JP2020066267A - ガイド装置および給電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 カートを確実に所定位置へ移動させたり、所定位置から容易に移動させたりすることができるガイド装置および給電システムを提供する。【解決手段】 実施形態によれば、ガイド装置は、カートを収納位置に導くようにカートに設けた車輪が移動する向きを所定の移動方向に制限する溝を有する。溝は、溝内における車輪の向きが移動方向に対して所定値未満の傾きとなる溝幅とする。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ガイド装置および給電システムに関する。
近年、非接触で電力を伝送する技術（非接触電力伝送）を用いてバッテリの充電などを行う給電システムがある。非接触電力伝送では、電力を効率良く伝送するために、コイル等の受電側のアンテナと送電側のアンテナとの位置合わせが重要である。例えば、移動体に設けた受電コイルへ非接触で電力を伝送するシステムでは、移動体を送電コイルの設置位置に応じて移動体を確実に移動させる必要がある。
非接触電力伝送を用いた給電システムとしては、利用者が操作するショッピングカートに搭載したバッテリや電子機器へ電力を供給するものが考案されている。このような給電システムを運用するには、受電側となる機器と搭載したショッピングカートを送電側のアンテナを設置した所定の停止位置へ確実に移動させる必要がある。ただし、一般の利用者が使用するショッピングカートは、所定の停止位置に簡単に移動させることができ、かつ、所定の停止位置から簡単に移動させることができる必要がある。しかしながら、非接触での電力伝送が可能となる精度でショッピングカートを停止位置に停止させたり停止位置から移動させたりすることは、容易ではないという問題がある。
特開２００６−１０１５７７号公報
本発明が解決しようとする課題は、移動体を確実に所定位置へ移動させたり、所定位置から容易に移動させたりすることができるガイド装置および給電システムを提供することである。
実施形態によれば、ガイド装置は、カートを収納位置に導くようにカートに設けた車輪が移動する向きを所定の移動方向に制限する溝を有する。溝は、溝内における車輪の向きが移動方向に対して所定値未満の傾きとなる溝幅とする。
図１は、実施形態に係る給電システムによって充電されるバッテリを搭載するショッピングカートの構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る給電システムによって充電されるバッテリを搭載するショッピングカートを収納位置に収納した状態を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る給電システムの制御系の構成例を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る給電システムにおける送電器の配置例を示す図である。 図５は、実施形態に係る給電システムにおける送電器の変形例を示す図である。 図６は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝と車輪との関係を示す図である。 図７は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅と車輪の向きとがなす車輪角度の第１の例を示す図である。 図８は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅と車輪の向きとがなす車輪角度の第２の例を示す図である。 図９は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅と車輪の向きとがなす車輪角度の第３の例を示す図である。 図１０は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅と車輪の向きとがなす車輪角度の第４の例を示す図である。 図１１は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅と車輪の向きとがなす車輪角度の第５の例を示す図である。 図１２は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の幅に対するカートの移動し易さに関する主観評価の実験結果を示す図である。 図１３は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の内壁における第１の構成例を示す図である。 図１４は、実施形態に係るガイド装置としてのガイドレールが形成する溝の内壁における第２の構成例を示す図である。
以下、各実施形態に係る給電システムについて図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る給電システムによって充電するバッテリを搭載したショッピングカート１の構成例を示す図である。
ショッピングカート（以下、単に、カートとも称する）１は、給電システムによって充電されるバッテリを搭載した移動体の例である。給電システムは、非接触で電力を伝送する送電側のシステム（送電システム）と非接触で伝送された電力を受電する受電側のシステム（受電システム）とで構成する。
受電システムは、カート１に搭載され、非接触で伝送される電力を受電する受電装置である。例えば、受電システムは、非接触で受電する電力でカート１に搭載したバッテリを充電する。送電システムは、カート１に搭載した受電システムが受電可能な電力を伝送する送電装置である。例えば、送電システムは、収納位置（カート置場）に収納したカート１に搭載される受電システムに対して非接触で電力を伝送するように構成する。
