(57)【要約】【課題】電磁波の電界と磁界の成分のうち、磁界を形成する磁力に注目した新しいアプローチにより、環境上に問題が発生せず、尚且つ、安定した電力を供給する電力増幅装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】コイル間に発生する電磁誘導を利用して給電する非接触電力伝送方式を用いて、供給電力（消費電力）1に対し需給電力（取出し電力）が1以上となるようにした装置を提供する。すなわち、1次側（電力供給側）から発信された電磁波を、電磁誘導により起電力として回収する2次側（電力需給側）に、コイル、または、コイルと強磁性体からなる受信素子を複数個配置し、多方向から起電力を回収することで、前記課題を達成することができる電力増幅装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信側（1次側）から放出された電磁波を、電磁誘導を用いて受信側（2次側）で電力として取出す際、受信側にコイル、またはコイルと強磁性体で構成される受信素子を複数個配置することを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
発信側から放出する電磁波の周波数は、5KHz から5.4GHzを範囲とする請求項1の電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導による非接触型電力伝達方法において、2次側（受信側）に複数の受信素子を配置する方式を採用した電力増幅装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力は、水力や風力などの運動エネルギー、太陽電池における光エネルギー、また石油、石炭、地熱、原子力などの熱エネルギーを、電気エネルギーに変換して取り出されるのが一般的な発電方法による電力である。
【０００３】
しかしながら、化石燃料を用いた発電方法では、資源の高騰による発電コスト高の問題の他、CO2排出による地球温暖化の環境問題が指摘されている。
【０００４】
これに対して、原子力発電は、CO2の排出がゼロであると言われるが、使用済み核廃棄物の最終処理問題がいまだ充分に解決されていないといった課題がある。
【０００５】
また、水力、風力、太陽光は、再生可能で且つ環境にやさしいエネルギーではあるが、安定した電力供給において、自然界の気候や気象条件に左右されるといった課題がある。
【０００６】
このように、従来の発電方法や技術においては、環境にやさしく、且つ安定した電力供給を提供している訳ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電磁波の電界と磁界の成分のうち、磁界を形成する磁力に注目した新しいアプローチにより、環境上に問題が発生せず、尚且つ、安定した電力を供給する電力増幅装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、コイル間に発生する電磁誘導を利用して給電する非接触型電力伝送方式を用いて、供給電力（消費電力）1に対し需給電力（取出し電力）が1以上となるようにした装置を提供する。
【０００９】
すなわち、1次側（電力供給側）から発信された電磁波を、電磁誘導により起電力として回収する2次側（電力需給側）に、コイル、または、コイルと強磁性体からなる受信素子を複数個配置し、多方向から起電力として回収することを最も主要な特徴とする。
【００１０】
従来の方法による電磁誘導作用を用いた電磁調理器、又、非接触電力伝送方式によるコードレス充電器などにおいて、2次側に発生する起電力は1次側で使用される電力より少ないことは周知である。つまり、電力の増幅は発生しない。
【００１１】
ここで、磁力線とは磁極から発して反対の性質を持つもう一方の磁極で終わる仮想の線である。また、磁場中のある一定面積を通りぬける磁力線の垂直成分を足し合わせたものが磁束である。
【００１２】
ファラディーの電磁誘導の法則では、磁速密度の時間的な変化、すなわち、磁束密度を時間で割った値がゼロでない状態では必ず電界が発生する。
【００１３】
電界と磁界は静電界・静磁界の状態では独立に存在できるが、一方が少しでも時間的に変化するともう一方が発生する。この状態が電磁波であり、電磁波発生の基礎である。電界と磁界の状態変化が交互に起きて、それが全方向に広がってゆくのが電磁波の特長のひとつである。すなわち、１次側から放出される電磁波は、全方向、つまり３次元方向に広がっていることは周知のことである。
【００１４】
電磁誘導は、磁束が変動する環境下に存在する導体に電位差、つまり電圧が生じる現象である。このとき発生する電流を誘導電流という。また、発生する電力を起電力という。起電力の大きさは、コイルを貫く磁束の変化の割合とコイルの巻き数との相乗積に比例するというファラディーの法則で示されている。
【００１５】
1次側から放出された電磁波を、複数個所で回収することにより、トータルとしてより多くの磁束線を電磁誘導に導くことで、従来の方法よる起電力の発生量と、本発明の方法による各受信素子での起電力の合計値を総量として、消費電力と取出し電力の収支を見た場合、本発明による装置では、従来の方法よる起電力より大きな起電力の取出しが可能となることを発見し、本発明に想到した。
【００１６】
