特開 2023-180001 ワイヤレス給電システム

(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】P2023180001

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】ワイヤレス給電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20231213BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H02J50/05

H02J7/00 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093030

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 直幹

(72)【発明者】

【氏名】小谷 宏己

(72)【発明者】

【氏名】緑川 浩史

(72)【発明者】

【氏名】井関 裕次

(72)【発明者】

【氏名】高木 賢二

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503GB09

(57)【要約】

【課題】建物に設けられた給電装置から受電装置へのワイヤレス給電を簡易化する。
【解決手段】ワイヤレス給電システム１００は、建物１または什器に設けられた給電装置１０と、給電装置から電力を受け取る受電装置と、を備え、給電装置１０は、交流電圧生成部１１と、床仕上げ材３により覆われた第１給電電極１２及び第２給電電極１３と、を備え、第１給電電極１２及び第２給電電極１３の一方の給電電極は、交流電圧生成部１１と電気的に接続されて交流電圧が印加され、他方の給電電極は、一方の給電電極とは逆位相の交流電圧が印加される、または中性線であり、受電装置２０は、一方の給電電極に床仕上げ材３を挟んで対向可能に設けられ、一方の給電電極に印加された交流電圧により電圧が励起される第１受電電極２２と、第１受電電極２２が一方の給電電極と対向した状態において他方の給電電極に床仕上げ材３を挟んで対向する第２受電電極２３と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物または什器に設けられた給電装置と、前記給電装置から電力を受け取る受電装置と、を備え、
前記給電装置は、
交流電圧を生成する交流電圧生成部と、
電気的絶縁体から形成された仕上げ材により覆われた第１給電電極及び第２給電電極と、を備え、
前記第１給電電極及び前記第２給電電極のうちの一方の給電電極は、前記交流電圧生成部と電気的に接続されて前記交流電圧が印加され、他方の給電電極は、前記一方の給電電極とは逆位相の前記交流電圧が印加される、または中性線であり、
前記受電装置は、
前記一方の給電電極に前記仕上げ材を挟んで対向可能に設けられ、前記一方の給電電極に印加された前記交流電圧により電圧が励起される第１受電電極と、
前記第１受電電極が前記一方の給電電極と対向した状態において前記他方の給電電極に前記仕上げ材を挟んで対向する第２受電電極と、を備える、
ワイヤレス給電システム。

【請求項2】

前記受電装置は、前記第１受電電極にて電圧が励起されたことを報知する報知器を更に備える、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項3】

前記受電装置は、前記第１受電電極にて励起された電圧を蓄える蓄電池を更に備える、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項4】

前記第１給電電極、前記第２給電電極及び建物下地材の少なくとも１つは、磁性体から形成されており、
前記受電装置は、前記磁性体を磁力により吸引する磁石を更に備える、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項5】

前記他方の給電電極には前記一方の給電電極とは逆位相の前記交流電圧が印加され、
建物下地材と前記一方の給電電極及び前記他方の給電電極との間に電気的絶縁体が設けられている、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項6】

前記他方の給電電極は、中性線であり、
建物下地材と前記一方の給電電極との間に電気的絶縁体が設けられている、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項7】

前記第１給電電極及び前記第２給電電極は、前記仕上げ材に一体化されている、
請求項１に記載のワイヤレス給電システム。

【請求項8】

前記受電装置は、前記第１受電電極から電力を取り出すための端子と、前記端子が電気機器に接続されているかを検知する検知部と、を更に備え、
前記検知部は、前記端子が前記電気機器に接続されていると検知したときに前記交流電圧生成部にパイロット信号を出力し、
前記交流電圧生成部は、前記パイロット信号を受信したときには所定の電力で前記交流電圧を出力し、前記パイロット信号を受信していないときには、前記所定の電力よりも小さい電力で前記交流電圧を出力する、または前記交流電圧の出力を停止する、
請求項１から７のいずれか１項に記載のワイヤレス給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

受電機器に電力を供給するシステムとして、給電装置から受電装置にワイヤレスで電力を供給するワイヤレス給電システムが知られている。特許文献１には、電磁誘導の原理を用いて電力をワイヤレスで供給する給電システムが開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された給電システムでは、給電装置を建物の床に配置し、テーブルの脚の下端部に受電装置を設けている。給電装置は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して送り出す給電コイルを備えており、受電装置は、給電コイルから送り出された磁気エネルギーを受け取って電気エネルギーに変換する受電コイルを備えている。テーブルには、受電装置と電気的に接続されたコンセントが設けられており、負荷機器のプラグをコンセントに差し込むことにより、給電装置から受電装置を通じて負荷機器に電力が供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１５１９００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に開示された給電システムでは、給電コイルの軸に対して受電コイルの軸がずれると、受電コイルを通過する磁束が減少し、電力伝送効率が低下する。そのため、使用者は、給電コイルの軸と受電コイルの軸とができるだけ一致するように受電装置を給電装置上に配置すると共に受電装置の位置を保持する必要がある。

