(57)【要約】【課題】シート状媒体に電力及びデータを高効率に送信することができる送信装置、シート状媒体、及び通信システムを提供する。【解決手段】シート状媒体３０を挿入するための挿入部２０が設けられ、電力送信コイル１２と、磁束をシート状媒体３０に送信する電力送信コア１４と、データに応じた磁束を発生させ、シート状媒体３０に送信するデータ送信コイル１６と、当該データ送信コイル１６を支持するデータ送信コイル支持体１８とを備えた送信装置。電力受信コア３４と、送信装置から電力受信コア３４を通じて送信されてきた磁束を電気エネルギーに変換する電力受信コイル３２と、送信装置から送信されたデータに応じた磁束を受信し、電気エネルギーに変換する信号受信コイル３６と、を備えたシート状媒体。送信装置及びシート状媒体を備えた通信システム。【選択図】図１
2008226174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導により磁束を発生させる電力送信コイルと、
シート状媒体を挿入するための挿入部が設けられ、前記電力送信コイルにより発生させられた磁束を前記挿入部に挿入された前記シート状媒体に送信する電力送信コアと、
電磁誘導によりデータに応じた磁束を発生させ、前記データに応じた磁束を前記挿入部に挿入された前記シート状媒体に送信するためのデータ送信コイルと、
前記データ送信コイルを支持するためのデータ送信コイル支持体と、
を備えた送信装置。
【請求項２】
前記電力送信コアの透磁率は、前記データ送信コイル支持体の透磁率よりも高い請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記挿入部に挿入される前記シート状媒体の、挿入方向に対して直交する方向の長さよりも、前記電力送信コアの、前記挿入部における前記直交する方向の長さが長い請求項１または請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
電力受信コアと、
前記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の送信装置に挿入されることにより、前記送信装置から前記電力受信コアを通じて送信されてきた磁束を電気エネルギーに変換する電力受信コイルと、
前記送信装置から送信されたデータに応じた磁束を受信し、電気エネルギーに変換するデータ受信コイルと、
を備えたシート状媒体。
【請求項５】
前記電力受信コイルは前記送信装置に挿入される部分に配置されており、前記データ受信コイルは、前記電力受信コイルよりも前記送信装置への挿入方向に対して後方に配置されている請求項４に記載のシート状媒体。
【請求項６】
前記電力受信コア、前記電力受信コイル、及び前記信号受信コイルは、シート状媒体の基体上に平面的に形成されている請求項４または請求項５に記載のシート状媒体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の送信装置と、
請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載のシート状媒体と、
を備えた通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状媒体に電力及びデータを送信する送信装置、シート状媒体、及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信装置から、電力及びデータ等を、シート状媒体とした受信装置に送信する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、送信装置において、狭持したシート状物品に、電力を電磁有導で送信するとともに、光電変換により、データ通信を行っている。
【特許文献１】特開２００５−２６０１２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、光電変換により、データを送信するため、シート状媒体に光電変換を行うための部品を実装しなくてはならず、また、当該実装部品のために損失が大きくなる、という問題があった。
【０００５】
また、送信装置から受信装置（シート状媒体）に、光電変換によらずにデータを送信する方法として、電力の送信と同様に、電磁誘導によりデータを送信する方法があるが、クロストークが発生する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、シート状媒体に電力及びデータを高効率に送信することができる送信装置、シート状培媒体、及び通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の送信装置は、電磁誘導により磁束を発生させる電力送信コイルと、シート状媒体を挿入するための挿入部が設けられ、前記電力送信コイルにより発生させられた磁束を前記挿入部に挿入された前記シート状媒体に送信する電力送信コアと、電磁誘導によりデータに応じた磁束を発生させ、前記データに応じた磁束を前記挿入部に挿入された前記シート状媒体に送信するためのデータ送信コイルと、前記データ送信コイルを支持するためのデータ送信コイル支持体と、を備える。
