JP2021072750A - 送電装置および送受電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 非接触電力伝送を行う送電器と受電器との間の異物を排除できる送電装置および送受電システムを提供する。【解決手段】 実施形態によれば、ガイドと、複数の送電コイルと、異物収容部とを具備する。ガイドは、床面に向けて配置した受電コイルと異物除去部材とを備えるカートの移動方向を制限する。複数の送電コイルは、ガイドに沿って移動するカートが備える受電コイルに対向するように前記移動方向に並べて配置し、ガイドに沿って移動するカートが備える異物除去部材が上面に接するように設ける。異物収容部は、ガイドに沿って移動するカートが備える異物除去部材が送電コイルの上面から除去した異物を収容する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、送電装置および送受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、カートなどに搭載されたバッテリの充電等を非接触で行う送電装置がある。例えば、利用者が操作するショッピングカートに搭載した受電装置に非接触で送電する送電装置がある。非接触電力伝送では、送電装置が送電コイルから送電する電力を受電コイルで受電する。

このような非接触電力伝送では、送電コイルと受電コイルとの間に金属などの異物が存在すると、送電コイルから発生する磁界によって異物が加熱されて不具合が生じる可能性がある。一方、ショッピングカートは、買い物客などの一般の利用者が操作する。このため、ショッピングカートに搭載した受電装置に非接触電力伝送を行うシステムは、送電コイルと受電コイルとの間に異物がないことを操作者が確認する運用が困難である。

特開２００６−１０１５７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、非接触電力伝送を行う送電コイルと受電コイルとの間に存在する異物を排除できる送電装置および送受電システムを提供することである。

実施形態によれば、ガイドと、複数の送電コイルと、異物収容部とを具備する。ガイドは、床面に向けて配置した受電コイルと異物除去部材とを備えるカートの移動方向を制限する。複数の送電コイルは、ガイドに沿って移動するカートが備える受電コイルに対向するように前記移動方向に並べて配置し、ガイドに沿って移動するカートが備える異物除去部材が上面に接するように設ける。異物収容部は、ガイドに沿って移動するカートが備える異物除去部材が送電コイルの上面から除去した異物を収容する。

図１は、実施形態に係る送受電システムによって給電される電子機器を搭載するショッピングカートを示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る送電装置から送電される電力を受電する受電装置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、実施形態に係る送電装置の構成例を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る送受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５は、実施形態に係る送受電システムにおけるショッピングカートの要部を示す斜視図である。 図６は、実施形態に係る送電装置の要部を示す斜視図である。 図７は、実施形態に係る送電装置におけるガイド溝の変形例を説明するための図である。 図８は、実施形態に係るショッピングカートに搭載する受電装置が備えるブラシと凹溝（第１の凹溝）との関係を示す説明図である。 図９は、実施形態に係るショッピングカートに搭載する受電装置が備えるブラシと凹溝（第２の凹溝）との関係を示す説明図である。 図１０は、実施形態に係る送受電システムの第１の変形例を説明するための図である。 図１１は、実施形態に係る送受電システムの第２の変形例を説明するための図である。

以下、各実施形態に係る送受電システムについて図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る送受電システムの受電装置が搭載されたショッピングカート１を示す斜視図である。なお、送受電（非接触給電）システムは、電力を伝送する送電システム（送電装置）と、送電装置から伝送された電力を非接触で受電する受電システム（受電装置）とで構成されるシステムである。

ショッピングカート（以下、単に、カートとも称する）１は、送電システム（送電装置）から送電される電力を受電する受電システム（受電装置）を搭載した移動体の例である。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をカート１に搭載した電子機器又はバッテリへ電力を供給する。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される。

また、カート１に搭載される受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に搭載される電子機器に電力を供給する電源装置である。受電システムによって充電されるバッテリは、カート１に搭載される電子機器が具備するものであっても良い。また、受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に電子機器２１、バッテリ２２、及び、受電器２３を取付けて構成される。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。受電器２３は、受電した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の内部に設けた電源装置とした構成であっても良い。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。
図１に示すバッテリ２２は、一般的にはバッテリケースであり、バッテリケースの中にバッテリ２２を配置する構成となるが、本実施形態においては、バッテリケースをバッテリ２２として説明する。

