JP6120240B2 - 密閉空間用の非接触電力伝送装置 - Google Patents
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Description
一方、かかる密閉空間において、照明、記録装置の駆動等のために密閉空間の内部への電源供給が必要となる。
従来、このような密閉空間用の電力供給手段として、特許文献1〜4が既に開示されている。
特許文献2では、グローブボックスの壁貫通孔に気密型給電器が設置されている。
特許文献3では、グローブボックスのグローブポートに装着される閉塞栓に、通電コネクタが取り付けられている。
特許文献4では、グローブボックスのシール壁を透して外部の照明機構からの光で内部モジュールの光電池に給電している。
また、その他に(3)内部に電池を設置する手段も想定される。
(2)外部から光で給電する場合、光電池による発電出力が小さいため、供給できる電力が小さい。また、密閉空間の隔壁が光を透す必要があるため、遮光性が要求される密閉空間には適用できない。
(3)電池を用いる場合、電池の容量には限りがあるため、一定時間ごとに電池を交換する必要があり、電池を交換するときに密閉空間を一時的に開放する必要があり、物質漏洩や物質侵入が生じる可能性がある。
前記隔壁の内面に固定された内側保持具と、
前記隔壁の外面に固定された外側保持具と、を備え、
前記内側保持具は、その外面に受電コイルを前記電力伝送壁に近接させて保持し、
前記外側保持具は、その外面に給電コイルを前記電力伝送壁に近接させて保持し、
前記給電コイルと前記受電コイル間で電力を非接触で伝送し、
前記内側保持具は、内側コイル保持部材と内面固定部材とを有し、
前記外側保持具は、外側コイル保持部材と外面固定部材とを有し、
前記内側コイル保持部材と前記内面固定部材との連結部及び前記外側コイル保持部材と前記外面固定部材との連結部は、前記隔壁の変位に追従できるように可撓性又は弾性を有する、ことを特徴とする密閉空間用の非接触電力伝送装置が提供される。
前記内面固定部材は、前記内側コイル保持部材と前記隔壁の内面との双方に固定され、
前記受電コイルは、前記内側コイル保持部材と前記隔壁の内面との間で、前記内側コイル保持部材に保持され、
前記外面固定部材は、前記外側コイル保持部材と前記隔壁の外面との双方に固定され、
前記給電コイルは、前記外側コイル保持部材と前記隔壁の外面との間で、前記外側コイル保持部材に保持されている。
密閉空間の内側に設けられ受電コイルから電力を受電する受電回路と、
給電回路から受電回路へ伝送された電力の伝送効率を検出する伝送効率検出装置と、を備える。
従って、内側保持具と外側保持具にそれぞれ保持された受電コイルと給電コイルは、電磁界を透過させる材料からなる電力伝送壁を間に挟んだ状態で相対的な位置関係を保持することができ、給電コイルと受電コイル間で電力を非接触で伝送することができる。
さらに、電力伝送壁は透光性を必要としないので、遮光性のある材料を用いることで、遮光性が要求される密閉空間にも適用できる。
この図において、(A)は、本発明による非接触電力伝送装置10を備えた密閉空間1を示す模式図、(B)は(A)のB部拡大図である。
保持具固定部4は、電力伝送壁3と同じ材質、もしくは、それ以外の隔壁1aと同じ材質であってもよい。
図1(B)において、非接触電力伝送装置10は、密閉空間1の外側に位置する給電コイル12、給電コイル12に電力を供給する給電回路14、密閉空間1の内側に位置する受電コイル16、及び受電コイル16から電力を受電する受電回路18を備え、給電コイル12と受電コイル16間で電力を非接触で伝送する。
給電コイル12と給電回路14、及び受電コイル16と受電回路18はそれぞれ電力ケーブル14a、18aで電気的に接続されている。
なお、給電コイル12及び受電コイル16の形状は、非接触電力伝送が可能である限りで任意であり、例えば円形、楕円形であってもよい。また給電コイル12と受電コイル16の形状が相違してもよい。
給電コイル12の給電面12aと受電コイル16の受電面16aとの間隔は、その間に電磁気結合回路が形成され、所望の非接触電力伝送が可能である限りで任意である。
図1(B)において、内側保持具20は、内側コイル保持部材22と内面固定部材24を有する。
内側コイル保持部材22は、受電コイル16を保持する部材であり、この例では平板状部材である。
内面固定部材24は、内側コイル保持部材22の外縁部に固定され、内側コイル保持部材22を隔壁1aの内面に固定する。
この構成により、非接触電力伝送に与える密閉空間1の減圧又は加圧の影響を回避することができる。
図1(B)において、外側保持具30は、外側コイル保持部材32と外面固定部材34を有する。
