JP2006280163A - 平面ディスプレイの非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 急速充電時、受電器を薄型化しても良好な放熱効果が得られ、平面ディスプレイに熱的な影響を与えることのない平面ディスプレイの非接触給電装置を提供する。
【解決手段】 平面ディスプレイに電力を供給して駆動させる受電器２に給電器３を正対させ、非接触の電磁誘導作用により給電器３から受電器２に給電するようにしたものであり、受電器２が平面ディスプレイと連設されており、受電器２に給電器３を正対させ、給電器３から受電器２に給電するとき、受電器２に接触してその熱を吸収する吸熱部材４２を給電器３に設けた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、平面ディスプレイの非接触給電装置の技術分野に属し、特に給電器から非接触の電磁誘導作用により受電器に電力を供給する平面ディスプレイの非接触給電装置の技術分野に属する。

近年、種々の平面ディスプレイに関する研究開発が盛んに行われているが、その一つとして、有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いたディスプレイが実用段階にまで開発されている。この有機ＥＬディスプレイは、高輝度、高精細度、高反応速度及び高視野角等の特長を有しており、次世代の表示装置として期待されている。

また、上記有機ＥＬディスプレイは、その構造上、紙のように薄く且つ曲げることも可能な表示装置として構成することできるという特徴点を有しており、この特徴点の応用として、ポスター等の掲示物自体を有機ＥＬディスプレイにより構成することで、発光により掲示物としての視覚的な効果を格段に向上させたものも実現可能である。

ここで、上記のような有機ＥＬディスプレイにより掲示物を構成する場合、当然ながらその掲示時において当該掲示物としての有機ＥＬディスプレイに対してその駆動のための電力を供給することが必要となる。そして、掲示物の特性として、壁などの掲示場所に対して着脱可能とする必要があることを考慮したとき、従来の方法による電力の供給として考えられるのは、上記掲示場所と掲示物のそれぞれに電気的な接点を設け、上記掲示場所に設けられた電力供給源から上記掲示物に電力を供給するようにした構成が考えられる。

しかしながら、このような電気的な接点を介した電力供給の場合、着脱を何度も繰り返すことで電気的な接触度が低下し（すなわち、当該接点における抵抗値が増大し）、これにより電力供給が非効率になってくる場合があるという問題点がある。また、電気的な接点の場合は金属部分が外気に露出することとなるため、腐食又は錆び等の問題から、屋外の掲示物に対する給電には採用できないという問題点もある。

そこで、このような問題点に鑑み、上述した発光式の掲示物に対する給電装置として、従来の電気的な接点を用いる装置ではなく、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置が検討されている。

すなわち、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置では、例えば掲示物としての有機ＥＬディスプレイに受電コイルが露出した受電器を連設すると共に、充電時、その受電コイルが対向する位置に給電器の給電コイルを配置し、この給電コイルに蓄電池又はＡＣ電源からの電流を流すことで電磁誘導作用によりその給電コイルに対向する位置にある受電コイルに誘導電流を生じさせ、この誘導電流により当該受電コイルに接続されたリチウムイオン２次電池を急速充電し、その放電電力により掲示物としての有機ＥＬディスプレイを駆動するのである。

ところで、上述したようにリチウムイオン２次電池を急速充電するシステムを用いた非接触式の給電装置では、受電器の受電回路に、負荷に一定電圧を印加するために３端子レギュレータを設けて負荷変動に対応可能とし、かつ受電器の小型化を図っている。

しかしながら、この３端子レギュレータは、負荷の充電時に発熱が伴い、受電コアと給電コアとのコアギャップの範囲を０．５〜０．７ｍｍとした場合、充電開始から１０分程度で６１〜７８℃に達する。

したがって、受電器の放熱板を有機ＥＬディスプレイと略同一面となるように薄く形成した場合には、３端子レギュレータからの発熱を放熱することができず、有機ＥＬディスプレイに熱の影響を与えて破損させる可能性がある。

