JP6606047B2

JP6606047B2 - 送電装置

Info

Publication number: JP6606047B2
Application number: JP2016195884A
Authority: JP
Inventors: 徹司城; 眞喜雄福本; 芙美杜塚; 秀一尾林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2036-10-03
Also published as: US20180096773A1; US10763024B2; JP2018061316A

Description

本発明の実施形態は、送電装置に関する。

電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド電気自動車（ＨＶ車）の普及に伴って、ＥＶ車やＨＶ車に非接触で充電が可能な送電パッドを充電スタンド等に設置することが検討されている。送電パッドは、その周囲をセメントなどの保護材で覆った上で地面に埋め込まれる。送電パッドには高電圧が印加されるため、保護材には優れた絶縁性能が求められる。しかしながら、セメントなどで保護材を形成すると、経年劣化によりひび割れが生じ、所望の絶縁性能が得られなくなるおそれがある。絶縁性能が劣化した場合は、保護材を除去して、再度送電パッドを埋め込む工事が必要となり、保守費用がかかってしまう。

国際公開２０１４／１４７８６０

本実施形態は、ひび割れ等が生じにくく、絶縁性能に優れた送電装置を提供するものである。

本実施形態によれば、少なくとも一部が地面に埋め込まれた樹脂注型筐体を有し、電力を非接触で伝送する送電パッドと、
前記送電パッドの下方に配置される基礎構造体と、
前記基礎構造体の上面と前記送電パッドとの間を含めて、前記送電パッドの周囲に充填されるグラウトと、を備える、送電装置が提供される。

一実施形態による送電装置１の上面図。図１のＡ−Ａ線断面図。本実施形態の送電装置１の使用形態を示す図。図２の一変形例による送電装置１の上面図。図４のＡ−Ａ線断面図。図５の一変形例による送電装置１のＡ−Ａ線断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下では、ＥＶ車やＨＶ車に非接触で充電するのに用いられる送電装置について説明する。本実施形態による送電装置は、充電スタンド等の地面に埋め込まれるものである。充電装置の真上に車両を停止させることにより、充電ケーブルなしで、車両への充電が行われる。

図１は一実施形態による送電装置１の上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態による送電装置１は、送電パッド２と、基礎構造体３と、グラウト４とを有する。

送電パッド２は、例えば矩形体の樹脂注型筐体２ａに収納されている。樹脂注型筐体２ａの少なくとも一部は地面に埋め込まれる。より望ましくは、樹脂注型筐体２ａの上面は、地面と面一か、地面５よりも若干突出させるのがよい。仮に、樹脂注型筐体２ａの上面が地面５よりも低い位置にあると、樹脂注型筐体２ａの上面に水や埃等の異物が溜まるおそれがあるためである。その一方で、樹脂注型筐体２ａの上面が地面５からあまりに高く突出していると、車両や人間等の通行の妨げになるため、樹脂注型筐体２ａの上面が地面５よりも０〜数ｍｍ高くなるように、樹脂注型筐体２ａを配置するのが望ましい。

樹脂注型筐体２ａの上面が地面５よりも低い場合に、樹脂注型筐体２ａの上面にモルタルやコンクリート、クラウド、アスファルトなどを配置して嵩上げを行うことも考えられるが、モルタル等の厚さがある程度（例えば５０ｍｍ）以上ないと、比較的容易に剥がれてしまう。また、樹脂注型筐体２ａは、非接触充電を行う観点からは、できるだけ車両に近づけるのが望ましい。このため、本実施形態では、樹脂注型筐体２ａの上面を地面５から若干突出させて、かつ上面をモルタル等で覆わずに露出させている。

樹脂注型筐体２ａは、型枠内にコイル等の送電パッド２の構成部品を収納した後に、熱硬化性樹脂を流し込んで硬化させることにより作製される。熱硬化性樹脂として、絶縁性に優れた材料を選択することで、送電パッド２の絶縁性能を向上できる。送電パッド２内のコイルには６００Ｖ程度の高電圧が印加されるため、安全性のためにも絶縁性能を強化することは必須である。例えば、送電パッド２のコイル等を樹脂ではなくセメントで固めた場合、セメントのひび割れにより絶縁性能が低下するおそれがある。本実施形態では、コイル等を樹脂で固めた樹脂注型筐体２ａを設けるため、ひび割れが生じることはなく、絶縁性能が低下するおそれもない。

また、樹脂注型筐体２ａは予め作製しておくことができるため、送電装置１を設置する場所で送電パッド２のコイル等をセメント等で保護する作業が不要となり、送電装置１の設置手順を簡略化できる。

樹脂注型筐体２ａは、基礎構造体３の上に配置されている。基礎構造体３は、地面５の砂や砂利、堆積物７などの上に配置される。基礎構造体３の面積は任意であるが、図１に示すように、少なくとも樹脂注型筐体２ａの設置面積を包含する範囲に基礎構造体３を配置する必要がある。

