知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024110046
(43)【公開日】2024-08-15
(54)【発明の名称】可変容量コンデンサおよび給電装置
(51)【国際特許分類】
H01G 7/06 20060101AFI20240807BHJP
H01G 4/40 20060101ALI20240807BHJP
H01F 38/14 20060101ALI20240807BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20240807BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20240807BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240807BHJP
【ＦＩ】
H01G7/06
H01G4/40 321
H01F38/14
H02J50/12
H02J50/40
H02J7/00 301D
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023014372
(22)【出願日】2023-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】木口 拓也
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 将也
(72)【発明者】
【氏名】山口 宜久
(72)【発明者】
【氏名】疋田 育之
(72)【発明者】
【氏名】谷 恵亮
【テーマコード（参考）】
5E082
5G503
【Ｆターム（参考）】
5E082BC11
5E082DD07
5E082FF05
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503GB06
5G503GB08
(57)【要約】
【課題】制御電圧を低電圧化できる可変容量コンデンサを提供すること。
【解決手段】装置７０の動作を制御する制御回路７３に用いられる可変容量コンデンサＣ１であって、第１制御電極層２１と、第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層２２と、少なくとも、第１制御電極層と第２制御電極層との間に配置された誘電体層３２と、誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とを備え、第１取出電極層と第２取出電極層とは、第１制御電極層と第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、第１制御電極層と第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、第１制御電極層と第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、第１取出電極層と第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
【選択図】図３
【解決手段】装置７０の動作を制御する制御回路７３に用いられる可変容量コンデンサＣ１であって、第１制御電極層２１と、第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層２２と、少なくとも、第１制御電極層と第２制御電極層との間に配置された誘電体層３２と、誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とを備え、第１取出電極層と第２取出電極層とは、第１制御電極層と第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、第１制御電極層と第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、第１制御電極層と第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、第１取出電極層と第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）であって、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
【請求項2】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
【請求項3】
請求項２に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
【請求項4】
請求項３に記載の可変容量コンデンサであって、
前記共振回路は、直列共振回路であり、
前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
前記共振回路は、直列共振回路であり、
前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
【請求項5】
請求項３または４に記載の可変容量コンデンサであって、
前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
【請求項6】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
【請求項7】
受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）であって、
可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
前記可変容量コンデンサは、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
前記可変容量コンデンサは、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、可変容量コンデンサおよび給電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、直流バイアスを印加するための１対の電極の間に誘電体層が配置された、静電容量が可変であるコンデンサがある（例えば、特許文献１）。従来のコンデンサでは、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層が配置され、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層を介して容量取得用電極が配置されている。アース用電極と直流バイアス用電極との間に直流バイアスが印加されることにより、誘電体層の誘電特性が変化して、コンデンサの静電容量が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－３４４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のコンデンサでは、アース用電極と、直流バイアス用電極と、容量取得用電極とが、誘電体層を介して同じ方向に積層されている。このため、アース用電極と直流バイアス用電極との間の距離と、アース用電極と容量取得用電極との距離とを連動して設定する必要が生じる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
