(57)【要約】【課題】本発明は、共振回路等に異常が発生したとき、回路を保護できる無接触給電設備の２次側受電回路を提供することを目的とする。【解決手段】切換回路５により直列共振回路４Ａ，４Ｂを直列状態または並列状態として負荷１０に印加される電圧を調整する２次側受電回路における保護回路として、ツェナ・ダイオード３１と、ツェナ・ダイオード３１に異常電圧が印加されて電流が流れ、その電流が所定電流となるとこの電流を自動遮断する配線用遮断器３２とを直列に接続し、この直列回路を整流回路６Ａ，６Ｂの出力側と並列に接続し、直列共振回路４Ａと切換回路５と間に配線用遮断器３２の出力接点３３を直列に接続する。この構成により、ツェナ・ダイオード３１に電流が一機に流れると配線用遮断器３２が動作し、その出力接点３３により直列共振回路４Ａ，４Ｂ間が切離され、負荷１０等へ異常電圧が印加されることが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を流す１次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを複数設け、
前記各ピックアップコイルにそれぞれ直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、さらにこれら共振回路を直列に接続し、前記各共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、消費電力が変動する負荷へ給電し、
前記各共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、
前記切換手段を制御して前記各共振回路間を接続状態または開放状態とすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、
所定電圧が印加されると電流を流す素子と、前記素子により流れた電流が所定の電流値となると動作しこの電流を遮断する配線用遮断器とを直列に接続し、この直列回路を前記並列に接続された整流回路の出力端間に接続し、
前記切換手段と直列に、前記配線用遮断器が電流を遮断したときに開放状態となる配線用遮断器の出力接点を接続し、配線用遮断器が電流を遮断した時に前記各共振回路間を開放状態とすること
を特徴とする無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項２】
前記切換手段は、
一次側巻線が、前記各共振回路の間に直列に接続されているトランスと、
前記トランスの二次側巻線に接続されている整流器と、
前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段と
を備え、
前記電圧制御手段は、前記スイッチング手段を開放状態と接続状態することにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御し、
前記配線用遮断器の出力接点は、前記トランスの二次側巻線と前記整流器との間に直列に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項３】
前記素子はツェナ・ダイオードで形成され、前記配線用遮断器は前記ツェナ・ダイオードに流れる電流を制限すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触給電設備の２次側受電回路、特にその保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の保護回路を備えた無接触給電設備の２次側受電回路の一例が、特許文献１に開示されている。
この特許文献１においては、無接触給電設備の２次側受電回路は、高周波電流を流す１次側誘導線路に対向して設けられたピックアップコイルと、このピックアップコイルに接続されてピックアップコイルとともに誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成するコンデンサと、このコンデンサに接続された整流回路と、整流回路の出力端と負荷に接続され、出力電圧を基準電圧に制御し、負荷に供給する定電圧制御回路から構成されている。
【０００３】
そして、この２次側受電回路の保護回路は、前記ピックアップコイルとコンデンサからなる共振回路の両端部に、先端をオープンとした感熱線を接続し、前記定電圧制御回路と負荷との間にサーキットプロテクタを介装し、このサーキットプロテクタの引き外しコイルとサージアブソーバの直列回路を負荷の両端に接続し、さらに感熱線にニクロム線を巻き、ニクロム線の両端をサーキットプロテクタの補助接点を介して定電圧制御回路の出力端に接続して構成されている。前記感熱線は、例えば、非磁性体のリン青銅丸線からなる一対の導線上にそれぞれ、熱に鋭敏なサーモプラスチックからなる絶縁体を被覆し、これら絶縁体を被覆した一対の導線を撚りあわせ、その上にテープとシースを被覆して構成されており、周囲温度が一定温度に達すると、絶縁体が軟化するとともに、撚りあわされた一対の導線がスプリングアクションを起こして短絡するようにされている。
