JP7068782B2

JP7068782B2 - 設備装置

Info

Publication number: JP7068782B2
Application number: JP2017141182A
Authority: JP
Inventors: 宏松田; 尚久太田
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: JP2019019632A

Description

本発明は、設備装置に関する。

近年では、建物の開口部に設置されるシャッターカーテンを手動ではなく電動で開閉する電動シャッター装置が普及している（例えば、特許文献１参照）。この電動シャッター装置は、シャッターカーテンと、そのシャッターカーテンを昇降する制御装置とを備えて構成され、室外における開口部上部に設けられる。

ただし、リフォーム時等で既設の建具（開口部）に従来の電動シャッター装置を後付しようとする場合、現場において施工に時間や手間がかかる。具体的には、従来の電動シャッター装置は、内壁側（室内）の電源装置から電力を得て駆動する。そのため、従来の電動シャッター装置を既設の建具に後付しようとする場合には、内壁側の電源装置から外壁側（室外）の電動シャッター装置に電力を供給するための電源ケーブルを配線する工事が必要となる。したがって、従来の電動シャッター装置を後付する場合において、電動シャッター装置の施工に時間と手間がかかるという問題がある。

特開２０１４－１７３３３４号公報

そこで、本願の発明者らは、開口部の上方において、内壁側に給電コイルを設け、外壁側に受電コイルを設け、給電コイルから非接触で受電コイルに電力伝送することで、上記電源ケーブルを配線する工事を不要とする、容易に建物に施工可能な設備装置を発明した。

ところで、一般に、電磁誘導や磁界共鳴を利用して非接触で電力を送受電する場合には、給電コイルと受電コイルとが互いに対向する位置に設けられている必要がある。

しかしながら、室内側の開口部の上方にカーテンレール等の金属部材が設けられている場合には、給電コイルとそのカーテンレール等の金属部材とが磁気的に干渉することを防止するために、給電コイルの位置をその金属部材よりも上方に移動させなければならない。そのため、給電コイルの位置をその金属部材よりも上方に移動させると、給電コイルと受電コイルとの結合係数が低下し、給電コイルから受電コイルへの伝送効率が大きく低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、壁を挟んで設けられた給電コイルと受電コイルとが開口部の高さ方向に互いにずれた位置に設けられた場合であっても、給電コイルから受電コイルに非接触で伝送する電力の伝送効率の低下を抑制可能な設備装置を提供することである。

本発明の一態様は、壁である建築面材の一方の面側に設けられ、給電コイルが巻回される給電コアと、前記建築面材の他方の面側であって前記給電コアに向かい合うように前記壁越しに設けられ、高さ方向のサイズ及び幅方向のサイズが前記給電コアの高さ方向のサイズ及び幅方向のサイズと略同一であり、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルが巻回される受電コアと、を備え、前記給電コア及び前記受電コアの少なくとも何れかのコアにおいて、高さ方向に沿う辺の一方の端部と他方の端部のうち、少なくとも何れかの端部が前記建築面材側に向かって折り返されていることを特徴とする、設備装置である。

本発明の一態様は、上述の設備装置であって、前記建築面材は開口部を備えており、前記給電コアと受電コアとは、前記開口部の上方に設けられている。

本発明の一態様は、上述の設備装置であって、前記端部とは、前記開口部の幅方向における端部である。

本発明の一態様は、上述の設備装置であって、前記給電コアと前記受電コアとは、互いに前記開口部の高さ方向にずれた位置に配置されている。
本発明の一態様は、上述の設備装置であって、前記建築面材の開口部は、ガラス窓を有し、前記給電コアと前記受電コアは、前記ガラス窓の上方側に設けられる。

以上説明したように、本発明によれば、給電コイルと受電コイルとが高さ方向に互いに位置ずれした場合であっても、給電コイルから受電コイルに非接触で伝送する電力の伝送効率の低下を抑制することができる。

本実施形態に係る電動シャッター装置１の概略構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電動シャッター装置１のＡ－Ａの断面図である。本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７の斜視図である。本実施形態に係る設備駆動装置５１の概略構成の一例を示す図である。給電ユニット２００及び受電ユニット３００の非接触伝送を示す図である。本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７の非接触伝送を示す図である。本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７の変形例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

