(57)【要約】【課題】回路規模が少なく、天井等への取り付け強度が高いワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムを提供する。【解決手段】ワイヤレスグリッドの送電局装置１０２は、反射板２０６を介して天井板２０９と嵌合され固定される。反射板２０６の寸法は送電局装置１０２から放射される搬送波信号の周波数に対して１／２波長以上の寸法を有しており、反射板２０６の中央部付近に開口部２０６ａを備えている。また、複数の送電局装置１０２の搬送波周波数が互いに異なるように周波数調整回路５０２により調整されることで屋内環境などの閉空間内における搬送波信号の定在波分布を時間変動させることが可能となり、閉空間内の任意の場所に受電センサ１０５を配置できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサと、
を備えた無線ネットワークシステムであって、
前記各ワイヤレスグリッドは、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号の周波数を調整する周波数調整手段と、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号を互いに異なる周波数となるように前記周波数調整手段を制御する制御手段と、
を備えた、ワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム。
【請求項２】
前記周波数調整手段は分数分周型ＰＬＬを含み、
前記制御手段は、前記各ワイヤレスグリッドにおける前記搬送波信号の周波数が同一チャネル内でかつ一定周波数で変化するように前記分数分周型ＰＬＬの分周比を設定した、請求項１記載のワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム。
【請求項３】
前記一定周波数での変化は１０ｋＨｚ以下である、請求項２に記載のワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム。
【請求項４】
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサとを備えた無線ネットワークシステムであって、
前記ワイヤレスグリッドの送電局装置のうちの少なくとも１つの送電局装置は反射板を備え、
前記反射板は天井又は壁の閉空間と反対方向の面に対向して配置され、
前記送電局装置と前記反射板は天井又は壁を挟みこむように嵌合された、ワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム。
【請求項５】
前記送電局装置は閉空間に設けられたコンセントと一体して設置され、
少なくとも一部が導電性材料からなる反射器により天井又は壁に固定して接続された、請求項４記載のワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム。
【請求項６】
無線電力伝送用搬送波信号を送信する複数の送電局装置を有する送電システムであって、
前記複数の送電局装置は、それぞれの搬送波信号が干渉するように配置され、
前記各送電局装置は、互いに異なる一定周波数の搬送波信号を送信する送電システム。
【請求項７】
無線電力伝送用搬送波信号を送信するアンテナ部と、
天井又は壁の裏面に対向して配置される反射部材と、
前記天井又は壁の表面に対向して配置され、前記反射部材とともに前記天井又は壁を挟んで前記アンテナ部を固定する挟持部と、
を備えた送電局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線ネットワークシステムに関し、特に、屋内などの閉空間に配置されているセンサに対する無線電力伝送装置及びそれを用いた無線センサネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば温度センサ、湿度センサ、速度センサ、振動センサ等の各種センサが有線系又は無線系ネットワークで接続されるセンサネットワークが急速に普及しつつある。例えば、人感センサを用いて室内の照明のオンオフ制御や調光制御を行う照明制御システムにセンサネットワークを適用することで照明の消費電力を低減される。このような従来技術に係る照明制御システムのブロック図の一例を図１１に示す。なお、この開示に関連する先行技術文献として、例えば、特許文献１が知られている。
【０００３】
