(57)【要約】【課題】送電装置のコイルと受電装置のコイルがほぼ密接した状態から離れた場合に、良導体媒質に拡散して消滅してしまう電磁エネルギを低減することができ、結果として、海水・海底の砂や土等の良導体、かつ、高誘電体である媒質中で電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる電力伝送システムを提供する。【解決手段】良導体媒質において送電装置の送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、受電側アンテナを介して送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、受電装置に接続され電力を受電する。【選択図】図１
2014193057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置は、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記センサは、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送システム。
【請求項２】
前記送電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ１［ｐＦ］）と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ１’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ１０とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ２［ｐＦ］）と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ２’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ２０としたときに、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１０＋Ｃ２０）＞０．５の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記受電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ１［ｐＦ］）と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ１’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ１０とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ２［ｐＦ］）と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ２’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ２０としたときに、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１０＋Ｃ２０）＞０．５の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ（ｄ１［ｃｍ］）と前記送電側コイルの外径（ｄ２［ｃｍ］）と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ（ｄ１［ｃｍ］）と前記受電側コイルの外径（ｄ２［ｃｍ］）との何れか一方または両方が、比（ｄ１／ｄ２）＞１．２の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記送電側包含部は、
前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、
前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、
を備え、
前記受電側包含部は、
前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、
前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
自装置の送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする送電装置。
【請求項７】
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
自装置の受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と自装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする受電装置。
【請求項８】
送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送方法。
【請求項９】
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
【請求項１０】
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良導体媒質中の電力伝送システム、送電装置、受電装置、及び電力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底油田からの石油漏洩を、早期に検知したいというニーズが高まっている。２０１０年のメキシコ湾石油流出事故においては、海底油田から石油４０万トンがメキシコ湾に流出し、生態系に大きく影響を与えた。このような流出事故を防ぐための予防手段として、石油漏洩の早期検知が求められている。
【０００３】
この石油漏洩を早期検知するための一つの方法として、海底センサＮＷ（ネットワーク）実現への期待が高まっている。海底にセンサＮＷを構築できれば、リアルタイムに漏洩の状況をモニタすることができるからである。
【０００４】
この海底センサＮＷは、例えば、陸上から数ｋｍ以上離れた、深度５００ｍ以上の海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されるため、無線でセンサに給電されることが望ましい。センサを駆動するためにバッテリを用いた場合、その交換コストが高くなり、有線を用いた場合であっても、その敷設コストが高くなるためである。
【０００５】
特許文献１には、海底に設置された掘削機等の機器に、無線で給電するシステム（無線給電システム）が提案されている。この特許文献１に記載の無線給電システムは、送電器を搭載した潜水艇が、受電器を搭載した掘削機に接近し、海水を介して無線でセンサに給電し、無線で情報を掘削機から収集することを特徴とする。また、特許文献１には、給電アンテナとして、磁界エネルギの共振現象を利用する磁界共鳴方式を適用したアンテナを用いることが記載されている。
【０００６】
この特許文献１に記載されている磁界共鳴方式の無線給電システムは、Ｑ値の高いコイルを用いて、同一の周波数（共振周波数）で共鳴させることで、送電装置と受電装置の相互インダクタンスを向上させ、伝送距離の長距離化を図る技術である。そのため、磁界共鳴方式は、その他の方式（電磁誘導方式、電波方式）に比べ、長い電力伝送距離と高い電力伝送効率の両立が可能であるという特徴を持つ。
【０００７】
ところで、空気中のエネルギ伝送の場合、その媒質（大気）中でのエネルギの損失は海水中に比べ小さく、電力供給効率の低下要因は、主に、コイルでの導体損失、送電装置と受電装置の間の整合損、漏れ磁束などの反射損、そして放射損から成る。
【０００８】
他方、海水中のエネルギ伝送の場合、その媒質である海水が空気に比べ非常に高い導電性を有しているため、その媒質中をエネルギが伝搬する際にも損失が生じる。このエネルギ損失の要因は、海水中の導電率と海水中に発生した電界に基づく。すなわち、この導電率と電界の積に比例した電位勾配が海水中で発生することで損失が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００３２５２３号明細書
【特許文献２】特開２００２−３０５１２１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】木船弘康,“ＡＵＶに水中で非接触給電するための基礎研究”  ２００９〜２０１１年,科学研究費助成事業（研究課題番号２１７６０６６４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置された電子機器に、潜水艇から無線で電力を供給する場合、送電側の電力送電器が固定されておらず、海水中ないしは海上で浮遊している。ここで、送電側の機器の姿勢制御の精度を考慮すると、送受電器間の距離は概ね１０ｃｍ以上無いと衝突や接触してしまう可能性があるため、送電側の機器と受電側の機器の間の距離は、概ね１０ｃｍ以上が必要である。
そのため、特許文献１に記載されている磁界共鳴方式の無線給電システムを用いても、送電側の機器と受電側の機器の間の距離が１０ｃｍ以上ある場合には、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに給電することは、実用上必要な給電距離や効率を得ることができず困難である。
また、非特許文献１、および、特許文献２には、海水中における無線給電技術が開示されているが、この技術は上記の課題を解決していないため、十分な電力伝送効率を得られる距離はわずか２ｃｍ未満であり、実用上必要な距離を得ることができていない。
【００１２】
また、関連する磁界共鳴技術の場合、大気中では、送電装置のコイルと受電装置のコイルの共振周波数を等しくするだけで、効率のよいエネルギ伝送を行うことができた。しかしながら、海水中においては、その比誘電率が８１と大きいため、送電装置と受電装置の間のインピーダンスの影響が高く、単純な送受電装置の共鳴現象を用いただけでは、エネルギ伝送を行うことが難しい。
【００１３】
