(57)【要約】【課題】電磁波伝達媒体との間で、信頼性高く、かつ安定して効率良く電磁波を受電可能な電磁波の受電装置と、電力伝達システムとを提供することを目的とする。【解決手段】電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、第一導電体層に対向して平行に配置される第一受電導電体と、第一受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体（厚みＨ１、誘電率ε１、透磁率μ１）と、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、電力取り出し端部に設けられた第二受電導電体と、第一受電導電体と第二受電導電体とから電力を取り出すことができるように、電力取り出し端部の端面に、下記式（１）の関係を満たすようなｗ程度の間隔で設けられた複数の電力取り出し部とを備える受電装置とする。ｗ＝（Ｈ１／Ｚ）（√（μ１／ε１））・・・式（１）。【選択図】図２
2010063213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される第一受電導電体と、
前記第一受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、
前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、
前記電力取り出し端部に設けられた第二受電導電体と、
前記第一受電導電体と前記第二受電導電体とから電力を取り出すことができるように、前記電力取り出し端部の端面に、下記式（１）の関係を満たすようなｗ程度の間隔で設けられた複数の電力取り出し部と、を備える、
ことを特徴とする受電装置。
ｗ＝（Ｈ１／Ｚ）（√（μ１／ε１））・・・式（１）
但し、前記受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１、透磁率をμ１とし、前記電力取り出し部からの出力インピーダンスをＺとする。
【請求項２】
請求項１に記載の受電装置において、
前記第一受電導電体は、前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前記電力取り出し端部の後方側に、下記式（２）の関係を満たすようなＬの半分程度の長さを有する、
ことを特徴とする受電装置。
2010063213.tif 000014
但し、ｋ（ｉ−１）、ｋ（ｉ−２）は、それぞれ電磁波のモード（ｉ−１）、（ｉ−２）の波数であるものとする。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の受電装置において、
前記受電誘電体は、前記受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１とし、前記誘電体層の厚みをｈ、誘電率をε２とすると、下記式（３）の関係を大凡満たす
ことを特徴とする受電装置。
（ε１／ε２）＝（Ｈ１／ｈ）・・・式（３）
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の受電装置において、
前記誘電体層の誘電率と、前記受電誘電体の誘電率と、は同程度である
ことを特徴とする受電装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の受電装置において、
前記誘電体層の厚みと、前記受電誘電体の厚みと、は同程度である
ことを特徴とする受電装置。
【請求項６】
請求項３に記載の受電装置において、
前記電磁波伝達媒体は、前記第一導電体層と前記受電誘電体との間に、第二誘電体層を備え、
前記受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１１とし、前記誘電体層の厚みをｈ、誘電率をε２とし、前記第二誘電体層の厚みをＨ２、誘電率をε１２とすると、下記式（４）を大凡満たす
ことを特徴とする受電装置。
（Ｈ１／ε１１）＋（Ｈ２／ε１２）＝（ｈ／ε２）・・・式（４）
【請求項７】
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、
前記受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、
前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、を備え
前記受電導電体は、前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前記電力取り出し端部の後方側に、下記式（２）の関係を満たすようなＬの半分程度の長さを有する、
ことを特徴とする受電装置。
2010063213.tif 000015
但し、ｋ（ｉ−１）、ｋ（ｉ−２）は、それぞれ電磁波のモード（ｉ−１）、（ｉ−２）の波数であるものとする。
【請求項８】
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有し、電磁波を伝達する電磁波伝達装置と、
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の受電装置と、を備える
ことを特徴とする電力伝達システム。
【請求項９】
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体と、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、前記受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体とを有し、前記電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置と、を備える電力伝達システムにおいて、
前記誘電体層は、各々誘電率がε２ｉ、各々高さがｈｉであるｍ層（ｍは自然数かつｉは１乃至ｍの自然数）からなる誘電体層であり、
前記第一導電体層と前記受電導電体との間の前記受電誘電体を含めた誘電体は、各々誘電率がε１ｊ、各々高さがＨｊであるｎ層（ｎは自然数かつｊは１乃至ｎの自然数）からなる誘電体層であって、
下記式（５）を大凡満たす
ことを特徴とする電力伝達システム。
2010063213.tif 000016
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波伝達媒体から電磁波を受電する受電装置及び電力伝達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本発明者等により、対向する導電性シート体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、２つの導電性シート体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によって導電性シート体の間の電圧を変化させたりして、電磁場を所望の方向に進行させることで、電磁波伝送を行う技術が開発されている（たとえば特許文献１）。また下記非特許文献１においては、電磁波による二次元通信媒体の原理が紹介されている。
【０００３】
また、対向する導電性シート状媒体に電磁波を供給したり、対向する導電性シート状媒体から電磁波を取り出したりする電磁波インターフェース装置として、円盤形状を有するものが知られている。円盤形状の電磁波インターフェース装置は、これを導電性シート上の所定の位置に設置するだけではなく、導電性シート上の任意の位置に自由に移動して載置させることが可能である。
【０００４】
このような電磁波インターフェース装置は、例えば下記特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−８２１７８号公報
【特許文献２】ＷＯ／２００７／０３２３３９