逆に、受電器に厚い放熱板を取り付けて３端子レギュレータから発熱する熱を放熱することも考えられるが、このように放熱板を厚くした場合には、有機ＥＬディスプレイが薄く形成されていることから、有機ＥＬディスプレイと受電器に段差が生じて極めて見栄えが悪く、掲示物としての視覚的な効果を格段に低下させてしまうことになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、急速充電時、受電器を薄型化しても良好な放熱効果が得られ、平面ディスプレイに熱的な影響を与えることのない平面ディスプレイの非接触給電装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、平面ディスプレイに電力を供給して駆動させる受電器に給電器を正対させ、非接触の電磁誘導作用により前記給電器から前記受電器に給電するようにした平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記受電器が前記平面ディスプレイと連設されており、前記受電器に前記給電器を正対させ、前記給電器から前記受電器に給電するとき、前記受電器に接触してその熱を吸収する吸熱部材を前記給電器に設けたことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記給電器における吸熱部材の取付側以外の面に放熱部材を配置し、この放熱部材に前記吸熱部材で吸熱した熱を伝導させることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記放熱部材は、複数の放熱フィンを備えたことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記吸熱部材は、軟質のシリコーン樹脂製又はメタルフィラーを含むウレタン樹脂製のいずれかの吸熱パッドであることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記給電器の吸熱部材が接触する前記受電器の部位に高い熱伝導性を有する金属板を配置したことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、前記吸熱部材は、前記受電器の金属板に接触する側と前記給電器に保持される側の両側が粘着性を有していることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置を採用する。

請求項１に係る発明によれば、受電器が平面ディスプレイと連設されており、受電器に給電器を正対させ、給電器から受電器に給電するとき、受電器に接触してその熱を吸収する吸熱部材を給電器に設けたことにより、急速充電時、受電器に発生した熱を給電器の吸熱部材で吸熱するようにしたので、受電器内に大きな放熱部材を含まずに受電器を薄型化しても良好な放熱効果が得られ、平面ディスプレイに熱的な影響を与えることがなくなり、平面ディスプレイの破損を未然に防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、給電器における吸熱部材の取付側以外の面に放熱部材を配置し、この放熱部材に吸熱部材で吸収した熱を伝導させることにより、受電器に対する吸熱効果を高めることができる。

請求項３に係る発明によれば、放熱部材が複数の放熱フィンを備えたことにより、吸熱部材で吸収した熱を効率よく放熱することができる。

請求項４に係る発明によれば、吸熱部材を軟質のシリコーン樹脂製又はメタルフィラーを含むウレタン樹脂製のいずれかの吸熱パッドとしたことにより、受電器に接触したときの密着性が高く、また熱伝導性が高いので、受電器の熱を効率よく吸収することができる。

請求項５に係る発明によれば、給電器の吸熱部材が接触する受電器の部位に高い熱伝導性を有する金属板を配置したことにより、受電器に発生した熱を給電器の吸熱部材に確実かつ効率よく伝達することができる。

請求項６に係る発明によれば、吸熱部材は、受電器の金属板に接触する側と給電器に保持される側の両側が粘着性を有していることから、受電器の金属板に密着して良好な吸熱効果が得られる。また、吸熱部材は、給電器に保持される側にから浮き上がることなく、確実に密着するため、良好な放熱効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

なお、以下に説明する実施形態は、ポスターとして用いられる平面ディスプレイとしての有機ＥＬディスプレイ（以下、単にディスプレイと称する）が掲示される壁面に受電器を連設し、この受電器の蓄電池にディスプレイ駆動用の電力を給電器から供給する非接触給電装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。

図１は本実施形態の非接触給電装置を適用した電力伝送システムの概要を示す外観斜視図、図２は図１の電力伝送システムの構成を示すブロック図、図３（Ａ）は図２の給電器を示す平面図，図３（Ｂ）は図２の受電器を示す平面図、図４は図３の受電器に対する給電器の接触中の状態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電力伝送システムＳは、例えば壁面に取り付けられるディスプレイ１と、このディスプレイ１と上記壁面上において上下方向に連設され、ディスプレイ１に電力を供給して駆動させる受電器２と、給電時にこの受電器２に正対させ、非接触の電磁誘導作用により受電器２に給電する給電器３とから大略構成され、この給電器３は、携行可能なハンディタイプの蓄電池４にリード線５を介して接続されている。なお、給電器３は、リード線５を介して蓄電池４ではなくＡＣ１００ボルト電源と接続されるようにしてもよい。

受電器２は、受電コイル１１（図２に示す）を含み外部に露出している受電部１２と、受電回路１３と、充電回路１４と、リチウムイオン２次電池である充電池１５と、ディスプレイ１に電力を供給して駆動させる駆動回路１６とから構成されている。

