JP2005260121A - Clamping power transmission device and sheet-like article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非接触電力伝送の技術分野に属する。特に、生成する磁束の経路においてシート状物品を挟持することができるクランプ型電力伝送装置と、挟持されることによって電磁誘導により電力が伝送されるシート状物品に関する。 The present invention belongs to the technical field of contactless power transmission. In particular, the present invention relates to a clamp-type power transmission device that can sandwich a sheet-like article in a path of generated magnetic flux, and a sheet-like article that transmits electric power by electromagnetic induction.
レストラン、店舗、展示会、等においては、メニュー、ポスター、カタログ、パネル展示、等に通電発光体を使用して、見た目に判り易くしたり、注目を引くようにしたり、意匠的効果を持たせたりすることが行われる。不特定の人間が集まるこのような公共性の高い場所においては、不測の行為により電気的なコンタクト、コネクター、等から感電することや災害を招くことにも配慮する必要性がある。また、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外においてそれらを使用するときには水の浸透による漏電の危険性を回避する必要がある。そこで、安全性を高めるためには電位差のある導電部が露出しないような通電方法が望まれる。 In restaurants, stores, exhibitions, etc., use energized illuminators for menus, posters, catalogs, panel displays, etc., to make them easier to understand, draw attention, and have a design effect. Is done. In such a highly public place where unspecified people gather, there is a need to take into account the possibility of electric shocks from electrical contacts, connectors, etc. and disasters caused by unexpected actions. Moreover, when using them around water or outdoors where there is a risk of rain, it is necessary to avoid the risk of leakage due to water penetration. Therefore, in order to improve safety, an energization method is desired so that the conductive part having a potential difference is not exposed.
たとえば、軟質の無機ＥＬシートを所定形状に切断して基材シートと重ね合わせ一部の表示パターンだけを発光させるようにした可撓性発光表示シートにおいて、充電池や太陽電池を備えることによって携帯性を高めるとともに外部給電を常時は行わないで済むようにする提案がある（特許文献１）。
本発明の目的は、電気的なコンタクト無しにシート状物品に電力を伝送できるようにすることと、通電状態とするときの操作性が良く、シート状物品の利用状態における視認性、訴求性、意匠性を高めることにある。そのため、生成する磁束の経路においてシート状物品を挟持することができるクランプ型電力伝送装置と、挟持されることによって電磁誘導により電力が伝送されるシート状物品を提供することにある。 The purpose of the present invention is to allow electric power to be transmitted to a sheet-like article without electrical contact, and good operability when being energized, visibility in the use state of the sheet-like article, appealability, It is to improve the design. Therefore, an object of the present invention is to provide a clamp-type power transmission device that can sandwich a sheet-like article in a path of generated magnetic flux, and a sheet-like article that transmits electric power by electromagnetic induction by being sandwiched.
本発明の請求項１に係るクランプ型電力伝送装置は、主コアと、副コアと、給電コイルとを有する給電ユニットを備えるクランプ型電力伝送装置であって、前記主コアは一部が開口部となっているループを描く断面、たとえばＵ字、Ｃ字のような断面を有し、その断面に垂直な直線上をその断面が移動したときに占める領域を立体形状とし、前記断面の前記開口部が前記ループの内側から外側に向けて狭くなるテーパとなっているコアであり、前記副コアは前記主コアの内部において変位が可能に設けられ、前記テーパの最狭部よりも直径が大きな円形の断面を有し、前記開口部の近くに位置することができるが前記開口部から抜け出せない円柱形状のコアであり、前記給電コイルは前記主コアにおける磁束の方向が前記ループの方向となるように前記主コアを磁化するコイルであり、前記主コアの前記開口部の近くに前記副コアが位置するときには前記ループと前記副コアにより閉ループの磁気回路を形成するとともに、前記開口部の外側から内側へシート状物品を挿入するときには前記副コアが前記テーパの広い方向に前記変位をするため挿入を容易とし、前記副コアが前記テーパの狭い方向に前記変位をするため前記シート状物品を挟持できるようにしたものである。
また本発明の請求項２に係るクランプ型電力伝送装置は、請求項１に係るクランプ型電力伝送装置において、前記シート状物品の少なくとも一部は受電ユニットにおけるシート状の受電コイルとなっており、その受電コイルを前記開口部に挿入して副コアを芯として内側と外側を周回して巻かれ、前記挟持させたときに、前記受電コイルのコイルが前記閉ループの前記磁気回路を囲むコイルとなるようにしたものである。
また本発明の請求項３に係るクランプ型電力伝送装置は、請求項２に係るクランプ型電力伝送装置において、前記給電ユニットは機能要素（給）を有し、また前記受電ユニットは機能要素（受）を有し、すくなくとも前記挟持させたときに前記機能要素（給）と前記受電機能（受）は双方向のデータ通信を行う機能要素であって、その双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットは協調動作を行うようにしたものである。