【非特許文献１】篠田裕之、「素材表面に形成する高速センサネットワーク」、計測と制御、２００７年２月号、第４６巻、第２号、p.98-103
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、提案されている円盤状の電磁波インターフェース装置は、主として電磁波による情報通信を企図したものであり、二次元電磁波伝達媒体を利用した電磁波による電力伝送に適した受電装置の提案が期待されるところであった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、電磁波伝達媒体との間で、信頼性高く、かつ安定して効率良く電磁波を受電可能な電磁波の受電装置と、電力伝達システムとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる受電装置のある態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、第一導電体層に対向して平行に配置される第一受電導電体と、第一受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、電力取り出し端部に設けられた第二受電導電体と、第一受電導電体と第二受電導電体とから電力を取り出すことができるように、電力取り出し端部の端面に、下記式（１）の関係を満たすようなｗ程度の間隔で、設けられた複数の電力取り出し部とを備える。
【０００８】
ｗ＝（Ｈ１／Ｚ）（√（μ１／ε１））・・・式（１）
但し、受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１、透磁率をμ１とし、電力取り出し部と接続された整流回路への入力インピーダンスをＺとする。
【０００９】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、第一受電導電体が、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、電力取り出し端部の後方側に、下記式（２）の関係を満たすようなＬの半分程度の長さを有してもよい。
【００１０】
【数１】
2010063213.tif 000003
但し、ｋ（ｉ−１）、ｋ（ｉ−２）は、それぞれ電磁波のモード（ｉ−１）、（ｉ−２）の波数であるものとする。
【００１１】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、受電誘電体が、受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１とし、誘電体層の厚みをｈ、誘電率をε２とすると、下記式（３）の関係を大凡満たしてもよい。
【００１２】
（ε１／ε２）＝（Ｈ１／ｈ）・・・式（３）
なお、式（３）の関係を大凡満たすとは、典型的には右辺と左辺とが同一である場合に損失が低減され効率上好ましいものであるが、これに限られることはなく、例えば式（３）の右辺と左辺とに数倍程度の相違があっても、現実には電力伝達が可能であることを意味する。
【００１３】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、誘電体層の誘電率と、受電誘電体の誘電率と、が同程度であってもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、誘電体層の厚みと、受電誘電体の厚みと、が同程度であってもよい。
【００１５】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、電磁波伝達媒体は、第一導電体層と受電誘電体との間に、第二誘電体層を備え、受電誘電体の厚みをＨ１、誘電率をε１１とし、誘電体層の厚みをｈ、誘電率をε２とし、第二誘電体層の厚みをＨ２、誘電率をε１２とすると、下記式（４）を大凡満たしてもよい。
【００１６】
（Ｈ１／ε１１）＋（Ｈ２／ε１２）＝（ｈ／ε２）・・・式（４）
【００１７】
また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、を備え受電導電体は、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、電力取り出し端部の後方側に、下記式（２）の関係を満たすようなＬの半分程度の長さを有してもよい。
【００１８】
【数２】
2010063213.tif 000004
但し、ｋ（ｉ−１）、ｋ（ｉ−２）は、それぞれ電磁波のモード（ｉ−１）、（ｉ−２）の波数であるものとする。
【００１９】
また、本発明にかかる電力伝達システムのある態様では、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有し、電磁波を伝達する電磁波伝達装置と、上述のいずれかに記載の受電装置とを備えてもよい。
【００２０】
また、本発明にかかる電力伝達システムの別の態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体と、第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体とを有し、電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置と、を備える電力伝達システムにおいて、誘電体層は、各々誘電率がε２ｉ、各々高さがｈｉであるｍ層（ｍは自然数かつｉは１乃至ｍの自然数）からなる誘電体層であり、第一導電体層と受電導電体との間の受電誘電体を含めた誘電体は、各々誘電率がε１ｊ、各々高さがＨｊであるｎ層（ｎは自然数かつｊは１乃至ｎの自然数）からなる誘電体層であって、下記式（５）を大凡満たしてもよい。
【数３】
2010063213.tif 000005
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電磁波伝達媒体との間で、信頼性高く、かつ安定して効率良く受電可能な電磁波の受電装置と、電力伝達システムとを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は例示であって、これに限定されるものではなく、かつ本願発明の範囲を制限するものではない。
【００２３】
また、以下の説明においては、説明と理解とを容易にするため、電力の伝達に用いる電磁波周波数帯において導電体であるものを「導電体」と呼び、当該周波数帯において誘電体であるものを「誘電体」と呼ぶ。したがって、例えば直流電流に対して導体であるか半導体であるか絶縁体であるか等によって、直接的には何ら制約されるものではない。また、導電体と誘電体とは、電磁波との関係においてその特性により定義されるものであって、固体であるか液体であるか気体であるか等の態様や構成材料を制限するものではない。
【００２４】
（電磁波伝達媒体）
図１は、実施形態に係る電磁波伝達媒体の概要構成を示す説明図である。図１（ａ）は、電磁波伝達媒体１００の平面図を示し、図１（ｂ）は、電磁波伝達媒体１００のＡ−Ａ′断面図を示す。電磁波伝達媒体は、典型的には２次元のシート状であって、電磁波を所望の方向に伝送し、あるいは拡散させて電力伝送することができる媒体である。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、電磁波伝達媒体１００は、メッシュ状の第一導電体層１１０と、これに略平行な平板状の第二導電体層１２０とを備えており、典型的にはいわゆる通信シートと称される平面的に一定の広がりを有する二次元電磁波伝達媒体である。また、第一導電体層１１０は、第二導電体層１２０に対して、上方に設けられるものとして図１に記載する。また、図１（ａ）において、第一導電体層１１０は、略正方形のメッシュ状の導電体から構成されるものとする。
【００２６】
