JP5537168B2

JP5537168B2 - 非接触給電機能付き面状構造物

Info

Publication number: JP5537168B2
Application number: JP2010009468A
Authority: JP
Inventors: 靖史佐藤; 友康平野; 隆荒賀; 幸司西村; 秀明安倍
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: JP2011151901A

Description

本発明は、非接触給電機能付き面状構造物に関するものである。

従来、住宅、オフィス、店舗、工場等の建屋内に配設された配電系統は、建屋の壁面、天井面、床面を構成する化粧材に開口を設け、この開口に設置したコンセントや引掛シーリング等の接触式のアウトレットに、負荷機器に直接設けた接触子（導体）または接続線を介して設けた接触子が直接接触することによって、各負荷機器へ電源を供給していた。

しかしながら、コンセント等のアウトレットを設置するために、建屋の壁面、天井面、床面に開口を設ける必要があり、さらに設置後の建屋の見栄えがよくなかった。また、ユーザは、コンセント等のアウトレットに、負荷機器の接触子を接続する手間が必要となり、さらには給電のための導体が露出しているので感電の危険があった。

そこで、建屋の床面、壁面、天井面に高周波磁界を発生する非接触給電部（一次コイル）を埋設し、当該非接触給電部が発生する高周波磁界を利用して電力を供給する構成が提案された（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１５９６８３号公報

上記特許文献１の構成では、床面、壁面、天井面のうち、非接触給電部を埋設した箇所が給電エリアとして利用可能となる。しかし、給電エリアの位置、数等の配置の自由度や、給電エリアの位置、数等を変更する際の容易性については考慮されていなかった。すなわち、ユーザの必要に応じた給電エリアの配置や、部屋のレイアウト変更等に伴う給電エリアの配置変更に対応することが困難であった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの必要に応じた給電エリアの配置や、部屋のレイアウト変更等に伴う給電エリアの変更に容易に対応することができる非接触給電機能付き面状構造物を提供することにある。

請求項１の発明は、建屋の床面または壁面または天井面の一部を形成し、床面または壁面または天井面の構成単位となる建材用パネルを構成する矩形状の外郭、および非接触電力伝送により非接触で非接触受電部へ給電することで負荷機器へ電力を供給する非接触給電部を備えた非接触給電機能付き化粧材と、前記建材用パネルを構成する矩形状の外郭を備え、前記非接触給電部を備えていない非接触給電機能無し化粧材との両化粧材を建屋の床または壁または天井に混在して配設し、前記非接触給電機能付き化粧材の前記外郭は、長手方向の略半分の領域を前記非接触給電部による給電面としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、建屋の床面または壁面または天井面の一部を形成し、床面または壁面または天井面の構成単位となる建材用パネルを構成する矩形状の外郭、および非接触電力伝送により非接触で非接触受電部へ給電することで負荷機器へ電力を供給する非接触給電部を備えた非接触給電機能付き化粧材と、前記建材用パネルを構成する矩形状の外郭を備え、前記非接触給電部を備えていない非接触給電機能無し化粧材との両化粧材を建屋の床または壁または天井に混在して配設し、前記非接触給電機能付き化粧材の前記外郭および前記非接触給電機能無し化粧材の前記外郭を、複数の板部材を長手方向に並設して一体形成したことを特徴とする。

この発明によれば、建屋の床面または壁面または天井面の構成単位として一部を形成する建材用パネルを非接触給電部として用いることで、ユーザの必要に応じた給電エリアの配置や、部屋のレイアウト変更等に伴う給電エリアの変更に容易に対応することができる。

請求項３の発明は、請求項１または２において、１乃至複数の前記非接触給電機能付き化粧材と１乃至複数の前記非接触給電機能無し化粧材とを一体形成した化粧材ユニットを、建屋の床または壁または天井に配設することを特徴とする。

この発明によれば、施工が容易になり、施工工数が削減される。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、建屋の床または壁または天井に、前記非接触給電機能付き化粧材と前記非接触給電機能無し化粧材とを交互に並設することを特徴とする。

この発明によれば、非接触給電機能付き化粧材のみで床面または壁面または天井面を構成しなくても、床面または壁面または天井面上の負荷機器の位置に関わらず、負荷機器へ給電可能となる。したがって、負荷機器の配置に制約がなくなって、低コストで使い勝手が向上する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記非接触給電部は前記外郭に内蔵されることを特徴とする。

