JP2018038110A - 異物介在防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触で電子製品の充電を行う際、送電用コイルと受電用コイルの間に異物が介在することを防止する移動除去装置を提供する。【解決手段】互いに対向して非接触で電力の供給を行う送電用コイル２と受電用コイル３の間の位置まで移動して送電用コイル２と受電用コイル３の間に介在する異物を除去する異物介在防止装置１００とする。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触で電子製品に電力を供給して充電を行う送電用コイルと受電用コイルの間に異物が介在することを防止するための異物介在防止装置に関する。

電子製品を充電する方法の一つとして、電力を供給する電源と接続した送電用コイルに電子製品に設けられた受電用コイルを対向させて非接触で電力の供給を行う方法が知られている。この充電方法においては、送電用コイルからの電力を効率良く受電用コイルに供給させて、効率良く電子製品を充電するため、送電用コイルと受電用コイルの間で発生する電磁界の遮蔽等を防止することが求められている。そのため、送電用コイルと受電用コイルの間で発生する供給に関与する電磁界の遮蔽等の原因となる送電用コイルと受電用コイルの間の異物の介在を防ぐことが特に重要となる。

ここで、従来の技術として、送電用コイルと受電用コイルの間に異物が介在することを防ぐため、送電用コイルと電動式の車両に設けられた受電用コイルの間にエアバッグが介在するように構成されている装置を送電用コイルの上部に備えることが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。すなわち、電動式の車両の充電を行う際に、送電用コイルの上部に設けられたエアバッグが膨張して送電用コイルと受電用コイルの間に介在する異物を除去する。その後、送電用コイルから受電用コイルに電力が供給されている間、膨張したエアバッグが両コイル間に介在して異物が介入することを防止することにより送電用コイルと受電用コイルの間で発生する電磁界の遮蔽等を防止することが可能となる。

特開２０１２−１９６０１５号公報（段落［０００６］、［００２２］〜［００２７］、［図６］、［図７］、［図８］等） 特開２０１５−１７７６３３号公報（段落［０００８］〜［００１１］、［図１］等）

しかしながら、例えば特許文献１及び２に記載されたエアバッグ等が送電用コイルの上部に予め設けられている装置では、収縮したエアバッグの上に異物が載っていた場合、エアバッグが膨張すると、その異物がエアバッグと受電用コイルの間に挟まってしまう。この異物により、送電用コイルと受電用コイルの間で発生する電力の供給に関与する電磁界が遮蔽等され、電動式の車両の充電の効率が低下するという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、送電用コイルと受電用コイルの間の異物の介在及び充電中の異物の介入を防いで送電用コイルと受電用コイルの間で発生する電磁界の遮蔽等を防止することにより、電子製品の充電の効率の低下を防ぐ異物介在防止装置を提供することを課題としている。

かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに対向して非接触で電力の供給を行う送電用コイルと受電用コイルの間の位置まで移動して、前記送電用コイルと前記受電用コイルの間に介在する異物を除去する移動除去装置が設けられたことを特徴とする異物介在防止装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記受電用コイルが前記送電用コイルと対向する位置に移動されたことを検知して信号を送信する位置検知装置と、該位置検知装置からの信号を受信して前記移動除去装置を前記受電用コイルと前記送電用コイルの間に移動させる制御装置が設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記送電用コイルと前記受電用コイルの間に介在する異物を前記送電用コイル及び前記受電用コイルの間より外側に除去する異物除去手段を前記移動除去装置に備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記移動除去装置に前記送電用コイルと前記受電用コイルの間の外周側面付近で発生する電磁界 の漏洩を抑える磁性体が設けられ、該磁性体の外周の大きさが前記送電用コイル及び前記受電用コイルの外周より大きいことを特徴とする。

本発明によれば、送電用コイルと受電用コイルの間の異物の介在及び充電中の異物の介入を防止して送電用コイルと受電用コイルの間で発生する電磁界の遮蔽等を防止して電子製品の充電の効率の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る異物介在防止装置等の全体の構成を示す斜視図である。 当実施の形態に係る異物介在防止装置の使用方法を示す側面図である。 当実施の形態に係る異物介在防止装置の移動除去装置が送電用コイルと受電用コイルの間まで移動する状態を示す側面図である。 当実施の形態に係る異物介在防止装置の移動除去装置が送電用コイルと受電用コイルの間に介在する状態を示す側面図である。