図１１は、従来技術に係る照明制御システムの構成例を示すブロック図である。図１１において、照明制御システムでは主操作盤１１０１と制御端末器１１０２ａ，１１０２ｂと監視端末器１１０３とが伝送路１１０４により接続されている。制御端末器１１０２ａ，１１０２ｂにはそれぞれ、蛍光灯等の照明負荷１１０５ａ，１１０５ｂが接続され、監視端末器１１０３にはスイッチ１１０６ａ，１１０６ｂが接続されている。さらに、伝送線路１１０４にセンサ端末器１１０７を接続し、光センサ１１０８で検出された光量信号に対応して所要の照明負荷の連続調光制御、点灯／消灯制御等の制御データが主操作盤１１０１から送信される。
【０００４】
一方、センサネットワークに用いられる無線ＩＣタグ（以下、ＲＦＩＤという）には、パッシブ型とアクティブ型があり、用途により使い分けがなされている。アクティブ型は各センサノードに電源供給を行う必要があり、電池で駆動する以外にも、振動発電や熱発電等のエナジーハーベストによる電源供給手段も用いられる。これらにはそれぞれ長所・短所があり、電池駆動の場合には電池寿命に伴う交換作業が大きな課題となっており、エナジーハーベストの場合には発電可能な電力量が小さいことが大きな課題となっている。このため、無線電力伝送を用いて各センサノードに電源供給を行うことが検討されており、このような従来技術に係る無線ネットワークシステムの構成例を図１２に示す。なお、この開示に関連する先行技術文献として、例えば、特許文献２が知られている。
【０００５】
図１２は、従来技術に係る室内無線ネットワークシステムの構成例を示す斜視図である。図１２において、室内の天井付近に配置された複数のワイヤレスグリッド１２０１は、天井裏で、電力線及びイーサネット（登録商標）１２０２などと接続され、電力と情報のためのバックボーンネットワークを形成している。一方、各部屋には、センサ１２０３が複数設置される。また，ワイヤレスグリッド１２０１からセンサ１２０３への無線電力伝送には、日本の電波法において、高出力パッシブ型に用意されている搬送波センスの規定がない無線送電用の２つの電力伝送用チャネルを用い、パッシブ高出力型ＲＦＩＤの１Ｗの搬送波信号を用いて無線電力伝送を行う。この場合、各ワイヤレスグリッド１２０１において、互いにそれぞれ放射する電力伝送用搬送波信号の位相を時間的に変化させ、電力伝送用搬送波信号に異なる位相回転を与えることで、電力伝送において、送信ダイバーシチ効果を得ることができる。
【０００６】
さらに、従来技術に係る室内無線ネットワークシステムのワイヤレスグリッドに用いることが可能なアンテナの具体的な構成例として、天井等に設置される偏波共用アンテナを図１４に示す。なお、この開示に関連する先行技術文献として、例えば、特許文献３が知られている。
【０００７】
図１４は、従来技術に係る偏波共用アンテナの構成例を示す斜視図である。図１４において、偏波共用アンテナは、反射板１４０１上に配置される垂直偏波アンテナ素子１４０５と、反射板１４０１と所定の間隔をおいて配置される水平偏波素子１４０２とを備えて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７１７１２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−５０１８３号公報
【特許文献３】特許第４８１９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術に係る室内無線ネットワークシステムは、搬送波信号の位相を時間的に変化させるため、各ワイヤレスグリッドに移相回路（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）を必要とし、このために回路規模が大きくなってしまうという課題があった。
【００１０】
図１３に、搬送波信号の位相を時間的に変化させるワイヤレスグリッドの構成例を示す。図１３において、ワイヤレスグリッド１３０１，１３０４，１３０９は、それぞれ例えば半波長間隔で離隔されたアンテナ１３０２，１３０５，１３１０及びＲＦ回路１３０３，１３０６，１３１１を備えて構成され、さらにワイヤレスグリッド１３０４，１３０９はアンテナとＲＦ回路との間にそれぞれ移相回路１３０７，１３１２が設けられ、それぞれの位相変化量を制御回路１３０８，１３１３により制御されている。このような場合には，ワイヤレスグリッドから送信される搬送波信号の位相を変化させるために、各移相回路の位相変化量を制御回路により時間ｔに応じて制御することになるため、回路規模が大きくなることに加えて消費電流も大きくなるという課題があった。
【００１１】
加えて、倉庫等の比較的大きな室内をカバーするためには反射板を備えた指向性アンテナを用いてワイヤレスグリッドの必要配置数を少なくすることが考えられるが、この場合には、反射板が大きいために外観を損ねる上、反射板を含めたワイヤレスグリッドの重量を支えるために必要となる天井への固定強度が大きくなるという課題があった。