また本発明の請求項４に係るクランプ型電力伝送装置は、請求項３に係るクランプ型電力伝送装置において、前記シート状物品の少なくとも一部はＥＬ（electro luminescence）シートとなっており、前記協調動作は前記受電ユニットからデータ送信されたデータに基づいて前記ＥＬシートにおける発光状態を制御する強調動作であるようにしたものである。
また本発明の請求項５に係るシート状物品は、少なくとも一部がシート状の受電コイルとなっており、その受動コイルが受電した電力により動作をするようにしたものである。
また本発明の請求項６に係るシート状物品は、請求項５に係るシート状物品において、前記シート状物品の少なくとも一部はＥＬシートとなっており、そのＥＬシートを前記受電ユニットが受電した電力により駆動するようにしたものである。
A clamp type power transmission apparatus according to
Moreover, the clamp type power transmission device according to
A clamp type power transmission device according to a third aspect of the present invention is the clamp type power transmission device according to the second aspect, wherein the power supply unit has a functional element (supply), and the power receiving unit has a functional element (receiver). ) And at least the functional element (supply) and the power receiving function (receive) are functional elements that perform bidirectional data communication when sandwiched, and a power supply unit based on the bidirectional data communication. And the power receiving unit are configured to perform a cooperative operation.
A clamp type power transmission apparatus according to
In addition, the sheet-like article according to
The sheet-like article according to claim 6 of the present invention is the sheet-like article according to
本発明の請求項１に係るクランプ型電力伝送装置によれば、主コアの開口部の近くに副コアが位置するときには閉ループの磁気回路を形成するとともに、開口部の外側から内側へシート状物品を挿入するときには副コアが開口部におけるテーパの広い方向に変位をするため挿入を容易とし、また開口部の内側から外側へ前記シート状物品を引出すときには副コアが開口部におけるテーパの狭い方向に変位をするため引出しを困難としてシート状物品が挟持される。すなわち、開口部のテーパにおける副コアの変位によりシート状物品を挟持することができ、その挟持した部位に閉ループの磁気回路が形成される。したがって、その挟持した部位においてシート状物品との間で電磁誘導系を構成することができ、挿入するだけで挟持できて操作性が良く、シート状物品を挟持して吊り下げれば利用状態における視認性、訴求性を高めることができるクランプ型電力伝送装置が提供される。
また本発明の請求項２に係るクランプ型電力伝送装置によれば、シート状物品のシート状の受電コイルは、開口部に挿入して挟持させたときに閉ループの磁気回路を囲むコイルとなる。したがって、シート状の受電コイルを有するシート状物品に電気的なコンタクト無しに電力を供給することができる。
また本発明の請求項３に係るクランプ型電力伝送装置によれば、機能要素による双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットは協調動作を行うことができる。
また本発明の請求項４に係るクランプ型電力伝送装置によれば、協調動作によりシート状物品のＥＬシートにおける発光状態が制御される。
また本発明の請求項５に係るシート状物品によれば、シート状の受電コイルが受電した電力により動作する。したがって、電気的なコンタクト無しに挟持されることによって電磁誘導により電力が伝送され、通電状態とするときの操作性が良く、シート状物品の利用状態における視認性、訴求性を高めることができるるシート状物品が提供される。
また本発明の請求項６に係るシート状物品によれば、受電ユニットが受電した電力によりシート状物品のＥＬシートが駆動される。
According to the clamp-type power transmission device of the first aspect of the present invention, when the sub-core is located near the opening of the main core, a closed-loop magnetic circuit is formed, and the sheet-like article is formed from the outside to the inside of the opening. When inserting a sheet, the secondary core is displaced in a direction with a wide taper at the opening, facilitating insertion, and when pulling out the sheet-like article from the inside to the outside of the opening, the secondary core is in a direction with a narrow taper at the opening. Because of the displacement, the sheet-like article is held with difficulty in pulling out. That is, the sheet-like article can be clamped by the displacement of the sub-core at the taper of the opening, and a closed loop magnetic circuit is formed at the clamped portion. Therefore, an electromagnetic induction system can be configured with the sheet-like article at the sandwiched portion, and it can be clamped simply by insertion, and the operability is good. A clamp-type power transmission device that can improve the performance and appeal is provided.
