JP2012196070A

JP2012196070A - 給電システム、電力供給装置、及び電力受給装置

Info

Publication number: JP2012196070A
Application number: JP2011058846A
Authority: JP
Inventors: Noboru Dobashi; 登土橋
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】コイルの位置ズレに起因する動作停止を抑制した給電システムを提供する。
【解決手段】給電システム１は、送電台１０及びイメージスキャナ装置２０を有し、送電台１０の天面近傍には、装置の長手方向に複数の送電コイル１６が配列されている。イメージスキャナ装置２０の底面近傍には、装置の長手方向に複数の受電コイル２６が配列されている。送電コイル１６の直径は、受電コイル２６よりも十分に大きく、送電コイル１６Ａ及び１６Ｂの間隔は、受電コイル２６Ａ及び２６Ｂの間隔よりも長い。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルを用いた給電システムに関するものである。

例えば、特許文献１には、平面内で巻回した口径の相違する複数のコイル１，２を同心に配置し、複数のコイル１，２同士を直列又は並列に接続リード線４で接続した複合平面コイルが開示されている。
また、特許文献２には、平面に巻回したコイル(１)とそのコイル(１)の裏面に配置した磁気シールド体(２)とを具備する電力伝送用の平面コイルであって、コイル(１)の中心部に形成される中心空間部分に透磁率の高い材料で形成した突起物(３)を位置させるとともに、磁気シールド体(２)を反射率の高い材質で形成した平面有芯コイルが開示されている。

特開２００８−１３６３１１号公報特開２００８−１４１８５７号公報

本発明は、コイルの位置ズレに起因する動作停止を抑制した給電システムを提供する。

本発明にかかる給電システムは、複数の送電コイルが既定方向に配列された電力供給装置と、複数の受電コイルが既定方向に配列された電力受給装置とを有し、前記送電コイルの既定方向における間隔が、前記受電コイルの既定方向における間隔と異なる。

好適には、前記送電コイルの直径は、前記受電コイルよりも大きく、前記送電コイルの間隔が、前記受電コイルの既定方向における間隔よりも長い。

好適には、前記電力受給装置は、前記受電コイルにより受け取る電力を用いて、動作する動作ユニットと、前記受電コイルにより受け取る電力を監視する監視手段と、前記監視手段により監視される電力が基準値以下に低下した場合に、前記動作ユニットの動作速度を落として、消費電力を低下させる制御手段とを有する。

好適には、前記電力受給装置は、前記受電コイルにより受け取られた電力の一部を蓄電するキャパシタをさらに有し、前記動作ユニットは、前記受電コイルにより受け取られる電力が低下した場合に、前記キャパシタにより蓄電された電力を用いる。

好適には、前記電力供給装置は、この装置の筐体の長手方向に、複数の送電コイルを配列して有し、前記電力受給装置は、この装置の筐体の長手方向に、複数の受電コイルを配列して有する。

また、本発明にかかる電力供給装置は、既定の方向に配列された複数の送電コイルを有し、前記送電コイルの間隔は、電力受給装置に配列された複数の受電コイルの間隔と異なる。

また、本発明にかかる電力受給装置は、既定の方向に配列された複数の受電コイルを有し、前記受電コイルの間隔は、電力供給装置に配列された複数の送電コイルの間隔と異なる。

本発明によれば、コイルの位置ズレに起因する動作停止を抑制できる。

給電システム１の全体構成を例示する図である。送電台１０及びイメージスキャナ装置２０の断面を例示する図である。イメージスキャナ装置２０の電力管理を模式的に説明する図である。送電台１０とイメージスキャナ装置２０との相対位置を装置の長手方向に変位させた複数の状態を例示する図である。本実施形態における給電システム１で供給される合計電力を模式的に説明する図である。比較例における送電台とイメージスキャナ装置との相対位置を装置の長手方向に変位させた複数の状態を例示する図である。比較例における給電システムで供給される合計電力を模式的に説明する図である。本実施形態の合計電力と比較例の合計電力とを比較する図である。

図１は、給電システム１の全体構成を例示する図である。
図１に例示するように、給電システム１は、送電台１０及びイメージスキャナ装置２０を有し、送電台１０からイメージスキャナ装置２０に対して電力が供給される。
送電台１０は、本発明にかかる電力供給装置の一例であり、天面近傍に、複数の送電コイル（後述）を有する。
イメージスキャナ装置２０は、本発明にかかる電力受給装置の一例であり、底面近傍に、複数の受電コイル（後述）を有する。本例のイメージスキャナ装置２０は、受電コイルを介して供給される電力を用いて、スキャン動作を行う。
本例の給電システム１において、送電台１０の天面近傍に設けられた複数の送電コイルから、イメージスキャナ装置２０の底面近傍に設けられた複数の受電コイルに非接触で電力が供給される。

