(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-04
(45)【発行日】2023-10-13
(54)【発明の名称】組みとなる装置群
(51)【国際特許分類】
H02J 50/80 20160101AFI20231005BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20231005BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H02J50/80
H02J50/90
H02J50/10
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019173583
(22)【出願日】2019-09-24
(65)【公開番号】P2020054226
(43)【公開日】2020-04-02
【審査請求日】2022-08-18
(31)【優先権主張番号】P 2018195418
(32)【優先日】2018-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成３１年４月１５日に報道機関向け発表（長崎県ウェブサイトに掲載）
(73)【特許権者】
【識別番号】000214191
【氏名又は名称】長崎県
(74)【代理人】
【識別番号】100081824
【弁理士】
【氏名又は名称】戸島 省四郎
(72)【発明者】
【氏名】兵頭 竜二
(72)【発明者】
【氏名】神田 誠
(72)【発明者】
【氏名】田口 勝身
(72)【発明者】
【氏名】丁子谷 一
(72)【発明者】
【氏名】中川 豪
【審査官】辻丸 詔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０４６５７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１３５７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２８４１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２４００９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０３４９５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／８０
Ｈ０２Ｊ ５０／９０
Ｈ０２Ｊ ５０／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つことに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群。
【請求項2】
非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群。
【請求項3】
更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした請求項1記載の組みとなる装置群。
【請求項4】
非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、しかも前記送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送電側装置の内部に設けた高周波電力変換部を作動させるための回路電圧を変化させることで、送出する高周波電力の周波数を変化させることなく送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備えて、当該光パルス信号によって、送出する高周波電力の電力量を増減して受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つ機能Ａ、あるいは、当該光パルス信号によって、受電側装置が負荷に与える電力の電圧の異常を検知して、送出する高周波電力をカットオフする機能Ｂ、あるいは前記機能Ａ，Ｂを併せ持つ機能Ｃ、の何れかの機能Ａ，Ｂ又はＣを有することに特徴を持つ、組みとなる装置群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属接点を用いず電気的に非接触で電力を伝送する給電システムを構成するコネクタに実装して、しかも受電側装置が負荷に供給する電力の電圧を安定的に保つフィードバック技術に関する。
【背景技術】
【0002】
電力等の伝送において、金属接点を持つ接続部品は、錆びや漏電などの問題点があるため、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所での利用に制限がかかる。