According to the clamp type power transmission device according to
Moreover, according to the clamp type power transmission device according to
According to the clamp type power transmission device of the fourth aspect of the present invention, the light emission state of the EL sheet of the sheet-like article is controlled by the cooperative operation.
According to the sheet-like article of
According to the sheet-like article of claim 6 of the present invention, the EL sheet of the sheet-like article is driven by the power received by the power receiving unit.
本発明のクランプ型電力伝送装置とシート状物品の全体構成について図１を参照して説明する。図１において、給電ユニット１００はクランプ型電力伝送装置における電力を供給するユニットである。またシート状物品２００はクランプ型電力伝送装置における電力の供給を受ける受電ユニットを備えるシートである。図１は給電ユニット１００にシート状物品２００を挟持させた状態を示している。給電ユニット１００にシート状物品２００を挟持させるためには、シート状物品２００を給電ユニット１００におけるスリット状の挿入口１１０に挿入するだけである。挿入することによってシート状物品２００は給電ユニット１００に挟持され、引出そうとすると挟持する力が増加して引出すことが容易にはできない。図１に示すような吊り下げた状態ではシート状物品２００が自然に落下するようなことはない。なお、所定の方向に強く引けば挟持されたシート状物品２００を引出すことができるが、強く引かなくても、シート状物品を少し傾けたり、開放機構を設けることで、容易に引き出すことができる。
The overall configuration of the clamp-type power transmission device and sheet-shaped article of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a
給電ユニット１００とシート状物品２００が備える受電ユニットとの間では電磁誘導により電力の伝送が行われる。そのため、給電ユニット１００は給電コイルと、その給電コイルによって磁化されるコアとを有する。コアは主コアと副コアとに分かれている（図２参照、詳細を後述する）。一方、シート状物品２００が備える受電ユニットは受電コイルを有するが、コアは必要としない。通常、コアにはフェライト材料が使用されるが、本発明のシート状物品においてはコアを必要としないことから軽量化でき、シート状物品の取扱性を良くする。主コアと副コアはループを形成し、そのループに沿って磁束が生成する。給電ユニットにおいて給電コイルは主コアと副コアによって形成されるループの断面を囲むように配置されている。またシート状物品２００が給電ユニット１００によって挟持された状態においては、受電コイルも主コアと副コアによって形成されるループの断面を囲むように配置される。クランプ型電力伝送装置における電力の伝送はこの配置において行われる。
Electric power is transmitted by electromagnetic induction between the
また、給電ユニット１００とシート状物品２００が備える受電ユニットとの間では電力伝送以外の所定の機能が働く。給電ユニット１００の機能要素（給）と受電ユニットの機能要素（受）とは給電ユニット１００にシート状物品２００を挟持させた状態で所定の機能を働かせる。たとえば、機能要素（給）をリフレクター、機能要素（受）を反射部材とし、リフレクターが投光する光が反射部材で反射して戻りリフレクターが受光したときにだけ給電ユニット１００が給電を行うようにする。これにより、電力を無駄に消費することがなくなるだけではなく、給電ユニット１００が発熱して損傷することもなくなる。また、機能要素（給）と機能要素（受）の両者を共にリフレクターとし、各々における投光部と受光部が対向するように配置することにより、双方向のデータ通信を行うように構成することができる（詳細を後述する）。
In addition, a predetermined function other than power transmission works between the
シート状物品２００は電力の供給を受けて動作する。たとえば、シート状物品２００はすくなくともその一部がＥＬシートとなっており、シート状物品２００は電力の供給を受けてそのＥＬシートを発光させる。このときシート状物品２００にシーケンサー等の制御部を備えるようにして、複数の発光部分を時系列で選択的に発光させるようにし、視認性、訴求性、意匠性をさらに高めるようにすることができる。また、シート状物品２００に制御部を備える代わりに、双方向のデータ通信によりＥＬシートの発光を制御することもできる。たとえば、シート状物品２００はすくなくともその一部がタッチ入力センサとなっており、その入力を給電ユニット１００にデータ通信し、給電ユニット１００がその入力に基づく所定の演算を行って受電ユニットにデータ通信し、シート状物品２００を制御することができる。
The sheet-
以上、全体構成について説明した。次に、給電ユニット１００について説明する。クランプ型電力伝送装置の給電ユニット１００におけるコアは、すでに説明したように、フェライト材料から成るコアであって主コアと、副コアから成る。主コアは一部が開口部となっているループを描く断面、たとえばＵ字、Ｃ字のような断面を有する。また、主コアの立体形状はその断面に垂直な直線上をその断面が移動したときに占める領域の形状である。また、主コアにおける開口部断面の開口部はループの内側から外側に向けて狭くなるテーパとなっている。
The overall configuration has been described above. Next, the
また副コアは主コアの内部において変位が可能に設けられている。副コアは円柱形状のコアであって、副コアの円形の断面は主コアの開口部におけるテーパの最狭部よりも直径が大きい。したがって、主コアの開口部の近くに位置することができるが開口部から抜け出すことはできない。 The sub-core is provided so as to be displaceable inside the main core. The secondary core is a cylindrical core, and the circular cross section of the secondary core has a diameter larger than the narrowest portion of the taper at the opening of the primary core. Therefore, it can be located near the opening of the main core, but cannot escape from the opening.