本開示の第１形態によれば、装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）が提供される。この可変容量コンデンサは、第１制御電極層（２１）と、前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される。
【0007】
この形態によれば、第１制御電極層と第２制御電極層との間に直流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向と、第１取出電極と第２取出電極とに交流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向とを異ならせることができる。第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離と、第１取出電極と第２取出電極との間の距離とを独立に設定することができる。よって、第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離を短くすることで、同じ直流電圧でも誘電体層に印加される電界を大きくすることができるため、直流電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧の大きさにより容量値が変わるため、コンデンサの容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する回路を使用する場合と比較して、回路規模を小さくできる。
【0008】
本開示の第２形態によれば、受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）が提供される。この給電装置は、可変容量コンデンサ（Ｃ１）とコイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備える。前記可変容量コンデンサは、第１制御電極層（２１）と、前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。前記制御電圧印加回路は、前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる前記第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である。
【0009】
この形態によれば、第１制御電極層と第２制御電極層との間に直流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向と、第１取出電極と第２取出電極とに交流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向とを異ならせることができる。第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離と、第１取出電極と第２取出電極との間の距離とを独立に設定することができる。よって、第１制御電極層と第２制御電極層との間の距離を短くすることで、同じ直流電圧でも誘電体層に印加される電界を大きくすることができるため、直流電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧の大きさにより容量値が変わるため、コンデンサの容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する回路を使用する場合と比較して、共振回路および制御電圧印加回路の回路規模を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】非接触給電システムの構成を示す模式図。
【図2】非接触給電システムの回路図。
【図3】可変容量コンデンサの斜視図。
【図5】制御電界と比誘電率との関係を示す図。
【図6】給電装置の回路図。
【図7】第２実施形態に係る給電装置の回路図。
【図8】第３実施形態に係る給電装置の回路図。
【図9】第４実施形態に係る給電装置の回路図。
【図10】制御電圧の印加開始時期とコイル電圧との関係を示す図。
【図11】第５実施形態に係る誘電体層の誘電特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．非接触給電システムの構成：
図１に示すように、非接触給電システム１は、給電装置７０と、受電装置８０とを備える。本実施形態では、給電装置７０は、道路ＲＳの下に埋設されている。受電装置８０は、道路ＲＳを走行する移動体としての車両ＶＥに搭載されている。車両ＶＥの走行中に、受電装置８０は、給電装置７０から給電される。ここで、走行中とは、車両ＶＥが移動している場合と、信号待ち等で車両が停止している場合とを含む。車両ＶＥは、例えば、電気自動車やハイブリッド車として構成される。
Ａ１．非接触給電システムの構成：
図１に示すように、非接触給電システム１は、給電装置７０と、受電装置８０とを備える。本実施形態では、給電装置７０は、道路ＲＳの下に埋設されている。受電装置８０は、道路ＲＳを走行する移動体としての車両ＶＥに搭載されている。車両ＶＥの走行中に、受電装置８０は、給電装置７０から給電される。ここで、走行中とは、車両ＶＥが移動している場合と、信号待ち等で車両が停止している場合とを含む。車両ＶＥは、例えば、電気自動車やハイブリッド車として構成される。
【0012】
給電装置７０は、１次側コイルＬ１と、可変容量コンデンサＣ１とを有する直列共振回路である１次側共振回路７２と、１次側共振回路７２に給電する交流電源７１とを有する。交流電源７１は、複数の１次側共振回路７２に対して給電する。複数の１次側コイルＬ１は、道路ＲＳの延在方向に沿って配列されている。受電装置８０は、２次側コイルＬ２を有する。
【0013】
なお、受電装置８０が搭載される移動体は、道路ＲＳを走行する車両ＶＥに限られず、例えば、ＡＧＶ(無人搬送車)や、走行ロボットなどでもよい。また、給電装置７０は、道路ＲＳの下ではなく、道路ＲＳに隣接する歩道や駐車場、ＡＧＶが走行する経路に設置されてもよい。
【0014】
Ａ２．非接触給電システムの回路構成：
図２に示すように、給電装置７０は、上記構成に加え、制御回路７３と、１次側検出回路７８とを備えている。制御回路７３は、制御電圧印加回路７６と、１次側制御回路７７とを有する。１次側コイルＬ１と可変容量コンデンサＣ１とが直列に接続されて、共振回路としての１次側共振回路７２が構成されている。
図２に示すように、給電装置７０は、上記構成に加え、制御回路７３と、１次側検出回路７８とを備えている。制御回路７３は、制御電圧印加回路７６と、１次側制御回路７７とを有する。１次側コイルＬ１と可変容量コンデンサＣ１とが直列に接続されて、共振回路としての１次側共振回路７２が構成されている。
【0015】
制御回路７３は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される電界を調整して、第１取出電極層１１と第２制御電極層２２との間に蓄えられる静電容量の容量値を調整することによって給電装置７０の動作を制御する。制御電圧印加回路７６は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧を印加する。制御電圧は、第２誘電体層３２の誘電率を変化させるための電圧である。可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧を用いて容量値を調整することにより、１次側共振回路７２の共振周波数を調整する。
【0016】
