(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を透視可能な皿本体と、前記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であって、
前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面に受電コイルが設けられ、
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する容器であって、
前記容器の前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面には、前記受電コイル及び前記給電コイルとは電気的に接続されない、１個の負荷整合コイルが前記受電コイルと前記給電コイルの間に設けられており、
前記負荷整合コイルは、前記負荷整合コイルの自己インダクタンスと前記負荷整合コイルの内部抵抗と前記負荷整合コイルに直列に接続される静電容量と、で共振回路を構成しており、
前記共振回路の共振周波数は１ＭＨｚ以下であり、
前記受電コイルは前記負荷整合コイルの上に前記容器の高さ方向に沿って積み重ねられ、
前記給電コイルが含まれる面と、前記受電コイルが含まれる面とは平行である容器。
【請求項２】
前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面に制御回路が配置されており、
前記制御回路は、前記受電コイルに供給された電力によって動作し、
前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面にアンテナが配置されており、
前記アンテナは、前記受電コイルに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し、
前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面に環境センサが配置されており、
前記環境センサは、前記受電コイルに供給された電力によって動作する請求項１に記載の容器。
【請求項３】
前記環境センサは温湿度センサであり、前記容器は、培養を行うためのシャーレである請求項２に記載の容器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の容器と、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、前記容器は、前記載置面に垂直な方向に複数積み重ねて配置されるか前記載置面に複数平置きされていることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触電力伝送が可能な容器、及び、これを備えた非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１４６４４号公報
【特許文献２】特開２０１２−５０２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
また、特許文献１に記載の保存庫では、貯蔵室の温度等は検知できるものの、貯蔵室内に収容する容器ごとの温度・湿度までは測定できなかった。このため、容器内の物品の性質上、容器ごとに温度・湿度を厳密に管理する必要がある用途には適しているとは言い難かった。
【０００８】
また、複数の容器を貯蔵室内で積み上げた状態で収容する場合と、複数の容器を平置きにした場合とでは、貯蔵室内の環境に大きな差異が生じるため、特許文献１に記載の保存庫では、容器ごとの温度・湿度等を正確に測定することが困難であった。これに対して、温度・湿度等を正確に測定するために複数の容器を貯蔵室内に平置きすると、貯蔵室の床面積を大きくすることが必要となるため、保存庫が大型化してしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、蓋部を取ることなく内部に収容した物質を観察することのできる、容器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、貯蔵庫内の任意の箇所に配置した容器ごとの温度・湿度等の環境を検知することのできる容器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。
【００１０】
さらにまた、本発明は、貯蔵庫内での収容形態に拘わらずに容器ごとの環境を検知することのできる容器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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の容器は、内部を透視可能な皿本体と、前記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であって、
前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面に受電コイルが設けられ、
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する容器であって、
前記容器の前記蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は前記皿本体の側面には、前記受電コイル及び前記給電コイルとは電気的に接続されない、１個の負荷整合コイルが前記受電コイルと前記給電コイルの間に設けられており、
前記負荷整合コイルは、前記負荷整合コイルの自己インダクタンスと前記負荷整合コイルの内部抵抗と前記負荷整合コイルに直列に接続される静電容量と、で共振回路を構成しており、
前記共振回路の共振周波数は１ＭＨｚ以下であり、
前記受電コイルは前記負荷整合コイルの上に前記容器の高さ方向に沿って積み重ねられ、
前記給電コイルが含まれる面と、前記受電コイルが含まれる面とは平行であることを特徴としている。
【００１２】
これにより、蓋部をとることなく内部を観察することができるため、観察のたびに容器内の環境を変化させることのない安定した空間を提供することができる。また、容器の配置の自由度を確保しつつ、容器ごとに、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。
【００１３】
本発明の容器において、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。
【００１４】
本発明の容器において、蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は皿本体の側面に制御回路が配置されており、制御回路は、受電コイルに供給された電力によって動作することが好ましい。
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。
【００１５】
本発明の容器において、蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は皿本体の側面にアンテナが配置されており、アンテナは、受電コイルに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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の容器において、蓋部の上面の周縁部若しくは側面、又は皿本体の側面に環境センサが配置されており、環境センサは、受電コイルに供給された電力によって動作することが好ましい。
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。
【００１８】
本発明の容器において、環境センサとしては温湿度センサが好ましい。本発明の容器において、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。
上述の構成により、厳しい環境管理が必要な培養にも適用することができる。
【００１９】
本発明の非接触電力伝送システムは、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の容器と、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、前記容器は、前記載置面に垂直な方向に複数積み重ねて配置されるか前記載置面に複数平置きされていることを特徴としている。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明の非接触電力伝送システムにおいて、外部機器と通信可能な無線装置を備えることが好ましい。
【００２５】
これにより、容器ごとの環境管理の経過や結果を外部のパソコン、タブレット等に取り込むことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、蓋部をとることなく内部を観察することができる、容器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を行えるようにしたことにより、容器単位で温度・湿度等を正確に測定できる、容器及び非接触電力伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る容器において皿本体と蓋部を分離した状態を示す側面図、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る容器において皿本体に蓋部を載せた状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る容器の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の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】本発明の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】本発明の実施形態におけるコイルの関係を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態に係る容器を積み重ねた状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る容器を給電装置上に置いた状態を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る非接触電力伝送システムを保存庫内に配置した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態に係る容器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。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る容器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、容器１０の構成を示す平面図である。
【００３０】
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、透明または半透明など、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。
【００３１】
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Ｚ１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。
【００３２】
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とアンテナ６０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，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。
【００３３】
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。
【００３４】
本実施形態に係る非接触電力伝送システムは、前記コイル部４０ならびに制御モジュール５０を備えた容器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。
【００３５】
図３に示すように、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に供給された電力によって動作する。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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）によって外部機器へ送信することができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図６は、本実施形態に係る容器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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
（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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る容器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。
【符号の説明】
【００５９】
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
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
【図１】
0006706444.tif 000002
【図２】
0006706444.tif 000003
【図３】
0006706444.tif 000004
【図４】
0006706444.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0006706444.tif 000008
【図８】
0006706444.tif 000009