(57)【要約】【課題】可搬設備に搭載されている蓄電池等の電力貯蔵部に対する給電を自動的に安全かつ確実に行える無線給電システムを提供する。【解決手段】搬送可能な可搬設備４と、可搬設備４に電力供給する給電機８と、可搬設備４および給電機８の動作を制御するサーバ１０とを備え、可搬設備４には、設備可動用の電力源となる蓄電池４２と、自律走行用の移動機構４１と、自己位置と蓄電池４２の電力残量に関する情報をサーバ１０に送信するとともに、サーバ１０からの制御信号を受信する通信装置４４と、給電機８からの供給電力を無線で受電する受電器４３とを含み、給電機８は、可搬設備４の受電器４３に対して無線で電力供給を行う送電器８１と、自律走行用の移動機構８２と、自己位置の情報をサーバ１０に送信するとともに、サーバ１０からの制御信号を受信する通信装置８３と、を含む構成としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送可能な可搬設備と、上記可搬設備に電力供給する給電機と、上記可搬設備と上記給電機の動作を制御するサーバとを備え、
上記可搬設備は、設備可動用の電力源となる電力貯蔵部と、自律走行用の移動機構と、自己位置と上記電力貯蔵部の電力残量に関する情報を上記サーバに送信するとともに上記サーバからの制御信号を受信する通信装置と、上記給電機からの供給電力を無線で受電する受電器とを含み、
上記給電機は、上記可搬設備の上記受電器に対して無線で電力供給を行う送電器と、自律走行用の移動機構と、自己位置の情報を上記サーバに送信するとともに上記サーバからの制御信号を受信する通信装置とを含み、
上記サーバは、上記可搬設備および上記給電機のそれぞれの上記通信装置から送信された自己位置の情報、および上記可搬設備に搭載されている上記電力貯蔵部の電力残量に関する情報に基づいて、上記電力貯蔵部への給電の要否を判定する給電要否判定部と、上記給電要否判定部により上記電力貯蔵部への給電が必要と判定された場合には、上記可搬設備と上記給電機に対する移動経路を計算するとともに、計算された移動経路に沿って上記可搬設備と上記給電機とが移動するように指示する移動経路算出部と、上記移動経路算出部で指示された移動経路に沿って上記可搬設備と上記給電機とが移動した場合に上記給電機の上記送電器を起動して上記可搬設備の上記電力貯蔵部への電力供給を開始する指令を出力する給電開始指令部と、を含む無線給電システム。
【請求項２】
上記可搬設備は、原子力発電所の建屋内の床面に配置される一方、上記給電機は上記建屋内の床下に配置される請求項１に記載の無線給電システム。
【請求項３】
上記給電機は、空中飛行用のドローンに搭載されている請求項１に記載の無線給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子力発電所、プラント等の建屋内に配置された搬送可能な分電盤、ポンプ、作業ロボット等の可搬設備に搭載されている蓄電池等の電力貯蔵部に対して自動無線給電を実現する無線給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所、プラント等の建屋内に配置された搬送可能な分電盤、ポンプ、作業ロボット等の可搬設備には、設備可動用の電力貯蔵部として蓄電池を搭載した構成のものがある。
【０００３】
このような可搬設備では、蓄電池の電池残量が低下した場合には、蓄電池の充電が必要となるが、従来、このような蓄電池の充電は、可搬設備に搭載している蓄電池を人手で交換したり、充電器を可搬設備まで移動させて充電することで行っていた。
【０００４】
また、下記の特許文献１に記載の従来技術では、可搬設備に自らの位置を移動させるための自律走行用の移動機構を設け、蓄電池の電池残量が低下した際には、可搬設備を充電器の設置場所まで移動させて充電するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３０４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子力発電所等の建屋内に配置された可搬設備の蓄電池を人手で交換したり、充電器を可搬設備まで移動させて充電する場合、蓄電池が放射線汚染されていると、放射線線量下で作業を実施する必要があるので、蓄電池を交換する作業者が被曝する恐れがあるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の従来技術のように、可搬設備に自律走行用の移動機構を設けて充電器の設置場所まで自ら移動させる場合、その移動経路の途中に移動を妨げる障害物等が存在する場合には、可搬設備を充電器の設置場所まで到達させることがでないため蓄電池に充電できず、また、充電後に可搬設備を元の設置場所まで帰還させるのが困難になるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、原子力発電所、プラント等に配置された可搬設備に搭載されている蓄電池等の電力貯蔵部に対する給電を自動的に安全かつ確実に行える無線給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る無線給電システムは、搬送可能な可搬設備と、上記可搬設備に電力供給する給電機と、上記可搬設備と上記給電機の動作を制御するサーバとを備え、
