JP2004208383A

JP2004208383A - 非接触電源装置

Info

Publication number: JP2004208383A
Application number: JP2002373359A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sugiura; 良一杉浦; Eiji Kondo; 英二近藤
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、１次側ユニットの駆動を即時停止して、１次側ユニットから２次側ユニットへ前記金属を介して磁束が鎖交することによって、前記金属が過熱することを確実に防止することのできる非接触電源装置を提供する。
【解決手段】１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、前記金属の存在を検知する手段と、前記手段により金属の存在が検知されたとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止する制御手段を具備して構成した。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次側ユニットから介在物を介して２次側ユニットに非接触で電力を供給することができ、かつ、前記介在物が金属である場合、１次側ユニットの駆動を即時停止して、前記介在物の過熱を阻止し、１，２次側ユニットの過熱によって、火災等の事故が発生することを確実に防止することのできる非接触電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、結合トランスの１次側と２次側をそれぞれ収容する１次側ユニットと２次側ユニットを分離可能に構成して、前記１次側ユニットと２次側ユニットを対向させた状態で、１次側ユニットから２次側ユニットへ非接触で電力を供給する電源装置（以下、非接触電源装置という）はよく知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記非接触電源装置は、例えば、１次側ユニットに接続した電源コードを屋内コンセント等の固定電源に差し込み、一方、２次側ユニットは、窓ガラスやドア等の介在物を介して前記１次側ユニットと対向配置させ、前記１次側ユニットの１次側巻線と２次側ユニットの２次側巻線によって結合トランスを形成する。
【０００４】
そして、１次側ユニットから２次側ユニットへ前記結合トランスの電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給し、前記２次側ユニットから接続コードを介して接続した負荷を駆動させる。
【０００５】
つまり、前記非接触電源装置によれば、負荷を固定電源が配設されていない場所、例えば、屋外などで使用したい場合、給電コードを通すために窓ガラスやドアなどを開放する必要はなく、屋内と屋外を閉ざした状態で、負荷に給電することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１１０６５８号（第２，３頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、結合トランスの電磁誘導作用によって磁束が金属を鎖交すると、前記金属が１次側ユニットと２次側ユニット間で過熱されるといった問題があった。
【０００８】
前記金属が過熱されると、前記１次側ユニットと２次側ユニットは、その外箱であるケーシングを溶融してこれを破損したり、また、金属の過熱によって利用者が火傷をし、さらには、火災等を誘発する危険があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前述した問題を解決するために、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、この状態を直ちに検出して、１次側ユニットの駆動を自動的に停止することのできる非接触電源装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の非接触電源装置は、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、これを検知する手段と、前記金属が検知されたとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止する制御手段を具備して構成した。
【００１１】
請求項１記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、前記１次側ユニットの駆動は自動的に停止されるので、結合トランスの電磁誘導作用によって金属に磁束が鎖交してこれを過熱することを確実に防止できる。
【００１２】
請求項２記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、２次側ユニットに具備する磁性部材と、前記１次側ユニットに具備されて、前記磁性部材の磁気を検知する磁気検知素子からなり、前記制御手段は、前記磁気検知素子が磁気を検知しないとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１３】
請求項２記載の非接触電源装置によれば、２次側ユニットに具備した磁性部材の磁気は、１次側ユニットとの間に金属が介在したとき、１次側ユニットの磁気検知素子によって検出されないので、制御手段は１次側ユニットの駆動を即時停止して、金属の過熱を確実に防止して、安全を確保することができる。
【００１４】
