(57)【要約】  磁界共鳴型の送電器の電力を簡易な構成で電磁誘導型の電子装置に送電できる電力中継器を提供することを課題とする。  電力中継器は、交流電源に接続される１次側コイルと、前記１次側コイルから電磁誘導によって電力を受電する１次側共振コイルとを含む送電器、又は、２次側コイルを含む電子装置に取り付けられるカバー部と、前記カバー部に配設され、前記１次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記１次側共振コイルから受電した電力を電磁誘導により前記２次側コイルに送電する２次側共振コイルとを含む。
2013031988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続される１次側コイルと、前記１次側コイルから電磁誘導によって電力を受電する１次側共振コイルとを含む送電器、又は、２次側コイルを含む電子装置に取り付けられるカバー部と、
前記カバー部に配設され、前記１次側共振コイルとの間で生じる磁気共鳴によって前記１次側共振コイルから受電した電力を電磁誘導により前記２次側コイルに送電する２次側共振コイルと
を含む、電力中継器。
【請求項２】
前記２次側共振コイルの中心軸は、前記カバー部が前記送電器又は前記電子装置に取り付けられた状態で、前記２次側コイルの中心軸と一致する、請求項１記載の電力中継器。
【請求項３】
前記カバー部は、非磁性材料で形成される、請求項１又は２記載の電力中継器。
【請求項４】
前記カバー部は、非導電性材料で形成される、請求項１又は２記載の電力中継器。
【請求項５】
前記カバー部の内部又は外部に配設される、磁性材料製の磁性体部をさらに含む、請求項１乃至４のいずれか一項記載の電力中継器。
【請求項６】
前記磁性体部は、前記カバー部が前記電子装置に取り付けられた状態において、前記２次側共振コイルよりも前記２次側コイル側で前記カバー部の内部又は外部に配設される、請求項５記載の電力中継器。
【請求項７】
前記磁性体部には、開口部が形成される、請求項５記載の電力中継器。
【請求項８】
前記開口部の中心は、前記２次側共振コイルの中心軸と一致する、請求項７記載の電力中継器。
【請求項９】
前記カバー部は、前記電子装置のジャケットである、請求項１乃至８のいずれか一項記載の電力中継器。
【請求項１０】
前記２次側共振コイルに生じる電圧変動を検出する電圧変動検出部と、
前記電圧変動検出部で検出される電圧変動を表す信号を送信する通信部とをさらに含み、
前記カバー部は、前記２次側コイルを含む電子装置に取り付けられており、前記通信部は、前記電圧変動を表す信号を前記送電器に送信する、請求項１乃至９のいずれか一項記載の電力中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力中継器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非接触給電において、電磁誘導コイルが自己共振コイルよりも対向するコイルユニットに近い側に設置されたコイルユニットを、送電装置および／または受電装置に有し、対向するコイルユニットのタイプに応じて、給電手法を切替える非接触電力伝送装置があった。この非接触電力伝送装置は、磁界共鳴による給電および電磁誘導による給電のいずれの給電手法によっても給電可能としていた（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、無線により電力を受信できるように、携帯型電子デバイスに後から取り付けられる無線電力受信装置があった。この無線電力受信装置は、例えば接着材によって携帯型電子デバイスに取り付けられ、電力送信機と互いに近接する場合に電磁誘導により送信機から電力を受信する電力受信素子を備える。一又は複数の電力コネクタは、電力受信素子に電気的に接続され、無線電力受信装置が使用される場合に電力受信素子と電気的に結合され、電力受信素子により受信された電力を携帯型電子デバイスに供給するために携帯型電子デバイスの一又は複数の対応する電源コネクタに接続される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６８６６５号公報
【特許文献２】特表２００６−５１０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の非接触電力伝送装置は、受電側が磁界共鳴型又は電磁誘導型のいずれの給電方式であるかにより、送電側のコイルを電磁誘導コイル又は自己共振コイルに切り替えていた。このため、コイルを切り替えるための装置が必要であり、簡易な構成で受電側に電力を供給することができなかった。【０００６】
また、従来の無線電力受信装置は、電力を携帯型電子デバイスに供給するには携帯型電子デバイスの電源コネクタに接続する必要があった。このため、無線電力受信装置と携帯型電子デバイスとの間は、無線による電力供給ではなく、有線による電力供給であり、簡易な構成で携帯型電子デバイスに電力を供給することはできなかった。また、電力の供給方式が電磁誘導型であるため、送電側の電力送信機と受電側の無線電力受信装置の位置ずれに弱く、電力送信機と無線電力受信装置を近接させなければ電力の供給を行うことができなかった。【０００７】
以上のように、無線による電力の伝送方式には電磁誘導型と磁界共鳴型があり、従来の非接触電力伝送装置と従来の無線電力受信装置には、それぞれ、上述のような問題がある。【０００８】
ところで、従来から基本原理がよく知られている電磁誘導型の電力の伝送方式は、既に実用化が始まっており、磁界共鳴方式よりも先に普及することと思われる。【０００９】
また、磁界共鳴型の電力の伝送方式の普及が始まった後も、当分の間は電磁誘導型の電力の伝送方式を採用する電子装置は利用され続けることが予想される。【００１０】
従って、磁界共鳴型の送電器の電力を簡易な構成で電磁誘導型の電子装置に送電できる電力中継器が所望されることが予想される。【００１１】
そこで、磁界共鳴型の送電器の電力を簡易な構成で電磁誘導型の電子装置に送電できる電力中継器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】
【００１２】
本発明の実施の形態の電力中継器は、交流電源に接続される１次側コイルと、前記１次側コイルから電磁誘導によって電力を受電する１次側共振コイルとを含む送電器、又は、２次側コイルを含む電子装置に取り付けられるカバー部と、前記カバー部に配設され、前記１次側共振コイルとの間で生じる磁界共鳴によって前記１次側共振コイルから受電した電力を電磁誘導により前記２次側コイルに送電する２次側共振コイルとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
磁界共鳴型の送電器の電力を簡易な構成で電磁誘導型の電子装置に送電できる電力中継器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】磁界共鳴を利用した電力中継器を含む充電システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す充電システムの等価回路を示す図である。
【図３】実施の形態１の電力中継器１００を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。
【図５】実施の形態１の電力中継器１００の２次側共振コイル３を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。
【図７】実施の形態１の電力中継器１００が装着されるスマートフォン端末機５００の正面側を示す斜視図である。
【図８】スマートフォン端末機５００の背面側を示す斜視図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ矢視断面を示す図である。
【図１０】スマートフォン端末機５００に含まれる主要な構成要素を示す回路図である。
【図１１】スマートフォン端末機５００に含まれる２次側コイル４を示す平面図である。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ矢視断面を示す図である。
【図１３】実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の正面側を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の背面側を示す斜視図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ矢視断面を示す図である。
【図１６】実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の充電に用いる送電器１０を示す斜視図である。
【図１７】図１６のＦ−Ｆ矢視断面を示す図である。
【図１８】送電器１０に含まれる１次側コイル１及び１次側共振コイル２を示す平面図である。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ矢視断面を示す図である。
【図２０】実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０にかざした状態を示す斜視図である。
【図２１】図２０のＨ−Ｈ矢視断面を示す図である。
【図２２】実施の形態２の電力中継器２００を示す斜視図である。
【図２３】電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着した状態の断面図である。
【図２４】実施の形態２の電力中継器２００に含まれる磁性シート２１０と２次側共振コイル３を示す平面図である。
【図２５】実施の形態２の電力中継器２００に含まれる磁性シート２１０と２次側共振コイル３を示す平面図である。
【図２６】送電器１０からスマートフォン端末機５００に電力を伝送している状態を示す断面図である。
【図２７】電力中継器２００の磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径に対する電力伝送効率の特性を示す図である。
【図２８】（Γ２／Γｗ）の値に対する電力伝送効率ηｗの特性を示す図である。
【図２９】実施の形態３の電力中継器３００、送電器３１０、及び受電器３２０を示す図である。
【図３０】実施の形態３の電力中継器３００Ａ、送電器３１０、及び受電器３２０Ａを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の電力中継器を適用した実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、磁界共鳴を利用した電力中継器を含む充電システムの構成を示す図であり、図２は、図１に示す充電システムの等価回路を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、実施の形態１の電力中継器１００を含む充電システム５０は、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４、整合回路５、交流電源６、整流回路７、及びＤＣ−ＤＣコンバータ８を含む。充電システム５０には、バッテリ９が接続される。