【0006】

本発明は、建物に設けられた給電装置から受電装置へのワイヤレス給電を簡易化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、建物または什器に設けられた給電装置と、給電装置から電力を受け取る受電装置と、を備え、給電装置は、交流電圧を生成する交流電圧生成部と、電気的絶縁体から形成された仕上げ材により覆われた第１給電電極及び第２給電電極と、を備え、第１給電電極及び第２給電電極のうちの一方の給電電極は、交流電圧生成部と電気的に接続されて交流電圧が印加され、他方の給電電極は、一方の給電電極とは逆位相の交流電圧が印加される、または中性線であり、受電装置は、一方の給電電極に仕上げ材を挟んで対向可能に設けられ、一方の給電電極に印加された交流電圧により電圧が励起される第１受電電極と、第１受電電極が一方の給電電極と対向した状態において他方の給電電極に仕上げ材を挟んで対向する第２受電電極と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、建物に設けられた給電装置から受電装置へのワイヤレス給電を簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス給電システムを備える建物の立断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩＢ－ＩＢ線に沿う断面図である。

【図2】（ａ）は、図１（ａ）に示すＩＩＡ部の拡大図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス給電システムの回路構成図である。

【図4】図１（ａ）に示すＩＶ部の拡大図である。

【図5】本発明における第１実施形態の第１変形例に係る電極の配置パターンを示す図である。

【図6】本発明における第１実施形態の第２変形例に係る電極の配置パターンを示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス給電システムの回路構成図である。

【図8】本発明の第２実施形態における変形例に係るワイヤレス給電システムの回路構成図である。

【図9】本発明の第２実施形態における別の変形例に係るワイヤレス給電システムの回路構成図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係るワイヤレス給電システムの概略断面図である。

【図11】本発明の第４実施形態に係るワイヤレス給電システムの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
まず、図１から図４を参照して、第１実施形態に係るワイヤレス給電システム１００について説明する。図１（ａ）は、ワイヤレス給電システム１００を備える建物１の立断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩＢ－ＩＢ線に沿う断面図である。

【0012】

建物１は、例えば鉄筋コンクリート造の建物である。建物１は、木造、鉄骨造又は鉄筋鉄骨造であってもよい。建物１は、床下地材（建物下地材）２と、床下地材２に固定された床仕上げ材（仕上げ材）３と、壁下地材（建物下地材）４と、壁下地材４に固定された壁仕上げ材（仕上げ材）５と、を備える。床仕上げ材３及び壁仕上げ材５によって、建物１における床及び壁の表面がそれぞれ形成されている。壁下地材４と壁仕上げ材５との間には、石膏ボード６が設けられている。

【0013】

床下地材２は、例えば、コンクリートスラブ、木製の板である。床仕上げ材３は、電気的絶縁体から形成された部材であり、例えば、タイルカーペット、フローリング材である。壁下地材４は、例えば、コンクリート壁、木製の板、鉄骨材である。壁仕上げ材５は、電気的絶縁体から形成された部材であり、例えば、ケイ酸カルシウム板の表面を機能性樹脂塗料で仕上げた化粧ケイカル板、ガラス、石材である。

【0014】

ワイヤレス給電システム１００は、建物１に適用されている。具体的には、ワイヤレス給電システム１００は、建物１に設けられた給電装置１０と、給電装置１０から電力を受け取る受電装置２０と、を備えている。受電装置２０には、不図示の電気機器のプラグ９が差し込まれるコンセントが形成されている。プラグ９を受電装置２０のコンセントに差し込むことにより、給電装置１０から受電装置２０を通じて電気機器に電力が供給され、電気機器が駆動する。

【0015】

図２（ａ）は、図１（ａ）に示すＩＩＡ部の拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図である。図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、給電装置１０は、交流電圧を生成する交流電圧生成部１１と、交流電圧生成部１１に電気的に接続された第１給電電極１２及び第２給電電極１３と、を備える。

【0016】

図１及び図２において、交流電圧生成部１１と第１給電電極１２及び第２給電電極１３とを接続する導線は模式的に示されている。また、図１（ｂ）において、第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、床仕上げ材３により覆われ隠れているが、第１給電電極１２と第２給電電極１３の配置をわかりやすくするために、第１給電電極１２に格子状のハッチングを付し、第２給電電極１３に縦線のハッチングを付している。