図１乃至図４には、発明の実施の形態を示す。
この実施の形態に係る異物介在防止装置１００は、図１及び２に示すように、地面に設けられた送電用コイル２から車両９に設けられた受電用コイル３に電力を供給する際、送電用コイル２と受電用コイル３の間に移動して異物を除去する移動除去装置１と、移動除去装置１が収納される待機充電箱６とが備えられている。

図１に示すように、送電用コイル２は樹脂で形成された短円筒形の筐体２ａに、円形状体のコイル本体部２ｂが収容されて構成されている。受電用コイル３も、樹脂で形成された短円筒形の筐体３ａに、円形状体のコイル本体部３ｂが収容されて構成されている。後述する非接触給電はコイル本体部２ｂとコイル本体部３ｂとの電磁誘導によって行われる。

移動除去装置１は、図１に示すように、平たい箱状の装置本体１１に地面を転動する車輪１０が４箇所設けられると共に、この装置本体１１には車輪１０を転動させる駆動源（図示せず）が設けられ、さらに、この装置本体１１の中央部分には磁性体５が設けられている。また、この装置本体１１の前面部分には送電用コイル２と受電用コイル３の間に介在する異物をその間の領域から外に除去する異物除去手段４が設けられている。さらに、装置本体１１には、受電用コイル３の位置を検知する位置検知装置７からの信号を受信して駆動源の運転制御及び異物除去手段４の運転制御を行う制御装置８が設けられている。この位置検知装置７は待機充電箱６に設けられている。また、これら車輪１０、駆動源、異物除去手段４及び制御装置８は磁性体５の外側に設けられている。

また、磁性体５は輪形状を呈すると共に、この磁性体５の内部は樹脂で構成されている。この磁性体５の外周の大きさは、送電用コイル２及び受電用コイル３の外周より大きくなるように構成されている。

さらに、異物除去手段４は、回転式のブラシにより構成され、移動除去装置１が送電用コイル２と受電用コイル３の間まで移動するときに、送電用コイル２の上部に存在する異物を掃き出して、送電用コイル２及び受電用コイル３の間の領域から外に除去するように構成されている。なお、異物除去手段４は、風圧により異物を吹き飛ばす風圧装置としても良い。

なお、上記車輪１０の代わりに、例えば無限軌道が設けられていても良いし、制御装置８は、この実施の形態においては移動除去装置１に設けられているが、待機充電箱６に設けられていてもよい。

一方、この実施の形態に係る異物介在防止装置１００の構成要素である待機充電箱６には、図１に示すように、移動除去装置１を収納可能な凹部形状の収納部１２が設けられている。また、この待機充電箱６には、収納部１２内に移動除去装置１が待機している間、この移動除去装置１を充電する充電装置（図示せず）が設けられている。

また、この待機充電箱６は、図２に示すように、送電用コイル２と接続され、車両９に設けられた受電用コイル３を充電するため、送電用コイル２に電力を供給する電源装置の役割を兼ねている。なお、この構成に限らず、待機充電箱６とは別に送電用コイル２に接続される電源装置（図示せず）を設けることもできる。

さらに、待機充電箱６には、図１，図３，図４に示すように、前述の位置検知装置７が設けられ、この位置検知装置７は、受電用コイル３が送電用コイル２に対向する位置に移動したことを検知して、移動除去装置１に設けられた制御装置８に信号を送信するように構成されている。また、位置検知装置７と制御装置８による動作については後述する。

なお、位置検知装置７は、この実施の形態では待機充電箱６に設けられているが、移動除去装置１に設けても良く、受電用コイル３の位置を検知しやすい送電用コイル２の位置付近に設けても良い。

次に、この実施の形態に係る異物介在防止装置１００の使用方法について説明する。
まず、車両９を充電するため、図２に示すように、運転者は車両９に設けられた受電用コイル３が地面に設けられた送電用コイル２に対向するように車両９を移動させて停車させる。待機充電箱６に設けられた位置検知装置７は受電用コイル３が送電用コイル２に対向する位置に移動したことを検知して移動除去装置１に設けられた制御装置８に信号を送信する。制御装置８には待機充電箱６に設けられた収納部１２から送電用コイル２までの距離が記録されており、制御装置８が信号を受信して移動除去装置１の駆動源を運転制御して、自動で移動除去装置１を図３に示すように収納部１２から外に移動させ、図４に示すように送電用コイル２と受電用コイル３の間まで移動させる。