すなわち、発信する電磁波の周波数や、受信素子の大きさ、及び強磁性体の透磁率による材質特性、また、受信距離と受信角度、更にはコイルの巻き数、及び受信素子の個数などのパラメーターを適宜選択し組み合わせることで、多方向に配置された複数個の受信素子で発生する起電力をまとめて回収する。このことにより、1次側の消費電力1に対して2次側の取出し電力が1以上となることを可能とした電力増幅装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明のコイル、または、コイルと磁性体からなる受信素子を複数個備えた非接触型電力伝送方式による電力増幅装置によれば、気象条件や設置条件に左右されず、環境負荷の少ない電気エネルギーを増幅して1日中安定供給できる。また、本発明の電力増強装置は、現行の技術と既存の電気機器製造工場などの設備を利用して製作することができることから、あらゆる電気機器の省エネルギー効率を高める効果が期待できる。このことにより国内電力供給の安定化に寄与することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電力増幅装置の1実施方法を示した説明図である。
【図２】本発明の電力増幅装置の受信用コイルの形状を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１次側の電磁波発信素子は、市販の電磁調理器などで採用されている一般的な発信回路を採用することができる。また、２次側の電磁波受信コイルは、空心コイル、又は強磁性体をコアとしたコイルであって磁束を効率よく受信するものであれば形状や材質は問わない。
【００２０】
１次側コイルから空中に発信された電磁波を２次側で効率よく受信するという目的を損なわなければ、受信素子の数や発信素子と受信素子の配置する位置を自由に選択することができる。
【実施例】
【００２１】
受信コイルは、図２のような渦巻き状の空芯コイルで、直径が18cmであって空芯部の直径を8cm とした。コイルは、太さ0.1Φmmの銅線を50本よりあわせたリッツ線を8メートル使用し、20回巻いたものを使用した。
【００２２】
また、受信用コイルは、発信コイルから放出される電磁波を２方向から回収するように、受信表コイルと受信裏コイルを各１個として合計２個採用した。
【００２３】
2次側の受信表コイルと受信裏コイルは、その中心が発信コイルの中心位置と重なるように配置し、発信コイルからの距離をそれぞれ20mm開けて、両面で発信コイルを挟むように設置した。受信表コイルと受信裏コイルには計測用にそれぞれ10オームの負荷抵抗を付した。
【００２４】
電磁波を発生する1次側コイル駆動回路は、電磁調理器用の回路構成と同様なものを採用した。
【００２５】
発信コイルは、受信コイルと同じ太さで同じ材質のリッツ線を２本並行に並べて束ね、大きさ、形状、巻き数とも受信コイルと同じものを採用した。
【００２６】
前記電力増幅装置に対して、入力電圧を13.0ボルト、入力電流を2.0アンペアとして26.0ワットの電力で発信コイルから20KHzの電磁波を発信した。
【００２７】
受信表コイルと受信裏コイルに発生した起電力の電圧をそれぞれ計測し、回収した電力を計算により求めた。これらの結果を表1に示す。
【表１】
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【００２８】
表1から明らかなように、本発明の実施例では、入力電力26.0ワットに対して出力電力合計は28.22ワットであった。即ち、1次側の消費電力1に対して2次側の取出し電力が1以上となることが判明した。
【００２９】
電気工学の基礎となっている古典物理学におけるエネルギー保存の法則の解釈からすると、電磁誘導によるエネルギー移動現象において、需給電力（出力）が消費電力（入力）より大きい値をとることは許されない。しかし、古典電磁力学は、電子を始めとする荷電粒子間の電磁相互作用について、場の量子論である量子電磁力学により書き改められており、非常に短い時間であれば、エネルギー保存の法則を破ることが許されると言うハイゼンベルグの「不確定性原理」は量子力学の定理となっている。電磁力は、朝永振一郎氏の超多時間理論により相対論的共変な場の量子論とその存在空間が示され、繰り込みの確立などから相対論的な量子電磁力学として確立されている。
【００３０】
本発明の電力増幅装置は、時間変動に伴う電界磁界の相互作用からなる電磁波の空間放出の特性に着目し、多方向からの電磁波を複数個所で回収して電磁誘導により電力を取出すことで、電力の増幅を可能としたものと推定され得るが、正確な究明については今後の検討に委ねられるところである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の電力増幅装置の利用分野に限定はない。例えば、家電製品の省エネ対策として冷蔵庫やエアコンに組み込んで利用することができる。また、増幅率が一定であることから太陽光発電のような気象条件に左右されず安定した電力の供給が可能となり、農業や食品分野での加温、保温、冷房・冷凍用の電源増強装置として利用できる。更に本発明の電力増幅装置は電気自動車のバッテリー分野においても利用できる。雪国におけるロードヒーティング電源増強装置としての利用方法は、既存設備の省エネルギー対策装置として活用できるなど、従来の概念を一新する利用方法が多数考えられる。
【符号の説明】
【００３２】
1  電池
2１次側コイル駆動回路
3発信コイル
4受信表負荷抵抗
5受信表コイル
6受信裏負荷抵抗
7受信裏コイル
8  コイル間の距離
【図１】
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【図２】
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