JP2021164299A - ワイヤレス給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】浴室内において安全性を確保しつつ十分な電力を給電することのできるワイヤレス給電システムを提供する。【解決手段】ワイヤレス給電システム１０は、浴室１００内で受電部２０３にマイクロ波で給電する。ワイヤレス給電システム１０は、マイクロ波を送電可能な複数の送電部１２（１）〜１２（３）と、浴槽１０２内の人を検知する狭域センサ１４と、狭域センサ１４により検知された情報に基づいて、複数の送電部１２（１）〜１２（３）のうち浴槽１０２内の人に干渉せずに受電部２０３にマイクロ波を送電可能な送電部１２（２）を判定し、送電可能と判定された送電部１２（２）のみに受電部２０３に向けてマイクロ波を送電させる制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、浴室内で携帯情報端末等にマイクロ波で給電するワイヤレス給電システムに関する。

従来、浴室内でスマートフォン等の携帯情報端末にワイヤレスで給電する方法として、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１には、浴室外に非接触送電装置を設置し、非接触送電装置の無線給電エリア内にある携帯情報端末にワイヤレスで給電する方法が開示されている。

このようなワイヤレス給電では、給電が人体に影響を与える事態（人体曝露）を防止または抑制することが必須となる。特許文献１に開示された方法では、通常は高出力で電力を送電しているが、非接触送電装置の近傍に人がいる場合は、人体への曝露を低減するために低出力で電力を送電している。

国際公開第２０１９／１８０８９５号

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、入浴中の人が手に持って携帯情報端末を操作しているときには低出力でしか給電できないため、携帯情報端末のバッテリの充電を十分に行うことができず、快適に携帯情報端末を使用できないおそれがある。

本開示に係るワイヤレス給電システムは、浴室内で受電部にマイクロ波で給電するワイヤレス給電システムであって、マイクロ波を送電可能な複数の送電部と、浴槽内の人を検知するセンサと、センサにより検知された情報に基づいて、複数の送電部のうち浴槽内の人に干渉せずに受信部にマイクロ波を送電可能な送電部を判定し、送電可能と判定された送電部のみに受電部に向けてマイクロ波を送電させる制御部と、を備える。

本開示に係るワイヤレス給電システムによれば、浴室内において安全性を確保しつつ十分な電力を給電することができる。

実施形態に係るワイヤレス給電システムが設けられた浴室を示す図である。 実施形態に係るワイヤレス給電システムの機能ブロック図である。 実施形態に係るワイヤレス給電システムの動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 別の実施形態に係るワイヤレス給電システムが設けられた浴室を示す図である。 別の実施形態に係るワイヤレス給電システムの機能ブロック図である。 別の実施形態に係るワイヤレス給電システムの動作を説明するためのフローチャートを示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。

図１は、実施形態に係るワイヤレス給電システム１０が設けられた浴室１００を示す。図２は、実施形態に係るワイヤレス給電システム１０の機能ブロック図である。

浴室１００には、浴槽１０２が設置されている。この浴槽１０２は、浴室１００の壁１０１に接するように設置されている。浴槽１０２が接する壁１０１には、浴槽１０２内の湯の温度や湯量等を調整するための浴室操作装置（浴室リモコン）１０４が設置されている。

浴槽１０２は、矩形状の底壁１０５と、底壁１０５の周縁部から立ち上がる側壁１０６を備える。浴槽１０２には、浴槽１０２内にお湯１１０を張るための給湯口（図示せず）が設けられている。浴槽１０２の底壁１０５および側壁１０６は中空に形成されており、それらの内部には、断熱材１０７が設けられている。

本実施形態に係るワイヤレス給電システム１０は、浴槽１０２内に入浴中の人が使用している携帯情報端末２０２にマイクロ波を用いて給電を行うものである。携帯情報端末２０２は、マイクロ波を受電するための受電部２０３と、受電部２０３で受電された電力を充電するバッテリ２０４とを備える。受電部２０３は、マイクロ波を受信する受電用アンテナ、受信したマイクロ波を整流する整流回路、ビーコン信号を発信する発信回路などを備える。図２では、受電部２０３が携帯情報端末２０２内に設けられる構成としているが、受電部２０３は携帯情報端末２０２の外部に設けられてもよい。

ワイヤレス給電システム１０は、浴室１００内に配置されたｎ個（ｎは２以上の整数）の送電部１２（第１送電部１２（１）〜第ｎ送電部１２（ｎ））と、浴室１００内に配置されたｎ個の狭域センサ１４（第１送電部１２（１）〜第ｎ送電部１２（ｎ））と、複数の送電部１２および複数の狭域センサ１４に接続された制御部２０とを備える。制御部２０は、浴室１００内に配置されてもよいし、浴室１００外に配置されてもよい。

