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(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】P2024072603
(43)【公開日】2024-05-28
(54)【発明の名称】異物検知装置及びコイル装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/60 20160101AFI20240521BHJP
H01F 5/00 20060101ALI20240521BHJP
H01F 38/14 20060101ALI20240521BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20240521BHJP
【ＦＩ】
H02J50/60
H01F5/00 E
H01F38/14
H02J50/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022183536
(22)【出願日】2022-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(72)【発明者】
【氏名】小野坂 健
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 勇輝
(72)【発明者】
【氏名】三島 大地
(72)【発明者】
【氏名】長岡 真吾
(57)【要約】
【課題】異物検知困難な領域を減らすためにサーチコイルに重ねて配置する追加のサーチコイルのサイズを小さくする。
【解決手段】異物検知装置は、複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、複数の第２コイルを有する第２サーチコイルと、制御部とを備える。隣り合う第１コイルに流れる電流が逆向きとなるように複数の第１コイルは電気的に直列接続され、隣り合う第２コイルに流れる電流が逆向きとなるように第２コイルは電気的に直列接続されている。隣り合う第１コイルの境界部には、各第１コイルが有する配線が互いに平行且つ近接して配置されている。制御部は、各サーチコイルに電圧を印加して異物の有無を判定する。第２コイルの配線に囲まれた領域が第１コイルの境界部の端部と重なるように第２サーチコイルが配置されている。
【選択図】図５
【解決手段】異物検知装置は、複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、複数の第２コイルを有する第２サーチコイルと、制御部とを備える。隣り合う第１コイルに流れる電流が逆向きとなるように複数の第１コイルは電気的に直列接続され、隣り合う第２コイルに流れる電流が逆向きとなるように第２コイルは電気的に直列接続されている。隣り合う第１コイルの境界部には、各第１コイルが有する配線が互いに平行且つ近接して配置されている。制御部は、各サーチコイルに電圧を印加して異物の有無を判定する。第２コイルの配線に囲まれた領域が第１コイルの境界部の端部と重なるように第２サーチコイルが配置されている。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
平面視において配列された複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、
前記第１サーチコイル及び前記第２サーチコイルに電圧を印加可能な制御部と、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
前記制御部は、前記第１サーチコイルに電圧を印加することによって前記第１サーチコイル上の異物の有無を判定し、前記第２サーチコイルに電圧を印加することによって前記第２サーチコイル上の異物の有無を判定し、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている異物検知装置。
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、
前記第１サーチコイル及び前記第２サーチコイルに電圧を印加可能な制御部と、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
前記制御部は、前記第１サーチコイルに電圧を印加することによって前記第１サーチコイル上の異物の有無を判定し、前記第２サーチコイルに電圧を印加することによって前記第２サーチコイル上の異物の有無を判定し、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている異物検知装置。
【請求項2】
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が重なっている前記第１コイルの前記境界部の端部は、複数の前記第１コイルに囲まれている請求項１に記載の異物検知装置。
【請求項3】
前記第１サーチコイルは、平面視において２行２列に配列された４つの前記第１コイルを有し、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が４つの前記第１コイルの中央部に位置する前記境界部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている請求項２に記載の異物検知装置。
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が４つの前記第１コイルの中央部に位置する前記境界部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている請求項２に記載の異物検知装置。
【請求項4】
平面視において、１つの前記第２サーチコイルは、前記第１サーチコイルより小さい請求項１に記載の異物検知装置。
【請求項5】
平面視において、前記第１サーチコイルの外縁部と重なっている前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの境界部は、前記第１サーチコイルの外方に位置している請求項１に記載の異物検知装置。
【請求項6】
前記第２サーチコイルは、２つの前記第２コイルを有する請求項１に記載の異物検知装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記第１サーチコイル及び前記第２サーチコイルに対して選択的に電圧を印加する請求項１から６のいずれか１項に記載の異物検知装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記第１サーチコイルに電圧を印加して前記第１サーチコイル上の異物の有無を判定した後、前記第２サーチコイルに電圧を印加して前記第２サーチコイル上の異物の有無を判定する請求項７に記載の異物検知装置。
【請求項9】
平面視において配列された複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されているコイル装置。
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されているコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、コイルを有するコイル装置と当該コイル装置を有する異物検知装置とに関する。
【背景技術】
【0002】
コイルを有する異物検知装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された異物検知装置は、セットセンサコイルと、セットセンサコイルの電圧に応じて異物を検出する判定装置とを備える。セットセンサコイルは、第１巻き方向の複数の第１ユニットセンサコイルと、第１巻き方向と逆の方向の第２巻き方向の複数の第２ユニットセンサコイルとを備える。
【0003】
特許文献１に開示された異物検知装置では、セットセンサコイル上に異物が存在しない場合、外部からの磁束に貫かれた第１ユニットセンサコイルと第２ユニットセンサコイルとの各々に、同じ大きさ且つ逆符号の起電力が生じる。第１ユニットセンサコイルに生じた起電力と第２ユニットセンサコイルに生じた起電力とは相殺される。よって、異物が存在しない場合、セットセンサコイルに生じる起電力はゼロである。
【0004】
一方、特許文献１に開示された異物検知装置では、セットセンサコイル上に異物が存在する場合、各ユニットセンサコイルを貫く外部からの磁束に偏りが生じる。これにより、セットセンサコイルに生じる起電力はゼロでなくなる。判定装置は、セットセンサコイルの電力がゼロであるか否かによって異物の存在の有無を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０１６／０３１２０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に開示された異物検知装置の検知方式は、外部からの磁束によってセットセンサコイルに発生する起電力に基づいて異物の有無を検知する他励方式である。他励方式の異物検知装置では、隣り合う第１ユニットセンサコイルと第２ユニットセンサコイルとの境界線上に異物が存在すると、異物が存在しない場合と同様に起電力が相殺され、セットセンサコイルに生じる起電力がゼロとなるおそれがある。つまり、他励方式の異物検知装置では、隣り合う第１ユニットセンサコイルと第２ユニットセンサコイルとの境界線の全域が、異物検知困難な領域である低感度領域である。