以下、本発明の一実施形態に係る設備装置を、図面を用いて説明する。この設備装置は、リフォーム時等において建物に後付で設けられるものであって、建物の面材（建築面材）の一方の面側からの電力で、建築面材の他方の面側に設けられた設備部材を駆動するものである。本実施形態では、建築面材が壁である場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、床や天井であってもよい。本実施形態では、設備部材が電動のシャッターカーテンである場合について説明するが、これに限定されるものでなく、例えば電動カーテン、オーニング、日よけ用のルーバ等においても適用可能である。この設備部材は、例えば、窓、引戸、ドア、ルーバ窓等の開口部を開閉する部材でもよい。また、この設備部材は、例えば、外灯であってもよいし、看板の表示灯であってもよい。

図１は、本実施形態に係る電動シャッター装置１の概略構成の一例を示す図である。ここで、電動シャッター装置１は、本発明の「設備装置」の一例である。

電動シャッター装置１は、例えば、ガラス窓等の壁２の開口部１１に設けられ、ガラス窓１１の室外側をシャッターカーテン６で閉鎖又は開放可能に構成されている。
電動シャッター装置１は、ユーザからの操作指令に基づいてシャッターカーテン６を開動作又は閉動作させる。例えば、電動シャッター装置１は、操作指令をリモートコントローラ（不図示）から無線で送信されることで取得してもよいし、電動シャッター装置１に設けられたスイッチ等がユーザに操作されることで操作指令を取得してもよい。

図１に示すように、電動シャッター装置１は、給電部３、給電ユニット４、シャッターボックス５及びシャッターカーテン６を備える。シャッターボックス５には、受電ユニット７、設備駆動装置５１、及びシャフト６０を備える。

給電部３は、壁２の内壁２１側に設けられる。給電部３は、給電ユニット４に接続されている。給電部３は、壁２の内壁２１側に設けられた給電ユニット４に電力を供給する。

給電部３は、電源プラグ３１及び電源制御部３２を備える。なお、電源プラグ３１と電源制御部３２とは、一体に構成される形態であってもよい。

電源プラグ３１は、コンセント１２に挿入されることで家庭用電源から交流電力を取得し、その取得した交流電力（ＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖ）を電源制御部３２に供給する。

電源制御部３２は、電源プラグ３１を介して供給された交流電力を所定の直流電力に変換する。また、電源制御部３２は、変換した直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して給電コイル４２に出力する。

図２は、本実施形態に係る電動シャッター装置１のＡ－Ａの断面図である。
給電ユニット４は、給電部３からの電力を非接触で受電ユニット７に給電する。ここで、図１，２に示すように、室内側の開口部１１の上方にカーテンレール等の金属部材１００が設けられている場合には、給電ユニット４と金属部材１００とが磁気的に干渉することを防止するために、給電ユニット４は、その金属部材１００よりも上方に配置される。

以下に、本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７について、説明する。
図３は、本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７の斜視図である。

給電ユニット４は、給電コア４１及び給電コイル４２を備える。

給電コア４１は、壁２の内壁２１側に設けられる。給電コア４１は、フェライト等の磁性材料で形成されている。給電コア４１には、給電コイル４２が巻回されている。
給電コア４１は、開口部１１の幅方向における、板状のコアの端部４１１，４１２が壁２側に向かって折り返されているコア形状を有する。

給電コイル４２は、壁２の内壁２１側に設けられる。給電コイル４２は、給電コア４１に巻回されている。本実施形態では、給電コイル４２は、壁２において、ガラス窓１１の上部にある内壁２１に取り付けられる。

受電ユニット７は、受電コア７１及び受電コイル７２を備える。

受電コア７１は、壁２の内壁２１側に設けられる。受電コア７１は、フェライト等の磁性材料で形成されている。受電コア７１には、受電コイル７２が巻回されている。
受電コア７１は、壁２の開口部１１の幅方向における、板状のコアの端部７１１，７１２が壁２側に向かって折り返されているコア形状を有する。

受電コイル７２は、壁２の内壁２１側に設けられる。受電コイル７２は、受電コア７１に巻回されている。本実施形態では、受電コイル７２は、壁２において、ガラス窓１１の上部にある外壁２２に取り付けられる。

