JP7006871B2 - 非接触給電式電気器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具、加熱器具、スピーカーなどの受電コイルを内蔵した電気器具そのものを回動することでボタンやタッチパネルなど無しで種々の制御を可能にした非接触給電式電気器具に関するものである。

従来から非接触給電式電気器具がよく知られている（特許文献１及び特許文献２）。
特許文献１に記載されている卓上ランプは、卓上ランプのアームの上端からランプと２次コイルが吊り下げられ、アームの途中に取り付けた１次コイルの位置を変更してランプの明るさを調整している。

特許文献２に記載の非接触給電式電気器具は、テーブルや棚に設置された給電コイルとテーブルや棚に据え置かれた電気器具の受電コイルが略平衡状態となるように、受電コイルを回転支持部材内で軸回りに回動して電力の供給を効率よくしようとするものである。

特表２００６－５２３３６３号公報。 特開２０１２－２９５１０号公報。

特許文献１に記載されている発明は、１次コイルと２次コイルの距離を変化させて明るさを変化させるものであるから、距離を変化させる構成が複雑になる。
また、特許文献２に記載されている発明は、給電コイルと受電コイルが略平衡状態となっているかどうかを確認することが困難であるばかりか、照明器具の明るさを調整することが困難である。

本発明は、給電コイルを内蔵した給電台上で受電コイルを内蔵した電気器具を回動することで、ボタンやタッチパネルなど無しで電気器具の出力を種々制御可能にしたものを提供することを目的とするものである。

本発明の非接触給電式電気器具は、
給電コイル１３を内蔵した給電台２７と、前記給電コイル１３から無接触受電する受電コイル１４を内蔵した加熱容器３０とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器３０は、前記給電コイル１３と前記受電コイル１４が対峙した状態で前記給電台２７に載せられ、前記加熱容器３０に、前記受電コイル１４の受電電力で前記加熱容器３０の内容物３５を加熱する電熱線１８ａと、この電熱線１８ａに受電電力を供給する電力供給回路１９と、前記加熱容器３０の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器３０の回動角度と回動方向を出力するジャイロセンサー２１と、このジャイロセンサー２１の出力により前記電力供給回路１９の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコン２０とを具備し、
前記マイコン２０に、前記給電コイル１３と前記受電コイル１４が対峙した状態の前記加熱容器３０の現状位置を記憶する不揮発性メモリ２３を接続し、前記加熱容器３０を前記給電台２７に載せたとき、前記不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより前記加熱容器３０を前記給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされるようにしたことを特徴とする。

前記加熱容器３０に、内容物の温度を計測する温度センサー２２を具備し、
前記マイコン２０は、前記ジャイロセンサー２１の設定値と前記温度センサー２２の温度上昇曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路１９の電力供給を制御することを特徴とする。

前記加熱容器３０に、内容物の温度を計測する温度センサー２２を具備し、
前記マイコン２０は、前記ジャイロセンサー２１の設定値と前記温度センサー２２の温度下降曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路１９の電力供給を制御することを特徴とする。

