JP2010017041A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な手段がなくとも他の機器に容易に電力を供給することができる電力供給装置を提供する。
【解決手段】コイルＭ１１は電磁誘導芯部材Ｍ１１１及びコイル線Ｍ１１３を有している。電磁誘導芯部材Ｍ１１１の外周面には、コイル線Ｍ１１３が巻かれている。電磁誘導芯部材Ｍ１１１は、コンセントに接続される交流用の電力機器Ｍ２１の電力線Ｐ２１を取り囲む円環形状を有している。電力機器Ｍ２１が稼働している際には、電力線Ｐ２１に流れる電流によって、電力線Ｐ２１周辺に電磁場が発生する。電磁誘導芯部材Ｍ１１３は、電磁場が発生した領域（電磁場発生領域）に位置するため、コイル線Ｍ１１３の端子Ｔ１及び端子Ｔ３の間に、誘導電圧Ｖ_ｓが発生する。コンデンサＣに対して平行に接続された他の負荷抵抗ＲＬには、直流電圧Ｖ_０がかかり、負荷電流Ｉ_０が流れる。これにより、特別な手段がなくとも他の機器に最適な電力を容易に供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、他の機器に電力を供給する電力供給装置に関し、特に、他の機器に供給する電力を電磁誘導により発生するものに関する。

従来の電力供給装置としの無線メータシステム１００を説明する。無線メータシステム１００は、需要家宅に設置されているガスメータから検針データを読み取るためのものである。無線メータシステム１００は、ハンディターミナル１１０と起動装置１２０とガスメータ装置１３０とを備えている。起動装置１２０とガスメータ装置１３０とはガスの需要家宅に設置されている。
ハンディターミナル１１０は、検針データの収集の際にガス供給側の検針員によって操作に従い、送信部から、ガスメータ装置１３０を起動するためのキック信号を、周波数ｆ１の電磁界としてアンテナから送信する。起動装置１２０は、ハンディターミナル１１０から電磁誘導により電力の供給を受けて動作し、ガスメータ装置１３０を起動する。

以下に、ハンディターミナル１１０、起動装置１２０、及びガスメータ装置１３０の動作を図７を用いて説明する。
検針員は検針データを収集するとき、ハンディターミナル１１０を操作して、需要家の契約番号を選択すると共に読み取り指示を入力する。ハンディターミナル１１０は、読み取り指示を受け取ると（処理Ｓ１）、周波数ｆ１の電磁界によるキック信号を送信する。起動装置１２０は、周波数ｆ１のキック信号を受信すると、このキック信号による電磁誘導で交流電圧を生成し（処理Ｓ２）、生成した交流電圧を整流して整流電圧を生成する（処理Ｓ３）。この後、起動装置１２０は、整流電圧を平滑して直流電圧に変換し（処理Ｓ４）、この直流電圧を起動電圧Ｖとしてガスメータ装置１３０に供給する。

ガスメータ装置１３０は、起動装置１２０から起動電圧Ｖを受け取ると、この起動電圧Ｖによりスイッチをオンにする（処理Ｓ５）。そして、ガスメータ装置１３０は、検針データを読み出すと（処理Ｓ６）、周波数ｆ２の搬送波によりこの検針データを送信する。
ハンディターミナル１１０は、周波数ｆ２の搬送波による検針データをガスメータ装置１３０から受信すると、検針データを記憶すると共に検針データの受信を表示する（処理Ｓ７）。検針データの送信が終了すると、ガスメータ装置１３０は送信終了通知を送信する。同時に、ガスメータ装置１３０はスイッチをオフにして（処理Ｓ８）、電源部からの直流電圧の供給を停止する。
特開２００７−３２４９６２号公報