また、カート１に搭載する給電システムによって充電されるバッテリは、例えば、カート１に搭載する電子機器に電力を供給する電源装置である。給電システムによって充電されるバッテリは、カート１に搭載する電子機器が具備するものであって良い。また、給電システムによって充電されるバッテリは、電子機器とは別の装置としてカート１に搭載され、電子機器へ電力を供給するものであっても良い。
図１に示す構成例において、カート１は、商品を収納して移動可能なカート本体１１にバッテリ２２を具備する電子機器２１および受電器２３を取付けて構成する。カート本体１１は、利用者の操作によって商品を収納して移動する構成を有する。電子機器２１は、利用者に対して情報を提供したり、サービスを提供したりするための機器である。バッテリ２２は、電子機器２１を動作させるための電源装置である。受電器２３は、外部装置から伝送される電力を受電する。電子機器２１は、受電器２３が受電する電力によってバッテリ２２を充電する。
なお、バッテリ２２は、電子機器２１とは別に設けた電源装置（外部電源）とした構成であっても良い。外部電源としてのバッテリ２２は、受電器２３からの電力によって２次電池を充電する充電回路と電力を蓄電する二次電池とを含む構成とする。この場合、バッテリ２２は、２次電池に蓄電した電力を電子機器２１へ供給するように構成すれば良い。
カート本体１１は、商品を収納する収納カゴ１２を有する。収納カゴ１２は、４つのキャスタ１５（１５Ｆｒ、１５Ｆｌ、１５Ｒｒ、１５Ｒｌ）を設けたフレーム１４によって支持する。４つのキャスタ１５は、フレーム１４の下部の四隅に設ける。各キャスタ１５（１５Ｆｒ、１５Ｆｌ、１５Ｒｒ、１５Ｒｌ）は、それぞれ移動方向に回転する車輪１３（１３Ｆｒ、１３Ｆｌ、１３Ｒｒ、１３Ｒｌ）を有する。カート本体１１は、各キャスタ１５の車輪１３が床面上で回転することにより移動する。また、各キャスタ１５は、車輪１３の回転方向が自在に回動するように構成する。これにより、カート本体１１は、移動方向を自在に変えることができる。
フレーム１４において収納カゴ１２の一面側には、ハンドル１６が設けられる。ハンドル１６は、利用者が把持する。例えば、利用者は、ハンドル１６を把持してカート本体１１を移動させる。本実施形態では、利用者が把持するハンドル１６から収納カゴ１２を押す方向を前進方向とするものとする。前進方向を基準として、キャスタ１５Ｆｒが支持する車輪１３Ｆｒは右の前輪とし、キャスタ１５Ｆｌが支持する車輪１３Ｆｌは左の前輪とする。また、キャスタ１５Ｒｒが支持する車輪１３Ｒｒは右の後輪とし、キャスタ１５Ｒｌが支持する車輪１３Ｒｌは左の後輪とする。
また、４つのキャスタ１５が四隅に設けられるフレーム１４の下部は、前進方向において前側が狭く、後方が広く形成される。このため、前輪を支持するキャスタ１５Ｆｒおよび１５Ｆｌは、後輪を支持するキャスタ１５Ｒｒおよび１５Ｒｌよりも左右の幅が狭くなる。これにより、複数のカートを前後に連ねて収納する場合、後ろのカートのフレームは、前のカートのフレームに沿って重なるように収納される。
また、実施形態においては、収納カゴ１２に対してハンドル１６側を手前側とし、その反対側を先端側と称するものとする。収納カゴ１２は、手前側の面が下端を自由端として開閉可能な開閉面１２ａを有する。また、収納カゴ１２は、開閉面１２ａとする手前側の面よりも先端側の面が小さく形成される。これにより、複数のカートを前後に連ねて収納する場合、後ろのカートは、前のカートの開閉面１２ａを押し上げて前後のカートの収納カゴ１２が重なるように収納される。
電子機器２１は、カート本体１１に取り付けられる。図１に示す構成例において、電子機器２１は、バッテリ２２を具備し、収納カゴ１２のハンドル１６に取り付けられている。電子機器２１は、バッテリ２２からの電力によって駆動される。例えば、電子機器２１は、利用者に情報を提供するためのタブレット端末などの情報端末、あるいは、利用者が選択した商品の情報を取得する商品リーダである。また、電子機器２１は、バッテリ２２からの電力によって利用者が所持する携帯端末（例えば、携帯電話機、スマートフォン、デジタルカメラなど）の電子機器を充電するための充電装置などであっても良い。
図１に示す構成例において、電子機器２１としては、タブレット端末２１Ａおよび商品リーダ２１Ｂを例示する。タブレット端末２１Ａは、タッチパネルを設けた表示部を有するコンピュータである。タブレット端末２１Ａは、ハンドル１４側に位置する利用者に表示部を向けて設置される。例えば、タブレット端末２１Ａは、商品リーダによって読み取った商品の情報を表示する。また、タブレット端末２１Ａは、商品リーダにより読取った商品に対する精算処理を行うものであっても良い。
電子機器２１としての商品リーダ２１Ｂは、商品の情報を読取る装置である。商品リーダ２１Ｂは、読取った商品の情報を表示する表示部を有するものであっても良い。例えば、商品リーダ２１Ｂは、収納カゴ１２に出し入れする商品に添付されたＲＦＩＤタグなどを読み取るＲＦＩＤタグリーダである。また、商品リーダ２１Ｂは、商品に添付されたバーコードなどの商品識別情報を読み取るスキャナであっても良い。
なお、電子機器２１としては、タブレット端末２１Ａに代えて利用者が所持する携帯端末（スマートフォン、タブレット端末など）を接続するためのインターフェース機器を設けても良い。電子機器２１としてのインターフェース機器に接続する携帯端末は、上述したタブレット端末２１Ａと同様な処理を行うようにしても良い。また、電子機器２１としてのインターフェース機器は、携帯端末が具備するバッテリを充電するものであっても良い。なお、電子機器２１としてのインターフェース機器は、バッテリ２２を内蔵するものであっても良いし、別途設けたバッテリ２２に接続するものであっても良い。