交流電源７１は、直流電源７４と、インバータ７５とを有する。インバータ７５は、直流電源７４から供給される直流電力を、予め定められた動作周波数の交流電力に変換して１次側共振回路７２に印加する。本実施形態では、動作周波数は、８５ｋＨｚである。可変容量コンデンサＣ１は、１次側共振回路７２を動作周波数にて共振状態とするとともに、１次側共振回路７２を動作周波数にて非共振状態とする機能を有する。本実施形態では、可変容量コンデンサＣ１は、第１容量値と、第１容量値よりも小さい第２容量値とに切り替え可能に構成されている。そして、可変容量コンデンサＣ１の容量値は、制御電圧印加回路７６から出力される切替信号Ｓｉｇ１により、第１容量値と第２容量値とのいずれかに切り替えられる。１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２とが磁気的に結合している場合であって、可変容量コンデンサＣ１が第１容量値の場合、１次側共振回路７２は動作周波数にて共振状態となる。つまり、可変容量コンデンサＣ１の第１容量値は、１次側共振回路７２の共振周波数が動作周波数と一致する値に設定されている。対して、可変容量コンデンサＣ１が第２容量値の場合、１次側共振回路７２の共振周波数が動作周波数からずれるため、１次側共振回路７２は動作周波数にて非共振状態となる。
【0017】
制御電圧印加回路７６は、後に詳述するように、交流電源７１から出力される交流電力を用いて生成した切替信号Ｓｉｇ１を可変容量コンデンサＣ１に印加する。
【0018】
１次側検出回路７８は、１次側コイルＬ１近傍の磁束の大きさを検出する磁気センサ、詳細には、１次側コイルＬ１近傍に設けられたコイルを内蔵した磁気センサである。１次側検出回路７８は、磁束密度を検出し、検出した磁束密度を示す信号を１次側制御回路７７へ出力する。１次側制御回路７７は、１次側検出回路７８から出力される信号を用いて、制御電圧印加回路７６に可変容量コンデンサＣ１に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。具体的には、１次側制御回路７７は、信号が示す磁束密度が予め定められた閾値よりも大きい場合に、制御電圧印加回路７６に可変容量コンデンサＣ１に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。
【0019】
受電装置８０は、上記構成に加え、２次側共振回路８１と、整流器８２と、バッテリ８３とを有する。２次側コイルＬ２と２次側コンデンサＣ２とが直列に接続されて、２次側共振回路８１が構成されている。整流器８２は、２次側共振回路８１から出力される交流電力を直流電力に変換し、バッテリ８３へ供給する。バッテリ８３は、供給される直流電力により充電される。
【0020】
１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２とが磁気的に結合している場合において、１次側共振回路７２の共振周波数と、２次側共振回路８１の共振周波数とは、略同一になるように設定されている。これにより、１次側コイルＬ１と、２次側コイルＬ２との磁界共振によって、受電装置８０への非接触給電を行うことができる。
【0021】
Ａ３．待機状態と送電状態：
可変容量コンデンサＣ１が第１容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流が流れて、給電が行われている状態を給電状態と呼ぶ。可変容量コンデンサＣ１が第２容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流よりも小さい待機電流が流れて、給電を行っていない状態を待機状態と呼ぶ。
可変容量コンデンサＣ１が第１容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流が流れて、給電が行われている状態を給電状態と呼ぶ。可変容量コンデンサＣ１が第２容量値に設定され、１次側コイルＬ１に送電電流よりも小さい待機電流が流れて、給電を行っていない状態を待機状態と呼ぶ。
【0022】
１次側コイルＬ１は、道路ＲＳの延在方向に配列されており、２次側コイルＬ２は、最寄りの１次側コイルＬ１から非接触給電を受ける。待機状態において、１次側コイルＬ１に待機電流が流れることにより、１次側コイルＬ１は磁束を発生させている。受電装置８０は、図示しない磁気センサを備えている。そして、受電装置８０が対象の１次側共振回路７２に近づくと、１次側コイルＬ１が発生させる磁束を磁気センサにより検出する。受電装置８０は、磁束を検出すると、２次側コイルＬ２に交流電流を流して、磁束を発生させる。２次側コイルＬ２が発生させる磁束が１次側検出回路７８により検出されると、１次側制御回路７７は、制御電圧印加回路７６に切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を切り替えるように指令する。可変容量コンデンサＣ１は、切替信号Ｓｉｇ１の電圧値を用いて、容量値を第２容量値から第１容量値に切り替える。これにより、１次側共振回路７２が共振状態となり、給電が開始される。
【0023】
給電装置７０が、２次側コイルＬ２の存在を検出する方法は上記に限られない。他の形態として、給電装置７０は、１次側コイルＬ１に流れる電流を検出し、電流の増加を検出する形態や１次側コイルＬ１の電圧を検出し、電圧の増加を検出する形態でもよい。
【0024】
Ａ４．可変容量コンデンサの構造：
図３に示すように、可変容量コンデンサＣ１は、第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２と、第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２と、第１誘電体層３１と、第２誘電体層３２と、第１取出電極共通層４１と、第２取出電極共通層４２とを有する。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とを総称して取出電極層１０とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とを総称して制御電極層２０とも呼ぶ。
図３に示すように、可変容量コンデンサＣ１は、第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２と、第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２と、第１誘電体層３１と、第２誘電体層３２と、第１取出電極共通層４１と、第２取出電極共通層４２とを有する。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とを総称して取出電極層１０とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とを総称して制御電極層２０とも呼ぶ。
【0025】