また、第一導電体層１１０と第二導電体層１２０との間に、誘電体層１３０として空気又は透明な誘電材料を介在させた場合には、第一導電体層１１０の略正方形の開口から第二導電体層１２０が透けて見える。しかし、第一導電体層１１０と第二導電体層１２０との間の誘電体層１３０として、不透明な誘電材料を介在させた場合には、第一導電体層１１０のメッシュの開口から第二導電体層１２０は見えない。ここで、誘電体層１３０に用いる不透明な誘電材料として、例えば柔軟性のある樹脂性部材等を用いてもよい。また、誘電体層１３０として、シート状又は帯状の布、紙、ゴム、発泡体、ゲル材等を用いることができる。
【００２７】
また、誘電体層１３０は、例えば発泡部材のように、ある程度の強度と柔軟性と軽量性と美観とを兼ね備えた部材を用いることが好ましい。また、第一導電体層１１０のメッシュの繰り返し単位（メッシュ周期）は、隣り合う正方形開口の中心同士の距離に等しいものとする。
【００２８】
また、図１（ｂ）において、第一導電体層１１０の上方には電磁波が侵出する浸出領域１４０が概念上、設けられるものと理解できる。誘電体層１３０および浸出領域１４０は、いずれも空気であってもよいが、いずれか一方もしくは両方もしくはそれらの一部分を他の誘電体としてもよく、例えば液体や土としたり真空としたりしてもよい。また、浸出領域１４０の一部を樹脂シート等で被覆してもよい。
【００２９】
また、例えば、浸出領域１４０の一部を保護シートや保護フィルムで被覆することにより、実用に耐えうる強度と、耐久性及び美観と、を具備する電磁波伝達媒体１００とできる。また、浸出領域１４０と同様に、第二導電体層１２０の裏面側、すなわち第二導電体層１２０の誘電体層１３０の反対側の面も、保護シートや保護フィルムで被覆することにより、実用に耐えうる強度と、耐久性及び美観と、を具備する電磁波伝達媒体１００とできる。
【００３０】
また、誘電体層１３０内において定在波が生じることを防止し、定在波を低減させるために、伝搬される電磁波の特定の周波数帯において、誘電損失や抵抗損失が大きな材料を誘電体層１３０の所定の位置に配置したり充填したりしてもよい。典型的には、電磁波伝達媒体１００の端部や辺縁部分等において、電磁波の反射を低減させるようないわゆる終端処理を施すことができる。
【００３１】
このような終端処理により、定在波が低減されるだけでなく、現実には有限の広さを有する電磁波伝達媒体１００であっても、あたかも無限の広さに展開されているかのように、理論的な取り扱いをすることも可能となる。これにより、電磁波伝達媒体１００は、伝達する電磁波がその辺縁部分の端部等において反射されて生じる反射波の影響を受けることを抑制でき、従って電磁波の偏在や予期せぬ不均衡等の発生を低減することができるので好ましい場合がある。
【００３２】
また、第一導電体層１１０と第二導電体層１２０とは、いずれも二次元的に一定の広がりを有する平面状に構成される。ここで、平面状とは、帯上、シート状、布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状、ゴム状、導電インクなどの液体状、ゲル状等により、面としての広がりを持ち、厚さが薄いものを意味する。また、第二導電体層１２０は、第一導電体層１１０と同じ素材を用いて同一構造を有するメッシュ状としてもよい。
【００３３】
したがって、たとえば、部屋の壁を本実施形態の電磁波伝達媒体１００とする場合には、まず第二導電体層１２０として金属箔を貼り付け、つぎに誘電体層を形成する絶縁体を吹き付け、又は塗布する。その後、第一導電体層１１０としてメッシュ状の金属網を貼り付け又は塗布し、さらに保護フィルムとして絶縁体の壁紙を貼り付け又は塗布することとできる。
【００３４】
また、導電性インクや導電性ゴムを利用し、必要に応じて任意の模様や絵を描きながら、これらを印刷したり塗装したり吹き付けたりすることによって、第一導電体層１１０や第二導電体層１２０を作製することができる。またこの場合に、電磁波伝達媒体１００の任意の位置に、適宜くり抜き状のスルーホールを空けて辺縁部分を作製し、この辺縁部分に給電部を形成し、任意の給電部から電磁波伝達媒体１００内に給電してもよい。
【００３５】
ここで、電磁波伝達媒体１００において、第一導電体層１１０と第二導電体層１２０とに挟まれる誘電体層１３０の間を伝播する電磁波モードに注目する。かりに第一導電体層１１０がメッシュ状ではなく、開口がないベタ状の構造であった場合には、電磁波は誘電体層１３０内に閉じ込められることとなる。
【００３６】
一方、この実施形態で例示するように、第一導電体層１１０は、典型的にはメッシュ周期が７ｍｍのメッシュ状の構造をとり、従って開口部分を有する。このような形状では、第一導電体層１１０から一定の高さまで、電磁場が染み出すようになる。この電磁場が染み出す領域が、図１に浸出領域１４０として概念的に示す領域である。この高さは、メッシュのパターン形状と電磁波伝達媒体の誘電体の厚みと誘電率とによって決まる。なお、メッシュを構成する第一導電体層１１０の線幅は、例えば１ｍｍとできる。
【００３７】
また、メッシュの繰返しの単位寸法（メッシュ周期）は、誘電体層１３０における電磁波長λより十分に短い長さの周期とすることが好ましい。ここで、メッシュ周期は、いわゆるメッシュのマス目を構成する一辺の長さとメッシュ状導体の線幅とを加算した値に相当する。
【００３８】
また、第一導電体層１１０は、典型的には電磁波長λに対して、λ／５以下、λ／１０〜λ／１００、λ／１００〜λ／１０００などの長さのメッシュ周期とできるが、電磁波伝達媒体１００の適用分野に応じて、適宜メッシュ周期は調整して設計することが好ましい。また、所望の電磁的特性を有する任意の素材を組み合わせて実験やシミュレーション等を行い、所望の電磁波の強度等が得られるように、浸出領域１４０の高さを設定し、調整してもよい。
【００３９】
誘電体層１３０の高さは、電磁波伝達媒体１００における電磁波の波長λよりも十分に小さいものとする。
【００４０】
なお、例えば電磁波伝達媒体１００を２つ用意して、互いに浸出領域１４０が重なるように対面させて配置すれば、２つの電磁波伝達媒体１００の間で、電磁場を介した信号や電力の伝達を行うことも可能となる。たとえば、一方の電磁波伝達媒体１００を、部屋の壁紙として壁面に貼り付け、他方の電磁波伝達媒体１００を、この壁紙を介した信号伝達を行うための電磁波インターフェース装置やコネクタの一種として利用することも可能である。
【００４１】
また、一方の電磁波伝達媒体１００には給電装置や通信機器を直結結合又は有線結合もしくは近接結合により接続し、他方の電磁波伝達媒体１００には受電装置や通信機器を直結結合又は有線結合もしくは近接結合により接続する。そして、２つの電磁波伝達媒体１００の浸出領域１４０を重ねれば、給電装置や通信機器と、受電装置等との間で、電磁波を介して電力を電送したり信号を伝達したりすることが可能となる。
【００４２】
また、電磁波伝達媒体１００そのものを、近接結合により接続可能な電磁波インターフェース装置としてみることもできる。このように電磁波伝達媒体１００は、種々のインターフェース装置と組み合わせて電磁波伝達システムを構成することができる。
【００４３】
電磁波インターフェース装置に接続される機器としては、外部の通信装置、各種の通信素子、通信回路、センサ、ＲＦタグ、アクチュエータ、電力送受信機器などが考えられる。これらの機器は、電磁波伝達媒体１００を介して他の通信機器と通信することができる。他の通信機器としては、上記のもののほか、電磁波伝達媒体１００に埋め込まれている通信素子やセンサ、ＲＦタグ（ＲＦＩＤ）等などとすることも可能である。
【００４４】
また、電磁波伝達媒体１００は、ウェアラブルコンピュータの情報伝達媒体としてスーツやコート等のように人体に着脱可能な衣服類として構成することもできる。例えば、導電性繊維を用いて絶縁体を挟んで織込んだ生地で、衣類を縫製して電磁波伝達媒体１００としてもよい。また、上述するように電磁波伝達媒体１００は、電磁波を伝達する機能を有して構成されており、電力を供給及び／又は伝達する電力供給システムとして構成し、無線給電装置としてもよい。
