CN104412488A - 密闭空间用的非接触电力传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的非接触电力传输装置具备：固定于间隔壁(1a)的内表面且以使受电线圈(16)接近电力传输壁(3)的方式对其进行保持的内侧保持件(20)；以及固定于间隔壁(1a)的外表面且以使供电线圈(12)接近电力传输壁(3)的方式对其进行保持的外侧保持件(30)，在供电线圈(12)与受电线圈(16)之间以非接触的方式传输电力。构成为在受电线圈(16)的受电面(16a)与电力传输壁(3)的内表面之间、以及供电线圈(12)的供电面(12a)与电力传输壁(3)的外表面之间分别设有缝隙，以免因密闭空间(1)的减压或者加压而变形的电力传输壁(3)不与受电面(16a)及供电面(12a)接触。
Description
技术领域
本发明涉及以非接触的方式向密闭空间进行电力供给的非接触电力传输装置。
本申请在此引用于2012年7月24日在日本申请的日本特愿2012-163182号的内容。
背景技术
对于无菌操作柜(グローブボックス)、无尘室等密闭空间，为了防止物质从内部向外部泄漏(细菌、毒物、污物的处理)以及防止物质从外部向内部侵入(防止水分、灰尘向干燥、清洁环境侵入)而要求较高的密闭性。
另一方面，在这样的密闭空间内，为了进行照明、记录装置的驱动等而需要向密闭空间的内部进行电源供给。
以往，作为这样的密闭空间用的电力供给机构，专利文献1～4中已经公开。
专利文献1中，在无菌操作柜设置有气密型集中气体配管面板以及气密供电端子。
专利文献2中，在无菌操作柜的壁贯通孔设置有气密型供电器。
专利文献3中，在安装于无菌操作柜的手套端口的闭塞栓，安装有通电连接器。
专利文献4中，透过无菌操作柜的密封壁而利用来自外部的照明机构的光向内部模块的光电池供电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-79195号公报
专利文献2：日本特公平2-16085号公报
专利文献3：日本特开2007-229820号公报
专利文献4：欧洲专利申请公开第1354671号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
上述的以往的电力供给机构构成为，(1)从外部向内部经由连接端子(气密供电端子，气密型供电器，通电连接器)通电，或者(2)利用来自外部的光向光电池供电。
另外，除此之外，也假定(3)在内部设置电池的机构。
然而，(1)在使用连接端子的情况下，连接端子贯通密闭空间的间隔壁，从而为了设置连接端子而需要在间隔壁设置贯通孔。因此，以保持密闭性的方式堵住贯通孔的密闭构造变得复杂。另外，因经年变化而构成密闭构造的部件劣化，从而有产生物质从内部向外部泄漏、物质从外部向内部侵入等密闭性能受到恶劣影响的可能性。
(2)在利用光从外部供电的情况下，由于光电池的发电输出较小，所以能够供给的电力较小。并且，由于密闭空间的间隔壁需要透过光，所以无法应用于要求遮光性的密闭空间。
(3)在使用电池的情况下，由于电池的容量有限制，所以需要每隔一定时间更换电池，当更换电池时需要使密闭空间暂时开放，从而有产生物质泄漏、物质侵入的可能性。
另外，无菌操作柜、无尘室等密闭空间有对内部进行减压或者加压的情况。这样的情况下，密闭空间的间隔壁因内部的减压或者加压而位移，从而有对电力供给产生影响的可能性。
本发明是为了消除上述问题点而完成的。即，本发明的目的在于提供如下密闭空间用的非接触电力传输装置，即、能够应用于对内部进行减压或者加压的密闭空间，能够不开放密闭空间地长时间连续向密闭空间内供给电力，没有因经年变化而对密闭空间的密闭性能带来恶劣影响的可能性，也能够应用于要求遮光性的密闭空间。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方案，提供一种密闭空间用的非接触电力传输装置，其向间隔壁的一部分或全部是由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁的密闭空间内供给电力，上述密闭空间用的非接触电力传输装置具备：
