JP5981470B2 - 搬送システムおよび搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力を駆動力に変換して、所定の搬送経路に沿って搬送物を搬送する搬送システムおよび搬送装置に関する。

例えば、特許文献１には、軌道に沿って移動可能な移動体に設けた受電部を挟み込むように、第１送電部および第２送電部が軌道の一端側および他端側に設けられた往復移動装置が記載されている。このような特許文献１に記載の往復移動装置では、非接触給電により移動体を軌道の両端間において往復移動させることが可能である。

特開２０１２−１１０１１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された往復移動装置は、軌道の両端以外では移動体が非接触給電することができないため、移動体の搬送経路の長さが制限され、また、搬送経路を変更することが困難であった。

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、容易に変更可能な搬送経路に沿って、無接点給電を動力源とした搬送装置が移動可能な搬送システムおよび搬送装置を提供することを目的とする。

（第１の態様）
本発明の第１の態様に係る搬送システムは、所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、搬送装置は、第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、当該第１および第２の送電電極と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、第１および第２の送電電極と電界共振結合する第１および第２の受電電極の受電電力により、搬送経路に沿って移動する電動部と、を有することを特徴とする。

第１の態様によれば、搬送装置が、搬送経路に沿って並べられた第１および第２の送電電極と第１および第２の受電電極との間の電界共振結合によって電力を受電し、受電電力を駆動力に変換して搬送経路に沿って移動する。第１および第２の送電電極が搬送経路に沿って並べられているため、送電電極間の電界と垂直方向に搬送装置が移動する。このように送電電極間の電界と垂直方向に搬送装置が移動する場合、互いに対向する送電電極と受電電極との位置の変化に対して相対的に伝送効率が変動しにくい。

したがって、上記第１の態様によれば、搬送装置が搬送経路を移動しながら効率よく電力を受電して継続して移動することができる。また、上記第１の態様によれば、第１および第２の送電電極の配置変更することによって容易に搬送経路を変更することができ、このような搬送経路に沿って、無接点給電を動力源とする搬送装置を継続して移動させることができる。

（第２の態様）
第２の態様によれば、上記第１の態様において、電力発生部は、所定の波長λの交流電圧を第１および第２の送電電極間に印加し、第１および第２の送電電極は、その長手方向の電極長がλ／２π以下であることを特徴とする。上記第２の態様によれば、第１および第２の送電電極の電極長を所定の長さ以下に制限することで、搬送装置に効率良く電力を伝送することができる。

（第３の態様）
第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、第１および第２の送電電極は同一平面上に配置されていること、または第１および第２の受電電極は同一平面上に配置されていることの少なくとも一方を満たすことを特徴とする。上記第３の態様によれば、送電電極部や搬送装置の低背化を図ることができる。

（第４の態様）
上記第４の態様によれば、上記第３の態様において、第１および第２送電電極は、発泡材料の表面に設置されていることを特徴とする。

第４の態様によれば、比較的誘電率が低い発泡材料の表面に送電電極を設置することで送電電極間がより自由空間に近い状態となり、誘電率が高い材料の表面に送電電極を設置した場合に比べて、送電電極間を通る電気力線の増大を抑えることができる。これにより、上記第４の態様によれば、送電電極と受電電極との間に電気力線を集中させ、良好な送電効率を実現することができる。

（第５の態様）
第５の態様によれば、上記第２乃至第４の態様において、搬送装置の電動部は、第１および第２の送電電極上に車輪を設置して、当該車輪を回転駆動させることにより搬送経路に沿って移動し、第１および第２の送電電極には、搬送経路に対して垂直方向の端部を折り曲げることで、車輪が移動することを規制する折り曲げ部が形成されていることを特徴とする。上記第５の態様によれば、搬送装置が搬送経路から外れないようにすることができる。

（第６の態様）
第６の態様によれば、上記第１乃至第５の態様において、搬送装置は、搬送物を着脱可能な荷台部をさらに有することを特徴とする。上記第６の態様によれば、搬送物を容易に搬送装置に設置することができる。

（第７の態様）
第７の態様によれば、上記第１乃至第６の態様において、第１および第２の送電電極は、搬送経路に沿って所定の曲率で曲げられていることを特徴とする。上記第７の態様によれば、搬送経路が所定の曲率となるように容易に曲げることができる。

（第８の態様）
第８の態様によれば、上記第１乃至第７の態様において、送電装置は、第１および第２の送電電極を複数有し、第１の送電電極は、その長手方向の端部が他の第１の送電電極に連結され、第２の送電電極は、その長手方向の端部が他の第２の送電電極に連結されていることを特徴とする。上記第８の態様によれば、複数の送電電極を連結することで、搬送経路長を長くすることができる。

（第９の態様）
第９の態様によれば、上記第８の態様において、連結された第１の送電電極間および連結された第２の送電電極間でそれぞれ電力を中継する中継器をさらに有することを特徴とする。上記第９の態様によれば、第１および第２の送電電極間に効率よく電圧を印加することができる。

（第１０の態様）
第１０の態様によれば、上記第８又は第９の態様において、連結される第１の送電電極間および連結される第２の送電電極間を離間させる絶縁部材が、搬送経路に沿って設けられていることを特徴とする。上記第１０の態様によれば、絶縁部材を介して送電電極を接続することで、隣接する送電電極間の干渉を低減し、効率よく電力を搬送装置に伝送することができる。