請求項３記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、１次側ユニットに具備されて、２次側ユニット側の周囲温度の変化を検出する温度センサからなり、前記制御手段は、前記温度センサが検出した温度変化がある一定値を越えて上昇した場合、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１５】
請求項３記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、結合トランスの電磁誘導作用によって磁束が金属を通過することにより金属が過度に過熱されたことを確実に検出することができ、制御手段によって１次側ユニットの駆動を即座に停止することにより、前記金属の過熱状態を確実に解消することができる。
【００１６】
請求項４記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、結合トランスを構成する１次側巻線に印加する交番電流を検出する電流検出手段からなり、前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流値が予め設定した正常範囲から逸脱したとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１７】
請求項４記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在することにより、結合トランスの１次側巻線に印加する交番電流値が変化するため、制御手段はこの変化が正常な範囲から逸脱したことにより、金属が両ユニット間に介在したことを検知して、１次側ユニットの駆動を即座に停止することができる。
【００１８】
請求項５記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、前記１次側ユニットに具備した共振回路の共振電圧を基準電圧と比較する比較器と、該比較器の出力に応じてオン／オフするスイッチング素子からなり、前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン／オフに応じて１次側ユニットの駆動と停止を切り換えるように構成した。
【００１９】
請求項５記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在することによって、共振回路の出力電圧は共振状態から逸脱して低下するので、制御手段は、この出力電圧の低下によって１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したか否かを検出することができ、金属が介在した場合は、前記１次側ユニットの駆動を確実に停止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図９により説明する。図１は本発明の非接触電源装置Ａの構成を示す一例であり、図１において、１は１次側ユニットであり、２は１次側ユニット１と対向配置する２次側ユニットを示している。
【００２１】
前記１次側ユニット１は、給電線３によって商用電源４に接続されるものであり、商用電源４の交流電圧を直流に変換する第１の整流平滑回路５と、該整流平滑回路５の出力を高周波の交番電流に変換して１次側巻線６に印加する駆動回路７、および、前記１次側巻線６を継鉄部に巻回した１次側鉄心８から概略構成されている。
【００２２】
一方、２次側ユニット２は、接続線９を介して負荷１０に接続可能に構成されており、前記１次側鉄心８と対向配置した２次側鉄心１１と、該２次側鉄心１１の継鉄部に巻回した２次側巻線１２、および、前記２次側巻線１２の出力に接続した第２の整流平滑回路１３から概略構成されている。
【００２３】
なお、図１は負荷１０が直流負荷である場合の構成の一例を簡略的に示したものであり、負荷１０が交流負荷である場合、第２の整流平滑回路１３の出力にインバータ回路（図示せず）を取り付けるなど、その構成が種々に変化することは当然である。
【００２４】
図１に示す非接触電源装置Ａを使用する場合は、例えば、壁や窓ガラス等の介在物を介して１次側ユニット１と２次側ユニット２を対向配置し、１次側ユニット１の給電線３を商用電源４に接続するとともに、２次側ユニット２の接続線９に負荷１０を接続する。
【００２５】
この状態で、図示しないスイッチをオンすることにより、商用電源４の交流電圧は給電線３を介して第１の整流平滑回路５に供給されて直流電圧に変換される。そして、前記第１の整流平滑回路５の出力は、駆動回路７にて高周波の交番電流に変換されて、１次側巻線６に印加される。
【００２６】
１次側巻線６に高周波の交番電流が流れると、前記１次側巻線６内に磁束が誘起され、該１次側巻線を継鉄部に巻回した１次側鉄心８に磁路が形成される。前記１次側鉄心８に鎖交する磁束は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間の介在物（壁や窓ガラス等）を介して２次側鉄心１１に鎖交して、２次側鉄心１１の継鉄部に巻回した２次側巻線１２に交流電圧を誘起させる。
【００２７】
前記２次側巻線１２に誘起された交流電圧は、第２の整流平滑回路１３にて直流に変換された後、負荷１０に供給される。これにより、負荷１０は１次側ユニット１から介在物を介して２次側ユニット２へ非接触で供給された電力を利用して確実に動作することができる。
【００２８】
図２は前記非接触電源装置Ａの１次側鉄心８と２次側鉄心１１を抽出して示す斜視図である。前記２次側鉄心１１は、例えば、上下面と両側面の前方（１次側鉄心８と対向する側）に永久磁石等からなる磁性部材１４ａ〜１４ｄを具備し、一方、前記１次側鉄心８は、その周囲に前記磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知する磁気検知センサ（例えば、ホールセンサ）１５ａ〜１５ｆを任意数個（図２では６個）取り付けている。
