JP4258505B2 - 給電システム - Google Patents

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本発明は、電源装置と、該電源装置から縦続接続で順次に接続され該電源装置から給電を受ける複数の電気機器とから成る給電システムに関する。

上述のように単一の電源装置から複数の電気機器へ給電可能な給電システムとしては、洗浄装置付き電気カミソリの例が挙げられる。図12は、その給電システムの構成を示す図である。RCC(リンギングチョークコンバータ)などから成る電源装置101に対して、図12(A)で示すように電気カミソリ102が接続可能であり、また図12(B)で示すように洗浄装置103が接続可能となっている。そして、図12(B)で示すように、洗浄装置103に電気カミソリ102を搭載した状態で、該電気カミソリ102の刃先の洗浄が行われるだけでなく、該電気カミソリ102の充電も可能となっている。

しかしながら、この場合、電源装置101は、直流(DC)で、例えば、12Vを出力しているので、洗浄装置103内の洗浄用駆動回路104や洗浄装置103に搭載された電気カミソリ102への充電がそのまま線路の分岐で実現できているけれども、電源装置101は、接触式の接点105によって洗浄装置103または電気カミソリ102に接続される必要がある。また、電源装置101は、消費電力の大きい洗浄装置103に対応して、前記12Vの高電圧で電源供給するので、電気カミソリ102内には、2次電池106の充電に適した電圧に降圧する降圧電源107が必要になり、電気カミソリ102が大型化する。

一方、洗面所などの水回りで使用されることの多い電気カミソリには、無接触(非接点)で給電したいという要望がある。図13に、従来の非接触給電を実現する給電システムの構成を示す。電源コード111を介して電源装置112に入力された商用交流は、AC−DCコンバータ113において直流に変換され、電圧共振型インバータ114において高周波交流に変換されて、該電源装置112側の電源出力端子である1次コイル115から出力される。

前記1次コイル115は、電気カミソリ116側の電源入力端子である2次コイル117と着脱可能に磁気結合しており、その2次コイル117に発生した交流電圧は、コンバータ118で直流電圧に変換された後、2次電池及びモータから成る負荷119へ給電される。前記コンバータ118は、AC−DCコンバータであり、前述の降圧電源107のDC−DCコンバータに比べて、小型である。

したがって、この図13で示す非接触の給電システムを、図12で示す洗浄装置103を含む複数の電気機器が接続可能な給電システムに適用した場合、図14で示すようになる。電源装置121は、電圧共振型インバータ等から成り、交流(AC)で、例えば50kHz、30Vを、送電コイル124へ出力する。その送電コイル124に対して、図14(A)で示すように電気カミソリ122の受電コイル125が非接触で接続可能であり、また図14(B)で示すように洗浄装置123の受電コイル126が非接触で接続可能となっている。

そして、図14(B)で示すように、洗浄装置123内には、AC−DCコンバータ127が設けられており、このAC−DCコンバータ127によって、例えば、DC12Vが作成され、洗浄用駆動回路128に供給される。また、洗浄装置123に電気カミソリ122を搭載した状態で充電するために、該洗浄装置123には、電圧共振型インバータ等から成り、交流で、例えば前記50kHz、30Vを出力するインバータ129及び送電コイル130が設けられている。

ここで、電磁誘導による並列給電の例は、例えば、特許文献1にも示されている。この従来技術は、複数の1次側コイルが並列にコンセントボディとして壁に埋込まれており、負荷に接続される2次側コイルをコンセントキャップとして前記コンセントボディに嵌込むことで、非接触で複数の負荷へ並列同時給電可能とした電磁コンセント装置である。
特開平3―101110号公報

したがって、図14で示すような構成では、非接触での給電を実現するためには、洗浄装置123内に、新たなコンバータ127とインバータ129とが必要になり、大型化及びコストアップを招くことになる。

本発明の目的は、単一の電源装置から複数の電気機器へ給電するにあたって、電気機器の構成を簡略化することができる給電システムを提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、電源装置と、該電源装置から縦続接続で順次に接続され該電源装置から給電を受ける複数の電気機器とから成る給電システムであって、前記電源装置は、一端に電源出力端子を持つ電線を備え、該電線に高周波交流が通電されて該電源出力端子から該高周波交流を出力し、前記複数の電気機器のうちの末端の電気機器は、電源入力端子と、該電源入力端子に接続する導電路とを備え、該導電路には、前記高周波交流が通電され、前記複数の電気機器のうちの末端の電気機器を除く残余の電気機器は、電源入力端子と、電源出力端子と、該電源入力端子及び該電源出力端子間を接続する導電路とを備え、該導電路には、前記高周波交流が通電され、前記電源装置と前記電源装置に接続する電気機器との組、及び、前記複数の電気機器における隣接する電気機器の組のうちの少なくとも1組における電源出力端子と電源入力端子とは、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルであり前記電線に前記コイルが接続されている場合の前記電源装置、及び/又は、前記導電路に前記コイルが接続されている場合の前記電気機器には、前記コイルに差交する磁束を利用した電磁石がさらに備えられ、前記電源装置及び/又は前記電気機器に対向する電気機器には、位置決め及び/又は保持するための磁性体がさらに設けられていることを特徴とする。