受電器２３は、カート本体１１の側面に取り付けられる。受電器２３は、非接触で伝送される電力を受電し、受電した電力を電子機器２１またはバッテリ２２へ供給する。受電器２３は、受電アンテナおよび回路などを有する。受電器２３は、受電アンテナが電力を受電する受電面（電力を送電する側のアンテナに対向する面）が床面に対して略垂直なるようにカート本体１１の側面に設置される。なお、受電器２３の制御系の構成については、後で詳細に説明するものとする。
受電器２３は、カート本体１１の側方から伝送される電力を受電するようにカート本体１１の側面に設置される。図１に示す構成例において、受電器２３は、受電アンテナの受電面を床に対して略垂直の状態としてカート本体１１の外側に向けて後輪１３Ｒｒを支持するキャスタ１５Ｒｒの上方に設けられる。図１に示す構成によれば、受電器２３は、カート本体１１の右側に設置した送電アンテナから出力される電力を受電できる。なお、受電器２３は、受電アンテナの受電面が床に対して略垂直の状態でカート本体１１の側面に配置されるものであれば良い。受電器２３を設ける位置は、受電アンテナに対向するように設置する送電アンテナを含む送電器３２の配置に応じて設計すれば良い。
次に、上記のように構成するカート１に搭載したバッテリ２２を充電するための給電システムの構成について説明する。
図２は、実施形態に係る給電システムによって充電されるバッテリ２２を搭載する複数のカート１を収納位置に収納した状態を示す斜視図である。
バッテリ２２を搭載する各カート１は、図２に示すように、所定の収納位置（カート置場）に収納される。ただし、図２では、２つのカート１（１Ａ、１Ｂ）を収納位置に収納した状態を示すが、収納位置には複数のカート１が連なって収納されるものとする。
収納位置には、収納する各カート１における４つのキャスタ１５の各車輪１３を導くための４つのガイドレール３１（３１Ｒｒ、３１Ｒｌ、３１Ｆｒ、３１Ｆｌ）が設けられる。ガイドレール３１は、収納位置において各カート１を既定の位置に導くためのガイド装置である。図２に示す例では、カート１の後輪用に対応する１対のガイドレール３１Ｒｒ、３１Ｒｌとカート１の前輪に対応する１対のガイドレール３１Ｆｒ、３１Ｆｌとを設置する。ただし、ガイドレール３１は、収納位置において各カート１を既定の位置に導くものであれば良く、４つのガイドレールを配置する構成に限定されない。例えば、ガイドレール３１は、４つのガイドレール３１Ｒｒ、３１Ｒｌ、３１Ｆｒ、３１Ｆｌのうち、何れか１つまたは２つを省略した構成としても良い。
収納位置において、各カート１は、ガイドレール３１に沿って車輪が移動し、前後のカート同士が重なり合った状態で収納される。カート１における収納カゴ１２の手前側の面は、下端を自由端として開閉可能な開閉面１２ａである。また、収納カゴ１２は、開閉面１２ａとする手前側の面よりも先端側の面が小さく形成される。これにより、後方のカート１Ｂの収納カゴ１２の先端側を前方のカート１Ａの開閉面１２ａに押し込むと、前方のカートの開閉面１２ａは押し上げられる。前方のカート１Ａの開閉面１２ａを押し上げたままさらに後方のカート１Ｂを押し込むと、カート１Ｂの収納カゴ１２はカート１Ａの収納カゴ１２に重なるように収納される。
また、各カート１のフレーム１４は、ガイドレール３１に沿った移動方向に対する左右方向において、手前側が広く、先端側が狭くなるように形成される。このため、カート１の前輪１３Ｆｒ、Ｆｌを支持するキャスタ１５Ｆｒ、１５Ｆｌは、後輪１３Ｒｒ、１３Ｒｌを支持するキャスタ１５Ｒｒ、１５Ｒｌよりも左右の幅が狭くなる。これにより、複数のカートを前後に連ねて収納する場合、後方のカート１Ｂのフレーム１４は、前方のカート１Ａのフレーム１４に沿って重なるように収納される。
上述したように、複数のカート１（１Ａ、１Ｂ）は、収納位置に収納した状態において前後のカート同士が重なり合った状態で収納される。各カート１は、収納位置においてガイドレール３１に沿って車輪が移動するため、フレーム１４および収納カゴ１２の形状に応じて重なり合う状態が決まる。収納位置において重ねて収納される各カート１の前後の間隔が既定の距離であれば、各カート１の受電器２３が配置される間隔も既定の距離となる。すなわち、各カート１は、収納位置においてガイドレール３１に沿って移動して前後が重なった状態で収納される。このため、収納位置において、各カート１の受電器２３は、収納状態における各カート１の前後の間隔に応じた既定の間隔で配置されるものとなる。
送電器３２は、非接触で受電器２３が受電可能な電力を出力する。送電器３２は、送電用のアンテナおよび送電用の回路などを有する。送電器３２は、送電用のアンテナ（送電アンテナ）が電力を出力する送電面（受電器の受電アンテナに対向する面）が床面に対して略垂直なるようにカート本体１１の側面に向けて設置する。なお、送電器３２の制御系の構成については、後で詳細に説明するものとする。
また、送電器３２は、収納位置に収納される状態の各カート１の受電器２３に対向する位置に設ける。図２に示す構成例において、収納位置に収納された各カート１の受電器２３は、ガイドレール３１に沿って既定の間隔で配置される。このため、送電器３２は、収納した各カート１の受電器２３に対向するように、ガイドレール３１に沿って既定の間隔で配置する。
次に、給電システムの制御系の構成について説明する。
給電システムは、各カート１に設置する受電器２３を含む受電システムと収納位置におけるカート１の位置に対応して設置する送電器３２を含む送電システムとを有する。すなわち、給電システムは、収納位置におけるカートの位置に対応して設置する送電器３２が各カートに設置した受電器２３へ非接触で電力を伝送するシステムである。給電システムにおいて、送電システムの送電器３２は、受電システムの受電器２３と物理的かつ電気的に接続されていない状態（非接触状態）で、電力を伝送する。
図３は、給電システムの制御系の構成例を示すブロック図である。