基礎構造体３は、例えばコンクリートで形成されている。コンクリートは、建物の基礎材として盛んに用いられているように、送電装置１の安定した基礎を作製する観点で最適である。基礎構造体３は、上方から荷重がかかっても変形しないため、基礎構造体３の上に送電パッド２の樹脂注型筐体２ａを配置することで、送電パッド２の表面出しを行うことができる。すなわち、基礎構造体３を設けることで、送電パッド２の底面位置を規定しやすくなる。

なお、コンクリートは、砂や砂利、水などをセメントで凝固させた硬化物であり、セメントと同様にひび割れが生じるおそれもあるが、本実施形態では、基礎構造体３を送電パッド２の表面出しに利用しており、ひび割れが生じても、送電パッド２の上下方向の位置ずれが生じるおそれはないし、送電パッド２の絶縁性能にも無関係である。

基礎構造体３と送電パッド２の樹脂注型筐体２ａとの隙間を含めて、樹脂注型筐体２ａの周囲には、グラウト４が充填されている。グラウト４は、流動性のある液体であり、わずかな隙間でも充填することができる。また、グラウト４に硬化材料を含有することで、グラウト４を硬化させることも可能である。グラウト４はコンクリートの上に配置されるため、グラウト４がコンクリートの下方の砂や砂利、堆積物７などに吸収されるおそれはない。

グラウト４の周囲にはアスファルト（土壌侵入抑制部材）６を敷設してもよい。アスファルト６を敷設することで、グラウト４が周囲の砂利等に流れ込むことを防止できる。アスファルト６を敷設する際には、アスファルト６を高温および高圧にする必要がある。このため、アスファルト６に送電パッド２の樹脂注型筐体２ａを直接接触させると、樹脂注型筐体２ａの樹脂が軟化して形状が変形したり、あるいは、樹脂注型筐体２ａの内部のコイル等の電気部品が熱や圧力により壊れるおそれがある。グラウト４をアスファルト６と送電パッド２の樹脂注型筐体２ａの間に充填することで、アスファルト６の熱や圧力が直接送電パッド２に伝達されなくなり、送電パッド２の破壊等を防止できる。

膨張率が０％以上のグラウト４を用いることで、グラウト４が硬化する際にグラウト４が収縮しなくなり、送電パッド２とグラウト４の間に隙間ができるのを防止できる。

送電パッド２からはケーブル８が延在されている。このケーブル８は送電パッド２内のコイルに高電圧を印加するためのものであり、断線と漏電を防止し、絶縁性を担保する配慮が必要となる。

また、ケーブル８は、保護管９の内部に収納された状態で、地中および地上に配設されるのが望ましい。保護管９の材料は、樹脂でもよいし金属でもよい。樹脂は、錆びないという特徴を有し、金属は、変形しにくく衝撃に強いため、その内部のケーブル８が断線しにくくなる。送電パッド２のケーブル８の取り出し口の周辺は、粘土等の絶縁材１０で封止されている。これは、グラウト４がケーブル８の取り出し口から保護管９の内部に入り込むのを防止するためである。

図３は本実施形態の送電装置１の使用形態を示す図である。送電装置１の上面は、地面５よりも若干突き出て露出されている。必要に応じて、送電パッド２の露出した上面を目立ちやすい色で塗装したり、目印マーク等の指標を貼付することにより、車両２０の運転手は送電パッド２の場所を特定しやすくなる。また、送電装置１内の送電パッド２は、上述したように、樹脂注型筐体２ａで構成されており、使用する樹脂材料や加工方法によっては、上面が滑りやすくなることも考えられる。そこで、送電パッド２の露出した上面に細かい凹凸をつけて、滑りにくくしてもよい。このような凹凸は、熱硬化性樹脂を流し込むための型枠に予め形成しておけばよい。あるいは、熱硬化性樹脂を硬化させた後に、上面に凹凸をつける表面処理を行ってもよい。

図４は図２の一変形例による送電装置１の上面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５では、図１および図２と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。図４および図５の送電装置１は、送電パッド２を基礎構造体３に固定するアンカー１１を備えている。アンカー１１は、図４に示すように、送電パッド２の樹脂注型筐体２ａの四隅に設けられており、金具１２と、ボルト１３と、ナット１４とを有する。アンカー１１は、樹脂注型筐体２ａの側面に取り付けた金具１２の孔にボルト１３を通して、ボルト１３の先端を基礎構造体３に埋め込んで固定するとともに、ボルト１３をナット１４にて金具１２に固定する。

ボルト１３を基礎構造体３に埋め込む深さを調整することで、送電パッド２の上下方向の位置を調整することができる。アンカー１１を用いずに送電パッド２の上下方向の位置調整を行うには、基礎構造体３の厚さを調整したり、グラウト４の充填量を調整したりしなければならず、位置調整作業が面倒になる。これに対して、アンカー１１を用いると、比較的容易に送電パッド２の上下方向の位置調整を行うことができる。