【００４５】
次に、電磁波伝達媒体１００から電磁波を受電可能な受電コネクタについて第一の実施形態で説明する。なお、以下の説明においては説明の便宜上、電磁波伝達媒体１００の典型例として、シート状の媒体（以下適宜、通信シートとも称する）を基に説明するものとする。
【００４６】
（第一の実施形態）
図２は、受電装置の典型例としての受電コネクタを模式的に示す断面図である。図２においてシート状の電磁波伝達媒体１００の誘電体層１３０は、誘電率ε２であり、その厚みはｈであるものとする。また、受電コネクタ２００は、電磁波伝達媒体１００のメッシュ状の第一導電体層１１０に近いほうから、順に第二受電導電体２１０及び受電誘電体２２０と、第一受電導電体２３０とを備える。また、受電コネクタ２００は、薄い平板状であるものとする。
【００４７】
また、受電コネクタ２００は、電磁波伝達媒体１００のメッシュ状の第一導電体層１１０の上面で、任意の位置に載置することができるように移動可能であるものとする。また、受電コネクタ２００の受電誘電体２２０は誘電率がε１であり、その厚みはＨである。また、第一受電導電体２３０は二次元的に一定の広がりを有する薄い平板状であり、受電誘電体２２０全体を覆うように配置されている。
【００４８】
また、第二受電導電体２１０は、受電コネクタ２００の電力取り出し端部２４０に配設される。ここで、電力取り出し端部２４０は、電力を取り出すための一定の広がりを有する受電コネクタ２００の辺縁部分である。また、図２に示す典型例では、第二受電導電体２１０は、電力取り出し端部２４０の端面２４１と受電コネクタ２００の底面とに逆Ｌ字状に帯状に設けられるが、これに限られない。例えば、受電コネクタ２００は、第二受電導電体２１０を、電力取り出し端部２４０の端面２４１のみに備えてもよく、あるいは電力取り出し端部２４０の受電コネクタ２００の底面部分のみに備えてもよい。
【００４９】
また、受電コネクタ２００の受電誘電体の誘電率ε１は、電磁波伝達媒体１００の誘電体層１３０の誘電率ε２と同一の誘電率とすることが、電磁波を受電するマッチングの観点からは好ましい。また、受電コネクタ２００の受電誘電体の厚みＨは、電磁波伝達媒体１００の誘電体層１３０の厚みｈと同一の厚みとすることが、電磁波を受電するマッチングの観点からは好ましい。
【００５０】
また、受電コネクタ２００は、電力取り出し端部２４０に、受電した電力を受電コネクタ２００の外部に取り出す電気的接続経路となる電力取り出し部２４２を有する。図２に示す典型的においては、電力取り出し部２４２において、第一受電導電体２３０及び第二受電導電体２１０と、整流回路２５０と、が相互に結線され電気的に接続されている。これにより、受電コネクタ２００で受けた電力は、電力取り出し端部２４０の電力取り出し部２４２から整流回路２５０へ流れる電流により取り出される。なお、図２に示すように整流回路２５０は、負荷２６０と接続されているものとする。
【００５１】
また、電力取り出し端部２４０は、受電コネクタ２００の辺縁部分に設けられているので、受電コネクタ２００の面全体で受電した電磁波を、効率的に外部に取り出すことが可能である。なお、図２において、受電コネクタ２００の第二受電導電体２１０と第一導電体層１１０との間には、不図示の絶縁シートが配設されているものとする。
【００５２】
また、図３は、受電コネクタ３００の電力取り出し端部３４０に、ＳＭＡコネクタ３７０を配設し、ＳＭＡコネクタ３７０を介して電力を取り出すように構成した受電コネクタ３００の模式的断面図である。図３に示すように、ＳＭＡコネクタ３７０の芯線は、電力取り出し端部３４０において、第一受電導電体３３０にハンダ付け等により電気的に接続される。
【００５３】
また、図３に示すように、ＳＭＡコネクタ３７０の被覆線と電気的に接続されたＳＭＡコネクタ３７０の鍔部は、電力取り出し端部３４０の端面３４１に配置され、第二受電導電体３１０として機能する。言い換えると、受電コネクタ３００における第二受電導電体３１０は、ＳＭＡコネクタ３７０の鍔部であるものと理解できる。
【００５４】
従って、受電コネクタ３００の電力取り出し部３４２の一つは、典型的にはＳＭＡコネクタ３７０の芯線と第一受電導電体３３０とのハンダ接合部分であると理解できる。また、受電コネクタ３００の他の一つの電力取り出し部３４２は、ＳＭＡコネクタ３７０の鍔部（すなわち第二受電導電体３１０）と、ＳＭＡコネクタ３７０の外部導体と、の境界部分であると理解できる。
すなわち、第二受電導電体３１０と電気的に接続され、端面３４１から離れる当該個所が、電力取り出し部３４２の典型である。また、好ましくは第二受電導電体３１０と電気的に接続され、端面３４１から離間する部分に整流回路が配設される。これにより、受電コネクタ３００から取り出される電流は、第二受電導電体３１０と電力取り出し部３４２と整流回路との順に、順次経路を辿ることとなる。
【００５５】
なお、受電コネクタ３００とＳＭＡコネクタ３７０とを一体不可分的に形成した場合には、電力取り出し機能の観点から、ＳＭＡコネクタ３７０自体を受電コネクタ３００の一部として捉え、ＳＭＡコネクタ３７０が電力取り出し部であると見なすこともできる。換言すれば、この場合にはＳＭＡコネクタ３７０は、受電コネクタ３００の電力取り出し端部３４０の端面３４１に配設された電力取り出し部であると理解できる。
【００５６】
また、図４は、受電コネクタ４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ（以下、適宜受電コネクタ４００と称する）の形状と電力取り出し端部４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、４３０ｄ（以下、適宜電力取り出し端部４３０と称する）の配置についてのバリエーションを例示する図である。また、図４は、いずれも受電コネクタ４００を受電導電体４１０の上面から見た状態の概要を示すものである。
【００５７】
また、図４（ａ）は、ほぼ正方形形状の受電コネクタ４００ａの全周囲に、ほぼ等間隔でＳＭＡコネクタ４７０を配置し、全周囲に渉る辺縁部分を電力取り出し端部４３０ａとした模式図である。すなわち、受電コネクタ４００ａにおいては、全周囲の辺縁部分から電力を取り出すことも可能である。
【００５８】
また、図４（ｂ）は、ほぼ円形形状の受電コネクタ４００ｂの全周囲に、ほぼ等間隔でＳＭＡコネクタ４７０を配置し、全円周に渉る辺縁部分を電力取り出し端部４３０ｂとした模式図である。すなわち、受電コネクタ４００ｂにおいては、全周囲の辺縁部分から電力を取り出すことも可能である。
【００５９】
また、図４（ｃ）は、ほぼ正方形形状の受電コネクタ４００ｃの一辺に、ほぼ等間隔でＳＭＡコネクタ４７０を配置し、受電コネクタ４００ｃの当該一辺の辺縁部分を電力取り出し端部４３０ｃとした模式図である。すなわち、受電コネクタ４００ｃにおいては、当該一辺の辺縁部分から電力を取り出すことが可能である。
【００６０】
また、図４（ｄ）は、ほぼ円形形状の受電コネクタ４００ｄの周囲の約半分に、ほぼ等間隔でＳＭＡコネクタ４７０を配置し、受電コネクタ４００ｄの周囲の当該約半分を電力取り出し端部４３０ｄとした模式図である。すなわち、受電コネクタ４００ｄにおいては、当該半周部分の辺縁部分から電力を取り出すことが可能である。
【００６１】
電力取り出し端部４３０とする受電コネクタ４００の辺縁部分は、電磁波伝達媒体１００内を進行する電磁波の伝搬方向に対して平行ではないことが好ましく、典型的には垂直方向であることが、効率良い電力取り出しの観点からは好ましい。このため、図４（ａ）に示す受電コネクタ４００ａにおいては、ほぼあらゆる方向の電磁波に対して概ね効率良く受電することが可能であり、特に正方形の各辺に各々垂直な方向の電磁波に対して、高効率に受電することが可能である。