シャフト６０は、シャッターカーテン６の上端部と設備駆動装置５１とに連結されおり、シャッターカーテン６を巻き取る巻取り部である。シャフト６０は、設備駆動装置５１によって正逆方向に回転駆動される。このシャフト６０の回転に応じて、シャッターカーテン６の巻き出し（シャッターカーテン６の閉動作時）、又は、巻き取り（シャッターカーテン６の開動作時）が行われる。シャフト６０に巻き取られたシャッターカーテン６は、シャッターボックス５内に収容されるようになっている。

以下に、本実施形態に係る設備駆動装置５１について、説明する。図４は、本実施形態に係る設備駆動装置５１の概略構成の一例を示す図である。
図４に示すように、設備駆動装置５１は、電力変換部５２、蓄電部５３、通信部５４、制御部５５、及びモータ部５６を備える。

電力変換部５２は、受電コイル７２が給電コイル４２から非接触で受電した電力（以下、「受電電力」という。）を、その受電コイル７２から取得する。ここで、受電コイル７２から取得した受電電力は交流である。したがって、電力変換部５２は、受電コイル７２から取得した交流の受電電力を所定の直流の受電電力に変換する。例えば、電力変換部５２は、受電コイル７２から取得した交流電圧を所定の直流電圧に変換する。

蓄電部５３は、受電コイル７２が非接触で給電コイル４２から受電した受電電力を蓄電する。ここで、非接触とは、例えば、電界結合方式、電磁誘導方式、電波方式、磁界共鳴方式等を用いた電力伝送である。蓄電部５３に蓄電された電力は、設備駆動装置５１の各部に供給される。

通信部５４は、通信ネットワークを介して、外部から情報を送受する。この情報とは、例えば、シャッターカーテン６を開動作又は閉動作させる操作指令である。

制御部５５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置などから構成され、通信部５４が受信した操作指令に応じてモータ部５６の駆動を制御する。

モータ部５６は、シャフト６０を回転駆動させる駆動部であり、例えば直流モータから構成されている。モータ部５６は、制御部５５からの駆動信号に基づいて正回転、逆回転、又は回転停止する。ここで、モータ部５６は、制御部５５からの駆動信号に基づいて、蓄電部５３に蓄積された電力を駆動源として回転駆動する。これにより、設備駆動装置５１は、シャッターカーテン６を電動で開閉することができる。

次に、本実施形態に係る作用効果について、説明する。図５は、給電コア２０１及び受電コア３０１が板状のコアで形成されている場合における給電ユニット２００及び受電ユニット３００の非接触伝送を示す図である。図６は、本実施形態に係る給電ユニット４及び受電ユニット７の非接触伝送を示す図である。

図５に示すように、給電ユニット２００は、板状の給電コア２０１と、給電コア２０１に巻回された給電コイル２０２とを備える。受電ユニット３００は、板状の受電コア３０１と、受電コア３０１に巻回された受電コイル３０２とを備える。
この場合において、給電コア２０１と受電コア３０１とが互いに開口部１１の高さ方向に位置ずれした場合には、給電コイル２０２と受電コイル３０２との結合係数が大きく低下してしまう。そのため、結合係数に比例する磁界強度Ｈが減少してしまい、給電コイル２０２から受電コイル３０２に十分な電力を非接触で供給できない場合がある。

一方、図６に示すように、本実施形態に係る給電コア４１及び受電コア７１のコア形状は、それぞれ板状のコアの端部が壁２に向かって折り返された形状に形成されている。したがって、給電コア４１と受電コア７１とが互いに開口部１１の高さ方向に位置ずれした場合であっても、給電コイル４２と受電コイル７２との結合係数の低下が図５に示した場合よりも少ない。そのため、給電コア４１と受電コア７１とが互いに開口部１１の高さ方向に位置ずれした場合であっても、結合係数に比例する磁界強度Ｈの減少を抑制することができ、給電コイル４２から受電コイル７２に十分な電力を非接触で供給することができる。