図６は図５の一変形例による送電装置１のＡ−Ａ線断面図である。図６は樹脂注型筐体２ａの上面側を繊維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber reinforced Plastics）１５で覆ったものである。繊維強化樹脂１５で樹脂注型筐体２ａの上面側を覆うことで、送電パッド２の耐衝撃性能が向上する。送電パッド２の上面は、地面５から少し突き出て露出されているため、衝撃や荷重を受けやすい。繊維強化樹脂１５を設けることで、送電パッド２内部のコイル等の電気部品に衝撃が伝わるのを防止でき、耐荷重性も向上する。繊維強化樹脂１５は、絶縁材料であるため、送電パッド２内のコイルからの磁束の流れを妨げることもない。繊維強化樹脂に用いる繊維としてガラスファイバー、ガラスクロス、カーボンファイバーなどを用いてもよい。

図５の樹脂注型筐体２ａにおいて、型枠の内部にコイル等の電気部品を収納した上にガラスクロスを配置し、その後に熱硬化性樹脂を流し込んで熱硬化させることで樹脂注型筐体２ａ自体を繊維強化樹脂で作製することができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂が用いられる。図２に示すアンカー１１のない樹脂注型筐体２ａの上面側を繊維強化樹脂１５で覆ってもよい。

また、樹脂注型筐体２ａの少なくとも一つの面に導体板を取り付けてもよい。導体板を取り付けることで、送電パッド２近傍に配置された金属の影響を低減することができる。

なお、送電パッド２内のコイルで発生した磁束は、損失をできるだけ抑制して車両２０側に届けるのが望ましい。このため、基礎構造体３とグラウト４の少なくとも一方には、金網や鉄筋等の金属材料を含有させない方がよい。コイルで発生した磁束が通過する経路中に金属材料が存在すると、磁束の進行が妨げられ、磁気特性が劣化してしまう。よって、基礎構造体３とグラウト４の少なくとも一方に金属材料を含有させないことにより、磁気特性の劣化を抑制できる。

このように、本実施形態では、送電パッド２内のコイル等を収納する樹脂注型筐体２ａを備え、この樹脂注型筐体２ａを地中に埋め込むため、コイル等をセメント等で固めた場合のようなひび割れがおきることがなく、絶縁性能が劣化するおそれがない。また、本実施形態では、樹脂注型筐体２ａを基礎構造体３の上に配置し、隙間にはグラウト４を充填するため、樹脂注型筐体２ａの上下位置が変動しなくなり、送電パッド２の表面出しを行いやすくなる。特に、樹脂注型筐体２ａと基礎構造体３とをアンカー１１にて固定することで、樹脂注型筐体２ａの上下方向の位置調整を行いやすくなる。また、送電パッド２から伸びるケーブル８を保護管９の内部に収納することで、ケーブル８の断線を防止できる。さらに、樹脂注型筐体２ａの上面側を繊維強化樹脂１５で覆うことにより、送電パッド２の耐荷重を向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１送電装置、２送電パッド、３基礎構造体、４グラウト、５地面、６アスファルト、８ケーブル、９保護管、１０絶縁材、１１アンカー、１２金具、１３ボルト、１４ナット、１５繊維強化樹脂

Claims

少なくとも一部が地面に埋め込まれた樹脂注型筐体を有し、電力を非接触で伝送する送電パッドと、
前記送電パッドの下方に配置される基礎構造体と、
前記基礎構造体の上面と前記送電パッドとの間を含めて、前記送電パッドの周囲に充填されるグラウトと、
前記基礎構造体および前記グラウトの周囲に配置され、前記基礎構造体および前記グラウトの構成材料が周囲の土壌に侵入するのを遮断する土壌侵入抑制部材と、
前記グラウト内に配置されて、前記樹脂注型筐体に接合されるとともに、前記基礎構造体に固定されるアンカーと、を備える、送電装置。
前記基礎構造体は、コンクリートである、請求項１に記載の送電装置。
前記土壌侵入抑制部材は、アスファルトである、請求項１または２に記載の送電装置。
前記樹脂注型筐体の上面側は、地面から露出されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の送電装置。
前記送電パッドから延在されるケーブルと、
前記ケーブルを覆う保護管と、を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の送電装置。
前記ケーブルの前記樹脂注型筐体との接続部分の周囲を覆う絶縁材を備える、請求項５に記載の送電装置。
前記樹脂注型筐体は、熱硬化樹脂を含有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の送電装置。
前記樹脂注型筐体は、繊維強化樹脂を含有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の送電装置。
前記樹脂注型筐体の上面は、凹凸を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送電装置。
前記グラウトは、常温において膨張率０％以上である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の送電装置。
前記樹脂注型筐体の上面を除く少なくとも一つの面に配置される導体板を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の送電装置。
前記基礎構造体および前記グラウトは、導電性材料を含有しない絶縁性材料で構成される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の送電装置。