【００１８】
１次側コイル１、１次側共振コイル２、整合回路５、及び交流電源６は、電力を送電する送電器１０に含まれる。
【００１９】
２次側共振コイル３は、電力中継器１００に含まれる。電力中継器１００は、送電器１０と受電器２０との間に配設され、送電器１０から受電する電力を中継して受電器２０に送電する。
【００２０】
２次側コイル４、整流回路７、及びＤＣ−ＤＣコンバータ８は、受電器２０に含まれる。受電器２０には、バッテリ９が接続される。
【００２１】
まず、送電器１０に含まれる１次側コイル１、１次側共振コイル２、整合回路５、及び交流電源６について説明する。
【００２２】
図１に示すように、１次側コイル１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路５を介して交流電源６が接続されている。１次側コイル１は、１次側共振コイル２と非接触で近接して配置されており、１次側共振コイル２と電磁界結合される。１次側コイル１は、自己の中心軸が１次側共振コイル２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、１次側コイル１と１次側共振コイル２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が１次側コイル１及び１次側共振コイル２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００２３】
また、図２の等価回路に示すように、１次側コイル１は、インダクタンスＬ１のコイルとして表すことができる。なお、１次側コイル１は、実際には抵抗成分とキャパシタ成分を含むが、図２では省略する。
【００２４】
１次側コイル１は、交流電源６から整合回路５を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を１次側共振コイル２に送電する。
【００２５】
図１に示すように、１次側共振コイル２は、１次側コイル１と非接触で近接して配置されて１次側コイル１と電磁界結合されている。また、１次側共振コイル２は、所定の共振周波数を有し、非常に高いＱ値を有するように設計されている。１次側共振コイル２の共振周波数は、２次側共振コイル３の共振周波数と等しくされている。なお、図１では見やすさの観点から１次側共振コイル２の両端は開放されているが、１次側共振コイル２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタが直列に接続される場合もある。
【００２６】
１次側共振コイル２は、所定の間隔を隔てて、自己の中心軸が２次側共振コイル３の中心軸と一致するように配置されている。１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間隔は、例えば、数メートル程度であってもよい。１次側共振コイル２と２次側共振コイル３の共振Qが十分大きければ、数メートル程度離れていても、磁界共鳴による電力の伝送が可能である。なお、中心軸を一致させるのは、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間に良好な磁界共鳴を生じさせるためである。
【００２７】
また、図２の等価回路に示すように、１次側共振コイル２は、インダクタンスＬ２のコイルと、キャパシタンスＣ２のキャパシタを有するループ回路として表すことができる。キャパシタンスＣ２は、１次側共振コイル２の両端間に周波数調整用に接続されるキャパシタの容量である。なお、１次側共振コイル２は、実際には抵抗成分を含むが、図２では省略する。
【００２８】
１次側共振コイル２の共振周波数は、交流電源６が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。１次側共振コイル２の共振周波数は、１次側共振コイル２のインダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２によって決まる。このため、１次側共振コイル２のインダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２は、１次側共振コイル２の共振周波数が、交流電源６から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００２９】
なお、１次側共振コイル２は、寄生容量だけで共振周波数を設定でき、かつ、１次側共振コイル２の浮遊容量を固定できる場合は、両端が開放されていてもよい。
【００３０】
整合回路５は、１次側コイル１と交流電源６とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。
【００３１】
交流電源６は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源６は、例えば、数百kHzから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００３２】
以上の１次側コイル１、１次側共振コイル２、整合回路５、及び交流電源６を含む送電器１０は、交流電源６から１次側コイル１に供給される交流電力を磁気誘導により１次側共振コイル２に送電し、１次側共振コイル２から磁界共鳴により電力を電力中継器１００の２次側共振コイル３に送電する。
【００３３】
次に、電力中継器１００に含まれる２次側共振コイル３について説明する。
【００３４】
図１に示すように、電力中継器１００に含まれる２次側共振コイル３は、１次側共振コイル２と所定の間隔を隔てて、自己の中心軸が１次側共振コイル２の中心軸と一致するように配置されている。
【００３５】
図１では見やすさの観点から２次側共振コイル３の両端は開放されているが、２次側共振コイル３の両端間には、共振周波数を調整するためのキャパシタが直列に接続される場合もある。
【００３６】
２次側共振コイル３は、１次側共振コイル２と同一の共振周波数を有し、非常に高いＱ値を有するように設計されている。
【００３７】
２次側共振コイル３と１次側共振コイル２との間隔は、例えば、数メートル程度であってもよい。２次側共振コイル３と１次側共振コイル２は、共振Qが十分大きければ数メートル程度離れていても、磁界共鳴による電力の伝送が可能である。
【００３８】
また、２次側共振コイル３は、２次側コイル４と非接触で近接して配置されており、２次側コイル４と電磁界結合されている。
【００３９】
また、図２の等価回路に示すように、２次側共振コイル３は、インダクタンスＬ３のコイルと、キャパシタンスＣ３のキャパシタを有するように表すことができる。キャパシタンスＣ３は、２次側共振コイル３の両端間に周波数調整用に接続されるキャパシタの容量である。なお、２次側共振コイル３は、実際には抵抗成分を含むが、図２では省略する。
【００４０】
２次側共振コイル３の共振周波数は、２次側共振コイル３のインダクタンスＬ３とキャパシタンスＣ３によって決まる。このため、２次側共振コイル３のインダクタンスＬ３とキャパシタンスＣ３は、２次側共振コイル３の共振周波数が、１次側共振コイル２の共振周波数と、交流電源６から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００４１】
なお、２次側共振コイル３は、寄生容量だけで共振周波数を設定でき、かつ、２次側共振コイル３の浮遊容量を固定できる場合は、両端が開放されていてもよい。
【００４２】
２次側共振コイル３を含む電力中継器１００は、送電器１０の１次側共振コイル２から磁界共鳴によって送電される電力を中継し、受電器２０に送電する。
【００４３】
次に、受電器２０に含まれる２次側コイル４、整流回路７、及びＤＣ−ＤＣコンバータ８について説明する。
【００４４】
図１に示すように、２次側コイル４は、１次側コイル１と同様のループ状のコイルであり、２次側共振コイル３と電磁界結合されるとともに、両端間に整流回路７が接続されている。
【００４５】
２次側コイル４は、自己の中心軸が２次側共振コイル３の中心軸と一致するように配設されている。２次側コイル４は、２次側共振コイル３と非接触で近接して配置されており、２次側共振コイル３と電磁界結合される。中心軸を一致させるのは、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が２次側共振コイル３及び２次側コイル４の周囲に発生することを抑制するためである。
【００４６】
また、図２の等価回路に示すように、２次側コイル４は、インダクタンスＬ４のコイルとして表すことができる。なお、２次側コイル４は、実際には抵抗成分とキャパシタ成分を含むが、図２では省略する。
【００４７】
２次側コイル４は、２次側共振コイル３から電磁誘導（相互誘導）により電力を受電し、電力を整流回路７に供給する。
【００４８】
整流回路７は、４つのダイオード７Ａ〜７Ｄ及びキャパシタ７Ｅを有する。ダイオード７Ａ〜７Ｄは、ブリッジ状に接続されており、２次側コイル４から入力される電力を全波整流して出力する。キャパシタ７Ｅは、ダイオード７Ａ〜７Ｄを含むブリッジ回路の出力側に接続される平滑用キャパシタであり、ダイオード７Ａ〜７Ｄを有するブリッジ回路で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。
【００４９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、整流回路７の出力側に接続されており、整流回路７から出力される直流電力の電圧をバッテリ９の定格電圧に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、整流回路７の出力電圧の方がバッテリ９の定格電圧よりも高い場合は、整流回路７の出力電圧をバッテリ９の定格電圧まで降圧する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、整流回路７の出力電圧の方がバッテリ９の定格電圧よりも低い場合は、整流回路７の出力電圧をバッテリ９の定格電圧まで昇圧する。
【００５０】
以上の２次側コイル４、整流回路７、及びＤＣ−ＤＣコンバータ８を含む受電器２０は、電力中継器１００の２次側共振コイル３から電磁誘導によって送電される交流電力を直流電力に変換し、さらにバッテリ９の定格電圧に変換してバッテリ９に供給する。
【００５１】
バッテリ９は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。
【００５２】