送電部１２は、制御部２０からの指示に基づいてマイクロ波を送電可能に構成されている。送電部１２は、マイクロ波を送信する送電用アンテナ、マイクロ波を生成するマイクロ波発振回路、ビーコン信号を受信する受信回路などを備える。マイクロ波としては、９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５．７ＧＨｚ帯などのマイクロ波を利用することができる。送電部１２は、受信したビーコン信号に基づいて受電部２０３の位置を検知し、該受電部２０３に向けてマイクロ波を送電することができる。

本実施形態において、複数の送電部１２は、浴槽１０２が接する浴室の壁１０１および浴槽１０２の側壁１０６における複数の異なる位置に配置される。図１には、３個の送電部１２（第１送電部１２（１）〜第３送電部（３））が示されている。第１送電部１２（１）は、浴室の壁１０１に配置されている。第１送電部１２（１）は、浴室操作装置１０４と一体化されてよい。第２送電部１２（２）は、浴室の壁１０１側に位置する浴槽の側壁１０６ａの上部内に配置されている。第３送電部１２（３）は、浴室の壁１０１と反対側に位置する浴槽の側壁１０６ｂの上部内に配置されている。図１に示していない第４〜第ｎ送電部も、浴槽の側壁１０６の上部内に配置されている。第２〜第ｎ送電部は、側壁１０６に沿って満遍なく配置されることが好ましい。

各狭域センサ１４は、狭い検知範囲内に人の部位（頭、手、腕、胴体、足など）が存在しているか否か検知する人感センサである。狭域センサ１４の検知範囲は、送電部から送電されるマイクロ波の放射範囲と略同じであってよい。狭域センサ１４としては、超音波センサなどを利用することができる。

本実施形態では、ｎ個の送電部１２のそれぞれに対応して、１つの狭域センサ１４が配置される。すなわち、１つの送電部１２と１つの狭域センサ１４が１つのペアとして配置される。図１に示すように、第１狭域センサ１４（１）は、浴室の壁１０１上における第１送電部１２（１）の近傍に配置される。第１狭域センサ１４（１）は、浴室操作装置１０４と一体化されてよい。第２狭域センサ１４（２）は、浴槽の側壁１０６ａの上部内における第２送電部１２（２）の近傍に配置される。第３狭域センサ１４（３）は、浴槽の側壁１０６ｂの上部内における第３送電部１２（３）の近傍に配置される。図１に図示しない第４〜第ｎ狭域センサも、浴槽の側壁１０６の上部内における対応する送電部の近傍に配置される。

本実施形態に係るワイヤレス給電システム１０において、各送電部１２は、受電部２０３からのビーコン信号に基づいて受電部２０３の位置を検知する。各送電部１２に対応する狭域センサ１４は、受電部２０３が位置する方向に浴槽内の人の部位が存在するか否か検知し、検知結果を制御部２０に送る。制御部２０は、狭域センサ１４により検知された情報に基づいて、複数の送電部１２のうち浴槽１０２内の人に干渉せずに受電部２０３にマイクロ波を送電可能な送電部１２を判定する。より具体的には、制御部２０は、受電部２０３の方向に人の部位が存在しないと検知した狭域センサ１４に対応する送電部１２を、マイクロ波を送電可能な送電部と判定する。そして、制御部２０は、送電可能と判定された送電部１２のみに、受電部２０３の方向にマイクロ波を送電させる。

例えば図１に示す例では、浴室操作装置１０４と一体に設けられた第１狭域センサ１４（１）により、受電部２０３の方向に人の部位（頭部）が存在していることが検知される。従って、制御部２０は、第１送電部１２（１）にマイクロ波の送電を許可しない。同様に、浴槽の側壁１０６ｂ内に設けられた第３狭域センサ１４（３）により、受電部２０３の方向に人の部位（左腕）が存在していることが検知される。従って、制御部２０は、第３送電部１２（３）にマイクロ波の送電を許可しない。

一方、浴槽の側壁１０６ａ内に設けられた第２狭域センサ１４（２）により、受電部２０３の方向に人の部位が存在していないことが検知される。従って、制御部２０は、第２送電部１２（２）に受電部２０３の方向へのマイクロ波の送電を許可する。

図３は、ワイヤレス給電システム１０の動作を説明するためのフローチャートを示す。図３は、１つの送電部１２に関するマイクロ波の送信制御を示しており、第１送電部１２（１）〜第ｎ送電部１２（ｎ）に関して同様の制御フローが実行される。

