JP2017169364A - Power supply unit and non-contact power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触電力伝送が可能な給電ユニット及びこれを備えた非接触電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a power supply unit capable of non-contact power transmission and a non-contact power transmission system including the same.
特許文献1に記載の保存庫は、貯蔵室内に設けられ、温度等の検知機能を持つ無線センサと、この無線センサと通信を行うアンテナと、無線センサによりセンシングされ、アンテナを介して受信した情報を読み取る情報読取装置と、この情報読取装置が読み取った情報を取得し貯蔵室制御を行う制御手段とを備える。この構成により、配線を考慮することなく、任意の箇所にセンサを配置することが可能となるため、貯蔵室内の任意の箇所の情報を取得することが可能となる。
The storage described in
特許文献2に記載の非接触電力伝送システムは、送電コイルを有する送電装置と、受電コイル及び集磁束コイルを有する受電装置とを備え、送電コイルに電流を流して発生した磁束を媒介として受電コイルに電力を伝送する。
The non-contact power transmission system described in
特許文献3に記載の培養装置は、細胞を培養する複数の培養容器を収容するスタッカーを備えた恒温容器と、恒温容器内の雰囲気と隔離して配置され、恒温容器内の観察位置に設置される培養容器内の細胞を観察するための対物レンズと対物レンズ駆動部とカメラ部を有する観察部とを有する。この構成により、恒温容器内への観察部の熱的影響を低減することができる。 The culture apparatus described in Patent Document 3 is arranged in a thermostatic container having a stacker that accommodates a plurality of culture containers for culturing cells and an atmosphere in the thermostatic container, and is installed at an observation position in the thermostatic container. An observation lens having an objective lens for observing cells in the culture vessel, an objective lens driving unit, and a camera unit. With this configuration, it is possible to reduce the thermal influence of the observation unit on the thermostatic container.
特許文献1に記載の保存庫では、冷蔵庫本体及び第一の冷蔵室のいずれも、その構造及び材質上、扉をあけることなく内部を観察することはできないため、観察のたびに保管物が外気に触れ、温湿度が変化してしまう問題があった。このため、培養等のように、容器をあけることなく内部を観察する必要がある用途で使用することは困難であった。
In the storage described in
特許文献2に記載の非接触電力伝送システムの受電装置では、受電コイル及び集磁束コイルの設置場所を限定しておらず、また、内部に物質を収容する空間は設けられていない。さらに、受電装置は光を透過する材質で構成されていない。このため、受電装置内に物質を収容する空間を形成したとしても、受電装置を開いて外気に触れさせる状態にしなければ内部を観察することは困難である。
In the power receiving device of the non-contact power transmission system described in
特許文献3に記載の培養装置では、培養容器への熱的影響を低減しつつ培養容器内の観察を行うことはできるものの、装置構成が複雑になるという問題がある。また、専用の培養装置が必要であり、既存の保存庫や顕微鏡を利用することはできない。 Although the culture apparatus described in Patent Document 3 can observe the inside of the culture container while reducing the thermal influence on the culture container, there is a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated. In addition, a dedicated culture device is required, and an existing storage or microscope cannot be used.
本発明は、蓋部を取ることなく内部を観察することができる容器に適用される電力供給ユニット及び非接触電力伝送システムを提供することを目的としている。また、容器ごとにワイヤレス給電できるとともに、保存庫内から容器を取り出した場合であっても所定の負荷への電力供給を継続することができる電力供給ユニット及び非接触電力伝送システムを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a power supply unit and a non-contact power transmission system applied to a container that can observe the inside without taking a lid. Further, it is possible to provide a power supply unit and a non-contact power transmission system that can wirelessly supply power for each container and can continue power supply to a predetermined load even when the container is taken out from the storage. It is aimed.
上記課題を解決するため、本発明は、内部を透視可能な皿本体と、皿本体の上部を覆う内部を透視可能な蓋部とを備える容器に取り付けられる給電ユニットであって、蓋部又は皿本体に取り付けられる受電コイルと、蓋部又は皿本体に取り付けられる二次電池と、を備え、容器の外部において受電コイルと非接触に設けた給電コイルに通電することにより受電コイルに給電し、受電コイルから二次電池に充電を行うことを特徴とする給電ユニットである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a power supply unit that is attached to a container including a dish body that can be seen through the inside and a lid part that can see through the inside of the dish body, and the lid part or the dish. A power receiving coil that is attached to the main body and a secondary battery that is attached to the lid or the dish main body, and that feeds power to the power receiving coil by energizing a power feeding coil provided in contact with the power receiving coil outside the container. A power supply unit that charges a secondary battery from a coil.
