(57)【要約】【課題】  非接触充電時のエネルギー伝達の妨害要因を簡単に阻止する。【解決手段】  移動作業ロボット１は、非接触充電時には、充電のためのエネルギーを出力する充電端子６２が設けられたユニット面を有する充電ユニット５０に載置される。移動作業ロボット１は、電池を充電するためにエネルギーを充電端子６２から受ける充電端子２が設けられた本体面を有する。非接触充電時に本体面とユニット面とが対向するように移動作業ロボット１が充電ユニット５０に載置されると、充電端子２が設けられた部分の面と、充電端子６２が設けられた部分の凹部６３の面とで、電池を充電するためのエネルギー伝達領域を外部から遮る空間である保護部が形成される。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触充電時に充電のためのエネルギーを出力するユニット側端子が設けられたユニット面を有する充電ユニットと、
電池を充電するために前記エネルギーを前記ユニット側端子から受ける本体側端子が設けられた本体面を有する本体と、
前記エネルギーが伝達される領域を外部から遮る保護部とを備えて、
前記保護部は、前記非接触充電時に前記本体面と前記ユニット面とが対向するように前記本体が前記充電ユニットに設置された状態において、前記本体面の前記本体側端子が設けられた部分の面と、前記ユニット面の前記ユニット側端子が設けられた部分の面とで形成される空間であり、
前記ユニット面の前記ユニット側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだユニット側凹部であり、
前記充電ユニットは、
前記本体が前記充電ユニットに設置されたとき、前記ユニット側凹部の前記ユニット側端子を前記本体面の方向に上昇させる端子上昇手段をさらに有し、
前記端子上昇手段は、前記本体が前記充電ユニットに設置されたときの前記充電ユニットにかかる前記本体の重みに対する反動を用いて前記ユニット側端子を上昇させ、
前記本体面の前記本体側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだ本体側凹部であり、
前記本体の本体所定部分と前記充電ユニットのユニット所定部分とは、前記本体が前記充電ユニットに設置されたとき嵌合し、
前記本体および前記充電ユニットには、前記本体を前記充電ユニットに設置するための位置合わせのマークが印されており、
前記本体は、自走ロボットであることを特徴とする、電気機器。
【請求項２】
非接触充電時に充電のためのエネルギーを出力するユニット側端子が設けられたユニット面を有する充電ユニットと、
電池を充電するために前記エネルギーを前記ユニット側端子から受ける本体側端子が設けられた本体面を有する本体と、
前記エネルギーが伝達される領域を外部から遮る保護部とを備えて、
前記保護部は、前記非接触充電時に前記本体面と前記ユニット面とが対向するように前記本体が前記充電ユニットに設置された状態において、前記本体面の前記本体側端子が設けられた部分の面と、前記ユニット面の前記ユニット側端子が設けられた部分の面とで形成される空間であることを特徴とする、電気機器。
【請求項３】
前記ユニット面の前記ユニット側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだユニット側凹部であることを特徴とする、請求項２に記載の電気機器。
【請求項４】
前記充電ユニットは、
前記本体が前記充電ユニットに設置されたとき、前記ユニット側凹部の前記ユニット側端子を前記本体面の方向に上昇させる端子上昇手段をさらに有する、請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記端子上昇手段は、前記本体が前記充電ユニットに設置されたときの前記充電ユニットにかかる前記本体の重みに対する反動を用いて前記ユニット側端子を上昇させることを特徴とする、請求項４に記載の電気機器。
【請求項６】
前記本体面の前記本体側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだ本体側凹部であることを特徴とする、請求項２から５のいずれか１項に記載の電気機器。
【請求項７】
前記本体の本体所定部分と前記充電ユニットのユニット所定部分とは、前記本体が前記充電ユニットに設置されたとき嵌合することを特徴とする、請求項２から６のいずれか１項に記載の電気機器。
【請求項８】
前記本体および前記充電ユニットには、前記本体を前記充電ユニットに設置するための位置合わせのマークが印されていることを特徴とする、請求項２から７のいずれか１項に記載の電気機器。
【請求項９】
