(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き状の巻き線からなる伝送コイルと、該伝送コイルに印加する交流電圧を制御する回路部とを備え、前記伝送コイルに交流電圧を印加して電磁誘導により被給電機器または被充電機器に電力を伝送する非接触給電装置であって、
前記伝送コイルに設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部を有したフィルム状温度センサを備え、
前記フィルム状温度センサが、帯状の絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルム上の先端側に形成された薄膜状の前記感熱部と、
前記絶縁性フィルム上の基端側に形成された一対の電極端子部と、
前記感熱部と前記電極端子部とを接続する一対のパターン配線とを備え、
前記絶縁性フィルムが、前記伝送コイルの径方向にわたって延在して前記巻き線に固定され、
前記感熱部が、前記巻き線の一部に巻き付けて設置されていると共に、隣接する前記巻き線間に挿入されて配されていることを特徴とする温度センサ付き非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサ付き非接触給電装置において、
前記感熱部が、前記絶縁性フィルム上に形成され前記一対のパターン配線が接続された一対のパターン電極と、
前記絶縁性フィルム上および前記一対のパターン電極上にパターン形成された薄膜サーミスタ部とを備えていることを特徴とする温度センサ付き非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の温度センサ付き非接触給電装置において、
前記感熱部が、前記絶縁性フィルム上に白金膜でパターン形成された白金測温抵抗体であることを特徴とする温度センサ付き非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面コイルの温度計測が可能な温度センサ付き非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、給電台や充電台などに携帯電話機などの被給電機器または被充電機器を載置しておくだけで、非接触で給電または充電を行うことができる非接触給電装置の開発が進んでいる。この非接触給電装置として、例えば渦巻き状の巻き線からなる平面コイルに交流電圧を印加して生じた電磁誘導により被給電機器または被充電機器に電力を伝送して非接触で給電または充電を行うものが知られている。
【０００３】
従来、このような非接触給電装置では、平面コイルの異常加熱検知のために、平面コイルにリードタイプサーミスタの温度センサを外付けしたり、平面コイル近傍の回路にチップサーミスタを実装したりすることで、平面コイルの温度を測定している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、平面コイルに温度センサとしてリードタイプサーミスタを密着させて配置した場合、巻き線の外周面が曲面であるために接触面積が小さく、正確な温度測定が困難であると共に、温度センサの体積による局所的な熱容量によって、正確な温度を測定することが難しく、応答性も低いという不都合があった。また、平面コイル上に従来の温度センサを設置すると平面コイル上に凹凸ができ、ケース等に収納し難くなると共に装置の薄型化が困難になるため、温度センサの設置場所を確保することが難しいという問題もあった。さらに、平面コイルではなく、回路側にチップサーミスタ等の温度センサを設置する場合、間接的に平面コイルの温度を測定するために、平面コイルの正確な温度を計測することが困難であった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、平面コイルの温度を正確に計測できると共に応答性に優れ、外形状の凹凸を極力抑えて温度センサの設置やコイルの収納も容易な温度センサ付き非接触給電装置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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明の温度センサ付き非接触給電装置は、渦巻き状の巻き線からなる伝送コイルと、該伝送コイルに印加する交流電圧を制御する回路部とを備え、前記伝送コイルに交流電圧を印加して電磁誘導により被給電機器または被充電機器に電力を伝送する非接触給電装置であって、前記伝送コイルに設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部を有したフィルム状温度センサを備え、前記感熱部が、前記巻き線の一部に巻き付けて設置されていることを特徴とする。
【０００８】
この温度センサ付き非接触給電装置では、伝送コイルに設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部を有したフィルム状温度センサを備え、感熱部が、巻き線の一部に巻き付けて設置されているので、フィルム状温度センサの感熱部が面で巻き線の周りに接触することで、伝送コイルの温度を正確に測定することができる。また、フレキシブルで凹凸の少ない薄いフィルム状温度センサであるので、伝送コイルの外形に凹凸が生じ難いと共に熱容量も小さい。このため、温度計測の応答性が高く、温度センサの設置やコイルの収納の場所も確保し易くなる。