【0003】
最近注目を集めている非接触給電に関連する技術は、利用者の利便性向上を優先しているため、給電側装置と受電側装置との位置関係が多少ズレても、安全に、かつ確実に非接触給電できることに特徴がある。その結果、非接触給電の電力効率の向上よりも、給電側装置と受電側装置との距離を伸ばすことが優先される傾向がある。その典型的な例である電気自動車への非接触給電（充電）においては、その給電（充電）の安全な開始と停止やその安定化に、無線通信を用いた制御が利用されることが多い。
【0004】
また一部においては、給電側装置と受電側装置とを近接して位置決めし、目的の非接触給電機能を提供するものも見受けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－２２８３９６号公報
【文献】特開２００９－２４００９９号公報
【文献】特開２０１７－１７５８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の発明は、非接触給電を受ける受電側装置に繋がる負荷の作動状態を識別し、受電側装置に繋がる負荷装置の待機時には比較的小さな電力を送るようにし、受電側装置に繋がる負荷装置が所望の作動時には比較的大きな電力を送るようにすることで、無駄な消費電力を減らすための工夫をしているものである。このため、フィードバック信号として、受電側装置から送電側装置に受電側装置に繋がる負荷装置状態を通知しているにすぎず、負荷がダイナミックに変動したときに負荷装置に安定した電圧供給を実現するものではない。
【0007】
特許文献２の発明は、非接触給電を受ける受電側装置に含まれる機能によって、負荷への出力電圧と基準電圧（目標電圧）との差分を光パルスのデューティ比で給電側装置に伝達する。そして、このデューティ比を一定に保つように給電側装置の送出電力を制御することで、受電側装置から負荷に供給される電圧を一定に保つものである。この方式を、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所（空気中）など、条件の異なる場所で使用した場合、光パルスの伝達条件が一定せず、光を送出した際のデューティ比と、それを検出した際のデューティ比とが異なる恐れがあり、結果として受電側装置から負荷に供給される電圧が安定しないことが予測される。
【0008】
特許文献３の発明は、受電側装置から給電側装置へのフィードバック信号を、いわゆるパケット通信を用いて伝達する方法を開示している。パケット通信を行うことは、通信の安定性の面では優れていると言えるが、情報のフレーミング処理や、受信したパケットからの情報の取り出しなど、応答性の良いフィードバックが実現できるとは考えがたい。
【0009】
以上のように先行技術は、非接触給電において受電側装置から給電側装置へのフィードバック機能を開示するものであるが、特定用途において出力を安定させるもの、空気中のように安定した使用環境において正常機能するもの、パケット通信の様な複雑な通信機能を使用するものである。
【0010】
このように、非接触給電に係る装置が、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所（空気中）、さらにはこれらの場所間を移動しながら利用されるケースなどを想定した場合にも安定して利用できる、受電側装置から給電側装置へのフィードバック機能を示す技術文献はない。
【0011】
本発明が解決しようとする更なる課題は、非接触給電に係る装置が、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所、さらにはこれらの場所間を移動しながら利用される場合なども想定し、利用条件が変動しても受電側装置から給電側装置へのフィードバックが安定して行われ、受電側装置が負荷に供給する電圧を安定制御する方法やその装置の構成に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つことに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群
２） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群
３） 更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした前記1）記載の組みとなる装置群
４） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、しかも前記送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送電側装置の内部に設けた高周波電力変換部を作動させるための回路電圧を変化させることで、送出する高周波電力の周波数を変化させることなく送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備えて、当該光パルス信号によって、送出する高周波電力の電力量を増減して受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つ機能Ａ、あるいは、当該光パルス信号によって、受電側装置が負荷に与える電力の電圧の異常を検知して、送出する高周波電力をカットオフする機能Ｂ、あるいは前記機能Ａ，Ｂを併せ持つ機能Ｃ、の何れかの機能Ａ，Ｂ又はＣを有することに特徴を持つ、組みとなる装置群
にある。
１） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つことに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群
２） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持ち、更に送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、組みとなる装置群
３） 更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした前記1）記載の組みとなる装置群
４） 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、しかも前記送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送電側装置の内部に設けた高周波電力変換部を作動させるための回路電圧を変化させることで、送出する高周波電力の周波数を変化させることなく送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備えて、当該光パルス信号によって、送出する高周波電力の電力量を増減して受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つ機能Ａ、あるいは、当該光パルス信号によって、受電側装置が負荷に与える電力の電圧の異常を検知して、送出する高周波電力をカットオフする機能Ｂ、あるいは前記機能Ａ，Ｂを併せ持つ機能Ｃ、の何れかの機能Ａ，Ｂ又はＣを有することに特徴を持つ、組みとなる装置群
にある。
【0013】
本発明の基本的構成は、受電側装置には電圧周波数変換（Ｖ／ｆ変換）機能と、その周波数に従ったパルス発光する部分を備え、給電側装置には受光した光パルスを電気的なパルス信号に変換する機能と、その電気的なパルス信号の単位時間あたりのパルス数を利用して、送出する高周波電力の電力（電圧）を増減する負帰還制御部を備え、これらの機能を統合することで結果として受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定（目標値）に保つものである。又は、受電側装置の負荷に印加される電圧が異常と判断すれば、高周波電力の送電を停止させることもできるタイプも提供する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、海面や海中、あるいは水濡れが心配される場所において、非接触給電技術を用いて、簡便かつ確実に安定した電力の伝送をする方法やその装置の提供を可能にする。
特に非接触給電において、受電側装置に繋がる負荷がダイナミックに変動する場合であっても、その負荷に供給される電力の電圧が一定に保たれる効果がある。
また、負荷が最小の時、言い換えれば無負荷の時、何の対策もこうじなければ、受電側装置からの出力電圧は極端に大きくなることが容易に推測できる。この場合であっても、本発明によって適正な電圧値に保たれることとなり、異常な高電圧を発生させないなどの効果もある。
特に非接触給電において、受電側装置に繋がる負荷がダイナミックに変動する場合であっても、その負荷に供給される電力の電圧が一定に保たれる効果がある。
また、負荷が最小の時、言い換えれば無負荷の時、何の対策もこうじなければ、受電側装置からの出力電圧は極端に大きくなることが容易に推測できる。この場合であっても、本発明によって適正な電圧値に保たれることとなり、異常な高電圧を発生させないなどの効果もある。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の送電側・受電側のコアの形状は、本実施例以外の形状のものも使用できる。又、両函体の位置決めの位置の保持も本実施例以外の機構をもって可能にできる。更に、負帰還制御部ＳＣ３に、図１と図２の両方の機能も保有させることもできる。