【００１２】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたもので、良好な搬送波送信特性を維持したままでワイヤレスグリッドの回路規模と消費電流を少なく抑えた上で、天井等への取り付け強度の高いワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステム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】
【００１３】
上記問題点を解決するために、第１の本開示に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサと、
を備えた無線ネットワークシステムであって、
前記各ワイヤレスグリッドは、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号の周波数を調整する周波数調整手段と、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号を互いに異なる周波数となるように前記周波数調整手段を制御する制御手段と、
を備えた。
【００１４】
また、第２の本開示に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサとを備えた無線ネットワークシステムであって、
前記ワイヤレスグリッドの送電局装置のうちの少なくとも１つの送電局装置は反射板を備え、
前記反射板は天井又は壁の閉空間と反対方向の面に対向して配置され、
前記送電局装置と前記反射板は天井又は壁を挟みこむように嵌合された。
【００１５】
さらに、第３の本開示に係る送電システムは、
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサとを備えた無線ネットワークシステムであって、
前記ワイヤレスグリッドの送電局装置のうちの少なくとも１つの送電局装置は反射板を備え、
前記反射板は天井又は壁の閉空間と反対方向の面に対向して配置され、
前記送電局装置と前記反射板は天井又は壁を挟みこむように嵌合された。
【００１６】
またさらに、第４の本開示に係る送電局装置は、
無線電力伝送用搬送波信号を送信するアンテナ部と、
天井又は壁の裏面に対向して配置される反射部材と、
前記天井又は壁の表面に対向して配置され、前記反射部材とともに前記天井又は壁を挟んで前記アンテナ部を固定する挟持部と、
を備えた。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、屋内環境などの閉空間内に複数配置したセンサノードへの無線電力伝送を行う２つ以上の送電局装置からの搬送波信号を異なる周波数とすることで簡易な回路構成で閉空間内の搬送波周波数におけるフェージングに伴う定在波分布を時間的に変化させることができるため、任意の位置にセンサノードを配置できる。また、送電局装置の反射板を天井もしくは壁の裏側に配置して天井もしくは壁を解して送電局装置を固定することにより、反射板としての良好な電気特性と機械強度の両立を実現できる。さらに、コンセントと一体化することにより、送電局装置設置時の作業効率を高め、屋内に複数配置した際の外観を損ねないワイヤレスグリッドと、それを用いた無線センサネットワークシステムとを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態のワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムの概念を示す斜視図
【図２】（ａ）第１の実施形態のワイヤレスグリッドの具体的な構成例を示す側面図、（ｂ）（ａ）のワイヤレスグリッドの一部を示す側面図
【図３】（ａ）図２に示す反射板の具体的な構造例を示す側面図、（ｂ）（ａ）の反射板の平面図
【図４】（ａ）図２に示す反射板の具体的な別の構造例を示す側面図、（ｂ）（ａ）の反射板の平面図
【図５】第１の実施形態のワイヤレスグリッドの回路構成の一例を示すブロック図
【図６】図５に示すブロック図の具体的な回路構成の一例を示す回路図
【図７】第１の実施形態のワイヤレスグリッドの具体的な別の構成例を示す側面図
【図８】第２の実施形態のワイヤレスグリッドの具体的な構成例を示す側面図
【図９】（ａ）第３の実施形態のワイヤレスグリッドの具体的な構成例を示す側面図、（ｂ）（ａ）のワイヤレスグリッドの屋内方向から見た正面図
