(57)【要約】【課題】送電側コイルと受電側コイルとの位置関係に関する制約に煩わされることなく、効率よく非接触給電を行うことができる非接触給電システムを提供すること。【解決手段】本発明による非接触給電システムは、電力を発生させる電源部と、前記電源部が発生させた電力により励磁される送電側コイルと、前記送電側コイルのループの外方または内方の位置であって前記送電側コイルによって形成される磁束が鎖交する位置に配置され、前記送電側コイルと磁気結合される受電側コイルと、前記受電側コイルに誘起された電力を所望の電力に変換する変換部と、を備える。【選択図】図１
2015076896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電側コイルと、
前記送電側コイルを励磁する電力を発生させる電源部と、
前記送電側コイルのループの外方または内方の位置であって前記送電側コイルによって形成される磁束が鎖交する位置に配置され、前記送電側コイルと磁気結合される受電側コイルと、
前記受電側コイルに誘起された電力を所望の電力に変換する変換部と、
を備えた非接触給電システム。
【請求項２】
前記送電側コイルは、
前記受電側コイルとの磁気結合に寄与しない領域が磁気シールド材で覆われたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記送電側コイルのループに沿って、前記送電側コイルが形成する磁束の分布に指向性を持たせるための磁気シールド材が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
送電側コイルと、
前記送電側コイルを励磁する電力を発生させる電源部と、
前記送電側コイルと磁気結合される中継用コイルと、
前記送電側コイルまたは前記中継用コイルのループの外方に配置され、前記送電側コイルまたは前記中継用コイルと磁気結合される単数または複数の受電側コイルと、
前記受電側コイルに誘起された電力を所望の電力に変換する変換部と、
を備えた非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電側コイルまたは前記中継用コイルは、
前記受電側コイルとの磁気結合に寄与しない領域が磁気シールド材で覆われたことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記送電側コイルまたは前記中継用コイルのループに沿って、前記送電側コイルまたは前記中継用コイルが形成する磁束の分布に指向性を持たせるための磁気シールド材が設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記受電側コイルに誘起された電力をモニタするモニタ部を更に備え、
前記電源部は、
前記モニタ部によりモニタされた電力が所定値となるように、前記電源部が発生させる電力の周波数を調整することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項８】
前記電源部が発生させる電力の周波数は、固定周波数に設定されたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
前記変換部は、
電圧安定化回路を有することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触給電方式として、例えば、送電側コイルと受電側コイルとを接近させて電磁誘導により給電する方式や、共振現象を利用して給電する方式が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術によれば、送電側コイルに対し受電側コイルの形状が小さい場合、磁気的結合度が低下し、送電側コイルの損失が大きくなるため、電力の伝送効率が低下する。また、送電側コイルと受電側コイルとの間の位置関係が比較的厳格に制約される。このため、受電側コイルを備えた端末の利用者は、非接触給電により給電する場合、送電側コイルと受電側コイルとの位置関係を配慮しなければならず、煩わしさを感じる場合がある。
【０００５】
本発明は、送電側コイルと受電側コイルとの位置関係に関する制約に煩わされることなく、効率よく非接触給電を行うことができる非接触給電システム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】
【０００６】
本発明の一態様は、送電側コイルと、前記送電側コイルを励磁する電力を発生させる電源部と、前記送電側コイルのループの外方または内方の位置であって前記送電側コイルによって形成される磁束が鎖交する位置に配置され、前記送電側コイルと磁気結合される受電側コイルと、前記受電側コイルに誘起された交流電力を所望の電力に変換する変換部と、を備えた非接触給電システムの構成を有する。
本発明の一態様は、送電側コイルと、前記送電側コイルを励磁する電力を発生させる電源部と、前記送電側コイルと磁気結合される中継用コイルと、前記送電側コイルまたは前記中継用コイルのループの外方に配置され、前記送電側コイルまたは前記中継用コイルと磁気結合される単数または複数の受電側コイルと、前記受電側コイルに誘起された交流電力を所望の電力に変換する変換部と、を備えた非接触給電システムの構成を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、送電側コイルと受電側コイルとの位置関係に関する制約を緩和し、効率よく非接触給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による非接触給電システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による非接触給電システムが備える送電側コイルの配置例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態による非接触給電システムが備える送電側コイルを含むテープバンドコイルの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態による非接触給電システムの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態による非接触給電システムが備える送電側コイルの配置例を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態による非接触給電システムの構成例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態による非接触給電システムが備える送電側コイルおよび中継用コイルの配置例を示す図であり、（Ａ）は、テーブルに取り付けられた送電側コイルおよび中継用コイルをテーブルの上方から見た図であり、（Ｂ）は、送電側コイルまたは中継用コイルから非接触給電が可能な領域を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態による非接触給電システムが備える送電側コイルまたは中継用コイルを実現する構成例を示す図であり、（Ａ）は、中継用コイルの５面図であり、（Ｂ）は、隣接した中継用コイル間の磁気結合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
[第１実施形態]
（構成の説明）
図１に、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１の構成例を示す。
非接触給電システム１は、送電装置１００と、複数の受電装置３００１〜３００ｎ（ｎは任意の自然数）と、受電モニタ装置４００とを備えている。本実施形態では、非接触給電システム１は、複数の受電装置３００１〜３００ｎを備えるものとするが、このうちの任意の一つの受電装置を備えるものとしてもよく、受電装置の数は任意である。また、受電モニタ装置４００は、必要に応じて省略することも可能である。
【００１０】
送電装置１００は、電力を電磁エネルギーに変換して空間に送出するものであり、送電側コイルＬ１、共振用コンデンサＣ１、電源部１１０を備える。電源部１１０は、送電側コイルＬ１を励磁するための電力を発生させるためのものである。本実施形態では、電源部１１０は、交流電力を発生させるものとするが、交流電力には、電圧または電流の振幅の極性が時間的に変化するもののほか、極性は変化せずに振幅の大きさのみが時間的に変化するものも含まれる。
【００１１】