給電システムは、非接触で電力を伝送するシステムであり、送電側のシステム（送電システム）と受電側のシステム（受電システム）とで構成する。送電システムは、収納位置に収納した各カート１に搭載された受電器２３へ非接触で電力を伝送するためのシステムである。受電システムは、受電器２３が非接触で電力を受電し、受電した電力によってバッテリ２２を充電するためのシステムである。
送電システムは、収納位置のガイドレール３１に沿って設置する複数の送電器３２を有する。各送電器３２は、商用電源に接続するＡＣアダプタなどの直流電源を介して直流電力が供給される。送電器３２は、受電器２３に対して電力を供給する送電状態と受電器２３に対して電力を供給しない待機状態とのいずれかで動作する。
図３に示す構成において、送電システムを構成する各送電器３２は、電源回路４１、送電回路４２、送電コイル４３、制御回路４４および表示部４５などを備える。
電源回路４１は、外部からの直流電源の電圧を各回路の動作に適した電圧に変換する。電源回路４１は、送電回路４２に送電を行わせる為の電力を生成し、送電回路４２に供給する。また、電源回路４１は、制御回路４４を動作させる為の電力を生成し、制御回路４４に供給する。
送電回路４２は、送電アンテナ４３から送電するための送電電力を生成する。送電回路４２は、生成した送電電力を送電アンテナ４３に供給する。例えば、送電回路４２は、制御回路４４の制御に基づき、電源回路４１から供給される直流電力をスイッチングすることにより送電電力としての交流電力を生成する。
送電アンテナ４３は、送電回路４２から供給される送電電力に応じて受電器２３が受電可能な電力を出力する。送電アンテナ４３は、電力を送電する送電面が平面状に形成される。送電アンテナ４３の送電面は、床面に対して略垂直になる状態で、受電器２３の受電アンテナ５１の受電面に対向するように配置される。
例えば、送電アンテナ４３は、送電用のコイル（送電コイル）が共振用のコンデンサと直列あるいは並列接続されることにより共振回路（送電共振回路）を構成する。送電共振回路としての送電アンテナ４３は、送電回路４２から交流電力が供給されると、供給された交流電力に応じた磁界を発生させる。送電アンテナ４３の送電コイルは、絶縁された電線が巻かれた巻線構造として構成されていても良いし、プリント基板上にコイルパターンが形成されて構成されていても良い。
表示部４５は、送電器３２の状態を示すインジケータである。表示部４５は、制御回路４４の制御に応じて表示を切り替える。例えば、表示部４５は、送電器３２の動作状態に応じて表示色を切り替える。また、表示部４５は、動作状態をメッセージで表示するようにしてもよい。
制御回路４４は、送電回路４２および表示部４５の動作を制御する。制御回路４４は、プロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、演算処理を実行する。プロセッサは、例えば、メモリに記憶されているプログラム及びプログラムで用いられるデータに基づいて種々の処理を行う。メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。制御回路４４は、マイコン、及び／または発振回路などにより構成されていてもよい。
例えば、制御回路４４は、送電器３２の状態に応じて表示部４５の表示を切り替える。また、制御回路４４は、送電回路４２から出力する交流電力の周波数の制御、及び送電回路４２の動作のオンオフを制御する。例えば、制御回路４４は、送電回路４２を制御することにより、送電アンテナ４３の送電コイルに磁界を発生させる状態（送電状態）と送電コイルに磁界を発生させない状態（待機状態）とを切り替える。また、制御回路４４は、送電アンテナ４３の送電コイルに間欠的に磁界を発生させて、送電する電力を変更する制御を行うようにしても良い。
なお、送電器３２は、無線通信を行うための無線通信回路をそれぞれ設けても良い。例えば、無線通信回路は、電力伝送の周波数とは異なる周波数で無線通信を行う回路である。制御回路４４は、無線通信回路によって受電器２３と無線通信することにより各部の制御を行うようにしても良い。また、無線通信回路は、負荷変調を利用して、電力伝送の周波数と同一の周波数で無線通信するようにしてもよい。
次に、受電システムについて説明する。
受電システムは、各カート１に搭載した受電器２３およびバッテリ２２を含むシステムである。受電器２３は、受電アンテナ５１、受電回路５２、制御回路５３、および、表示部５４を有する。また、バッテリ２２は、充電回路６１および二次電池６２を有する。ただし、受電器２３は、電子機器２１に電力を供給する出力端子を備える構成としても良い。この場合、バッテリ２２は、電子機器２１を介して供給される電力によって充電される構成としても良い。
受電アンテナ５１は、送電アンテナ４３からの送電電力を受電し、受電した電力を受電回路５２へ供給する。受電アンテナ５１は、電力を受電する受電面が平面状に形成される。受電アンテナ５１の受電面は、床面に対して略垂直になる状態でカート本体１１の側面に設置される。
例えば、受電アンテナ５１は、受電用のコイル（受電コイル）がコンデンサと直列あるいは並列接続されることにより、共振回路（受電共振回路）を構成する。受電共振回路としての受電アンテナ５１は、送電器３２の送電アンテナ４３に近接すると、受電コイルが送電アンテナ４３の送電コイルと電磁結合する。受電アンテナ５１の受電コイルは、送電器３２の送電アンテナ４３の送電コイルから出力された磁界によって誘導電流を発生させる。受電コイルは、絶縁された電線が巻かれた巻線構造として構成されていても良いし、プリント基板上にコイルパターンが形成されて構成されていても良い。
受電共振回路としての受電アンテナ５１は、受電した交流電力を受電回路５２に供給する。言換えると、受電アンテナ５１は、送電器３２からの交流電力を受電する間、交流電源として機能する。また、電力伝送に磁界共振方式を利用する場合、受電アンテナ５１としての受電共振回路の自己共振周波数は、送電器３２が送電する周波数と略同一となるように構成する。これにより、受電アンテナ５１の受電コイルと送電アンテナ４３の送電コイルとが電磁結合した場合の電力の伝送効率が向上する。