前記本体は、自走ロボットであることを特徴とする、請求項２から８のいずれか１項に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気機器に関し、特に、電池に対する充電機能を有する電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の充電タイプの電気機器の１つに自動による走行機能と作業機能とを有する移動作業ロボットがあり充電可能な電池を備えている。電池の充電は、移動作業ロボットとは別個に設けられた充電ユニットを用いて行なわれている。
【０００３】
充電ユニットは商用電源に接続されているので、移動作業ロボットが接続されると、商用電源からの電力を移動作業ロボットに供給して電池の充電が行なわれる。このような充電方式を採用する掃除機が提供されている（たとえば特許文献１を参照）。
【０００４】
上述の特許文献１の充電方法は、充電台の充電端子に、掃除機本体の充電端子を電気的あるいは磁気的に接続することにより充電を可能としている。
【特許文献１】特開２００３−１４２１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の充電方式では、磁気的な充電、すなわち非接触方式による充電を示している。したがって、充電時には発生する電磁界による磁束エネルギーが充電台から掃除機本体に出力されるけれども、充電端子同士は所定間隔を有して配されている。充電時にこの両端子間に介在する空間に何らかの異物が混入したり他の磁気干渉が生じたりすると、充電のための電磁界が正常に発生しなくなり充電が妨げられる。また介在する異物が金属であると金属が発熱するという問題もあった。しかしながら、この問題の対策については特許文献１には何ら示されていない。
【０００６】
また、このような問題を解消するために充電のための電磁界が発生する部分を特殊なカバーを設けて保護しておくことも提案されているが、カバーをし忘れたりするおそれもあり、また、充電時にカバーを自動で覆うようにしている場合にはそのための機構が特別に必要となりコスト高となる。
【０００７】
それゆえにこの発明の目的は、非接触充電時のエネルギー伝達の妨害要因を簡単に阻止できる電気機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従う電気機器は、非接触充電時に充電のためのエネルギーを出力するユニット側端子が設けられたユニット面を有する充電ユニットと、電池を充電するためにエネルギーをユニット側端子から受ける本体側端子が設けられた本体面を有する本体と、エネルギーが伝達される領域を外部から遮る保護部とを備えて、保護部は非接触充電時に本体面とユニット面とが対向するように本体が充電ユニットに設置された状態において、本体面の本体側端子が設けられた部分の面と、ユニット面のユニット側端子が設けられた部分の面とで形成される空間である。
【０００９】
したがって、非接触充電時に本体面とユニット面とが対向するように本体が充電ユニットに設置された状態とするだけで、本体面の本体側端子が設けられた部分の面と、ユニット面のユニット側端子が設けられた部分の面とで、電池を充電するためのエネルギー伝達領域を外部から遮る空間である保護部が形成される。それゆえに、エネルギー伝達領域を保護のための特別のカバーを設けなくても非接触充電時のエネルギー伝達の妨害要因を簡単に阻止できる。
【００１０】
好ましくは、ユニット面のユニット側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだユニット側凹部である。したがって、ユニット面のユニット側端子部分の面は、周囲の面よりも窪んでいるから、ユニット側端子が露出していたとしてもユニット側端子が何らかの部材に接触して損傷するのを回避しやすくなる。
【００１１】
好ましくは、充電ユニットは、本体が充電ユニットに設置されたとき、ユニット側凹部のユニット側端子を本体面の方向に上昇させる端子上昇手段をさらに有する。
【００１２】
したがって、非接触充電時にはユニット側端子は上昇して本体側端子に接近するから、、ユニット側端子がユニット側凹部に位置しているがために本体側端子との間の距離が大きくなり十分なエネルギー伝達が困難となるような状況を回避することができる。
【００１３】
好ましくは、端子上昇手段は、本体が充電ユニットに設置されたときの充電ユニットにかかる本体の重みに対する反動を用いてユニット側端子を上昇させる。したがって、ユニット側端子の上昇を、本体の重みという作用に対する反作用を利用することで簡単に実現できる。
【００１４】
好ましくは、本体面の本体側端子が設けられた部分の面は、周囲の面よりも窪んだ本体側凹部である。したがって、本体面の本体側端子部分の面は、周囲の面よりも窪んでいるから、本体側端子が露出していたとしても本体側端子が何らかの部材に接触して損傷するのを回避しやすくなる。