電源部１１０は、安定化電圧回路ＳＴ、周波数制御回路ＦＣ、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２を備えている。安定化電圧回路ＳＴは、交流電源（例えば、商用電源）ＡＣから所定の直流電圧を発生させるものである。安定化電圧回路ＳＴは、高電圧出力端子および低電圧出力端子を備え、これら高電圧出力端子と低電圧出力端子との間に上記直流電圧を発生させる。
【００１２】
Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２は、送電側コイルＬ１を駆動するためのドライバを構成する。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１のドレインには、安定化電圧回路ＳＴの高電圧出力端子が接続され、そのソースには、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ２のドレインが接続されている。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ２のソースには、安定化電圧回路ＳＴの低電圧出力端子が接続されている。
【００１３】
Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１のソースとＮチャネル型電界効果トランジスタＱ２のドレインとの間の接続点は、電源部１１０の出力部を形成し、この出力部には、送電側コイルＬ１の一端が接続されている。送電側コイルＬ１の他端には、共振用コンデンサＣ１の一端が接続され、共振用コンデンサＣ１の他端には、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ２のソース（安定化電圧回路ＳＴの低電圧出力端子）が接続されている。即ち、電源部１１０の出力部と電源部１１０を構成する安定化電圧回路ＳＴの低電圧出力端子との間に、送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とが直列接続されている。これら送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１は、ＬＣ直列共振回路を形成している。
【００１４】
周波数制御回路ＦＣは、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１とＮチャネル型電界効果トランジスタＱ２とを交互にオン／オフさせてスイッチング動作させるためのものである。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２がスイッチング動作することにより、安定化電圧回路ＳＴで発生された直流電圧が送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とから構成されるＬＣ直列共振回路に対して間欠的に供給される。これにより送電側コイルＬ１に対し交流電力が供給され、送電側コイルＬ１が交流的に励磁されて空間に磁束ＭＦを発生させる。
【００１５】
受電装置３００１〜３００ｎは、それぞれ、送電装置１００が発生させた磁束ＭＦによる電磁エネルギーを受け取って電力に変換するためのものである。受電装置３００１〜３００ｎの出力部には、それぞれ、負荷ＬＤ１〜ＬＤｎが接続されている。負荷ＬＤ１〜ＬＤｎは、それぞれ、受電装置３００１〜３００ｎによって変換された電力を電源として作動する任意の装置である。
【００１６】
受電装置３００１は、受電側コイルＬ３１、共振用コンデンサＣ３１、変換部３１０１を備えている。受電側コイルＬ３１は、給電時に、送電側コイルＬ１のループの外方の位置であって送電側コイルＬ１によって形成される磁束ＭＦが鎖交する位置に配置され、この鎖交により送電側コイルＬ１と磁気結合される。ここで、送電側コイルＬ１のループの外方とは、送電側コイルＬ１によって形成されるループで閉じられた領域の外側を指す。また、本実施形態では、磁気結合の概念には、共振現象に基づく結合が含まれる。後述する第２実施形態および第３実施形態でも同様である。
【００１７】
また、磁束ＭＦが受信側コイルＬ３１に鎖交する位置とは、例えば、送電側コイルＬ１を含む仮想平面（送電側コイルＬ１が備えられた後述の図２に示すテーブルの甲板ＴＵと平行な平面）と受電側コイルＬ３１のループの中心を通る軸（以下、「軸線」と称す。）が略平行をなし、且つ、受電側コイルＬ３１の軸線が送電側コイルＬ１の一部と交差する状態となる位置を指す。このような送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１との間の配置関係に関する条件は、例えば、後述の図２に示すように、上述の受電装置３００１を備えた端末の利用者が、送電側コイルＬ１を含む後述のテープバンドコイルＴＢＣが取り付けられたテーブルの甲板ＴＵの周囲に配置された椅子に着座した場合に満たされる。この場合、利用者は、受電側コイルＬ３１の軸線が身体の前後方向と略一致するようにして、受電装置３００１が備えられた端末を所持しているものとする。なお、上述の受電側コイルＬ３１の軸線が送電側コイルＬ１の一部と交差する状態となる位置とは、例えば、送電側コイルＬ１のループに受電側コイルＬ３１の軸線を投影した投影線が送電側コイルＬ１の一部と交差する状態を指す。
【００１８】
共振用コイルＣ３１は、受電側コイルＬ３１とＬＣ直列共振回路を形成している。これら受電側コイルＬ３１と共振用コイルＣ３１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数は、送電装置１００の送電側コイルＬ１と共振用コイルＣ１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数と略一致している。従って、上述の送電装置１００の電源部１１０から見て、送電側コイルＬ１、共振用コンデンサＣ１、受電側コイルＬ３１、共振用コンデンサＣ３１が一体となって共振回路を形成しており、これにより、送電装置１００から受電装置３００１への給電効率を高めている。
【００１９】
変換部３１０１は、受電側コイルＬ３１に誘起された交流電力を所望の電力に変換するためのものであり、ダイオードＤ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，Ｄ４１、コンデンサＣ４１、定電圧回路ＰＴ１、コンデンサＣ５１を備えている。このうち、ダイオードＤ１１〜Ｄ４１はフルブリッジ整流回路（符号なし）を構成している。即ち、ダイオードＤ１１のカソードは、フルブリッジ整流回路の高電圧出力ノードに接続され、そのアノードはダイオードＤ２１のカソードに接続され、ダイオードＤ２１のアノードは、フルブリッジ整流回路の低電圧出力ノードに接続されている。ダイオードＤ３１のカソードは、フルブリッジ整流回路の高電圧出力ノードに接続され、そのアノードはダイオードＤ４１のカソードに接続され、ダイオードＤ４１のアノードは、フルブリッジ整流回路の低電圧出力ノードに接続されている。
【００２０】
ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ２１のカソードとの間の接続点には、受電側コイルＬ３１の一端が接続されている。受電側コイルＬ３１の他端には、共振用コンデンサＣ３１の一端が接続されている。共振用コンデンサＣ３１の他端は、ダイオードＤ３１のアノードとダイオードＤ４１のカソードとの間の接続点に接続されている。
【００２１】
上述のダイオードＤ１１〜Ｄ４１により形成されるフルブリッジ整流回路の高電圧出力ノードと低電圧出力ノードとの間には、コンデンサＣ４１と定電圧回路ＰＴ１が並列接続され、定電圧回路ＰＴ１の出力部は、受電装置３００１の出力部となっている。定電圧回路ＰＴ１の出力部と、上記フルブリッジ整流回路の低電圧出力ノードとの間には、コンデンサＣ５１が接続されている。定電圧回路ＰＴ１の出力部（即ち受電装置３００１の出力部）には、負荷ＬＤ１が接続されている。本実施形態では、定電圧回路ＰＴ１は、電圧安定化回路から構成される。
【００２２】
他の受電装置３００２（図示なし）〜３００ｎのそれぞれについても、受電装置３００１と同様に構成されている。図１の例では、受電装置３００ｎが備える受電側コイルＬ３ｎ、共振用コイルＣ３ｎ、変換部３１０ｎは、それぞれ、受電装置３００１が備える受電側コイルＬ３１、共振用コイルＣ３１、変換部３１０１に相当する要素である。また、受電装置３００ｎの変換部３１０ｎが備えるダイオードＤ１ｎ〜Ｄ４ｎ、コンデンサＣ４ｎ、定電圧回路ＰＴｎ、コンデンサＣ５ｎは、受電装置３００１の変換部３１０１が備えるダイオードＤ１１〜Ｄ４１、コンデンサＣ４１、定電圧回路ＰＴ１、コンデンサＣ５１に相当する要素である。定電圧回路ＰＴｎの出力部（即ち、受電装置３００ｎの出力部）には負荷ＬＤｎが接続されている。