受電回路５２は、受電アンテナ５１から供給される受電電力をバッテリ２２又は電子機器２１へ供給可能な電力に変換する。例えば、受電回路５２は、受電アンテナ５１から供給される受電電力を整流し、直流に変換する。このような受電回路５２は、例えば、複数のダイオードにより構成する整流ブリッジを含む回路により実現される。この場合、整流ブリッジの一対の入力端子は、受電アンテナ５１としての受電共振回路に接続される。受電回路５２は、受電アンテナ５１から供給された受電電力を全波整流することにより、直流電力を一対の出力端子から出力する。
表示部５４は、種々の情報を表示する表示装置である。例えば、表示部５４は、受電器２３の状態を示すインジケータである。表示部５４は、制御回路５３の制御に応じて表示を切り替える。例えば、表示部５４は、受電器２３の動作状態に応じて表示色を切り替える。また、表示部５４は、動作状態をメッセージで表示するようにしてもよい。
制御回路５３は、受電回路５２および表示部５４の動作を制御する。制御回路５３は、プロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、演算処理を実行する。プロセッサは、例えば、メモリに記憶されているプログラム及びプログラムで用いられるデータに基づいて種々の処理を行う。メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。制御回路５３は、マイコン、及び／または発振回路などにより構成されていてもよい。例えば、制御回路５３は、受電器２３の状態に応じて表示部５４の表示を切り替える。
なお、受電器２３は、対応する送電器３２と無線通信を行うための無線通信回路を設けても良い。例えば、無線通信回路は、電力伝送の周波数とは異なる周波数で無線通信を行う回路である。制御回路５３は、無線通信回路によって送電器３２と無線通信することにより各部の制御を行うようにしても良い。また、無線通信回路は、負荷変調を利用して、電力伝送の周波数と同一の周波数で無線通信するようにしてもよい。
充電回路６１は、受電器２３の受電回路５２から供給される電力を充電用の電力（充電電力）として二次電池６２へ供給する。例えば、充電回路６１は、受電回路５２からの供給された電力を二次電池６２の充電に用いる直流電流（充電電力）に変換する。即ち、充電回路６１は、受電回路５２からの電力を二次電池６２を充電するための所定の電流値および電圧値の充電電力に変換して二次電池６２に供給する。
二次電池６２は、充電回路６１から供給される充電電力により充電される。また、二次電池６２は、電子機器２１に接続され、電子機器２１へ電力を供給する。
次に、各カート１に設置する受電器２３と受電器２３へ電力を伝送する送電器３２との位置関係について説明する。
送電器３２と受電器２３とは非接触で電力を伝送するため、送電アンテナと受電アンテナとの位置合わせが必要である。非接触の電力伝送では、送電アンテナと受電アンテナとの位置合わせが正確であればあるほど電力の伝送効率が高くなる。例えば、送電アンテナ（送電コイル）は、電磁誘導または磁界共振（共鳴）などの磁界結合を利用して受電アンテナ（受電コイル）へ非接触で電力を伝送する。このような磁界結合を利用した非接触の電力伝送では、送電コイルの位置と受電コイルの位置とがマッチしていなければ電力を伝送できない。
図４は、収納位置に収納した各カート１と各カート１の受電器２３に対向して設けた送電器３２とを上方から見た上面図の例である。
実施形態に係る給電システムは、収納位置に収納されたカート１に設けた受電器２３に対して送電器３２が電力を伝送する構成とする。このため、送電器３２は、収納位置に収納されたカート１の位置（カート１の側面に設けた受電器２３の位置）に応じた位置に配置される。図４では、収納位置に収納される各カート１の側面に設けた受電器２３の位置と各カートの受電器２３に対向する位置に配置する複数の送電器３２とを示している。
カート１は、収納位置において、先に収納されているカートに重ねて収納される。収納位置に最初に収納されるカート１の位置を固定すれば、収納位置に収納される各カート１の前後間隔に応じた間隔で受電器２３が配置されることとなる。これに対応して、複数の送電器３２は、収納位置に収納される各カートの前後間隔に応じた間隔で各カート１の側方に配置する。これにより、複数の送電器３２は、収納位置に収納される複数のカート１の各受電器２３に対向する位置において各カート１の側面へ向けて電力を伝送することができる。
また、図２に示す構成例では、収納位置における各カート１の移動方向を制限するためのガイドレール３１が設置される。この場合、カート１は、ガイドレール３１に沿って移動して先に収納されているカートに重ねて収納される。収納位置にガイドレール３１を設けた構成では、各送電器３２は、各カートの側方に配置されるようにガイドレール３１に沿って所定の間隔で配置すれば良い。
なお、送電システムは、収納位置に収納される複数のカート１の各受電器２３に電力を伝送できるものであれば良い。
図５は、給電システムにおける送電器３２´の変形例を示す図である。
図５に示す変形例では、収納位置に収納される複数のカートの全受電器２３に対向する位置を含む領域に電力を伝送する１つの送電器３２´を設ける。収納位置において、複数のカート１は、ガイドレール３１に沿って前後に並べて収納される。このため、送電器３２´は、収納位置に収納可能な複数のカートの各受電器２３に電力を伝送できるように帯状の送電面を床面に対して略垂直に設ける。この場合、送電器３２´は、図５に示すように、帯状の送電面を各カート１の側面に向けた状態でガイドレール３１に沿って配置すれば良い。