【００６２】
また、図４（ｂ）に示す受電コネクタ４００ｂにおいては、あらゆる方向の電磁波に対して概ね効率良く受電することが可能であり、どの方向の電磁波に対してもほぼ等しい効率で受電機能を発揮することが可能である。また、図４（ｂ）に示す受電コネクタ４００ｂにおいては、電力取り出し端部４３０ｂの当該辺縁部分の接線方向に対して垂直方向の電磁波に対しては、当該辺縁部分に位置する電力取り出し端部４３０ｂから特に効率的に電力取り出しが可能である。
【００６３】
また、図４（ｃ）は、図中に矢印４ｃで示す方向の成分を有する電磁波に対して、その矢印４ｃ方向からの電磁波を効率良く受電できる受電コネクタ４００ｃを示すものである。また、図４（ｄ）は同図中、主として左の方向からの電磁波成分に対して有効に受電機能を発揮できる受電コネクタ４００ｄである。また、図４（ｄ）に示す受電コネクタ４００ｄにおいては、電力取り出し端部４３０ｄが配置された当該辺縁部分の接線方向に対して、垂直方向の電磁波に対して、当該辺縁部分に位置するＳＭＡコネクタ４７０から特に効率的に電力を取り出すことができる。
【００６４】
ここで、図４（ａ）と図４（ｂ）とに例示する受電コネクタ４００ａと受電コネクタ４００ｂとは、電磁波の伝搬方向に対してフレキシブルに対応可能であるので、典型的にはどの方向から電磁波が進行してくるか不明な場合においても、適するものである。また、図４（ｄ）に例示する受電コネクタ４００ｄは、大まかな電磁波の進行方向は判明しているが、他の方向成分も多く含まれる場合等に適するものである。
【００６５】
また、図５は、受電コネクタ５００と電磁波の波源５との関係を概念的に例示する図である。正方形形状の受電コネクタ５００は、波源５に対して受電コネクタ５００の第一受電導電体５３０を挟んで対向するように、第一受電導電体５３０の波源５の反対側の辺縁部分に、電力取り出し端部５４０を備える。
【００６６】
換言すれば、電力取り出し端部５４０は、波源５から不図示の電磁波伝達媒体に供給された電磁波の伝搬方向に対して、垂直方向であってかつ第一受電導電体５３０の前方方向の辺縁部分にあるものとする。また、電力取り出し端部５４０の垂直二等分線上に波源５を配置することにより、受電コネクタ５００は波源５から供給された電磁波を偏り無く、かつ効率的に受電することが可能となる。
【００６７】
ここで、波源５から電磁波伝達媒体に供給された電磁波は、反射等により様々な方向に向かいつつ主として放射状に伝搬されるとも考えられる。しかし、波源５から供給された電磁波を受電コネクタ５００で受電するという、波源５と受電コネクタ５００との間での相対的な関係を鑑みると、電磁波は波源５から受電コネクタ５００に向けて伝搬されるものと理解できる。従って、電磁波の伝搬向きとは、典型的には波源５から受電コネクタ５００に向かう向きであるものとする。
【００６８】
また、受電コネクタ５００は、電力取り出し端部５４０に、複数の電力取り出し部５４２を所定の間隔ｗで備えるものとする。典型的には、受電コネクタ５００は、電力取り出し端部５４０に、複数のＳＭＡコネクタ５７０を、所定の間隔ｗで備えるものとする。
【００６９】
ここで、受電コネクタ５００の受電誘電体の厚みをＨ１（ｍ）、誘電率をε１（Ｆ／ｍ）、透磁率をμ１（Ｈ／ｍ）、電力取り出し部５４２と接続される不図示の整流回路への入力インピーダンスを純抵抗Ｚ（Ω）とすると、インピーダンスが整合する電力取り出し部５４２の配置間隔ｗ（ｍ）は、次の式（１）で与えられる。
【００７０】
ｗ＝（Ｈ１／Ｚ）（√（μ１／ε１））・・・式（１）
【００７１】
例えば、受電コネクタ５００の受電誘電体の厚みＨ１＝２×１０−３（ｍ）、誘電率ε１＝１．４×８．９×１０−１２（Ｆ／ｍ）、透磁率μ１＝１×４π×１０−７（Ｈ／ｍ）、インピーダンスＺ＝５０（Ω）としたとき、ＳＭＡコネクタ５７０の配置間隔はｗ＝１．２３（ｃｍ）と算出できる。
【００７２】
また、式（１）で示す関係を満たすように電力取り出し部５４２を配置間隔ｗ（ｍ）とした場合には、最も効率良く電力を取り出すことが可能となる。換言すれば、通信シート上に配置された受電コネクタ５００に対し、電磁波を最も効率的に取り出し易い典型的な電力取り出し部５４２の配置間隔が、上記式（１）を満たす間隔となる。
【００７３】
なお、上述の式（１）は、受電コネクタ５００の第一受電導電体５３０と、通信シートとの間に挟まれる空間において、インピーダンスの整合条件から導き出した下記の式（６）の関係が成り立つものと仮定して導出した。
【００７４】
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｈ√（μ／ε）・・・式（６）
ここで、上述の式（６）は、厚みＨ（ｍ）、誘電率ε（Ｆ／ｍ）、透磁率μ（Ｈ／ｍ）の誘電体を２層の導電体で挟んだ空間Ｓ内を、面に沿う方向に電磁波が伝搬している場合に、波面に垂直な方向に流れる電流密度（単位長さを横切る電流）をＩ（Ａ／ｍ）とし、その地点における導電体板間電圧をＶ（Ｖ／ｍ）とし、その比がＺ（Ω）に等しいものとして導いた。
【００７５】
そして、式（６）が成立する場合には、理論的に電力取り出し端部５４０での電磁波反射が低減され、電力取り出し部５４２を介して効率良く電力が取り出される。但し、式（６）においては、誘電体の厚みＨが電磁波の波長よりも十分に小さいものであるとして計算した。
【００７６】
また、受電コネクタ５００の電磁波伝搬方向の長さＬ５は、不図示の通信シート内を伝搬する電磁波の波長より極端に小さくしないことが好ましい。典型的には、受電コネクタ５００の第一受電導電体５３０の長さを、通信シート内を伝搬する電磁波の波長以上の長さとすることが好ましい。また、受電コネクタ５００の長さＬ５を、電磁波の波長以上の長さとすることで、受電コネクタ５００の第一受電導電体５３０等で、電磁波のエネルギーを十分に受領することができるので、効率良く受電できる受電コネクタ５００となる。
【００７７】
なお、さらに好ましい受電コネクタ５００の長さＬ５については、後述にシミュレーション結果として説明することとする。また、図６は、電力取り出し端部６４０の配置関係について、模式的に説明する図である。
【００７８】
図６（ａ）は、通信シートへの給電点となる波源６５０から供給され伝搬される電磁波に対して、受電コネクタ６００の電磁波取り出し端部６４０が、不図示の通信シート面方向において、垂直方向に配置された状態を示す図である。これにより、受電コネクタ６００は、第一受電導電体６３０の面全部を用いて効率良く通信シートから受電し、かつその端の電磁波取り出し端部６４０から効率良く電力を取り出すことが可能となる。
【００７９】
また、図６（ｂ）は、通信シート６１００の上に搭載された受電コネクタ６００の断面を、模式的に示す断面図である。受電コネクタ６００は、第一導電体層６１１０の上に、不図示の保護フィルムを介して載置される。受電コネクタ６００は、その上面全体を覆うように第一受電導電体６３０を備え、電力取り出し端部６４０に第二受電導電体６１０を備える。
【００８０】
第二受電導電体６１０は、受電コネクタ６００の底面側では所望の広がりを有する帯状であってもよい。また、電力取り出し端部６４０の端面６４１では所望の矩形間隔で設けることとし、その間隙部分には不図示のＳＭＡコネクタを配設して、ＳＭＡコネクタの鍔部分も第二受電導電体６１０として機能させてもよい。
【００８１】
また、端面６４１は通信シート６１００の面に対して、平行ではなく典型的には垂直に設けられるものとする。これにより、受電コネクタ６００は、第一受電導電体６３０の面全部を用いて効率良く通信シートから受電し、かつ電磁波取り出し端部６４０から効率良く電力を取り出すことが可能となる。
【００８２】
また、図７は、受電コネクタ７００を複数配置した場合の配置例を模式的に示す図である。図７（ａ）において、受電コネクタ７００の左方向に不図示の波源があり、その波源から受電コネクタ７００に向けて主として矢印７ａの向きに電磁波が伝搬されているものとする。