また、前述の海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに無線で給電を行う場合、送電側、あるいは、受電側の少なくとも一方が固定されておらず、海水中ないしは海上で浮遊しているため、潮流・浮力等の影響により、送電装置、および、受電装置の相対位置関係を保持することが非常に難しい。そのため、送受電装置間の距離が変化する。それに伴い、比誘電率８１の海水により送受電装置間に形成される容量が変化し、共振周波数の変化やインピーダンス整合のずれを引き起こす。この共振周波数の変化や整合ずれは、電力伝送効率の大幅な低下を引き起こす。
【００１４】
以上のように、海水中における無線電力伝送は、海水が空気に比べて非常に高い導電率と非常に高い誘電率を有している事に起因して、電力伝送効率が著しく低下する。具体的には、高い導電率により海水中でエネルギが損失する。さらに、高い誘電率により、送受電装置の相対位置がずれた場合に伝送効率が大幅に低下する。ゆえに、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに無線で給電する無線電力伝送システムを実用化するには、これらの課題を解決する事が必須だが、これまでこれらの課題を解決した技術は知られていない。
【００１５】
さらに、図３６の表に示すような各種媒質も、比較的高い導電率と比誘電率を有している。したがって、海水や、海底の砂や土、もしくは、それらの混合物を介しての給電のほか、このような媒質中を無線で電力伝送しようとする場合にも、同様の問題が生じ得る。
【００１６】
そこで本発明は、上記課題を解決する電力伝送システム、送電装置、受電装置、及び電力伝送方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備え、前記受電装置は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、前記センサは、前記受電装置に接続され電力を受電することを特徴とする電力伝送システムである。
【００１８】
また本発明は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、自装置の送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備えることを特徴とする送電装置である。
【００１９】
また本発明は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、自装置の受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と自装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備えることを特徴とする受電装置である。
【００２０】
また本発明は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備え、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、前記受電装置に接続され電力を受電することを特徴とする電力伝送方法である。
【００２１】
また本発明は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力することを特徴とする電力伝送方法である。
【００２２】
また本発明は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力することを特徴とする電力伝送方法である。
【発明の効果】
【００２３】
発明によれば、送電装置のコイルと受電装置のコイルがほぼ密接した状態から離れた場合に、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質に拡散して消滅してしまう電磁エネルギを低減することができ、結果として、海水・海底の砂や土等の良導体、かつ、高誘電体である媒質中で電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の電力伝送システム１の最小構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の概要を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の構成を示す図である。
【図４】送電装置１１から出力された無線電力が受電装置１２へ伝搬する際の電力伝送システム１の等価回路の一部を示す図である。
【図５】送電側アンテナ１１１、受電側アンテナ１２１の容量成分及び送受電装置間に生じる容量成分が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
【図６】送電側コイル１１６の外径と送電側包含部１１７の寸法との比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
【図７】第一の実施形態による電力伝送システム１における電界ベクトルと磁界ベクトルを示す図である。
【図８】第一の実施形態による電力伝送システム１における電界ベクトルと磁界ベクトルに基づいて生じるポインティングベクトル（エネルギの流れ）を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施形態による電力伝送システム２の概要を示す図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態による電力伝送システム２の構成を示す図である。
【図１１】第一誘電体の誘電正接及び第二誘電体の誘電正接の比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
【図１２】第一誘電体の比誘電率及び第二誘電体の比誘電率が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
【図１３】本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の概要を示す図である。
【図１４】本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第三の実施形態の送電側アンテナの別の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム４の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第四の実施形態による電力伝送システム４のフローチャートの一例を示す図である。
【図１８】本発明の第五の実施形態による電力伝送システム５の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第六の実施形態による電力伝送システム６の構成を示す図である。
【図２０】本発明の第七の実施形態による電力伝送システム７の構成を示す図である。
【図２１】本発明の第八の実施形態による電力伝送システム８の構成を示す図である。
【図２２】本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図２３】本発明の実施例１における送電装置４１の上面概略図である。
【図２４】本発明の実施例１における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２５】本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の電界を示す図である。
【図２６】本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の磁界を示す図である。
【図２７】本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍のポインティングベクトルを示す図である。
【図２８】本発明の実施例１による電力伝送システム１で使用した媒質を海水から大気に変更した場合のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
【図２９】関連する磁界共鳴技術を用いた場合の大気中におけるポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
【図３０】本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の効果を実際に海水中で実験した結果を示す図である。
【図３１】本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図３２】本発明の実施例２における送電装置５１の側面概略図である。
【図３３】本発明の実施例２における送電装置５１の送電側下部コイル５１６１を受電部側から見た図である。
【図３４】本発明の実施例２における送電装置５１の送電側上部コイル５１６２を受電部側から見た図である。
【図３５】本発明の実施例２における受電装置５２の受電側下部コイル５２６１を送電部側から見た図である。
【図３６】本発明の実施例２における受電装置５２の受電側上部コイル５２６２を送電側から見た図である。
【図３７】本発明の実施例２における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図３８】各種媒質の導電率と比誘電率をまとめた表を示す図である。
【図３９】、本発明の第九の実施形態による電力伝送システム９の構成を示す図である。
【図４０】本発明の送電装置１１の最小構成を示す図である。
【図４１】本発明の受電装置１２の最小構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の電力伝送システム１の最小構成を示す図である。
本発明の電力伝送システム１は、図１で示すように、少なくとも送電装置１１及び受電装置１２を備える。
送電装置１１は、送電側アンテナ１１１、送電側電力伝送回路１１２を備える。
受電装置１２は、受電側アンテナ１２１、受電側電力伝送回路１２２を備える。
また、送電側アンテナ１１１及び受電側アンテナ１２１は、良導体媒質１３に覆われている。
【００２６】
＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１を、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源１５と、センサ１４とを備えている。また、電力源１５には送電装置１１が設けられている。また、センサ１４には受電装置１２が接続されている。送電装置１１は、海水中で駆動する電力源１５に搭載され、受電装置１２はセンサ１４に接続されている。
【００２７】
図３は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の構成を示す図である。
電力伝送システム１は、この図で示すように、送電装置１１及び受電装置１２を備える。また、送電装置１１及び受電装置１２は、良導体媒質１３に覆われている。送電装置１１は、送電側アンテナ（送電部）１１１、送電側電力伝送回路１１２、送電側制御回路１１４を備える。受電装置１２は、受電側アンテナ（受電部）１２１、受電側電力伝送回路１２２、受電側制御回路１２４を備える。送電側アンテナ１１１は、送電側コイル１１６及び送電側コイル１１６を覆う誘電体から成る送電側包含部１１７を備える。また、受電側アンテナ１２１は、送電側アンテナ１１１と同じく、受電側コイル１２６及び受電側包含部１２７を備える。送電側コイル１１６、受電側コイル１２６は、銅線などの導体を複数回巻いたものであり、一般的に、ヘリカルコイル、スパイラルコイル等が用いられるが、本実施形態においては、これらに限定するものではない。
また、図３には、二次電池１２５が記載されているが、電力伝送システム１は、必ずしも二次電池１２５を備える必要はない。
また、送電側コイル１１６と受電側コイル１２６は、コイルが例えば、後述するように上部コイルと下部コイルに分割されていてもよい。
なお、本実施形態においては、電力伝送システム１における送電側アンテナ１１１及び受電側アンテナ１２１を総称して電力伝送部とする。また、送電側コイル１１６及び受電側コイル１２６を総称して電力伝送用コイルとする。電力伝送部は送電装置１１から受電装置１２へ電力を伝送すると共に、送電装置１１と受電装置１２との間で通信を行うアンテナとしても機能する。
【００２８】
また、送電側包含部１１７と受電側包含部１２７は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が２〜２０程度で、誘電正接が０．０１以下の誘電体で構成する。
【００２９】
また、ここでは、各実施形態における良導体媒質は海水であることを前提として説明するが、本発明はこれに限定されない。良導体媒質とは、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる媒質であり、例えば図３８の表に示す河川、淡水、水道水、土、コンクリートのように、導電率が１×１０−４Ｓ／ｍ程度以上で、比誘電率が１より大きな物質であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
【００３０】
図４は、送電装置１１から出力された無線電力が受電装置１２へ伝搬する際の電力伝送システム１の等価回路の一部を示す図である。
送電側電力伝送回路１１２は、さらに、送電側アンテナ１１１又は受電側アンテナ１２１のインピーダンスを調整する送電側インピーダンス調整部１１９を備えている。また、受電側電力伝送回路１２２は、さらに、送電側アンテナ１１１又は受電側アンテナ１２１のインピーダンスを調整する受電側インピーダンス調整部１２９を備えている。ここで、送電側アンテナ１１１における送電側コイル１１６のインピーダンスは、主に、誘導成分（インダクタンス成分）Ｌ１と、送電側コイル１１６と送電側包含部１１７で形成される容量成分（キャパシタンス成分）Ｃ１から成り、これらは、コイルの形状、巻き数、銅線の太さ、及び、送電側包含部１１７を構成する誘電体の誘電率やそのサイズ等によって一意に定まる。同様に、受電側アンテナ１２１における受電側コイル１２６のインピーダンスは、誘導成分Ｌ２と、受電側コイル１２６と受電側包含部１２７で形成される容量成分Ｃ２とから成る。
なお、本実施形態においては、送電側インピーダンス調整部１１９及び受電側インピーダンス調整部１２９を総称して、単にインピーダンス調整部とする。
【００３１】
送電側電力伝送回路１１２から受電側電力伝送回路１２２へ供給された交流電力は、上述したＬ１０、Ｌ２０、Ｃ１０、Ｃ２０と、Ｌ３、Ｃ３から成る等価回路を伝搬する。ここで、Ｌ３は、送電側コイル１１６と受電側コイル１２６における相互インダクタンス成分であり、Ｃ３は、送電側アンテナ１１１と受電側アンテナ１２１及び良導体媒質１３で構成される容量成分である。
【００３２】
伝搬する際の伝送効率は、その伝搬路において、伝搬する交流電力の周波数でインピーダンス整合がとれているか否かが肝要である。そこで、図４に示すように、送電側インピーダンス調整部１１９に可変容量の容量成分Ｃ１’を備え、受電側インピーダンス調整部１２９に可変容量の容量成分Ｃ２’を備えることで、任意の周波数でインピーダンス整合が得られるように調整することができる。さらに、インピーダンスを調整するインダクタＬ１’とＬ２’を備えることで、可変容量Ｃ１’、Ｃ２’のみでインピーダンス整合を行うよりも、インピーダンスの調整範囲を広げることができる。このようにすれば、送電中に送電装置１１と受電装置１２の位置関係が変わり、Ｃ３の値が変動したとしても、その変動を補償するようにＣ１’、Ｃ２’、Ｌ１’、Ｌ２’を適宜調整すれば、共振を維持して安定的な電力を供給することができる。
容量の可変手段には、バラクタダイオード（可変容量ダイオード）を用いることができるし、複数の容量をスイッチトランジスタと組み合わせて構成することもできる。インピーダンスを調整するインダクタＬ１’とＬ２’としては、オペアンプで構成された移相器や、可変インダクタなどを用いることができる。
【００３３】
ここで、以降の説明においては、送電側アンテナ１１１自身が有する容量成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路の容量成分の合成容量成分をＣ１０とおき、これを、送電側アンテナ１１１のインピーダンスを構成している容量成分Ｃ１０として説明する。さらに、送電側アンテナ１１１自身が有するインダクタンス成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路のインダクタンス成分の合成インダクタンス成分をＬ１０とおき、これを、送電側アンテナ１１１のインピーダンスを構成しているインダクタンス成分Ｌ１０として説明する。同様に、受電側アンテナ１２１自身が有する容量成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路の容量成分の合成容量成分をＣ２０とおき、これを、受電側アンテナ１２１のインピーダンスを構成している容量成分Ｃ２０として説明する。さらに、受電側アンテナ１２１自身が有するインダクタンス成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路のインダクタンス成分の合成インダクタンス成分をＬ２０とおき、これを、受電側アンテナ１２１のインピーダンスを構成しているインダクタンス成分Ｌ２０として説明する。
【００３４】
ここで、本実施形態の電力伝送システム１においては、送電側アンテナ１１１のインピーダンスを構成している容量成分Ｃ１０、受電側アンテナ１２１のインピーダンスを構成している容量成分Ｃ２０、送電側アンテナ１１１、受電側アンテナ１２１、及び、その間に存在する良導体媒質１３で形成される容量成分Ｃ３、送電側アンテナと受電側アンテナとの間隔距離ｄに関して、所定の条件を満たす場合に、特に高い電力伝送効率を得ることができる。
【００３５】
図５は、送電側アンテナ１１１、受電側アンテナ１２１の容量成分及び送受電装置間に生じる容量成分が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
この図によると、インピーダンス整合がとられている場合に、上記Ｃ１０［ｐＦ］、Ｃ２０［ｐＦ］，Ｃ３［ｐＦ］，ｄ［ｃｍ］は式（１）の条件を満たすときに、特に高い電力伝送効率が得られることがわかる。
【００３６】
【数１】
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【００３７】
なお、インピーダンス整合がとれていればインピーダンス調整回路が無くてもよく、その場合は、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１＋Ｃ２）＞０．５の関係を満たすときに、特に高い電力伝送効率が得られる。
また、本実施形態において数１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯の電力を考えた場合、送電側コイル１１６、受電側コイル１２６の外形面積が１０ｃｍ２〜３０ｃｍ２程度、送電側アンテナ１１１と受電側アンテナ１２１の距離ｄが５ｃｍ〜６０ｃｍ程度の条件で、式（１）を満たすことができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、送電側コイル１１６の外径と送電側包含部１１７の寸法との比、及び、受電側コイル１２６の外径と受電側包含部１２７の寸法との比が所定の条件を満たす場合に、特に高い電力伝送効率を得ることができる。
【００３９】
図６は、送電側コイル１１６の外径と送電側包含部１１７の寸法との比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図６（ａ）によると、図６（ｂ）で示す送電側包含部１１７のコイル面に沿う方向の大きさｄ１を固定し、送電側コイル１１６の外径ｄ２を可変して、比（ｄ１／ｄ２）を１．２以上にすることで、作製可能な最小比である１よりも５％以上の高い電力伝送効率を得ることができる。さらに、１０％以上の高い電力伝送効率を得たい場合には、比（ｄ１／ｄ２）の値は１．４以上が好ましい。ただし、受電側アンテナ１２１における受電側コイル１２６の外径と受電側包含部１２７の寸法についても送電側コイル１１６の外径と送電側包含部１１７の寸法と同様の変更を行った場合である。また、送電側アンテナ１１１、受電側アンテナ１２１ともに上記の条件を満たせば、より高い効果を得ることができる。