（第１１の態様）
第１１の態様によれば、上記第１０の態様において、絶縁部材は、搬送経路に沿って所定の曲率で曲げられていることを特徴とする。上記第１１の態様によれば、送電電極を変形しなくても絶縁部材を用いることで、搬送経路が所定の曲率となるように容易に曲げることができる。

（第１２の態様）
第１２の態様によれば、上記第１及び第２の送電電極の周囲を覆い、送電電極間を電気的に絶縁する絶縁部材を更に備えることを特徴とする。上記第１２の態様によれば、送電電極間の短絡を防ぐことができる。

（第１３の態様）
第１３の態様によれば、上記第１乃至第１２の態様において、第１及び第２の送電電極は、フレキシブルプリント基板上に形成されていることを特徴とする。上記第１３の態様によれば、搬送システムを使用しないときは、フレキシブルプリント基板を巻き取ることにより、送電電極部をコンパクトに保管することができる。

（第１４の態様）
第１４の態様によれば、上記第１乃至第１３の態様において、搬送経路から外した搬送装置を配置する箱状部を、搬送経路の近傍に設け、箱状部は、電界を遮蔽する材料により形成され、かつ、搬送装置が有する第１及び第２の受電電極の設置位置よりも高い側壁を有することを特徴とする。上記第１４に態様によれば、送電電極部から放射される電界が遮蔽された箱状部の中に受電電極が隠れるように、搬送経路から外した搬送装置を置くことにより、送電電極部から搬送装置への給電を停止することができる。

（第１５の態様）
第１５の態様によれば、上記第１乃至第１４の態様において、搬送装置は、第１及び第２の受電電極間を短絡させる導電部材が着脱可能な装着部材を更に有することを特徴とする。上記第１５の態様によれば、搬送経路から搬送装置を外したときに、装着部材に導電部材を取り付けることで受電電極間を短絡して送電電極部から搬送装置への給電を停止することができる。

（第１６の態様）
第１６の態様によれば、上記第１乃至第１５の態様において、送電電極部は、搬送経路に沿って並んだ複数のレールに、それぞれ設けられており、一のレールに設けられた送電電極部に給電された電力を、他のレールに設けられた送電電極部に中継する電力中継器を、更に備えることを特徴とする。上記第１６の態様によれば、電力中継器を用いることで、各レールに配置された搬送装置の受電電極に給電することができる。つまり、各レールに独立した給電装置を設ける必要がないため、装置規模が大きくなるのを抑えながら搬送経路に沿って搬送可能な搬送装置の数を増やすことができる。

（第１７の態様）
第１７の態様によれば、上記第１乃至第１５の態様において、送電電極部は、搬送経路に沿って並んだ複数のレールの中の一のレールに設けられており、搬送装置は、一のレールに近接した他のレール上を搬送し、搬送装置の第１および第２の受電電極が、送電電極部と電界共振結合する位置に配置されることを特徴とする。上記第１７の態様によれば、一つの送電電極部を用いて、複数のレール上を搬送する搬送装置に電力を給電することができる。

（他の態様）
また、以上のような本発明は、上記搬送システムの態様に限らず、他の態様、すなわち搬送システムに組み込まれる搬送装置によって実現することも可能である。

本発明によれば、無接点給電を動力源とする搬送装置を、容易に変更可能な搬送経路に沿って移動させることができる。

本実施形態の搬送システムの全体構成を説明するための図である。 運搬台車が備える各部の構成を説明するための断面図である。 送電回路および受電回路の回路構成を示す図である。 図３に示す送電回路および受電回路の等価回路を示す図である。 図５（Ａ）は、三次元直交座標ＸＹＺ上に送電電極および受電電極を配置した斜視図である。図５（Ｂ）は、三次元直交座標ＸＹＺ上に送電コイルおよび受電コイルを配置した斜視図である。 電界共振結合している電極同士および磁界共振結合しているコイル同士の相対位置を変化させたときの電力伝送効率の変化について説明するための図である。 変形例に係る搬送システムの全体構成を説明するための図である。 送電電極部の構成の変形例について説明するための図である。 発泡材料の表面に送電電極部を設置した具体例について説明するための図である。 発泡材料の表面に送電電極部を設置したときの電力伝送効率について説明するための図である。 変形例に係る送電電極部の構成を説明するための図である。 絶縁部材を介して送電電極部を連結した配置について説明するための図である。 絶縁部材を介して送電電極部を連結した配置の変形例について説明するための図である。 送電電極部の変形例について説明するための図である。 送電電極部の変形例について説明するための図である。 送電電極部の変形例について説明するための図である。 搬送経路から外した運搬台車を配置する箱状部について説明するための図である。 受電電極を短絡させる導電部材が着脱可能な装着部材について説明するための図である。 搬送経路Ｒに沿って並んだ複数（図中では一例として３つ）のレールに設けられた送電電極について説明するための図である。 搬送経路に沿って並んだ複数のレールの中の一のレール１０だけに設けられた送電電極について説明するための図である。 変形例に係る運搬台車が備える各部の構成を説明するための断面図である。

