JP7461227B2 - ワイヤレス給電路盤 - Google Patents
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Description
icle)等、電気エネルギーを動力に用いる車両に対し、ワイヤレスで電力を給電するワイヤレス給電システムが採用されつつある。
例えば、特許文献1には、建物のスラブや路盤(基体)上に、金属部材と、基体側部材と、給電用の第一導体及び第二導体と、第一導体及び第二導体を覆うように配置された表面部材とが、順次積層された構成が開示されている。金属部材は、基体の給電への影響を抑制するグランド材として使用され、金属板、金属シート、金属メッシュ等で構成されている。基体側部材は、アスファルト材料またはセメント系材料にセラミックスを混入させた、一般骨材よりも誘電率が低い材料から形成されている。
車両には、第一導体及び第二導体の各々に対応して電極が設けられている。各導体と電極の間に高周波の電界を生じさせ、この電界を媒体として、電力が各導体から車両へと伝送される。
すなわち、本発明のワイヤレス給電路盤は、路面よりも下方に設けられ、前記路面の幅方向に間隔を開けて配置された複数の送電電極と、前記送電電極の下側に配置される上層路盤と、前記上層路盤を下方から支持する路盤支持部と、前記路盤支持部の下側に配置され、上下に水を通す開口を有するとともに、導電性材料から形成されたグランド材と、を備え、前記路盤支持部は、前記グランド材に対して上方に間隔を開けて配置され、前記上層路盤を下方から支持する路盤支持体と、前記路盤支持体の上方から下方に水を通す第一通水部と、前記路盤支持体と前記グランド材との間に第一空間を形成する第一支持脚と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、上層路盤を支持する路盤支持部は、第一通水部を有している。このため、露や雨等によって上層路盤を通して染みてきた水は、路盤支持部の第一通水部を通して、路盤支持体の下方の第一空間に流れ落ちやすい。第一空間に流れ落ちた水は、グランド材に形成された開口から下方へと排出される。このようにして、グランド材の上に水が滞るのを有効に抑えることができる。すると、送電電極とグランド材との間で、高周波電界が熱に変換されにくくなり、電力伝送効率が大幅に向上する。その結果、屋外に設置した場合であっても、グランド材の上方の含水量の増加に起因する給電性能の低下を抑えてワイヤレス給電を行うことが可能な、ワイヤレス給電路盤を提供することが可能となる。
このような構成によれば、複数の路盤支持ユニットをグランド材上に並べることで、第一通水部を容易に形成することができる。
このような構成によれば、グランド材の開口から下方に排出される水が、第二通水部を通して、グランド支持体の下方の第二空間に流れ落ちる。これにより、グランド材近傍に水が滞るのを抑えて、排水性を高めることができる。したがって、送電電極とグランド材との間における含水量が増加するのを、より有効に抑えることができる。
このような構成によれば、複数のグランド支持ユニットを基体上に並べることで、第二通水部を容易に形成することができる。
このような構成によれば、排水部によって第二空間内の水を排水することによって、グランド支持部の第二空間内に水が溜まるのを抑えることができる。
このような構成によれば、グランド支持体の下方の第二空間に流れ落ちた水は、傾斜面に沿って水勾配の下方に流れ、排水管に流れ込む。排水管に流れ込んだ水は、排水管を通して排水される。このようにして、第二空間内の水を、速やかに排出することができる。また、グランド支持部の下方に水勾配を有した傾斜面を形成して、排水管を設置すればよいので、その施工を容易に行うことができる。
このような構成によれば、高周波電界が特に高くなる送電電極の表面を防水して送電電極への水の付着を抑制し、かつ、周囲の排水性能を向上させることができる。これによって送電電極の周囲で高周波電界が熱に変換されにくくなり、電力伝送効率が向上する。
このような構成によれば、上層路盤を、アスファルトやコンクリートを含まずに、セラミック、ガラス、樹脂材料、砕石のうちの少なくとも一種を含む礫材のみから構成することで、高い通水性を確保することができる。これにより、水が、上層路盤に留まりにくく、その含水量が増えるのを、有効に抑えることができる。