また、この上述の給電システムにおいて、前記コイルが接続されている場合の前記電線、及び、前記コイルが接続されている場合の導電路には、直列及び/又は並列にコンデンサが接続されていることを特徴とする。

さらに、これら上述の給電システムにおいて、前記電源出力端子としてのコイルと前記電源入力端子としてのコイルとは、巻数比、距離及び磁路のうち少なくとも1つを調整することによって、前記電源出力端子としてのコイルから電磁誘導結合によって前記電源入力端子としてのコイルに誘起される電圧が調整されていることを特徴とする。

そして、これら上述の給電システムにおいて、前記電源出力端子としてのコイルと前記電源入力端子としてのコイルとの間には、信号を送信及び/又は受信する信号アンテナがそれぞれさらに備えられていることを特徴とする。

さらに、これら上述の給電システムにおいて、前記複数の電気機器は、電気カミソリと、該電気カミソリの刃を洗浄する洗浄装置とから成ることを特徴とする。

このような構成の給電システムでは、電源装置は、高周波交流を出力し、前段の電気機器は、入力された高周波交流を次段の電気機器に出力するので、これら電気機器は、電源装置から電力供給を受けることができると共に、背景技術で説明したようなコンバータやインバータ等を備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。また、電源装置は、高周波交流を出力するので、コンバータを備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。図2は、第1の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。

図1において、給電システム1は、電源装置11と、電源装置11から縦続接続で順次に接続され電源装置11から給電を受ける第1及び第2の電気機器21、31とを備えて構成される。

電源装置11は、商用交流電源から電力供給を受け、この商用交流に基づいて高周波交流を生成し、この生成した高周波交流が通電される電線の一端に接続された電源出力端子からこの高周波交流を出力する装置であり、縦続接続された次段の電気機器である第1の電気機器21に高周波交流で電源供給を行う装置である。電源装置11は、例えば、図1に示すように、商用交流の供給口であるコンセントに接続可能な、商用交流電源から電力供給を受けるための例えばプラグ等の電源入力端子Tin11と、電源入力端子Tin11に接続され電源入力端子Tin11から供給された商用交流を直流に変換する例えばダイオードブリッジや平滑コンデンサ等から構成される交流−直流コンバータ(AC−DCコンバータ)CVと、AC−DCコンバータCVに接続されAC−DCコンバータCVからの直流を所定の高周波交流に変換する共振型インバータIVと、共振型インバータIVに接続され共振型インバータIVからの高周波交流が通電される例えばコード等の高周波電線HFCと、高周波電線HFCの一端に接続され高周波交流を出力するための電源出力端子Tout11とを備えて構成される。

第1の電気機器21は、電源装置11から高周波交流で電源供給を受け、縦続接続された次段の電気機器である第2の電気機器31に高周波交流で電源供給を行う電気機器である。第1の電気機器21は、例えば、図1に示すように、電源装置11の電源出力端子Tout11に接続可能な、電源装置11から高周波交流で電力供給を受けるための電源入力端子Tin21と、高周波交流を出力するための電源出力端子Tout21と、電源入力端子Tin21及び電源出力端子Tout21間を高周波交流で電気的に接続する導電路HFL1とを備えて構成される。

第2の電気機器31は、第1の電気機器21から高周波交流で電源供給を受け、負荷を駆動する電気機器である。第2の電気機器31は、例えば、図1に示すように、第1の電気機器21の電源出力端子Tout21に接続可能な、電源装置11から第1の電気機器21を介して高周波交流で電力供給を受けるための電源入力端子Tin31と、電源入力端子Tin31に高周波交流で電気的に接続する導電路HFL2と、導電路HFL2に接続される電気回路EC1と、電気回路EC1に接続され電気回路EC1によって駆動される負荷L1とを備えて構成される。負荷L1は、交流負荷でよく、この場合では、電気回路EC1は、高周波交流を負荷L1に合わせた周波数及び電圧(又は電流)に調整する回路や負荷L1の出力を制御する制御回路等で構成される。また、負荷L1は、直流負荷でよく、この場合では、電気回路EC1は、高周波交流を負荷L1に合わせた電圧(又は電流)を調整する回路や負荷L1の出力を制御する制御回路等で構成される。

そして、本実施形態では、電源装置11の電源出力端子Tout11と第1の電気機器21の電源入力端子Tin21とは、有接点で相互に電気的に接続される例えばコネクタ等で構成され、第1の電気機器21の電源出力端子Tout21と第2の電気機器31の電源入力端子Tin31とは、無接点で相互に電気的に接続される、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルCL11、CL21で構成される。そして、コイルCL11、CL21には、コイルCL11、CL21の巻線がそれぞれ巻回される例えばコ字形状のコアCO11、CO21がそれぞれ備えられる。

このように本実施形態では、電源装置11は、高周波交流を出力し、第1の電気機器21は、入力された高周波交流を次段の第2の電気機器31に出力するので、第1及び第2の電気機器21、31は、電源装置11から電力供給を受けることができると共に、背景技術で説明したようなAC−DCコンバータやインバータ等を備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。また、電源装置11は、高周波交流を出力するので、AC−DCコンバータを備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。

そして、本実施形態では、第1の電気機器21と第2の電気機器31とは、電磁誘導結合により無接点で相互に電気的に接続されるので、浴槽や洗面所等の水回りでも利用することができ、接点不良の虞が少ない。