給電コイル１３を内蔵した給電台２７と、前記給電コイル１３から無接触受電する受電コイル１４を内蔵した加熱容器３０とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器３０は、前記給電コイル１３と前記受電コイル１４が対峙した状態で前記給電台２７に載せられ、前記加熱容器３０に、前記受電コイル１４の受電電力で前記加熱容器３０の内容物３５を加熱する電熱線１８ａと、この電熱線１８ａに受電電力を供給する電力供給回路１９と、前記加熱容器３０の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器３０の間欠的な回動回数を出力するジャイロセンサー２１と、このジャイロセンサー２１の出力により前記電力供給回路１９の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコン２０とを具備し、
前記マイコン２０に、前記給電コイル１３と前記受電コイル１４が対峙した状態の前記加熱容器３０の現状位置を記憶する不揮発性メモリ２３を接続し、前記加熱容器３０を前記給電台２７に載せたとき、前記不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより前記加熱容器３０を前記給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされるようにしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、
給電コイルを内蔵した給電台と、前記給電コイルから無接触受電する受電コイルを内蔵した加熱容器とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器は、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態で前記給電台に載せられ、前記加熱容器に、前記受電コイルの受電電力で前記加熱容器の内容物を加熱する電熱線と、この電熱線に受電電力を供給する電力供給回路と、前記加熱容器の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器の回動角度と回動方向を出力するジャイロセンサーと、このジャイロセンサーの出力により前記電力供給回路の電力供給を制御するマイコンとを具備し、
前記マイコンに、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態の前記加熱容器の現状位置を記憶する不揮発性メモリを接続し、前記加熱容器を前記給電台に載せたとき、前記不揮発性メモリに記憶されているデータにより前記加熱容器を前記給電台から外した時の直前の状態にリセットされるようにしたので、前記加熱容器を、前記給電コイルと受電コイルが対峙した状態で回動するだけで、タッチパネルなど無しで加熱温度の制御を可能にしている。また、ジャイロセンサーを装着するだけで簡単な構成で確実に制御できる。
また、給電台の中心位置に加熱器具を載せると、マイコンの不揮発性メモリに記憶されているデータにより加熱器具を給電台から外した時の直前の状態にリセットされる。

請求項２記載の発明によれば、
前記加熱容器に、内容物の温度を計測する温度センサーを具備し、
前記マイコンは、前記ジャイロセンサーの設定値と前記温度センサーの温度上昇曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路の電力供給を制御するようにしたので、内容物の温度上昇には、時間を要するが、マイコンによるジャイロセンサーの設定値と温度センサーの検出値の比較は、温度上昇曲線等で判断される。

請求項３記載の発明によれば、
前記加熱容器に、内容物の温度を計測する温度センサーを具備し、
前記マイコンは、前記ジャイロセンサーの設定値と前記温度センサーの温度下降曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路の電力供給を制御するようにしたので、内容物の温度下降には、時間を要するが、マイコンによるジャイロセンサーの設定値と温度センサーの検出値の比較は、温度下降曲線等で判断される。

請求項４記載の発明によれば、
給電コイルを内蔵した給電台と、前記給電コイルから無接触受電する受電コイルを内蔵した加熱容器とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器は、前記給電コイルから前記受電コイルへ電力を受電状態で対峙して前記給電台に載せられ、前記加熱容器に、この加熱容器の内容物を加熱する電熱線と、この電熱線に受電電力を供給する電力供給回路と、前記加熱容器の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器の間欠的な回動回数を出力するジャイロセンサーと、このジャイロセンサーの出力により前記電力供給回路の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコンとを具備し、
前記マイコンに、前記給電台に対峙した前記加熱容器の現状位置を記憶する不揮発性メモリを接続し、前記加熱容器を前記給電台に載せたとき、前記不揮発性メモリに記憶されているデータにより前記加熱容器を前記給電台から外した時の直前の状態にリセットされるようにしたので、
加熱容器を間欠的に回動したときその回数をジャイロセンサーで検出して、その回数に応じて所定の温度に制御することができる。

本発明による非接触給電式電気器具の電気回路の実施例１を示すブロック図である。 本発明による非接触給電式電気器具の角度調整状態の平面図である。 本発明による非接触給電式電気器具が加熱器具である場合の断面図である。 本発明による非接触給電式電気器具が照明器具である場合の電気回路の実施例２を示すブロック図である。 本発明による非接触給電式電気器具が照明器具である場合の明るさの調整を示す波形図である。 本発明による非接触給電式電気器具が照明器具である場合の電気回路の実施例３を示すブロック図である。