【０００８】
請求項２に記載の送信装置は、請求項１に記載の送信装置において、前記電力送信コアの透磁率は、前記データ送信コイル支持体の透磁率よりも高くすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の送信装置は、請求項１または請求項２に記載の送信装置において、前記挿入部に挿入される前記シート状媒体の、挿入方向に対して直交する方向の長さよりも、前記電力送信コアの、前記挿入部における前記直交する方向の長さを長くすることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、請求項４に記載のシート状媒体は、電力受信コアと、前記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の送信装置に挿入されることにより、前記送信装置から前記電力受信コアを通じて送信されてきた磁束を電気エネルギーに変換する電力受信コイルと、前記送信装置から送信されてきたデータに応じた磁束を受信し、電気エネルギーに変換する信号受信コイルと、を備える。
【００１１】
請求項５に記載のシート状媒体は、請求項４に記載のシート状媒体において、前記電力受信コイルは前記送信装置に挿入される部分に配置されており、前記データ受信コイルは、前記電力受信コイルよりも前記送信装置への挿入方向に対して後方に配置されている。
【００１２】
請求項６に記載のシート状媒体は、請求項４または請求項５に記載のシート状媒体において、前記電力受信コア、前記電力受信コイル、及び前記信号受信コイルは、シート状媒体の基体上に平面的に形成されている。
【００１３】
さらに、上記目的を達成するために、請求項７に記載の通信システムは、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の送信装置と、請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載のシート状媒体と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、請求項１、請求項４、及び請求項７に記載の本発明によれば、シート状媒体に電力及びデータを高効率に送信することができる、という効果が得られる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明によれば、クロストークを抑制することができる、という効果が得られる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明によれば、一定の電力効率を得ることができる、という効果が得られる。
【００１７】
請求項５に記載の本発明によれば、ノイズを低減させることができる、という効果が得られる。
【００１８】
請求項６に記載の本発明によれば、シート状媒体を薄型にすることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
本実施の形態に係る送信装置１０及びシート状媒体３０の概略構成を図１に示す。本実施の形態の送信装置１０は、電力送信コイル１２が巻かれた電力送信コア１４と、データ送信コイル１６と、データ送信コイル支持体１８と、を備える。電力送信コイル１２は、例えば銅線等の巻線である。電力送信コア１４は、例えば、フェライトや珪素鋼板や方向性鋼板等の透磁率の高い材料で形成されており、シート状媒体３０を挿入するための挿入部２０を備えている。データ送信コイル１６は、例えば銅線等の巻線である。データ送信コイル支持体１８は、例えば、銅やアルミニウム等の透磁率の低い材料で形成されており、データ送信コイル１６を挿入部２０に面した表面に支持する。なお、シート状媒体３０が挿入しやすいように、挿入部２０において、電力送信コア１４とデータ送信コイル支持体１８とが面一であることが好ましい。
【００２１】