内侧保持件，其固定于间隔壁的内表面，且以使受电线圈接近电力传输壁的方式对其进行保持；以及
外侧保持件，其固定于间隔壁的外表面，且以使供电线圈接近电力传输壁的方式对其进行保持，
在供电线圈与受电线圈之间以非接触的方式传输电力。
发明的效果
根据上述本发明的结构，由于非接触电力传输装置的内侧保持件和外侧保持件分别固定于间隔壁的内表面和外表面，所以即使密闭空间的间隔壁因内部的减压或者加压而位移，内侧保持件和外侧保持件也追随间隔壁的位移而位移。
因此，分别保持于内侧保持件和外侧保持件的受电线圈和供电线圈能够以在之间夹持有由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁的状态保持相对的位置关系，从而在供电线圈与受电线圈之间能够以非接触的方式传输电力。
并且，由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁能够由一体部件构成，不需要贯通孔等的加工，从而能够不开放密闭空间地长时间连续向密闭空间内供给电力，且没有因经年变化而对密闭空间的密闭性能带来恶劣影响的可能性。
并且，由于电力传输壁不需要具有透光性，所以通过使用具有遮光性的材料，也能够应用于要求遮光性的密闭空间。
附图说明
图1A是表示本发明的非接触电力传输装置的第一实施方式的图。
图1B是图1A的部分放大图。
图2A是表示本发明的非接触电力传输装置的内侧保持件和外侧保持件的具体例的图。
图2B是表示本发明的非接触电力传输装置的内侧保持件和外侧保持件的具体例的图。
图3是表示本发明的非接触电力传输装置的第二实施方式的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地对本发明优选的实施方式进行说明。此外，对各图中共通的部分赋予相同的符号，并省略重复的说明。
图1A以及图1B是表示本发明的非接触电力传输装置10的第一实施方式的图。
该图中，图1A是表示具备本发明的非接触电力传输装置10的密闭空间1的示意图，图1B是图1A的B部放大图。
图1A中，密闭空间1例如是无菌操作柜、无尘室，能够对内部进行减压或者加压。并且，供电室2与密闭空间1邻接设置。此外，供电室2不是必须的，也可以省略。
图1B中，密闭空间1由间隔壁1a构成，即、密闭空间1由间隔壁1a围起而与周围的空间隔离。另外，间隔壁1a的一部分或全部是由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁3。“使电磁场透过的材料”例如是玻璃、塑料、FRP(Fiber-Reinforced Plastic)等，但根据需要也能够任意地使用其它的材料。
为了减少密闭空间1的减压或者加压所引起的变形，电力传输壁3优选使用硬质并且具有足够的厚度的硬质塑料或者工程塑料。
电力传输壁3可以是构成密闭空间1的间隔壁1a的一部分也可以是全部。在电力传输壁3是间隔壁1a的一部分的情况下，以包围电力传输壁3的方式设置保持件固定部4。
保持件固定部4可以是与电力传输壁3相同的材质，或者也可以是与除此以外的间隔壁1a相同的材质。
电力传输壁3包括在供电线圈12与受电线圈16之间形成电磁耦合电路的区域。即、电力传输壁3具有包括在非接触供电时形成电磁场的区域的大小和形状。由于电力传输壁3由透过电磁场的材料构成，所以通过将电力传输壁3设为这样的大小和形状，从而能够不使效率降低地经由电力传输壁3从供电线圈12向受电线圈16进行非接触供电。
