JP2014236634A - 給電装置及び非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置を取り付けるための引掛け穴を壁部に設けないことで壁部の見栄えの悪化を防ぎ、永久磁石を受電装置の取り付けに用いないことで非接触給電に悪影響を及ぼさないようにして、受電装置を壁部に設置する。【解決手段】受電装置に非接触給電を行う給電コイルを具備する給電装置であって、給電コイルが設けられる第１の面と、受電装置が取り付けられる第２の面とを有する壁部を備え、第２の面は、受電装置が有する吸盤が吸着可能とされると共に、給電コイルが配置される第１のエリアと、吸盤が吸着できない第２のエリアとを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、給電装置及び非接触給電システムに関する。

下記特許文献１には、電磁誘導現象を利用した照明装置への電力供給を行うことを可能にすることで、屋外でも設置することを可能とする電力供給装置が開示されている。上記電力供給装置は、非接触で照明装置に給電し、照明装置に設けられる引掛け金具が嵌入される引掛け穴が設けられている。また、下記特許文献２には、非接触によって電力を受電する受電コイルを有する電気機器に新たな部材を追加することなく、該電気機器の位置を変更できる非接触給電システムが開示されている。上記非接触給電システムは、電気機器が配置され、電気機器を適切な配置位置に誘導するための永久磁石を備える配置部がスライド移動可能となるように設けられ、配置部のスライド移動（取付位置の変更）に伴って複数設けられる給電コイルの内のいずれかが対応するように構成される。

特開２０１０−１１４００９号公報 特開２０１２−２２８１０６号公報

ところで、上記特許文献１に記載された電力供給装置は、壁部に電気器具に設けられる引掛け金具が嵌入される引掛け穴が必要であるので、壁部の見栄えが悪くなる可能性がある。また、上記特許文献２に記載の非接触給電システムは、永久磁石が給電コイル及び受電コイルの近傍に配置されるので、非接触給電のために発生する磁界が永久磁石（磁性体）の影響を受け非接触給電の効率が低下するなど非接触給電に悪影響が出る可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、受電装置を取り付けるための引掛け穴を壁部に設けないことで壁部の見栄えの悪化を防ぎ、永久磁石を受電装置の取り付けに用いないことで非接触給電に悪影響を及ぼさないようにして、受電装置を壁部に設置することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、給電装置に係る第１の解決手段として、受電装置に非接触給電を行う給電コイルを具備する給電装置であって、給電コイルが設けられる第１の面と、前記受電装置が取り付けられる第２の面とを有する壁部を備え、前記第２の面は、受電装置が有する吸盤が吸着可能とされると共に、前記給電コイルが配置される第１のエリアと、前記第１のエリアに隣接され、前記吸盤が吸着できない第２のエリアとを有する、という手段を採用する。

本発明では、給電装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記壁部に厚さ方向の貫通孔が複数設けられ、前記第１のエリアは、貫通孔に充填剤が充填されることによって形成される、という手段を採用する。

本発明では、給電装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第２の面に複数の凹部が設けられ、前記第１のエリアは、凹部に充填剤が充填されることによって形成される、という手段を採用する。

本発明では、給電装置に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第２の面は粗面となっており、前記第１のエリアは、粗面にフィルムが貼り付けられることによって形成される、という手段を採用する。

また、本発明では、非接触給電システムに係る解決手段として、上記第１〜第４のいずれか１つの解決手段に係る給電装置と、吸盤及び受電コイルを有する受電装置とを具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、第１のエリアが吸盤によって吸着可能であるので、受電装置に設けられた吸盤によって第１のエリアに吸着することが可能であり、第１のエリアに受電装置を取り付けることができる。

本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの概略構成図（ａ）及び壁部５の正面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態における壁部５の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るに係る非接触給電システムＡは、図１に示すように、家屋の部屋等に設けられる給電装置Ｓ及び該給電装置Ｓから給電を受ける照明装置Ｌ（受電装置）を備えている。このような非接触給電システムは、非接触給電方式の１つである磁界共鳴方式に基づいて給電装置Ｓから照明装置Ｌに電力を非接触給電する。