そして、このような本実施形態に係る給電システム1は、例えば、図2に示すように、電気カミソリシステム1’に適用可能である。図2に示す電源装置11’は、図1に示す電源装置11に相当し、図2に示す電気カミソリ31’は、図1に示す第2の電気機器31に相当し、図2に示す電気カミソリ31’の刃を洗浄する洗浄装置21’は、図1に示す第1の電気機器21に相当する。

電気カミソリ31’は、例えば、固定刃及び可動刃から成る刃と、固定刃に対して可動刃を水平方向に摺動する駆動機構と、駆動機構を駆動するモータと、モータを駆動制御する駆動回路と、駆動回路の電力供給するために電源が供給される電源入力端子とを備える。この場合では、図2に示す電気カミソリ31’のモータが図1に示す負荷L1に相当し、駆動回路が図1に示す電気回路EC1に相当する。

洗浄装置21’は、例えば、電気カミソリ31’の刃が洗浄可能に装着され洗浄水を循環可能に貯留する水槽と、水槽の洗浄水を循環させるポンプと、ポンプを駆動するポンプ用モータと、洗浄水を除去した後に刃に送風するファンと、ファンを駆動するファン用モータと、ポンプ用モータ及びファン用モータを駆動制御すると共に洗浄装置21’を制御する洗浄用駆動回路WECとを備える。この場合では、図2に示す洗浄装置21’のポンプ用モータ及びファン用モータが図1に示す負荷L2に相当し、洗浄用駆動回路WECが図1に示す電気回路EC2に相当する。

このように本実施形態の給電システム1を電気カミソリシステム1’に適用することで、小型で低コストな電気カミソリシステム1’とすることができ、洗面所等の水回りにおいても使用することができる。

次に、別の実施形態について説明する。
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。図4は、第2の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。

第2の実施形態の給電システム2は、第1の実施形態の給電システム1と同様に、商用交流電源から電力供給を受け、この商用交流に基づいて高周波交流を生成し、この生成した高周波交流が通電される電線の一端に接続された電源出力端子からこの高周波交流を出力する電源装置12と、電源装置12から高周波交流で電源供給を受け、縦続接続された次段の電気機器である第2の電気機器32に高周波交流で電源供給を行う第1の電気機器22と、電源装置12から縦続接続で第1の電気機器22を介して接続され電源装置12から高周波交流で電源供給を受け、負荷を駆動する第2の電気機器32とを備えて構成される。

ここで、第1の実施形態における給電システム1では、電源装置11と第1の電気機器21とは、有接点接続方式で接続可能に構成され、第1の電気機器21と第2の電気機器31とは、無接点接続方式で接続可能に構成されたが、第2の実施形態における給電システム2では、電源装置12と第1の電気機器22とは、無接点接続方式で接続可能に構成され、第1の電気機器22と第2の電気機器32とは、有接点接続方式で接続可能に構成される点で異なる。

このため、電源装置12は、電源入力端子Tin11と、AC−DCコンバータCVと、共振型インバータIVと、高周波電線HFCと、電源出力端子Tout12とを備え、第1の電気機器22は、電源入力端子Tin22と、導電路HFL1と、電源出力端子Tout22とを備え、第2の電気機器32は、電源入力端子Tin32と、導電路HFL2と、電気回路EC1と、負荷L1とを備え、これら電源入力端子Tin11、AC−DCコンバータCV、共振型インバータIV、高周波電線HFC、導電路HFL1、導電路HFL2、電気回路EC1及び負荷L1は、第1の実施形態と同様であるが、電源装置12の電源出力端子Tout12と第1の電気機器22の電源入力端子Tin22とは、無接点で相互に電気的に接続される、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルCL12、CL22で構成され、第1の電気機器22の電源出力端子Tout22と第2の電気機器32の電源入力端子Tin32とは、有接点で相互に電気的に接続される例えばコネクタ等で構成される。そして、コイルCL12、CL22には、コイルCL12、CL22の巻線がそれぞれ巻回される例えばコ字形状のコアCO12、CO22がそれぞれ備えられる。

このような本実施形態に係る構成によっても、第1の実施形態と同様に、電源装置12は、高周波交流を出力し、第1の電気機器22は、入力された高周波交流を次段の第2の電気機器32に出力するので、第1及び第2の電気機器22、32は、電源装置12から電力供給を受けることができると共に、背景技術で説明したようなAC−DCコンバータやインバータ等を備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。また、電源装置12は、高周波交流を出力するので、AC−DCコンバータを備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。

そして、本実施形態では、電源装置12と第1の電気機器22とは、電磁誘導結合により無接点で相互に電気的に接続されるので、浴槽や洗面所等の水回りでも利用することができ、接点不良の虞が少ない。

そして、このような本実施形態に係る給電システム2も第1の実施形態と同様に、例えば、図4に示すように、電気カミソリシステム2’に適用可能である。図4に示す電源装置12’は、図3に示す電源装置12に相当し、図4に示す電気カミソリ32’は、図3に示す第2の電気機器32に相当し、図4に示す電気カミソリ32’の刃を洗浄する洗浄装置22’は、図3に示す第1の電気機器22に相当する。このように本実施形態の給電システム2を電気カミソリシステム2’に適用することで、小型で低コストな電気カミソリシステム2’とすることができ、洗面所等の水回りにおいても使用することができる。