このような構成によれば、既存の透視可能な容器に本発明の給電ユニットを取り付けることで、蓋部をとることなく内部を観察することができるとともに、観察のたびに容器内の環境を変化させることのなく温度・湿度等の環境の検知・管理を正確かつ確実に行うことができる。さらに、受電コイルから二次電池に充電しているため、受電コイルから電力が供給されない場合でも二次電池から電力を供給することができる。 According to such a configuration, by attaching the power supply unit of the present invention to an existing see-through container, the inside can be observed without taking the lid, and the environment in the container changes every time the observation is made. It is possible to accurately and reliably detect and manage the environment such as temperature and humidity without causing it to occur. Furthermore, since the secondary battery is charged from the power receiving coil, power can be supplied from the secondary battery even when power is not supplied from the power receiving coil.
本発明の給電ユニットにおいて、蓋部又は皿本体に取り付けられ、受電コイル及び二次電池の少なくとも一方から供給される電力によって動作する制御部をさらに備え、制御部は、受電コイルの受電電圧が予め設定された値より低くなった場合、電力の供給源を受電コイルから二次電池に切り替える制御を行うことが好ましい。これにより、受電コイルの受電電圧が低下した場合でも二次電池に切り替えて電力を供給することができる。 In the power supply unit of the present invention, the power supply unit further includes a control unit that is attached to the lid part or the plate body and that operates by power supplied from at least one of the power reception coil and the secondary battery. When it becomes lower than the set value, it is preferable to perform control to switch the power supply source from the power receiving coil to the secondary battery. Thereby, even when the receiving voltage of a receiving coil falls, it can switch to a secondary battery and can supply electric power.
本発明の給電ユニットにおいて、受電コイルは、導電性インクの印刷パターン、フレキシブルプリント基板、又は、薄膜形成若しくは表面処理によって形成された導電性パターンであることが好ましい。これにより、所望の位置に、所望の形状の受電コイルを安価に形成することできる。 In the power supply unit of the present invention, the power receiving coil is preferably a conductive ink printing pattern, a flexible printed board, or a conductive pattern formed by thin film formation or surface treatment. Thereby, the receiving coil of a desired shape can be formed at a desired position at a low cost.
本発明の給電ユニットにおいて、蓋部又は皿本体に取り付けられるアンテナをさらに備え、アンテナは、受電コイル及び二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって、容器の外部に対して信号を送信することが好ましい。これにより、容器ごとに検知した温度・湿度等の環境データを外部へ送出することができる。 The power supply unit of the present invention further includes an antenna attached to the lid or the dish body, and the antenna transmits a signal to the outside of the container by the power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery. Is preferred. Thereby, environmental data, such as temperature and humidity detected for every container, can be sent outside.
本発明の給電ユニットにおいて、蓋部又は皿本体に取り付けられる無線通信部をさらに備え、無線通信部は、受電コイル及び二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって、外部機器と無線通信を行うことが好ましい。これにより、容器ごとの環境管理の経過や結果を外部のコンピュータ、タブレット端末等に送ることができる。 The power supply unit of the present invention further includes a wireless communication unit attached to the lid or the dish body, and the wireless communication unit performs wireless communication with an external device by using power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery. It is preferable. Thereby, the progress and result of environmental management for each container can be sent to an external computer, a tablet terminal, or the like.
本発明の給電ユニットにおいて、蓋部又は皿本体に取り付けられる環境センサをさらに備え、環境センサは、受電コイル及び二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって動作することが好ましい。環境センサは、温湿度センサであることが好ましい。これにより、容器ごとに環境の管理を行うことが可能となる。本発明の給電ユニットにおいて、容器は培養を行うためのシャーレであることが好ましい。 The power supply unit of the present invention preferably further includes an environmental sensor attached to the lid or the dish body, and the environmental sensor is preferably operated by electric power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery. The environmental sensor is preferably a temperature / humidity sensor. This makes it possible to manage the environment for each container. In the power supply unit of the present invention, the container is preferably a petri dish for culturing.