図２は、送電台１０及びイメージスキャナ装置２０の断面を例示する図である。
図２に例示するように、送電台１０の天面近傍に、２つの送電コイル１６Ａ及び１６Ｂが配置されている。２つの送電コイル１６Ａ及び１６Ｂは、送電台１０の筐体の長手方向に配列されている。これらの送電コイル１６Ａ及び１６Ｂは、例えば、空芯コイルである。なお、送電コイル１６ＡをＬ１と表記し、送電コイル１６ＢをＬ２と表記することがある。

また、イメージスキャナ装置２０の底面近傍に、２つの受電コイル２６Ａ及び２６Ｂが配置されている。２つの受電コイル２６Ａ及び２６Ｂは、イメージスキャナ装置２０の筐体の長手方向に配列されている。これらの受電コイル２６Ａ及び２６Ｂは、例えば、空芯コイルである。本例のイメージスキャナ装置２０は、モバイルタイプのスキャナであるため、軽量化の観点から空芯コイルが好適である。なお、受電コイル２６ＡをＬ４と表記し、受電コイル２６ＢをＬ５と表記することがある。

図２に例示するように、送電コイル１６の直径は、受電コイル２６よりも十分に大きい。また、送電コイル１６Ａ及び１６Ｂの間隔は、受電コイル２６Ａ及び２６Ｂの間隔とは異なる。より具体的には、送電コイル１６Ａ及び１６Ｂの間隔は、受電コイル２６Ａ及び２６Ｂの間隔よりも長い。ここで、本願における「コイルの間隔」とは、コイルの中心から他のコイルの中心までの距離をいう。すなわち、送電コイル１６Ａ及び１６Ｂの間隔は、これらのコイルの中心間の距離をいう。

イメージスキャナ装置２０には、さらに、スキャナユニット２２及び制御ユニット２４が含まれている。
スキャナユニット２２は、本発明にかかる動作ユニットの一例であり、受電コイル２６を介して供給される電力を用いて、スキャン動作を行う。スキャナユニット２２には、例えば、原稿を搬送する搬送ローラと、搬送ローラを駆動させるモータと、原稿から画像を読み取るイメージセンサと、読み取られた画像に対して画像処理を施す画像処理装置とが含まれている。
制御ユニット２４は、受電コイル２６により供給される電力に基づいて、スキャナユニット２２の電力制御を行う。

図３は、イメージスキャナ装置２０の電力管理を模式的に説明する図である。
図３に例示するように、イメージスキャナ装置２０には、整流回路２４０、キャパシタ２４２、安定化電源回路２４４、電圧監視モニタ回路２４６、及び、モータ回転制御回路２４８が設けられている。整流回路２４０、キャパシタ２４２、安定化電源回路２４４、電圧監視モニタ回路２４６及びモータ回転制御回路２４８は、例えば、図２の制御ユニット２４に含まれている。キャパシタ２４２は、受電コイル２６を介して供給される電力を蓄電する。電圧監視モニタ回路２４６は、本発明にかかる監視手段の一例である。モータ回転制御回路２４８は、本発明にかかる制御手段の一例であり、本例では、スキャナユニット２２のモータを制御する。
図３に示すように、受電コイル２６と送電コイル１６との位置ズレが拡大して、整流回路２４０のＤＣ出力電圧が低下すると、電圧監視モニタ回路２４６が出力電圧低下を即座に検出し、モータ回転制御回路２４８に対して、スキャナユニット２２のモータの駆動速度を低下させるよう指示する。
なお、整流回路２４０のＤＣ出力の瞬時的な電圧低下により、安定化電源回路２４４の動作停止や不安定動作を防ぐために、キャパシタ２４２により、電圧を一定時間保持する。

図４及び図５は、本実施形態における給電システム１で供給される合計電力を模式的に説明する図である。図４は、送電台１０とイメージスキャナ装置２０との相対位置を装置の長手方向に変位させた複数の状態を例示している。
また、図４のグラフは、空芯コイルの給電特性を示している。コイルの位置ズレの許容範囲をできるだけ広くするために、送電コイル１６は受電コイル２６より十分大きな外形サイズになるよう設計されているが、空芯コイルは、一般的に中心部分にコイルのない空間が生じる。そのため、本図のグラフが示すように、電力の伝達効率が最も高い位置は、送電コイル１６と受電コイル２６の中心が同軸上に重なっている状態よりも、少しずらした位置になる。