【0007】
特許文献１には、２つのセットセンサコイルが互いにずれた位置に重ねて配置された異物検知装置が開示されている。この異物検知装置では、一方のセットセンサコイルにおいて低感度領域上に異物が存在して異物検知ができない場合であっても、他方のセットセンサコイルにおいて異物検知が可能である。
【0008】
しかしながら、他励方式の異物検知装置では、前述したように、低感度領域が第１ユニットセンサコイルと第２ユニットセンサコイルとの境界線の全域に亘っている。そのため、１つのセットセンサコイルの低感度領域に追加のセットセンサコイルを重ねる場合、追加のセットセンサコイルのサイズが大きくなってしまう。例えば、異物検知装置が無線電力伝送に適用される場合に、セットセンサコイルの存在によって無線電力伝送の給電量が小さくなるおそれがあるため、セットセンサコイルのサイズは出来るだけ小さい方がよい。
【0009】
従って、本開示の目的は、前記課題を解決することにあって、異物検知困難な低感度領域を減らすために１つのサーチコイルに重ねて配置する追加のサーチコイルのサイズを小さくすることができる異物検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の一態様に係る異物検知装置は、
平面視において配列された複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、
前記第１サーチコイル及び前記第２サーチコイルに電圧を印加可能な制御部と、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
前記制御部は、前記第１サーチコイルに電圧を印加することによって前記第１サーチコイル上の異物の有無を判定し、前記第２サーチコイルに電圧を印加することによって前記第２サーチコイル上の異物の有無を判定し、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている。
平面視において配列された複数の第１コイルを有する第１サーチコイルと、
平面視において配列された複数の第２コイルを有する少なくとも１つの第２サーチコイルと、
前記第１サーチコイル及び前記第２サーチコイルに電圧を印加可能な制御部と、を備え、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第１コイルは電気的に直列接続され、
前記第２サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第２コイルの一方に前記第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方に前記第２巻回方向の電流が流れるように、複数の前記第２コイルは電気的に直列接続され、
前記第１サーチコイルにおいて、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部には、２つの前記第１コイルの一方が有する配線と、２つの前記第１コイルの他方が有する配線とが互いに平行且つ近接して配置され、
前記制御部は、前記第１サーチコイルに電圧を印加することによって前記第１サーチコイル上の異物の有無を判定し、前記第２サーチコイルに電圧を印加することによって前記第２サーチコイル上の異物の有無を判定し、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が前記第１コイルの前記境界部の端部を含む前記第１コイルの前記境界部の一部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されている。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、異物検知困難な低感度領域を減らすために１つのサーチコイルに重ねて配置する追加のサーチコイルのサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１は、実施形態に係る無線給電装置の一例を模式的に例示する。図１に示す異物検知装置１０は、例えば、無線給電装置１に適用される。異物検知装置１０は、無線給電装置１において無線給電が実行されているときに、無線給電装置１に異物が混入しているか否かを判定する。
【0014】
図１に示すように、無線給電装置１は、送信コイル２と、送信側カバー３と、送信制御部４と、受信コイル５と、受信側カバー６と、受信制御部７と、異物検知装置１０とを備える。
【0015】
送信コイル２は、例えば、基板の表面や内部に形成された配線パターンを有している。配線パターンは配線の一例である。配線パターンは、銅等の導電性の材料で構成されている。配線パターンは、渦巻形状や螺旋形状等に形成されている。なお、送信コイル２の構成は、基板に形成された配線パターンに限らない。例えば、送信コイル２は、渦巻形状や螺旋形状等に形成された電線で構成されていてもよい。この場合、電線は配線の一例である。
【0016】
送信側カバー３は、箱状の部材である。送信側カバー３の内部に、送信コイル２が配置されている。送信側カバー３の材料は、任意であり、例えば樹脂である。図１では、送信側カバー３の下方が開放されているが、送信側カバー３の構成はこれに限らない。例えば、送信側カバー３の側方が開放されていてもよいし、送信側カバー３は開放されていなくてもよい。
【0017】
送信制御部４は、送信コイル２から受信コイル５への無線電力伝送(Wireless Power Transfer : WPT)の送信を制御する。送信制御部４は、例えばマイクロコントローラ(Microcontroller Unit : MCU)を備える。送信制御部４のＭＣＵは、給電開始の信号を受け取ると、送信コイル２へ電圧を印加する。給電開始の信号は、例えば、無線給電装置１の全体動作を制御する制御部（不図示）や、外部機器との通信を仲介するインタフェース部（不図示）等から送信制御部４へ伝達される。電圧を印加された送信コイル２には電流が流れる。これにより、送信コイル２を貫くように磁束が発生する。本実施形態において、送信制御部４は、異物検知装置１０の制御部４０と電気的に接続されている。
【0018】
送信コイル２と送信側カバー３と送信制御部４とは、無線給電装置１の送信機(Transmitter : Tx)の構成要素である。
【0019】
受信コイル５は、送信コイル２の上方に、送信コイル２と対向して配置されている。受信コイル５と送信コイル２との間には、送信側カバー３と受信側カバー６と異物検知装置１０の第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０とが設けられている。受信コイル５は、送信コイル２と同様に構成されている。送信コイル２に発生した磁束が受信コイル５を貫くことによって、受信コイル５に起電力が発生する。つまり、送信コイル２から受信コイル５へ電力伝送される。
【0020】
受信側カバー６は、送信側カバー３と同様に構成されている。受信側カバー６の内部に、受信コイル５が配置されている。
【0021】
受信制御部７は、送信コイル２から受信コイル５への無線電力伝送の受信を制御する。受信制御部７は、例えばマイクロコントローラを備える。受信制御部７が実行する受信コイル５に対する制御は、例えば出力電圧の制御である。出力電圧は、無線給電装置１に接続されている機器やバッテリーに応じて適切な値に調整（制御）される。
【0022】
受信コイル５と受信側カバー６と受信制御部７とは、無線給電装置１の受信機(Receiver : Rx)の構成要素である。
【0023】
異物検知装置１０は、異物検知(Foreign Object Detection : FOD)を行うものである。本実施形態において、異物検知装置１０は、無線給電装置１の送信コイル２と受信コイル５との間への金属等を含む異物５０の混入の有無を判定する。無線給電装置１が無線給電を実行しているときに送信コイル２と受信コイル５との間に異物５０が混入した場合、異物５０は発熱するおそれがある。異物検知装置１０は、異物５０が有ると判定した場合、送信制御部４へ、送信コイル２への電圧の印加を停止する旨の信号を送信する。当該信号を受け取った送信制御部４は、送信コイル２への電圧の印加を停止する。これにより、異物５０の発熱を低減または防止することができる。
【0024】
異物検知装置１０は、コイル装置１５と、制御部４０とを備える。コイル装置１５は、第１サーチコイル２０と、複数の第２サーチコイル３０と、を備える。なお、図１では、３つの第２サーチコイル３０が示されているが、本実施形態において、異物検知装置１０は、５つの第２サーチコイル３０を備える（図５参照）。
【0025】
第１サーチコイル２０と複数の第２サーチコイル３０とは、送信側カバー３の内部に配置されている。第１サーチコイル２０と複数の第２サーチコイル３０とは、送信コイル２の上方に位置しており、送信コイル２と上下方向１００に対向している。第１サーチコイル２０と複数の第２サーチコイル３０とは、受信コイル５の下方に位置しており、送信側カバー３と受信側カバー６とを挟んで、受信コイル５と上下方向１００に対向している。なお、図１では、第１サーチコイル２０が第２サーチコイル３０の上方に配置されているが、逆の配置でもよい。つまり、第２サーチコイル３０が第１サーチコイル２０の上方に配置されていてもよい。