主コアと副コアの一例を図２に示す。図２（Ａ）は主コアの正面図と断面図であり、図２（Ｂ）は副コアの正面図と断面図である。図２（Ａ）に示す一例においては、主コア１２０は３枚のフェライト板１２１，１２２，１２３を組合わせ、開口部１２４を有する構造となっている。フェライト板１２１とフェライト板１２３は図２（Ａ）の断面図に示すようにテーパとなっている。すなわち、主コア１２０内側から開口部の外側に向けてフェライト板１２１とフェライト板１２３の間隔が狭くなるテーパとなっている。
An example of the main core and the sub-core is shown in FIG. 2A is a front view and a sectional view of the main core, and FIG. 2B is a front view and a sectional view of the sub-core. In the example shown in FIG. 2A, the
また副コア１３０は、図２（Ｂ）に示すように、円柱形状のコアである。図２（Ａ）と図２（Ｂ）の断面図においては、主コア１２０の開口部１２４と副コア１３０の円形の断面との寸法関係が示されている。副コア１３０の直径は、主コア１２０の開口部１２４におけるテーパの最狭部、すなわちのフェライト板１２１とフェライト板１２３の最小間隔よりも大きい。したがって副コア１３０は開口部１２４から抜け出すことはできない。
なお、図２（Ｂ）に示す一例においては、副コア１３０は一本の円柱形状のコアとして示してあるが、副コア１３０を複数本の短い円柱形状のコアから構成するようにしてもよい。
なお、主コアと副コアは、同形状を彫り込んだ両側の枠部材に収納され、主コアと副コアが抜けることはない（図８参照）。
Further, the secondary core 130 is a cylindrical core as shown in FIG. 2A and 2B, the dimensional relationship between the opening 124 of the
In the example shown in FIG. 2B, the secondary core 130 is shown as a single cylindrical core, but the secondary core 130 may be composed of a plurality of short cylindrical cores. .
In addition, the main core and the sub core are accommodated in the frame members on both sides in which the same shape is engraved, and the main core and the sub core do not come off (see FIG. 8).
