WO2014017296A1

WO2014017296A1 - 異物除去機構

Info

Publication number: WO2014017296A1
Application number: PCT/JP2013/068844
Authority: WO
Inventors: 素直新妻
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2014-01-30
Also published as: JP2014027813A; EP2879272A1; EP2879272A4; US20150128362A1; US9248475B2; CN104428977A; EP2879272B1; JP5974710B2; CN104428977B

Abstract

駐車された車両（Ｍ）に下方から非接触給電を行う給電コイル（Ｋ）上の異物を除去する異物除去機構（Ａ）であって、車両（Ｍ）に押されて水平移動する可動部（１）と、可動部（１）に連結され、可動部（１）の移動と連動して、給電コイル（Ｋ）の上面に沿って移動する可動清掃部（２）とを具備する。

Description

異物除去機構

　本発明は、異物除去機構に関する。
本願は、２０１２年７月２７日に、日本に出願された特願２０１２－１６７４５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　下記特許文献１には、車両の底面に設けられた受電部と駐車スペースに埋め込まれた給電部との間の空間に絶縁性の隔離材が設けられ、給電時以外には隔離材を地中に収納し、給電時には可動部によって隔離材を受電部と給電部との間の空間に移動させることで受電部と給電部との間の空間に異物が侵入することを防ぐ非接触給電システムが開示されている。また、下記特許文献２には、給電コイル上に設けられた円錐部と、円錐部の斜面を滑り落ちるごみを排出する貫通孔と、円錐部を振動するモータとからなる異物除去機構を備える車両用充電装置が開示されている。

日本国特開２０１０－２２６９４６号公報日本国特開２０１２－８５４７２号公報

　しかしながら、上記先行技術文献１では、既に給電コイル上に異物が存在している場合に、その異物を除去できないという問題がある。また、上記先行技術文献２では、異物除去機構について記載されているが、異物を除去するためにモータ等の振動を発生させる駆動源を搭載する必要があるので、製造コストが上昇するという問題がある。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とする。
（１）異物を除去できる。
（２）モータ等の振動を発生させる駆動源を搭載する必要がない。

　上記目的を達成するために、本発明では、異物除去機構に係る第１の態様として、駐車された車両に下方から非接触給電を行う給電コイル上の異物を除去する異物除去機構であって、車両に押されて水平移動する可動部と、可動部に連結され、可動部の移動と連動して、給電コイルの上面に沿って移動する可動清掃部とを具備する、という手段を採用する。

　本発明では、異物除去機構に係る第２の態様として、上記第１の態様において、可動清掃部の移動方向における給電コイルの奥側に設けられた異物収容溝を備える、という手段を採用する。

　本発明では、異物除去機構に係る第３の態様として、上記第１または第２の態様において、可動部の反対側から可動清掃部に固定され、可動部の移動と連動して、車両が駐車する駐車面に沿って移動する可動枠体と、可動清掃部の移動方向における給電コイルの手前側に設けられ第２の異物収容溝を備える、という手段を採用する。

　本発明では、異物除去機構に係る第４の態様として、上記第１～第３のいずれか１つの態様において、可動清掃部の前記移動方向における前記給電コイルの奥側に設けられたストッパーを具備する、という手段を採用する。

　本発明では、異物除去機構に係る第５の態様として、上記第１～第４のいずれか１つの態様において、可動部と前記可動清掃部とを接続するコイルバネを備える、という手段を採用する。

　本発明では、異物除去機構に係る第６の態様として、上記第１～第５のいずれか１つの態様において、可動清掃部の前記移動方向における給電コイルの手前側に設けられた第２のストッパーと、可動清掃部の移動方向とは反対方向に可動清掃部を付勢する第２のコイルバネを具備する、という手段を採用する。

　本発明によれば、可動清掃部が給電コイル上面に沿って移動することによって、給電コイル上の異物を除去することができる。また、本発明によれば、車両に押される力を利用して給電コイル上の異物を除去することができるので、モータ等の振動を発生させる駆動源を搭載する必要がない。

