(57)【要約】  電力受電装置のパッシブ電極からの不要電磁界の漏洩やコロナ放電の発生を抑制した電力送電装置及び電力伝送システムを構成する。電力送電装置側アクティブ電極（１１）と電力送電装置側パッシブ電極（１２）との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路（１３）を備え、電力送電装置側パッシブ電極（１２）が電力送電装置側アクティブ電極（１１）及び高周波高電圧発生回路（１３）を囲むように配置されている。大地の電位にほぼ等しい電力送電装置（１０１）のグランドと電力送電装置側パッシブ電極（１２）との間に補助高周波高電圧発生回路（３３）が備えられている。補助高周波高電圧発生回路（３３）は、電力受電装置側パッシブ電極（２２）の、大地に対する電位の変化を抑制する。【選択図】図２
2013534124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力受電装置側アクティブ電極及び電力受電装置側パッシブ電極に対してそれぞれ対向する電力送電装置側アクティブ電極及び電力送電装置側パッシブ電極と、
前記電力送電装置側アクティブ電極と前記電力送電装置側パッシブ電極との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路と、
前記電力送電装置側パッシブ電極の電位を制御する電位制御部と、を備え、
前記電力送電装置側パッシブ電極が前記電力送電装置側アクティブ電極及び前記高周波高電圧発生回路を囲むように配置された、電力送電装置。
【請求項２】
前記電位制御部は、前記電力受電装置側パッシブ電極の電位を検出し、その検出結果に基づいて、前記電力送電装置側パッシブ電極の電位を制御する、請求項１に記載の電力送電装置。
【請求項３】
前記電位制御部は、前記電力送電装置側パッシブ電極と対向する前記電力受電装置側パッシブ電極に対して容量結合する検出電極を有する、請求項２に記載の電力送電装置。
【請求項４】
前記電位制御部は、前記電力送電装置のグランドに対する前記電力送電装置側パッシブ電極への印加電圧を発生する補助高周波高電圧発生器を有する、請求項１乃至３の何れかに記載の電力送電装置。
【請求項５】
前記電力送電装置側パッシブ電極及び前記電位制御部の少なくとも一方を遮蔽し、電力送電装置のグランドに接続された遮蔽電極を備える、請求項１乃至４の何れかに記載の電力送電装置。
【請求項６】
前記遮蔽電極は前記電力送電装置側パッシブ電極と対向する前記電力受電装置側パッシブ電極と対向している、請求項５に記載の電力送電装置。
【請求項７】
前記電力送電装置側パッシブ電極は絶縁膜で被覆されている、請求項１乃至６の何れかに記載の電力送電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の電力送電装置及び電力受電装置を備え、
前記電力受電装置は、前記電力受電装置側アクティブ電極と前記電力受電装置側パッシブ電極との間に誘起される電力を受ける負荷回路を備え、前記電力受電装置側パッシブ電極が前記電力受電装置側アクティブ電極及び前記負荷回路を囲むように配置された、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は非接触で電力を伝送する電力送電装置及び電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容量結合により電力を伝送するシステムとして特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１の電力伝送システムは、高周波高電圧発生器、パッシブ電極及びアクティブ電極を備えた電力送電装置と、高周波高電圧負荷、パッシブ電極及びアクティブ電極を備えた電力受電装置とで構成される。
【０００４】
図１は特許文献１の電力伝送システムの基本構成を示す図である。電力送電装置には、高周波高電圧発生器１、パッシブ電極２及びアクティブ電極３を備えている。電力受電装置には、高周波高電圧負荷５、パッシブ電極７及びアクティブ電極６を備えている。そして、電力送電装置のアクティブ電極３と電力受電装置のアクティブ電極６とが空隙４を介して近接することにより、この二つの電極同士が容量結合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５３１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示されている構造の電力伝送システムでは、パッシブ電極同士が離間しているので、パッシブ電極の電位がグランド電位に対して高くなってしまう。特に、電力受電装置のパッシブ電極の電位が高くなると、グランド（大地）と電力受電装置のパッシブ電極とで構成されるダイポールから不要電磁界が漏洩する。接地された外部の物体が電力受電装置の絶縁されていないパッシブ電極に接近した場合にパッシブ電極の電圧が過剰に高い場合コロナ放電が発生したりする問題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、電力受電装置のパッシブ電極からの不要電磁界の漏洩やコロナ放電の発生を抑制した電力送電装置及び電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の電力送電装置は次のように構成する。
