JP2013143889A - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次コイルを傷付ける等することなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる非接触電力伝送装置を提供する。
【解決手段】構造物の施工面３の一方向Ｘに沿って複数個設けられる一次コイル１０，１０・・・を有した給電ユニット１と、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷２４へ供給する二次コイル２０を有した受電ユニット２とを備え、前記受電ユニットは、前記構造物の施工面に取り付けるための取付部２２と、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知する報知部２３とを有し、前記取付部は、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合された状態において前記一方向とは直交方向Ｙ、且つ一次コイルの両側外方に対応する位置に設けられ、前記報知部は、前記一次コイルを挟んで前記一方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備えた非接触電力伝送装置に関する。

従来より、電磁誘導を利用し金属接点がなくても電力伝送を可能とした非接触電力伝送装置が知られており、すでに携帯電話の充電器等として普及している。
近年では、下記特許文献１に開示されているように住居等の構造物の配電系統として従来のコンセント等の接触式のものに換えて、非接触電力伝送装置を適用することが提案されている。

特開２００９−１５９６７５号公報

しかしながら、例えば構造物の壁面にこのような非接触電力伝送装置を設け、一次コイルが壁紙等で覆われている場合、一次コイルの設置位置がわかりにくいため、二次コイルを適正な位置に取り付けにくいことが問題となる。またこのように一次コイルの位置が、わかりにくい状況で二次コイルを壁面にネジ固定等すると、磁界を発生する一次コイルを傷付ける等して損傷させてしまうこともある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、一次コイルを傷付ける等することなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる非接触電力伝送装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る非接触電力伝送装置は、構造物の施工面の一方向に沿って複数個設けられる一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備え、前記受電ユニットは、前記構造物の施工面に取り付けるための取付部と、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知する報知部とを有し、前記取付部は、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合された状態において前記一方向とは直交方向、且つ一次コイルの両側外方に対応する位置に設けられ、前記報知部は、前記二次コイルを挟んで前記一方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする。

本発明においては、前記報知部は、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合されると点灯し、該点灯から一定時間経過後に消灯する発光部材としてもよい。

本発明に係る非接触電力伝送装置は、上述のような構成としたことで、一次コイルを傷付ける等することがなく、二次コイルを適正な位置に容易に取り付けることができる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る非接触電力伝送装置の壁面への取付状態を示す概略図である。（ａ）は同非接触電力伝送装置の平面図であり一部断面で示している。（ｂ）は同非接触電力伝送装置の正面図である。 同非接触電力伝送装置の壁面への取付状態を示す概略的斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は同非接触電力伝送装置の回路構成の一例を示す図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る非接触電力伝送装置Ｕは、構造物の施工面３の一方向Ｘ（図１参照）に沿って複数個設けられる一次コイル１０，１０・・・を有した給電ユニット１と、一次コイル１０，１０・・・と電磁結合されることにより受電した電力を負荷２４へ供給する二次コイル２０を有した受電ユニット２とを備えている。受電ユニット２は、構造物の施工面３に取り付けるための取付部２２と、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知する報知部２３とを有している。取付部２２は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合された状態において一方向Ｘとは直交方向Ｙ（図１参照）、且つ一次コイル１０の両側外方に対応する位置に設けられている。また報知部２３は、一次コイル１０を挟んで一方向Ｘに沿って複数個設けられている。
以下、詳しく説明する。なお、ここでは構造物として建物、施工面３として壁面に非接触電力伝送装置１を取り付けた例を説明するが、適用例はこれに限定されず、施工面３を天井面、床面等としてもよい。また報知部２３として発光部材が用いられた例について説明するが、これも発光部材に限定されるものではない。さらに負荷２４は受電ユニット２に設けられているが、受電ユニット２とは別個に設けたものでもよい。

まずは、給電ユニット１及び受電ユニット２について、それらの主な回路構成の一例を説明する。図３（ａ）及び（ｂ）に示す回路図は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する非接触電力伝送装置Ｕを示している。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す報知部２３の回路構成の一例を図示したものである。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）の共通する箇所には、共通する符号を付し、以下では共通する箇所の説明は割愛する。