前述の電力供給装置である無線メータシステム１００には、以下に示すような改善すべき点がある。無線メータシステム１００では、ガスメータ装置１３０を起動するための電圧を電磁誘導により発生させるために、ハンディターミナル１１０並びに送電部、起動装置１２０並びに受電部といった、特別の装置を用意しなければならない、という改善すべき点がある。
そこで、本発明は、特別な手段がなくとも他の機器に容易に電力を供給することができる電力供給装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、様々な検討を重ねた結果、本発明に係る電力供給装置を完成した。本発明における課題を解決するための手段を以下に示す。
本発明に係る電力供給装置は、前記電力供給装置は、所定の機器の電力線周辺に発生する電磁場領域に位置する電磁誘導芯部材を有するコイル手段、を有し、前記電磁誘導芯部材は、前記電力線を取り囲んで位置し、前記コイル手段は、電磁誘導により電力を発生する。
これにより、特別な機器や回路、設備を用意することの無い、通常の電力線を有する所定の機器を用いて、他の機器に電力を容易に供給することができる。
本発明に係る電力供給装置において、電磁誘導芯部材は、電力線を取り囲む円環形状を有することが好ましい態様である。
これにより、電磁誘導により電力を効率よく発生させることが可能となる。
本発明に係る電力供給装置は、さらに、前記コイル手段によって他の機器に所定の電力が供給されない時には、当該他の機器に電力を供給する補助電力供給手段を有することが好ましい態様である。
これにより、コイル手段により所定の電力が供給されない場合、例えば、所定の機器が稼働していない場合であっても、電源手段により他の機器に所定の電力を供給することができる。

本発明に係る電力供給装置では、前記電磁誘導により発生した電力を前記補助電力の充電に用いる。
これにより、充電可能な補助電力を用いることができる。
次に、本発明の計測用センサは、上述した本発明に係る電力供給装置のいずれかを備え、電力供給装置によって発生する電力を自らが作動するための電力とすることを特徴とする。
また、本発明の電力計は、上述した本発明に係る電力供給装置のいずれかを備え、電力供給装置によって発生する電力を自らが作動するための電力とすること特徴とする。ここで、本電力計において、自らが計測した電力量に関する情報を、所定の期間分記憶する記憶手段 を有することがより好ましい態様である。
また、本発明の電力供給方法は、断面円環形状の電磁誘導芯部材を、所定の機器の電力線を取り囲むように配置し、電磁誘導芯部材を有するコイル手段を用いて電磁誘導により発生した電力を他の機器に供給することを特徴とする。
これにより、電磁誘導により発生した電力を他の機器に供給することができる。

本発明に係る電力供給装置は、特別な手段を必要とせず、電力線に電力供給装置を取り付けるだけで、電力線周辺に発生する電磁場領域を形成する今まで損失していただけの漏洩電磁力を活用できるので、エネルギー効率が高いといった効果を有する。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
１．電力供給装置の概要
本発明に係る電力供給装置Ｍ１の概要を図１に示す回路図を用いて説明する。電力供給装置Ｍ１は、コイルＭ１１を有している。
コイルＭ１１は電磁誘導芯部材Ｍ１１１及びコイル線Ｍ１１３を有している。電磁誘導芯部材Ｍ１１１の外周面には、コイル線Ｍ１１３が巻かれている。なお、コイルＭ１１は、低周波用のコイルである。
コイル線Ｍ１１３の端子Ｔ１及びＴ３は整流回路Ｄに接続される。
電磁誘導芯部材Ｍ１１１は、コンセントに接続される交流用の電力機器Ｍ２１の電力線Ｐ２１を取り囲む円環形状を有している。電力機器Ｍ２１が稼働している際には、電力線Ｐ２１に流れる電流によって、電力線Ｐ２１周辺に電磁場が発生する。電磁誘導芯部材Ｍ１１３は、電磁場が発生した領域（電磁場発生領域）に位置するため、コイル線Ｍ１１３の端子Ｔ１及び端子Ｔ３の間に、誘導電圧Ｖ_ｓが発生する。
整流回路Ｄは、誘導電圧Ｖ_ｓに基づき直流電圧Ｖ_０を生成する。当該直流電圧に基づき、負荷抵抗ＲＬに負荷電流Ｉ_０が供給される。
これにより、特別な手段がなくとも他の機器に最適な電力を容易に供給することができる。

２．電流計１
本発明に係る電力供給装置を用いた電流計１を以下において説明する。電流計１は、所定の機器の電灯線・電力線周辺に発生する漏洩電磁力線を活用するものであり、電灯線・電力線を取り囲むようにコイル手段が位置し、そのコイルが受ける漏洩電磁力線からの電磁誘導で電力を発生する。つまり、電灯線・電力線が接続されている所定の機器には特別な機器や回路、設備を用意する必要はない。よって、電力計１は、電磁誘導により発生した電力を容易に他の機器に供給することができる。
なお、電流計１は、電灯線・電力線からの漏洩電磁力線から電力を取り出す関係上、取り出せる電流値には制限があり小電力装置への給電が主となる。一方、今まで損失していただけの漏洩電磁力線を活用する観点からは、電流計１は、余分な電力を必要とせず省エネルギーで、エコロジーな装置である。