【0017】

交流電圧生成部１１は、例えば５０Ｈｚから６０Ｈｚの交流電圧が出力される商用電源７に接続されており、数百ｋＨｚから数ＭＨｚ、好ましくは６ＭＨｚ～７ＭＨｚの交流電圧を生成する。図１（ｂ）、及び図２（ａ）、（ｂ）においては、商用電源７の図示を省略している。商用電源７は、例えば、単相２線式の電源であり１００Ｖの交流電圧を出力する。交流電圧生成部１１には、互いに逆位相の交流電圧を出力する第１端子１１ａ及び第２端子１１ｂが形成されている。

【0018】

第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、板状に形成されており、床下地材２と略平行に設けられている。第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウムから形成される。

【0019】

図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、互いに間隔を空けて配置されている。また、第１給電電極１２と床下地材２との間、及び第２給電電極１３と床下地材２との間には電気的絶縁体１７が設けられており、第１給電電極１２及び第２給電電極１３と床下地材２とは電気的に絶縁されている。そのため、第１給電電極１２及び第２給電電極１３から床下地材２に電流が流れることを防止することができ、給電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率を高めることができる。

【0020】

また、第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、床仕上げ材３により覆われている。そのため、第１給電電極１２及び第２給電電極１３が設けられている箇所と、第１給電電極１２及び第２給電電極１３が設けられていない箇所と、が区別できないようになっており、建物１における床の外観を損なわないようになっている。

【0021】

第１給電電極１２は、交流電圧生成部１１の第１端子１１ａに接続されており、第２給電電極１３は、交流電圧生成部１１の第２端子１１ｂに接続されている。つまり、第１給電電極１２及び第２給電電極１３には、互いに逆位相の交流電圧が印加される。

【0022】

受電装置２０は、ケース２１と、ケース２１に設けられた第１受電電極２２及び第２受電電極２３と、を備えている。第１受電電極２２及び第２受電電極２３は、第１給電電極１２及び第２給電電極１３と同様に、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウムから形成されている。図１及び図２において、ケース２１の内部の図示は省略されている。

【0023】

第１受電電極２２は、板状に形成されており、ケース２１の外側面に沿って設けられている。第１受電電極２２が床仕上げ材３のうち第１給電電極１２を覆う部分の上に位置するようにケース２１を床仕上げ材３上に配置した場合には、第１受電電極２２は、第１給電電極１２に床仕上げ材３を挟んで対向する。これにより、第１給電電極１２、床仕上げ材３及び第１受電電極２２によってコンデンサが形成され、第１給電電極１２に印加された交流電圧により第１受電電極２２に電圧が励起される。

【0024】

第２受電電極２３は、板状に形成されており、ケース２１の外側面に沿って第１受電電極２２と並べて設けられている。第１受電電極２２及び第２受電電極２３の並び方向を第１給電電極１２及び第２給電電極１３の並び方向に略一致させかつ第１受電電極２２を第１給電電極１２と対向させた状態では、第２受電電極２３は、第２給電電極１３に床仕上げ材３を挟んで対向する。これにより、第２給電電極１３、床仕上げ材３及び第２受電電極２３によってコンデンサが形成され、第２給電電極１３に印加された交流電圧により第２受電電極２３に電圧が励起される。

【0025】

第１受電電極２２及び第２受電電極２３における電圧の励起について、図３を参照して説明する。図３は、ワイヤレス給電システム１００の回路構成図である。

【0026】

交流電圧生成部１１により第１給電電極１２に正の電圧が印加されると、第１給電電極１２には正電荷が注入される。このとき、静電誘導現象により、負電荷が第１受電電極２２に集められる。第２給電電極１３には第１給電電極１２とは逆位相の電圧、すなわち負の電圧が印加されるため、第２給電電極１３には負電荷が注入され、静電誘導現象により、第２受電電極２３には正電荷が集められる。第１受電電極２２に負電荷が集められ第２受電電極２３に正電荷が集められることにより、見かけ上、第１受電電極２２から第２受電電極２３へ電流が流れる、すなわち、第１受電電極２２に正の電圧が励起され、第２受電電極２３に負の電圧が励起されることになる。

【0027】

図３では、第１給電電極１２と第１受電電極２２とが対向し第２給電電極１３と第２受電電極２３とが対向する場合について説明したが、第１給電電極１２と第２受電電極２３とが対向し第２給電電極１３と第１受電電極２２とが対向する場合においても、第１受電電極２２及び第２受電電極２３に電圧が励起される。

