JP3178406U - 水中用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電用ケースユニットの水槽に対する着脱が容易で、電磁誘導による電力供給効率が高い水中用照明装置を提供する。
【解決手段】水槽２を形成する壁の外面２ａに固定された給電用ケースユニット１０と、水槽２の壁を挟んで給電用ケースユニット１０に対向配置されて該水槽２内に取り付けられる防水された受電用ケースユニット２０とを備える。さらに、給電用ケースユニット１０および受電用ケースユニット２０のうちのいずれか一方は、その内部の水槽２寄りの位置に少なくとも１個の第１磁石を含み、他方は、その内部の水槽２寄りの位置に該水槽２の壁を挟んで第１磁石に対応して対向配置される第２磁石を含む。また、受電用ケースユニット２０は、該受電用ケースユニット２０と給電用ケースユニット１０の間の磁力によって、水槽２の壁の内面２ｂに対して着脱可能に取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本考案は、水中用照明装置、より詳細には、電磁誘導を用いた電力供給によって発光する水中用照明装置に関するものである。

近年、水槽内外に分割して取り付けられ、電磁誘導を用いた電力供給によって発光する水中用照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この水中用照明装置は、給電用ケースユニット（給電部）と、受電用ケースユニット（受電部）とを備える。

給電用ケースユニットは、粘着テープによって、水槽を形成する壁（例えば、透明ガラス等）の外面（水槽の外面）に固定される。また、給電用ケースユニットは、その内部に給電用コイル（１次コイル）を含む。給電用コイルは、交流電源から供給される電力を後述する受電用コイル（２次コイル）に給電する。
受電用ケースユニットは、水槽内に配置された岩等のオブジェに予め形成された嵌込用溝に嵌め込まれて固定され、水槽の壁を挟んで給電用ケースユニットに対向配置される。また、受電用ケースユニットは、その内部に受電用コイルおよび照明手段を含む。照明手段は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光体と、受電用コイルからの電力供給を受けて発光体の発光を制御する発光制御回路とを備える。

この水中用照明装置では、給電用コイルと受電用コイルの間の電磁誘導によって、給電用ケースユニットから受電用ケースユニットに非接触に電力が供給されて、照明手段の発光体が発光する。

特開２００２−２５１９０１号公報

ところで、受電用ケースユニットは、特に交換頻度の多い照明手段（発光体）を含んでいるため、給電用ケースユニットと比べ、メンテナンス等で水槽に対して着脱される頻度が多い。従来の水中用照明装置では、受電用ケースユニットの着脱に際して、受電用ケースユニットをその都度嵌込用溝に嵌め込んだり該嵌込用溝から抜き出したりする必要があり、その作業に大変手間がかかるという問題があった。

また、受電用ケースユニットを嵌込用溝に正確に嵌め込まないと、受電用ケースユニット（受電用コイル）が給電用ケースユニット（給電用コイル）に対して位置ずれを起こすという問題があった。これは、電磁誘導による電力供給効率の低下につながる。

さらに、受電用ケースユニットは、水槽の壁の内面（水槽の内面）から離間配置された岩等のオブジェに取り付けられるので、受電用ケースユニットが水槽の内面に直接取り付けられる場合に比べて、給電用コイルと受電用コイルの間の距離が長くなって、両コイル間で鎖交する磁束が減り、電磁誘導を用いた電力供給効率が低下するという問題があった。