本发明的非接触电力传输装置10是密闭空间1用的，具有向密闭空间1内供给电力的功能。
图1B中，非接触电力传输装置10具备位于密闭空间1的外侧的供电线圈12、向供电线圈12供给电力的供电电路14、位于密闭空间1的内侧的受电线圈16、以及从受电线圈16接受电力的受电电路18，在供电线圈12与受电线圈16之间以非接触的方式传输电力。
供电线圈12和供电电路14、以及受电线圈16和受电电路18分别通过电力电缆14a、18a电连接。
供电线圈12以及受电线圈16优选在从与电力传输壁3正交的方向观察的形状(图1B中从右方向观察的形状)均是长方形的线圈。
此外，只要能够进行非接触电力传输，供电线圈12以及受电线圈16的形状能够任意选择，例如也可以是圆形、椭圆形。并且，供电线圈12与受电线圈16的形状也可以不同。
通过配置为供电线圈12与受电线圈16对置而接近的状态来形成电磁耦合电路。该电磁耦合电路指的是供电线圈12和受电线圈16电磁耦合而从供电线圈12向受电线圈16进行非接触的供电的电路，也可以是以“电磁感应方式”进行供电的电路、和以“磁场共振方式”进行供电的电路中任一种电路。
对于供电线圈12的供电面12a与受电线圈16的受电面16a之间的间隔而言，只要能够在之间形成电磁耦合电路、且进行所希望的非接触电力传输，则能够任意选择。
本发明的非接触电力传输装置10还具备内侧保持件20和外侧保持件30。
内侧保持件20固定于间隔壁1a的内表面，以使受电线圈16接近电力传输壁3的方式对其进行保持。
图1B中，内侧保持件20具有内侧线圈保持部件22和内表面固定部件24。
内侧线圈保持部件22是保持受电线圈16的部件，该例子中为平板状部件。
内表面固定部件24固定于内侧线圈保持部件22的外缘部，将内侧线圈保持部件22固定于间隔壁1a的内表面。
此外，在受电线圈16的受电面16a与电力传输壁3的内表面之间设有缝隙，从而即使电力传输壁3因密闭空间1的减压或者加压而变形，电力传输壁3也不与受电面16a接触。
通过该结构，能够避免对非接触电力传输带来的密闭空间1的减压或者加压的影响。
内侧线圈保持部件22和内表面固定部件24优选是能耐密闭空间1内的环境(例如，温度、压力)和在密闭空间1内处理的物质(例如，污染物质、细菌、药剂、毒物)的材质。另外，也可以根据需要而由能耐上述环境以及物质的树脂(例如，特氟隆(注册商标))覆盖。
外侧保持件30固定于间隔壁1a的外表面，以使供电线圈12接近电力传输壁3的方式对其进行保持。
图1B中，外侧保持件30具有外侧线圈保持部件32和外表面固定部件34。
外侧线圈保持部件32是保持供电线圈12的部件，该例子中为平板状部件。
外表面固定部件34固定于外侧线圈保持部件32的外缘部，将外侧线圈保持部件32固定于间隔壁1a的外表面。
此外，在供电线圈12的供电面12a与电力传输壁3的外表面之间设有缝隙，从而即使电力传输壁3因密闭空间1的减压或者加压而变形，电力传输壁3也不与供电面12a接触。
通过该结构，能够避免对非接触电力传输带来的密闭空间1的减压或者加压的影响。
图2A以及图2B是表示内侧保持件20和外侧保持件30的具体例的图。
图2A中，内表面固定部件24和外表面固定部件34是能够分别吸附于保持件固定部4的内表面和外表面的真空吸杯，能够固定于保持件固定部4的任意位置。
真空吸杯优选设置多个。内侧保持件20的真空吸杯设定为具有如下那样的吸附力，即、在密闭空间1的减压或者加压中，即使受到内侧保持件20的自重、受电线圈16的重量以及电力电缆18a的重量或振动等所引起的力，内侧保持件20也不会从保持件固定部4脱落、或沿其内表面移动。外侧保持件30的真空吸杯设定为具有如下那样的吸附力，即、在间隔壁1a的外侧的空气压中，即使受到外侧保持件30的自重、供电线圈12的重量以及电力电缆14a的重量或振动等所引起的力，外侧保持件30也不会从保持件固定部4脱落、或沿其外表面移动。