なお、ここでのコイル面は、コイルを流れる電流により形成されるループを外形として含む面のことである。
【００４０】
次に、本実施形態による電力伝送システム１の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置１１を搭載した海水中で駆動する電力源１５が、センサ１４に接続された受電装置１２に接近する。次に、送電側電力伝送回路１１２において、交流電源（図示せず）が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路１１２内の送電側インピーダンス調整部１１９を介して、送電側コイル１１６に供給され、送電側アンテナ１１１は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部（良導体媒質１３）へと送出する。次に、受電装置１２は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ１２１において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部１１９及び受電側インピーダンス調整部１２９は、送電側アンテナ１１１、受電側アンテナ１２１、良導体媒質１３の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ１２１を介して、受電側コイル１２６によって受電された電力は、受電側電力伝送回路１２２内の受電側インピーダンス調整部１２９、そして、受電側電力伝送回路１２２内のコンバータ（図示せず）に流入する。このコンバータで交流から直流に変換されたエネルギが、センサ１４に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池１２５を介して、センサ１４に供給されてもよい。
【００４１】
本実施形態による電力伝送システム１では、送電側アンテナ１１１、送電側インピーダンス調整部１１９、受電側アンテナ１２１、受電側インピーダンス調整部１２９、良導体媒質１３の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側アンテナ１２１に入力される電力を最大とすることができる。また、送電側包含部１１７及び受電側包含部１２７は、良導体媒質１３中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質１３中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。
【００４２】
図７は、第一の実施形態による電力伝送システム１における電界ベクトルと磁界ベクトルを示す図である。
また、図８は、第一の実施形態による電力伝送システム１における電界ベクトルと磁界ベクトルに基づいて生じるポインティングベクトル（エネルギの流れ）を示す図である。
ここで、図７は、電力伝送時において、送電側アンテナ１１１と受電側アンテナ１２１の間に生じる電界と磁界のシミュレーション結果を模式的に示した図である。図７に示すように、本実施形態の電力伝送システム１では、送電側包含部１１７及び受電側包含部１２７が良導体媒質１３中への電界の拡がりを抑え、所定の良導体媒質１３とコイルに流れる電流により発生する磁界が良導体媒質１３に渦電流を生じさせ、その渦電流が新たな磁界を作り出すことを繰り返すことで、コイル面に対して電界と磁界をほぼ平行にすることができる。その結果、図８に示すように、送電側アンテナ１１１から受電側アンテナ１２１へのポインティングベクトル（電磁エネルギの流れ）をコイル面に対してほぼ垂直に生じさせることが可能となる。
【００４３】
以上より、本実施の形態による電力伝送システム１は、送電装置１１と受電装置１２が比較的離れた近傍界であっても、良導体媒質に拡散して消滅してしまう電磁エネルギを抑え、結果として、海水等の良導体媒質中における無線電力伝送で長距離化が可能となり、海底、または、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対しても安定的に電力を供給することが可能となる。
【００４４】
＜第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム２を、図面を参照して説明する。
図９は、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム２の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源１５１と、センサ１４１とを備えている。また、電力源１５には送電装置２１が設けられている。また、センサ１４には受電装置２２が接続されている。
【００４５】
図１０は、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム２の構成を示す図である。
次に、同実施形態による電力伝送システム２を、図面を参照しながら説明する。
この図において、電力伝送システム２は、送電装置２１及び受電装置２２を備えている。送電装置２１は、送電側アンテナ２１１、送電側電力伝送回路２１２、送電側制御回路２１４を備える。受電装置２２は、受電側アンテナ２２１、受電側電力伝送回路２２２、受電側制御回路２２４を備える。二次電池２２５は有していてもよい。また、送電側アンテナ２１１は、送電側コイル２１６、送電側コイル２１６を覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部２１７１、及び、さらに第一送電側包含部２１７１を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部２１７２を備えている。また、受電側アンテナ２２１は、送電側アンテナ２１１と同じく、受電側コイル２２６、第一受電側包含部２２７１、第二受電側包含部２２７２を備えている。また、送電側アンテナ２１１及び受電側アンテナ２２１は、良導体媒質２３に覆われている。
なお、本実施形態においては、第一送電側包含部及び第一受電側包含部を総称して第一包含部とし、第二送電側包含部及び第二受電側包含部を総称して第二包含部とする。
【００４６】
第一送電側包含部２１７１、第二送電側包含部２１７２、第一受電側包含部２２７１及び第二受電側包含部２２７２は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が２〜１０程度で、誘電正接が０．０１以下の誘電体で構成する。
【００４７】
また、本実施形態の電力伝送システム２においては、第一送電側包含部２１７１を構成する第一誘電体の比誘電率及び第二送電側包含部２１７２を構成する第二誘電体の比誘電率は、異なっていてもよいし、同一であってもよい。また、第一送電側包含部２１７１を構成する第一誘電体の誘電正接及び第二送電側包含部２１７２を構成する第二誘電体の誘電正接は、異なっていてもよいし、同一であってもよい。第一受電側包含部２２７１を構成する第一誘電体及び第二受電側包含部２２７２を構成する第二誘電体についても同様である。
【００４８】
また、電力伝送システム２の構成を示す図１０では、送電側アンテナ２１１及び受電側アンテナ２２１の両方を、第一包含部及び第二包含部を有する構造として記載しているが、本実施形態においては、送電側アンテナ２１１か、受電側アンテナ２２１のいずれか一方のみを第一包含部及び第二包含部を有する構造としてもよい。
なお、本実施形態の電力伝送システム２においても、第一の実施形態で説明したインピーダンス調整部を備えていてもよい。
【００４９】
ここで、本実施形態の電力伝送システム２においては、第一送電側包含部２１７１及び第二送電側包含部２１７２を構成する各誘電体の誘電正接が所定の条件を満たす場合に、さらに高い電力伝送効率を得ることができる。
【００５０】
図１１は、第一誘電体の誘電正接及び第二誘電体の誘電正接の比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図１１が示すところによると、第二誘電体の誘電正接を第一誘電体の誘電正接よりも大きくすることで、より高い電力伝送効率が得られることがわかる。これは、第二送電側包含部２１７２（第二受電側包含部２２７２）を構成する第二誘電体によって、良導体媒質２３への電界の拡がりを抑制する効果を得るとともに、第一送電側包含部２１７１（第一受電側包含部２２７１）を構成する第一誘電体の誘電正接を小さくすることで、送電側コイル２１６（受電側コイル２２６）近傍における誘電損失を低減させることができる効果に基づくものである。
【００５１】
また、本実施形態の電力伝送システム２においては、第一送電側包含部２１７１及び第二送電側包含部２１７２を構成する各誘電体の誘電率が所定の条件を満たす場合にも、さらに高い電力伝送効率を得ることができる。
【００５２】
図１２は、第一誘電体の比誘電率及び第二誘電体の比誘電率が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図１２が示すところによると、第二誘電体の比誘電率を第一誘電体の比誘電率よりも大きくすることで、より高い電力伝送効率が得られることがわかる。
【００５３】
次に、本実施形態による電力伝送システム２の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置２１を搭載した海水中で駆動する電力源１５１が、センサ２４に接続された受電装置２２に接近する。次に、送電側電力伝送回路２１２において、交流電源（図示せず）が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路２１２内の送電側インピーダンス調整部２１９を介して、送電側コイル２１６に供給され、送電側アンテナ２１１は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部（良導体媒質２３）へと送出する。次に、受電装置２２は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ２２１において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部２１９及び受電側インピーダンス調整部２２９は、送電側アンテナ２１１、受電側アンテナ２２１、良導体媒質２３の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ２２１を介して、受電側コイル２２６によって受電された電力は、そして、受電側電力伝送回路２２２内の受電側インピーダンス調整部２２９、そして、受電側電力伝送回路２２２内のコンバータ（図示せず）に流入する。このコンバータで交流から直流に変換されエネルギが、センサ１４１に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池２２５介して、センサ１４１に供給されてもよい。