本発明を実施するための形態について具体例を示して説明する。本実施形態は、電力を駆動力に変換して、所定の搬送経路に沿って搬送物を搬送する搬送システムに関する。

（１）全体構成
本実施形態の搬送システム１は、図１（Ａ）に示すように、送電電極部１００と運搬台車２００とから構成される。運搬システム１では、搬送経路Ｒを作成し、作成した搬送経路Ｒに沿って送電電極部１００を例えば２つの机１５０ａ、１５０ｂに配置し、運搬台車２００が送電電極部１００から受電した電力を駆動力に変換して搬送経路Ｒを移動する。

送電電極部１００は、搬送経路Ｒに沿って互いに離間して配置された２つの送電電極１１、１２からなり、これら送電電極１１、１２に接続された送電回路１０により、当該搬送経路と垂直な方向、すなわち送電電極１１、１２の電極間には、所定の電圧たとえば、周波数が１３．５６ＭＨｚの交流電圧が印加される。このような電圧が送電電極１１、１２間に印加されることで、搬送経路Ｒと垂直方向に電界が発生することとなる。また、送電電極１１、１２は、例えば、同一平面上、すなわち机１５０ａ、１５０ｂの表面に配置され、これにより送電電極部１００の低背化を図ることができる。なお、送電電極１１、１２は、互いに離間して配置されていればよく、その配置は同一平面上でなくてもよい。

運搬台車２００は、運搬経路Ｒに沿って移動する搬送装置の一例であって、上述したように送電電極部１００から電力を受電し、受電電力を駆動力に変換して搬送経路Ｒを移動する。また、運搬台車２００は、図１（Ｂ）の矢印Ａ１に示すようにして、例えば搬送を管理する管理者によって送電電極部１００から離されて給電できなくなると停止する。また、運搬台車２００は、例えば搬送を管理する管理者によって図１（Ｂ）の矢印Ａ２に示すように送電電極部１００と給電可能な位置に配置されると、搬送経路Ｒ上の移動を再開する。図１（Ａ）および図２に示すように、運搬台車２００は、送電電極部１００から無接点給電するため、車体２０１と、第１および第２の受電電極２１、２２を含む受電回路２０と、整流回路２０３と、モータ２０４と、車輪２０５ａ、２０５ｂと、荷台部２０６とを備える。ここで、第１および第２の受電電極２１、２２は、互いに離間して配置される。

受電電極２１、２２は、送電電極部１００から無接点で電力を受電するため、図１（Ａ）に示すように、送電電極１１、１２と対向する位置にそれぞれ配置される。このような配置条件を満たすため、例えば図２に示すように、受電電極２１、２２は、例えば、同一平面上、すなわち当該運搬台車２００の車体２０１の底面部２０２に配置される。受電電極２１、２２が、それぞれ送電電極１１、２２に対向する位置に配置されることで、無接点給電が可能となる。

受電電極２１、２２は、送電電極１１、１２と対向する位置にそれぞれ配置されれば、底面部２０２以外の車体２０１の部位に配置してもよい。受電電極２１、２２は、同一平面上、すなわち底面部２０２に配置されることで運搬台車２００の低背化を図ることができる。なお、受電電極２１、２２は、互いに離間して配置されていればよく、その配置は同一平面上でなくてもよい。

受電電極２１、２２により受電した電力は、整流回路２０３により整流され、モータ２０４に供給される。モータ２０４は、受電電極２１および受電電極２２により受電した電力を、車体２０１に設けられた車輪２０５ａを回転させる駆動力に変換する電動部である。運搬台車２０は、車輪２０５ａが駆動輪として回転し、この回転に連動して車輪２０５ｂが回転することで、搬送経路Ｒに沿って移動することができる。

荷台部２０６は、搬送物を着脱可能に取り付けることができ、搬送物を容易に運搬台車２０に設置して運搬することができる。

（２）無接点給電について
受電電極２１、２２が、それぞれ送電電極１１、１２に対向することで可能となる無接点給電の動作原理について、図３を参照して説明する。図３は、送電回路１０および受電回路２０の回路構成を示す図である。

送電回路１０は、送電電極１１、１２、インダクタ１３、１４、接続線１５、１６、および、交流電力発生部１７を有している。また、受電回路２０は、受電電極２１、２２、インダクタ２３、２４、接続線２５、２６、および、負荷２７を有している。送電電極１１、１２およびインダクタ１３、１４は送電用カプラを構成する。受電電極２１、２２およびインダクタ２３、２４は受電用カプラを構成する。

ここで、送電電極１１、１２、受電電極２１、２２は、導電性を有する部材によって構成され、所定の距離ｄ１を隔てて配置されている。図３の例では、便宜上、送電電極１１、１２、受電電極２１、２として、略同一のサイズを有する矩形形状を有する平板状の電極を例示している。また、送電電極１１と受電電極２１は距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置され、送電電極１２と受電電極２２も同じ距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置されている。

送電電極１１、１２の電極間の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、これらの電極から放射される電界の波長をλとした場合に、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。同様に、受電電極２１、２２の電極間の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。また、送電電極１１、１２の長さＬは、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。受電電極２１、２２の長さＬも、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。送電電極１１と受電電極２１および送電電極１２と受電電極２２の間の距離ｄ２についても、λ／２πで示される近傍界よりも短くなるように設定されている。

電極長が近傍界を超えると放射される電力が著しく大きくなってしまうので、送電電極１１、１２の長手方向の電極長Ｌが、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定することにより、受電電極２１、２２に効率良く電力を伝送することができる。

