特開 2020-167910 送受電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-167910(P2020-167910A)

(43)【公開日】2020年10月8日

(54)【発明の名称】送受電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20200911BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-69373(P2019-69373)

(22)【出願日】2019年3月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100130247

【弁理士】

【氏名又は名称】江村 美彦

(74)【代理人】

【識別番号】100167863

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 恵

(72)【発明者】

【氏名】力久 弘昭

(72)【発明者】

【氏名】小原 大輝

(72)【発明者】

【氏名】増田 満

(57)【要約】

【課題】水が存在する場合でも送受電が可能な送受電システムを提供すること。
【解決手段】筐体２００内に配置された受電装置３００に対して筐体外から送電装置１００にて電力を給電する送受電システムにおいて、送電装置は、所定の周波数の信号を出力する出力手段（発振部１１０）と、出力手段から出力される所定の周波数の信号に基づいて、交番電界を筐体に励起する送電カプラ（交番電界励起部１４０）と、を有し、受電装置は、筐体へ励起された交番電界を電力に変換する受電カプラ（受電カプラ３１０）と、受電カプラの電極を防水する防水手段（接着剤４００）と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体内に配置された受電装置に対して筐体外から送電装置にて電力を給電する送受電システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の周波数の信号を出力する出力手段と、
前記出力手段から出力される所定の周波数の信号に基づいて、交番電界を前記筐体へ励起する送電カプラと、を有し、
前記受電装置は、
前記筐体へ励起された前記交番電界を電力に変換する受電カプラと、
前記受電カプラの電極を防水する防水手段と、
を有することを特徴とする送受電システム。

【請求項2】

前記受電カプラは、前記電極が前記筐体の内壁面と対向するように配置されるとともに、
前記受電カプラの前記電極の周囲に接着剤が塗布され、前記内壁面と前記電極とが所定の距離離間された状態で接着されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受電システム。

【請求項3】

前記受電カプラは、中間体によって少なくとも前記電極が配置された面が覆設されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の送受電システム。

【請求項4】

前記防水手段は、前記電極と前記中間体との間に構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の送受電システム。

【請求項5】

前記防水手段は、前記電極と前記筐体との間に構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の送受電システム。

【請求項6】

前記防水手段は、浸入した水を排出するための穴、溝、栓あるいは弁を備える、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の送受電システム。

【請求項7】

前記防水手段は、Ｏリングであることを特徴とする請求項４に記載の送受電システム。

【請求項8】

前記中間体は、金属ラミネートフィルムによって構成されることを特徴とする請求項３に記載の送受電システム。

【請求項9】

前記受電装置は、前記筐体内の状態を検出するセンサと、
前記センサによって検出された状態を示す情報を送信する送信手段と、を有し、
前記センサおよび前記送信手段は、前記受電カプラによって受電された電力によって動作することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の送受電システム。

【請求項10】

前記センサは、前記筐体内の水を検出する水センサであり、
前記送信手段は、前記水センサによって検出された水に関する情報を送信する、
ことを特徴とする請求項９に記載の送受電システム。

【請求項11】

前記防水手段を有しない他の前記受電装置を有し、
前記受電装置と、他の前記受電装置から送信される情報に基づいて、前記筐体内の水の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の送受電システム。

【請求項12】

前記筐体はケーブル芯線の相互接続を行うためのクロージャであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の送受電システム。

【請求項13】

筐体内に配置された受電装置に対して筐体外から送電装置にて電力を給電する送受電システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の周波数の信号を出力する出力手段と、
前記出力手段から出力される所定の周波数の信号に基づいて、交番磁界を励起させる送電カプラと、
前記送電カプラから出力される交番磁界を交番電界に変換する第１変換手段と、を有し、
前記受電装置は、
交番電界を交番磁界に変換する第２変換手段と、
交番磁界を電力に変換する受電カプラと、
前記第２変換手段の交番電界を出力する電極を密閉する密閉手段と、
を有することを特徴とする送受電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送受電システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、軸対称性を有する同心円状の送電カップラと受電カップラとを配置し、送電カップラおよび受電カップラの中心に金属支柱を貫通させることにより、ワイヤレス伝送可能な距離を延伸させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１８６２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に開示された技術は、コンデンサとインダクタとの共振を利用することから、水が極板間に介在する場合には、電力の伝送が困難となる。すなわち、水と空気は誘電率が８０倍程度異なることから、水が極板間に存在すると共振周波数が大幅に変化し、電界共鳴による送受電が困難になるという課題がある。

【0005】

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、水が存在する場合でも送受電が可能な送受電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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、筐体内に配置された受電装置に対して筐体外から送電装置にて電力を給電する送受電システムにおいて、前記送電装置は、所定の周波数の信号を出力する出力手段と、前記出力手段から出力される所定の周波数の信号に基づいて、交番電界を前記筐体へ励起する送電カプラと、を有し、前記受電装置は、前記筐体へ励起された前記交番電界を電力に変換する受電カプラと、前記受電カプラの電極を防水する防水手段と、を有することを特徴とする。
水が存在する場合でも送受電が可能な送受電システムを提供することができる。

