(57)【要約】【課題】受電装置への電力供給を無線にて効率よく行うことのできる無線電力供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】相互に無線通信可能な送電装置１および受電装置２を備えた無線電力供給装置であって、送電装置１は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する手段および受電装置２における受電状態をユーザに報知する表示回路を備え、受電装置２は、送電装置１から送信された磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する手段および受電状態を検知してその検知結果を送電装置１へ送信する手段を備えている。【選択図】図１
2006238548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に無線通信可能な送電装置および受電装置を備えた無線電力供給装置であって、
前記送電装置は、
電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する手段および前記受電装置における受電状態をユーザに報知する報知手段を備え、
前記受電装置は、
前記送電装置から送信された磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する手段および受電状態を検知してその検知結果を前記送電装置へ送信する手段を備えた、
ことを特徴とする無線電力供給装置。
【請求項２】
前記送電装置から前記受電装置への磁気エネルギーの供給と前記送電装置と前記受電装置との無線通信とが共通のアンテナ回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線電力供給装置。
【請求項３】
前記送電装置は、前記受電装置が検知した受電状態に応じて報知手段における発光光量を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の無線電力供給装置。
【請求項４】
前記送電装置は、前記受電装置が検知した受電状態に応じてアンテナ駆動回路を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項５】
前記アンテナ回路は、コイルをスパイラル形状に形成してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項６】
前記受電装置は、複数のアンテナ回路を設けてこれらのアンテナ回路による受電電力量を検出し、
前記送電装置は、前記複数のアンテナ回路による受電電力量を前記報知手段において発光光量と発光位置で表示することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項７】
前記送電装置と前記受電装置は、複数組のアンテナ回路で電力供給を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項８】
前記送電装置の前記アンテナ回路は、電力供給のコイルがヘルムホルツコイル状に構成され、前記受電装置の電力用の前記アンテナ回路のコイル面を挟んでいることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項９】
前記受電装置は、当該受電装置に固有ＩＤ情報を付加して前記送電装置へ送ることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１０】
前記送電装置と前記受電装置には、前記アンテナ回路の周辺に、相互の前記アンテナ回路の中心を一致した状態で相互に引き合う磁石が設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１１】
前記受電装置は携帯端末装置の周辺部に設けられていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１２】
前記送電装置には、前記アンテナ回路における前記受電装置から遠い面に誘電体シートが設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１３】
前記受電装置には、前記アンテナ回路における前記送電装置から遠い面に誘電体シートが設けられていることを特徴とする請求項１〜７または請求項９〜１２の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１４】
前記送電装置および前記受電装置の少なくとも何れかは、音による報知を行うことを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１５】
前記送電装置は、外部装置とのインタフェース手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【請求項１６】
前記送電装置および前記受電装置に搭載された回路は有機半導体により構成されていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の無線電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電機能を搭載した可搬性が高い携帯装置にて使用される無線電力供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線電力供給は、非接触電力供給とも呼ばれ、携帯電話や電動歯ブラシなどのコードレス機器が内蔵する蓄電池への充電目的で利用されているものがあり、電気的には非接触であるが、充電器装置に携帯装置を載せた状態で充電している形態のものがある。
【０００３】
また、より離間した非接触という状態での利用については、近年利用されはじめている交通系ＩＣカードのように、改札口に設置された装置へカードをかざして、その装置からの電磁波により電力を得て動作する低消費電力ＩＣチップを搭載したカードの利用形態のものがある。
【０００４】
