(57)【要約】【課題】断熱フィルムによる断熱性能を従来と同等に維持しつつ、断熱フィルムを挟んだコイル間で磁界を利用した非接触伝送による電力又は信号の伝送を実現することができる非接触伝送用断熱材を提供する。【解決手段】非接触伝送用断熱材は、基材層２３と、基材層２３の第１面２３ａに設けられた第１金属層２４と、を有し、第１金属層には第１金属非被覆部２４ａが形成された断熱フィルム２２を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、
前記基材層の第１面に設けられた第１金属層と、
を有し、
前記第１金属層には第１金属非被覆部が形成された断熱フィルムを備える非接触伝送用断熱材。
【請求項２】
前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層の平面視において、所定の位置で密に形成され、前記所定の位置から離間するに従い漸次、疎になるように形成されている請求項１に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項３】
前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層に複数形成され、
前記複数の第１金属非被覆部は、それぞれスリット状に形成され、
互いに間隔を空けて平行になるように配置されているか、格子状に配置されている請求項１に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項４】
前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層に複数形成され、
前記複数の第１金属非被覆部は、それぞれスリット状に形成され、前記断熱フィルムの厚さ方向に見たときに放射状に配置されている請求項１に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項５】
前記断熱フィルムは、前記基材層における前記第１面とは反対側の第２面に設けられた第２金属層を備え、
前記第２金属層には第２金属非被覆部が形成され、
前記第１金属層の前記第１金属非被覆部及び前記第２金属層の前記第２金属非被覆部は、前記断熱フィルムの厚さ方向に互いに重ならない部分が形成されるように配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項６】
前記断熱フィルムを厚さ方向に挟んで、互いに対向するように配置され、互いの間で磁界を利用した電力又は信号の伝送を行う送電部及び受電部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項７】
前記断熱フィルムを複数備え、
前記複数の断熱フィルムは、前記断熱フィルムの厚さ方向に積層されている請求項１から６のいずれか一項に記載の非接触伝送用断熱材。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の非接触伝送用断熱材を用いた非接触伝送方法であって、
前記断熱フィルムを厚さ方向に挟んで、互いに対向するように配置された送電部と受電部との間の磁界を利用した電力又は信号の伝送を、前記送電部から前記受電部に供給された電力又は信号を電子機器に供給し、かつ、前記電子機器を外部環境から断熱するために用いる非接触伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触伝送技術による電力供給技術及び信号の伝送技術と、金属層を有する断熱フィルムによる断熱技術と、を両立させた非接触伝送用断熱材及び、この非接触伝送用断熱材を用いた非接触伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来的な月面や火星表面の探査においては、探査ローバは越夜をすること（長期間の日陰において各搭載機器の許容温度下限を担保し、日陰が明けて日照となった際に各搭載機器が正常に動作復帰すること）が求められる。エネルギー資源の少ない月及び火星等の地面上で越夜をする場合には、これまでは必ずラジオアイソトープヒーター（ＲＨＵ）又は原子力電池（ＲＴＧ）等の原子力を利用した装置が使用されてきた（例えば、非特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ただし、日本で宇宙分野においてＲＨＵ又はＲＴＧを利用することは、原子力に関わる法規制や国内情勢、技術実績等の面で、非常に困難であると思われる。一方で、国際的には、越夜を想定した月及び火星等におけるミッションが多く立案されている。それらのミッションに日本が参画するためには、原子力を使用しないで越夜する技術が求められる。原子力を使用しない場合、月及び火星等における夜間の保温用熱源は、バッテリのみとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“TECHNICAL ASPECTS OF SPACE NUCLEAR POWER SOURCES VII. Radioisotope Heater Units”, Leopold Summerer ESA Advanced Concepts Team, 18th December 2006 (version 1)
【非特許文献２】“NASA Technology Roadmaps TA 3: Space Power and Energy Storage”, National Aeronautics and Space Administration