【０００９】
また、第２の発明の温度センサ付き非接触給電装置は、第１の発明において、前記感熱部が、隣接する前記巻き線間に配されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ付き非接触給電装置では、感熱部が、隣接する巻き線間に配されているので、隣接する両側の巻き線から感熱部が熱を受けることで、より正確に伝送コイルの温度を測定可能である。
【００１０】
また、第３の発明の温度センサ付き非接触給電装置は、第１または第２の発明において、前記フィルム状温度センサが、帯状の絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルム上の先端側に形成された薄膜状の前記感熱部と、前記絶縁性フィルム上の基端側に形成された一対の電極端子部と、前記感熱部と前記電極端子部とを接続する一対のパターン配線とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ付き非接触給電装置では、帯状の絶縁性フィルム上の先端側に形成された薄膜状の感熱部を備えているので、薄膜状の感熱部を高い柔軟性によって巻き線の外周に容易にかつ高い密着状態で設置させることができ、高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。
【００１１】
また、第４の発明の温度センサ付き非接触給電装置は、第３の発明において、前記感熱部が、前記絶縁性フィルム上に形成され前記一対のパターン配線が接続された一対のパターン電極と、前記絶縁性フィルム上および前記一対のパターン電極上にパターン形成された薄膜サーミスタ部とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ付き非接触給電装置では、感熱部が、絶縁性フィルム上にパターン形成された薄膜サーミスタ部を備えているので、巻き線の周りを広い面積の薄膜サーミスタ部で覆って、より高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。
【００１２】
また、第５の発明の温度センサ付き非接触給電装置は、第３の発明において、前記感熱部が、前記絶縁性フィルム上に白金膜でパターン形成された白金測温抵抗体であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサ付き非接触給電装置では、感熱部が、絶縁性フィルム上に白金膜でパターン形成された白金測温抵抗体であるので、巻き線の周りに巻き付いて延在する白金測温抵抗体により、より高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサ付き非接触給電装置によれば、伝送コイルに設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部を有したフィルム状温度センサを備え、感熱部が、巻き線の一部に巻き付けて設置されているので、伝送コイルの温度を正確に測定することができると共に、温度センサの設置場所の確保がし易く、かつ高い熱応答性も得ることができる。
したがって、伝送コイルの温度を高精度にかつ高応答性で測定でき、非接触による給電および充電の高精度な制御が可能になると共に過度な発熱を防止して高い安全性を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る温度センサ付き非接触給電装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態において、フィルム状温度センサの設置状態を示す要部の断面図である。
【図３】第１実施形態において、フィルム状温度センサの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図４】第１実施形態において、フィルム状温度センサの他の設置状態を示す要部の断面図である。
【図５】本発明に係る温度センサ付き非接触給電装置の第２実施形態において、フィルム状温度センサの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る温度センサ付き非接触給電装置の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１６】
本実施形態の温度センサ付き非接触給電装置１は、図１及び図２に示すように、渦巻き状の巻き線２ａからなる伝送コイル２と、該伝送コイル２に印加する交流電圧を制御する回路部３とを備え、伝送コイル２に交流電圧を印加して電磁誘導により被給電機器または被充電機器に電力を伝送する非接触給電装置であって、伝送コイル２に設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部４を有したフィルム状温度センサ５を備えている。
また、この温度センサ付き非接触給電装置１は、上記伝送コイル２、回路部３およびフィルム状温度センサ５を収納するケース６を備えている。
【００１７】
上記伝送コイル２は、回路部３に両端が接続されていると共に巻き線２ａが渦巻き状に配設された平面形状の平面コイルである。