【００５４】
本実施形態による電力伝送システム２では、送電側アンテナ２１１、送電側インピーダンス調整部２１９、受電側アンテナ２２１、受電側インピーダンス調整部２２９、良導体媒質２３の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側アンテナ２２１に入力される電力を最大とすることができる。
また、第二送電側包含部２１７２及び第二受電側包含部２２７２は、良導体媒質２３中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質２３中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。
そして、第一送電側包含部２１７１及び第一受電側包含部２２７１は、送電側コイル２１６及び受電側コイル２２６近傍における誘電損失を低減させる効果がある。
【００５５】
以上より、本実施の形態による電力伝送システム２は、第一の実施形態による電力伝送システム１よりもさらに高い電力伝送効率を得ることができ、海底、または、海底の土の中に設置されたセンサに対して、より安定的に電力を供給することが可能となる。
【００５６】
＜第三の実施形態＞
次に、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３を、図面を参照して説明する。
図１３は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源１５２、センサ１４２、送電装置３１及び受電装置３２を備えている。送電装置３１は海水中で駆動する電力源１５２に搭載され、受電装置３２はセンサ１４２に接続されている。
【００５７】
図１４は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の構成を示す図である。
次に、同実施形態による電力伝送システム３を、図面を参照しながら説明する。
図１４において、電力伝送システム３は、送電装置３１及び受電装置３２を備えている。送電装置３１は、送電側アンテナ３１１、送電側電力伝送回路３１２、送電側制御回路３１４を備える。受電装置３２は、受電側アンテナ３２１、受電側電力伝送回路３２２受電側制御回路３２４を備える。二次電池３２５は有していてもよい。また、送電側アンテナ３１１は、送電側下部コイル３１６１、送電側上部コイル３１６２、送電側下部コイル３１６１と送電側上部コイル３１６２を覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部３１７１、第一送電側包含部３１７１を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部３１７２を備えている。また、受電側アンテナ３２１は、受電側下部コイル３２６１、受電側上部コイル３２６２、受電側下部コイル３２６１と受電側上部コイル３２６２を覆う第一誘電体から成る第一受電側包含部３２７１、第一受電側包含部３２７１を覆う第二誘電体から成る第二受電側包含部３２７２を備えている。また、送電側アンテナ３１１及び受電側アンテナ３２１は、良導体媒質３３に覆われている。
なお、本実施形態においては、第二送電側包含部及び第二受電側包含部を総称して、被覆部とする。
【００５８】
第一送電側包含部３１７１、第二送電側包含部３１７２、第一受電側包含部３２７１及び第二受電側包含部３２７２は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が２〜１０程度で、誘電正接が０．０１以下の誘電体で構成する。
【００５９】
また、送電側下部コイル３１６１、もしくは、送電側上部コイル３１６２の、いずれか一方または両方が、第一送電側包含部３１７１と第二送電側包含部３１７２の両方に包含されていてもよい。同様に、受電側下部コイル３２６１、もしくは、受電側上部コイル３２６２の、いずれか一方または両方が、第一受電側包含部３２７１と第二受電側包含部３２７２の両方に包含されていてもよい。
【００６０】
また、送電側下部コイル３１６１と送電側上部コイル３１６２には、正負の異なる交流信号が印加される。同様に、受電側下部コイル３２６１と受電側上部コイル３２６２には、正負の異なる交流信号が印加される。
【００６１】
図１５は、本発明の第三の実施形態の送電側アンテナの別の構成を示す図である。
この図で示すように、送電側アンテナにおいて、送電側下部コイル３１６１、もしくは、送電側上部コイル３１６２の、いずれか一方または両方が、第二送電側包含部３１７２にのみに包含されていてもよい。同様に、受電側アンテナにおいて、受電側下部コイル３２６１、もしくは、受電側上部コイル３２６２の、いずれか一方または両方が、第二受電側包含部３２７２のみに包含されていてもよい。
【００６２】
また、本実施形態の電力伝送システム３においては、第一送電側包含部３１７１を構成する第一誘電体の比誘電率、第二送電側包含部３１７２を構成する第二誘電体の比誘電率は、それぞれ異なっていてもよいし、同一であってもよい。また、第一送電側包含部３１７１を構成する第一誘電体の誘電正接、第二送電側包含部３１７２を構成する第二誘電体の誘電正接の誘電正接は、それぞれ異なっていてもよいし、同一であってもよい。第一受電側包含部３２７１を構成する第一誘電体、第二受電側包含部３２７２を構成する第二誘電体についても同様である。
【００６３】
また、電力伝送システム３の構成を示す図１４では、送電側アンテナ３１１及び受電側アンテナ３２１の両方を、上記に説明した第一包含部、第二包含部を有する構造として記載しているが、本実施形態においては、送電側アンテナ３１１か、受電側アンテナ３２１のいずれか一方のみを第一包含部、第二包含部を有する構造としてもよい。
なお、本実施の形態による電力伝送システム３においても、第一の実施形態で説明したインピーダンス調整部を備えていてもよい。
【００６４】
本構成に図示したように、送電側コイル、もしくは、受電側コイルを分割することで、より、コイルの容量成分（Ｃ１、Ｃ２）が高まり、第二誘電体による良導体媒質中への電界の拡がりを抑える効果が高まる。
【００６５】
次に、本実施形態による電力伝送システム３の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置３１を搭載した海水中で駆動する電力源１５２が、センサ１４２に接続された受電装置３２に接近する。次に、送電側電力伝送回路３１２において、交流電源（図示せず）が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路３１２内の送電側インピーダンス調整部３１９を介して、送電側コイル３１６に供給され、送電側アンテナ３１１は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部（良導体媒質３３）へと送出する。次に、受電装置３２は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ３２１において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部３１９及び受電側インピーダンス調整部３２９は、送電側アンテナ３１１、受電側アンテナ３２１、良導体媒質３３の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ３２１を介して、受電側コイル３２６によって受電された電力は、受電側電力伝送回路３２２内の受電側インピーダンス調整部３２９、そして、受電側電力伝送回路３２２内のコンバータ（図示せず）に流入する。センサ１４１に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池３２５介して、センサ１４２供給されてもよい。
【００６６】
本実施形態による電力伝送システム３では、送電側アンテナ３１１、受電側アンテナ３２１、良導体媒質３３の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側下部コイル３２６１と受電側上部コイル３２６２に入力される電力を最大とすることができる。
また、第二送電側包含部３１７２及び第二受電側包含部３２７２は、良導体媒質３３中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質３３中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。
そして、第一送電側包含部３１７１及び第一受電側包含部３２７１は、コイルの容量成分である、送電側下部コイル３１６１と送電側上部コイル３１６２の間の容量成分、そして、送電側下部コイル３１６１と送電側上部コイル３１６２の間の容量成分を高めつつ、コイル近傍の誘電損失を低減させる効果がある。
【００６７】
以上より、本実施の形態による電力伝送システム３は、第一の実施形態による電力伝送システム１及び第二の実施形態による電力伝送システム２よりもさらに高い電力伝送効率を図ることができ、海底、または、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して、より安定的に電力を供給することが可能となる。
【００６８】
＜第四の実施形態＞
