JP6688117B2 - 給電システム - Google Patents

Description

本発明は、引出を備えるキャビネットに用いられる給電システムに関する。

従来から、本体から引き出される引出に設置される電気使用機器に電力を供給する技術が知られている。この種の技術を開示するものとして例えば特許文献１がある。特許文献１には、操作部を引出し体上部に設けて、調理器本体に対しての引出体の高さを高くし、引出体が開閉移動する際の本体内の制御部と操作部の電力供給と信号伝送を容易にするための引出し型加熱調理器に関する技術が記載されている。

特開２００９−２９３８４５号公報

引出に配置した電気使用機器に外部から電気を供給する場合、配線の取り回しが問題となる。この点、特許文献１には、引出をスライドさせるためのスライドレールをリード線の代わりとして電源供給することが記載されている。しかしながら、この構成では引出側レールと本体側レールとの電気的接点部が引出の出し入れの繰り返しで劣化するおそれがある。また、スライドレールの絶縁も考慮する必要があった。従来技術には、引出の出し入れが繰り返されることによる給電装置の劣化という観点で改善の余地があった。

本発明は、引出の出し入れの影響を受けることなく引出に配置される電気使用機器に安定的に給電できる給電システムを提供することを目的とする。

本発明は、引出（例えば、後述の引出５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７，７ａ）を出し入れ可能なキャビネット本体（例えば、後述のキャビネット本体２）と、前記キャビネット本体側に配置され、電力が供給される給電コイル（例えば、後述の給電コイル３１，３１ａ，２３１，２３１ａ，４３１）を有する給電器（例えば、後述の給電器３０，３０ａ，２３０，２３０ａ，４３０）と、前記引出（例えば、後述の引出５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７，７ａ）に配置される受電コイル（例えば、後述の受電コイル５１，５１ａ〜ｅ）を有し、前記給電器に対応する共振周波数が設定されるとともに、前記給電器から磁界共鳴により電気を受電する受電器（例えば、後述の受電器５０，５０ａ〜ｅ）と、前記引出に配置され、前記受電器が受電した電力が供給される電気使用機器（例えば、後述の電子機器６０、リモコン６５、温風ファン６６、引出照明６７）と、を備える給電システム（例えば、後述の給電システム１０，１０ａ，２１０，２１０ａ，３１０，４１０）。

前記引出を引き出した状態において、前記給電コイルと前記受電コイルは、上下方向又は左右方向で少なくとも一部が重なるように構成されることが好ましい。

前記引出を引き出した状態において、前記給電コイル及び受電コイルは、何れか一方が上下方向又は左右方向で見たときに他方の内側に納まる大きさに構成されることが好ましい。

前記給電コイルは、前記引出の側方に配置され、前記受電コイルは、前記引出の底板（例えば、後述の底板７２）に内蔵されることが好ましい。

本発明によれば、引出の出し入れの影響を受けることなく引出に配置される電気使用機器に安定的に給電できる給電システムを提供できる。

本発明の第１実施形態の給電システムが適用されるキャビネットを示す斜視図である。 第１実施形態の引出の電子機器に給電が行われる様子を示す模式図である。 第１実施形態の引出を引き出したときの給電コイルと受電コイルの位置関係を上から示す模式図である。 第２実施形態の給電システムが適用されるキャビネットを示す斜視図である。 第２実施形態の引出の電子機器に給電が行われる様子を示す模式図である。 第３実施形態の複数の引出のそれぞれの電子機器に給電が行われる様子を示す模式図である。 第４実施形態の複数の引出のそれぞれの電子機器に給電が行われる様子を示 第５実施形態の引出の電子機器に給電が行われる様子を示す模式図である。 第６実施形態の引出の電子機器に給電が行われる様子を示す模式図である。す模式図である。 給電システムによって給電される電気使用機器の例を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の給電システム１０が適用されるキャビネット１を示す斜視図である。本実施形態のキャビネット１は、システムキッチン等に用いられるものである。