【0026】
図２は、実施形態に係る第１サーチコイルを示す平面図を例示する。図２に示すように、第１サーチコイル２０は、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４を有する。なお、第１サーチコイル２０が有する第１コイルは４つに限らない。また、図２において、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は、互いに同一形状且つ同一サイズであるが、互いに異なる形状であってもよいし、互いに異なるサイズであってもよい。
【0027】
上方から見た平面視において、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は、上下方向１００と交差する仮想平面上に配列されている。本実施形態において、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は、２行２列に配列されている。
【0028】
第１コイル２０１は、配線パターン２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃによって構成されている。第１コイル２０２は、配線パターン２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃによって構成されている。第１コイル２０３は、配線パターン２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃによって構成されている。第１コイル２０４は、配線パターン２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃによって構成されている。
【0029】
４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は、以下の２条件を満たすように、電気的に直列接続されている。第１の条件は、隣り合う２つの第１コイルの境界部には、２つの第１コイルの一方が有する配線パターンと、２つの第１コイルの他方が有する配線パターンとが互いに平行且つ近接して配置されている。第２の条件は、第１サーチコイル２０に電流が流れるときに、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４のうち隣り合う２つの第１コイルに流れる電流の向きが互いに逆向きとなる。
【0030】
第１の条件について、以下に詳述する。図２において破線で示す領域は、４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の境界部２０Ａである。第１コイル２０１、２０２の境界部２０Ａにおいて、第１コイル２０１の配線パターン２０１Ｃと、第１コイル２０２の配線パターン２０２Ｃとが互いに平行且つ近接して配置されている。また、第１コイル２０１、２０３の境界部２０Ａにおいて、第１コイル２０１の配線パターン２０１Ｂと、第１コイル２０３の配線パターン２０３Ｂとが互いに平行且つ近接して配置されている。また、第１コイル２０２、２０４の境界部２０Ａにおいて、第１コイル２０２の配線パターン２０２Ｂと、第１コイル２０４の配線パターン２０４Ｂとが互いに平行且つ近接して配置されている。また、第１コイル２０３、２０４の境界部２０Ａにおいて、第１コイル２０３の配線パターン２０３Ｃと、第１コイル２０４の配線パターン２０４Ｃとが互いに平行且つ近接して配置されている。なお、互いに平行とは、完全に平行であるだけでなく、略平行であることも含む。
【0031】
第２の条件に付いて、以下に詳述する。図２に矢印で示すように、第１コイル２０１に反時計回りの電流Ｉ１が流れるとき、第１コイル２０１と隣り合う第１コイル２０２には時計回りの電流Ｉ２が流れ、第１コイル２０１と隣り合う第１コイル２０３には時計回りの電流Ｉ３が流れる。また、第１コイル２０１に反時計回りの電流Ｉ１が流れるときに時計回りＩ２、Ｉ３の電流が流れる第１コイル２０２、２０３と隣り合う第１コイル２０４には、反時計回りＩ４の電流が流れる。反時計回りの電流Ｉ１、Ｉ４は、第１巻回方向の電流の一例である。時計回りの電流Ｉ２、Ｉ３は、第２巻回方向の電流の一例である。以上の場合、第１コイル２０１、２０４には、図２の紙面の奥側から手前側の方向への磁束が発生し、第１コイル２０２、２０３には、図２の紙面の手前側から奥側への磁束が発生する。
【0032】
以上より、第１サーチコイル２０において、隣り合う２つの第１コイルの一方に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの第１コイルの他方に第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は電気的に直列接続されている。
【0033】
前記のように４つの第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４が電気的に直列接続されている場合、第１サーチコイル２０に電流が流れるときの隣り合う配線パターンに流れる電流が同じ向きとなる。詳述すると、第１コイル２０１の配線パターン２０１Ｂに流れる電流の向きは、第１コイル２０３の配線パターン２０３Ｂに流れる電流の向きと同じである。また、第１コイル２０１の配線パターン２０１Ｃに流れる電流の向きは、第１コイル２０２の配線パターン２０２Ｃに流れる電流の向きと同じである。また、第１コイル２０４の配線パターン２０４Ｂに流れる電流の向きは、第１コイル２０２の配線パターン２０２Ｂに流れる電流の向きと同じである。また、第１コイル２０４の配線パターン２０４Ｃに流れる電流の向きは、第１コイル２０３の配線パターン２０３Ｃに流れる電流の向きと同じである。
【0034】
図２に示す第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の各々のターン数は２であるが、２以外のターン数であってもよい。また、第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４のターン数は互いに異なっていてもよい。
【0035】
図３は、実施形態に係る第１サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。図４は、実施形態に係る第２サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。図３及び図４並びに後述する図５、図１０～図１３、及び図１９において、第１サーチコイル２０は、簡略化のために、図２に示すような配線パターンが示された図に代えて、図３に示すような模式的な記載とされている。同様に、第２サーチコイル３０も、図４に示すような模式的な記載とされている。
【0036】
以下に、第２サーチコイル３０の構成が説明される。ここで、異物検知装置１０は、図５に示すように５つの第２サーチコイル３０（３１～３５）を備えるが、各第２サーチコイル３０の構成は同じであるため、ここでは、第２サーチコイル３１の構成が説明され、他の第２サーチコイル３２～３５の構成の説明は省略される。
【0037】
図４に示すように、第２サーチコイル３０は、２つの第２コイル３０１、３０２を有する。なお、第２サーチコイル３０が有する第２コイルは２つに限らない。また、図４において、２つの第２コイル３０１、３０２は、互いに同一形状且つ同一サイズであるが、互いに異なる形状であってもよいし、互いに異なるサイズであってもよい。
【0038】
上方から見た平面視において、２つの第２コイル３０１、３０２は、上下方向１００と交差する配列されている。本実施形態において、２つの第２コイル３０１、３０２は、並んで配列されている。
【0039】
２つの第２コイル３０１、３０２は、第１サーチコイル２０の第１の条件及び第２の条件と同様の条件を満たすように、電気的に直列接続されている。
【0040】
第１の条件は、隣り合う２つの第２コイル３０１、３０２の境界部３０Ａには、２つの第２コイルの一方３０１が有する配線パターンと、２つの第２コイルの他方３０２が有する配線パターンとが互いに平行且つ近接して配置されている。なお、第１の条件に対応する条件は、満たされていなくてもよい。
【0041】
第２の条件は、第２サーチコイル３０に電流が流れるときに、隣り合う２つの第２コイル３０１、３０２に流れる電流の向きが互いに逆向きとなる。
【0042】
詳細には、図４に矢印で示すように、第２コイル３０１に反時計回りの電流Ｉ５が流れるとき、第２コイル３０１と隣り合う第２コイル３０２には時計回りの電流Ｉ６が流れる。反時計回りの電流Ｉ５は、第１巻回方向の電流の一例である。時計回りの電流Ｉ６は、第２巻回方向の電流の一例である。以上の場合、第２コイル３０１には、図２の紙面の奥側から手前側の方向への磁束が発生し、第２コイル３０２には、図２の紙面の手前側から奥側への磁束が発生する。
【0043】
以上より、第２サーチコイル３０において、隣り合う２つの第２コイルの一方３０１に第１巻回方向の電流が流れるときに、隣り合う２つの第２コイルの他方３０２に第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流が流れるように、複数の第２コイル３０１、３０２は電気的に直列接続されている。