上記のように、実施形態によれば、バッテリを搭載する各カートには、それぞれのカート本体の側面に床面に対して受電面が略垂直となるように受電アンテナを設ける。また、送電器は、収納位置に収納される各カートの受電アンテナに対向する位置において、送電アンテナの送電面が床に対して略垂直となるように設置する。このような構成によって、送電アンテナの送電面上に異物が置かれることがなく、受電アンテナと送電アンテナとの間に異物が挿入される可能性が低くなる。この結果として、異物に起因する発熱などが発生することなく、非接触による電力伝送を安全に行える給電システムを実現できる。
次に、ガイドレール３１とカート１の車輪１３との関係について説明する。
ガイドレール３１は、カート１の移動方向を制限することで送電アンテナの送電面と受信アンテナの受電面とを近接させる。磁界結合を利用した非接触電力伝送では、良好な電力伝送を行うため、送電アンテナのコイルと受電アンテナのコイルとは、コイルのサイズに応じて近接すべき範囲が決まる。例えば、送電アンテナのコイルと受電アンテナのコイルとが１０ｃｍ角程度であれば、良好な電力伝送を行うには１０〜２０ｍｍ程度未満に近接させる必要がある。本実施形態の給電システムは、送電器３２の送電アンテナが、収納位置に収納されるカート１の側方において、カート１の側面にある受電アンテナに向けて設置される。従って、ガイドレール３１は、受電器２３の受電アンテナが送電器３２の送電アンテナに対して１０〜２０ｍｍ程度未満の距離となるようにカート１の移動を制限する。
図６は、ガイドレール３１とカート１の車輪１３との関係を示す図である。
図６に示すように、ガイドレール３１は、１対のレール７１（７１ｒ、７１ｌ）によって形成する溝７２を有する。レール７１ｒとレール７１ｌとは、並行に設置され、直線状の溝７２を形成する。車輪１３は、レール７１ｒとレール７１ｌとが形成する直線状の溝７２の中を移動する。つまり、ガイドレール３１は、所定の移動方向に設けた溝７２によって車輪１３を所定の移動方向に移動させるためのガイドである。これにより、車輪１３の移動方向がガイドレール３１の溝７２によって制限され、カート本体１１の移動方向が制限される。なお、溝７２は、床面を掘り下げて形成しても良い。この場合、溝７２の内側の面が、レール７１ｒとレール７１ｌとの対向する面（内壁）に相当するものとする。
図６に示すように、溝７２の幅（溝幅）ａは、レール７１ｒとレール７１ｌとの対向する面（内壁）間の距離とする。また、車輪１３の幅（車輪幅）ｂは、車輪１３の回転方向に直交する方向の幅とする。ガイドレール３１は、溝７２の中を車輪１３が移動できるように、溝幅ａが車輪幅ｂよりも大きくなるように形成する。車輪１３は、車輪幅ｂに対して溝幅ａが大きければ大きいほど、溝７２の中における車輪の位置の変動が大きくなる。このため、溝幅ａは、受電器２３の受電アンテナ５１と送電器３２の送電アンテナ４３との間の距離が非接触での電力伝送が可能となる範囲内で車輪１３が移動する構成にする。つまり、溝幅ａは、車輪幅ｂよりも大きく、車輪１３の位置の変動が非接触での電力伝送が可能な範囲内となるようにする。
また、車輪１３は、向き（車輪が回転によって移動する方向）が自在に回動するようにキャスタ１５に支持される。例えば、車輪１３の向きは、ハンドル１６を把持する人物がカート本体１１に加える力に応じて変化する。車輪１３は、車輪幅ｂと溝幅ａとの差分に応じて溝７２の中において向きが変動する範囲が決まる。つまり、車輪幅ｂと溝幅ａとの差分が大きいほど、自在に回動する車輪１３の向きは、溝７２の方向（所定の移動方向）に対する傾きが大きくなり得る。ここで、溝７２が形成する所定の移動方向（各レール７１ｒ、７１ｌの内壁面）に対して車輪１３が取り得る傾きの最大値を車輪角度θと称するものとする。
車輪角度θが大きくなればなるほど、溝７２において車輪１３の向きの傾きが大きくなり所定の移動方向にカート本体１１を移動させるのが困難になる。ショッピングカート１は、不特定の利用者が操作して収納位置への収納および収納位置から取出すことが想定される。このため、ガイドレール３１は、受電器２３と送電器３２との間の非接触電力伝送が可能な範囲内とし、かつ、利用者がカート１を移動させ易いように溝７２を形成する。
図７乃至１１は、溝幅ａと車輪角度θとの関係を例示した図である。ただし、図７乃至１１は、車輪幅ｂが２７ｍｍであるものとする。
図７は、ガイドレール３１の溝幅ａを３０ｍｍとした場合に車輪１３が溝７２内で回転する様子を示す。車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが３０ｍｍである場合（溝幅ａが車輪幅ｂの１．１倍程度である場合）、車輪角度θは、３度未満となる。この場合、溝７２を移動する車輪１３は、所定の移動方向に対して略平行に移動する。この結果として、カート本体１１は、所定の移動方向に確実に移動させることができる。
一方、車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが３０ｍｍである場合、車輪幅ｂと溝幅ａとの差分は３ｍｍとなる。この場合、カート１を移動させると、車輪１３の回転方向に対する側面とレール７１ｒまたは７１ｌの内壁とは、擦れ易くなり、摩擦が大きくなる。車輪１３の側面とレール７１ｒまたは７１ｌの内壁との摩擦が大きければ、利用者がカート１を移動させる場合の抵抗が大きくなる。
従って、車輪角度θが３度未満である場合、カート１は、所定の移動方向へ確実に移動できるが、移動時の摩擦による抵抗が大きい。この結果として、利用者は、カート１をガイドレール３１に沿って移動させるのが操作し難いと感じると想定される。
図８は、ガイドレール３１の溝幅ａを３５ｍｍとした場合に車輪幅ｂが２７ｍｍの車輪１３が溝７２内で回転する様子を示す。
