、飽和電圧検出部２３３とを備える。
このセンサノード１０Ｃは、図１４に示すセンサノード１０Ｂと比較して、環境モニタ装置２１０Ｂの制御部２２０Ｂ内に飽和電圧検出部２３３を追加した点だけが異なり、他の構成は、図１４に示すセンサノード１０Ｂと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１６７】
上記飽和電圧検出部２３３は、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂを監視し、この電圧Ｖｂが所定の飽和電圧Ｖｓａｔに接近したことを検出する。例えば、飽和電圧検出部２３３は、飽和電圧Ｖｓａｔよりも所定の電圧ΔＶだけ低い電圧ＶＨ（＝Ｖｓａｔ−ΔＶ）を閾値電圧として、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧ＶＨを超えているか否かを判定する。そして、飽和電圧検出部２３３は、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧ＶＨを超えていると判定した場合に、その旨を示す信号をモード設定部２３０Ｂに通知する。
【０１６８】
なお、図１４では、制御部２２０Ｂが電圧判定部２３２を備えている場合の例を示しているが、制御部２２０Ｂが電圧判定部２３２を備えていないセンサノード１０Ａ（図１３を参照）においても、制御部２２０Ｂ内に上記飽和電圧検出部２３３を設けて、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧を監視し、この電圧が所定の飽和電圧Ｖｓａｔに接近したことを検出するようにしてもよい。
【０１６９】
図１６は、第３実施形態における送信時間間隔を設定するモードの種類を示す説明図であり、各モード（Ｍｏｄｅ）に対応する送信時間間隔（例えば、分単位の時間）を表で示している。この図１６の表に示すように、制御部２２０Ｂが設定するモードには、Ｍｏｄｅ０と、Ｍｏｄｅ１と、Ｍｏｄｅ２と、Ｍｏｄｅ３との４つのモードがある。図１６において、符号Ｔ１〜Ｔ４は、図８Ａ〜図８Ｃと同様に基準設定時間である。
【０１７０】
この図１６に示す表は、図８Ａ〜図８Ｃに示す表と比較して、新たに、Ｍｏｄｅ３を追加した点だけが異なる。つまり、Ｍｏｄｅ０は、基準設定時間毎に、送信部２４０が送信を行うモードであり、Ｍｏｄｅ１は、基準設定時間の２倍の時間間隔で、送信部２４０が送信を行うモードであり、Ｍｏｄｅ２は、基準設定時間の１０倍の時間間隔で、送信部２４０が送信を行うモードである。Ｍｏｄｅ４は、基準設定時間の２０倍の時間間隔で、送信部２４０が送信を行うモードである。そして、新たに追加したＭｏｄｅ３は、基準設定時間の０．５倍の時間間隔で、送信部２４０が送信を行うモードである。
【０１７１】
図１７は、第３実施形態におけるモード設定処理の流れを示すフローチャートである。
この図１７に示す例は、モードを設定する関数「モード設定（）」における処理の流れを示している。この例において、関数「モード設定（）」は、引数として、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値と、照度値と、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧値の有無を示す電圧値フラグと、飽和検出フラグと、スタンバイフラグとを用い、戻り値として、モードの種別を示す値Ｍを生成する。つまり、この図１７に示すフローチャートで使用される関数「モード設定（）」には、図９に示す関数「モード設定（）」と比較して、新たに、引数「飽和検出フラグ」が追加されている。
【０１７２】
上記の飽和検出フラグは、飽和電圧検出部２３３により設定されるフラグであり、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧ＶＨを超えている場合に、飽和を示すフラグが設定され、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧Ｖｂが電圧ＶＨ以下の場合に、不飽和を示すフラグが設定される。
そして、図１７に示すフローチャートは、図９の示すフローチャートと比較して、ステップＳ２０１と、ステップＳ２０２と、ステップＳ２０３とを、新たに追加した点だけが異なり、ステップＳ１０１からステップＳ１０８の処理については、図９と同じである。このため、図９と同一の処理を行うステップには、同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
【０１７３】
以下、図１７を参照して、モード設定処理の流れについて説明する。