また、本実施の形態に係るシート状媒体３０は、電力受信コイル３２と、電力受信コア３４と、データ受信コイル３６とがシート状の基体３８に備えられている。電力受信コイル３２は、例えば銅線等の巻線である。電力受信コア３４は、例えば、フェライトや珪素鋼板や方向性鋼板等の透磁率の高い材料で形成されている。また、データ受信コイル３６は、例えば銅線等の巻線である。さらに、シート状の基体３８は、例えば、電子ペーパーや透明ＥＬシート等であるが、これに限らない。なお、電子ペーパーとは、メモリー性を有する繰返し書換えが可能な画像表示媒体であり、例えば、特開２００１−３１２２２５号公報に記載された着色粒子を用いた画像表示媒体や電気泳動を用いたものがあるが、これに限られない。電子ペーパーを用いた場合は、送信装置１０から受信した電力は、電子ペーパーを駆動するための電力として用いることができる。
【００２２】
また、図２は本実施の形態に係る送信装置１０及びシート状媒体３０の概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
送信装置１０の電力送信コイル１２は、電源等の電力送信回路１１で発生した電気エネルギーを磁束に変換し、電力送信コア１４は当該磁束（電力）をシート状媒体３０に送信する。シート状媒体３０の電力受信コア３４は、当該磁束（電力）を受信し、電力受信コイル３２は当該磁束（電力）を電気エネルギーに変換して、シート状媒体３０の電源部３１に供給する。
【００２４】
また、送信装置１０のデータ送信コイル１６は、データ処理回路１５から出力されたデータに応じた電気エネルギーを当該データに応じた磁束に変換し、シート状媒体３０に送信する。シート状媒体３０のデータ受信コイル３６は、当該データに応じた磁束を受信し、電気エネルギーに変換して、データ処理回路３５に供給する。
【００２５】
次に、本実施の形態の送信装置１０及びシート状媒体３０の作用を図３〜８を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図３は、図１に示した本実施の形態の送信装置１０及びシート状媒体３０を矢印Ａ方向から見た側面図である。シート状媒体３０は、電力送信コア１４の挿入部２０に、矢印Ｂ方向に挿入される。シート状媒体３０を電力送信コア１４に挿入した状態を図４に示す。シート状媒体３０が挿入部２０に挿入され、その先端が電力送信コア１４の中壁面に当接すると、データ送信コイル１６と、データ受信コイル３６とが、対向する状態になると共に、電力受信コイル３２が挿入部２０の付近に配置された状態となる。これにより、電力受信コア３４によって、電力送信コア１４に発生した磁束Ｃ（図５参照）の磁路の一部が形成される。
【００２７】
まず、電力の送受信について説明する。電力送信回路１１から電流が電力送信コイル１２に供給されると、電力送信コイル１２は、供給された電流によって、磁束を発生する。すなわち、電磁誘導により、電気エネルギーを磁束に変換する。図５に示すように、電力送信コイル１２により変換された磁束Ｃは、電力送信コア１４を経由して、挿入部２０に挿入されているシート状媒体３０の電力受信コア３４に伝送され、さらに、電力受信コイル３２に伝送される。
【００２８】
電力受信コイル３２は、電力受信コア３４を通じて伝送されてきた磁束Ｃを受信し、電気エネルギーに変換する。変換された電気エネルギーは、シート状媒体３０の電源部３１に供給される。
【００２９】
なお、電力受信コア３４は、磁束Ｃの磁路の一部を形成するための厚みを有していればよいため、シート状媒体３０の厚みを薄くすることができる。なお、電力送信コア１４と電力受信コア３４との間に空間が存在してもよいが、伝送効率の点から、なるべく空間が存在しない方が好ましい。そのため、挿入部２０の挿入口をシート状媒体３０の厚みにあわせた形状に形成してもよい。
【００３０】
なお、電力送信コア１４と電力受信コア３４との透磁率は異なっていてもかまわないが、同じ材質を用いる等、透磁率が同じであるほうが伝送効率の点から、好ましい。
【００３１】
このように、電力受信コイル３２に磁束Ｃが伝送されるため、磁束Ｃの送受信ができ、従って、電力の送受信をすることができる。また、電力受信コア３４が磁束Ｃの磁路の一部を形成するため、磁束Ｃ（電力）の送受信を効率よく行うことができる。
【００３２】
次に、データ（データ信号）の送受信について説明する。データ処理回路１５から電流がデータ送信コイル１６に供給されると、データ送信コイル１６は、供給された電流によって、データに応じた磁束を発生し、シート状媒体３０のデータ受信コイル３６に伝送する。すなわち、電磁誘導により、電気エネルギーを磁束に変換し、データ受信コイル３６に伝送する。
【００３３】
データ受信コイル３６は、データに応じた磁束を受信し、電気エネルギーに変換する。変換された電気エネルギーは、データ処理回路３５に供給される。
【００３４】