本実施形態では、受電装置３００１〜３００ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎは、それぞれ、送電装置１００の送電側コイルＬ１と磁気的に結合される。
【００２３】
受電モニタ装置４００は、上述した受電装置３００１〜３００ｎが備える受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎのぞれぞれに誘起された電力をモニタするモニタ部として機能するものである。受電モニタ装置４００は、例えば受電装置３００１が備える受電側コイルＬ３１および共振用コンデンサＣ３１に相当する受電側コイルＬ３ｍおよび共振用コンデンサＣ３ｍを備えている。また、受電モニタ装置４００が備える変換部４１０は、例えば受電装置３００１の変換部３１０１が備えるダイオードＤ１１〜Ｄ４１、コンデンサＣ４１に相当するダイオードＤ１ｍ〜Ｄ４ｍ、コンデンサＣ４ｍを備えると共に、定電圧回路ＰＴ１に代えて電圧検出回路ＤＴを備えている。
【００２４】
電圧検出回路ＤＴは、ダイオードＤ１ｍ〜Ｄ４ｍにより形成されるフルブリッジ整流回路の高電圧出力ノードと低電圧出力ノードとの間に発生される直流電圧を検出して、その直流電圧の電圧値を示す電圧モニタ信号ＳＤＣを出力する。この電圧モニタ信号ＳＤＣにより示される電圧値は、受電装置３００１〜３００ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎのそれぞれに相当する受電側コイルＬ３ｍに誘起される交流電圧の振幅の２分の１の電圧値に対応している。これにより、電圧モニタ信号ＳＤＣから、上述した受電装置３００１〜３００ｎが備える受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎに誘起される電力を推定することができる。
【００２５】
本実施形態では、送電装置１００の電源部１１０を構成する周波数制御回路ＦＣは、受電モニタ装置４００によりモニタされた電力が所定値となるように、送電側コイルＬ１を励磁する交流電力の周波数を調整する。即ち、周波数制御回路ＦＣは、受電モニタ装置４００から出力される電圧モニタ信号ＳＤＣにより示される電圧値が所定電圧値となるように、送電側コイルＬ１を励磁する交流電力の周波数を調整する。この所定電圧値は、例えば、受電装置３００１〜３００ｎの出力部にそれぞれ接続される負荷ＬＤ１〜ＬＤｎの電源仕様に応じて任意に設定し得る。
なお、送電側コイルＬ１を励磁する上記交流電力の周波数は、一定の周波数（固定周波数）に設定されてもよい。
【００２６】
図２は、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１が備える送電側コイルＬ１の配置例を示す図である。ここで、図２（Ａ）は、送電側コイルＬ１をテーブルの甲板ＴＵに配置した場合の送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との位置関係の一例を示す上視図であり、図２（Ｂ）は、甲板ＴＵに送電側コイルＬ１が配置されたテーブルの外観を示す斜視図である。本実施形態では、受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４を備えた受電装置３００１〜３００４は、テーブルの甲板ＴＵの周囲に配置された４脚の椅子にそれぞれ着座する４人の利用者が所持する端末に組み込まれているものとする。ただし、図２（Ｂ）では、１脚の椅子に着座する１人の利用者のみが例示的に示されており、他の３脚の椅子に着座する３人の利用者は省略されている。以下では、説明の簡略化のため、図２に例示する４脚の椅子にそれぞれ着座する４人の利用者が所持する４個の受電装置３００１〜３００４を例に説明するが、受電装置の個数は任意である。
【００２７】
本実施形態では、送電側コイルＬ１は、テープバンド状に加工されたコイル（以下、「テープバンドコイル」と称す。）ＴＢＣとして形成され、テープバンドコイルＴＢＣは、テーブルの甲板ＴＵの外縁に沿って周回するようにテーブルに配置される。これにより、テーブルには、その甲板ＴＵの外縁に沿って周回するように送電側コイルＬ１が取り付けられる。テープバンドコイルＴＢＣとして形成された送電側コイルＬ１には電源部１１０が接続され、送電側コイルＬ１は電源部１１０により励磁される。図２では省略されているが、共振用コンデンサＣ１が送電側コイルＬ１と直列に接続されている。
【００２８】
ただし、図２の例に限定されることなく、送電側コイルＬ１は、受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４と磁気的に結合することを限度に、任意の形態で配置することが可能である。また、受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４についても、送電側コイルＬ１と磁気的に結合することを限度に、任意の形態で配置することが可能である。
【００２９】
図２から理解されるように、本実施形態では、各椅子に着座する利用者が所持する受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４は、テープバンドコイルＴＢＣとして形成された送電側コイルＬ１のループの外方に位置する。テーブルの周囲に配置された椅子に利用者が着座すると、利用者が備える受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４が、テーブルの甲板ＴＵに配置されたテープバンドコイルＴＢＣとして備えられた送電側コイルＬ１と磁気的に結合される。
【００３０】
テーブルの甲板ＴＵの中心部からテープバンドコイルＴＢＣまでの距離ａに等しい距離ｂによって規定される領域Ａの内部であれば、テーブル周辺の任意の位置で受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４と送電側コイルＬ１とが磁気的に結合し、送電装置１００と受電装置３００１〜３００４との間で非接触による給電が可能である。従って利用者は、送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との間の位置関係を意識することなく、テープバンドコイルＴＢＣが取り付けられたテーブルの甲板ＴＵの周囲に配置された椅子に座るだけで、送電装置１００から受電装置３００１〜３００４に対して非接触により電力を伝送して負荷ＬＤ１〜ＬＤ４に給電することが可能になる。
【００３１】
図２において、距離ａは、送電側コイルＬ１が配置されるテーブルの形状を円形とした場合には、その半径に相当する距離である。領域Ａは、送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との間で磁気的結合が可能な領域を示し、テーブルの甲板ＴＵの外縁から外方に向かって距離ｂまでの範囲である。本実施形態では、距離ｂは距離ａに等しい。従って、例えばテーブルの甲板ＴＵの形状を１辺が１ｍの四角形とした場合、距離ａは
、テーブルの中心からそのテーブルの或る１辺と直交する方向において約５０ｃｍとなり、磁気的結合が可能な領域Ａを規定する距離ｂも距離ａの延長方向において約５０ｃｍとなる。このような領域Ａの大きさは、テーブルの周囲に椅子を配置するのに充分である。従って、各利用者が領域Ａに配置された椅子に着座すれば、受電装置３００１〜３００ｎが領域Ａの内部に存在するため、各受電装置に対して効率よく受電を実施することができる。
【００３２】
図３は、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１が備える送電側コイルＬ１を含むテープバンドコイルＴＢＣの構成例を示す図である。ここで、図３（Ａ）は、テープバンドコイルＴＢＣが配置された甲板ＴＵの外観を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＣ−Ｄ線での断面構造を示す図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示すＡ−Ｂ線での断面構造を示す図である。
【００３３】
テープバンドコイルＴＢＣは、送電側コイルＬ１の線材を樹脂等の柔軟性を有する絶縁体で被覆した構造を有している。本実施形態では、図３（Ｂ）に示す断面構造から理解されるように、テーブルの甲板ＴＵの外縁側面に磁気シールド材ＭＭ（磁性体）としてフェライト材を取り付け、このフェライト材を挟んでテープバンドコイルＴＢＣをテーブルの甲板ＴＵの外縁に配置する。これにより、送電側コイルＬ１のループの外方へ向かう送電側コイルＬ１の磁束の分布の指向性を高め、椅子に着座する利用者が所持する受電装置に対する給電効率を改善する。
