特許 6604459 給電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6604459

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】給電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20191031BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20191031BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/10

   H02J50/12

   H02J7/00 301D

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-501732(P2019-501732)

(86)(22)【出願日】2017年6月5日

(86)【国際出願番号】JP2017020838

(87)【国際公開番号】WO2018225131

(87)【国際公開日】20181213

【審査請求日】2019年1月11日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】沖段 和磨

(72)【発明者】

【氏名】谷川 博昭

(72)【発明者】

【氏名】大久保 典浩

(72)【発明者】

【氏名】林 儀一郎

【審査官】 田中 寛人

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２３７６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９８２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１４９８４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１５−５２３０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１３８９４４（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非接触で電力を受電する受電コイルと、受電後の電力によって充電されるバッテリーと、前記バッテリーを電源として家畜の生体情報を取得する生体センサと、を含み、前記家畜における所定の高さの部位に取り付けられる受電装置と、
前記受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルが電力を送電するための電力線を接続または遮断するスイッチ装置と、を含み、前記家畜が収容される区画の仕切りに取り付けられる送電装置と、
前記家畜が前記区画に進入したか否かを検出する進入センサと、
を備え、
前記送電コイルは、前記家畜が収容される区画の仕切りの前記所定の高さにおいて水平方向に延びる長尺形状を呈し、
前記送電装置は、前記家畜が前記区画に進入したときの前記進入センサの検出結果に基づいて、前記スイッチ装置が前記電力線を接続することによって、前記送電コイルから前記受電コイルへ電力を送電する
ことを特徴とする給電システム。

【請求項2】

前記送電装置は、前記家畜が前記区画に進入したことを前記進入センサが検出してから一定時間を経過した後に、前記スイッチ装置が前記電力線を接続することによって、前記送電コイルから前記受電コイルへ電力を送電する
ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。

【請求項3】

前記進入センサは、前記区画の出入口に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給電システム。

【請求項4】

前記家畜が前記区画から退出したか否かを検出する退出センサを更に備え、
前記送電装置は、前記家畜が前記区画から退出したときの前記退出センサの検出結果に基づいて、前記スイッチ装置が前記電力線を遮断することによって、前記送電コイルから前記受電コイルへの電力の送電を停止する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の給電システム。

【請求項5】

前記送電装置は、前記家畜が前記区画から退出したことを前記退出センサが検出してから一定時間を経過した後に、前記スイッチ装置が前記電力線を遮断することによって、前記送電コイルから前記受電コイルへの電力の送電を停止する
ことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。

【請求項6】

前記退出センサは、前記区画の出入口に取り付けられる
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の給電システム。

【請求項7】

前記区画は、前記家畜に餌を与える場所である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の給電システム。

【請求項8】

前記家畜はウシ科の動物であって、
前記受電装置は前記家畜の前脚又は後脚に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の給電システム。

【請求項9】

前記受電装置は、前記家畜の前脚又は後脚に巻き付けて取り付けられる形状を呈する
ことを特徴とする請求項８に記載の給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

家畜（例えばウシ科の牛、山羊等）を飼育管理するために、家畜の生体情報（例えば体温、脈拍、排卵日等）を取得するセンサが知られている。例えば、このセンサは、家畜の所定の部位（例えば首、胴等）に取り付けられ、バッテリーを電源として動作するように設計されている。そのため、バッテリーの残容量が予め定められた容量値を下回るまで減少した場合、当該バッテリーを満充電のバッテリーに交換するか、当該バッテリーを充電器と接続して充電する必要がある。前者の場合、バッテリーの交換作業に相当の労力と時間を要し、又、後者の場合、バッテリーの充電作業に相当の労力と時間を要することに加えて、バッテリーを充電している最中に家畜が充電器とバッテリーとの間を接続する充電ケーブルを誤って噛んでしまうと漏電や感電の事故に繋がる問題もあった。

【0003】

そこで、上記の問題を解決する方法として、家畜が給餌用区画に侵入したときに、家畜の首に取り付けられたセンサに非接触で電力を供給し、センサに内蔵されているバッテリーを充電する技術が知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−２３７６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の場合、センサに非接触で電力を供給するための充電部は、給餌用区画内の所定の位置に設置されているに過ぎないため、給餌用区画内において家畜が充電部から離れてしまうと、充電部からセンサへ電力を供給することができなくなる問題があった。又、充電部からセンサへ電力が安定的に供給されるように、家畜の姿勢に応じて充電部の設置位置を都度変更してもよいが、設置作業が繁雑となる問題があった。

【0006】

そこで、本発明は、家畜が区画内に入ると、生体センサを動作させるためのバッテリーを確実に充電することが可能な給電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】

前述した課題を解決する主たる本発明は、非接触で電力を受電する受電コイルと、受電後の電力によって充電されるバッテリーと、前記バッテリーを電源として家畜の生体情報を取得する生体センサと、を含み、前記家畜における所定の高さの部位に取り付けられる受電装置と、前記受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルが電力を送電するための電力線を接続または遮断するスイッチ装置と、を含み、前記家畜が収容される区画の仕切りに取り付けられる送電装置と、前記家畜が前記区画に進入したか否かを検出する進入センサと、を備えた給電システムであって、前記送電コイルは、前記家畜が収容される区画の仕切りの前記所定の高さにおいて水平方向に延びる長尺形状を呈し、前記送電装置は、前記家畜が前記区画に進入したときの前記進入センサの検出結果に基づいて、前記スイッチ装置が前記電力線を接続することによって、前記送電コイルから前記受電コイルへ電力を送電する。