【0007】

また、本発明は、前記受電カプラは、前記電極が前記筐体の内壁面と対向するように配置されるとともに、前記受電カプラの前記電極の周囲に接着剤が塗布され、前記内壁面と前記電極とが所定の距離離間された状態で接着されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、水が介在する場合でも、送電可能となるとともに、筐体と電極の間を一定に保つことで安定した送電特性を得ることができる。

【0008】

また、本発明は、前記受電カプラは、中間体によって少なくとも前記電極が配置された面が覆設されるように構成されていることを特徴とする。
このよう構成によれば、中間体によって水の進入を防ぐことで、水が介在する場合でも送受電が可能となる。

【0009】

また、本発明は、前記防水手段は、前記電極と前記中間体との間に構成されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、中間体と電極の間に水が進入して、特性が変化することを防止できる。

【0010】

また、本発明は、前記防水手段は、前記電極と前記筐体との間に構成されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、筐体と電極の間に水が進入して、特性が変化することを防止できる。

【0011】

また、本発明は、前記防水手段は、浸入した水を排出するための穴、溝、栓あるいは弁を備えることを特徴とする
このような構成によれば、筐体内へ水が進入した場合でも排水することができる。

【0012】

また、本発明は、前記防水手段は、Ｏリングであることを特徴とする。
このような構成によれば、筐体内に水が進入した場合でも確実に動作することができる。

【0013】

また、本発明は、前記中間体は、金属ラミネートフィルムによって構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、中間体によって水の進入を防ぐとともに、金属層の存在によって、極板と金属層との距離を一定に保つことで、安定した送電特性を得ることができる。

【0014】

また、本発明は、前記受電装置は、前記筐体内の状態を検出するセンサと、前記センサによって検出された状態を示す情報を送信する送信手段と、を有し、前記センサおよび前記送信手段は、前記受電カプラによって受電された電力によって動作することを特徴とする。
このような構成によれば、筐体内の状態を受信した電力によって、筐体の外部に通知することができる。

【0015】

また、本発明は、前記センサは、前記筐体内の水を検出する水センサであり、前記送信手段は、前記水センサによって検出された水に関する情報を送信する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、筐体内への水の進入を検出して、筐体の外部に通知することができる。

【0016】

また、本発明は、前記防水手段を有しない他の前記受電装置を有し、前記受電装置と、他の前記受電装置から送信される情報に基づいて、前記筐体内の水の有無を判定する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、２つの受電装置の受電の可否に基づいて筐体内への水の進入を検出することができる。

【0017】

また、本発明は、前記筐体はケーブル芯線の相互接続を行うためのクロージャであることを特徴とする。
このような構成によれば、クロージャ内に水が進入した場合でも確実に動作することができる。

【0018】

また、本発明は、筐体内に配置された受電装置に対して筐体外から送電装置にて電力を給電する送受電システムにおいて、前記送電装置は、所定の周波数の信号を出力する出力手段と、前記出力手段から出力される所定の周波数の信号に基づいて、交番磁界を励起させる送電カプラと、前記送電カプラから出力される交番磁界を交番電界に変換する第１変換手段と、を有し、前記受電装置は、交番電界を交番磁界に変換する第２変換手段と、交番磁界を電力に変換する受電カプラと、前記第２変換手段の交番電界を出力する電極を密閉する密閉手段と、を有することを特徴とする。
水が存在する場合でも送受電が可能な送受電システムを提供することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、水が存在する場合でも送受電が可能な送受電システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る送受電システムの構成例を示す図である。

【図2】図１に示す送電装置の構成例を示す図である。

【図3】図１に示す受電装置の構成例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態の動作原理を説明するための図である。

【図5】図３の等価回路を示す図である。

【図6】送電装置と受電装置の間のＳパラメータの周波数特性を示す図である。

【図7】導体板を介して電力を伝送する場合の構成例を示す図である。

【図8】図７の等価回路を示す図である。

【図9】筐体を介して電力を伝送する場合の配置例である。

【図10】互いに接続されていない複数の導体板を介して電力を伝送する場合の構成例である。

【図11】図１に示す受電カプラの筐体への配置態様を示す図である。

【図12】本発明の変形実施形態を示す図である。

【図13】本発明の変形実施形態に係る送電装置の構成例を示す図である。

【図14】本発明の変形実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。

【図15】本発明の変形実施形態に係る送電装置の構成例を示す図である。

【図16】本発明の変形実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。

【図17】本発明の変形実施形態に係る送受電システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、本発明の実施形態について説明する。