【0028】

このような給電は、一対の電極を対向させて電極間の電界を介して行われるため、「電界結合方式」とも呼ばれる。

【0029】

ワイヤレス給電システム１００では、第１受電電極２２が第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの一方の給電電極と対向し第２受電電極２３が第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極と対向すれば、給電が行われる。そのため、第１給電電極１２及び第２給電電極１３が延びる方向（図１（ｂ）における紙面左右方向）における受電装置２０の位置合わせが不要である。したがって、建物１に設けられた給電装置１０から受電装置２０へのワイヤレス給電を簡易化することができる。

【0030】

第１受電電極２２及び第２受電電極２３に励起される電圧は、第１給電電極１２及び第２給電電極１３に印加される電圧と同じ交流電圧であり、その周波数は交流電圧生成部１１により生成される交流電圧の周波数、すなわち数百ｋＨｚから数ＭＨｚとなる。受電装置２０に接続される不図示の電気機器が商用電源７（図１（ａ）参照）に対応した機器である場合には、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて励起された電圧をそのまま用いることができない。

【0031】

そこで、ワイヤレス給電システム１００では、第１受電電極２２と第２受電電極２３とを接続する整流器２４を設け、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて励起された電圧を直流電圧に変換する。また、電力取出し用の端子２６と整流器２４との間にＤＣ／ＡＣコンバータ２５を設け、整流器２４から出力される直流電圧を商用電源７と同等の交流電圧（例えば、５０Ｈｚから６０Ｈｚの交流電圧）に変換する。これにより、端子２６から商用電源７から出力される交流電圧と同等の交流電圧を取り出すことができ、商用電源７に対応した機器を駆動することが可能となる。

【0032】

第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、床仕上げ材３で覆われているため、ワイヤレス給電システム１００の使用者が第１給電電極１２及び第２給電電極１３の位置を特定できないおそれがある。そこで、ワイヤレス給電システム１００では、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて電圧が励起されたことを報知する報知器２７を受電装置２０に設けている。報知器２７は、例えばランプであり、整流器２４から出力される直流電圧により発光する。

【0033】

第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて電圧が励起されたことを報知器２７が報知するため、ワイヤレス給電システム１００の使用者は、第１受電電極２２及び第２受電電極２３が第１給電電極１２及び第２給電電極１３と対向しており給電が行われているか否かを容易に判断することができる。したがって、給電装置１０から受電装置２０へのワイヤレス給電をより簡易化することができる。

【0034】

受電装置２０は、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて励起された電圧を蓄える蓄電池２８を備えている。そのため、第１受電電極２２及び第２受電電極２３における電圧の励起が停止したときには、蓄電池２８から電圧が出力される。したがって、受電装置２０がずれることによる瞬間的な電力の遮断を防止することができ、給電の安定性を高めることができる。

【0035】

整流器２４、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５及び蓄電池２８は、ケース２１内に収容される。

【0036】

図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３とが短冊状に、すなわち交互に配置されている。そのため、第１給電電極１２及び第２給電電極１３が延びる方向に加え、受電装置２０を第１給電電極１２と第２給電電極１３の並び方向に移動させたときにも給電が可能となる。したがって、電力を取り出せる位置を自由に変えることができ、電力利用の利便性が格段に向上する。

【0037】

複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３とは、床全体に設けられることが好ましい。この場合には、床下に電源を収納することのできるいわゆるフリーアクセスフロアなしに、電力を所望の位置から取り出すことができる。したがって、建物１にフリーアクセスフロアを設ける必要がなくなり、建物１の建築コストを低減することができる。

【0038】

また、床下に導線を設ける必要がなくなるため、導線を配線することによる建物１の構造体上の欠損もなくすことができる。

【0039】

図４は、図１（ａ）に示すＩＶ部の拡大図である。図１（ａ）、（ｂ）及び図４に示すように、給電装置１０は、壁仕上げ材５により覆われた第１給電電極１４と第２給電電極１５とを備えている。

【0040】

ワイヤレス給電システム１００は、第１給電電極１４と第２給電電極１５とから給電可能な受電装置３０を備えている。受電装置３０の構造は受電装置２０の構造と略同じであるが、第１給電電極１４と第２給電電極１５が壁に設けられているため、受電装置３０を壁に保持しておく必要がある。