なお、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の材質は異なっていてもよい。
【００５３】
このような充電システム５０において、１次側コイル１及び１次側共振コイル２が電力の送電側であり、２次側コイル３及び２次側共振コイル４が電力の受電側である。
【００５４】
充電システム５０は、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送する磁界共鳴方式である。このため、充電システム５０は、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００５５】
また、図１では１次側共振コイル２の中心軸と２次側共振コイル３の中心軸とが一致する場合について説明したが、磁界共鳴方式は、送電側のコイルと受電側のコイルの位置ずれに対しても、電磁誘導方式よりも強いというメリットがある。
【００５６】
このように、磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００５７】
このため、磁界共鳴方式による充電システム５０は、携帯電話端末機又はスマートフォン端末機等の小型の電子装置、家電製品、又は電気自動車等における非接触充電への利用が期待されている。
【００５８】
次に、図３、図４、図５、及び図６を用いて、実施の形態１の電力中継器１００の構成について説明する。
【００５９】
図３は、実施の形態１の電力中継器１００を示す斜視図、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。Ａ−Ａ矢視断面は、２次側共振コイル３の中心軸を通る断面である。
【００６０】
実施の形態１の電力中継器１００は、カバー部１０１と２次側共振コイル３を含む。
【００６１】
図３に示すように、カバー部１０１は、一例として、スマートフォン端末機のジャケットの形状に成型されており、例えば、熱可塑性のポリカーボネート樹脂をインサート成型することによって作製される。２次側共振コイル３は、ポリカーボネート樹脂でカバー部１０１をインサート成型するときに、カバー部１０１に内包される。
【００６２】
ジャケット型のカバー部１０１は、スマートフォン端末機の筐体に係合することにより、スマートフォン端末機に装着される。カバー部１０１の寸法は、スマートフォン端末機の機種によって異なるが、例えば、長さ約１２０ｍｍ、幅約６０ｍｍ、高さ約１０ｍｍである。また、ポリカーボネート樹脂の厚さは部位によって異なるが、例えば、２次側共振コイル３が存在しない部位で約１ｍｍ程度であり、２次側共振コイル３が存在する部位で約１．５ｍｍ程度である。
【００６３】
ここで、ジャケットとは、スマートフォン端末機の主にタッチパネル以外の筐体の部分等（主に側面と背面）を覆うことによって筐体を傷又は衝撃から保護したり、あるいは、様々な色、文字、模様、部材等によって加飾されることにより、スマートフォン端末機の外観を装飾するものである。ジャケットは、スマートフォン端末機の筐体に係合することによって取り付けられてもよいし、粘着シール、又は、接着剤等によって取り付けられてもよい。
【００６４】
カバー部１０１は、非磁性材料であり、かつ、非導電性材料である材料で形成されることが望ましい。このため、実施の形態１では、カバー部１０１は、ポリカーボネート樹脂で形成される。カバー部１０１を非磁性材料で形成するのは、磁束の乱れ又は損失を抑制するためと、２次側共振コイル３の共振特性に影響を与えないようにするためである。
【００６５】
また、カバー部１０１を非導電性材料で形成するのは、電力中継器１００が送電器１０と受電器２０との間で電力を中継する際に、渦電流の発生等による電力損失を抑制するためである。
【００６６】
実施の形態１の電力中継器１００を装着するスマートフォン端末機は、２次側コイル４（図１、図２参照）を背面（タッチパネルとは反対側の面）側に内蔵し、送電器から電磁誘導により電力を受電し、送電器と非接続の状態で内蔵バッテリを充電することができる。実施の形態１の電力中継器１００を装着するスマートフォン端末機については、図４及び図５を用いて後述する。
【００６７】
カバー部１０１は、スマートフォン端末機のタッチパネル及びその周辺以外（主に側面と背面）を被覆することにより、スマートフォン端末機の筐体を傷又は衝撃から保護するために装着される。カバー部１０１は透明であってもよいし、様々な着色又は装飾が行われていてもよい。
【００６８】
図４に示すように、２次側共振コイル３は、カバー部１０１に内蔵される。２次側共振コイル３は、電力中継器１００をスマートフォン端末機に装着したときに、スマートフォン端末機の背面側においてスマートフォン端末機の２次側コイル４に近接し、２次側コイル４と中心軸が一致する位置に内蔵されている。中心軸を一致させるのは、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が２次側共振コイル３及び２次側コイル４の周囲に発生することを抑制するためである。
【００６９】
従って、電力中継器１００は、例えば、２次側共振コイル３の位置合わせを行った状態で、２次側共振コイル３を内包するようにポリカーボネート樹脂を成型することによって作製すればよい。
【００７０】
図５は、実施の形態１の電力中継器１００の２次側共振コイル３を示す平面図であり、図６は図５のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。Ｂ−Ｂ矢視断面は、２次側共振コイル３の中心軸を通る断面である。なお、図５及び図６に示すようにＸＹＺ座標系を定義する。
【００７１】
２次側共振コイル３は、巻数が４巻の渦状の平面コイルであり、端部３Ａ、３Ｂは図示しないキャパシタに接続されている。２次側共振コイル３は、両端が図示しないキャパシタに接続されることにより、共振周波数が調整される。２次側共振コイル３の等価回路図は、図２に示す通りである。図２に示すキャパシタンスＣ３のキャパシタは、端部３Ａ、３Ｂの間に接続されるキャパシタの容量である。
【００７２】
なお、２次側共振コイル３の寄生容量だけで共振周波数を設定できる場合は、端部３Ａ、３Ｂの間に共振周波数を調整するためのキャパシタを接続する必要はない。この場合は、端部３Ａ、３Ｂを開放した状態とする。
【００７３】
次に、図７〜図１０、図１１、及び図１２を用いて、実施の形態１の電力中継器１００を装着するスマートフォン端末機について説明する。
【００７４】
図７は、実施の形態１の電力中継器１００が装着されるスマートフォン端末機５００の正面側を示す斜視図、図８は、スマートフォン端末機５００の背面側を示す斜視図である。図９は、図８のＣ−Ｃ矢視断面を示す図、図１０は、スマートフォン端末機５００に含まれる主要な構成要素を示す回路図である。Ｃ−Ｃ矢視断面は、２次側コイル４の中心軸を通る断面である。
【００７５】
実施の形態１の電力中継器１００が装着されるスマートフォン端末機５００は、正面側に配設されるタッチパネル５０１（図７参照）と、背面側に内蔵される２次側コイル４（図８、図９参照）を含む。
【００７６】
また、スマートフォン端末機５００は、図１０に示すように、受電器２０及びバッテリ９を含む。受電器２０には、２次側コイル４が含まれる。
【００７７】
スマートフォン端末機５００は、さらに、通話、通信、及び様々な演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）及びメモリ等を含むが、ここでは説明を省略する。
【００７８】
図１１は、スマートフォン端末機５００に含まれる２次側コイル４を示す平面図、図１２は図１１のＤ−Ｄ矢視断面を示す図である。Ｄ−Ｄ矢視断面は、２次側コイル４の中心軸ｌ４を通る断面である。なお、図１１及び図１２に示すようにＸＹＺ座標系を定義する。
【００７９】
２次側コイル４は、巻数が６巻の渦状の平面コイルであり、端部４Ａ、４Ｂは整流回路７（図１、図２参照）に接続されている。２次側コイル４の等価回路図は、図２に示す通りである。
【００８０】
次に、図１３〜図１５を用いて、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００について説明する。
【００８１】
図１３は、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の正面側を示す斜視図、図１４は、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の背面側を示す斜視図、図１５は図１４のＥ−Ｅ矢視断面を示す図である。Ｅ−Ｅ矢視断面は、２次側共振コイル３の中心軸ｌ３と２次側コイル４の中心軸ｌ４を通る断面である。
【００８２】
図１３〜図１５に示すように電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着すると、電力中継器１００に内蔵される２次側共振コイル３は、スマートフォン端末機５００の背面側に内蔵される２次側コイル４に近接して配設される。この状態において、図１５に示すように、２次側共振コイル３の中心軸ｌ３と、２次側コイル４の中心軸ｌ４は一致している。
【００８３】
このため、スマートフォン端末機５００の２次側コイル４は、電力中継器１００の２次側共振コイル３と電磁界結合される。
【００８４】
従って、上述のように電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着することにより、スマートフォン端末機５００は、電力中継器１００を介して磁界共鳴によって電力を受電し、バッテリ９を充電することが可能になる。
【００８５】
次に、図１６〜図１９を用いて、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を充電する際に用いる送電器１０について説明する。
【００８６】
図１６は、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の充電に用いる送電器１０を示す斜視図、図１７は、図１６のＦ−Ｆ矢視断面を示す図である。Ｆ−Ｆ矢視断面は、１次側コイル１の中心軸ｌ１と１次側共振コイル２の中心軸ｌ２とを通る断面である。
【００８７】
図１８は、送電器１０に含まれる１次側コイル１及び１次側共振コイル２を示す平面図、図１９は、図１８のＧ−Ｇ矢視断面を示す図である。なお、図１８及び図１９に示すようにＸＹＺ座標系を定義する。
【００８８】
図１６及び図１７に示すように、送電器１０は、１次側コイル１及び１次側共振コイル２を内蔵する。送電器１０の上面１０Ａは、磁界共鳴型の受電装置を内蔵するスマートフォン端末機又は携帯電話端末機等の電子装置を充電する際に、電子装置をかざす面である。
【００８９】
図１６及び図１７には送電器１０のうちの整合回路５及び交流電源６を示さないが、図１６及び図１７に示す送電器１０の１次側コイル１には、図１及び図２に示すように、整合回路５を介して交流電源６が接続される。
【００９０】