本発明の一実施形態に係る異物除去機構の概略構成を示す正面図である。本発明の一実施形態の概略構成を示す断面図である。本発明の一実施形態における異物除去動作後の概略構成を示す正面図である。本発明の一実施形態における異物除去動作後の概略構成を示す断面図である。本発明の一実施形態の作用・効果を示す模式図である。本発明の一実施形態の作用・効果を示す模式図である。本発明の一実施形態の作用・効果を示す模式図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。本発明の一実施形態の変形例の概略構成を示す正面図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。本発明の一実施形態の変形例を示す図である。

　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　本実施形態に係る異物除去機構Ａは、図１及び図２に示すように、可動部１、可動清掃部２、可動枠体３、第１のコイルバネ４、第１のガイドレール５、第１のストッパー６、バネ固定部７、第２のコイルバネ８、第２のガイドレール９、第２のストッパー１０、第１の異物収容溝１１及び第２の異物収容溝１２によって構成されている。

　本異物除去機構Ａは、図１に示すように、駐車場等に設けられた車両一台分の駐車スペースＰｓの各々に設けられており、駐車スペースＰｓの地面（駐車面）に埋設される給電コイルＫ上に存在するごみ等の異物を除去する。つまり、本異物除去機構Ａは、駐車スペースＰｓに駐車された車両Ｍの受電コイルＪに下方から非接触給電を行う給電コイルＫ上の異物を除去する。

　駐車スペースＰｓは、例えばショッピングセンターの駐車場に複数設けられた長方形の領域であり、１台の車両Ｍが駐車し得る広さを有する。この駐車スペースＰｓは、図１に示すように、一対の短辺の一方が車両Ｍの進入口（退出口）に設定されている。車両Ｍは、この進入口（退出口）から駐車スペースＰｓに進入し、また進入口（退出口）から駐車スペースＰｓの外に退出する。

　車両Ｍは、受電コイルＪが給電コイルＫから非接触で受電した電力を蓄電池に充電すると共に、前記蓄電池に充電した電力を走行用モータの動力源として利用する。この車両Ｍは、モータで車輪を駆動して走行する電気自動車あるいはハイブリッド自動車であり、前後にバンパーを備えている。上記受電コイルＪは、所定のコイル径を有するヘリカルコイルであり、コイル軸が垂直方向となるように車両Ｍの底部に設けられている。この受電コイルＪは、地上設備である給電コイルＫと略同一のコイル径を有し、給電コイルＫと電磁気的に結合することによって交流電力を非接触で受電する。

　可動部１は、図１及び図２に示すように、角柱形状に成形された部材であり、高さ方向が駐車スペースＰｓの地面に対して垂直方向に沿って配置され、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って設けられた一対の第１のガイドレール５に両側面側から挟まれるようにして保持されている。また、可動部１は、駐車スペースＰｓに進入してきた車両Ｍの後部（例えば、バンパー）に当接する高さに設定されている。このような可動部１は、図３及び図４に示すように、駐車スペースＰｓに進入した車両Ｍの後部によって進入口方向から押されると、第１のガイドレール５に案内されて、進入口の反対方向に水平移動する。

　可動清掃部２は、長方形状の板材からなり、長さ方向が駐車スペースＰｓの幅方向に沿って配置され、先端（下側）が給電コイルＫの上面と同じ高さに設定されたブレード部材である。可動清掃部２は、後述するように第２のガイドレール９に案内されて移動するときに、給電コイルＫの上面全体、すなわち給電コイルＫから受電コイルＪへ非接触給電を行うときに電磁界が通過するエリア全体を清掃できる長さを有する。可動清掃部２は、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って設けられた一対の第２のガイドレール９に両端側から挟まれるようにして保持されると共に、第１のコイルバネ４によって可動部１に接続されている。また、可動清掃部２は、上部が車両Ｍの底面に接触しない高さに設定されている。