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によって支持される。４つのキャスタ１５は、フレーム１４の下部の四隅に設けられる。各キャスタ１５（１５Ｆｒ、１５Ｆｌ、１５Ｒｒ、１５Ｒｌ）は、それぞれ移動方向に回転する前輪１３Ｆｒ及び１３Ｆｌ、後輪１３Ｒｒ及び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される。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の手前側には、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。前輪１３Ｆｒ及び１３Ｆｌは、後述するガイドレール３１及びガイドベース３２に案内される被案内輪となる。

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及び１５Ｆｌは、後輪を支持するキャスタ１５Ｒｒ及び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（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）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、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等の情報端末、利用者が選択した商品の情報を取得する商品リーダ、あるいはクレジットカードや会員カード等を読み取るためのカードリーダである。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、デジタルカメラ等）の電子機器を充電するための充電装置等であっても良い。

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、商品リーダ２１Ｂ、及びカードリーダ２１Ｃ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１６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２１Ｂ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２１Ｂ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バーコード等の商品識別情報を読み取るスキャナである。また、商品リーダ２１Ｂは、商品に添付されたＲＦＩＤタグ等を読み取るＲＦＩＤタグリーダであっても良い。
電子機器２１としての商品リーダ２１Ｃは、利用者が所有するクレジットカードや会員カード等を読み取るためのカードリーダである。

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、タブレット端末等）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の底面に取り付けられる。カート本体１１の底面に設置する受電器２３は、カート本体１１の下方から送電される電力を非接触で受電する。受電器２３は、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、受電コイル及び回路等を有する。受電器２３は、受電コイルが電力を受電する受電面（電力を送電する側の送電コイルに対向する面）が送電面（床面）に対して平行になるようにカート本体１１の底面に設置される。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の下方から伝送される電力を受電するようにカート本体１１の底面に設置される。受電器２３は、送電ベース３０（図２等を参照）の上面に設置した送電器４０（図２等を参照）から出力される電力を受電する。受電器２３は、受電器２３の受電面となる受電コイルが送電ベース３０上に設置される送電器４０の送電面となる送電コイルに対向するように配置される。

受電器２３の前進方向の端面には、ブラシ２４が取り付けられている。ブラシ２４は、送電器４０の上面にある異物を除去するための異物除去部材である。ブラシ２４の下端は、カート本体１１の移動に伴って、送電ベース３０に設ける送電器４０の上面を摺動するように構成される。

次に、上記のように構成されるカート１に搭載した受電システムに電力を送電するための送電システムを含む送受電システムの構成について説明する。
図２は、実施形態に係る送電システムから送電される電力を受電する受電システム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。また、図３は、実施形態に係る送電システムの構成例を示す斜視図である。
受電システム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、４つのカート１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）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、床面に設置された送電ベース３０が配置されている。送電ベース３０には、収納する各カート１における４つの車輪１３のうち左右の前輪１３Ｆｌ、Ｆｒを導くための２つのガイドレール３１（３１Ｆｌ、３１Ｆｒ）と、２つのガイドレール３１の間にガイドベース３２を設ける。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である。なお、ガイドは、カートを所定の収納位置に導くものであれば良い。

図３に示すように、ガイドベース３２は、ガイドレール３１Ｆｌとの間にガイド通路３３を形成する。ガイド通路３３は、左の前輪１３Ｆｌを誘導する。また、ガイドベース３２は、ガイドレール３１Ｆｒとの間にガイド通路３４を形成する。ガイド通路３４は、右の前輪１３Ｆｒを誘導する。ガイド通路３３、３４は、床面を掘り下げて形成した溝であっても良い。

ガイド通路３３は、所定ピッチＰで複数の凹部（係合部）３３ａを有する。ガイド通路３４は、所定ピッチＰで複数の凹部（係合部）３４ａを有する。これら凹部３３ａには前輪１３Ｆｌが係合し、凹部３４ａには前輪１３Ｆｒが係合する。凹部３３ａ及び３４ａを設定する位置については後述する。凹部３３ａ及び３４ａは、カート１を所定の収納位置に停止させるために、車輪が係合するものであれば良い。例えば、凹部３３ａ及び３４ａの代わりに車輪が係合するバンプをガイド通路３３、３４に設けるようにしても良い。