【0022】

（Ａ）本発明の実施形態の構成例の説明
図１は、本発明の実施形態に係る送受電システムの構成例を示す図である。図１に示すように、送受電システムは、交番電界励起部１４０および送電制御部１７０を有する送電装置１００と、受電カプラ３１０および受電制御部３８０を有する受電装置３００を有している。受電装置３００は、蓋部２１０および本体部２２０を有する筐体２００の内部に配置されている。なお、筐体２００は、金属部材によって構成されている。また、受電カプラ３１０は、後述するように、接着剤４００によって、本体部２２０の底面に貼付されている。

【0023】

図２は、図１に示す送電装置１００の構成例を示す図である。図２の例では、送電装置１００は、発振部１１０、電力増幅部１２０、電源１３０、交番電界励起部１４０、制御部１５０、および、受信部１６０を有している。なお、図１に示す送電制御部１７０は、発振部１１０、電力増幅部１２０、電源１３０、制御部１５０、および、受信部１６０によって構成される。

【0024】

発振部１１０は、例えば、１３．５６ＭＨｚの正弦波を生成して出力する。なお、周波数は一例であって、これ以外の周波数であってもよい。

【0025】

電力増幅部１２０は、発振部１１０から供給される正弦波の電力を、電源１３０からの電力を用いて増幅して出力する。

【0026】

電源１３０は、例えば、一次電池または二次電池（例えば、リチウムイオン電池）によって構成され、電力増幅部１２０に対して直流電力を供給する。

【0027】

交番電界励起部１４０は、電力増幅部１２０から供給される交流電力によって、交番電界を発生する。なお、交番電界励起部１４０の構成については後述する。

【0028】

制御部１５０は、装置の各部を制御するともとに、受信部１６０によって受信された信号に含まれる情報に応じた処理を実行する。

【0029】

受信部１６０は、後述する送信部３７０から送信される信号を受信し、復調処理を施して信号に含まれる情報を抽出し、制御部１５０に供給する。

【0030】

図３は、図１に示す受電装置３００の構成例を示す図である。図３の例では、受電装置３００は、受電カプラ３１０、整流部３２０、蓄電部３３０、安定化電源３４０、制御部３５０、センサ３６０、および、送信部３７０を有している。

【0031】

ここで、受電カプラ３１０は、交番電界励起部１４０によって励起された交番電界を受電し、交流電力として整流部３２０に供給する。なお、受電カプラ３１０の詳細は後述する。

【0032】

整流部３２０は、受電カプラ３１０から供給される交流電力を整流して直流電力に変換して出力する。

【0033】

蓄電部３３０は、例えば、二次電池、スーパキャパシタ、電解コンデンサ等によって構成され、整流部３２０から出力される脈流電流を平滑化して出力する。

【0034】

なお、補助的な一次電池を接続しても良い。例えば、水の浸入によって電池を駆動するスイッチや機構を組み込むことで、水が浸入した場合に補助的に電力を増加させて、水の排出や、遠距離への水の浸入の通知を行っても良い。

【0035】

安定化電源３４０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等によって構成され、蓄電部３３０から出力される直流電力を所定の電圧に降圧または昇圧して出力する。

【0036】

制御部３５０は、装置の各部を制御するとともに、センサ３６０によって検知された情報を、送信部３７０を介して送信する。

【0037】

センサ３６０は、例えば、水を検知する水センサによって構成され、筐体２００内に水が浸入した場合には、進入した水を検知して制御部３５０に通知する。

【0038】

センサの駆動とともに、ＬＥＤ等を点灯しても良い。これにより、割れない程度に小さくした透明の窓から、ＬＥＤで明るくなった内部を目視で確認できる。あるいは、水が浸入した場合と進入しない場合とで色の違うＬＥＤを点灯することで、目視により水の浸入を検知できる。

【0039】

送信部３７０は、制御部３５０から供給される情報に基づいて搬送波を変調し、例えば、電磁波に変換して送信する。

【0040】

つぎに、図４〜図６を参照して、本実施形態に係るワイヤレス給電の動作原理について説明する。

【0041】

図４は、電界共鳴を利用した送受電システムの動作原理を説明するための図である。この図の例では、送受電システム１は、送電装置１０、および、受電装置２０を有している。

【0042】

ここで、送電装置１０は、電極１１，１２、インダクタ１３，１４、接続線１５，１６、および、交流電力発生部１７を有している。また、受電装置２０は、電極２１，２２、インダクタ２３，２４、接続線２５，２６、および、負荷２７を有している。電極１１，１２およびインダクタ１３，１４は送電カプラを構成する。電極２１，２２およびインダクタ２３，２４は受電カプラを構成する。

【0043】

ここで、電極１１，１２は、導電性を有する部材によって構成され、所定の距離ｄ１を隔てて配置されている。図４の例では、電極１１，１２，２１，２２として、略同一のサイズを有する矩形形状を有する平板状の電極が例示されている。また、電極１１と電極２１は距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置され、電極１２と電極２２も同じ距離ｄ２を隔てて対向するように平行に配置されている。なお、電極１１，１２，２１，２２としては、図４に示す以外の形状の電極であってもよい。例えば、円形または楕円形状の平板電極であったり、球形等の立体形状であったり、平板ではなく湾曲した形状または屈曲した形状の電極であったりしてもよい。