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリのみで原子力と同等の越夜に必要な保温のための熱量を確保しようとすると、膨大な量のバッテリが必要になる。従って、探査ローバから外部環境へ逃げていく熱を極力少なくすることで、越夜に必要な熱量を減少させる必要がある。
【０００６】
一般的に、探査ローバが備える電子的な機器等が設置されている構体の外面は、多層断熱材（ＭＬＩ）で覆われている。ＭＬＩは、数μｍ厚のポリエステル又はポリイミド製の基材層の両面又は片面に、アルミニウム等の金属を数μｍ〜数十μｍほど蒸着して形成した金属層を設けた断熱フィルムを複数層重ねて構成されている。金属層が赤外線による輻射熱を反射することにより、ＭＬＩ内の機器等が外部環境から断熱される。
バッテリ等は、ＭＬＩで覆われた構体の内部に配置されている。
【０００７】
原子力と同等の越夜に必要な保温のためには、ＭＬＩを用いた断熱だけでは限界があり、ヒーターを用いた保温が必要となる。そのためには、ヒーターの電力源ともなるバッテリに充電することが必要になる。しかしながら、バッテリと探査ローバの外部の電源とを伝送線で直接接続すると、その伝送線を通じて構体内部の熱が外部へと逃げてしまう。伝送線を伝わって逃げていく熱を無くすため、非接触伝送技術を用いて電力伝送や通信を行う事を提案する。
しかし、非接触伝送技術を用いて電力伝送や通信を行うときに、伝送を行うコイル間にＭＬＩが存在すると、そのＭＬＩを構成する断熱フィルムの金属層に渦電流が発生して、非接触伝送による伝送効率が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するものであって、断熱フィルムによる断熱性能を従来と同等に維持しつつ、断熱フィルムを挟んだ磁界を利用した非接触伝送による電力又は信号の伝送を実現することができる非接触伝送用断熱材及び、この非接触伝送用断熱材を用いた非接触伝送方法を提供することを目的とする。本非接触伝送用断熱材は、電力及び通信／信号の伝送を非接触で行うため、伝送線を必要としない。従って、各搭載機器を載せた探査ローバの構体から外部搭載機器（太陽電池や車輪等）へ、伝送線を伝わって逃げていく熱量を無くすことが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の非接触伝送用断熱材は、基材層と、前記基材層の第１面に設けられた第１金属層と、を有し、前記第１金属層には第１金属非被覆部が形成された断熱フィルムを備えることを特徴としている。
この発明によれば、例えば、断熱フィルムを厚さ方向に挟んで、互いに対向するように送電部及び受電部を配置する。ここで言う送電部及び受電部は、電力伝送又は信号の伝送のどちらか一方、又は双方を行ってもよい。
送電部及び受電部がコイルを備える場合には、送電部に交流電流が供給されると、送電部から出た磁束により、第１金属層に渦電流が生じる。第１金属層に生じた渦電流から発生する磁束は、送電部から出た磁束を打ち消す方向に生じる。しかし、第１金属層に第１金属非被覆部が形成されているため、第１金属層に生じる渦電流の径は小さくなり、送電部から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、送電部から出た磁束は、密度が大きく低下することなく効率的に受電部に達する。磁束が両コイルの中心を通ると、電磁誘導により両コイルにそれぞれ電圧が生じて電流が流れる（以下、この現象を電力の供給又は信号の伝送と言う）。従って、第１金属層を有する断熱フィルムを挟んだ場合でも、送電部と受電部との間で磁界を利用した電力又は信号の伝送を実現することができる。
また、例えば、第１金属非被覆部の面積を第１金属層の面積に対して極僅かにすることにより、断熱フィルムによる断熱性能を従来と同等に維持することができる。
【００１０】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層の平面視において、所定の位置で密に形成され、前記所定の位置から離間するに従い漸次、疎になるように形成されていてもよい。
この発明によれば、例えば送電部がコイルを備える場合には、所定の位置とコイルの中心軸とが一致するようにコイルを配置する。このとき、コイルから出た磁束により、第１金属層には、前記所定の位置を中心とした渦電流が生じる。しかし、第１金属非被覆部により、第１金属層に生じる渦電流の強さは、所定の位置に向かうに従い小さくなる。そして、所定の位置に向かうに従い、送電部から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、送電部と受電部との間の電力伝送を効率的に行うことができる。
【００１１】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層に複数形成され、前記複数の第１金属非被覆部は、それぞれスリット状に形成され、互いに間隔を空けて平行になるように配置されているか、格子状に配置されていてもよい。
この発明によれば、第１金属層に複数の第１金属非被覆部を容易に設けることができる。
【００１２】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記第１金属非被覆部は、前記第１金属層に複数形成され、前記複数の第１金属非被覆部は、それぞれスリット状に形成され、前記断熱フィルムの厚さ方向に見たときに放射状に配置されていてもよい。