本発明の給電ユニットにおいて、蓋部又は皿本体に取り付けられる太陽電池をさらに備え、受電コイル、二次電池及び太陽電池の少なくともいずれかを電力の供給源とすることが好ましい。これにより、受電コイルの受電電圧が低下した場合、太陽電池や二次電池からの電力供給によって継続的な運用を図ることができる。本発明の給電ユニットにおいて、太陽電池は、二次電池に充電することが好ましい。 In the power supply unit of the present invention, it is preferable that the power supply unit further includes a solar battery attached to the lid or the dish body, and at least one of the power receiving coil, the secondary battery, and the solar battery is used as a power supply source. Thereby, when the receiving voltage of a receiving coil falls, a continuous operation can be aimed at by the electric power supply from a solar cell or a secondary battery. In the power supply unit of the present invention, the solar cell is preferably charged to the secondary battery.
本発明の非接触電力伝送システムは、上述のいずれかの給電ユニットが取り付けられた容器と、容器が載せられる載置面を備え、給電コイルが設けられた給電装置と、を備えることを特徴とする。これにより、容器ごとに電力を供給することができるようになる。 A non-contact power transmission system according to the present invention includes a container to which any of the above-described power supply units is attached, and a power supply apparatus that includes a placement surface on which the container is placed and is provided with a power supply coil. To do. Thereby, electric power can be supplied for each container.
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、給電コイルは、載置面に形成された、導電性インクの印刷パターン、フレキシブルプリント基板、又は、薄膜形成若しくは表面処理によって形成された導電性パターンであることが好ましい。これにより、所望の位置に、所望の形状の給電コイルを安価に形成することできる。 In the non-contact power transmission system of the present invention, the power supply coil is a conductive ink print pattern, a flexible printed circuit board, or a conductive pattern formed by thin film formation or surface treatment formed on the mounting surface. Is preferred. Thereby, the feed coil of a desired shape can be formed at a low cost at a desired position.
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、給電コイルが含まれる面と、受電コイルが含まれる面とは平行であることが好ましい。これにより、給電コイルから受電コイルへの給電を効率良く行うことができる。 In the non-contact power transmission system of the present invention, it is preferable that the surface including the feeding coil and the surface including the power receiving coil are parallel. Thereby, it is possible to efficiently supply power from the power feeding coil to the power receiving coil.
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、容器は、載置面に垂直な方向に複数積み重ねて配置されることが好ましい。上述の構成により容器の配置の制約が少ないため、配置空間を広げることなく積み重ねて配置することができる。 In the non-contact power transmission system of the present invention, it is preferable that a plurality of containers are stacked in a direction perpendicular to the placement surface. Since there are few restrictions of arrangement | positioning of a container by the above-mentioned structure, it can stack and arrange | position, without extending arrangement | positioning space.
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、受電コイルが受電している間は受電コイルから所定の負荷に電力を供給し、給電コイルが受電しなくなった際に受電コイルから二次電池に切り替えて負荷に電力を供給することが好ましい。これにより、受電コイルで受電している間から、受電電圧が低下した、又は受電しなくなった状態であっても、途切れることなく負荷に電力を供給し続けることができる。 In the non-contact power transmission system of the present invention, power is supplied from a power receiving coil to a predetermined load while the power receiving coil is receiving power, and when the power feeding coil stops receiving power, the power is changed from the power receiving coil to the secondary battery. It is preferable to supply electric power. As a result, even when the power receiving voltage is reduced or no power is received while power is received by the power receiving coil, it is possible to continue supplying power to the load without interruption.
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、電力の供給源が受電コイルから二次電池に切り替わった際に容器を前記載置面から離した旨の情報を記録し、電力の供給源が前記二次電池から受電コイルに切り替わった際に容器を載置面に載置した旨の情報を記録する記録部をさらに備えることが好ましい。これにより、電力の供給源の切り替わりによって容器が収納位置から取り出されたか否か、容器が収納位置に戻されたか否かの情報を得ることができる。 In the non-contact power transmission system of the present invention, when the power supply source is switched from the power receiving coil to the secondary battery, information indicating that the container is separated from the mounting surface is recorded, and the power supply source is the secondary power source. It is preferable to further include a recording unit that records information indicating that the container is placed on the placement surface when the battery is switched to the power receiving coil. Thereby, it is possible to obtain information on whether or not the container has been taken out of the storage position by switching the power supply source and whether or not the container has been returned to the storage position.
本発明によれば、蓋部を取ることなく内部を観察することができる容器に適用される電力供給ユニット及び非接触電力伝送システムを提供することができる。また、容器ごとにワイヤレス給電できるとともに、貯蔵庫内から容器を取り出した場合であっても所定の負荷への電力供給を継続することができる電力供給ユニット及び非接触電力伝送システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power supply unit and non-contact electric power transmission system which are applied to the container which can observe the inside, without taking a cover part can be provided. Further, it is possible to provide a power supply unit and a non-contact power transmission system that can perform wireless power feeding for each container and can continue power supply to a predetermined load even when the container is taken out from the storage. .