図１に示すように、キャビネット１は、キャビネット本体２と、調理器具等を収容する複数の引出５，６，７と、を備える。キャビネット本体２には、引出５，６，７を収容するための収容部が、左右の内側板３、底板１５及び天板（図示省略）に囲まれた空間により形成される。複数の引出５，６，７は、この収容部に収納位置と引出位置の間でスライド移動可能にそれぞれ取り付けられる。

引出５，６，７のうち、最下段に配置される引出７の前板７１には、各種の情報を表示可能な電子機器（電気使用機器）６０が配置される。電子機器６０は、その表示画面に時間、温度、湿度等の情報を表示可能に構成される。また、タイマ機能やアラーム等の機能も有している。

給電システム１０は、キャビネット本体２に内蔵され、外部電源（図示省略）に接続される給電器３０と、引出７に内蔵され、電子機器６０に電気的に接続される受電器５０と、を備える。

給電システム１０は、磁界共鳴を利用してキャビネット本体２側の給電器３０から引出７側の受電器５０に非接触給電を行うことにより、電子機器６０に電力を供給する。給電器３０及び受電器５０は、何れも、共振周波数が一致するようにコイルの形状及びコンデンサの容量等が設定されている共振器である。以下、給電システム１０の各構成について説明する。

図２は、第１実施形態の引出７の電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図２（ａ）は、引出７が収納位置にある状態での給電の様子を示し、図２（ｂ）は引出７が引出位置での給電の様子を示す。図３は、第１実施形態の引出７を引き出したときの給電コイル３１と受電コイル５１の位置関係を上から示す模式図である。なお、図３に示す引出位置は、引出７の移動範囲における最も手前側の位置とする。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、キャビネット本体２の底板１５の近傍には、外部電源（図示省略）に接続される給電回路２０が配置される。給電回路２０は、ケーブル２５を介して給電器３０に電気的に接続されている。

本実施形態の給電回路２０は、給電器３０に電力を供給するＯＮ状態と電力の供給を停止するＯＦＦ状態を切り替え可能に構成される。

給電器３０は、キャビネット本体２の底板１５に内蔵される。給電器３０は、給電コイル３１及び共振コンデンサ（図示省略）等によって構成される給電側のＬＣ共振回路である。給電コイル３１は、矩形の枠状に形成されており、キャビネット１の底板１５の前側に位置している。

受電器５０は、引出７の底板７２に内蔵される。受電器５０は、受電コイル５１及び共振コンデンサ（図示省略）等によって構成される受電側のＬＣ共振回路である。受電コイル５１は、引出７の底板７２の形状に合わせて矩形の枠状に折り曲げられて構成される。

受電コイル５１は、ケーブル５５を介して電子機器６０に電気的に接続されており、給電器３０を介して受電した電力を電子機器６０に供給する。なお、図２では、ケーブル５５を介して受電コイル５１と電子機器６０を接続する例を示したが、受信コイル及び送信コイルによって受電コイル５１と電子機器６０の電気的接続も非接触給電とすることもできる。

図２（ａ）に示すように、収納位置において給電コイル３１は、受電コイル５１の下方に位置する。本実施形態では、受電コイル５１の手前側と給電コイル３１が上下方向で重なっている状態となる。

図２（ｂ）に示すように、引出位置においても給電コイル３１は、受電コイル５１の下方に位置する。本実施形態では、受電コイル５１の奥側と給電コイル３１が上下方向で重なっている状態となる。

図３に示すように、受電コイル５１は、給電コイル３１よりも大きい矩形状になっている。引出７を最も手前側に引き出した引出位置においても給電コイル３１が受電コイル５１の内側に納まるように、給電コイル３１及び受電コイル５１の形状及び配置位置が設定されている。また、図２（ｂ）に示す収納位置においても、給電コイル３１が受電コイル５１の内側に納まるように、給電コイル３１及び受電コイル５１の形状及び配置位置が設定されている。