上記フィルム状温度センサ５は、図３の（ｄ）に示すように、帯状の絶縁性フィルム７と、該絶縁性フィルム７上の先端側に形成された薄膜状の上記感熱部４と、絶縁性フィルム７上の基端側に形成された一対の電極端子部８と、感熱部４と電極端子部８とを接続する一対のパターン配線９とを備えている。このフィルム状温度センサ５は、巻き線２ａに接着剤または絶縁テープ等で固定されている。
【００１８】
上記感熱部４は、絶縁性フィルム７上に形成され一対のパターン配線９に接続された一対のパターン電極４ａと、絶縁性フィルム７上および一対のパターン電極４ａ上にパターン形成された薄膜サーミスタ部４ｂとを備えている。
さらに、感熱部４は、図２に示すように、巻き線２ａの一部に巻き付けて設置されている。
【００１９】
上記絶縁性フィルム７は、例えばポリイミド樹脂シートで巻き線２ａの径方向にわたって延在する帯状に形成されている。
上記一対のパターン電極４ａは、例えばＮｉＣｒ膜とＰｔ膜との積層金属膜でパターン形成され、互いに対向状態に配した櫛形パターンの櫛形電極部分を有している。これらパターン電極４ａの櫛形電極部分は、帯状の絶縁性フィルム７の延在方向に沿って延在するように配置されている。
【００２０】
上記薄膜サーミスタ部４ｂは、例えばＴｉＡｌＮ、ＴｉＮ、ＮｂＡｌＮ、ＮｂＮ等の窒化物からなる薄膜サーミスタ材料で、互いに対向するパターン電極４ａの櫛形電極部分を覆うように矩形帯状に絶縁性フィルム７にパターン形成されている。この薄膜サーミスタ部４ｂは、絶縁性フィルム５上に接着剤で張られたポリイミドカバーレイフィルム１０で覆われている。
上記回路部３は、フィルム状温度センサ５で測定した伝送コイル２の温度に基づいて伝送コイル２に印加する交流電圧を制御する機能を有した回路基板である。
【００２１】
次に、本実施形態の温度センサ付き非接触給電装置１の製造方法について、図３を参照して説明する。
まず、例えば、図３の（ａ）に示す厚さ５０μｍのポリイミド樹脂シートの絶縁性フィルム７上に、スパッタ法によってＮｉＣｒ膜（Ｎｉ：Ｃｒ＝８０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％）を厚さ１０ｎｍ形成し、さらにその上にＰｔ膜を厚さ２００ｎｍ形成する。
【００２２】
次に、積層されたＮｉＣｒ膜とＰｔ膜との上にレジスト液をバーコーターで塗布し、８０℃で１０ｍｉｎプリベークした後、露光装置で所定の櫛形電極構造のパターン形状に感光し、不要部分を除去する。さらに、図３の（ｂ）に示すように、Ａｒによるドライエッチングによって一対のパターン電極４ａおよびパターン配線９を所定パターンでパターニングする。
【００２３】
このパターン電極４ａが形成された絶縁性フィルム７上に、図３の（ｃ）に示すように、メタルマスクを介して反応性スパッタ法によりＴｉＡｌＮの薄膜サーミスタ部４ｂを所定形状で厚さ５００ｎｍ成膜する。
その後、図３の（ｄ）に示すように、この薄膜サーミスタ部４ｂを覆うように絶縁性フィルム７上に接着剤付きのポリイミドカバーレイフィルム１０を載せ、プレス機によって１５０℃で２Ｎ／ｃｍの圧力で３０ｍｉｎ加圧し、接着させる。なお、この際、電極端子部８を形成する一対のパターン電極４ａの基端部上は除いてポリイミドカバーレイフィルム１０を接着する。
【００２４】
次に、一対のパターン配線９の基端部上にめっき液によって厚さ３μｍのＮｉめっき層および厚さ１０μｍのＳｎめっき層を形成して一対の電極端子部８とし、フィルム状温度センサ５が作製される。なお、一対の電極端子部８にそれぞれ回路部３と接続されたリード線（図示略）の一端を半田材で接合し、フィルム状温度センサ５と回路部３とを電気的に接続する。
【００２５】
次に、図２に示すように、伝送コイル２の最も内側に配された巻き線２ａの一部に両面接着剤付きフィルム（図示略）を巻き付け、この両面接着剤付きフィルム上にフィルム状温度センサ５の感熱部４部分を巻き付け接着させる。また、絶縁性フィルム７を伝送コイル２の径方向外側に向けて延在させた状態で、絶縁性フィルム７の下面を両面接着剤付きフィルム（図示略）で伝送コイル２の上部に接着する。さらに、絶縁テープ等でフィルム状温度センサ５の絶縁性フィルム７を覆うようにしてラッピングすることで、第１実施形態の温度センサ付き非接触給電装置１が作製される。
【００２６】
このように本実施形態の温度センサ付き非接触給電装置１では、伝送コイル２に設置され温度に応じて電気抵抗が変化する感熱部４を有したフィルム状温度センサ５を備え、感熱部４が、巻き線２ａの一部に巻き付けて設置されているので、フィルム状温度センサ５の感熱部４が面で巻き線２ａの周りに接触することで、伝送コイル２の温度を正確に測定することができる。また、フレキシブルで凹凸の少ない薄いフィルム状温度センサ５であるので、伝送コイル２の外形に凹凸が生じ難いと共に熱容量も小さい。このため、温度計測の応答性が高く、温度センサの設置やコイルの収納の場所も確保し易くなる。
【００２７】
また、帯状の絶縁性フィルム７上の先端側に形成された薄膜状の感熱部４を備えているので、薄膜状の感熱部４を高い柔軟性によって巻き線２ａの外周に容易にかつ高い密着状態で設置させることができ、高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。特に、感熱部４が、絶縁性フィルム７上にパターン形成された薄膜サーミスタ部４ｂを備えているので、巻き線２ａの周りを広い面積の薄膜サーミスタ部４ｂで覆って、より高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。