このような構成によれば、水が、表面部材に留まりにくく、その含水量が増えるのを、有効に抑えることができる。
本発明の実施形態に係るワイヤレス給電路盤の構成を示す断面図を図1に示す。
図1に示すように、ワイヤレス給電路盤1は、電気自動車や電動カート、電動フォークリフト、電動自動運搬装置等の車両100に対して給電を行う。ワイヤレス給電路盤1は、例えば、屋外に設置される。ワイヤレス給電路盤1は、屋外に限らず、屋内に設置することも可能である。ワイヤレス給電路盤1は、基体8上に設けられている。基体8は、例えば、地盤、または地盤上に敷設された砕石等である。基体8は、掘削された地盤の上に形成されたコンクリート製の路盤であってもよい。ワイヤレス給電路盤1は、表面部材2と、送電電極3と、上層路盤4と、路盤支持部5と、グランド材6と、グランド支持部7と、を備えている。これら表面部材2、送電電極3、上層路盤4、路盤支持部5、グランド材6、およびグランド支持部7は、基体8上で、上方から下方に向けてこの順に、積層されている。
このような表面部材2としては、例えば、アスファルト材料又はセメント系材料に、骨材としてセラミックス系材料、シリコン系材料(例えばガラス)、樹脂材料(ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、天然ゴム等)のうちの少なくとも一種を混入させた素材を用いるのが最も好適である。ここで、アスファルト材料又はセメント系材料に混入させる骨材としては、セラミックス系材料、シリコン系材料、樹脂材料に限らず、比誘電率及び誘電正接の少なくとも一方が、一般的な骨材よりも小さい物質を採用することもできる。
表面部材2としては、これ以外にも、上記の構成よりも吸水性は増加する可能性はあるが、アスファルト材料、コンクリート材料、プラスチック、発泡スチロール等を適用することができる。これら材料から表面部材2が構成される場合には、表面部材2は、単一の素材で構成されているだけでなく、複数の素材を複層したもの、あるいは複合したものであってもよい。
また、表面部材2は、金属繊維など導電性が高い物質をコンクリート等に混入し、電気抵抗を低くした部材からなるものであってもよい。この場合には、後に変形例として説明するように、目地材やスリット等の電気絶縁体を、送電電極3間を絶縁するように設けるのが望ましい。
送電電極3に水が付着すると、水が抵抗となり、給電時に電界が熱へと変換されて、給電効率が低下する可能性がある。防水被覆33は、電極本体32への水の付着を防止するために設けられている。防水被覆33は、例えばアスファルトや防水ゴムによって形成されている。防水被覆33は、所要の防水性能を発揮できるのであれば、その具体的な材料について限定するものではなく、適宜公知の防水材料を採用可能である。なお、防水被覆33を形成する防水ゴムに、強度を高めるためのカーボン材料が含まれている場合、給電効率が低下することがある。このため、防水被覆33を形成する防水ゴムは、カーボンを含まない材料で形成するのが好ましい。
上層路盤4は、上方から下方へ水を通す通水性を有している。上層路盤4は、具体的には、セラミックス材料(例えばセラミックス)、シリコン系材料(例えばガラス)、樹脂材料(例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、天然ゴム等)の少なくとも一種を含む礫材によって形成されている。上層路盤4は、セラミックス材料の礫材のみ、シリコン系材料の礫材のみ、樹脂材料のみ、あるいはセラミックス材料の礫材とシリコン系材料の礫材、及び樹脂材料の礫材のいずれか2つ以上を、任意に組み合わせて混合させたものであってもよい。上層路盤4は、上記の材料に加えて、さらに他の材料を含んでいてもよい。上層路盤4は、他の材料として砕石を含むことも可能であるが、砕石は上記の材料よりも吸水性があるため、砕石を防水加工して使用するか、砕石以外の上記の材料を使用するのがより好ましい。
これら複数の第一支持脚52によって、路盤支持体51が、グランド材6に対して上方に間隔を開けて支持されている。これにより、路盤支持部5の路盤支持体51と、その下方のグランド材6との間には、第一空間56が形成されている。各第一支持脚52は、下方に向かって漸次細くなっているので、第一空間56の容積を、より有効に確保することができている。なお、各第一支持脚52は、上下方向で同一の太さを有していてもよい。