このような構成の主コアと副コアによって、シート状物品２００を挟持するときの動作について図３を参照して説明する。図３は、主コアと副コアがシート状物品２００を挟持するときの動作の過程について断面図とともに示したものである。図３においては、給電ユニット１００における主コア１２０、副コア１３０、給電コイル１４０だけが示されている。また、シート状物品２００におけるベースシート２１０、ＥＬシート２３０、受電コイル２４０だけが示されている。
An operation when the sheet-
まず、図３のステップＳ１（挿入直前）において、給電ユニット１００の挿入口１１０（図１参照）にシート状物品２００を受電コイル２４０が設けられた側から近づける。挿入口１１０は主コア１２０の開口部１２４（図２参照）におけるフェライト板１２１（図２参照）の内側面に近い位置となっている。給電ユニット１００の副コア１３０は重力による下向きの力が作用しており、フェライト板１２１とフェライト板１２３の内側面に接して開口部１２４の近くに位置している。
First, in step S1 of FIG. 3 (immediately before insertion), the sheet-
次に、ステップＳ２（挿入開始）において、シート状物品２００の挿入を開始すると、シート状物品２００の先端が副コア１３０に当接する。
次に、ステップＳ３（挿入終了）において、更にシート状物品２００の挿入を続けると、シート状物品２００の先端がフェライト板１２２の内側面に当接したところで挿入停止となる。このとき、シート状物品２００の挿入を妨げないように副コア１３０はテーパの広い方向に変位する。
Next, in step S <b> 2 (start insertion), when the insertion of the sheet-
Next, when the insertion of the sheet-
次に、ステップＳ４（ロック）において、シート状物品２００から挿入する方向の力を解放し、重力によってシート状物品２００が自然と垂れ下がるようにする。このとき、副コア１３０には自重とともに、シート状物品２００との摩擦によりシート状物品２００に働く重力の一部が加わる。すなわち、副コア１３０はテーパの狭い方向に変位して、シート状物品２００を挟み込み、更に強い摩擦力を作用させてシート状物品２００をロックする。
Next, in step S4 (lock), the force in the direction of insertion from the sheet-
次に、ステップＳ５（磁束流路）において、給電コイル１４０に交流電流を流して主コア１２０と副コア１３０を磁化すると、フェライト板１２３→フェライト板１２２→フェライト板１２１→副コア１３０→フェライト板１２３という流路において磁束の閉ループが形成される。このとき、受電コイル２４０はその磁束の流路に配置される。すなわち、受電コイル２４０は磁束の閉ループを囲む配置のコイルとなり、電磁誘導により給電コイル１４０から電力が伝送されるようになる。その受電コイル２４０の電力により、ＥＬシート２３０が発光する。
Next, in step S5 (magnetic flux flow path), when an alternating current is passed through the feeding
以上、給電ユニット１００がシート状物品２００を挟持するときの動作について説明した。次に、給電ユニット１００における給電コイルと給電回路および機能要素とその動作回路について図４、図５を参照して説明する。図４は給電ユニットにおける給電コイルと給電回路の配置、等を示した図であり、図４（Ａ）が正面図、図４（Ｂ）が断面図である。また図５は給電回路の一例を示す回路図である。
The operation when the
図４に示す一例においては、給電コイル１４０と給電回路１５０は１つのＦＰＣ１６０に一体で形成されている。ＦＰＣ１６０そのものは電気絶縁材料で被覆されており、また給電回路１５０の部分も樹脂モールドする等により密閉することができる。したがって、給電回路１５０に電力を供給する外部電源との接続についてだけ配慮すれば、電位差のある導電部が露出しないような通電方法を容易に実現でき、安全性を高めることができる。その結果、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外において使用するときにの水の浸透による漏電の危険性を回避することも容易となる。
In the example illustrated in FIG. 4, the
図４に示す一例において、給電コイル１４０は主コアにおける磁束の方向が主コア１２０と副コア１３０によって形成されるループの方向となるように主コアを磁化するコイルである。すなわち、前述したように、給電コイル１４０はフェライト板１２３→フェライト板１２２→フェライト板１２１→副コア１３０→フェライト板１２３という流路において磁束の閉ループを形成するように、主コアを磁化するコイルである。
In the example shown in FIG. 4, the feeding
図４（Ｂ）に示すように、給電回路１５０はフェライト板１２１の外側面に沿って並行するように配置されている。給電回路１５０をこのように配置するのは、全体として給電ユニットをコンパクトとするためである。したがって、フェライト板１２２の外側面やフェライト板１２３の外側面に沿って並行するように配置してもよい。このとき、給電コイル１４０と給電回路１５０とは同一平面内には存在できない。したがって、図４（Ｂ）に示すように、曲げ易いＦＰＣ１６０の特性を利用してＦＰＣ１６０を曲げて、給電コイル１４０と給電回路１５０が所定の位置となるようにする。
As shown in FIG. 4B, the power supply circuit 150 is arranged along the outer surface of the
機能要素１７０はクランプ型電力伝送装置とシート状物品との間に電力供給だけでない所定の機能を付与するための要素である。給電ユニットの機能要素１７０と、受電ユニットの機能要素２７０（図６参照）とは一対で動作し所定の機能を果たす。一般的に、機能要素１７０と機能要素２７０は、給電ユニット１００がシート状物品２００を挟持する状態においては、それらが対向するように配置される。それらを動作させる動作回路は、給電回路１５０、受電回路２５０を含むその他の回路を実装したＦＰＣ１６０、ＦＰＣ２６０（図６参照）の領域に形成される。
The functional element 170 is an element for providing a predetermined function other than power supply between the clamp-type power transmission device and the sheet-like article. A functional element 170 of the power supply unit and a functional element 270 (see FIG. 6) of the power receiving unit operate as a pair and perform a predetermined function. In general, the functional element 170 and the functional element 270 are arranged so that they face each other when the