そこで、本考案は、受電用ケースユニットの水槽に対する着脱が容易で、電磁誘導による電力供給効率が高い水中用照明装置を提供する。

上記課題を解決するため、本考案は、水槽を形成する壁の外面に固定され、内部に給電用コイルを含む給電用ケースユニットと、前記水槽の壁を挟んで前記給電用ケースユニットに対向配置されて該水槽内に取り付けられ、内部に受電用コイルおよび照明手段を含む防水された受電用ケースユニットとを備え、前記給電用コイルと前記受電用コイルの間の電磁誘導によって、前記給電用ケースユニットから前記受電用ケースユニットに電力が供給されて、前記照明手段が発光する水中用照明装置において、前記給電用ケースユニットおよび前記受電用ケースユニットのうちのいずれか一方は、その内部の前記水槽寄りの位置に少なくとも１個の第１磁石を含み、他方は、その内部の前記水槽寄りの位置に該水槽の壁を挟んで前記第１磁石に対応して対向配置される第２磁石または磁性体を含み、前記受電用ケースユニットは、該受電用ケースユニットと前記給電用ケースユニットの間の磁力によって、前記水槽の壁の内面に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする水中用照明装置としたものである。
この構成によれば、受電用ケースユニットを第１磁石と第２磁石または磁性体の間の磁力によって水槽の内面に対して着脱可能に取り付けられるようになっているので、岩等のオブジェの嵌込用溝にわざわざ嵌め込む等する必要がなくなり、受電用ケースユニットの水槽に対する着脱が容易となる。また、受電用ケースユニットを水槽の内面に直接取り付けられるので、給電用コイルと受電用コイルの間の距離を十分短くすることができ、両コイル間で鎖交する磁束が増え、電磁誘導による電力供給効率が高くなる。

上記構成において、前記第１磁石は、前記水槽の内面または外面と平行に多角形を形成するように複数個配置され、前記第２磁石または前記磁性体は、前記多角形を形成する前記各第１磁石に対応して対向配置され、前記受電用ケースユニットは、該受電用ケースユニットと前記給電用ケースユニットの間の磁力によって、前記給電用ケースユニットに対して位置決めされることが好ましい。
この構成によれば、受電用ケースユニットは、多角形を形成する少なくとも３対の互いに対向配置された第１磁石と第２磁石または磁性体の間の磁力によって水槽の内面に対して取り付けられるので、位置合わせをしなくても給電用ケースユニットに対して自動的に位置決めされ、従来技術のような位置ずれを起こすこともない。

上記構成において、前記給電用ケースユニットおよび／または前記受電用ケースユニットは、前記対向配置された前記第１磁石と前記第２磁石の間または前記第１磁石と前記磁性体の間の磁力を増加させるためのヨーク部材を含むことが好ましい。
この構成によれば、ヨーク部材によって第１磁石と第２磁石または磁性体の間の磁力が増加するので、受電用ケースユニットを水槽の内面に対してより確実に取り付けることができる。

上記構成において、前記照明手段は、複数の系統に分かれた所定数の発光体と、前記受電用コイルからの電力供給を受けて、前記各発光体を前記系統毎に時分割してダイナミック方式で発光させる発光制御回路とを備えたことが好ましい。
この構成によれば、各発光体を連続発光させるスタティック方式と比べて、より消費電力の少ないダイナミック方式で発光させるように構成したので、低電力化を実現することができる。

本考案によれば、受電用ケースユニットの水槽に対する着脱が容易で、電磁誘導による電力供給効率が高い水中用照明装置を提供することができる。

本考案に係る水中用照明装置の使用態様を示す斜視図である。 本考案に係る水中用照明装置の回路構成の一例を示すブロック図である。 （Ａ）は本考案に係る水中用照明装置の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は給電用ケースユニットを水槽外からみたときの平面図であり、（Ｃ）は受電用ケースユニットを水槽内からみたときの平面図である。 発光体の発光制御方法を説明するタイミングチャートである。

以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

本考案に係る水中用照明装置１は、水槽２内外に分割して取り付けられ、電磁誘導を用いた電力供給によって発光するものである。使用される水槽２の種類としては、例えば、プールや風呂用の浴槽、または、生物等を観賞するための水槽等が挙げられる。
図１に示すように、水中用照明装置１は、給電コード４を介して交流電源３に接続された給電用ケースユニット１０と、受電用ケースユニット２０とを備える。