【０００９】
電力受電装置側アクティブ電極及び電力受電装置側パッシブ電極に対してそれぞれ対向する電力送電装置側アクティブ電極及び電力送電装置側パッシブ電極を備え、
前記電力送電装置側アクティブ電極と前記電力送電装置側パッシブ電極との間に、高周波の交番電圧を印加する高周波高電圧発生回路と、前記電力送電装置側パッシブ電極の電位を制御する電位制御部とを備え、前記電力送電装置側パッシブ電極が前記電力送電装置側アクティブ電極及び前記高周波高電圧発生回路を囲むように配置される。
【００１０】
この構成により、電力送電装置側パッシブ電極の電位が制御されて、電力受電装置側パッシブ電極の電位をグランド電位に近づけることができ、電力受電装置側パッシブ電極からの不要電磁界の漏洩やコロナ放電の発生を抑制できる。
【００１１】
前記電位制御部は、例えば電力送電装置側パッシブ電極と対向する電力受電装置のパッシブ電極の電位を検出し、その検出結果に基づいて、電力送電装置側パッシブ電極の電位を制御する。
【００１２】
このことにより、電力受電装置側パッシブ電極の電位を容易にグランド電位に近づけることができる。
【００１３】
前記電位制御部は、例えば電力送電装置側パッシブ電極に対向する電力受電装置側パッシブ電極に対して容量結合する検出電極を有する。
【００１４】
このことにより、簡易な構成で電力受電装置側パッシブ電極の電位を検出することができる。
【００１５】
前記電位制御部は、例えば前記電力送電装置側パッシブ電極への印加電圧を発生する補助高周波高電圧発生器を有する。
【００１６】
また、本発明の電力送電装置は、前記電力送電装置側パッシブ電極及び前記電位制御部の少なくとも一方を遮蔽し、電力送電装置のグランドに接続された遮蔽電極を備えていてもよい。
【００１７】
このことにより、電力送電装置からの不要電界の漏洩も抑制することができる。
【００１８】
本発明の電力伝送システムは、前記構成の電力送電装置及び電力受電装置を備え、
前記電力受電装置は、前記電力受電装置側アクティブ電極と前記電力受電装置側パッシブ電極との間に誘起される電力を受ける負荷回路を備え、前記電力受電装置側パッシブ電極が前記電力受電装置側アクティブ電極及び前記負荷回路を囲むように配置される。
【００１９】
この構成により、電力送電装置側パッシブ電極の電位が制御されて、電力受電装置側パッシブ電極の電位をグランド電位に近づけることができ、電力受電装置側パッシブ電極からの不要電磁界の漏洩や過電圧によるコロナ放電の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、次のような効果を奏する。
【００２１】
電力送電装置側パッシブ電極の電位が制御されて、電力受電装置側パッシブ電極の電位をグランド電位に近づけることができ、電力受電装置側パッシブ電極からの不要電磁界の漏洩やコロナ放電の発生を抑制できる。
【００２２】
また、電力送電装置側パッシブ電極及び電位制御部の少なくとも一方が遮蔽され、グランド又はグランド電位にほぼ等しい電位の部材に接続された遮蔽電極を備えることによって、電力送電装置からの不要電磁界の漏洩も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】特許文献１の電力伝送システムの基本構成を示す図である。
【図２】電力伝送システム３０１の主要部を概念的に表した断面図である。
【図３】図３（Ａ）は電力受電装置２０１の下面図、図３（Ｂ）は電力送電装置１０１の上面図である。
【図４】電力伝送システム３０１の等価回路図である。
【図５】補助高周波高電圧発生回路３３の制御の有無による、負荷側パッシブ電極の電位Ｖ４の大きさを計算した結果を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る電力伝送システム３０２の主要部を概念的に表した断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る電力伝送システム３０３の主要部を概念的に表した断面図である。