【０００４】
この保護回路の構成により、共振回路または整流回路または定電圧制御回路に異常が発生して異常電圧が発生したとき、サージアブソーバに許容最大電圧以上の電圧が印加され、電流が流れて、負荷へ異常電圧が印加されることが防止され、同時にサーキットプロテクタの引き外しコイルに電流が流れてサーキットプロテクタが動作し、給電側（共振回路側）と負荷間が遮断され、よって確実に負荷への給電が遮断され、負荷の電圧は０となり、異常電圧が負荷へ印加されることが防止される。またこのとき、サーキットプロテクタの補助接点がオンとなり、ニクロム線へ通電され、よってニクロム線が発熱し、この発熱により感熱線が加熱され、例えば温度９０℃に達すると、絶縁体が軟化するとともに、撚りあわされた一対の導線がスプリングアクションを起こして短絡し、ピックアップコイルの両端が短絡される。よって、定電圧制御回路と負荷への給電が遮断され、異常電圧がこれら回路へ印加されることが防止される。
【特許文献１】特開平１１−３４１７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の無接触給電設備の２次側受電回路の保護回路では、万一、共振回路等に異常が発生して異常電圧が発生すると、感熱線が加熱され、絶縁体が軟化することから、有機ガスの発生により特有の匂いが発生するという問題があり、また復旧には、異常が発生した共振回路等の他に感熱線も取り換える必要があることから、復旧までに時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また無接触給電設備の２次側受電回路の保護回路として、勿論ピックアップコイルの両端を短絡するのではなく、ピックアップコイルと直列に回路を遮断する配線用遮断器を設ける方法が考えられる。しかし、特許文献１では無接触給電設備の２次側受電回路は並列共振回路により形成されているため、並列共振回路部分に配線用遮断器を設けた場合、該遮断器には負荷に流れる電流に比較して大きな共振電流が流れることから、大型で高価な配線用遮断器が必要とされ、よって配線用遮断器が用いられることは少なかった。
【０００７】
また特許文献１では２次側受電回路を並列共振回路により形成しているが、直列共振回路により形成することも可能である。このように、無接触給電設備の２次側受電回路を直列共振回路で構成して該共振回路を整流して負荷に接続した場合には、負荷に流れる電流と直列共振回路に流れる電流が同一となるため、直列共振回路部分に配線用遮断器を設けたとしても該配線用遮断器に必要な電流容量は小さくても良い。しかし、やはり定電圧制御回路に異常電圧が発生した場合には直列共振回路に大きな電流が流れているので、これを遮断する配線用遮断器の開閉接点には高い耐電圧（di/dt）が必要とされ、大型で高価な配線用遮断器を選定しなければいけないという問題があった。また並列共振回路に代えて「複数」の直列共振回路により形成し、これら直列共振回路を切換回路を介して直列に接続し、切換回路により複数の直列共振回路を直列状態または並列状態として負荷に印加される電圧を調整するとき、複数の直列共振回路が何らかの異常により直列接続のままとなり、高電圧が連続して定電圧制御回路等に印加されると、定電圧制御回路の素子等の部品が破損する恐れがあるので、これを防止する為に直列共振回路部分に配線用遮断器を設けた場合にも、同様の問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、直列共振回路により形成した無接触給電設備の２次側受電回路において、共振回路等に異常が発生したとき、回路を保護でき、復旧までの時間を短縮可能な安価な無接触給電設備の２次側受電回路を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを複数設け、前記各ピックアップコイルにそれぞれ直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、さらにこれら共振回路を直列に接続し、前記各共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、消費電力が変動する負荷へ給電し、前記各共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、前記切換手段を制御して前記各共振回路間を接続状態または開放状態とすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、所定電圧が印加されると電流を流す素子と、前記素子により流れた電流が所定の電流値となると動作しこの電流を遮断する配線用遮断器とを直列に接続し、この直列回路を前記並列に接続された整流回路の出力端間に接