給電器３０に給電回路２０を通じて電力が供給されると、給電コイル３１と受電コイル５１の間に磁界結合が生じ、磁界共鳴によって給電コイル３１から受電コイル５１を通じて電子機器６０に電力が供給される。本実施形態では、受電コイル５１に電力が供給された受電器５０が、磁界共鳴によって生じた高周波を直流に変換して電子機器６０に電力を供給する。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３に示すように、本実施形態の引出７は、その移動範囲のどの位置においても上下方向で給電コイル３１と受電コイル５１が重なるようになっている。従って、引出７の位置が移動範囲のどこであっても、給電コイル３１と受電コイル５１の間の上下方向の距離は所定の範囲に保たれることになる。

以上説明した第１実施形態の給電システム１０によれば、以下のような効果を奏する。
給電システム１０は、引出７を出し入れ可能なキャビネット本体２と、キャビネット本体２側に配置され、電力が供給される給電コイル３１を有する給電器３０と、引出７に配置される受電コイル５１を有し、給電器３０に対応する共振周波数が設定されるとともに、給電器３０から磁界共鳴により電気を受電する受電器５０と、引出７に配置され、受電器５０が受電した電力が供給される電子機器６０と、を備える。

これにより、磁界共鳴を利用することにより、収納位置と引出位置で位置が変わる引出７の電子機器６０に配線を取り回すことなく給電することができる。また、引出７が繰り返し引き出されることに起因する配線の切断や接点損傷等を効果的に防止できる。従って、移動する引出７に配置される電子機器６０にキャビネット本体２側から安定して給電を行う構成を実現できる。

また、本実施形態の給電システム１０は、引出７を引き出した状態において、給電コイル３１と受電コイル５１は、上下方向で少なくとも一部が重なるように構成される。

これにより、収納位置だけでなく引出位置においても給電コイル３１と受電コイル５１の距離が保たれるので、磁界共鳴を利用した非接触給電を高効率に行うことができる。

また、本実施形態の給電システム１０は、引出７を引き出した状態において、給電コイル３１及び受電コイル５１は、何れか一方が上下方向又は左右方向で見たときに他方の内側に納まる大きさに構成される。

これにより、給電コイル３１及び受電コイル５１の少なくとも一方の全部が他方に対面する状態となり、非接触給電が高効率に行われる領域を増やしてより高効率に給電を行うことができる。本実施形態では、受電コイル５１の内側に給電コイル３１が納まるように構成されているので、漏れ磁界を効果的に抑制することができる。

次に、第１実施形態と同様にキャビネット１に本発明を適用した各実施形態について順次説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、既に説明した同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態の給電システム２１０が適用されるキャビネット１を示す斜視図である。第２実施形態では、給電システム２１０におけるキャビネット本体２に配置される給電器２３０の位置が第１実施形態と異なっている。図４に示すように、給電器２３０の給電コイル２３１は、キャビネット本体２の内側板３に内蔵される。

図５は、第２実施形態の引出７の電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図５（ａ）は、引出７が収納位置にある状態での給電の様子を示し、図５（ｂ）は引出７が引出位置での給電の様子を示す。

図５に示すように、給電コイル２３１は、上下に縦長の矩形状に形成される。給電コイル２３１の引出方向の長さは、受電コイル５１の引出方向の長さよりも小さくなっている。

図５（ａ）に示すように、収納位置において給電コイル２３１は、受電コイル５１の側方に位置し、受電コイル５１の手前側と給電コイル２３１が左右方向で重なっている状態となる。また、図５（ｂ）に示すように、引出位置においても給電コイル２３１は、受電コイル５１の側方に位置し、受電コイル５１の奥側と給電コイル２３１が左右方向で重なっている状態となる。従って、引出７の位置が移動範囲のどこであっても、給電コイル２３１と受電コイル５１の間の左右方向の距離は所定の範囲に保たれることになる。即ち、給電コイル２３１と受電コイル５１は、左右方向で少なくとも一部が重なるように構成されている。