図３に示すように、送電ベース３０に設けたガイドベース３２には、複数の送電器４０を所定ピッチＰで埋設する。また、ガイドベース３２は、カート１の前進方向（移動方向）に並んだ複数の送電器４０間に凹溝３５を有する。また、ガイドベース３２は、カート１の移動方向に沿って各送電器４０の側方に凹溝３６を有する。凹溝３６は、各送電器４０の側端とガイド通路３３との間および各送電器４０の側端とガイド通路３４との間に設ける。

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１３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。

送電器４０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４０は、送電用のアンテナ及び送電用の回路等を有する。送電器４０は、送電用のアンテナ（送電コイル４３）が電力を出力する送電面（受電器の受電コイル５１に対向する面）が床面に対して平行になるようにカート本体１１の底面に向けて設置する。カート１の受電器２３は、ガイドレール３１に沿って収納された状態で、送電ベース３０の上面に設置した送電器４３から出力される電力を受電するように設置される。なお、送電器４０の制御系の構成については、後で詳細に説明する。

また、送電器４０は、収納位置に重ねて収納された状態の各カート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。送電器４０は、収納された各カート１の受電器２３に対向するように、ガイドレール３１に沿って既定のピッチＰで配置される。このピッチＰは、上述した凹部３３ａ、３４ａの設けられているピッチＰと一致するように設定される。すなわち、送電器４０と受電器２３とが対向する場合に、前輪１３Ｆｌが凹部３３ａに、前輪１３Ｆｒが凹部３４ａに係合するように凹部３３ａ、３４ａを設定する。

複数のカート１（１Ａ〜１Ｄ）は、フレーム１４及び収納カゴ１２の形状に応じて重なり合う状態が決まる。ただし、フレーム１４及び収納カゴ１２の状態などで、ガイドレール３１に沿って収納した複数のカート１の前後の間隔が既定の距離からずれ易くなる可能性がある。このため、凹部３３ａ，３４ａは、ガイドレール３１においてピッチＰが既定の距離となるように配置する。これにより、重なり合った状態で収納される各カート１の前輪１３Ｆｌ，１３Ｆｒが凹部３３ａ，３４ａに係合することで、収納したカート１の前後の間隔が既定の距離となる。この結果、収納位置に収納された状態の各カート１の受電器２３は、送電器４０と対向する位置に配置されることになる。

次に、送受電システムの制御系の構成について説明する。
送受電システムは、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される送電器４０を含む送電システムとを有する。すなわち、送受電システムは、収納位置におけるカートの位置に対応して設置した送電器４０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。送受電システムにおいて、送電システムの送電器４０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。伝送方法は、例えば、磁界結合方式であって、送電器４０と受電器２３との間が１０〜２０ｍｍ程度で電力伝送が可能である磁界共振方式を用いる。

図４は、送受電システムの制御系の構成例を示すブロック図である。
送受電システムは、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）とで構成される。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、床面に設置された送電ベース３０を有する。送電ベース３０は、収納位置のガイドレール３１に沿って設置される複数の送電器４０を有する。各送電器４０には、商用電源に接続するＡＣアダプタ等の直流電源を介して直流電力が供給される。送電器４０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４に示す構成において、送電システムを構成する各送電器４０は、電源回路４１、送電回路４２、送電コイル４３、制御回路４４、表示部４５、及び、共振用コンデンサ４６等を備える。送電コイル４３と共振用コンデンサ４６は直列あるいは並列に接続される。

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、送電コイル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コイル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。

送電コイル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。送電コイル４３は、電力を送電する送電面が平面状に形成される。送電コイル４３の送電面は、床面に対して平行になる状態で、受電器２３の受電コイル５１の受電面に対向するように配置される。

例えば、送電コイル４３は、共振用コンデンサ４６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コイル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。送電コイル４３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４０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ＬＥＤであり、送電器４０の動作状態に応じて点灯、消灯、あるいは表示色を切り替える。また、表示部４５は液晶画面で、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及び表示部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等を記憶する。制御回路４４は、マイコン、及び／または発振回路等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４０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、送電コイル４３に磁界を発生させる状態（送電状態）と送電コイル４３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、送電コイル４３に間欠的に磁界を発生させて、送電するタイミングを変更する制御を行うようにしても良い。

なお、送電器４０に、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及びバッテリ２２を含むシステムである。受電器２３は、受電コイル５１、受電回路５２、制御回路５３、及び、表示部５４を有する。また、バッテリ２２は、充電回路６１及び二次電池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。