上記給電装置Ｓは、例えば、家屋と一体化され、後述する壁部５に取り付けられた照明装置Ｌに対して非接触給電を行う。このような給電装置Ｓは、図１に示すように、電源１、整流回路２、給電回路３、給電コイル４、壁部５及び給電用制御部６を備えている。

電源１は、出力端が整流回路２の入力端に接続されており、照明装置Ｌへの給電に必要となる交流電力を整流回路２に供給する交流電源である。このような電源１は、例えば２００Ｖまたは４００Ｖ等の三相交流電力、あるいは１００Ｖの単相交流電力を供給する系統電源や発電装置である。

整流回路２は、入力端が電源１に接続され、出力端が給電回路３に接続されている。このような整流回路２は、電源１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、該直流電力を給電回路３に出力する。なお、電源１として太陽電池等の直流電源を使用し、整流回路２を省略（つまり直流電源から給電回路３に直流電力を供給）してもよい。

給電回路３は、入力端が整流回路２に接続され、出力端が給電コイル４の両端に接続されている。このような給電回路３は、給電コイル４と給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、給電用制御部６から入力される制御指令に基づいて上記整流回路２から供給された直流電力を電源１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して給電コイル４に供給する一種のインバータである。

給電コイル４は、後述する受電コイル１１との間で効率の高い非接触給電が可能となるような方式・大きさ・形状であり、壁部５の表面５ｃに位置する受電コイル１１に対し効率の高い非接触給電が可能となるような姿勢で壁部５の裏面５ｂ（第１の面）側に設けられている。このような給電コイル４は、両端が給電回路３の出力端に接続されており、上記給電回路３から高周波電力が供給されることにより磁界を発生することによって照明装置Ｌに対して非接触で給電を行う。なお、給電コイル４は、埃や水等の侵入の防止や取り扱いを容易にするために、プラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性の材料によってモールドされていてもよい。また、壁部５の裏面５ｂと、該裏面５ｂに対向する給電コイル４の端面とは、接触していてもよいし、距離を空けていてもよい。

受電コイル１１と給電コイル４は、たとえば、いずれもサーキュラー型コイル、ないし、いずれもソレノイド型コイルであり、大きさ・形状は同じであってもよいし、効率の高い非接触給電が可能であれば大きさ・形状が異なっていてもよい。また、壁部５の裏面５ｂの背後に必要となる空間を薄くしてスペースを節約し、かつ、照明装置Ｌを薄くして小型化するために、受電コイル１１と給電コイル４をいずれも平らな形状とし、壁部５と平行する姿勢で設置するのが有利である。

壁部５は、例えば、ガラスやプラスチック等の非磁性材かつ非導電性の板状部材からなる側壁であり、図２に示すように、厚さ方向の貫通孔５ａが全面に複数設けられている。この壁部５は、裏面５ｂ（第１の面）側に給電コイル４が設けられている。ここで、貫通孔５ａは見栄えが悪化しないように目立たない細い径とし、かつ、後述する吸盤１５がどこに位置しても吸盤１５の径の範囲内に貫通孔５ａが少なくとも１つ存在するように、貫通孔５ａを十分に多数設ける。

また、壁部５の表面５ｃ（第２の面）には、後述する照明装置Ｌが有する吸盤１５が吸着可能とされると共に、裏面５ｂ側に給電コイル４が配置された第１のエリアｃ１と、第１のエリアｃ１に隣接され、吸盤１５が吸着できない第２のエリアｃ２とが設けられている。つまり、第１のエリアｃ１は、貫通孔５ａに充填剤５ｄが充填されることによって形成される。充填剤５ｄは、非磁性かつ非導電性の材料であり、たとえばエポキシなど樹脂系の接着剤である。

給電用制御部６は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、給電用制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、給電回路３を制御する。このような給電用制御部６の詳細処理については後述する動作説明の中で説明する。

照明装置Ｌは、非接触給電によって供給された電力を使用して発光する照明装置であり、後述する吸盤１５によって着脱自在である。このような照明装置Ｌは、図１に示すように、受電コイル１１、受電回路１２、光源１３、筐体１４及び吸盤１５を備えている。