【0041】

そこで、本実施形態では、第１給電電極１４、第２給電電極１５及び壁下地材４の少なくとも１つを磁性体から形成し、磁性体を磁力により吸引する磁石３９を受電装置３０に設けている。そのため、第１給電電極１４及び第２給電電極１５に対する第１受電電極２２及び第２受電電極２３の位置が保持される。したがって、第１受電電極２２及び第２受電電極２３を第１給電電極１４及び第２給電電極１５に対向させ続けることができ、給電の安定性を高めることができる。

【0042】

第１給電電極１４、第２給電電極１５及び壁下地材４に用いられる磁性体は、例えば、鉄、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレスである。

【0043】

壁に配置される受電装置３０に磁石３９を設ける形態に限られず、床に配置される受電装置２０に磁石３９を設けてもよい。この場合には、床上で受電装置２０がずれるのを防止することができ、給電の安定性を高めることができる。

【0044】

第１給電電極１４と壁下地材４との間、及び第２給電電極１５と壁下地材４との間には電気的絶縁体１８が設けられており、第１給電電極１４及び第２給電電極１５と壁下地材４とは電気的に絶縁されている。そのため、第１給電電極１４及び第２給電電極１５から壁下地材４に電流が流れることを防止することができ、給電装置１０から受電装置３０への電力伝送効率を高めることができる。

【0045】

第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、床仕上げ材３と一体化されており、第１給電電極１４及び第２給電電極１５は、石膏ボード６を介して壁仕上げ材５と一体化されていることが好ましい。この場合には、建物１の構築時に、第１給電電極１２及び第２給電電極１３と床仕上げ材３とをまとめて施工することができ、第１給電電極１４及び第２給電電極１５と石膏ボード６と壁仕上げ材５とをまとめて施工することができる。したがって、工期を短縮することができる。

【0046】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0047】

本実施形態では、受電装置２０は、第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの一方の給電電極に床仕上げ材３を挟んで対向可能に設けられ、一方の給電電極に印加された交流電圧により電圧が励起される第１受電電極２２と、第１受電電極２２が一方の給電電極と対向した状態において第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極に床仕上げ材３を挟んで対向し、他方の給電電極に印加された交流電圧により電圧が励起される第２受電電極２３と、を備えている。第１受電電極２２が第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの一方の給電電極と対向し第２受電電極２３が第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極と対向すれば、給電が行われる。そのため、受電装置２０の高精度の位置合わせが不要である。したがって、建物１に設けられた給電装置１０から受電装置２０へのワイヤレス給電を簡易化することができる。

【0048】

また、受電装置２０は、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて電圧が励起されたことを報知する報知器２７を備えている。そのため、ワイヤレス給電システム１００の使用者は、第１受電電極２２及び第２受電電極２３が第１給電電極１２及び第２給電電極１３と対向しており給電が行われているか否かを容易に判断することができる。したがって、給電装置１０から受電装置２０へのワイヤレス給電をより簡易化することができる。

【0049】

また、受電装置２０は、第１受電電極２２及び第２受電電極２３にて励起された電圧を蓄える蓄電池２８を備えている。そのため、第１受電電極２２及び第２受電電極２３における電圧の励起が停止したときには、蓄電池２８から電圧が出力される。したがって、受電装置２０がずれることによる瞬間的な電力の遮断を防止することができ、給電の安定性を高めることができる。

【0050】

また、壁仕上げ材５、第１給電電極１４及び第２給電電極１５の少なくとも１つは、磁性体から形成されており、受電装置３０は、磁性体を磁力により吸引する磁石３９を備えている。そのため、第１給電電極１４及び第２給電電極１５に対する第１受電電極２２及び第２受電電極２３の位置が保持される。したがって、第１受電電極２２及び第２受電電極２３を第１給電電極１４及び第２給電電極１５に対向させ続けることができ、給電の安定性を高めることができる。

【0051】

また、床下地材２と第１給電電極１２及び第２給電電極１３との間に電気的絶縁体１７が設けられている。そのため、第１給電電極１２及び第２給電電極１３から床下地材２に電流が流れることを防止することができ、給電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率を高めることができる。

【0052】

また、第１給電電極１２及び第２給電電極１３は、床仕上げ材３に一体化されており、第１給電電極１４及び第２給電電極１５は、石膏ボード６を介して壁仕上げ材５に一体化されている。そのため、建物１の構築時に、第１給電電極１２及び第２給電電極１３と床仕上げ材３とをまとめて施工することができ、第１給電電極１４及び第２給電電極１５と石膏ボード６と壁仕上げ材５とをまとめて施工することができる。したがって、工期を短縮することができる。