続し、前記切換手段と直列に、前記配線用遮断器が電流を遮断したときに開放状態となる配線用遮断器の出力接点を接続し、配線用遮断器が電流を遮断した時に前記各共振回路間を開放状態とすることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成によれば、各共振回路または切換手段または各整流回路に異常が発生し、素子に所定電圧以上の異常電圧が印加されると、素子に電流が流れ、その電流により配線用遮断器が動作すると、配線用遮断器により素子に流れる電流が遮断され、素子が破壊されることが阻止され、同時にその出力接点により共振回路間が開放状態とされ、各共振回路は切離されて、各整流回路は並列に接続された状態となり、電圧制御手段および負荷へ印加される電圧は低下して、電圧制御手段および負荷へ異常電圧が印加されることが防止される。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記切換手段は、一次側巻線が、前記各共振回路の間に直列に接続されているトランスと、前記トランスの二次側巻線に接続されている整流器と、前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記スイッチング手段を開放状態と接続状態することにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御し、前記配線用遮断器の出力接点は、前記トランスの二次側巻線と前記整流器との間に直列に接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成によれば、各共振回路または切換手段または各整流回路に異常が発生し、素子に所定電圧以上の異常電圧が印加されると、素子に電流が流れ、その電流により配線用遮断器が動作すると、配線用遮断器により素子に流れる電流が遮断され、素子が破壊されることが阻止され、同時にその出力接点によりトランスの２次側が開放状態とされ、各共振回路は全て切離されて、各整流回路は並列に接続された状態となり、電圧制御手段および負荷へ印加される電圧が低下して、電圧制御手段および負荷へ異常電圧が印加されることが防止される。このように、配線用遮断器の出力接点をトランスの二次側巻線に直列に接続することにより、１つの出力接点により、複数の共振回路は全て切離される。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記素子はツェナ・ダイオードで形成され、前記配線用遮断器は前記ツェナ・ダイオードに流れる電流を制限することを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、ツェナ・ダイオードに電流が流れはじめ、所定の電流値となると配線用遮断器は動作することにより、ツェナ・ダイオードに流れる電流値が制限され、ツェナ・ダイオードが保護される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の無接触給電設備の２次側受電回路は、各共振回路または切換手段または各整流回路に異常が発生したとき、配線用遮断器の出力接点により共振回路間が開放状態とされ、各共振回路は切離されて、整流回路と整流回路は並列に接続された状態となることにより、電圧制御手段および負荷へ印加される電圧を低下することができ、電圧制御手段および負荷へ異常電圧が印加されることを防止することができ、回路を保護することができる、という効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における無接触給電設備の２次側受電回路の回路構成図である。
【００１７】
図１に示すように、無接触給電設備の２次側受電回路は、例えば１０ｋＨｚほどの高周波電流Ｉを流す１次側誘導線路１に対向して誘導線路１より起電力が誘起される第１ピックアップコイル２Ａ，第２ピックアップコイル２Ｂを設け、これら第１ピックアップコイル２Ａ，第２ピックアップコイル２Ｂに誘起される起電力を、消費電力が変動する負荷１０へ供給する回路である。
【００１８】
この２次側受電回路は、各ピックアップコイル２Ａ，２Ｂにそれぞれ直列に接続され誘導線路１の周波数に共振する（直列）共振回路４Ａ，４Ｂを形成する第１コンデンサ（共振コンデンサ）３Ａ，第２コンデンサ（共振コンデンサ）３Ｂと、各共振回路４Ａ，４Ｂの間に直列に接続され、各共振回路４Ａ，４Ｂ間を接続状態または開放状態とする切換回路（切換手段の一例）５と、共振回路４Ａ，４Ｂにそれぞれ並列に接続され、共振回路４Ａ，４Ｂにより発生する電圧を整流する整流回路６Ａ，６Ｂと、整流回路６Ａ，６Ｂの出力側と並列に接続され、負荷１０に接続されている電圧コンデンサ（出力コンデンサ）８と、切換回路５を制御することにより負荷１０に印加される出力電圧ＶＤＣを制御する、すなわち出力電圧ＶＤＣを検出し、この出力電圧ＶＤＣが所定電圧以下で、切換回路５により各共振回路４Ａ，４Ｂ間を接続状態とし、所定電圧を超えると切換回路５により各共振回路４Ａ，４Ｂ間を開放状態とする電圧制御器（電圧制御手段の一例）１１から構成されている。