【００３４】
また、本実施形態では、テープバンドコイルＴＢＣは、受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との磁気結合に寄与しない領域が磁気シールド材ＭＭで覆われている。図３（Ａ）に示す例では、椅子（図示なし）と対向しないテーブルのコーナー付近の領域が、受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との磁気結合に殆ど寄与しない領域であり、甲板ＴＵの４辺のそれぞれにおいて、椅子と対向する領域が受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎとの磁気結合に実質的に寄与する領域である。このような磁気結合に寄与しない領域は、例えば、テーブルの利用形態に応じて任意に設定することができる。
【００３５】
本実施形態では、椅子と対向しないテーブルのコーナー付近の領域に位置するテープバンドコイルＴＢＣの一部が磁気結合に寄与しない領域として設定されている。このため、図３（Ｃ）に示す断面構造から理解されるように、本実施形態では、椅子と対向しないテーブルのコーナー付近の領域に位置するテープバンドコイルＴＢＣの一部（即ち、磁気結合に寄与しない領域）が磁気シールド材ＭＭで覆われている。このように、テーブルのコーナー付近の領域に位置するテープバンドコイルＴＢＣの一部を磁気シールド材ＭＭで覆うことにより、磁性結合領域を限定し、磁気結合に実質的に寄与しない領域からの磁束の漏えいを抑制する。これにより、送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との間の磁気結合に寄与する磁束密度を高め、給電効率を高めている。
なお、図２（Ａ）に示す領域Ａは、テーブルのコーナー付近での磁束を磁気シールド材ＭＭにより抑制しない場合を示している。
【００３６】
（動作の説明）
次に、第１実施形態による非接触給電システム１の動作を説明する。
送電装置１００において、電源部１１０の安定化電圧回路ＳＴは、交流電源ＡＣから直流電圧を発生させる。周波数制御回路ＦＣは、受電モニタ装置４００から供給される電圧モニタ信号ＳＤＣにより示される電圧値が所定電圧値になるように、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチングさせる。これにより、安定化電圧回路ＳＴにより発生された直流電圧が間欠的に電源部１１０から送電側コイルＬ１に供給され、電源部１１０が送電側コイルＬ１を励磁する。
【００３７】
初期状態では、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍには電圧が誘起されていないので、電圧モニタ信号ＳＤＣが示す電圧値はゼロである。この場合、周波数制御回路ＦＣは、例えば、Ｎチャネル電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のスイッシングの周波数を所定値に設定し、受電側コイルＬ３ｍに誘起される電圧の上昇を促す。
【００３８】
送電装置１００において、電源部１１０が送電側コイルＬ１を励磁すると、送電側コイルＬ１のループの中心を通る軸線方向に磁束ＭＦが形成される。この場合、図２に示すテーブルの甲板ＴＵの外縁に配置されたテープバンドコイルＴＢＣを回り込むように磁束ＭＦが形成される。本実施形態では、テープバンドコイルＴＢＣは磁気シールド材ＭＭを挟んでテーブルの甲板ＴＵの外縁に取り付けられているので、磁束ＭＦは甲板ＴＵの内部には侵入せず、その殆どがテープバンドコイルＴＢＣから距離ｂの範囲内の領域Ａに分布する。
【００３９】
このように磁束ＭＦが形成された状態で、例えば受電装置３００１を所持した利用者が領域Ａに配置された椅子に着座すると、受電装置３００１の受電側コイルＬ３１が送電装置１００の送電側コイルＬ１のループの外方に位置した状態となり、受電側コイルＬ３１と磁束ＭＦとが鎖交する。これにより、受電側コイルＬ３１がテープバンドコイルＴＢＣを構成する送電側コイルＬ１と磁気的に結合され、送電装置１００と受電装置３００１との間で非接触による給電が可能な状態になる。
【００４０】
このような状態で、磁束ＭＦが変化すると、この磁束の変化を補償するように受電装置３００１の受電側コイルＬ３１に交流電力が誘起される。受電側コイルＬ３１に誘起された交流電力は、変換部３１０１のダイオードＤ１１〜Ｄ１４から構成されるフルブリッジ整流回路により整流されてコンデンサＣ４１を充電し、定電圧回路ＰＴ１に供給される。
【００４１】
定電圧回路ＰＴ１は、上記フルブリッジ整流回路により整流された電力を所望の一定電圧に変換して出力する。定電圧回路ＰＴ１から出力された電圧は、コンデンサＣ５１により平滑化されて変換部３１０１から負荷ＬＤ１に供給される。
【００４２】
以上により、送電装置１００から受電装置３００１に対して非接触による給電が開始され、負荷ＬＤ１に電力が供給される。他の受電装置３００２〜３００ｎについても受電装置３００１と同様に、利用者がテーブルの周囲の領域Ａに配置された椅子に着座すると、受電側コイルＬ３２〜Ｌ３４が送電側コイルＬ１と磁気的に結合され、送電装置１００から受電装置３００２〜３００４に非接触による給電が開始され、負荷ＬＤ２〜ＬＤ４に電力が供給される。
【００４３】
上述の送電装置１００から受電装置３００１〜３００４への非接触給電による電力の供給状態は、受電モニタ装置４００によりモニタされる。本実施形態では、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍと送電側コイルＬ１との間の位置関係は、例えば、図２に示す領域Ａにおいて、椅子に着座した利用者が所持する受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４のそれぞれとテープバンドコイルＴＢＣとの間の距離の平均的な位置関係に設定される。
【００４４】
例えば、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍと送電装置１００の送電側コイルＬ１との間の距離は、椅子に着座した利用者が所持する受電装置３００１〜３００ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４のそれぞれとテープバンドコイルＴＢＣとの間の距離の平均値に相当する距離に設定される。この場合、受電モニタ装置４００は、受電装置３００１〜３００４の受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４に誘起される平均的な電力をモニタする。ただし、この例に限定されることなく、例えば、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍは、図２に示す領域ＡにおいてテープバンドコイルＴＢＣから最も遠い位置に配置してもよい。この場合、領域Ａにおいて最も磁気的結合度が小さい受電装置の受電電力をモニタすることができる。
【００４５】
受電モニタ装置４００は、送電側コイルＬ１からの受電電力をモニタし、その受電電力に関する情報を電圧モニタ信号ＳＤＣとして送電装置１００の電源部１１０にフィードバックする。電源部１１０は、電圧モニタ信号ＳＤＣによって示される受電側での受電電力に関する情報に基づき、送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３ｍとの間の距離に応じて、送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とから構成されるＬＣ直列共振回路を共振状態とし、受電側で所望の受電電力が得られるように送電側コイルＬ１を励磁する交流電力の周波数を調整してフィードバック制御を実施する。これにより、受電装置３００１〜３００４の負荷ＬＤ１〜ＬＤ４に対し、所望の電力が安定的に供給される。
【００４６】
上述した第１実施形態によれば、送電側コイルＬ１をテーブルの甲板ＴＵの外縁に配置したので、例えば家庭内において非接触による給電を容易に実施することができる。
また、受電装置３００１〜３００４が取り付けられた端末を所持する利用者は、テープバンドコイルＴＢＣが取り付けられたテーブルの甲板ＴＵの周囲に配置された椅子に着座する都度、利用者の端末に対する給電を実施することができる。この場合、利用者は、送電装置１００と受電装置３００１〜３００４との間の位置関係を意識する必要がなく、また、給電自体を意識する必要もない。従って、利用者に煩わしさを与えることなく、給電を実施することができる。
また、第１実施形態によれば、テーブルの甲板ＴＵの周囲の領域Ａの内部であれば、受電装置を備えた不特定多数の利用者の端末に対して給電を実施することができる。