　このような可動清掃部２は、図３及び図４に示すように、可動部１が車両Ｍに押されて駐車スペースＰｓの進入口と反対方向に移動することで、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれる。これによって、可動清掃部２は、第２のガイドレール９に案内されながら給電コイルＫの上面に沿って摺動するように水平移動する。なお、可動清掃部２は、ブレード状に形成されたものではなく、先端（下側）がブラシ状でもよい。

　可動枠体３は、上方から見た断面が長方形の環状（筒状）に成形されたものであり、一側面（第１のストッパー６に近い側面）が可動部１の反対側から可動清掃部２に固定されると共に一対の側面（第２のガイドレール９と並行な一対の側面）が第２のガイドレール９に挟まれるようにして保持されている。また、可動枠体３は、上部が車両Ｍの底面に接触しない可能な範囲で高く設定されている。このような可動枠体３は、図３及び図４に示すように、可動部１が車両Ｍに押されて駐車スペースＰｓの進入口と反対方向に移動することで、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれる。これによって、可動枠体３は、第２のガイドレール９に案内されながら駐車スペースＰｓの地面に沿って摺動するように水平移動する。なお、可動枠体３には、上部にブラシ状あるいは柔らかな素材を配置して、車両Ｍの底面との接触をやわらげてもよい。

　第１のコイルバネ４は、一方の端が可動部１に固定され、他方の端が可動清掃部２に固定される弾性部材であり、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って配置されると共に車両Ｍの底面に接触しない高さに設置されている。このような第１のコイルバネ４は、可動部１に可動清掃部２を接続することで、可動部１に可動清掃部２を連結する。

　第１のガイドレール５は、本実施形態では給電コイルＫの上面に設置されているため、非接触給電の効率を低下させないように、電磁界を透過する、すなわち非磁性かつ非導電性である、プラスチックやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等からなり、可動部１を案内する一対のレールであり、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って駐車スペースＰｓの地面に設けられると共に車両Ｍの底面に接触しない高さに位置している。可動部１は、この第１のガイドレール５に案内されて往復移動可能である。
　第１のストッパー６は、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれて可動清掃部２が移動した際に、可動清掃部２の位置を特定位置に規制する可動清掃部２専用のストッパーである。可動清掃部２は、この第１のストッパー６に当接することによって移動を停止する。このとき、第１のストッパー６は、可動清掃部２と一体となって移動する可動枠体３を位置決めする、すなわち可動枠体３が給電コイルＫの上面を囲む位置で停止させる機能も有する。

　バネ固定部７は、駐車スペースＰｓの進入口近くの地面に設置され、第２のコイルバネ８の一方の端を固定する。
　第２のコイルバネ８は、一方の端がバネ固定部７に固定され、他方の端が可動枠体３に固定される弾性部材であり、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って配置されると共に車両Ｍの底面に接触しない高さに設置されている。このような第２のコイルバネ８は、バネ固定部７に可動枠体３を接続することによって、可動部１に引かれて可動清掃部２及び可動枠体３が移動した方向とは反対方向に可動清掃部２及び可動枠体３を付勢する。

　第２のガイドレール９は、可動清掃部２及び可動枠体３を案内する一対のレールであり、駐車スペースＰｓの地面に設けられ、駐車スペースＰｓの長さ方向に沿って給電コイルＫの側方を通過すると共に車両Ｍの底面に接触しない高さに位置する。可動清掃部２及び可動枠体３は、第２のガイドレール９に案内されて往復移動可能である。

　第２のストッパー１０は、第２のコイルバネ８によって付勢される可動枠体３を特定位置に規制する可動枠体３専用のストッパーである。可動枠体３が第２のストッパー１０に当接することによって、可動清掃部２及び可動枠体３が、第２のコイルバネ８の付勢力による移動を停止する。