【0008】

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、家畜が区画内に入ると、生体センサを動作させるためのバッテリーを確実に充電することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す上面図である。

【図2】本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す側面図である。

【図3】本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す正面図である。

【図4】本実施形態に係る給電システムを示す回路ブロック図である。

【図5】本実施形態に係る給電システムにおいて、共鳴周波数と伝送電力との関係を示す特性図である。

【図6】本実施形態に係る給電システムにおいて、伝送距離Ｄと負荷電流との関係を示す特性図である。

【図7】本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置のハードウエアの一例を示すブロック図である。

【図8】本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置の機能の一例を示すブロック図である。

【図9】本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図10】本実施形態に係る給電システムにおいて、可変コンデンサの容量値と送電回路を流れる電流との関係の一例を示す図である。

【図11】本実施形態に係る給電システムの動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0012】

＝＝＝家畜用区画＝＝＝
図１は、本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す上面図である。図２は、本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る給電システムによって電力の給電が行われる家畜用区画の一例を示す正面図である。

【0013】

家畜用区画１は、例えばウシ科の動物（例えば牛、山羊等）を家畜として飼育するための仕切られた空間であって、一頭の家畜２が給餌や搾乳のために出入りするのに必要十分な広さを有している。家畜用区画１は、家畜２が給餌や搾乳の際に出入りする出入口３と、出入口３を除く周囲を取り囲む仕切り４〜６と、を有している。出入口３は、家畜２が家畜用区画１に対して出入りするのに必要十分な幅を有している。仕切り４は、出入口３とは反対側であって、家畜２が家畜用区画１に進入したときに家畜２の頭部と対向する側に設置される柵である。仕切り５は、家畜２が家畜用区画１に進入したときに家畜２の右側胴部と対向する側に設置される柵である。仕切り６は、家畜２が家畜用区画１に進入したときに家畜２の左側胴部と対向する側に設置される柵である。仕切り５，６は、家畜２が家畜用区画１からはみ出ることがないように、家畜２の全長と同等以上の幅を有している。

【0014】

＝＝＝給電システムの取付例＝＝＝
＜＜給電システム＞＞
給電システム１０は、受電装置１００及び送電装置２００を含んで構成され、家畜２の生体情報を取得する生体センサの電源となるバッテリーが充電されるように、送電装置２００から受電装置１００へ非接触で電力を供給するシステムである。

【0015】

＜＜受電装置＞＞
受電装置１００は、受電コイル１０１、バッテリー１０２、生体センサ１０３、筐体１０４、ベルト１０５を含んで構成されている。受電コイル１０１は、送電装置２００から送電される電力を非接触で受電する。バッテリー１０２は、受電コイル１０１によって受電された電力によって充電される。生体センサ１０３は、バッテリー１０２を電源として動作し、家畜２の生体情報（例えば体温、脈拍、排卵日等）を取得する。筐体１０４は、小型の収容ケースであって、上記の受電コイル１０１、バッテリー１０２、生体センサ１０３が一体となって収容されている。ベルト１０５は、受電装置１００を家畜２に取り付けることができるように、筐体１０４と結合されている。本実施形態において、受電装置１００は、後述する送電コイルの側を向くように、例えば家畜２の左前脚にベルト１０５を巻き付けることによって取り付けられることとする。

【0016】

＜＜送電装置＞＞
送電装置２００は、送電コイル２０１と筐体２０２を含んで構成されている。送電コイル２０１は、受電コイル１０１に非接触で電力を送電する。送電コイル２０１は、成育した家畜２（例えば成牛、成山羊等）の平均的な全長と同程度の長さであって長尺形状を呈するように巻回されている。筐体２０２は、長尺形状を呈し、送電コイル２０１が安定的に収容されている。そして、筐体２０２は、生育した家畜２の左前脚に受電装置１００を取り付けたときの地上から受電装置１００までの平均的な高さにおいて、水平方向に延びるように仕切り６に取り付けられている。受電装置１００を家畜２の前脚又は後脚に取り付けた場合、家畜２が給餌や搾乳のために姿勢を変えたとしても、地上から受電装置１００までの高さに変化は生じない。従って、家畜２が家畜用区画１に進入すると、受電装置１００は家畜２の姿勢に関わらず送電装置２００と対向することとなり、送電装置２００から受電装置１００へ電力を安定的に供給することが可能になる。

【0017】

＝＝＝給電システムの構成例＝＝＝
図４は、本実施形態に係る給電システムを示す回路ブロック図である。図５は、本実施形態に係る給電システムにおいて、共鳴周波数と伝送電力との関係を示す特性図である。図６は、本実施形態に係る給電システムにおいて、伝送距離Ｄと負荷電流との関係を示す特性図である。