【実施例】
【0017】
図を用いて、実施例などを説明する。
【0018】
まずは図面を用いて、本発明の基本構成について説明する。
図１，２中の縦に描画された破線の左側の領域は送電側装置Ｓを示し、右側の領域は受電側装置Ｒを示している。
送電側装置Ｓは、整流回路、ＰＦＣ部、電力制御回路（高周波電力変換部）、誘導コイル、負帰還制御部、パルス検出部、光検出器（フォトダイオードなど）などを内包して構成される。左端に記載している電気記号（交流電圧源の記号）は外部の電源を表現している。
受電側装置Ｒも同様に、誘導コイル、整流回路、電圧周波数変換器（Ｖ／ｆ変換器）、発光器（発光ダイオードなど）などを内包して構成される。右端に記載されている電気記号（Ｒｚ）は外部の負荷を表現している。
なお、これらの構成は、電気系の記述で良く用いられるブロック図であり、具体的な構成は様々である。従って、この記載内容に限定されるものではない。
また、図を分かりやすく記載しているため、装置外殻（ケース）や物理的な配置図などは記載していないが、送電側装置に含まれる誘導コイルと受電側装置に含まれる誘導コイルとの位置関係は適切なものに保たれ、同時に、受電側装置に内包される発光器と送電側装置に内包される受光器との位置関係も適切なものに保たれているものとする。
図１，２中の縦に描画された破線の左側の領域は送電側装置Ｓを示し、右側の領域は受電側装置Ｒを示している。
送電側装置Ｓは、整流回路、ＰＦＣ部、電力制御回路（高周波電力変換部）、誘導コイル、負帰還制御部、パルス検出部、光検出器（フォトダイオードなど）などを内包して構成される。左端に記載している電気記号（交流電圧源の記号）は外部の電源を表現している。
受電側装置Ｒも同様に、誘導コイル、整流回路、電圧周波数変換器（Ｖ／ｆ変換器）、発光器（発光ダイオードなど）などを内包して構成される。右端に記載されている電気記号（Ｒｚ）は外部の負荷を表現している。
なお、これらの構成は、電気系の記述で良く用いられるブロック図であり、具体的な構成は様々である。従って、この記載内容に限定されるものではない。
また、図を分かりやすく記載しているため、装置外殻（ケース）や物理的な配置図などは記載していないが、送電側装置に含まれる誘導コイルと受電側装置に含まれる誘導コイルとの位置関係は適切なものに保たれ、同時に、受電側装置に内包される発光器と送電側装置に内包される受光器との位置関係も適切なものに保たれているものとする。
【0019】
この図において、電力の伝送について説明すれば、以下のとおりである。
送電側装置Ｓでは、受け取った電力（交番電流）を整流し、一旦、直流とする。その上で、ＰＦＣ部Ｓ１６によって高周波電力変換部Ｓ１７に必要な電圧まで昇圧する。そして、高周波電力変換部Ｓ１７において所望の高周波電力に変換する。この高周波電力は、誘導コイルＳＣ１へと供給される仕組みである。なお、ＰＦＣ部Ｓ１６による昇圧の程度は、負帰還制御部ＳＣ３，ＳＣ５からの制御量によって決定する。
受電側装置Ｒでは、相互誘導作用によって、誘導コイルＲＣ１に誘導起電力が発生する。そして、負荷ＲＣ４（Ｒｚ）の影響を受けた所定の電流が流れ、所定の電圧が発生することとなる。受電側装置Ｒの整流回路ＲＣ３は、負荷の種類や構成によって不要な場合もあるが、ここでは直流にしてから負荷ＲＣ４に電力を供給する場合の図を示している。
さらに、受電側装置Ｒに内包される電圧周波数変換器のＶ／ｆ変換回路ＲＣ５では、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧に応じた周波数の信号を作り出す。そして、その周波数に一致したパルス信号によって、受電側装置に含まれる光パルス発光器Ｒ１４をパルス発光させる。
送電側装置Ｓに内包される光パルス受光器Ｓ１４とパルス検出器Ｓ１４２は、受けたパルス光を電気的なパルス信号に変換し、そのパルス周期やパルス周波数を基に、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に印加している電力の電圧Ｖoutを推定する。そして、推定した受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧を適正値（目標値Ｅｖ）に持って行くよう、ＰＦＣ部Ｓ１６の昇圧機能を働かせるのに適量の制御量を負帰還制御部ＳＣ３が算定して、その制御量を指示する。
これらの一連の機能によって、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧が一定に保たれる。