この発明によれば、化粧材としての外郭内に非接触給電部を内蔵しているので、給電部材が突出せず、見栄えがよくなり、さらには邪魔にもならない。

以上説明したように、本発明では、建屋内に構築した非接触給電システムにおいて、ユーザの必要に応じた給電エリアの配置や、部屋のレイアウト変更等に伴う給電エリアの変更に容易に対応することができるという効果がある。

（ａ）（ｂ）実施形態の給電床材の構成を示す平面図である。同上の負荷機器の構成を示すブロック図である。同上の非接触給電システムを備えた建屋内の部屋の概略図である。同上の非接触給電機能付き面状構造物の構成を示す平面図である。（ａ）（ｂ）同上の別の給電ユニットの構成を示す平面図である。同上の別の非接触給電機能付き面状構造物の構成を示す平面図である。（ａ）（ｂ）同上の別の給電床材の構成を示す平面図である。同上の別の非接触給電機能付き面状構造物の構成を示す平面図である。（ａ）（ｂ）同上の別の給電床材の構成を示す平面図である。同上の別の非接触給電機能付き面状構造物の構成を示す平面図である。（ａ）（ｂ）同上の給電巾木の構成を示す平面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）同上の通常化粧材の構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態では、非接触給電機能付き化粧材（以降、給電化粧材と称す）、および給電化粧材を一部に用いた床、壁、天井（非接触給電機能付き面状構造物）について説明する。まず、図１（ａ）（ｂ）は、床材を構成する給電化粧材１１Ａ（以降、給電床材１１Ａと称す）の外観構成を示しており、給電床材１１Ａは、床材外郭１１ａと、非接触給電部１ｂとで構成される。

床材外郭１１ａは、フローリング仕上げが施された床材であり、例えば板状材料の表面に突き板や化粧シート等の表面仕上げ材を接着して、矩形の長尺状に形成される。そして、住宅、オフィス、店舗、工場等の建屋に設けた部屋に床材外郭１１ａを複数配設して、部屋の床面を形成する。すなわち、床材外郭１１ａは、床面の構成単位となる建材用パネルを構成している。床材外郭１１ａには非接触給電部１ｂが内蔵されて、非接触給電部１ｂに商用電源を供給する電源入力端子（図示無し）が外面に設けられており、他の給電床材１１Ａとの間で送り配線も可能となっている。そして、給電床材１１Ａの外観は、床材外郭１１ａのみを備えて非接触給電部１ｂを内蔵していない床材を構成する非接触給電機能無し化粧材１１Ｂ（以降、通常床材１１Ｂと称す。図１２（ａ）参照）とほぼ同じになる。

非接触給電部１ｂは、商用電源を入力として、非接触電力伝送により電力を供給する機能を有しており、給電床材１１Ａでは、床材外郭１１ａの表面の略全領域が非接触給電部１ｂによる給電面Ｍ１となる。非接触電力伝送は、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式等の周知の方式を用いる。なお、非接触電力伝送の各方式については周知であり、説明は省略する。

そして、非接触給電部１ｂは負荷機器２に対して非接触電力伝送により非接触で電力を供給する。負荷機器２は、図２に示すように、非接触給電システムに用いる非接触受電部２ａと、各負荷機器の機能部２ｂ（例えば、照明機能、空調機能、センサ機能、通信機能、スピーカ機能、ＬＡＮのハブ機能、暖房機能等）とを備えている。

非接触受電部２ａは、非接触給電部１ｂから非接触で受電する機能を有しており、受電電力を所望の直流電圧または交流電圧に変換して機能部２ｂへ供給する。機能部２ｂは、非接触受電部２ａの出力を駆動電源として動作する。また、非接触受電部２ａは、負荷機器２に機能部２ｂと一体に組み込まれた構成以外に、非接触受電部２ａを単体で形成し、機能部２ｂを備える機器本体に電源コードを介して駆動電源を供給する構成でもよい。

本発明は、給電床材１１Ａのような給電化粧材を用いて非接触給電システムを構成しており、図３は非接触給電システムを備えた建屋内の部屋Ｒ１の概略図を示す。

部屋Ｒ１は、床に設けた床材１１、壁に設けた壁材１２、天井に設けた天井材１３の各化粧材によって囲まれている。また、部屋Ｒ１の床面と壁面との見切り部分には巾木１４が配設されている。