【0018】

以下、図４を参照しつつ、給電システム１０、受電装置１００、送電装置２００の回路構成の一例について説明する。

【0019】

＜＜給電システム＞＞
給電システム１０は、電磁界の共鳴現象を用いて送電装置２００から受電装置１００へ非接触で電力を供給するシステムである。給電システム１０は、受電装置１００、送電装置２００、進退センサ３００、制御装置４００を含んで構成されている。

【0020】

受電装置１００は、バッテリー１０２を充電するために、送電装置２００から供給される電力を非接触で受電する装置である。

【0021】

送電装置２００は、家畜２が家畜用区画１に進入したときに対向することとなる受電装置１００に対して非接触で電力を送電する装置である。

【0022】

進退センサ３００（進入センサ、退出センサ）は、家畜２が出入口３を通って家畜用区画１内に進入したのか、又は、家畜２が出入口３を通って家畜用区画１から退出したのかを検出するセンサであって、例えば出入口３の付近に取り付けられている。進退センサ３００としては、家畜２の所在を検出するために例えば赤外線、超音波、可視光等を用いる周知のセンサを採用することが可能である。本実施形態の場合、進退センサ３００は、例えば赤外線を用いるセンサであって、発光部３００Ａ，３００Ｂ及び受光部３００Ｃ，３００Ｄを含んで構成されていることとする。発光部３００Ａは、仕切り５における出入口３の付近に取り付けられている。受光部３００Ｃは、発光部３００Ａとペアとなって、発光部３００Ａから出射される赤外線を受光することができるように、仕切り６における出入口３の付近に取り付けられている。発光部３００Ｂは、仕切り５において発光部３００Ａの出入口３の側とは反対側に並んで取り付けられている。受光部３００Ｄは、発光部３００Ｂとペアとなって、発光部３００Ｂから出射される赤外線を受光することができるように、仕切り６において受光部３００Ｃの出入口３の側とは反対側に並んで取り付けられている。上記のような位置関係を有するように発光部３００Ａ，３００Ｂ及び受光部３００Ｃ，３００Ｄを取り付けることによって、制御装置４００は、受光部３００Ｃが赤外線の受光を停止した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止し、続いて、受光部３００Ｃが赤外線の受光を再開した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を再開すると、家畜２が家畜用区画１に進入したものと判定し、一方、受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止し、続いて、受光部３００Ｄが赤外線の受光を再開した後に受光部３００Ｃが赤外線の受光を再開すると、家畜２が家畜用区画１から退出したものと判定することとなる。

【0023】

制御装置４００は、家畜２が家畜用区画２に進入したときに送電装置２００から受電装置１００へ非接触で電力を供給することができるように、進退センサ３００の検出結果を契機として送電装置２００の動作を制御する装置である。制御装置４００としては、例えばマイコンを採用することが可能である。

【0024】

＜＜送電装置＞＞
送電装置２００は、１次側となる送電コイル２０１、交流電源２０３、自動点滅器２０４、可変コンデンサ２０５、電流検出装置２０６、制御装置２０７、サーボモータ２０８を含み、これらの要素を筐体２０２内に適切に収容して構成されている。

【0025】

交流電源２０３の両端は、自動点滅器２０４、可変コンデンサ２０５、送電コイル２０１からなる直列体の両端に接続されている。電流検出装置２０６は、交流電源２０３の一端と送電コイル２０１の一端との間に接続されている。このようにして、送電装置２００には、磁気共鳴によって交流電力を非接触で送電するための回路が形成される。

【0026】

交流電源２０３としては、例えば商用電源を採用することができる。

【0027】

自動点滅器２０４は、進退センサ３００の検出結果に応じて、交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線を接続又は遮断するスイッチ機能を有する装置である。自動点滅器２０４は、家畜２が家畜用区画２内に進入したことが進退センサ３００によって検出されると、制御装置４００からの指示に従って交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線を接続し、一方、家畜２が家畜用区画２内から退出したことが進退センサ３００によって検出されると、制御装置４００からの指示に従って交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線を遮断する。つまり、送電コイル２０１は、交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線が接続されているときのみ、非接触で電力を送電することが可能になる。

【0028】

可変コンデンサ２０５は、送電装置２００を形成する回路に流れる電流が最大となるように容量値を変更可能なコンデンサである。本実施形態において、例えば、可変コンデンサ２０５の容量値を変更するための回動ツマミ（不図示）を備え、回動ツマミの回転量に応じて可変コンデンサ２０５の容量値を連続的に変化させることとする。

【0029】

電流検出装置２０６は、送電装置２００を形成する回路に流れる交流電流を直流電流に変換し、直流電流の大きさを検出する。電流検出装置２０６は、例えば、送電装置２００を形成する回路の電力線を流れる電流を、当該電力線に対して電気的に絶縁された状態で測定するクランプ式の電流計であることとする。電流検出装置２０６としてクランプ式の電流計を採用することによって、送電装置２００に対して電気的な影響を与えずに電流を確実に検出することが可能になる。