【0044】
第１サーチコイル２０に電流が流れるときと同様に、前記のように２つの第２コイル３０１、３０２が電気的に直列接続されている場合、第２サーチコイル３０に電流が流れるときの隣り合う配線パターンに流れる電流が同じ向きとなる。
【0045】
第２コイル３０１、３０２の各々のターン数は２であるが、ターン数は２に限らない。また、第２コイル３０１、３０２のターン数は互いに異なっていてもよい。
【0046】
図３に示すように、第１サーチコイル２０及びその周辺領域は、境界部２０Ａと、周縁部２０Ｂと、囲繞部２０Ｃとを含む。境界部２０Ａは、第１サーチコイル２０において隣り合う２つの第１コイルの境界を構成する配線パターン及びその周辺の領域である。周縁部２０Ｂは、第１サーチコイル２０の外縁を構成する配線パターン及びその周辺の領域である。囲繞部２０Ｃは、第１サーチコイル２０の第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４において各配線パターンに囲まれた領域である。
【0047】
境界部２０Ａは、主部２０Ａａと、端部２０Ａｂ、２０Ａｃとを含む。端部２０Ａｂは、平面視における第１サーチコイル２０の外縁部における隣り合う２つの第１コイルの境界部である。端部２０Ａｃは、平面視における第１サーチコイル２０の外縁部ではない領域における隣り合う複数の第１コイルの境界部である。平面視における第１サーチコイル２０の外縁部ではない領域は、平面視における第１サーチコイル２０の内部を指す。平面視における第１サーチコイル２０の内部は、平面視における配線パターン２０１Ａ、２０２Ａ、２０３Ａ、２０４Ａの内側の領域を指す。本実施形態では、端部２０Ａｃは、平面視における第１サーチコイル２０の内部のうち、第１サーチコイル２０の中央部に位置している。なお、端部２０Ａｃは、第１サーチコイル２０の外縁部ではない領域であって中央部ではない領域に位置していてもよい。主部２０Ａａは、境界部２０Ａのうち端部２０Ａｂ、２０Ａｃを除く領域である。
【0048】
図４に示すように、第２サーチコイル３０及びその周辺領域は、境界部３０Ａと、周縁部３０Ｂと、囲繞部３０Ｃとを含む。境界部３０Ａは、第２サーチコイル３０において隣り合う２つの第２コイルの境界を構成する配線パターン及びその周辺の領域である。周縁部３０Ｂは、第２サーチコイル３０の外縁を構成する配線パターン及びその周辺の領域である。囲繞部３０Ｃは、第２サーチコイル３０の第２コイル３０１、３０２において各配線パターンに囲まれた領域である。
【0049】
境界部３０Ａは、主部３０Ａａと、端部３０Ａｂとを含む。端部３０Ａｂは、境界部３０Ａの両端部に位置しており、第２サーチコイル３０の外縁における隣り合う２つの第２コイル３０１、３０２の境界部である。主部３０Ａａは、境界部３０Ａのうち端部３０Ａｂを除く領域である。なお、本実施形態では、第２サーチコイル３０は、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｃのように中央部に位置する端部を有していないが、このような端部を有していてもよい。
【0050】
図１に示すように、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０は、送信コイル２と受信コイル５との間に位置している。そのため、送信コイル２から受信コイル５への無線電力伝送中に、送信コイル２において発生する磁束が第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０を貫く。これにより、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０に誘導電流が発生する。ここで、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０の配線パターンは前記の第２の条件を満たすように形成されている。そのため、第１サーチコイル２０の各第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４において発生した誘導電流は互いに打ち消し合い、第２サーチコイル３０の各第２コイル３０１、３０２において発生した誘導電流は互いに打ち消し合う。これにより、送信コイル２において発生する磁束による第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０の発熱が低減される。
【0051】
後述するように、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０には、制御部４０から電圧が印加される。すると、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０には、図２及び図４に示す矢印の向きに電流が流れる。これにより、第１サーチコイル２０において、第１コイル２０１、２０４には、図２の紙面の奥側から手前側の方向への磁束が発生し、第１コイル２０２、２０３には、図２の紙面の手前側から奥側への磁束が発生する。また、第２サーチコイル３０において、第２コイル３０１には、図２の紙面の奥側から手前側の方向への磁束が発生し、第２コイル３０２には、図２の紙面の手前側から奥側への磁束が発生する。
【0052】
このとき、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃでは、隣り合う２つの第１コイルにおいて発生する磁束が打ち消し合う。同様に、第２サーチコイル３０の境界部３０Ａの端部３０Ａｂでは、隣り合う２つの第２コイルにおいて発生する磁束が打ち消し合う。これにより、境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと境界部３０Ａの端部３０Ａｂとにおいて、磁束密度が低下する。この磁束密度の低下により、境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと境界部３０Ａの端部３０Ａｂとの上に異物５０（図１参照）がある場合に、異物５０の検知が困難となるおそれがある。つまり、境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと境界部３０Ａの端部３０Ａｂとは、異物検知困難な領域である低感度領域である。
【0053】
一方、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃ以外の領域（主部２０Ａａ、周縁部２０Ｂ、囲繞部２０Ｃ）では、端部２０Ａｂ、２０Ａｃと比べて磁束密度の低下が小さい又は磁束密度が低下しない。同様に、第２サーチコイル３０の境界部３０Ａの端部３０Ａｂ以外の領域（主部３０Ａａ、周縁部３０Ｂ、囲繞部３０Ｃ）では、端部３０Ａｂと比べて磁束密度の低下が小さい又は磁束密度が低下しない。
【0054】
以上を踏まえて、異物検知装置１０では、第１サーチコイル２０の低感動領域に、第２サーチコイル３０の低感動領域とは異なる領域が重ねて配置されている。以下に詳述する。
【0055】
図５は、実施形態に係る第１サーチコイル及び第２サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。図５に示すように、本実施形態において、異物検知装置１０は、５つの第２サーチコイル３０（３１～３５）を備える。なお、異物検知装置１０が備える第２サーチコイル３０の数は、５つに限らない。異物検知装置１０は、少なくとも１つの第２サーチコイル３０を備えていればよい。
【0056】
図５に示すように、平面視において、第２コイル３０１の囲繞部３０Ｃが第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと重なるように、第２サーチコイル３０が第１サーチコイル２０と重なるように配置されている。なお、平面視において、第２コイル３０２の囲繞部３０Ｃが第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと重なるように、第２サーチコイル３０が第１サーチコイル２０と重なるように配置されていてもよい。
【0057】
本実施形態では、第２サーチコイル３１の囲繞部３０Ｃは、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部２０Ａｃ上に配置されている。
【0058】
つまり、平面視において、第２サーチコイル３１の囲繞部３０Ｃは、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部のうち、第１サーチコイル２０の外縁部ではない領域（第１サーチコイル２０の内部）に位置する端部２０Ａｃに重なっている。平面視において、第２サーチコイル３１の囲繞部３０Ｃが重なっている境界部２０Ａの端部２０Ａｃは、複数の第１コイル２０１～２０４に囲まれている。
【0059】
また、第２サーチコイル３２の囲繞部３０Ｃは、第１コイル２０１、２０２の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ上に配置されている。第２サーチコイル３３の囲繞部３０Ｃは、第１コイル２０２、２０４の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ上に配置されている。第２サーチコイル３４の囲繞部３０Ｃは、第１コイル２０３、２０４の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ上に配置されている。第２サーチコイル３５の囲繞部３０Ｃは、第１コイル２０１、２０３の境界部２０Ａの端部２０Ａｂ上に配置されている。