此外，在使用真空吸杯的情况下，保持件固定部4的表面平滑，在真空吸杯吸附时有需要空气不从缝隙泄漏。
另外，内侧线圈保持部件22及外侧线圈保持部件32与真空吸杯的连结部优选具有挠性或者弹性以便能够追随间隔壁1a的位移。
图2B是表示内侧保持件20与外侧保持件30不同的具体例的图。图2B中，内表面固定部件24和外表面固定部件34是能够分别吸附于保持件固定部4的内表面和外表面的磁铁，能够吸附并固定于保持件固定部4的任意位置。
磁铁优选设置多个。内侧保持件的磁铁具有产生如下那样的吸附力的磁力，即、即使受到内侧保持件20的自重、受电线圈16的重量以及电力电缆18a的重量或振动等所引起的力，内侧保持件20也不会从保持件固定部4脱落、或沿其内表面移动。外侧保持件的真空吸杯具有产生如下那样的吸附力的磁力，即、即使受到外侧保持件30的自重、供电线圈12的重量以及电力电缆14a的重量或振动等所引起的力，外侧保持件30也不会从保持件固定部4脱落、或沿其外表面移动。
磁铁可以是永久磁铁也可以是电磁铁。在永久磁铁的情况下，优选具有切换其吸附和分离的切换机构。另外，在电磁铁的情况下，优选分别从受电电路18、供电电路14对内侧和外侧的电磁铁供给电力，并且具有接通及断开各个电磁铁的开关。
保持件固定部4需要是被磁铁吸附的材料(例如，铁等磁性体)，并且优选表面平滑。该情况下，能够仅将内表面固定部件24或者外表面固定部件34中的一方设为磁铁。
另外，作为不同的内侧保持件20和外侧保持件30的具体例，在图2B中，内表面固定部件24和外表面固定部件34双方是磁铁，以相互整合的(对置的)方式配置而相互吸引，从而夹持固定间隔壁1a。
内侧保持件的磁铁和外侧保持件的磁铁具有如下那样的产生吸引力而能够以足够的力夹持间隔壁1a的磁力，即、即使受到内侧保持件20的自重、受电线圈16的重量以及电力电缆18a的重量或振动等所引起的力，内侧保持件20也不会从保持件固定部4脱落、或沿其内表面移动，并且即使受到外侧保持件30的自重、供电线圈12的重量以及电力电缆14a的重量或振动等所引起的力，外侧保持件30也不会从保持件固定部4脱落、或其外表面移动。
保持件固定部4需要是透过磁力的材料(例如，玻璃、塑料、FRP等)，优选表面平滑且摩擦系数较大。
在使用磁铁的任一个具体例中，磁铁均有例如密闭空间1成为真空也能够吸附的优点。
另外，内侧线圈保持部件22及外侧线圈保持部件32与磁铁的连结部优选具有挠性或者弹性以便能够追随间隔壁1a的位移。
此外，内表面固定部件24和外表面固定部件34的组合也可以是如下情况中任一种，能够任意选择：(1)双方是真空吸杯；(2)一方是真空吸杯且另一方是磁铁、而吸附于间隔壁1a；(3)双方是磁铁而吸附于间隔壁1a；(4)双方是磁铁而夹持间隔壁1a。
并且，内表面固定部件24和外表面固定部件34也可以同时采用真空吸杯和磁铁。
作为内表面固定部件24以及外表面固定部件34而使用真空吸杯或磁铁，从而不需要为了进行固定而将钉子、螺钉打入或旋入间隔壁1a，从而间隔壁1a的强度不会降低。并且，与用粘合剂固定的情况不同，在不需要非接触供电的情况下，通过使真空吸杯或磁铁从间隔壁1a离开，也能够将包括内侧保持件20的受电线圈16、包括外侧保持件30的供电线圈12移至其它场所。
根据上述的第一实施方式的结构，由于内侧保持件20和外侧保持件30分别固定于间隔壁1a的内表面和外表面，所以即使密闭空间1的间隔壁1a因内部的减压或者加压而位移，内侧保持件20和外侧保持件30也追随间隔壁1a的位移而位移。
因此，分别保持于内侧保持件20和外侧保持件30的受电线圈16和供电线圈12能够以在之间夹持有由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁3的状态保持相对的位置关系，从而在供电线圈12与受电线圈16之间能够以非接触的方式传输电力。
