JP2009240139A - Radio power distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁波などの波動によって無線機器へ非接触で電力を供給する無線電力配電システムに関するものである。 The present invention relates to a wireless power distribution system that supplies power to a wireless device in a non-contact manner using waves such as electromagnetic waves.
従来より、オフィスビル等における空調制御システムは、温度，湿度等の環境情報を検出するセンサと、ダクト等の給気の吹出口に設けられて、その給気の吹出口の開度を制御するアクチュエータ、およびセンサが検出した環境情報並びにユーザからの操作指令を受けてアクチュエータの駆動制御を行う制御装置を備えて構成される。この空調制御システムでは、そのシステムを構成する機器（センサ、アクチュエータ、制御装置）間の配線作業を不要とするために、無線化が望まれている。 Conventionally, an air conditioning control system in an office building or the like is provided in a sensor for detecting environmental information such as temperature and humidity, and a supply air outlet such as a duct, and controls the opening degree of the supply air outlet. The actuator is configured to include a control device that performs drive control of the actuator in response to environmental information detected by the sensor and an operation command from the user. In this air conditioning control system, wireless connection is desired in order to eliminate the wiring work between devices (sensors, actuators, control devices) constituting the system.
この空調制御システムにおいて、センサは、小電力で動作可能であるので、内蔵電池を電源として使用することができる。しかし、駆動部を有するアクチュエータは、動作電力として７〜１５Ｗの電力を必要とし、電池では能力不足であるため、外部電源と電線で接続して電力を供給するようにしている。 In this air conditioning control system, the sensor can be operated with low power, so that the built-in battery can be used as a power source. However, an actuator having a drive unit requires 7 to 15 W as operating power, and the battery is insufficient in capacity, so it is connected to an external power source with a wire to supply power.
これに対し、近年、無線による電力の配信技術が進歩し、アクチュエータが動作可能な電力を電磁波で空間伝送することが可能となってきた。この無線によるアクチュエータへの電力の配電方式には２通りある。 On the other hand, in recent years, wireless power distribution technology has progressed, and it has become possible to spatially transmit power that allows the actuator to operate using electromagnetic waves. There are two methods for distributing power to the actuators by radio.
１つの方式は、例えば特許文献１，２に示されているように、電源用の電磁波を室内に存在する人から隔絶した伝送路を介して、無線機器に電力伝送する方式（以下、閉空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
One method is, for example, as shown in
もう１つの方式は、例えば特許文献３，４に示されているように、電源用の電磁波を人が存在する室内空間を伝送路として、無線機器に電力伝送する方式（以下、開空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
As another method, for example, as disclosed in
なお、強い電磁波に人体が曝されていると好ましくない影響を及ぼすことが懸念されており、そのために国の指針として電波防護指針が定められている。この電波防護指針では、例えば、電磁波の周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、常時電磁波に曝される環境下（非管理環境下）では電力密度の上限値は１ｍＷ／ｃｍ2 であり、１日８時間・週５日以内の時間、電磁波に曝されている環境下（管理環境下）では電力密度の上限値は５ｍＷ／ｃｍ2 と定められている。 In addition, there is a concern that the human body may be adversely affected when exposed to strong electromagnetic waves. For this reason, the radio wave protection guidelines have been established as national guidelines. In this radio wave protection guideline, for example, when the frequency of electromagnetic waves is 1.5 Hz to 300 GHz, the upper limit value of the power density is 1 mW / cm 2 in an environment where the electromagnetic waves are constantly exposed to an electromagnetic wave (unmanaged environment). In an environment exposed to electromagnetic waves for 8 hours a day and 5 days a week (in a controlled environment), the upper limit value of the power density is set to 5 mW / cm 2 .