【0030】

サーボモータ２０８は、可変コンデンサ２０５の容量値を変更する際に、回動ツマミに対して回動力を与える。制御装置２０７は、電流検出装置２０６の検出結果に従って、送電装置２００を形成する回路を流れる電流が最大となるように、サーボモータ２０８の回動方向及び回動量の情報を含む制御信号をサーボモータ２０８に供給する。サーボモータ２０８は、制御信号に含まれる情報に従って、所定の回動方向に所定の回動量だけ回動する。これによって、可変コンデンサ２０５の容量値を変更することが可能になる。

【0031】

＜＜受電装置＞＞
受電装置１００は、２次側となる受電コイル１０１、バッテリー１０２、生体センサ１０３、コンデンサ１０６、整流回路１０７、定電流回路１０８を含み、これらの要素を筐体１０４内に適切に配置して構成されている。

【0032】

受電コイル１０１は、家畜２が家畜用区画１内に進入することによって送電コイル２０１と対向する位置関係を有するようになると、送電コイル２０１から供給される交流電力を非接触で受電することが可能になる。

【0033】

コンデンサ１０６は、受電コイル１０１の両端に並列に接続されている。整流回路１０７は、受電コイル１０１及びコンデンサ１０６の両端に並列に接続されている。バッテリー１０２及び生体センサ１０３は、整流回路１０７の出力側において、受電コイル１０１、コンデンサ１０６、整流回路１０７の両端に並列に接続されている。定電流回路１０８は、整流回路１０７の出力側の一端とバッテリー１０２及び生体センサ１０３の一端との間に接続されている。このようにして、受電装置１００には、生体センサ１０３のための電源となるバッテリー１０２に対して充電を行うことができるように、送電装置２００から供給される交流電力を非接触で受電する受電回路が形成される。

【0034】

受電コイル１０１は、送電コイル２０１から供給される交流電力を非接触で効率よく受電することができるように、受電装置１００における共鳴周波数を定めるための一要素となっている。コンデンサ１０６は、容量値が固定されており、受電装置１００における共鳴周波数を定めるための他の一要素となっている。整流回路１０７は、受電コイル１０１で受電される交流電力を直流電力に変換する。定電流回路１０８は、整流回路１０７から供給される直流電流の値が予め定められた値を超えている場合、直流電流の値を一定の値に制限する回路である。

【0035】

バッテリー１０２としては、例えばニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を採用することができる。そして、バッテリー１０２は、当該バッテリー１０２に含まれる充電装置（不図示）が定電流回路１０８から出力される電源電圧を検出したことを契機として、バッテリー１０２の残容量に応じて定電圧充電又は定電流充電が行われる。尚、バッテリー１０２の充電が必要であることを管理者に知らせる手段として、例えば、バッテリー１０２の残容量が所定の容量値以下であるか否かを監視する監視装置（不図示）と、バッテリー１０２の残容量が所定の容量値以下になったときに点灯又は点滅するランプ（不図示）と、を受電装置１００に備えてもよいし、又、バッテリー１０２の残容量が所定の容量値以下であるか否かを監視する監視装置（不図示）と、バッテリー１０２の残容量が所定の容量値以下になったことを管理者のサーバに知らせる通信装置（不図示）と、を受電装置１００に備えてもよい。このようにして、生体センサ１０３は、電源の供給が途切れることなく、家畜２の生体情報を継続して取得することが可能になる。

【0036】

以下、図５及び図６を参照しつつ、受電装置１００及び送電装置２００の共鳴周波数について説明する。

【0037】

＜＜共鳴周波数＞＞
図５は、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ伝送される電力が共鳴周波数ｆ_１において最大になることを示している。又、図６は、伝送距離Ｄが共鳴周波数ｆ_１に対応する距離から離れるにつれて定電流回路１０８から出力される出力電流が小さくなることを示している。

【0038】

定電流回路１０８から出力される出力電流の値は、受電装置１００の共鳴周波数に基づいて定まる。換言すると、出力電流の値は、送電コイル２０１と受電コイル１０１との間の伝送距離Ｄ、受電装置１００のインピーダンス等に基づいて定まる。

【0039】

送電装置２００に形成される送電回路の固有共振周波数ｆ_０は、式（１）で表される。

【0040】

【数1】

但し、Ｌ_１は送電回路のインダクタンス値、Ｃ_１は送電回路の容量値を示している。

【0041】

送電装置２００に形成される送電回路の共鳴周波数ｆ_１は、式（２）で表される。

【0042】

【数2】

但し、ｋは送電コイル２０１と受電コイル１０１との間の結合係数を示している。

【0043】

受電装置１００に形成される受電回路の共鳴周波数ｆ_２は、式（３）で表される。

【0044】

【数3】

但し、Ｌ_２は受電回路のインダクタンス値、Ｃ_２は受電回路の容量値を示している。

【0045】

送電回路において、結合係数ｋは伝送距離Ｄに応じて変化し、固有共振周波数ｆ_０は送電回路の容量値に応じて変化する。換言すると、共鳴周波数ｆ_１は伝送距離Ｄ及び可変コンデンサ２０５の容量値に応じて変化する。一方、受電回路において、コンデンサ１０６が受電コイル１０１に並列に接続されているため、共鳴周波数ｆ_２は受電回路のインダクタンス値及び容量値に関わらず一定である。従って、伝送距離Ｄが変化した場合、送電回路を形成する可変コンデンサ２０５の容量値を調整することによって、共鳴周波数ｆ_１を一定の値に維持することが可能になる。