図１８及び図１９に示すように、１次側コイル１は、巻数が１巻のループ状の平面コイルであり、端部１Ａ、１Ｂには整合回路５を介して交流電源６が接続される。１次側共振コイル２は、巻数が４巻の渦状の平面コイルであり、端部２Ａ、２Ｂは図示しないキャパシタに接続されている。１次側共振コイル２は、両端が図示しないキャパシタに接続されることにより、共振周波数が調整される。１次側共振コイル２の等価回路図は、図２に示す通りである。図２に示すキャパシタンスＣ２のキャパシタは、１次側共振コイル２の寄生容量と、端部２Ａ、２Ｂの間に接続されるキャパシタの静電容量との合成容量である。
【００９１】
なお、１次側共振コイル２の寄生容量だけで共振周波数を設定できる場合は、端部２Ａ、２Ｂの間に共振周波数を調整するためのキャパシタを接続する必要はない。この場合は、端部２Ａ、２Ｂを接続して１次側共振コイル２をループ状のコイルにすればよい。また、寄生容量だけで共振周波数を設定でき、かつ、１次側共振コイル２の浮遊容量を固定できる場合は、端部２Ａ、２Ｂが開放されていてもよい。
【００９２】
図１７に示すように、１次側共振コイル２は、１次側コイル１よりも上面１０Ａに近い側に配設される。１次側コイル１は、１次側共振コイル２に近接して配設される。この状態において、図１７〜図１９に示すように、１次側コイル１の中心軸ｌ１と、１次側共振コイル２の中心軸ｌ２は一致している。
【００９３】
このため、１次側コイル１は、１次側共振コイル２と電磁界結合される。
【００９４】
従って、送電器１０の１次側共振コイル２には、交流電源６から出力される交流電力が、１次側コイル１から電磁誘導によって送電される。
【００９５】
次に、図２０及び図２１を用いて、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の充電の仕方について説明する。
【００９６】
図２０は、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０にかざした状態を示す斜視図であり、図２１は、図２０のＨ−Ｈ矢視断面を示す図である。Ｈ−Ｈ矢視断面は、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の中心軸を通る断面である。
【００９７】
図２０及び図２１に示すように、電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０の上面１０Ａにかざすと、送電器１０の１次側共振コイル２と、電力中継器１００の２次側共振コイル３との間に磁界共鳴が生じる。このため、送電器１０の交流電源６（図１、図２参照）から出力される交流電力は、電磁誘導によって１次側コイル１から１次側共振コイル２に送電され、１次側共振コイル２から磁界共鳴によって電力中継器１００の２次側共振コイル３に送電される。さらに、電力中継器１００の２次側共振コイル３に送電された電力は、電磁誘導によってスマートフォン端末機５００の２次側コイル４に送電される。
【００９８】
従って、実施の形態１の電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着すれば、電磁誘導型の受電部２０を有するスマートフォン端末機５００に磁界共鳴によって電力を送電し、スマートフォン端末機５００のバッテリ９を充電することができる。
【００９９】
なお、図２０及び図２１には、電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０に近接させて、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３の中心軸を略一致させた状態を示す。しかしながら、電力中継器１００及びスマートフォン端末機５００は、磁界共鳴によって電力を送電器１０から受電するため、送電器１０と電力中継器１００及びスマートフォン端末機５００とは、例えば、数メートル程度離れていても電力の伝送が可能である。また、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３の中心軸が一致していなくても、効率よく電力を伝送することができる。
【０１００】
従来から原理が良く知られている電磁誘導型の電力の送電器及び受電器は、既に実用化が始まっているが、磁界共鳴型の普及には電磁誘導型よりも時間がかかると思われる。
【０１０１】
このため、例えば、電磁誘導型の送電器及び受電器が普及した後に、磁界共鳴型の送電器及び受電器の普及が始まると、磁界共鳴型の送電器に電磁誘導型の受電器がかざされるケースが考えられる。これは、例えば、外出先で利用可能なスマートフォン端末機用の送電器が順次、電磁誘導型から磁界共鳴型にシフトする過渡期のような状況で生じうる。
【０１０２】
このような場合に、実施の形態１の電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着しておけば、磁界共鳴型の送電器しかない場所に行っても、電力中継器１００を介して磁界共鳴によってスマートフォン端末機５００で電力を受電し、バッテリ９を充電できる。
【０１０３】
磁界共鳴による電力の伝送は、電磁誘導による電力の伝送に比べて、送電側と受電側の位置ずれに強く、また、送電側と受電側が近接せずにある程度離れていても電力の伝送が可能というポジションフリーのメリットがある。
【０１０４】
従って、上述のような過渡期において、実施の形態１の電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着すれば、電磁誘導型の電力伝送方式に対応したスマートフォン端末機５００であっても、磁界共鳴による電力の伝送が可能であり、利便性が向上する。
【０１０５】
実施の形態１の電力中継器１００は、ジャケット型であるため、スマートフォン端末機５００への装着は非常に容易である。
【０１０６】
このため、電磁誘導型の受電器２０を内蔵するスマートフォン端末機５００に、２次側共振コイル３を含む電力中継器１００を容易に後付けすることができ、スマートフォン端末機５００を磁界共鳴型の受電器を有する機器に容易に変換させることができる。
【０１０７】
また、電力中継器１００は、平面コイルで実現される２次側共振コイル３を含むので、２次側共振コイル３を含まないジャケットに比べて、厚さの増大分を最小限に抑えることができる。このため、スマートフォン端末機５００の外観に与える影響は殆どなく、また、スマートフォン端末機５００を使用する利用者も違和感を覚えることは殆どない。
【０１０８】
スマートフォン端末機にジャケットを装着する利用者は非常に多いため、実施の形態１の電力中継器１００は、電磁誘導型の受電器２０を含むスマートフォン端末機５００を磁界共鳴型に変換したい利用者にとっては、非常に便利な製品である。
【０１０９】
また、電力中継器１００は、スマートフォン端末機５００と有線での電気的な接続を行わないため、信頼性が高い。
【０１１０】
また、以上では送電器１０が磁界共鳴型である形態について説明したが、電力伝送方式がシフトする過渡期では、電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００の利用者が、１次側共振コイル２を含まない電磁誘導型の送電器でスマートフォン端末機５００のバッテリ９を充電する場合もあり得る。
【０１１１】
このような場合には、ジャケット型の電力中継器１００をスマートフォン端末機５００から取り外せば、電磁誘導型の送電器から送電される電力をスマートフォン端末機５００の受電器２０で受電することにより、バッテリ９を充電することができる。実施の形態１の電力中継器１００はジャケット型であるため、装着及び取り外しが非常に容易であり、送電器が電磁誘導型である場合には、電力中継器１００を取り外すことによってスマートフォン端末機５００のバッテリ９を充電することができる。
【０１１２】
従って、実施の形態１のジャケット型の電力中継器１００を用いれば、電磁誘導型の受電器２０を含むスマートフォン端末機５００に、磁界共鳴型と電磁誘導型の受電器への互換性を持たせることができる。
【０１１３】
なお、以上では、電力中継器１００のカバー部１０１（図３、図４参照）がスマートフォン端末機５００のジャケットである形態について説明したが、電力中継部１００のカバー部１０１は、ジャケットに限定されるものではない。
【０１１４】
カバー部１０１は、電磁誘導で受電した電力で充電式のバッテリを充電する電子装置の２次側コイル４に２次側共振コイル３の位置を合わせて装着されるものであればよい。このような電子装置としては、スマートフォン端末機５００以外に、例えば、携帯電話端末機、ＰＣ（Personal Computer）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、又は携帯型のゲーム機等が挙げられる。
【０１１５】
また、以上では、２次側共振コイル３が渦状の平面コイルであって巻数が４巻である形態について説明した。しかしながら、２次側共振コイル３の形状は、１次側共振コイル２から磁界共鳴による電力の受電が可能で、２次側コイル４と電磁界結合して電磁誘導による送電が可能であれば、渦状の平面コイルには限られない。また、同様に、２次側共振コイル３の巻数は４巻に限られない。
【０１１６】
２次側共振コイル３の形状は、例えば、平面視で矩形であってもよく、矩形状に渦を巻くように形成されていてもよい。また、２次側共振コイル３の巻数は、１次側共振コイル２及び２次側コイル４との関係で最適化すればよく、何巻であってもよい。
【０１１７】
また、以上では、電力中継器１００を電子装置の一例であるスマートフォン端末機５００に装着する形態について説明したが、電力中継器１００を送電器１０の上面１０Ａに装着してもよい。この場合は、例えば、電力中継器１００のカバー部１０１は、ジャケット型ではなく、単なるシート型であればよい。送電器１０の上面１０Ａに装着された電力中継器１００にスマートフォン端末機５００を近接させてかざせば、スマートフォン端末機５００が磁界共鳴型の送電器１０から受電した電力で、バッテリ９を充電することができる。この際には、スマートフォン端末機５００の２次側コイル４の中心軸と、電力中継器１００の２次側共振コイル３の中心軸とが一致するようにスマートフォン端末機５００を電力中継器１００に近接させればよい。
【０１１８】
また、以上では、電力中継器１００のカバー部１０１に２次側共振コイル３が内蔵されるように、ポリカーボネート樹脂をインサート成型する形態について説明したが、電力中継器１００はこのような構成に限定されるものではない。２次側共振コイル３は、例えば、シート状のシール部材を用いて、カバー部１０１に貼り付けられてもよい。
【０１１９】
また、射出成形によってカバー部１０１を形成した後に、カバー部１０１の表面に２次側共振コイル３を印刷することによって電力中継器１００を作製してもよい。この場合、２次側共振コイル３は、カバー部１０１のスマートフォン端末機５００に当接する側の面、あるいは、当接しない側の面のいずれに形成されてもよく、例えば、保護シート等を貼り付けて保護してもよい。また、保護シートの代わりに、薄い基板等を貼り合わせてもよい。