さらに、以前より、太陽電池パネルを搭載した卓上電子計算機や腕時計のように、利用環境の照明光をエネルギーとして、太陽電池にて電力を発生させて動作させるという形態のものがある。
【０００５】
上記技術の一例として、データキャリアを近づける動作で待機状態から読み書きできる非接触式読み取り書き込み機（例えば特許文献１）や、また、損失を低減し変換効率を向上した非接触充電器（例えば特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２４３４３１号公報
【特許文献２】特開平９−２９８８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の太陽電池パネルを搭載する例では、携帯端末である受電装置の消費電力が大きくなると、装置の大きさの制約から太陽電池による利用電力は極めて制限を受けるという課題を有していた。
【０００７】
また、ＩＣカードの例でも、携帯する端末の消費電力が大きくなると、正確な位置合わせを行って装置へカードを密着させるようにしないと、動作ができないという課題を有していた。
【０００８】
さらに、電動歯ブラシのような例では、携帯端末側を利用する時と充電する時とが時間的に分離しており、使用のための内蔵する蓄電池の容量が大きくなるという課題を有していた。
【０００９】
このように、薄く軽い携帯端末に容量の大きな蓄電池を搭載せず、消費電力の大きな携帯装置を動作させるための無線電力供給装置に対するニーズが拡大してきているが、従来の技術では、電力供給能力・コスト・大きさや厚み・動作時間という両立しないトレードオフの課題を有していた。
【００１０】
そこで、本発明は、受電装置への電力供給を無線にて効率よく行うことのできる無線電力供給装置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】
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の無線電力供給装置は、相互に無線通信可能な送電装置および受電装置を備えた無線電力供給装置であって、前記送電装置は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する手段および前記受電装置における受電状態をユーザに報知する報知手段を備え、前記受電装置は、前記送電装置から送信された磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する手段および受電状態を検知してその検知結果を前記送電装置へ送信する手段を備えたものである。
【００１２】
本発明の好ましい形態において、前記送電装置から前記受電装置への磁気エネルギーの供給と前記送電装置と前記受電装置との無線通信とが共通のアンテナ回路で構成されている。
【００１３】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置は、前記受電装置が検知した受電状態に応じて報知手段における発光光量を変化させる。
【００１４】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置は、前記受電装置が検知した受電状態に応じてアンテナ駆動回路を制御する手段を備えた。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記アンテナ回路は、コイルをスパイラル形状に形成してなる。
【００１６】
本発明のさらに好ましい形態において、前記受電装置は、複数のアンテナ回路を設けてこれらのアンテナ回路による受電電力量を検出し、前記送電装置は、前記複数のアンテナ回路による受電電力量を前記報知手段において発光光量と発光位置で表示する。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置と前記受電装置は、複数組のアンテナ回路で電力供給を行う。
【００１８】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置の前記アンテナ回路は、電力供給のコイルがヘルムホルツコイル状に構成され、前記受電装置の電力用の前記アンテナ回路のコイル面を挟んでいる。
【００１９】
本発明のさらに好ましい形態において、前記受電装置は、当該受電装置に固有ＩＤ情報を付加して前記送電装置へ送る。
【００２０】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置と前記受電装置には、前記アンテナ回路の周辺に、相互の前記アンテナ回路の中心を一致した状態で相互に引き合う磁石が設けられている。
【００２１】
本発明のさらに好ましい形態において、前記受電装置は携帯端末装置の周辺部に設けられている。
【００２２】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置には、前記アンテナ回路における前記受電装置から遠い面に誘電体シートが設けられている。
【００２３】
本発明のさらに好ましい形態において、前記受電装置には、前記アンテナ回路における前記送電装置から遠い面に誘電体シートが設けられている。
【００２４】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置および前記受電装置の少なくとも何れかは、音による報知を行う。
【００２５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置は、外部装置とのインタフェース手段を備えている。
【００２６】