モード設定処理が開始されると、スタンバイフラグが「ＯＮ」であるか「ＯＦＦ」であるかを確認する（ステップＳ１００）。ここで、スタンバイフラグは、上述したステップＳ４１２において「ＯＮ」に設定され、上述したステップＳ４０７において「ＯＦＦ」に設定される。スタンバイフラグが「ＯＮ」である場合、モード設定部２３０Ｂは、関数「モード設定（）」において、最初にモード値Ｍを「Ｍ＝４」に設定する（ステップＳ１１０）。モード設定部２３０Ｂは、関数「モード設定（）」における戻り値Ｍが「Ｍ＝４」に設定された状態で、ステップＳ１０９に移行し、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、戻り値「Ｍ＝４」をモード設定部２３０Ｂに返す（ステップＳ１０９）。
【０１７４】
一方、スタンバイフラグが「ＯＦＦ」である場合、モード設定部２３０Ｂは、関数「モード設定（）」において、最初にモード値Ｍを「Ｍ＝０」に設定する（ステップＳ１０１）。
モード設定部２３０ＢにおいてステップＳ１０１からステップＳ１０８までの処理が行われた後モード設定値Ｍが設定されると、モード設定部２３０Ｂは、関数「モード設定（）」を、ステップＳ２０１の処理に移行して、「Ｍ＝０」であるか否かを判定する。
そして、ステップＳ２０１の処理において「Ｍ＝０」でないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、モード設定部２３０Ｂは、ステップＳ１０９の処理に移行し、関数「モード設定（）」を、Ｓ１０１からステップＳ１０８までの処理により設定されたモード設定値Ｍを、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、モード設定部２３０Ｂに返す（ステップＳ１０９）。
【０１７５】
一方、ステップＳ２０１の処理において「Ｍ＝０」であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、モード設定部２３０Ｂは、ステップＳ２０２の処理に移行し、関数「モード設定（）」を、飽和検出フラグを参照することにより、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が、閾値の電圧値ＶＨを超えているか否かを判定する。そして、ステップＳ２０２の処理において、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が電圧値ＶＨ以上でないと判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、モード設定部２３０Ｂは、関数「モード設定（）」を、ステップＳ１０９の処理に移行し、モード設定値「Ｍ＝０」を、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、モード設定部２３０Ｂに返す。
【０１７６】
一方、ステップＳ２０２の処理において「第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が電圧ＶＨを超えていると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、モード設定部２３０Ｂは、モード設定関数（）を、モード設定値Ｍを「Ｍ＝３」に設定し（ステップＳ２０３）、その後、ステップＳ１０９に移行し、この値「Ｍ＝３」を、「Ｒｅｔｕｒｎ（Ｍ）文」により、モード設定部２３０Ｂに返す。
【０１７７】
これにより、モード設定部２３０Ｂでは、第２蓄電キャパシタＢ１２２の電圧が飽和電圧Ｖｓａｔに接近している場合に、送信時間間隔のモードをＭｏｄｅ３に設定することにより、送信部２４０の送信時間間隔を早めて消費電力を増大させることができる。このため、蓄電装置１００では、第２蓄電キャパシタＢ１２２が飽和電圧Ｖｓａｔまで充電されることを回避することができる。
【０１７８】
以上説明したように、本発明の実施形態におけるセンサノード（１０、１０Ａ、１０Ｂ）は、周囲環境の情報を取得する環境センサ（温度センサ２１１、湿度センサ２１２）と、環境発電を行う発電素子（太陽電池１１０）と、発電素子が発電するエネルギーを蓄積して電源を生成する蓄電部（蓄電部１２０、第１蓄電キャパシタＡ１２１、第２蓄電キャパシタＢ１２２）と、発電素子が発電するエネルギー量を検出する検出部（照度センサ２１３）と、環境センサが取得した周囲環境の情報を含む送信信号を無線送信する送信部（２４０Ａ、２４０）と、発電素子が発電するエネルギー量の検出結果に基づいて、送信部における送信動作の態様を変更させる制御部（２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ）と、を備える。
【０１７９】
このような構成のセンサノード（１０、１０Ａ、１０Ｂ）では、太陽電池１１０が発電するエネルギー量に応じて、送信部２４０における送信動作の態様（例えば、送信間隔時間）を変更させる。これにより、センサノード（１０、１０Ａ、１０Ｂ）は、発電電力と消費電力とのエネルギー収支のバランスを取ることができる。このためセンサノード（１０、１０Ａ、１０Ｂ）では、バッテリレス化を図ることができる。更に、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスが崩れた場合であっても、センサノードを速やかに回復することができる。