インダクタ１３、１４は、例えば、導電性の線材（例えば、銅線）を巻回して構成され、図３の例では、送電電極１１、１２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線１５はインダクタ１３の他端と交流電力発生部１７の出力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線１６はインダクタ１４の他端と交流電力発生部１７の出力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線１５，１６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。

交流電力発生部１７は、所定の周波数の交流電力を発生し、接続線１５、１６を介してインダクタ１３、１４に供給する。

インダクタ２３、２４は、例えば、導電性の線材を巻回して構成され、図３の例では、受電電極２１、２２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線２５はインダクタ２３の他端と負荷２７の入力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線２６はインダクタ２４の他端と負荷２７の入力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線２５、２６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。

負荷２７は、交流電力発生部１７から出力され、送電用カプラおよび受電用カプラを介して伝送された電力が供給される。すなわち、負荷２７は、整流装置２０３およびモータ２０４によって構成されている。

図４は、図３に示す送電回路１０および受電回路２０の等価回路を示す図である。この図４において、インピーダンス２は、接続線１５、１６および接続線２５、２６の特性インピーダンスを示し、Ｚ０の値を有している。インダクタ３はインダクタ１３、１４に対応し、Ｌの素子値を有している。キャパシタ４は、送電電極１１、１２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２の間に生じる素子値Ｃｍのキャパシタを減じた素子値（Ｃ−Ｃｍ）を有する。キャパシタ５は、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２の間に生じるキャパシタを示し、Ｃｍの素子値を有している。キャパシタ６は、受電電極２１、２２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２の間に生じる素子値Ｃｍのキャパシタを減じた素子値（Ｃ−Ｃｍ）を有する。インダクタ７はインダクタ２３、２４に対応し、Ｌの素子値を有している。

送電回路１０の送電電極１１、１２と受電回路２０の受電電極２１、２２は、互いに対向した位置に配置されることで電界共振結合され、送電回路１０の送電電極１１，１２から受電回路２０の受電電極２１、２２に対して電界によって交流電力が伝送される。

（３）伝送効率
次に、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との相対位置を変化させたときの伝送効率の変化について図５を用いて説明する。図５（Ａ）は、三次元直交座標ＸＹＺ上に送電電極１１、１２および受電電極２１、２２を配置した斜視図である。すなわち、送電電極１１、１２および受電電極２１、２２について、それぞれの電極間で生じる電界と垂直な方向をＸ軸方向とし、電界と平行な方向をＹ軸方向とする。また、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２とを隔てる高さ方向をＺ軸とする。このような配置の下、送電電極１１、１２との給電点Ｐｏｒｔ１と、受電電極２１、２２との給電点Ｐｏｒｔ２とがＸＹ平面上で一致した状態を中心位置として電界共振結合させ、Ｘ軸およびＹ軸方向に相対位置を移動させたときの電力の伝送効率を図６に示す。なお、送電電極１１、１２、受電電極２１、２２は、ＸＹ平面上で規定される寸法が５００ｍｍ×５００ｍｍとし、Ｚ軸方向で規定される送電電極１１、１２と受電電極２１、２２の離間距離を３００ｍｍとする。

また、比較例として図５（Ｂ）に示すように、ＸＹ平面上に送電コイル３０１および受電コイル３０２を配置し、送電コイル３０１および受電コイル３０２を隔てる高さ方向をＺ軸とする。このような配置の下、送電コイル３０１との給電点Ｐｏｒｔ１と、受電コイル３０２との給電点Ｐｏｒｔ２とがＸＹ平面上で一致した状態を中心位置として磁界共振結合させ、Ｘ軸およびＹ軸方向に相対位置を移動させたときの電力の伝送効率を図６に示す。なお、送電コイル３０１および受電コイル３０２は、図５（Ａ）に示す電極形状のサイズと同程度のサイズとするため、その直径を５２０ｍｍとし、Ｚ軸方向で規定される送電コイル３０１と受電コイル３０２の離間距離を３００ｍｍとする。また、磁界共振結合の共振周波数は、１３．５６ＭＨｚとする。

図６は、横軸を中心位置からのＰｏｒｔ１、２間のずれ量［ｍｍ］を示し、縦軸に中心位置を１００％としたときの伝送効率を示す。

図６中において、「電界共振結合Ｘ方向」とは、図５（Ａ）に示す送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との相対位置をＸ軸方向にずらしたときの伝送効率を示すグラフである。「電界共振結合Ｙ方向」とは、図５（Ａ）に示す送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との相対位置をＹ軸方向にずらしたときの伝送効率を示すグラフである。

また、「磁界共振結合Ｘ方向」とは、図５（Ｂ）に示す送電コイル３０１と受電コイル３０２との相対位置をＸ軸方向にずらしたときの伝送効率を示すグラフである。「磁界共振結合Ｙ方向」とは、図５（Ｂ）に示す送電コイル３０１と受電コイル３０２との相対位置をＹ軸方向にずらしたときの伝送効率を示すグラフである。

この図６から明らかなように、送電コイル３０１と受電コイル３０２との間で磁界共振結合により電力伝送を行う場合は、Ｘ軸またはＹ軸どちらか一方にずらしても同様に伝送効率が低下する。これに対して、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との間で電界共振結合により電力伝送を行う場合は、Ｙ軸方向に電極をずらした場合に比べてＸ軸方向に電極をずらした方が伝送効率の低下が少ない。この結果から明らかなように、送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との相対位置を、電界と垂直方向であるＸ軸に移動させても伝送効率が低下しにくい特性がある。