本発明のさらに好ましい形態において、前記送電装置および前記受電装置に搭載された回路は有機半導体により構成されている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、受電装置における受電状況を送電装置へフィードバックし、これをユーザに報知するようにしているので、受電装置への電力供給を無線にて非接触で効率よく行うことができるという有効な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の請求項１に記載の発明は、相互に無線通信可能な送電装置および受電装置を備えた無線電力供給装置であって、送電装置は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する手段および受電装置における受電状態をユーザに報知する報知手段を備え、受電装置は、送電装置から送信された磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する手段および受電状態を検知してその検知結果を送電装置へ送信する手段を備えた無線電力供給装置であり、受電装置における受電状況を送電装置へフィードバックし、これをユーザに報知するようにしているので、受電装置への電力供給を無線にて非接触で効率よく行うことができるという作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、送電装置から受電装置への磁気エネルギーの供給と送電装置と受電装置との無線通信とが共通のアンテナ回路で構成されている無線電力供給装置であり、部品点数が削減でき、無線電力供給装置の一層の小型化、軽量化および薄型化を図ることができるという作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、送電装置は、受電装置が検知した受電状態に応じて報知手段における発光光量を変化させる無線電力供給装置であり、送電装置と受電装置との位置関係に伴う電力供給量の変化をユーザへ視覚的にフィードバックできるので、受電装置を効率の良い位置へ誘導することができるという作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、送電装置は、受電装置が検知した受電状態に応じてアンテナ駆動回路を制御する手段を備えた無線電力供給装置であり、最大効率で受電装置に電力供給を行うことができるという作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、アンテナ回路は、コイルをスパイラル形状に形成してなる無線電力供給装置であり、同一面積でコイル長をより長くできるので、薄型化および小型化を図ることができるという作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、受電装置は、複数のアンテナ回路を設けてこれらのアンテナ回路による受電電力量を検出し、送電装置は、複数のアンテナ回路による受電電力量を報知手段において発光光量と発光位置で表示する無線電力供給装置であり、報知手段における発光光量と発光位置が視覚化されるので、利用者へ装置間における最適な電力供給位置をフィードバックできるので、効率の良い利用位置へ誘導することができるという作用を有する。
【００３４】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、送電装置と受電装置は、複数組のアンテナ回路で電力供給を行う無線電力供給装置であり、薄さを保ったままで、より大きな電力供給を行うことができるという作用を有する。
【００３５】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、送電装置のアンテナ回路は、電力供給のコイルがヘルムホルツコイル状に構成され、受電装置の電力用のアンテナ回路のコイル面を挟んでいる無線電力供給装置であり、受電装置の電力用アンテナ回路のコイル面の両方から交流磁界を供給できるので、同じ面積でより伝達効率が向上し、より多くの電力を供給することができるという作用を有する。
【００３６】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、受電装置は、当該受電装置に固有ＩＤ情報を付加して送電装置へ送る無線電力供給装置であり、受電装置を送電装置で識別して、異なる仕様の受電装置であっても、それに適した電力供給の制御を行うことにより、効率の高い電力供給を実現したり、不適応の受電装置の場合は、電力供給を中断して安全を保つことができるという作用を有する。
【００３７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、送電装置と受電装置には、アンテナ回路の周辺に、相互のアンテナ回路の中心を一致した状態で相互に引き合う磁石が設けられている無線電力供給装置であり、磁石同士の吸引力により送電装置から受電装置への無線電力供給が最適になる効率の良い利用位置へ誘導し、かつその位置を保持しやすくすることができるという作用を有する。
【００３８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の発明において、受電装置は携帯端末装置の周辺部に設けられている無線電力供給装置であり、携帯端末装置の形状を大きくすることなく受電装置を搭載することができるという作用を有する。
【００３９】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明において、送電装置には、アンテナ回路における受電装置から遠い面に誘電体シートが設けられている無線電力供給装置であり、アンテナ回路から生じる漏洩磁束を削減することにより、効率の良い電力供給ができるという作用を有する。
【００４０】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１〜７または９〜１２の何れか一項に記載の発明において、受電装置には、アンテナ回路における送電装置から遠い面に誘電体シートが設けられている無線電力供給装置であり、アンテナ回路から生じる漏洩磁束を削減することにより、効率の良い電力供給ができるという作用を有する。
【００４１】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載の発明において、送電装置および受電装置の少なくとも何れかは、音による報知を行う無線電力供給装置であり、警告などについての利用者認知がさらに向上できるという作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発明において、送電装置は、外部装置とのインタフェース手段を備えている無線電力供給装置であり、無線電力供給装置の状態を、外部装置が有するディスプレイやスピーカで出力させることにより、ユーザへ様々な利用上の案内をすることができるという作用を有する。