【０１２０】
また、２次側共振コイル３の磁気特性を調整するために、カバー部１０１を作製する際に、ポリカーボネート樹脂に磁性材料の粉末等を混入してもよいし、磁性材料製のシートを内包するようにインサート成型を行ってもよい。
【０１２１】
また、以上では、カバー部１０１をポリカーボネート樹脂で作製する形態について説明したが、カバー部１０１の材質は、ポリカーボネート樹脂に限らず、非磁性材料であり、かつ、非導電性材料である材料であれば、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂であってもよい。例えば、アクリル系の樹脂を用いてもよい。
【０１２２】
＜実施の形態２＞
図２２は、実施の形態２の電力中継器２００を示す斜視図であり、図２３は、電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着した状態の断面図である。図２３に示す断面は、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、２次側コイル４の中心軸を通る断面である。なお、図２２に示すＸ軸は、電力中継器２００の短手方向に平行であり、Ｙ軸は長手方向に平行であり、Ｚ軸は厚さ方向に伸びている。
【０１２３】
実施の形態２の電力中継器２００は、実施の形態１の電力中継器１００のカバー部１０１と同様に、スマートフォン端末機５００用のジャケット型のカバー部２０１を有する。
【０１２４】
実施の形態２の電力中継器２００は、平面視で２次側共振コイル３と重複する領域に配設される磁性シート２１０がカバー部２０１に内蔵されている点が実施の形態１の電力中継器１００と異なる。
【０１２５】
磁性シート２１０は、磁性体で形成されるシート状の部材であり、比較的透磁率の高い磁性材料で形成することができる磁性体部の一例である。また、磁性シート２１０は、渦電流の発生等による損失を防ぐために、非導電性の材料で形成されることも必要である。このため、磁性シート２１０は、例えば、フェライト系又はマンガン系の材料等で作製することができる。
【０１２６】
電力中継器２００は、スマートフォン端末機５００用のジャケット型であるため、なるべく薄いことが好ましい。このため、磁性シート２１０はできるだけ薄い方が好ましい。
【０１２７】
一方、磁性シート２１０は、ジャケット型の電力中継器２００を厚くすることなく、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させるために配設される。このため、透磁率は高いものであることが好ましい。
【０１２８】
また、透磁率は周波数特性を有するため、２次側共振コイル３と２次側コイル４の間で伝送する交流電力の周波数に応じて設定すればよい。
【０１２９】
実施の形態２では、一例として、磁性シート２１０は、フェライト系の材料で形成されたシート状の部材であり、２ＭＨｚの周波数において、透磁率２００を示すものとする。
【０１３０】
磁性シート２１０は、平面視で矩形状のシート状の部材であり、中央に円形の開口部２１０Ａを有する。開口部２１０Ａは、例えば、パンチング装置でパンチ孔を開口することによって形成される。開口部２１０Ａの中心は、２次側共振コイル３の中心軸と一致している。ただし、開口部２１０Ａの中心は、必ずしも２次側共振コイル３の中心軸と一致させなくてもよい。
【０１３１】
図２３に示す断面は、電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着した状態で、２次側共振コイル３の中心軸上をカバー部２０１の短手方向（Ｘ軸方向）に切断した際の矢視断面を表す。
【０１３２】
磁性シート２１０は、図２３に示すように、２次側共振コイル３よりも、スマートフォン端末機５００に装着される面２０１Ａ（図２２参照）に近い側に配設される。これは、２次側共振コイル３と、送電器１０の１次側共振コイル２との送電効率を最適化するためである。
【０１３３】
電力中継器２００は、例えば、２次側共振コイル３の上に磁性シート２１０を重ねた状態で、２次側共振コイル３及び磁性シート２１０を内包するように、ポリカーボネート樹脂でカバー部２０１をインサート成型することによって作製すればよい。
【０１３４】
図２４及び図２５は、実施の形態２の電力中継器２００に含まれる磁性シート２１０と２次側共振コイル３を示す平面図である。
【０１３５】
図２４に示すように、磁性シート２１０は、平面視で、２次側共振コイル３よりも大きい矩形状のシート状の部材である。
【０１３６】
開口部２１０Ａは、中心Ｃが２次側共振コイル３の中心軸と一致するように位置合わせが行われており、開口部２１０Ａの直径Ｄ１は、２次側共振コイル３の最も内側のループの内径Ｄ２よりも小さく設定されている。
【０１３７】
また、図２４に示す開口部２１０Ａの代わりに、例えば、図２５に示すように、矩形状の開口部２１０Ｂを磁性シート２１０に形成してもよい。
【０１３８】
このように磁性シート２１０を２次側共振コイル３よりもスマートフォン端末機５００に装着される面２０１Ａ（図２２参照）に近い側に配設するのは、次のような理由によるものである。
【０１３９】
電磁誘導によって送電側から受電側に電力の伝送を行う場合には、１次側コイル１から直接２次側コイル４に電力が伝送されることになる。この場合、１次側共振コイル２及び２次側共振コイル３は、用いられない。
【０１４０】
このような電磁誘導による受電を念頭において２次側コイル４を内蔵するスマートフォン端末機５００を設計する場合、１次側コイル１との結合強度を大きくして電磁誘導による受電効率が最良となるように２次側コイル４の形状、大きさ、及び巻数等が最適化される。
【０１４１】
１次側コイル１との結合強度が大きくなるように２次側コイル４が設計されると、スマートフォン端末機５００に２次側共振コイル３を内蔵する電力中継器２００を装着した際に、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度が過大になる場合がある。
【０１４２】
このような場合には、送電器１０の１次側共振コイル２と電力中継器２００の２次側共振コイル３との間の電磁共鳴によって電力を伝送する際に、２次側コイル４によって２次側共振コイル３から抜き取られる電力が比較的多くなり、磁界共鳴による電力の伝送効率が低下する可能性がある。
【０１４３】
ここで、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間における磁界共鳴による電力の伝送効率を改善するには、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させればよい。
【０１４４】
２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させるには、例えば、電力中継器２００の２次側共振コイル３と、スマートフォン端末機５００の２次側コイル４との間に磁性シート２１０を配設すればよい。
【０１４５】
このため、実施の形態２では、電力中継器２００の２次側共振コイル３よりもスマートフォン端末機５００に装着される面２０１Ａ（図２２参照）に近い側に磁性シート２１０を配設している。
【０１４６】
実施の形態２の電力中継器２００によれば、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度が比較的大きい場合でも、磁性シート２１０を用いて２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させることにより、磁界共鳴による電力の伝達効率を改善することができる。
【０１４７】
ここで、図２６を用いて、実施の形態２の電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着した場合の電力伝送効率のシミュレーション結果について説明する。
【０１４８】
図２６は、送電器１０からスマートフォン端末機５００に電力を伝送している状態を示す断面図である。図２６には、実施の形態２の電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着した状態に加えて、比較用に、実施の形態１の電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着した状態と、スマートフォン端末機５００を単体で（電力中継器１００又は２００を装着せずに）用いた状態を示す。
【０１４９】
ここでいう電力伝送効率とは、１次側コイル１に入力される交流電力に対して、２次側コイル４から出力される交流電力の割合を百分率で表したものである。
【０１５０】
シミュレーションは、１次側コイル１、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、及び２次側コイル４がすべて銅線を巻回して作製されており、以下に示す線径、外径、及び巻数を有するものとして、電磁界シミュレーションによって行った。
【０１５１】
１次側コイル１の線径は０．５ｍｍ、外径は２０ｍｍ、巻数は１巻とした。１次側共振コイル２の線径は０．５ｍｍ、外径は３０ｍｍ、巻数は４巻とした。２次側共振コイル３の線径は０．５ｍｍ、外径は３０ｍｍ、巻数は４巻とした。２次側コイル４の線径は０．５ｍｍ、外径は３０ｍｍ、巻数は１５巻とした。
【０１５２】
なお、１次側コイル１は巻数が１巻の平面コイルであるため、１次側コイル１の外径とは、ループ状に巻回された銅線の外径である。また、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３、及び２次側コイル４は、渦状に巻回された平面コイルであるため、外径とは、渦状に巻回された銅線の最大の外径である。
【０１５３】
また、電力中継器２００の磁性シート２１０については、平面視での長さが縦横ともに４０ｍｍ、厚さが０．２ｍｍ、透磁率が２００、開口部２１０Ａは直径２２ｍｍの円形の開口部であるように条件を設定した。
【０１５４】
なお、シミュレーションでは、１次側コイル１に入力される交流電力の周波数を２ＭＨｚに設定し、２次側コイル４には抵抗値が１０Ωの負荷抵抗器が接続されるように条件を設定した。
【０１５５】
図２６（Ａ）に示すように、電力中継器１００又は２００を装着せずに、スマートフォン端末機５００を送電器１０に直接かざした場合の電力伝送効率は、６３．６％であった。
【０１５６】
図２６（Ａ）に示す場合は、スマートフォン端末機５００の２次側コイル４が、電磁誘導によって１次側共振コイル２（あるいは１次側コイル１及び１次側共振コイル２の両方）から電力を受電している。
【０１５７】