しかしながら、上述した閉空間無線電力配電方式では、電磁波が室内の人から隔絶した伝送路を通って伝送されるので人が電磁波に曝される虞れがなく、大電力の電磁波を伝送することができるという利点がある反面、専用の伝送路を設置する必要があり、大きな投資が必要となる。また、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合には、大工事が必要となる。 However, in the above-described closed space wireless power distribution system, electromagnetic waves are transmitted through a transmission path that is isolated from indoor people, so that there is no risk of people being exposed to electromagnetic waves, and high-power electromagnetic waves can be transmitted. While there is an advantage of being able to do so, it is necessary to install a dedicated transmission line, which requires a large investment. In addition, if an existing office building is to be introduced later, a large construction is required.
一方、開空間無線電力配電方式では、専用の伝送路を設置する必要がないため、閉空間無線電力配電方式に比べて費用がかからず、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合も容易に行うことができる。しかし、人が存在する室内空間を使って電磁波が伝送されると、前述した電波防護指針を遵守する必要があり、その結果、アクチュエータを動作させるのに必要な大電力の電磁波を事実上伝送することができず、空調制御システムの完全な無線化に利用することができない。 On the other hand, in the open space wireless power distribution method, it is not necessary to install a dedicated transmission line, so it is less expensive than the closed space wireless power distribution method, and this system will be introduced later for existing office buildings. In some cases, this can be done easily. However, when electromagnetic waves are transmitted using indoor spaces where people are present, it is necessary to comply with the aforementioned radio wave protection guidelines, and as a result, the high-power electromagnetic waves necessary to operate the actuator are effectively transmitted. Cannot be used for complete wireless control of the air conditioning control system.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能な無線電力配電システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to comply with the radio wave protection guidelines, and to use an open space wireless power distribution system, such as an actuator that requires high power. An object of the present invention is to provide a wireless power distribution system capable of supplying power to wireless devices.
このような目的を達成するために本発明は、室内空間へ無線によってエネルギーを波動として送信する波動送信装置と、この波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する１台以上の無線機器とを備える無線電力配電システムにおいて、波動送信装置に、室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人体に影響を与えない程度の小電力の波動として定められた第１の波動を室内空間に送信し、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断された場合、第１の波動よりも大電力の波動として定められた第２の波動を室内空間に送信する波動送信手段とを設けたものである。 In order to achieve such an object, the present invention relates to a wave transmitting device that transmits energy as waves to an indoor space by radio, and a power transmitted from the wave transmitting device and received from the received waves. In a wireless power distribution system comprising one or more wireless devices that generate and operate, presence / absence determination means for determining whether or not a person is present in the indoor space, and presence / absence determination in the wave transmission device When it is determined by the means that a person is present in the indoor space, the first wave defined as a low-power wave that does not affect the human body is transmitted to the indoor space, and the presence / absence determining means When it is determined that there is no person, wave transmitting means for transmitting a second wave defined as a wave having a higher power than the first wave to the indoor space is provided.
この発明において、波動送信装置に設けられた在／不在判断手段は、室内空間に人が存在するか否かを判断する。例えば、人の在／不在の可能性を示すスケジュールとして、６時〜２２時の時間帯を人が在室できる時間帯（在室可の時間帯）、それ以外の時間帯を人が在室することができない時間帯（在室不可の時間帯）として定め、現在の時刻が６時〜２２時の時間帯にあれば、室内空間に人が存在すると判断する。現在の時刻が６時〜２２時の時間帯になければ、室内空間に人が存在しないと判断する。例えば、室内空間に人検知センサを設置し、人検知センサによって人の存在が検知されれば、室内空間に人が存在すると判断する。人検知センサによって人の存在が検知されなければ、室内空間に人が存在しないと判断する。 In the present invention, presence / absence determination means provided in the wave transmission apparatus determines whether a person is present in the indoor space. For example, as a schedule indicating the possibility of the presence / absence of a person, the person can stay in the time zone from 6 am to 10 pm (the time period in which the person can stay), and the person in the other time zone If the current time is in the time zone from 6:00 to 22:00, it is determined that there is a person in the indoor space. If the current time is not in the time zone from 6:00 to 22:00, it is determined that there is no person in the indoor space. For example, if a human detection sensor is installed in an indoor space and the presence of a person is detected by the human detection sensor, it is determined that a person exists in the indoor space. If the presence of a person is not detected by the person detection sensor, it is determined that no person is present in the indoor space.