【0053】

上記実施形態では、複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３とが交互に配置され、短冊パターンを形成しているが、複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３との配置は、短冊パターンに限られない。例えば、図５に示すように、複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３との配置は、市松パターンであってもよい。また、図６に示すように、複数の第１給電電極１２と複数の第２給電電極１３との配置は、三角市松パターンであってもよい。

【0054】

なお、図５及び図６において、図１（ｂ）と同様に、第１給電電極１２と第２給電電極１３の配置をわかりやすくするために、第１給電電極１２に格子状のハッチングを付し、第２給電電極１３に縦線のハッチングを付している。

【0055】

上記実施形態では、建物１の床及び壁に給電装置１０を設けているが、建物１の天井に給電装置１０を設けてもよい。また、建物１の内側だけでなく、建物１の外側及び外構にもワイヤレス給電システム１００を適用可能である。給電装置１０を什器に設けてもよい。

【0056】

ワイヤレス給電システム１００を屋外で使用する場合、防水、防湿、耐高温／低温、防爆等の対策として、第１給電電極１２及び第２給電電極１３の耐環境性を向上させることが好ましい。具体的には、第１給電電極１２及び第２給電電極１３を覆う電気的絶縁体として、防水性や耐熱性のある材料を用いることが好ましい。防水性や耐熱性のある材料としては、例えば、屋外仕上げとしての防水シートやアスファルト防水材、及びその上の仕上げとなるタイルやレンガ（下地モルタル含む）を用いることができる。

【0057】

上記実施形態では、第１給電電極１２と第２給電電極１３とに逆位相の交流電圧を印加して第１受電電極２２及び第２受電電極２３に電圧を励起しているが、第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの一方の給電電極に交流電圧を印加し、第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極を、電位が０（零）の中性線としてもよい。この場合においても、給電装置１０から受電装置２０への給電が可能である。

【0058】

第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極を中性線とする場合には、一方の給電電極と建物下地材との間に電気的絶縁体が設けられていればよく、他方の給電電極と建物下地材との間には電気的絶縁体が設けられていなくてもよい。報知器２７は、第１受電電極２２にて電圧が励起されたことを報知するように構成されていてもよい。蓄電池２８、第１受電電極２２にて励起された電圧を蓄えるように構成されていてもよい。

【0059】

第１給電電極１２及び第２給電電極１３のうちの他方の給電電極を中性線とする方法として、電気回路内で行う方法のほかに、他方の給電電極の絶縁被覆を省略して建物の構造体側やフロアの接地等と積極的に同電位化して中性線化することも可能である。

【0060】

＜第２実施形態＞
次に、図７を参照して、第２実施形態に係るワイヤレス給電システム２００について説明する。以下では、第１実施形態との相違点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。また、ワイヤレス給電システム２００を備える建物の立断面図は、図１（ａ）に示す立断面図とほぼ同じであるため、図示を省略する。

【0061】

図７は、ワイヤレス給電システム２００の回路構成図である。図７に示すように、受電装置２０は、第１受電電極２２と第２受電電極２３とに接続されるインジケータランプユニット２２９を更に備えている。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２４がインジケータランプユニット２２９と並列に設けられる。交流電圧生成部１１は、通電検出・電源切替機能付である。

【0062】

本実施形態では、交流電圧生成部１１は不図示のリレーを備えている。交流電圧生成部１１は、待機時（閉回路１が形成されていない解放時）には、第１給電電極１２及び第２給電電極１３に所定の電圧（例えば、プラグ９を備える電気機器の駆動に必要な運転電力）より低い電圧（例えば、待機電圧）をかける。第１受電電極２２及び第２受電電極２３を第１給電電極１２及び第２給電電極１３にそれぞれ対向するように受電装置２０を配置し閉回路１が形成されると、リレーが閉回路１の形成を検出し、交流電圧生成部１１は、運転電圧に切換える。運転電圧への切り替えを受電装置２０内のインジケータランプユニット２２９が検出すると、受電装置２０が起動し、端子２６に接続される電気機器への給電を開始する。

【0063】

このように、ワイヤレス給電システム２００では、閉回路１が形成されているときのみ交流電圧が運転電力で交流電圧生成部１１にて生成され、閉回路１が形成されていないときには、運転電力よりも小さい待機電力で交流電圧が交流電圧生成部１１にて生成される。したがって、交流電圧生成部１１での電力消費を減らすことができる。