【図１０】（ａ）第３の実施形態のワイヤレスグリッドの具体的な別の構成例を示す側面図、（ｂ）（ａ）のワイヤレスグリッドの屋内方向から見た正面図
【図１１】従来技術に係る照明制御システムの構成例を示すブロック図
【図１２】従来技術に係る無線センサネットワークシステムの概念を示す斜視図
【図１３】搬送波信号の位相を時間的に変化させる無線センサネットワークシステムのワイヤレスグリッドの具体的な構成例を示すブロック図
【図１４】従来技術に係る反射板を供えた偏波共用型アンテナの一例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２０】
第１の実施形態．
図１は、本開示の第１の実施形態に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムの概念を示す斜視図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１の送電局装置１０２の構成例を示す側面図であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ図２（ａ）に示す送電局装置１０２に用いられる反射板２０６の具体的な構成例を示す側面図及び平面図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ図２（ａ）に示す送電局装置１０２に用いられるその反射板２０６の変形例を示す側面図及び平面図であり、図５は図２（ａ）に示す送電局装置の回路構成を示すブロック図であり、図６は図２（ａ）に示す送電局装置の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、例えばビル、倉庫、ビニルハウス、工場施設などの屋内環境等の閉空間１０１内には１つ又は複数の送電局装置１０２が閉空間１０１の天井や壁の付近に配置されており、１つ又は複数の通信機器１０３と電源線及び信号線１０４を介して互いに接続され、電源の供給や信号の送受信がなされている。センサノードである受電センサ１０５は例えば温度センサ、湿度センサ、警報センサ、人感センサなどの各種センサの１つ又は複数を備えて構成され、閉空間１０１の任意の位置に１つ又は複数配置されている。この場合、受電センサ１０５への電源供給は送電局装置１０２から放射される搬送波信号により無線電力伝送されており、受電センサ１０５から通信機器１０３に送信されたセンサ情報に基づいて照明機器１０６や空調機器１０７を制御する。
【００２２】
なお、本実施形態では通信機器１０３は送電局装置１０２とは別に配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば送電局装置１０２の搬送波周波数と通信機器１０３の送受信周波数を異なる周波数にすることで、同一の機器内に送電機能と通信機能を備えてもよい。
【００２３】
なお、受電センサ１０５は、送電局装置１０２からの搬送波周波数を受信するアンテナと、アンテナで受信した信号を直流に整流する整流回路と、整流回路の出力を電圧変換する電圧変換回路と、電圧変換回路の出力を蓄電する蓄電回路とを備えて構成され、蓄電回路の出力は受電センサに搭載された、例えば温度センサ、湿度センサ、警報センサ、人感センサなどの各種センサの電源として用いられるとともに、各種センサの情報を別のＲＦ回路を介して通信機器１０３へ電波として放射されることが有用であるが、この限りではなく、例えば蓄電回路は整流回路と電圧変換回路の間に備えられてもよい。
【００２４】
この場合、閉空間内に配置する送電局装置１０２の数はできるだけ少ないことが有用である。そこで、図２（ａ）に示すように、送電局装置１０２のアンテナ素子２０１に反射板２０６を備えることにより、アンテナ素子２０１から放射される搬送波信号の指向性を反射板と対向する方向、すなわち室内方向に強くできる。反射板２０６を天井板２０９の裏側、すなわち閉空間の外側の方向に配置し、反射板２０６と送電局装置１０２を、天井板２０９を介してネジ等の嵌合部材２１０により固定することができる。これにより、反射板２０６を含めた送電局装置１０２を天井部に取り付ける場合と比べて送電局装置１０２の重量を軽くすることが出来る上、反射板２０６と送電局装置１０２を嵌合部材により接続することで機構強度が増すことで、送電局装置が落下する危険を回避できる。この場合、反射板２０６の寸法は送電局装置１０２から放射される搬送波周波数の１／２波長以上とすることができる。例えば搬送波信号の周波数が９２０ＭＨｚの場合には、反射板２０６の寸法は１６３ｍｍ以上となる。さらに、アンテナ素子２０１と反射板２０６との距離が離れている場合には、反射板２０６の寸法は第一フレネルゾーンを含む大きさであることが有用である。