【００２９】
前記磁性部材１４ａ〜１４ｄと磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆを１，２次側鉄心８，１１に取り付ける場合は、１次側鉄心８および２次側鉄心１１と直接接する部分においては、接着剤等を利用して取り付ければよく、また、１次側鉄心８と直接接しない磁気検知センサ１５ｃ〜１５ｆは、例えば、前記１次側鉄心８の上下両脚鉄部間を金属以外の部材で橋渡して、この部材に対して接着剤等を利用して接着すればよい。
【００３０】
図３に磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆと駆動回路７との関係を回路図として示す。図３において、ａ〜ｃ，…（以下、「，…」の記載は省略する）は、磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆ内に具備されて、前記磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによる磁気検知の有無に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するトランジスタであり、該トランジスタａ〜ｃの各々のコレクタ端子は抵抗ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続されるとともに、ＮＯＲ論理素子１６の入力端子に接続されている。。
【００３１】
また、前記トランジスタａ〜ｃのエミッタ端子はＧＮＤ端子に接地されており、前記ＮＯＲ論理素子の出力端子は、前記駆動回路７の入力端子に接続され、その出力の「Ｈ」と「Ｌ」の別により、駆動回路７の駆動と停止を切り換えることができる。
【００３２】
つづいて、前記非接触電源装置Ａの動作について説明する。図２に示す鉄心構造をした非接触電源装置Ａは、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物を介在したとき、この介在物の厚さ寸法がある所定の寸法以下であれば、２次側鉄心１１に取り付けた磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気は１次側鉄心８に具備した磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによって検知される。
【００３３】
前記磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知すると、磁気を検知した磁気検知センサ内のトランジスタはオンし、磁気を検知しない磁気検知センサ内のトランジスタはオフする。
【００３４】
これにより、オンしたトランジスタのコレクタ端子の電圧値のみが０［Ｖ］となり、前記ＮＯＲ論理素子１６に入力される。換言すれば、オンしたトランジスタは「Ｌ」レベルの信号を、また、オフしたトランジスタは「Ｈ」レベルの信号をＮＯＲ論理素子１６に入力するのである。
【００３５】
前記ＮＯＲ論理素子１６は、トランジスタａ〜ｃ，…から入力された信号レベルの何れか１つでも「Ｈ」レベルであれば、「Ｌ」レベルの信号を駆動回路７に出力して、該駆動回路７の駆動を即時停止する。
【００３６】
前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物が介在した場合、介在物の厚さ寸法が所定値以下であれば、磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気は磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによって確実に検知されるため、前記ＮＯＲ論理素子１６の入力端子には全てのトランジスタａ〜ｃ，…から「Ｌ」レベルの信号が入力される。
【００３７】
この結果、前記ＮＯＲ論理素子１６は駆動回路７の入力端子に「Ｈ」レベルの信号を入力するため、前記駆動回路７はその駆動を継続して、１次側ユニット１から２次側ユニット２へ結合トランスの電磁誘導作用を利用して、非接触で電力を供給することができる。
【００３８】
一方、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合について説明する。前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に磁性体の金属が介在した場合、前記磁性部材１４ａ〜１４ｄから放出された磁束は、前記磁性体の金属に鎖交して、これに対して平行に通過するため、前記磁性体の金属で遮蔽された状態となり、前記磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知することはない。
【００３９】
また、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在した場合は、磁性部材１４ａ〜１４ｄから非磁性体金属に磁束が鎖交すると、前記非磁性体金属の表面にはこの磁束を妨げる向きに渦電流が流れ、この結果、前記非磁性体の金属を通過する磁気が弱まり、前記磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁気を検知できなくなる。
【００４０】
前述した２例のように、磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知しなくなると、図３に示すトランジスタａ〜ｃ，…からＮＯＲ論理素子１６に入力される信号はいずれも「Ｈ」レベルとなるので、前記ＮＯＲ論理素子１６の出力信号レベルは「Ｌ」レベルとなり、駆動回路７はその駆動を即時停止する。