【図８】第４の実施形態に係る電力伝送システム３０４の主要部を概念的に表した断面図である。
【図９】第５の実施形態に係る電力伝送システム３０５の主要部を概念的に表した断面図である。
【図１０】第６の実施形態に係る電力伝送システム３０６の主要部を概念的に表した断面図である。
【図１１】第７の実施形態に係る電力受電装置２０１の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る電力伝送システムの構成を図２〜図５を参照して説明する。
【００２５】
図２は電力伝送システム３０１の主要部を概念的に表した断面図である。図３（Ａ）は電力受電装置２０１の下面図、図３（Ｂ）は電力送電装置１０１の上面図である。
【００２６】
電力伝送システム３０１は電力送電装置１０１及び電力受電装置２０１で構成されている。電力送電装置１０１の筐体１０の上面付近には、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１と、この中心導体１１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２とが形成されている。また、電力送電装置１０１の筐体１０内には、中心導体１１と周囲導体１２との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路１３が設けられている。周囲導体１２は筐体１０の内周面に沿って配置されている。したがって、高周波高電圧発生回路１３は周囲導体１２で覆われている。
【００２７】
電力送電装置１０１の筐体１０は、例えばＡＢＳ樹脂などのプラスチックの成形体であり、筐体１０の内部に中心導体１１及び周囲導体１２を一体成形することによって、筐体１０の外表面を絶縁構造にしている。
【００２８】
電力受電装置２０１の筐体２０の下面付近には、電力受電装置側アクティブ電極である中心導体２１と、その中心導体２１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力受電装置側パッシブ電極である周囲導体２２が形成されている。また、電力受電装置２０１の筐体２０内には、中心導体２１と周囲導体２２との間に誘起される電力の負荷回路２３が設けられている。この例では周囲導体２２は筐体２０の内周面に沿って配置されている。したがって、負荷回路２３は周囲導体２２で覆われている。
【００２９】
電力受電装置２０１の筐体２０も例えばＡＢＳ樹脂などのプラスチックの成形体であり、筐体２０の内部に中心導体２１及び周囲導体２２を一体成形することによって、筐体２０の外表面を絶縁構造にしている。
【００３０】
電力送電装置１０１の中心導体１１は円形状である。周囲導体１２には、中心導体１１と同軸の円形の開口部Ａ１を備えている。すなわち、中心導体１１から絶縁状態で中心導体１１を取り囲む位置に周囲導体１２が配置されている。電力受電装置２０１についても、中心導体２１は円形状である。周囲導体２２には、中心導体２１と同軸の円形の開口部Ａ２を備えていて、中心導体２１から絶縁状態で中心導体２１を取り囲む位置に周囲導体２２が配置されている。
【００３１】
この例では、中心導体１１，２１はほぼ同じ大きさである。また周囲導体の開口部Ａ１，Ａ２もほぼ同じ大きさである。
【００３２】
後述するように、周囲導体１２，２２の対向面の面積を中心導体１１，２１の面積をより大きくすると、アクティブ電極である中心導体１１，２１同士の結合容量より、パッシブ電極である周囲導体１２，２２同士の結合容量を相対的に大きくすることができる。このことにより、周囲導体に掛かる電圧を容量分圧の分圧比に応じて下げることができる。
【００３３】
電力送電装置１０１の中心導体１１と電力受電装置２０１の中心導体２１とが対向するように、電力送電装置１０１に対して電力受電装置２０１を配置すると、電力送電装置１０１の上面付近に形成されている周囲導体１２と電力受電装置２０１の下面付近に形成されている周囲導体２２とが対面する。
【００３４】
前記中心導体１１，２１が形成された（表面付近に形成された）筐体の面が電力送電装置１０１及び電力受電装置２０１のそれぞれの作用面である。
【００３５】
前記中心導体１１と中心導体２１との対向部分に容量が生じ、前記周囲導体１２と周囲導体２２との間、特に前記作用面での対向部分に容量が生じる。すなわち、中心導体１１，２１、周囲導体１２，２２が容量結合電極として作用する。
【００３６】
前記高周波高電圧発生回路１３は、巻線トランス、圧電トランス、又はＬＣ共振回路などを備え、例えば１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波高電圧を発生する回路である。
【００３７】