ここで、図１で示したように、搬送システム１では、搬送経路Ｒに沿って送電電極１１、１２が配置しているので、送電電極１１、１２間で生じる電界と垂直方向に運搬台車２００が移動する。すなわち、搬送システム１では、図５（Ａ）に示すような伝送効率が低下しにくいＸ軸方向に受電電極２１、２２が移動しながら、受電電極２１、２２と対向する送電電極１１、１２と電界共振結合することとなる。すなわち、送電電極１１、１２間の電界と垂直方向に運搬台車２００が移動する場合、互いに対向する送電電極１１、１２と受電電極２１、２２との位置の変化に対して相対的に伝送効率が変動しにくい。

したがって、運搬台車２００は、搬送経路Ｒを移動しながら効率よく送電電極部１００から電力を受電して継続して移動することができる。また、搬送システム１では、送電電極１１、１２の配置変更することによって容易に搬送経路Ｒを変更することができ、このような搬送経路Ｒに沿って、無接点給電を動力源とする運搬台車２００を継続して移動させることができる。すなわち、搬送システム１では、例えば、ベルトコンベアに比べて搬送経路の設置や移動、搬送経路の変更への対応が極めて容易となる。また、机１５０ａ、１５０ｂは、送電電極部１００を撤去すれば普通の机として使用することができる。

（４）変形例
また、搬送システム１では、上述した図１に示すような机や床などの表面以外であっても送電電極部１００を設置することができる。例えば図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、搬送経路Ｒに沿って、例えば棒状の送電電極保持部材３０１、３０２、３０３を設置し、設置した送電電極保持部材３０１、３０２、３０３の上面部３０１ａ、３０２ａ、３０３ａに送電電極部１００を設置してもよい。さらに、送電電極部１００の側面に作業台として机３１１、３１２、３１３、３１４を設置してもよい。このようにして送電電極保持部材３０１、３０２、３０３に送電電極部１００を設置することで、例えば机や床などに送電電極部１００を設置する場合に比べて、送電電極部１００周囲に誘電率が高い部材に近づけないようにすることができ、結果として電力伝送効率を高めることができる。

また、搬送システム１では、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、搬送経路Ｒに対して垂直方向Ｄ１、Ｄ２の送電電極１１、１２の側面部を、運搬台車２０側に折り曲げた折り曲げ部１１ａ、１２ａを形成してもよい。折り曲げ部１１ａ、１２ａは、車輪２５ａ、２５ｂが当該垂直方向Ｄ１、Ｄ２に移動することを規制することによって、運搬台車２０が搬送経路Ｒから外れないようにすることができる。例えば送電電極１１、１２の部材としてアルミニウムを用い、このアルミニウム部材を曲げてＬ字状の形状とすることで容易に台車の進行方向を規制する折り曲げ部１１ａ、１２ａを形成することができる。

また、搬送システム１では、図１で示した机や床などの表面１ａ、１ｂや図７で示した送電電極保持部材３０１、３０２、３０３以外にも、例えば、図９（Ａ）に示すように、送電電極部１００を、発泡ゴムなどを板状に形成した発泡材料４００の表面４０１に送電電極部１００を設置してもよい。また、図９（Ｂ）に示すように、机１５０ａの上に発泡材料４００を積層して、発泡材料４００の表面４０１に送電電極部１００を設置したり、図９（Ｃ）に示すように、送電電極保持部材３０１の上に発泡材料４００を積層して、発泡材料４００の表面４０１に送電電極部１００を設置してもよい。このようにして、発泡材料４００の表面４０１に送電電極部１００を設置することで、次の理由から、良好な送電効率を実現することができる。

まず、図１０（Ａ）に示すように、自由空間に送電電極１１、１２及び受電電極２１、２２を設置した場合、電気力線が送電電極１１と受電電極２１との間、及び、送電電極１２と受電電極２２との間にそれぞれ集中し送電効率が良い。次に、図１０（Ｂ）に示すように、比較的誘電率が高い部材の机１５０ａの上に送電電極１１、１２及び受電電極２１、２２を設置した場合、送電電極１１、１２間を通る電気力線が増えるため送電効率が落ちる。このような図１０（Ｂ）に示す配置例に対して、図１０（Ｃ）に示すように、比較的誘電率が低い発泡材料４００の表面４０１に送電電極１１、１２を設置することで送電電極１１、１２間がより自由空間に近い状態となり、送電電極１１、１２間を通る電気力線の増大を抑えることができる。これにより、送電電極１１と受電電極１２との間、及び、送電電極１２と受電電極２２との間に電気力線を集中させ、良好な送電効率を実現することができる。

また、発泡材料４００の表面４０１に送電電極部１００を設置することで、送電電極１１、１２上を運搬台車２００が移動したときに、発泡材料４００により衝撃を吸収して送電電極１１、１２の破損や変形を防止することができる。