次に、別の実施形態について説明する。
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。図6は、第3の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。

第3の実施形態の給電システム3は、第1の実施形態の給電システム1と同様に、商用交流電源から電力供給を受け、この商用交流に基づいて高周波交流を生成し、この生成した高周波交流が通電される電線の一端に接続された電源出力端子からこの高周波交流を出力する電源装置13と、電源装置13から高周波交流で電源供給を受け、縦続接続された次段の電気機器である第2の電気機器33に高周波交流で電源供給を行う第1の電気機器23と、電源装置13から縦続接続で第1の電気機器23を介して接続され電源装置13から高周波交流で電源供給を受け、負荷を駆動する第2の電気機器33とを備えて構成される。

ここで、第1の実施形態における給電システム1では、電源装置11と第1の電気機器21とは、有接点接続方式で接続可能に構成され、第1の電気機器21と第2の電気機器31とは、無接点接続方式で接続可能に構成されたが、第3の実施形態における給電システム2では、第1の電気機器23と第2の電気機器33とが無接点接続方式で接続可能に構成されているだけでなく、電源装置13と第1の電気機器23も無接点接続方式で接続可能に構成される点で異なる。

このため、電源装置13は、電源入力端子Tin11と、AC−DCコンバータCVと、共振型インバータIVと、高周波電線HFCと、電源出力端子Tout13とを備え、第1の電気機器23は、電源入力端子Tin23と、導電路HFL1と、電源出力端子Tout23とを備え、第2の電気機器33は、電源入力端子Tin33と、導電路HFL2と、電気回路EC1と、負荷L1とを備え、これら電源入力端子Tin11、AC−DCコンバータCV、共振型インバータIV、高周波電線HFC、導電路HFL1、導電路HFL2、電気回路EC1及び負荷L1は、第1の実施形態と同様であるが、電源装置13の電源出力端子Tout13と第1の電気機器23の電源入力端子Tin23とは、無接点で相互に電気的に接続される、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルCL13、CL23で構成され、第1の電気機器23の電源出力端子Tout23と第2の電気機器33の電源入力端子Tin33も、無接点で相互に電気的に接続される、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルCL33、CL43で構成される。そして、コイルCL13、CL23には、コイルCL13、CL23の巻線がそれぞれ巻回される例えばコ字形状のコアCO13、CO23がそれぞれ備えられ、コイルCL33、CL43には、コイルCL33、CL43の巻線がそれぞれ巻回される例えばコ字形状のコアCO33、CO43がそれぞれ備えられる。

このような本実施形態に係る構成によっても、第1の実施形態と同様に、電源装置13は、高周波交流を出力し、第1の電気機器23は、入力された高周波交流を次段の第2の電気機器33に出力するので、第1及び第2の電気機器23、33は、電源装置13から電力供給を受けることができると共に、背景技術で説明したようなAC−DCコンバータやインバータ等を備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。また、電源装置13は、高周波交流を出力するので、AC−DCコンバータを備える必要がないから、コストアップが抑制され、小型化され得る。

そして、本実施形態では、第1の電気機器23と第2の電気機器33との間だけでなく、電源装置12と第1の電気機器22との間も、電磁誘導結合により無接点で相互に電気的に接続されるので、浴槽や洗面所等の水回りでもより好適に利用することができ、接点不良の虞がない。

そして、このような本実施形態に係る給電システム3も第1の実施形態と同様に、例えば、図6に示すように、電気カミソリシステム3’に適用可能である。図6に示す電源装置13’は、図5に示す電源装置13に相当し、図6に示す電気カミソリ33’は、図5に示す第2の電気機器33に相当し、図6に示す電気カミソリ33’の刃を洗浄する洗浄装置23’は、図5に示す第1の電気機器23に相当する。このように本実施形態の給電システム3を電気カミソリシステム3’に適用することで、小型で低コストな電気カミソリシステム3’とすることができ、洗面所等の水回りにおいても使用することができる。

ここで、上述の第1及び第3の実施形態において、第1の電気機器21、23は、図1及び図5に破線で示すように、導電路HFL1に接続される電気回路EC2と、電気回路EC2に接続され電気回路EC2によって駆動される負荷L2とをさらに備えてもよい。また、第2の実施形態においても、第1の電気機器22は、上記と同様に、電気回路EC2と負荷L2とを備えてもよいが、負荷L2が導電路HFL1から直接給電可能な負荷L2’である場合には、図3で破線で示すように、導電路HFL1に接続される負荷L2’をさらに備えてもよい。そして、上述の第1乃至第3の実施形態において、第2の電気機器31、32、33は、図1、図3及び図5に破線で示すように、導電路HFL2に接続される電気回路EC3と、電気回路EC3に接続され電気回路EC3によって駆動される負荷L3とをさらに備えてもよい。これら負荷L2、L3は、上記負荷L1と同様であり、これら電気回路EC2、EC3は、上記電気回路EC1と同様である。このように第1の電気機器21、22、23や第2の電気機器31、32、33の導電路HFL2や導電路HFL3から高周波交流で電力供給を受けることができるので第1の電気機器21、22、23や第2の電気機器31、32、33に所望の機能を付与することができる。