【0046】

＜＜送電装置及び受電装置の設定＞＞
例えば、進退センサ３００の検出結果に従って、家畜２が家畜用区画１内に進入したものと判定し、その後、家畜２が家畜用区画１内で停止するまでの時間として予め定められた一定時間が経過すると、受電コイル１０１が送電コイル２０１と対向しているものとして、このときの送電コイル２０１と受電コイル１０１との間の伝送距離Ｄ１１に対応する出力電流が最大となるように、換言すると、伝送距離Ｄ１１において共鳴周波数ｆ_１で交流電力が伝送されるように、送電回路の可変コンデンサ２０５の容量値は初期設定値から増減して調整される。

【0047】

＜＜出力電流の値の維持＞＞
例えば、家畜２が家畜用区画１内を移動することによって、送電コイル２０１と受電コイル１０１との間の伝送距離ＤがＤ１１からＤ１２（＞Ｄ１１）に変化すると、共鳴周波数ｆ_１の変化に伴って、出力電流はＡ１１からＡ１２（＜Ａ１１）に変化する。この場合、可変コンデンサ２０５の容量値を調整することによって、伝送距離ＤがＤ１１であるときの共鳴周波数ｆ_１の値に戻し、出力電流をＡ１１に維持することが可能になる。

【0048】

＜＜制御装置＞＞
図７は、本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置のハードウエアの一例を示すブロック図である。図８は、本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置の機能の一例を示すブロック図である。図９は、本実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置を構成する制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１０は、本実施形態に係る給電システムにおいて、可変コンデンサの容量値と送電回路を流れる電流との関係の一例を示す図である。尚、図９の制御動作を実行する主体は、制御装置２０７の機能を実現する容量判定部、電流比較部、制御部である。

【0049】

以下、図７及び図８を参照しつつ、制御装置２０７の構成について説明する。

【0050】

制御装置２０７は、ハードウエアとして、ＣＰＵ２０７Ａ、記憶装置２０７Ｂ、入力装置２０７Ｃ、表示装置２０７Ｄ、通信装置２０７Ｅを含んで構成されている。ＣＰＵ２０７Ａは、記憶装置２０７Ｂに予め記憶されているプログラムデータの解読結果に従って、入力装置２０７Ｃ、表示装置２０７Ｄ、通信装置２０７Ｅのための制御動作を実行する。記憶装置２０７Ｂには、ＣＰＵ２０７Ａが制御動作を実行するためのプログラムデータ、ＣＰＵ２０７Ａが制御動作を実行する際に必要となる各種情報等が予め記憶されている。入力装置２０７Ｃは、ＣＰＵ２０７Ａが制御動作を実行するために必要となる情報を管理者が入力するための装置（キーボード、マウス等）である。表示装置２０７Ｄは、ＣＰＵ２０７Ａの動作状況、入力装置２０７Ｃの入力情報等を視覚的に表示する装置（ディスプレイ）である。通信装置２０７Ｅは、電流検出装置２０６とサーボモータ２０８との間で通信を行う装置であって、電流検出装置２０６で検出される電流の情報を受信し、当該電流の値に応じて算出されるサーボモータ２０８の回動方向及び回動量の情報を含む制御信号を送信する。

【0051】

制御装置２０７は、機能として、容量判定部２０７Ｆ、電流比較部２０７Ｇ、制御部２０７Ｈを含んで構成されている。容量判定部２０７Ｆは、可変コンデンサ２０５の容量値が上限値又は下限値の何れか一方であるか否かを判定する。例えば、容量判定部２０６は、回動ツマミの回動位置を示す情報を取得し、可変コンデンサ２０５の容量値が上限値、下限値、上限値及び下限値の間の値の何れの値であるかを判定する。尚、可変コンデンサ２０５の上限値及び下限値は、可変コンデンサ２０５の仕様に応じて予め定められる値であって、入力装置２０７Ｃから入力されて記憶装置２０７Ｂに記憶される。そして、可変コンデンサ２０５の容量値は、制御信号に従って上限値及び下限値の範囲内の何れかの値に調整される。電流比較部２０７Ｇは、第１時刻において電流検出装置２０６で検出されている送電回路の交流電流に相当する直流電流の値と、第１時刻の直前の第２時刻において電流検出装置２０６で検出されている送電回路の交流電流に相当する直流電流の値と、を比較する。制御部２０７Ｈは、容量判定部２０７Ｆの判定結果と、電流比較部２０７Ｇの比較結果と、に基づいて、サーボモータ２０８の回動方向及び回動量を制御し、送電回路を流れる交流電流の値が最大となるように可変コンデンサ２０５の容量値を調整する。