この電力伝送効率では、例えば、スマートフォン端末機５００に５Ｗの電力を伝送する場合には、約７．９Ｗの交流電力を１次側コイル１に入力する必要があることになり、約２．９Ｗの電力が１次側コイル１、１次側共振コイル２、及び２次側コイル４の間で消費されることになる。
【０１５８】
電力伝送効率が比較的低いのは、電磁誘導型の電力伝送方式に合わせて最適化された２次側コイル４を内蔵するスマートフォン端末機５００を磁界共鳴型の送電器１０に直接かざしたため、１次側共振コイル２（あるいは１次側コイル１及び１次側共振コイル２の両方）と２次側コイル４との結合強度が低かったためと考えられる。
【０１５９】
電磁誘導型の電力伝送方式が先に普及し、後から磁界共鳴型の電力伝送方式が普及し始めると、図２６（Ａ）に示すように、磁界共鳴型の電力伝送方式を採用する送電器１０に、電磁誘導型の電力伝送方式を採用するスマートフォン端末機５００が直接かざされる場合が想定される。このような場合には、スマートフォン端末機５００のバッテリ９の充電に要する時間が長くなるか、または、送電器１０から出力する電力の約４割がスマートフォン端末機５００に伝送されずに損失されるため、非効率的である。
【０１６０】
図２６（Ｂ）に示すように、実施の形態１の電力中継器１００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０にかざした場合の電力伝送効率は７７．７％であり、図２６（Ａ）に示す場合に比べて電力伝送効率が大幅に改善された。
【０１６１】
これは、送電器１０の１次側共振コイル２から電力中継器１００の２次側共振コイル３に磁界共鳴によって効率的に電力が伝送されたためである。
【０１６２】
この電力伝送効率では、例えば、スマートフォン端末機５００に５Ｗの電力を伝送する場合には、約６．４Ｗの交流電力を１次側コイル１に入力する必要があることになり、図２６（Ａ）に示す場合に比べて、損失される電力が大幅に低減された。
【０１６３】
従って、電力中継器１００をスマートフォン端末機５００に装着することにより、磁界共鳴を利用して送電器１０からスマートフォン端末機５００に効率的に電力を伝送することができる。
【０１６４】
電力中継器１００は、ジャケット形式であり、容易にスマートフォン端末機５００に装着できるため、電磁誘導型の電力伝送方式が先に普及し、後から磁界共鳴型の電力伝送方式が普及し始めたような場合には、非常に有効的である。
【０１６５】
図２６（Ｃ）に示すように、実施の形態２の電力中継器２００を装着したスマートフォン端末機５００を送電器１０にかざした場合の電力伝送効率は８８．７％であり、図２６（Ｂ）に示す場合に比べてさらに電力伝送効率が改善された。
【０１６６】
このシミュレーションでは、スマートフォン端末機５００に含まれる２次側コイル４の巻数を１５巻と比較的多くしているため、図２６（Ｂ）に示す電力中継器１００の２次側コイル３と、２次側コイル４の結合強度は非常に強いと考えられる。
【０１６７】
この電力伝送効率では、例えば、スマートフォン端末機５００に５Ｗの電力を伝送する場合には、約５．６Ｗの交流電力を１次側コイル１に入力する必要があることになり、図２６（Ｂ）に示す場合に比べて、損失される電力がさらに低減された。
【０１６８】
従って、図２６（Ｃ）に示す場合に電力伝送効率が改善されたのは、電力中継器２００の磁性シート２１０によって２次側共振コイル３と２次側コイル４との結合強度が低下し、送電器１０の１次側共振コイル２から電力中継器２００の２次側共振コイル３に伝送されたエネルギが効率よく２次側コイル４に伝わったためと考えられる。
【０１６９】
以上のように、電磁誘導用に最適化された２次側コイル４を含むスマートフォン端末機５００に、磁性シート２１０を含む電力中継器２００を装着すれば、磁界共鳴型の送電器１０からスマートフォン端末機５００に効率的に電力を伝送することができる。
【０１７０】
このような場面は、電磁誘導型の電力伝送方式が先に普及し、後から磁界共鳴型の電力伝送方式が普及し始めるような電力伝送方式の過渡期に場合に生じうることが想定される。このため、実施の形態２の電力中継器２００は、上述のように電力伝送方式がシフトする過渡期において、非常に有益な製品である。
【０１７１】
次に、図２７を用いて、電力中継器２００の磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径を最適化した場合のシミュレーション結果について説明する。
【０１７２】
図２７は、電力中継器２００の磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径に対する電力伝送効率の特性を示す図である。
【０１７３】
開口部２１０Ａの直径Ｄ１（図２４参照）を１８ｍｍから３０ｍｍまでの間で２ｍｍずつ振り、７種類の直径Ｄ１についてシミュレーションを行った。この結果、電力伝送効率は、Ｄ１＝１８ｍｍで８１．３％、Ｄ１＝２０ｍｍで８５．７％、Ｄ１＝２２ｍｍで最大値である８８．７％、Ｄ１＝２４ｍｍで８８．４％、Ｄ１＝２６ｍｍで８５．７％、Ｄ１＝２８ｍｍで８２．６％、Ｄ１＝３０ｍｍで８０．３％であった。
【０１７４】
電力伝送効率は、図２７に示すように、Ｄ１＝２２ｍｍでの最大値をピークとして有する特性を示した。
【０１７５】
磁性シート２１０は、２次側共振コイル３と２次側コイル４との間に位置しており、開口部２１０Ａの中心は、２次側共振コイル３の中心軸及び２次側コイル４の中心軸と一致している。このため、開口部２１０Ａの直径を変えると、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度が変わると考えられる。
【０１７６】
ここで、１次側共振コイル２に流れる電流をａ１、２次側共振コイル３に流れる電流をａ２、１次側共振コイル２から２次側共振コイル３に送電される交流電力の角周波数をω、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との結合レートをκとする。結合レートκは、１次側共振コイル２と２次側コイル４の結合係数に比例する係数（無次元の係数）である。
【０１７７】
また、１次側共振コイル２における抵抗等で損失する電流の損失レートをΓ１、２次側共振コイル３における抵抗等で損失する電流の損失レートをΓ２、２次側共振コイル３から２次側コイル４に送電される電流の送電レートをΓｗとする。損失レートΓ１、Γ２は、それぞれ、１次側共振コイル２、２次側共振コイル３のＱ値の逆数に比例する無次元の係数であり、送電レートΓｗも無次元の係数である。
【０１７８】
このような場合に、２次側共振コイル３に流れる電流ａ２の時間変化（ｄａ２／ｄｔ）は、（１）式で表すことができる。なお、（１）式においてｉは虚数単位を表す。
【０１７９】
【数１】
2013031988.tif 000003
ここで、右辺の第３項（−Γｗ・ａ２）は、２次側共振コイル３から２次側コイル４に送電される電流を表しており、２次側共振コイル３から２次側コイル４に電力が送電されることを表している。
【０１８０】
すなわち、２次側共振コイル３から２次側コイル４には、送電レートΓｗに比例した電力が送電されており、送電レートΓｗを大きくすることは２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を増大させることを意味すると解釈できる。また、送電レートΓｗを小さくすることは２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させることを意味すると解釈できる。
【０１８１】
また、１次側コイル１に入力される交流電力をＰｔ、２次側コイル４で受電される電力をＰｗとし、電力伝送効率ηｗを（２）式で定義する。
【０１８２】
【数２】
2013031988.tif 000004
ここで、ｆｏｍは、figure-of meritの略であり、（３）式で表すことができる。
【０１８３】
【数３】
2013031988.tif 000005
（３）式において、損失レートΓ１及びΓ２は、それぞれ、１次側共振コイル２のＱ値（Ｑ１）及び２次側共振コイル３のＱ値（Ｑ２）の逆数に比例するため、ｆｏｍは、結合レートκと、（Ｑ１・Ｑ２）１／２との積と等価である。
【０１８４】
ここで、損失レートΓ２は、２次側共振コイル３における電流の損失レートであり、２次側共振コイル３のＱ値（Ｑ２）によって決まる固定値である。このため、電力伝送効率ηｗを求める（２）式は、変数Γｗの２乗の項が分母に含まれる２次式であると考えることができる。
【０１８５】
従って、（２）式は、送電レートΓｗがある値を取るときに極大値を有する。
【０１８６】
なお、（１）〜（３）式は、"Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer" Aristeidis Karalis 等著  ［平成２３年７月４日検索］インターネット（ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ｆｔｐ／ｐｈｙｓｉｃｓ／ｐａｐｅｒｓ／０６１１／０６１１０６３．ｐｄｆ）に記載されている。
【０１８７】
図２８は、ｆｏｍの値を１、１０、１００に設定し、（２）式に含まれる（Γ２／Γｗ）の値に対する電力伝送効率ηｗの特性を示す図である。図２８は、横軸の（Γ２／Γｗ）を対数表示にした片対数グラフとして特性を示している。
【０１８８】
上述のように、損失レートΓ２は、２次側共振コイル３のＱ値（Ｑ２）の逆数に比例する値であり、通常は固定値と見なせるため、（Γ２／Γｗ）の値を変更することは、送電レートΓｗの値を振ることによって実現される。
【０１８９】
送電レートΓｗは、上述のように、２次側共振コイル３から２次側コイル４に送電される電流の割合を表す係数である。送電レートΓｗを大きくすることは２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を増大させることに対応し、送電レートΓｗを小さくすることは２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させることに対応する。
【０１９０】
また、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度は、磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径Ｄ１を大きくすれば大きくなり、直径Ｄ１を小さくすれば、結合強度は小さくなる。これは、開口部２１０Ａの直径Ｄ１が大きいほど、２次側共振コイル３と２次側コイル４の鎖交磁束が増加して電磁界結合が強くなるからである。
【０１９１】
図２８で（Γ２／Γｗ）の値を大きくすることは、分母に含まれる送電レートΓｗの値を小さくすることに対応する。すなわち、これは、開口部２１０Ａの直径Ｄ１を小さくして、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を低下させることに相当する。
【０１９２】