なお、データ（データに応じた磁束）の伝送効率をより高くするために、データ受信コイル３６は、データ送信コイル１６に近い位置に設置されることが好ましく、シート状媒体３０の裏面Ｄ（図４参照）に近い位置にあることが好ましい。
【００３５】
また、シート状媒体３０を挿入部２０に挿入したときに、電力受信コイル３２が挿入部２０付近に配置されると共にデータ送信コイル１６とデータ受信コイル３６とが対向する位置になるように、電力送信コア１４やデータ送信コイル支持体１８に挿入ガイドを設けたり、シート状媒体３０にストッパ等を設けてもよい。
【００３６】
さらに、データ送信コイル１６の内側にデータ送信コアを、データ受信コイル３６の内側にデータ受信コアをそれぞれ備えた構成としてもよい。この場合、データ送信コア及びデータ受信コアを備えない場合に比べ、磁束の伝送効率は高くなるが、伝送速度が遅くなる。従って、データ送信コア及びデータ受信コアを備えるか否かは、伝送効率と、伝送速度との兼ね合いによって決定すればよい。
【００３７】
このように、データ送信コイル１６とデータ受信コイル３６とが、対向する位置にあるため、データに応じた磁束の送受信を効率よく行うことができ、従って、高効率にデータの送受信をすることができる。
【００３８】
さらに、本実施の形態の送信装置１０では、電力送信コイル１２は、高透磁率材料により形成されており、データ送信コイル支持体１８は、低透磁率材料により形成されているため、電力送信コイル１２とデータ送信コイル支持体１８との透磁率が異なるため、クロストークを抑制することができる。
【００３９】
なお、基体３８は、電力受信コア３４よりも透磁率が低い方が、よりクロストークを抑制するために、好ましい。
【００４０】
また、電力送信コア１４の形状等はこれに限らず、その他の形状であってもよい。例えば、図６に示すように、挿入部２０’を備えた円柱状の電力送信コア１４’及び電力送信コイル１２’であってもよい。また、図７に示すように、挿入部２０’’を備えた電力送信コア１４’’及び電力送信コイル１２’’であってもよい。この場合、シート状媒体３０を電力送信コア１４’’の周囲の何れの方向からも挿入（挿入方向矢印Ｂ’’）することができる。
【００４１】
さらに、シート状媒体３０では、電力受信コイル３２を、挿入部２０への挿入方向前方に配置し、その後方にデータ受信コイル３６を配置することが好ましい（図８参照）。なお、図８の配線４２は、電力受信コイル３２と、シート状媒体３０の電源部３１やデータ処理回路３５を含むＩＣ回路４０とをつなぐ配線である。配線４４は、データ受信コイル３６と、ＩＣ回路４０とをつなぐ配線である。上記のように配置することにより、配線４２と配線４４とを短距離かつ、隣接しないようにすることができるので、ノイズを低減することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態では、挿入部２０に挿入されたシート状媒体３０の電力受信コア３４が電力送信コア１４を経由する磁束Ｃの磁路の一部を形成するため、効率よく、磁束Ｃを送受信することができる。これにより、電力の送受信を低損失で行うことができるため、シート状媒体に電力を高効率に送信することができる。
【００４３】
また、データ送信コイル１６と、挿入部２０に挿入されたシート状媒体３０のデータ受信コイル３６とが、対向するため、データに応じた磁束の送受信を高効率にすることができる。これにより、シート状媒体に電力を高効率に送信することができる。
【００４４】
また、電力送信コイル１２の透磁率が、データ送信コイル支持体１８の透磁率よりも高いため、クロストークを抑制することができる、これにより、シート状媒体に電力及びデータを高効率に送信することができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、送信装置の挿入部の長さがシート状媒体３０の横幅よりも長い場合について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態と略同様の構成及び作用であるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施の形態に係る送信装置１１０及びシート状媒体３０の概略構成を図９に示す。なお、図９（１）は送信装置１１０及びシート状媒体３０を上面（図１の矢印Ｆ方向）から見た上面図であり、図９（２）は、側面（図１の矢印Ａ方向）から見た側面図である。
【００４７】
本実施の形態に係る送信装置１０は、挿入部１２０を備えた電力送信コア１１４と、電力送信コイル１１２と、データ送信コイル１１６と、データ送信コイル支持体１１８と、を備える。
【００４８】
電力送信コア１１４（挿入部１２０）の横幅Ｈは、シート状媒体３０の横幅Ｇよりも長い。さらに、データ送信用コイル支持体１１８の横幅も横幅Ｈであり、データ送信用コイル１１６は、図９（１）に示すように、シート状媒体３０の横幅Ｇよりも長い。