負荷回路２３は、高圧回路（トランスや共振回路等を含む）と、整流平滑回路と、この整流平滑回路の出力電圧で動作する低電圧回路とで構成されている。前記整流平滑回路は、ダイオードブリッジ回路及び平滑コンデンサによって整流平滑回路を構成する。交流負荷の場合には、整流することなく、交流電圧のまま降圧する降圧トランスや分圧回路などを用いて、交流負荷に交流電圧を供給する。
【００３８】
前記電力送電装置１０１の周囲導体１２は高周波高電圧発生回路１３の基準電位（グランド電位）である。また電力受電装置２０１の周囲導体２２は負荷回路２３の基準電位（グランド電位）である。したがって、中心導体１１，２１が高電圧側のアクティブ電極として作用し、周囲導体１２，２２が低電圧側のパッシブ電極として作用する。
【００３９】
電力送電装置１０１の周囲導体１２と電力送電装置１０１のグランドとの間に、本発明に係る「電位制御部」に相当する補助高周波高電圧発生回路３３が接続されている。
【００４０】
補助高周波高電圧発生回路３３は、高周波高電圧発生回路１３に同期した高電圧を発生し、電力送電装置１０１の周囲導体１２に高周波電圧を印加することにより、電力送電装置１０１の周囲導体１２の電位を制御する。電力送電装置１０１の周囲導体１２と電力受電装置２０１の周囲導体２２とは容量結合しているので、電力送電装置１０１の周囲導体１２の電位変化に応じて電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位が変化する。この作用を利用して、電力送電装置１０１のグランドに対する電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化が抑制されるように、電力送電装置１０１の周囲導体１２の電位を制御する。通常は、補助高周波高電圧発生回路３３は高周波高電圧発生回路１３とは逆相の高電圧を発生する。補助高周波高電圧発生回路３３及び高周波高電圧発生回路１３を、二出力の高周波高電圧電源回路で構成してもよい。
【００４１】
前記補助高周波高電圧発生回路３３が存在しない場合、特に電力送電装置１０１の中心導体１１と電力受電装置２０１の周囲導体２２との間の容量結合によって周囲導体２２の電位が変動することになるが、補助高周波高電圧発生回路３３の発生する電圧がそれを打ち消す方向に作用するので、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位は仮想的に接地されたものとなる。
【００４２】
これにより、電力受電装置２０１側パッシブ電極である周囲導体２２からの不要電磁界の漏洩やコロナ放電の発生を抑制できる。
【００４３】
本発明の電力伝送システムは、変動電磁界（準静的な電界、磁界）を用いた短距離エネルギー伝送を基本原理とする。波長λが電場発振源のサイズや動作範囲（距離ｄ）に対して十分長い場合、すなわちｄ／λ＜＜１の関係であれば、準静的な電場は電場発生源の近傍に留まり（束縛され）、遠方への放射量は無視できる程度に小さい。
【００４４】
なお、電磁波はトランスバースモード（電界と磁界の両方が伝播方向に対して垂直）であるのに対し、本発明のように準静的な電場を使用した電力伝送では、エネルギーが電界と同じ方向に伝送される。準静電場を取り扱う低周波数帯では、すなわち、“Ｚ＝Ｖ／Ｉ“の公式が当てはまる（Ｚ：インピーダンス、Ｖ：電圧、Ｉ：電流）。
【００４５】
図４は、前記電力伝送システム３０１の等価回路図である。容量結合部は簡単のため２つの直列容量で表現している。図４に示すように、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２、及び高周波高電圧発生回路１３で電源側ダイポールが構成されている。同様に、電力受電装置側アクティブ電極である中心導体２１、電力受電装置側パッシブ電極である周囲導体２２、及び負荷回路２３で負荷側ダイポールが構成されている。
【００４６】
補助高周波高電圧発生回路３３は、負荷側ダイポールのパッシブ電極である周囲導体２２の電位Ｖ４が０になるように補助高周波高電圧発生回路３３の電圧Ｖ１を制御する。
【００４７】
具体的には以下の数式で示される電圧Ｖ１を高周波高電圧発生回路１３の電圧に同期して（同相の）電圧を補助高周波高電圧発生回路３３で生成すればよい。これは、電位Ｖ４を０にするための条件から導くことができる。
【００４８】
【数１】
2013534124.tif 000003
【００４９】
図５に、補助高周波高電圧発生回路３３の制御の有無による、負荷側パッシブ電極の電位Ｖ４の大きさを計算した結果を示す。ここで、パッシブ電極間の容量をＣｐ、アクティブ電極間の容量をＣａとし、横軸にＣｐ／Ｃａ、縦軸に負荷側パッシブ電極の電位Ｖ４をとっている。なお、図５の特性曲線Ａは補助高周波高電圧発生回路３３で制御した電位であり、特性曲線Ｂは制御していない電位である。