交流電源３は、公知の商用電源からなる。給電コード４の一端は交流電源３に接続され、他端は給電用ケースユニット１０に接続される。給電用ケースユニット１０は、後述する固定手段（固定ネジ等）によって、水槽２を形成する壁（例えば、透明ガラス等）の外面２ａ（水槽２の外面２ａ）に固定される。また、受電用ケースユニット２０は、後述する取り付け手段（磁石１４、２４等）によって、水槽２の壁の内面２ｂ（水槽２の内面２ｂ）に対して着脱可能に取り付けられる。

図２に示すように、給電用ケースユニット１０は、給電用制御回路１１と、給電用コイル（１次コイル）１２と、給電用コア（１次コア）１３とを含む。

給電用制御回路１１は、給電コード４を介して交流電源３に接続される。また、給電用制御回路１１は、整流回路１１Ａと、平滑回路１１Ｂと、インバータ回路１１Ｃとを有する。整流回路１１Ａは、例えばダイオードブリッジからなり、交流電源３の交流電圧を整流する。平滑回路１１Ｂは、例えば平滑コンデンサからなり、整流回路１１Ａによって整流された交流電圧を平滑して直流電圧に変換する。インバータ回路１１Ｃは、スイッチング素子およびその駆動制御回路（いずれも図示略）を有し、該スイッチング素子をスイッチング動作させて、平滑回路１１Ｂによって平滑された直流電圧を再び交流電圧に変換する。給電用コイル１２は、例えば平面コイルからなり、インバータ回路１１Ｃに接続される。給電用コア１３は、例えばトロイダルコアからなる。給電用コア１３には、給電用コイル１２が所定巻数だけ巻回される。

また、図２に示すように、受電用ケースユニット２０は、受電用制御回路２１と、受電用コイル（２次コイル）２２と、受電用コア（２次コア）２３と、照明手段３１とを含む。

受電用コイル２２は、例えば平面コイルからなり、受電用ケースユニット２０の水槽２の内面２ｂへの取り付け時に、水槽２の壁を挟んで給電用コイル１２に対向配置される。受電用コア２３は、例えばトロイダルコアからなる。受電用コア２３には、受電用コイル２２が所定巻数だけ巻回される。受電用制御回路２１は、受電用コイル２２に接続される。また、受電用制御回路２１は、整流回路２１Ａと、平滑回路２１Ｂとを有する。整流回路２１Ａは、整流回路１１Ａと同様、例えばダイオードブリッジからなる。平滑回路１１Ｂは、平滑回路１１Ｂと同様、例えば平滑コンデンサからなる。照明手段３１は、発光制御回路３１Ａと、複数の系統（ブロック）３１Ｂに分類された所定数の発光体３１Ｃとからなる。発光制御回路３１Ａは制御信号を出力して各発光体３１Ｃを発光させる。

この水中用照明装置１の動作をまとめると、まず、交流電源３の交流電圧が整流回路１１Ａおよび平滑回路１１Ｂによって整流平滑されて直流電圧に変換され、この直流電圧がインバータ回路１１Ｃによって交流電圧に変換される。そして、給電用コイル１２に交流電流が流れ、給電用コア１３に磁束が発生する。給電用コア１３に発生した磁束は、水槽２を貫いて、受電用コア２３に鎖交する。受電用コイル２２には受電用コア２３に鎖交した磁束に応じた交流電流が流れる。そして、これにより生じた交流電圧が整流回路２１Ａおよび平滑回路２１Ｂによって整流平滑されて直流電圧に変換され、その電力が発光制御回路３１Ａへと供給され、発光制御回路３１Ａによる各制御の下で照明手段３１の各発光体３１Ｃが発光する。
発光制御回路３１Ａは、受電用制御回路２１を介して受電用コイル２２から電力供給を受けて、各発光体３１Ｃを系統毎に時分割してダイナミック方式で発光させる。この実施例では、各発光体３１Ｃは、例えば３つの系統（第１〜第３系統）３１Ｂに分かれている。そして、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各発光体３１Ｃは、発光制御回路３１Ａから各系統３１Ｂに出力される制御信号によって、例えば周波数１００Ｈｚ、デューティ比１／３で時分割制御され、点灯する。