受電コイル５１は、送電コイル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。受電コイル５１は、電力を受電する受電面が平面状に形成される。受電コイル５１の受電面は、床面に対して平行になる状態でカート本体１１の底面に設置される。

例えば、受電コイル５１は、受電用の共振用コンデンサ５５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コイル５１は、送電器４０の送電コイル４３に近接すると、受電コイル５１が送電コイル４３と電磁結合する。受電コイル５１では、送電器４０の送電コイル４３から出力された磁界によって誘導電流が発生する。受電コイル５１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コイル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、受電コイル５１は、送電器４０からの交流電力を受電している間、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、受電コイル５１としての受電共振回路の自己共振周波数は、送電器４０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、受電コイル５１と送電コイル４３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、受電コイル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、受電コイル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、受電コイル５１と共振用コンデンサ５５から成る受電共振回路に接続される。受電回路５２は、受電コイル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ＬＥＤであり、受電器２３の動作状態に応じて点灯、消灯、あるいは表示色を切り替える。また、表示部５４は液晶画面で、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及び表示部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等を記憶する。制御回路５３は、マイコン、及び／または発振回路等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４０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４０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及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、カート１を収納位置に導くためのガイド装置を含む送電システムの構成について詳細に説明する。
図５は、実施形態に係る送受電システムのガイド装置に沿って移動するショッピングカート１の要部を示す斜視図である。図６は、実施形態に係る送電システムにおけるガイド装置の要部を示す斜視図である。また、図７は、実施形態に係る送電システムにおいてカートの車輪を係合させる係合部の変形例を説明するための図である。

本実施形態に係る送受電システムでは、送電器４０が受電器２３へ非接触で電力を伝送する。このため、送電器４０の送電コイル４３と受電器２３の受電コイル５１とは、コイルの大きさによるが、１０〜２０ｍｍ程度以内の間隔で対向し、かつ、それぞれの中心位置が１０〜２０ｍｍ程度以内の位置ずれになるように位置合わせが必要である。非接触の電力伝送では、送電コイル４３と受電コイル５１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、送電コイル（送電アンテナ）４３は、電磁誘導または磁界共振等の磁界結合を利用して受電コイル５１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４３の位置と受電コイル５１の位置とが合っていなければ、効率よく電力を伝送できない。

実施形態に係る送受電システムは、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４０が電力を送電する構成とする。このため、送電器４０は、収納位置に収納されたカート１に搭載される受電器２３の位置に応じた位置に配置される。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は、図５及び６に示すようなガイド通路３３および３４に設けられた凹部３３ａおよび３４ａに前輪が係合して停止する。

なお、係合部としての凹部３３ａ、３４ａは、カート１の前輪を固定するものではなく、ある程度の強さでカート１を押せば前輪が凹部３３ａ、３４ａから離れて移動可能となる程度とする。例えば、直径１００ｍｍ程度の車輪に対して、２ｍｍ〜３ｍｍ程度の深さの凹みがあれば、十分、カートの位置決め用として機能する。また、前輪１３Ｆｌ，１３Ｆｒを係合する係合部は、凹部３３ａ、３４ａの構造に限定されるものではなく、図７に示すようなバンプ３３ｂ、３４ｂで構成しても良い。

２台目以降のカート１は、ガイド通路３３および３４に設けられた凹部３３ａおよび３４ａのうち２つ目以降に係合する。これにより、収納された前後のカート１の間隔は所定の前後間隔（ピッチＰ）となり、収納位置に収納される各カート１の受電器２３も所定の間隔（ピッチＰ）で配置される。これに対応して、複数の送電器４０は、収納位置に収納される各カートの前後間隔（ピッチＰ）に応じた間隔で各カート１の上面に配置される。これにより、複数の送電器４０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の底面へ向けて電力を伝送することができる。

すなわち、バッテリ２２を搭載する各カート１には、それぞれのカート本体１１の底面に床面に対して受電面が平行となるように受電コイル５１を含む受電器２３を設ける。また、送電器４０は、収納位置に収納される各カート１の受電コイル５１に対向する位置において、送電コイル４３の送電面が床に対して平行となるように設置される。

上記のように、実施形態に係る送電システムは、利用者がガイド通路に沿って移動させるカートの車輪が係合部で停止するため、カートを所定の収納位置に収納できる。これにより、利用者が特に意識することなくカートをガイドに沿って移動させることで、受電器２３と送電器４０とを確実に対向させた状態でカートを収納できる。この結果として、送電装置からカートに搭載された受電装置へ確実に電力を供給することができる。