送電側装置Ｓでは、受け取った電力（交番電流）を整流し、一旦、直流とする。その上で、ＰＦＣ部Ｓ１６によって高周波電力変換部Ｓ１７に必要な電圧まで昇圧する。そして、高周波電力変換部Ｓ１７において所望の高周波電力に変換する。この高周波電力は、誘導コイルＳＣ１へと供給される仕組みである。なお、ＰＦＣ部Ｓ１６による昇圧の程度は、負帰還制御部ＳＣ３，ＳＣ５からの制御量によって決定する。
受電側装置Ｒでは、相互誘導作用によって、誘導コイルＲＣ１に誘導起電力が発生する。そして、負荷ＲＣ４（Ｒｚ）の影響を受けた所定の電流が流れ、所定の電圧が発生することとなる。受電側装置Ｒの整流回路ＲＣ３は、負荷の種類や構成によって不要な場合もあるが、ここでは直流にしてから負荷ＲＣ４に電力を供給する場合の図を示している。
さらに、受電側装置Ｒに内包される電圧周波数変換器のＶ／ｆ変換回路ＲＣ５では、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧に応じた周波数の信号を作り出す。そして、その周波数に一致したパルス信号によって、受電側装置に含まれる光パルス発光器Ｒ１４をパルス発光させる。
送電側装置Ｓに内包される光パルス受光器Ｓ１４とパルス検出器Ｓ１４２は、受けたパルス光を電気的なパルス信号に変換し、そのパルス周期やパルス周波数を基に、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に印加している電力の電圧Ｖoutを推定する。そして、推定した受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧を適正値（目標値Ｅｖ）に持って行くよう、ＰＦＣ部Ｓ１６の昇圧機能を働かせるのに適量の制御量を負帰還制御部ＳＣ３が算定して、その制御量を指示する。
これらの一連の機能によって、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧が一定に保たれる。
【0020】
以下、実施例を説明する。なお、実施例を説明するにあたり、局所的に具体的な数値や代数式を用いるが、これらの数値や代数式によって発明の内容が限定されるものではない。
【0021】
図１，２は、本発明の実施例の一つを示している。
基本的な作動内容は、前述の本発明の図１に示す基本構成のとおりである。ここでは、電気回路等を構成するにあたり、ある程度具体的な値（数値）を加味して説明を加える。
まず、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４（Ｒｚ）に供給する電力の電圧（Ｖout）の定格値を直流Ｅ［Ｖ］とする。そして、電圧周波数変換部であるＶ／ｆ変換回路ＲＣ５では、光パルスの出力周波数ｆ［Ｈｚ］として、
ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖout－Ｅ） （ただし、Ｖmin≦Ｖout≦Ｖmax のとき）
ここで、 Ｖout＝Ｖminのとき ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖmin－Ｅ） を ｆmin とする。
Ｖout＝Ｖmaxのとき ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖmax－Ｅ） を ｆmax とする。
を出力する。なお、図２の負帰還の例では、
Ｖout＜Ｖmin または Ｖout＞Ｖmax のとき、 ｆ＝０（パルス発生なし）
とする。また、ｆo は、出力電圧が定格値Ｅ［Ｖ］の時の周波数値である。
受電側装置Ｒに内包される光パルス発光器Ｒ１４では、周波数ｆのパルス光を発する。なお、ｆ＝０の時は、図２のオンオフ負帰還制御部ＳＣ５は高周波電力変換部Ｓ１７の発光を停止する。
基本的な作動内容は、前述の本発明の図１に示す基本構成のとおりである。ここでは、電気回路等を構成するにあたり、ある程度具体的な値（数値）を加味して説明を加える。
まず、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４（Ｒｚ）に供給する電力の電圧（Ｖout）の定格値を直流Ｅ［Ｖ］とする。そして、電圧周波数変換部であるＶ／ｆ変換回路ＲＣ５では、光パルスの出力周波数ｆ［Ｈｚ］として、
ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖout－Ｅ） （ただし、Ｖmin≦Ｖout≦Ｖmax のとき）
ここで、 Ｖout＝Ｖminのとき ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖmin－Ｅ） を ｆmin とする。
Ｖout＝Ｖmaxのとき ｆ＝ｆo＋ａ（Ｖmax－Ｅ） を ｆmax とする。