【００５０】
計算に用いた条件は次のとおりである。
【００５１】
動作周波数：１００ｋＨｚ
Ｃａ：１０ｐＦ
Ｃｐ：２０ｐＦ
入力電圧：１ｋＶ
負荷抵抗：１００ｋΩ
図５に表れているように、前記容量比Ｃｐ／Ｃａを大きくする程、負荷側パッシブ電極の電位Ｖ４が下がることがわかる。また、補助高周波高電圧発生回路３３を制御すれば、前記容量比Ｃｐ／Ｃａに関わらず、電位Ｖ４を０に設定できることがわかる。
【００５２】
このようにして、電力送電装置１０１側から電力受電装置２０１のパッシブ電極（周囲導体２２）の電位を制御できる。電力受電装置２０１のパッシブ電極の電位をグランド電位に制御するよう動作させるため、電力受電装置２０１のパッシブ電極からの不要電界の漏洩を低減することができる。また、電力送電装置１０１のアクティブ電極（中心導体１１）及び電力受電装置２０１のアクティブ電極（中心導体２１）を電力送電装置１０１のパッシブ電極（周囲導体１２）及び電力受電装置２０１のパッシブ電極（周囲導体２２）で遮蔽できる。また、電力受電装置２０１のパッシブ電極（周囲導体２２）の電位を低くすることができる。すなわち不要ノイズ対策をさせた状態で伝送電力量を増やすことができる。
【００５３】
また、中心導体及び作用面の周囲導体を略同一平面上に形成しているため、作用面における中心導体１１，２１及び周囲導体１２，２２の形成が容易であり、対向する電極の間隔を一定にすることができ、電力伝送特性を安定化できる。
【００５４】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る電力伝送システム３０２の主要部を概念的に表した断面図である。この電力伝送システム３０２は電力送電装置１０２及び電力受電装置２０１で構成されている。
【００５５】
電力受電装置２０１の構成は図２に示した電力受電装置２０１と同様であり、筐体２０の内部に中心導体２１、周囲導体２２、及び負荷回路２３を備えている。
【００５６】
電力送電装置１０１の筐体１０の上面付近には、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１と、この中心導体１１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２とが形成されている。電力送電装置１０１の筐体１０内には、中心導体１１と周囲導体１２との間に高周波の高電圧を印加する高周波高電圧発生回路１３が設けられている。
【００５７】
また、電力送電装置１０１の筐体１０の上面付近には、電力受電装置２０１の周囲導体２２と対向する位置に検出電極３３１が設けられている。電力送電装置１０２の内部には、補助高周波高電圧発生器３３３及び電圧制御回路３３２が設けられている。検出電極３３１は電力受電装置２０１の周囲導体２２と容量結合する。電圧制御回路３３２は検出電極３３１の電位によって電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位を検出する。また、電圧制御回路３３２は電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位に応じて補助高周波高電圧発生器３３３を制御する。
【００５８】
第１の実施形態では、補助高周波高電圧発生回路３３が、電力受電装置２０１の周囲導体２２が等価的に電力送電装置１０２のグランドの電位に等しくなるような固定電圧を発生するようにした。第２の実施形態では、制御対象である電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位を検出して、その電位が等価的に電力送電装置１０２のグランドの電位に等しくなるように補助高周波高電圧発生器３３３の発生する電圧をフィードバック制御する。
【００５９】
補助高周波高電圧発生器３３３は、高周波高電圧発生回路１３に同期した高電圧を発生し、電力送電装置１０２の周囲導体１２に高周波電圧を印加することにより、電力送電装置１０２の周囲導体１２の電位を制御する。電力送電装置１０２の周囲導体１２と電力受電装置２０１の周囲導体２２とは容量結合しているので、電力送電装置１０２の周囲導体１２の電位変化に応じて電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位が変化する。この作用を利用して、電力送電装置１０２のグランドに対する電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化が抑制されるように、電力送電装置１０２の周囲導体１２の電位を制御する。
【００６０】