【0052】

以下、図９を参照しつつ、制御装置２０７の動作の一例について説明する。

【0053】

初期状態として、家畜２が家畜用区画１に進入して一定時間が経過した後における送電コイル２０１と受電コイル１０１との間の伝送距離Ｄ１１に対応する出力電流が最大となるように、可変コンデンサ２０５の容量値は初期設定値から増減して調整されていることとする。又、説明の便宜上、送電装置２００と受電装置１００との間の伝送距離ＤがＤ１１からＤ１２（＞Ｄ１１）へ変化した場合の制御装置２０７の動作の一例について説明する。

【0054】

制御装置２０７は、例えば、電流検出装置２０６で検出される直流電流の変化を伝送距離Ｄの変化と見なしてこの変化を契機として、可変コンデンサ２０５の容量値を調整するための制御動作を開始する。又、制御装置２０７は、入力装置２０７Ｃに対する制御動作開始信号の入力を契機として、可変コンデンサ２０５の容量値を調整するための制御動作を開始してもよい。又、制御装置２０７は、所定時間（数ｍｓ）を経過する度に、可変コンデンサ２０５の容量値を調整するための制御動作を開始してもよい。

【0055】

先ず、制御部２０７Ｈは、制御動作の開始に伴って、電流検出装置２０６で検出されている最新の直流電流の値を、第２時刻の直流電流の値Ｉ_ｎ−１として取得する（ステップＳ１）。

【0056】

次に、容量判定部２０７Ｆは、例えば回動ツマミの回動位置を示す情報を取得し、可変コンデンサ２０５の容量値が上限値であるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、可変コンデンサ２０５の容量値が上限値ではない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部２０７Ｈは、可変コンデンサ２０５の容量値を所定の容量値であるΔＣだけ増加させるための制御信号を発生する。サーボモータ２０８は、制御信号に含まれる情報に従って、可変コンデンサ２０５の容量値がΔＣだけ増加するように、回動ツマミを指定された回動方向に指定された回動量だけ回動させる。尚、変数ｎ＋１は、可変コンデンサ２０５の容量値をΔＣだけ増加させることを示している（ステップＳ３）。

【0057】

次に、制御部２０７Ｈは、電流検出装置２０６で検出された最新の直流電流の値を、第１時刻の直流電流の値Ｉ_ｎとして取得する。このようにして、制御部２０７Ｈは、最新（第１時刻）の直流電流の値Ｉ_ｎと直前（第２時刻）の直流電流の値Ｉ_ｎ−１とを取得した状態になる（ステップＳ４）。

【0058】

次に、電流比較部２０７Ｇは、最新の直流電流の値Ｉ_ｎと直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１とを比較する（ステップＳ５）。最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より大きい場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが最大値であるか否かをその時点では判断できないため、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より小さくなるまで、上記のステップＳ２〜Ｓ５を繰り返し実行する。

【0059】

一方、可変コンデンサ２０５の容量値が上限値であるか（ステップＳ２：ＹＥＳ）、又は、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より小さくなった場合（ステップＳ５：ＮＯ）、可変コンデンサ２０５の容量値が最大値を介して上昇から下降へ転じ、容量判定部２０７Ｆは、可変コンデンサ２０５の容量値が下限値であるか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、可変コンデンサ２０５の容量値が下限値ではない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部２０７Ｈは、可変コンデンサ２０５の容量値を所定の容量値であるΔＣだけ減少させるための制御信号を発生する。サーボモータ２０８は、制御信号に含まれる情報に従って、可変コンデンサ２０５の容量値がΔＣだけ減少するように、回動ツマミを指定された回動方向に指定された回動量だけ回動させる。尚、変数ｎ−１は、可変コンデンサ２Ｊの容量値をΔＣだけ減少させることを示している（ステップＳ７）。

【0060】

次に、制御部２０７Ｈは、電流検出装置２０６で検出された最新の直流電流の値を、第１時刻の直流電流の値Ｉ_ｎとして取得する。このようにして、制御部２０７Ｈは、最新（第１時刻）の直流電流の値Ｉ_ｎと直前（第２時刻）の直流電流の値Ｉ_ｎ−１とを取得した状態になる（ステップＳ８）。

【0061】

次に、電流比較部２０７Ｇは、最新の直流電流の値Ｉ_ｎと直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１とを比較する（ステップＳ９）。最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より大きい場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが最大値であるか否かをその時点では判断できないため、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より小さくなるまで、上記のステップＳ６〜Ｓ９を繰り返し実行する。そして、最新の直流電流の値Ｉ_ｎが直前の直流電流の値Ｉ_ｎ−１より小さくなった場合（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部２０７Ｈは、可変コンデンサ２０５の容量値を所定の容量値であるΔＣだけ増加させるための制御信号を発生する。サーボモータ２０８は、制御信号に含まれる情報に従って、可変コンデンサ２０５の容量値がΔＣだけ増加するように、回動ツマミを指定された回動方向に指定された回動量だけ回動させる（ステップＳ１０）。そして、容量判定部２０７Ｆ、電流比較部２０７Ｇ、制御部２０７Ｈは制御動作を終了する。