そして図４に示すように、床は、非接触給電部１ｂを内蔵した給電床材１１Ａと、非接触給電部１ｂを内蔵していない通常床材１１Ｂとを、床材外郭１１ａの短手方向に交互に並設した非接触給電機能付き面状構造物で構成される。そして、床材外郭１１ａの幅寸法を、使用が予想される負荷機器２の大きさより小さくすれば、床面に配置された負荷機器２は少なくとも１枚の給電床材１１Ａ上に位置することになる。例えば、非接触電力伝送に電磁誘導方式を用いる場合、給電床材１１Ａの非接触給電部１ｂは給電面Ｍ１上およびその近傍に磁界を発生するので、負荷機器２は給電面Ｍ１上およびその近傍に位置すれば受電可能である。また、他の非接触電力伝送方式であっても、少なくとも給電面Ｍ１上の負荷機器２に対して給電可能となる。

而して、床面上の負荷機器２は、通常床材１１Ｂに対して所定の密度・パターンで配設された給電床材１１Ａから電力を受電可能となる。したがって、給電床材１１Ａのみで床面を構成しなくても、床面上の負荷機器２の位置に関わらず、負荷機器２へ給電可能となり、負荷機器２の配置に制約がなくなって、低コストで使い勝手が向上する。

また、図５（ａ）に示すように、１枚の給電床材１１Ａと複数枚の通常床材１１Ｂとを短手方向に複数枚並設したものを一体形成して１つの床材ユニットＵ１（化粧材ユニット）を構成してもよい。この場合、床材ユニットＵ１の表面のうち、給電床材１１Ａが設置されている１枚幅領域のみが給電面Ｍ１となる。通常、１枚の給電床材１１Ａに対して、２〜４枚の通常床材１１Ｂが組み合わされる（図５では、１枚の給電床材１１Ａに対して、２枚の通常床材１１Ｂが組み合わされている）。そして図６に示すように、床には、床材ユニットＵ１を長手方向に並設し、短手方向に隣接する床材ユニットＵ１は、例えば長手方向の半分の寸法だけ互いにずらして配設することで意匠性を高めている。而して、床材ユニットＵ１を用いることによって、給電床材１１Ａと通常床材１１Ｂとを別体にして各床材を１枚づつ配設するより施工が容易になり、施工工数が削減される。

さらに図５（ｂ）に示すように、床材ユニットＵ１は、給電床材１１Ａおよび通常床材１１Ｂの各床材外郭１１ａを、長手方向に分割した複数の板部材１１１を一体形成することで構成して、意匠性を高めてもよい。図５（ｂ）では、１つの床材外郭１１ａが４枚の板部材１１１で構成されている。

なお、床材ユニットの構成は、図５（ａ）（ｂ）の構成に限定されず、必要に応じて１乃至複数の給電床材１１Ａと１乃至複数に通常床材１１Ｂとを適宜組み合わせて一体形成したものであればよい。

また、給電床材としては、図７（ａ）（ｂ）に示すように、床材外郭１１ａの表面の長手方向の略半分の領域を非接触給電部１ｂによる給電面Ｍ２とした給電床材１１Ｃを用いてもよい。そして図８に示すように、床には、非接触給電部１ｂを内蔵した給電床材１１Ｃと、非接触給電部１ｂを内蔵していない通常床材１１Ｂとを、床材外郭１１ａの長手方向に交互に並設している。さらに、給電床材１１Ｃの床材外郭１１ａは、長手方向の中央で切断することで、給電面Ｍ２が存在する半体と給電面Ｍ２が存在しない半体とに分割することができる。而して、短手方向に隣接する床材外郭１１ａの互いの端部を長手方向の半分の寸法だけ互いにずらすことで意匠性を高める場合、部屋の端縁に接する床材外郭１１ａは、給電床材１１Ｃ、通常床材１１Ｂに関わらず必要に応じて半体に切断可能となる。

この場合も、使用が予想される負荷機器２の大きさに応じて床材外郭１１ａの幅寸法を設定すれば、床面上の負荷機器２は、通常床材１１Ｂに対して所定の密度・パターンで配設された給電床材１１Ｃから電力を受電可能となる。したがって、給電床材１１Ｃのみで床面を構成しなくても、床面上の負荷機器２の位置に関わらず、負荷機器２へ給電可能となり、負荷機器２の配置に制約がなくなって、低コストで使い勝手が向上する。

また、給電床材としては、図９（ａ）（ｂ）に示すように、正方形状の床材外郭１１ｄに非接触給電部１ｂを内蔵した給電床材１１Ｄを用いてもよく、床材外郭１１ｄの表面の略全領域が非接触給電部１ｂによる給電面Ｍ３となる。床材外郭１１ｄは、床面の構成単位となる建材用パネルを構成しており、給電床材１１Ｄの外観は、床材外郭１１ｄのみを備えて非接触給電部１ｂを内蔵していない通常床材１１Ｅ（図１２（ｂ）参照）とほぼ同じになる。そして図１０に示すように、床には、非接触給電部１ｂを内蔵した給電床材１１Ｄと、非接触給電部１ｂを内蔵していない通常床材１１Ｅとを、縦横に交互に並設している。