本発明の非接触給電式電気器具は、
給電コイル１３を内蔵した給電台２７と、前記給電コイル１３から無接触受電する受電コイル１４を内蔵した加熱容器３０とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器３０は、前記給電コイル１３から前記受電コイル１４へ電力を受電状態で対峙して前記給電台に載せられ、前記加熱容器３０に、この加熱容器３０の内容物３５を加熱する電熱線１８ａと、この電熱線１８ａに受電電力を供給する電力供給回路１９と、前記加熱容器３０の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器３０の回動角度と回動方向を出力するジャイロセンサー２１と、このジャイロセンサー２１の出力により前記電力供給回路１９の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコン２０とを具備し、
前記マイコン２０に、前記給電台２７に対峙した前記加熱容器３０の現状位置を記憶する不揮発性メモリ２３を接続し、前記加熱容器３０を前記給電台２７に載せたとき、前記不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより前記加熱容器３０を前記給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされるように構成する。

前記加熱容器３０に、内容物の温度を計測する温度センサー２２を具備し、
前記マイコン２０は、前記ジャイロセンサー２１の設定値と前記温度センサー２２の温度上昇曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路１９の電力供給を制御する。

前記加熱容器３０に、内容物の温度を計測する温度センサー２２を具備し、
前記マイコン２０は、前記ジャイロセンサー２１の設定値と前記温度センサー２２の温度下降曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路１９の電力供給を制御する。

給電コイル１３を内蔵した給電台２７と、前記給電コイル１３から無接触受電する受電コイル１４を内蔵した加熱容器３０とからなる非接触給電式電気器具において、
前記加熱容器３０は、前記給電コイル１３から前記受電コイル１４へ電力を受電状態で対峙して前記給電台に載せられ、前記加熱容器３０に、この加熱容器３０の内容物３５を加熱する電熱線１８ａと、この電熱線１８ａに受電電力を供給する電力供給回路１９と、前記加熱容器３０の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器３０の間欠的な回動回数を出力するジャイロセンサー２１と、このジャイロセンサー２１の出力により前記電力供給回路１９の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコン２０とを具備し、
前記マイコン２０に、前記給電台２７に対峙した前記加熱容器３０の現状位置を記憶する不揮発性メモリ２３を接続し、前記加熱容器３０を前記給電台２７に載せたとき、前記不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより前記加熱容器３０を前記給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされるように構成する。

以下、本発明の実施例１を図１に基づき説明する。
交流電源１０は、整流回路１１で整流され、インバータ回路１２で高周波信号に変換され、給電コイル１３に印加される。これらの回路は、後述する給電台２７に内蔵される。

前記給電コイル１３に磁気結合している受電コイル１４は、電磁誘導と、共振用コンデンサ１５との磁場共振作用により、電力が伝導される。この受電コイル１４で受電した高周波の電力は、整流回路１６で整流され、平滑用コンデンサ１７で平滑化されてＭＯＳ-ＦＥＴなどのスイッチ回路からなる電力供給回路１９を介して負荷１８（実施例１では、マグカップなどの加熱器具の電熱線１８ａ）に接続されている。
前記負荷１８が電熱線１８ａである場合、前記電力供給回路１９の開閉を制御するマイコン２０を内蔵している。このマイコン２０には、電気器具本体３０の内容物の温度を計測する温度センサー２２と、電気器具本体３０の角速度を検出するジャイロセンサー２１が接続され、また、無線通信モジュール２５と無線で結合される。前記マイコン２０には、電気器具本体３０の現状位置を記憶する不揮発性メモリ２３が接続されている。
これらの回路は、後述する電気器具本体３０としての加熱器具又は照明器具に内蔵される。その他、スピーカーなどで、音量と音質を変化する場合などに利用できる。

前記電気器具本体３０を載せて給電する給電台２７の具体的構成を表す図３において、前記給電台２７は、厚さが１０～１５ｍｍ程度と薄く、直径が１００～２００ｍｍ程度であり、この給電台２７の内部には、前記整流回路１１とインバータ回路１２と給電コイル１３が内蔵され、ＡＣプラグ２８により交流電源１０に接続される。
この例では、前記給電台２７をテーブル２６の上に載せているが、テーブル２６や壁などに埋め込まれているものであってもよい。