【0044】

電極１１および電極１２の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、これらの電極から放射される電界の波長をλとした場合に、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。同様に、電極２１および電極２２の距離ｄ１を含む合計幅Ｄは、λ／２πで示される近傍界よりも狭くなるように設定されている。また、電極１１と電極２１および電極１２と電極２２の間の距離ｄ２についても、λ／２πで示される近傍界よりも短くなるように設定されている。

【0045】

インダクタ１３，１４は、例えば、導電性の線材（例えば、銅線）を巻回して構成され、図４の例では、電極１１，１２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線１５はインダクタ１３の他端と交流電力発生部１７の出力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線１６はインダクタ１４の他端と交流電力発生部１７の出力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線１５，１６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。

【0046】

交流電力発生部１７は、所定の周波数の交流電力を発生し、接続線１５，１６を介してインダクタ１３，１４に供給する。

【0047】

電極２１，２２は、電極１１，１２と同様に、導電性を有する部材によって構成され、所定の距離ｄ１を隔てて配置されている。

【0048】

インダクタ２３，２４は、例えば、導電性の線材を巻回して構成され、図４の例では、電極２１，２２の端部にそれぞれの一端が電気的に接続されている。接続線２５はインダクタ２３の他端と負荷２７の入力端子の一端とを接続する導電性の線材（例えば、銅線）によって構成される。接続線２６はインダクタ２４の他端と負荷２７の入力端子の他端とを接続する導電性の線材によって構成される。なお、接続線２５，２６は、同軸ケーブルまたは平衡ケーブルによって構成される。

【0049】

負荷２７は、交流電力発生部１７から出力され、送電カプラおよび受電カプラを介して伝送された電力が供給される。なお、負荷２７は、例えば、整流装置および二次電池等によって構成されている。もちろん、これ以外であってもよい。

【0050】

図５は、図４に示す送受電システム１の等価回路を示す図である。この図５において、インピーダンス２は交流電力発生部１７の出力インピーダンスを示し、インピーダンス２７は負荷２７の入力インピーダンスを示す。ここでは、ともにＺ０の値を有するとして説明する。なお、等価回路に明示されない接続線１５，１６及び接続線２５，２６の特性インピーダンスもＺ０とする。インダクタ３ａ，３ｃはインダクタ１３，１４に対応し、Ｌの素子値を有している。キャパシタ４ａは、電極１１，１２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じる素子値２Ｃｍのキャパシタの１／２の値を減じた素子値（Ｃ−Ｃｍ）を有する。キャパシタ４ｂ，４ｄは、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じるキャパシタを示し、２Ｃｍの素子値を有している。キャパシタ４ｃは、電極２１，２２の間に生じる素子値Ｃのキャパシタから、電極１１，１２と電極２１，２２の間に生じる素子値２Ｃｍのキャパシタの１／２の値を減じた素子値（Ｃ−Ｃｍ）を有する。インダクタ３ｂ，３ｄはインダクタ２３，２４に対応し、Ｌの素子値を有している。

【0051】

図６は、送電装置１０と受電装置２０の間のＳパラメータの周波数特性を示している。具体的には、図６の横軸は周波数を示し、縦軸は送電装置１０から受電装置２０への挿入損失（Ｓ２１）を示している。この図６に示すように、送電装置１０から受電装置２０への挿入損失は、周波数ｆ_Ｃでインピーダンス極大値を有し、周波数ｆ_Ｌおよびｆ_Ｈでインピーダンス整合点、すなわち、共振点を有している。ここで、周波数ｆ_Ｃは、図５に示すインダクタ３ａ〜３ｄのインダクタンス値Ｌと、電極１１，１２または電極２１，２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンス値Ｃによって定まる。また、周波数ｆ_Ｌおよびｆ_Ｈは、図５に示すインダクタ３ａ〜３ｄのインダクタンス値Ｌと、電極１１，１２および電極２１，２２によって形成されるキャパシタのキャパシタンス値２Ｃｍと、ならびに、電極１１，１２の間および電極２１，２２の間にそれぞれ生じるキャパシタのキャパシタンス値Ｃによって近似値として定まる。

【0052】

交流電力発生部１７が発生する交流電力の周波数は、図６に示すｆ_Ｌまたはｆ_Ｈと等しくなるように設定される。このように、交流電力発生部１７の周波数を設定することにより、送電装置１０から受電装置２０への挿入損失が略０ｄＢとなることから、送電装置１０から受電装置２０に対して損失なく電力を送信することができる。

【0053】

図４に示す構成では、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、電界共振結合されており、送電装置１０の電極１１，１２から受電装置２０の電極２１，２２に対して電界によって交流電力が伝送される。