図３には、互いに直交する３つの空間軸であるＸＹＺ軸が描かれている。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向は、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を示している。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を、それぞれ＋Ｘ方向，＋Ｙ方向，＋Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向と逆の方向が、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向である。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向を、それぞれ－Ｘ方向，－Ｙ方向，－Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った方向で正負を問わないものを、それぞれＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向とよぶ。これ以降に示す図及び説明についても同様である。
【0026】
図４に示すように、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とは、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を調整するための電極層である。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を利用するための電極層である。典型的には、可変容量コンデンサＣ１は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とに直流電圧である制御電圧が印加され、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電力が印加されて用いられる。
【0027】
可変容量コンデンサＣ１は、さらに、外部回路と電気的に接続するための第１端子ＡＣｐと、第２端子ＡＣｎと、第３端子ＤＣｐと、第４端子ＤＣｎとを有する。第１端子ＡＣｐは、第１取出電極層１１と電気的に接続している。第２端子ＡＣｎは、第２取出電極層１２と電気的に接続している。第３端子ＤＣｐは、第１制御電極層２１と電気的に接続している。第４端子ＤＣｎは、第２制御電極層２２と電気的に接続している。
【0028】
第２制御電極層２２は、第１制御電極層２１と向かい合う。第２誘電体層３２は、少なくとも第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に配置されている。第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とは、第２誘電体層３２を挟んで向かい合う。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。本実施形態では、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とはＸ方向に向かい合う。また、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、Ｚ方向に向かい合う。
【0029】
図４に示すように、可変容量コンデンサＣ１は積層構造を有している。具体的には、第１取出電極層１１の上に、第１誘電体層３１が配置されている。第１誘電体層３１の上に第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２と、第２誘電体層３２とが配置されている。第２誘電体層３２は、第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２とを覆っている。第２誘電体層３２の上に第２取出電極層１２が配置されている。各層の膜面方向が、ＸＹ方向である。各層が積層されている積層方向がＺ方向である。
【0030】
図３に示すように、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とは、それぞれ、Ｙ方向に長軸な平板形状を有する。第１制御電極層２１と、第２制御電極層２２とは、Ｘ方向において、間隔を空けて交互に配置されている。各第１制御電極層２１の－Ｙ方向の端部は、第１取出電極共通層４１と電気的に接続されている。各第２制御電極層２２の＋Ｙ方向の端部は、第２取出電極共通層４２と電気的に接続されている。
【0031】
Ｘ方向において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが、第２誘電体層３２を挟んで交互に配置されて形成された構造体を第１構造体ＳＴ１とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが交互に配置されていることにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に形成されるコンデンサは互いに並列に接続されるため、可変容量コンデンサＣ１の容量値を大きくすることができる。
【0032】
図４に示すように、第２誘電体層３２は、少なくとも第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に配置されている。具体的には、第２誘電体層３２は、Ｘ方向において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とに挟まれた制御領域ＲＧ１に配置されている。これにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に直流電圧である制御電圧が印加された場合には、概ねＸ方向に平行である電界ベクトルが、制御領域ＲＧ１に生じる。
【0033】
第１取出電極層１１と、第２取出電極層１２とは、Ｚ方向において、第２誘電体層３２を挟んで向かい合う。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電界ベクトルは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電圧ベクトルと概ね交わる。本実施形態において、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電界ベクトルは、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加された場合に制御領域ＲＧ１に生じる電圧ベクトルと概ね直交する。
【0034】
第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とが向かい合う方向と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とが向かう合う方向とは異なる。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離とを独立に設定できる。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離を短くすることなく、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離を短くことができる。よって、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に印加される電圧に耐え得る、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間の距離を維持しつつ、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離を短くすることにより、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される電界を大きくすることができる。よって、制御電圧を低電圧化できる。