グランド材6は、送電電極3に通電することで発生する電磁界をシールドする。グランド材6は、送電電極3で発生する電磁界が、給電方向(車両100側、すなわち上方)以外の方向に拡散することを抑える。
ここで、グランド材6に、送電電極3と同様に防水被覆を施すと、防水被覆によって水が弾かれるため、グランド材6の開口61を通って水が流れにくくなることがある。したがって、グランド材6には、防水被覆を施さず、グランド材6を構成する金属が露出するように構成するのが望ましい。
これら複数の第二支持脚72によって、グランド支持体71が、基体8に対して上方に間隔を開けて支持されている。これにより、グランド支持部7のグランド支持体71と、その下方の基体8との間には、第二空間76が形成されている。各第二支持脚72は、下方に向かって漸次細くなっているので、第二空間76の容積を、より有効に確保することができている。
路盤支持体51の上面へと到達した水は、路盤支持体51の上面上を流れて、隣り合う路盤支持ユニット53の路盤支持体51間に設けられた第一通水部55すなわち隙間58を通って、路盤支持体51の下へと流れる。路盤支持体51の下へと流れた水は、路盤支持体51とグランド材6の間に形成された第一空間56を通って、グランド材6の上面へと到達する。
このとき、グランド材6の上面と、路盤支持部5との接触面積が大きいと、この互いに接触したグランド材6の上面と路盤支持部5の表面との間に、グランド材6の上面へと到達した水が浸透して、降雨の後も滞留し続ける。この、グランド材6の上面と路盤支持部5の表面との間に滞留した水は、給電の際に抵抗となり、電界が熱に変換されて、給電効率が低下する。
ここで、路盤支持体51とグランド材6の間には、下方に向かって漸次細くするように形成された第一支持脚52が設けられている。すなわち、グランド材6の上面と路盤支持部5との接触面積が小さくなるように、第一支持脚52は形成されている。これにより、グランド材6の上面と路盤支持部5の表面との間に滞留し得る水の量が小さくなるような構造が実現されている。
また、路盤支持体51とグランド材6の間には、上記のような第一支持脚52により、第一空間56が形成されている。これにより、グランド材6上の水が、路盤支持部5に接触し停滞することが抑制され、スムーズに、開口61へと向かうことができる。
グランド支持体71の下へと流れた水は、グランド支持体71と基体8の間に形成された第二空間76を通って、基体8の上面へと到達する。
ここで、グランド支持体71と基体8の間には、第二支持脚72により、第二空間76が形成されている。これにより、基体8上の水が、グランド支持部7に接触し停滞することが抑制され、スムーズに、排水管91へと向かうことができる。したがって、過剰な量の水が基体8上に滞留し続けて、グランド材6より高い位置まで水が浸水することを抑制できる。
排水管91に流れ込んだ水は、図1の紙面奥行き方向または手前方向に流されて、排水される。
このような構成によれば、上層路盤4を支持する路盤支持部5は、第一通水部55を有している。このため、露や雨等によって上層路盤4を通して染みてきた水は、路盤支持部5の第一通水部55を通して、路盤支持体51の下方の第一空間56に流れ落ちやすい。第一空間56に流れ落ちた水は、グランド材6に形成された開口61から下方へと排出される。このようにして、グランド材6の上に水が滞るのを有効に抑えることができる。すると、送電電極3とグランド材6との間で、高周波電界が熱に変換されにくくなり、電力伝送効率が大幅に向上する。その結果、屋外に設置した場合であっても、グランド材6の上方の含水量の増加に起因する給電性能の低下を抑えてワイヤレス給電を行うことが可能な、ワイヤレス給電路盤1を提供することが可能となる。
このような構成によれば、複数の路盤支持ユニット53をグランド材6上に並べて隣り合う路盤支持ユニット53同士の間に隙間58を設ければ、第一通水部55を容易に形成することができる。
このような構成によれば、グランド材6の開口61から下方に排出される水が、第二通水部75を通して、グランド支持体71の下方の第二空間76に流れ落ちる。これにより、グランド材6近傍に水が滞るのを抑えることができ、排水性を高めることができる。これにより、送電電極3とグランド材6との間における含水量が増加するのを、より有効に抑えることができる。
このような構成によれば、複数のグランド支持ユニット73を基体8上に並べて隣り合うグランド支持ユニット73同士の間に隙間78を設ければ、第二通水部75を容易に形成することができる。