この特性を利用して、送電コイルＬ１及びＬ２と、受電コイルＬ４及びＬ５との片方の中心をズラした位置に設定することにより、例えばＬ１とＬ４が同軸上で伝送効率がＭｉｄ（最大値より少し落ちた状態）の時には、Ｌ２とＬ５がＭａｘ（最大値）となり、Ｌ２とＬ５が同軸上でＭｉｄの時にはＬ１とＬ４がＭａｘとなるようにコイルを配置することで、図５に示すように、比較例（後述）のような供給電力値の大きな変動を抑制できる。これによりコストアップをせずに必要な電力を供給することが可能になる。
さらにズレが拡大して、イメージスキャナ装置２０の必要供給電力を確保できない状態になった場合に、比較例であれば即座に読み取り動作停止等の不具合となるが、コイルのズレによる電圧低下を電圧監視モニタ回路２４６が検知することで、その低下した電力でも読み取り動作を実行できるように、スキャナユニット２２の読み取り速度（動作速度）を自動的に低下させ、正常な読み取り動作を維持する。

図６及び図７は、比較例における給電システムで供給される合計電力を模式的に説明する図である。比較例は、図６に示すように、送電コイルの中心と受電コイルの中心を一致させた場合の給電システムである。
図６及び図７に示すように、比較例の給電システムでは、送電コイルと受電コイルの相対位置が変化すると、図４及び図５の本実施形態よりも急峻に供給電力が変化する。

図８は、本実施形態の合計電力と比較例の合計電力とを比較する図である。
図８に示すように、比較例では、合計電力の絶対値として、２つの大きなＭａｘポイントがある反面、１つのＭｉｎポイントが２つのＭａｘポイントの間に存在する。このため、仮に、このＭｉｎポイントがスキャナユニット２２の安定動作に必要な電力限界値を下回る場合には、イメージスキャナ装置２０の位置決めが難しくなる。
これに対し、本実施形態では、Ｍａｘポイントの合計電力の絶対値は、比較例のＭａｘポイントよりも低いものの、Ｍｉｎポイントの合計電力は大きく低下せず、スキャナユニット２２の安定動作に必要な電力限界値以上をキープしている。

また、仮に、比較例において、Ｍｉｎポイントの合計電力を、スキャナユニット２２の安定動作に必要な電力限界値以上に引き上げた場合に、全体の電力アップが必要となり、電圧変換回路を構成する回路部品のコストアップなどデメリットが発生する。
すなわち、本実施形態は、コイルの片方を若干ずらすだけで、装置の安定動作に必要な電力の供給を確保でき、比較例が必要とする回路部品のコストアップを要しない。

以上説明したように、本実施形態の給電システム１は、給電側に配列された複数の送電コイル１６の間隔を、受電側に配列された受電コイル２６の間隔よりも長くすることにより、受電コイルの位置ズレに起因する動作停止を抑制できる。

１給電システム
１０送電台
１６送電コイル
２０イメージスキャナ装置
２２スキャナユニット
２４制御ユニット
２４２キャパシタ
２４４電圧監視モニタ
２６受電コイル

Claims

複数の送電コイルが既定方向に配列された電力供給装置と、
複数の受電コイルが既定方向に配列された電力受給装置と
を有し、
前記送電コイルの既定方向における間隔が、前記受電コイルの既定方向における間隔と異なる
給電システム。
前記送電コイルの直径は、前記受電コイルよりも大きく、
前記送電コイルの間隔が、前記受電コイルの既定方向における間隔よりも長い
請求項１に記載の給電システム。
前記電力受給装置は、
前記受電コイルにより受け取る電力を用いて、動作する動作ユニットと、
前記受電コイルにより受け取る電力を監視する監視手段と、
前記監視手段により監視される電力が基準値以下に低下した場合に、前記動作ユニットの動作速度を落として、消費電力を低下させる制御手段と
を有する
請求項２に記載の給電システム。
前記電力受給装置は、
前記受電コイルにより受け取られた電力の一部を蓄電するキャパシタ
をさらに有し、
前記動作ユニットは、前記受電コイルにより受け取られる電力が低下した場合に、前記キャパシタにより蓄電された電力を用いる
請求項３に記載の給電システム。
前記電力供給装置は、この装置の筐体の長手方向に、複数の送電コイルを配列して有し、
前記電力受給装置は、この装置の筐体の長手方向に、複数の受電コイルを配列して有する
請求項４に記載の給電システム。
既定の方向に配列された複数の送電コイル
を有し、
前記送電コイルの間隔は、電力受給装置に配列された複数の受電コイルの間隔と異なる
電力供給装置。
既定の方向に配列された複数の受電コイル
を有し、
前記受電コイルの間隔は、電力供給装置に配列された複数の送電コイルの間隔と異なる
電力受給装置。