【００２５】
なお、図２（ａ）に示すアウトレットボックス２０７の寸法は大きい寸法の場合でも約１００ｍｍであり、金属製のアウトレットボックスを用いても反射板２０６としての機能を得ることができない。しかしながら、金属製のアウトレットボックスと反射板２０６をネジ等により電気的に接続することで、全体として反射板２０６としての機能を保有することが可能であり、この場合には反射板２０６として同等の性能を得ることができる。
【００２６】
なお、図２（ａ）では、天井からの突出部の寸法をできるだけ小さくするように送電局装置１０２の回路部２０３は天井板２０９と反射板２０６に設けた開口部２０６ａから室内とは反対側に配置している。この場合には、外観の美観を損ねることなく良好な送電特性を得ることができる。
【００２７】
なお、反射板２０６の形状は図３（ｂ）に示すような円形でもよく、さらに図４（ｂ）に示すような四角形、すなわち矩形でもよい。また、上記反射板２０６の中央部に設けた開口部２０６ａの寸法は１／２波長以下であれば形状はこの限りではなく、例えば円形又は矩形であってもよい。
【００２８】
図５に、送電局装置１０２における回路部２０３のブロック図の一例を示す。発振回路５０１から出力された、所定の発振周波数を有する基準発振信号は、周波数調整回路５０２により所定の搬送波周波数を有する搬送波信号に変換され、電力増幅回路５０３により規定の電力を有する搬送波信号に増幅され、アンテナ素子２０１を介して放射される。この場合、制御回路５０４により、周波数調整回路５０２の周波数、並びに、電力増幅回路５０３の送信電力が制御されている。
【００２９】
図６には、回路部２０３のより具体的な回路構成の一例を示す。発振回路５０１から出力された基準発振信号は、分数分周型ＰＬＬ回路６０１に入力され、分数分周型ＰＬＬ回路６０１の出力信号は低域通過型フィルタ（ＬＰＦ）６０２を介して電圧制御発振回路（ＶＣＯ）６０３に入力される。電圧制御発振回路６０３の出力信号は分数分周型ＰＬＬ回路６０１にフィードバックされ、制御回路５０４により当該出力信号が搬送波信号の周波数となるよう分数分周型ＰＬＬ回路６０１が制御され、搬送波信号の周波数となった電圧制御発振回路６０３の出力は電力増幅回路５０３を介してアンテナ素子２０１から放射される。
【００３０】
この場合、複数の送電局装置１０２で同一の搬送波周波数とすることで閉空間内に定在波が生じ、センサノードの配置位置によっては受信電力が低下してしまうことが考えられる。
【００３１】
そこで、複数の送電局装置１０２間で搬送波信号の周波数が異なるように各送電局装置１０２における制御回路５０４において搬送波信号の周波数制御を行うことができる。具体的には、図６に示す分数分周型ＰＬＬ回路６０１の分周比を１又は２以上変化させることにより、移相回路を設けることなく簡易な回路構成で複数の送電局装置１０２間で異なる搬送波周波数を実現できる。
【００３２】
すなわち、無線電力伝送用搬送波信号を送信する複数の送電局装置１０２が、それぞれの搬送波信号が干渉するように配置される場合、互いに異なる一定周波数の搬送波信号を送信するようにすることにより、受信電力が低下することを低減することができる。
【００３３】
なお、日本国の電波法では、９２０ＭＨｚ帯で高出力型パッシブ・タグシステム用途に１．２ＭＨｚ間隔で４チャネルが割り当てられており、中心周波数はそれぞれ９１６．８ＭＨｚ，９１８ＭＨｚ，９１９．２ＭＨｚ，９２０．４ＭＨｚとなっている。閉空間内に配置した複数の送電局装置１０２の搬送波周波数を前述の４チャネルのうち２つ以上を用いることでチャネルの異なる搬送波信号間の位相差が実質的に時間的に変化するため、閉空間内に生じる定在波分布を時間的に変化させることが可能となり、定在波のヌル点が時間的に移動するため、任意の位置に受電センサを配置しても受信電力が常時低下してしまう状態に陥ることを回避できる。
【００３４】
なお、９２０ＭＨｚ帯高出力型パッシブ・タグシステム用途に割り当てられた各チャネルは２００ｋＨｚの帯域幅を有していることから、分数分周型ＰＬＬ回路６０１の分周比を１又は２以上変化させることにより、例えば１０Ｈｚから２００ｋＨｚ以下の周波数変化を発生できる。これにより、閉空間内に配置された複数の送電局装置１０２における搬送波周波数を、４チャネルのうちの１チャネルにおいて、すなわち２００ｋＨｚ帯域幅の範囲内で設定することが可能となり、これにより周波数利用効率を高めることができる。
【００３５】