図１６は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム４の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム４の送電装置１１が潜水艇１５３に具備され、受電装置１２がセンサ１４３に具備されている。受電装置１２とセンサ１４３は、海底に設置されている。具体的には、受電装置１２とセンサ１４３が海底の土の上に置かれている。従って、受電装置１２とセンサ１４３は海底の土の中に埋まっていない。
【００６９】
図１７は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム４のフローチャートの一例を示す図である。
潜水艇１５３は、例えば、図１７に示すフローチャートを用いて、センサ１４３に接近する。センサに接近後、第一の実施形態に記載の電力伝送システム、および、電力伝送方法を用いて、センサ１４３への電力伝送を完了する。
本発明を用いることで、潮流が起こってセンサ１４３と潜水艇１５３の位置関係が変動した場合であっても、安定して電力供給を行うことが可能になる。
なお、送電装置１１を備える潜水艇１５３は、船舶または海底に敷設された電力供給源等であってもよい。
また、センサ１４３は、石油漏れを検知する機能を有していてもよいし、潮流や水圧を測定する機能、物体の接近を検知する機能、通信機能、間欠動作機能、制御機能、のいずれか、または、それらを組み合わせた機能等を有していてもよい。
【００７０】
＜第五の実施形態＞
図１８は、本発明の第五の実施形態による電力伝送システム５の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第五の実施形態による電力伝送システム５の受電装置１２とセンサ１４３が、海底の土の中に埋設されている。すなわち、電力伝送システム５の受電装置１２とセンサ１４３の全てが海底の土の中に埋まっている。
電力伝送システム５は、海底の土の中にセンサ１４３を埋設することで、土中に拡散する石油の漏洩等を検知することができる。
【００７１】
＜第六の実施形態＞
図１９は、本発明の第六の実施形態による電力伝送システム６の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第六の実施形態による電力伝送システム６のセンサ１４３が海底の土の中に埋設され、受電装置１２の一部、又は全てが海水中に露出している。
電力伝送システム６のセンサ１４３が海底の土の中に埋設され、受電装置１２の一部、又は全てが海水中に露出していることで、土中に拡散する石油漏洩等を検知することができ、かつ、海底の土越しに受電装置１２へ給電する必要がないため、受電装置１２への給電の効率を高くできる。
【００７２】
＜第七の実施形態＞
図２０は、本発明の第七の実施形態による電力伝送システム７の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第七の実施形態による電力伝送システム７の受電装置１２とセンサ１４３が、海底の土の中に埋設され、かつ、その表面が海水中に露出している。すなわち、海底に形成された凹状のくぼみに受電装置１２とセンサ１４３が設置されており、その表面は土に覆われていない。
受電装置１２とセンサ１４３が、海底の土の中に埋設され、かつ、その一部が海水と接していることで、土中に拡散する石油の漏洩等を検知することができ、かつ、海底の土越しに受電装置１２へ給電する必要がなく、かつ、船外カメラ等の手段を用いて受電装置１２、および、センサ１４３を検知することが容易になり、受電装置１２への給電の効率を高くできると共に、給電を行うための受電装置１２への接近が容易になる。
【００７３】
＜第八の実施形態＞
図２１は、本発明の第八の実施形態による電力伝送システム８の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第八の実施形態による電力伝送システム８の受電装置１２とセンサ１４３が、海水中に置かれている。受電装置１２とセンサ１４３は、バラスト等の浮力を調整する手段によって海水中に置かれていてもよいし、紐等を用いて海水中に置かれていてもよい。
受電装置１２とセンサ１４３が、海水中に置かれていることで、海底から離れた場所におけるも石油の漏洩等による水質の変化等を検知することが可能となる。
＜第九の実施形態＞
図３９は、本発明の第九の実施形態による電力伝送システム９の構成を示す図である。
この図で示すように、第九の実施形態による電力伝送システム９において、送電装置１１は電源ケーブル１８の接続部に備えられ、受電装置１２は電源ケーブル１９の接続部に備えられている。本発明の技術を用いることで、海水（良導体媒質１３）の中であっても、無線で電力供給を行うことで、電源ケーブル間を非接触で接続することが可能になり、電源ケーブルの交換が容易で、磨耗することなく信頼性も向上する。
【００７４】
また、電源ケーブル１８と電源ケーブル１９は、送電装置１１を受電装置として用い、受電装置１２を送電装置として用いることで、双方向に電力供給を行うことが可能となる。また、電源ケーブル１８と電源ケーブル１９は、送電装置１１と受電装置１２の両方を備えていてもよい。さらに、送電装置１１及び受電装置１２は無線で情報通信する機能を搭載しているため、無線通信用の機構を別途設ける必要がなく、電力伝送と共通の機構を使用することにより、小型で低コストのシステムとすることができる。
【実施例１】
【００７５】
図２２は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
次に、図２２のシミュレーションモデルを用いた第一の実施形態による電力伝送システム１の効果を実証したシミュレーションについて説明する。
第一の実施形態による電力伝送システム１は、この図で示すように、送電装置４１及び受電装置４２を備えている。また、送電装置４１及び受電装置４２は、良導体媒質として海水４３で覆われている。送電装置４１は送電側アンテナ４１１を備え、送電側アンテナ４１１は送電側コイル４１６と第一送電側包含部４１７を備えている。また、受電装置４２は受電側アンテナ４２１を備え、受電側アンテナ４２１は受電側コイル４２６と第一受電側包含部４２７を備えている。送電側コイル４１６と前記受電側コイル４２６は、スパイラルコイルから成る。
【００７６】
図２３は、本発明の実施例１における送電装置４１の上面概略図である。
送電側コイル４１６は、この図で示すように、直径２ｍｍの導線を外径２２０ｍｍ、内径１００ｍｍで２９巻きした単層スパイラルコイル２個を、距離３ｍｍ離して対向させた構造をしている。また、給電ポートは、コイルに電界を発生させるための電力印加端子である。この対向させたヘリカルコイルに対して給電ポートから交流電力を印加する。内部誘電体４１７はフッ素樹脂で構成され、被覆誘電体４１はアクリルで構成されている。被覆誘電体４１のサイズは、縦２５５ｍｍ、横２５５ｍｍ、高さ１９ｍｍである。電力伝送システム１の共振周波数は約１ＭＨｚである。ここで、本実施例では、スパイラルコイルの外径のサイズｄ２と、被覆誘電体のサイズｄ１の比（ｄ１／ｄ２）が、１より大きい１．１６であっても、充分高い電力伝送効率が得られている。ただし、比（ｄ１／ｄ２）を、１．１６より大きくすれば、さらに高い電力伝送効率が得られる。
受電装置４２は、送電装置４１と同一の構成である。ただし、ここで示した構成は一例であって、送電装置４１と受電装置４２が同一の構成でなくても、同様の効果が得られる。
【００７７】
図２４は、本発明の実施例１における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
送電装置４１と受電装置４２との距離ｄを１０ｃｍとし、海水中において電力伝送効率のシミュレーションを行った。その結果、電力伝送効率は、この図で示すように、伝送電力の周波数ｆが１ＭＨｚ付近において、４０％以上と高い値となった。
【００７８】
図２５は、本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の電界を示す図である。
また、図２６は、本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の磁界を示す図である。
また、図２７は、本発明の実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍のポインティングベクトルを示す図である。
実施例１の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の電界は、図２５で示すように、コイル面と平行な面に沿って回転している。また、磁界は、図２６で示すように、コイル面と平行な面に沿って放射状に生成されている。ポインティングベクトル（エネルギの流れ）は、このような電界と磁界の流れに基づいて、図２７で示すように、コイル面とほぼ垂直な方向に発生する。この結果、送電装置４１と受電装置４２との距離が１０ｃｍ程度離れた海水中であっても、コイル面に対してほぼ垂直な方向にエネルギの流れが形成され、海水中での長距離化が可能となる。
【００７９】
図２８は、本発明の実施例１による電力伝送システム１で使用した媒質を海水から大気に変更した場合のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
この図は、大気中において、本実施例による電力伝送システム１の送電装置４１と受電装置４２を１０ｃｍ離したときのポインティングベクトルのシミュレーション結果を示している。
この図からわかるように、実施例１による電力伝送システム１で使用した媒質を海水から大気に変更した場合、送受電装置面に対して垂直なエネルギの流れは生じず、エネルギは螺旋を描くような流れとなっている。すなわち、コイル面に対してほぼ垂直なエネルギの流れが生じる現象は、良導体媒質中を伝搬するエネルギ特有の現象であり、大気中を伝搬する際には生じない現象である。本発明は、良導体媒質中を伝搬するエネルギ特有のコイル面に対してほぼ垂直なエネルギの流れが生じるという現象を利用している。
【００８０】
図２９は、関連する磁界共鳴技術を用いた場合の大気中におけるポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