【００４７】
＜変形例＞
上述の第１実施形態の変形例として、受電装置３００１〜３００ｎから、各受電装置の状態を送電装置１００へ無線で送信する構成を採用してもよい。この場合、受電装置に固有の識別番号を割り付け、この識別番号と受電状態に関する情報（例えば、満充電などに関する情報）や、受電装置の有無を判定するための情報を各受電装置から送電装置１００に送信してもよい。このような情報を各受電装置から送電装置１００に送信することにより、送電装置１００において、受電装置が存在しない場合に給電動作を停止するための制御、或いは、一時的に送電側コイルに対する通電を停止する制御などを実施することにより、消費電力を低減させることが可能になる。
なお、本変形例では、各受電装置から受電状態に関する情報を送信するものとしたが、利用形態に応じて任意の情報を送信することができる。
【００４８】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態では、屋内の出入口に送電装置の送電側コイルを配置し、屋内の出入口を通る利用者が所持する受電装置に対して送電装置から非接触による給電を実施する。
なお、第２実施形態では、屋内の出入口に送電側コイルＬ１を配置する場合を例として説明するが、この例に限定されず、利用者の動線上であれば、任意の通路に送電側コイルＬ１を配置してもよい。
【００４９】
図４は、本発明の第２実施形態による非接触給電システム２の構成例を示す図である。
図４において、非接触給電システム２は、送電装置１０２と受電装置３０２とを備えている。送電装置１０２は、図１に示す第１実施形態による送電装置１００の構成において、起動スイッチ１１１と、固体識別受信器（ＲＦＩＤ受信器）１２０とを更に備えている。本実施形態では、固体識別受信器１２０は、安定化電圧回路ＳＴが発生させる直流電圧から派生的に生成された電圧を電源電圧として動作する。起動スイッチ１１１は、出入口のドアのノブに取り付けられており、利用者がドアのノブを操作すると、起動スイッチ１１１が電源部１１０の周波数制御回路ＦＣを作動させる。送電装置１０２のその他の構成は、送電側コイルＬ１が出入口に配置される点を除いて、第１実施形態による送電装置１００と同様である。
【００５０】
受電装置３０２は、受電側コイルＬ３、共振用コンデンサＣ３、変換部３１０、ツェナーダイオードＤＺ、固体識別送信器（ＲＦＩＤ送信器）３２０を備えている。ここで、受電側コイルＬ３、共振用コンデンサＣ３、変換部３１０は、図１に示す例えば受電装置３００１の受電側コイルＬ３１、共振用コンデンサＣ３１、変換部３１０１に相当する要素である。また、変換部３１０のダイオードＤ１〜Ｄ４、コンデンサＣ４，Ｃ５、定電圧回路ＰＴは、それぞれ、図１に示す例えば受電装置３００１の変換部３１０１のダイオードＤ１１〜Ｄ４１、コンデンサＣ４１，Ｃ５１、定電圧回路ＰＴ１に相当する要素である。第２実施形態では、ダイオードＤ１〜Ｄ４から構成されるフルブリッジ整流回路の高電圧出力ノードには、ツェナーダイオードＤＺのカソードが接続され、このツェナーダイオードＤＺのアノードには固体識別送信器３２０の電源ノードが接続され、固体識別送信器３２０のグランドノードは、ダイオードＤ１〜Ｄ４から構成されるフルブリッジ整流回路の低電圧出力ノードに接続されている。また、受電装置３０２の出力部をなす定電圧回路ＰＴの出力部には、負荷ＬＤが接続されている。即ち、受電装置３０２は、ツェナーダイオードＤＺおよび固体識別送信器３２０を更に備える点を除けば、前述した図１に示す第１実施形態における受電装置３００１〜３００ｎのそれぞれと同様に構成されている。また、負荷ＬＤは、前述した図１に示す負荷ＬＤ１〜ＬＤｎのそれぞれに対応する。
【００５１】
図５は、第２実施形態による非接触給電システム２の送電装置１０２が備える送電側コイルＬ１の配置例を示す図である。
第２実施形態では、図５（Ａ）に示すように、送電側コイルＬ１は、利用者が通る出入口を送電側コイルＬ１のループが取り囲むようにして壁の内部に配置されている。送電側コイルＬ１は、送電装置１０２の電源部１１０により励磁される。起動スイッチ１１１は、利用者によるドアのノブの操作に連動して電源部１１０を起動させる。このような送電側コイルＬ１の配置により、本実施形態では、受電側コイルＬ３は、給電時においては、送電側コイルＬ１のループの内方の位置であって送電側コイルＬ１によって形成される磁束が鎖交する位置に配置される。ここで、本実施形態では、送電側コイルＬ１のループの内方とは、送電側コイルＬ１のループで閉じられた領域の内側を指す。
【００５２】
また、第２実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、送電側コイルＬ１のループの外方にフェライト材等の磁気シールド材ＭＭが取り付けられている。この図５（Ｂ）に示す磁気シールド材ＭＭは、図３に示す第１実施形態における磁気シールド材ＭＭと同様の目的で備えられたものである。本実施形態では、送電側コイルＬ１のループの外方にフェライト材等の磁気シール材ＭＭを取り付けたことにより、送電側コイルＬ１のループの内方に向かう磁束の分布、即ち、出入口の開口部に向かう磁束の分布の指向性を高めている。また、本実施形態でも、送電側コイルＬ１は、第１実施形態と同様のテープバンドコイルＴＢＣとして形成され得る。
図５（Ｂ）に示す例によれば、利用者が通過し得ない壁側に形成される磁束を無くし、出入口付近での磁束が高まるので、出入口を通過する利用者が所持する受電装置に対する給電を効率的に実施することができる。
【００５３】
また、図５（Ｃ）に示すように、図５（Ｂ）の例と同様に送電側コイルＬ１のループの外方にフェライト材等の磁気シール材ＭＭを取り付けると共に、出入口の上部側に位置する送電側コイルＬ１の一部と、出入口の下部側に位置する送電側コイルＬ１の一部を覆うようにして磁気シールド材ＭＭを設けてもよい。この例によれば、送電側コイルＬ１のループの全周のうち、出入口を通る利用者が所持する受電装置から遠い部分（出入口の水平方向の辺に位置する送電コイルＬ１の一部）から発生される磁束を抑制することにより、この利用者が所持する受電装置に近い領域（出入口の垂直方向の辺に位置する送電コイルＬ１の一部）の磁束を高めることができる。従って、出入口を通る利用者が所持する受電装置３０２の受電側コイルＬ３と送電側コイルＬ１との間の磁気的結合度が高まり、給電を効率化することができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５４】
次に、第２実施形態の動作を説明する。
受電装置３０２を備えた利用者が、送電側コイルＬ１が配置された屋内の出入口のドアのノブを操作すると、このノブの操作に連動して、起動スイッチ１１１が電源部１１０を作動させる。これにより、電源部１１０が送電側コイルＬ１を励磁し、送電側コイルＬ１が出入口付近に磁束を発生させる。
【００５５】
受電装置３０２を備えた利用者がドアを開けて出入口を通過する際、受電側コイルＬ３が送電側コイルＬ１のループの内部に位置する。このとき、送電側コイルＬ１が発生させる磁束が受電側コイルＬ３のループ内を通り、受電側コイルＬ３が送電側コイルＬ１と磁気的に結合される。これにより、受電側コイルＬ３に電圧が誘起される。受電側コイルＬ３に誘起された電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなるフルブリッジ整流回路により整流され、コンデンサＣ４を充電する。コンデンサＣ４に充電された電圧は定電圧回路ＰＴに供給され、定電圧回路ＰＴが一定電圧を出力する。定電圧回路ＰＴから出力された電圧はコンデンサＣ５を充電し、負荷ＬＤに供給される。
【００５６】
また、上記フルブリッジ整流回路により整流された電圧が、ツェナーダイオードＤＺにより規定される規定電圧Ｖｚ以上になると、受電装置３０２に備えられた固体識別送信器３２０に供給され、固体識別送信器３２０が動作する。この場合、固体識別送信器３２０は、例えば利用者を識別するための所定の識別番号を含む識別情報を送信する。送電装置１０２に備えられた固体識別受信器１２０は、固体識別送信器３２０から送信された上記識別情報を受信すると、この識別情報により示される識別番号により特定される利用者が、送電側コイルＬ１が配置された出入口を通過した旨を記録する。これにより、例えば、利用者が出入口を通過したことの履歴を記録し、その履歴を管理することができる。送電装置１０２は、起動スイッチ１１１が操作されてから一定時間が経過すると、送電側コイルＬ１の励磁を停止し、給電を停止する。
【００５７】