【0064】

なお、ワイヤレス給電システム２００においても、第１実施形態による作用効果を奏する。

【0065】

＜第２実施形態の変形例１＞
図８は、本発明の第２実施形態における変形例に係るワイヤレス給電システム２０１の回路構成図である。図８に示すように、ワイヤレス給電システム２０１は、負荷接続検出・信号送信機能付のインジケータランプユニット（検知部）２３０を更に備えている。インジケータランプユニット２３０は、電気機器のプラグ９（図１（ａ）等参照）がコンセントに差し込まれ端子２６が電気機器に接続されているかを検知し、第１受電電極２２、第２受電電極２３、第１給電電極１２、第２給電電極１３を通じて交流電圧生成部１１にパイロット信号を出力する。交流電圧生成部１１は、信号受信・電源切替機能付である。

【0066】

電気機器のプラグ９（図１（ａ）等参照）がコンセントに差し込まれ端子２６が電気機器に接続されると、インジケータランプユニット２３０は、第１受電電極２２、第２受電電極２３、第１給電電極１２、第２給電電極１３を通じて交流電圧生成部１１にパイロット信号を出力する。電気機器のプラグ９（図１（ａ）等参照）がコンセントに差し込まれておらず端子２６が電気機器に接続されていない状態では、インジケータランプユニット２２９は、パイロット信号の出力を停止する。

【0067】

交流電圧生成部１１は、パイロット信号を受信したときには、交流電圧生成部１１内の主回路を閉じて給電を開始し、パイロット信号を受信していない状態では、交流電圧生成部１１内の主回路を開いて給電を停止する、または所定の電力よりも小さい電力で交流電圧を出力する。そのため、プラグ９が電気機器に接続されているときのみ交流電圧が所定の電力で交流電圧生成部１１にて生成され、プラグ９が電気機器に接続されていないときには、所定の電力よりも小さい電力で交流電圧が交流電圧生成部１１にて生成される、または交流電圧生成部１１での交流電圧の生成が停止する。したがって、交流電圧生成部１１での電力消費を減らすことができる。

【0068】

閉回路２の電源は、蓄電池２８又は交流電圧生成部１１（待機電圧）から供給される。インジケータランプユニット２３０における負荷接続の検出方法は、電気式（通電検出等）であってもよいし、機械式（プラグ差込検出等）であってもよい。

【0069】

＜第２実施形態の変形例２＞
図９は、本発明の第２実施形態における別の変形例に係るワイヤレス給電システム２０２の回路構成図である。図９に示すように、ワイヤレス給電システム２０２は、負荷接続検出・無線信号送信機能付のインジケータランプユニット（検知部）２３１を更に備えている。交流電圧生成部１１は、無線信号受信・電源切替機能付である。

【0070】

インジケータランプユニット２３１は、電気機器のプラグ９（図１（ａ）等参照）がコンセントに差し込まれ端子２６が電気機器に接続されていることを検知すると、無線通信にて交流電圧生成部１１にパイロット信号を出力する。電気機器のプラグ９（図１（ａ）等参照）がコンセントに差し込まれておらず端子２６が電気機器に接続されていない状態では、インジケータランプユニット２３１は、パイロット信号の出力を停止する。

【0071】

交流電圧生成部１１は、無線通信にてパイロット信号を受信したときには、交流電圧生成部１１内の主回路を閉じて給電を開始し、パイロット信号を受信していない状態では、交流電圧生成部１１内の主回路を開いて給電を停止する、または所定の電力よりも小さい電力で交流電圧を出力する。ただし、閉回路１が確認されない場合には、主回路を開き給電を休止する。この場合においても、交流電圧生成部１１での電力消費を減らすことができる。

【0072】

閉回路２の電源は、蓄電池２８又は交流電圧生成部１１（待機電圧）から供給される。インジケータランプユニット２３１における負荷接続の検出方法は、電気式（通電検出等）であってもよいし、機械式（プラグ差込検出等）であってもよい。

【0073】

＜第３実施形態＞
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係るワイヤレス給電システム３００について説明する。以下では、第１及び第２実施形態との相違点を主に説明し、第１及び第２実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１及び第２実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

【0074】

図１０は、ワイヤレス給電システム３００の概略断面図である。図１０では、受電装置２０のみを対象室内に配置し、必要な耐環境性能（例えば、高温／低温、多湿、爆発性雰囲気等）を満たす仕様とした例が示されている。受電装置２０のケース２１は、例えば、防塵防水仕様である。受電装置２０のケース２１は、防爆仕様であってもよい。

【0075】

図１０に示すように、ワイヤレス給電システム３００では、給電装置３１０の第２給電電極３１３を中性線として接地方式を採用している。中性線としての第２給電電極３１３を接地することで、第２給電電極３１３を簡略化している。これにより、本実施形態では、第１及び第２実施形態による作用効果に加え、第２給電電極３１３に対して絶縁、防水の措置が不要になるなど、施工上・構造上の融通性が向上すると共に、耐環境性も向上する。