　第１の異物収容溝１１は、可動清掃部２の長さ方向と同一方向に延在する溝であり、可動清掃部２に平行であると共に可動清掃部２に対向し、可動部１に引かれて可動清掃部２が移動した方向における給電コイルＫの奥側に配置されている。この第１の異物収容溝１１は、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれて可動清掃部２が給電コイル上を摺動した際に、給電コイル上から除去したごみ等の異物を収容する。

　第２の異物収容溝１２は、第１の異物収容溝１１と同一方向に延びる溝であり、可動部１に引かれて可動清掃部２が移動した方向における給電コイルＫの手前側に設けられている。この第２の異物収容溝１２は、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれて可動枠体３が駐車スペースＰｓの地面を摺動した際に、地面上から除去された異物を収容する。

　次に、このように構成された本異物除去機構Ａの作用・効果について、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃを参照して詳しく説明する。なお、以下では、車両Ｍがバック走行することにより駐車スペースＰｓに進入して停車する場合について説明する。

　車両Ｍを駐車スペースＰｓに駐車させようとする場合、運転手は、車両Ｍをバック走行させて駐車スペースＰｓの進入口から駐車スペースＰｓに進入させる。車両Ｍは、進入口から駐車スペースＰｓに真っ直ぐバック走行すると、バンパーが可動部１に当接する。

　このような駐車時における車両Ｍの駐車スペースＰｓへの進入に対し、本異物除去機構Ａでは、可動部１は、図３及び図４に示すように、車両Ｍに当接されて押されるので、第１のガイドレールに案内されて、進入口の反対方向に水平移動する。これによって、可動清掃部２は、第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれるので、第２のガイドレール９に案内されながら給電コイルＫの上面に沿って摺動するように水平移動する。また、同様に、可動枠体３も、可動清掃部２と共に第１のコイルバネ４を介して可動部１に引かれるので、第２のガイドレール９に案内されながら駐車スペースＰｓの地面に沿って摺動するように水平移動する。

　図５Ａに示すように、車両Ｍが駐車スペースＰｓへ進入する前、給電コイルＫ上に異物が存在すると共に可動枠体３内の地面上に異物が存在したとする。そして、車両Ｍが駐車スペースＰｓへの進入を開始して、可動部１を押し始めると、図５Ｂに示すように、可動清掃部２は、移動しながら、給電コイルＫ上の異物を第１の異物収容溝１１に向けて移動させる。また、可動枠体３も、移動しながら、可動枠体３内の地面上の異物を第２の異物収容溝１２に向けて移動させる。その後、可動清掃部２が第１のストッパー６に当接すると、可動清掃部２及び可動枠体３の移動が停止する。そして、図５Ｃに示すように、給電コイルＫ上の異物は第１の異物収容溝１１に収容され、また可動枠体３内の地面上の異物は、第２の異物収容溝１２に収容される。なお、この際、可動清掃部２は給電コイルＫの上面からはずれた位置に、可動枠体３は給電コイルの上面を囲む位置にあり、車両Ｍの受電コイルＪは給電コイルＫの上方、すなわち電磁気的結合を生じて非接触給電可能な位置にある。

　その後、車両Ｍを駐車スペースＰｓから発進させる場合、運転手は、車両Ｍを前進させて駐車スペースＰｓの退出口（進入口）から駐車スペースＰｓを退出させると、バンパーが可動部１から離れる。
　このような駐車時における車両Ｍの駐車スペースＰｓからの退出に対し、本異物除去機構Ａでは、可動清掃部２及び可動枠体３は、可動部１による引っ張りが解除されるので、第２のコイルバネ８の付勢力によってバネ固定部７の方向に移動する。そして、可動枠体３が第２のストッパー１０に当接することによって、可動清掃部２及び可動枠体３は、第２のコイルバネ８の付勢力による移動を停止して、図１及び図２に示す、初期位置に戻る。