第２実施形態によれば、利用頻度の高い屋内の出入口や通路に送電側コイルＬ１を配置したことにより、利用者が出入口を通過する都度、受電装置３０２に対して給電を自動的に実施することができる。従って、第２実施形態によっても、利用者に意識させることなく、受電装置３０２に対する給電を実施することができる。
なお、本実施形態では、固体識別送信器３２０は、例えば利用者を識別するための所定の識別番号を含む識別情報を送信するものとしたが、第１実施形態と同様に受電状態に関する情報を送信するものとしてもよく、利用形態に応じて任意の情報を送信することができる。
【００５８】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
（構成の説明）
図６に、本発明の第３実施形態による非接触給電システム３の構成例を示す。
非接触給電システム３は、送電装置１０３、ｎ（ｎは任意の自然数）個の中継器２００１〜２００ｎ、（ｎ＋１）個の受電装置３０３０〜３０３ｎ、受電モニタ装置４００を備えている。
なお、図６に示す例では、ｎ個の中継器２００１〜２００ｎのうち、代表的に、中継器２００１と中継器２００ｎとが示されているが、中継器２００１と中継器２００ｎとの間には、図示しない中継器２００２，２００３，…，２００ｎ−１が存在する。同様に、受電装置３０３１と受電装置３０３ｎとの間には、図示しない受電装置３０３２，３０３３，…，３０３ｎ−１が存在する。
【００５９】
また、本実施形態では、非接触給電システム３は、ｎ個の中継器２００１〜２００ｎを備えるものとするが、その数は任意である。また、非接触給電システム３は、送電装置１０３に対応した受電装置３０３０を備えるとともに、ｎ個の中継器２００１〜２００ｎに対応したｎ個の受電装置３０３１〜３０３ｎを備えるものとするが、その数は任意であり、単数でもよく、複数でもよい。また、一つの中継器に対して備えられる受電装置の数も任意である。
【００６０】
送電装置１０３は、電力を電磁エネルギーに変換して空間に送出するものであり、前述した図１に示す第１実施形態における送電装置１００の構成において、前述した図４に示す第２実施形態における送電装置１０２の固体識別受信器１２０を更に備えたものに相当する。即ち、固体識別受信器１２０を備えた点を除けば、第３実施形態における送電装置１０３は、第１実施形態の送電装置１００と同様に構成される。
【００６１】
中継器２００１〜２００ｎは、送電装置１０３から送出された電磁エネルギー（電力）を中継して受電装置３０３１〜３０３ｎに伝送するためのものであり、送電装置１０３に対して従属的に磁気結合される。即ち、送電側コイルＬ１に対して中継器２００１が磁気結合され、この中継器２００１に対して図示しない中継器２００２が磁気結合され、この中継器２００２に対して図示しない中継器２００３が磁気結合され、以下同様にして、図示しない中継器２００ｎ−１に対して中継器２００ｎが磁気結合される。なお、中継器２００１〜２００ｎと受電装置３０３１〜３０３ｎとの位置関係によっては、１つの受電装置が複数の中継器と磁気結合される場合もあり得る。また、１つの中継器に複数の受電装置が磁気結合される場合もあり得る。
【００６２】
ここで、中継器２００１は、中継用コイルＬ２１と共振用コンデンサＣ２１との閉ループ回路から構成される。即ち、中継用コイルＬ２１の一端には共振用コンデンサＣ２１の一端が接続され、共振用コンデンサＣ２１の他端には、中継用コイルＬ２１の他端が接続されている。これら中継用コイルＬ２１と共振用コンデンサＣ２１とはＬＣ直列共振回路を形成しており、このＬＣ直列共振回路の共振周波数は、送電装置１０３の送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数と概ね一致している。他の中継器２００２（図示なし）〜２００ｎについても中継器２００１と同様に構成される。例えば、中継器２００ｎは、中継器２００１の中継用コイルＬ２１および共振用コンデンサＣ２１に相当する中継用コイルＬ２ｎおよび共振用コンデンサＣ２ｎから構成される。なお、図１では、簡略化のため、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎのそれぞれは１巻のループを形成するものとして模式的に示されているが、その巻数は任意である。
【００６３】
受電装置３０３０，３０３１〜３０３ｎは、送電装置１０３が発生させた磁束による電磁エネルギーを、直接又は中継器２００１〜２００ｎを介して受け取って電力に変換するためのものであり、それぞれ、前述の図１に示す第１実施形態における受電装置３００１〜３００ｎの構成において固体識別送信器３２００〜３２０ｎを更に備えている。例えば、受電装置３０３１は、第１実施形態における受電装置３００１の構成において、固体識別送信器（ＲＦＩＤ送信器）３２０１を更に備えている。この固体識別送信器３２０１の電源ノードには定電圧回路ＰＴ１の出力部が接続され、固体識別送信器３２０１のグランドノードは、ダイオードＤ１１〜Ｄ４１から構成されたフルブリッジ整流回路の低電圧出力ノードに接続されている。他の受電装置３０３０，３０３２（図示なし）〜３０３ｎの固体識別送信器３２００，３２０２（図示なし）〜３２０ｎについても同様である。
【００６４】
本実施形態では、受電装置３０３１に備えられた受電側コイルＬ３１は、送電装置１０３から受電装置３０３１への給電時に、中継用コイルＬ２１のループの外方の位置であって中継用コイルＬ２１によって形成される磁束が鎖交する位置に配置され、中継用コイルＬ２１と磁気結合される。ここで、中継用コイルＬ２１のループの外方とは、中継用コイルＬ２１によって形成されるループで閉じられた領域の外側を指す。
【００６５】
また、磁束が受信側コイルＬ３１に鎖交する位置とは、中継用コイルＬ２１を含む仮想平面（中継用コイルＬ２１が備えられたテーブルの甲板と平行な平面）と受電側コイルＬ３１のループの中心を通る軸線が略平行をなし、且つ、受電側コイルＬ３１の軸線が中継用コイルＬ２１の一部と交差する状態となる位置を指す。このような中継用コイルＬ２１と受電側コイルＬ３１との間の配置関係に関する条件は、例えば、後述の図７に示すように、上述の受電装置３０３１を備えた端末の利用者が、中継用コイルＬ２１を有する中継器２００１が設けられたテーブルの甲板の周囲に配置された椅子に着座した場合に満たされる。この場合、利用者は、受電側コイルＬ３１の軸線が自身の身体の前後方向と略一致するようにして、受電装置３０３１が備えられた端末を所持しているものとする。
【００６６】
なお、本実施形態では、受電装置３０３１の受電用コイルＬ３１は、中継器２００１の中継用コイルＬ２１と磁気結合されるものとするが、受電用コイルＬ３１は送電装置１０３の送電用コイルＬ１または他の中継器２００２（図示なし）〜２００ｎの中継用コイルＬ２２（図示なし）〜Ｌ２ｎと磁気結合されてもよい。
【００６７】
共振用コンデンサＣ３１は、受電側コイルＬ３１とＬＣ直列共振回路を形成している。これら受電側コイルＬ３１と共振用コンデンサＣ３１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数は、送電装置１０３の送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数と概ね一致している。ここで、前述のように、中継器２００１の中継用コイルＬ２１と共振用コンデンサＣ２１とにより形成されるＬＣ直列共振回路の共振周波数は、送電装置１０３の送電側コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とによるＬＣ直列共振回路の共振周波数と概ね一致している。従って、送電装置１０３の電源部１１０から見れば、送電装置１０３の送電側コイルＬ１および共振用コンデンサＣ１と、中継器２００１の中継用コイルＬ２１および共振用コンデンサＣ２１と、受電装置３０３１の受電側コイルＬ３１および共振用コンデンサＣ３１とが一体となって共振回路を形成し、これにより、送電装置１０３から受電装置３０３１への給電効率を高めている。
【００６８】
また、本実施形態では、変換部３１０１の出力部（即ち、定電圧回路ＰＴ１の出力部）には、固体識別送信器（ＲＦＩＤ送信器）３２０１が接続されている。本実施形態では、固体識別送信器３２０１は、第１実施形態の変形例で述べたように、受電の有無等の受電に関する受電情報を送信するものであるが、この例に限定されず、任意の情報を送信し得る。
受電装置３０３１のその他の構成は、第１実施形態の受電装置３００１と同様である。
【００６９】