上記可搬設備は、設備可動用の電力源となる電力貯蔵部と、自律走行用の移動機構と、自己位置と上記電力貯蔵部の電力残量に関する情報を上記サーバに送信するとともに上記サーバからの制御信号を受信する通信装置と、上記給電機からの供給電力を無線で受電する受電器とを含み、
上記給電機は、上記可搬設備の上記受電器に対して無線で電力供給を行う送電器と、自律走行用の移動機構と、自己位置の情報を上記サーバに送信するとともに上記サーバからの制御信号を受信する通信装置とを含み、
上記サーバは、上記可搬設備および上記給電機のそれぞれの上記通信装置から送信された自己位置の情報、および上記可搬設備に搭載されている上記電力貯蔵部の電力残量に関する情報に基づいて、上記電力貯蔵部への給電の要否を判定する給電要否判定部と、上記給電要否判定部により上記電力貯蔵部への給電が必要と判定された場合には、上記可搬設備と上記給電機に対する移動経路を計算するとともに、計算された移動経路に沿って上記可搬設備と上記給電機とが移動するように指示する移動経路算出部と、上記移動経路算出部で指示された移動経路に沿って上記可搬設備と上記給電機とが移動した場合に上記給電機の上記送電器を起動して上記可搬設備の上記電力貯蔵部への電力供給を開始する指令を出力する給電開始指令部と、を含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の無線給電システムによれば、原子力発電所、プラント等に配置された可搬設備に搭載されている蓄電池などの電力貯蔵部に対する給電を自動的に安全かつ確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における無線給電システムの全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における無線給電システムの全体のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における無線給電システムのサーバを主体にした構成を示す機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における無線給電システムのサーバの制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における無線給電システムの全体を示す構成図、図２は図１の無線給電システムの全体のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００１３】
この実施の形態１における無線給電システム１は、原子力発電所、プラント等の建屋２の内部の床面に分電盤、ポンプ、作業ロボット等の搬送可能な可搬設備４が配置されている。また、建屋２の床下には、可搬設備４に搭載されている後述の蓄電池４２を充電するための給電機８が配置されている。さらに、建屋２の外部には、上記の可搬設備４および給電機８との間で通信を行い両者の動作を制御するサーバ１０が配置されている。なお、上記の蓄電池４２を搭載した可搬設備４は、給電機８から無線で電力を受電するため、以下、受電体４と称する。
【００１４】
上記の受電体４は、図２（ａ）に示すように、自律走行用の移動機構４１と、この移動機構４１を含めた設備可動用の電力源となる電力貯蔵部としての蓄電池４２が搭載されるとともに、給電機８からの供給電力を無線で受電する受電器としての無線受電回路４３、後述のサーバ１０との間で通信を行う通信装置４４、およびそれらを接続するシステムバス４５を備えている。なお、電力貯蔵部は、ここでは蓄電池４２としているが、その他にコンデンサを用いた蓄電器を用いることも可能である。また、通信装置４４は、後述のように受電体電池残量情報発信部４４１、および受電体位置情報発信部４４２を備えている。
【００１５】
また、給電機８は、図２（ｃ）に示すように、受電体４の無線受電回路４３に対して無線で電力供給を行う送電器としての無線送電回路８１、自律走行用の移動機構８２、サーバ１０との間で通信を行う通信装置８３、およびそれらを接続するシステムバス８４を備えている。なお、無線送電回路８１は、図示しないが、建屋外部の交流電源に電源ケーブルなどを介して接続されている。また、通信装置８３は、後述のように給電機位置情報発信部８３１を備えている。
【００１６】
なお、受電体４が備える無線受電回路４３および給電機８が備える無線送電回路８１は、マイクロ波方式、磁界共鳴方式、電磁誘導方式など、公知の様々の無線の給電方式を採用することが可能である。また、受電体４と給電機８にそれぞれ設けられている移動機構４１、８２としては、例えば蓄電池４２からの電力でモータを駆動して車輪を走行させるなどの自律運転機構を採用することができる。
【００１７】