【００４３】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５の何れか一項に記載の発明において、送電装置および受電装置に搭載された回路は有機半導体により構成されている無線電力供給装置であり、装置をより軽量化および薄型化することができるという作用を有する。
【００４４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の全体構成を示す概念図、図２は図１における送電装置の構成を示すブロック図、図３は図１における受電装置の構成を示すブロック図、図４は本発明の実施の形態１における無線電力供給装置のアンテナ回路を示す概略図、図５は本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の動作の概略を示すフローチャート、図６は本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の表示部の第１の状態を示す図、図７は本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の表示部の第２の状態を示す図である。
【００４６】
図１において、本実施の形態の無線電力供給装置は、送電装置１、および受電装置２を搭載した携帯端末装置３からなる。そして、送電装置１は、外部電源から電源供給を受けるための電源コンセント１Ｐを有している。
【００４７】
このような無線電力供給装置において、送電装置１から供給される電磁エネルギーが受電装置２で電気エネルギーへ変換され、この電気エネルギーが携帯端末装置３へ供給される。
【００４８】
図２に示すように、無線電力供給装置を構成する送電装置１は、制御回路１１、電源回路１２、アンテナ回路１３ａ，１３ｂ、駆動回路１４ａ，１４ｂ、変調回路１５、復調回路１６、および表示回路（報知手段）１７を備えている。
【００４９】
ここで、制御回路１１は、内蔵されたＲＯＭやＲＡＭ（何れも図示せず）に搭載したプログラムにより送電装置１の内部動作を制御する。
【００５０】
また、送電装置１は、外部のＡＣ電源に対してケーブルと電源コンセント１Ｐにて接続されており、電源回路１２により必要となるＤＣ電源を作成する。
【００５１】
アンテナ回路１３ａとこれを駆動する駆動回路１４ａは、受電装置２への主電力供給を目的とした回路であり、アンテナ回路１３ｂとこれを駆動する駆動回路１４ｂは、受電装置２との通信を目的とした回路である。
【００５２】
変調回路１５はキャリア周波数を変調するための回路であり、制御回路１１からの指令で送信するデータに応じてキャリア周波数をオン・オフ制御し、搬送波の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）の大小（または有無）でディジタル情報ビット（１／０）を表現するＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式や、複数の異なる周波数を送信するデータにより切替えるＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式などが用いられる。
【００５３】
駆動回路１４ａは、制御回路１１からの制御によりアンテナ回路１３ａに電流を駆動し、アンテナ回路１３ａから電磁界を放射させる。より具体的には、アンテナ回路１３ａに磁力発生コイルを用いて、駆動回路１４ａ内で直流電圧をインバータ回路で昇圧した高周波に変換し、磁力発生コイルを駆動して、磁力線を発生させる。
【００５４】
駆動回路１４ｂは電力増幅器の出力段と類似した構成で、変調回路１５の出力に応じてアンテナ回路１３ｂを駆動し、電流を流し込む。そして、アンテナ回路１３ｂは、駆動回路１４ｂからの電流供給により電磁波を空間へ放射する。
【００５５】
そして、復調回路１６は、受電装置２から返送される電磁波をアンテナ回路１３ｂで受取ってデータに戻し、これを制御回路１１へ伝達する。
【００５６】
図３に示すように、無線電力供給装置を構成する受電装置２は、制御回路２１、整流回路２２ａ、充電回路２２ｂ、蓄電回路２２ｃ、アンテナ回路２３ａ，２３ｂ、変調回路２５、復調回路２６、および携帯端末装置３とのＩＦ回路２７を備えている。また、制御回路２１、変調回路２５および復調回路で無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦが構成される。
【００５７】
ここで、制御回路２１は、内蔵されたＲＯＭに搭載されたプログラムにより受電装置２の内部動作を制御する。
【００５８】
また、アンテナ回路２３ｂは送電装置１のアンテナ回路１３ｂから出力された電磁波を受けて電流を発生させ、パワーとデータを無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦへ供給する。よって、無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦは蓄電回路２２ｃからの電力供給なしでも動作可能となっている。
【００５９】
例えば、受信する電磁波がマイクロ波の場合、ポール状のアンテナをアンテナ回路２３ｂに配置して、無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦには、無線ＩＣタグのカードに搭載されているような低消費電力のＩＣチップを用いて構成し、ＩＣチップ内に有する復調回路２６でデータ成分を取り出して制御回路２１へ伝え、無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦが送電装置１へ送信するデータは、変調回路２５で変調してから搬送波に乗せ、電磁波として戻す。
【００６０】