以下、本発明の実施形態に係る給電ユニット及び非接触電力伝送システムについて図面を参照しつつ詳しく説明する。 Hereinafter, a power supply unit and a non-contact power transmission system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る給電ユニット1が取り付けられた容器10の構成を示す側面図であって、(A)は皿本体30と蓋部20を分離した状態を、(B)は皿本体30に蓋部20を載せた状態をそれぞれ示している。図2は、給電ユニット1の構成を示す平面図である。図3は、本実施形態に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図4は、本実施形態におけるコイルの構成を示す斜視図である。図5は、本実施形態におけるコイルの関係を示す回路図である。
1A and 1B are side views showing a configuration of a
容器10は、図1に示すように、底面を有する内部を透視可能な円筒形の皿本体30と、皿本体30の上部を密閉して覆う天井面を有する内部を透視可能な円筒形の蓋部20とを備える。容器10は、例えば、内部で培養を行うためのシャーレであって、皿本体30及び蓋部20は内部を透視可能なガラスや合成樹脂材料で形成されることが好ましい。本明細書での「内部を透視可能な」とは、透明又は半透明など、容器10の内部の状態を外部から目視などで観察可能な状態を意味している。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係る給電ユニット1は、上述の容器10に取り付けられて外部から非接触で電力の供給を受けることができる。給電ユニット1は、受電コイル41と、二次電池45とを備える。受電コイル41はコイル部40に含まれ、蓋部20又は皿本体30に取り付けられる。二次電池45は蓋部20又は皿本体30に取り付けられ、受電コイル41による受電電力を利用して充電される。
The
蓋部20の上面21には、コイル部40が設けられている。コイル部40は、図4に示すように、容器10の高さ方向Zに沿って積み重ねられた、受電コイル41と負荷整合コイル42とからなる。コイル部40は、蓋部20の上面21の中央部22の周囲に配置される。コイル部40は、螺旋状に巻いた導線を蓋部20に接着して形成するほか、導電性インクの印刷パターン、フレキシブルプリント基板、又は、薄膜形成若しくは表面処理によって形成された導電性パターンとして形成することもできる。受電コイル41は、容器10の外部において受電コイル41と非接触に設けた給電コイル90(図7)に通電することにより、給電される。
A
図1に示すように、蓋部20の側面23には、導線70によって互いに電気的に接続された、制御モジュール50、アンテナ60及び二次電池45が、接着により固定されている。制御モジュール50はコイル部40に電気的に接続されている。制御モジュール50、アンテナ60、二次電池45及び導線70は、非導電性で非透光性のテープ80によって覆われている。
As shown in FIG. 1, a
図3に示すように、制御モジュール50は、制御部として各部を制御する制御回路51と、環境センサの一例である温湿度センサ52とを有する。本実施形態では、制御回路51は電圧検知部511及び切り替え部512を含む。電圧検知部511は、受電コイル41の受電電圧を検知する。切り替え部512は、電圧検知部511で検知した電圧値に基づいて電力供給源の切り替えを行う。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、電圧検知部511で検知した電圧値が予め設定された値(受電基準値)以上の場合には、切り替え部512は受電コイル41を電力供給源として選択する。これにより、受電コイル41から供給された電力によって所定の負荷(例えば、温湿度センサ52やアンテナ60)が動作することになる。また、受電コイル41から供給された電力によって二次電池45が充電される。
In the present embodiment, when the voltage value detected by the
一方、電圧検知部511で検知した電圧値が受電基準値よりも低かった場合、切り替え部512は二次電池45を電力供給源として選択する。これにより、二次電池45から供給された電力によって所定の負荷(例えば、温湿度センサ52やアンテナ60)が動作することになる。なお、電圧検知部511で検知した電圧値が受電基準値よりも低かった場合、切り替え部512は電力供給源として受電コイル41及び二次電池45の両方を選択するようにしてもよい。これにより、受電コイル41及び二次電池45のそれぞれが互いの電力を補うように構成される。
On the other hand, when the voltage value detected by the
給電ユニット1は、太陽電池46を備えていてもよい。太陽電池46は、例えば蓋部20の上面21や側面23など、光が当たりやすい位置に配置される。太陽電池46を備える場合、給電ユニット1は、受電コイル41、二次電池45及び太陽電池46の少なくともいずれかを電力の供給源とする。すなわち、電圧検知部511で検知した受電コイル41の受電電圧が受電基準値以上の場合には、切り替え部512は受電コイル41を電力供給源として選択する。
The