この図からわかるように、関連する磁界共鳴技術を用いた場合も、図２９と同様、コイル面に対して垂直なエネルギの流れは生じず、エネルギは螺旋を描くような流れとなっている。しかしながら、この場合における電力伝送効率は９０％である。なお、既に述べたように、この関連する技術による電力伝送システムを用いて、海水中において、無線電力伝送を試みても高い電力伝送効率は得られず、シミュレーションの結果では、１０ｃｍの距離で１０％程度の電力伝送効率しか得られないことがわかった。
【００８１】
送電装置４１の送電側コイル４１６と受電側コイル４２６の受電装置４２を貫く鎖交磁束が最大となる位相条件における磁界は、図２６で示した本実施例の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置４１と受電装置４２近傍の磁界と同一である。
関連する磁界共鳴技術と、本実施例による電力伝送システム１との物理的な相違点について、以下で説明する。
本実施例による電力伝送システム１では、図２６で示したように、送電装置４１の送電側コイル４１６を貫く鎖交磁束と、受電装置４２の受電側コイル４２６を貫く鎖交磁束が互いに逆方向の向きとなることで、磁界が最大となり、コイル面に対して平行な磁界を生成する。
一方、関連する磁界共鳴を用いた無線電力伝送技術では、密結合にした場合に共振周波数が２つに分割し、高い方の共振周波数において、送電装置４１と受電装置４２のコイルを貫く鎖交磁束の位相が逆相となることが一般に知られている。また、同技術において、共振周波数が分割しない疎結合の状態においては、送電装置４１と受電装置４２のコイルを貫く鎖交磁束の位相が同相となることが一般に知られている。
本発明は、密結合状態ではなく、共振周波数が分割しない疎結合の状態で、送電装置４１の送電側コイル４１６と受電装置４２の受電側コイル４２６を貫く鎖交磁束の位相が逆相となることが、関連する磁界共鳴技術との本質的な違いである。
【００８２】
図３０は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム１の効果を実際に海水中で実験した結果を示す図である。
送電装置４１と受電装置４２との距離ｄは１０ｃｍである。給電が低周波（約１ＭＨｚ）で行われた場合、電力伝送効率は３０％以上の高い値となり、潜水艇から海底、又は、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して安定的に給電することが可能となる。
【実施例２】
【００８３】
図３１は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム３の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
次に、図３１のシミュレーションモデルを用いた第三の実施形態による電力伝送システム３の効果を実証したシミュレーションについて説明する。
第三の実施形態による電力伝送システム３は、この図で示すように、送電装置５１及び受電装置５２を備えている。また、送電装置５１及び受電装置５２は、良導体媒質５３で覆われている。送電装置５１は送電側アンテナ５１１を備えている。そして、送電側アンテナ５１１は、送電側下部コイル５１６１と送電側上部コイル５１６２、それらを覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部５１７１、並びにその第一送電側包含部５１７１を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部５１７２を備えている。また、受電装置５２は受電側アンテナ５２１を備えている。そして、受電側アンテナ５２１は、受電側下部コイル５２６１と受電側上部コイル５２６２、それらを覆う第一誘電体から成る第一受電側包含部５２７１、並びにその第一受電側包含部５２７１を覆う第二誘電体から成る第二受電側包含部５２７２を備えている。
【００８４】
ここで、本実施例におけるシミュレーションモデルは、図３１で示すように、第二送電側包含部５１７２が、第一送電側包含部５１７１の上面及び下面（コイル面と平行な面）のみを覆う構造となっている。すなわち、第一送電側包含部５１７１は、２つの第二送電側包含部５１７２で挟み込まれる構造となっている。一方、第一送電側包含部５１７１の側面（コイル面と垂直な面）は、直接、送電装置５１によって覆われる構造となっている。また、本実施例におけるシミュレーションモデルは、第二受電側包含部５２７２が、第一受電側包含部５２７１の上面及び下面のみを覆う構造となっている。すなわち、第一受電側包含部５２７１は、２つの第二受電側包含部５２７２で挟み込まれる構造となっている。一方、第一受電側包含部５２７１の側面は、直接、受電装置５２によって覆われる構造となっている。
【００８５】
図３２は、本発明の実施例２における送電装置５１の側面概略図である。
第一送電側包含部５１７１は、縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、高さ０．５ｍｍのフッ素樹脂で構成されている。比誘電率は６．２、誘電正接は０．００１９である。
また、第二送電側包含部５１７２は、１つが縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、高さ２．５ｍｍのフッ素樹脂を２つ用いて構成される。比誘電率は１０．２、誘電正接は０．００２４である。
また、送電装置５１は、縦２６０ｍｍ、横２６０ｍｍ、高さ２６．５ｍｍ、厚さ５ｍｍのアクリルで構成されている。アクリルの比誘電率は３．３、誘電正接は０．０４である。
なお、本実施例においては、受電装置５２も、上述した送電装置５１と同一の構成としてシミュレーションを行っている。
【００８６】
図３３は、本発明の実施例２における送電装置５１の送電側下部コイル５１６１を受電部側から見た図である。
また、図３４は、本発明の実施例２における送電装置５１の送電側上部コイル５１６２を受電部側から見た図である。
送電側下部コイル５１６１は、外周辺２０８ｍｍ、５０巻の導体から成る配線で構成されたスパイラルコイルである。また、送電側下部コイル５１６１の配線の直径は１ｍｍ、配線の間隔は１ｍｍである。
なお、送電側上部コイル５１６２は、送電側下部コイル５１６１と同サイズとした。また、送電側下部コイル５１６１と送電側上部コイル５１６２は、０．５ｍｍ離して配置されている。また、送電側下部コイル５１６１の最外周の端部と送電側上部コイル５１６２の最外周の端部とが、高周波電力の給電ポートとなる。送電側下部コイル５１６１の螺旋の向きと送電側上部コイル５１６２の螺旋の向きは、給電ポートを介して、同一方向に磁界が発生する向きで構成する。
【００８７】
図３５は、本発明の実施例２における受電装置５２の受電側下部コイル５２６１を送電部側から見た図である。
また図３６は、本発明の実施例２における受電装置５２の受電側上部コイル５２６２を送電側から見た図である。
受電側下部コイル５２６１は、外周辺２０８ｍｍ、５０巻の導体から成る配線で構成されたスパイラルコイルである。また、受電側下部コイル５２６１の配線の直径は１ｍｍ、配線の間隔は１ｍｍである。
なお、受電側上部コイル５２６２は、受電側下部コイル５２６１と同サイズとした。また、受電側下部コイル５２６１と受電側上部コイル５２６２は、０．５ｍｍの距離を離して配置されている。また、受電側下部コイル５２６１の最外周の端部と受電側上部コイル５２６２の最外周の端部とが、高周波電力の受電ポートとなる。受電側下部コイル５２６１の螺旋の向きと受電側上部コイル５２６２の螺旋の向きは、受電ポートを介して、同一方向に磁界が発生する向きで構成する。
【００８８】
図３７は、本発明の実施例２における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
送電装置５１と受電装置５２とが海水中で１０ｃｍ離れている場合、電力伝送効率のシミュレーション結果は、この図で示すように、７２％以上の高い値となった。なお、共振周波数は約１４０ｋＨzである。
本実施例における受電装置５２の構成は、送電装置５１と同一の構成である。ただし、ここで示した構成は一例であって、送電装置５１と受電装置５２と必ずしも同一の構成である必要はない。
【００８９】
本実施例によるシミュレーションで示されたように、コイルを被覆する誘電体を複数で構成することで、誘電体内の損失を増加させずに、低周波化することが可能になり、高い電力伝送効率が得られる。結果として、潜水艇から海底、又は、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して安定的に給電することが可能となる。
【００９０】
図４０は、本発明の送電装置１１の最小構成を示す図である。
本発明の送電装置１１は、図４０で示すように、少なくとも、送電側アンテナ１１１、送電側電力伝送回路１１２を備える。
【００９１】
図４１は、本発明の受電装置１２の最小構成を示す図である。
本発明の受電装置１２は、図４１で示すように、少なくとも、受電側アンテナ１２１、受電側電力伝送回路１２２を備える。
【００９２】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記の用にも記載されうるが、以下には限られない。
【００９３】
（付記１）送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置は、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記センサは、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送システム。