車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが３５ｍｍである場合（溝幅ａが車輪幅ｂの１．３倍程度である場合）、車輪角度θは、７度程度となる。この場合、溝７２を移動する車輪１３は、最大で７度程度傾くと、レール７１ｒ又は７１ｒｌの内壁にあたって向きが補正されながら所定の移動方向に沿って移動する。最大で７度程度の傾きであれば、レール７１ｒ又は７１ｒｌの内壁にあたっても容易に向きが補正されるものと考えられる。
一方、車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが３５ｍｍである場合、車輪幅ｂと溝幅ａとの差分は８ｍｍとなる。この場合、車輪１３は、レール７１ｒ、７１ｌの内壁にあたりながら移動するが、車輪１３の側面とレール７１ｒ、７１ｌの内壁との摩擦が大きくないと考えられる。
従って、車輪角度θが７度程度であれば、カート１は、車輪１３がスムーズに回転しながら所定の移動方向に沿って移動できる。この結果として、利用者は、カート本体１１を移動方向に容易に移動させることができると感じるものと想定される。
図９は、ガイドレール３１の溝幅ａを４０ｍｍとした場合に車輪幅ｂが２７ｍｍの車輪１３が溝７２内で回転する様子を示す。
車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが４０ｍｍである場合（溝幅ａが車輪幅ｂの１．５倍程度である場合）、車輪角度θは、１１度程度となる。この場合、溝７２を移動する車輪１３は、最大で１１度程度傾き、レール７１ｒまたは７１ｒｌの内壁にあたって向きが補正される。ただし、レール７１ｒ、７１Ｒｌの内壁に１１度程度の傾きで当たった車輪１３の向きを補正するには、カート本体１１を強い力で操作する必要があると考えられる。
一方、車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが４０ｍｍである場合、車輪幅ｂと溝幅ａとの差分が１３ｍｍとなる。この場合、車輪１３の側面とレール７１ｒ、７１ｌとの摩擦は大きくならないと考えられる。
従って、車輪角度θが１１度程度である場合、車輪１３自体はスムーズに回転できるが、カート本体１１を所定の移動方向に移動させるために力が必要になると考えられる。この結果として、利用者は、カート１を所定の移動方向に移動させるのがやや難しいと感じるものと想定される。
図１０は、ガイドレール３１の溝幅ａを４５ｍｍとした場合に車輪幅ｂが２７ｍｍの車輪１３が溝７２内で回転する様子を示す。
車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが４５ｍｍである場合（溝幅ａが車輪幅ｂの１．７倍程度である場合）、車輪角度θは、１６度程度となる。この場合、溝７２を移動する車輪１３は、最大で１６度程度傾くこととなる。この場合、車輪１３は、レール７１ｒまたは７１ｒｌの内壁に当たる角度が大きいと向きを移動方向に補正するのが難しくなる。例えば、収納位置からカート１１を引き出す場合、溝７２の中で車輪１３の向きを変えるのが困難になると、利用者は当該カート１を簡単には使用できなくなる。
従って、車輪角度θが１６度程度である場合、車輪１３が溝７２の中で向きを変えるのが難しくなり、カート本体１１は所定の移動方向に移動するのが困難となる。この結果として、利用者は、カート１を所定の移動方向に移動させるのが困難と感じることが起こり得るものと想定される。
図１１は、ガイドレール３１の溝幅ａを５０ｍｍとした場合に車輪幅ｂが２７ｍｍの車輪１３が溝７２内で回転する様子を示す。
車輪幅ｂが２７ｍｍで溝幅ａが５０ｍｍである場合（溝幅ａが車輪幅ｂの１．９倍程度である場合）、車輪角度θは、２０度程度となる。この場合、溝７２を移動する車輪１３は、最大で２０度程度傾くこととなる。この場合、車輪１３は、レール７１ｒ、７１Ｒｌの内壁に当たった場合に向きを変えるのが難しい。また、この場合、利用者がカート本体１１を強い力で操作すると、車輪１３がレール７１ｒ、７１Ｒｌに乗り上げることがあると考えられる。
従って、車輪角度θが２０度程度である場合、車輪１３は溝７２の中で向きを変えるのが難しく、ガイドレール３１から脱線することも有り得る。この結果として、車輪角度θが２０度程度、または、それ以上とすることは、本実施形態に係る給電システムには採用するのが難しいと考えらえる。
図１２は、溝幅と車輪幅とに応じた車輪角度に対する引き出し易さの主観評価の実験結果を示す図である。
図１２に示す実験結果は、車輪幅ｂが２７ｍｍの車輪を有するカート１を被験者が図７乃至１１に例示した各種の溝幅の溝７２に沿って引き出した場合の主観評価を示す。図１２に示す実験結果によれば、所定の移動方向への引き出し易さは、溝幅が３０ｍｍの場合と３５ｍｍの場合とで良好になっている。ただし、溝幅が３０ｍｍの場合、被験者は、車輪とガイドレール３１との擦れが大きいと感じている。また、溝幅が４０ｍｍの場合、被験者は、抵抗が大きいが、所定の移動方向への引き出しが可能であると感じている。また、溝幅が４５ｍｍの場合と５０ｍｍの場合とでは、所定の移動方向への引き出しが困難であるという評価になっている。
従って、図１２に示す実験結果によれば、車輪幅ｂが２７ｍｍのカート１に対しては、ガイドレール３１の溝幅ａを４０ｍｍ未満（車輪角度θを１０度未満または１１度未満）とするのが良いと考えられる。また、車輪幅ｂが２７ｍｍのカート１に対し、利用者の引き出し易さを重視する場合には、ガイドレール３１の溝幅ａを３５ｍｍ以下（７度θ以下）とするのが良いと考えられる。言い換えると、図１２に示す実験結果によれば、ガイドレール３１は、溝幅が車輪幅の１．５倍未満、より好ましくは１．３倍以下とするのが良いと結論づけできる。
次に、ガイドレール３１において車輪１３の移動をガイドする溝７２を形成するレール７１の形状について説明する。