図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、給電用ケースユニット１０は、さらに、少なくとも１個の磁石（以下、第１磁石という）１４と、ヨーク部材１５と、ベース部材１６と、カバー部材１７と、第１封止部材１８と、第２封止部材１９とを含む。なお、同図（Ａ）および（Ｂ）における同一の符号のもの（１６、１７）には同一のハッチングが施されている。
図３（Ａ）および（Ｃ）に示すように、受電用ケースユニット２０は、さらに、少なくとも１個以上の磁石（以下、第２磁石という）２４と、ヨーク部材２５と、ベース部材２６と、第１カバー部材２７と、第２カバー部材３２と、第１封止部材２８と、第２封止部材２９と、第３封止部材３０とを含む。なお、同図（Ａ）および（Ｃ）における同一の符号のもの（２７）には同一のハッチングが施されている。

第１磁石１４は、給電用ケースユニット１０の内部の水槽２寄りの位置に該水槽２の外面２ａと平行に多角形（例えば正１６角形）を形成するように複数個（例えば１６個）配置される。第２磁石２４は、受電用ケースユニット２０の内部の水槽２寄りの位置に上記の多角形（例えば正１６角形）を形成する各第１磁石１４に対応して対向配置される。ヨーク部材１５および２５は、それぞれ、第１磁石１４および第２磁石２４に隣接して配置され、第１磁石１４と第２磁石２４の間の磁力を増加させる。

ベース部材１６は、水槽２の外面２ａに平行な底部１６ａと、底部１６ａの周縁近傍に形成された４個のネジ挿入孔１６ｃと、底部１６の各ネジ挿入孔１６ｃよりも内側に環状に立設された立設部１６ｂとからなる。立設部１６ｂの外周面には係合溝が形成されている。カバー部材１７は、底部１６ａおよび立設部１６ｂで形成された開口部を覆うものであり、カバー部材１７の内面には、ベース部材１６の立設部１６ｂの係合溝に係合する形状の係合溝が形成される。
ベース部材１６およびカバー部材１７は、それらの係合溝同士の係合によって一体的に組み合わされ、給電用制御回路１１、給電用コイル１２、給電用コア１３、第１磁石１４およびヨーク部材１５を収容する収容空間を形成する外装ケースを構成する。この収容空間は、ベース部材１６およびカバー部材１７の各係合溝の両端にそれぞれ環状に配置された例えば凹リング等の第１封止部材１８および第２封止部材１９によって、密閉される。そして、この収容空間には、ベース部材１６からカバー部材１７に向かって給電用コイル１２、給電用コア１３、および、回路基板１１Ｄ上に設けられた給電用制御回路１１が順に配置されるとともに、該収容空間の水槽２の外面２ａ寄りの位置に、ヨーク部材１５および第１磁石１４が環状に配置される。