【0060】
つまり、平面視において、第２サーチコイル３２、３３、３４、３５の囲繞部３０Ｃは、第１サーチコイル２０の境界部２０Ａの端部のうち、第１サーチコイル２０の外縁部に位置する端部に重なっている。
【0061】
平面視における第１サーチコイル２０の外縁部は、例えば、平面視における配線パターン２０１Ａ、２０２Ａ、２０３Ａ、２０４Ａがある領域を指す。平面視において、第２サーチコイル３２、３３、３４、３５の囲繞部３０Ｃが重なっている境界部２０Ａの端部２０Ａｂは、複数の第１コイル２０１～２０４に完全には囲まれていない。例えば、第２サーチコイル３２の囲繞部３０Ｃが重なっている境界部２０Ａの端部２０Ａｂは、その一部（図２の紙面下半分）を２つの第１コイル２０１、２０２によって囲まれているが、残り（図２の紙面上半分）は第１コイルによって囲まれていない。
【0062】
以上のように、平面視において第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とが重なって配置されていることにより、以下の効果が奏される。つまり、第１サーチコイル２０の低感度領域上にある異物５０が検知できない場合であっても、当該低感度領域に重ねて配置された第２サーチコイル３０に対する検知を行うことによって、当該低感度領域上にある異物５０を検知することができる。
【0063】
本実施形態では、平面視において、各第２サーチコイル３０は、第１サーチコイル２０より小さい。しかし、平面視において、第２サーチコイル３０は、第１サーチコイル２０以上のサイズであってもよい。例えば、第２サーチコイル３０は、第１サーチコイル２０と同様に４つのコイルを有していてもよい。
【0064】
平面視において、境界部３０Ａの囲繞部３０Ｃが境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃに加えて境界部２０Ａの主部２０Ａａの一部と重なるように、第２サーチコイル３０が第１サーチコイル２０と重なるように配置されていてもよい。つまり、平面視において、第２コイルの配線パターンに囲まれた領域が第１コイルの境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃを含む第１コイルの境界部２０Ａの一部と重なるように、第２サーチコイル３０が配置されている。
【0065】
図１に示す制御部４０は、第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とに電圧を印加可能である。また、制御部４０は、第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０に発生する共振波形から異物５０の有無を判定する。
【0066】
図６は、実施形態に係る制御部のブロック図を模式的に例示する。図６に示すように、制御部４０は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）４１と、電圧印加回路４２と、サーチコイル(Search Coil : SC)切替部４３と、スイッチ４４とを備える。
【0067】
ＭＣＵ４１は、前述した電圧の印加と異物５０の有無の判定とを実現するための演算を実行する。電圧印加回路４２は、ＭＣＵ４１からの命令に基づいて、第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とに適切なレベルの電圧を印加するための増幅等を実行する回路を有する。また、電圧印加回路４２は、第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とからの共振波形をＭＣＵ４１へ送る。ＳＣ切替部４３は、ＭＣＵ４１からの命令に基づいて、電圧印加回路４２からの電圧を当該命令に対応するサーチコイル２０、３１、３２、３３、３４、３５へ送るようにスイッチ４４を切り替える。
【0068】
図６に示すスイッチ４４から延びた信号線ＳＣ２０、ＳＣ３１、ＳＣ３２、ＳＣ３３、ＳＣ３４、ＳＣ３５は、それぞれ第１サーチコイル２０、第２サーチコイル３１、第２サーチコイル３２、第２サーチコイル３３、第２サーチコイル３４、第２サーチコイル３５と電機的に接続されている。各サーチコイル２０、３１、３２、３３、３４、３５は、制御部４０のスイッチ４４と電気的に接続された信号線と、制御部４０の基準電位と電気的に接続されたグランド線とを有する。図２に示す信号線ＳＣ２０は、制御部４０のスイッチ４４と電気的に接続されており、図２に示すグランド線ＧＮＤは、制御部４０の基準電位と電気的に接続されている。図３及び図４では、信号線及びグランド線は省略されている。
【0069】
制御部４０の構成は、図６に示すような構成に限らない。例えば、制御部４０は、メモリとＣＰＵ(Central Processing Unit)とを備えていてもよい。この場合、例えば、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、前記の演算が実行される。また、例えば、制御部４０は、前記の演算が実行可能な回路によって構成されていてもよい。このような回路は、例えば、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等である。制御部４０は、前述した構成が組み合わされて実現されてもよい。例えば、制御部４０は、メモリと、ＣＰＵと、ＡＳＩＣとを備えていてもよい。
【0070】
本実施形態において、制御部４０は、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０に対して選択的に電圧を印加し、印加した電圧によって第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０に発生する共振波形から異物５０の有無を判定する。以下に詳述する。
【0071】
図７は、サーチコイルに電圧を印加したときの時間に対する電圧を示すグラフを模式的に例示する。図７に示すように、制御部４０は、スイッチ４４によって選択されている選択サーチコイル（第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３１～３５の何れかのサーチコイル）に対してインパルス電圧を印加する。第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０の各々は、並列ＬＣ共振回路となっている。そのため、選択サーチコイルでは、印加されたインパルス電圧に対して共振波形が発生する。
【0072】
選択サーチコイル上に異物５０が無い場合、図７の上段に示すような共振波形が発生する。一方、選択サーチコイル上に異物５０が有る場合、図７に下段に示すような共振波形が発生する。図７の上段に示す共振波形の周期は、図７の下段に示す共振波形の周期より長い。制御部４０は、この周期の違いに基づいて、異物５０の有無を判定する。制御部４０内のメモリ（不図示）には、予め設定された電圧閾値Ｖｔｈと予め設定された時間閾値Ｔｔｈとが記憶されている。
【0073】
電圧閾値Ｖｔｈは、制御部４０に内蔵されたタイマ回路のカウント開始のタイミングを設定するためのものである。共振波形の電圧値が電圧閾値Ｖｔｈを超えたタイミングで、タイマ回路はカウント開始する。制御部４０は、共振波形の振動数が予め設定された回数（図７では５回）となるまでの時間（以下、振動時間と称する。）をタイマ回路によって測定する。なお、タイマ回路は、異物５０の有無の判定後にリセットされる。
【0074】
選択サーチコイル上に異物５０が無い場合の振動時間ＴｗｏＦ０が予め測定されて、制御部４０内のメモリに記憶されている。制御部４０は、異物５０の有無の判定においてタイマ回路によって測定した振動時間ＴｗＦ０を、メモリに記憶されている振動時間ＴｗｏＦ０と比較して、２つの振動時間の差分ΔＴを算出する。この差分ΔＴをメモリに記憶されている時間閾値Ｔｔｈと比較する。選択サーチコイル上に異物５０が有る場合の共振波形の周期は、選択サーチコイル上に異物５０が無い場合の共振波形の周期より短い。制御部４０は、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈより小さい場合に選択サーチコイル上に異物５０が無いと判定し、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈより大きい場合に選択サーチコイル上に異物５０が有ると判定する。なお、本実施形態では、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈと同じ場合、制御部４０は、選択サーチコイル上に異物５０が無いと判定するが、異物５０が有ると判定してもよい。
【0075】
以下、異物検知装置１０による異物検知の動作が、図８及び図９を参照しつつ説明される。図８は、異物検知装置による異物検知の順序を説明するためのフローチャートを例示する。図９は、異物検知装置による異物の有無の判定の手順を説明するためのフローチャートを例示する。