前記電気器具本体３０の外郭は、底板を構成するゴム材３３と、プラスチック、木材、磁器・陶器などの外装材３１と、この外装材３１の内側に配置された電熱線１８ａと、この電熱線１８ａの内側の熱伝導の優れた銅材などの内装材３２とからなる。前記ゴム材３３と前記内装材３２の間には、前記受電コイル１４が配置され、その上に配線基板３４が配置され、前記内装材３２には、前記温度センサー２２が密接して設けられている。
前記配線基板３４には、前記マイコン２０が搭載されているとともに、非接触給電制御用電気回路、前記温度センサー２２の定温制御用電気回路、前記ジャイロセンサー２１の制御用電気回路、前記無線通信モジュール２５の後述する無線通信用電気回路３６等が搭載され、さらに、前記配線基板３４には、前記ジャイロセンサー２１が電気器具本体３０の略中心位置になるように搭載されている。これらの回路とジャイロセンサー２１と温度センサー２２と電力供給回路１９と無線通信モジュール２５は、前記マイコン２０で制御される。

このような構成において、給電台２７の中心位置に電気器具本体３０としての加熱器具を載せると、マイコン２０の不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより電気器具本体３０としての加熱器具を給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされる。
リセット時の電気器具本体３０としての加熱器具の内容物３５の温度が温度センサー２２のセンサー出力により５０℃と出力されているものとし、この温度よりも上昇させようとするときは、図２に示すように、電気器具本体３０としての加熱器具に手をかけて、右方向にＲ１の位置まで回動する。すると、ジャイロセンサー２１は、電気器具本体３０としての加熱器具の角速度を検出し、例えば、中心角１５度につき内容物３５の温度を５℃上昇させるような信号をマイコン２０に出力し、マイコン２０は、電力供給回路１９を閉じて電熱線１８ａに電力を供給して加熱する。５℃上昇して温度センサー２２から５５℃の信号がマイコン２０に送られると、マイコン２０は、電力供給回路１９を開放する。

さらに、Ｒ２、Ｒ３、…と電気器具本体３０としての加熱器具を右回りに回動すると、例えば、中心角１５度につき内容物３５の温度を５℃ずつ上昇させるような信号をマイコン２０に出力し、電力供給回路１９を閉じて電熱線１８ａに電力を供給して加熱し、温度センサー２２の検出値とジャイロセンサー２１の設定値が一致すると、電力供給回路１９を開放する。
なお、内容物３５の温度上昇には、時間を要するので、マイコン２０によるジャイロセンサー２１の設定値と温度センサー２２の検出値の比較は、温度上昇曲線等で判断することが望ましい。

電気器具本体３０としての加熱器具の内容物３５の温度を下げる時には、図２に示すように、電気器具本体３０としての加熱器具に手をかけて、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…と左回りに回動すると、例えば、中心角１５度につき内容物３５の温度を５℃ずつ下降させるような信号をマイコン２０に出力し、電力供給回路１９を開放して電熱線１８ａへの電力供給を停止し、温度センサー２２の検出値とジャイロセンサー２１の設定値が一致するまで電力供給回路１９を開放する。内容物３５の温度下降には、時間を要するので、マイコン２０によるジャイロセンサー２１の設定値と温度センサー２２の検出値の比較は、温度下降曲線等で判断することが望ましい。