【0054】

つまり、図４に示す構成では、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、近傍界であるλ／２πよりも短い距離ｄ２だけ隔てて配置されているので、電極１１，１２から放射される電界成分が支配的である領域に電極２１，２２が配置される。また、電極１１，１２の間に形成されるキャパシタおよびインダクタ１３，１４による共振周波数と、電極２１，２２の間に形成されるキャパシタおよびインダクタ２３，２４による共振周波数とは略等しくなるように設定されている。このように、送電装置１０の電極１１，１２と受電装置２０の電極２１，２２は、電界共振結合されていることから、送電装置１０の電極１１，１２から受電装置２０の電極２１，２２に対して電界によって交流電力が効率よく伝送される。

【0055】

以上の例は、送電カプラと、受電カプラが対向して配置される場合の例であるが、図７に示すように、送電カプラを構成する電極１１，１２と、受電カプラを構成する電極２１，２２が導電板５００を挟んで配置されるとともに、これらが所定の距離だけ離間して配置される場合にも、送電カプラから受電カプラに電力を送電することができることが実験によって分かっている。この場合には、送電カプラが導電板５００に対して交番電界を励起し、励起された交番電界が導電板を伝播して受電カプラに交流電力を発生させる。実験によると、受電カプラが導電板５００から２０ｃｍ以内の位置に配置される場合、送電装置１００から受電装置３００に給電される効率は２０％程度を達成することができるので、例えば、送電装置１００が５０Ｗの出力である場合、受電装置３００は１０Ｗの電力を受電することができる。

【0056】

図８は、図７の実施形態の等価回路を示す図である。なお、図８において、図５と対応する部分には同一の符号を付している。図８に示すように、本発明の実施形態では、送電カプラが有する電極４ｅ，４ｆによって、破線で示す筐体に交番電界が励起される。このような交番電界は、筐体を伝送され、電極４ｇ，４ｈによって受電される。電極４ｇ，４ｈによって受電された電力は、負荷２７に供給される。なお、破線で示す筐体は、インダクタを介して接地されている。なお、接地はインダクタではなく、キャパシタでもよい。

【0057】

図９は、図２に示す交番電界励起部１４０と、図３に示す受電カプラ３１０の構成例を示す図である。図９（Ａ）の左側に示すように、交番電界励起部１４０は、誘電体によって構成される回路基板１０１の表面に２つの電極１４２，１４３が所定の距離を隔てて配置されて構成される。図９（Ａ）の右側に示すように、受電カプラ３１０は、回路基板３１１の表面に２つの電極３１２，２１３が所定の距離を隔てて配置されて構成される。なお、図９の例では、交番電界励起部１４０と受電カプラ３１０が同様の構成を有する場合を例に挙げている。

【0058】

図９（Ｂ）は、交番電界励起部１４０と受電カプラ３１０とが筐体２００を構成する金属部材を介して結合される様子を模式的に示す図である。図９（Ｂ）に模式的に示すように、交番電界励起部１４０は、電極１４２，１４３が筐体２００側を向くようにして使用者（管理者）によって保持される。また、受電装置３００の受電カプラ３１０は、電極３１２，３１３が筐体２００側を向くように配置される。この場合、図７と同様に、送電装置１００から受電装置３００に対して電力を伝送することができる。

【0059】

なお、図１に示す筐体２００では、蓋部２１０と本体部２２０との間にギャップが存在し、蓋部２１０と本体部２２０とが相互に電気的に接続されていない場合も存在する。図１０は、相互に接続されていない導体板５０１〜５０３が存在する場合に、導体板５０１の裏面に対向するように電極１１，１２を配置し、導体板５０２の表（おもて）面に対向するように電極２１Ａ，２２Ａを配置し、導体板５０３の表面に対向するように電極２１Ｂ，２２Ｂを配置した状態を示す。このような状態において、電極１１，１２によって導体板５０１に交番電界を励起するとき、導体板５０２上に設けられた電極２１Ａ，２１Ｂには交流電力が生じ、導体板５０３上に設けられた電極２１Ａ，２１Ｂにも交流電力が生じることが確認された。

【0060】

このため、図１に示すように、筐体２００の蓋部２１０と本体部２２０とが相互に電気的に接続されていない場合であっても、送電装置１００から受電装置３００に対して電力を供給することができる。

【0061】

図１１は、図１に示す実施形態において、受電カプラ３１０の本体部２２０への配置状態を示す図である。図１１に示すように、受電カプラ３１０は、電極３１２，３１３が本体部２２０の内面側に対向するように配置される。また、受電カプラ３１０と本体部２２０の内面の間には、接着剤４００が塗布されている。接着剤４００は所定の厚みを有しており、この結果、受電カプラ３１０は、本体部２２０の内面から所定の距離だけ離間されて配置される。なお、離間される距離は、例えば、３ｍｍ以内とすることが望ましい。