なお、上記第1の実施形態のように、電気回路EC2及び負荷L2を備えない第1の電気機器21は、有接点接続方式を無接点接続方式に変換する変換プラグとして機能する。あるいは、上記第2の実施形態のように、負荷L2’を備えない第1の電気機器22は、無接点接続方式を有接点接続方式に変換する変換プラグとして機能する。このような変換プラグによって、電源装置11が有接点接続方式であって電気機器(第1の実施形態では第2の電気機器31)が無接点接続方式であっても、あるいは、電源装置12が無接点接続方式であって電気機器(第2の実施形態では第2の電気機器32)が有接点接続方式であっても、高周波交流で電気的に接続することができる。有接点接続方式と無接点接続方式とが混在したシステムを構築することができる。

そして、上述の第1乃至第3の実施形態において、電源装置11、12、13の共振型インバータIVは、電圧共振型インバータであることが望ましい。あるいは、電源装置11、12、13の共振型インバータIVは、部分共振型インバータであることが望ましい。これらの場合、電源装置11、12、13の高周波電線HFC並びに第1及び第2の電気機器21、22、23、31、32、33の導電路HFL1、HFL2の電圧波形は、電圧共振型インバータの場合には正弦波状となり、部分共振型インバータの場合には台形波状となるので、高周波ノイズ成分が少なくなるから、比較的長い延長距離を有する高周波電線HFCからの輻射ノイズを低減することができ、また、無接点接続方式におけるコイルCL11、CL21;CL12、CL22;CL13、CL23;CL33、CL43からの漏れ磁界による輻射ノイズも低減することができる。このため、電源装置11、12、13や第1及び第2の電気機器21、22、23、31、32、33から例えばシールド等のノイズ対策用の部品も省略することが可能であり、小型化やコストアップの抑制が可能となる。

また、上述の第1乃至第3の実施形態において、電源装置11、12、13と次段の第1の電気機器21、22、23との間や、第1の電気機器21、22、23と次段の第2の電気機器31、32、33との間が無接点接続方式である場合、電源出力端子としてのコイルCL11;CL12;CL13;CL33と、電源入力端子としてのコイルCL21;CL22;CL23;CL43とは、巻数比、距離及び磁路のうち少なくとも1つを調整してもよい。巻数比や距離や磁路を調整することによって、周波数は同一であるが、電源出力端子としてのコイルCL11;CL12;CL13;CL33から電磁誘導結合により電源入力端子としてのコイルCL21;CL22;CL23;CL43に誘起される電圧を調整することができ、電圧を所望の電圧値に設定することができる。電源出力端子としてのコイルCL11;CL12;CL13;CL33と電源入力端子としてのコイルCL21;CL22;CL23;CL43との間における距離の調整は、例えば、電源装置12、13、第1の電気機器21、22、23及び第2の電気機器32、33のハウジング(筐体)におけるコイルCL11;CL12;CL13;CL33、コイルCL21;CL22;CL23;CL43に対応する部分の厚さを調整することによって実行することができる。あるいは、ハウジングの材質の透磁率を変えることによっても実質的に距離を調整することができる。電源出力端子としてのコイルCL11;CL12;CL13;CL33と電源入力端子としてのコイルCL21;CL22;CL23;CL43との間における磁路の調整は、例えば、これらコイルCL11;CL12;CL13;CL33、CL21;CL22;CL23;CL43に磁性体材料から成るコアCO11;CO12;CO13;CO33、CO21;CO22;CO23;CO43を設け、コアCO11;CO12;CO13;CO33、CO21;CO22;CO23;CO43の形状又は大きさを相互に変えたり、コイルCL11;CL12;CL13;CL33、CL21;CL22;CL23;CL43の形状又は大きさを相互に変えたりすることによって実行することができる。要は、電源出力端子としてのコイルCL11;CL12;CL13;CL33から発生する磁束が電源入力端子としてのコイルCL21;CL22;CL23;CL43と交差する磁束本数が変わるように、磁路を調整すればよい。

さらに、上述の第1乃至第3の実施形態において、第1の電気機器21、22、23の導電路HFL1に、導電路HFL1の通電をオン・オフする例えば機械式や電子式等のスイッチSW1をさらに配設してもよい。あるいは、第2の電気機器31、32、33の導電路HFL2に、導電路HFL2の通電をオン・オフする例えば機械式や電子式等のスイッチSW2をさらに配設してもよい。このように導電路HFL1や導電路HFL2にスイッチSW1、SW2をさらに設けることによって、スイッチSW1、SW2が設けられた電気機器の電源供給を制御したり、スイッチSW1、SW2が設けられた電気機器に対し次段の電気機器への電源供給を制御することができる。第3の実施形態において、第1の電気機器23の導電路HFL1にスイッチSW1をさらに設け、第2の電気機器33の導電路HFL2にスイッチSW2をさらに設けた例を図7に示す。

そして、上述の第1乃至第3の実施形態において、電源装置12、13と次段の第1の電気機器22、23との間や、第1の電気機器21、23と次段の第2の電気機器31、33との間が無接点接続方式である場合、コイルCL12、CL13が接続されている場合の電線HFCや、コイルCL11、CL22、CL23、CL33、が接続されている場合の導電路HFL1や、CL21、CL43が接続されている場合の導電路HFL2には、直列及び/又は並列にコンデンサCが接続されていもよい。