このような構成によれば、排水部9によって第二空間76内の水を排水することによって、グランド支持部7の第二空間76内に水が溜まるのを抑えることができる。
このような構成によれば、グランド支持体71の下方の第二空間76に流れ落ちた水は、傾斜面81に沿って水勾配の下方に流れ、排水管91に流れ込む。排水管91に流れ込んだ水は、排水管91を通して排水される。このようにして、第二空間76内の水を、速やかに排出することができる。また、グランド支持部7の下方に水勾配を有した傾斜面81を形成すればよいので、その施工を容易に行うことができる。
このような構成によれば、高周波電界が特に高くなる送電電極3の表面を防水して送電電極3への水の付着を抑制し、かつ、周囲の排水性能を向上させることができる。これによって送電電極3の周囲で高周波電界が熱に変換されにくくなり、電力伝送効率が向上する。
このような構成によれば、上層路盤4を、アスファルトやコンクリートを含まずに、セラミック、ガラス、樹脂材料、砕石のうちの少なくとも一種を含む礫材のみから構成することで、高い通水性を確保することができる。これにより、水が、上層路盤4に留まりにくく、その含水量が増えるのを、有効に抑えることができる。
このような構成によれば、水が、表面部材2に留まりにくく、その含水量が増えるのを、有効に抑えることができる。
なお、本発明のワイヤレス給電路盤は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、図2に示すように、表面部材2が電気抵抗を低くした部材からなる場合には、上記実施形態で示した構成に加えて、平面視で第一導体31A及び第二導体31B間の領域に、目地材25を備えるようにしてもよい。目地材25は、複素比誘電率の実部が「1」、虚部が「0」に近い素材であることが好ましい。また、目地材25は、加熱アスファルト系瀝青材料注入材や、樹脂系(2液混合)注入材が適している。より詳細には、例えば、目地材25としては、ポリマー改質アスファルトやブローンアスファルト、アスファルト乳剤系材料等が用いられ得る。このような目地材25により、第一導体31Aと第二導体31Bとを絶縁する。
また、上記実施形態では、例えば、第一導体31A、第二導体31Bに、水はけ性がより一層求められる場合、第一導体31A、第二導体31Bをメッシュ状としてもよい。
路盤支持体51に第一通水部55としての開口を設ける場合、開口は、上層路盤4を構成する礫材が侵入、落下しない程度に細かい寸法であれば、格子状に限らず、どのような形態、形状で設けられても構わない。開口は、孔状に設けられてもよいし、スリット状に設けられてもよい。
第一通水部55は、上記のように路盤支持体51に形成された開口と、上記実施形態のように互いに隣り合う路盤支持ユニット53同士によって形成された隙間58の、いずれか一方のみであってもよいし、これら双方を含むように構成されていてもよい。すなわち、路盤支持体51に開口が設けられた場合には、互いに隣り合う路盤支持ユニット53の間に隙間58が設けられてもよいし、設けられなくともよい。隙間58を設けない場合には、上層路盤4以上の構造を、より強固に支持可能である。
グランド支持体71に第二通水部75としての開口を設ける場合、開口は格子状に限らず、どのような形態、形状で設けられても構わない。開口は、孔状に設けられてもよいし、スリット状に設けられてもよい。
第二通水部75は、上記のようにグランド支持体71に形成された開口と、上記実施形態のように互いに隣り合うグランド支持ユニット73同士によって形成された隙間78の、いずれか一方のみであってもよいし、これら双方を含むように構成されていてもよい。すなわち、グランド支持体71に開口が設けられた場合には、互いに隣り合うグランド支持ユニット73の間に隙間78が設けられてもよいし、設けられなくともよい。隙間78を設けない場合には、グランド材6以上の構造を、より強固に支持可能である。
また、表面部材2は、全体を防水加工するか、表面部材2に混入される骨材を防水加工することにより、表面部材2内への滞水を抑制し、給電効率をより向上させることができる。