他の受電装置３０３０，３０３２（図示なし）〜３０３ｎのそれぞれについても、受電装置３０３１と同様に構成されている。例えば、受電装置３０３ｎが備える受電側コイルＬ３ｎ、共振用コンデンサＣ３ｎ、変換部３１０ｎ、固体識別送信器３２０ｎは、それぞれ、受電装置３０３１が備える受電側コイルＬ３１、共振用コンデンサＣ３１、変換部３１０１、固体識別送信器３２０１に相当する。また、受電装置３０３ｎの変換部３１０ｎが備えるダイオードＤ１ｎ〜Ｄ４ｎ、コンデンサＣ４ｎ、定電圧回路ＰＴｎ、コンデンサＣ５ｎは、受電装置３０３１の変換部３１０１が備えるダイオードＤ１１〜Ｄ４１、コンデンサＣ４１、定電圧回路ＰＴ１、コンデンサＣ５１に相当する。
【００７０】
本実施形態では、受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎは、それぞれ、中継器２００１〜２００ｎと磁気結合される。即ち、受電装置３０３１の受電側コイルＬ３１は中継器２００１の中継用コイルＬ２１と磁気結合され、受電装置３０３２の受電側コイルＬ３２は中継器２００２の中継用コイルＬ２２と磁気結合され、以下同様にして、受電装置３０３ｎの受電側コイルＬ３ｎは中継器２００ｎの中継用コイルＬ２ｎと磁気結合される。また、本実施形態では、受電装置３０３０の受電側コイルＬ３０は、送電装置１０３の送電側コイルＬ１と直接的に磁気結合される。
【００７１】
受電モニタ装置４００は、第１実施形態と同様のものであるが、本実施形態では、上述の中継器２００１〜２００ｎにより電磁エネルギーを中継する際の伝送電力が下流側で減少する傾向があり、下流側での受電電力をモニタする目的から、受電モニタ装置４００を最終段の中継器２００ｎと磁気結合させる。ただし、この例に限らず、中継器２００１〜２００ｎのうちの任意のものに対して受電モニタ装置４００を磁気結合させてもよく、また、複数の受電モニタ装置を分散配置してもよい。
【００７２】
図７は、本発明の第３実施形態による非接触給電システム３が備える上述の図６に示す送電装置１０３の送電側コイルＬ１および中継器２００１〜２００ｎの中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの配置例を示す図である。図７に示す送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎは、それぞれ、図６に示す送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎを示している。ここで、図７（Ａ）は、テーブルの甲板に取り付けられた上述の図６に示す送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎをテーブルの上方から見た図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す送電側コイルＬ１または中継用コイルＬ２（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）から非接触給電が可能な領域ＰＦｘ（図７（Ａ）のＰＦ１〜ＰＦ４）を説明するための図である。図７（Ａ）では、上述の図６に示す送電装置１０３を構成する送電側コイルＬ１は、送電部１０３Ｌ１としてテーブルに備えられている。なお、送電側コイルＬ１から非接触給電が可能な領域も、中継用コイルＬ２から非接触給電が可能な領域と同様である。
【００７３】
図７（Ａ）に示す例では、送電部１０３Ｌ１（送電側コイルＬ１）と、中継器２００１〜２００ｎ（中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎ）は、概ね数珠状に配置されている。即ち、中継器２００１は送電部１０３Ｌ１の隣に位置し、中継器２００２は中継器２００１と中継器２００３の隣に位置する。以下同様にして、中継器２００３〜２００ｎが配置されている。なお、隣に位置する中継器は必ずしも接する必要はなく、受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎがテーブルの周囲に位置する際に、いずれかの中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎと磁気結合できる範囲内に位置すればよい。受電側コイルＬ３０〜Ｌ３ｎを備えた受電装置３０３０〜３０３ｎは、送電部１０３Ｌ１および中継器２００１〜２００ｎの周囲に配置された椅子にそれぞれ着座する利用者が所持する端末に組み込まれているものとする。
【００７４】
本実施形態では、送電部１０３Ｌ１および中継器２００１〜２００ｎはテーブルクロスに取り付けられる。即ち、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎは、それぞれ、テーブルの甲板上に敷かれるテーブルクロスの形状に沿ってそのテーブルクロスに取り付けられたコイルとして形成される。本実施形態では、説明の便宜上、テーブルクロスに取り付けられた中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎのループの形状は、テーブルの甲板の外周形状と略一致するものとする。従って、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎが取り付けられたテーブルクロスをテーブルに敷いた場合、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎは、テーブルの甲板の外周に沿って周回するようにテーブルに配置される。
【００７５】
なお、テーブルクロスに対するコイルの取り付け方法は任意である。例えば、自由度の有するテーブルクロスにするために送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの各線材をテーブルクロス（不織布）に繊維と共にコイルを織り込んでもよい。また、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎをテーブルクロスの表面または裏面に接着剤等で張り合わせてもよい。
【００７６】
送電側コイルＬ１には送電装置１０３の電源部１１０が接続され、送電側コイルＬ１は電源部１１０により励磁される。なお、図７（Ａ）では省略されているが、共振用コンデンサＣ１が送電側コイルＬ１と直列に接続されている。また、中継用コイルＬ２ｎには、前述したように、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍが磁気結合される。
【００７７】
ただし、図７（Ａ）の例に限定されることなく、送電装置１０３の送電側コイルＬ１、中継器２００１〜２００ｎの中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎは、相互に磁気結合が可能であることを限度として、任意の形態で配置可能である。また、受電装置３０３０〜３０３ｎの受電側コイルＬ３０〜Ｌ３ｎについても、送電側コイルＬ１または中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎと磁気結合することを限度に、任意の形態で配置可能である。
【００７８】
図７（Ａ）から理解されるように、本実施形態では、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの周囲に配置された椅子に利用者が着座すると、各利用者が所持する受電装置３０３０〜３０３ｎの受電側コイルＬ３０〜Ｌ３ｎは、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの各ループの外方に位置する。これにより、受電装置３０３０の受電側コイルＬ３０が、送電部１０３Ｌ１として備えられた送電側コイルＬ１と磁気結合され、受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎが、それぞれ、中継器２００１〜２００ｎに備えられた中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎと磁気結合される。
【００７９】