　このような本実施形態によれば、可動清掃部２が給電コイルＫ上面に沿って移動することによって、給電コイルＫ上の異物を除去することができる。また、本実施形態によれば、車両Ｍに押される力を利用して給電コイルＫ上の異物を除去することができるので、モータ等の振動を発生させる駆動源を搭載する必要がない。また、本実施形態によれば、可動清掃部２と共に、可動枠体３によって給電コイルＫ周辺の異物を第２の異物収容溝１２に除去するので、給電コイルＫ周辺の異物が給電コイルＫに移動することを未然に防ぐことができる。さらに、可動枠体３の内部の異物が除去された状態で可動枠体３が給電コイルＫ上面を囲み、車両Ｍの底面により可動枠体３の上方は覆われた状態となるので、異物が給電コイルＫ上面に新たに侵入することが防止される。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態において、可動清掃部２は、給電コイルＫの上面に沿って摺動するが、先端（下端）が給電コイルＫに接触せずに、想定される異物の大きさに応じて給電コイルＫから浮いた状態になっていてもよい。また、同様に、可動枠体３も、駐車スペースＰｓの地面から浮いた状態になっていてもよい。

（２）上記実施形態において、第１の異物収容溝１１は、可動清掃部２によって給電コイルＫ上から除去された異物を収容するものであり、可動清掃部２によって給電コイルＫ上の異物を除去するだけであれば、第１の異物収容溝１１を必ずしも設置する必要はない。また、可動枠体３及び第２の異物収容溝１２についても、給電コイルＫ周辺の異物を収容するために設置されたものであり、必ずしも設置する必要はない。なお、可動枠体３が設置されない場合には、第２のコイルバネ８は、可動枠体３の代わりに、可動清掃部２に固定されるようにすればよい。

（３）上記実施形態において、第２のストッパー１０については、可動清掃部２及び可動枠体３の往復運動の範囲を限定するものであり、必ずしも設置する必要はない。
（４）上記実施形態では、第１のコイルバネ４によって可動部１に可動清掃部２を連結しているが、可動部１の移動と連動して可動清掃部２を移動させるものであれば、第１のコイルバネ４の代わりに綱等によって連結してもよい。また、第２のコイルバネ８によって可動清掃部２及び可動枠体３を、可動部１に引かれて移動した後に、初期位置に戻すが、可動清掃部２及び可動枠体３を他の方法によって、初期位置に戻すのであれば、必ずしも設置する必要はない。

（５）上記実施形態では、第１のガイドレール５によって可動部１を案内し、また、第２のガイドレール９によって可動清掃部２及び可動枠体３を案内しているが、これらガイドレールの代わりに摺動ローラによって可動清掃部２及び可動枠体３の移動を可能にしてもよい。

（６）車両Ｍは運転者を有さず、無人で自動運転されてもよい。

（７）給電コイルＫ及び受電コイルＪはヘリカルコイルに限定されない。給電コイルＫと受電コイルＪの間で非接触給電が可能であればソレノイド状など任意の形式・形状のコイルでよく、また両コイルの形式・形状・大きさが異なってもよい。可動枠体３の上方から見た断面形状も、給電コイルの形状に応じて長方形以外でよい。

（８）上記実施形態において、可動部１は、給電コイルＫの上方に位置する第１のガイドレール５に案内されて水平移動したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６Ａに示すように、第１のガイドレール５を省略すると共に第２のガイドレール９における駐車スペースＰｓの進入口とは反対側の先端を第１のガイドレール５と同じ長さまで延長し、第２のガイドレール９によって可動部１を案内して水平移動させるようにしてもよい。

　また、図６Ｂは、第２のガイドレール９によって案内される可動部１を駐車スペースＰｓの進入口と反対方向から見た図である。可動部１は、第２のガイドレール９によって案内される場合、第２のガイドレール９により保持される必要があるため、図６Ｂに示すように、一対の第２のガイドレール９の間を掛け渡す長さを有する必要がある。また、このような可動部１は、車両Ｍに押されて駐車スペースＰｓの進入口と反対方向に移動する際、または車両Ｍが駐車スペースＰｓからの退出することによって第２のコイルバネ８に引かれて元の位置に戻る際の第１のストッパー６への衝突を避けるために、凹部１ａを設けるようにしてもよい。