この発明において、波動送信装置に設けられた波動送信手段は、波動を電磁波とした場合、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断されると、人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波として定められた第１の電磁波を室内空間に送信し、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断されると、第１の電磁波よりも大電力の電磁波して定められた第２の電磁波を室内空間に送信する。すなわち、本発明において、室内空間に人が存在すると判断された場合には、小電力の電磁波（第１の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しないと判断された場合には、大電力の電磁波（第２の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られる。 In the present invention, the wave transmitting means provided in the wave transmitting device is small enough not to affect the human body when the presence / absence determining means determines that a person is present in the indoor space when the wave is an electromagnetic wave. A first electromagnetic wave determined as an electromagnetic wave of electric power is transmitted to the indoor space, and when it is determined by the presence / absence determination means that no person is present in the indoor space, it is determined as an electromagnetic wave having a higher electric power than the first electromagnetic wave. The transmitted second electromagnetic wave is transmitted to the indoor space. That is, in the present invention, when it is determined that a person is present in the indoor space, a low-power electromagnetic wave (first electromagnetic wave) is sent from the wave transmitting device to the wireless device through the indoor space, and the person is placed in the indoor space. When it is determined that there is no power, a high-power electromagnetic wave (second electromagnetic wave) is sent from the wave transmission device to the wireless device via the indoor space.
ここで、室内空間に人が存在すると判断された場合に無線機器に送られる電磁波は、人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波とする。すなわち、電波防護指針に従い、第１の電磁波は、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とする。これにより、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。なお、この場合、室内空間に人が存在すると判断されると、無線機器には小電力の電磁波が送信されるようになるが、大電力の電磁波の受信時の電気エネルギーを蓄積しておけば、その蓄積された電気エネルギーによって小電力の電磁波の受信時の電源電力を確保することが可能である。 Here, when it is determined that a person is present in the indoor space, the electromagnetic wave transmitted to the wireless device is a low-power electromagnetic wave that does not affect the human body. That is, according to the radio wave protection guidelines, when the frequency of the first electromagnetic wave is 1.5 Hz to 300 GHz, the upper limit value of the power density is 1 mW / cm 2 in the unmanaged environment, and the upper limit of the power density in the managed environment. The value is 5 mW / cm 2 . This makes it possible to supply power to wireless devices such as actuators that require high power by an open space wireless power distribution system while complying with radio wave protection guidelines. In this case, if it is determined that there is a person in the indoor space, a low-power electromagnetic wave is transmitted to the wireless device. However, if electrical energy is received when the high-power electromagnetic wave is received, The stored electric energy can secure the power supply power when receiving a low-power electromagnetic wave.
なお、本発明において、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。また、本発明において、第２の波動の電力は、無線機器のうち動作するために必要な電力が最も大きい無線機器の動作電力と当該無線機器が波動送信装置からの第１の波動を受信して生成した電源電力との差分に基づいて決定するようにするとよい。このようにすることによって、第２の波動の電力を必要かつ十分な電力に抑えることが可能となる。 In the present invention, the wave is not limited to electromagnetic waves, and light or ultrasonic waves may be used as the wave. In the present invention, the power of the second wave is the operating power of the wireless device having the largest power required to operate among the wireless devices, and the wireless device receives the first wave from the wave transmitting device. It may be determined based on the difference from the generated power. By doing so, it is possible to suppress the power of the second wave to a necessary and sufficient power.
また、本発明において、人の在／不在を検知する人検知センサを室内空間に設置し、この人検知センサからの検知結果に基づいて室内空間に人が存在するか否かを判断するようにする場合、この人検知センサを波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器の１つとしてもよい。このようにすることにより、人検知センサへの配線が不要となり、また、室内のレイアウト変更が生じた場合でも柔軟に対応することが可能となる。 Further, in the present invention, a human detection sensor for detecting the presence / absence of a person is installed in the indoor space, and it is determined whether or not a person exists in the indoor space based on the detection result from the human detection sensor. In this case, the human detection sensor may be one of wireless devices that operate by receiving a wave transmitted from the wave transmitting device and generating its own power from the received wave. By doing so, wiring to the human detection sensor becomes unnecessary, and it is possible to flexibly cope with a change in indoor layout.