次に、実施形態に係る送受電システムにおいて受電システム側の受電コイルと送電システム側の送電コイルとの間にある異物を除去するための構成について説明する。
実施形態に係る送受電システムは、図５及び図６に示すように、受電コイル５１と送電コイル４３との間に異物Ｅが挿入されないようにする構成を有する。図に示す例では、異物として、金属製のクリップを示している。
受電システムは、カート１の前進方向に対して受電器２３の前方に異物除去部材としてのブラシ２４を備える。ブラシ２４は、ガイドベース３２に設置した各送電器４０の上面を摺動するように、受電器２３に取り付けられる。ブラシ２４は、カート１の移動に伴って送電器４０の上面に存在する異物を移動させる。

これに対し、送電システムは、ガイドベース３２に異物を収納する異物収納部としての凹溝３５および凹溝３６を設ける。送電器４０の上面にある異物は、カート１が移動することで、ブラシ２４によって凹溝３５または凹溝３６に収容される。つまり、移動するカート１のブラシ２４は、送電器４０の上面を掃いて送電器４０の上面にある異物を凹溝３５または凹溝３６に落とし込む。

図８は、図６に示すａ−ｂ方向（カートの移動方向）における送電ベース３０の断面と凹溝３５に収容される異物Ｅの例を示す図である。
図８に示すように、前進方向に移動するカート１に搭載されたブラシ２４は、送電器４０の上の異物Ｅを前進方向へ移動させる。さらに、ブラシ２４は、送電器４０の上面にある異物Ｅを前進方向に移動させた後に凹溝３５に落とし込む。異物Ｅを確実に凹溝３５に落とし込むため、カート１が所定の収納位置に停止した状態において、ブラシ２４が凹溝３５に到達するように構成する。

図８に示す構成によって、凹溝３５は、図８に示すように、ブラシ２４によって前進方向へ移動させられる送電器４０の上面にあった異物Ｅを収容する。この結果、受電器２３のブラシ２４によって前進方向に移動させる異物Ｅが、既に１つ前方の収納位置に収納されているカート１の受電コイル５１と送電コイル４３の間に入ることを防止できる。

なお、凹溝３５は、ブラシ２４が送電器４０の上面から前進方向に移動させる異物を送電器４０と送電器４０との間で収容するものであれば良い。図５及び図６に示す例では、凹溝３５は、前進方向（ａ方向）に対して直交する方向の溝を送電器４０間に設けるものとしたが、これに限定されるものではい。

図９は、図６に示すｃ−ｄ方向における断面と凹溝３６とガイド通路３３、３４との関係を示す図である。
図９に示すように、凹溝３６は、ガイド通路３３、３４と送電器４０の側端との間に、ガイド通路３３、３４に沿って形成される。送電器４０上にある異物は、前進方向に移動するブラシ２４によって前進方向へ移動されるが、異物の状態によっては送電器４０の側方に移動することがある。送電器４０の側方に移動した異物は、凹溝３６に落とし込まれる。凹溝３６は、ブラシ２４により送電器４０の上面から移動させる異物を送電器４０とガイド通路３３、３４との間で収容するものであれば良い。

これにより、凹溝３６は、ガイド通路３３、３４に沿って移動するカート１のブラシ２４によって送電器４０の上面から送電器４０の側方へ移動した異物を収容できる。また、凹溝３６は、送電器４０の側端からガイド通路３３、３４に至るまでの間に設けられる。このような構成によって、凹溝３６は、送電器４０の側方に移動した異物がガイド通路３３、３４に入り込んでカート１の移動を阻害しないようにできる。

以上のような構成によって、送電器４０の送電面上にある異物Ｅは、ブラシ２４で移動させられ、凹溝３５または凹溝３６に案内される。このため、実施形態に係る送受電システムでは、受電コイルと送電コイルとの間に異物Ｅが挿入された状態で給電が行われる可能性が低くなる。この結果として、金属等の異物に起因する発熱等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送受電システムを実現できる。