【００４１】
これにより、１次側ユニット１から２次側ユニット２へ磁束が鎖交しなくなるので、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に挟まれる金属が、磁束の鎖交により過熱されて利用者が火傷をしたり、１，２次側ユニット１，２のケーシングが溶融して損傷することを確実に防止することができる。
【００４２】
図４は１次側鉄心８に周囲温度を検知する温度センサ１７ａ〜１７ｆを取り付けて構成した場合を示している。なお、前記温度センサ１７ａ〜１７ｆの１次側鉄心８への取付け方については、図２に示す磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆの場合と同様であるので、説明は省略する。
【００４３】
図５は前記温度センサ１７ａ〜１７ｆと駆動回路７との関係を示す回路図であり、図５において、１８ａ〜１８ｃ，…は、温度センサ１７ａ〜１７ｆの個々の出力端にアノードを接続したダイオードを示している。
【００４４】
前記ダイオード１８ａ〜１８ｃ，…のカソードは、ともに比較器１９の一方の入力端子に接続されており、前記比較器１９の他方の入力端子には、前記温度センサ１７ａ〜１７ｆの出力電圧と比較する基準電圧２０が接続されている。また、前記比較器１９の出力には、一端に定電圧電源Ｖｃｃを接続した抵抗ｒ₄の他端と駆動回路７の入力端子が接続されている。
【００４５】
次に、図４に示す１次側鉄心８と２次側鉄心１１との間に非磁性体の金属が介在した場合の動作について説明する。
【００４６】
前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在した状態で、両ユニット１，２間で給電動作を実行すると、前記１次側鉄心８から２次側鉄心１１に対して金属を介して磁束が鎖交する。このように金属に磁束が鎖交した場合、図６に示すように、１次側鉄心８から２次側鉄心１１へ鎖交する磁束２１を打ち消す方向に磁束２２が誘導されて、金属上に渦電流２３が流れる。
【００４７】
この結果、この渦電流２３の値の２乗と金属の抵抗値の積が損失となり、金属が発熱するのである。このように金属が過熱されると、図４に示す温度センサ１７ａ〜１７ｆの何れかは金属の過熱を確実に検出して、電圧値の増加として、図５に示すダイオード１８ａ〜１８ｃ，…の何れかを介して比較器１９の一方の入力端子に入力する。
【００４８】
このとき、前記基準電圧は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在していない状態で両ユニット１，２間で給電動作を実行したときに、図５に示す温度センサ１７ａ〜１７ｆから出力される電圧値より低く予め設定されているので、前記金属の過熱によって温度センサ１７ａ〜１７ｆの出力電圧が上昇すると、前記比較器１９の出力は反転する。
【００４９】
前記駆動回路７は、その入力端子に入力される信号レベルの変化によってその駆動を停止して、１次側ユニット１と２次側ユニット２間の給電動作を終了する。これにより、過熱した状態にあった金属は、これ以上加熱されることなく、徐々にその温度を下げることができる。
【００５０】
よって、金属が過度に加熱されて、利用者が火傷を負ったり、金属を挟む１次側ユニット１と２次側ユニット２のケーシングが溶融して損傷することを確実に防止することができる。
【００５１】
図７は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在したことを１次側巻線６に印加される交番電流の値の変化から検出するための回路図であり、図７において、２４は前記１次側巻線６の一端に介挿されたカレントトランスである。
【００５２】
２５ａ，２５ｂは、前記カレントトランス２４の出力端に入力端を接続した高ピークホールド回路と低ピークホールド回路であり、２６ａ，２６ｂは、前記高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力端に一方の入力端子を接続した比較器である。
【００５３】
前記比較器２６ａ，２６ｂの他方の入力端子には、それぞれ高・低ピークホールド回路２５ａ，２５ｂの出力電圧と比較する高・低の基準電圧２７ａ，２７ｂ（以下、高基準電圧および低基準電圧といい、低基準電圧＜高基準電圧の関係を有する）が接続されており、前記比較器２６ａ，２６ｂの出力端子には、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗ｒ₅，ｒ₆の他端と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース端子が接続されている。
【００５４】
前記トランジスタＴｒ１のコレクタ端子には、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗Ｒ₇の他端が接続されており、エミッタ端子はＧＮＤに接地されている。
【００５５】
一方、前記トランジスタＴｒ２のコレクタ端子には定電圧電源Ｖｃｃが接続されており、エミッタ端子には一端をＧＮＤに接地した抵抗ｒ₈の他端が接続されている。
【００５６】
前記トランジスタＴｒ１のコレクタ端子と抵抗ｒ₇の接続点と、前記トランジスタＴｒ２のエミッタ端子と抵抗ｒ₈の接続点は、ともにＡＮＤ論理素子２８の入力端子に接続されており、前記ＡＮＤ論理素子２８の出力端子は、前記駆動回路７の入力端子に接続されている。
【００５７】
前記１次側ユニット１から介在物を介して２次側ユニット２へ電力を供給する場合、前記１次側ユニット１の１次側鉄心８に巻回した１次側巻線６には交番電流が印加される。前記１次側巻線６に印加される交番電流は、図７に示すカレントトランス２４にて検出されて、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂに入力される。
