JP2017112652A - 小型電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、蓄電デバイスが非磁性体により形成されているため、電磁力により動作する作動部品の近くに蓄電デバイスが配置されることによる磁界の変化を抑制できる。したがって、作動部品の近くに蓄電デバイスが配置されることによって作動部品の動作が妨げられることを防止できる。
この構成によれば、蓄電デバイスが非磁性体により形成されているため、ワイヤレス電力伝送のための受電コイルの近くに蓄電デバイスが配置されることによる受電電力の低下を抑制できる。
この構成によれば、蓄電デバイスが非磁性体により形成されているため、電磁力により動作する作動部品の近くに蓄電デバイスが配置されることによる磁界の変化を抑制できる。したがって、作動部品の近くに蓄電デバイスが配置されることによって作動部品の動作が妨げられることを防止できる。また、ワイヤレス電力伝送のための受電コイルの近くに蓄電デバイスが配置されることによる受電電力の低下を抑制できる。
この構成によれば、ケース内の限られたスペースを有効利用でき、ケースを小型化することが可能となる。したがって、小型電子機器をより小型化することができる。
この構成によれば、プレス加工が難しいアルミニウムにより外装体が形成される場合と比較して、容易にプレス加工することができ、製造コストを低減させることができる。したがって、安価な小型電子機器を提供できる。
この構成によれば、外装体と電解液とが接触して外装体が腐食することを防止できる。したがって、蓄電デバイスの性能劣化を抑制することができる。
この構成によれば、非磁性体により形成された高容量な蓄電デバイスを備えた小型電子機器とすることができる。
この構成によれば、円筒状のケース内に隙間なく収容することができる。このため、ケースを小型化することが可能となり、小型電子機器をより小型化することができる。また、ケース内の限られたスペースを有効に利用することが可能となり、より高性能な小型電子機器とすることができる。
この構成によれば、自走機能を備え、ワイヤレス電力伝送による受電電力の低下が抑制された高性能なカプセル内視鏡とすることができ、患者の負担を低減することができる。
カプセル内視鏡1は、後述するアクチュエータ4(作動部品)の駆動力により自走可能とされ、内部に小型カメラおよびLEDを搭載して、体内を撮像する機能を備えている。より詳細に、図1に示すように、カプセル内視鏡1は、カプセル2(ケース)と、一対の蓄電デバイス3と、アクチュエータ4と、受電コイル5と、カメラ6と、LED7と、制御回路8と、を備えている。一対の蓄電デバイス3、アクチュエータ4、受電コイル5、カメラ6、LED7および制御回路8は、カプセル2の内部に配置されている。
図2に示すように、蓄電デバイス3は、外装体10と、電解液25とともに外装体10内に収容された電極体20と、を主に備えている。
最初に、蓄電デバイスの正極および負極を構成する活物質について述べる。蓄電デバイス3の正極21および負極22は、十分な容量をもち、かつ非磁性であることが求められる。高容量である各種蓄電デバイスの活物質が磁石に吸引されるかどうかを調べた結果を以下の表1に示す。
酸化銀電池では、正極にAg2Oが用いられ、負極にZnが用いられる。Ag2OおよびZnのいずれも磁石に吸引されなかった。
リチウム一次電池では、正極にMnO2が用いられ、負極にLiが用いられる。MnO2は弱く磁石に吸引された。Liは磁石に吸引されなかった。
リチウムイオン二次電池では、正極にLiCoO2が用いられ、負極にCが用いられる。LiCoO2およびCのいずれも磁石に吸引されなかった。
電気二重層キャパシタは、正極および負極のいずれにも活性炭が用いられる。活性炭は磁石に吸引されなかった。
なお、上述した活物質は、Liを除いていずれも粉末およびペレット状において結果は同じであった。
電解液の磁性のテスト方法は、ガラス瓶に電解液を入れ、ガラス瓶の外から磁石を近づけ、電解液が吸引されるかどうかを観察した。
アルカリ電池や酸化銀電池では、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液が用いられる。水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液は、磁石に吸引されなかった。
蓄電デバイス3として酸化銀電池(SR)を適用する場合、正極活物質にAg2O、負極活物質にZnを用いることで、1.5Vで非磁性の蓄電デバイス3とすることができる。
蓄電デバイス3としてリチウム二次電池を適用する場合、正極活物質にLi4Ti5O12、負極活物質にSiOにLiを反応させたものを用いることで、1.5Vで非磁性の蓄電デバイス3とすることができる。
蓄電デバイス3としてリチウムイオン二次電池を適用する場合、正極活物質にLiCoO2、負極活物質にCを用いることで、3.7Vで非磁性の蓄電デバイス3とすることができる。
蓄電デバイス3としてアルカリ乾電池やアルカリ電池(LR)、リチウム一次電池(CR)、リチウム二次電池等を適用する場合、正極21にMn系の活物質が用いられる。Mn系の活物質は、磁石に弱く吸引されるため、電磁力により動作するアクチュエータ4から距離を離して配置することが望ましい。
上述した活物質に対して、必要に応じて炭素からなる導電助剤および樹脂バインダーを混合したものを圧縮し、正極21および負極22とする。
