特許 7545829 無線給電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】無線給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20240829BHJP

   H01R 31/06 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

H02J50/10

H01R31/06 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020132890

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2022029560

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】303057365

【氏名又は名称】株式会社安藤・間

(74)【代理人】

【識別番号】110001335

【氏名又は名称】弁理士法人 武政国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊澤 優一

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１６２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１７５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０８８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０２０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３００２０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

Ｈ０１Ｒ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線給電可能な無線送電ユニットと、
無線給電コンセントと、を備え、
前記無線給電コンセントは、前記無線送電ユニットから無線給電によって受電する受電手段と、プラグ栓刃を差し込むプラグ栓刃差込口と、前記無線送電ユニットに接触する接触面と、該プラグ栓刃差込口が設けられる差込面と、を有し、
前記無線給電コンセントの前記接触面にそれぞれ断面形状が異なる２以上の嵌合孔が設けられるとともに、前記無線送電ユニットの表面にそれぞれ断面形状が異なる２以上の嵌合突起が設けられ、
前記無線送電ユニットから受電した電力を、前記プラグ栓刃差込口に差し込まれたプラグ栓刃を具備する電力消費機器に給電し、
それぞれの前記嵌合孔と前記嵌合突起が嵌合することによって前記無線送電ユニットの表面と前記接触面が接近するとともに、前記無線給電コンセントは前記無線送電ユニットから受電可能となる、
ことを特徴とする無線給電装置。

【請求項2】

前記嵌合突起は、前記無線送電ユニットによる給電が可能な伝送距離まで接近できない程度の長さを有し、
前記嵌合孔は、前記伝送距離まで接近するように前記嵌合突起を収容できる程度の深さを有している、
ことを特徴とする請求項１記載の無線給電装置。

【請求項3】

前記差込面が、前記接触面に対して傾斜して形成された、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線給電装置。

【請求項4】

前記無線送電ユニットは、壁体内に設置され、
前記無線送電ユニットの表面が、前記壁体の壁面と同一又は略同一面である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、無線給電に関するものであり、より具体的には、無線給電による受電が可能な無線給電コンセントと、これを用いた無線給電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

屋外で電気を使用するために、建物等の外側にコンセントを設けることがある。この屋外用コンセントは、雨水等による漏電を防ぐために特許文献１に示すような防水カバーが取り付けられるのが一般的である。ところが防水カバーを取り付けることによって壁面から大きく突出することになり、歩行者がつまずくといった安全性の問題や、美観を損ねる問題、作業機械等が誤って衝突することによる破損の問題などがあり、さらに盗電の問題も指摘することができる。

【0003】

そのため、防水カバーを取り付けることなく屋外で電気を利用できれば好適である。この場合、特許文献２で開示されるような無線給電の技術を利用することが考えられる。無線給電によれば、屋外にコンセント（特に、プラグ栓刃差込口）を常設する必要がなく、すなわち雨水等による漏電のおそれがないため防水カバーが不要となるうえ、従来の屋外用コンセントに比べ盗電も回避しやすい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２０６９７０号公報

【文献】特開２００５－０９４８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に開示される技術をはじめ、これまで無線給電の技術は屋内における利用が主流であり、屋外での利用に適した技術が提案されることはなかった。また従来の無線給電では、受電する機器もコイルを内蔵しているなど無線給電用のものを対象としており、プラグを有する非無線給電用の機器（以下、「一般電力消費機器」という。）でも受電することができる技術が提案されることはなかった。

【0006】

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、屋外でも無線給電を有効に利用することができる無線給電コンセントと、これを用いた無線給電装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願発明は、壁体内に設置された無線送電ユニットを屋外で利用するという点、無線送電ユニットと一般電力消費機器を中継する無線給電コンセントを利用するという点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。

【0008】

本願発明の無線給電コンセントは、受電手段とプラグ栓刃差込口を備えたものである。このうち受電手段は、無線給電可能な無線送電ユニットから無線給電によって受電する手段である。またプラグ栓刃差込口は、電力消費機器に接続されたプラグ栓刃を差し込むものである。そして、一般電力消費機器のプラグ栓刃をプラグ栓刃差込口に差し込むことによって、無線送電ユニットから受電した一般電力が電力消費機器に給電される。