【００８３】
図７（ａ）に示すように受電コネクタ７００は、電磁波の伝搬方向に縦列に２個配置され、各々の受電コネクタ７００において、電磁波の伝搬方向に対して略垂直方向であって、かつ電磁波の伝搬方向に対して前方側（矢印７ａの向き側）の辺縁部分に、電力取り出し端部７４０が配置される。これにより、不図示の通信シート内を狭い広がり角度内に集約されたナローな電磁波について、特に効率よく受電することが可能となる。なお、電力取り出し端部７４０には、ＳＭＡコネクタ７７０が所定の間隔で設けられているものとする。
【００８４】
また、図７（ｂ）において、受電コネクタ７００の左方向に不図示の波源があり、その波源から受電コネクタ７００に向けて矢印７ｂの向きに電磁波が伝搬されているものとする。受電コネクタ７００は、電磁波の伝搬方向に対して、並列に配置され、すなわち電磁波の伝搬方向に対して、略垂直方向に二個横並びに配置される。
【００８５】
また、図７（ｂ）に示す各々の受電コネクタ７００において、電磁波の伝搬方向に対して、概ね垂直方向であってかつその前方側（矢印７ｂの向き側）の第一受電導電体７３０の辺縁部分に、電力取り出し端部７４０が設けられる。これにより、図７（ａ）に比して通信シート内で二次元空間的に広角に広がったような電磁波に対しても、電磁波を拾うことができ効率的に受電することが可能となる。なお、図７（ａ）においても図７（ｂ）においても、受電コネクタ７００は、２個以上の任意の複数個を配置することができる。
【００８６】
また、図８は、受電コネクタ８００の電力取り出し端部８４０を、端面８４１側から観察した状態を模式的に示す図である。図８（ａ）が正面図を示すものであり、図８（ｂ）が斜視図を示すものである。受電コネクタ８００は、通信シート８１００の第一導電体層８１１０の上に載置される。また、端面８４１には、第二受電導電体８１０とＳＭＡコネクタ８７０の鍔部とが交互に配置される。このため、図８（ａ）に示すように、端面８４１から不図示の受電誘電体は見えない。
【００８７】
また、端面８４１において、ＳＭＡコネクタ８７０の鍔部は、第二受電導電体８１０として機能を発揮する。また、ＳＭＡコネクタ８７０の鍔部は、その両隣に近接して配置された二つの第二受電導電体８１０と電気的に接続されているものとする。なお、上述した受電コネクタ２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００は、その特徴部分の説明を容易にする為に別個の符号を付して各個別的に説明した。しかし、典型的には全ての特徴を備えた同一の受電コネクタとして構成してもよく、また任意の一又は複数の特徴を備えた受電コネクタとして組み合わせ適用してもよい。
【００８８】
（第二の実施形態）
次に、図９を用いて誘電体層等が複数の層構造を有する第二の実施形態について詳述する。図９は、第一の実施形態の受電誘電体と誘電体層とが、各々複数の層構造を有する電力伝達システム９０００について模式的に示す図である。
【００８９】
電力伝達システム９０００は、第一受電導電体９９３０と第二受電導電体９９１０と、（ｎ−１）層の受電誘電体９９２０と、を有する受電コネクタ９９００が、第二導電体層９１２０と、ｍ層の誘電体層９１３０と、第一導電体層９１１０と、保護フィルム９１９０とを順に備える通信シート９１００の上に載置されているものとする。
【００９０】
すなわち、電力伝達システム９０００は、第一導電体層９１１０を基準として、受電コネクタ９９００側に、各々誘電率がε１１〜ε１ｎであって、各々厚みがＨ１〜Ｈｎであるｎ層の誘電体で構成された層構成を有する。また、電力伝達システム９０００は、第一導電体層９１１０を基準として、第二導電体層９１２０との間に、各々誘電率がε２１〜ε２ｍであって、各々厚みがｈ１〜ｈｍのｍ層の誘電体で構成された層構成を有する。
【００９１】
この場合には、電力伝達システム９０００は、整流回路９９５０等での反射を低減して低損失に電磁波を取り込みできるマッチングの観点から、下記式（５）を大凡満たすことが好ましい。
【００９２】
【数４】
2010063213.tif 000006
【００９３】
なお、式（５）の計算上は、第一導電体層９１１０は誘導性（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）であり、第二導電体層９１２０と第一受電導電体９９３０とは、完全導体であるものと仮定した。
【００９４】
ここで、通信シート９１００と受電コネクタ９９００とは、各々上述した電磁波伝達媒体１００、通信シート８１００、６１００と、受電コネクタ２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００と、の典型例を示すものである。
【００９５】
また例えば、通信シート９１００の誘電体層９１３０が一層からなり（ｍ＝１）、かつ受電誘電体９９２０が一層からなりかつ通信シート９１００が保護フィルムを備えない（ｎ＝１）電力伝達システム９０００であると仮定すれば、上記式（５）は下記式（３−２）のようになり、このような構成をとる場合には、式（５）を大凡満たすような特性を有する電力伝達システム９０００とすることが好ましいこととなる。
【００９６】
（Ｈ１／ε１１）＝（ｈ１／ε２１）・・・式（３−２）
この式（３−２）の関係を満たす場合には理論上、低損失かつ高効率な電磁波の受け渡しを、受電コネクタ９９００と通信シート９１００との間で行なうことが可能である。なお、式（３−２）の関係は、理論的に算出したものであって、実際には厳密に左辺と右辺との値が同一である必要は必ずしもなく、右辺と左辺との値が同等程度であればよい。従って、現実には例えば５０％程度のオーダで、右辺と左辺との値が異なっていても電磁波の送受は可能である。また、式（３−２）は、実質的に上述した式（３）に対応する関係式である。
【００９７】
また、通信シート９１００が、第一導電体層９１１０を被覆して一定の耐水性や耐摩耗性を発揮する保護フィルム等をさらに備える場合には、式（５）は下記式（４）となる。
【００９８】
（Ｈ１／ε１１）＋（Ｈ２／ε１２）＝（ｈ１／ε２１）・・・式（４）
この式（４）の関係を満たす場合には理論上、低損失かつ高効率な電磁波の受け渡しを、受電コネクタ９９００と通信シート９１００との間で行なうことが可能である。なお、式（４）の関係は、理論的に算出したものであって、実際には厳密に左辺と右辺との値が同一である必要は必ずしもなく、右辺と左辺との値が同等程度であればよい。従って、現実には例えば５０％程度のオーダで、右辺と左辺との値が異なっていてもよい。
【００９９】
（確認実験）
次に、上述した電力伝達システム等の特性を確認した実験結果について下記に説明する。下記に説明する確認実験では、通信シートに接触する端末にワイヤレス電力伝送を行う新しい手法を検討したものである。また、二次元通信シートに形成する集束ビームを高効率で吸収する受電コネクタの提案を行い、８Ｗの電力を取得する実験を行ったものである。
【０１００】
図１０に示す構造の通信シート１１００内の＋ｘ方向に電磁波を伝搬させる電力伝達システムのモデルを考える。厚みｈの通信シート１１００上のｘ≧０において、通信シート１１００の上方Ｈのところまで受電コネクタ１０００を配置した。このとき、通信シート１１００に導入した電磁波の挙動について、マクスウェル方程式を解いた。
【０１０１】
ここで、受電コネクタ１０００内部（ｈ＜ｚ＜ｈ＋Ｈ）の誘電率をε１、透磁率をμ１、通信シート１１００内部（０＜ｚ＜ｈ）の誘電率をε２、透磁率をμ２とし、受電コネクタ１０００は、図１０においてｘ方向に沿うように配置したものとする。
【０１０２】
ここで、１１８５は通信シート１１００の電磁波入力ポートであり、１１２０は第二導電層であり、１１３０は誘電層であり、１１１０はメッシュ状導電層（第一導電体層に対応）である。また、１０２０は受電コネクタ１０００の誘電体であり、１０３０は導電体（第一受電導電体に対応）である。