２．１．電力計１の構成
電流計１の外観を図２に示す。電流計１は、筐体Ｆ１、ＬＥＤ３７、及び液晶表示画面３９（以下、ＬＣＤ３９）を有している。筐体Ｆ１は、上側筐体Ｆ１１及び下側筐体Ｆ１３により構成されている。ＬＥＤ３７及び液晶表示画面３９は、上側筐体Ｆ１１に配置されている。
筐体Ｆ１は、外部の電力機器の電力線Ｐ３を通すための孔Ｈ１及び孔Ｈ３（図示せず）を有している。電力計１の内部には、電力線Ｐ３が孔Ｈ１及び孔Ｈ３を介して貫通している。
ＬＥＤ３７は、電力計１が稼働している際に点灯する。液晶表示画面３９は、現在の使用電力値、これまでに使用した電力の積算値等を表示する。
電流計１の内部の構成を示す展開図を図３に示す。図３では、図２における筐体Ｆ１について、上側筐体Ｆ１１を取り外した状態を示している。また、筐体Ｆ１の内部に配置される電気回路等については記載を省略している。
電力計１は、筐体Ｆ１の内部にトロイダルコア１１１を有している。トロイダルコア１１１は、円環形状を有しており、内部を貫通する電力線Ｐ３を取り囲むように配置される。これにより、トロイダルコア１１１は、電力線Ｐ３周辺に発生する電磁場領域に位置することになる。なお、図３においては、トロイダルコア１１１の周りに巻き付けられるコイル線１１３（後述）の記載は省略している。

２．２．電力計１の回路構成
本発明に係る電力供給装置１の回路構成を図４に示すブロック図を用いて説明する。電力計１は、電源用回路部Ｕ１及び電力計測用回路部Ｕ３を有している。
電源用回路部Ｕ１は、コイル１１、整流回路１３、電圧安定化回路１５、回路用電源選択回路１７、及び一次電池１９を有している。
コイル１１は、トロイダルコア１１１及びコイル線１１３を有している。トロイダルコア１１１は、その周りにコイル線１１３が巻かれている。コイル１１は、低周波用のコイルである。トロイダルコア１１１は、コンセントに接続されている交流電力機器３の電力線Ｐ３を取り囲む円環形状を有している。これにより、トロイダルコア１１１は、交流電力機器３が稼働している際に電力線Ｐ１の周りに発生する電磁場領域に位置する。よって、コイル線１１３の両端には、電磁誘導による誘導起電力が発生する。

整流回路１３は、コイル１１のコイル線１１３の両端に接続される。整流回路１３は、コイル１１で発生した誘導電流を整流する。
電圧安定化回路１５は、整流回路１３に接続される。コイル１１で発生した電圧を安定化する。
回路用電源選択回路１７は、電圧安定化回路１５に接続されている。回路用電源選択回路１７は、コイル１１において発生した電力を整流回路１３及び電圧安定化回路１５を介して、電力計測用回路部Ｕ３に供給する。回路用電源選択回路１７は、コイル１１において発生した電力と一次電池１９から得られた電力とを切り替えて電力計測用回路部Ｕ３に供給する。なお、回路用電源選択回路１７は、コイル１１において電力が発生しているとき、つまり、交流電力機器３が稼働しており電力線Ｐ３に電流が流れているときには、コイル１１で発生した電力を電力計測用回路部Ｕ３に供給し、一方、コイル１１において電力が発生しないとき、つまり、交流電気機器３が稼働しておらず電力線Ｐ３に電流が流れていないときには、一次電池１９で発生する電力を電力計測用回路部Ｕ３に対して供給する。