【0009】

本願発明の無線給電装置は、本願発明の無線給電コンセントと無線給電可能な無線送電ユニットを備えたものである。

【0010】

本願発明の無線給電装置は、無線給電コンセントが接触面と差込面を有するものとすることもできる。この接触面は無線送電ユニットに接触する面であり、一方の差込面はプラグ栓刃差込口が設けられる面である。

【0011】

本願発明の無線給電装置は、嵌合孔と嵌合突起が設けられたものとすることもできる。嵌合孔は無線給電コンセントの接触面に設けられ、嵌合突起は無線送電ユニットの表面に設けられる。

【0012】

本願発明の無線給電装置は、無線送電ユニットが壁体内に設置されたものとすることもできる。この場合、無線送電ユニットの表面が壁体の壁面と略同一面（同一含む）となるように設置される。

【発明の効果】

【0013】

本願発明の無線給電コンセント、及び無線給電装置には、次のような効果がある。
（１）無線給電のために製造された専用の電力消費機器に限らず、非無線給電用の一般電力消費機器も無線給電により受電することができる。
（２）無線送電ユニットを壁体内に設置することで防水カバーの設置を回避することができ、その結果、歩行者がつまずくといった安全性の問題や、美観を損ねる問題、作業機械が誤って衝突することによる破損の問題が生ずることを抑制することができる。
（３）嵌合孔と嵌合突起を設けることによって第三者の利用を防ぎ、すなわち盗電を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は本願発明の無線給電コンセントを模式的に示す断面図、（ｂ）は本願発明の無線給電コンセントを模式的に示す正面図、（ｃ）は本願発明の無線給電コンセントを模式的に示す背面図。

【図2】（ａ）は無線送電ユニットを模式的に示す断面図、（ｂ）は本無線送電ユニットを模式的に示す正面図。

【図3】受電側表面が壁体面と略同一面となるように設置された無線送電ユニットを模式的に示す断面図。

【図4】（ａ）は無線送電ユニットに無線給電コンセントを装着した状態を模式的に示す断面図、（ｂ）は無線給電コンセントに一般電力消費機器のプラグ栓刃を差し込んだ状態を模式的に示す断面図。

【図5】差込面が受電側接触面に対して傾斜して形成された無線給電コンセントを模式的に示す断面図。

【図6】（ａ）は送電側表面に嵌合突起が設けられた無線送電ユニットと受電側接触面に嵌合孔が設けられた受電コイルを模式的に示す断面図、（ｂ）は嵌合孔に嵌合突起が嵌合することで送電側表面と受電側接触面が接近した無線送電ユニットと受電コイルを模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本願発明の無線給電コンセント、及び無線給電装置の実施の例を図に基づいて説明する。なお、本願発明の無線給電コンセント、及び無線給電装置は、磁界共鳴方式や電界結合方式、電波受信方式など、従来用いられている種々の無線給電方式を採用することができるが、便宜上ここでは電磁誘導方式を採用するケースで説明する。この電磁誘導方式は、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を給電（送電）する方式であり、通常は送電側、受電側ともにコイルが設けられる。

【0016】

（無線給電コンセント）
図１は、本願発明の無線給電コンセント１００を模式的に示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその背面図である。この図に示すように本願発明の無線給電コンセント１００は、受電コイル１１０（受電手段）とプラグ栓刃差込口１２０を含んで構成され、さらに受電函体１３０や係止爪１４０、後述する嵌合突起（あるいは嵌合孔）を含んで構成することもできる。

【0017】

図１（ａ）に示すように受電コイル１１０は受電函体１３０内に収容され、この受電函体１３０には略平行（平行含む）な差込面１３０Ｆ（図では右側面）と受電側接触面１３０Ｂ（図では左側面）が形成されている。なお受電コイル１１０は、受電側接触面１３０Ｂ側に向くように配置される。また、差込面１３０Ｆには図１（ｂ）に示すように「一般電力消費機器」のプラグ栓刃を差し込むプラグ栓刃差込口１２０が設けられ、一方、受電側接触面１３０Ｂには図１（ｃ）に示すように複数（図では３つ）の係止爪１４０が設けられる。ここで一般電力消費機器とは、既に説明したとおりプラグを有する非無線給電用の機器（従来の一般的な電気機器や電子機器）のことである。