まず、送電部１２は、受電部２０３から受信したビーコン信号に基づいて、受電部２０３の位置を検知する（Ｓ１０）。次に、狭域センサ１４は、自身から受電部２０３の方向に人の部位があるか否かを検知する（Ｓ１２）。狭域センサ１４により人の部位が検知された場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、制御部２０は、送電部１２にマイクロ波を送電させない（Ｓ１４）。一方、狭域センサ１４により人の部位が検知されない場合（Ｓ１２のＮｏ）、制御部２０は、送電部１２にマイクロ波を送電させる（Ｓ１６）。これにより、受電部２０３への給電が行われる。

以上、ワイヤレス給電システム１０について説明した。このワイヤレス給電システム１０によれば、狭域センサ１４により人の部位が検出されないときのみ送電部１２からマイクロ波が送電されるので、人体曝露を防止できる。また、人体を避けてマイクロ波が送電されるので、給電のパワーを低下させる必要がない。したがって、ワイヤレス給電システム１０によれば、浴室内において安全性を確保しつつ十分な電力を給電することができる。

図４は、別の実施形態に係るワイヤレス給電システム４０が設けられた浴室４００を示す。図５は、別の実施形態に係るワイヤレス給電システム４０の機能ブロック図である。本実施形態において、図１〜図３で説明した実施形態と同一又は対応する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係るワイヤレス給電システム４０では、浴槽１０２内の人を検知するセンサとして、１つの広域センサ４２を用いている点が、図１〜図３で説明した実施形態と異なる。図４では広域センサ４２は浴槽１０２と接する浴室の壁１０１に浴室操作装置１０４と一体化して配置されているが広域センサ４２の設置位置は特に限定されず、例えば浴室４００の天井に配置されてもよい。広域センサ４２は、検知範囲が広い人感センサであり、浴槽１０２内の人の各部位（頭、手、腕、胴体、足など）の位置および形状を検知する。広域センサ４２としては、ＣＣＤカメラ、超音波センサ、赤外線センサなどを利用することができる。

ワイヤレス給電システム４０は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の送電部１２（第１送電部１２（１）〜第ｎ送電部１２（ｎ））を備える。図４には、５個の送電部１２（第１送電部１２（１）〜第５送電部１２（ｎ））が示されている。第１送電部１２（１）は、浴室の壁１０１に配置されている。第１送電部１２（１）は、浴室操作装置１０４と一体化されてよい。第２送電部１２（２）は、浴室の壁１０１側に位置する浴槽の長手方向の側壁１０６ａの上部内に配置されている。第３送電部１２（３）は、浴室の壁１０１と反対側に位置する、浴槽の長手方向の側壁１０６ｂの上部内に配置されている。第４送電部１２（４）は、壁１０１と隣接する浴槽の壁１０３側に位置する、浴槽の短手方向の側壁１０６ｃの上部内に配置されている。第５送電部１２（５）は、浴室の壁１０３と反対側に位置する、浴槽の短手方向の側壁１０６ｄの上部内に配置されている。図４に示していない第６〜第ｎ送電部も、浴槽の側壁１０６の上部内に配置されている。第２〜第ｎ送電部は、側壁１０６に沿って満遍なく配置されることが好ましい。制御部２０には、各送電部１２の位置情報が入力される。

本実施形態に係るワイヤレス給電システム４０において、各送電部１２および制御部２０は、受電部２０３からのビーコン信号に基づいて受電部２０３の位置を検知する。広域センサ４２は、浴槽１０２内の人の各部位の位置および形状を検知し、検知結果を制御部２０に送る。制御部２０は、広域センサ４２により検知された情報に基づいて、複数の送電部１２のうち浴槽１０２内の人の部位に干渉せずに受電部２０３にマイクロ波を送電可能な送電部１２を判定する。より具体的には、制御部２０は、広域センサ４２により検知された浴槽１０２内の人の部位の位置情報に基づいて、各送電部１２と受電部２０３との間に人の部位が存在するか否かを判定する。そして、制御部２０は、人の部位が存在しないと判定された送電部１２のみに、受電部２０３の方向にマイクロ波を送電させる。

例えば図４に示す例では、浴室操作装置１０４と一体に設けられた広域センサ４２により、浴槽１０２内の人の各部位の位置が検知される。図４の例では、浴槽の側壁１０６ａ内に設けられた第２送電部１２（２）と受電部２０３との間には、浴槽１０２内の人の右手が存在する。従って、制御部２０は、第２送電部１２（２）にマイクロ波の送電を許可しない。同様に、浴槽の側壁１０６ｂ内に設けられた第３送電部１２（３）との間には、浴槽１０２内の人の左手が存在する。従って、制御部２０は、第２送電部１２（３）にマイクロ波の送電を許可しない。同様に、浴槽の側壁１０６ｄ内に設けられた第５送電部１２（５）と受電部２０３との間には、浴槽１０２内の人の頭部が存在する。従って、制御部２０は、第５送電部１２（５）にマイクロ波の送電を許可しない。