なお、本実施の形態では、異なる２つのアンテナ回路と複数の周波数の電磁波を用いているが、１つのアンテナ回路で１種類の電磁波だけで構成することも可能である。
【００６１】
図４に示すように、アンテナ回路２３ａは、例えば平面状の絶縁体シート２９上に円形のスパイラル形状で導電性の配線が印刷されたコイルで構成され、コイル両端が整流回路２２ａへ接続される。そして、送電装置１が出力した交流磁界をコイルが受けると、交流電流が誘起される。整流回路２２ａは、例えば４つのダイオードでダイオードブリッジが構成され、交流の電流を整流して、その電流を充電回路２２ｂへ供給する。
【００６２】
そして、このようなスパイラル形状にすれば、同一面積でコイル長をより長くできるので、薄型化および小型化を図ることができる。
【００６３】
図３において、蓄電回路２２ｃは、受電した電気エネルギーを蓄えるために、例えばリチウムイオン２次電池や電気２重層コンデンサのようなキャパシタで構成され、かつ、充電機能を有する回路である。
【００６４】
よって、充電回路２２ｂは、整流回路２２ａから得た電力を平滑化した後、蓄電回路２２ｃに適した充電電圧や充電電流に変換・制御する作用を持たせて、接続した蓄電回路２２ｃを充電させる機能を有している。この蓄電回路２２ｃに蓄積した電力は、携帯端末装置３とそのＩＦ回路２７へ供給する。
【００６５】
ここで、無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦの電源として、蓄電回路２２ｃからの出力電力を使用することも可能である。このようにすると、蓄電回路２２ｃの電力消耗量は増加するが、データ通信機能における通信距離を長くする効果がある。
【００６６】
次に、本実施の形態における無線電力供給装置について、送電装置１と受電装置２での相互動作を図５を用いて説明する。
【００６７】
送電装置１は、まず、受電装置２が近傍に存在しないかを確認するために、間欠的にアンテナ回路１３ｂより信号Ｄ１を出力する（ステップＳ１１）。この信号Ｄ１を受信できる範囲に受電装置２が存在すると、受電装置２の無線タグＩＣ部となるＲＦ回路２ＲＦは、既知のＲＦＩＤチップと同様に、この電磁波のエネルギーで信号受電動作に入る（ステップＳ２１）。そして、信号Ｄ１を正しく受信したならば、受電装置２はこの信号Ｄ１に応答して信号Ｄ２を返す（ステップＳ２２）。
【００６８】
なお、内蔵する蓄電池の電力でステップＳ２２の応答送出動作に入ってもよい。例えば、複数の受電装置の利用を考慮する場合は、受電装置ごとに異なるＩＤを付与しておき、信号Ｄ２で受電装置２のＩＤを情報（本図ではＩＤ＝ｍ）として返すこともできる。この場合は、同時に複数の受電装置から応答信号を受けた場合に、ＩＤ範囲を信号Ｄ１に含めて、コリジョンを回避させることが可能となる。
【００６９】
さて、送電装置１は、受電装置２からの応答信号Ｄ２を検出したならば（ステップＳ１２）、電力供給用の駆動回路１４ａでアンテナ回路１３ａを一時的に駆動する（ステップＳ１３）。例えば、円筒コアに電線を複数回巻いたコイルに１００ｋＨｚの交流電圧で約０．１Ａの電流を供給する。
【００７０】
交流電流が流れたアンテナ回路１３ａからは交流磁界が発する。受電装置２のアンテナ回路２３ａがこの交流磁界を受けると（ステップＳ２３）、そのエネルギー量に比例した電流が整流回路２２ａから出力される。そして、この電流量を検出し（ステップＳ２４）、制御回路２１でこの値を読み取る。
【００７１】
一方、送電装置１は、受電装置２がどのくらいの電力を受電できているかを把握するために、信号Ｄ３を送出する（ステップＳ１４）。受電装置２がこの信号Ｄ３を受信すると（ステップＳ２５）、先に読み取った受電電力量の値を応答信号Ｄ４として送電装置１へ返す（ステップＳ２６）。
【００７２】
受電量を検出した送電装置１は（ステップＳ１５）、受電量に対応した値で表示回路１７を制御する（ステップＳ１６）。
【００７３】
そして、送電装置１は駆動制御を行う（ステップＳ１７）。ここで、駆動制御とは、電力供給用のアンテナ回路１３ａを駆動する駆動回路１４ａの動作時間や駆動電流量を指定の値に設定する作業である。
【００７４】
表示回路１７の制御例を図６および図７に示す。
【００７５】
これらは、受電装置２を搭載した携帯端末装置３を送電装置１へ近づけて使用している状態を示しており、図６は受電装置２における最大の受電状態（第１の状態）を、図７は最大受電から外れた状態（第２の状態）を示している。
【００７６】
図６では、送電装置１の真上に受電装置２のアンテナ回路２３ａが位置し、最大の電力供給を充電回路２２ｂは蓄電回路２２ｃへ行っている状態であり、図示しない電流検知回路の値に従ったデータを変調回路２５で制御して、アンテナ回路２３ｂによって送電装置１へフィードバックしている。送電装置１は、アンテナ回路１３ｂで受信したデータを復調回路１６で取り出して、その値に従って表示回路１７を制御する。
【００７７】
ここでは、例えばＬＥＤで構成される表示回路１７に流す電流量を制御して発光量を変化させ、最大化させている。
【００７８】
図７に示すように、受電装置２が送電装置１から遠ざかって受電電力が減少した場合には、同様に電流検知回路の値に従ったデータを送電装置１へフィードバックし、送電装置１に内蔵された表示回路１７の発光量を変化させている。
【００７９】
なお、発光量の制御は、電流量の調整ではなく、点灯時間幅の制御によっても行うことが可能である。
【００８０】
また、本実施の形態では、電力供給と通信とを異なる種類のアンテナ回路で行っているが、共通のアンテナ回路で構成することもできる。
【００８１】
さらに、電力伝送用に１組のアンテナ回路で構成しているが、複数組のアンテナ回路とその駆動回路によって構成することもできる。このようにすれば、薄さを保ったままで、より大きな電力供給が行える。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態の無線電力供給装置によれば、送電装置１から受電装置２へ無線で電力供給でき、装置間における位置関係を視覚的に利用者へフィードバックできるので、効率の良い利用位置へ誘導することができる。