また、搬送システム１では、例えば図１１（Ａ）に示すように、各机１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄにそれぞれ送電電極部１００を設置して、搬送経路Ｒに沿って各送電電極部１００を物理的に連結してもよい。具体的には、搬送経路Ｒに沿った送電電極１１の端部を他の送電電極１１に連結し、搬送経路Ｒに沿った送電電極１２の端部を他の送電電極１２に連結する。このようにして、複数の送電電極部１００を物理的に連結することで、搬送経路Ｒの経路長を長くすることができる。また、搬送経路Ｒに沿って各送電電極部１００を物理的に連結する場合、例えば図１１（Ｂ）に示すように、送電電極部１００ごとに交流電力発生部１７を電気的に接続して給電することが可能である。また、個々の交流電源発生部１７は、交流電源の位相を変化させることで、隣接する送電電極部１００、１００間において電界が干渉しないようにすることも可能である。この結果、送電電極１１、１２から効率よく電力を受電電極２１、２２に伝送することができる。

また、搬送システム１は、図１１（Ｂ）以外にも、例えば、図１１（Ｃ）に示すように、搬送経路Ｒの一方の端部側の送電電極部１００のみ交流電力発生部１７から給電し、他の送電電極部１００は、隣接する送電電極部１００との連結部に電力を中継する中継器５００を設けるようにしてもよい。すなわち、中継部５００により、連結された送電電極１１、１１間および連結された送電電極１２、１２間でそれぞれ電力を中継することで、効率よく全ての送電電極部１００に対して所定の電圧を印加することができる。

また、搬送システム１は、図１２（Ａ）に示すように、隣接する送電電極１１間および送電電極１２、１２間の連結部に、電極間を離間させる絶縁部材６００を設けてもよい。また、運搬台車２００が絶縁部材６００を通過する時には、送電電極部１００から給電することができないが、運搬台車２００の慣性力によって絶縁部材６００を通過して、その後送電電極部１００から給電することが可能である。このようにして送電電極部１００、１００間を離間させる絶縁部材６００を設けることによって、運搬台車２００の動きを止めることなく搬送経路Ｒ上を移動しながら、隣接する送電電極部１００、１００間において電界が干渉しないようにすることができる。この結果、送電電極１１、１２から効率よく電力を受電電極２１、２２に伝送することができる。

また、送電電極部１００、１００間の連結部に設けられる絶縁部材６００は、図１３に示すように、搬送経路Ｒに沿って所定の曲率で曲げてもよい。ここで、絶縁部材６００には搬送経路Ｒと垂直な方向の両端に、運搬台車２０側に折り曲げた折り曲げ部６０１、６０２を形成する。このような絶縁部材６００を送電電極部１００、１００間の連結部に設けることで、送電電極部１００を変形しなくても、搬送経路Ｒが所定の曲率となるように容易に曲げることができる。また、運搬台車２００は、絶縁部材６００を通過する際に送電電極部１００から給電しないので、減速しながら搬送経路Ｒに沿って移動することができる。これによって、運搬台車２００は、搬送経路Ｒに沿って曲がる際に減速することが可能となる。したがって、運搬台車２００は、減速機構を設けることなく、運搬台車２００がカーブを曲がる際に遠心力によって搬送経路Ｒから外れてしまうことを防止することができる。

また、搬送システム１は、図１４に示すように、絶縁部材６００を設けることなく、搬送経路Ｒに沿って所定の曲率で曲げた曲率部分１１１、１２１を有する送電電極１１、１２を用いてもよい。また、曲率部分１１１、１２１には、遠心力により搬送経路Ｒと垂直な方向に運搬台車２００が移動するのを規制するため、上述した折り曲げ部１１ａ、１２ａを設けている。このようにして、搬送経路Ｒが所定の曲率となるように容易に曲げることが可能となる。

また、搬送システム１は、図１５（Ａ）に示すように、折り曲げ部１１ａ、１２ａが形成されている送電電極１１、１２の周囲を覆い、送電電極１１、１２間を電気的に絶縁する絶縁部材７１を備えてもよい。絶縁部材７１は、例えば、送電電極１１、１２全体を被覆する樹脂が用いられる。樹脂を用いることにより、搬送経路が曲線であっても当該搬送経路に沿った形状に絶縁部材７１を成型できる。また、送電電極１１、１２全体を被覆することで送電電極１１、１２の間隔を保持するスペーサー７１１として機能し、送電電極１１、１２の離間距離の変動に起因した電界強度特性の変化を防止することができる。

また、搬送システム１は、図１５（Ｂ）に示すような絶縁部材７２を用いてもよい。図１５（Ｂ）に示す例では、送電電極１１、１２に折り曲げ部１１ａ、１２ａが形成されていないが、絶縁部材７２に折り曲げ部７２１、７２２を形成することにより、運搬台車の進行方向を規制することができる。

上記の絶縁部材７１、７２は、送電電極部１００で発生した熱を放熱するため、放熱性が良好な樹脂を用いることが好ましい。特に良好な放熱特性を実現するため、搬送システム１は、図１５（Ｃ）に示すように、送電電極１１、１２の周囲に放熱用の空気穴７３１、７３２が形成された絶縁部材７３を用いることができる。

また、搬送システム１は、図１６（Ａ）の正面図および図１６（Ｂ）の断面図に示すように、送電電極１１、１２をフレキシブルプリント基板８０上に形成してもよい。また、フレキシブルプリント基板８０には、台車移動方向に対する垂直方向の両端部に樹脂で成型した樹脂壁８１、８２が設けられている。このようにして送電電極１１、１２をフレキシブルプリント基板８０上に形成することで、搬送システム１を使用しないときは、フレキシブルプリント基板８０を巻き取ることにより、送電電極部１００をコンパクトに保管することができる。