図３（ａ）に示すように給電ユニット１は、一次コイル１０と高周波スイッチング回路１２とを備えている。高周波スイッチング回路１２は、外部電源Ｅから入力される直流電力をオンオフしながら交流電力に変換し高周波電力を生成する回路である。そして高周波スイッチング回路１２に接続された一次コイル１０に交流電力を出力する。一次コイル１０は、交流電力が入力されることにより、交流電力の周波数に応じた周波数の交番磁束を発生する。そして一次コイル１０は、二次コイル２０と電磁結合すると電力を二次コイル２０に伝送する。なお、外部電源Ｅには、商用電力から変換器を通じて直流電力とされた電力が供給される。その他、給電ユニット１は、図示していないが、高周波スイッチング回路１２の発振制御、信号検出などの各種制御を実行する制御部等を備えている。

図３（ａ）に示すように受電ユニット２は、給電ユニット１から交番磁束を受ける二次コイル２０と、報知部２３と、負荷２４と備えている。また受電ユニット２は、二次コイル２０が交番磁束を受けることにより二次コイル２０に流れる交流電力（誘起電力）を直流電力に変換する整流ダイオードＤと平滑コンデンサＣ１とを有した整流回路を備えている。ここに示す整流回路は、二次コイル２０から入力された交流電力を直流電力に変換する半波整流回路として構成されている。その他、図示していないが、受電ユニット２は、報知部２３の点灯制御等を行う制御部等を備えている。報知部２３は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知するため点灯するように構成されている。このとき、報知部２３は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合されると点灯し、後記するように該点灯から一定時間経過後に消灯する発光するようにしてもよい。
負荷２４としては、直流電力の供給を受けて動作する機器であれば特に限定されないが、ここでは負荷２４として照明機器が接続されている例について図示して説明する。なお、負荷２４としては、この他、換気扇、空気清浄機、オーディオ機器などが挙げられる。

給電ユニット１及び受電ユニット２の回路構成は、特に限定されず、例えば図３（ｂ）に示す回路構成としてもよい。図３（ｂ）において、２３はＬＥＤ（発光ダイオード）で構成された報知部、Ｃ２はコンデンサ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は抵抗、Ｔｒはトランジスタである。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、電力供給が遮断された際に（すなわち、受電ユニット２が取り外されて、一次コイル１０と二次コイル２０との電磁結合が解除された際）、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷を放電する。
この回路構成によれば、上述のように一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合されると、コンデンサＣ２→抵抗Ｒ２→トランジスタＴｒのベースに電流が流れる。するとトランジスタＴｒがスイッチングオンして抵抗Ｒ１→報知部２３→トランジスタＴｒに電流が流れ、報知部２３が点灯する。報知部２３の点灯後、コンデンサＣ２に電荷がたまるとコンデンサＣ２→抵抗Ｒ２を経由してトランジスタＴｒのベースに電流が流れず、トランジスタＴｒがスイッチングオフして報知部２３に電流が流れなくなる。こうして報知部２３は点灯後、一定時間経過すると消灯するよう制御することができる。
以上によれば、後記するように受電ユニット２を給電ユニット１に取り付ける際に、報知部２３の点灯による報知で、受電ユニット２が給電ユニット１に対して適正な位置に取り付けられたことを確認することができる。また、報知部２３によって適正な位置に取り付けられたことの確認さえできれば、報知部２３は一定時間経過後、自動的に消灯するので、報知部２３が点灯したままになることがない。

次に、図１、図２を参照しながら、給電ユニット１と受電ユニット２の構造について説明する。
給電ユニット１を構成する筐体１１は、図２に示すように縦長の矩形体で形成されている。筐体１１は、施工面３の一方向Ｘに沿って形成された凹所に埋め込み設置されている。ここでいう一方向Ｘは、天井面から床面に向けての縦方向をさしている。よって直交方向Ｙは、この場合、横方向をさすことになる。
図１（ａ）において、３ａは壁紙、３ｂは筐体１１が埋め込まれる桟材であり、筐体１１内には、一次コイル１０，１０・・・が適宜間隔を空けて複数個設けられている。筐体１１の前面は、壁紙３ａで覆われている。よって、図１（ｂ）及び図２では、給電ユニット１を点線で示しており、給電ユニット１が露出せず、すっきりとした施工面３とすることができ、一次コイル１０，１０・・・が施工面３上のどこに設けられているか、外側からは視認できない状態となっている。