図５に一例を示す回路図において、給電回路１４０は、ＩＣ−２，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３等を含む部分である。また、機能要素１７０（図４参照）はフォトリフレクタＦ．Ｒであり、その動作回路はＩＣ−１，ＩＣ−３，Ｑ４等を含む部分である。
In the circuit diagram shown in FIG. 5 as an example, the
給電回路１４０において、ＩＣ−２（ＮＪＭ２３４０ＲＢＩ）はＤＣ／ＤＣコンバータコントロールＩＣ（integrated circuit）である。ＩＣ−２の６番ピンと７番ピンに接続されたキャパシタＣ４とレジスタＲ４により発信回路が形成されるとともにその発信の周波数も決定される。ＩＣ−２の５番ピンから発信出力が取り出され、Ｑ１により増幅された信号はＱ２によりドライブされるＱ３をオンオフする。Ｑ３（２ＳＫ２７８８）は電力スイッチング用のトランジスタである。コイル（ＦＰＣコイル）の一端は電源のＶＣＣ（１２Ｖ）に接続されており、他端はＱ３のドレインに接続され、そのＱ３を介して電源のＧＮＤに接続されている。したがって、Ｑ３がオンオフ（スイッチング）することにより、コイルに流れる電流がオンオフする。
In the
機能要素１７０と、その動作回路において、ＩＣ−１はその入力端子が電源のＶＣＣに接続された安定化電源用の３端子レギュレータであり動作回路に電力を供給している。機能要素であるフォトリフレクタＦ．Ｒはその端子（３）がＩＣ−１の出力に接続されており、端子（２）がレジスタＲ７を介して電源のＧＮＤに接続されている。この接続により、フォトリフレクタＦ．Ｒのフォトダイオードが点灯する。また、フォトリフレクタＦ．Ｒのフォトトランジスタは光線入力の有無によってオンオフし、端子（３）と端子（４）を導通非導通にする。 In the functional element 170 and its operation circuit, IC-1 is a three-terminal regulator for a stabilized power supply whose input terminal is connected to the power supply VCC, and supplies power to the operation circuit. Photoreflector F. which is a functional element As for R, the terminal (3) is connected to the output of IC-1, and the terminal (2) is connected to the GND of the power supply via the register R7. With this connection, the photo reflector F.R. The R photodiode is lit. Further, the photo reflector F.I. The R phototransistor is turned on and off depending on whether or not a light beam is input, and the terminals (3) and (4) are turned on and off.
端子（４）はＩＣ−３の入力端子に接続されていからＩＣ−３がオンオフし、それがＱ４をオンオフする。Ｑ４は電源のＧＮＤと給電回路１４０のＧＮＤ（グランド）との間に設けられた電力スイッチング用のトランジスタである。したがって、フォトリフレクタＦ．Ｒの前に反射部材が存在するか否かによりフォトトランジスタがオンオフし、給電回路１４０がオンオフする。
Since terminal (4) is connected to the input terminal of IC-3, IC-3 is turned on and off, which turns on and off Q4. Q4 is a power switching transistor provided between the power supply GND and the GND (ground) of the
次に、受電ユニット２００における受電コイルと給電回路について図６、図７を参照して説明する。図６は受電ユニットにおける受電コイルと受電回路の配置を示した図である。また図７は受電回路の一例を示す回路図である。
図６に示す一例においては、受電コイル２４０と受電回路２５０は１つのＦＰＣ２６０に一体で形成されている。ＦＰＣ２６０そのものは電気絶縁材料で被覆されており、また受電回路２５０の部分も樹脂モールドする等により密閉することができる。したがって、電位差のある導電部が露出しないような通電方法を容易に実現でき、安全性を高めることができる。その結果、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外において使用するときにの漏電の危険性を回避することも容易となる。
Next, a power receiving coil and a power feeding circuit in the
In the example illustrated in FIG. 6, the power receiving coil 240 and the power receiving circuit 250 are integrally formed with one
図６に示す一例において、受電コイル２４０は、前述したように給電ユニット１００によってシート状物品２００が挟持された状態においては、主コアにおける磁束を囲むように形成されたコイルである。すなわち、前述したように、受電コイル１４０はフェライト板１２３→フェライト板１２２→フェライト板１２１→副コア１３０→フェライト板１２３という流路において形成された磁束の閉ループを囲むコイルである。
In the example illustrated in FIG. 6, the power receiving coil 240 is a coil formed so as to surround the magnetic flux in the main core in the state where the sheet-
図６に示すように、受電回路２５０を含む回路部はシート状物品２００の表面に沿って並行するように配置されている。受電回路２５０等をこのように配置するのは、全体として受電ユニットを薄型のシート状とするためである。また、これによりシート状物品２００において受電回路２５０等が違和感を与えないようにするためである。したがって、受電回路２５０等をできるだけ薄型となるように構成することが好ましい。
As shown in FIG. 6, the circuit portion including the power receiving circuit 250 is arranged along the surface of the sheet-