通常、補助高周波高電圧発生器３３３は、高周波高電圧発生回路１３が発生する電圧に対して電圧値（振幅）が異なる電圧を発生する。電圧の極性が同じであることもある。補助高周波高電圧発生器３３３の電源回路と高周波高電圧発生回路１３の電源回路とは、二出力の高周波高電圧電源回路で構成してもよい。
【００６１】
電力送電装置１０２と電力受電装置２０１との間の各電極間に生じる容量は、電力受電装置の大きさや電力送電装置に対する載置の仕方によって変化する。そのため、電力受電装置の大きさや電力送電装置に対する載置の仕方によって、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位は変化する。しかし第２の実施形態によれば、フィードバック制御により、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位をより安定して常に等価的に電力送電装置のグランドの電位にほぼ等しくできる。
【００６２】
《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係る電力伝送システム３０３の主要部を概念的に表した断面図である。この電力伝送システム３０３は電力送電装置１０３及び電力受電装置２０１で構成されている。
【００６３】
電力受電装置２０１の構成は図２に示した電力受電装置２０１と同様であり、筐体２０の内部に中心導体２１、周囲導体２２、及び負荷回路２３を備えている。
【００６４】
電力送電装置１０３の筐体１０の上面付近には、本発明に係る「遮蔽電極」に相当するガード電極１５を設けている。ガード電極１５は電力送電装置１０３側のパッシブ電極である周囲導体１２を取り囲むように形成していて、グランド電位に設定している。ガード電極１５は電力受電装置２０１側のパッシブ電極である周囲導体２２に近接して一部で容量結合している。ガード電極１５と周囲導体２２が容量結合していることで、周囲導体２２をよりグランド電位に近づけることができる。検出電極３３１は、ガード電極１５で取り囲んでいる。この構造により、検出電極３３１と電力送電装置１０３側の周囲導体１２との間に容量が生じないので、検出電極３３１が周囲導体１２の電位の影響を受けない。ガード電極１５は電力送電装置１０３側のパッシブ電極である周囲導体１２を全周に亘って取り囲んでいなくてもよく、一部に例えばスリット状の隙間があってもよい。
【００６５】
基本動作は第２の実施形態と同じであり、電圧制御回路３３２は検出電極３３１の電位によって電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位を検出し、この周囲導体２２の電位が等価的にグランド電位に等しくなるように補助高周波高電圧発生器３３３を制御する。
【００６６】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る電力伝送システム３０４の主要部を概念的に表した断面図である。この電力伝送システム３０４は電力送電装置１０４及び電力受電装置２０１で構成されている。
【００６７】
電力受電装置２０１の構成は図２に示した電力受電装置２０１と同様であり、筐体２０の内部に中心導体２１、周囲導体２２、及び負荷回路２３を備えている。
【００６８】
第３の実施形態で図７に示した電力伝送システムと異なり、電力送電装置１０４のガード電極１５は電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２、電圧制御回路３３２及び補助高周波高電圧発生器３３３を囲んでいる。そして、このガード電極１５を筐体のグランドとしている。筐体のグランドは商用電源の接地電極に接続されていてもよい。
【００６９】
この構造により、検出電極３３１が電力送電装置１０３側の周囲導体１２の干渉を受けないだけでなく、電力送電装置１０４からの不要電磁界の漏洩も抑制される。
【００７０】
《第５の実施形態》
図９は第５の実施形態に係る電力伝送システム３０５の主要部を概念的に表した断面図である。この電力伝送システム３０５は電力送電装置１０５及び電力受電装置２０２で構成されている。電力送電装置１０５の上面には、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１と、この中心導体１１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２とが配置されている。電力送電装置１０５の上面付近には、本発明に係る「遮蔽電極」に相当するガード電極１５が配置されている。このガード電極１５は仮想接地されている。また、電力送電装置１０５内には、中心導体１１と周囲導体１２との間に、昇圧トランス１３Ｔの二次コイルが接続されている。この昇圧トランス１３Ｔの一次コイルには高周波電圧発生回路１３Ｓが接続されている。中心導体１１及び周囲導体１２は絶縁材１６で被覆されている。