【０１０３】
まず、通信シート１１００の第二導電体層１１２０と受電コネクタ１０００の導電体１０３０とは損失の無い完全導体であるものとし、メッシュ状導電層１１１０は有限なインピーダンスを有する層であるものとする。
【０１０４】
また、メッシュ状導電層１１１０は十分に薄く、ｘ方向及びｙ方向について等方性を有するものとする。通信シート１１００のメッシュ状導電層１１１０のシートインピーダンスZは、下記式（７）のように定義する．
【０１０５】
【数５】
2010063213.tif 000007
【０１０６】
ここで、Ｅｘ（Ｖ／ｍ）はメッシュ状導電層１１１０におけるｘ方向の電界であり、Ｉｘ（Ａ／ｍ）は同じ場所での電流密度のｘ成分であり、ｙ軸に沿った単位長さを横切る電荷量であるものとする。なお、Ｅｘ、Ｉｘは、メッシュ１周期当りの平均値である。
【０１０７】
また、以下においてはｙ方向の幅が十分長いものとする２次元問題を仮定し、マクスウェル方程式の解を示す。この解は、２つの独立なモードを含む。ここで、A：＝（μ２ε２−μ１ε１）ω２、受電コネクタ１０００内および通信シート１１００内の電界のｚ成分をそれぞれＥ１ｚ、Ｅ２ｚとし、受電コネクタ１０００内および通信シート１１００内の磁束密度のｙ成分をそれぞれＢ１y、Ｂ２y、とし、定数をＣとした。また、時間項ｅｘｐ（ｊｗｔ）は省略した。
【０１０８】
式（７）の抵抗分Ｒは十分小さいとすると、マクスウェル方程式の解として、下記式（８）の場合と下記式（９）の場合と、
【０１０９】
【数６】
2010063213.tif 000008
【０１１０】
【数７】
2010063213.tif 000009
に場合分けをして、それぞれに対し、独立な２つのモードを求めることができる。また、有意に通信シート１１００内の電磁波を受電コネクタ１０００に吸い出せる条件は式（８）のときのみであるが、詳細説明は冗長になるのでここでは省略する。従って、以下では、式（８）を満たす場合についての解のみを示す。
【０１１１】
上記式（８）を満たす場合には、電磁波のモード（ｉ−１）については、下記式（１０）を満たすものとなる。
【０１１２】
【数８】
2010063213.tif 000010
但し、上記式（１０）においては、下記式（１１）を満たすものとする。
【０１１３】
【数９】
2010063213.tif 000011
また、電磁波のモード（ｉ−２）については、下記式（１２）を満たすものである。
【０１１４】
【数１０】
2010063213.tif 000012
但し、上記式（１２）においては、下記式（１３）を満たすものとする。
【０１１５】
【数１１】
2010063213.tif 000013
【０１１６】
上記の解は、｜ｋ１Ｈ｜≪１および｜ｋ２ｈ｜≪１を仮定したものである。電磁波モード（ｉ−１）の波数ｋｉ−１と、電磁波モード（ｉ−２）の波数ｋｉ−２と、が異なる。このため、それらが同時に存在して干渉するとｘ方向に沿って、上述の式（２）を満たすような長さＬの周期で、電磁エネルギ密度が変化することとなる。なお、＋ｘ方向に進行する波動の場合、ｋｉ−１とｋｉ−２とは、共に正数となる。
【０１１７】
すなわち電磁波は、通信シート１１００内部（0＜ｚ＜ｈ）と、通信シート１１００外部（ｈ＜ｚ＜ｈ＋Ｈ）と、を周期Ｌで出入りしながら進行することが理解できる。特に、ｘ＜０において、通信シート１１００内のみに局在する電磁波が、ｘ≧０において完全に通信シート１１００外へと出はらってしまう地点が存在するための条件として、下記式（１４）を導くことができる。
【０１１８】
（Ｈ／ｈ）＝（ε１／ε２）・・・式（１４）
また、各パラメータが、式（１４）の関係を満たすような特性の値を用いたシミュレーションにより、通信シート１１００内の電磁波が受電コネクタに吸い上げられることを確認した。なお、式（１４）は、式（３）に実質的に相当するものである。次に、シミュレーションモデルの仕様を示す。
【０１１９】
図１０に示すモデルにおいて、通信シート１１００の誘電層１１３０と受電コネクタ１０００の誘電体１０２０とは、上記式（１４）を満たすように厚さを共に２ｍｍ（Ｈ＝ｈ＝２ｍｍ）、比誘電率を共に１．５（ε１＝ε２＝１．５）とした。
【０１２０】
また、メッシュ状導電層１１１０および第二導電体層１１２０、及び導電体１０３０は、厚さが１０μｍの導体とした。通信シート１１００のメッシュ状導電層１１１０は、メッシュが７ｍｍ周期であり、その線幅が１ｍｍの導体を用いた。また、図１０に示すように、通信シート１１００の端部の電磁波入力ポート１１８５から電磁波を印加したときの電磁波の挙動を確認した。
【０１２１】
ここで、シミュレーション結果から、通信シート１１００の内部の高さｚ＝ｈ／２での電界強度および受電コネクタ１０００内の高さｚ＝ｈ＋Ｈ／２における電界強度を＋ｘ方向沿って示したものが図１１である。図１１において、実線１は受電コネクタ１０００内での長さ方向ｘに対する電界の大きさの変化を示し、破線２は通信シート１１００内での長さ方向ｘに対する電界の大きさの変化を示すものである。
【０１２２】
図１１に示す結果から、受電コネクタ１０００の長さを大凡２８０ｍｍとし、受電コネクタ１０００の端部において電磁波を吸収すると理論上９６％程度の割合で、通信シート１１００から電磁波を吸い出すことができることがわかる。
【０１２３】
また、以下の実験では、受電コネクタの端部に接続された全波倍整流回路によって電磁波を直流に変換し、どの程度の電力が得られるかを確認した。図１２（ａ）は、実験に用いた電力伝達システムの計測システムを示す図である。
【０１２４】
図１２（ａ）に示す計測システムにおいて、発振器１２００は、２．４ＧＨｚ帯であって、５Ｗ／端子出力の出力部を８個有しており、またそれぞれの端子は４５度ずつ位相が可変であって、これを通信シート１２２０に固定した送信電極アレイ１２１０と接続するものとする。また、通信シート１２２０の三つの端面１２６０には、電磁波の反射を低減させる終端処理を行なった。
【０１２５】
また、受電コネクタ１２３０は、整流回路１２４０に使用した回路素子の定格の関係から、長さ１０ｃｍ、幅２０ｃｍの大きさのものを使用し、これらを電磁波の伝搬方向に対して幅２０ｃｍの長辺が略直交するように配置した。また、受電コネクタ１２３０の電磁波の伝搬向き前方の端面には、全波倍整流回路（整流回路１２４０）を、上述した所定の間隔ｗで配置した。
【０１２６】
また図１２（ａ）において、整流回路１２４０は、受電コネクタ１２３０に１５個使用した。整流回路１２４０からの出力端子は、すべて並列接続とし、これを負荷１２５０と接続した。また、図１２（ｂ）は、受電コネクタ１２３０を２枚用いて受電する例を示すものである。図１２（ｂ）に示す例では、２枚の受電コネクタ１２３０を電磁波の伝搬方向に対して縦列に配置するものとする。また図１２（ｂ）において、整流回路１２４０は、受電コネクタ１２３０毎に各々１５個使用し、合計３０個用いるものとする。図１２（ｂ）に示すように受電コネクタ１２３０を２枚用いると、より受電効率の高い受電コネクタシステムとできるので好ましい。
【０１２７】
また、図１３は、送信電極アレイ１２１０を構成する単一の送信電極１６００を示す模式図である。図１３（ａ）が平面図、図１３（ｂ）が断面図、図１３（ｃ）が底面図である。図１３（ｂ）に示すように、送信電極１６００は、２ｍｍの距離を隔てて配置した二つの導電体と、その間に配置される比誘電率１．４の誘電体とを具備するものとする。
【０１２８】
また、受電コネクタ１２３０の概要を図１４に示す。図１４（ａ）は受電コネクタ１２３０の一枚の正面図であり、図１４（ｂ）は受電コネクタ１２３０の二枚の正面図であり、図１４（ｃ）は整流回路１２４０単体での等価回路を示すものである。
【０１２９】
また、図１４（ａ）に示すように整流回路１２４０は、上述の式（１）を満たす所定の間隔ｗを隔てて配置されているものとする。また、整流回路１２４０は、ＳＭＡコネクタ１３７０を介して、受電コネクタ１２３０に電気的に接続されるものとする。