機能要素２７０はクランプ型電力伝送装置とシート状物品との間に電力供給だけでない所定の機能を付与するための要素である。受電ユニットの機能要素２７０と給電ユニットの機能要素１７０（図４参照）とは一対で動作し所定の機能を果たす。一般的に、機能要素２７０と機能要素１７０は、シート状物品２００が給電ユニット１００によって挟持された状態においては、それらが対向するように配置される。それらを動作させる動作回路は、受電回路２５０、給電回路１５０を含むその他の回路を実装したＦＰＣ２６０、ＦＰＣ１６０（図４参照）の領域に形成される。
The functional element 270 is an element for providing a predetermined function other than power supply between the clamp-type power transmission device and the sheet-like article. The power receiving unit functional element 270 and the power feeding unit functional element 170 (see FIG. 4) operate in a pair and perform a predetermined function. In general, the functional element 270 and the functional element 170 are arranged so that they face each other in a state where the sheet-
図７に一例を示す回路図において、受電回路２４０は、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から成るダイオード整流ブリッジ，ＩＣ−１，等を有する。
受電ユニットのコイル（ＦＰＣコイル）は電磁誘導により交流の起電力を生じ、ダイオード整流ブリッジにその電力を供給する。ダイオード整流ブリッジにおいてその電力が整流されキャパシターＣ１に蓄積される。ＩＣ−１はその入力端子がキャパシターＣ１に接続された安定化電源用の３端子レギュレータである。ＩＣ−１の出力端子はキャパシターＣ２に接続されており、安定化された電力はキャパシターＣ２に蓄積される。
In the circuit diagram illustrated in FIG. 7, the power receiving circuit 240 includes a diode rectifier bridge composed of D1, D2, D3, and D4, IC-1, and the like.
The coil (FPC coil) of the power receiving unit generates an alternating electromotive force by electromagnetic induction and supplies the electric power to the diode rectifier bridge. The electric power is rectified in the diode rectifier bridge and stored in the capacitor C1. IC-1 is a three-terminal regulator for a stabilized power source whose input terminal is connected to the capacitor C1. The output terminal of IC-1 is connected to the capacitor C2, and the stabilized power is stored in the capacitor C2.
次に、本発明のクランプ型電力伝送装置とシート状物品における機能要素について説明する。機能要素は、すでに説明したように、クランプ型電力伝送装置とシート状物品との間に電力供給だけでない所定の機能を付与するための要素である。給電ユニットの機能要素がフォトリフレクターであり、受電ユニットの機能要素が光反射部材である一例についてはすでに説明した。ここでは、その他の例について説明する。 Next, functional elements in the clamp-type power transmission device and the sheet-like article of the present invention will be described. As described above, the functional element is an element for providing a predetermined function other than power supply between the clamp-type power transmission device and the sheet-like article. An example in which the functional element of the power feeding unit is a photo reflector and the functional element of the power receiving unit is a light reflecting member has already been described. Here, other examples will be described.
一対のフォトリフレクターを投光部と受光部を対向させるように配置して双方向通信を行えるようにすることができる。すなわち、クランプ型電力伝送装置とシート状物品において、給電ユニットの機能要素と受電ユニットの機能要素を双方向のデータ通信を行う機能要素とする。そして、双方向のデータ通信に基づいて、給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行うようにする。 A pair of photo reflectors can be arranged such that the light projecting unit and the light receiving unit are opposed to each other so that bidirectional communication can be performed. That is, in the clamp-type power transmission device and the sheet-like article, the functional element of the power feeding unit and the functional element of the power receiving unit are functional elements that perform bidirectional data communication. Then, based on the bidirectional data communication, the power feeding unit and the power receiving unit perform a cooperative operation.