電解液25は、上述したいずれかの溶媒と電解質とを混合したものを用いている。
このように蓄電デバイス3に用いるすべての部材を磁石に吸引されない材料で形成するのが最も好ましい形態である。
LED7は、第1空間S1において隔壁2bに取り付けられている。LED7は、透光性を有するカプセル2の一端部2aを介して、カプセル2の外部を照射可能とされている。なお、LED7は、単独で設けられてもよいし、複数設けられてもよい。
制御回路8は、第2空間S2において、アクチュエータ4とカプセル2の周壁との間に配置されている。
最初に、アクチュエータ4に対する蓄電デバイス3の影響について評価した結果を説明する。
図3は、アクチュエータに対する蓄電デバイスの影響評価用のカプセル内視鏡の概略構成を示す断面図である。
図3に示すように、カプセル内視鏡101は、評価用に構成されたものであり、受電コイル5、カメラ6およびLED7を備えていない点以外は、実施形態のカプセル内視鏡1と同様の構成を有している。
図4および図5は、受電コイルに対する蓄電デバイスの影響評価用の小型電子機器および送電手段の概略構成図である。
図4に示すように、小型電子機器201は、受電コイル5と、受電コイル5に接続された150mWの電球209と、を備えている。小型電子機器201には、送電手段210から電力を伝送する。送電手段210は、商用電源を利用した交流発生器211と、交流発生器211に接続された送電コイル213と、を備えている。送電手段210は、送電コイル213から受電コイル5へワイヤレスで電力を伝送する。
以上の結果より、蓄電デバイス3が非磁性体により形成されているため、蓄電デバイス3が受電コイル5の近くに配置されることによる受電電力の低下を抑制できることがわかる。
上記蓄電デバイス3に対して、比較用の蓄電デバイスとして、正極缶および負極缶を非磁性ステンレスにより形成し、保護膜は設けず、これ以外は蓄電デバイス3と同様に構成した蓄電デバイス(以下、「第2の比較用蓄電デバイス」という。)を作製した。蓄電デバイス3および第2の比較用蓄電デバイスの磁石テストおよび耐久試験の結果を以下の表3に示す。
(1)容量測定1
蓄電デバイス3および第2の比較用蓄電デバイスをそれぞれ2.5Vで充電した後、電極面積当たり35mA/cm2で放電し、充電電圧の80%から40%になるまでの時間から容量C1を計算した。
(2)40℃の恒温槽に蓄電デバイス3および第2の比較用蓄電デバイスを入れ、2.5Vで1週間充電し続けた。
(3)容量測定2
上記容量測定1と同じ方法により容量C2を計算した。
(4)容量維持率をC2/C1とした。
表3に示すように、第2の比較用蓄電デバイスは、容量維持率が0であったのに対し、蓄電デバイス3は、容量維持率が92%となった。
例えば、上記実施形態においては、蓄電デバイス3はコイン形とされているが、これに限定されず、例えば金属板をプレス加工等により塑性変形させることで形成した、乾電池のような円筒型や、平板型等であってもよい。
Claims (9)
- 電磁力により動作する作動部品と、
蓄電デバイスと、
前記作動部品および前記蓄電デバイスが収容されるケースと、を備え、
前記蓄電デバイスは、非磁性体により形成されている
ことを特徴とする小型電子機器。 - ワイヤレス電力伝送のための受電コイルと、
蓄電デバイスと、
前記受電コイルおよび前記蓄電デバイスが収容されるケースと、を備え、
前記蓄電デバイスは、非磁性体により形成されている
ことを特徴とする小型電子機器。 - 電磁力により動作する作動部品と、
ワイヤレス電力伝送のための受電コイルと、
蓄電デバイスと、
前記作動部品、前記受電コイルおよび前記蓄電デバイスが収容されるケースと、を備え、
前記蓄電デバイスは、非磁性体により形成されている
ことを特徴とする小型電子機器。 - 前記蓄電デバイスは、前記受電コイルの内側に配置されている
ことを特徴とする請求項2または3に記載の小型電子機器。 - 前記蓄電デバイスは、外装体を備え、
前記外装体は、非磁性ステンレスにより形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の小型電子機器。 - 前記蓄電デバイスは、外装体を備え、
前記外装体のうち、前記蓄電デバイスの電解液と接触する面の少なくとも一部には、炭素およびアルミニウムのうち少なくともいずれか一方を含む材料により形成された保護膜が設けられている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の小型電子機器。 - 前記蓄電デバイスの電極は、酸化銀、二酸化マンガン、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、チタン酸リチウム、亜鉛、炭素、活性炭、ケイ素、一酸化ケイ素およびリチウムのうち少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の小型電子機器。 - 前記蓄電デバイスはコイン形である
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の小型電子機器。 - カプセル内視鏡であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の小型電子機器。
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