この発明によれば、例えば送電部がコイルを備える場合には、放射状の形状の中心とコイルの中心軸とが一致するようにコイルを配置する。このとき、コイルから出た磁束により、第１金属層には、前記放射状の形状の中心を中心とした渦電流が生じる。しかし、スリット状の複数の第１金属非被覆部により、第１金属層に生じる渦電流の径は小さくなり、送電部から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、送電部と受電部との間の電力伝送を効率的に行うことができる。
【００１３】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記断熱フィルムは、前記基材層における前記第１面とは反対側の第２面に設けられた第２金属層を備え、前記第２金属層には第２金属非被覆部が形成され、前記第１金属層の前記第１金属非被覆部及び前記第２金属層の前記第２金属非被覆部は、前記断熱フィルムの厚さ方向に互いに重ならない部分が形成されるように配置されていてもよい。
この発明によれば、第１金属層の第１金属非被覆部を通過して厚さ方向に進んで第２金属層に向かう赤外線は、第２金属層における第２金属非被覆部が形成されていない部分で反射される。従って、断熱フィルムの断熱性能を従来と同等に維持することができる。
【００１４】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記断熱フィルムを厚さ方向に挟んで、互いに対向するように配置され、互いの間で磁界を利用した電力又は信号の伝送を行う送電部及び受電部を備えてもよい。
この発明によれば、断熱フィルムを挟んだ磁界を利用した電力伝送を、より簡単に実現することができる。
【００１５】
また、上記の非接触伝送用断熱材において、前記断熱フィルムを複数備え、前記複数の断熱フィルムは、前記断熱フィルムの厚さ方向に積層されていてもよい。
この発明によれば、複数の断熱フィルムの第１金属層により、断熱性能を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の非接触伝送方法は、上記のいずれかに記載の非接触伝送用断熱材を用いた非接触伝送方法であって、前記断熱フィルムを厚さ方向に挟んで、互いに対向するように配置された送電部と受電部との間の磁界を利用した電力又は信号の伝送を、前記送電部から前記受電部に供給された電力又は信号を電子機器に供給し、かつ、前記電子機器を外部環境から断熱するために用いることを特徴としている。
この発明によれば、送電部と受電部との間の磁界を利用した電力又は信号の伝送では、送電部と受電部とを離間させることができる。断熱フィルムを厚さ方向に挟むように送電部及び受電部を配置して、送電部から受電部に供給された電力又は信号がさらに供給される電子機器を外部環境から断熱することにより、送電部と受電部との間の磁界を利用した電力又は信号の伝送を、電力の供給又は信号の伝送だけでなく、電子機器の断熱にも有効に用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の非接触伝送用断熱材及び非接触伝送方法によれば、断熱フィルムによる断熱性能を従来と同等に維持しつつ、断熱フィルムを挟んだ磁界を利用した電力又は信号の伝送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の非接触伝送用断熱材が用いられる探査ローバを模式的に示す一部を破断した正面図である。
【図２】従来のＭＬＩ及び非接触伝送用ＭＬＩを分解した縦断面図である。
【図３】同探査ローバが備える非接触伝送用ＭＬＩの縦断面図である。
【図４】同非接触伝送用ＭＬＩを従来のＭＬＩに取付けた状態の平面図である。
【図５】同非接触伝送用ＭＬＩの非接触伝送用断熱フィルム１層の横断面図である。
【図６】同非接触伝送用断熱フィルムの平面図である。
【図７】変形例の非接触伝送用断熱フィルムの平面図である。
【図８】同非接触伝送用ＭＬＩの縦断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例における非接触伝送用ＭＬＩの平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の探査ローバを模式的に示す一部を破断した正面図である。
【図１１】周波数に対する電力伝送効率を測定した実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る非接触伝送用断熱材の第１実施形態を、適用対象を探査ローバとした場合を例にとって、図１から図８を参照しながら説明する。
図１に示すように、探査ローバ１は、各搭載機器を内包する構体１１と、本実施形態の非接触伝送部（非接触伝送用断熱材）１６と、太陽電池３６と、駆動モータ（駆動部）４６と、制御部（電子機器）５１と、を備えている。
タイヤ１２は、支持板３７で支持されたシャフト１２ａにより回転可能に支持されている。タイヤ１２は、月及び火星等の地面Ｇに接触している。
【００２０】
構体１１は、例えば箱状に形成されている。構体１１の上部には、貫通孔１１ａが形成されている。
図１及び図２に示すように、構体１１は、従来のＭＬＩ１３により外側から覆われている。ＭＬＩ１３は、公知の構成のものである。なお、図２では、後述するＭＬＩ１３及び非接触伝送用ＭＬＩ１７を分解して示していて、ＭＬＩ１３と非接触伝送用ＭＬＩ１７とを糸２８により縫合する構成は示していない。
図２に示すように、ＭＬＩ１３は、例えば、基層１３ｃと、金属層１３ｄとが積層されて構成されている。
基層１３ｃは、ポリエステルフィルムやポリイミドフィルム等の電気的絶縁性を有する材料でシート状に形成されている。金属層１３ｄは、アルミニウム等の金属でシート状に形成されている。
基層１３ｃの両面に金属層１３ｄが設けられ、従来の断熱フィルム１３ｅが構成される。