【００４９】
本実施の形態の送信装置１１０及びシート状媒体３０の作用を図１０を参照して詳細に説明する。図１０は、送信装置１１０の挿入部１２０にシート状媒体３０が挿入されている状態を、挿入方向から見た説明図である。電力送信コイル１１２で発生した磁束Ｃは、電力送信コア１１４を伝送し、シート状媒体３０のデータ受信コイル３６に送信される。本実施の形態では、シート状媒体３０の横幅Ｇは、挿入部１２０の横幅Ｈよりも小さいため、挿入部１２０には、空間５０が存在する。空間５０の透磁率（空気の透磁率）よりも、電力受信コア３４の透磁率の方が高いため、すなわち、電力受信コア３４の磁気抵抗が空気に比して低いため、磁束Ｃは、空間５０部分よりも、電力受信コア３４部分の方が、通過しやすくなる。そのため、電力受信コア３４が磁束Ｃの磁路を形成し、磁束Ｃは、電力受信コア３４部分を通過するようになる。従って、磁束Ｃの伝送効率が高くなる。
【００５０】
このため、シート状媒体３０を挿入する挿入部１２０の位置にかかわらず、一定の磁束Ｃが通過するので、一定の電力効率が得られるようになる。これにより、ユーザが媒体挿入部へシート状媒体３０を挿入する自由度が高まるため、利便性が向上する。
【００５１】
なお、本実施の形態では、シート状媒体３０を挿入部１２０のどの位置に挿入してもデータに応じた磁束の伝送効率（データ伝送効率）が低下することがないように、データ送信コイル１１６の形状を電力送信コイル１１２の横幅Ｈに合わせて長くしているが、データ受信コイル３６についても、同様にシート状媒体３０の横幅Ｇに合わせて長くしてもよい。この場合、さらにデータ伝送効率をよくすることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態の送信装置１１０及びシート状媒体３０は、電力送信コア１１４（挿入部１２０）の横幅Ｈは、シート状媒体３０の横幅Ｇよりも長いため、シート状媒体３０を挿入部１２０に挿入する位置にかかわらず、電力受信コア３４を通過する磁束Ｃを一定にすることができる。これにより、一定の電力効率を得ることができる。この結果、ユーザが挿入部１２０へシート状媒体３０を挿入する自由度が高まるため、ユーザの利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る送信装置及びシート状媒体の概略構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る送信装置及びシート状媒体の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る送信装置及びシート状媒体の概略構成を示す側面図である
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る送信装置にシート状媒体が挿入された状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の電力（磁束）の送信を説明するための説明図である。
【図６】電力送信コアの形状等のその他の一例を示す説明図である。
【図７】電力送信コアの形状などの別の一例を示す説明図である。
【図８】シート状媒体の電力受信コイルとデータ受信コイルとの配置を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る送信装置及びシート状媒体の概略構成を示す構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の電力（磁束）の送信を説明するための説明図である。１０、１１０  送信装置  １２、１２’、１２’’、１１２  電力送信コイル１４、１４’、１４’’、１１４  電力送信コア１６、１６’’、１１６  データ送信コイル１８、１８’’、１１８  データ送信コイル支持体２０、２０’２０’’、１２０  挿入部３０  シート状媒体３２  電力受信コイル３４  電力受信コア３６  データ受信コイル
【図１】
2008226174.tif 000003
【図２】
2008226174.tif 000004
【図３】
2008226174.tif 000005
【図４】
2008226174.tif 000006
【図５】
2008226174.tif 000007
【図６】
2008226174.tif 000008
【図７】
2008226174.tif 000009
【図８】
2008226174.tif 000010
【図９】
2008226174.tif 000011
【図１０】
2008226174.tif 000012