JP2012016252A - 非接触給電機能付き床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】給電装置と室内側の受電装置との距離を短くして給電効率を高めること。
【解決手段】床内部に埋設した給電装置５から発生する高周波磁界により、室内に設置される受電装置６に対して非接触で電力供給を行う非接触給電システムにおいて、床材８の一部に、上方に開口し且つ内側に前記給電装置５を収納可能な収納スペース２５ｂを有する上向き凹部２５を形成し、前記上向き凹部２５内の収納スペース２５ｂに前記給電装置５を収納すると共に、前記上向き凹部２５の上方開口部２５ａを蓋部材２７で覆った非接触給電機能付き床構造である。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電機能付き床構造に関し、詳しくは、室内の受電装置に対して非接触給電を行う給電装置を床内部に配置する技術に関するものである。

従来より、高周波磁界を発生する給電装置を建屋の床パネルの下面に配置し、電磁誘導を利用して給電装置から非接触で受電した電力を直流機器へ供給する受電装置を、床パネルの表面において給電装置と対向する位置に配置した非接触給電機能付き建造物が知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより配電系統による建屋の意匠性及び空間性の悪化を防止できると共に、負荷機器への電源供給が容易で安全性を高めるようにしている。

特開２００９−１５９６８３号公報

ところが、上記特許文献１に示された従来例では、床パネルの下面に給電装置を配置しているため、給電装置と室内側の受電装置との距離が離れる。つまり、床パネルの厚み分だけ、給電装置が受電装置から離れることとなり、給電効率が悪いという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、給電装置と室内側の受電装置との距離を短くして給電効率を高めることができる非接触給電機能付き床構造を提供することにある。

前記の課題を解決するために、本発明の非接触給電機能付き床構造は、床内部に埋設した給電装置から発生する高周波磁界により、室内に設置される受電装置に対して非接触で電力供給を行う非接触給電機能付き床構造であって、床材の一部に、上方に開口し且つ内側に前記給電装置を収納可能な収納スペースを有する上向き凹部を形成し、前記上向き凹部内の収納スペースに前記給電装置を収納すると共に、前記上向き凹部の上方開口部を蓋部材で覆ったことを特徴とする。

本発明の非接触給電機能付き床構造は、床内部に埋設した給電装置から発生する高周波磁界により、室内に設置される受電装置に対して非接触で電力供給を行う非接触給電機能付き床構造であって、床材の一部に、下方に開口し且つ内側に前記給電装置を収納可能な収納スペースを有する下向き凹部を形成し、前記下向き凹部内の収納スペースに前記給電装置を収納すると共に、前記下向き凹部の下方開口部を蓋部材で覆ったことを特徴とする。

前記上向き凹部の内側に、前記給電装置の上面を前記蓋部材の裏面に密着させるための隙間塞ぎ部材を設けることが好ましい。

前記下向き凹部の内側に、前記給電装置の上面を前記下向き凹部の天面に密着させるための隙間塞ぎ部材を設けることが好ましい。

前記隙間塞ぎ部材を弾性体で構成することが好ましい。

前記隙間塞ぎ部材を所定間隔をあけて複数設けることで、この隙間塞ぎ部材の間を前記給電装置の熱を逃がすための放熱用空間部とすることが好ましい。

前記蓋部材を床材に対して着脱可能とすることが好ましい。

本発明の非接触給電機能付き床構造にあっては、給電装置と室内側の受電装置との距離を短くして給電効率を高めることができるものである。

本発明の非接触給電機能付き床構造の実施形態の一例を説明する正面断面図である。 同上の側面断面図である。 同上の床材の上向き凹部の内側に給電ボックスを収納し、上向き凹部の上方開口部を蓋部材で覆う状態を説明する分解斜視図である。 （ａ）は同上の給電コイルを内蔵する給電ボックスの上面を蓋部材の裏面に密着させるための隙間塞ぎ部材の一例を示す断面図であり、（ｂ）は蓋部材を床材に固定する固定手段を説明する断面図である。 同上の隙間塞ぎ部材の他例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態であり、床材の下向き凹部の内側に給電ボックスを収納し、下向き凹部の下方開口部を蓋部材で覆う状態を説明する分解斜視図である。 （ａ）は図６の給電ボックスの上面を下向き凹部の天面に密着させるための隙間塞ぎ部材の一例を示す断面図であり、（ｂ）は隙間塞ぎ部材の他例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の非接触給電機能付き床構造と什器とを組み合わせた非接触給電システムを正面から見た図であり、図２は側面から見た図である。以下の例では、建物として、戸建て住宅或いは集合住宅を想定するが、住宅に限らず、オフィスや店舗などの建屋でもよい。