一方、サーバ１０は、図２（ｂ）に示すように、メモリ１１、プロセッサ１２、ハードディスク１３、通信装置１４、およびそれらを接続するシステムバス１５を備えている。
【００１８】
図３はこの発明の実施の形態１の無線給電システム１におけるサーバ１０を主体にした構成を示す機能ブロック図である。
【００１９】
サーバ１０は、受電体電池残量情報受信部１０２、受電体電池残量情報記憶部１０３、受電体行動可能距離計算部１０４、受電体位置情報受信部１０６、受電体位置情報記憶部１０７、受電体充電要否判定部１０８、給電機位置情報受信部１１０、給電機位置情報記憶部１１１、給電機移動経路計算部１１２、受電体移動経路計算部１１３、移動完了判定部１１５、および給電開始指令部１１６を備えている。なお、上記の給電機移動経路計算部１１２および受電体移動経路計算部１１３が特許請求の範囲の移動経路計算部に対応している。
【００２０】
ここに、受電体電池残量情報受信部１０２、受電体位置情報受信部１０６、および給電機位置情報受信部１１０は、通信装置１４により構成されている。また、受電体電池残量情報記憶部１０３、受電体位置情報記憶部１０７、および給電機位置情報記憶部１１１は、メモリ１１またはハードディスク１３により構成されている。さらに、受電体行動可能距離計算部１０４、受電体充電要否判定部１０８、給電機移動経路計算部１１２、受電体移動経路計算部１１３、移動完了判定部１１５、および給電開始指令部１１６は、メモリ１１に予めインストールされた所定の演算プログラムに基づいて動作するプロセッサ１２により構成されている。
これら各部の機能動作については、以下において、サーバ１０の制御動作を説明する際に明確にされる。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１の無線給電システム１の動作、特にサーバ１０の制御動作を主体に、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図中の符号Ｓは各処理ステップを意味する。
【００２２】
受電体４の蓄電池４２の残量（以下、電池残量という）情報は、受電体４の通信装置４４が備える受電体電池残量情報発信部４４１によりサーバ１０に向けて定期的に発信されている。この受電体４の電池残量情報は、サーバ１０側の受電体電池残量情報受信部１０２で受信され、受電体電池残量情報記憶部１０３に格納された後、受電体行動可能距離計算部１０４に送られる。受電体行動可能距離計算部１０４は、受電体４の電池残量情報に基づき、受電体４を定速度で駆動する場合に、電池残量が次第に少なくなって移動できなくなる状態に至るまでの移動可能な距離を計算し（ステップＳ１）、受電体４の移動可能な距離の情報が受電体充電要否判定部１０８に送られる。
【００２３】
また、受電体４の現在の位置情報は、受電体４の通信装置４４が備える受電体位置情報発信部４４２よりサーバ１０に向けて定周期で発信されている。この受電体４の位置情報は、サーバ１０側の受電体位置情報受信部１０６で受信され、受電体位置情報記憶部１０７に格納された後（ステップＳ２）、受電体充電要否判定部１０８に送られる。
【００２４】
また、給電機８の現在の位置情報は、給電機８の通信装置８３が備える給電機位置情報発信部８３１によりサーバ１０に向けて定周期で発信されている。この給電機８の位置情報は、給電機位置情報受信部１１０で受信され、給電機位置情報記憶部１１１に格納される（ステップＳ３）。
【００２５】
受電体充電要否判定部１０８は、ステップＳ１で得られた受電体４の移動可能な距離、ステップＳ２で得られた受電体４の現在の位置情報、およびステップＳ３で得られた給電機８の現在の位置情報に基づいて、受電体４の充電の要否を判定する（ステップＳ４）。
【００２６】
ここで、上記３つの情報が必要なのは、以下の理由に依る。受電体４が備える蓄電池４２の電池残量が少なくなった場合、受電体４を給電機８によって充電可能な位置まで移動させる必要がある。そのためには、受電体４の現在位置および給電機８の現在位置を把握するとともに、現在の電池残量によって受電体４を受電可能な所定の位置まで移動できるかどうかを知る必要があるためである。
【００２７】
受電体４の蓄電池４２に十分な電池残量があって充電の必要性が無い場合には、ステップＳ１に戻る。一方、受電体４に充電の必要性がある場合には、受電体充電要否判定部１０８は、受電体移動経路計算部１１３および給電機移動経路計算部１１２にそれぞれ移動経路の演算開始を指示するトリガ信号を送る。
【００２８】
受電体移動経路計算部１１３は、上記のトリガ信号の受信に応じて、受電体４の移動経路およびその経路に沿って移動するのに要する時間を計算し（ステップＳ５）、それらの情報をサーバ１０の通信装置１４から受電体４の通信装置４４に向けて送信する。受電体４の通信装置４４は、サーバ１０からの移動経路に関する情報を受信すると、この情報に基づき、移動機構４１に対して移動経路に沿って受電体４が移動するよう駆動信号を出力する（ステップＳ６）。
【００２９】