【0062】

一方、可変コンデンサ２０５の容量値が下限値である場合も（ステップＳ６：ＹＥＳ）、容量判定部２０７Ｆ、電流比較部２０７Ｇ、制御部２０７Ｈは制御動作を終了する。

【0063】

以上より、可変コンデンサ２０５の容量値は、電流検出装置２０６で検出される直流電流の値が最大値Ｄ_ｍａｘとなる共鳴条件を満足する値に調整されることとなる。

【0064】

以下、図１０を参照しつつ、図９に示す制御装置２０７の動作を更に説明する。尚、説明の便宜上、可変コンデンサ２０５の容量値のうち下限値及び上限値をそれぞれＣ_ｍｉｎ，Ｃ_ｍａｘとし、制御装置２０７が制御動作を開始したときの可変コンデンサ２０５の容量値をＣ１とし、送電回路を流れる直流電流が最大値Ｄ_ｍａｘとなるときの可変コンデンサ２０５の容量値をＣ４とし、可変コンデンサ２０５の容量値を上限値Ｃ_ｍａｘに向かってＣ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４→Ｃ５の順にΔＣずつ増加させ、その後、可変コンデンサ２０５の容量値を下限値Ｃ_ｍｉｎに向かってＣ５→Ｃ４→Ｃ３の順にΔＣずつ減少させ、その後、可変コンデンサ２０５の容量値を上限値Ｃ_ｍａｘに向かってＣ３→Ｃ４の順にΔＣだけ増加させることとする。

【0065】

図９のステップＳ１〜Ｓ５を実行すると、可変コンデンサ２０５の容量値はＣ１からＣ５まで段階的に増加し、電流検出装置２０６で検出される直流電流は、Ｐ１１からＰ１４まで段階的に増加した後、Ｐ１４からＰ１５まで減少する。つまり、可変コンデンサ２０５の容量値がＣ４であるとき、電流検出装置２０６で検出される直流電流が最大値Ｄ_ｍａｘ（＝Ｐ１４）になることが分かる。次に、図９のステップＳ６〜Ｓ９を実行すると、可変コンデンサ２０５の容量値はＣ５からＣ３まで段階的に減少し、電流検出装置２０６で検出される直流電流は、Ｐ１５からＰ１４まで増加した後、Ｐ１４からＰ１３まで減少する。つまり、つまり、可変コンデンサ２０５の容量値がＣ４であるとき、電流検出装置２０６で検出される直流電流が最大値Ｄ_ｍａｘ（＝Ｐ１４）になることを再確認できる。そこで、図９のステップＳ１０を実行すると、可変コンデンサ２０５の容量値はＣ３からＣ４まで増加し、電流検出装置２０６で検出される直流電流はＰ１３からＰ１４まで増加する。このようにして、電流検出装置２０６で検出される直流電流は最大値Ｄ_ｍａｘとなって送電回路の共鳴条件を満足することとなる。

【0066】

従って、家畜２が家畜用区画１内に進入した後に家畜用区画１内を前方又は後方へ移動したとしても、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ常に最大電流を供給することが可能になり、家畜２の生体情報を安定的に収集することが可能になる。

【0067】

＝＝＝給電システムの動作例＝＝＝
図１１は、本実施形態に係る給電システムの動作の一例を示すフローチャートである。尚、動作の制御を行う主体は制御装置４００である。

【0068】

先ず、制御装置４００は、進退センサ３００の検出結果を監視し、家畜２が家畜用区画１内に進入したか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、進退センサ３００において、受光部３００Ｃが赤外線の受光を停止した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止し、続いて、受光部３００Ｃが赤外線の受光を再開した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を再開すると、制御装置４００は、家畜２が家畜用区画１内に進入したものと判定する。

【0069】

制御装置４００は、進退センサ３００の検出結果に従って、家畜２が家畜用区画１内に進入したものと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御装置４００に含まれるタイマー４００Ａの計時を開始する（ステップＳ１２）。一方、制御装置４００は、家畜２が家畜用区画１内に進入していないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１１の判定処理を繰り返し実行する。

【0070】

次に、制御装置４００は、タイマー４００Ａが予め定められた一定時間を計時したか否かを判定する（ステップＳ１３）。

【0071】

制御装置４００は、タイマー４００Ａが一定時間を計時したものと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、家畜用区画１内において家畜２の姿勢が安定したものとして、自動点滅器２０４が交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線を接続するように、送電装置２００に対して指示信号を出力する（ステップＳ１４）。このようにして、送電装置２００は、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ非接触で電力を供給することが可能となる。そして、受電装置１００に含まれるバッテリー１０２を安定的に充電することが可能になる。一方、制御装置４００は、タイマー４００Ａが一定時間を計時していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、タイマー４００Ａが一定時間を計時するまで計時処理を継続する。

【0072】

次に、制御装置４００は、進退センサ３００の検出結果を監視し、家畜２が家畜用区画１内から退出したか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、進退センサ３００において、受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止した後に受光部３００Ｄが赤外線の受光を停止し、続いて、受光部３００Ｄが赤外線の受光を再開した後に受光部３００Ｃが赤外線の受光を再開すると、制御装置４００は、家畜２が家畜用区画１から退出したものと判定する。