什器２は、間仕切り壁の機能を有する什器本体３を備える。什器本体３にはキャスター１８が取り付けられており、床Ｆ上を移動走行可能としている。なお、キャスター１８にロック機構（図示せず）を設けて、什器本体３をその場で動かないように固定するのが望ましい。

上記什器本体３には、天板部９と、天板部９の四辺側から床面７近傍まで延出された側壁部１２と、側壁部１２の下面側を覆う底板部２３とが設けられている。これら天板部９と側壁部１２と底板部２３とで囲まれた空間部１０に、受電装置６が収納されている。

本例の受電装置６は、受電コイル６ａと、整流平滑回路２１と、正弦波出力インバータ２２とを備えている。受電装置６は、後述する床内部の給電装置５からの磁気エネルギーを電磁誘導の原理で電気エネルギーに変換して、負荷機器に電力を供給するものであり、これら給電装置５と受電装置６とで非接触給電ユニット４が構成される。なお、整流平滑回路２１は、受電コイル６ａで受電された電力を直流電圧に変換して出力する。正弦波出力インバータ２２は、整流平滑回路２１から出力される直流電力（例えば２４Ｖ）を負荷電力（２５０Ｗ以上、ＡＣ１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）に変換する。

図１、図２に示す例では、天板部９の内面全面に亘って非透磁性を有するシールド部材１１ａが被覆されており、さらに側壁部１２の内面全面に亘って非透磁性を有するシールド部材１１ｂが被覆されている。なお、床対向側Ａに位置する底板部２３の内面には、シールド部材は被覆されていない。これにより、天板部９と側壁部１２とで囲まれた空間部１０は、床対向側Ａ以外のすべての面が磁気シールド空間となっている。

また、上記天板部９の上面からは、上方に向けて扁平箱形状をした垂直な仕切壁１３が立設されている。仕切壁１３の上端高さは天井高さよりも低く設定されているが、天井高さと同じ高さとしてもよい。本例の仕切壁１３の大きさは３７Ｖ型テレビが設置可能な大きさとされる。

仕切壁１３の表側の面１３ａには、負荷機器１として薄型テレビを設置固定するテレビ設置面１４（図２）が設けられている。負荷機器としては、薄型テレビ以外に、ＤＶＤレコーダー、ＬＥＤ照明器具、ノートパソコン、ラジオ、ステレオ、チューナー、理美容機器、携帯電話などの各種の電子機器を広く含む。

テレビ設置面１４の下側にはコンセント１５が設置されている。コンセント１５は、天板部９とシールド部材１１ａとを貫通する電路５０を介して正弦波出力インバータ２２の出力側に接続されている。比較的大きな電力を供給可能なコンセント１５を設け、薄型テレビの電源コード５１の一端に設けられているプラグをコンセント１５に差し込むことでテレビを使用できる。なお、コンセント１５の設置位置は、仕切壁１３以外の什器本体３の側面部や天面部など、適宜に選択自在である。

一方、フローリング用の床Ｆは、複数の床材８で構成される。一部の床材８の内部には、上記受電装置６に対して非接触給電を行う給電装置５が埋設されている。この給電装置５は、例えば、商用電源からの電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して高周波磁界を発生する給電コイル５ａと、交流電流の周波数を制御する高周波インバータのような制御部（図示せず）とを備えている。

図３は、給電コイル５ａを埋設する床材８の一例を示している。図３に示すように、床材８の一部には、上方に開口し且つ内側に給電コイル５ａを収納可能な収納スペース２５ｂを有する上向き凹部２５が形成されている。給電装置５は、内部に給電コイル５ａ（図１）と、交流電流の周波数を制御する高周波インバータなどの制御部（図示せず）とを収納した給電ボックス５０で構成されている。給電ボックス５０は、床材８の上向き凹部２５内に収納された状態で上方から蓋部材２７で覆われる。なお、給電ボックス５０内の制御部には、外部から商用電源の配線コード（図示せず）が接続される。