【００２８】
なお、本実施形態の他の例として、図４に示すように、感熱部４を隣接する巻き線２ａ間に配して設置しても良い。すなわち、図４の（ａ）に示すように、フィルム状温度センサ５の感熱部４が形成された先端部を、内側から１巻き目の巻き線２ａと２巻き目の巻き線２ａとの間に挿入すると共に、内側から２巻き目の巻き線２ａに巻き付けて設置しても構わない。
【００２９】
また、別の例としては、図４の（ｂ）に示すように、フィルム状温度センサ５の感熱部４が形成された先端部を、内側から３巻き目の巻き線２ａと４巻き目の巻き線２ａとの間に上部から下方に挿入すると共に内側から２巻き目の巻き線２ａと３巻き目の巻き線２ａとの間に下部から上方に挿入し、さらに内側から１巻き目の巻き線２ａと２巻き目の巻き線２ａとの間に上部から下方に挿入すると共に先端を内側から１巻き目の巻き線２ａに巻き付けて設置しても構わない。
【００３０】
すなわち、フィルム状温度センサ５の先端部を、径方向に連続して隣接する巻き線２ａ間に上下互い違いに挿入して設置してもよい。この場合、より広い面積で感熱部４が巻き線２ａに接触する。
このように本実施形態の他の例では、感熱部４が、隣接する巻き線２ａ間に配されているので、隣接する両側の巻き線２ａから感熱部４が熱を受けることで、より正確に伝送コイル２の温度を測定可能である。
【００３１】
次に、本発明に係る温度センサ付き非接触給電装置の第２実施形態について、図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、感熱部４が薄膜サーミスタ部４ｂを備えた薄膜サーミスタであるのに対し、第２実施形態の温度センサ付き非接触給電装置は、図５の（ｃ）に示すように、感熱部２４が、絶縁性フィルム７上にＰｔ（白金）膜でミアンダ形状の線状にパターン形成された白金測温抵抗体２４ａである点である。
すなわち、第２実施形態のフィルム状温度センサ２５では、絶縁性フィルム７上に成膜されたＰｔ膜をミアンダ状にパターン形成して白金測温抵抗体２４ａが設けられている。
【００３３】
次に、第２実施形態の温度センサ付き非接触給電装置の製造方法について、図５を参照して説明する。
まず、図５の（ａ）に示すように、例えば厚さ５０μｍのポリイミド樹脂シートの絶縁性フィルム７上に、スパッタ法によってＮｉＣｒ膜（Ｎｉ：Ｃｒ＝８０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％）を厚さ１０ｎｍ形成し、さらにその上にＰｔ膜を厚さ２００ｎｍ形成する。
【００３４】
次に、積層されたＮｉＣｒ膜とＰｔ膜との上にレジスト液をバーコーターで塗布し、８０℃で１０ｍｉｎプリベークした後、露光装置で所定のミアンダ構造のパターン形状に感光し、不要部分を除去する。さらに、図５の（ｂ）に示すように、Ａｒによるドライエッチングによって白金測温抵抗体２４ａを所定パターンでパターニングする。
【００３５】
その後、図５の（ｃ）に示すように、この白金測温抵抗体２４ａを覆うように絶縁性フィルム７上に接着剤付きのポリイミドカバーレイフィルム１０を載せ、プレス機によって１５０℃で２Ｎ／ｃｍの圧力で３０ｍｉｎ加圧し、接着させる。なお、電極端子部８が形成される白金測温抵抗体２４ａの一対の基端部上は除いてポリイミドカバーレイフィルム１０を接着する。
【００３６】
次に、白金測温抵抗体２４ａの一対の基端部上にめっき液によって厚さ３μｍのＮｉめっき層および厚さ１０μｍのＳｎめっき層を形成して一対の電極端子部８とし、フィルム状温度センサ２４が作製される。
なお、一対の電極端子部８にそれぞれ回路部３と接続されたリード線（図示略）の一端を半田材で接合し、フィルム状温度センサ２５と回路部３とを電気的に接続する。
【００３７】
次に、第１実施形態と同様に、伝送コイル２の最も内側に配された巻き線２ａの一部に両面接着剤付きフィルム（図示略）を巻き付け、この両面接着剤付きフィルム（図示略）上にフィルム状温度センサ２５の感熱部２４部分を巻き付け接着させる。さらに、絶縁テープ等でフィルム状温度センサ２５の絶縁性フィルム７を覆うようにしてラッピングすることで、第２実施形態の温度センサ付き非接触給電装置が作製される。
【００３８】
このように第２実施形態の温度センサ付き非接触給電装置では、感熱部２４が、絶縁性フィルム７上にＰｔ膜でパターン形成された白金測温抵抗体２４ａであるので、巻き線２ａの周りに巻き付いて延在する白金測温抵抗体２４ａにより、より高精度かつ高応答性な温度計測が可能になる。
【００３９】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、感熱部が樹脂フィルムの先端部だけに設けられているが、途中にも感熱部を設けて伝送コイル２の２箇所で温度を測定可能にしても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
１…温度センサ付き非接触給電装置、２…伝送コイル、２ａ…巻き線、３…回路部、４，２４…感熱部、４ａ…パターン電極、４ｂ…薄膜サーミスタ部、５，２５…フィルム状温度センサ、７…絶縁性フィルム、８…電極端子部、９…パターン配線、２４ａ…白金測温抵抗体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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