を出力する。なお、図２の負帰還の例では、
Ｖout＜Ｖmin または Ｖout＞Ｖmax のとき、 ｆ＝０（パルス発生なし）
とする。また、ｆo は、出力電圧が定格値Ｅ［Ｖ］の時の周波数値である。
受電側装置Ｒに内包される光パルス発光器Ｒ１４では、周波数ｆのパルス光を発する。なお、ｆ＝０の時は、図２のオンオフ負帰還制御部ＳＣ５は高周波電力変換部Ｓ１７の発光を停止する。
【0022】
図１の実施例では、パルス光を受光した送電側装置Ｓに内包される光パルス受光器Ｓ１４とパルス検出器Ｓ１４２は、電気的なパルス信号に変換する。そしてカウンタＳＣ４では、その電気的なパルス信号の単位時間の数を計数する。
負帰還制御部ＳＣ３は、一定周期でカウンタＳＣ４から計数値を読み出し、同時に計数値を０リセットする。そして、この読み出した計数値を読み出しの周期で除すれば、一定周期間で平滑化処理されたパルス光の周波数ｆ’ を知ることができる。この周波数ｆ’ がｆo よりも小さければ、ＰＦＣ部Ｓ１６に伝達する制御量を現在値よりも段階的に増やし、周波数ｆ’ がｆo よりも大きければ、ＰＦＣ部Ｓ１６に伝達する制御量を現在値よりも段階的に減少させる。
この制御量によってＰＦＣ部Ｓ１６の昇圧機能を制御することで、結果として、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧Ｖが一定に保たれる。
負帰還制御部ＳＣ３は、一定周期でカウンタＳＣ４から計数値を読み出し、同時に計数値を０リセットする。そして、この読み出した計数値を読み出しの周期で除すれば、一定周期間で平滑化処理されたパルス光の周波数ｆ’ を知ることができる。この周波数ｆ’ がｆo よりも小さければ、ＰＦＣ部Ｓ１６に伝達する制御量を現在値よりも段階的に増やし、周波数ｆ’ がｆo よりも大きければ、ＰＦＣ部Ｓ１６に伝達する制御量を現在値よりも段階的に減少させる。
この制御量によってＰＦＣ部Ｓ１６の昇圧機能を制御することで、結果として、受電側装置Ｒが負荷ＲＣ４に送り出している電力の電圧Ｖが一定に保たれる。
【0023】
更に、図１の実施例の負帰還制御部ＳＣ３の連続的な負帰還機能と、図２のオンオフ負帰還制御部ＳＣ５のオンオフ負帰還機能とを両方機能するように一つの負帰還制御部ＳＣ３に保有させることができる。即ち、段落００２１のＶmin＜Ｖout＜Ｖmaxの範囲の連続的な負帰還の場合と、図２に示すようにＶout＜ｆmin又はＶout＞Ｖmaxの範囲で高周波電力変換部Ｓ１７の高周波電力の発生を停止する機能とを一つの負帰還制御部ＳＣ３で行わせることもできる。この形態も本願発明に含まれるものである。
【0024】
この場合、送電側装置Ｓが正常に起動したにも関わらず、規定の時間内に適正な周波数範囲の光パルス（ｆmin≦ｆ≦ｆmax）が検出されない場合、受電側装置Ｒが正常機能していない、あるいは受電側装置Ｒに接続された負荷ＲＣ４（Ｒｚ）に問題がある（異常）と判断し、負帰還制御部ＳＣ３は送電側装置Ｓの高周波電力の給電をオンオフ負帰還制御部ＳＣ５同様に停止する。
【0025】
この実施例の非接触伝送コネクタによるフィードバック信号の有効性を実験して検証した（図４，５，６参照）。
【0026】
この実験における、電圧Ｖから光パルスに変換するＬＥＤ駆動信号と、光パルスを電圧パルス信号変換する電圧パルス信号の波形図を図６に示している。
これからこれら光パルスから電圧パルス信号への変換及び電圧から光パルス変換は正確であることが確認できた。
これからこれら光パルスから電圧パルス信号への変換及び電圧から光パルス変換は正確であることが確認できた。
【0027】
本発明の実施例の非接触送電機能を包合する送電側装置Ｓと、受電側装置Ｒの具体的な外観の防水性函体Ｓ１，Ｒ１と、その送電側装置Ｓと受電側装置Ｒの両装置の近接位置決め構造と、光パルスの授受及び一般通信用光ファイバーの光伝達の構造を図７～１５に示す。
【0028】
図７～１５に示す送電側装置Ｓと受電側装置Ｒとを、その送電側と受電側の誘導コイルＳＣ１，ＲＣ１のそれぞれのコアＳＣ２，ＲＣ２による磁力伝達のロスが少ない対向位置を近接位置としている。
送電側装置Ｓと受電側装置Ｒの上記位置決めは、送電側函体Ｓ１の対向面Ｓ１１に水平に突出したパイプ状の位置決め検出用受パイプＳ１２内に磁気センサーＳ１２１を設け、受電側函体Ｒ１の対向面Ｒ１１には上記受パイプＳ１２に当接する永久磁石Ｒ１３を先端に設けた磁石軸体Ｒ１２を突出させている。及び、光ファイバー保護管Ｓ１３１と光ファイバー保護管Ｒ１５１とを突き合せている。これらによって、位置決めの検出を行っている。