上記蓋部材２７は例えば木材からなり、蓋部材２７の上面は、蓋部材２７周囲の床面７と面一状に配置されるようになっている。本例では、蓋部材２７の裏面に給電ボックス５０の上面が密着しており、図１に示す給電コイル５ａと受電コイル６ａとの間隔Ｇは例えば４５ｍｍ程度とされる。

なお床材８として、単位寸法に形成されたものが用いられるが、単位寸法に形成することは必須ではない。またコルクタイル、プラスチックタイルなどを床材８として用いることもできる。要は給電コイル５ａを内蔵する厚みを有するものであれば、床材８の材質は問わないものとする。

しかして、上記構成の給電コイル５ａを床材８に埋設するにあたっては、床材８に設けた上向き凹部２５内に給電コイル５ａをセットした状態で、上から蓋部材２７を被せる。これにより給電コイル５ａを床材８の内部に簡単に収納配置することができる。しかも、給電コイル５ａの上面を蓋部材２７の裏面に密着させることにより、給電コイル５ａと受電コイル６ａ間の距離（図１）を短縮でき、給電の安定化及び給電効率化を図ることができる。

しかも、床材８に上向き凹部２５を切り欠き形成するだけでよいため、床材８の加工に手間がかからず、しかも既存の床材８を利用できるので、低コスト化を維持できる。

また、蓋部材２７によって給電コイル５ａが床面７上に露出することがない。しかも蓋部材２７をその周囲の床材８の表面化粧材と面一状とし且つ同じ外観に形成することで、床Ｆ全体として違和感のない仕上がり状態を実現できる。そのうえ、床材８の上向き凹部２５の開口幅を大きくすることで、大きな給電コイル５ａが収納可能となり、結果、比較的大きい電力の供給が可能となり、テレビなどの消費電力の大きい負荷機器１にも対応できるものとなる。

また本例では、什器本体３の天板部９と側壁部１２とで包囲される空間部１０に受電装置６を収納すると共に、空間部１０の床対向側Ａ以外の面をシールド部材１１ａ,１１ｂで磁気シールドしたので、非接触給電ユニット４から発生する高周波磁界が什器本体３の外部に漏洩することがなく、従って、非接触給電ユニット４の給電効率を高めることができると同時に、空間部１０の外部に設置されたすべての負荷機器１に対して電磁波の影響を及ぼさないようにできる利点もある。

図４（ａ）は、床材８の上向き凹部２５の底面に隙間塞ぎ部材３０を設け、この隙間塞ぎ部材３０によって給電ボックス５０の上面と蓋部材２７の裏面との間の隙間をなくすようにした場合の一例を示している。他の構成は図３の実施形態と同様である。本例では、隙間塞ぎ部材３０を用いて給電ボックス５０を蓋部材２７の裏面に確実に密着させることができるので、給電の一層の安定化及び給電効率化を図ることができる。図４（ｂ）は、蓋部材２７をネジ部材２９を用いて床材８に対して固着した場合の一例を示している。ネジ部材２９により蓋部材２７を着脱可能としたので、床材８を敷設したままで、給電ボックス５０の点検或いは取り外し、交換等が簡単にできる利点がある。

また本例の隙間塞ぎ部材３０は弾性体で構成されている。弾性体として、例えば、発泡ウレタンなどの発泡材、或いは、ゴム材、樹脂製バネ材などが用いられる。勿論、弾性体に限らず、給電ボックス５０の上面を蓋部材２７の裏面に隙間なく密着させるものであれば、隙間塞ぎ部材３０の材質は問わないものとする。

図５は隙間塞ぎ部材３０の他例を示す。本例では、隙間塞ぎ部材３０を所定間隔をあけて複数設けることで、隙間塞ぎ部材３０の間を放熱用空間部６０としている。つまり、放熱用空間部６０では給電ボックス５０が上向き凹部２５の底面から浮いた状態で配置されるようになり、これにより、給電ボックス５０からの熱は放熱用空間部６０に放熱されることとなり、給電ボックス５０の放熱性が一層良くなる。