なお、本実施形態では、給電コア４１及び受電コア７１は、それぞれ両端の端部が壁２側に向かって折り返された形状であるが、これに限定されない。すなわち、本実施形態に係る給電コア４１及び受電コア７１の少なくとも何れかのコアにおいて、一方の端部と他方の端部のうち、少なくとも何れかの端部が壁２側に向かって折り返されていればよい。例えば、図７に示すように、給電コア４１のみの端部４１１，４１２が壁２側に向かって折り返されていてもよいし、受電コア７１のみの端部７１１，７１２が壁２側に向かって折り返されていてもよい。
また、給電コア４１において、端部４１１，４１２のうち、何れかの端部のみが折り返されていてもよいし、受電コア７１において、端部７１１，７１２のうち、何れかの端部のみが折り返されていてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

（変形例１）上記実施形態では、給電ユニット４は、金属部材１００よりも上方の位置に配置される場合について説明したが、これに限定されない。給電ユニット４は、室内側の開口部１１の上方にカーテンレール等の金属部材１００が設けられていない場合には、受電ユニット７と対向する位置に設けられる。また、金属部材１００が室内側の開口部１１の上方に設けられている場合であっても、給電ユニット４と金属部材１００とが磁気的に干渉しなければ、給電ユニット４は、受電ユニット７と対向する位置に設けられていてもよい。

（変形例２）上記実施形態において、受電コイル７２と壁２の外壁２２側に設けられたシャッターカーテン６との間に電磁遮蔽体が介装されてもよい。例えば、電磁遮蔽体は、フェライトシートである。この電磁遮蔽体は、外壁２２側に配置された金属製のシャッターカーテン６が給電コイル４２と受電コイル７２との結合係数に与える影響を抑制することができる。すなわち、受電コイル７２とシャッターカーテン６との間に電磁遮蔽体が介装されることで、結合磁界がシャッターカーテン６に漏れることを抑制することができる。これにより、給電コイル４２から受電コイル７２への高効率な電力伝送を実現することができる。

上述したように、本実施形態に係る電動シャッター装置１は、壁２の内壁２１側に設けられ、給電コイル４２が巻回される給電コア４１と、壁２の外壁２２側に設けられ、給電コイル４２から非接触で電力を受電する受電コイル７２が巻回される受電コア７１と、を備える。そして、給電コア４１及び受電コア７１の少なくとも何れかのコアにおいて、一方の端部と他方の端部のうち、少なくとも何れかの端部が壁２側に向かって折り返されている。これにより、電動シャッター装置１は、給電コイル４２と受電コイル７２とが開口部１１の高さ方向に互いにずれた位置に設けられる場合があっても、給電コイル４２から受電コイル７２への伝送効率の低下を抑制することができる。すなわち、室内側の開口部１１の上方にカーテンレール等の金属部材１００が設けられている場合には、十分な伝送効率を確保しながら、受電コイル７２に対する給電コイル４２の位置を高さ方向に調整することができる。

１電動シャッター装置（設備装置）
２壁（建築面材）
３給電部
４給電ユニット
５シャッターボックス
６シャッターカーテン
７受電ユニット
１１開口部
４１給電コア
４２給電コイル
７１受電コア
７２受電コイル

Claims

壁である建築面材の一方の面側に設けられ、給電コイルが巻回される給電コアと、
前記建築面材の他方の面側であって前記給電コアに向かい合うように前記壁越しに設けられ、高さ方向のサイズ及び幅方向のサイズが前記給電コアの高さ方向のサイズ及び幅方向のサイズと略同一であり、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルが巻回される受電コアと、
を備え、
前記給電コア及び前記受電コアの少なくとも何れかのコアにおいて、高さ方向に沿う辺の一方の端部と他方の端部のうち、少なくとも何れかの端部が前記建築面材側に向かって折り返されていることを特徴とする、設備装置。
前記建築面材は開口部を備えており、
前記給電コアと受電コアとは、前記開口部の上方に設けられている、請求項１に記載の設備装置。
前記端部とは、前記開口部の幅方向における端部である、請求項２に記載の設備装置。
前記給電コアと前記受電コアとは、互いに前記開口部の高さ方向にずれた位置に配置されている、請求項２又は３に記載の設備装置。
前記建築面材の開口部は、ガラス窓を有し、
前記給電コアと前記受電コアは、前記ガラス窓の上方側に設けられる
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の設備装置。