図8は、コイルが接続されている電線や導電路にコンデンサを直列や並列に接続した場合の電源装置や電気機器の構成を示す図である。

図8(A)には、コイルCL12(CL13)が接続されている高周波電線HFCにコンデンサC1を並列に接続した場合の電源装置の構成が示され、図8(B)には、コイルCL12(CL13)が接続されている高周波電線HFCにコンデンサC2を直列に接続した場合の電源装置の構成が示され、図8(C)には、コイルCL23、CL33が接続されている導電路HFL1にコンデンサC3を並列に接続した場合の第1の電気機器23の構成を示し、そして、図8(D)は、コイルCL23、CL33が接続されている導電路HFL1にコンデンサC4を並列に接続した場合の第1の電気機器23の構成が示されている。なお、図示していないが、もちろん、第1及び第2の実施形態における第1の電気機器21、22のコイルCL11、CL22が接続されている導電路HFL1にコンデンサC5を直列又は並列に接続してもよく、第1及び第3の実施形態における第2の電気機器31、33のコイルCL21、CL43が接続されている導電路HFL2にコンデンサC6を直列又は並列に接続してもよい。

このコンデンサC1〜C6による容量リアクタンスによって、電磁誘導を行うコイルCL11、CL12、CL13、CL33、CL21、CL22、CL23、CL43の漏れインダクタンスによる誘導リアクタンスを抑制することができる。このため、無接点接続されている場合の電源装置12、13から次段の第1の電気機器22、23への伝送電力や、無接点接続されている場合の第1の電気機器21、23から次段の第2の電気機器31、33への伝送電力が増加し、効率を向上することができる。また、コンデンサC1〜C6の容量値に応じて、第1の電気機器22、23の導電路HFL1に誘起する電圧値や、第2の電気機器31、33の導電路HFL2に誘起する電圧値も調整することができる。

さらに、上述の第1乃至第3の実施形態において、無接点接続方式である場合の電源装置12、13と次段の第1の電気機器22、23との間や、無接点接続方式である場合の第1の電気機器21、23と次段の第2の電気機器31、33との間において、電源出力端子としてのコイルCL12;CL13;CL11;CL33と、電源入力端子としてのコイルCL22;CL23;CL21;CL43との間には、信号を送受信する信号アンテナがそれぞれさらに備えられていてもよい。

図9は、第3の実施形態の場合において、電源出力端子としてのコイルと、電源入力端子としてのコイルとの間に、信号を送信及び/又は受信する信号アンテナをそれぞれさらに設けた場合の給電システムの構成を示す図である。

信号アンテナは、図9(A)に示すように、コイルCL13、CL23、CL33、CL43が兼ねていてもよく、図9(B)に示すように、コイルCL13、CL23、CL33、CL43と別体に設けられていてもよい。

信号アンテナとコイルCL13、CL23、CL33、CL43とが一体の場合について説明すると、図9(A)において、電源装置13”は、図5に示す電源装置13の構成に加えて、プログラムやデータを記憶するメモリM1と、メモリM1のプログラムに基づいて通信信号を生成しこの生成した通信信号を高周波電線HFCに入出力すると共に通信信号に収容されたデータに基づいてインバータIVを制御する信号送受信回路SR1とをさらに備える。そして、第2の電気機器33”は、図5に示す電源装置33の構成に加えて、プログラムやデータを記憶するメモリM2と、メモリM2のプログラムに基づいて通信信号を生成しこの生成した通信信号を回路EC3を介して導電路HFL2に入出力すると共に通信信号に収容されたデータに基づいて回路EC3を制御する信号送受信回路SR2とをさらに備えている。

送信すべくデータが生じると、電源装置13”の信号送受信回路SR1は、プログラムに基づいてこのデータを収容した通信信号を生成し、この生成した通信信号を高周波電線HFCへ出力する。高周波電線HFCへ出力された通信信号は、高周波電線HFCを伝播し、コイルCL13で電波として放射され、第1の電気機器23のコイルCL23で受信され、導電路HFL1を伝播し、コイルCL33で電波として再び放射され、第2の電気機器33”のコイルCL43で受信され、導電路HFL2を伝播し、回路EC3を介して信号送受信回路SR2で受信される。第2の電気機器33”の信号送受信回路SR2から電源装置13”への送信は、上記と逆の工程によって為される。

また、信号アンテナとコイルCL13、CL23、CL33、CL43とが別体の場合について説明すると、図9(B)において、電源装置13”’は、図5に示す電源装置13の構成に加えて、プログラムやデータを記憶するメモリM3と、メモリM3のプログラムに基づいて通信信号を高周波電線HFCから受信すると共に通信信号に収容されたデータに基づいてインバータIVを制御する信号受信回路R1と、高周波電線HFCにコンデンサC7を介して接続する信号受信アンテナRA1とをさらに備える。第1の電気機器23”’は、図5に示す第1の電気機器23の構成に加えて、信号受信アンテナRA1に対向するように配置されコンデンサC8を介して導電路HFL1に接続する信号送信アンテナSA1と、導電路HFL1にコンデンサC9を介して接続する信号受信アンテナRA2とをさらに備える。第2の電気機器33”’は、図5に示す第2の電気機器33の構成に加えて、信号受信アンテナRA2に対向するように配置された信号送信アンテナSA2と、例えば負荷L3の駆動状態に関する電気回路EC3からのデータを収容する通信信号を生成し信号送信アンテナSA2に出力するコルピッツ発振回路S1とをさらに備える。