【0076】

中性線としての第２給電電極３１３は、平面的に広がる床下地材２に設けられる。床下地材２が鉄筋コンクリートスラブである場合には、鉄筋コンクリートスラブの鉄筋を第２給電電極３１３として利用することが可能である。第２給電電極３１３として、鉄骨やデッキプレート、鋼製下地を利用することも可能である。間仕切壁、天井等の軽量鉄骨下地材、鋼製架台及び足場等にも適用が可能である。

【0077】

概して、コンクリートは、導電媒体に位置づけられる（例えば、構造体利用接地極等）。具体的には、媒体物性（導電率）、媒体厚み、周波数、電源出力等のパラメータが条件に合った場合にコンクリートは給電用媒体の機能を持つ。コンクリートを導電媒体として機能させることで、第１給電電極１２と第２給電電極３１３の平面上の重なりを許容可能になる。そのため、配置計画に自由度を高めることができる。

【0078】

＜第４実施形態＞
次に、図１１を参照して、第４実施形態に係るワイヤレス給電システム４００について説明する。以下では、第３実施形態との相違点を主に説明し、第３実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第３実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

【0079】

図１１は、ワイヤレス給電システム４００の概略断面図である。図１１では、受電装置２０のみを屋外の対象エリアに配置し、必要な耐環境性能（例えば、高温／低温、多湿、爆発性雰囲気等）を満たす仕様とした例が示されている。受電装置２０のケース２１は、例えば、防塵防水仕様である。受電装置２０のケース２１は、防爆仕様であってもよい。商用電源７及び交流電圧生成部１１は、屋外仕様の絶縁材により形成されたケース４０９内に収容されている。

【0080】

図１１に示すように、ワイヤレス給電システム４００では、給電装置４１０の第２給電電極４１３を中性線として接地方式を採用している。中性線としての第２給電電極４１３を接地することで、第２給電電極４１３を簡略化している。これにより、本実施形態では、第１及び第２実施形態による作用効果に加え、第２給電電極４１３に対して絶縁、防水の措置が不要になるなど、施工上・構造上の融通性が向上すると共に、耐環境性も向上する。

【0081】

電力線として用いる第１給電電極１２は、電気的絶縁体４１７で覆われている。また、第１給電電極１２は、舗装仕上げ材（仕上げ材）４０３と路盤４０８との間に配置されている。路盤４０８は、例えば砕石である。

【0082】

中性線としての第２給電電極４１３は、第２給電電極４１３の周囲に対して電気的に絶縁されている必要がないため、配置の自由度が向上する。例えば、舗装の路盤４０８の下に配置された導電性レールを第２給電電極４１３として用いることができる。地盤の状態によっては、導電性レールの省略も可能である。導電性レールは、線状、帯状又は管状に形成された部材であるが、地中に埋設可能であればよく、例えば、銅より線、銅帯等を用いることができる。

【0083】

概して、路盤４０８は、導電媒体に位置づけられる（例えば、構造体利用接地極等）。具体的には、媒体物性（導電率）、媒体厚み、周波数、電源出力等のパラメータが条件に合った場合に、路盤４０８は、給電用媒体の機能を持つ。路盤４０８を導電媒体として機能させることで、第１給電電極１２と第２給電電極４１３の平面上の重なりを許容可能になる。そのため、配置計画に自由度を高めることができる。

【0084】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0085】

上記実施形態では、受電装置２０、３０は、電気機器とは別体として形成されており、電気機器のプラグ９が差し込まれるコンセントを備えているが、本発明は、この形態に限られない。電気機器のプラグを廃止して、電気機器に受電装置２０、３０を設けてもよい。

【符号の説明】

【0086】

１００、２００、３００、４００・・・ワイヤレス給電システム
１・・・建物
２・・・床下地材（建物下地材）
３・・・床仕上げ材（仕上げ材）
４・・・壁下地材（建物下地材）
５・・・壁仕上げ材（仕上げ材）
１０・・・給電装置
１１・・・交流電圧生成部
１２、１４・・・第１給電電極
１３、１５、３１３、４１３・・・第２給電電極
１７、１８・・・電気的絶縁体
２０、３０・・・受電装置
２２・・・第１受電電極
２３・・・第２受電電極
２７・・・報知器
２８・・・蓄電池
３９・・・磁石
２２９、２３０、２３１・・・インジケータランプユニット（検知部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】