給電器３は、リード線５を介して蓄電池４と接続される給電回路３１と、給電時に外部に露出している受電コイル１１と平行に対向し且つ例えば２ｍｍ程度の間隔に近接するように正対する給電コイル３２（図２に示す）を含む給電部３３と、検出部３４とから構成されている。

給電器３の構成において、図２に示すように蓄電池４からリード線５を通して例えば直流１２ボルトの電源電流が給電回路３１に出力する。なお、給電器３がＡＣ１００ボルト電源と接続と接続された場合には、図示しない電源回路を経て直流１２ボルトの電源電流に変換される。

一方、フォトリフレクタ等により構成される検出部３４は、給電コイル３２と受電コイル１１とが平行に対向しているか否かを光学的に検出し、給電コイル３１が対向する位置にあることを示す検出信号を生成して給電回路３１に出力する。

これにより、給電回路３１は、電源信号を予め設定された周波数（例えば２０キロヘルツ）を有するパルス状の給電信号に変換し、検出部３４から上記検出信号が出力されているときのみ、すなわち、検出部３４において、給電コイル３２と受電コイル１１とが平行に対向する位置にあることが確認されたときのみ上記給電信号を給電コイル３２に供給する。

一方、受電器２の構成において、受電コイル１１は、給電時に給電コイル３２と近接かつ平行に対向する位置にあり、これにより当該受電コイル１１との間に電磁誘導回路が構成される。そして、この状態で給電コイル３２に対して上記給電信号が供給されると、その大きさに対応した誘導起電力が受電コイル１１に発生することで当該受電コイル１１から受電部１２を経て受信回路１３に対して受電信号が出力される。

次いで、この受電信号が入力された受信回路１３は、当該受電信号における電流及び電圧を加工し、充電回路１４に対して充電電力として出力する。この充電電力は、リチウムイオン２次電池である充電池１５に蓄積される。そして、駆動回路１６は、ディスプレイ１駆動用の駆動信号を生成し、この駆動信号をディスプレイ１に出力して掲示物としての表示をディスプレイ１上で行わせる。

次に、図３及び図４に基づいて受電器２及び給電器３の構造について説明する。

受電器２は、図３（Ｂ）及び図４に示すように全体が矩形平板状に形成され、一端にディスプレイ１に接続されるリード線１７を備えている。受電器２の両端における点対象位置には、後述する給電器３の位置決めピンがそれぞれ挿通するための位置決め孔１８が穿設されている。

また、受電器２は、図３（Ｂ）及び図４に示すようにエポキシ樹脂にガラス不織布を織り込んで積層プレスして作られたガラスエポキシにより成形されたカバーシート１９と、後述するポット型コアを介してカバーシート１９に対向して配置されたアルミニウム製の背面板２０と、カバーシート１９と背面板２０との間で受電器２の長手方向中央に配置されたポット型コア２１と、このポット型コア２１に形成された溝に装着された上記受電コイル１１と、この受電コイル１１に接続され、受電器２の長手方向一側に配置された上記充電回路１４と、受電器２の長手方向他側に配置された上記受電回路１３と、を備えて構成されている。この受電回路１３には、負荷である充電池１５に一定電圧を印加するための３端子レギュレータ１３ａが設けられている。なお、カバーシート１９と背面板２０との間には、各構成要素を位置決め固定するために合成樹脂が充填されている。

さらに、受電回路１３上のカバーシート１９は、正方形状の開口部２２が形成され、この開口部２２にアルミニウム等の高い熱伝導性を有する金属板からなる放熱板２３が嵌め込まれている。

次に、給電器３の構造について説明する。

給電器３は、図３（Ａ）及び図４に示すように受電器２と同様の外形構造からなり、全体が矩形平板状に形成され、一端にディスプレイ１に接続されるリード線３５を備えている。給電器３の両端における点対象位置には、受電器２の両端における位置決め孔１８にそれぞれ挿通する位置決めピン３６が突設されている。

また、給電器３は、図３（Ａ）及び図４に示すようにガラスエポキシにより成形されたカバーシート３７と、後述するポット型コアを介してカバーシート３７に対向して配置されたアルミニウム製の背面板３８と、カバーシート３７と背面板３８との間で給電器３の長手方向中央に配置されたポット型コア３９と、このポット型コア３９に形成された溝に装着された上記給電コイル３２と、この給電コイル３２に接続され、給電器３の長手方向一側に配置された上記給電回路３１と、を備えて構成されている。