【０１８０】
なお、第１実施形態〜第３実施形態では、送信部２４０、２４０Ａが無線通信を行う例を説明したが、有線通信であってもよい。
【０１８１】
また、第１実施形態〜第３実施形態では、蓄電池として蓄電キャパシタを用いたが、蓄電池はリチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）であってもよい。更に、蓄電池の個数は限定されず、蓄電池の個数は１つでもよいし、複数でもよい。
【０１８２】
なお、上述した蓄電部１２０は、２つの蓄電キャパシタ、即ち、第１蓄電キャパシタＡ１２１及び第２蓄電キャパシタＢ１２２を備えている。本発明は、蓄電キャパシタの個数を限定しておらず、蓄電部１２０が１つの蓄電キャパシタを備えてもよい。
【０１８３】
更に、上述した実施形態に係るセンサノードにおいては、送信部の送信時間間隔の変更は、太陽電池（発電素子）における発電量に基づく判断よりも、蓄電キャパシタにおける蓄電容量を優先的に抽出し、この抽出された情報に基づいて判断を行い、この判断に基づいて送信時間間隔を自立的に変更してもよい。その一方、蓄電キャパシタにおける蓄電容量に基づく判断よりも、太陽電池における発電量を優先的に抽出し、この抽出された情報に基づいて判断を行い、この判断に基づいて送信時間間隔を自立的に変更してもよい。例えば、送信時間間隔が長くてもよい場合であって、かつ、継続的に送信を行いたい場合には、太陽電池における発電量よりも、蓄電キャパシタにおける蓄電量を優先的に監視し、主にこの蓄電容量に基づいて送信時間間隔を変更してもよい。その一方、日当たりのよい窓際などにセンサノードが配置されている場合など、発電素子の発電状況が一定時間にわたり変化しないような環境では、発電素子による発電量を優先的に監視し、主にこの発電量に基づいて送信時間間隔を変更してもよい。
【０１８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した環境モニタ装置２１０Ｃ（または２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ）を構成する各処理部は専用のハードウェアにより実現されてもよい。また、各処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、環境モニタ装置の機能が実現されてもよい。
【０１８５】
すなわち、環境モニタ装置２１０Ｃ（または２１０Ａ、２１０Ｂ）は内部にコンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われるようにしてもよい。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、半導体メモリ等をいう。
【０１８６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらは本発明の例示的なものであり、本発明のセンサノードを限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【符号の説明】
【０１８７】
１・・・無線センサシステム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・センサノード
２０・・・監視センタ
１００・・・蓄電装置
１１０・・・太陽電池（発電素子）
１２０・・・蓄電部
１２１・・・第１蓄電キャパシタＡ
１２２・・・第２蓄電キャパシタＢ
１４１・・・第１スイッチ部
１４２・・・第２スイッチ部
１６０・・・第１切換部
１７０・・・第２切換部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ・・・通信装置（送信装置）
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ・・・環境モニタ装置
２１１・・・温度センサ（環境センサ）
２１２・・・湿度センサ（環境センサ）
２１３・・・照度センサ（検出部、取得用センサ）
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ・・・制御部（送信制御部）
２３０、２３０Ｃ、２３０Ｂ、２３０Ｃ・・・モード設定部
２３１・・・照度判定部
２３２・・・電圧判定部
２３２Ａ・・・第１電圧判定部
２３２Ｂ・・・第２電圧判定部
２３３・・・飽和電圧検出部
２４０、２４０Ａ・・・送信部
３００・・・切換装置
３１０・・・第１切換部
３２０・・・第２切換部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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