【0073】

制御装置４００は、進退センサ３００の検出結果に従って、家畜２が家畜用区画１内から退出したものと判定した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御装置４００に含まれるタイマー４００Ａをリセットしてその計時を開始する（ステップＳ１６）。一方、制御装置４００は、家畜２が家畜用区画１内から退出していないと判定した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１５の判定処理を繰り返し実行する。

【0074】

次に、制御装置４００は、タイマー４００Ａが予め定められた一定時間を計時したか否かを判定する（ステップＳ１７）。

【0075】

制御装置４００は、タイマー４００Ａが一定時間を計時したものと判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、家畜用区画１内から家畜２が完全に退出したものとして、自動点滅器２０４が交流電源２０３と可変コンデンサ２０５との間の電力線を切断するように、送電装置２００に対して指示信号を出力する（ステップＳ１８）。このようにして、送電装置２００は、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ非接触で電力を供給することを停止する。一方、制御装置４００は、タイマー４００Ａが一定時間を計時していない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、タイマー４００Ａが一定時間を計時するまで計時処理を継続した後、ステップＳ１８の処理を実行する。

【0076】

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る給電システム１０は、非接触で電力を受電する受電コイル１０１と、受電後の電力によって充電されるバッテリー１０２と、バッテリー１０２を電源として家畜の生体情報を取得する生体センサ１０３と、を含み、家畜２における所定の高さの部位として左前脚に取り付けられる受電装置１００と、受電コイル１０１に非接触で電力を送電する送電コイル２０１を含み、家畜２が収容される家畜用区画１の仕切り６に取り付けられる送電装置２００と、を備え、送電コイル２０１は、家畜２が収容される家畜用区画１の仕切り６の前記所定の高さにおいて水平方向に延びる長尺形状を呈している。本実施形態によれば、家畜２が家畜用区画１内に進入すると、バッテリー１０２を確実に充電することが可能になる。

【0077】

又、本実施形態に係る給電システム１０は、家畜２が家畜用区画１内に進入したのか、又は、家畜２が家畜用区画１から退出したのかを検出する進退センサ３００を更に備えている。そして、送電装置２００は、家畜２が家畜用区画１内に進入したことを進退センサ３００が検出すると、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ電力を送電し、一方、家畜２が家畜用区画１から退出したことを進退センサ３００が検出すると、送電コイル２０１から受電コイル１０１への電力の送電を停止する。本実施形態によれば、家畜２が家畜用区画１内に進入したときのみ、バッテリー１０２を確実に充電することが可能になる。

【0078】

又、本実施形態に係る給電システム１０において、送電装置２００は、家畜２が家畜用区画１内に進入したことを進退センサ３００が検出してから一定時間を経過した後に、送電コイル２０１から受電コイル１０１へ電力を送電し、家畜２が家畜用区画１から退出したことを進退センサ３００が検出してから一定時間を経過した後に、送電コイル２０１から受電コイル１０１への電力の送電を停止する。本実施形態によれば、家畜２が安定した姿勢を維持しているときに、バッテリー１０２を確実に充電することが可能になる。

【0079】

又、本実施形態に係る給電システム１０において、進退センサ３００は、家畜用区画１の出入口３の付近に取り付けられる。本実施形態によれば、家畜用区画１に対する家畜２の侵入及び退出を確実に検出することが可能になる。

【0080】

又、本実施形態に係る給電システム１０が使用される家畜用区画１は、家畜２に餌を与える場所である。本実施形態によれば、家畜２に餌を与えているときに、バッテリー１０２を確実に充電することが可能になる。

【0081】

又、本実施形態に係る給電システム１０において、受電装置１００が取り付けられる家畜２は、ウシ科の動物（例えば牛、山羊等）であって、受電装置１００は家畜２の前脚又は後脚に取り付けられる。本実施形態によれば、給餌や搾乳のときの家畜２の姿勢に関わらず、受電装置１００の高さ位置は変化しないため、バッテリー１０２を確実に充電することが可能になる。

【0082】

又、本実施形態に係る給電システム１０において、受電装置１００は、家畜２の前脚又は後脚に巻き付けて取り付けられる形状を呈する。本実施形態によれば、家畜２の所定の高さ位置に受電装置１００を確実に取り付けることが可能になる。

【0083】

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0084】

１ 家畜用区画
２ 家畜
３ 出入口
４〜６ 仕切り
１０ 給電システム
１００ 受電装置
１０１ 受電コイル
１０２ バッテリー
１０３ 生体センサ
１０４ 筐体
１０５ ベルト
１０６ コンデンサ
１０７ 整流回路
１０８ 定電流回路
２００ 送電装置
２０１ 送電コイル
２０２ 筐体
２０３ 交流電源
２０４ 自動点滅器
２０５ 可変コンデンサ
２０６ 電流検出装置
２０７ 制御装置
２０７Ａ ＣＰＵ
２０７Ｂ 記憶装置
２０７Ｃ 入力装置
２０７Ｄ 表示装置
２０７Ｅ 通信装置
２０７Ｆ 容量判定部
２０７Ｇ 電流比較部
２０７Ｈ 制御部
２０８ サーボモータ
３００ 進退センサ
３００Ａ，３００Ｂ 発光部
３００Ｃ，３００Ｄ 受光部
４００ 制御装置
４００Ａ タイマー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】