【0035】
本実施形態において、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは同じ材料の強誘電体を含む。詳細には、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含む。他の形態として、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）（ポリ（フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン））などのフッ素樹脂などの強誘電体ポリマーを含んでもよい。第１誘電体層３１が強誘電体を含むことにより、第１誘電体層３１も可変容量コンデンサとして機能させることができる。
【0036】
第１誘電体層３１と第２誘電体層３２との他の形態として、第１誘電体層３１と第２誘電体層３２とは、互いに異なる材料の誘電体を含んでもよい。
【0037】
ＰＶＤＦ分子は、炭素鎖に水素原子とフッ素原子とが結合している。水素原子は正に帯電し、フッ素原子は負に帯電するため、ＰＶＤＦ分子は、双極子モーメントを有する。ＰＶＤＦ分子が分子間力により凝集した場合、各ＰＶＤＦ分子の炭素鎖が延びる方向が揃う。水素原子とフッ素原子とは、炭素鎖の延びる方向に対して、垂直な方向に位置する。よって、ＰＶＤＦの結晶では、自発分極する。ＰＶＤＦの結晶に電界が印加された場合、炭素鎖の延びる方向であるＸ軸を中心軸として回転するように、分極の向きが変化する。よって、制御電圧が印加された状態においても、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧が印加されることにより分極の向きが変化する。このため、第２誘電体層３２にＰＶＤＦを用いることにより、制御電圧の電圧値が変更された場合に、比誘電率が変化する可変容量コンデンサＣ１を提供することができる。
【0038】
図５は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に制御電圧が印加されることにより生じる制御電界Ｅｄの大きさと、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に交流電圧を印加した場合の比誘電率εrとの関係を示す図である。可変容量コンデンサＣ１は、比誘電率εrが２つのピークを有する誘電特性を有する。
【0039】
強誘電体は、制御電界がゼロＶ／ｍにおいて自発分極している。制御電界を抗電界Ｅｃまで大きくすると、分極がゼロとなり、比誘電率εrは最大になる。抗電界Ｅｃ付近では、双極子モーメントは、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との間に印加された交流電圧に応じた向きに動き易いため、比誘電率εrは大きくなると考えられる。
【0040】
制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きくなると、比誘電率εrは小さくなる。電気双極子が、制御電界Ｅｄに拘束されて、交流電圧に応じて動きにくくなるためだと考えられる。
【0041】
本実施形態では、制御電界Ｅｄの向きと、交流電圧が印加されることによる電界の向きとは交わる。また、第２誘電体層３２に含まれるＰＶＤＦは、分極の方向が炭素鎖を回転軸として回転する。このため、抗電界Ｅｃより小さい制御電界Ｅｄの領域でも、比誘電率εrのピークが出現する。制御電界Ｅｄが印加されることにより、交流電圧が印加されることに応じて、制御電界Ｅｄが印加されていない場合よりも電気双極子が動き易くなるためであると考えられる。
【0042】
可変容量コンデンサＣ１の誘電特性は、アシスト領域と、分極反転領域、飽和領域とを有する。アシスト領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極の動きがアシストされる。具体的には、アシスト領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも小さく、比誘電率εrが比誘電率ε１よりも大きく、比誘電率ε２より小さい領域である。ここで、比誘電率ε１は、制御電界Ｅｄがゼロである場合の比誘電率εrである。比誘電率ε２は、比誘電率εrの２つのピークの間の極小点である。
【0043】
抗電界Ｅｃの電圧を含む分極反転領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極は、交流電圧に応じて、アシスト領域よりもさらに反転し易くなる。具体的には、分極反転領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃを含む電界範囲であり、アシスト領域における比誘電率εrのピーク値ε３よりも比誘電率εrが大きい領域である。
【0044】
飽和領域の制御電圧が印加されると、第２誘電体層３２の分極の動きが拘束される。具体的には、飽和領域は、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きく、制御電界Ｅｄが抗電界Ｅｃよりも大きい領域である。
【0045】
上記のように、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、制御電界Ｅｄを印加しない場合よりも、分極を動き易くすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１にアシスト領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、制御電界Ｅｄを印加しない場合の静電容量よりも大きくすることができる。
【0046】
また、分極反転領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、分極を、アシスト領域よりも、さらに動き易くすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１に分極反転領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加した場合の静電容量よりも大きくすることができる。
【0047】
また、飽和領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、分極を動きにくくすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１に飽和領域の制御電界Ｅｄを印加することにより、可変容量コンデンサＣ１の静電容量を、アシスト領域の制御電界Ｅｄを印加していない場合の静電容量よりも小さくすることができる。よって、可変容量コンデンサＣ１によれば、制御電界Ｅｄの大きさを調整することにより、可変容量コンデンサＣ１の容量値を目的の容量値に設定することができる。
【0048】
Ａ５．制御電圧印加回路の回路構成：
図６に示すように、制御電圧印加回路７６は、整流器７９と、平滑コンデンサＣ１０と、スイッチＳＷとを有する。整流器７９は、交流電源７１から出力される交流電流を整流し、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに直流電圧を出力する。整流器７９として、例えばダイオードブリッジ回路を用いることができる。配線Ｎ１に印加される電圧は、配線Ｎ２に印加される電圧よりも高い。配線Ｎ１に、スイッチＳＷが配置されている。スイッチＳＷは例えばトランジスタである。配線Ｎ１と配線Ｎ２との間に平滑コンデンサＣ１０が接続されている。切替信号Ｓｉｇ１は、具体的には、配線Ｎ１と配線Ｎ２間の電圧である。