たとえば、協調動作はシート状物品１００の状態に応じた適正電力を給電ユニットが供給する協調動作であるようにすることができる。シート状物品１００のにおける電力消費量が大きいときには、給電ユニットから受電ユニットへの電力伝送を大きくする。シート状物品１００の電力消費量が小さいときには、給電ユニットから受電ユニットへの電力伝送を小さくする。また、受電ユニットに２次電池が内蔵されていて、その２次電池に充電を行うときには、充電中に変化する２次電池の状態に合わせて電力伝送を制御するようにする。２次電池がリチウムイオン２次電池のときには、この制御によって２次電池の寿命を大幅に延長することができる。
For example, the cooperative operation may be a cooperative operation in which the power supply unit supplies appropriate power according to the state of the sheet-
また、協調動作は給電ユニット１００がシート状物品２００を制御する協調動作であるようにすることができる。給電ユニット１００に制御回路を設け、その制御回路が出力する操作信号を、機能要素を介してシート状物品２００に出力し、シート状物品２００の状態を、機能要素を介して給電ユニット１００の制御回路に出力するようにする。たとえば、電力供給を受けて動作するシート状物品２００が複数のＥＬシートとともにタッチ入力センサを配置したシート状物品であるとき、タッチ入力センサの入力操作に基づいて複数のＥＬシートから選択的に発光させるように制御することによりシート状物品２００が多様な形態で表示するようにできる。
Further, the cooperative operation can be a cooperative operation in which the
１００ 給電ユニット
１１０ 挿入口
１２０ 主コア
１２１，１２２，１２３ フェライト板
１３０ 副コア
１４０ 給電コイル
１５０ 給電回路
１６０ ＦＰＣ（flexible print circuit）
１７０ 機能要素
２００ シート状物品
２１０ ベースシート
２３０ ＥＬ（electro luminescence）シート
２４０ 受電コイル
２５０ 受電回路
２６０ ＦＰＣ
100 Feed Unit 110
170
Claims (6)
前記主コアは一部が開口部となっているループを描く断面、たとえばＵ字、Ｃ字のような断面を有し、その断面に垂直な直線上をその断面が移動したときに占める領域を立体形状とし、前記断面の前記開口部が前記ループの内側から外側に向けて狭くなるテーパとなっているコアであり、
前記副コアは前記主コアの内部において変位が可能に設けられ、前記テーパの最狭部よりも直径が大きな円形の断面を有し、前記開口部の近くに位置することができるが前記開口部から抜け出せない円柱形状のコアであり、
前記給電コイルは前記主コアの内側と外側を周回して巻かれ、磁束の方向が前記ループの方向となるように前記主コアと副コアを磁化するコイルであり、
前記主コアの前記開口部の近くに前記副コアが位置するときには前記ループと前記副コアにより閉ループの磁気回路を形成するとともに、前記開口部の外側から内側へシート状物品を挿入するときには前記副コアが前記テーパの広い方向に前記変位をするため挿入を容易とし、前記副コアが前記テーパの狭い方向に前記変位をするため前記シート状物品を挟持できるようにすることを特徴とするクランプ型電力伝送装置。 A clamp-type power transmission device including a power supply unit having a main core, a sub-core, and a power supply coil,
The main core has a cross section depicting a loop with a part of an opening, for example, a U-shaped or C-shaped cross section, and an area occupied when the cross-section moves on a straight line perpendicular to the cross section. It is a three-dimensional shape, and the opening of the cross section is a taper that becomes narrower from the inside to the outside of the loop,
The sub-core is provided so as to be displaceable inside the main core, has a circular cross section having a diameter larger than the narrowest portion of the taper, and can be positioned near the opening. A cylindrical core that cannot be pulled out of
The feeding coil is a coil that wraps around the inner side and the outer side of the main core, and magnetizes the main core and the sub core so that the direction of magnetic flux is the direction of the loop,
When the sub-core is positioned near the opening of the main core, a closed-loop magnetic circuit is formed by the loop and the sub-core, and when the sheet-like article is inserted from the outside to the inside of the opening, the sub-core is inserted. A clamp type characterized in that a core is displaced in the wide direction of the taper so that insertion is easy, and the sub-core is able to sandwich the sheet-like article because of the displacement in the narrow direction of taper. Power transmission device.
6. The sheet-like article according to claim 5, wherein at least a part of the sheet-like article is an EL sheet, and the EL sheet is driven by electric power received by the power receiving unit.
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|---|---|---|---|---|
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