【００７１】
電力受電装置２０２の下面付近には、電力受電装置側アクティブ電極である中心導体２１と、その中心導体２１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力受電装置側パッシブ電極である周囲導体２２が形成されている。また、電力受電装置２０２の中心導体２１と周囲導体２２との間に誘起される電力の負荷回路２３が設けられている。
【００７２】
前記昇圧トランス１３Ｔの二次コイルおよびこの二次コイルから引出端子をガード電極１５に接続した回路部分が本発明の「電位制御部」に相当する。
【００７３】
この第５の実施形態では、昇圧トランス１３Ｔの二次コイルの接地ポイントを定めることによって、電力送電装置１０５のグランドに対する電力送電装置側パッシブ電極（周囲導体１２）への印加電圧を発生することができる。すなわち、単一の電源で高周波高電圧発生回路と補助高周波高電圧発生器を構成できる。
【００７４】
なお、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１、及びパッシブ電極である周囲導体１２は絶縁保護する必要があるが、ガード電極１５は仮想接地されるため、実質的に大地の電位である。そのため、ガード電極１５は絶縁保護する必要がない。
【００７５】
《第６の実施形態》
図１０は第６の実施形態に係る電力伝送システム３０６の主要部を概念的に表した断面図である。この電力伝送システム３０６は電力送電装置１０６及び電力受電装置２０３で構成されている。電力送電装置１０６の下面には、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１と、この中心導体１１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２とが配置されている。
【００７６】
電力送電装置１０６の周囲には、周囲導体１２を遮蔽するガード電極１５が配置されている。このガード電極１５は電力送電装置の仮想的なグランドに接続されている。また、電力送電装置１０６内には、中心導体１１と周囲導体１２との間に、昇圧トランス１３Ｔの二次コイルが接続されている。この昇圧トランス１３Ｔの一次コイルには高周波電圧発生回路１３Ｓが接続されている。中心導体１１及び周囲導体１２は絶縁材１６で被覆されている。
【００７７】
電力受電装置２０３の上面付近には、電力受電装置側アクティブ電極である中心導体２１と、その中心導体２１の周囲を絶縁状態で取り囲む、電力受電装置側パッシブ電極である周囲導体２２が形成されている。また、電力受電装置２０３の中心導体２１と周囲導体２２との間に誘起される電力の負荷回路２３が設けられている。
【００７８】
前記昇圧トランス１３Ｔの二次コイルおよびこの二次コイルから引出端子をガード電極１５に接続した回路部分が本発明の「電位制御部」に相当する。
【００７９】
電力送電装置１０６は電池駆動のポータブルの電源として用いられる。この電力送電装置１０６のガード電極１５に回路の仮想接地（＝大地電位）ポイントを接続することによって、ガード電極（筐体）１５の電位が安定化する。そのため、不要電磁界の発生・漏洩を防止できる。
【００８０】
なお、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１、及びパッシブ電極である周囲導体１２は絶縁保護する必要があるが、第５の実施形態の場合と同様に、ガード電極１５は仮想接地されるため、実質的に大地の電位である。そのため、ガード電極１５は絶縁保護する必要がない。
【００８１】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、以上に示した各実施形態における電力受電装置２０１の内部に備えられている負荷回路２３の具体例を示す。図１１は第７の実施形態に係る電力受電装置２０１の回路図である。
【００８２】
負荷回路２３は整流平滑回路３０及び低電圧回路部２９を備えている。整流平滑回路３０は、降圧トランスＴ、整流ダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑コンデンサＣを備えている。トランスＴの一次巻線の一端は中心導体２１に接続され、他端は金属フレームのグランドである周囲導体２２に接続されている。トランスＴの二次巻線には整流ダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑コンデンサＣによる全波整流回路が構成されている。前記整流平滑回路３０には共振回路を構成してもよい。又は整流平滑回路３０の前段又は後段に共振回路を設けてもよい。