また、給電器３の長手方向他側のカバーシート３７には、受電器２の開口部２２に対応して開口部４０が正方形状に形成され、開口部４０内にアルミニウム等から箱状に形成されたパッドケース４１が配置されている。このパッドケース４１内には、給電器３から受電器２に給電するとき、受電器２に接触してその熱を吸収する吸熱部材としての吸熱パッド４２が装着されている。また、吸熱パッド４２は、パッドケース４１及び開口部４０から外部に膨出するような形状に形成されている。

さらに、吸熱パッド４２は、軟質のシリコーン樹脂製又はメタルフィラーを含むウレタン樹脂からなり、給電器３から受電器２への給電時に受電器２の放熱板２３に接触する側と給電器３に保持される背面側の両側が粘着性を有している。つまり、吸熱パッド４２は、粘着性、熱伝導性及び繰り返しの使用に耐える耐久性の高い材料が選定される。

また、パッドケース４１と背面板３８との間には、アルミニウム製の伝熱板４３が配置されている。そして、背面板３８の吸熱パッド４２の取付側以外の面、つまり吸熱パッド４２取付側の面の反対面には、アルミダイキャスト等から一体成形され、放熱フィン４４ａが形成された放熱部材としてのヒートシンク４４が複数並んで固着されている。

なお、受電器２の放熱板２３、給電器３のパッドケース４１、伝熱板４３及び背面板３８は、アルミニウム以外の高い熱伝導性を有する金属から形成してもよい。また、カバーシート３７と背面板３８との間には、給電回路３１、ポット型コア３９及び給電コイル３２等を位置決め固定するために合成樹脂が充填されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

まず、ディスプレイ１の下側には、予め受電コイル１１が露出した受電器２を連設させてある。そして、急速充電時、給電器３を持って受電器２の位置決め孔１８に給電器３の位置決めピン３６を挿通して、受電器２のカバーシート１９に給電器３のカバーシート３７が密着するように位置決めする。

すると、受電コイル１１に給電コイル３２が近接かつ平行に対向する位置関係となり、
ポット型コア２１とポット型コア３９との間隔が０．４〜０．７ｍｍとなる。したがって、その受電コイル１１に対向する位置に給電器３の給電コイル３２を配置し、この給電コイル３２に蓄電池４からの電流を流すことで電磁誘導作用によりその給電コイル１１に対向する位置にある受電コイル３２に誘導電流を生じさせ、この誘導電流により当該受電コイル３２に接続された蓄電池１５を急速充電し、その電力により掲示物としてのディスプレイ１を駆動するようにしている。

このとき、受電回路１３の３端子レギュレータ１３ａは、発熱が伴い、ポット型コア２１とポット型コア３９との間のコアギャップの範囲を０．５〜０．７ｍｍとした場合には、充電開始から１０分程度で６１〜７８℃に達する。これにより、受電器２の放熱板２３も略同様の温度になる。

そこで、本実施形態では、受電器２のカバーシート１９に給電器３のカバーシート３７が密着するように位置決めしたとき、給電器３の吸熱パッド４２が外部に膨出していることから、吸熱パッド４２が受電器２の開口部２２を入り込み放熱板２３に密着して吸熱する。そして、吸熱パッド４２によって吸収した熱は、それぞれアルミニウム製のパッドケース４１、伝熱板４３及び背面板３８を経て伝熱した後、複数のヒートシンク４４から効率よく放熱される。

このように本実施形態によれば、受電器２がディスプレイ１と連設されており、受電器２に給電器３を正対させ、給電器３から受電器２に給電するとき、受電器２に接触してその熱を吸収する吸熱パッド４２を給電器３に設けたことにより、急速充電時、受電器２に発生した熱を給電器３の吸熱パッド４２で吸熱するようにしたので、受電器２内に大きな放熱部材を含まずに受電器２を薄型化しても良好な放熱効果が得られ、その結果、ディスプレイ１に熱的な影響を与えることがなくなり、ディスプレイ１の破損を未然に防止することができる。

また、本実施形態によれば、給電器３における吸熱パッド４２の取付面以外の面、具体的には背面板３８の吸熱パッド４２取付面と反対の面に複数のヒートシンク４４を配置し、このヒートシンク４４に吸熱パッド４２で吸収した熱を伝導させることにより、受電器２に対する吸熱効果を高めることができる。