なお、特許文献２には、電力伝送用搬送波信号の位相を時間的に変化させることは記述されているが、複数の搬送波信号の周波数を変化させることについては何ら開示も示唆もされておらず、また、従来技術に係る分数分周型ＰＬＬ回路による周波数変化は、主として通信用の搬送波周波数やベースバンド系におけるクロック周波数の変化について用いられており、本実施形態のようにワイヤレスグリッドとそれを用いた無線センサネットワークシステムに用いられるような電力伝送用搬送波周波数を変化させることについては何らの開示も示唆もされていないことから、本実施形態で説明した、各送電局装置１０２における搬送波信号の周波数を異ならせることで閉空間内における定在波のヌル点を時間的に移動させる効果は、これら先行例の組合せでは容易に推測することができない。
【００３６】
なお、本実施形態では、アンテナ素子としてモノポールアンテナ等の不平衡型アンテナを用いた場合について説明を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、ダイポールアンテナ等の平衡型アンテナを用いることが可能であり、平衡型アンテナとしては、スロットアンテナやループアンテナ等が含まれる。
【００３７】
第２の実施形態．
図８は、本開示の第２の実施形態に係るワイヤレスグリッドの具体的な配置の変形例を示す側面図である。
【００３８】
図８において、第１の実施形態との差異は、天井板に代わって壁板の裏面、すなわち閉空間の外側方向に反射板２０６を設置し、送電局装置１０２をネジ等の嵌合部材２１０により固定せしめている点である。これにより、天井部のみならず、壁部においても反射板２０６を備えた送電局装置１０２を設置することが可能となり、室内の横方向への搬送波放射特性を改善できる。
【００３９】
第３の実施形態．
図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ本開示の第３の実施形態に係るワイヤレスグリッドの具体的な構成の変形例を示す側面図及び正面図であり、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれさらに別の具体的な構成の変形例を示す側面図及び正面図である。
【００４０】
図９（ａ）及び図９（ｂ）において、送電局装置９０１は、反射器９０２により、コンセント９０３と一体として構成される。この場合、壁板８０１の裏側、すなわち屋内とは反対側に配置された反射器９０２はその一部もしくは全部である少なくとも一部が導電性材料で構成されており、送電局装置９０１から送電される搬送波周波数の１／２波長より電気的に大きな寸法で構成することができる。
【００４１】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、送電局装置１００１は、コンセント１００３と一体として構成され、壁板８０１の屋外側には、反射器１００２により壁板８０１と嵌合部材２１０により接続されている。この場合にも同様に、反射器１００２はその一部もしくは全部である少なくとも一部が導電性材料で構成されており、送電局装置１００１から送電される搬送波周波数の１／２波長より電気的に大きな寸法で構成されている。なお、コンセント９０３，１００３における外周のプレート部は例えば樹脂材料で形成される。
【００４２】
このような構成とすることで、送電局装置１００１を配置する際の電源ワイヤの設置コストを低下させることができる上、対象とする屋内において壁に設ける貫通部の数を少なく抑えることができる。さらに，導電性材料からなる反射器９０２，１００２により壁板と固定することで機構強度を高めることができる上、室内方向への搬送波信号の放射特性を良好にさせる効果を得ることができる。
【００４３】
このように、反射器９０２，１００２、反射板２０６などの反射部材が、天井又は壁の裏面に対向して配置され、嵌合部材などの挟持部が、天井又は壁の表面に対向して配置され、反射部材とともに天井又は壁を挟んでアンテナ部を固定するため、外観を損ねず、固定強度を高めることができる。
【００４４】
実施形態のまとめ．
本開示の第１の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサと、
を備えた無線ネットワークシステムであって、
前記各ワイヤレスグリッドは、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号の周波数を調整する周波数調整手段と、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される搬送波信号を互いに異なる周波数となるように前記周波数調整手段を制御する制御手段と、
を備えた。
【００４５】