これとは逆に、図２８で（Γ２／Γｗ）の値を小さくすることは、分母に含まれる送電レートΓｗの値を大きくすることに対応する。すなわち、これは、開口部２１０Ａの直径Ｄ１を大きくして、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を増大させることに相当する。
【０１９３】
すなわち、図２８では、横軸を右側に行くほど磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径Ｄ１を小さくし、横軸を左側に行くほど磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径Ｄ１を大きくすることに対応する。
【０１９４】
（Γ２／Γｗ）の値を０．０１から１００まで振ったところ、図２８に示すように、ｆｏｍが１の場合は、（Γ２／Γｗ）の値が約０．７のときに電力伝送効率ηｗが極大値（約０．１８）になる特性が得られた。
【０１９５】
同様に、ｆｏｍが１０の場合は、（Γ２／Γｗ）の値が約０．１のときに電力伝送効率ηｗが極大値（約０．８２）になる特性が得られた。
【０１９６】
また、ｆｏｍが１００の場合は、（Γ２／Γｗ）の値が約０．０１のときに電力伝送効率ηｗが約０．９８と最も大きくなり、（Γ２／Γｗ）の値が増大するにつれて電力伝送効率ηｗが減少する特性を示した。ｆｏｍが１００の場合は、（Γ２／Γｗ）の値を０．０１よりもさらに小さくしてみないと電力伝送効率ηｗの極大値が得られるときの（Γ２／Γｗ）の値は分からないが、図２８に示す特性から、電力伝送効率ηｗの極大値は、（Γ２／Γｗ）が０．０１の前後で得られることが推測できる。
【０１９７】
以上より、磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径Ｄ１を調節することにより、電力伝送効率ηｗの最適化を行えることが分かった。また、開口部２１０Ａの直径Ｄ１には、電力伝送効率ηｗの極大値を与える最適値があることが分かった。
【０１９８】
このため、図２７に示すように開口部２１０Ａの直径Ｄ１が２２ｍｍのときに電力伝送効率ηｗが極大値（８８．７％）になったのは、直径Ｄ１が２２ｍｍのときに、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度が最適化されたからであると考えられる。
【０１９９】
また、直径Ｄ１が２２ｍｍよりも大きい場合には、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度が高すぎて、１次側共振コイル２と２次側共振コイル３との間で磁界共鳴が十分に生じていない状態になっていると考えられる。
【０２００】
これとは逆に、直径Ｄ１が２２ｍｍよりも小さい場合には、２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合が不足して、２次側共振コイル３から２次側コイル４に十分に電力をできずに、磁界共鳴が生じている１次側共振コイル２と２次側共振コイル３に電力が貯まっている状態になっていると考えられる。
【０２０１】
２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を調整するには、上述のように２次側共振コイル３と２次側コイル４の間に磁性シート２１０を配設することの他に、２次側共振コイル３と２次側コイル４の間隔を広く取ることが考えられる。
【０２０２】
しかしながら、実施の形態２の電力中継器２００は、スマートフォン端末機５００用のジャケット型であるため、２次側共振コイル３と２次側コイル４の間隔を広く取ってジャケットが厚くなることは、製品化の観点からは現実的な解決手法ではない。
【０２０３】
このため、上述のように磁性シート２１０を電力中継器２００に内蔵し、磁性シート２１０の開口部２１０Ａの直径Ｄ１を最適化することによって電力伝送効率を最適化することは、電力中継器２００の厚さの増大分が磁性シート２１０の厚さだけで済むので、製品化の観点からも好ましいと言える。
【０２０４】
以上のように、電力中継器２００は、２次側共振コイル３と２次側コイル４との間に配設される磁性シート２１０を含むので、電磁誘導用に最適化された２次側コイル４を含むスマートフォン端末機５００に装着されても、送電器１０からスマートフォン端末機５００に磁界共鳴によって電力を効率的に送電できる。
【０２０５】
従って、実施の形態２の電力中継器２００をスマートフォン端末機５００に装着すれば、電磁誘導型の受電部２０を有するスマートフォン端末機５００に磁界共鳴によって電力を送電し、スマートフォン端末機５００のバッテリ９を充電することができる。
【０２０６】
実施の形態２によれば、電力の伝送形式が電磁誘導型から磁界共鳴型にシフトする過渡期のような状況において、スマートフォン端末機５００の利用者が磁界共鳴型の送電器しかない場所に行っても、電力中継器２００を介して磁界共鳴によってスマートフォン端末機５００で電力を受電し、バッテリ９を充電できる。
【０２０７】
なお、以上では、磁性シート２１０の中央に円形の開口部２１０Ａ又は矩形の開口部２１０Ｂを１つ形成する形態について説明したが、開口部は複数形成されてもよい。開口部を複数形成する場合は、様々なパターンで開口部が配列されるようにすることができる。例えば、水玉模様のように複数の開口部を配列してもよい。
【０２０８】
また、以上では、磁性シート２１０を２次側共振コイル３よりもスマートフォン端末機５００に装着される面２０１Ａ（図２２参照）に近い側に配設する形態について説明した。しかしながら、磁性シート２１０の代わりに、磁性材料の粒子をポリカーボネート樹脂に混入させることによって磁性層を２次側共振コイル３よりも面２０１Ａに近い側に形成してもよい。この場合、磁性シート２１０の代わりになる磁性層を形成し、磁性材料の粒子を含まないポリカーボネート樹脂によって形成される層と積層することによってカバー部を作製してもよい。
【０２０９】
また、以上では、磁性シート２１０に開口部２１０Ａを形成する形態について説明したが、開口部２１０Ａを形成しなくても２次側共振コイル３と２次側コイル４の結合強度を最適化できるのであれば、開口部２１０Ａを形成しなくてもよい。
【０２１０】
また、磁性シート２１０は、カバー部２０１の表面に貼り付けられてもよい。この場合、磁性シート２１０は、カバー部２０１の内部ではなく、外部に配設されることになる。
【０２１１】
また、以上では、２次側共振コイル３が銅線を巻回することによって作製される形態について説明したが、２次側共振コイル３を印刷によって形成できる場合は、磁性シート２１０の表面に印刷してもよい。また、磁性シート２１０の表面に形成した銅箔をパターニングすることによって２次側共振コイル３を形成してもよい。
【０２１２】
＜実施の形態３＞
図２９は、実施の形態３の電力中継器３００、送電器３１０、及び受電器３２０を示す図である。
【０２１３】
実施の形態３の電力中継器３００は、送電器３１０及び受電器３２０との間で、電力に関するデータの通信を行う点が実施の形態１、２の電力中継器１００、２００と異なる。以下では、実施の形態１、２の電力中継器１００、２００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０２１４】
また、図２９では、実施の形態３の電力中継器３００と、送電器３１０及び受電器３２０との間における電力の授受、及び、データの授受を分かり易くするために、一部の構成要素をブロックで示す。
【０２１５】
受電器３２０は、２次側コイル４、整流回路７、ＤＣ−ＤＣコンバータ８、バッテリ９、スイッチ３２１、及び駆動部３２２を含む。２次側コイル４には、図２９に矢印Ａで示すように、中継器３００の２次側共振コイル３から電磁誘導によって電力が送られる。
【０２１６】
スイッチ３２１は、整流回路７とＤＣ−ＤＣコンバータ８の間に挿入されており、駆動部３２２によってオン／オフが行われる。駆動部３２２によるスイッチ３２１のオン／オフは、常時行われるのではなく、所定の時間が経過する度に行われる。例えば、駆動部３２２は、３０秒ごとにスイッチ３２１のオン／オフを行う。
【０２１７】
駆動部３２２は、整流回路７の出力電圧に基づき、例えば、Ｑｉ規格の所定の負荷変調を表すコードでスイッチ３２１のオン／オフを行う。ここで、Ｑｉ規格の所定の負荷変調を表すコードとは、電圧値を表すコードである。この負荷変調を表すコードは、例えば、３ビットのコードの場合には、８つの'０'又は'１'の値を並べたコードである。例えば、コードの値が'０'のときはスイッチ３２１をオフ、'１'のときにはスイッチ３２１をオンにする。
【０２１８】
このような負荷変調を表すコードは、整流回路７の出力電圧に応じてコードの値が異なるように設定される。なお、ここでは、Ｑｉ規格の所定の負荷変調を表すコードを用いる形態について説明するが、整流回路７の出力電圧を表すことのできるコードであれば、他の形式のコードであってもよい。
【０２１９】
スイッチ３２１は、例えば、スイッチング素子等で構築することができ、駆動部３２２によってオン／オフのスイッチングが行われる。スイッチ３２１のオン／オフが行われると、バッテリ９とＤＣ−ＤＣコンバータ８との間には、コードに応じた電圧変動が生じる。
【０２２０】
例えば、スイッチ３２１がオンのときの電圧変動が１Ｖで、スイッチ３２１がオフのときの電圧変動が２Ｖであるとすると、電圧変動が２Ｖに上昇するときがスイッチ３２１のオフに対応する。この電圧変動は、コードの値に応じて生じるため、電圧変動を検出することによって、コードを読み取ることができ、コードを読み取ることによって、バッテリ９の充電度合を検出することができる。
【０２２１】
このコードを表す電圧変動は、整流回路７及び２次側コイル４を介して、中継器３００の２次側共振コイル３に伝達される。この電圧変動は、図２９に矢印Ｂで示すように、２次側コイル４から２次側共振コイル３に、所謂インバンド方式で伝達される。すなわち、２次側コイル４と２次側共振コイル３との間では、電圧変動は、インバンド方式により、２次側共振コイル３から２次側コイル４に伝達される電力を変調させることによって伝達される。
【０２２２】
図２９に示すように、電力中継器３００は、２次側共振コイル３、アンプ３０１、制御回路３０２、通信回路３０３、及び端子３０４を含む。図２９では、電力中継器３００と２次側共振コイル３をブロックで示す。
【０２２３】
しかしながら、電力中継器３００は、図３及び図１３に示すジャケットタイプの電力中継器１００と同様に、スマートフォン端末機５００に取り付けられるジャケットタイプの電力中継器である。また、２次側共振コイル３は、図３に示す２次側共振コイル３と同様に、図３に示すカバー部１０１と同様のカバー部に内蔵されたコイルである。
【０２２４】
アンプ３０１、制御回路３０２、通信回路３０３、及び端子３０４は、図３に示すカバー部１０１と同様のカバー部に内蔵される。
【０２２５】