厚さ方向に隣り合う断熱フィルム１３ｅの間には、間隔保持部材２７が配置されていてもよい。間隔保持部材２７は、例えばポリエステルネットで形成されている。
【００２１】
図１に示すように、ＭＬＩ１３の一部分には、ＭＬＩ１３を構成する各層を上下方向に貫通する貫通孔１３ａが形成されている。貫通孔１３ａは、平面視で矩形状に形成されている。
ＭＬＩ１３に対する貫通孔１３ａの面積比（後述する非接触伝送用ＭＬＩ１７の面積比）は、小さい。この面積比は、例えば数％程度である。
【００２２】
非接触伝送部１６は、非接触伝送用ＭＬＩ１７と、給電コイル（送電部）１８と、受電コイル（受電部）１９と、を備えている。構体１１の内部には、例えば後述する整流回路４０、ＰＣＵ４１、バッテリ４２、及び制御部５１等が搭載されている。
図２及び図３に示すように、非接触伝送用ＭＬＩ１７は、非接触伝送用断熱フィルム（断熱フィルム）２２が、非接触伝送用断熱フィルム２２の厚さ方向に複数積層されて構成されている。
例えば、非接触伝送用断熱フィルム２２は、図４に示す平面視で矩形状に形成されている。なお、非接触伝送用断熱フィルム２２の平面視における形状は矩形状に限定されず、六角形状等の多角形状や円形状等でもよい。
【００２３】
図２、図５及び図６に示すように、例えば非接触伝送用断熱フィルム２２は、基材層２３と、第１金属層２４と、第２金属層２５と、を備えている。
基材層２３は、基層１３ｃと同様に構成されている。基材層２３の厚さは、例えば９μｍ（マイクロメートル）である。
第１金属層２４は、アルミニウム、銀等の金属でシート状に形成されている。金属層２４，２５は、例えば蒸着により形成されている。なお、基材層２３に、圧延などによりシート状に形成された金属層２４，２５を貼り付けて、非接触伝送用断熱フィルム２２を構成してもよい。第１金属層２４には、第１金属層２４を厚さ方向に貫通する第１金属非被覆部２４ａが複数形成されている。なお、第１金属層２４における複数の第１金属非被覆部２４ａ以外の部分が、金属蒸着部である。
各第１金属非被覆部２４ａは、それぞれスリット状（細長い切り込み状）に形成されている。複数の第１金属非被覆部２４ａは、互いに間隔を空けて、互いに平行又は格子状になるように配置されている。第１金属非被覆部２４ａは、基材層２３の第１面２３ａに設けられている。第１金属非被覆部２４ａは、基材層２３の第１面２３ａを被覆していない。
第１金属非被覆部２４ａは、基材層２３の第１面２３ａに沿って第１金属層２４の各端まで延びていることが好ましい。第１金属層２４に形成される第１金属非被覆部２４ａの数は複数に限定されず、１つでもよい。
【００２４】
図５に示すように、第２金属層２５は、第１金属層２４と同様に構成されている。第２金属層２５には、第２金属層２５を厚さ方向に貫通する第２金属非被覆部２５ａが複数形成されている。各第２金属非被覆部２５ａは、それぞれスリット状に形成されている。複数の第２金属非被覆部２５ａは、互いに間隔を空けて、互いに平行又は格子状になるように配置されている。第２金属層２５は、基材層２３における第１面２３ａとは反対側の第２面２３ｂに設けられている。第２面２３ｂは、基材層２３における第１面２３ａとは反対側の面である。第２金属非被覆部２５ａは、基材層２３の第２面２３ｂを被覆していない。
第２金属非被覆部２５ａは、基材層２３の第１面２３ａに沿って第２金属層２５の各端まで延びていることが好ましい。第２金属層２５に形成される第２金属非被覆部２５ａの数は複数に限定されず、１つでもよい。
【００２５】
第１金属層２４の第１金属非被覆部２４ａ及び第２金属層２５の第２金属非被覆部２５ａは、厚さ方向に互いに重ならない部分が形成されるように配置されていることが好ましい。すなわち、第２金属層２５において第１金属非被覆部２４ａに対して厚さ方向に対向する部分には、第２金属非被覆部２５ａは形成されていない。同様に、第１金属層２４において第２金属非被覆部２５ａに対して厚さ方向に対向する部分には、第１金属非被覆部２４ａは形成されていない。ただし、金属非被覆部２４ａ，２５ａを格子状に配置した場合等では、第１金属非被覆部２４ａ及び第２金属非被覆部２５ａが厚さ方向に重なる部分が生じることがある。
金属層２４，２５の厚さは、例えばそれぞれが２５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２６】
なお、図７に示す非接触伝送用断熱フィルム２２Ｃのように、スリット状に形成された複数の第１金属非被覆部２４ａが、厚さ方向に見たときに格子状に配置されていてもよい。
非接触伝送用断熱フィルム２２Ｃでは、複数の第１金属非被覆部２４ａの一部が、基材層２３の第１面２３ａに沿う方向に延びるように形成されている。そして、複数の第１金属非被覆部２４ａの残部が、基材層２３の第１面２３ａに沿い、かつ複数の第１金属非被覆部２４ａの一部が延びる方向と直交する方向に延びるように形成されている。
【００２７】
図８に示すように、非接触伝送用ＭＬＩ１７において、厚さ方向に隣り合う非接触伝送用断熱フィルム２２の間には、間隔保持部材２７が配置されていてもよい。以下では、厚さ方向に隣り合う非接触伝送用断熱フィルム２２の一方を非接触伝送用断熱フィルム（第１非接触伝送用断熱フィルム）２２Ａ、他方を非接触伝送用断熱フィルム（第２非接触伝送用断熱フィルム）２２Ｂとも言う。
非接触伝送用断熱フィルム２２Ａ，２２Ｂのうち、間隔保持部材２７を介して対向する（又は互いに接触する）非接触伝送用断熱フィルム２２Ａの第１金属層２４の第１金属非被覆部２４ａ及び非接触伝送用断熱フィルム２２Ｂの第２金属層２５の第２金属非被覆部２５ａは、厚さ方向に互いに重ならないように配置されていることが好ましい。なお、非接触伝送用断熱フィルム２２Ａの第１金属非被覆部２４ａ及び非接触伝送用断熱フィルム２２Ｂの第１金属非被覆部２４ａは、厚さ方向に互いに重なっていてもよい。非接触伝送用断熱フィルム２２Ａの第２金属非被覆部２５ａ及び非接触伝送用断熱フィルム２２Ｂの第２金属非被覆部２５ａは、厚さ方向に互いに重なっていてもよい。