送信すべくデータが生じると、第2の電気機器33”’のコルピッツ発振回路S1は、このデータを収容した通信信号を生成し、この生成した通信信号を信号送信アンテナSA2へ出力する。信号送信アンテナSA2は、通信信号に基づく電波を放射し、この放射した電波は、信号受信アンテナRA2に受信される。信号受信アンテナRA2は、この受信した電波に基づく通信信号をコンデンサC9を介して導電路HFL1に出力する。通信信号は、導電路HFL1を伝播し、コンデンサC8を介して信号送信アンテナSA1に入力され、信号送信アンテナSA1は、通信信号に基づく電波を放射し、この放射した電波は、信号受信アンテナRA1に受信される。信号受信アンテナRA1は、この受信した電波に基づく通信信号をコンデンサC7を介して高周波電線HFCに出力する。通信信号は、高周波電線HFCを伝播し、信号受信回路R1に入力され、信号受信回路R1は、この通信信号に収容されているデータに基づいてインバータIVを制御する。

このように信号アンテナを無接点接続方式の部分にさらに設けることによって、電源装置13、第1及び第2の電気機器23、33間で相互にデータを送受信することができ、一方が他方を制御することができる。

そして、上述の第1乃至第3の実施形態において、コイルCL12、CL13が接続されている場合の電源装置12、13、及び/又は、コイルCL11、CL22、CL23、CL33が接続されている場合の第1の電気機器21、22、23、及び/又は、コイルCL21、CL43が接続されている場合の第2の電気機器31、33には、コイルCL22、CL23、CL43に差交する磁束を利用した電磁石がさらに備えられ、電源装置12、13、及び/又は、第1の電気機器21、22、23に対向する電気機器には、位置決め及び/又は保持するための磁性体から成る磁性部材がさらに設けられてもよい。

図10は、第3の実施形態の場合において、電磁石及び磁性部材をさらに設けた電気カミソリシステムの構成を示す図である。図10において、第2の電気機器33に相当する電気カミソリ33””の電源入力端子Tin33としてのコイルCL43に差交する磁束を利用した例えばフェライト等の略コ字形状のコアCO14を備える電磁石EM1が配設され、第1の電気機器23に相当する洗浄装置23””の電源入力端子Tin23としてのコイルCL23に差交する磁束を利用した例えばフェライト等の略コ字形状のコアCO24を備える電磁石EM2が配設され、そして、電源装置13に相当する電源装置13””の電源出力端子Tout13に、電磁石EM1、EM2と対向可能な位置に例えば鉄等の磁性体から成る上記コアCO14、CO24に応じた形状の磁性部材FEが設けられている。

洗浄装置23””に電源装置13””を接続する場合には、図10(A)に示すように、磁性部材FEが電磁石EM2に吸引され、適切に位置決めされると共に保持され、電気カミソリ13””に電源装置13””を接続する場合には、図10(B)に示すように、磁性体FEが電磁石EM1に吸引され、適切に位置決めされると共に保持される。

なお、図示しないが、第1の電気機器23に相当する洗浄装置23””の電源出力端子Tout22に、電磁石EM1と対向可能な位置に例えば鉄等の磁性体FEが設けられていてもよい。

また、上述の第1乃至第3の実施形態において、コイルから空間に放射される磁束を利用して誘導加熱を行うように構成してもよい。図11は、コイルによって誘導加熱を行う場合を説明するための図である。例えば、図11に示すように、第1の電気機器21の電源入力端子Tin21に電源装置11が接続されると共に、第1の電気機器21の電源出力端子Tout21としてのコイルCL11に対向する位置に例えば金属等の誘導加熱負荷IHLが配置される。この誘導加熱負荷IHLは、第1の電気機器21内に配置されていてもよく、第1の電気機器21外に配置されていてもよい。電源装置11から高周波交流で電力が第1の電気機器21に供給されると、コイルCL11からの磁束によって誘導過熱負荷IHLが誘導加熱される。例えば、第1の電気機器21が洗浄装置21’に相当する場合、電気カミソリの刃を誘導加熱負荷IHLとすると、電気カミソリの刃が誘導過熱によって過熱され、洗浄後の刃の乾燥を促進することができる。

さらに、上述の実施形態において、バッテリー等の直流電源から直流が電源装置11、12、13に供給されるように構成されてもよく、この場合には、電源入力端子Tin11には直流電源が供給され、電源入力端子Tin11は、直接、共振型インバータIVに接続されるように構成される。

また、上述の第1乃至第3の実施形態では、電源装置11、12、13と、電源装置11、12、13から縦続接続で順次に接続され電源装置11、12、13から給電を受ける2個の第1及び第2の電気機器21、22、23、31、32、33とから成る給電システム1,2、3について説明したが、電源装置11、12、13と第1の電気機器21、22、23との間や、第1の電気機器21、22、23と第2の電気機器31、32、33との間に、第1の電気機器21、22、23と同様な構成の電気機器を1又は複数縦続接続で順次に接続してもよく、上述の第1乃至第3の実施形態と同様な作用効果を奏する。