【0018】

（無線給電装置）
本願発明の無線給電装置は、図１に示す無線給電コンセント１００と、図２に示す無線送電ユニット２００を含んで構成される。図２は、無線送電ユニット２００を模式的に示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその正面図である。この図に示すように無線送電ユニット２００は、送電コイル２１０（送電手段）を含んで構成され、さらに送電函体２２０や係止溝２３０、後述する嵌合孔（あるいは嵌合突起）を含んで構成することもできる。

【0019】

図２（ａ）に示すように送電コイル２１０は送電函体２２０内に収容され、この送電函体２２０には送電側表面２２０Ｓ（図では右側面）が形成され、さらにこの送電側表面２２０Ｓには図２（ｂ）に示すように複数（図では３つ）の係止溝２３０が設けられる。なお送電コイル２１０は送電側表面２２０Ｓ側に向くように配置され、また送電コイル２１０は直接、あるいはブレーカーなどを通じて電源に接続されており、送電コイル２１０に電流を流すことができる構造とされている。

【0020】

本願発明の無線給電装置を屋外で使用するときは、図３に示すように送電側表面２２０Ｓが屋外に現れるように無線送電ユニット２００を壁体ＣＷ内に設置（埋設）するとよい。このとき、送電側表面２２０Ｓが壁体ＣＷの壁面と略同一面（同一含面む）となるように無線送電ユニット２００を配置すれば、従来の防水カバーのように壁面から大きく突出する（つまり障害物をつくる）ことを回避することができ、その結果、歩行者がつまずいたり、作業機械等が誤って衝突したりすることがなく、また美観を損ねることもない。

【0021】

（使用例）
図４は、本願発明の無線給電装置を屋外で使用する例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は無線送電ユニット２００に無線給電コンセント１００を装着した状態を示し、（ｂ）はさらに無線給電コンセント１００に一般電力消費機器ＡＰのプラグ栓刃ＢＬを差し込んだ状態を示している。なお無線送電ユニット２００は、図３に示すように、送電側表面２２０Ｓが屋外に現れるように、しかも送電側表面２２０Ｓが壁体ＣＷの壁面と略同一面となるように設置されている。またこの場合の受電函体１３０と送電函体２２０は、雨水等が内部に侵入しないように防水加工が施されたもの、あるいは防水材で製作されたものを用いるとよい。

【0022】

本願発明の無線給電装置を使用する場合、図４（ａ）に示すように無線給電コンセント１００を無線送電ユニット２００に取り付ける。より詳しくは、受電函体１３０の受電側接触面１３０Ｂと送電函体２２０の送電側表面２２０Ｓが向かい合うように、しかも接触面１３０Ｂと送電側表面２２０Ｓが接近（あるいは接触）するように取り付ける。これにより、受電コイル１１０と送電コイル２１０が向かい合うとともに給電可能な距離（つまり伝送距離）まで接近し、送電コイル２１０に電流を流すことによって誘導磁束が生じ、受電コイル１１０に電流が流れる（つまり受電する）わけである。

【0023】

無線給電コンセント１００を無線送電ユニット２００に取り付けるにあたっては、係止爪１４０（図１）と係止溝２３０（図２）を利用するとよい。係止爪１４０を係止溝２３０に嵌め込むことによって、無線給電コンセント１００を無線送電ユニット２００に固定する（つまり落下防止する）ことができて好適となる。なお図４では、受電コイル１１０（受電側接触面１３０Ｂ）側に係止爪１４０を設けるともに無線送電ユニット２００（送電側表面２２０Ｓ）側に係止溝２３０を設ける例を示しているが、受電コイル１１０側に係止溝を設けるともに無線送電ユニット２００側に係止突起を設けることもできる。また、無線給電コンセント１００を無線送電ユニット２００に固定することができれば、係止爪１４０と係止溝２３０の組み合わせに限らず、雄ねじと雌ねじの組み合わせや、カプラー等を利用することもできる。