タイヤ内導体としてのスチールベルトを車輪102A、102Bに設け、第一導体31A、第二導体31Bとスチールベルトとの間に静電容量を形成する場合においては、第一導体31A、第二導体31Bに対向するスチールベルトの表面は曲面形状となっている。これに対し、平行平板方式として知られるように、車両100の、車輪102A、102B以外の下面に、第一導体31A、第二導体31Bと平行に、かつこれらに対向させるように、平板状の受電電極を、路面Fに接近して設けるようにしてもよい。この場合においては、スチールベルトを用いた場合よりも、限られた電極面積における電界結合無線電力伝送の結合係数が大きくなるため、給電効率を向上させることができる。
2 表面部材 58 隙間
3 送電電極 56 第一空間
4 上層路盤 61 グランド材の開口
5 路盤支持部 71 グランド支持体
6 グランド材 72 第二支持脚
7 グランド支持部 73 グランド支持ユニット
8 基体 75 第二通水部
9 排水部 76 第二空間
32 電極本体 78 隙間
33 防水被覆 81 傾斜面
51 路盤支持体 91 排水管
52 第一支持脚 Dw 幅方向
53 路盤支持ユニット F 路面
Claims (9)
- 路面よりも下方に設けられ、前記路面の幅方向に間隔を開けて配置された複数の送電電極と、
前記送電電極の下側に配置される上層路盤と、
前記上層路盤を下方から支持する路盤支持部と、
前記路盤支持部の下側に配置され、上下に水を通す開口を有するとともに、導電性材料から形成されたグランド材と、を備え、
前記路盤支持部は、
前記グランド材に対して上方に間隔を開けて配置され、前記上層路盤を下方から支持する路盤支持体と、
前記路盤支持体の上方から下方に水を通す第一通水部と、
前記路盤支持体と前記グランド材との間に第一空間を形成する第一支持脚と、を備える、
ワイヤレス給電路盤。 - 前記路盤支持部は、前記路盤支持体と前記第一支持脚とを有する路盤支持ユニットが、前記グランド材上に複数並べて配置されることで構成され、
前記第一通水部は、前記路盤支持体に形成された開口と、互いに隣り合う前記路盤支持ユニット同士によって形成された隙間の、いずれか一方または双方である、
請求項1に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記グランド材と前記グランド材の下方の基体との間に配置されたグランド支持部をさらに備え、
前記グランド支持部は、
前記グランド材を下方から支持するグランド支持体と、
前記グランド支持体の上方から下方に水を通す第二通水部と、
前記グランド支持体と前記基体との間に第二空間を形成する第二支持脚と、を備える、
請求項1または2に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記グランド支持部は、前記グランド支持体と前記第二支持脚とを有するグランド支持ユニットが、前記基体上に複数並べて配置されることで構成され、
前記第二通水部は、前記グランド支持体に形成された開口と、互いに隣り合う前記グランド支持ユニット同士によって形成された隙間の、いずれか一方または双方である、
請求項3に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記第二空間内の水を排水する排水部をさらに備える、
請求項3または4に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記排水部は、
前記第二空間の下側の前記基体に水勾配を有して形成された傾斜面と、
前記傾斜面の傾斜方向下方に配置された排水管と、を備える、
請求項5に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記送電電極は、
電極本体と、
前記電極本体を覆うように形成された防水被覆と、を備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記上層路盤は、セラミック、ガラス、樹脂材料、砕石のうちの少なくとも一種を含む礫材のみからなる、
請求項1から7のいずれか一項に記載のワイヤレス給電路盤。 - 前記送電電極の上側に設けられ、前記路面を形成する表面部材をさらに備え、
当該表面部材は、アスファルト材料またはセメント系材料に、骨材としてセラミックス系材料、シリコン系材料、樹脂材料のうちの少なくとも一種を混入させて形成されている、
請求項1から8のいずれか一項に記載のワイヤレス給電路盤。
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