また、搬送システム１は、図１７（Ａ）に示すように、搬送経路Ｒから外した運搬台車２００を配置する箱状部９０を、搬送経路Ｒの近傍に設けてもよい。ここで、箱状部９０は、図１７（Ｂ）に示すように、搬送台車２００が有する受電電極２１、２２の設置位置よりも高い側壁９１、９２を有する。また、箱状部９０は、電界を遮蔽する材料、例えば金属、導電性樹脂などを含んで形成される。例えば、箱状部９０は、金属の周囲が絶縁樹脂で被覆された材料、樹脂等に金属被覆が施された材料などで形成されていてもよい。図１７（Ａ）に示す搬送システムは、図１７（Ｂ）に示すような側壁９１、９２によって、送電電極部１００から放射される電界が遮蔽された箱状部９０の中に受電電極２１、２２が隠れるようになる。このため、搬送経路Ｒから外した運搬台車２００を箱状部９０内に置くことにより、送電電極部１００から運搬台車２００への給電を停止することができる。

また、搬送システム１において、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示すように、運搬台車２００は、受電電極２１、２２を短絡させる導電部材２２０が着脱可能な装着部材２１１、２１２を更に備えるようにしてもよい。導電部材２２０は、例えば銅、アルミなどの金属で形成されることが好ましい。装着部材２１１、２１２は、図１８（Ａ）に示すように、例えば受電電極２１、２２が露出した露出部２１ａ、２１ｂの近傍に設けられた磁石である。装着部材２１１、２１２に導電部材２２０が磁力により装着されると、導電部材２２０は、露出部２１ａ、２１ｂと接触することで、受電電極２１、２２が短絡することになる。このため、搬送経路から運搬台車２００を外したときに、装着部材２１１、２２１に導電部材２２０を取り付けて受電電極２１、２２間を短絡させることにより、送電電極部１００から運搬台車２００への給電を停止することができる。

また、搬送システム１は、図１９（Ａ）に示すように、搬送経路Ｒに沿って並んだ複数（図中では一例として３つ）のレール１０ａ、１０ｂ、１０ｃに送電電極１１、１２をそれぞれ設けてもよい。さらに３組の送電電極部１１、１２に給電するため、搬送システム１は、一のレール１０ａに設けられた送電電極１１、１２に給電された電力を、他のレール１０ｂ、１０ｃに設けられた送電電極１１、１２に中継する電力中継器１８１、１８２を備えるようにしてもよい。このように電力中継器１８１、１８２を用いて、各レール上に配置された運搬台車２００の受電電極２１、２２それぞれに給電することができる。つまり、各レールに独立した給電装置を設ける必要がないため、装置規模が大きくなるのを抑えながら搬送経路Ｒに沿って搬送可能な運搬台車２００の数を増やすことができる。また、全てのレール１０ａ、１０ｂ、１０ｃに運搬台車２００を配置する必要はなく、例えば図１９（Ｂ）に示すように、レール１０ｂ上に中継器の機能を内蔵した送電回路１９を設置してもよい。

また、搬送システム１は、図２０（Ａ）に示すように、送電電極部１００を、搬送経路Ｒに沿って並んだ複数のレール１０ａ、１０ｂ、１０ｃの中のレール１０ｂだけに設けてもよい。各レール１０ａ、１０ｂ、１０上には運搬台車２００が設置されたとき、受電電極２１、２２は、送電電極１１、１２と電界共振結合する位置に配置する。このようにして、一つの送電電極部１００を用いて、複数のレール１０ａ、１０ｂ、１０ｃ上を搬送する搬送装置２００に電力を給電することができる。また、全てのレール１０ａ、１０ｂ、１０ｃに運搬台車２００を配置する必要はなく、例えば図２０（Ｂ）に示すように、レール１０ｂ上に中継器の機能を内蔵した送電回路１９を設置してもよい。さらに、図２０（Ｃ）に示すように、レール１０ｂを、他のレール１０ａ、１０ｃと別にプラスチックなどで成形して、送電電極１１、１２が形成されたフレキシブルプリント基板１９１を設置することで、他のレール１０ａ、１０ｃを運搬する運搬台車２００に給電するようにしてもよい。

また、搬送システム１では、図２１に示すように、運搬台車２００は、整流回路２０３により整流された直流電圧を所定値の直流電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ２０７を備えてもよい。ＤＣＤＣコンバータ２０７により変換した直流電圧をモータ２０４に印加することで、モータ２０４を安定的に駆動することができる。

以上のように搬送システム１は、電界共振結合の長尺の送電電極部１００をレールとし、このようなレールに受電回路２０とモータ２０４などからなる簡易的な運搬台車２００を設置することにより、組み換え容易な搬送系を構築することができる。また、搬送システム１は、ベルトコンベアのような大掛かりな装置を使わずに製造ラインなどで使用できる搬送系を提供できる。さらに、搬送システム１は、搬送経路Ｒの構成が変わった場合、その経路長さに対応して、部品搬送の範囲を変更することができる。

１ 搬送システム
１１、１２ 送電電極
１００ 送電電極部
２００ 運搬台車
２１、２２ 受電電極
２０４ モータ
Ｒ 搬送経路

Claims (18)

1. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、を有し、
   前記送電電極部は、所定の波長λの交流電圧が前記第１および第２の送電電極間に印加され、前記第１および第２の送電電極の長手方向の電極長がλ／２π以下であることを特徴とする搬送システム。
2. 前記搬送装置の電動部は、前記第１および第２の送電電極上に車輪を設置して、当該車輪を回転駆動させることにより前記搬送経路に沿って移動し、
   前記第１および第２の送電電極には、前記搬送経路に対して垂直方向の端部を折り曲げることで、前記車輪が移動することを規制する折り曲げ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の搬送システム。
3. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、を有し、
   前記第１および第２の送電電極は同一平面上に配置されていること、および前記第１および第２の受電電極は同一平面上に配置されていることの少なくとも一方を満たし、
   前記搬送装置の電動部は、前記第１および第２の送電電極上に車輪を設置して、当該車輪を回転駆動させることにより前記搬送経路に沿って移動し、
   前記第１および第２の送電電極には、前記搬送経路に対して垂直方向の端部を折り曲げることで、前記車輪が移動することを規制する折り曲げ部が形成されていることを特徴とする搬送システム。
4. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、を有し、
   前記第１および第２の送電電極は、前記搬送経路に沿って所定の曲率で曲げられていることを特徴とする搬送システム。
5. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、を有し、
   前記送電電極部は、前記第１および第２の送電電極を複数有し、前記第１の送電電極の長手方向の端部が他の第１の送電電極に連結され、前記第２の送電電極の長手方向の端部が他の第２の送電電極に連結され、
   前記連結される第１の送電電極間および前記連結される第２の送電電極間を離間させる絶縁部材が、前記搬送経路に沿って設けられ、
   前記絶縁部材は、前記搬送経路に沿って所定の曲率で曲げられていることを特徴とする搬送システム。
6. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、を有し、
   前記搬送経路から外した前記搬送装置を配置する箱状部が、該搬送経路の近傍に設けられ、
   前記箱状部は、電界を遮蔽する材料により形成され、かつ、前記搬送装置が有する第１及び第２の受電電極の設置位置よりも高い側壁を有することを特徴とする搬送システム。
7. 所定の搬送経路に沿って第１および第２の送電電極が配置され、当該搬送経路と垂直な方向に所定の電圧が印加される送電電極部と、
   前記送電電極部から受電した電力を駆動力に変換して、前記所定の搬送経路に沿って移動する搬送装置と、を備え、
   前記搬送装置は、
   前記第１および第２の送電電極と対向する位置にそれぞれ配置され、前記送電電極部と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
   前記送電電極部と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、
   前記第１及び第２の受電電極間を短絡させる導電部材が着脱可能な装着部材と、を有することを特徴とする搬送システム。
8. 前記第１および第２の送電電極は同一平面上に配置されていること、または前記第１および第２の受電電極は同一平面上に配置されていることの少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項１、２、及び４〜７のうち何れか１項記載の搬送システム。
9. 前記第１および第２送電電極は、発泡材料の表面に設置されていることを特徴とする請求項３又は８記載の搬送システム。
10. 前記搬送装置は、搬送物を着脱可能な荷台部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のうち何れか１項記載の搬送システム。
11. 前記第１および第２の送電電極を複数有し、
    前記第１の送電電極は、その長手方向の端部が他の第１の送電電極に連結され、
    前記第２の送電電極は、その長手方向の端部が他の第２の送電電極に連結されていることを特徴とする請求項１〜４、６、及び７のうち何れか１項記載の搬送システム。
12. 前記送電電極部は、前記連結された第１の送電電極間および前記連結された第２の送電電極間でそれぞれ電力を中継する中継器をさらに有することを特徴とする請求項５又は１１記載の搬送システム。
13. 前記連結される第１の送電電極間および前記連結される第２の送電電極間を離間させる絶縁部材が、前記搬送経路に沿って設けられていることを特徴とする請求項５、１１、及び１２のうち何れか１項記載の搬送システム。
14. 前記第１及び第２の送電電極の周囲を覆い、該送電電極間を電気的に絶縁する絶縁部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１３のうち何れか１項記載の搬送システム。
15. 前記第１及び第２の送電電極は、フレキシブルプリント基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のうち何れか１項記載の搬送システム。
16. 前記送電電極部は、前記搬送経路に沿って並んだ複数のレールに、それぞれ設けられており、
    一のレールに設けられた送電電極部に給電された電力を、他のレールに設けられた送電電極部に中継する電力中継器を、更に備えることを特徴とする請求項１乃至１５のうち何れか１項記載の搬送システム。
17. 前記送電電極部は、前記搬送経路に沿って並んだ複数のレールの中の一のレールに設けられており、
    前記搬送装置は、前記一のレールに近接した他のレール上を搬送し、該搬送装置の第１および第２の受電電極が、前記送電電極部と電界共振結合する位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至１５のうち何れか１項記載の搬送システム。
18. 所定の搬送経路に沿って並べられた第１および第２の送電電極と対向する位置に配置され、当該第１および第２の送電電極と電界共振結合する第１および第２の受電電極と、
    前記第１および第２の送電電極と電界共振結合する前記第１および第２の受電電極の受電電力により、前記搬送経路に沿って移動する電動部と、
    前記第１及び第２の受電電極間を短絡させる導電部材が着脱可能な装着部材と、を有することを特徴とする搬送装置。

Images