【００１９】
前記切換回路５は、一次側巻線が、各共振回路４Ａ，４Ｂの間に直列に接続されているトランス２１と、トランス２１の二次側巻線の両端に入力端が接続されている整流器２２と、この整流器２２の両出力端間にコレクタおよびエミッタが接続されている出力調整用トランジスタ（スイッチング手段の一例）２３と、整流器２２のプラス側出力端と出力調整用トランジスタ２３のコレクタとの接続点にアノードが接続され、負荷１０の一端にカソードが接続されているダイオード２４から構成されている。なお、電圧制御器１１は、出力電圧ＶＤＣを検出し、この出力電圧ＶＤＣが所定電圧以下のとき出力調整用トランジスタ２３をオン（接続状態）とし、所定電圧を超えると出力調整用トランジスタ２３をオフ（開放状態）とする。
【００２０】
そして、上記２次側受電回路の保護回路を、所定電圧が印加されると電流を流す素子であるツェナ・ダイオード３１と、ツェナ・ダイオード３１に流れる電流が予め設定された所定の電流値となるとこの電流を自動遮断する配線用遮断器３２とを直列に接続し、この直列回路を整流回路６Ａ，６Ｂの出力側と並列に接続し、共振回路４Ａと切換回路５（トランス２１の一次側巻線）と間に直列に、配線用遮断器３２の出力接点３３を接続して構成している。前記ツェナ・ダイオード３１のカソードは整流回路６Ａ，６Ｂの出力のプラス側に、アノードは、図２に示すように、配線用遮断器３２の電源側端子３４に接続され、配線用遮断器３２の負荷側端子３５が整流回路６Ａ，６Ｂの出力のマイナス側に接続されている。また配線用遮断器３２の出力接点３３は、配線用遮断器３２の補助接続端子３６に接続されており、補助接続端子３６を介して共振回路４Ａと切換回路５との間に直列に接続されている。また前記出力接点３３は常時は接続状態であり、配線用遮断器３２が所定の電流により自動遮断したときに開放状態となる。
【００２１】
前記ツェナ・ダイオード３１の降伏電圧は、電圧コンデンサ８と負荷１０と電圧制御器１１の各最大許容電圧のうち、最も低い最大許容電圧に合わせて設定し、また配線用遮断器３２が動作する所定の電流値は、ツェナ・ダイオード３１に流れる電流を制限して保護できる（破壊を防止できる）電流値に設定している。
【００２２】
以下に、上記２次側受電回路の構成における作用を説明する。
例えば１０ｋＨｚほどの高周波電流Ｉが誘導線路１に供給されると、この誘導線路１に発生する磁束により、ピックアップコイル２Ａ，２Ｂにそれぞれ誘導起電力が発生し、ピックアップコイル２Ａ，２Ｂに発生した誘導起電力は所定の電圧として整流回路６Ａ，６Ｂで整流される。
【００２３】
負荷１０が通常負荷状態で所定の消費電力を消費しているとき、出力電圧ＶＤＣは所定電圧以下であり、電圧制御器１１により出力調整用トランジスタ２３はオンされ、共振回路４Ａ，４Ｂは直列に接続されており、整流回路６Ａ，６Ｂの出力電圧を加算した電圧が負荷１０へ印加される（整流回路６Ａ，６Ｂの出力電圧を加算した電圧は電圧コンデンサ８を充電し、負荷１０へ供給される）。
【００２４】
ここで、負荷１０が減少し、出力電圧ＶＤＣが上昇した場合、電圧制御器１１は、この上昇した出力電圧ＶＤＣが所定電圧を超えたと判断すると、出力調整用トランジスタ２３をオフにする。このように、負荷１０が軽負荷状態のとき、出力調整用トランジスタ２３はオフされると、共振回路４Ａ，４Ｂ間は切離されて、整流回路６Ａと整流回路６Ｂは並列に接続された状態となり、負荷１０へ印加される電圧は略２分の１に低下する。すると、出力電圧ＶＤＣは低下し、出力電圧ＶＤＣは所定電圧に維持される。
【００２５】
また共振回路４Ａ，４Ｂまたは整流回路６Ａ，６Ｂのいずれか一方あるいは両方、あるいは切換回路５に異常が発生し、ツェナ・ダイオード３１の両端にツェナ・ダイオード３１の降伏電圧を越える異常電圧が印加されると、ツェナ・ダイオード３１に電流が一機に流れ、その電流が配線用遮断器３２に設定された所定電流以上となると、配線用遮断器３２がツェナ・ダイオード３１に流れる電流を自動遮断し、ツェナ・ダイオード３１が破壊されることを阻止し、同時にその出力接点３３により共振回路４Ａと切換回路５（トランス２１の一次側巻線）との間が開放状態とされ、共振回路４Ａ，４Ｂ間は切離されて、整流回路６Ａと整流回路６Ｂは並列に接続された状態となり、電圧制御器１１、電圧コンデンサ８および負荷１０へ印加される電圧が低下して、電圧制御器１１、電圧コンデンサ８および負荷１０へ異常電圧が印加されることが防止される。
【００２６】