ベース部材２６は、水槽２の内面２ｂに平行な底部２６ａと、底部２６ａの周縁に環状に立設された立設部２６ｂとからなる。立設部２６ｂの外周面には係合溝が形成されている。第１カバー部材２７は、ベース部材２６の立設部２６ｂを取り囲む環状部材からなり、第１カバー部材２７の内面には、ベース部材２６の立設部２６ｂの係合溝に係合する形状の係合溝が形成される。第２カバー部材３２は、その外周部分がベース部材２６（立設部２６ｂの上端）および第１カバー部材２７（第１カバー部材２７の内面）に接触して、底部２６ａおよび立設部２６ｂで形成された開口部を覆うものである。第２カバー部材３２の周縁には、第１カバー部材２７の係合溝に係合する形状の係合溝が形成される。第２カバー部材３２は、照明手段３１の発光を水槽内へ透光可能な例えばアクリル等の透光性を有する部材からなる。
ベース部材２６、第１カバー部材２７および第２カバー部材３２は、それらの係合溝同士の係合によって一体的に組み合わされ、受電用制御回路２１、受電用コイル２２、受電用コア２３、第２磁石２４、ヨーク部材２５および照明手段３１を収容する収容空間を形成する外装ケースを構成する。この収容空間は、ベース部材２６の係合溝の両端にそれぞれ環状に配置された例えば凹リング等の第１封止部材２８および第２封止部材２９、ならびに、第１カバー部材２７および第２カバー部材３２の間に環状に配置された例えば凹リング等の第３封止部材３０によって密閉され、外部から二重に防水される。そして、この収容空間には、ベース部材２６から第２カバー部材３２に向かって受電用コイル２２、受電用コア２３、および、回路基板２１Ｄ上に設けられた受電用制御回路２１および照明手段３１が配置されるとともに、該収容空間の水槽２の内面２ｂ寄りの位置に、ヨーク部材２５および第２磁石２４が環状に配置される。なお、受電用制御回路２１、回路基板２１Ｄ、受電用コイル２２、受電用コア２３、第２磁石２４、ヨーク部材２５および照明手段３１は、防水性を高めるために、予め樹脂コーティングが施されている。

次に、給電用ケースユニット１０および受電用ケースユニット２０の水槽２への取り付け手順について説明する。
給電用ケースユニット１０は、ネジ挿入孔１６ｃに挿入された固定ネジ（図示略）によって、水槽２の外面２ａに固定される。あるいは、固定ネジを用いる代わりに、ベース部材１６の底部１６ａと水槽２の外面２ａの間に配置された接着テープや接着剤によって、給電用ケースユニット１０が水槽２の外面２ａに固定されてもよい。但し、接着テープを用いる場合には、給電用コイル１２と受電用コイル２２の間の距離を極力短くするために、厚みの薄い接着テープを用いることが好ましい。
受電用ケースユニット２０は、該受電用ケースユニット２０と給電用ケースユニット１０の間の磁力（水槽２の壁を挟んで互いに対向配置される第１磁石１４と第２磁石２４の間の磁力）によって、水槽２の内面２ｂに対して着脱可能に取り付けられる。

したがって、この水中用照明装置１によれば、従来技術のように、岩等のオブジェの嵌込用溝にわざわざ嵌め込まれる等する必要がなく、第１磁石１４と第２磁石２４の間の磁力によって、受電用ケースユニット２０の水槽２に対する着脱が容易となる。
また、受電用ケースユニット２０を水槽２の内面２ｂに直接取り付けられるので、給電用コイル１２と受電用コイル２２の間の距離を十分短くすることができ、両コイル間で鎖交する磁束が増え、電磁誘導による電力供給効率が高くなる。

また、受電用ケースユニット２０は、正１６角形を形成する１６対の互いに対向配置された第１磁石１４と第２磁石２４の間の磁力によって水槽２の内面２ｂに対して取り付けられるので、慎重に位置合わせをしなくても、給電用ケースユニット１０に対して自動的に位置決めされ、従来技術のような位置ずれを起こすこともない。

さらに、ヨーク部材１５、２５によって第１磁石１４と第２磁石２４の間の磁力が増加するので、受電用ケースユニット２０を水槽２の内面２ｂに対してより確実に取り付けることができる。
また、この水中用照明装置１によれば、各発光体３１Ｃを連続発光させるスタティック方式ではなく、各発光体３１Ｃを短い周期で点灯させる消費電力の少ないダイナミック方式を用いているので、低電力化を実現することができる。なお、発光体３１Ｃの点灯周期が短いので、人間の目には発光体３１Ｃが連続して発光しているように見える。

以上、本考案の好ましい実施形態を説明したが、本考案の構成はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、給電用ケースユニット１０は、第１磁石１４の代わりに、第２磁石２４と磁気的に結合する鉄板等の磁性体を含んでいてもよい。あるいは、受電用ケースユニット２０は、第２磁石２４の代わりに、第１磁石１４と磁気的に結合する鉄板等の磁性体を含んでいてもよい。また、第１磁石１４、第２磁石１５の個数、形状および配置形態等は、何ら限定されるものではない。