図６は更に他の実施形態である。本例では、床材８の一部に、下方に開口し且つ内側に給電ボックス５０を収納可能な収納スペース２６ｂを有する下向き凹部２６を形成し、収納スペース２６ｂに給電ボックス５０を収納すると共に、下向き凹部２６の下方開口部２６ｃを蓋部材２８で覆ったものである。これにより、前記図３の実施形態と同様、給電ボックス５０を床材８の内部に簡単に収納配置することができる。また、給電ボックス５０の上面を下向き凹部２６の天面２６ａに密着させることにより、給電コイル５ａと受電コイル６ａ間の距離（図１）を短縮でき、給電の安定化及び給電効率化を図ることができる。なお、この蓋部材２８の固着構造として、上記図４（ｂ）のネジ部材２９による着脱可能とし、これにより給電ボックス５０の点検或いは取り外し、交換等を簡単にできるようにしてもよい。

図７（ａ）は、図６の蓋部材２８と給電ボックス５０との間に隙間塞ぎ部材３０を介在し、この隙間塞ぎ部材３０によって給電ボックス５０の上面と下向き凹部２６の天面２６ａとの間の隙間をなくすようにした場合の一例を示している。この隙間塞ぎ部材３０は発泡ウレタンなどの発泡材、或いは、ゴム材、樹脂製バネ材などの弾性体で構成されるのが好ましい。

図７（ｂ）は隙間塞ぎ部材３０を所定間隔をあけて複数設けることで、隙間塞ぎ部材３０間を放熱用空間部６０としたものであり、図５の実施形態と同様、放熱用空間部６０では給電ボックス５０が蓋部材２８の裏面から浮いた状態で配置されるため、給電ボックス５０の熱が放熱用空間部６０に放熱されることとなり、給電ボックス５０の放熱性が一層良くなる。

４ 非接触給電ユニット
５ 給電装置
６ 受電装置
８ 床材
２５上向き凹部
２５ａ 上方開口部
２５ｂ 収納スペース
２６ 下向き凹部
２６ａ 下方開口部
２６ｂ 収納スペース
２６ｃ 天面
２７,２８ 蓋部材
３０ 隙間塞ぎ部材
５０ 給電ボックス
６０ 放熱用空間部
Ｆ 床

Claims (7)

1. 床内部に埋設した給電装置から発生する高周波磁界により、室内に設置される受電装置に対して非接触で電力供給を行う非接触給電機能付き床構造であって、床材の一部に、上方に開口し且つ内側に前記給電装置を収納可能な収納スペースを有する上向き凹部を形成し、前記上向き凹部内の収納スペースに前記給電装置を収納すると共に、前記上向き凹部の上方開口部を蓋部材で覆ったことを特徴とする非接触給電機能付き床構造。
2. 床内部に埋設した給電装置から発生する高周波磁界により、室内に設置される受電装置に対して非接触で電力供給を行う非接触給電機能付き床構造であって、床材の一部に、下方に開口し且つ内側に前記給電装置を収納可能な収納スペースを有する下向き凹部を形成し、前記下向き凹部内の収納スペースに前記給電装置を収納すると共に、前記下向き凹部の下方開口部を蓋部材で覆ったことを特徴とする非接触給電機能付き床構造。
3. 前記上向き凹部の内側に、前記給電装置の上面を前記蓋部材の裏面に密着させるための隙間塞ぎ部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触給電機能付き床構造。
4. 前記下向き凹部の内側に、前記給電装置の上面を前記下向き凹部の天面に密着させるための隙間塞ぎ部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の非接触給電機能付き床構造。
5. 前記隙間塞ぎ部材を弾性体で構成したことを特徴とする請求項３又は４記載の非接触給電機能付き床構造。
6. 前記隙間塞ぎ部材を所定間隔をあけて複数設けることで、この隙間塞ぎ部材の間を前記給電装置の熱を逃がすための放熱用空間部としたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の非接触給電機能付き床構造。
7. 前記蓋部材を床材に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の非接触給電機能付き床構造。

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