一方、電圧検知部511で検知した受電コイル41の受電電圧が受電基準値よりも低かった場合、切り替え部512は二次電池45及び太陽電池46の少なくともいずれか、又は受電コイル41、二次電池45及び太陽電池46の全てを電力供給源として選択する。
On the other hand, when the power reception voltage of the
また、電圧検知部511は、太陽電池46の電圧値を検知してもよい。切り替え部512は、電圧検知部511で検知した太陽電池46の電圧値と受電コイル41の受電電圧値とに基づき電力の流れを選択してもよい。例えば、電圧検知部511で検知した太陽電池46の電圧値が予め設定された値(発電基準値)以上であり、受電コイル41の受電電圧が受電基準値以上であった場合には、切り替え部512は受電コイル41を温湿度センサ52等の負荷の電力供給源として選択するとともに、太陽電池46での発電電力を二次電池45の充電に割り当てるよう選択を行う。
Further, the
また、電圧検知部511は、さらに二次電池45の電圧を検知してもよい。この場合、切り替え部512は、電圧検知部511で検知した受電コイル41の受電電圧、二次電池45の電圧及び太陽電池46の電圧値のそれぞれに基づき、負荷へ電力を供給する供給源のバランスを調整したり、二次電池45への充電に割り当てる電力を調整したりすることができる。
Further, the
本実施形態に係る非接触電力伝送システムは、前記給電ユニット1が取り付けられた容器10と、この容器10に非接触で給電する給電装置100とを有している。
The contactless power transmission system according to the present embodiment includes a
前述のように、容器10に搭載された制御モジュール50は、制御回路51と、環境センサとしての温湿度センサ52とを備える。制御回路51、温湿度センサ52、及びアンテナ60は、受電コイル41に供給された電力及び二次電池45の電力の少なくともいずれか、又は受電コイル41に供給された電力、二次電池45の電力及び太陽電池46の電力の少なくともいずれかによって動作する。
As described above, the
温湿度センサ52は、容器10の温度及び湿度を検知して制御回路51へ出力する。制御回路51は、温湿度センサ52による検知結果と、容器10ごとに設定されたID情報とをアンテナ60から給電装置100のアンテナ93を通してIDリーダ92へ記録される。アンテナ60は、例えば高周波の搬送信号を、温湿度センサ52による検知結果とID情報に対応する信号で変調して送信する。アンテナ60からIDリーダ92へ信号を記録する時間間隔、及び、ID情報は、制御回路51の記憶部に予め保存されている。
The temperature /
また、制御モジュール50に、給電装置100からの電力を受電している状態であることを示すインジケータを設けることが好ましい。このインジケータを設けると、制御モジュール50の故障などにより受電できていない容器10の交換等を行えるため好ましい。インジケータは、発光ダイオードなどを用いる。
Moreover, it is preferable to provide the
給電装置100では、IDリーダ92が受信した情報が制御部91の記憶部に保存される。制御部91に対して、外部機器から、記憶部に保存した情報の取り出し要求があった場合は、アンテナ93(無線装置)によって外部機器(コンピュータやタブレット端末)へ送信することができる。
In the
また、容器10が給電装置100から離れたり、何らかの影響で給電装置100から給電できなくなったりした場合など、受電コイル41での受電電圧が受電基準値よりも低くなると、切り替え部512によって二次電池45や太陽電池46の電力を温湿度センサ52やアンテナ60に供給するよう切り替えを行う。これにより、受電コイル41で受電している間から、受電電圧が低下した、又は受電しなくなった状態であっても、途切れることなく温湿度センサ52によって情報を検知し、アンテナ60から情報を送信し続けることができる。
Further, when the power receiving voltage at the
特に、無線通信ではペアリングに所定の時間を必要とする。本実施形態では容器10を給電装置100から離しても二次電池45や太陽電池46から電力が供給されるため、無線通信のペアリングが維持され、リンク切れを起こすことがなくなる。したがって、給電装置100から給電されない状況であっても、容器10の温度や湿度といった環境情報を失うことがなく、また、容器10の移動中の環境情報の変化もモニタリングすることが可能となる。
In particular, wireless communication requires a predetermined time for pairing. In the present embodiment, even when the
給電コイル90と、容器10側の負荷整合コイル42、及び受電コイル41の関係は、図5に示すとおりである。
The relationship between the
給電装置100に設けられた制御部91では、外部の電源110から供給された電力を、所定の波形の交流電圧Vin(図5)として給電コイル90に供給(通電)する。給電装置100では、給電コイル(L1)90とコンデンサC1ならびに巻線抵抗r1で発振回路が構成されており、給電コイル(L)90に所定の周波数(1MHz以下)の交番電流が与えられる。コンデンサC1及び巻線抵抗r1は給電装置100内に配置されている。