図４は、電気器具本体３０としての照明器具である例を示している。
給電台２７の上に電気器具本体３０としての照明器具を載せると、マイコン２０の指令により電力供給回路１９を閉じ、マイコン２０の不揮発性メモリ２３に記憶されているデータにより照明器具を給電台２７から外した時の直前の状態にリセットされて点灯する。このとき、電力供給回路１９が図５（ｂ）のＤｕｔｙ比ｄ２／ｄ０のパルスでオン・オフして、ＬＥＤなどの発光素子１８ｂに電力を供給しているものとする。
電気器具本体３０としての照明器具の明るさをより明るくしようとするときは、図２に示すように、電気器具本体３０としての照明器具に手をかけて、右方向にＲ１の位置まで回動する。すると、ジャイロセンサー２１は、電気器具本体３０としての照明器具の角速度を検出し、例えば、中心角１５度につき図５（ｃ）のＤｕｔｙ比ｄ３／ｄ０パルスとするような信号をマイコン２０に出力し、マイコン２０は、電力供給回路１９のオン時間を長くしてＬＥＤなどの発光素子１８ｂに多くの電力を供給し明度を上げる。さらに、Ｒ２、Ｒ３、…と電気器具本体３０としての照明器具を右回りに回動すると、例えば、中心角１５度につき所定の明度ずつ上昇させるような信号をマイコン２０に出力する。

照明器具のＬＥＤなどの発光素子１８ｂの明度を下げる時には、図２に示すように、電気器具本体３０としての照明器具に手をかけて、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…と左回りに回動すると、例えば、中心角１５度につき明度を所定値ずつ下降させるような信号がジャイロセンサー２１からマイコン２０に送られ、マイコン２０から電力供給回路１９に図５（ａ）のようにＤｕｔｙ比ｄ１／ｄ０が小さくなる方向の信号を出力して電力供給を小さくし、ＬＥＤなどの発光素子１８ｂが暗くなるように制御する。

前記実施例２では、明度のみを変えるようにしたが、色相をも変える例を実施例３として説明する。
図６において、受電コイル１４と共振用コンデンサ１５と整流回路１６と平滑用コンデンサ１７は、図１及び図４と変わるところはない。また、図６では、安定化回路２４とコンデンサ３７を追加したが、これらは、図１及び図４においても追加することができる。
図６で特徴的なところは、ＬＥＤなどの発光素子１８ｂが赤色発光素子１８Ｒ（Ｒｅｄ・赤）と緑色発光素子１８Ｇ（Ｇｒｅｅｎ・緑）と青色発光素子１８Ｂ（Ｂｌｕｅ・青）の光の３原色を発光するＬＥＤ素子からな。これらの組み合わせの選択は、無線通信モジュール２５から無線で信号を送ると、無線通信用電気回路３６で受信し、マイコン２０からの指令で目的の色相が得られ、また、電気器具本体３０内のジャイロセンサー２１の回動角度で目的の明度が得られる。

例えば、最高輝度の白色を再現したい場合には、無線通信モジュール２５で赤色発光素子１８Ｒと緑色発光素子１８Ｇと青色発光素子１８Ｂを選択し、電ジャイロセンサー２１で赤色用電力供給回路１９Ｒと緑色用電力供給回路１９Ｇと青色用電力供給回路１９Ｂを選択して、Ｄｕｔｙ比をすべて１００％に設定すればよい。
また、色相を黄色にして、輝度を半分に減らしたい場合には、無線通信モジュール２５にて赤色発光素子１８Ｒと緑色発光素子１８Ｇと青色発光素子１８Ｂを選択して、ジャイロセンサー２１で赤色用電力供給回路１９ＲのＤｕｔｙ比を１００％、緑色用電力供給回路１９ＧのＤｕｔｙ比を１００％、青色用電力供給回路１９ＢのＤｕｔｙ比を０％に設定する。
同様にして、目的の色相に設定するには、無線通信モジュール２５による赤色発光素子１８Ｒと緑色発光素子１８Ｇと青色発光素子１８Ｂの組み合わせの選択と、ジャイロセンサー２１による赤色用電力供給回路１９Ｒと、緑色用電力供給回路１９Ｇと、青色用電力供給回路１９ＢのＤｕｔｙ比の組み合わせの設定により無限の組み合わせの色相と明度を設定することができる。