一次電池１９は、ボタン電池であり、回路用電源選択回路１７に接続されている。
電力計測用回路部Ｕ３は、コイル３１、電力計測用回路３３、マイクロコンピュータユニット３５、ＬＥＤ３７、及びＬＣＤ３９を有している。コイル３１は、トロイダルコア１１１及びコイル線３１３を有している。コイル３１には、電源用回路部Ｕ１におけるコイル１１と同様に、電磁誘導による誘導起電力が発生する。
電力計測用回路３３は、増幅回路３３１及びＡ／Ｄコンバータ３３３を有している。増幅回路３３１は、コイル３１が発生した起電力に基づく電流値を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ３３３に供給する。Ａ／Ｄコンバータ３３３は、増幅回路３３１から得られた電流値をＡ／Ｄ変換し、マイクロコンピュータユニット３５へ供給する。
マイクロコンピュータユニット３５は、Ａ／Ｄコンバータ３３３から得られた電流値に基づき、交流電力機器３の使用電力を算出する。マイクロコンピュータユニット３５は、交流電力機器３の使用電力を算出するにあたり、コイル３１に関する巻数、インダクタンス等の定数値を用いる。なお、コイル３１の定数等、交流電力機器３の使用電力を算出するに必要な値については、マイクロコンピュータユニット３５が有するメモリ（図示せず）に予め記憶しておく。

マイクロコンピュータユニット３５は、算出した交流電力機器３の使用電力を、メモリに記憶保持するとともに、その値をＬＣＤ３９に表示する。なお、マイクロコンピュータユニット３５は、計測結果をＬＣＤ３９に表示する際には、現在の電力値、これまでの積算電力値等を、ユーザの選択にしたがって表示する。また、マイクロコンピュータユニット３５は、電力計測用回路３３による電力の計測が行われているか否かを判断し、電力計測が適切に行われていると判断した場合にはＬＥＤ３７が点灯するように制御する。

［その他の実施形態］
（１）トロイダルコア１１１の材質
前述の実施例１においては、電磁誘導芯部材としてトロイダルコア１１１を例示したが、回路用電源選択回路１７を充電するのに十分な電力を電磁誘導により発生することができるものであれば材質については特に限定されない。例えば、フェライトコアを用いるようにしてもよい。
（２）トロイダルコア１１１の位置
前述の実施例１においては、電力計１は筐体Ｆ１の内部にトロイダルコア１１１を有しているとしたが、電磁誘導により電力を発生できる位置であればトロイダルコア１１１の位置は例示ものに限定されない。例えば、図５に示す電力計５１のように、トロイダルコア１１１が筐体Ｆ１の外部に位置するようにしてもよい。なお、図５においては、トロイダルコア１１１の周りに巻き付けられるコイル線１１３の記載は省略している。

（３）円環形状
前述の実施例１においては、トロイダルコア１１１を電力線Ｐ３を取り囲む円環形状としたが、電力線Ｐ１が発生する磁界が存在する磁界領域内であって、電力線を取り囲むものであれば、例示のものに限定されない。例えば、図６に示すように電力線を円環状に取り囲むようにコア５１１を配置するようにしてもよい。また、電力線を取り囲むものであれば、円環状でなくともよい。
（４）メモリ
前述の実施例１においては、マイクロコンピュータユニット３５がメモリを有することとしたが、自らが計測した電力量に関する情報を所定の期間分記憶するものであれば、別の構成要素としてメモリを設けるようにしてもよい。また、電力計１の内部メモリであっても、外部メモリであってもよい。外部メモリとする際には、別途、メモリ用のインターフェイスを設ければよい。
情報記録を外部メモリに直接行う場合は、装置に外部メモリを装着したままで運用し、適宜決定された測定毎に外部メモリを装置から外してパソコンやハンディターミナルで読み込むようにすればよい。
また、情報記録をマイクロコンピュータユニット３５あるいは内部メモリに行う場合は、適宜決定された測定毎に外部メモリを装着して読み出すようにしてもよい。
さらに、有線・無線でのネットワークを介して、メモリに対する情報の入出力を行うようにしてもよい。

（５）電力供給装置の応用
前述の実施例１では、電力供給装置を電力計１に用いることとしたが、電力供給装置を用いることができるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、各種センサであってもよく、特に二酸化炭素濃度、ガス濃度、温度等を、それぞれ計測する、若しくは複合的に計測する、いわゆる環境用センサであってもよい。
（６）交流電力機器３の使用電力の算出
前述の実施例１における交流電力機器３の使用電力の算出にあたっては、電力機器３の既知の電圧値とコイル３１で発生する電力の電流値を用いるようにしたが、コイル３１で発生する電力の電圧値から電力機器３の電流値及び電圧値を算出するようにしてもよい。
なお、イル３１で発生する電力の電圧値から電力機器３の電流値、電圧値を算出する際には、例えば、電圧値を算出する際にはコイル３１を無負荷とし、電流値を算出する際にはコイル３１を有負荷とする等、電圧値、電流値いずれを算出するかによってコイル３１の負荷状態を変えるようにすればよい。
また、計測確度を向上するために、あらかじめ既知の電力を計測しておき補正を行っておいてもよい。