【0024】

無線給電コンセント１００を無線送電ユニット２００に取り付けると、図４（ａ）に示すようにプラグ栓刃差込口１２０に設けられた受電函体１３０が屋外側に現れる。そのため、図４（ｂ）に示すようにプラグ栓刃ＢＬをプラグ栓刃差込口１２０に差し込むことができ、電気機器や電子機器を含むあらゆる一般電力消費機器ＡＰの利用が可能となる。なお、コイルを内蔵している無線給電専用の電力消費機器を利用する場合は、無線給電コンセント１００を取り付けることなく送電ユニット２００から直接受電するとよい。このように本願発明の無線給電装置は、コイルを内蔵しない一般電力消費機器ＡＰを利用することもできるうえに、無線給電専用の電力消費機器を利用することもできるわけである。

【0025】

（変形例）
ここまで、受電函体１３０の差込面１３０Ｆと受電側接触面１３０Ｂが略平行（平行含む）に形成される無線給電コンセント１００について説明したが、本願発明の無線給電コンセント１００は差込面１３０Ｆが受電側接触面１３０Ｂに対して大きく傾斜した（略平行ではない）ものとすることもできる。例えば図５では、差込面１３０Ｆが受電側接触面１３０Ｂに対して傾斜（この図では３０°傾斜）して形成されている。この場合、一般電力消費機器ＡＰのプラグ栓刃ＢＬを下方から差し込むことになり、差込面１３０Ｆが傾斜した効果で雨水等がプラグ栓刃ＢＬに直接当たることを防止できて好適となる。さらに差込面１３０Ｆは、図１や図５に示すように受電側接触面１３０Ｂと対向する位置に形成するほか、受電側接触面１３０Ｂと略直交（直交含む）する位置（例えば、図５の場合は紙面側の側面）に形成することもできる。

【0026】

本願発明の無線給電装置は、図６に示すように盗電防止機能を設けたものとすることもできる。より詳しくは、図６（ａ）に示すように無線送電ユニット２００の送電側表面２２０Ｓに嵌合突起２４０を設けるとともに、受電コイル１１０の受電側接触面１３０Ｂに嵌合突起２４０が嵌合可能な嵌合孔１５０を設ける。図６（ａ）から分かるように、送電側表面２２０Ｓに嵌合突起２４０が設けられているため、フラットな（つまり、嵌合孔１５０が設けられていない）受電側接触面１３０Ｂを有する無線給電コンセント１００は送電側表面２２０Ｓに接近することができず（すなわち伝送距離を得られることができず）、受電することができない。これに対して受電側接触面１３０Ｂに嵌合孔１５０が設けられた無線給電コンセント１００は、図６（ｂ）に示すように嵌合突起２４０を嵌合孔１５０に嵌合させることによって受電側接触面１３０Ｂと送電側表面２２０Ｓが伝送距離まで接近し、受電することができるわけである。

【0027】

盗電防止を目的とするため、嵌合突起２４０は伝送距離まで接近できない程度の長さを有し、一方の嵌合孔１５０は伝送距離まで接近するように嵌合突起２４０を収容できる程度の深さを有している。また、嵌合突起２４０と嵌合孔１５０は、例えば鍵と鍵孔のように複雑な断面形状にするとよい。なお、図６では嵌合突起２４０と嵌合孔１５０を２箇所ずつ設ける例を示しているが、嵌合突起２４０と嵌合孔１５０は１個所ずつ設けることもできるし、３以上の個所に設けることもできる。さらに嵌合突起２４０と嵌合孔１５０を２以上の個所に設ける場合は、それぞれ異なる断面形状の嵌合突起２４０と嵌合孔１５０を２以上の個所に設けることもできる。また、嵌合突起２４０と嵌合孔１５０を設ける場合は、係止爪１４０と係止溝２３０といった受電コイル１１０を無線送電ユニット２００に固定するための構成を省略することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本願発明の無線給電コンセント、及び無線給電装置は、電気を利用する様々な施設や環境で利用することができ、特に建設現場をはじめとする屋外施設等で好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0029】

１００ 本願発明の無線給電コンセント
１１０ 受電コイル
１２０ プラグ栓刃差込口
１３０ 受電函体
１３０Ｆ 差込面
１３０Ｂ 受電側接触面
１４０ 係止爪
１５０ 嵌合孔
２００ 無線送電ユニット
２１０ 送電コイル
２２０ 送電函体
２２０Ｓ 送電側表面
２３０ 係止溝
２４０ 嵌合突起
ＡＰ 一般電力消費機器
ＢＬ プラグ栓刃
ＣＷ 壁体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】