そして、移動除去装置１が地面に設けられた送電用コイル２と車両９に設けられた受電用コイル３の間まで移動するとき、送電用コイル２と受電用コイル３の間に異物が介在している場合、移動除去装置１が異物を押し出して除去する。

また、位置検知装置７が受電用コイル３が送電用コイル２に対向する位置に移動したことを検知して、移動除去装置１に設けられた制御装置８に信号を受信させ、制御装置８の制御により移動装置１に設けられている異物除去手段４の運転を開始させる。これにより、異物除去手段４は回転式のブラシで送電用コイル２の上部に存在する異物を送電用コイル２と受電用コイル３の間の領域から外に掃き出して、移動除去装置１の異物の押し出しによる除去に加えて、さらに微小な異物を除去する。

その後、移動除去装置１は、送電用コイル２と受電用コイル３の間まで移動した後、その間に介在した状態で停止する。

この状態で、運転者は待機充電箱６のスイッチを手動で操作して待機充電箱６から送電用コイル２のコイル本体部２ｂに電力を供給させる。そして、送電用コイル２のコイル本体部２ｂから受電用コイル３のコイル本体部３ｂに非接触給電にて電力を供給させて車両９の充電を開始する。

なお、この実施の形態では、運転者が手動で待機充電箱６のスイッチを操作して車両９の充電を開始している。しかし、この限りではなく、受電用コイル３が送電用コイル２と対向する位置に移動したことを位置検知装置７が検知して信号を制御装置８に送信して、その信号を受信した制御装置８が待機充電箱６を運転制御してスイッチを操作して自動で車両９の充電を開始するものであっても良い。

この充電時には、移動除去装置１が送電用コイル２と受電用コイル３の間の異物を押し出して除去したため、送電用コイル２と受電用コイル３の間で電磁界が遮蔽されるのを防止して、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給効率の低下を防ぐことができる。

さらに、移動除去装置１に設けられている異物除去手段４が、移動除去装置１の異物の押し出しによる除去に加えて、送電用コイル２の上部に載っている微小な異物をブラシで掃きだして除去したため、送電用コイル２と受電用コイル３の間で電磁界が遮蔽されるのをより一層防ぐことができ、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給効率の低下を防ぐことができる。

また、送電用コイル２から受電用コイル３の間に移動除去装置１が介在しているため、電力を供給している間、送電用コイル２と受電用コイル３の間に異物が介入することを防止することができるため、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給効率の低下を防ぐことができる。

また、送電用コイル２から受電用コイル３に電力を供給している間、移動除去装置１に設けられた磁性体５は送電用コイル２と受電用コイル３の間に介在している。この磁性体５は、外周の大きさが送電用コイル２及び受電用コイル３の外周より大きくなるように構成されているため、磁性体５は送電用コイル２と受電用コイル３の間の外周側面付近で発生する送電用コイル２から受電用コイル３へ向かう方向の電磁界の磁束を妨げることなく電磁界の磁束が送電用コイル２及び受電用コイル３の外周外側に漏洩等することを防止できる。そして、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給の乱流が起きることを防ぐことができる。

さらに、輪形状の磁性体５の内部は樹脂で構成されているため、送電用コイル２と受電用コイル３の間の中央部分で発生する電磁界の磁束の乱流等が起きることを防ぐことができる。これにより、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給効率を低下させることを防止できる。

また、車両９を充電する前においては、移動除去装置１は待機充電箱６に設けられた収納部１２内で待機しているため、移動除去装置１の上部に異物が載ることが防止されることから、移動除去装置１が送電用コイル２と受電用コイル３の間まで移動した状態でも、送電用コイル２と受電用コイル３の間に異物が介入することがない。よって、送電用コイル２から受電用コイル３に電力を供給している間、送電用コイル２と受電用コイル３の間で発生する電磁界の遮蔽等を防ぐことができる。