図６に示すように、制御電圧印加回路７６は、整流器７９と、平滑コンデンサＣ１０と、スイッチＳＷとを有する。整流器７９は、交流電源７１から出力される交流電流を整流し、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに直流電圧を出力する。整流器７９として、例えばダイオードブリッジ回路を用いることができる。配線Ｎ１に印加される電圧は、配線Ｎ２に印加される電圧よりも高い。配線Ｎ１に、スイッチＳＷが配置されている。スイッチＳＷは例えばトランジスタである。配線Ｎ１と配線Ｎ２との間に平滑コンデンサＣ１０が接続されている。切替信号Ｓｉｇ１は、具体的には、配線Ｎ１と配線Ｎ２間の電圧である。
【0049】
配線Ｎ１は、可変容量コンデンサＣ１の第３端子ＤＣｐに接続されている。配線Ｎ２は、可変容量コンデンサＣ１の第４端子ＤＣｎに接続されている。インバータ７５の一方の出力端子に接続されている配線は、可変容量コンデンサＣ１の第１端子ＡＣｐに接続されている。インバータ７５の他方の出力端子に接続されている配線は、可変容量コンデンサＣ１の第２端子ＡＣｎに接続されている。
【0050】
１次側制御回路７７は、スイッチＳＷを開放状態または導通状態に設定する信号を制御電圧印加回路７６に出力する。具体的に１次側制御回路７７は、給電装置７０を給電状態に設定する場合には、スイッチＳＷを開放状態に設定する信号を出力する。制御電圧印加回路７６は、１次側制御回路７７から信号が入力されると、スイッチＳＷを開放状態に設定する供給動作を行う。供給動作において、制御電圧印加回路７６は、制御電圧を第１制御電圧としてのゼロボルトに設定する。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電圧Ｖｄはゼロボルトとなる。可変容量コンデンサＣ１の容量値は、第２誘電体層３２の比誘電率εrが比誘電率ε１の場合の第１容量値に設定される。よって、１次側共振回路７２は共振状態となる。
【0051】
対して、給電装置７０を待機状態に設定する場合には、１次側制御回路７７は、スイッチＳＷを導通状態に設定する信号を出力する。制御電圧印加回路７６は、１次側制御回路７７から信号が入力されると、スイッチＳＷを導通状態に設定する待機動作を行う。待機動作において、制御電圧印加回路７６は、制御電圧を第２制御電圧としての飽和領域の制御電界Ｅｄとなる電圧値に設定する。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電界Ｅｄは飽和領域の電界となる。可変容量コンデンサＣ１の容量値は、第２誘電体層３２の飽和領域の比誘電率εrの場合の第２容量値に設定される。上記のように、第２容量値は、第１容量値よりも小さい。これにより、１次側共振回路７２は非共振状態となる。
【0052】
以上説明した第１実施形態によれば、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とは、制御電圧が印加された場合に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されている。これにより、第１取出電極層１１と第２取出電極層１２との距離と、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との距離とを独立に設定できる。このため、制御電圧を低電圧化できる。また、可変容量コンデンサＣ１は、非接触給電システム１において、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２との間に印加される制御電界Ｅｄを調整して、第１取出電極層１１と第２制御電極層２２との間に蓄えられる静電容量の容量値を調整することによって非接触給電システム１の動作を制御する制御電圧印加回路７６に用いられる。これにより、１次側共振回路７２の容量成分の容量値を変更するために、複数のコンデンサとスイッチとで構成する場合と比較して、回路規模を小さくできる。また、機械的に容量値を変更するコンデンサと比較して小型化できる。
【0053】
また、可変容量コンデンサＣ１は、１次側共振回路７２の共振周波数を調整して、１次側共振回路７２の動作を制御するために用いられる。これにより、１次側共振回路７２の容量成分の容量値を変更するために複数のコンデンサを有する回路構成と比較して、回路規模を小さくできる。
【0054】
また、制御電圧印加回路７６は、制御電圧Ｖｄをゼロボルトに設定することにより、１次側共振回路７２を共振状態に設定する給電動作と、制御電圧を飽和領域の電圧に設定することにより、１次側共振回路７２を非共振状態に設定する待機動作とを実行する。可変容量コンデンサＣ１は、制御電圧Ｖｄがゼロボルトに設定されることにより、第１容量値に設定され、制御電圧Ｖｄが飽和領域の制御電界Ｅｄの電圧値に設定されることにより、第２容量値に設定される。磁界共鳴を用いて非接触給電を行う給電装置７０においては、１次側共振回路７２を共振状態に設定するか、非共振状態に設定するかにより、給電装置に給電動作させるか否かを制御することができる。本実施形態に係る可変容量コンデンサＣ１は、このような給電装置７０に好適に適用することができる。
【0055】
また、第２容量値は、第１容量値よりも小さい。これにより、非接触給電システム１の待機状態において、１次側共振回路７２のインピーダンスを小さくできるため、１次側コイルＬ１に流れる電流を小さくすることができる。
【0056】
Ｂ．第２実施形態：
図７に示す、第２実施形態に係る給電装置７０は、第１実施形態と制御電圧印加回路２７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図７に示す、第２実施形態に係る給電装置７０は、第１実施形態と制御電圧印加回路２７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
【0057】
本実施形態に係る制御電圧印加回路２７６は、整流器７９と、平滑コンデンサＣ１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００とを有する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、整流器７９から出力される直流電圧を降圧または昇圧して、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに出力する。制御電圧印加回路２７６が出力する制御電圧は、第１実施形態と同様である。制御電圧印加回路２７６は、降圧または昇圧する場合には、時間に対して、線形に電圧を出力する。これにより、電流の急激な変動が抑制されるため、サージ電圧を抑制することができる。
【0058】
Ｃ．第３実施形態：
図８に示す、第３実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路３７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図８に示す、第３実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路３７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
【0059】