送電側装置Ｓと受電側装置Ｒの上記位置決めは、送電側函体Ｓ１の対向面Ｓ１１に水平に突出したパイプ状の位置決め検出用受パイプＳ１２内に磁気センサーＳ１２１を設け、受電側函体Ｒ１の対向面Ｒ１１には上記受パイプＳ１２に当接する永久磁石Ｒ１３を先端に設けた磁石軸体Ｒ１２を突出させている。及び、光ファイバー保護管Ｓ１３１と光ファイバー保護管Ｒ１５１とを突き合せている。これらによって、位置決めの検出を行っている。
【0029】
更に、送電側函体Ｓ１の対向面Ｓ１１及び受電側函体Ｒ１の対向面Ｒ１１には、水平に突出させた光ファイバー保護管Ｓ１３１，ＲＣ１５１を介して通信用光ファイバーＳ１３，Ｒ１５を対向状に設けている。光ファイバーＳ１３，Ｒ１５を介してＤＡＴＡ及び制御信号を交信できるようにしている。
【0030】
又、送電側函体Ｓ１の対向面Ｓ１１及び受電側函体Ｒ１の対向面Ｒ１１には光パルス発光器Ｒ１４と光パルス受光器Ｓ１４が近接して対向するように設けられている。受電側の光パルス発光器Ｒ１４は得られた電圧Ｖに対して図５，６に示すような対応周波数ｆの光パルスを発光し、送電側光パルス受光器Ｓ１４はこれを受光してそのパルス数から送電側の図１に示す送電回路に適切な負帰還が与えるようにしている。
【0031】
光パルス発光器Ｒ１４の光パルスは、函体Ｒ１の対向面Ｒ１１から水平に突出している筒体Ｒ１４０の先端の投光面Ｒ１４１は、送電側装置Ｓの突出している筒体Ｓ１４０の先端の受光面Ｓ１４１と突き合って光パルスは光パルス受光器Ｓ１４に受光されている。
【0032】
（実施例の符号の説明）
Ｓは送電側装置、Ｓ１は同送電側装置Ｓの外側の防水の函体、Ｓ１１は同函体の対向面、Ｓ１２は送電側装置Ｓの函体Ｓ１の対向面Ｓ１１から水平に突出した位置決め用受パイプ、Ｓ１２１は同受パイプＳ１２内に設けた磁気センサー、Ｓ１３は対向面Ｓ１１から水平に突出させた通信用光ファイバー、Ｓ１３１は光ファイバー保護管、Ｓ１３２は同光ファイバーＳ１３の先端の光伝達部、Ｓ１４は負帰還用光パルス受光器、Ｓ１４０は光パルス受光器Ｓ１４に光パルスを送り込む対向面Ｓ１１から突出させた光パルスを伝達できる筒体、Ｓ１４１は光パルス受光器Ｓ１４の筒体Ｓ１４０の先端に取付けた受光面、Ｓ１４２はパルス検出器、Ｓ１５は送電側装置Ｓの交流電源の整流部、Ｓ１６はＰＦＣ部、Ｓ１７は高周波電力変換部、ＳＣ１は送電用誘導コイル、ＳＣ２は同誘導コイルのコア、ＳＣ３は光パルス受光器Ｓ１４からのパルス数から目標電圧Ｅに収束するようにＰＦＣ部Ｓ１６に負帰還を与える負帰還制御部、ＳＣ４は図２の実施例において光パルス受光器Ｓ１４の光パルスの単位時間列の数をカウントするカウンタ、ＳＣ５はカウンタＳＣ４の光パルスから受電側装置Ｒの負荷電圧が異常電圧か否か判断して、異常電圧の場合ＰＦＣ部Ｓ１６を制御して高周波電力を発生しないようにする図２の実施例のオンオフ負帰還制御部である。
Ｓは送電側装置、Ｓ１は同送電側装置Ｓの外側の防水の函体、Ｓ１１は同函体の対向面、Ｓ１２は送電側装置Ｓの函体Ｓ１の対向面Ｓ１１から水平に突出した位置決め用受パイプ、Ｓ１２１は同受パイプＳ１２内に設けた磁気センサー、Ｓ１３は対向面Ｓ１１から水平に突出させた通信用光ファイバー、Ｓ１３１は光ファイバー保護管、Ｓ１３２は同光ファイバーＳ１３の先端の光伝達部、Ｓ１４は負帰還用光パルス受光器、Ｓ１４０は光パルス受光器Ｓ１４に光パルスを送り込む対向面Ｓ１１から突出させた光パルスを伝達できる筒体、Ｓ１４１は光パルス受光器Ｓ１４の筒体Ｓ１４０の先端に取付けた受光面、Ｓ１４２はパルス検出器、Ｓ１５は送電側装置Ｓの交流電源の整流部、Ｓ１６はＰＦＣ部、Ｓ１７は高周波電力変換部、ＳＣ１は送電用誘導コイル、ＳＣ２は同誘導コイルのコア、ＳＣ３は光パルス受光器Ｓ１４からのパルス数から目標電圧Ｅに収束するようにＰＦＣ部Ｓ１６に負帰還を与える負帰還制御部、ＳＣ４は図２の実施例において光パルス受光器Ｓ１４の光パルスの単位時間列の数をカウントするカウンタ、ＳＣ５はカウンタＳＣ４の光パルスから受電側装置Ｒの負荷電圧が異常電圧か否か判断して、異常電圧の場合ＰＦＣ部Ｓ１６を制御して高周波電力を発生しないようにする図２の実施例のオンオフ負帰還制御部である。
【0033】
Ｒは受電側装置、Ｒ１は同受電側装置Ｒの外側の函体、Ｒ１１は函体Ｒ１の対向面、Ｒ１２は同対向面に水平に突出させた磁石軸体、Ｒ１３は同磁石軸体の先端に取付けた永久磁石、Ｒ１４は受電側装置の光パルス発光器、Ｒ１４０は同光パルス発光器からの光パルスを伝達する対向面Ｒ１１から突出させた筒体、Ｒ１４１は筒体先端に設けた光パルスの投光面、Ｒ１５は受電側装置の対向面Ｒ１１の上部の左右に水平に突出した光ファイバー通信用光ファイバー、ＲＣ１５１は光ファイバー保護管、ＲＣ１は受電側誘導コイル、ＲＣ２は同誘導コイルＲＣ１のコア、ＲＣ３は受電側装置Ｒの整流回路、ＲＣ４は負荷、ＲＣ５は負荷に印加する電圧Ｖに応じた周波数ｆを発生させるＶ／ｆ変換回路である。