【００５８】
前記介在物が金属以外である場合、前記高ピークホールド回路２５ａおよび低ピークホールド回路２５ｂから出力される電圧値は、低基準電圧＜出力電圧＜高基準電圧の関係が成立し、比較器２６ａの出力電圧は「Ｌ」レベルとなり、比較器２６ｂの出力電圧は、「Ｈ」レベルとなる。
【００５９】
これにより、トランジスタＴｒ１はオフしてコレクタ電圧を「Ｈ」レベルにするとともに、トランジスタＴｒ２はオンしてエミッタ電圧を「Ｈ」レベルとすることによって、ＡＮＤ論理素子２８の出力を「Ｈ」とする。
【００６０】
この結果、駆動回路７はその駆動を継続して、図１に示す１次側巻線６に交番電流を印加し続ける。つまり、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物が存在する場合は、１次側ユニット１はその駆動を問題なく継続することにより、１次側鉄心８から介在物を介して２次側鉄心１１に磁束を鎖交させて、２次側ユニット２に電力を良好に供給することができる。
【００６１】
次に、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合について説明する。前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在すると、１次側巻線６に印加される交番電流の変化を図７に示すカレントトランス２４は検出して、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂに入力する。
【００６２】
そして、前記高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力電圧が、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧である場合、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はともにオフする。
【００６３】
これにより、トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｌ」となって、ＡＮＤ論理素子２８の出力は「Ｌ」レベルとして駆動回路７に出力される。
【００６４】
一方、前記カレントトランス２４によって交番電流値を検出した結果、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力電圧が、低基準電圧＜高基準電圧＜出力電圧の関係にある場合、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はともにオンする。
【００６５】
この結果、前記トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｈ」レベルとなる。この場合、ＡＮＤ論理素子２８の出力は「Ｌ」レベルとなり、駆動回路７に入力される。
【００６６】
前記駆動回路７に「Ｌ」レベルの信号が入力されると、前記駆動回路７はその駆動を停止して、図１に示す１次側巻線６に交番電流が印加されることを即時中止して、１次側鉄心８から介在物（金属）に磁束が鎖交することのないように動作する。
【００６７】
したがって、介在物である金属は、磁束の鎖交に起因する過熱状態を解消することができ、利用者が金属に触れて火傷を負ったり、金属に接触する１，２次側ユニット１，２のケーシングが、過熱した金属によって溶融・損傷することを確実に防止することができる。
【００６８】
図８は、前述の如く、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在して駆動回路７が自動停止した後、前記金属が両ユニット１，２間から取り除かれた場合、前記駆動回路７の駆動を自動的に再開することのできる回路構成の一例を示している。
【００６９】
つまり、図７において、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在することにより、前記駆動回路７が一旦停止した場合、その後、前記両ユニット１，２間の金属が取り除かれても、カレントトランス２４は、その出力がゼロであるので、高・低ピークホールド回路２５ａ，２５ｂの出力電圧は、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧となり、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｌ」レベルとなる。
【００７０】
これにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はオフするので、前記トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は、「Ｈ」レベルとなり、一方、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｌ」レベルとなって、ＡＮＤ論理素子２８は駆動回路７に「Ｌ」レベルの信号を出力して、前記駆動回路７の停止状態を継続してしまう。
【００７１】
そこで、図８に示すように、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子とトランジスタＴｒ２のエミッタ端子を駆動制御回路２９に接続して、該駆動制御回路２９の出力側に前記駆動回路７を接続して構成した。
【００７２】