またこのとき、共振回路４Ａ，４Ｂ間に流れている大きな電流は配線用遮断器３２によって瞬時に遮断されるのではなく、引き続き共振回路４Ａ，４Ｂそれぞれに接続された整流回路６Ａ，６Ｂを介して電圧コンデンサ（出力コンデンサ）３２に流れるため、配線用遮断器３２の出力接点３３に高電圧（di/dt）が発生することはない。この配線用遮断器３２の出力接点３３が開放時のみに電圧コンデンサ（出力コンデンサ）３２に流れ込む共振回路の電流は、極めて短時間の小さなエネルギーであるので、電圧コンデンサ（出力コンデンサ）３２の電圧がさらに異常上昇することは無い。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、共振回路４Ａ，４Ｂ等に異常電圧が発生したときに電圧制御器１１、電圧コンデンサ８および負荷１０へ異常電圧が印加されることを防止することができ、電圧制御器１１を形成する素子および電圧コンデンサ８が破損などの恐れを回避することができ、負荷１０に損傷を与える恐れを回避することができ、回路を保護することができる。また、２次側受電回路の異常が内部で処理されるため、誘導線路１へ影響を与えることなく、他の正常な２次側回路は動作を続行することができる。
【００２８】
またツェナ・ダイオード３１に流れる電流が所定の電流値となると、配線用遮断器３２がツェナ・ダイオード３１に流れる電流を自動遮断することにより、ツェナ・ダイオード３１が破損する恐れを防止することができ、また配線用遮断器３２を使用することにより、自動遮断の後の復旧を容易にすることができ、復旧までの時間を短縮することができる。また配線用遮断器３２の出力接点３３（開閉接点）には高い耐電圧（di/dt）が要求されないことから、配線用遮断器３２に安価な市販の配線用遮断器を使用でき、異常保護回路を安価に形成することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、共振回路４Ａと切換回路５（トランス２１の一次側巻線）と間に直列に、配線用遮断器３２の出力接点３３を接続しているが、図３に示すように、出力接点３３をトランス２１の二次側巻線と整流器２２の入力側との間に直列に接続してもよい。このとき、図３に示すように、共振回路４Ａ，４Ｂに、さらに第３ピックアップコイル２Ｃと第３コンデンサ（共振コンデンサ）３Ｃから形成される共振回路４Ｃを増設して直列に接続し、トランス２１の１次巻線が各共振回路４の間（共振回路４Ａと共振回路４Ｂの間、および共振回路４Ｂと共振回路４Ｃの間）に絶縁された状態で接続された構成の２次側受電回路であるときに有効である。すなわち、１つの配線用遮断器３２の出力接点３３が開放状態となると、共振回路４Ａ，４Ｂ間および共振回路４Ｂ，４Ｃ間が開放状態となるため、各共振回路４Ａ，４Ｂ，４Ｃが分離され、すなわち共振回路４が全て分離されることにより、共振回路４の数が増しても、１つの配線用遮断器３２の出力接点３３で対応することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、所定電圧が印加されると電流を流す素子としてツェナ・ダイオードを使用しているが、ツェナ・ダイオードに限る必要はなく、出力コンデンサ８へ印加される電圧が許容最大電圧以上となると動作し、配線用遮断器３２を動作させる素子であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態における無接触給電設備の２次側受電回路である。
【図２】同無接触給電設備の２次側受電回路に使用する配線用遮断器の図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における無接触給電設備の２次側受電回路である。
【符号の説明】
【００３２】
１                誘導線路
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  ピックアップコイル
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  コンデンサ（共振コンデンサ）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  共振回路
５                切換回路
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  整流回路
８                電圧コンデンサ（出力コンデンサ）
１０              負荷
１１              電圧制御器（電圧制御手段）
２１              トランス
２２              整流器
２３              出力調整用トランジスタ（スイッチング手段）
３１              ツェナ・ダイオード
３２              配線用遮断器
３３              配線用遮断器の出力接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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