さらに、本実施形態によれば、ヒートシンク４４が複数の放熱フィン４４ａを備えたことにより、吸熱パッド４２で吸収した熱を効率よく放熱することができる。

本実施形態によれば、吸熱パッド４２を軟質のシリコーン樹脂製又はメタルフィラーを含むウレタン樹脂製のいずれかとしたことにより、受電器２の放熱板２３に接触したときの密着性が高く、また熱伝導性が高いので、受電器２の熱を効率よく吸収することができる。

また、本実施形態によれば、給電器３の吸熱パッド４２が接触する受電器２の部位に高い熱伝導性を有する放熱板２３を配置したことにより、受電器２に発生した熱を給電器３の吸熱パッド４２に確実かつ効率よく伝達することができる。

さらに、本実施形態によれば、吸熱パッド４２は、受電器２の放熱板２３に接触する側と給電器３に保持される側の両側が粘着性を有していることから、受電器２の放熱板２３に密着して良好な吸熱効果が得られる。また、吸熱パッド４２は、給電器３に保持される側にから浮き上がることなく、確実に密着するため、良好な放熱効果が得られる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、吸熱パッド４２をパッドケース４１内に装着するようにしたが、吸熱パッド４２を装着したパッドケース４１をユニットとして受電器２から着脱可能に構成すれば、粘着性等の特性が低下した場合には、容易に交換することができる。

この受電器２に対するパッドケース４１の着脱機構としては、例えば給電器３の幅方向に沿ってパッドケース４１の収納凹部を形成するとともに、その収納凹部の壁面にあり溝を形成する一方、このあり溝に嵌り込むあり部をパッドケース４１の側面に形成する機構がある。

このように構成することで、吸熱パッド４２を交換する際には、パッドケース４１のあり部を給電器３のあり溝に沿って引き抜くことにより、給電器３から吸熱パッド４２を容易に取り外すことができ、また給電器３のあり溝に沿ってパッドケース４１のあり部を挿し込むことにより、給電器３に吸熱パッド４２を容易に取り付けることができる。また、この着脱機構は、給電器３の厚さを厚くしなくても、給電器３に設けることができる。

本実施形態の非接触給電装置を適用した電力伝送システムの概要を示す外観斜視図である。 図１の電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 （Ａ）は図２の給電器を示す平面図，（Ｂ）は図２の受電器を示す平面図である。 図３の受電器に対する給電器の接触中の状態を示す断面図である。

符号の説明

１…ディスプレイ
２…受電器
３…給電器
４…蓄電池
１１…受電コイル
１２…受電部
１３…受電回路
１４…充電回路
１５…充電池
１６…駆動回路
１８…背面板
２２…開口部
２３…放熱板
３１…給電回路
３２…給電コイル
３３…給電部
３４…検出部
４０…開口部
４１…パッドケース
４２…吸熱パッド（吸熱部材）
４３…伝熱板
４４…ヒートシンク（放熱部材）

Claims (6)

1. 平面ディスプレイに電力を供給して駆動させる受電器に給電器を正対させ、非接触の電磁誘導作用により前記給電器から前記受電器に給電するようにした平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記受電器が前記平面ディスプレイと連設されており、前記受電器に前記給電器を正対させ、前記給電器から前記受電器に給電するとき、前記受電器に接触してその熱を吸収する吸熱部材を前記給電器に設けたことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。
2. 請求項１に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記給電器における吸熱部材の取付側以外の面に放熱部材を配置し、この放熱部材に前記吸熱部材で吸熱した熱を伝導させることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。
3. 請求項２に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記放熱部材は、複数の放熱フィンを備えたことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。
4. 請求項１又は２に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記吸熱部材は、軟質のシリコーン樹脂製又はメタルフィラーを含むウレタン樹脂製のいずれかの吸熱パッドであることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。
5. 請求項１に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記給電器の吸熱部材が接触する前記受電器の部位に高い熱伝導性を有する金属板を配置したことを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面ディスプレイの非接触給電装置において、
   前記吸熱部材は、前記受電器の金属板に接触する側と前記給電器に保持される側の両側が粘着性を有していることを特徴とする平面ディスプレイの非接触給電装置。

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