另外，由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁3能够由一体部件构成，不需要贯通孔等的加工。因此，能够不开放密闭空间1地长时间连续向密闭空间1内供给电力，且没有因经年变化而对密闭空间1的密闭性能带来恶劣影响的可能性。
另外，由于电力传输壁3不需要具有透光性，所以通过使用具有遮光性的材料，也能够应用于要求遮光性的密闭空间1。
图3是表示本发明的非接触电力传输装置10的第二实施方式的图。
该例子中，本发明的非接触电力传输装置10还具备对从供电电路14向受电电路18传输的电力的传输效率进行检测的传输效率检测装置40。
该例子中，传输效率检测装置40具有受电运算器41、受电信号线42、受电发送器43、供电接收器44、供电信号线45、供电运算器46以及输出装置47。
受电运算器41对受电电路18的受电电力量进行运算。该受电电力量能够作为受电电路18的电压和电流的积而求出。得到的受电电力量的数据经由受电信号线42向受电发送器43输入。
受电发送器43、供电接收器44分别固定于内侧线圈保持部件22与外侧线圈保持部件32的相互对置的位置，从受电发送器43通过电力传输壁3向供电接收器44进行受电电路18的受电电力量的通信。接收到的受电电力量的数据经由供电信号线45向供电运算器46输入。作为通信方式，例如能够应用使用了不与非接触供电干涉的高频的无线通信。
供电运算器46对供电电路14的供电电力量进行运算。该供电电力量能够作为供电电路14的电压和电流的积而求出。
供电运算器46还根据受电电力量和供电电力量对传输的电力的传输效率进行运算。该传输效率能够作为传输效率＝(受电电路18的受电电力量)/(供电电路14的供电电力量)而求出。
输出装置47以数值或在测量器显示传输效率的值，或在传输效率比预先设定的阈值低的情况下输出警报(例如，灯或者声音)。
其它的结构与第一实施方式相同。
根据上述的第二实施方式的结构，与第一实施方式相同，分别保持于内侧保持件20和外侧保持件30的受电线圈16和供电线圈12能够以在之间夹持有由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁3的状态保持相对的位置关系，从而在供电线圈12与受电线圈16之间能够以非接触的方式传输电力。
并且，第二实施方式与第一实施方式相同，能够不开放密闭空间1地长时间连续向密闭空间1内供给电力，且没有因经年变化而对密闭空间1的密闭性能带来恶劣影响的可能性。
另外，第二实施方式与第一实施方式相同，由于电力传输壁3不需要具有透光性，所以通过使用具有遮光性的材料，也能够应用于要求遮光性的密闭空间1。
另外，根据上述的第二实施方式的结构，由传输效率检测装置40对从供电电路14向受电电路18传输的电力的传输效率进行检测，且由输出装置47显示传输效率的值、或者输出其异常。因此，即使在供电线圈12或者受电线圈16的位置因冲击、干涉而移动、相互不对置的情况下，通过从外部常时监视电力的传输效率，从而在传输效率降低的情况下，能够判断线圈不相互对置。
并且，即使电力传输壁3是具有遮光性的不透明的材料，通过在间隔壁1a的外侧目视观察在输出装置47显示的传输效率，而能够在传输效率较高的位置设置供电线圈12以及外侧保持件30，从而能够容易进行它们的定位。
此外，位于洁净且湿度也较低的一侧的供电线圈12的线圈自身的保护简易，且能够容易散热较好。
并且，位于存在细菌、有毒物等污染的一侧的受电线圈16优选由树脂封入而防止电气电路的劣化且容易除去污物。
尤其在受到污染的环境、不希望附着的物质泄漏的环境下，也可以将非接触供电的受电线圈16、受电电路18、内侧线圈保持部件22、内表面固定部件24、使用电力的装置(例如，照明用灯等)设为一体构造，且在使用后能够容易废弃。