【００２８】
図４に示すように、非接触伝送用ＭＬＩ１７の中央部は、ＭＬＩ１３の貫通孔１３ａ内に配置されている。ＭＬＩ１３における貫通孔１３ａの開口周縁部と非接触伝送用ＭＬＩ１７の外縁部とは、宇宙用の糸２８等により縫合されている。なお、ＭＬＩ１３における貫通孔１３ａの開口周縁部と非接触伝送用ＭＬＩ１７の外縁部とは、アルミニウム蒸着テープ等により接続されてもよい。
なお、図示はしないが、コイル１８，１９とは別に、非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟むように一対のコイルを配置し、これら一対のコイルを用いた電磁結合により通信（信号の伝送）を行ってもよい。
【００２９】
また、ＭＬＩ１３に、貫通孔１３ａとは別の貫通孔を形成し、ＭＬＩ１３におけるこの別の貫通孔の開口周縁部に非接触伝送用ＭＬＩ１７と同様に構成された別の非接触伝送用ＭＬＩを取付けてもよい。そして、この別の非接触伝送用ＭＬＩを厚さ方向に挟むように一対のコイルを配置し、これら一対のコイルを用いた電磁結合により通信を行ってもよい。
このように、電力伝送及び通信をＭＬＩ１３に取付けた１つの非接触伝送用ＭＬＩ１７を用いて行ってもよいし、ＭＬＩ１３に取付けた１つ又は複数の非接触伝送用ＭＬＩ１７で電力伝送のみを行い、ＭＬＩ１３に取付けた他の１つ又は複数の非接触伝送用ＭＬＩ１７で通信のみを行いように構成してもよい。
【００３０】
給電コイル１８及び受電コイル１９は、素線を螺旋状に巻いて構成されている。図３及び図４に示すように、コイル１８，１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７（の金属非被覆部２４ａ，２５ａ）に、厚さ方向に対向する。コイル１８，１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟んで、互いに対向するように配置されている。給電コイル１８は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を構成する非接触伝送用断熱フィルム２２のうち、第１金属層２４及び第２金属層２５の一方に対向している。受電コイル１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を構成する非接触伝送用断熱フィルム２２のうち、第１金属層２４及び第２金属層２５の他方に対向している。
コイル１８，１９の外径は、厚さ方向に見たときに非接触伝送用ＭＬＩ１７の外縁部内に配置される。
給電コイル１８は、非接触伝送用ＭＬＩ１７の一方側（宇宙側）に配置されている。受電コイル１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７の他方側（構体１１側）に配置されている。
なお、受電コイル１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７の一方側に配置されてもよい。この場合、給電コイル１８は、非接触伝送用ＭＬＩ１７の他方側に配置される。コイル１８，１９は、互いの螺旋の中心軸が一致するように配置されていることが好ましい。
【００３１】
太陽電池３６は、例えば可視光線を受けると、直流電流を発生する。図１に示すように、太陽電池３６は、ＭＬＩ１３よりも上方に配置され、支持板３７により太陽電池３６の下方から支持されている。構体１１は、支持板３７等により、例えば高断熱支持構造３５等で吊り下げられている。
太陽電池３６で発生した直流電流は、インバータ３８で交流電流に変換される。インバータ３８で変換された交流電流は、給電コイル１８に供給される。給電コイル１８側の回路には、共振コンデンサが直列に設けられていることが好ましい。
給電コイル１８に交流電流が供給されると、受電コイル１９は給電コイル１８との間で磁界を利用した電力伝送を行う。
【００３２】
受電コイル１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟んだ給電コイル１８の反対側に配置されている。受電コイル１９は、整流回路４０を介してＰＣＵ（Power Control Unit）４１に接続されている。受電コイル１９のリード線１９ａは、整流回路４０に接続されるまでに、構体１１の貫通孔１１ａに挿入されている。
磁界を利用した電力伝送により給電コイル１８から受電コイル１９に交流電流が伝送されると、この交流電流は、整流回路４０及びＰＣＵ４１により、例えば大きさがほぼ一定な直流電流に変換され、バッテリ（蓄電池）４２に蓄えられたり、駆動モータ４６及び制御部５１に供給されたりする。ＰＣＵ４１には、制御部５１以外の内部機器（機器）が接続されていてもよい。なお、受電コイル１９側の回路には、共振コンデンサが直列に設けられていることが好ましい。
バッテリ４２は、直流電流を蓄える。整流回路４０、ＰＣＵ４１、バッテリ４２、及び制御部５１は、構体１１内に配置されている。
【００３３】
駆動モータ４６は、例えば直流電流が供給されると、タイヤ１２を駆動し、シャフト１２ａ周りに回転する。これにより、地面Ｇ上を探査ローバ１が移動する。
なお、太陽電池３６が発生した直流電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７で所定の大きさに変換し、駆動モータ４６に供給してもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７は、前述の支持板３７により支持される。