In the
容器10側では、負荷整合コイル(L2)42と共振コンデンサC2ならびに巻線抵抗r2により共振回路が構成されており、受電コイル(L3)41は巻線抵抗r2と、制御モジュール50などの負荷RLに接続されている。容器10側では、共振コンデンサC2、巻線抵抗r2、負荷RL、及び、巻線抵抗r3は制御モジュール50に配置されている。
On the
この構成では、給電コイル90に与えられる交流信号により電流磁界M12が誘導される。この電流磁界M12は、負荷整合コイル(L2)42に与えられて共振が発生し、この共振による誘導磁界M23が受電コイル41に与えられ、負荷RLに電力が供給される。
In this configuration, the current magnetic field M 12 is induced by an AC signal applied to the
給電コイル90、負荷整合コイル42でインピーダンスが整合されて受電コイル41に給電されるため、給電コイル90に供給した電力に応じた電力を効率良く受電コイル41に伝達することができる。すなわち、負荷整合コイル42を用いたことにより、負荷特性を最適なものにすることができ、特に、1つの給電コイル90で複数の受電コイル41に電力を供給する場合に、相互干渉を生じない程度のQ値に抑えつつ、複数の受電コイル41の全体のQ値を高めることができる。
Since the
図6は、本実施形態に係る給電ユニット1が取り付けられた容器10を給電装置100の上に積み重ねた状態を示す側面図である。図7は、本実施形態に係る給電ユニット1が取り付けられた容器10を給電装置100上に置いた状態を示す側面図である。
FIG. 6 is a side view illustrating a state in which the
容器10は、図6に示すように、コイル部40を形成した蓋部20上に、別の容器10の皿本体30を載せることによって積み上げることができる。ここで、蓋部20の上部と皿本体30の下部に互いに嵌め合う嵌合部を設けると、積み上げた容器10の平面方向(高さ方向に直交する方向)の位置が決まり、平面方向における全ての容器10の中心位置が一致するため、電力の供給がより確実になり、また位置ずれによる落下の可能性が小さくなる。このように積み上げられた容器10は、図7に示す給電装置100の載置面101上に配置される。これにより、容器10は、載置面101に垂直な方向D1に積み上げられる。
As shown in FIG. 6, the
平面視略四角形の載置面101には、容器10を配置する4つの領域102、103、104、105(図6、図7)が設けられ、これらの領域を囲むように、周縁部に給電コイル90が形成されている。給電コイル90は略矩形状に巻いた導線を載置面101に接着して形成するほか、導電性インクの印刷パターン、フレキシブルプリント基板、又は、薄膜形成若しくは表面処理によって形成された導電性パターンとして形成することもできる。ここで、給電コイル90が含まれる面と、受電コイル41が含まれる面とは平行となる。なお、容器10は、積み上げずに平置きしてもよい。
Four
以上のような構成の、給電装置100と給電装置100上に配置された容器10は非接触電力伝送システムを構成する。本実施形態の非接触電力伝送システムにおいては、負荷整合コイル42を設けることにより、容器10を積み上げても、各容器について相互干渉が生じない程度のQ値に抑えることができるため、適切な大きさの電力をそれぞれの容器の受電コイル41に供給することができる。
The
図8は、本実施形態に係る非接触電力伝送システムを保存庫120内に配置した状態を示す斜視図である。保存庫120の本体部122の上面122aには給電装置100が載置され、給電装置100の載置面101上には、載置面101に垂直な方向D1に容器10が積み上げられている。本体部122上には、容器10及び給電装置100を囲むように、蓋部121が載せられる。本体部122には、温度コントローラ(不図示)が設けられており、蓋部121と本体部122で囲まれる空間内の温度を調節可能である。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the non-contact power transmission system according to the present embodiment is arranged in the
保存庫120に保存されている容器10においては、温湿度センサ52によって温度・湿度が検知され、制御回路51の記憶部に保存されている。また、温湿度センサ52による検知結果は、容器10ごとのID情報とともに給電装置100に送信され、制御部91の記憶部に保存されるとともに、アンテナ93によって外部に送信される。アンテナ93から送信されたデータを受信した外部機器は、容器10ごとに温度・湿度をチェックすることが可能である。
In the
また、保存庫120に保存されている容器10を外に出して、顕微鏡などで容器10内を観察しようとした場合、容器10を給電装置100から離すことで給電ができなくなってしまう。このような場合であっても、本実施形態では受電コイル41での受電電圧が低下した際に二次電池45や太陽電池46によって温湿度センサ52やアンテナ60に電力を供給し続けることができる。したがって、保存庫120から取り出しても、容器10内の温度、湿度の検知を継続できることになる。
Further, when the