同様に、給電機移動経路計算部１１２は、上記のトリガ信号の受信に応じて、給電機８の移動経路およびその経路に沿って移動するのに要する時間を計算し（ステップＳ５）、それらの情報をサーバ１０の通信装置１４から給電機８の通信装置８３に向けて送信する。給電機８の通信装置８３は、サーバ１０からの移動経路に関する情報を受信すると、この情報に基づき、移動機構８２に対して移動経路に沿って給電機８が移動するよう駆動信号を出力する（ステップＳ６）。
【００３０】
上記のステップＳ５において、受電体移動経路計算部１１３および給電機移動経路計算部１１２が計算する移動経路は、障害物がある場合または電池残量が少な過ぎて移動不可の場合を除き、給電機８と受電体４との中間の位置を両者が互いに到達すべき目標位置として設定し、この目標位置にそれぞれが最短距離で移動するように経路演算を行う。なお、受電体４および給電機８が互いに最短経路で目標位置に移動するための経路演算には、例えば、公知の経路探索技術（例えば、「カーナビ経路探索技術」、独立行政法人工業所有権情報・研修館、２００５／３／３１発行）を適用することができる。
【００３１】
受電体４の受電体位置情報発信部４４２は、サーバ１０によって指示された目標位置に到達するまでの経路移動に要する時間が経過すると、現在の位置情報をサーバ１０に向けて送信する。同様に、給電機８の給電機位置情報発信部８３１は、サーバ１０によって指示された目標位置に到達するまでの経路移動に要する時間が経過すると、現在の位置情報をサーバ１０に向けて送信する。サーバ１０の移動完了判定部１１５は、受電体４および給電機８の現在の位置情報に基づき、指示した移動経路に沿って双方の移動が完了されたかどうかの判定を行う（ステップＳ７）。
【００３２】
このとき、移動完了判定部１１５は、受電体４および給電機８がそれぞれ指示した移動経路に沿った移動が完了されていないと判定した場合、移動経路の途中に障害物などが存在している可能性があるため、受電体充電要否判定部１０８に対して、受電体４の充電が必要である旨の信号を再び出力する。これに応じて、受電体充電要否判定部１０８は、受電体移動経路計算部１１３および給電機移動経路計算部１１２にそれぞれ移動経路の演算開始を指示するトリガ信号を送るので、受電体移動経路計算部１１３および給電機移動経路計算部１１２は、再度、目標位置にそれぞれが最短距離で移動するような以前とは別の経路を探索する経路演算を行う（ステップＳ５）。
【００３３】
一方、移動完了判定部１１５は、ステップＳ７において、受電体４および給電機８がそれぞれ指示した移動経路に沿った移動が完了していると判定した場合には、給電開始指令部１１６に信号を送り（ステップＳ８）、受電体４の蓄電池４２への充電の開始を指示する。これに応じて、給電機８の無線送電回路８１および受電体４の無線受電回路４３がそれぞれ起動され、蓄電池４２への無線給電を開始する（ステップＳ９）。そして、蓄電池４２への満充電が完了すれば処理を終了する（ステップＳ１０）。
【００３４】
以上のように、この発明の実施の形態１に係る無線給電システムによれば、従来のように可搬設備（受電体）の可動のためにこれに電源ケーブルを接続したり、可搬設備に搭載した蓄電池の電池残量が少なくなった場合に電池交換を必要としていた状況とは異なり、可搬設備に搭載した電力貯蔵部（蓄電池）に対して給電機から無線で給電するので、可搬設備がケーブルレスになり、その移動が容易になるとともに、蓄電池の交換などによる作業者の被爆を防ぐことが可能となる。すなわち、可搬設備に搭載されている蓄電池などの電力貯蔵部に対する給電を自動的に安全かつ確実に行うことが可能となる。
【００３５】
なお、この発明は、上記の実施の形態１の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、実施の形態１の構成の一部を変更したり、構成の一部を省略することが可能である。
【００３６】
例えば、上記の実施の形態１では、給電機８は建屋の床下を移動するものとして説明したが、これに限らない。例えば、ドローン（無人航空機）のように中空を移動する構成を採用したり、クレーンで吊り下げて建屋２の天井を移動する構成を採用することで、建屋２の床面に障害物が多くて可搬設備４の移動が困難な場所であっても無線給電を実施することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  無線給電システム、２  建屋、４  可搬設備（受電体）、４１  移動機構、
４２  蓄電池（電力貯蔵部）、４３  無線受電回路（受電器）、４４  通信装置、
８  給電機、８１  無線送電回路（送電器）、８２  移動機構、８３  通信装置、
１０  サーバ、１１  メモリ、１２  プロセッサ、１３  ハードディスク、
１４  通信装置、１０８  受電体充電要否判定部、１１２  給電機移動経路計算部、
１１３  受電体移動経路計算部、１１６  給電開始指令部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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