第２実施形態のように、給電器２３０の給電コイル２３１の軸方向と受電器５０の受電コイル５１の軸方向とは直交する関係となっている場合であっても、給電側と受電側のコイルの配置の自由度が高い磁界共鳴方式により、引出７の側方に配置される給電コイル２３１から引出７の底板１５に配置される受電コイル５１に非接触給電を行うことができる。

以上説明した第２実施形態の給電システム２１０によれば、以下のような効果を奏する。
第２実施形態の給電システム２１０は、給電コイル２３１は、引出７の側方に配置され、受電コイル５１は、引出７の底板７２に内蔵される。

これにより、鍋等の金属材料で構成されるものが収容物として引出７に収容されている場合でも、磁界共鳴を利用して引出７の側方から受電コイル５１に電力を供給することができる。また、底板７２の底部が金属材料で構成されている場合であっても、金属材料の上側に受電コイル５１を配置することで引出７の側方から受電コイル５１に電力を供給することができ、引出７を構成する材料やレイアウトの自由度を広げることができる。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の複数の引出５ａ，６ａ，７のそれぞれの電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図６に示すように、第３実施形態の給電システム３１０では、最下段の引出７の上方に位置する引出６ａ及びこの引出６ａの更に上方に位置する引出５ａのそれぞれにも、電子機器６０が配置される。なお、引出７には、第１実施形態と同様の電子機器６０及び受電器５０が配置される。

引出６ａには、底板７２に内蔵される受電コイル５１ａ及び共振コンデンサ（図示省略）を有し、中継共振器としても機能する受電器５０ａが配置される。引出６ａには、底板７２に内蔵される受電コイル５１ｂ及び共振コンデンサ（図示省略）を有する受電器５０ｂが配置される。受電器５０ａ及び受電器５０ｂは、給電器３０に対応する共振周波数が設定される。

第３実施形態では、引出７に配置される受電コイル５１、引出６ａに配置される受電コイル５１ａを中継コイルとして利用し、最も上方に位置する引出５ａの電子機器６０に電力を供給することが可能となっている。

また、引出５ａ，６ａ，７は、それぞれ電子機器６０を有しており、磁界共鳴を利用して非接触給電された電力を各電子機器６０に供給可能となっている。なお、引出５ａ，６ａ，７に配置される電子機器６０は、適宜省略してもよい。例えば、引出５ｂ，７に配置される電子機器６０に関わる構成を省略し、受電コイル５１及び受電コイル５１ａを引出５ａの受電コイル５１ｂに給電するための中継コイルのみの機能とすることもできる。

＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態の複数の引出５ｂ，６ｂ，７ａのそれぞれの電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図７に示すように、第４実施形態の給電システム４１０では、給電器４３０の給電コイル４３１の形状が、引出７ａの底板の形状よりも少し小さい程度の矩形の枠状に構成される。

最下段に位置する引出７ａの受電器５０ｃは、その受電コイル５１ｃが引出７ａの側面に固定されている。受電コイル５１ｃは、引出７ａの側面の形状に応じた矩形の枠状になっている。

引出７ａの上方に位置する引出５ｂに配置される受電器５０ｅは、その受電コイル５１ｅが引出７ａの側面の形状に応じた矩形の枠状になっている。本実施形態では、引出７ａに比べ、引出５ｂの側面の上下方向の長さは小さくなっているので、受電コイル５１ｅの上下方向の長さも受電コイル５１ｃの上下方向の長さよりも短くなっている。引出６ｂに配置される受電器５０ｄの受電コイル５１ｄにおいても、引出６ｂの側面の形状に応じた矩形の枠状となっている。引出５ｂ，６ｂ，７ａのそれぞれが収納位置にある状態において、受電コイル５１ｃ〜ｅは、上下方向に並ぶように隣接配置されている。