図８の回路によれば、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在して、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧、または、低基準電圧＜高基準電圧＜出力電圧となる異常状態が発生し、駆動回路７を停止する信号が駆動制御回路２９に入力された場合、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂのホールド値をクリアするとともに、異常状態が発生したことを記憶して、前記駆動回路７を停止する。
【００７３】
この場合、前記駆動制御回路２９は、定期的（例えば、１分間ごと）に駆動回路７の再起動を行う。この再起動時、前記駆動制御回路２９は、内部に備えたタイマ回路（図示せず）によって、再起動後の一定時間は前記カレントトランス２４が検知した電流値を無視することによって、駆動回路７を確実に再起動させることができる。
【００７４】
そして、前記一定時間が経過した後は、カレントトランス２４が検知した電流値に基づき前記駆動回路７の駆動と停止を制御するのである。なお、前記再起動時に、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が依然として介在している場合は、駆動制御回路２９は再度異常状態が発生したことを記憶して前記駆動回路７を停止することは当然である。
【００７５】
図９は、１次側ユニット１から２次側ユニット２に対して金属以外の介在物を介して電力の供給を行っている状況において、前記１次側ユニット１と介在物との間、または、２次側ユニット２と前記介在物との間に金属が悪戯等によって挿入された場合に、この金属の挿入を直ちに検知して、１次側ユニット１の駆動を即時停止するためのものである。
【００７６】
図９において、３０は１次側鉄心８に１次側巻線６とは別に巻回した共振用のコイルであり、３１は前記共振用のコイル３０に並列に接続した共振用のコンデンサを示している。
【００７７】
３２は前記共振用のコイル３０およびコンデンサ３１の一端に一方端を接続し、他方端を発振器３３に接続したコイルを示している。なお、前記共振用のコイル３０の他端は、前記共振用のコンデンサ３１の他端とともに発振器３３に接続されている。
【００７８】
３４は、前記共振用のコンデンサ３１とコイル３２の接続点に入力端子を接続した整流平滑回路であり、３５は前記整流平滑回路３４の出力端子に一方の入力端子を接続した比較器である。
【００７９】
前記比較器３５の他方の入力端子には、前記整流平滑回路３４の出力電圧と比較される基準電圧３６が接続されており、前記比較器３５の出力端子は、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗ｒ₉の他端と、トランジスタＴｒ３のベース端子が接続されている。
【００８０】
前記トランジスタＴｒ３のコレクタ端子は、定電圧電源Ｖｃｃに接続されており、エミッタ端子は、一端をＧＮＤに接地した抵抗ｒ₁₀の他端と、駆動回路７の入力端子に接続されている。
【００８１】
そして、図９に示す回路の動作については、まず最初に、前記共振用コイル３０のインダクタンスとコンデンサ３１の静電容量によって決定する周波数で前記発振器３３を発振させることにより、共振状態を生成して共振用のコンデンサ３１とコイル３２の接続点における電圧（以下、共振電圧という）をある程度の大きさ（制御電圧値内）に設定する。
【００８２】
前記共振電圧は、整流平滑回路３４で整流平滑された後、比較器３５の一方の入力端子に入力され、基準電圧３６と比較されるのであるが、前記共振電圧は基準電圧より大きく設定されるので、比較器３５は「Ｈ」レベルの信号をトランジスタＴｒ３のベース端子に入力する。
【００８３】
これにより、前記トランジスタＴｒ３はオンしてエミッタ電圧を「Ｈ」レベルとして駆動回路７に入力するので、前記駆動回路７は駆動状態を継続して、図１に示す１次側ユニット１から２次側ユニット２へ非接触で電力を供給する。
【００８４】
この状態で、１次側ユニット１と介在物との間、または、２次側ユニット２と介在物との間に金属が挿入されると、共振用のコイル３０と共振用のコンデンサ３１からなる共振回路が共振状態から逸脱して、共振電圧が低下する。
【００８５】
前記共振電圧の低下により、比較器３５の一方の入力端子に入力される電圧値は基準電圧値を下回って、比較器３５の出力は「Ｌ」レベルとなってトランジスタＴｒ３のベース端子に入力される。この結果、前記トランジスタＴｒ３はオフするので、エミッタ電圧は「Ｌ」レベルとなって、前記駆動回路７に入力される。
【００８６】
これにより、前記駆動回路７は停止するので、図１に示す１次側ユニット１から２次側ユニット２への給電が停止されて、挿入された金属が過熱して利用者が火傷をしたり、金属と接触するユニット１，２が溶融して損傷することを確実に阻止することができる。
【００８７】
以上説明したように、本発明の非接触電源装置Ａは、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合、これを直ちに検知して、１次側ユニット１の駆動を停止させることにより、両ユニット１，２間に介在した金属が過熱して利用者が火傷をしたり、金属と接触するユニットが溶融して損傷等することを確実に防止することができる。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触電源装置は、利用者が誤って１次側ユニットと２次側ユニット間に金属を介在した状態で、両ユニット間の給電動作を実行した場合、１次側ユニットは即座にその駆動が停止されるので、両ユニット間の金属が過熱して、利用者の火傷やユニットの損傷を引き起こすことを確実に阻止することができ、安全である。
【００８９】