また、保存庫120に保存されている容器10を外に出して、顕微鏡などで容器10内を観察する場合に、給電装置100と顕微鏡に設けられた制御回路部との間でRF信号などの通信を行ってIDの確認などのマッチングを行い、その後にアンテナから送信されたデータが顕微鏡の制御回路に送信する必要がある。本実施の形態では、容器10を保存庫120から出して顕微鏡に運ぶまでの間に、給電装置100に電力を確保することができる。したがって、容器10を保存庫120から出して顕微鏡に運ぶまでの間に、給電装置100の制御部91と顕微鏡側の制御回路とのマッチングを完了させることができ、容器10を顕微鏡に設置した直後に、給電装置100の制御部91と顕微鏡側の制御回路とでの通信が直ちに可能になる。
When the
さらに、電力の供給源が受電コイル41から二次電池45等に切り替わった際に容器10を給電装置100の載置面101から離した旨の情報を制御回路51の記憶部に記録し、電力の供給源が二次電池45等から受電コイル41に切り替わった際に容器10を給電装置100の載置面101に載置した旨の情報を制御回路51の記憶部に記録することもできる。
Further, when the power supply source is switched from the
これにより、電力の供給源の切り替わりによって容器10が保存庫120から外に取り出されたか否か、容器10が保存庫120に戻されたか否かの情報を得ることができる。この情報によって、容器10を保存庫120から取り出したタイミングや、保存庫120に戻されるタイミングが記録され、容器10の管理状況や、管理状況に対応付けされた温度、湿度等の環境情報を得ることが可能になる。
Thereby, it is possible to obtain information as to whether or not the
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
(1)受電コイル41を、内部を透視可能な蓋部20の上面21の中央部22を避けた位置に配置しているため、蓋部20を皿本体30に載せた状態でも上方から容器10の内部を観察することができる。したがって、容器10を開けることによって内部の環境を変えることがないため、より好ましい培養環境を提供することができる。
With the configuration described above, the following effects are achieved according to the above embodiment.
(1) Since the
(2)それぞれの容器10に受電コイル41を設け、容器10の外部に給電コイル90を配置した構成により、給電コイル90と非接触で受電コイル41に電力を供給することが可能となるため、容器10の配置の自由度を確保しつつ、容器10ごとの温度・湿度管理を正確に行うことができる。
(2) Since the
(3)受電コイル41、負荷整合コイル42、及び給電コイル90を、導電性インクの印刷パターン、フレキシブルプリント基板、又は、薄膜形成若しくは表面処理によって形成された導電性パターンで形成することにより、所望の形状を正確かつ安価に形成することできる。これにより、既存の容器10を利用して簡単に給電ユニット1を取り付けることができる。
(3) Desired by forming the
(4)制御モジュール50、アンテナ60、及び導線70を蓋部20の側面に配置することにより、蓋部20を皿本体30に載せた状態でも上方から容器10の内部を観察することができる。
(4) By disposing the
(5)給電コイル90が含まれる面(載置面101に平行な面)と、受電コイル41が含まれる面とを平行にすることにより、給電コイル90から受電コイル41への給電を効率良く行うことができる。
さらに、蓋部20の上面21にコイル部40が配置された容器10を、載置面101に垂直な方向に積み上げることにより、給電コイル90からそれぞれの受電コイル41への給電を効率良く行うことができる。
(5) By feeding the surface including the power supply coil 90 (a surface parallel to the placement surface 101) and the surface including the
Furthermore, the
(6)負荷整合コイル42を用いることにより、それぞれの容器10の受電コイル41について、相互干渉を生じない程度のQ値に抑えつつ、複数の受電コイル41の全体のQ値を高めることができる。
(6) By using the
(7)受電コイル41の受電電力を補うように二次電池45や太陽電池46が設けられているため、受電コイル41での受電電圧が低下したり、受電しなくなったりした場合であっても、二次電池45や太陽電池46によって制御モジュール50(温湿度センサ52)やアンテナ60を駆動し続けることができる。
(7) Since the
以下に変形例について説明する。
コイル部40は、蓋部20の上面21の周縁部のほか、蓋部20の下面の周縁部、蓋部20の側面、又は、皿本体30の側面に設けてもよい。また、制御モジュール50、アンテナ60、及び導線70は、蓋部20の側面のほか、蓋部20の上面21の周縁部、蓋部20の下面の周縁部、又は皿本体30の側面に配置してもよい。これらの構成により、蓋部20を皿本体30に載せた状態でも、上方又は下方から容器10の内部を観察することができる。
A modification will be described below.