本発明によれば、波動送信装置において、室内空間に人が存在するか否かを判断するようにし、室内空間に人が存在すると判断された場合、人体に影響を与えない程度の小電力の波動として定められた第１の波動を室内空間に送信し、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断された場合、第１の波動よりも大電力の波動として定められた第２の波動を室内空間に送信するようにしたので、室内空間に人が存在する、もしくは人が存在する可能性がある場合、小電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しない、もしくは人が存在しない可能性がある場合、大電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。 According to the present invention, in the wave transmission device, it is determined whether or not a person is present in the indoor space. When it is determined that a person is present in the indoor space, the low-power that does not affect the human body. When the first wave defined as the wave is transmitted to the indoor space and it is determined by the presence / absence determination means that no person is present in the indoor space, the first wave defined as a wave of higher power than the first wave is determined. Since the second wave is transmitted to the indoor space, if there is a person or there is a possibility that there is a person in the indoor space, the low-power wave (the first wave) is transmitted through the indoor space. When there is no person in the indoor space or there is a possibility that no person exists in the indoor space, the high-power wave (first wave) is transmitted from the wave transmitting apparatus through the indoor space to the wireless device. Will be sent to While complying with protection guidelines, the open space wireless power distribution system, it is possible to supply power to the wireless device such as an actuator which requires a large power.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明の一実施の形態（実施の形態１）を示す無線電力配電システムの構成図である。同図において、１は室内空間、２は室内空間１内に位置する無線電力供給装置、３は室内空間１内に位置する無線機器、４は外部電源、５は外部コントローラである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless power distribution system showing an embodiment (Embodiment 1) of the present invention. In the figure, 1 is an indoor space, 2 is a wireless power supply device located in the
なお、図１では分かり易いように、室内空間１内に無線電力供給装置２および無線機器３を位置させているが、室内空間１を通して相互に無線通信を行えればよく、無線電力供給装置２および無線機器３は室内空間１の外に位置していてもよい。また、この無線電力配電システムにおいて、無線電力供給装置２が本発明でいう波動送信装置に対応する。また、無線機器３は、複数設けられていてもよい。
In FIG. 1, for easy understanding, the wireless
無線電力供給装置２は、外部電源４からの電源の供給を受けて安定した電源電圧を生成する安定化電源部２Ａと、安定化電源部２Ａからの電源電圧を受けて動作するシステム制御部２Ｂおよび配電レベル制御部２Ｃと、室内空間１への電磁波の送信および室内空間１からの電磁波の受信をアンテナＡＮＴ１を介して行う送受信部２Ｄと、送受信部２Ｄを介して受信された外部からの情報をシステム制御部２Ｂへ送る受信制御部２Ｅとを備えている。
The wireless
無線機器３は、駆動部を有するアクチュエータであり、モータ３Ａと、このモータ３Ａの回転を減速して駆動軸ＤＳに伝える減速部３Ｂと、モータ３Ａを駆動するドライバ部３Ｃと、減速部３Ｂを介して駆動軸ＤＳの回転角度位置を検出する位置検出部３Ｄと、位置検出部３Ｄによって検出される駆動軸ＤＳの回転角度位置のフィードバックを受けてモータ３Ａの回転をドライバ部３Ｃを介して制御する制御部３Ｅとを備えている。
The wireless device 3 is an actuator having a drive unit, and includes a motor 3A, a