前記実施例１と２と３において、加熱器具又は照明器具としての電気器具本体３０を所定角度回動したときその角度をジャイロセンサー２１で検出して、所定の温度又は明度に制御するようにしたが、これに限られるものではなく、電気器具本体３０を間欠的に回動したときその回数をジャイロセンサー２１で検出して、その回数に応じて所定の温度又は明度に制御するようにしてもよい。
また、給電台２７の上で電気器具本体３０が接触しながら回動する場合に限らず、わずかに浮かして回動するものであってもよく、さらに、給電台２７が水平面に限らず、傾斜面でもよく、要するに、給電台２７の給電コイル１３と電気器具本体３０の受電コイル１３が対峙しながら回動するものであればよい。

１０…交流電源、１１…整流回路、１２…インバータ回路、１３…給電コイル、１４…受電コイル、１５…共振用コンデンサ、１６…整流回路、１７…平滑用コンデンサ、１８…負荷、１９…電力供給回路、２０…マイコン、２１…ジャイロセンサー、２２…温度センサー、２３…不揮発性メモリ、２４…安定化回路、２５…無線通信モジュール、２６…テーブル、２７…給電台、２８…ＡＣプラグ、２９…配線基板、３０…電気器具本体、３１…外装材、３２…内装材、３３…ゴム材、３４…配線基板、３５…内容物、３６…無線通信用電気回路、３７…コンデンサ、３８…保護抵抗３。

Claims (4)

1. 給電コイルを内蔵した給電台と、前記給電コイルから無接触受電する受電コイルを内蔵した加熱容器とからなる非接触給電式電気器具において、
   前記加熱容器は、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態で前記給電台に載せられ、前記加熱容器に、前記受電コイルの受電電力で前記加熱容器の内容物を加熱する電熱線と、この電熱線に受電電力を供給する電力供給回路と、前記加熱容器の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器の回動角度と回動方向を出力するジャイロセンサーと、このジャイロセンサーの出力により前記電力供給回路の電力供給を制御するマイコンとを具備し、
   前記マイコンに、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態の前記加熱容器の現状位置を記憶する不揮発性メモリを接続し、前記加熱容器を前記給電台に載せたとき、前記不揮発性メモリに記憶されているデータにより前記加熱容器を前記給電台から外した時の状態にリセットされるようにしたことを特徴とする非接触給電式電気器具。
2. 前記加熱容器に、内容物の温度を計測する温度センサーを具備し、
   前記マイコンは、前記ジャイロセンサーの設定値と前記温度センサーの温度上昇曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路の電力供給を制御することを特徴とする請求項１記載の非接触給電式電気器具。
3. 前記加熱容器に、内容物の温度を計測する温度センサーを具備し、
   前記マイコンは、前記ジャイロセンサーの設定値と前記温度センサーの温度下降曲線に伴う検出値とを比較し、この比較出力で前記電力供給回路の電力供給を制御することを特徴とする請求項１記載の非接触給電式電気器具。
4. 給電コイルを内蔵した給電台と、前記給電コイルから無接触受電する受電コイルを内蔵した加熱容器とからなる非接触給電式電気器具において、
   前記加熱容器は、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態で前記給電台に載せられ、前記加熱容器に、前記受電コイルの受電電力で前記加熱容器の内容物を加熱する電熱線と、この電熱線に受電電力を供給する電力供給回路と、前記加熱容器の略回動中心位置に設けられ、この加熱容器の間欠的な回動回数を出力するジャイロセンサーと、このジャイロセンサーの出力により前記電力供給回路の前記電熱線加熱用電力供給を制御するマイコンとを具備し、
   前記マイコンに、前記給電コイルと前記受電コイルが対峙した状態の前記加熱容器の現状位置を記憶する不揮発性メモリを接続し、前記加熱容器を前記給電台に載せたとき、前記不揮発性メモリに記憶されているデータにより前記加熱容器を前記給電台から外した時の状態にリセットされるようにしたことを特徴とする非接触給電式電気器具。
   

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