【0062】

図１１に示すように、受電カプラ３１０の電極３１２，３１３の周囲を囲繞するように接着剤４００を配置し、受電カプラ３１０の電極３１２，３１３側を本体部２２０の内面に対して接着するようにしたので、筐体２００の内部に水が浸入した場合であっても、電極３１２，３１３と本体部２２０の内面との間に水が浸入し、誘電率の変化に起因して受電カプラ３１０の共振周波数が変化することを防止できる。また、図１１に示す構成によれば、本体部２２０と受電カプラ３１０の距離を常に一定に保つことができるため、これらの間の容量成分を一定に保つことで、共振周波数を一定に保ち、安定した受電を行うことができる。

【0063】

（Ｂ）本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。例えば、図１に示す筐体２００内に、重要な設備（例えば、ネットワークの通信機器、電気設備等）が配置されるとともに、筐体２００が屋外または地下の共同溝等に配置される場合、筐体２００の内部に水が浸入していないか調査する必要がある。従来においては、筐体２００の蓋部２１０を取り外して目視によって内部を点検したり、筐体２００の一部に透明な窓部等を設け、窓部を介して目視によって内部を点検したりしていた。

【0064】

蓋部２１０を取り外す場合、取り外し作業が必要になるため、筐体２００が多数存在する場合は、多大な労力を必要とするという問題点があった。

【0065】

また、透明な窓部を設ける場合、当該窓部から内部が目視できる位置まで管理者が移動しなければならず、例えば、高い場所に配置される場合には、はしご等が必要になるという問題点があった。また、窓部は、アクリル等の樹脂によって構成される場合が多いことから、筐体２００が屋外に配置される場合には、アクリルが紫外線によって劣化し、窓部から水が内部に進入する場合があるという問題点があった。

【0066】

一方、本実施形態では、送電装置１００を管理者が手に持つか、あるいは、延長棒の先に送電装置１００を取り付けて、筐体２００に近づけるだけで、水の浸入の有無を知ることができるので、管理者の労力を大幅に低減することができる。

【0067】

すなわち、管理者が、送電装置１００の電源をオンの状態にすると、制御部１５０が装置の各部の動作を開始させる。発振部１１０は、所定の周波数の正弦波を生成して電力増幅部１２０に出力する。電力増幅部１２０は、発振部１１０から供給される正弦波の電力を電源１３０からの電力に基づいて増幅して出力する。交番電界励起部１４０は、筐体２００に対して交番電界を励起させる。

【0068】

送電装置１００によって筐体２００に励起された交番電界は、図７または図１０と同様の原理によって、本体部２２０に伝達され、本体部２２０の底面から受電カプラ３１０に伝送される。この結果、受電カプラ３１０の電極３１２，３１３には交流電力が励起される。

【0069】

電極３１２，３１３に励起された交流電力は、整流部３２０によって整流された後、蓄電部３３０に蓄電される。安定化電源３４０は、蓄電部３３０に蓄電された直流電力を、昇圧または降圧して制御部３５０に供給する。これにより、制御部３５０が動作可能な状態になる。

【0070】

制御部３５が動作可能な状態になると、制御部３５０は、センサ３６０からの検出信号を取得し、筐体２００の内部に水が進入しているか否かを示す情報を生成して送信部３７０に供給する。

【0071】

送信部３７０は、制御部３５０から供給された情報に基づいて所定の周波数の搬送波を変調し、送電装置１００に対して送信する。なお、搬送波としては、電界を用いて伝送してもよいし、あるいは、電磁波、音波を用いるようにてしもよい。

【0072】

このような搬送波を受信した受信部１６０は、搬送波を復調して重畳されている情報を抽出し、制御部１５０に供給する。制御部１５０は、供給された情報を参照し、例えば、筐体２００の内部に水が進入している場合には、例えば、図示しないスピーカから警告音を出力したり、図示しない表示部に警告メッセージを表示したりすることで、管理者に水の進入を伝えることができる。

【0073】

以上に説明したように、本発明の実施形態では、図１に示すように、筐体２００の内部に受電装置３００を配置するとともに、受電カプラ３１０を図１１に示すように、接着剤４００を介して本体部２２０の内面に固定するようにしたので、筐体２００の内部に水が進入した場合でも、交番電界を受信して電力を生成することができる。

【0074】

また、受電装置３００部と本体部２２０の間に水が入りにくく、また抜けやすい構造にするようにしてもよい。より具体的には、たとえば、受電装置３００部と本体部２２０との間に適宜、弁や、穴、溝あるいは栓を設けることで、水が入りにくく、また抜けやすい構造にすることができる。このような構成とすることで、筐体２００の内部に水が進入した場合でも、交番電界を受信して電力を生成することができる。

【0075】

また、本発明の実施形態では、筐体２００が金属等の導電性部材で構成されている場合であっても、送電装置１００から受電装置３００に対して電力を供給し、筐体２００の蓋部２１０開けることなく、内部の状態を知ることができる。このため、管理者の労力を削減することが可能になる。