受電ユニット２は、図１（ｂ）に示すように平面視において円形状からなり、受電ユニット本体２ａと、負荷２４である照明機器のランプカバー２ｂとを備え、受電ユニット本体２ａに二次コイル２０の他、取付部２２、報知部２３等が設けられている。
報知部２３は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合された状態において（図１（ｂ）の状態）、二次コイル２０を挟んで一方向Ｘに沿って複数個設けられている。すなわち、図例の報知部２３は、二次コイル２０（ランプカバー２ｂ）を挟んで一方向Ｘの上下にひとつずつ、計２個設けられている。報知部２３の構成は、電磁結合された旨を報知できる構成であれば、特に限定されないが、上述したようにＬＥＤの照明ランプからなる発光部材であってもよい。またこの場合、上述のように一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合されると、報知部２３が点灯し、一定時間経過後には、消灯するようにしてもよい。
これによれば、給電ユニット１が壁紙３で覆われ、複数ある一次コイル１０，１０・・・の取り付け位置が視認できない場合でも、一次コイル１０と二次コイル２０が相対する正規の位置に受電ユニット２が設置されれば、報知部２３が点灯して報知する。よって、図１（ｂ）に示すように受電ユニット２が給電ユニット１に対して適正な位置に取り付けられているか否かを報知部２３の点灯によって容易に確認することができ、取り付けし易い。
なお、報知部２３の構成は、発光部材の他、例えば音声や信号の発信等音による報知でもよい。また報知部２３や報知部２３の近傍にセンサを取り付け、適正な位置に取り付けられたことを検出するようにしてもよい。

取付部２２は、一次コイル１０と二次コイル２０とが電磁結合された状態（適正な位置に取り付けられた状態）おいて、一方向Ｘとは直交方向Ｙ、且つ一次コイル１０の両側外方に対応する位置に設けられている。
取付部２２の構成は特に限定されないが、図例は、固定具２２ａであるねじ等が挿通できる貫通孔となっており、取付部２２に挿通された固定具２２ａは、壁紙３ａを貫いて桟材３ｂに至り、これにより受電ユニット２を施工面３に強固に取り付けることができる。
取付部２２は、このように一次コイル１０を避けるように直交方向Ｙの一次コイル１０の両側外方に対応する位置に設けられている。よって給電ユニット１の前面に直接受電ユニット２を取り付け、施工面３に受電ユニット２を直接固定する場合でも、一次コイル１０を傷付ける等して損傷させてしまうことを防止できる。

以上の実施形態では、非接触電力伝送装置Ｕ、給電ユニット１、受電ユニット２等の構成、形状は図例に限定されず、例えば一次コイル１０、１０・・・の配設例も図例に限定されない。またここでは、一方向Ｘとして、天井面から床面に向かう縦方向の例を説明したが、これに限定されず、例えば施工面３を壁面とした場合でも横方向に筐体１１を配置し、その横方向を一方向としてもよい。さらに図では、給電ユニット１が施工面３に埋め込み設置され壁紙３ａで覆われている例について説明したが、特にこの構成に限定されるものではない。例えば、施工面３上（壁紙３ａ上）に後付けされるものであってもよい。そして図３に示す整流回路の構成は、交流電力を直流電力に変換する整流回路としての一例に過ぎず、特にこの構成に限定されるものではない。例えば全波整流回路や他の整流回路としてもよい。

Ｕ 非接触電力伝送装置
１ 給電ユニット
１０ 一次コイル
２ 受電ユニット
２０ 二次コイル
２２ 取付部
２３ 報知部
２４ 負荷
Ｘ 一方向
Ｙ 直交方向

Claims (2)

1. 構造物の施工面の一方向に沿って複数個設けられる一次コイルを有した給電ユニットと、前記一次コイルと電磁結合されることにより受電した電力を負荷へ供給する二次コイルを有した受電ユニットとを備え、
   前記受電ユニットは、前記構造物の施工面に取り付けるための取付部と、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合され受電可能になった際に、その旨を報知する報知部とを有し、
   前記取付部は、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合された状態において前記一方向とは直交方向、且つ一次コイルの両側外方に対応する位置に設けられ、前記報知部は、前記二次コイルを挟んで前記一方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 請求項１において、
   前記報知部は、前記一次コイルと前記二次コイルとが電磁結合されると点灯し、該点灯から一定時間経過後に消灯する発光部材であることを特徴とすると非接触電力伝送装置。

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