【００８３】
また、送電用に複数のアンテナ回路を設けた場合は、送電用のアンテナ回路と受電用のアンテナ回路の位置から変動する検知結果に応じてアンテナ駆動を制御することで、効率の良い電力供給ができる。
【００８４】
さらに、受電装置２の固有ＩＤを送電装置１へ送ることで、受電装置２の種類を送電装置１で識別して、異なる仕様の受電装置２であっても、それに適した電力供給パラメータの制御（例えば、周波数の設定）を行うことにより、効率の高い電力供給を実現したり、不適応（例えば、送電装置１の安全基準を超えた消費電力供給が必要）な受電装置２の場合は、電力供給動作を中断してユーザへ警告（例えば、エラー表示や異常警告音）の出力を行い、安全を保つことができる。
【００８５】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２における送電装置の構成を示すブロック図、図９は本発明の実施の形態２における受電装置の構成を示すブロック図、図１０は本発明の実施の形態２における無線電力供給装置のアンテナ回路を示す概略図、図１１は本発明の実施の形態２における無線電力供給装置の表示部の第１の状態を示す図、図１２は本発明の実施の形態２における無線電力供給装置の表示部の第２の状態を示す図である。なお、図１２において、（ａ）は図１１と同方向から示す図であり、（ｂ）は（ａ）となる場合の一例を示す平面図、（ｃ）は（ａ）となる場合の他の一例を示す平面図である。
【００８６】
図８において、本実施の形態の送電装置１では、実施の形態１で説明したＡＣ電源に接続する電源コンセント１Ｐと電源回路１２（何れも図２）の替わりに、ＰＣへ接続するコネクタ１Ｃとそのインタフェース回路であるＰＣＩ／Ｆ１８が設けられている。これは、例えばＵＳＢインタフェースであり、送電装置１への電力供給も接続したＰＣからコネクタ１Ｃを経由して行われる。そして、ＰＣＩ／Ｆ１８を介して制御回路１１とＰＣとを接続することで、ＰＣと送電装置１の間で情報伝送が可能になる。
【００８７】
また、図９において、実施の形態１に説明した図３の受電装置２に対して、アンテナ回路２３ａが複数のアンテナ回路２３ｃで構成され、検出回路２８が追加されている。本実施の形態では、４個のアンテナ回路２３ｃを直列に接続して１つのアンテナ回路２３ａを形成しており、この両端を整流回路２２ａへ接続している。また、各々のアンテナ回路２３ｃの両端を検出回路２８に接続している。検出回路２８では、アンテナ回路２３ｃのコイル両端に発生する電圧値をそれぞれ検出比較する。例えば、あらかじめ設定した異なる３種の閾値と比較して、各値をレベル０〜３の４段階に分類し、その結果を制御回路２１を経由し、変調回路２５で変調して、アンテナ回路２３ｂから送電装置１へ受電状況の結果を送りフィードバックさせる。
【００８８】
図１０に示すように、アンテナ回路２３ｃは、例えば平面状の絶縁体シート２９上に角形のスパイラル形状で導電性の配線が印刷されたコイルで構成されている。
【００８９】
表示回路１７の制御例を図１１および図１２に示す。
【００９０】
これらは、受電装置２を搭載した携帯端末装置３を送電装置１へ近づけて使用している状態を示しており、図１１は受電装置２における最大の受電状態（第１の状態）を、図１２は最大受電から外れた状態（第２の状態）を示している。
【００９１】
なお、送電装置１や受電装置２には、図示のように、基本の向きを合致させるための矢印などの記号を表面に備えている。
【００９２】
図１１では、送電装置１の真上に受電装置２のアンテナ回路２３ｃが位置し、充電回路２２ｂは蓄電回路２２ｃに対して最大電力の供給を行っている状態であり、検出回路２８にて４つのアンテナ回路２３ｃの受電状態がともに最高レベルの値を示している。これらの情報を変調回路２５で変調し、アンテナ回路２３ｂによって送電装置１へフィードバックしている。そして、送電装置１は、アンテナ回路１３ｂで受信した受電装置２からのデータを復調回路１６で取り出し、その値に従って表示回路１７を制御する。
【００９３】
ここでは、例えば４個のＬＥＤで構成される表示回路１７において、各ＬＥＤを駆動する電流量を制御して発光量を変化させ、４個ともほぼ同一の明るさで最大化させている。
【００９４】
そして、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、受電装置２が送電装置１から図面向かって右下へ遠ざかって受電電力が減少した場合は、例えば受電装置２の送電装置１に近い側の２つのアンテナが４段階中の３レベルを検出し、遠い側の２つのアンテナが１レベルを検出したとすると、送電装置１の表示回路１７内の受電装置２に近い側のＬＥＤを検出値に従ったレベル３の発光量にし、遠い側のＬＥＤをレベル１に相当する発光量にする。
【００９５】
同様にして、図１２（ａ），（ｃ）に示すように、受電装置２が送電装置１から図面向かって左下へ遠ざかって受電電力が減少した場合は、送電装置１の中央の設けられた表示回路の左下が受電装置２の位置に対応して明るさを変化させる。
【００９６】
このような構成によれば、送電装置１から受電装置２へ無線で電力供給でき、視覚的に利用者へ装置間における位置関係を知らせることができるので、効率の良い利用位置へ誘導することができる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、アンテナ回路２３ｃと表示回路の光源をＬＥＤ４個としたが、その数はこれに限定されるものではない。また、利用者への提示として、位置に対応した表示部の明るさの位置とその変化で表示させているが、複数種類の色の異なる光源を配置し、その点灯組合せを制御することで表示部の色を変化させて表示することもできる。
【００９８】
また、受電装置２を近づけて使用する時に、接する可能性のある送電装置１の面を凸型の形状にし、受電装置２の対向面を凹型などにして相互に嵌合する構造にしてもよい。
【００９９】
これにより、送電装置１と受電装置２の双方のアンテナ回路のコイル軸中心が合致されやすくなり、エネルギー伝達効率を最大化できる位置に受電装置２を誘導しやすくできる。
【０１００】