本実施形態に係る制御電圧印加回路３７６は、コンデンサＣ３０と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００とを有する。コンデンサＣ３０と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ１０で、半波倍電圧整流回路が構成されている。これにより、大きな制御電圧Ｖｄを出力することができる。制御電圧印加回路３７６が出力する制御電圧は、第１実施形態と同様である。
【0060】
Ｄ．第４実施形態：
図９に示す、第４実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路４７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図９に示す、第４実施形態に係る給電装置７０は、上記各実施形態と制御電圧印加回路４７６の構成が異なる。上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
【0061】
本実施形態に係る制御電圧印加回路４７６は、１次側コイルＬ１の両端子のそれぞれと接続している。そして、制御電圧印加回路４７６は、１次側コイルＬ１に印加されている交流電圧であるコイル電圧を直流電圧に変換して、配線Ｎ１と配線Ｎ２とに供給する。
【0062】
図１０に示すように、制御電圧印加回路４７６は、給電動作から待機動作に切り替える場合、コイル電圧の電圧がゼロボルトである時点ｔ１付近から待機動作を開始する。具体的には、制御電圧印加回路４７６は、時点ｔ１付近から、第３端子ＤＣｐと第４端子ＤＣｎ間に飽和領域の制御電圧Ｖｄの印加を開始する。ここで、時点ｔ１付近とは、交流電力の電圧が、交流電力の電圧値の最大値の１０％以下となる時刻ｔ１前後の期間をいう。本実施形態では、制御電圧印加回路４７６は、時刻ｔ１から待機動作を行う。これにより、可変容量コンデンサＣ１の第２誘電体層３２は、交流電力が印加されることによる電界を受けにくい状態で、制御電界Ｅｄが印加されるため、第２誘電体層３２に効果的に制御電界を印加することができる。
【0063】
以上説明した第４実施形態によれば、可変容量コンデンサＣ１は、１次側コイルＬ１に印加される交流電力の電圧がゼロボルト付近から制御電圧の印加が開始される。これにより、第２誘電体層３２には、交流電力が印加されることによる電界を受けにくい状態で、制御電界Ｅｄが印加されるため、第２誘電体層３２に効果的に制御電界を印加することができる。
【0064】
Ｅ．第５実施形態：
図１１に示すように、本実施形態では第２誘電体層３２は、動作温度としての相転移温度Ｔｃより高い温度における比誘電率εrが、相転移温度Ｔｃにおける比誘電率εrよりも小さい誘電特性を有する。具体的には、第２誘電体層３２は、相転移温度Ｔｃより温度が高くなると、比誘電率εrが低下する。本実施形態では、相転移温度Ｔｃは、給電装置７０が異常状態となった場合の動作温度より小さい値となるように、第２誘電体層３２に用いられる誘電体が作製されている。これにより、制御回路７３が異常により高温となった場合に、可変容量コンデンサＣ１の容量値が低下する。このため、１次側共振回路７２に電流が流れにくくなり、１次側共振回路７２を保護することができる。
図１１に示すように、本実施形態では第２誘電体層３２は、動作温度としての相転移温度Ｔｃより高い温度における比誘電率εrが、相転移温度Ｔｃにおける比誘電率εrよりも小さい誘電特性を有する。具体的には、第２誘電体層３２は、相転移温度Ｔｃより温度が高くなると、比誘電率εrが低下する。本実施形態では、相転移温度Ｔｃは、給電装置７０が異常状態となった場合の動作温度より小さい値となるように、第２誘電体層３２に用いられる誘電体が作製されている。これにより、制御回路７３が異常により高温となった場合に、可変容量コンデンサＣ１の容量値が低下する。このため、１次側共振回路７２に電流が流れにくくなり、１次側共振回路７２を保護することができる。
【0065】
以上説明した第５実施形態によれば、第２誘電体層３２は、相転移温度Ｔｃより高い温度では、比誘電率εrが小さくなる誘電特性を有する。給電装置７０の異常状態において、可変容量コンデンサＣ１の容量値は小さくなるため、１次側コイルＬ１に流れる電流を小さくして、１次側共振回路７２を保護することができる。
【0066】
Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ１）上記第１実施形態では、第２誘電体層３２は、強誘電体ポリマーを含む。他の実施形態として、第２誘電体層３２は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの無機強誘電体を含んでもよい。無機強誘電体でも、制御電圧の大きさに応じて、比誘電率εrが変化する。このため、可変容量コンデンサＣ１の誘電体層として用いることができる。複数の方向に分極する無機強誘電体であるとさらによい。制御電圧が印加される方向と、交流電圧が印加される方向が異なる場合にも、制御電圧の大きさにより比誘電率が変化するため、良好な可変率を有する可変容量コンデンサＣ１を提供することができるからである。
（Ｆ１）上記第１実施形態では、第２誘電体層３２は、強誘電体ポリマーを含む。他の実施形態として、第２誘電体層３２は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの無機強誘電体を含んでもよい。無機強誘電体でも、制御電圧の大きさに応じて、比誘電率εrが変化する。このため、可変容量コンデンサＣ１の誘電体層として用いることができる。複数の方向に分極する無機強誘電体であるとさらによい。制御電圧が印加される方向と、交流電圧が印加される方向が異なる場合にも、制御電圧の大きさにより比誘電率が変化するため、良好な可変率を有する可変容量コンデンサＣ１を提供することができるからである。
【0067】
（Ｆ２）上記第１実施形態では、制御電圧印加回路７６は、給電装置７０の待機状態において飽和領域の制御電圧を印加して、給電装置７０の送電状態において制御電圧を印加しない。他の形態として、制御電圧印加回路７６は、給電装置７０の待機状態において分極反転領域またはアシスト領域の制御電圧を印加して、給電装置７０の送電状態において制御電圧を印加しなくてもよい。
【0068】
（Ｆ３）上記第１実施形態では、１次側共振回路７２では、１次側コイルＬ１に可変容量コンデンサＣ１が直列に接続され、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２に２次側コンデンサＣ２を直列に接続された、いわゆるＳ－Ｓ方式の回路構成である。１次側共振回路７２の回路構成および２次側共振回路８１の回路構成は、Ｓ－Ｓ方式に限られない。（ａ）例えば、１次側共振回路７２では、１次側コイルＬ１に可変容量コンデンサＣ１が並列に接続され、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２に２次側コンデンサＣ２を直列に接続された、いわゆるＰ－Ｓ方式の回路構成でもよい。（ｂ）また、１次側コイルＬ１に直列に接続された可変容量コンデンサＣ１に加え、１次側コイルＬ１に並列に接続されたコンデンサを備え、２次側共振回路８１では、２次側コイルＬ２の両端子のそれぞれに２つの２次側コンデンサＣ２のそれぞれが直列に接続された、いわゆるＰ－ＳＳ方式の回路構成でもよい。（ｃ）また、１次側共振回路７２は、コイルとコンデンサとが直列に接続された閉回路を備えてもよい。この閉回路のコイルは、１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２と磁気結合した場合に、２次側コイルＬ２と磁気結合可能な位置に配置される。（ｄ）さらに、閉回路のコンデンサが、コイルと直列ではなく、並列に接続されもよい。（ｅ）また、１次側共振回路７２は、１次側コイルＬ１と直列に接続されたコイルを備えると共に、コイルと並列に接続されたコンデンサを備えてもよい。このコイルは、１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２と磁気結合した場合に、２次側コイルＬ２と磁気結合可能な位置に配置される。