【００８３】
この例では電力受電装置２０１は非接触充電装置を構成していて、低電圧回路部２９は、整流平滑回路３０によって整流平滑された電圧を電源にして動作する制御回路３１及び二次電池３２を備えている。制御回路３１は二次電池３２の充電制御及び二次電池３２を電源にして充電制御及びその他の所定の回路動作を行う。
【００８４】
《他の実施形態》
以上に示した第２〜第７の実施形態では、高周波高電圧発生回路１３が発生する電圧に対して、補助高周波高電圧発生器３３３が発生する電圧の電圧値（振幅）を制御対象としたが、補助高周波高電圧発生器３３３の発生する電圧の位相も制御対象としてもよい。すなわち、補助高周波高電圧発生器３３３の発生する電圧値とともに、その位相を制御することによって、電力受電装置２０１の周囲導体２２が等価的に電力送電装置のグランド電位に等しくなるようにフィードバック制御してもよい。そのために、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化波形の位相を検出し、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化の振幅が最小になるように制御する。この構成によれば、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化と高周波高電圧発生回路１３の発生する電圧変化に位相差があっても、電力受電装置２０１の周囲導体２２の電位変化を抑制できる。
【００８５】
なお、以上に示した各実施形態では、電力送電装置側アクティブ電極である中心導体１１の周囲を、電力送電装置側パッシブ電極である周囲導体１２が取り囲む例を示したが、周囲導体１２が中心導体１１の周囲を取り囲んでいなくてもよい。同様に、電力受電装置側アクティブ電極である中心導体２１の周囲を、電力受電装置側パッシブ電極である周囲導体２２が取り囲んでいなくてもよい。例えば、アクティブ電極とパッシブ電極が同一平面上に形成される必要はなく、アクティブ電極がパッシブ電極より前面に形成されていてもよいし、パッシブ電極がアクティブ電極より前面に形成されていてもよい。すなわち、パッシブ電極がアクティブ電極の周囲に存在し、電力送電装置側アクティブ電極と電力受電装置側アクティブ電極、電力送電装置側パッシブ電極と電力受電装置側パッシブ電極が互いに対向していればよい。
【符号の説明】
【００８６】
Ａ１，Ａ２…周囲導体の開口部
１０…電力受電装置の筐体
１１…中心導体（電力送電装置側アクティブ電極）
１２…周囲導体（電力送電装置側パッシブ電極）
１３…高周波高電圧発生回路
１５…ガード電極
１６…絶縁材
２０…電力送電装置の筐体
２１…中心導体（電力受電装置側アクティブ電極）
２２…周囲導体（電力受電装置側パッシブ電極）
２３…負荷回路
２９…低電圧回路部
３０…整流平滑回路
３１…制御回路
３２…二次電池
３３…補助高周波高電圧発生回路
１０１〜１０６…電力送電装置
２０１〜２０３…電力受電装置
３０１〜３０６…電力伝送システム
３３１…検出電極
３３２…電圧制御回路
３３３…補助高周波高電圧発生器
【図１】
2013534124.tif 000004
【図２】
2013534124.tif 000005
【図３（Ａ）】
2013534124.tif 000006
【図３（Ｂ）】
2013534124.tif 000007
【図４】
2013534124.tif 000008
【図５】
2013534124.tif 000009
【図６】
2013534124.tif 000010
【図７】
2013534124.tif 000011
【図８】
2013534124.tif 000012
【図９】
2013534124.tif 000013
【図１０】
2013534124.tif 000014
【図１１】
2013534124.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
Ａ１，Ａ２…周囲導体の開口部
１０…電力送電装置の筐体
１１…中心導体（電力送電装置側アクティブ電極）
１２…周囲導体（電力送電装置側パッシブ電極）
１３…高周波高電圧発生回路
１５…ガード電極
１６…絶縁材
２０…電力受電装置の筐体
２１…中心導体（電力受電装置側アクティブ電極）
２２…周囲導体（電力受電装置側パッシブ電極）
２３…負荷回路
２９…低電圧回路部
３０…整流平滑回路
３１…制御回路
３２…二次電池
３３…補助高周波高電圧発生回路
１０１〜１０６…電力送電装置
２０１〜２０３…電力受電装置
３０１〜３０６…電力伝送システム
３３１…検出電極
３３２…電圧制御回路
３３３…補助高周波高電圧発生器
【国際調査報告】
2013534124.tif 000016