この場合も、使用が予想される負荷機器２の大きさに応じて床材外郭１１ｄの寸法を設定すれば、床面上の負荷機器２は、通常床材１１Ｅに対して所定の密度・パターンで配設された給電床材１１Ｄから電力を受電可能となる。したがって、給電床材１１Ｄのみで床面を構成しなくても、床面上の負荷機器２の位置に関わらず、負荷機器２へ給電可能となり、負荷機器２の配置に制約がなくなって、低コストで使い勝手が向上する。

また、壁材１２、天井材１３の各化粧材についても、非接触給電部１ｂを内蔵した給電化粧材（給電壁材１２Ａ、給電天井材１３Ａ）と、非接触給電部１ｂを内蔵していない通常化粧材（通常壁材１２Ｂ、通常天井材１３Ｂ）とのいずれも設置可能となっている。さらに、壁材１２、天井材１３の各外郭は、壁面、天井面の構成単位となる建材用パネルを構成する。したがって、壁面、天井面においても、壁面上、天井面上の負荷機器２は、通常壁材１２Ｂ、通常天井材１３Ｂに対して所定の密度・パターンで配設された給電壁材１２Ａ、給電天井材１３Ａから電力を受電可能となる。

上記のように床、壁、天井に給電化粧材と通常化粧材を混在させることで、床、壁、天井に設置する負荷機器２に対して、建屋の床面または壁面または天井面を給電面として用いることができる。したがって、コンセントや引掛シーリング等のような接触式のアウトレットを床、壁、天井に設ける必要がなく、施工を簡略化できる。負荷機器２としては、床に設置する空気清浄機、扇風機、電気ポット、電気カーペット等や、壁に設置する空調機器、照明器具等や、天井に設置する空調機器、照明器具等が挙げられる。

また、化粧材としての外郭内に非接触給電部１ｂを内蔵しているので、給電部材が突出せず、建屋の床、壁、天井の見栄えがよくなり、さらには邪魔にもならない。なお、化粧材としての外郭の裏面（部屋からは見えない側）に非接触給電部１ｂを設けてもよい。

さらに給電化粧材としては上記給電床材以外に、巾木、額縁、廻り縁、腰壁、方立等の他の化粧材で構成してもよい。この場合、当該化粧材を構成する外郭に形成される。

例えば、図１１（ａ）（ｂ）は、巾木を構成する給電化粧材１４Ａ（以降、給電巾木１４Ａと称す）の外観構成を示しており、給電巾木１４Ａは、巾木外郭１４ａと、非接触給電部１ｂとで構成される。巾木外郭１４ａは、板状材料の表面に突き板や化粧シート等の表面仕上げ材を接着して、矩形の長尺状に形成されており、床に接する壁の最下部において壁面と床面との見切り部分に配設される。巾木外郭１４ａには非接触給電部１ｂが内蔵されており、巾木外郭１４ａの表面の略全領域が非接触給電部１ｂによる給電面Ｍ４となる。給電巾木１４Ａの外観は、巾木外郭１４ａのみを備えて非接触給電部１ｂを内蔵していない通常巾木１４Ｂ（図１２（ｃ）参照）とほぼ同じになる。

図３に示すように壁面と床面との見切り部分に給電巾木１４Ａを配設することで、部屋Ｒ１の壁側や隅に配置されることの多いテレビやワイヤレススピーカ等の負荷機器２に対して容易に給電可能となる。したがって、従来は壁コンセントの位置によって設置場所を制限されていたテレビやワイヤレススピーカ等の負荷機器２の配置が自由となり、部屋Ｒ１における負荷機器２や家具等のレイアウトの選択肢が増える。

このように、建屋の床または壁または天井の一部に配設される化粧材を非接触給電部として用いることで、部屋Ｒ１内の負荷機器２の配置に合わせて給電化粧材を配設し、ユーザの必要に応じた給電エリアの配置に容易に対応することができる。また、給電化粧材の配置を変更することで、部屋のレイアウト変更等に伴う給電エリアの変更に容易に対応することができる。

さらに、高所にある給電化粧材は負荷機器２が高電圧を出力する構成とし、低所にある給電化粧材は負荷機器２が低電圧を出力する構成とすることで、人体の近くに配設される給電化粧材ほど低電圧化を図って、人体への安全性を確保している。例えば、給電天井材１３Ａが高圧系を構成し、給電壁材１２Ａが低・中圧系を構成し、給電床材１１Ａが低圧系を構成する。