また、送電装置１と受電装置２の使用時の方向を装置に印された記号で合わせているとしたが、送電装置１と受電装置２を最初に利用するとき、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）のように指示した数箇所の配置状態に受電装置２を配置するようにユーザに促し、各状態における受電装置２で得た複数のアンテナ回路２３ｃの受電レベルを送電装置１へ送り、送電装置１の表示回路１７による明るさ設定が配置との関係と合致する状態になるよう初期値化設定することで、記号を不要にすることができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
図１３は本発明の実施の形態３における送電装置の構成を示すブロック図、図１４は本発明の実施の形態３における無線電力供給装置の使用状態の一例を示す図、図１５は図１４の斜視図である。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施の形態の送電装置では、電力伝送用のアンテナ回路１３ａが２つのコイル（コイル１３ａ１とコイル１３ａ２）で構成されている。
【０１０３】
また、図１４に示すように、送電装置１におけるコイル１３ａ１とコイル１３ａ２の配置では、受電装置２の上下に２つのコイルを配置することでヘルムホルツコイルを形成し、これによって供給電力量の増大化を図っている。
【０１０４】
そして、図１５に示すように、三角錐状の送電装置１の中段にスリットが形成されており、その部位の上下にアンテナ回路のコイル１３ａ１，１３ａ２が配置されている。
【０１０５】
よって、電力の供給は、受電装置２を内蔵した携帯端末装置３をそのスリット部に差し込んで行う。
【０１０６】
ここで、三角錐の上部や下部に実施の形態１や実施の形態２と同様な表示回路１７による表示部を設けることができる。
【０１０７】
このような構成によれば、受電装置の電力用アンテナ回路のコイル面の両方から交流磁界を供給できるので、受電部のアンテナ回路の面積を増加させることなく、かつ、受電装置２の厚さを増すことなしに、送電装置１から受電装置２への無線電力供給量を増加させることができる。
【０１０８】
また、利用者へ装置間における位置関係を視覚的に示唆できるので、受電装置２をより効率の良い利用位置へ誘導することができる。
【０１０９】
（実施の形態４）
図１６は本発明の実施の形態４における送電装置のアンテナ部を示す概略図、図１７は本発明の実施の形態４における受電装置のアンテナ部を示す概略図、図１８は本発明の実施の形態４における送電装置と受電装置との関係を示す断面図である。
【０１１０】
図１６に示すように、本実施の形態では、送電装置１のアンテナ回路１３ａの周辺に８個の磁石１３ｍが設けられている。また、図１７に示すように、受電装置２のアンテナ回路２３ａの周辺に薄型の磁石２３ｍが設けられている。
【０１１１】
そして、図１８に示すように、受電装置２を搭載した携帯端末を送電装置１にかざして電力供給が行われる。すなわち、相互のアンテナ回路の中心を一致させた時に、送電装置１上の磁石１３ｍの極性と受電装置２上の磁石２３ｍの極性とが丁度引き合う関係になるよう配置し、電力供給が行われる。
【０１１２】
このような構成によれば、受電装置２の厚さを増すことなしに、磁石同士の吸引力により送電装置１から受電装置２への無線電力供給が最適になる効率の良い利用位置へ誘導し、かつ、その位置を保持しやすくすることができる。
【０１１３】
なお、磁石の数は、各８個でなく、１個もしくは複数個にすることができる。さらに、磁石の配置を非対称の構成にしてもよい。
【０１１４】
以上説明した実施の形態１〜４では、搭載する携帯端末装置３に対して小型形状の受電装置２を片隅に配置した例で説明したが、図１９のように、受電装置２を携帯端末装置３の周辺に配置する構成にすることができる。このようにすれば、無線電力供給装置を小型の携帯端末装置３に搭載することが可能となる。
【０１１５】
また、図１８の送電装置１では、アンテナ回路１３ａの受電装置２から遠い面（本図では下側）に、透磁率の高い誘電体シートを設けることができる。このようにすれば、無線電力供給装置の磁束漏洩を抑制でき、より効率の高い電力供給が可能となる。
【０１１６】
さらに、図１８の受電装置２では、アンテナ回路２３ａの送電装置１から遠い面（本図では上側）に、透磁率の高い誘電体シートを設けることができる。このようにすれば、無線電力供給装置の磁束漏洩を抑制でき、より効率の高い電力供給が可能となる。
【０１１７】
図６や図１１において、発光する表示装置が設けられているが、このような照明機能の他にも、利用者へ認知させる振動や音や音声など、他の手段を搭載することもできる。さらに、図８のように外部装置とのインタフェース（例えば、ＰＣに接続する手段）を有する送電装置１の場合では、さらには受電装置２では、ＰＣが搭載しているブザーやスピーカによる音や音声、もしくはディスプレイ画面への表示にて、送電装置１と受電装置２の位置情報や電力供給状況をユーザへ報知することも可能である。このようにすれば、警告などについての利用者認知がさらに向上できる。
【０１１８】
送電装置１や受電装置２に搭載する各種の駆動回路は、有機半導体により回路を構成することができる。例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）をインクジェット法で描画して、ソース、ドレイン、ゲートを形成し、ソースとドレイン上には膜圧を３０ｎｍ以下にした共役系高分子の半導体層をスピンコート法で形成し、その上には膜圧５００ｎｍの高分子絶縁体層をスピンコート法で形成して、その上にゲートを形成することで、トップゲート構造のＴＦＴを実現できる。このようにすれば、送電装置１や受電装置２をより薄型にし、折り曲げと軽量化が可能となる。
【０１１９】
