JP6171971B2 - 伝熱装置、給電装置及び非接触給電システム - Google Patents
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Description
特許文献1の技術は、移動車両に搭載したファンで冷却する方式であるため、当該冷却装置により移動車両が大型化する、という問題がある。
特許文献2の技術は、冷却対象となる受電装置側にファン等を搭載せずに、熱を接触により受電装置側から給電装置側に伝達する方式であるが、受電装置と給電装置との相対位置が厳密に固定されていないと伝熱効率が極端に低下する。このため、移動車両のような移動体を冷却対象とする場合には、停車時に移動体を正確に位置決めするために時間を要してしまう、という問題がある。
したがって、受電装置と給電装置とが相対移動自在な関係にあるときに、位置決めに時間を要することなく、非接触給電により発生した熱を適切に放熱することのできる伝熱装置、給電装置及び非接触給電システムが得られる。
図1は、本発明の第1実施形態における伝熱装置、給電装置及び非接触給電システム1の全体構成図である。図2は、本発明の第1実施形態における可撓性伝熱部材32を示す平面図である。給電しない場合、給電システムを稼働していない場合、給電ができていない場合を含めて、全体として伝熱装置とする。
非接触給電システム1は、少なくとも一方が移動自在な受電装置と給電装置との間で非接触給電を行うものであり、本実施形態では、図1に示すように、車両10が受電装置であり、車両10が停車する停車ステーション20が給電装置である。車両10は、路面2に設けられた停車ステーション20に対して相対移動自在とされている。
受電回路12は、給電コイル21から受電した受電電力を直流電力に変換して蓄電池13に供給する電力変換回路である。すなわち、この受電回路12は、蓄電池13の充電状態に応じた充電電流を蓄電池13に供給することにより蓄電池13を充電する。
蓄電池13は、車両10の駆動動力源として十分な電力を蓄えることが可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等である。
給電回路22は、外部電源23から供給される電力を磁界共鳴方式の非接触給電の共振周波数に応じた交流電力に変換して給電コイル21に供給する電力変換回路である。
外部電源23は、例えば商用電源、太陽電池、風力発電等であって、その電力を給電回路22に供給するものである。
本実施形態の伝熱装置30は、受電コイル11の周囲に設けられた伝熱板31(伝熱部材)と、給電コイル21の周囲に立設し、伝熱板31と接触する可撓性伝熱部材32と、を有する。
可撓性伝熱部材32は、停車ステーション20から伝熱板31までの長さよりも長く形成されており、その先端が所定幅で伝熱板31に接触できるようになっている。なお、可撓性伝熱部材32は必ずしも伝熱板31に接触している必要はなく、少なくとも伝熱板31と熱的に結合していればよい。
この可撓性伝熱部材32は、冷媒として冷却水が流通する金属パイプ33に植設されている。金属パイプ33は、停車ステーション20に設けられている。この金属パイプ33は、図2に示すように、給電コイル21の周囲に渦巻き状に配管されている。
本実施形態の金属パイプ33は、同一平面上に配管され、給電コイル21に対し外側に広がるようになっている。
非接触給電システム1は、図1に示すように、車両10と停車ステーション20との間で非接触給電を行うものである。車両10の停車位置は、ドライバーの運転操作に依存するため、ある程度のバラツキを持つ。なお、給電に関しては、受電コイル11と給電コイル21間の電力伝送に磁界共鳴方式を採用しており、車両10及び停車ステーション20の両方に設けられた共鳴コイルの位置ズレに強く、高効率且つ長距離の電力伝送を実現できる。
さらに、可撓性伝熱部材32は、電気的に接地されており、非接触給電の際には伝熱板31を介して受電回路12等のアースもとることができる。また、可撓性伝熱部材32は、電磁的シールド壁として機能し、異物等の侵入を防ぎ、強い電磁界Aを形成することができる。
したがって、本実施形態では、車両10と停車ステーション20とが相対移動自在な関係にあるときに、位置決めに時間を要することなく、非接触給電により発生した熱を適切に放熱することのできる非接触給電システム1が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図3は、本発明の第2実施形態における非接触給電システム1の全体構成図である。
第2実施形態では、図3に示すように、可撓性伝熱部材32がバネ部材35を含む点で、上記実施形態と異なる。
また、バネ部材35は、基端が停車ステーション20側に固定され、金属パイプ33を支持する先端が自由端となっており、車両10の移動自在な方向(本実施形態では路面2に沿う平面方向)に傾倒自在な構成となっている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図4は、本発明の第3実施形態における可撓性伝熱部材32を示す断面構成図である。