【００１５】
好ましくは、本体の本体所定部分と充電ユニットのユニット所定部分とは、本体が充電ユニットに設置されたとき嵌合する。したがって、本体を充電ユニットに設置するだけで該嵌合の状態とできるから、非接触充電中に本体を充電ユニットに簡単に固定できる。
【００１６】
好ましくは、本体および充電ユニットには、本体を充電ユニットに設置するための位置合わせのマークが印されている。したがって、位置合わせのマークを合わせることで簡単かつ確実に非接触充電可能なように本体を充電ユニットに設置できる。
【００１７】
好ましくは、本体は自走ロボットである。したがって、自走ロボットの非接触充電に関して上述したような特徴を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では電気機器として自動で走行する自走ロボットの１種である移動作業ロボットを例示するが適用できる電気機器はこれに限定されない。
【００１９】
また、ここでは、本発明に特徴的な非接触の充電端子の接続態様について説明し、ロボットの走行機能、作業機能および内部回路による電池を充電するための機構など他の機能に関しては周知のものが適用されるので、詳細な説明は略す。
【００２０】
図１（Ａ）には移動作業ロボット１の側面外観が示され、図１（Ｂ）には移動作業ロボット１の上面外観が示される。
【００２１】
図１（Ａ）と（Ｂ）を参照して、移動作業ロボット１は、床面に接触して回転駆動される走行のための前方の車輪３１および後方の車輪３２ならびに３３、移動作業ロボット１の筐体の上面において動作モードを光にて報知するためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）部４、およびユーザが操作可能なように設けられたスイッチ部５を備える。また、移動作業ロボット１の筐体の床面に対向する面に露出して、非接触充電のための充電端子２を備える。
【００２２】
また、移動作業ロボット１の筐体の上面には、後述の充電ユニットに移動作業ロボット１が載置されて設置される場合に位置合わせのためのマークＡＲ１が印されている。
【００２３】
図２（Ａ）と（Ｂ）には、移動作業ロボット１の床面に対向する底面の外観と充電ユニット５０の上面の外観とが示される。図２（Ａ）を参照して、走行時に床面と対向する移動作業ロボット１の底面には、車輪３１〜３３が設けられるとともに、充電端子２が電極を露出して設けられている。図２（Ｂ）を参照して、充電ユニット５０の載置された移動作業ロボット１の底面と対向する上面においては、車輪３１〜３３のそれぞれに対応して車輪用溝５１〜５３、非接触充電のための充電端子６２および充電端子６２の周囲に設けられる凹部６３を備える。凹部６３は充電ユニット５０の上面において部分的に窪んでいる部分である。充電端子６２は凹部６３の底の面、すなわち凹面において電極を露出して設けられる。
【００２４】
充電ユニット５０の上面においては位置合わせのためのマークＡＲ２が印されており、ユーザは、充電時に移動作業ロボット１のマークＡＲ１と充電ユニット５０のマークＡＲ２とが一致するように位置合わせして移動作業ロボット１を充電ユニット５０上に載置する。そのようにして載置されて一体となった状態の概観が後述の図６に示される。
【００２５】
充電ユニット５０の内部には、図示されないが、商用電源からの電流を直流化して高周波発振を行ない、図示のないトランス一次側で発生した磁束エネルギーを充電端子６２を介して出力するための回路部分が設けられている。出力された磁束エネルギーは移動作業ロボット１内部の図示されないトランス二次側で受取られて整流されて電池の充電に供される。したがって、充電ユニット５０の上面に金属などが載せられて充電端子６２からの磁束エネルギーを金属が受けると金属は発熱するので、この対策のために金属が載せられているときは間欠的に発振する。そして、移動作業ロボット１が載置されたときには、発振を継続して磁束エネルギーが集中して出力されるようにし、充電終了を検知した時は間欠発振に戻るようにしている。
【００２６】
ここでは、特に説明をしないが、移動作業ロボット１は充電が完了したことの信号を移動作業ロボット１内のトランス二次側を介して充電ユニット５０のトランス一次側に向けて伝達するので、充電ユニット５０は充電終了を検知することができる。
【００２７】
図２（Ｂ）の矢線IIIに沿った断面が図３に示されて、矢線IVに沿った断面が図４に示される。図５には、充電時の充電端子６２の電極面の位置の他の例が示される。図６には充電のために移動作業ロボット１が充電ユニット５０上に載置された状態が示される。
【００２８】