前述した送電装置１や受電装置２に搭載したアンテナを有機材料により構成することができる。例えば、アンテナは、金属版、磁性体、導体パターンで構成される。送電装置１のテーブルに置く側の面からは不要な電磁界の放射を防止するため、アンテナ部の片面にアルミなどの金属シートを用い、その上には、磁性材もしくは、誘電体の無機材料と高分子有機材料を混合したハイブリッド材料をプレス等により積層し、さらにその上にインクジェット法により抵抗値の極めて低い導電性の高い有機材料でアンテナパターンを形成し、シート状のアンテナを作成する。このシート状のアンテナにおいて、アンテナパターンの端部に接触させるように、周辺回路を内蔵させたＩＣチップを搭載することで、装置を構成する。
【０１２０】
なお、受電装置２のアンテナでは、先のシールド用の金属板は無くてもよい。
【０１２１】
一般的に、電磁誘導を利用した非接触にて電力伝送を行う機能を搭載したＰＨＳ端末や電気カミソリに使用されているコイルによるアンテナでは、その電力伝送効率は２０〜３０％程度と低く、かつ、取り出し電圧を高めるために巻き数を多くしたコイルがフェライトコアに巻かれていたため、大きさも大きくなっていた。
【０１２２】
本実施の形態では、１００ｋＨｚ以上の高い周波数で送受電を行うことで、有機材料の使用が可能になり、効率も向上できる。
【０１２３】
よって、このような構成によれば、送電装置１や受電装置２をより小型・薄型にし、軽量化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上のように、本発明による無線電力供給装置は、受電装置を送電装置へ近づけることにより無線で電力供給を行い、その電力供給状態を検知観察した結果を送電装置へ非接触で通信できる。
【０１２５】
よって、状況に応じた制御にて搭載回路のパラメータを最適化させたり、利用者へその位置を誘導することで最大の効率での電力供給できることから、本発明を電力消費の大きな携帯端末装置に対して適用しても、厚みや形状・重量を最小限にとどめて非接触電力供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の全体構成を示す概念図
【図２】図１における送電装置の構成を示すブロック図
【図３】図１における受電装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における無線電力供給装置のアンテナ回路を示す概略図
【図５】本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の動作の概略を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の表示部の第１の状態を示す図
【図７】本発明の実施の形態１における無線電力供給装置の表示部の第２の状態を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における送電装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２における受電装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における無線電力供給装置のアンテナ回路を示す概略図
【図１１】本発明の実施の形態２における無線電力供給装置の表示部の第１の状態を示す図
【図１２】本発明の実施の形態２における無線電力供給装置の表示部の第２の状態を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３における送電装置の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態３における無線電力供給装置の使用状態の一例を示す図
【図１５】図１４の斜視図
【図１６】本発明の実施の形態４における送電装置のアンテナ部を示す概略図
【図１７】本発明の実施の形態４における受電装置のアンテナ部を示す概略図
【図１８】本発明の実施の形態４おける送電装置と受電装置との関係を示す断面図
【図１９】本発明の他の実施の形態における受電装置の携帯端末への搭載を示す概略図
【符号の説明】
【０１２７】
１    送電装置
１Ｃ    コネクタ
１Ｐ    電源コンセント
２    受電装置
２ＲＦ    ＲＦ回路
３    携帯端末装置
１１    制御回路
１２    電源回路
１３ａ    アンテナ回路
１３ａ１    コイル
１３ａ２    コイル
１３ｂ    アンテナ回路
１３ｍ    磁石
１４ａ    駆動回路
１４ｂ    駆動回路
１５    変調回路
１６    復調回路
１７    表示回路（報知手段）
１８    ＰＣＩ／Ｆ回路
２１    制御回路
２２ａ    整流回路
２２ｂ    充電回路
２２ｃ    蓄電回路
２３ａ    アンテナ回路
２３ｂ    アンテナ回路
２３ｃ    アンテナ回路
２３ｍ    磁石
２５    変調回路
２６    復調回路
２７    ＩＦ回路
２８    検出回路
２９    絶縁体シート
【図１】
2006238548.tif 000003
【図２】
2006238548.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006238548.tif 000006
【図５】
2006238548.tif 000007
【図６】
2006238548.tif 000008
【図７】
2006238548.tif 000009
【図８】
2006238548.tif 000010
【図９】
2006238548.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006238548.tif 000013
【図１２】
2006238548.tif 000014
【図１３】
2006238548.tif 000015
【図１４】
2006238548.tif 000016
【図１５】
2006238548.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2006238548.tif 000019
【図１８】
2006238548.tif 000020
【図１９】
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