請求項２記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、２次側ユニットに取り付けた磁性部材の磁気を１次側ユニットに具備した磁気検知素子により検知できないので、この場合は、１次側ユニットの駆動を即時停止して、金属が過熱されることを完全に防止することができ、便利である。
【００９０】
請求項３記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在して、該金属に磁束が鎖交することにより金属が過熱したことを１次側ユニットに具備した温度センサによって確実に検出して、１次側ユニットの駆動を停止させることができるので、前記金属の過熱状態が継続することを防止することができ、利便である。
【００９１】
請求項４記載の非接触電源装置は、１次側巻線に印加する交番電流値の変化から１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを即座に検出することができ、１次側ユニットの駆動を自動的に停止させることができ、便利である。
【００９２】
請求項５記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在すると、共振回路が共振状態から逸脱するので、これを共振電圧の低下から検知することにより、確実に１次側ユニットを停止することが可能となり、利便である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触電源装置の概略構成図である。
【図２】前記非接触電源装置を構成する１，２次側鉄心と、これに具備する磁気検知素子および磁性部材を示す斜視図である。
【図３】前記磁気検知素子にて金属の介在を検知するための回路図である。
【図４】前記１次側鉄心に温度センサを具備した場合の斜視図である。
【図５】前記温度センサにて金属の介在を検知するための回路図である。
【図６】前記１次側鉄心から金属に磁束が鎖交する様子を示す斜視図である。
【図７】前記１次側巻線に印加する交番電流値から金属の介在を検知するための回路図である。
【図８】交番電流値から金属の介在を検知して、前記１次側ユニットの駆動を停止した後、自動的に前記１次側ユニットを再起動させるための回路図である。
【図９】共振電圧の低下から金属の介在を検知するための回路図である。
【符号の説明】
１１次側ユニット
２２次側ユニット
５，１３，３４整流平滑回路
６１次側巻線
７駆動回路
８１次側鉄心
１１２次側鉄心
１２２次側巻線
１４ａ〜１４ｄ磁性部材
１５ａ〜１５ｆ磁気検知素子
１６ＮＯＲ論理素子
１７ａ〜１７ｆ温度センサ
１８ａ〜１８ｆダイオード
１９，２６ａ，２６ｂ，３５比較器
２０，２７ａ，２７ｂ，３６基準電圧
２１，２２磁束
２３渦電流
２４カレントトランス
２５ａ，２５ｂピークホールド回路
２８ＡＮＤ論理素子
２９駆動制御回路
３０共振用のコイル
３１共振用のコンデンサ
３２コイル
３３発振器
Ｔｒ１〜Ｔｒ３，ａ〜ｃトランジスタ
ｒ₁〜ｒ₁₀
Ａ非接触電源装置

Claims

分離可能に構成した結合トランスの１次側と２次側を個別に収容する１次側ユニットと２次側ユニットを交差させることなく互いに対向配置して、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ結合トランスの電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給する非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、これを検知する手段と、前記金属が検知されたとき、前記１次側ユニットの駆動を自動停止する制御手段を具備して構成したことを特徴とする非接触電源装置。
前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、２次側ユニットに備えた磁性部材と、前記１次側ユニットに具備して、前記磁性部材の磁気を検知する磁気検知素子からなり、前記制御手段は、前記磁気検知素子によって磁気が検知されないとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触電源装置。
前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、１次側ユニットに具備されて、２次側ユニット側の周囲温度の変化を検出する温度センサからなり、前記制御手段は、前記温度センサが検出した温度変化がある一定値を越えて上昇した場合、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触電源装置。
前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、結合トランスを構成する１次側巻線に印加する交番電流を検出する電流検出手段からなり、前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流値が予め設定した正常範囲から逸脱したとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触電源装置。
前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、前記１次側ユニットに具備した共振回路の共振電圧を基準電圧と比較する比較器と、該比較器の出力に応じてオン／オフの切り換えを行うスイッチング素子からなり、前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン／オフに応じて１次側ユニットの駆動と停止を自動的に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触電源装置。