【0076】

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の各実施形態は一例であって、本発明が上述した場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。

【0077】

例えば、前述した実施形態では、図１１に示すように、受電カプラ３１０を接着剤４００によって本体部２２０に固定するようにしたが、図１２に示すように、受電カプラ３１０を、中間体によって被覆し、被覆した受電カプラ３１０を筐体２００の内部に配置するようにしてもよい。より詳細には、図１２の例では、受電カプラ３１０を、金属と樹脂のラミネート構造を有する金属ラミネートフィルム４２０，４３０によって被覆している。金属ラミネートフィルム４２０，４３０の一例としては、４０μｍのアルミニウム箔に２４μｍのナイロン樹脂をラミネートしたアルミラミネートフィルムを使用することができる。もちろん、これ以外の厚さのアルミラミネートフィルムを使用してもよい。この場合、図１０と同様の原理によって、筐体２００からアルミ箔を介して受電カプラ３１０に電力が供給される。また、アルミラミネートフィルムは樹脂で被覆されているので、筐体２００内に入れても、不用意なショートが発生することがない。また、フィルム状であることから、筐体２００内で折り曲げることができるので、筐体２００内へ簡易に敷設することができる。

【0078】

なお、図１２の例では、受電カプラ３１０の両面が被覆されているが、電極が配置されている面だけが被覆されるようにしてもよい。

【0079】

また、図１に示す実施形態では、センサ３６０によって検出された情報は、送信部３７０によって送電装置１００に送信するようにしたが、例えば、図１３および図１４に示すように、電力を伝送するための交番電界の反射波によって情報を送信するようにしてもよい。

【0080】

より詳細には、図１３は、変形実施形態に係る送電装置７００の構成例を示す図である。なお、図１３において、図２と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１３では、図２と比較すると、受信部１６０が反射波受信部７１０に置換されている
これ以外は、図２と同様である。

【0081】

また、図１４は、変形実施形態に係る受電装置８００の構成例を示す図である。なお、図１４において、図３と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４では、図３と比較すると、送信部３７０が変調部８１０に置換されている。これ以外は、図３と同様である。

【0082】

ここで、変調部８１０は、例えば、電極３１２，３１２を、短絡または開放することで、交番電界励起部１４０から送電される交番電界の反射波を生成し、反射波の振幅、または、位相等によって情報を送信する。なお、受信した交番電界を熱エネルギに変換するための所定の素子値を有する抵抗素子を電極３１２，３１３に接続するようにしてもよい。

【0083】

反射波受信部７１０は、受電装置３００からの反射波を受信し、この反射波の振幅または位相を検出することで、反射波に含まれる情報を復調して制御部１５０に供給する。制御部１５０は、反射波受信部７１０から供給される情報に基づいて、水の進入の有無を判定し、管理者に通知することができる。

【0084】

このように、図１３および図１４に示す変形実施形態によれば、交番電界の反射波によってセンサ３６０によって情報を送信できるので、交番電界以外の搬送波を用いる場合に比較して、構成を簡略化することができる。また、交番電界を用いることで、金属の筐体２００の内部から情報を受信することができる。

【0085】

図１５および図１６は、他の変形実施形態を示す図である。図１５は、変形実施形態に係る送電装置９００の構成例を示す図である。なお、図１５において、図２と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図２と比較すると、図１５では、受信部１６０および交番電界励起部１４０が除外され、受信部９１０、送信部９２０、および、変換器９３０が追加されている。

【0086】

ここで、送信部９２０は、電力増幅部１２０から出力される信号を電磁波に変換して送信する。変換器９３０は、送信部９２０から送信される電磁波を交番電界に変換して出力する。また、変換器９３０は、受電装置１０００から送信される交番電界を電磁波に変換して出力する。受信部９１０は、変換器９３０から出力される電磁波を受信して復調し、制御部１５０に供給する。

【0087】

図１６は、受電装置１０００の構成例を示している。図１６において、図３と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図３と比較すると、図１６では、受電カプラ３１０および送信部３７０が除外され、受信部１０１０、送信部１０２０、および、変換器１０３０が付加されている。

【0088】

ここで、送信部１０２０は、制御部３５０から出力される信号を電磁波に変換して送信する。変換器１０３０は、送信部１０２０から送信される電磁波を交番電界に変換して出力する。また、変換器１０３０は、送電装置９００から送信される交番電界を電磁波に変換して出力する。なお、変換器１０３０を構成する電極は、水等が進入しないように密閉されている。受信部１０１０は、変換器９３０から出力される電磁波を受信して復調し、制御部３５０に供給する。

【0089】

図１５および図１６に記載の変形実施形態では、変換器９３０および変換器１０３０を用いることから、電磁波を送受信する装置（例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）およびＲＦＩＤリーダ）を用いることができる。また、変換器９３０および変換器１０３０によって、交番電界に変換することから、筐体２００が金属等の導電性部材によって構成される場合でも、電力および信号を、筐体２００を介して伝送することができる。