【0069】
（Ｆ４）上記第１実施形態では、可変容量コンデンサＣ１が給電装置７０に適用される場合を例示した。可変容量コンデンサＣ１が適用される装置は、給電装置７０に限られない。例えば、可変容量コンデンサＣ１は、周波数を変換する回路を内蔵する装置などに用いることができる。
【0070】
本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【0071】
他の形態：
本開示の特徴を以下の通り示す。
（形態１）
装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）であって、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
（形態２）
形態１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
（形態３）
形態２に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
（形態４）
形態３に記載の可変容量コンデンサであって、
前記共振回路は、直列共振回路であり、
前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
（形態５）
形態３または４に記載の可変容量コンデンサであって、
前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
（形態６）
形態１から５のいずれか一項に記載の可変容量コンデンサであって、
前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
（形態７）
受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）であって、
可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
前記可変容量コンデンサは、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる前記第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
本開示の特徴を以下の通り示す。
（形態１）
装置（７０）の動作を制御する制御回路（７３）に用いられる可変容量コンデンサ（Ｃ１）であって、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に印加される電圧が調整されて、前記第１取出電極層と前記第２制御電極層との間に蓄えられる静電容量の容量値が調整される、可変容量コンデンサ。
（形態２）
形態１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、前記可変容量コンデンサと１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）をさらに有し、
前記制御回路は、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記誘電体層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６，２７６，３７６，４７６）をさらに有し、
前記可変容量コンデンサは、前記制御電圧を用いて容量値を調整することにより、前記共振回路の共振周波数を調整する、可変容量コンデンサ。
（形態３）
形態２に記載の可変容量コンデンサであって、
前記装置は、受電装置に非接触給電する給電装置であり、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる第２制御電圧に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能であり、
前記可変容量コンデンサは、前記第１制御電圧が印加された場合に第１容量値に設定され、前記第２制御電圧が印加された場合に前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定される、可変容量コンデンサ。
（形態４）
形態３に記載の可変容量コンデンサであって、
前記共振回路は、直列共振回路であり、
前記第２容量値は、前記第１容量値よりも小さい、可変容量コンデンサ。
（形態５）
形態３または４に記載の可変容量コンデンサであって、
前記１次側コイルに印加される交流電力の電圧がゼロボルトである時点付近から前記第２制御電圧の印加が開始される、可変容量コンデンサ。
（形態６）
形態１から５のいずれか一項に記載の可変容量コンデンサであって、
前記誘電体層は、予め定められた動作温度より高い温度における比誘電率が、前記動作温度における比誘電率よりも小さい誘電特性を有する、可変容量コンデンサ。
（形態７）
受電装置（８０）に非接触給電する給電装置（７０）であって、
可変容量コンデンサ（Ｃ１）と１次側コイル（Ｌ１）とで構成される共振回路（７２）と、
前記可変容量コンデンサに制御電圧を印加する制御電圧印加回路（７６）と、を備え、
前記可変容量コンデンサは、
第１制御電極層（２１）と、
前記第１制御電極層と向かい合う第２制御電極層（２２）と、
少なくとも、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層を挟んで向かい合う第１取出電極層（１１）と、第２取出電極層（１２）とを備え、
前記第１取出電極層と前記第２取出電極層とは、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に前記制御電圧が印加された場合に、前記第１制御電極層と前記第２制御電極層との間に生じる電界ベクトルと交わる方向に沿って電界を生じさせる位置に配置されており、
前記制御電圧印加回路は、
前記制御電圧を第１制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを第１容量値に設定することにより、前記共振回路に予め定められた動作周波数の交流電力が印加された場合に、前記共振回路を共振状態に設定する給電動作と、
前記制御電圧を前記第１制御電圧とは異なる前記第２制御電圧に設定して、前記可変容量コンデンサを前記第１容量値とは異なる第２容量値に設定することにより、前記共振回路に前記動作周波数の前記交流電力が印加された場合に、前記共振回路を非共振状態に設定する待機動作、とを実行可能である、給電装置。
【符号の説明】
【0072】
１１…第１取出電極層、１２…第２取出電極層、２１…第１制御電極層、２２…第２制御電極層、３２…第２誘電体層、７０…給電装置、７３…制御回路、７６，２７６，３７６，４７６…制御電圧印加回路、Ｃ１…可変容量コンデンサ、Ｌ１…１次側コイル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】