第４実施形態においても、引出７ａに配置される受電コイル５１ｃ、引出６ｂに配置される受電コイル５１ｄを中継コイルとして利用し、最も上方に位置する引出５ｂの電子機器６０に電力を供給することが可能となっている。また、引出５ｂ，６ｂ，７ａは、それぞれ電子機器６０を有しており、磁界共鳴を利用して非接触給電された電力を各電子機器６０に供給する構成としてもよい。

引出５ｂ，６ｂ，７ａの何れかを収納位置から引出位置に引き出した場合でも、引出５ｂ，６ｂ，７ａの奥側がキャビネット本体２で支持されているため、上下方向で一部が重なる位置関係となる。第４実施形態では、受電コイル５１ｃ〜ｅが引出５ｂ，６ｂ，７ａの形状に応じた形状となっているので、引出５ｂ，６ｂ，７ａのうち、何れかが引き出されたとしても上下に隣接する受電コイル５１ｃ〜ｅは上下方向で少なくとも一部が重なる状態となり、磁界共鳴を利用した非接触給電を効率的に行うことが可能となっている。なお、受電コイル５１ｃ〜ｅは引出５ｂ，６ｂ，７ａの側板に内蔵したり、支持部材によって固定したりする等、適宜の方法により引出５ｂ，６ｂ，７ａの側方に固定するものとする。

第４実施形態の構成により、鍋等の金属材料で構成されるものが収容物として引出５ｂ，６ｂ，７ａに収容されている場合や底板７２の底部が金属材料で構成されている場合であっても、上下方向に並ぶ引出５ｂ，６ｂ，７ａのそれぞれに給電を行うことができる。

以上、第３実施形態や第４実施形態のように複数の引出のそれぞれの電子機器に給電を行う構成について説明したが、複数の引出の上下方向の長さに合わせた大きな給電コイルを１つ配置し、この給電コイルを介して各引出に磁界共鳴を利用して非接触給電を行う構成としてもよい。

＜第５実施形態＞
次に、第１実施形態の構成を変形した例として第５実施形態を説明する。図８は、第５実施形態の引出７の電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図８に示すように、第５実施形態の給電システム１０ａでは、第１実施形態と同様に、給電器３０ａの給電コイル３１ａが底板１５に配置されている。第５実施形態の給電コイル３１ａの形状は、受電コイル５１の形状と略同じサイズになっており、給電側と受電側で同一のコイルを用いることが可能となっている。

＜第６実施形態＞
次に、第２実施形態の構成を変形した例として第６実施形態を説明する。図９は、第６実施形態の引出７の電子機器６０に給電が行われる様子を示す模式図である。図９に示すように、第６実施形態の給電システム２１０ａでは、第２実施形態と同様に、給電器２３０ａの給電コイル２３１ａが内側板３に配置される構成である。第５実施形態の給電コイル２３１ａの形状は、その引出方向の長さが、受電コイル５１の引出方向の長さと略同じ長さになっている。

第５実施形態及び第６実施形態に示したように、給電コイルの形状や配置位置は適宜変更することができる。例えば、また、第１実施形態では、給電コイル３１が受電コイル５１よりも小さく構成されるが、受電コイルが給電コイルより小さく構成することもできる。また、第１実施形態では受電コイルより小さい給電コイルを引出の手前側に設置し、引出がどの位置にあっても給電できる状態であるが、給電コイルを引出の奥側に設置してもよい。このように配置することによって引出を収納したときのみ給電されるようにすることもできる。

次に、電気使用機器の例について説明する。図１０は、給電システム１０によって給電される電気使用機器の例を示す模式図である。

図１０に示すように、上述の表示機能を備える電子機器６０の他に、リモコン６５、温風ファン６６、引出照明６７等を磁界共鳴により非接触給電された電力を供給する電気使用機器とすることができる。

リモコン６５は、外部機器を操作するための無線機能を有する。操作される対象の外部機器としては、例えば、照明、換気扇、電動収納、電動天窓等である。温風ファン６６は、引出７の前板７１下部に配置される温風送風機である。