そして、上述の第1乃至第3の実施形態において、電源装置11、12、13の高周波電線HFCに通電された高周波の電圧と同じ周波数の電圧が第1及び第2の電気機器21、22、23、31、32、33の導電路HFL1、HFL2に通電されているように説明したが、電圧と電流の関係がインピーダンスを介して関係づけられていることから、電源装置11、12、13の共振型インバータIVの出力が等価的に高周波電流源を構成する場合には、第1及び第2の電気機器21、22、23、31、32、33の導電路HFL1、HFL2には同じ周波数の電流が流れ、これも本発明の実施形態の範疇である。

第1の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。 第1の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。 第2の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。 第2の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。 第3の実施形態に係る給電システムの構成を示す図である。 第3の実施形態に係る給電システムを電気カミソリシステムに適用した場合を示す図である。 第3の実施形態において、第1の電気機器の導電路にさらにスイッチを設け、第2の電気機器の導電路にさらにスイッチを設けた場合の給電システムの構成を示す図である。 コイルが接続されている電線や導電路にコンデンサを直列や並列に接続した場合の電源装置や電気機器の構成を示す図である。 第3の実施形態の場合において、電源出力端子としてのコイルと、電源入力端子としてのコイルとの間に、信号を送信及び/又は受信する信号アンテナをそれぞれさらに設けた場合の給電システムの構成を示す図である。 第3の実施形態の場合において、電磁石及び磁性体をさらに設けた電気カミソリシステムの構成を示す図である。 コイルによって誘導加熱を行う場合を説明するための図である。 従来の給電システムの構成を示す図である。 従来の非接触給電を実現する給電システムの構成を示す図である。 図13に示す非接触の給電システムを、図12に示す洗浄装置を含む複数の電気機器が接続可能な給電システムに適用した場合を示す図である。

符号の説明

1、2、3 給電システム
1’、2’、3’ 電気カミソリシステム
11、12、13、11’、12’、13’、13”、13”’、13”” 電源装置
21、22、23、23”’ 第1の電気機器
31、32、33、33”、33”’ 第2の電気機器
21’、22’、23’、23”” 洗浄装置
31’、32’、33’、33”” 電気カミソリ
HFC 高周波電線
HFL1、HFL2 導電路
Tin11、Tin21、Tin31、Tin22、Tin32、Tin23、Tin33 電源入力端子
Tout11、Tout21、Tout12、Tout22、Tout13、Tout23 電源出力端子
CL11、CL21、CL12、CL22、CL13、CL23、CL33、CL43 コイル
CO11、CO21、CO12、CO22、CO13、CO23、CO33、CO43 コア
SW1、SW2 スイッチ
C1〜C9 コンデンサ
SA1、SA2 送信アンテナ
RA1、RA2 受信アンテナ

Claims (5)

  1. 電源装置と、該電源装置から縦続接続で順次に接続され該電源装置から給電を受ける複数の電気機器とから成る給電システムであって、
    前記電源装置は、一端に電源出力端子を持つ電線を備え、該電線に高周波交流が通電されて該電源出力端子から該高周波交流を出力し、
    前記複数の電気機器のうちの末端の電気機器は、電源入力端子と、該電源入力端子に接続する導電路とを備え、該導電路には、前記高周波交流が通電され、
    前記複数の電気機器のうちの末端の電気機器を除く残余の電気機器は、電源入力端子と、電源出力端子と、該電源入力端子及び該電源出力端子間を接続する導電路とを備え、該導電路には、前記高周波交流が通電され、
    前記電源装置と前記電源装置に接続する電気機器との組、及び、前記複数の電気機器における隣接する電気機器の組のうちの少なくとも1組における電源出力端子と電源入力端子とは、互いに電磁誘導結合する分離着脱可能なコイルであり
    前記電線に前記コイルが接続されている場合の前記電源装置、及び/又は、前記導電路に前記コイルが接続されている場合の前記電気機器には、前記コイルに差交する磁束を利用した電磁石がさらに備えられ、前記電源装置及び/又は前記電気機器に対向する電気機器には、位置決め及び/又は保持するための磁性体がさらに設けられていること
    を特徴とする給電システム。
  2. 前記コイルが接続されている場合の前記電線、及び、前記コイルが接続されている場合の導電路には、直列及び/又は並列にコンデンサが接続されていること
    を特徴とする請求項1に記載の給電システム。
  3. 前記電源出力端子としてのコイルと前記電源入力端子としてのコイルとは、巻数比、距離及び磁路のうち少なくとも1つを調整することによって、前記電源出力端子としてのコイルから電磁誘導結合によって前記電源入力端子としてのコイルに誘起される電圧が調整されていること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の給電システム。
  4. 前記電源出力端子としてのコイルと前記電源入力端子としてのコイルとの間には、信号を送信及び/又は受信する信号アンテナがそれぞれさらに備えられていること
    を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の給電システム。
  5. 前記複数の電気機器は、電気カミソリと、該電気カミソリの刃を洗浄する洗浄装置とから成ること
    を特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の給電システム。
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