（付記２）前記送電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ１［ｐＦ］）と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ１’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ１０とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ２［ｐＦ］）と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ２’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ２０としたときに、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１０＋Ｃ２０）＞０．５の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする付記１に記載の電力伝送システム。
（付記３）前記受電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ１［ｐＦ］）と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ１’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ１０とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ２［ｐＦ］）と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分（Ｃ２’［ｐＦ］）との合成容量成分をＣ２０としたときに、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１０＋Ｃ２０）＞０．５の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする付記１または付記２に記載の電力伝送システム。
（付記４）前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ（ｄ１［ｃｍ］）と前記送電側コイルの外径（ｄ２［ｃｍ］）と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ（ｄ１［ｃｍ］）と前記受電側コイルの外径（ｄ２［ｃｍ］）との何れか一方または両方が、比（ｄ１／ｄ２）＞１．２の関係を満たす
ことを特徴とする付記１または付記３に記載の電力伝送システム。
（付記５）前記送電側包含部は、
前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、
前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、
を備え、
前記受電側包含部は、
前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、
前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、
を備えることを特徴とする付記１から付記４の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記６）前記送電側包含部は、
前記第二送電側包含部を覆う誘電体を有する被覆誘電体
を有し、
前記受電側包含部は、
前記第二受電側包含部を覆う誘電体を有する被覆誘電体
を有する、
ことを特徴とする付記５に記載の電力伝送システム。
（付記７）前記第二誘電体は、前記良導体媒質と比重が等しい誘電体から成る
ことを特徴とする付記５または付記６に記載の電力伝送システム。
（付記８）前記第一誘電体の誘電正接は、前記第二誘電体の誘電正接よりも低いか、または、同一である
ことを特徴とする付記５から付記７の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記９）前記第一誘電体の比誘電率は、前記第二誘電体の比誘電率よりも低いか、または、同一である
ことを特徴とする付記５から付記８の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１０）前記良導体媒質は、
導電率が１×１０−４より高く、かつ、比誘電率が１より高い
ことを特徴とする付記１から付記９の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１１）前記インピーダンス調整を行う移相器
を備えることを特徴とする付記１から付記１０の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１２）前記移相器が、オペアンプを用いて構成されている
ことを特徴とする付記１１に記載の電力伝送システム。
（付記１３）前記良導体媒質が、海水、河川、淡水、水道水、土、コンクリートの何れかである
ことを特徴とする付記１から付記１２の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１４）前記良導体媒質の中に発生した電界の一部もしくは全部が、前記送電装置の送電側コイル面または前記受電装置の受電側コイル面に対してほぼ平行に回転しており、かつ、前記良導体媒質の中に発生した磁界の一部もしくは全部が、前記送電装置の送電側コイル面または前記受電装置の受電側コイル面に対してほぼ平行に向いている
ことを特徴とする付記１から付記１３の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１５）海水中に設置した電力供給源、船舶または潜水艇に前記送電装置を搭載し、海水中に設置したセンサ、船舶または潜水艇に前記受電装置を搭載し、前記送電装置から前記受電装置に無線で電力伝送を行う
ことを特徴とする付記１から付記１４の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１６）海水中に敷設された２つの電源ケーブルの一方の電源ケーブルの接続部に送電装置を備え、他方の電源ケーブルの接続部に受電装置を備え、前記送電装置から前記受電装置に無線で電力伝送を行う
ことを特徴とする付記１から付記１５の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１７）送電装置は、送電側アンテナと受電側アンテナを介して、受電装置と通信する
ことを特徴とする付記１から付記１６の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１８）前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ１［ｐＦ］）と、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分（Ｃ２［ｐＦ］）と、前記送電側アンテナ、前記受電側アンテナ、及び、その間に存在する前記良導体媒質で形成される容量のキャパシタンス成分（Ｃ３［ｐＦ］）と、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離（ｄ［ｃｍ］）が、３０＞Ｃ３×ｄ÷（Ｃ１＋Ｃ２）＞０．５の関係を満たす
ことを特徴とする付記１から付記１７の何れか一に記載の電力伝送システム。
（付記１９）送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
自装置の送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする送電装置。
（付記２０）受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
自装置の受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と自装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする受電装置。
（付記２１）送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送方法。
（付記２２）送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
（付記２３）受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
【符号の説明】
【００９４】
１、２、３、４、５、６、７、８・・・電力伝送システム
１１、２１、３１、５１・・・送電装置
１２、２２、３２、４２、５２・・・受電装置
１３、２３，３３，５３・・・良導体媒質
１４、２４、１４１、１４２、１４３・・・センサ
１５、１５１、１５２・・・海中で駆動する電力源
１８、１９・・・電源ケーブル
４１・・・送電装置（被覆誘電体）
４２・・・受電装置（被覆誘電体）
４３・・・海水
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１・・・送電側アンテナ
１１２、２１２、３１２・・・送電側電力伝送回路
１１４、２１４、３１４・・・送電側制御回路
１１６、２１６、３１６、４１６・・・送電側コイル
１１７・・・送電側包含部
１１９、２１９、３１９・・・送電側インピーダンス調整部
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１・・・受電側アンテナ
１２２、２２２、３２２・・・受電側電力伝送回路
１２４、２２４、３２４・・・受電側制御回路
１２５、２２５、３２５・・・二次電池
１２６、２２６、３２６、４２６・・・受電側コイル
１２７・・・受電側包含部
１２９、２２９、３２９・・・受電側インピーダンス調整部
１５３・・・潜水艇
４１７・・・第一送電側包含部（内部誘電体）
４２７・・・第一受電側包含部（内部誘電体）
２１７１、３１７１、５１７１・・・第一送電側包含部
２１７２、３１７２、５１７２・・・第二送電側包含部
２２７１、３２７１、５２７１・・・第一受電側包含部
２２７２、３２７２、５２７２・・・第二受電側包含部
３１６１、５１６１・・・送電側下部コイル
３１６２、５１６２・・・送電側上部コイル
３２６１、５２６１・・・受電側下部コイル
３２６２、５２６２・・・受電側上部コイル
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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