また、無線機器３は、アンテナＡＴＮ２を介して受信した室内空間１における無線センサ（図示せず）からの温度，湿度等の環境情報を制御部３Ｅへ送る受信部３Ｆと、制御部３Ｅからの情報をアンテナＡＴＮ２を介して室内空間１へ送信する送信部３Ｇと、アンテナＡＴＮ２を介して受信した無線電力供給装置２からの電磁波を電流に変換して整流する整流部３Ｈと、整流部３Ｈによって整流された電流による電荷を蓄える蓄電部３Ｉと、蓄電部３Ｉに蓄積された電荷から安定した電源電圧を生成する安定化電源部３Ｊとを備えている。安定化電源部３Ｊが生成する電源電圧はモータ３Ａ，ドライバ部３Ｃ，制御部３Ｅ，受信部３Ｆ，送信部３Ｇに供給される。
In addition, the wireless device 3 includes a receiving
無線電力供給装置２において、システム制御部２Ｂや配電レベル制御部２Ｃは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御部としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
In the wireless
システム制御部２Ｂは、本実施の形態特有の機能として、室内空間１における人の在／不在の可能性を示すスケジュールに従って、室内空間１における人の在／不在を判断し、その判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る在／不在判断機能を有している。
As a function specific to the present embodiment, the
配電レベル制御部２Ｃは、本実施の形態特有の機能として、システム制御部２Ｂからの在／不在の判断結果に従って、アンテナＡＮＴ１から室内空間１へ送信する電磁波のレベルを小電力と大電力とに切り替える配電レベル切替機能を有している。
As a function unique to the present embodiment, the distribution
なお、システム制御部２Ｂで使用する室内空間１における人の在／不在の可能性を示すスケジュールは、予めシステム制御部２Ｂに設定しておいてもよいし、アンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路で、外部より変更可能に設定するようにしてもよい。
It should be noted that a schedule indicating the possibility of the presence / absence of a person in the
以下、図２に示すタイムチャートを参照しながら、この実施の形態１における無線電力供給装置２のシステム制御部２Ｂが有する在／不在判断機能および配電レベル制御部２Ｃが有する配電レベル切替機能について説明する。
Hereinafter, the presence / absence determination function of the
なお、この例では、システム制御部２Ｂに、室内空間１における人の在／不在の可能性を示すスケジュールとして、人が在室できる時間帯（在室可の時間帯）として６時〜２２時の時間帯が定められ、それ以外の時間帯が人が在室することができない時間帯（在室不可の時間帯）として定められているものとする。
In this example, as a schedule indicating the possibility of the presence / absence of a person in the
〔室内空間１に人が存在していると判断された場合〕
システム制御部２Ｂは、現在の時刻を監視し、この現在の時刻が６時〜２２時の時間帯にあれば、室内空間１における時間帯を在室可の時間帯と判断する。すなわち、室内空間１に人が存在している可能性が高く、室内空間１に人が存在すると判断する。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
[When it is determined that there is a person in the indoor space 1]
The
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在する旨の判断結果が与えられると、室内空間１へ送信する電磁波のレベルを小電力とする。
The distribution
この場合の小電力の電磁波とは、電波防護指針で定められている人体に影響を与えない程度の電磁波であり、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とする。図２では、この場合の電力密度の上限値に応ずる電力レベルをＰＷsafeとして示しており、この電力レベルＰＷsafeよりも小さな値として小電力が定められる。 In this case, the low-power electromagnetic wave is an electromagnetic wave that does not affect the human body defined in the radio wave protection guidelines. When the frequency is 1.5 Hz to 300 GHz, the power density is low in an unmanaged environment. The upper limit value is 1 mW / cm 2, and the upper limit value of power density is 5 mW / cm 2 under the management environment. In FIG. 2, the power level corresponding to the upper limit value of the power density in this case is indicated as PWsafe, and the small power is determined as a value smaller than the power level PWsafe.