２次側共振コイル３には、矢印Ｃで示すように、磁気共鳴によって送電器３１０の１次側共振コイル２から電力が送られる。
【０２２６】
アンプ３０１の入力端子は、２次側共振コイル３の両端間に接続されており、受電器３２０の２次側コイル４から２次側共振コイル３に伝達される電圧変動を検出する。アンプ３０１の出力端子は、制御回路３０２に接続されている。
【０２２７】
制御回路３０２は、アンプ３０１から入力される電圧の変動を表す信号を通信回路３０３と通信回路３１３との間で通信可能なデータ形式のコードデータに変換し、通信回路３０３に出力する。
【０２２８】
通信回路３０３は、制御回路３０２から入力されるコードデータを送電器３１０の通信回路３１３に送信する。通信回路３０３は、例えば、Bluetoothのような無線通信規格による通信が可能な回路、又は、RF-ID(Radio Frequency Identifier)用の近接通信方式による通信が可能な回路であればよい。
【０２２９】
コードデータは、図２９に矢印Ｄで示すように、通信回路３０３と通信回路３１３との間で、所謂アウトバンド方式で伝達される。すなわち、通信回路３０３と通信回路３１３との間では、アウトバンド方式により、１次側共振コイル２から２次側共振コイル３に送られる電力の周波数とは異なる周波数で、コードデータが送信される。
【０２３０】
なお、端子３０４は、制御回路３０２又は通信回路３０３で用いるファームウェア等のコンピュータープログラムをアップデートする際に、外部機器を接続する端子であり、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)形式の端子を用いることができる。
【０２３１】
送電器３１０は、１次側コイル１、１次側共振コイル２、整合回路５、交流電源６、アンプ３１１、制御回路３１２、及び通信回路３１３を含む。
【０２３２】
アンプ３１１は、整合回路５と１次側コイル１との間に設けられている。アンプ３１１は、制御回路３１２によって制御され、交流電源６から整合回路５を介して１次側コイル１に供給する電力量を調整する。
【０２３３】
制御回路３１２は、通信回路３１３が電力中継器３００の通信回路３０３から受信するコードデータに基づき、アンプ３１１から１次側コイル１に出力する電力量を調節する。
【０２３４】
通信回路３１３は、電力中継器３００の通信回路３０３からコードデータを受信する。通信回路３１３は、電力中継器３００の通信回路３０３と同一の通信形式でデータ通信を行うことのできる通信回路であればよい。通信回路３１３は、例えば、Bluetooth(登録商標)のような無線通信規格による通信が可能な回路、又は、RF-ID用の近接通信方式による通信が可能な回路であればよい。
【０２３５】
通信回路３１３が電力中継器３００の通信回路３０３から受信するコードデータは、バッテリ９の充電度合を表すため、制御回路３１２は、コードデータに基づいて、アンプ３１１から１次側コイル１に供給する電力量を調整する。
【０２３６】
例えば、コードデータが表す電圧レベルが、所定の基準レベルよりも低いときは、制御回路３１２は、バッテリ９を充電するために、アンプ３１１から１次側コイル１に供給する電力量を増大する。一方、コードデータが表す電圧レベルが、所定の基準レベルよりも高いときは、制御回路３１２は、アンプ３１１から１次側コイル１に供給する電力量を減少させる。
【０２３７】
なお、コードデータが表す電圧レベルが、バッテリ９の満充電を表すときは、制御回路３１２は、アンプ３１１から１次側コイル１に供給する電力量を零にする。ここで、所定の基準レベルとしては、例えば、バッテリ９のＳＯＣ（State Of Charge）が９０％である電圧レベルを用いればよい。
【０２３８】
また、コードデータが表す電圧レベルが異常に大きい場合は、例えば、中継器３００と受電器３２０との間に異物等が存在することにより、又は、２次側共振コイル３と２次側コイル４の位置ずれが生じていることにより、２次側共振コイル３と２次側コイル４との間の送電状態が良好ではない場合が考えられる。
【０２３９】
同様に、コードデータが表す電圧レベルが異常に大きい場合は、例えば、中継器３００と送電器３１０との間に異物等が存在することにより、又は、２次側共振コイル３と１次側共振コイル２の位置ずれが生じていることにより、２次側共振コイル３と１次側共振コイル２との間の送電状態が良好ではない場合が考えられる。
【０２４０】
このため、この信号の信号レベルが異常に大きい場合は、制御回路３１２が充電を停止させるようにすればよい。
【０２４１】
以上のように、実施の形態３の電力中継器３００をスマートフォン端末機５００（図７、図１３参照）に装着すれば、電磁誘導型の受電部３２０を有するスマートフォン端末機５００に磁界共鳴によって電力を送電し、スマートフォン端末機５００のバッテリ９を充電することができる。
【０２４２】
また、この場合に、バッテリ９の充電状態に応じて、送電器３１０から電力中継器３００Ａを介して受電器３２０に送る電力量を調整することができる。
【０２４３】
また、中継器３００と受電器３２０との間、又は、中継器３００と送電器３１０との間に異物等が存在する場合、あるいは、２次側共振コイル３と２次側コイル４、又は、２次側共振コイル３と１次側共振コイル２の位置ずれが生じている場合には、コードデータが表す電圧レベルが異常に大きくなる。このような場合には、制御回路３１２がアンプ３１１の出力を零にすること等によって充電を停止してもよい。
【０２４４】
なお、スイッチ３２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８とバッテリ９の間に配設されていてもよい。
【０２４５】
次に、図３０を用いて、実施の形態３の変形例の電力中継器３００Ａについて説明する。
【０２４６】
図３０は、実施の形態３の電力中継器３００Ａ、送電器３１０、及び受電器３２０Ａを示す図である。送電器３１０は、図２９に示す送電器３１０と同様である。
【０２４７】
受電器３２０Ａは、２次側コイル４、整流回路７、ＤＣ−ＤＣコンバータ８、バッテリ９、アンプ３２３、制御回路３２４、及び通信回路３２５を含む。受電器３２０Ａは、スイッチ３２１及び駆動部３２２を含まずに、アンプ３２３、制御回路３２４、及び通信回路３２５を含む点が図２９に示す受電器３２０と異なる。
【０２４８】
アンプ３２３の入力端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８と並列に、整流回路７の出力端子に接続されている。アンプ３２３は、整流回路７の出力電圧を検出し、制御回路３２４に入力する。
【０２４９】
制御回路３２４は、アンプ３２３から入力される電圧値を所定のコードに変換し、コードデータとして通信回路３２５に出力する。このコードデータは、通信回路３２５と通信回路３０５との間で通信可能なデータ形式のコードデータであり、整流回路７の出力電圧を表す。
【０２５０】
通信回路３２５は、制御回路３２４から入力されるコードデータを電力中継器３００Ａの通信回路３０５に送信する。通信回路３２５は、例えば、Bluetoothのような無線通信規格による通信が可能な回路、又は、RF-ID(Radio Frequency Identifier)用の近接通信方式による通信が可能な回路であればよい。
【０２５１】
コードデータは、図３０に矢印Ｅで示すように、通信回路３２５と通信回路３０５との間で、所謂アウトバンド方式で伝達される。すなわち、通信回路３２５と通信回路３０５との間では、アウトバンド方式により、２次側共振コイル３から２次側コイル４に送られる電力の周波数とは異なる周波数で、コードデータが送信される。
【０２５２】
電力中継器３００Ａは、２次側共振コイル３、制御回路３０２Ａ、通信回路３０３、端子３０４、及び通信回路３０５を含む。電力中継器３００Ａは、アンプ３０１を含まずに、通信回路３０５を含む点が図２９に示す電力中継器３００と異なる。また、電力中継器３００Ａの制御回路３０２Ａは、図２９に示す制御回路３０２の機能に加えて、通信回路３０５から入力される信号を通信回路３０３に伝送する機能を有する点が図２９に示す制御回路３０２と異なる。
【０２５３】
受電器３２０の通信回路３２５から電力中継器３００Ａの通信回路３０５に入力されるコードデータは、制御回路３０２Ａによって、通信回路３０３に伝送され、送電器３１０の通信回路３１３に送信される。
【０２５４】
通信回路３１３によって受信されたコードデータは、制御回路３１２に入力され、アンプ３１１から１次側コイル１に供給する電力量の調整に用いられる。１次側コイル１に供給する電力量の調整は、制御回路３１２がアンプ３１１の出力を調整することにより、図２９に示す送電器３１０と同様に行われる。
【０２５５】
ここで、図３０に示す通信回路３２５と通信回路３０５との間は、双方向におけるデータの通信が可能であり、また、通信回路３０３と通信回路３１３との間においても、双方向におけるデータの通信が可能である。
【０２５６】
このため、通信機３１３、３０３、３０５、及び３２５を介して、制御回路３１２から制御回路３２４に、充電状態を表すデータを送信し、受電器３２０Ａが装着されるスマートフォン端末機５００のタッチパネル５０１のＬＣＤ(Liquid Cristal Display)に表示させてもよい。充電状態を表すデータとしては、例えば、充電が行われているか否か、充電が完了したか否か等を表すデータを用いればよい。これらのデータは、例えば、アンプ３１１の出力に基づいて生成すればよい。
【０２５７】
以上、本発明の例示的な実施の形態１乃至３の電力中継器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【０２５８】
本国際特許出願は２０１１年９月２日に出願した国際特許出願PCT/JP2011/70072に基づく優先権を主張するものであり、国際特許出願PCT/JP2011/70072の全内容を本国際特許出願に援用する。
【符号の説明】
【０２５９】
１  １次側コイル
２  １次側共振コイル
３  ２次側共振コイル
４  ２次側コイル
５  整合回路
６  交流電源
７  整流回路
８  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０、３１０  送電器
２０、３２０、３２０Ａ  受電器
５０  充電システム
１００、２００、３００、３００Ａ  電力中継器
２０１  カバー部
２１０  磁性シート
２１０Ａ  開口部
５００  スマートフォン端末機
【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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【図３０】
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【国際調査報告】
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