【０１３０】
また、送信電極アレイ１２１０と受電コネクタ１２３０との間隔は、５０ｃｍとし、発振器１２００は、受電コネクタ１２３０に電力が集束するように位相の調節を行った。
【０１３１】
続いて図１５に、実験結果を示す。ここで、負荷１２５０（Ｒ（Ω））の両端に発生する電圧Ｖｐｐ（Ｖ）を計測し、これと負荷１２５０の値とから、電力Ｐ（Ｗ）は、Ｐ：＝Ｖｐｐ2／Ｒによって求めた。図１５に示す結果から、４０Ｗの入力に対し、８Ｗ程度の電力を取り出せることが確認できた。この実験結果から、受電コネクタ１２３０の電磁波伝搬方向の長さが、好ましいと算出された２８０ｍｍより小さな１００ｍｍ程度であっても、有意な電力取得が行えることが理解できる。すなわち、受電コネクタ１２３０の電磁波伝搬方向の長さは、上述した式（２）を満たすＬの半分程度（典型的には２８０ｍｍ）より極端に短いものでない限りは、有意な電力取得が行えるものと理解できる。
【０１３２】
上述した確認実験では、二次元通信を用いた電力伝送について検討と確認とを行った。ここでは、通信シート１２２０から電力を取得するための受電コネクタ１２３０の提案を行い、実験により通信シート１２２０に２．４ＧＨｚ帯のマイクロ波４０Ｗを印加したとき、通信シート１２２０上でおよそ８Ｗ程度を取得できることが確認できた。
【０１３３】
なお、上述のように構成した計測システムでの実験に関連して、整流回路１２４０単体での変換効率を測定した結果を図１６に示す。図１６は、整流回路１２４０単体に、周波数２．４ＧＨｚで１．６７ワットの電磁波を印加した場合に、整流回路１２４０に接続した負荷とその両端の電圧との関係から、効率ηを算出した結果である。
【０１３４】
また、図１６に示す変換効率η（％）は、整流回路１２４０への印加電力Ｐｉｎ（Ｗ：ワット）に対し、整流回路１２４０の出力端子に接続された負荷Ｒ（Ω）の両端に発生した電圧Ｖ（Ｖ）から、次の式（１５）に従って求めた。
【０１３５】
η＝１００×（Ｖ２／Ｒ）／Ｐｉｎ・・・式（１５）
図１６から明らかなように、整流回路１２４０単体では、最大６０％程度の変換効率となることが確認できた。
【０１３６】
さらに、上記実験は、その前提として下記の条件の下で実施したものであるので、確認の為に前提条件をまとめて記載する。
【０１３７】
二次元状の通信シート１２２０の辺縁部分には、八個の送信電極からなる送信電極アレイ１２１０が配置されているものとする。また、発振器１２００の各出力端子は、通信シート１２２０の辺縁部分に固定された各送信電極アレイ１２１０と接続する。
【０１３８】
また、発振器１２００の各々の出力端子において位相を変化させ、二次元状の通信シート１２２０における送信電極アレイ１２１０から５０ｃｍのところに電磁波を収束させるものとする。また、発振器１２００の各出力端子からは、５Ｗの２．４ＧＨｚの周波数で電磁波を出力するものとする。
【０１３９】
また、通信シート１２２０の辺縁部分のうち、送信電極アレイ１２１０を配置した辺縁部分以外の他の三つの辺縁部分の端面１２６０において、通信シート１２２０当該辺縁部分での電磁波の反射を低減するため、終端処理を行なった。また、受電コネクタ１２３０は二枚使用し、整流回路１２４０は、各受電コネクタ１２３０に１５個ずつ使用した（つまり整流回路１２４０は、全部で３０個使用した）。
【０１４０】
また、整流回路１２４０の出力端子をすべて並列接続とし、そこに負荷１２５０（Ｒ（Ω））を接続し、負荷１２５０（Ｒ（Ω））の両端に発生する電圧Ｖ（Ｖ）を計測し、そこから消費電力Ｐ（W）を算出した。
【０１４１】
上述の条件の下に計測した結果、図１５に示すような結果が取得できた。図１５は、負荷を変更した場合の当該負荷での消費電力を示す図である。すなわち、５（Ｗ）×８個＝４０（Ｗ）に相当する電磁波の入力に対して、図１５の消費電力Ｐとして示すように、概ね８（Ｗ）程度の電力が取り込み受電できた。
【０１４２】
また、本発明にかかる受電コネクタ、電磁波伝達媒体や電力伝達システムは、上述の各実施形態での説明に限られず、自明な範囲で適宜その構成を変更し、また形状や素材や部材等を変更して用いることが可能である。より具体的には、例えば上述した第一の実施形態と第二の実施形態と確認実験とにおける各受電コネクタや電極構造や構成・構造等は、開示される各々の技術思想の下で自由に組み合わせて適用し、併合し又は簡略化して用いることができる。
【０１４３】
また、各実施形態等で例示した受電コネクタの第一受電導電体及び第二受電導電体は、メッシュ状導体でもよく、平板状ベタ導体でもよく、開示した技術思想の範囲内で任意の形状、材質の導体を利用することができる。また、上述の実施形態の説明に用いた各部材の間に、適宜他の任意の部材を含ませ、かつ介在させることを何ら妨げるものではない。
【０１４４】
また、各実施形態と確認実験とで示される複数の関係式は、理想的な解析モデル等における理論的な近似計算等であるので、現実には大凡その関係式が満たされる程度の特性関係を有し、その特性関係に起因する作用効果を奏するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】（ａ）は電磁波伝達媒体の平面図であり、（ｂ）は電磁波伝達媒体の断面図である。
【図２】受電コネクタの典型例を模式的に示す断面図である。
【図３】ＳＭＡコネクタを介して電力を取り出すように構成した模式的断面図である。
【図４】受電コネクタの形状と電力取り出し部の配置についてのバリエーションを例示する図である。
【図５】受電コネクタと電磁波の波源との関係を概念的に例示する図である。
【図６】電力取り出し端部の配置関係について、模式的に説明する図である。
【図７】受電コネクタを複数配置した場合の配置例を模式的に示す図である。
【図８ａ】受電コネクタの電力取り出し部を、端面側から観察した状態を模式的に示す図である。
【図８ｂ】受電コネクタの電力取り出し部を、端面側から観察した状態を模式的に示す図である。
【図９】第一の実施形態の受電誘電体と誘電体層とが、各々複数の層構造を有する場合について模式的に示す図である。
【図１０】構造の通信シート内のｘ方向に電磁波を伝搬させる電力伝達システムのモデルを示す図である。
【図１１】電界強度の長さ方向での変化についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】電力伝達システムの計測システムを示す図である。
【図１３】送信電極アレイを構成する単一の送信電極を示す模式図である。
【図１４】受電コネクタについての概要を示す図である。
【図１５】確認実験の結果示す図である。
【図１６】整流回路単体に負荷を接続した場合の、負荷と効率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１００・・電磁波伝達媒体、１１０・・第一導電体層、１２０・・第二導電体層、１３０・・誘電体層、１４０・・浸出領域、２００・・受電コネクタ、２１０・・第二受電導電体、２２０・・受電誘電体、２３０・・第一受電導電体、２４０・・電力取り出し端部、２４１・・端面、２４２・・電力取り出し部、２５０・・整流回路、２６０・・負荷、３００・・受電コネクタ、３１０・・第二受電導電体、３３０・・第一受電導電体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010063213.tif 000029
【図１６】
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【図８ａ】
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【図９】
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【図１２】
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