したがって、室内空間１に人が存在すると判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりも小さい小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
Therefore, when it is determined that there is a person in the
〔室内空間１に人が存在していないと判断された場合〕
システム制御部２Ｂは、現在の時刻を監視し、この現在の時刻が６時〜２２時以外の時間帯にあれば、室内空間１における時間帯を在室不可の時間帯と判断する。すなわち、室内空間１に人が存在していない可能性が高く、室内空間１に人が存在しないと判断する。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
[When it is determined that there is no person in the indoor space 1]
The
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在しない旨の判断結果が与えられると、室内空間１へ送信する電磁波のレベルを大電力とする。
The distribution
この場合の大電力の電磁波とは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりもその電力レベルが大きい電磁波であり、無線機器３の動作電力を十分確保し得る電力である。 The high-power electromagnetic wave in this case is an electromagnetic wave whose power level is higher than the power level PWsafe that does not possibly affect the human body, and power that can sufficiently secure the operating power of the wireless device 3.
したがって、室内空間１に人が存在しないと判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりも大きい大電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
Therefore, when it is determined that no person is present in the
なお、この実施の形態では、無線機器３を１つしか示していないが、無線機器３が複数存在する場合には、それら無線機器３のうち動作するために必要な電力が最も大きい無線機器の動作電力と当該無線機器が無線電力供給装置２からの小電力の電磁波を受信して生成する電源電力との差分に基づいて決定するようにするとよい。このようにすることによって、大電力の電磁波の電力を必要かつ十分な電力に抑えることが可能となる。
In this embodiment, only one wireless device 3 is shown. However, when there are a plurality of wireless devices 3, the wireless device 3 that has the largest power required to operate is selected. The operating power and the wireless device may be determined based on the difference between the power generated by receiving the low-power electromagnetic wave from the wireless
無線電力供給装置２から送信された電磁波（小電力の電磁波、大電力の電磁波）は、室内空間１を通り、無線機器３で受信される。無線機器３において、無線電力供給装置２からの電磁波は、整流部３Ｈへ送られる。整流部３Ｈは、その電磁波を電流に変換して整流し、この整流された電流を蓄電部３Ｉに送る。蓄電部３Ｉは、蓄電部３Ｉからの電流による電荷を蓄える。
An electromagnetic wave (low-power electromagnetic wave, high-power electromagnetic wave) transmitted from the wireless
この場合、室内空間１に人が存在すると判断されているときには、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。室内空間１に人が存在しないと判断されているときには、無線電力供給装置２からの大電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。
In this case, when it is determined that there is a person in the
ここで、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波より得られる電気エネルギーは小さい。しかし、この場合、蓄電部３Ｉには、室内空間１に人が存在いないと判断されていた場合の大電力の電磁波より得られる電気エネルギーが蓄えられている。室内空間１に人が存在すると判断されている場合には、この蓄電部３Ｉに蓄積されている電気エネルギーが使用され、小電力の電磁波の受信時の電源電力が確保される。
Here, when it is determined that a person is present in the
このようにして、本実施の形態では、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２から人体に影響を与える虞れのない小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とする無線機器３に支障なく電力を供給することができるようになる。
In this way, in the present embodiment, when it is determined that a person is present in the
図３にこの実施の形態１における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図を示す。無線電力供給装置２は、スケジュール記憶部２−１と、在／不在判断部２−２と、配電レベル切替部２−３とを備えており、スケジュール記憶部２−１には室内空間１における人の在／不在の可能性を示すスケジュールが記憶されている。
FIG. 3 shows a functional block diagram of a main part of the wireless
この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−２は、スケジュール記憶部２−１に記憶されているスケジュールに従って、室内空間１における人の在／不在を判断する。配電レベル切替部２−３は、在／不在判断部２Ｂにおける人の在／不在の判断結果に従って、小電力の電磁波を送信するのか、大電力の電磁波を送信するのかを決定する。