【0076】
異物検知装置１０による異物検知は、例えば、無線給電装置１の無線給電中に、予め設定された時間（例えば１秒）毎に実行される。
【0077】
図８に示すように、異物検知において、制御部４０は、最初に、第１サーチコイル２０上の異物５０の有無、例えば送信側カバー３の上面における第１サーチコイル２０の真上に異物５０が有るか否かを検知する（Ｓ１０）。次に、制御部４０は、第２サーチコイル３０上の異物５０の有無、例えば送信側カバー３の上面における第２サーチコイル３０の真上に異物５０が有るか否かを検知する（Ｓ２０～Ｓ６０）。本実施形態において、制御部４０は、第２サーチコイル３１、３２、３３、３４、３５の順序で異物５０の有無を検知する（Ｓ２０～Ｓ６０）。つまり、本実施形態において、制御部４０は、第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０に対して選択的に電圧を印加する。また、制御部４０は、第１サーチコイル２０上の異物５０の有無を検知した後、第２サーチコイル３０上の異物５０の有無を検知する。なお、異物検知の順序は、図８に示す順序に限らない。例えば、図８とは逆に、制御部４０は、第２サーチコイル３０上の異物５０の有無を検知した後、第１サーチコイル２０上の異物５０の有無を検知してもよい。
【0078】
【0079】
図９に示すように、ＳＣ切替部４３がＭＣＵ４１からの命令に基づいてスイッチ４４を信号線ＳＣ２０にセットする。これにより、制御部４０と第１サーチコイル２０とが電気的に接続される（Ｓ１１０）。このとき、制御部４０と第２サーチコイル３０とは電気的に接続されていない。
【0080】
次に、電圧印加回路４２がＭＣＵ４１からの命令に基づいてスイッチ４４によって選択されている第１サーチコイル２０へインパルス電圧を印加する（Ｓ１２０）。これにより、第１サーチコイル２０において発生する共振波形が制御部４０へ送られる。
【0081】
制御部４０は、前述のようにして、差分ΔＴを算出して、差分ΔＴと時間閾値Ｔｔｈとを比較する（Ｓ１３０）。
【0082】
差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈより大きい場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、制御部４０は、第１サーチコイル２０上に異物が有ると判定する（Ｓ１５０）。一方、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈ以下の場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、制御部４０は、第１サーチコイル２０上に異物が無いと判定する（Ｓ１４０）。以上のようにして、ステップＳ１０において、制御部４０は、第１サーチコイルに電圧を印加することによって第１サーチコイル２０上の異物５０の有無を判定する。
【0083】
第１サーチコイル２０上に異物５０が有ると判定した場合、制御部４０は、送信制御部４へ給電停止信号を送る（Ｓ１５０）。給電停止信号を受け取った送信制御部４は、送信コイル２への電圧の印加を停止する。この場合、無線給電が停止され、図８に示す異物検知処理も停止される。
【0084】
第１サーチコイル２０上に異物５０が無いと判定した場合（Ｓ１４０）、制御部４０は、続けて図８のステップＳ２０以降の処理を実行する。つまり、制御部４０は、続けて第２サーチコイル３０上に異物が有るか否かを判定する。ステップＳ２０以降においても、ステップＳ１０と同様に、図９に示す処理が実行される。
【0085】
例えば、ステップＳ２０において実行される図９に示す処理では、制御部４０と第２サーチコイル３１とが電気的に接続され（Ｓ１１０）、第２サーチコイル３１へインパルス電圧が印加される（Ｓ１２０）。次に、制御部４０は、差分ΔＴを算出して、差分ΔＴと時間閾値Ｔｔｈとを比較する（Ｓ１３０）。制御部４０は、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈ以下の場合に（Ｓ１３０：ＹＥＳ）第２サーチコイル３１上に異物が無いと判定し（Ｓ１４０）、差分ΔＴが時間閾値Ｔｔｈより大きい場合（Ｓ１３０：ＮＯ）に第２サーチコイル３１上に異物が有ると判定する（Ｓ１５０）。以上のようにして、ステップＳ２０において、制御部４０は、第２サーチコイル３１に電圧を印加することによって第２サーチコイル３１上の異物５０の有無を判定する。第２サーチコイル３２、３３、３４、３５上の異物５０の有無の判定も同様にして実行される。
【0086】
本実施形態によれば、制御部４０は、第１サーチコイル２０に電圧を印加することによって第１サーチコイル２０上の異物の有無を判定し、第２サーチコイル３０（３１～３５）に電圧を印加することによって第２サーチコイル３０上の異物の有無を判定する。つまり、本実施形態の検知方式は、他励方式ではなく、自コイルに印加される電圧に基づいて異物の有無を検知する自励方式である。自励方式では、異物検知困難な領域である低感度領域は、隣り合う２つの第１コイルの境界部２０Ａの全域ではなく第１コイルの境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃである。
【0087】
本実施形態では、平面視において、第２コイル３０１の配線パターンに囲まれた領域である囲繞部３０Ｃが第１コイルの境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃと重なるように、第２サーチコイル３０が配置されている。これにより、第１サーチコイル２０の低感度領域上に異物が存在しているために第１サーチコイル２０への電圧の印加によって当該異物の検知が困難な場合であっても、第２サーチコイル３０への電圧の印加によって当該異物を検知することができる。
【0088】
また、本実施形態では、平面視において、第２コイル３０１の配線パターン３０１Ａ、３０１Ｂに囲まれた領域である囲繞部３０Ｃが第１コイの境界部２０Ａの一部と重なるように、各第２サーチコイル３１～３５が配置されている。つまり、本実施形態では、平面視において、各第２サーチコイル３１～３５は、第１コイルの境界部２０Ａの全域でなく一部と重なるように配置されている。そのため、本実施形態では、各第２サーチコイル３１～３５のサイズを小さくすることができる。
【0089】
平面視において、第１コイルの境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃは、第１サーチコイル２０の外縁部と、第１サーチコイル２０の外縁部以外（第１サーチコイル２０の内部）とに位置し得る。第１サーチコイル２０上の異物を検知する場合、第１サーチコイル２０の内部において異物を検知することの必要性は、第１サーチコイル２０の外縁部において異物を検知することの必要性より高い。本実施形態によれば、平面視において、第２コイル３０１の配線パターン３０１Ａ、３０１Ｂに囲まれた領域である囲繞部３０Ｃが重なっている第１コイルの境界部２０Ａの端部２０Ａｃは、複数の第１コイル２０１～２０４に囲まれている。つまり、平面視において、囲繞部３０Ｃが重なっている第１コイル２０１～２０４の境界部２０Ａの端部２０Ａｃは、第１サーチコイル２０の内部の一部である第１サーチコイル２０の中央部に位置している。すなわち、本実施形態によれば、異物の検知の必要性が高い領域において、異物検知の確実性を向上させることができる。
【0090】
各第２サーチコイル３１～３５は、平面視において第１サーチコイル２０の低感度領域を包含できる大きさであればよい。本実施形態によれば、平面視において各第２サーチコイル３１～３５は第１サーチコイル２０より小さい。そのため、各第２サーチコイル３１～３５が必要以上に大きくなることを抑制することができる。
【0091】
本実施形態によれば、各第２サーチコイル３１～３５は２つの第２コイル３０１、３０２を有する。この場合、各第２サーチコイル３１～３５が３つ以上の第２コイルを有する構成よりも、各第２サーチコイル３１～３５を小さくすることができる。
【0092】
制御部４０が第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とに並行して電圧を印加する場合、第１サーチコイル２０に生じた磁束と第２サーチコイル３０に生じた磁束とが相互に作用して、異物５０の誤検知が起こるおそれがある。本実施形態によれば、制御部４０は第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０に対して選択的に電圧を印加するため、前記の誤検知が起こる可能性を低くすることができる。
【0093】
本実施形態によれば、最初に第１サーチコイル２０に電圧を印加して第１サーチコイル２０の低感度領域を除く領域における異物の有無を検知し、その後に、第２サーチコイル３０に電圧を印加して第１サーチコイル２０の低感度領域における異物の有無を検知することができる。通常、第１サーチコイル２０上の領域において低感度領域が占める割合は、低感度領域以外の領域が占める割合より小さい。つまり、本実施形態によれば、第１サーチコイル２０上の異物の有無を検知する場合に、多くの割合を占める領域における異物の有無を先行して検知する。これにより、異物検知を迅速に実行し得る。
【0094】
【0095】