受電コイル１１は、上記給電装置Ｓの給電コイル４との間で効率の高い非接触給電が可能となるような方式・大きさ・形状であり、かつ、給電コイル４の間で効率の高い非接触給電が可能となるような姿勢で、筐体内１４に設けられている。このような受電コイル１１は、両端が受電回路１２の入力端に接続されており、給電コイル４の磁界が作用すると電磁誘導によって起電力を発生し、当該起電力を受電回路１２に出力する。なお、受電コイル１１は、埃や水等の侵入の防止や取り扱いを容易にするために、プラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性の材料によってモールドされていてもよい。

受電回路１２は、入力端が受電コイル１１の両端に接続され、出力端が光源１３の入力端に接続されている。このような受電回路１２は、受電コイル１１と受電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、受電コイル１１から供給された交流電力を直流電力に変換して光源１３に供給する一種の整流回路である。なお、受電回路１２の共振用コンデンサの静電容量は、上記給電側共振回路の共振周波数と受電側共振回路の共振周波数とが同一ないしほぼ同一周波数になるように設定されている。

光源１３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、蛍光ランプないし白熱ランプ等の各種ランプであり、筐体１４によって支持されると共に筐体１４に設けられた開口から露出し、受電回路１２から供給される電力によって発光する。なお、光源１３の発光に適する電圧と受電回路１２が出力する電圧が異なる場合には、受電回路１２と光源１３の間に昇圧ないし降圧コンバータを設ければよく、光源１３が交流で発光する場合には、受電回路１２と光源１３の間に直流を交流に変換するインバータを設ければよい。
筐体１４は、例えばプラスチック等の非磁性かつ非導電性の材料からなり、受電コイル１１及び受電回路１２を収容すると共に、光源１３を露出するための開口が設けられ、該開口から露出する光源１３を支持する。開口のかわりに、光を透過する材料で覆ってもよい。

吸盤１５は、ゴムやプラスチップ等の非磁性かつ非導電性の材料からなり、上記開口とは反対側の筐体１４の表面に設けられ、給電装置Ｓの壁部５の第１のエリアｃ１に照明装置Ｌを吸着させるためのものである。この吸盤１５は、受電コイル１１、受電回路１２、光源１３及び筐体１４の重量によって第１のエリアｃ１から外れたり、また第１のエリアｃ１からずり落ちて移動したりしない吸着力を有するように構成されている。なお、吸盤１５の数については、複数であってもよいし、また１つであってもよい。

次に、このように構成された本非接触給電システムの作用及び動作について説明する。
ユーザは、壁部５に照明装置Ｌを取り付けたい場合、壁部５の表面５ｃの第１のエリアｃ１に照明装置Ｌの吸盤１５の吸着面を押し付ける。第１のエリアｃ１の貫通孔５ａは充填剤５ｄが充填され、貫通孔５ａがふさがっているので、一度押し付けられた吸盤１５の吸着部内に空気が入って剥がれることはなく、照明装置Ｌは、第１のエリアｃ１に吸盤１５によって吸着されて固定される。

一方、第２のエリアｃ２に照明装置Ｌの吸盤１５の吸着面を押し付けても、貫通孔５ａを通して吸盤１５の吸着部内に空気が入ってきてしまい吸盤１５が吸着しないので、第２のエリアｃ２に照明装置Ｌを取り付けることができない。

続いて、給電用制御部６は、給電回路３に給電動作を開始させる。一方、照明装置Ｌの受電回路１２は、給電装置Ｓの給電コイル４から受電コイル１１が受電した交流電力を直流電力に変換して、光源１３に供給する。光源１３は、受電回路１２から供給される直流電力に基づいて発光する。給電コイル４と受電コイル１１の間およびその周辺に電磁界が発生することにより非接触給電が行われるが、吸盤１５は非磁性かつ非導電性であり電磁界にまったくないしほとんど影響しないため、吸盤１５が受電コイル１１の近くに位置していても、高い効率で非接触給電が行われる。
なお、照明装置Ｌが壁部５に吸着されているかどうかに関係なく、給電用制御部６は、給電回路３が常時給電動作を行うように制御してもよい。