In this wireless
〔実施の形態２〕
図４はこの発明の他の実施の形態（実施の形態２）を示す無線電力配電システムの構成図である。この実施の形態２では、室内空間１における人の在／不在を人検知センサ６を用いて検知し、その検知結果を無線で無線電力供給装置２へ送るようにしている。また、人検知センサ６は、本発明でいう無線機器の１つとして設けられ、無線電力供給装置２からの電磁波を受信し、自己の電源電力を生成して動作する機能を備えている。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a configuration diagram of a wireless power distribution system showing another embodiment (Embodiment 2) of the present invention. In the second embodiment, the presence / absence of a person in the
人検知センサ６において、６Ａは人検知部、６Ｂは制御部、６Ｃは受信部、６Ｄは送信部、６Ｅは整流部、６Ｆは蓄電部、６Ｇは安定化電源部、ＡＮＴ３はアンテナであり、安定化電源部６Ｇが生成する電源電圧は人検知部６Ａ，制御部６Ｂ，受信部６Ｃ，送信部６Ｄに供給される。
In the
以下、図５に示すタイムチャートを参照しながら、この実施の形態２における無線電力供給装置２のシステム制御部２Ｂが有する在／不在判断機能および配電レベル制御部２Ｃが有する配電レベル切替機能について説明する。
Hereinafter, the presence / absence determination function of the
〔室内空間１に人が存在している場合〕
人検知センサ６は、室内空間１における人の存在を検知すると（図５（ａ）に示すｔ１点）、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
[When there are people in the interior space 1]
When detecting the presence of a person in the indoor space 1 (point t1 shown in FIG. 5A), the human detection sensor 6 transmits the detection result to the wireless
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断する。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
The
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在する旨の判断結果が与えられると、室内空間１へ送信する電磁波のレベルを小電力とする。
The distribution
この場合の小電力の電磁波とは、実施の形態１と同様、電波防護指針で定められている人体に影響を与えない程度の電磁波であり、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とするものである。図５では、この場合の電力密度の上限値に応ずる電力レベルをＰＷsafeとして示している。 The low-power electromagnetic wave in this case is an electromagnetic wave that does not affect the human body defined by the radio wave protection guideline as in the first embodiment, and when the frequency is 1.5 Hz to 300 GHz, Under the management environment, the upper limit value of the power density is 1 mW / cm 2, and under the management environment, the upper limit value of the power density is 5 mW / cm 2 . In FIG. 5, the power level corresponding to the upper limit value of the power density in this case is indicated as PWsafe.
したがって、室内空間１に人が存在すると判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりも小さい小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
Therefore, when it is determined that there is a person in the
〔室内空間１に人が存在していない場合〕
人検知センサ６は、室内空間１における人の不在を検知すると（図５（ａ）に示すｔ２点）、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
[When there is no person in the indoor space 1]
When detecting the absence of a person in the indoor space 1 (point t2 shown in FIG. 5A), the person detection sensor 6 transmits the detection result to the wireless
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在しないと判断する。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
The
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在しない旨の判断結果が与えられると、室内空間１へ送信する電磁波のレベルを大電力とする。
The distribution
この場合の大電力の電磁波とは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりもその電力レベルが大きい電磁波であり、無線機器３の動作電力を十分確保し得る電力である。 The high-power electromagnetic wave in this case is an electromagnetic wave whose power level is higher than the power level PWsafe that does not possibly affect the human body, and power that can sufficiently secure the operating power of the wireless device 3.