引出照明６７は、前板７１の裏側に配置されており、引出７の内部を照らす照明である。本実施形態の引出照明６７において、引出７を引き出した場合のみ内部を照明したい場合は引出７を引き出した状態で給電されるよう引出の手前側で上下もしくは左右方向で一部が重なるように給電コイルと受電コイルを設ける（図１〜図３を参照して説明した実施形態）。また、引出照明６７に紫外線照射機能を有する殺菌灯を設けてもよく、この場合は引出を閉めた場合のみ内部を照明するよう引出の奥側で上下もしくは左右方向で一部が重なるように給電コイルと受電コイルを設けて、引出７の内部に配置される収容物、例えばまな板９０等の殺菌を行うこともできる。なお、引出照明６７は、紫外線機能を有して殺菌機能と照明機能の両方とすることもできる。この場合は引出を引き出したときに給電されるよう給電コイルと受電コイルを設ける。

また、キャビネット本体２にリミットスイッチ６８を配置し、給電回路２０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う構成としてもよい。リミットスイッチ６８を用いた給電回路２０のＯＮ／ＯＦＦ制御の例について説明する。

リミットスイッチ６８は、引出７が収納位置にある状態を検出する位置検出部であり、給電回路２０に電気的に接続されている。給電回路２０は、リミットスイッチ６８の検出信号により、引出７が収納位置にあることを検出すると電気使用機器に応じたＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

例えば、紫外線照射機能を有する引出照明６７の場合は、リミットスイッチ６８によって引出７が収納位置にあることを検出すると所定時間だけ紫外線照射を行うように給電回路２０をＯＮ状態になるように制御する。この場合、引出７を閉じると収納位置で紫外線照射による殺菌が行われる。また、紫外線照射機能を有さないような単純な照明機能の場合は、リミットスイッチ６８のＯＦＦ信号に基づいて照明を点灯し、ＯＮ信号になると消灯するように給電回路２０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。この場合は、引出７を引き出すと引出７の内部が照らされることになる。また、電気使用機器が時間等を表示し、常時電力を消費するような電子機器６０の場合は、引出７の位置に関わらず給電回路２０をＯＮ状態に制御する等、引出７に配置される電気使用機器に応じて適宜制御を設定することができる。

以上、本発明の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

２ キャビネット本体
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７，７ａ 引出
１０，１０ａ，２１０，２１０ａ，３１０，４１０ 給電システム
３０，３０ａ，２３０，２３０ａ，４３０ 給電器
３１，３１ａ，２３１，２３１ａ，４３１ 給電コイル
５０，５０ａ〜ｅ 受電器
５１，５１ａ〜ｅ 受電コイル
６０ 電子機器（電気使用機器）
６５ リモコン（電気使用機器）
６６ 温風ファン（電気使用機器）
６７ 引出照明（電気使用機器）
７２ 底板

Claims (3)

1. 引出を出し入れ可能なキャビネット本体と、
   前記キャビネット本体に内蔵され、電力が供給される給電コイルを有する給電器と、
   前記引出に内蔵される受電コイルを有し、前記給電器に対応する共振周波数が設定されるとともに、前記給電器から磁界共鳴により電気を受電する受電器と、
   前記引出に配置され、前記受電器が受電した電力が供給される電気使用機器と、
   を備え、
   前記引出の移動範囲のどの位置においても、前記給電コイルと前記受電コイルは、上下方向又は左右方向で少なくとも一部が重なり、前記給電コイルから前記受電コイルを通じて前記電気使用機器に電力が供給されるように構成される給電システム。
2. 前記引出を引き出した状態において、前記給電コイル及び受電コイルは、何れか一方が上下方向又は左右方向で見たときに他方の内側に納まる大きさに構成される請求項１に記載の給電システム。
3. 前記給電コイルは、前記引出の側方に配置され、
   前記受電コイルは、前記引出の底板に内蔵される請求項１又は２に記載の給電システム。

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