次に、実施形態に係る送受電システムの変形例について説明する。
図１０は、実施形態に係る送受電システムの第１の変形例を示す図である。
図１０に示す第１の変形例は、カート１に搭載するブラシ２４が、ガイド通路３３、３４による前進方向に対して斜めになるように受電器２３に前方に取り付けられる。また、図１０に示す例では、ブラシ２４は、カート１の前進方向（ａ方向）に対してガイド通路３４が後方になるように傾けて受電器２３の前方に取り付けられる。さらに、図１０に示す送電装置は、送電器４０とガイド通路３４との間に凹溝３６を設ける。

図１０に示す構成では、前進するブラシ２４が送電器４０の上面を掃くと、送電器４０の上面にある異物は、ブラシ２４が傾いている方向へ移動して凹溝３６に落ち込む。この場合、送電器４０間の凹溝３５と送電器４０とガイド通路３３との間の凹溝３６とは、設けなくても良い。このような第１の変更例の構成であっても、ブラシが送電器の上面にある異物を除去でき、除去した異物がガイド通路内に入り込むことを防止できる。

なお、第１の変形例は、送電器の上面にある異物を送電器の側方に除去し、かつ、除去した異物を送電器とガイド通路との間に設けた凹溝に収容できる構成であれば良い。例えば、カートに設けるブラシは送電器の上面にある異物を送電器の両側方に移動させる構成とし、凹溝は送電器と両側のガイド通路との間にそれぞれ設ける構成としても良い。

図１１は、第２の変形例を示す図である。
図１１に示す第２の変形例は、受電器２３の前方にブラシ２４を設けるだけでなく、受電器２３の後方にもブラシ２５を設けた構成とするものである。この第２の変形例によれば、カート１が前進すると、受電器２３の前方のブラシ２４は送電器４０の上面にある異物を除去する。さらに、カート１が所定の収納位置に停止した状態において、受電器２３の後方のブラシ２５は後ろから移動してくる異物の進入を防ぐ。つまり、ブラシ２５は、後続のカート１に設けられたブラシ２４が送電器４０の上面を掃くことで移動される異物が受電器２３と送電器４０との間に入ることを防止する。

このような第２の変更例の構成であれば、前後のブラシ２４及び２５で受電器２３と送電器４０との間に異物が入ることを防ぐことができる。このため、第２の変更例の構成では、送電装置は、図３などに例示する送電器４０間の凹溝３５や各送電器４０の側方の凹溝３６を設けなくても良い。ただし、第２の変形例であっても、送電器４０間の凹溝３５を設けたり、各送電器４０の側方に凹溝３６を設けたりしても良い。

以上のように、実施形態に係る送受電システムは、カートに搭載する受電装置（受電システム）と受電装置へ非接触で電力を伝送する送電装置（送電システム）とで構成される。カートに搭載する受電装置は、送電器の上面を掃くように取付けるブラシなどの異物除去部材を受電器の前方又は受電器の前後に配置する。また、送電装置は、カートの移動方向に並べた送電器間あるいは各送電器の側方に異物を収容する凹溝などの異物収容部を設ける。これにより、実施形態に係る送電装置および送受電システムは、非接触電力伝送を行うための送電器と受電器との間にある異物を除去できる。この結果、送電器の送電コイルと受電器の受電コイルとの間にある金属異物が発熱するなどの不具合を防止できる送電装置および送受電システムを提供できる。

なお、上述した実施形態に係る送電装置は、図４に示す送電器４０の送電回路４２の電流値を測定することで、バッテリ２２の充電量を表示部４５に表示できる。また、カートに搭載する受電装置は、受電器２３の受電回路５２の電流値を測定し、その値を送電器４０の制御回路４４に無線通信回路を介して送信しても良い。この場合、送電装置としては、受電回路５２の電流値に基づいて受電装置側の受電量を表示部４５に表示するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、非接触による電力の伝送方法として、磁界共振方式を例示したが、一般的な電磁誘導方式を含む磁界結合方式を用いてもよい。また、実施形態に係る送受電システムは、非接触状態で電力を伝送できるものであれば、方式は限定されない。

また、上述した実施形態では、ガイド装置の各ガイドレールは、カートの車輪を移動方向に移動させる溝（車輪の移動をガイドする溝）を形成するものとして説明した。具体的には、図３に示すガイド装置は、車輪の移動をガイドする溝（ガイド通路）を１対のガイド部材（車輪の両側面を挟持する１対のガイド部材）で構成される構成例を例示した。ただし、ガイド装置は、カートに搭載する受電コイルが送電装置の送電コイルに対向する所定の収納位置にカートを案内するものであれば良い。例えば、ガイド装置は、全てのガイドレールが車輪の移動をガイドする溝（ガイド通路）で形成するものでなくても良く、一部のガイドレールが片側の車輪をガイドする構成であっても良い。