本開示の第２の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、本開示の第１の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムにおいて、
前記周波数調整手段は分数分周型ＰＬＬを含み、
前記制御手段は、前記各ワイヤレスグリッドにおける前記搬送波信号の周波数が同一チャネル内でかつ一定周波数で変化するように前記分数分周型ＰＬＬの分周比を設定した。
【００４６】
本開示の第３の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、本開示の第２の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムにおいて、前記一定周波数での変化は１０ｋＨｚ以下である。
【００４７】
本開示の第４の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、
閉空間内に配置され、それぞれ無線電力伝送用搬送波信号を供給する複数のワイヤレスグリッドと、
前記各ワイヤレスグリッドから供給される無線電力伝送用搬送波信号を受信するアンテナ部と、前記搬送波信号を整流してセンサの電源として供給する整流回路部と、前記整流回路部の出力を蓄電する蓄電回路部とを含む受電センサとを備えた無線ネットワークシステムであって、
前記ワイヤレスグリッドの送電局装置のうちの少なくとも１つの送電局装置は反射板を備え、
前記反射板は天井又は壁の閉空間と反対方向の面に対向して配置され、
前記送電局装置と前記反射板は天井又は壁を挟みこむように嵌合された。
【００４８】
本開示の第５の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムは、本開示の第４の態様に係るワイヤレスグリッド及びそれを用いた無線センサネットワークシステムにおいて、
前記送電局装置は閉空間に設けられたコンセントと一体して設置され、
少なくとも一部が導電性材料からなる反射器により天井又は壁に固定して接続された。
【００４９】
本開示の第６の態様に係る送電システムは、無線電力伝送用搬送波信号を送信する複数の送電局装置を有する送電システムであって、
前記複数の送電局装置は、それぞれの搬送波信号が干渉するように配置され、
前記各送電局装置は、互いに異なる一定周波数の搬送波信号を送信する。
【００５０】
本開示の第７の態様に係る送電局装置は、
無線電力伝送用搬送波信号を送信するアンテナ部と、
天井又は壁の裏面に対向して配置される反射部材と、
前記天井又は壁の表面に対向して配置され、前記反射部材とともに前記天井又は壁を挟んで前記アンテナ部を固定する挟持部と、
を備えた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上詳述したように、本開示によれば、屋内環境などの閉空間内に複数配置したセンサノードへの無線電力伝送を行う２つ以上の送電局装置からの搬送波信号を異なる周波数とすることで簡易な回路構成で閉空間内の搬送波周波数におけるフェージングに伴う定在波分布を時間的に変化させることができるため、任意の位置にセンサノードを配置できる。また、送電局装置の反射板を天井もしくは壁の裏側に配置して天井もしくは壁を解して送電局装置を固定することにより、反射板としての良好な電気特性と機械強度の両立を実現できる。さらに、コンセントと一体化することにより、送電局装置設置時の作業効率を高め、屋内に複数の送電局装置を配置した際の外観を損ねないワイヤレスグリッドと、それを用いた無線センサネットワークシステムとを提供することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  閉空間
１０２，９０１，１００１  送電局装置
１０３  通信機器
１０４，２０８  電源線及び信号線
１０５  受電センサ
１０６  照明機器
１０７  空調機器
２０１，７０１  アンテナ素子
２０２  アンテナ地板
２０３  回路部
２０４  回路ケース
２０５  プレート
２０６  反射板
２０６ａ  開口部
２０７  アウトレットボックス
２０９  天井板
２１０  嵌合部材
５０１  発振回路
５０２  周波数調整回路
５０３  電力増幅回路
５０４  制御回路
６０１  分数分周型ＰＬＬ回路
６０２  低域通過型フィルタ
６０３  電圧制御発振回路
７０２  ケース
８０１  壁板
９０２，１００２  反射器
９０３，１００３  コンセント
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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