例えば、異物検知装置１０は、図１０に示すような四角形状の第１サーチコイル２１を備えていてもよい。図１０は、変形例の第１サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。第１サーチコイル２１は、４つの第１コイル２１１～２１４を有する。第１サーチコイル２１及びその周辺領域は、境界部２１Ａと、周縁部２１Ｂと、囲繞部２１Ｃとを含む。境界部２１Ａは、主部２１Ａａと、端部２１Ａｂ、２１Ａｃとを含む。
【0096】
また、例えば、異物検知装置１０は、図１１に示すような円形状の第１サーチコイル２２を備えていてもよい。図１１は、変形例の第１サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。第１サーチコイル２２は、８つの第１コイル２２１～２２８を有する。第１サーチコイル２２及びその周辺領域は、境界部２２Ａと、周縁部２２Ｂと、囲繞部２２Ｃとを含む。境界部２２Ａは、主部２２Ａａと、端部２２Ａｂ、２２Ａｃとを含む。
【0097】
また、例えば、異物検知装置１０は、図１２に示すような四角形状の第１サーチコイル２３を備えていてもよい。図１２は、変形例の第１サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。第１サーチコイル２３は、６つの第１コイル２３１～２３６を有する。第１サーチコイル２３及びその周辺領域は、境界部２３Ａと、周縁部２３Ｂと、囲繞部２３Ｃとを含む。境界部２３Ａは、主部２３Ａａと、端部２３Ａｂ、２３Ａｃとを含む。第１サーチコイル２３は、２つの端部２３Ａｃを含む。
【0098】
本実施形態では、第２サーチコイル３０は図４に示すような形状であるが、これに限らない。
【0099】
例えば、異物検知装置１０は、図１３に示すような円形状の第２サーチコイル３６を備えていてもよい。図１３は、変形例の第２サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。第２サーチコイル３６は、２つの第２コイル３６１、３６２を有する。第２サーチコイル３６及びその周辺領域は、境界部３６Ａと、周縁部３６Ｂと、囲繞部３６Ｃとを含む。境界部３６Ａは、主部３６Ａａと、端部３６Ａｂとを含む。
【0100】
本実施形態の無線給電装置１では、送信機及び受信機が上下方向１００に並んで配置され、送信コイル２と受信コイル５とが上下方向１００に対向する構成が説明されたが、これに限らない。例えば、送信機及び受信機が上下方向１００と直交する水平方向に並んで配置され、送信コイル２と受信コイル５とが水平方向に対向していてもよい。つまり、送信コイル２と受信コイル５とは、垂直などに起立して配置されていてもよい。
【0101】
本実施形態の無線給電装置１では、受信機（受信コイル５、受信側カバー６、受信制御部７）が送信機（送信コイル２、送信側カバー３、送信制御部４）の上方に配置され、異物検知装置１０の第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０が送信側カバー３の内部に配置された構成が説明されたが、これに限らない。図１４は、変形例の無線給電装置を模式的に例示する。例えば、図１４に示す無線給電装置１Ａのように、送信機が受信機の上方に配置され、異物検知装置１０の第１サーチコイル２０及び第２サーチコイル３０が送信側カバー３の内部に配置されていてもよい。
【0102】
本実施形態の無線給電装置１では、異物検知装置１０の第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とは、送信側カバー３の内部に配置された構成が説明されたが、これに限らない。
【0103】
図１５は、変形例の無線給電装置を模式的に例示する。例えば、図１５に示す無線給電装置１Ｂのように、送信機が受信機の上方に配置された構成において、異物検知装置１０の第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とが、受信側カバー６の内部に配置されていてもよい。
【0104】
図１６は、変形例の無線給電装置を模式的に例示する。また、例えば、図１６に示す無線給電装置１Ｃのように、受信機が送信機の上方に配置された構成において、異物検知装置１０の第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０とが、受信側カバー６の内部に配置されていてもよい。
【0105】
本実施形態では、無線給電装置１が送信制御部４と受信制御部７とを備えている構成が説明されたが、これに限らない。
【0106】
図１７は、変形例の無線給電装置を模式的に例示する。例えば、図１７に示す無線給電装置１Ｄは、送信制御部４を備える一方で受信制御部７を備えていない。よって、無線給電装置１Ｄは、図１に示す無線給電装置１に比べて、受信機に搭載される部品数を少なくすることができる。
【0107】
図１７に示す無線給電装置１Ｄは、送信機が通信部８を備え、受信機が通信部９を備える。通信部８は、送信制御部４と電気的に接続されている。通信部９は、受信コイル５と電気的に接続されている。図１７に破線の矢印で示すように、通信部８と通信部９とは互いに無線通信可能に構成されている。図１７に示す構成の場合、送信制御部４が、受信機の通信部９から送信機の通信部８へ送られた情報に基づいて、出力電圧の調整（制御）を行う。つまり、図１に示す無線給電装置１では受信制御部７が行っていた出力電圧の調整を、図１７に示す無線給電装置１Ｄでは、送信制御部４が行う。
【0108】
なお、無線給電装置１Ｄは、図１に示す無線給電装置１から受信制御部７を除いて通信部８、９を追加した構成であるが、これに限らない。例えば、無線給電装置は、図１４に示す無線給電装置１Ａから受信制御部７を除いて通信部８、９を追加したものであってもよい。
【0109】
図１８は、変形例の無線給電装置を模式的に例示する。例えば、図１８に示す無線給電装置１Ｅは、受信制御部７を備える一方で送信制御部４を備えていない。よって、無線給電装置１Ｅは、図１５に示す無線給電装置１Ｂに比べて、送信機に搭載される部品数を少なくすることができる。
【0110】
図１８に示す無線給電装置１Ｅは、送信機が通信部８を備え、受信機が通信部９を備える。通信部８は、送信コイル２と電気的に接続されている。通信部９は、受信制御部７と電気的に接続されている。図１８に破線の矢印で示すように、通信部８と通信部９とは互いに無線通信可能に構成されている。図１８に示す構成の場合、受信制御部７は、受信コイル５から出力される電圧を調整（制御）する。例えば、送信機の通信部８から常に（或いは一定時間毎に）一定の出力がなされる。通信部９を介して当該出力の情報を取得した受信制御部７が、取得した情報に基づいて、バッテリー等に適切な電圧を供給できるように受信コイル５の出力電圧を制御する。図１８に示すような、送信制御部４を備えていない無線給電装置１Ｅでは、送電側の制御が不要になるために給電開始までの時間を早くすることができる。
【0111】
なお、無線給電装置１Ｅは、図１５に示す無線給電装置１Ｂから送信制御部４を除いて通信部８、９を追加した構成であるが、これに限らない。例えば、無線給電装置は、図１６に示す無線給電装置１Ｃから送信制御部４を除いて通信部８、９を追加したものであってもよい。
【0112】
本実施形態の無線給電装置１では、第１サーチコイル２０の全ての端部２０Ａｂ、２０Ａｃに第２サーチコイル３０が重ねられている構成が説明されたが、これに限らない。例えば、第１サーチコイル２０の端部２０Ａｃに第２サーチコイル３０が重ねられる一方で、第１サーチコイル２０の端部２０Ａｂに第２サーチコイル３０が重ねられていなくてもよい。また、例えば、第１サーチコイル２０の一部の端部２０Ａｂのみに第２サーチコイル３０が重ねられてもよい。
【0113】
本実施形態の無線給電装置１では、図５に示すように、平面視において、第１サーチコイル２０の外縁部と重なって配置された第２サーチコイル３２～３５の境界部３０Ａの一部が第１サーチコイル２０に重なっている構成が説明されたが、これに限らない。図１９は、変形例の第１サーチコイル及び第２サーチコイルを示す平面図を模式的に例示する。例えば、図１９に示すように、平面視において、第２サーチコイル３２～３５の境界部３０Ａは、第１サーチコイル２０の外方に位置して、第１サーチコイル２０と重なっていなくてもよい。
【0114】
図１９に示す構成によれば、平面視において、隣り合う２つの第２コイル３０１、３０２の境界部３０Ａは、第１サーチコイル２０の外方に位置している。つまり、平面視において、隣り合う２つの第２コイル３０１、３０２の境界部３０Ａの端部３０Ａｂ（第２サーチコイル３０の低感度領域）は、第１サーチコイル２０の外方に位置している。これにより、第１サーチコイル２０と第２サーチコイル３０との間における磁束の相互作用を低減することができる。
【0115】
本実施形態では、異物検知装置１０が無線給電装置１に設けられた構成が説明されたが、異物検知装置１０が設けられるのは無線給電装置１に限らない。異物検知装置１０は、自コイルに印加される電圧に基づいて異物の有無を検知する自励方式が採用可能な装置であればいずれの装置にも適用可能である。異物検知装置１０は、例えば、食品検査装置やゴミ分別機等に適用可能である。
【0116】
前記した説明は、以下のようにも表現することができる。