The
図7においては、載置面101上に4つの領域102、103、104、105を配置したが、容器10を配置する領域の数や配置はこれに限定されない。
In FIG. 7, the four
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be improved or modified within the scope of the purpose of the improvement or the idea of the present invention.
以上のように、本発明に係る給電ユニット1及び非接触電力伝送システムは、厳密な環境管理が必要な用途や、容器の配置スペースに制約がある場合に有用である。
As described above, the
1 給電ユニット
10 容器
20 蓋部
22 中央部
30 皿本体
40 コイル部
41 受電コイル
42 負荷整合コイル
45 二次電池
46 太陽電池
50 制御モジュール
51 制御回路
52 温湿度センサ
60 アンテナ
90 給電コイル
100 給電装置
101 載置面
120 保存庫
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記蓋部又は前記皿本体に取り付けられる受電コイルと、
前記蓋部又は前記皿本体に取り付けられる二次電池と、
を備え、
前記容器の外部において前記受電コイルと非接触に設けた給電コイルに通電することにより前記受電コイルに給電し、前記受電コイルから前記二次電池に充電を行うことを特徴とする給電ユニット。 A power supply unit that is attached to a container that includes a dish body that can be seen through and a lid that can see through the inside of the dish body,
A power receiving coil attached to the lid or the plate body;
A secondary battery attached to the lid or the plate body;
With
A power feeding unit that feeds power to the power receiving coil by energizing a power feeding coil provided in non-contact with the power receiving coil outside the container, and charges the secondary battery from the power receiving coil.
前記制御部は、前記受電コイルの受電電圧が予め設定された値より低くなった場合、電力の供給源を前記受電コイルから前記二次電池に切り替える制御を行う、請求項1記載の給電ユニット。 A controller that is attached to the lid or the dish body, and further operates by power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery;
The power supply unit according to claim 1, wherein the control unit performs control to switch a power supply source from the power reception coil to the secondary battery when a power reception voltage of the power reception coil becomes lower than a preset value.
前記アンテナは、前記受電コイル及び前記二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって、前記容器の外部に対して信号を送信する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の給電ユニット。 Further comprising an antenna attached to the lid or the dish body,
The power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein the antenna transmits a signal to the outside of the container by electric power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery. unit.
前記無線通信部は、前記受電コイル及び前記二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって、外部機器と無線通信を行う、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の給電ユニット。 A wireless communication unit attached to the lid or the dish body;
The power supply unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the wireless communication unit performs wireless communication with an external device using electric power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery.
前記環境センサは、前記受電コイル及び前記二次電池の少なくとも一方から供給された電力によって動作する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の給電ユニット。 An environmental sensor attached to the lid or the dish body;
The power supply unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the environmental sensor is operated by electric power supplied from at least one of the power receiving coil and the secondary battery.
前記受電コイル、前記二次電池及び前記太陽電池の少なくともいずれかを電力の供給源とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の給電ユニット。 A solar cell attached to the lid or the dish body;
The power feeding unit according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the power receiving coil, the secondary battery, and the solar battery is used as a power supply source.
前記容器が載せられる載置面を備え、前記給電コイルが設けられた給電装置と、
を備えることを特徴とする非接触電力伝送システム。 A container to which the power supply unit according to any one of claims 1 to 10 is attached;
A power feeding device provided with a mounting surface on which the container is placed, the power feeding coil provided;
A non-contact power transmission system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016052577A JP2017169364A (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Power supply unit and non-contact power transmission system |
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- 2016-03-16 JP JP2016052577A patent/JP2017169364A/en active Pending
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