【0034】
図１に示す実施例での送電は、まず送電側装置Ｓに受電側装置Ｒに近づけ、それらの函体Ｓ１の対向面Ｓ１１に受電側装置Ｒの函体Ｒ１の対向面Ｒ１１に対向する位置に動かす。動くのが受電側装置Ｒの場合、又は送電側装置Ｓの場合、あるいは互に動かして対向面Ｓ１１と対向面Ｒ１１を所定位置で対向させる３通りがある。
【0035】
近接させた後、受電側装置Ｒの対向面Ｒ１１にある磁石軸体Ｒ１２を送電側装置Ｓの対向面Ｓ１１にある受パイプＳ１２の先端に当接し、磁石軸体Ｒ１２が受パイプＳ１２の先端に接触すると、受パイプＳ１２内に設けた磁気センサーＳ１２１が磁石軸体Ｒ１２の先端の永久磁石Ｒ１３の磁力を感知し、磁気センサーＳ１２１が作動して送電を開始する。
【0036】
この磁気センサーＳ１２１の磁力感知とともに、受電側装置Ｒの光パルス発光器Ｒ１４がパルス光を発光する。この発光は、電圧Ｅに応じた図４の周波数ｆのパルス数のパルス光を発光する。光パルス発光器Ｒ１４の光パルスは筒体Ｒ１４０を介して、先端の投光面Ｒ１４１から送電側装置Ｓへ投光される。
【0037】
このパルス光は、筒体Ｓ１４０の先端の受光面Ｓ１４１を介して送電側装置Ｓのパルス受光器Ｓ１４で受けられ、カウンタＳＣ４によってパルス数が計算され、そのパルス数に応じた強さで負帰還制御部ＳＣ３によって受電側の負荷ＲＣ４の電圧Ｖが目標電圧Ｅｖとなるように送電側装置Ｓの高周波電力変換部Ｓ１７の送電力を調整する。
【0038】
このように、送電側装置Ｓは受電側装置Ｒの負荷ＲＣ４に印加される電圧Ｖ（Ｖout）に応じて送る高周波電力の調整を行う。
【0039】
このような送電位置で送電側誘導コイルＳＣ１のコアＳＣ２は、受電側誘導コイルＲＣ１のコアＲＣ２と対向して誘導磁力線が閉ループして送電効率を良好な状態となり、しかも受電側の負荷ＲＣ４の電圧に応じた送電をＶ／ｆ変換回路ＲＣ５のパルス数で送電側に情報を与えて最適送電を可能にした。
【0040】
図２の実施例では、光パルス受光器Ｓ１４でパルス検出して、その単位時間当りのパルス数をカウンタＳＣ４でカウントし、そのカウント値から受電側の負荷ＲＣ４に印加される電圧がその最小電圧以下、又は最大電圧以上かを判断して、その以下、以上の電圧値の場合、異常電圧と判断してオンオフ負帰還制御部ＳＣ５は高周波電力変換部Ｓ１７から高周波電力が送電されないようにする。これによって、受電側装置Ｒの負荷ＲＣ４に異常電圧が印加されないようにしている。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明は、海面や海中、あるいは水濡れのある環境において、さらには漏電防止、防爆目的など、金属接点を用いたくない場面で利用する、電力を簡便に、かつ確実・安全に伝送する方法の提供、およびその装置の製造方法などとして、産業に寄与する。
【符号の説明】
【0042】
Ｓ 送電側装置
Ｓ１ 函体
Ｓ１１ 対向面
Ｓ１２ 受パイプ
Ｓ１２１ 磁気センサー
Ｓ１３ 光ファイバー
Ｓ１３１ 光ファイバー保護管
Ｓ１３２ 光伝達部
Ｓ１４ 光パルス受光器
Ｓ１４０ 筒体
Ｓ１４１ 受光面
Ｓ１４２ パルス検出器
Ｓ１５ 整流部
Ｓ１６ ＰＦＣ部
Ｓ１７ 高周波電力変換部
ＳＣ１ 誘導コイル
ＳＣ２ コア
ＳＣ３ 負帰還制御部
ＳＣ４ カウンタ
ＳＣ５ 高周波電力のオンオフ負帰還制御部
Ｒ 受電側装置
Ｒ１ 函体
Ｒ１１ 対向面
Ｒ１２ 磁石軸体
Ｒ１３ 永久磁石
Ｒ１４ 光パルス発光器
Ｒ１４０ 筒体
Ｒ１４１ 投光面
Ｒ１４２ パルス検出器
Ｒ１５ 光ファイバー
ＲＣ１５１ 光ファイバー保護管
ＲＣ１５２ 光伝達部
ＲＣ１ 誘導コイル
ＲＣ２ コア
ＲＣ３ 整流回路
ＲＣ４ 負荷
ＲＣ５ Ｖ／ｆ変換回路
Ｓ１ 函体
Ｓ１１ 対向面
Ｓ１２ 受パイプ
Ｓ１２１ 磁気センサー
Ｓ１３ 光ファイバー
Ｓ１３１ 光ファイバー保護管
Ｓ１３２ 光伝達部
Ｓ１４ 光パルス受光器
Ｓ１４０ 筒体
Ｓ１４１ 受光面
Ｓ１４２ パルス検出器
Ｓ１５ 整流部
Ｓ１６ ＰＦＣ部
Ｓ１７ 高周波電力変換部
ＳＣ１ 誘導コイル
ＳＣ２ コア
ＳＣ３ 負帰還制御部
ＳＣ４ カウンタ
ＳＣ５ 高周波電力のオンオフ負帰還制御部
Ｒ 受電側装置
Ｒ１ 函体
Ｒ１１ 対向面
Ｒ１２ 磁石軸体
Ｒ１３ 永久磁石
Ｒ１４ 光パルス発光器
Ｒ１４０ 筒体
Ｒ１４１ 投光面
Ｒ１４２ パルス検出器
Ｒ１５ 光ファイバー
ＲＣ１５１ 光ファイバー保護管
ＲＣ１５２ 光伝達部
ＲＣ１ 誘導コイル
ＲＣ２ コア
ＲＣ３ 整流回路
ＲＣ４ 負荷
ＲＣ５ Ｖ／ｆ変換回路
【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】