このような本実施形態によれば、第１のエリアｃ１の貫通孔５ａに充填剤が充填されて第１のエリアｃ１が平らに形成されているので、照明装置Ｌに設けられた吸盤１５によって第１のエリアｃ１に吸着することが可能であり、第１のエリアｃ１に照明装置Ｌを取り付けることができる。また、本実施形態によれば、照明装置Ｌを取り付けるための引掛け穴を壁部５に設けないことで壁部５の見栄えの悪化を防ぎ、永久磁石を用いないので非接触給電への悪影響を回避できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、壁部５の全面に貫通孔５ａを設け、第１のエリアｃ１の貫通孔５ａには充填剤５ｄを充填し、一方第２のエリアｃ２の貫通孔５ａには充填剤５ｄを充填しないことで、第１のエリアｃ１にのみ照明装置Ｌの吸盤１５を吸着可能にしたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、壁部５の表面５ｃの全面に複数の凹部を設け、第１のエリアｃ１の凹部には充填剤５ｄを充填し、一方第２のエリアｃ２の凹部には充填剤５ｄを充填しないことで、第１のエリアｃ１にのみ照明装置Ｌの吸盤１５を吸着可能にしてもよい。

また、例えば、くもりガラス等を壁部５として用いることで、壁部５の表面５ｃの全面を粗面（吸盤自体の持つ弾性面により面の高低差を吸収できない面）とし、第１のエリアｃ１に表面が滑らかなフィルムを貼り付けることで、第１のエリアｃ１にのみ照明装置Ｌの吸盤１５を吸着可能にしてもよい。
充填剤の充填やフィルムの貼り付けは、壁部５の設置後に実施可能なので、壁部５を設置後に、壁部５の用途に応じた位置・高さに給電コイル４を設置し、その後、壁部５の給電コイル４に面する範囲のみ充填剤を充填する、あるいはフィルムを貼り付けることにより、同一構造の壁部５をさまざまな用途に使い分けることが可能である。

（２）上記実施形態では、受電装置として照明装置Ｌを用いているが本発明はこれに限定されない。照明装置Ｌ以外の家電機器や、その他の電気機器に受電コイルや受電回路を設け、給電装置Ｓから非接触で電力を受電する受電装置として用いるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、家屋等の側壁に壁部５を用いたが、側壁ではなく、天井に壁部５を用い給電装置Ｓを設置するようにしてもよい。
（４）上記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、電磁誘導方式など他の方式を採用するようにしてもよい。

１…電源、２…整流回路、３…給電回路、４…給電コイル、５…壁部、５ａ…貫通孔、５ｂ…裏面（第１の面）、５ｃ…表面（第２の面）、５ｄ…充填剤、６…給電用制御部、１１…受電コイル、１２…受電回路、１３…光源、１４…筐体、１５…吸盤、Ａ…非接触給電システム、ｃ１…第１のエリア、ｃ２…第２のエリア、Ｌ…照明装置（受電装置）、Ｓ…給電装置

Claims (5)

1. 受電装置に非接触給電を行う給電コイルを具備する給電装置であって、
   給電コイルが設けられる第１の面と、前記受電装置が取り付けられる第２の面とを有する壁部を備え、
   前記第２の面は、受電装置が有する吸盤が吸着可能とされると共に、前記給電コイルが配置される第１のエリアと、前記第１のエリアに隣接され、前記吸盤が吸着できない第２のエリアとを有することを特徴とする給電装置。
2. 前記壁部に厚さ方向の貫通孔が複数設けられ、
   前記第１のエリアは、貫通孔に充填剤が充填されることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記第２の面に複数の凹部が設けられ、
   前記第１のエリアは、凹部に充填剤が充填されることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
4. 前記第２の面は粗面となっており、
   前記第１のエリアは、粗面にフィルムが貼り付けられることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
5. 請求項１〜４のいずれ一項に記載の給電装置と、吸盤及び受電コイルを有する受電装置とを具備することを特徴とする非接触給電システム。

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