図３を参照すると、充電端子６２の電極は凹部６３の底面に設けられてるので、電極面は充電ユニット５０の上面において窪んだ面となる。そのため、充電ユニット５０の上面に不用意に移動作業ロボット１以外の物体が載置されたとしても充電端子６２の電極が該物体に接触することはないから、電極の損傷が免れる。
【００２９】
ユーザは充電時には、移動作業ロボット１を、その底面と充電ユニット５０の上面とを対向させるようにして、充電ユニット５０上に載置する。載置するときは、充電ユニット５０のマークＡＲ２と移動作業ロボット１のマークＡＲ１とが重なるようにして位置合わせされて載置される。載置されたとき、車輪３１〜３３のそれぞれの一部分は車輪用溝５１〜５３のそれぞれに嵌った状態となる。これにより車輪３１〜３３それぞれと車輪用溝５１〜５３のそれぞれとは嵌合した状態となり、その結果、移動作業ロボット１は充電ユニット５０上で固定された状態となる（図６参照）。
【００３０】
上述のように移動作業ロボット１がマークＡＲ１とＡＲ２に位置合わせで充電ユニット５０上で載置されて車輪用溝５１〜５３を介して固定した状態となったとき、充電端子６２の電極上に充電端子２の電極が対向して磁束エネルギーを確実に入出力できる状態に位置付けられる（図６参照）。
【００３１】
図６の状態では、充電端子６２から充電端子２に向けて充電のための磁束エネルギーが出力されるとしても、磁束エネルギーが出力された充電端子２に十分に伝達させることのできる充電端子６２と充電端子２間に所定間隔を有して設けられたギャップは、充電端子６２が設けられた凹部６３と充電端子２が設けられた部分面により周囲から覆われて外部から遮断された閉じた空間内で保護された状態となる。その結果、該ギャップに他の電磁波によるエネルギーが侵入したり、異物が入り込む余地はなくなって、磁束エネルギーの伝達が妨げられることはない。したがって、十分な充電を達成することができる。
【００３２】
図６においては充電ユニット５０には商用電源側のコンセント７１にプラグ７０が接続されている。したがって、この接続状態を介して商用電源からの電力が充電ユニット５０に供給されている。
【００３３】
図６では、充電端子６２の電極面は凹部６３の底面と略同一の高さにあるとし、移動作業ロボット１の充電端子２の電極面は走行の妨げにならない程度に移動作業ロボット１の底面から突出しているとしたが、上述の所定距離を有した空間を保持できればこの逆の構造であってもよい。つまり、充電ユニット５０側の充電端子６２の電極面は通常は図３のように凹部６３の底面（凹面）と同じ高さであるけれども、図５のように充電時は充電端子６２のハッチングで示す電極面が上方に上がってくるようにして、かつ充電端子２の電極面はその分、移動作業ロボット１の底面と略同一面または底面より内部に窪んだ面となってもよい。この場合でも、移動作業ロボット１が充電ユニット５０に載置されて充電可能な状態となった時には、前述の所定距離を有した磁束エネルギー伝達の空間（ギャップ）は保持されて、かつ該空間は凹部６３などを用いて周囲から覆われて保護された状態となる。
【００３４】
図５のように充電端子６２を図６に移動作業ロボット１の底面方向に上昇させることでハッチングで示す電極面を上昇させる機構としては種々あるが、例えば移動作業ロボット１が充電ユニット５０上に載置されて車輪３１〜３３が車輪用溝５１〜５３に嵌合したときに、車輪３１〜３３の重み、すなわち移動作業ロボット１の重みで車輪用溝５１〜５３に加わる力の反動で充電端子６２の電極面が図５のように上がる機構としてもよい。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（Ａ）と（Ｂ）は移動作業ロボットの概観図である。
【図２】（Ａ）と（Ｂ）は移動作業ロボットの底面と充電ユニットの上面との外観を示す図である。
【図３】図２（Ｂ）の矢線IIIに沿った断面図である。
【図４】図２（Ｂ）の矢線IVに沿った断面図である。
【図５】充電時の充電端子の電極の位置の他の例を示す図である。
【図６】移動作業ロボットが充電ユニット上に載置された状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  移動作業ロボット、２，６２  充電端子、３１，３２，３３  車輪、５０  充電ユニット、５１，５２，５３  車輪用溝、６３  凹部、ＡＲ１，ＡＲ２  マーク。
【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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【図６】
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