外側コイル保持部材32は、給電コイル12を保持する部材であり、この例では平板状部材である。
外面固定部材34は、外側コイル保持部材32の外縁部に固定され、外側コイル保持部材32を隔壁1aの外面に固定する。
この構成により、非接触電力伝送に与える密閉空間1の減圧又は加圧の影響を回避することができる。
図2(A)において、内面固定部材24と外面固定部材34は、保持具固定部4の内面と外面にそれぞれ吸着可能なバキュームカップであり、保持具固定部4の任意の位置に固定できるようになっている。
バキュームカップは、複数設けることが好ましい。内側保持具のバキュームカップは、密閉空間1の減圧又は加圧において、内側保持具20の自重、受電コイル16の重量および電力ケーブル18aの重量や振動等による力が加わっても内側保持具20が保持具固定部4から外れたり、その内面に沿って移動したりしない吸着力に設定されている。外側保持具のバキュームカップは、隔壁1aの外側の空気圧において、外側保持具30の自重、給電コイル12の重量および電力ケーブル14aの重量や振動等による力が加わっても外側保持具30が保持具固定部4から外れたり、その外面に沿って移動したりしない吸着力に設定されている。
また、内側コイル保持部材22及び外側コイル保持部材32とバキュームカップとの連結部は、隔壁1aの変位に追従できるように可撓性又は弾性を有することが好ましい。
マグネットは、複数設けることが好ましい。内側保持具のマグネットは、内側保持具20の自重、受電コイル16の重量および電力ケーブル18aの重量や振動等による力が加わっても内側保持具20が保持具固定部4から外れたり、その内面に沿って移動したりしない吸着力を発生する磁力を有する。外側保持具のバキュームカップは、外側保持具30の自重、給電コイル12の重量および電力ケーブル14aの重量や振動等による力が加わっても外側保持具30が保持具固定部4から外れたり、その外面に沿って移動したりしない吸着力を発生する磁力を有する。
内側保持具のマグネットと外側保持具のマグネットは、内側保持具20の自重、受電コイル16の重量および電力ケーブル18aの重量や振動等による力が加わっても内側保持具20が保持具固定部4から外れたり、その内面に沿って移動したりせず、かつ、外側保持具30の自重、給電コイル12の重量および電力ケーブル14aの重量や振動等による力が加わっても外側保持具30が保持具固定部4から外れたり、その外面に沿って移動したりしないよう、引き合う力を発生して隔壁1aを十分な力で挟み込むことができる磁力を有する。
保持具固定部4は磁力を透過する材料(ガラス、プラスチック、FRPなど)である必要があり、表面は滑らかで摩擦係数が大きいことが望ましい。
また、内側コイル保持部材22及び外側コイル保持部材32とマグネットとの連結部は、隔壁1aの変位に追従できるように可撓性又は弾性を有することが好ましい。
また、内面固定部材24と外面固定部材34にバキュームカップとマグネットを併用してもよい。
内面固定部材24および外面固定部材34としてバキュームカップないしマグネットを使用することにより、固定のために釘やネジを隔壁1aに打ち込んだりねじ込んだりすることが不要であり、隔壁1aの強度が低下しない。また、接着剤で固定する場合と異なり、非接触給電が不要な場合はバキュームカップないしマグネットを隔壁1aから離すことにより、内側保持具20を含む受電コイル16、外側保持具30を含む給電コイル12を他の場所へ移設することも可能である。
従って、内側保持具20と外側保持具30にそれぞれ保持された受電コイル16と給電コイル12は、電磁界を透過させる材料からなる電力伝送壁3を間に挟んだ状態で相対的な位置関係を保持することができ、給電コイル12と受電コイル16間で電力を非接触で伝送することができる。
さらに、電力伝送壁3は透光性を必要としないので、遮光性のある材料を用いることで、遮光性が要求される密閉空間1にも適用できる。
この例において、本発明の非接触電力伝送装置10は、さらに給電回路14から受電回路18へ伝送された電力の伝送効率を検出する伝送効率検出装置40を備える。
給電演算器46はさらに、受電電力量と給電電力量から伝送された電力の伝送効率を演算する。この伝送効率は、伝送効率=(受電回路18の受電電力量)/(給電回路14の給電電力量)として求めることができる。
出力装置47は、伝送効率の値を数値やメータで表示したり、或いは伝送効率が予め設定した閾値より低い場合にアラーム(ランプ又は音)を出力する。
さらに、第1実施形態と同様に、電力伝送壁3は透光性を必要としないので、遮光性のある材料を用いることで、遮光性が要求される密閉空間1にも適用できる。
また電力伝送壁3が遮光性のある不透明な材料であっても、隔壁1aの外側において出力装置47で表示される伝送効率を目視することにより伝送効率が高い位置に給電コイル12及び外側保持具30を設置することが可能であり、それらの位置決めを容易にすることができる。