【００３４】
制御部５１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等を備えている。ＣＰＵは、駆動モータ４６等を制御する。メモリには、ＣＰＵを制御するための制御プログラム等が記憶されている。
なお、ＭＬＩ１３に対する非接触伝送用ＭＬＩ１７の面積比が小さいため、ＭＬＩ１３，１７による断熱性能は、従来のＭＬＩと同等に維持される。ＭＬＩ１３に複数の非接触伝送用ＭＬＩ１７が取付けられる場合にも、ＭＬＩ１３に対する複数の非接触伝送用ＭＬＩ１７全体の面積比を小さく抑えることにより、ＭＬＩ１３及び複数の非接触伝送用ＭＬＩ１７による断熱性能は、従来のＭＬＩと同等に維持される。
【００３５】
次に、以上のように構成された探査ローバ１の動作について説明する。
月及び火星等の地面Ｇ上に、探査ローバ１を配置する。このとき、探査ローバ１は真空環境下、又は地球上に比べて気圧が低い環境下にさらされる。バッテリ４２は、内部に蓄えられた直流電流を制御部５１に供給する。制御部５１は、制御プログラムに基づいてバッテリ４２から駆動モータ４６に直流電流を供給する。タイヤ１２がシャフト１２ａ周りに回転し、地面Ｇ上を探査ローバ１が移動する。
日中において太陽電池３６が可視光線を受けると、太陽電池３６は直流電流を発生する。太陽電池３６で発生した直流電流は、インバータ３８で交流電流に変換される。インバータ３８で変換された交流電流は、給電コイル１８に供給される。
【００３６】
給電コイル１８に交流電流が供給されると、給電コイル１８から出た磁束により、非接触伝送用ＭＬＩ１７の金属層２４，２５に渦電流が生じる。金属層２４，２５に生じた渦電流から発生する磁束は、給電コイル１８から出た磁束を打ち消す方向に生じる。具体的には、図６に示すように、非接触伝送用ＭＬＩ１７の非接触伝送用断熱フィルム２２上に給電コイル１８が二点鎖線Ｌ１で示すように、第１金属層２４の中心と給電コイル１８の軸とが一致するように配置されているとする。この場合、渦電流は二点鎖線Ｌ２、Ｌ３で示すように、第１金属層２４上の給電コイル１８の投影形状に対して同心円状に流れようとする。
しかし、第１金属層２４に第１金属非被覆部２４ａが形成されているため、二点鎖線Ｌ２、Ｌ３による渦電流の流れが、第１金属非被覆部２４ａにより遮られる。第１金属層２４に生じる渦電流の径は小さくなり、給電コイル１８から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、給電コイル１８から出た磁束は、密度が大きく低下することなく効率的に受電コイル１９に達し、受電コイル１９に交流電流が誘起される。
受電コイル１９に誘起された交流電流は、整流回路４０及びＰＣＵ４１により所定の大きさの直流電流に変換され、バッテリ４２に蓄えられたり、駆動モータ４６及び制御部５１に供給されたりする。
【００３７】
制御部５１及び内部機器等から発した赤外線による輻射熱は、ＭＬＩ１３の金属層１３ｄ、及び非接触伝送用ＭＬＩ１７の金属層２４，２５で反射され、ＭＬＩ１３及び非接触伝送用ＭＬＩ１７内が外部から断熱される。このため、特に夜間において、ＭＬＩ１３及び非接触伝送用ＭＬＩ１７内の温度が、制御部５１及び内部機器等の許容温度以下に下がることが防止され、探査ローバ１は越夜をすることが可能になる。
このように、非接触伝送部１６は、断熱と非接触伝送を両立した構成である。
【００３８】
また、本実施形態の非接触伝送方法は、非接触伝送部１６を用いた方法である。非接触伝送方法は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟んで互いに対向するように配置された給電コイル１８と受電コイル１９との間の磁界を利用した電力伝送を、給電コイル１８から受電コイル１９に供給された電力を適宜直流電流に変換して制御部５１等に供給し、かつ、制御部５１等を外部から断熱するために用いる。
このとき、非接触伝送用ＭＬＩ１７を、給電コイル１８と受電コイル１９との間に配置してもよい。次に、太陽電池３６から給電コイル１８に交流電流を供給してもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の非接触伝送部１６によれば、給電コイル１８に交流電流が供給されると、給電コイル１８から出た磁束により、非接触伝送用ＭＬＩ１７の金属層２４，２５に渦電流が生じる。金属層２４，２５に生じた渦電流から発生する磁束は、給電コイル１８から出た磁束を打ち消す方向に生じる。しかし、金属層２４，２５に金属非被覆部２４ａ，２５ａが形成されているため、金属層２４，２５に生じる渦電流の径は小さくなり、給電コイル１８から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、給電コイル１８から出た磁束は、密度が大きく低下することなく効率的に受電コイル１９に達する。磁束が両コイル１８，１９の中心を通ると、電磁誘導により給電コイル１８から受電コイル１９に電力が供給される。従って、金属層２４，２５を有する非接触伝送用ＭＬＩ１７を挟んだ場合でも、給電コイル１８と受電コイル１９との間で磁界を利用した電力伝送を実現することができる。
また、非接触伝送用断熱フィルム２２に設けられた金属非被覆部２４ａ，２５ａの総面積は、構体１１を囲む従来のＭＬＩ１３及び非接触伝送用ＭＬＩ１７を構成する各層の金属蒸着部の面積と比較して十分に小さい（１％未満）ため、非接触伝送用ＭＬＩ１７による断熱性能を従来のＭＬＩと同等に維持することができる。
【００４０】