したがって、室内空間１に人が存在しないと判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞れのない電力レベルＰＷsafeよりも大きい大電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
Therefore, when it is determined that no person is present in the
このようにして、この実施の形態２でも実施の形態１と同様、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２から人体に影響を与える虞れのない小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とする無線機器３に支障なく電力を供給することができるようになる。
As described above, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, when it is determined that a person is present in the
図６にこの実施の形態１における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図を示す。無線電力供給装置２は、在／不在判断部２−２と、配電レベル切替部２−３とを備えている。この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−２は、人検知センサ６からの検知結果に従って、室内空間１における人の在／不在を判断する。配電レベル切替部２−３は、在／不在判断部２−２における人の在／不在の判断結果に従って、小電力の電磁波を送信するのか、大電力の電磁波を送信するのかを決定する。
FIG. 6 shows a functional block diagram of a main part of the wireless
なお、上述した実施の形態１や２では、電磁波を波動として用いた場合について説明したが、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。波動が光の場合は、送信手段としてレーザ光照射手段、ＬＥＤ、電球などを用い、受信手段として太陽電池やフォトダイオードなどを用いる。また、波動が超音波の場合は、送受信手段としてピエゾ式振動子や電歪式振動子などを用いる。
In
１…室内空間、２…無線電力供給装置、２Ａ…安定化電源部、２Ｂ…システム制御部、２Ｃ…配電レベル制御部、２Ｄ…送受信部、２Ｅ…受信制御部、３…無線機器、３Ａ…モータ、３Ｂ…減速部、３Ｃ…ドライバ部、３Ｄ…位置検出部、３Ｅ…制御部、３Ｆ…受信部、３Ｇ…送信部、３Ｈ…整流部、３Ｉ…蓄電部、３Ｊ…安定化電源部、４…外部電源、５…外部コントローラ、６…人検知センサ、６Ａ…人検知部、６Ｂ…制御部、６Ｃ…受信部、６Ｄ…送信部、６Ｅ…整流部、６Ｆ…蓄電部、６Ｇ…安定化電源部、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３…アンテナ、ＤＳ…駆動軸、２−１…スケジュール記憶部、２−２…在／不在判断部、２−３…配電レベル切替部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記波動送信装置は、
前記室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、
前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在すると判断された場合、人体に影響を与えない程度の小電力の波動として定められた第１の波動を前記室内空間に送信し、前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在しないと判断された場合、前記第１の波動よりも大電力の波動として定められた第２の波動を前記室内空間に送信する波動送信手段と
を備えることを特徴とする無線電力配電システム。 A wave transmitting device that transmits energy as waves to the indoor space wirelessly, and one or more wireless devices that operate by receiving the waves transmitted from the wave transmitting device and generating their own power supply from the received waves. In a wireless power distribution system comprising:
The wave transmission device includes:
Presence / absence determination means for determining whether a person is present in the indoor space;
When the presence / absence determination unit determines that a person is present in the indoor space, the first wave defined as a low-power wave that does not affect the human body is transmitted to the indoor space, and the presence / absence determination unit transmits the first wave. / Wave transmitting means for transmitting, to the indoor space, a second wave defined as a wave having a higher power than the first wave when the absence determining means determines that no person is present in the indoor space. A wireless power distribution system comprising:
前記第２の波動の電力は、
前記無線機器のうち動作するために必要な電力が最も大きい無線機器の動作電力と当該無線機器が前記波動送信装置からの前記第１の波動を受信して生成する電源電力との差分に基づいて決定されている
ことを特徴とする無線電力配電システム。 The wireless power distribution system according to claim 1,
The power of the second wave is
Based on the difference between the operating power of the wireless device having the largest power required to operate among the wireless devices and the power source power generated by the wireless device receiving the first wave from the wave transmitting device. Wireless power distribution system characterized by being determined.
前記在／不在判断手段は、
前記室内空間に対して予め定められている人の在／不在の可能性を示すスケジュールに基づいて前記室内空間に人が存在するか否かを判断する
ことを特徴とする無線電力配電システム。 The wireless power distribution system according to claim 1,
The presence / absence determination means includes:
A wireless power distribution system, wherein it is determined whether or not a person exists in the indoor space based on a schedule that indicates a possibility of the presence / absence of a person that is predetermined for the indoor space.
前記在／不在判断手段は、
前記室内空間に設置された人の在／不在を検知する人検知センサからの検知結果に基づいて前記室内空間に人が存在するか否かを判断する
ことを特徴とする無線電力配電システム。 The wireless power distribution system according to claim 1,
The presence / absence determination means includes:
A wireless power distribution system, wherein it is determined whether a person exists in the indoor space based on a detection result from a human detection sensor that detects presence / absence of a person installed in the indoor space.
前記人検知センサは、
前記波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器である
ことを特徴とする無線電力配電システム。 The wireless power distribution system according to claim 4,
The human detection sensor is
A wireless power distribution system, wherein the wireless power distribution system operates by receiving a wave transmitted from the wave transmitter and generating its own power from the received wave.
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