また、細菌が存在する、毒物がある、など汚染された側に位置する受電コイル16は、樹脂で封入して電気回路の劣化を防ぎ、汚物除去しやすくすることが望ましい。
特に汚れる環境、付着したものが漏洩することが望ましくない環境では、非接触給電の受電コイル16、受電回路18、内側コイル保持部材22、内面固定部材24、電力を使用する装置(照明用ランプなど)を一体構造とし、使用後に容易に廃棄できるようにしてもよい。
3 電力伝送壁、4 保持具固定部、
10 非接触電力伝送装置、
12 給電コイル、12a 給電面、
14 給電回路、14a 電力ケーブル、
16 受電コイル、16a 受電面、
18 受電回路、18a 電力ケーブル、
20 内側保持具、22 内側コイル保持部材、24 内面固定部材、
30 外側保持具、32 外側コイル保持部材、34 外面固定部材、
40 伝送効率検出装置、
41 受電演算器、42 受電信号線、
43 受電送信器、44 給電受信器、
45 給電信号線、46 給電演算器、
47 出力装置
Claims (8)
- 隔壁の一部ないし全部が電磁界を透過させる材料からなる電力伝送壁である密閉空間内に電力を供給する密閉空間用の非接触電力伝送装置であって、
前記隔壁の内面に固定された内側保持具と、
前記隔壁の外面に固定された外側保持具と、を備え、
前記内側保持具は、その外面に受電コイルを前記電力伝送壁に近接させて保持し、
前記外側保持具は、その外面に給電コイルを前記電力伝送壁に近接させて保持し、
前記給電コイルと前記受電コイル間で電力を非接触で伝送し、
前記内側保持具は、内側コイル保持部材と内面固定部材とを有し、
前記外側保持具は、外側コイル保持部材と外面固定部材とを有し、
前記内側コイル保持部材と前記内面固定部材との連結部及び前記外側コイル保持部材と前記外面固定部材との連結部は、前記隔壁の変位に追従できるように可撓性又は弾性を有する、ことを特徴とする密閉空間用の非接触電力伝送装置。 - 前記受電コイルの受電面と前記電力伝送壁の内面との間、及び前記給電コイルの給電面と前記電力伝送壁の外面との間にそれぞれ隙間が設けられ、密閉空間の減圧又は加圧により変形する前記電力伝送壁が前記受電面及び前記給電面に接触しないように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。
- 前記内面固定部材は、前記内側コイル保持部材と前記隔壁の内面との双方に固定され、
前記受電コイルは、前記内側コイル保持部材と前記隔壁の内面との間で、前記内側コイル保持部材に保持され、
前記外面固定部材は、前記外側コイル保持部材と前記隔壁の外面との双方に固定され、
前記給電コイルは、前記外側コイル保持部材と前記隔壁の外面との間で、前記外側コイル保持部材に保持されている、ことを特徴とする請求項1に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。 - 前記内面固定部材と前記外面固定部材の一方又は両方はマグネットであり、吸着することにより前記隔壁に固定される、ことを特徴とする請求項3に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。
- 前記内面固定部材と前記外面固定部材の一方又は両方はバキュームカップであり、吸着することにより前記隔壁に固定される、ことを特徴とする請求項3に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。
- 前記内面固定部材と前記外面固定部材の両方はマグネットであり、互いに吸引して前記隔壁を挟み込むことにより前記隔壁に固定される、ことを特徴とする請求項3に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。
- 前記密閉空間の外側に設けられ前記給電コイルに電力を供給する給電回路と、
前記密閉空間の内側に設けられ前記受電コイルから電力を受電する受電回路と、
前記給電回路から前記受電回路へ伝送された電力の伝送効率を検出する伝送効率検出装置と、を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。 - 前記伝送効率検出装置は、前記受電回路の受電電力量を演算する受電演算器と、前記受電電力量を送信する受電送信器と、前記受電電力量を受信する給電受信器と、前記給電回路の給電電力量を演算しかつ伝送された電力の前記伝送効率を演算する給電演算器と、を有する、ことを特徴とする請求項7に記載の密閉空間用の非接触電力伝送装置。
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