非接触伝送部１６がコイル１８，１９を備えるため、非接触伝送用ＭＬＩ１７を挟んだ磁界を利用した電力伝送を、より簡単に実現することができる。
第１金属層２４の第１金属非被覆部２４ａ及び第２金属層２５の第２金属非被覆部２５ａは、厚さ方向に互いに重ならないように配置されている。このため、第１金属層２４の第１金属非被覆部２４ａを通過して厚さ方向に進んで第２金属層２５に向かう赤外線は、第２金属層２５における第２金属非被覆部２５ａが形成されていない部分で反射される。さらに、金属非被覆部２４ａ，２５ａの総面積は金属蒸着部の面積と比較して十分に小さい。例えば、従来のＭＬＩ１３を構成する断熱フィルム１３ｅの金属蒸着部と非接触伝送用断熱フィルム２２の金属蒸着部の合計面積と比較すると、金属非被覆部２４ａ，２５ａの総面積は１％未満である。従って、非接触伝送用ＭＬＩ１７の断熱性能を高め、非接触伝送用ＭＬＩ１７の断熱性能を従来のＭＬＩ１３と同等に維持できる。
【００４１】
複数の第１金属非被覆部２４ａは、それぞれスリット状に形成され、互いに間隔を空けて平行又は格子状になるように配置されている。互いに平行に配置された複数の第１金属非被覆部２４ａでは、複数の第１金属非被覆部２４ａの全部が延びる方向が互いに等しく、格子状に配置された複数の第１金属非被覆部２４ａでは、複数の第１金属非被覆部２４ａの一部が延びる方向が互いに等しい。このため、第１金属層２４に複数の第１金属非被覆部２４ａを容易に設けることができる。
非接触伝送用ＭＬＩ１７は、複数の非接触伝送用断熱フィルム２２が厚さ方向に積層されて構成されている。従って、複数の非接触伝送用断熱フィルム２２の金属層２４，２５により、断熱性能を高めることができる。
【００４２】
また、本実施形態の非接触伝送方法によれば、給電コイル１８と受電コイル１９との間の磁界を利用した電力伝送では、給電コイル１８と受電コイル１９とを離間させることができる。非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟むように給電コイル１８及び受電コイル１９を配置して、給電コイル１８から受電コイル１９に供給された電力がさらに供給される制御部５１等を外部環境から断熱することにより、給電コイル１８と受電コイル１９との間の磁界を利用した電力伝送を、電力の供給だけでなく、制御部５１等の断熱にも有効に用いることができる。
【００４３】
本実施形態の非接触伝送部１６は、以下に説明するようにその構成を様々に変形させることができる。
図９に示す非接触伝送用ＭＬＩ５６の第１金属層５７のように、スリット状に形成された複数の第１金属非被覆部５７ａは、厚さ方向に見た平面視において、放射状に配置されていてもよい。すなわち、複数の第１金属非被覆部５７ａは、所定の軸線Ｏ周りに互いに間隔を空けて配置されている。この変形例では、軸線Ｏは平面視における第１金属層５７の中央に配置され、軸線Ｏ周りに８つの第１金属非被覆部５７ａが形成されている。複数の第１金属非被覆部５７ａの軸線Ｏ側の端部は、それぞれ軸線Ｏに達していて、互いに連結されている。
複数の第１金属非被覆部５７ａは、第１金属層５７の平面視において、軸線Ｏの近傍（所定の位置）には第１金属層５７の単位面積当たり密に形成され、軸線Ｏから離間するに従い漸次、第１金属層５７の単位面積当たり疎になるように形成されている。
【００４４】
この変形例の非接触伝送用ＭＬＩ５６では、放射状の形状の中心と給電コイル１８の中心軸とが一致するように、二点鎖線Ｌ６で示すように給電コイル１８を配置する。このとき、給電コイル１８から出た磁束により、第１金属層５７には、前記放射状の形状の中心を中心として二点鎖線Ｌ７、Ｌ８で示すように第１金属層５７上の給電コイル１８の投影形状に対して同心円状に流れる渦電流が生じる。しかし、スリット状の複数の第１金属非被覆部５７ａにより、第１金属層５７に生じる渦電流の強さは、軸線Ｏに向かうに従い小さくなる。そして、軸線Ｏに向かうに従い、給電コイル１８から出た磁束を打ち消す力が弱くなる。従って、給電コイル１８と受電コイル１９との間の電力伝送を効率的に行うことができる。
なお、所定の位置は、第１金属層５７の中央である軸線Ｏの近傍であるとしたが、所定の位置はこれに限定されない。例えば、所定の位置は第１金属層５７の隅部等でもよい。
【００４５】
この変形例の非接触伝送用ＭＬＩ５６では、非接触伝送用ＭＬＩ５６が第２金属層を備えていてもよい。そして、この第２金属層に、複数の第１金属非被覆部５７ａと同様に、スリット状に形成されるとともに放射状に配置された複数の第２金属非被覆部が形成されてもよい。この場合、複数の第２金属非被覆部は、複数の第１金属非被覆部５７ａと厚さ方向に重ならないように、複数の第１金属非被覆部５７ａに対して軸線Ｏ周りに位相（向き）をずらして配置することが好ましい。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１０に示すように、本実施形態の探査ローバ２は、第１実施形態の非接触伝送部１６、インバータ３８、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７に代えて、非接触伝送部６６を備えている。
【００４７】
従来のＭＬＩ１３の貫通孔１３ａは、ＭＬＩ１３における下方（地面Ｇ側）の部分に形成されている。
非接触伝送部６６は、前述の非接触伝送用ＭＬＩ１７及び受電コイル１９を備えている。非接触伝送用ＭＬＩ１７は、ＭＬＩ１３における貫通孔１３ａの開口周縁部に取付けられている。
【００４８】
本実施形態の探査ローバ２は、給電ステーション３とともに用いられる。