さらにまた、送電用コイル２から受電用コイル３に電力を供給している間、移動除去装置１に設けられている車輪１０、駆動源、異物除去手段４及び制御装置８は、移動除去装置１に設けられている磁性体５より外側に設けられているため、送電用コイル２と受電用コイル３の間で発生する電磁界が、これら車輪１０、駆動源、異物除去手段４及び制御装置８により、遮蔽等されることを防止できる。従って、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給効率が低下することを防ぐことができる。

このように充電が終了した後、車両に設けられた表示器（図示せず）が充電が終了したことを運転者に報知する。この報知を運転者は認知して、送電用コイル２から受電用コイル３への電力の供給を停止するため、待機充電箱６のスイッチを手動で操作して車両９の充電を停止する。その後、運転者が車両９を移動させて、受電用コイル３が送電用コイル２から離れた状態になると、位置検知装置７は受電用コイル３が送電用コイル２から離れたことを検知して移動除去装置１の制御装置８に信号を送信する。制御装置８には待機充電箱６に設けられた収納部１２から送電用コイル２までの距離が記録されており、信号を受信した制御装置８は移動除去装置１の駆動源を運転制御して、移動除去装置１を収納部１２まで移動させて待機させる。収納部１２で待機している間、移動除去装置１は待機充電箱６により充電される。

なお、この実施の形態では受電用コイル３の位置を位置検知装置７が検知して制御装置８に信号を送信して、信号を受信した制御装置８が駆動源を運転制御して移動除去装置１を両コイル間から収納部１２まで移動させている。しかし、この構成に限らず、待機充電箱６に設けられた充電検知装置（図示せず）が車両９の充電が終了したことを検知して移動除去装置１に設けられた制御装置８に信号を送信して、信号を受信した制御装置８が駆動源を運転制御して移動除去装置１を両コイル間から収納部１２まで移動させるように構成されているものであっても良い。

以上、この実施の形態においては、異物介在防止装置１００の構成である移動除去装置１が地面に設けられた送電用コイル２と車両９に設けられた受電用コイル３の間に移動して、送電用コイル２と受電用コイル３の間に介在する異物を押し出して除去する。そのため、送電用コイル２から受電用コイル３に電力を供給する際、異物による送電用コイル２と受電用コイル３で発生する電磁界が遮蔽等されるのを防ぐことができ、車両９の充電の効率の低下を防止できる。

なお、上記実施の形態では、異物介在防止装置１００の構成の一つとして、待機充電箱６が設けられているが、構成によっては設けなくてもよい。

また、上記実施の形態では、異物介在防止装置１００を車両９の充電するための非接触電力伝送装置に使用しているが、これに限らず、工場作業用ロボットなど駆動する大型の電子製品の充電装置に使用してもよい。

さらに、上記実施の形態は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態のみに限定されることを意味するものではないことは、いうまでもない

１・・・移動除去装置
２・・・送電用コイル
２ａ・・・送電用コイルの筺体
２ｂ・・・送電用コイル本体
３・・・受電用コイル
３ａ・・・受電用コイルの筺体
３ｂ・・・受電用コイル本体
４・・・異物除去手段
５・・・磁性体
６・・・待機充電箱
７・・・位置検知装置
８・・・制御装置
９・・・車両
１０・・・車輪
１１・・・装置本体
１２・・・収納部
１００・・・異物介在防止装置

Claims (4)

1. 互いに対向して非接触で電力の供給を行う送電用コイルと受電用コイルの間の位置まで移動して前記送電用コイルと前記受電用コイルの間に介在する異物を除去する移動除去装置が設けられたことを特徴とする異物介在防止装置。
2. 前記受電用コイルが前記送電用コイルと対向する位置に移動されたことを検知して信号を送信する位置検知装置と、該位置検知装置からの信号を受信して前記移動除去装置を前記受電用コイルと前記送電用コイルの間に移動させる制御装置が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の異物介在防止装置。
3. 前記送電用コイルと前記受電用コイルの間に介在する異物を除去する異物除去手段を前記移動除去装置に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異物介在防止装置。
4. 前記移動除去装置に前記送電用コイルと前記受電用コイルの間の外周側面付近で発生する電磁界の漏洩を抑える磁性体が設けられ、該磁性体の外周の大きさが前記送電用コイル及び前記受電用コイルの外周より大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の異物介在防止装置。

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