また、上述した実施形態において、図３に示す構成例では、ガイド通路の先端部に車輪止めやストッパを設けずに、先に収納したカートを先に取り出せる構成を例示した。ただし、送電システムとしては、ガイドレールが形成する溝（ガイド通路）の先端部に車輪止めやストッパを設けてもよい。車輪止めは、ガイド通路としての溝に沿って移動して収納位置に最初に収納されるカートの前輪を停止させるように構成しても良い。ストッパは、カート本体の先端部を所定位置で停止させる壁面等により構成するようにしても良い。このような構成した場合、後に収納したカートを先に取り出す構成となる。

また、上述した実施形態においては、非接触で電力を受電する受電装置を搭載するカートとしてショッピングカートを例に説明した。しかし、受電装置を搭載するカートは、ショッピングカートに限るものではなく、例えば、倉庫などで使われるピッキングカート等であっても構わない。

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、１Ｃ、１Ｄ）…ショッピングカート（カート）、１３…車輪、１３Ｆｌ、１３Ｆｒ…前輪、２１…電子機器、２２…バッテリ、２３…受電器、２４…ブラシ、２５…ブラシ、３０…送電ベース、３１（３１Ｆｌ,３１Ｆｒ）…ガイドレール、３２…ガイドベース、３３、３４…ガイド通路（ガイド）、３３ａ、３４ａ…凹部（係合部）、３３ｂ、３４ｂ…バンプ、３５…凹溝、４０…送電器、４２…送電回路、４３…送電コイル、４４…制御回路、５１…受電コイル、５２…受電回路、５３…制御回路。

Claims (5)

1. 床面に向けて配置した受電コイルと異物除去部材とを備えるカートの移動方向を制限するガイドと、
   前記ガイドに沿って移動する前記カートが備える前記受電コイルに対向するように前記移動方向に並べて配置し、前記ガイドに沿って移動する前記カートが備える前記異物除去部材が上面に接するように設ける複数の送電コイルと、
   前記ガイドに沿って移動する前記カートが備える前記異物除去部材が前記送電コイルの上面から除去した異物を収容する異物収容部と、
   を具備する送電装置。
2. 前記異物収容部は、前記移動方向において隣接する送電コイルと送電コイルとの間に設ける第１の凹溝を有する、
   請求項１に記載の送電装置。
3. 前記ガイドは、前記カートを前記移動方向に移動させるために前記カートの車輪を案内するガイド通路であり、
   前記異物収容部は、前記移動方向において隣接する送電コイルと送電コイルとの間に設ける第１の凹溝と、前記移動方向に対して各送電コイルの側端と前記ガイド通路との間に設けた第２の凹溝と、を有する、
   請求項１に記載の送電装置。
4. カートに設ける受電装置と前記受電装置に電力を送電する送電装置とを含む送受電システムであって、
   前記受電装置は、
   前記カートの底面に床面に向けて配置した受電コイルと、
   前記カートの前進方向に対して前記受電コイルの前端に設けた第１の異物除去部材と、
   前記カートの前進方向に対して前記受電コイルの後端に設けた第２の異物除去部材と、を具備し、
   前記送電装置は、
   前記カートの移動方向を制限するガイドと、
   前記ガイドに沿って移動する前記カートが備える前記受電コイルに対向するように前記移動方向に並べて配置し、前記移動方向に沿った前進方向または後進方向に移動する前記カートの前記第１の異物除去部材と前記第２の異物除去部材とが上面に接するように設ける複数の送電コイルと、を具備する、
   送受電システム。
5. 前記第１の異物除去部材は、前記ガイドに沿って移動する前記カートが所定位置に停止した場合に前記前進方向における前記送電コイルの前端よりも前方となるように前記カートに取り付けられ、
   前記第２の異物除去部材は、前記ガイドに沿って移動する前記カートが所定位置に停止した場合に前記前進方向における前記送電コイルの後端よりも後方となるように前記カートに取り付けられる、
   請求項４に記載の送受電システム。

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