また非接触給電方式として電磁誘導方式を用いた場合、給電壁材１２Ａに板状の磁性金属や磁性体からなる磁性板（図示なし）を貼り付けることで、非接触給電部１ｂが発生する磁束が磁性板に鎖交し、磁性板は渦電流によって発熱する。したがって、磁性板は暖房パネルとして機能するので、例えば洗面所やトイレに設置することで、冬の洗面所やトイレにおける寒さを緩和することができる。

さらには、負荷機器２に磁石（図示なし）を設けることで、負荷機器２を磁性板の表面に取り付けることが可能となる。例えば、負荷機器２として設置面にマグネットを設けた照明器具を用いれば、照明器具を磁性板上に自由に固定可能となるとともに、給電壁材１２Ａから照明器具への給電も可能となる。または負荷機器２として設置面にマグネットを設けたリモコン操作ユニットを用いれば、リモコン操作ユニットを磁性板上に固定することで充電が可能となる。

また、負荷機器２として、ＰＴＣヒータ（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）を内蔵した室内用のスリッパを用いれば、給電床材１１Ａからの給電によってＰＴＣヒータが動作してスリッパが暖まり、例えば台所での家事を行う際に足元が冷えることがない。

また、各非接触給電部１ｂには、当該非接触給電部１ｂから電力供給される非接触受電部２ａが存在するか否かを判定するための給電判定手段を備えていてもよい。この給電判定手段は、電力供給先となる非接触受電部２ａの有無によって変化する電気定数に基づいて判定する構成や、非接触受電部２ａとの間で行う通信によって電力供給先となる非接触受電部２ａを認証する構成等がある。そして、非接触給電部１ｂは、電力供給先となる非接触受電部２ａが存在する場合のみ動作することで、無駄な動作を防止し、消費電力を抑えることができ、さらには給電エリアに存在する金属の発熱を防止することができる。

また、互いに距離の離れた給電化粧材（１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ，１４Ａ等）と負荷機器２との間に、中継コイル等から構成されて、給電化粧材から供給される電力を中継して負荷機器２へ供給する電力中継手段を設けてもよい。例えば、床面上に設置したテーブルの天板内に電力中継手段を配置すれば、テーブル上のＩＨ調理器具や、天井に設置した照明器具等に、給電床材から供給される電力を中継することができる。

１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ給電床材
１４Ａ給電巾木
１１ａ，１１ｄ床材外郭
１４ａ巾木外郭
１ｂ非接触給電部
Ｍ１〜Ｍ４給電面
２負荷機器
２ａ非接触受電部
２ｂ機能部

Claims

建屋の床面または壁面または天井面の一部を形成し、床面または壁面または天井面の構成単位となる建材用パネルを構成する矩形状の外郭、および非接触電力伝送により非接触で非接触受電部へ給電することで負荷機器へ電力を供給する非接触給電部を備えた非接触給電機能付き化粧材と、
前記建材用パネルを構成する矩形状の外郭を備え、前記非接触給電部を備えていない非接触給電機能無し化粧材との両化粧材を
建屋の床または壁または天井に混在して配設し、
前記非接触給電機能付き化粧材の前記外郭は、長手方向の略半分の領域を前記非接触給電部による給電面とした
ことを特徴とする非接触給電機能付き面状構造物。
建屋の床面または壁面または天井面の一部を形成し、床面または壁面または天井面の構成単位となる建材用パネルを構成する矩形状の外郭、および非接触電力伝送により非接触で非接触受電部へ給電することで負荷機器へ電力を供給する非接触給電部を備えた非接触給電機能付き化粧材と、
前記建材用パネルを構成する矩形状の外郭を備え、前記非接触給電部を備えていない非接触給電機能無し化粧材との両化粧材を
建屋の床または壁または天井に混在して配設し、
前記非接触給電機能付き化粧材の前記外郭および前記非接触給電機能無し化粧材の前記外郭を、複数の板部材を長手方向に並設して一体形成した
ことを特徴とする非接触給電機能付き面状構造物。
１乃至複数の前記非接触給電機能付き化粧材と１乃至複数の前記非接触給電機能無し化粧材とを一体形成した化粧材ユニットを、建屋の床または壁または天井に配設することを特徴とする請求項１または２記載の非接触給電機能付き面状構造物。
建屋の床または壁または天井に、前記非接触給電機能付き化粧材と前記非接触給電機能無し化粧材とを交互に並設することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の非接触給電機能付き面状構造物。
前記非接触給電部は前記外郭に内蔵されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の非接触給電機能付き面状構造物。