第3実施形態では、図4に示すように、可撓性伝熱部材32が冷却水の注入により伝熱板31に接触する膨縮部材36を含む点で、上記実施形態と異なる。
さらに、膨縮部材36は伝熱板31のどの位置に接触しても伝熱板31を冷却することが可能なので、車両10が停車後に、膨縮部材36内に冷媒を注入して膨縮部材36を伝熱板31と接触させるように動作させることにより、車両10の停車位置がずれていても、膨縮部材36を伝熱板31に接触させて冷却することができる。なお、膨縮部材36は、変形可能な材質で構成されているため、伸縮自在な性質だけでなく、車両10の移動自在な方向に傾倒自在な性質を有していてもよい。
さらに、伝熱板31と接触し熱を除去するために、時間が経つにつれ膨縮部材36内に注入された冷却水が加熱されて冷却能力が低下するが、排水弁(図示せず)の操作により加熱された冷却水を膨縮部材36から排出し、改めて冷たい冷却水を膨縮部材36に注入することにより、冷却能力を保つことができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図5は、本発明の第4実施形態における可撓性伝熱部材32を示す断面構成図である。
第4実施形態では、図5に示すように、膨縮部材36がアーチ状のチューブ体である点で、上記実施形態と異なる。
また、例えば、上記実施形態では、金属パイプ33を流通する冷媒、また膨縮部材36に注入される冷媒として冷却水を例示したが、水以外の液体を使用してもよい。
また、例えば、上記各実施形態の構成の置換、組み合わせは適宜可能である。
Claims (13)
- 少なくとも一方が移動自在な非接触給電用の給電装置と受電装置との間で熱を伝える伝熱装置であって、
前記受電装置及び前記給電装置のうち一方から他方に前記非接触給電により発生した熱を伝熱し、前記移動自在な方向に傾倒自在な性質、又は前記方向の垂直方向に伸縮自在な性質の少なくとも一方を有する可撓性伝熱部材を有する伝熱装置。 - 前記受電装置及び前記給電装置は、前記非接触給電を行うコイルをそれぞれ有しており、
前記受電装置及び前記給電装置のうち一方の前記コイルの周囲に設けられた伝熱部材と、
前記受電装置及び前記給電装置のうち他方の前記コイルの周囲に立設し、前記伝熱部材と熱的に結合する前記可撓性伝熱部材と、を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の伝熱装置。 - 前記可撓性伝熱部材は、電気的に接地している、ことを特徴とする請求項2に記載の伝熱装置。
- 前記可撓性伝熱部材は、金属ブラシを含む、ことを特徴とする請求項3に記載の伝熱装置。
- 前記金属ブラシは、冷媒が流通する金属パイプに植設されている、ことを特徴とする請求項4に記載の伝熱装置。
- 前記可撓性伝熱部材は、バネ部材を含む、ことを特徴とする請求項2または3に記載の伝熱装置。
- 前記バネ部材は、冷媒が流通する金属パイプを前記伝熱部材に付勢する、ことを特徴とする請求項6に記載の伝熱装置。
- 前記可撓性伝熱部材は、冷媒の注入により前記伝熱部材に接触する膨縮部材を含む、ことを特徴とする請求項2または3に記載の伝熱装置。
- 前記膨縮部材は、棒状のチューブ体及びアーチ状のチューブ体の少なくともいずれか一方を含む、ことを特徴とする請求項8に記載の伝熱装置。
- 前記受電装置及び前記給電装置のうち一方は、車両であり、
前記受電装置及び前記給電装置のうち他方は、前記車両が停車する停車ステーションである、ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の伝熱装置。 - 前記伝熱部材はシールド機能を備えることを特徴とする請求項2に記載の伝熱装置。
- 受電装置と非接触給電を行う給電装置において、少なくとも一方が移動自在な前記受電装置及び前記給電装置のうち一方から他方に前記非接触給電により発生した熱を伝熱する伝熱装置を有する給電装置であって、前記伝熱装置は、前記移動自在な方向に傾倒自在な性質、又は当該方向の垂直方向に伸縮自在な性質の少なくとも一方を有する可撓性伝熱部材を有する給電装置。
- 少なくとも一方が移動自在な受電装置と給電装置との間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記受電装置及び前記給電装置のうち、一方から他方に前記非接触給電により発生した熱を伝熱するための伝熱装置を有し、
前記伝熱装置は、前記移動自在な方向に傾倒自在な性質、又は前記方向の垂直方向に伸縮自在な性質の少なくとも一方を有する可撓性伝熱部材を有する非接触給電システム。
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