（９）上記変形例の他に、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示すように、可動清掃部２の一端が垂直な回転軸３０に回転自在に支持され、回転可能な範囲が第１のストッパー６と第２のストッパー１０で規制されていてもよい。図７Ｂは、可動部１を駐車スペースＰｓの進入口と反対方向から見た図である。図７Ｂにおいて、可動部１は可動清掃部２の他端に設けられた水平軸３１に支持され、可動清掃部２に対して水平軸３１のまわりに回転可能である。また、第２のコイルバネ８の他方の端は、可動清掃部２の中央部に固定されている。なお、第１のコイルバネ４は第２のコイルバネ８よりも剛性を高くする。

以下では、図７Ａに示す変形例を用いた場合に、車両Ｍが駐車スペースＰｓに進入して停車する過程について図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃを用いて説明する。図８Ａに示すように、車両Ｍが駐車スペースＰｓへ進入すると、車両Ｍに押されて可動部１が動き、可動部１に連結した可動清掃部２が垂直な回転軸３０の回りを回転し、給電コイルＫ上の異物を排除する。そして、図８Ｂに示すように、車両Ｍが駐車スペースＰｓへさらに進入すると、可動清掃部２で排除された異物が第１の異物収容溝１１に落下し、可動清掃部２が第１のストッパー６に当接する。そして、図８Ｃに示すように、車両Ｍが駐車スペースＰｓへさらに進入し非接触給電可能な位置にある場合、すなわち、車両Ｍの受電コイルＪが給電コイルＫの上方にある場合には、可動部１は倒れて車両Ｍの下面に入る。非接触給電が終了し、車両Ｍが駐車スペースＰｓから離れると、第1のコイルバネ４の復元力により可動部１は直立した状態に戻る。車両Ｍが駐車スペースＰｓからさらに離れると、第２のコイルバネ８の復元力により、可動清掃部２は第２のストッパー１０に当接する位置に戻る。

異物を除去できると共に、モータ等の振動を発生させる駆動源を搭載する必要がない異物除去機構を提供する。

Ａ　異物除去機構
１　可動部
２　可動清掃部
３　可動枠体
４　第１のコイルバネ
５　第１のガイドレール
６　第１のストッパー
７　バネ固定部
８　第２のコイルバネ
９　第２のガイドレール
１０　第２のストッパー
１１　第１の異物収容溝
１２　第２の異物収容溝
１ａ　凹部

Claims

　駐車された車両に下方から非接触給電を行う給電コイル上の異物を除去する異物除去機構であって、
　前記車両に押されて水平移動する可動部と、
　前記可動部に連結され、前記可動部の移動と連動して、前記給電コイルの上面に沿って移動する可動清掃部とを具備する異物除去機構。
　前記可動清掃部の移動方向における前記給電コイルの奥側に設けられた異物収容溝を備える請求項１に記載の異物除去機構。
　可動部の反対側から可動清掃部に固定され、前記可動部の移動と連動して、前記車両が駐車する駐車面に沿って移動する可動枠体と、
　前記可動清掃部の前記移動方向における前記給電コイルの手前側に設けられ第２の異物収容溝を備える請求項１または２に記載の異物除去機構。
　前記可動清掃部の前記移動方向における前記給電コイルの奥側に設けられたストッパーを具備する請求項１～３のいずれか一項に記載の異物除去機構。
　前記可動部と前記可動清掃部とを接続するコイルバネを備える請求項１～４に記載のいずれか一項に記載の異物除去機構。
　前記可動清掃部の前記移動方向における前記給電コイルの手前側に設けられた第２のストッパーと、
　前記可動清掃部の前記移動方向とは反対方向に前記可動清掃部を付勢する第２のコイルバネを具備する請求項１～５のいずれか一項に記載の異物除去機構。