給電ステーション３は、前述の給電コイル１８と、インバータ３８と、蓄電部７１と、を備えている。給電コイル１８は、例えば、地面Ｇに設置されるか、地面Ｇから数ｃｍの深さに埋設されている。蓄電部７１は、インバータ３８に直流電流を供給する。インバータ３８は、直流電流を交流電流に変換し、給電コイル１８に供給する。
【００４９】
次に、このように構成された探査ローバ２の動作について説明する。
まず、給電ステーション３上に探査ローバ２が停止する。このとき、給電ステーション３の給電コイル１８上に、探査ローバ２の受電コイル１９が配置されるようにする。このとき、給電コイル１８及び受電コイル１９は、非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟む。第１実施形態と同様に、給電コイル１８に交流電流が供給されると、受電コイル１９に電力が供給され、バッテリ４２に直流電流が蓄えられる。
バッテリ４２の充電が終了すると、探査ローバ２は給電ステーション３から移動して、所定のミッションを行う。バッテリ４２の充電量が所定の量以下になると、探査ローバ２は給電ステーション３に戻り、バッテリ４２の充電を行う。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の探査ローバ２によっても、第１実施形態の探査ローバ１と同様の効果を奏することができる。
さらに、探査ローバ２は、逐一、給電ステーション３に戻ることで電力を充電することにより、夜間や永久影の地域でも活動することができる。
【００５１】
なお、探査ローバが受電コイル１９及び非接触伝送用ＭＬＩ１７を備え、給電用ローバが給電コイル１８、及び非接触伝送用ＭＬＩ１７を備えるように構成してもよい。
この変形例では、探査ローバの受電コイル１９が探査ローバの非接触伝送用ＭＬＩ１７を介して給電用ローバの非接触伝送用ＭＬＩ１７を厚さ方向に挟んだ給電コイル１８の反対側に配置されると、磁界を利用した電力伝送により給電コイル１８から受電コイル１９に電力が供給される。
【００５２】
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態では、非接触伝送用ＭＬＩ１７は１層の非接触伝送用断熱フィルム２２で構成されてもよい。非接触伝送用断熱フィルム２２が最外層に用いられる場合、非接触伝送用断熱フィルム２２は第２金属層２５を備えなくてもよい。
第１金属非被覆部はスリット状に形成されたものに限定されず、金属層の外縁部に達する切欠き状に形成されたものであってもよい。
【００５３】
（実施例）
以下では、本発明の実施例及び比較例を具体的に示してより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
非接触伝送用断熱フィルムは、基材層及び第１金属層で構成されるとした。平面視において、層集合体は１００ｍｍ×１００ｍｍの矩形状に形成されているとした。第１金属層に第１金属非被覆部が形成されていないものを、サンプル１として作製した。図５に示す、スリット状の第１金属非被覆部が形成されていない幅Ｌ１１、及び第１金属非被覆部の幅Ｌ１２を下記のように設定して、以下に説明するサンプル２〜サンプル４を作製した。
【００５４】
サンプル２：幅Ｌ１１は７ｍｍ、幅Ｌ１２は１ｍｍ。
サンプル３：幅Ｌ１１は１４ｍｍ、幅Ｌ１２は２ｍｍ。
サンプル４：幅Ｌ１１は２１ｍｍ、幅Ｌ１２は３ｍｍ。
なお、サンプル２〜サンプル４では、平面視において、第１金属層の面積に対する第１金属非被覆部の面積の割合は１２：８８として、一定にした。サンプル４よりもサンプル３、サンプル３よりもサンプル２の方が、スリット状の第１金属非被覆部が密に形成されている。サンプル１が比較例、サンプル２〜サンプル４が実施例となる。
【００５５】
サンプル１〜サンプル４に対して、一方側に給電コイル、他方側に受電コイルを配置し、給電コイルと受電コイルとの間で磁界を利用した電力伝送を行った。給電コイルに供給する交流電流の周波数を、１００ｋＨｚ、６７８ｋＨｚ、１ＭＨｚをターゲットとして変化させ、周波数に対する電力伝送効率を測定した。なお、ここで言う電力伝送効率は、給電コイルに入力した電力に対する、受電コイルに伝送された電力の比率のことを意味する。
実験結果を、図１０に示す。図１０の横軸は周波数（ｋＨｚ）を表し、縦軸は電力伝送効率（％）を表す。実線で示した線Ｌ１６は、サンプル１の実験結果を表す。同様に、点線で示した線Ｌ１７はサンプル２の実験結果を表し、一点鎖線で示した線Ｌ１８はサンプル３の実験結果を表し、二点鎖線で示した線Ｌ１９はサンプル４の実験結果を表す。
【００５６】
サンプル１の比較例に比べて、サンプル２〜サンプル４の実施例では、いずれの周波数においても電力伝送効率が高くなることが分かった。
周波数が６７８ｋＨｚ及び１ＭＨｚと、比較的高い場合において、第１金属非被覆部が密に形成されている方が電力伝送効率が高くなることが分かった。
【符号の説明】
【００５７】
１６，６６  非接触伝送部（非接触伝送用断熱材）
１８  給電コイル（送電部）
１９  受電コイル（受電部）
２２  非接触伝送用断熱フィルム（断熱フィルム）
２３  基材層
２３ａ  第１面
２３ｂ  第２面
２４，５７  第１金属層
２４ａ，５７ａ  第１金属非被覆部
２５  第２金属層
２５ａ  第２金属非被覆部
５１  制御部（電子機器）
【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】
2019192758.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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