上述したように、カート１の車輪１３を所定の移動方向に滑らかに誘導するためには、ガイドレール３１の溝幅ａは車輪幅ｂに対して適度な幅とする。ただし、ガイドレール３１は、車輪１３が所定の移動方向に滑らかに移動できる溝幅としても、レール７１ｒおよび７１ｌの内壁に車輪１３が接触するのは避けられない。回転する車輪１３がレール７１ｒおよび７１ｌの内壁に衝突したり擦れたりすると、ウレタンあるいはゴムなどの部材で形成される車輪１３はダメージを受ける可能性がある。
本実施形態に係るガイドレール３１は、カート１の車輪１３が接触しても車輪１３に与えるダメージを軽減する加工をレール７１ｒ、７１ｌに施すものである。仮にレール７１ｒおよび７１ｌの内壁の上端部を直角とすると、車輪１３は、直角の部分にぶつかったときに大きなダメージを受ける可能性がある。これに対して、本実施形態では、レール７１Ｒおよび７１ｌに接触した車輪へのダメージを軽減する保護部を設ける。例えば、保護部７３は、レール７１Ｒおよび７１ｌの内壁の上端部を非直角の形状とすることにより接触する車輪へのダメージを軽減するものである。
図１３は、ガイドレール３１の溝を形成するレール７１の第１の構成例を示す断面図である。
図１３に示す第１の構成例において、ガイドレール３１の溝７２を形成するレール７１ｒおよび７１ｌは、内壁の上端部を非直角としてのＲ加工とした保護部７３Ａを有する。保護部７３Ａは、車輪１３が所定の移動方向に対して傾いた状態でレール７１ｒまたは７１ｌの内壁に衝突しても、車輪１３に鋭利な力を与えることがない。また、保護部７３Ａは、回転する車輪１３の側面がレール７１ｒまたは７１ｌの内壁に擦れた場合も、車輪１３に鋭利な力を与えることがない。ガイドレール３１は、溝７２を形成するレール７１ｒおよび７１ｌに保護部７３Ａを設けることで、溝７２を回転しながら移動する車輪１３へ与えるダメージを軽減できる。
図１４は、ガイドレール３１の溝を形成するレール７１の第２の構成例を示す断面図である。
図１４に示す第２の構成例において、溝７２を形成するレール７１ｒおよび７１ｌは、内壁の上端部を非直角としての斜めにカット加工した保護部７３Ｂを有する。保護部７３Ｂは、車輪１３が所定の移動方向に対して傾いた状態でレール７１ｒまたは７１ｌの内壁に衝突しても、車輪１３に鋭利な力を与えることがない。また、保護部７３Ａは、回転する車輪１３の側面がレール７１ｒまたは７１ｌの内壁に擦れた場合も、車輪１３に鋭利な力を与えることがない。ガイドレール３１は、溝７２を形成するレール７１ｒおよび７１ｌに保護部７３Ｂを設けることで、溝７２を回転しながら移動する車輪１３へ与えるダメージを軽減できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１（１Ａ、１Ｂ）…ショッピングカート（カート）、１１…カート本体、１３…車輪、１４…フレーム、１５…キャスタ、２１…電子機器、２２…バッテリ、２３…受電器、３１…ガイドレール（ガイド装置）、３２…送電器、４１…電源回路、４２…送電回路、４３…送電アンテナ、４４…制御回路、５１…受電アンテナ、５２…受電回路、６１…充電回路、６２…二次電池、７１…レール、７２…溝、７３…保護部。

Claims (5)

  1. カートを収納位置へ誘導するガイド装置であって、
    前記カートを前記収納位置に導くように前記カートに設けた車輪が移動する向きを所定の移動方向に制限する溝を有し、
    前記溝は、前記溝内における前記車輪の向きが前記移動方向に対して所定値未満の傾きとなる溝幅とする、
    ガイド装置。
  2. 前記溝は、１対のレールで形成し、
    前記１対のレールは、前記溝を前記車輪が移動して前記収納位置に収納される前記カートの側面に設ける受電アンテナと前記収納位置に収納されるカートの側方に設置する送電アンテナとの間の距離を非接触電力伝送が可能な所定の距離未満とするように配置する、
    請求項１に記載のガイド装置。
  3. 前記溝は、前記車輪が接する内側の面の上端部を非直角の加工とする、
    請求項1又は２の何れか１項に記載のガイド装置。
  4. カートを収納位置へ誘導するガイド装置と送電装置とを有する給電システムであって、
    前記ガイド装置は、
    前記カートを前記収納位置に導くように前記カートに設けた車輪が移動する向きを所定の移動方向に制限し、前記車輪の向きが前記移動方向に対して所定値未満の傾きとなる溝幅で形成する溝を有し、
    前記送電装置は、
    前記溝を前記車輪が移動して前記収納位置に収納される前記カートに設ける受電アンテナとの距離が所定距離未満となる位置に配置する送電アンテナと、
    前記カートに設ける前記受電アンテナに受電させる電力を前記送電アンテナから送電させる送電回路と、を有する、
    給電システム。
  5. カートを収納位置へ誘導するガイド装置と送電装置と受電装置とを有する給電システムであって、
    前記ガイド装置は、
    前記カートを前記収納位置に導くように前記カートに設けた車輪が移動する向きを所定の移動方向に制限し、前記車輪の向きが前記移動方向に対して所定値未満の傾きとなる溝幅で形成する溝を有し、
    前記受電装置は、
    カートに搭載するバッテリと、
    前記カートの側面に前記収納位置において側方から伝送される電力を受電するように配置する受電アンテナと、
    前記受電アンテナが受電した電力を前記バッテリへ供給する受電回路と、を有し、
    前記送電装置は、
    前記溝を前記車輪が移動して前記収納位置に収納される前記カートに設ける受電アンテナとの距離が所定距離未満となる位置に配置する送電アンテナと、
    前記カートに設ける前記受電アンテナに受電させる電力を前記送電アンテナから送電させる送電回路と、を有する、
    給電システム。
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