【0117】
（１） 本開示の一態様の異物検知装置１０は、平面視において配列された複数の第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４を有する第１サーチコイル２０と、平面視において配列された複数の第２コイル３０１、３０２を有する少なくとも１つの第２サーチコイル３０と、前記第１サーチコイル２０及び前記第２サーチコイル３０に電圧を印加可能な制御部４０と、を備え、前記第１サーチコイル２０において、隣り合う２つの前記第１コイルの一方２０１、２０４に第１巻回方向の電流Ｉ１、Ｉ４が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方２０２、２０３に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流Ｉ２、Ｉ３が流れるように、複数の前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は電気的に直列接続され、前記第２サーチコイル３０において、隣り合う２つの前記第２コイルの一方３０１に前記第１巻回方向の電流Ｉ５が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方３０２に前記第２巻回方向の電流Ｉ６が流れるように、複数の前記第２コイル３０１、３０２は電気的に直列接続され、前記第１サーチコイル２０において、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部２０Ａには、２つの前記第１コイルの一方２０１、２０４が有する配線（配線パターン２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０４Ｂ、２０４Ｃ）と、２つの前記第１コイルの他方２０２、２０３が有する配線（配線パターン２０２Ｂ、２０２Ｃ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）とが互いに平行且つ近接して配置され、前記制御部４０は、前記第１サーチコイル２０に電圧を印加することによって前記第１サーチコイル２０上の異物５０の有無を判定し、前記第２サーチコイル３０に電圧を印加することによって前記第２サーチコイル３０上の異物５０の有無を判定し、平面視において、前記第２コイル３０１の配線（配線パターン３０１Ａ、３０１Ｂ）に囲まれた領域（囲繞部３０Ｃ）が前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の前記境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃを含む前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の前記境界部２０Ａの一部と重なるように、前記第２サーチコイル３０が配置されている。
【0118】
（２） （１）の異物検知装置１０では、平面視において、前記第２コイル３０１の配線に囲まれた領域（囲繞部３０Ｃ）が重なっている前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の前記境界部２０Ａの端部２０Ａｃは、複数の前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４に囲まれていてもよい。
【0119】
（３）前記第１サーチコイルは、平面視において２行２列に配列された４つの前記第１コイルを有していてもよく、
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が４つの前記第１コイルの中央部に位置する前記境界部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されていてもよい。
平面視において、前記第２コイルの配線に囲まれた領域が４つの前記第１コイルの中央部に位置する前記境界部と重なるように、前記第２サーチコイルが配置されていてもよい。
【0120】
（４） （１）から（３）のいずれか１つの異物検知装置１０では、平面視において、１つの前記第２サーチコイル３０は、前記第１サーチコイル２０より小さくてもよい。
【0121】
（５） （１）から（４）のいずれか１つの異物検知装置１０では、平面視において、前記第１サーチコイル２０の外縁部（配線パターン２０１Ａ、２０２Ａ、２０３Ａ、２０４Ａ）と重なっている前記第２サーチコイル３０において、隣り合う２つの前記第２コイル３０１、３０２の境界部３０Ａは、前記第１サーチコイル２０の外方に位置していてもよい。
【0122】
（６） （１）から（５）のいずれか１つの異物検知装置１０では、前記第２サーチコイル３０は、２つの前記第２コイル３０１、３０２を有していてもよい。
【0123】
（７） （１）から（６）のいずれか１つの異物検知装置１０では、前記制御部４０は、前記第１サーチコイル２０及び前記第２サーチコイル３０に対して選択的に電圧を印加してもよい。
【0124】
（８） （７）の異物検知装置１０では、前記制御部４０は、前記第１サーチコイル２０に電圧を印加して前記第１サーチコイル２０上の異物５０の有無を判定した後、前記第２サーチコイル３０に電圧を印加して前記第２サーチコイル３０上の異物５０の有無を判定してもよい。
【0125】
（９） 本開示の一態様のコイル装置１５は、平面視において配列された複数の第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４を有する第１サーチコイル２０と、平面視において配列された複数の第２コイル３０１、３０２を有する少なくとも１つの第２サーチコイル３０と、を備え、前記第１サーチコイル２０において、隣り合う２つの前記第１コイルの一方２０１、２０４に第１巻回方向の電流Ｉ１、Ｉ４が流れるときに、隣り合う２つの前記第１コイルの他方２０２、２０３に前記第１巻回方向と逆方向の第２巻回方向の電流Ｉ２、Ｉ３が流れるように、複数の前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４は電気的に直列接続され、前記第２サーチコイル３０において、隣り合う２つの前記第２コイルの一方３０１に前記第１巻回方向の電流Ｉ５が流れるときに、隣り合う２つの前記第２コイルの他方３０２に前記第２巻回方向の電流Ｉ６が流れるように、複数の前記第２コイル３０１、３０２は電気的に直列接続され、前記第１サーチコイル２０において、隣り合う２つの前記第１コイルの境界部２０Ａには、２つの前記第１コイルの一方２０１、２０４が有する配線（配線パターン２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０４Ｂ、２０４Ｃ）と、２つの前記第１コイルの他方２０２、２０３が有する配線（配線パターン２０２Ｂ、２０２Ｃ、２０３Ｂ、２０３Ｃ）とが互いに平行且つ近接して配置され、平面視において、前記第２コイル３０１の配線（配線パターン３０１Ａ、３０１Ｂ）に囲まれた領域（囲繞部３０Ｃ）が前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の前記境界部２０Ａの端部２０Ａｂ、２０Ａｃを含む前記第１コイル２０１、２０２、２０３、２０４の前記境界部２０Ａの一部と重なるように、前記第２サーチコイル３０が配置されている。
【0126】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【0127】
本開示は、適宜図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【0128】
１０ 異物検知装置
２０ 第１サーチコイル
２０Ａ 境界部
２０Ａｂ 端部
２０Ａｃ 端部
２０１ 第１コイル
２０１Ｂ 配線パターン（配線）
２０１Ｃ 配線パターン（配線）
２０２ 第１コイル
２０２Ｂ 配線パターン（配線）
２０２Ｃ 配線パターン（配線）
２０３ 第１コイル
２０３Ｂ 配線パターン（配線）
２０３Ｃ 配線パターン（配線）
２０４ 第１コイル
２０４Ｂ 配線パターン（配線）
２０４Ｃ 配線パターン（配線）
３０ 第２サーチコイル
３０Ｃ 囲繞部（第２コイルの配線に囲まれた領域）
３０１ 第２コイル
３０１Ａ 配線パターン（配線）
３０１Ｂ 配線パターン（配線）
３０２ 第２コイル
３０２Ａ 配線パターン（配線）
３０２Ｂ 配線パターン（配線）
４０ 制御部
２０ 第１サーチコイル
２０Ａ 境界部
２０Ａｂ 端部
２０Ａｃ 端部
２０１ 第１コイル
２０１Ｂ 配線パターン（配線）
２０１Ｃ 配線パターン（配線）
２０２ 第１コイル
２０２Ｂ 配線パターン（配線）
２０２Ｃ 配線パターン（配線）
２０３ 第１コイル
２０３Ｂ 配線パターン（配線）
２０３Ｃ 配線パターン（配線）
２０４ 第１コイル
２０４Ｂ 配線パターン（配線）
２０４Ｃ 配線パターン（配線）
３０ 第２サーチコイル
３０Ｃ 囲繞部（第２コイルの配線に囲まれた領域）
３０１ 第２コイル
３０１Ａ 配線パターン（配線）
３０１Ｂ 配線パターン（配線）
３０２ 第２コイル
３０２Ａ 配線パターン（配線）
３０２Ｂ 配線パターン（配線）
４０ 制御部
【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】
【図18】
【図19】