并且，在使用容易受到电磁场的影响的精密测定设备等的情况下，也可以使用金属等来以对受电线圈16的受电面16a以外、供电线圈12的供电面12a以外进行包围的方式设置电磁屏蔽件，从而防止随非接触供电产生的电磁场影响精密测定设备等。
此外，本发明不限定于上述的实施方式，通过权利要求书的记载表示，并且包括与权利要求书的记载均等的意思以及范围内的全部变更。
产业上的可利用性
本发明提供如下密闭空间用的非接触电力传输装置，即、能够应用于对内部进行减压或者加压的密闭空间，能够不开放密闭空间地长时间连续向密闭空间内供给电力，且没有因经年变化而对密闭空间的密闭性能带来恶劣影响的可能性，且也能够应用于要求遮光性的密闭空间。
符号的说明
1—密闭空间，1a—间隔壁，2—供电室，3—电力传输壁，4—保持件固定部，10—非接触电力传输装置，12—供电线圈，12a—供电面，14—供电电路，14a—电力电缆，16—受电线圈，16a—受电面，18—受电电路，18a—电力电缆，20—内侧保持件，22—内侧线圈保持部件，24—内表面固定部件，30—外侧保持件，32—外侧线圈保持部件，34—外表面固定部件，40—传输效率检测装置，41—受电运算器，42—受电信号线，43—受电发送器，44—供电接收器，45—供电信号线，46—供电运算器，47—输出装置。
Claims (7)
1.一种密闭空间用的非接触电力传输装置，其向间隔壁的一部分或全部是由使电磁场透过的材料构成的电力传输壁的密闭空间内供给电力，
上述密闭空间用的非接触电力传输装置的特征在于，具备：
内侧保持件，其固定于间隔壁的内表面，且以使受电线圈接近电力传输壁的方式对其进行保持；以及
外侧保持件，其固定于间隔壁的外表面，且以使供电线圈接近电力传输壁的方式对其进行保持，
在供电线圈与受电线圈之间以非接触的方式传输电力。
2.根据权利要求1所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，
构成为在受电线圈的受电面与电力传输壁的内表面之间、以及供电线圈的供电面与电力传输壁的外表面之间分别设有缝隙，以免因密闭空间的减压或者加压而变形的电力传输壁不与受电面以及供电面接触。
3.根据权利要求1或2所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，
内侧保持件和外侧保持件中的一方或者双方具有磁铁，通过吸附而固定于间隔壁。
4.根据权利要求1或2所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，
内侧保持件和外侧保持件中的一方或者双方具有真空吸杯，通过吸附而固定于间隔壁。
5.根据权利要求1或2所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，
内侧保持件和外侧保持件双方具有磁铁，通过相互吸引来夹持间隔壁而固定于间隔壁。
6.根据权利要求1所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，具备：
供电电路，其设于密闭空间的外侧且向供电线圈供给电力；
受电电路，其设于密闭空间的内侧且从受电线圈接受电力；以及
传输效率检测装置，其对从供电电路向受电电路传输的电力的传输效率进行检测。
7.根据权利要求6所述的密闭空间用的非接触电力传输装置，其特征在于，
传输效率检测装置具有：对受电电路的受电电力量进行运算的受电运算器；发送受电电力量的受电发送器；接收受电电力量的供电接收器；以及对供电电路的供电电力量进行运算并且对传输的电力的传输效率进行运算的供电运算器。
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