（７）一次電池１９による電力の供給
前述の実施例１においては、一次電池１９による電力の供給は、コイル１１において電力が発生しないとき、つまり、交流電気機器３が稼働しておらず電力線Ｐ３に電流が流れていないときに供給する。しかし、コイル１１において電力が発生しないときに限らず、例えば、コイル１１により供給する電力の電圧が所定の値より低下した場合に、一次電池１９から電力を供給するようにしてもよい。所定の電力としては、電力計測用回路部Ｕ３が稼働するに必要な電圧、マイクロコンピュータユニット３５が稼働するのに必要な電圧等を設定するようにしてもよい。
（８）補助電力供給手段
前述の実施例１においては、補助電力供給手段としてボタン電池である一次電池１９を用いるとしたが、補助電力供給手段として機能するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、充電可能ないわゆる二次電池であってもよい。また、太陽電池であってもよい。さらに、一次電池、二次電池、太陽電池等の複数を併用するようにしてもよい。

本発明は、他の機器に電力を供給する電力供給装置に用いることができる。

本発明に係る電力供給装置の概要を説明する図である。 本発明に係る電力供給装置を用いた電力計１の外観図である。 電力計１の展開図である。 電力計１の回路構成を示すブロック図である。 本発明に係る電力供給装置を用いた電力計の他の実施形態を示す図である。 他の実施例におけるコアの配置を示す図である。 従来の電力供給装置を説明するための図である。

符号の説明

１・・・・・電力計
１１・・・・・コイル
１１１・・・・・トロイダルコア
１１３・・・・・コイル線
１７・・・・・回路用電源選択回路
１９・・・・・一次電池
３・・・・・交流電力機器
Ｐ３・・・・・電力線
Ｕ１・・・・・電源用回路部
Ｕ３・・・・・電力計測用回路部

Claims (9)

1. 他の機器に電力を供給する電力供給装置であって、
   前記電力供給装置は、所定の機器の電力線周辺に発生する電磁場領域に位置する電磁誘導芯部材を有するコイル手段、を有し、
   前記電磁誘導芯部材は、前記電力線を取り囲んで位置し、
   前記コイル手段は、電磁誘導により電力を発生すること、
   を特徴とする電力供給装置。
2. 請求項１に係る電力供給装置において、
   前記電磁誘導芯部材は、前記電力線を取り囲む円環形状を有すること、
   を特徴とする電力供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に係る電力供給装置のいずれかにおいて、さらに、
   前記コイル手段によって前記他の機器に所定の電力が供給されない時には、当該他の機器に電力を供給する補助電力供給手段、
   を有する電力供給装置。
4. 請求項１〜請求項３に係る電力供給装置のいずれかにおいて、さらに、
   少なくとも前記コイル手段によって前記他の機器に所定の電力が供給されない時には、当該他の機器に電力を供給する補助電力供給手段、
   を有する電力供給装置。
5. 請求項４に係る電力供給装置において、さらに、
   前記電磁誘導により発生した電力を前記補助電力の充電に用いること、
   を特徴とする電力供給装置。
6. 請求項１〜請求項５に係る電力供給装置のいずれかを有する計測用センサであって、
   前記電力供給装置によって発生する電力を自らが作動するための電力とすること、
   を特徴とする計測用センサ。
7. 請求項１〜請求項５に係る電力供給装置のいずれかを有する電力計であって、
   前記電力供給装置によって発生する電力を自らが作動するための電力とすること、
   を特徴とする電力計。
8. 請求項７に係る電力計において、
   自らが計測した電力量に関する情報を、所定の期間分記憶する記憶手段、
   を有する電力計。
9. 断面円環形状の電磁誘導芯部材を、所定の機器の電力線を取り囲むように配置し、
   前記電磁誘導芯部材を有するコイル手段を用いて電磁誘導により発生した電力を他の機器に供給すること、
   を特徴とする電力供給方法。