一方、浴室操作装置１０４と一体に設けられた第１送電部１２（１）と受電部２０３との間には、浴槽１０２内の人の部位が存在しない。従って、制御部２０は、第１送電部１２（１）に受電部２０３へのマイクロ波の送電を許可する。同様に、浴槽の側壁１０６ｃ内に設けられた第４狭域センサ１４（４）と受電部２０３との間には、浴槽１０２内の人の部位が存在しない。従って、制御部２０は、第４送電部１２（４）に受電部２０３へのマイクロ波の送電を許可する。

図６は、ワイヤレス給電システム４０の動作を説明するためのフローチャートを示す。図６は、１つの送電部１２に関するマイクロ波の送信制御を示しており、第１送電部１２（１）〜第ｎ送電部１２（ｎ）に関して同様の制御フローが実行される。

まず、送電部１２および制御部２０は、受電部２０３から受信したビーコン信号に基づいて、受電部２０３の位置を検知する（Ｓ２０）。次に、広域センサ４２は、浴槽１０２内の人の各部位の位置および形状を検知する（Ｓ２２）。制御部２０は、広域センサ４２により検知された浴槽１０２内の人の部位の位置情報に基づいて、送電部１２と受電部２０３との間に人の部位が存在するか否かを判定する（Ｓ２４）。制御部２０は、送電部１２と受電部２０３との間に人の部位が存在すると判定した場合（Ｓ２４のＹｅｓ）、送電部１２にマイクロ波を送電させない（Ｓ２６）。一方、制御部２０は、送電部１２と受電部２０３との間に人の部位が存在しないと判定した場合（Ｓ２４のＮｏ）、送電部１２にマイクロ波を送電させる（Ｓ２８）。これにより、受電部２０３への給電が行われる。

以上、ワイヤレス給電システム４０について説明した。このワイヤレス給電システム４０によれば、各送電部１２と受電部２０３との間に人の部位が存在しないときのみ送電部１２からマイクロ波が送電されるので、人体曝露を防止できる。また、人体を避けてマイクロ波が送電されるので、給電のパワーを低下させる必要がない。したがって、ワイヤレス給電システム４０によれば、浴室内において安全性を確保しつつ十分な電力を給電することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

１０，４０ ワイヤレス給電システム、 １２ 送電部、 １４ 狭域センサ、 ２０ 制御部、 ４２ 広域センサ、１００，４００ 浴室、１０１，１０３ 壁、１０２ 浴槽、 １０４ 浴室操作装置、 １０６ 側壁、 ２０２ 携帯情報端末、 ２０３ 受電部、 ２０４ バッテリ。

Claims (6)

1. 浴室内で受電部にマイクロ波で給電するワイヤレス給電システムであって、
   マイクロ波を送電可能な複数の送電部と、
   浴槽内の人を検知するセンサと、
   前記センサにより検知された情報に基づいて、前記複数の送電部のうち前記浴槽内の人に干渉せずに前記受電部にマイクロ波を送電可能な送電部を判定し、送電可能と判定された送電部のみに前記受電部に向けてマイクロ波を送電させる制御部と、
   を備えるワイヤレス給電システム。
2. 前記複数の送電部は、浴槽が接する前記浴室の壁および前記浴槽の側壁における複数の位置に配置される、請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
3. 前記センサは、自身から前記受電部の方向に人の部位が存在するか否かを検知する複数の狭域センサを含み、
   前記複数の送電部のそれぞれに対応して前記狭域センサが配置され、
   前記制御部は、人の部位が存在しないと検知した前記狭域センサに対応する前記送電部のみに前記受電部に向けてマイクロ波を送電させる、請求項１または２に記載のワイヤレス給電システム。
4. 前記センサは、浴槽内の人の各部位の位置を検知する広域センサを含み、
   前記制御部は、前記広域センサにより検知された情報に基づいて、各送電部と前記受電部との間に人の部位が存在するか否かを判定し、人の部位が存在しないと判定された送電部のみに前記受電部に向けてマイクロ波を送電させる、請求項１または２に記載のワイヤレス給電システム。
5. 少なくとも１つの前記送電部は、前記浴室の壁に配置される浴室操作装置と一体化される、請求項１から４のいずれかに記載のワイヤレス給電システム。
6. 少なくとも１つの前記送電部は、前記浴槽の側壁内に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のワイヤレス給電システム。

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