【0090】

図１７は、さらに他の変形実施形態を示す図である。なお、図１７において、図１と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図１７では、図１と比較すると、筐体２００の内部の受電装置３００が除外され、受電カプラ３１０Ａ，３１０Ｂおよび受電制御部３８０Ａ，３８０Ｂが配置されている。これら以外は、図１と同様である。

【0091】

ここで、受電カプラ３１０Ａは、接着剤４００によって図１１と同様の防水加工が施されている。一方、受電カプラ３１０Ｂには防水加工が施されていない。このため、筐体２００の内部に水が進入していない場合には、受電カプラ３１０Ａ，３１０Ｂの双方への給電が可能であることから、これら双方からの応答が得られる。しかしながら、筐体２００の内部に水が進入した場合には、受電カプラ３１０Ｂの極板と筐体２００の壁面の間には水が入り込むことから誘電率が大幅に増加するため、受電カプラ３１０Ｂは受電ができなくなる。この結果、受電制御部３８０Ａからの応答はあるが、受電制御部３８０Ｂからの応答は得られなくなる。そこで、応答の有無を調べることで、浸水の有無を判定することができる。

【0092】

また、以上の実施形態では、送電装置１００が発生する交番電界の周波数は固定としたが、例えば、周波数を許容される範囲内で微調整するようにしてもよい。このような構成によれば、例えば、有効電力が増加するように調整することで、給電効率を高めることができる。

【0093】

また、以上の実施形態では、交番電界励起部１４０は、２つの電極によって電界を励起するようにしたが、２つの電極の一方を省略し、電力増幅部１２０の出力を筐体２００に直接接続し、交番電界を励起するようにしてもよい。

【0094】

また、以上の実施形態では、送電装置１００を１つ備えるようにしたが、送電装置１００を複数備え、これらによって発生される交番電界の位相が同期するように調整することで、複数の送電装置１００から給電することもできる。

【0095】

また、以上の実施形態では、筐体２００の内部に配置されるセンサ３６０は、水を検出するセンサとしたが、筐体２００の内部の状態を検出する他のセンサ（例えば、温度センサ、湿度センサ、化学物質検出センサ）を配置するようにしたり、あるいは、筐体２００の内部に収容されている装置の状態を検出するセンサ（例えば、情報処理装置の動作状態を検出するセンサ）を配置したりするようにしてもよい。

【0096】

また、以上の実施形態では、筐体２００内に受電装置３００を配置するようにしたが、例えば、この筐体２００として化学薬品を収容する薬品庫を使用し、薬品庫の中に水が進入したことを検出するようにしてもよい。

【0097】

また、以上の実施形態では、筐体２００は、金属によって構成される場合を例に挙げて説明したが、樹脂によって構成されてもよい。また、金属と樹脂の双方を使用して構成されてもよい。

【0098】

また、筐体２００の実例として、例えば、光ケーブルや同軸ケーブル等のケーブル芯線の相互接続を行うためのクロージャを用いるようにしてもよい。クロージャは、屋外に設置される場合が多いことから、屋内に設置する場合に比較して、水が進入する可能性が高いが、水が進入した場合でもクロージャ内に配置された受電装置に対して電力を伝送することができる。この様なクロージャは、地面に直接設置される等により接地される。

【0099】

また、図９に示す受電カプラ３１０および回路基板３１１を、例えば、樹脂等の絶縁部材によって構成されるカード形状の筐体によって覆うことで防水するようにしてもよい。

【0100】

また、以上の実施形態では、送電装置１００および受電装置３００は、矩形の電極を用いるようにしたが、これ以外の形状の電極を用いるようにしてもよい。

【0101】

また、以上の実施形態では、接着剤４００を用いるようにしたが、接着剤の代わりに環状の絶縁部材、例えば、Ｏリング等を用いるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0102】

１００ 送電装置
１０１ 回路基板
１１０ 発振部
１２０ 電力増幅部
１３０ 電源
１４０ 交番電界励起部
１４２，１４３ 電極
１５０ 制御部
１６０ 受信部
１７０ 送電制御部
２００ 筐体
２１０ 蓋部
２１３ 電極
２２０ 本体部
３００ 受電装置
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ 受電カプラ
３１１ 回路基板
３１２，３１３ 電極
３２０ 整流部
３３０ 蓄電部
３４０ 安定化電源
３５０ 制御部
３６０ センサ
３７０ 送信部
３８０，３８０Ａ，３８０Ｂ 受電制御部
４００ 接着剤
４２０ 金属ラミネートフィルム
４３０ 金属ラミネートフィルム
５００〜５０３ 導電板
７００ 送電装置
７１０ 反射波受信部
８００ 受電装置
８１０ 変調部
９００ 送電装置
９１０ 受信部
９２０ 送信部
９３０ 変換器
１０００ 受電装置
１０１０ 受信部
１０２０ 送信部
１０３０ 変換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】