給電用ケースユニット１０および受電用ケースユニット２０は、いずれも、ヨーク部材１５および２５を含んでいるが、水中用照明装置１の軽量化を図るため、ヨーク部材１５および２５の一方、あるいは両方を含まないようにしてもよい。

水中用照明装置１の回路構成は、図２で示した回路に限定されるものではなく、給電用コイル１２と受電用コイル２２の間の電磁誘導によって、給電用ケースユニット１０から受電用ケースユニット２０に非接触に電力を供給して照明手段３１を発光させる他の公知の回路が使用されてもよい。

１ 水中用照明装置
２ 水槽
２ａ 外面
２ｂ 内面
３ 交流電源
４ 給電コード
１０ 給電用ケースユニット
１１ 給電用制御回路
１１Ａ 整流回路
１１Ｂ 平滑回路
１１Ｃ インバータ回路
１１Ｄ 回路基板
１２ 給電用コイル（１次コイル）
１３ 給電用コア（１次コア）
１４ 磁石（第１磁石）
１５ ヨーク板
１６ ベース部材
１６ａ 底部
１６ｂ 立設部
１６ｃ ネジ挿入孔
１７ カバー部材
１８ 第１封止部材
１９ 第２封止部材
２０ 受電用ケースユニット
２１ 受電用制御回路
２１Ａ 整流回路
２１Ｂ 平滑回路
２１Ｄ 回路基板
２２ 受電用コイル（２次コイル）
２３ 受電用コア（２次コア）
２４ 磁石（第２磁石）
２５ ヨーク板
２６ ベース部材
２６ａ 底部
２６ｂ 立設部
２７ 第１カバー部材
２８ 第１封止部材
２９ 第２封止部材
３０ 第３封止部材
３１ 照明手段
３１Ａ 発光制御回路
３１Ｂ 系統
３１Ｃ 発光体
３２ 第２カバー部材

Claims (4)

1. 水槽を形成する壁の外面に固定され、内部に給電用コイルを含む給電用ケースユニットと、前記水槽の壁を挟んで前記給電用ケースユニットに対向配置されて該水槽内に取り付けられ、内部に受電用コイルおよび照明手段を含む防水された受電用ケースユニットとを備え、前記給電用コイルと前記受電用コイルの間の電磁誘導によって、前記給電用ケースユニットから前記受電用ケースユニットに電力が供給されて、前記照明手段が発光する水中用照明装置において、
   前記給電用ケースユニットおよび前記受電用ケースユニットのうちのいずれか一方は、その内部の前記水槽寄りの位置に少なくとも１個の第１磁石を含み、他方は、その内部の前記水槽寄りの位置に該水槽の壁を挟んで前記第１磁石に対応して対向配置される第２磁石または磁性体を含み、
   前記受電用ケースユニットは、該受電用ケースユニットと前記給電用ケースユニットの間の磁力によって、前記水槽の壁の内面に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする水中用照明装置。
2. 前記第１磁石は、前記水槽の内面または外面と平行に多角形を形成するように複数個配置され、
   前記第２磁石または前記磁性体は、前記多角形を形成する前記各第１磁石に対応して対向配置され、
   前記受電用ケースユニットは、該受電用ケースユニットと前記給電用ケースユニットの間の磁力によって、前記給電用ケースユニットに対して位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の水中用照明装置。
3. 前記給電用ケースユニットおよび／または前記受電用ケースユニットは、前記対向配置された前記第１磁石と前記第２磁石の間または前記第１磁石と前記磁性体の間の磁力を増加させるためのヨーク部材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の水中用照明装置。
4. 前記照明手段は、複数の系統に分かれた所定数の発光体と、前記受電用コイルからの電力供給を受けて、前記各発光体を前記系統毎に時分割してダイナミック方式で発光させる発光制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水中用照明装置。

Images