本実施形態では、図７（Ｂ）に示すように、中継器２００ｘ（図７（Ａ）の２００１〜２００ｎ）の中継用コイルＬ２（図７（Ａ）のＬ２１〜Ｌ２ｎ）から距離ｂによって規定される領域ＰＦｘの内部であれば、受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎと中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎとが磁気結合し、これにより送電装置１０３と受電装置３０３１〜３０３ｎとの間で非接触による給電が可能になる。ここで、図７（Ｂ）において、距離ｂは距離ａに等しく、距離ａは、テーブルの中心（例えば、テーブルの長手方向に沿った中心軸）からテーブルの外縁に位置する中継用コイルＬ２（テーブルの長手方向の外縁に位置する部分）までの距離である。従って、例えばテーブルの甲板の１辺の長さを５０cmとした場合、距離ａは約２５ｃｍとなり、磁気結合が可能な領域ＰＦｘを規定する距離ｂも約２５ｃｍとなる。このような領域ＰＦｘの大きさは、テーブルの周囲に椅子を配置するのに可能な大きさである。また、送電部１０３Ｌ１として備えられた送電側コイルＬ１についても同様に、送電側コイルＬ１から距離ｂによって規定される領域の内部であれば、受電装置３０３０の受電側コイルＬ３０と送電部１０３Ｌ１の送電用コイルＬ１とが磁気結合し、送電装置１０３と受電装置３０３０との間で非接触による給電が可能になる。従って、受電装置３０３０〜３０３ｎを備えた各利用者が領域ＰＦｘに配置された椅子に着座すれば、受電装置３０３０〜３０３ｎが領域ＰＦｘの内部に存在するため、各受電装置に対して効率よく非接触給電を実施することができる。
【００８０】
なお、図７（Ａ）に示す領域ＰＦ１は、送電部１０３Ｌ１の送電側コイルＬ１に対する磁気結合が可能な領域と、中継器２００１に取り付けられた中継用コイルＬ２１に対する磁気結合が可能な領域とを合成した領域を模式的に示している。他の領域ＰＦ２，ＰＦ３，ＰＦ４についても同様である。
【００８１】
利用者は、上述の領域ＰＦｘ（ＰＦ１〜ＰＦ４）の内部にいる限りにおいて、送電側コイルＬ１と受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎとの間の位置関係を意識することなく、送電部１０３Ｌ１または中継器２００１〜２００ｎが設けられたテーブルクロスが敷かれたテーブルの周囲に配置された椅子に座るだけで、送電装置１０３から直接又は中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎを介して受電装置３０３０〜３０３ｎへ非接触により電力を伝送して負荷ＬＤ０〜ＬＤｎに給電することが可能になる。
【００８２】
図８は、本発明の第３実施形態による非接触給電システム３が備える中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎを実現する中継器２００ｘ（図７（Ａ）の２００１〜２００ｎ）の構成例を示す図である。ここで、図８（Ａ）は、中継器２００ｘの中継用コイルＬ２の構成を示す５面図であり、図８（Ｂ）は、隣接した中継器の中継用コイルＬ２間の磁気結合を説明するための図である。図８（Ａ）において、中継用コイルＬ２の線材ＬＬはテーブルクロス（不織布）に繊維と共にコイルを織り込んだものやテーブルクロスの表面または裏面に接着剤等で張り合わせたものがある。その他、樹脂等の柔軟性を有する絶縁体（図示なし）で被覆した構造を有していることも挙げられる。送電側コイルＬ１を実現する送電部１０３Ｌ１についても同様である。
【００８３】
本実施形態では、図８（Ａ）に示すように、磁気結合に寄与しない領域からの磁束の漏えいを抑制するため、例えばフェライト材等の板状（薄層）の磁気シールド材ＭＭ（磁性体）の一面側に、中継用コイルＬ２（Ｌ２１〜Ｌ２ｎ）の線材ＬＬを配置している。本実施形態では、複数の中継器２００ｘがテーブル上に設けられた状態では、磁気シールド材ＭＭは、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの各線材ＬＬとテーブルの甲板の上面との間に位置する。このため、磁気シールド材ＭＭは、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎが形成する磁束の分布に指向性を持たせるように作用する。送電側コイルＬ１も中継用コイルＬ２と同様に、板状（薄層）の磁気シールド材の一面側に配置されており、このような配置により、送電側コイルＬ１によって形成される磁束の分布に指向性を持たせている。
【００８４】
また、図８（Ａ）の例では、上方から見て概略四角形の中継用コイルＬ２の４辺のうち、磁気結合に寄与しない１辺（例えば、図８（Ａ）に示す概略四角形の中継用コイルＬ２の上辺）が磁気シールド材ＭＭで覆われている。このように、磁気結合に寄与しない部分を磁気シールド材ＭＭで覆うことにより、第１実施形態と同様に、磁性結合領域を限定し、磁気結合に実質的に寄与しない領域からの磁束の漏えいを抑制する。これにより、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎと受電側コイルＬ３１〜Ｌ３４との間の磁気結合に寄与する磁束密度を更に高め、給電効率を改善する。送電側コイルＬ１も中継用コイルＬ２と同様に、磁気結合に寄与しない部分が磁気シールド材で覆われ、磁気結合に寄与しない部分での磁束の漏えいが抑制されている。
【００８５】
また、図８（Ａ）に示す中継用コイルＬ２の例によれば、隣接して配置された２つの中継器にそれぞれ配置される中継用コイルＬ２間の磁気結合を効果的に得ることができる。即ち、図８（Ｂ）に示すように、或るテーブルに配置された中継器２００ｍ（図７の中継器２００１〜２００ｎのうちの何れか１つ）の中継用コイルＬ２を構成する磁気シールド材ＭＭｍ上の線材ＬＬｍは、その一方側に配置された中継器２００ｍ−１の中継用コイルＬ２を構成する磁気シールド材ＭＭｍ−１上の線材ＬＬｍ−１と隣接すると共に、その他方側に配置された中継器２００ｍ＋１の中継用コイルＬ２を構成する磁気シールド材ＭＭｍ＋１上の線材ＬＬｍ＋１と隣接する。ここで、例えば、線材ＬＬｍとＬＬｍ＋１は、磁気シールド材ＭＭｍと磁気シールド材ＭＭｍ＋１から形成される薄層の磁性体の上に隣接して位置する。このため、一方の線材ＬＬｍ＋１により形成された磁束が他方の線材ＬＬｍと効率的に鎖交し、隣り合う２つの中継用コイルＬ２間の磁気結合を高めることができ、磁気エネルギーの伝達を効率的に実施することができる。
【００８６】
（動作の説明）
次に、第３実施形態による非接触給電システム３の動作を説明する。
第１実施形態と同様に、送電装置１０３において、電源部１１０が送電側コイルＬ１を励磁すると、送電側コイルＬ１のループの中心を通る軸線方向に磁束が形成される。この場合、図７に示す送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎの線材を回り込むように磁束が形成される。本実施形態では、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎは磁気シールド材ＭＭ上に配置されるので、磁束はテーブルの甲板の内部には侵入せず、その殆どがテーブルの甲板の外部であって送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎから距離ｂの範囲内の領域ＰＦｘ（ＰＦ１〜ＰＦ４）に分布する。
【００８７】
このように磁束が形成された状態で、例えば受電装置３０３１を所持した利用者が領域ＰＦ１に配置された椅子に着座すると、受電装置３０３１の受電側コイルＬ３１が中継用コイルＬ２１の外方に位置した状態となり、中継用コイルＬ２１によって形成される磁束が受電側コイルＬ３１と鎖交する。これにより、受電側コイルＬ３１が中継用コイルＬ２１と磁気的に結合された状態になる。
【００８８】
このような状態で、送電装置１０３の送電側コイルＬ１により形成される磁束が変化すると、この磁束の変化が中継用コイルＬ２１を介して受電装置３０３１の受電側コイルＬ３１に伝達され、この磁束の変化に従って受電装置３０３１の受電側コイルＬ３１に交流電力が誘起される。受電側コイルＬ３１に誘起された交流電力は、変換部３１０１のダイオードＤ１１〜Ｄ４１から構成されるフルブリッジ整流回路により整流されてコンデンサＣ４１を充電し、定電圧回路ＰＴ１に供給される。定電圧回路ＰＴ１は、上記フルブリッジ整流回路により整流された電力を所望の一定電圧に変換して出力する。定電圧回路ＰＴ１から出力された電圧は、コンデンサＣ５１を充電して受電装置３０３１から負荷ＬＤ１に供給される。
【００８９】
また、受電装置３０３１の固体識別送信器３２０１は、例えば、第１実施形態の変形例と同様に、受電の有無等に関する受電情報を送電装置１０３に送信してフィードバックする。即ち、固体識別送信器３２０１は、受電装置３０３１に予め割り付けられた固有の識別番号と共に、受電の有無等の受電に関する受電情報（例えば、充電中、過充電、満充電などに関する情報）を送信する。送電装置１０３の固体識別受信器１２０は、受電装置３０３１から送信された受電情報を受信する。電源部１１０は、固体識別受信器１２０によって受信された受電情報に基づいて、給電を必要とする受電装置の有無を判定する。そして、給電を必要とする受電装置の有無に応じて、送電を停止したり、送電側コイルＬ１の交流電力の周波数を最適に制御したり、間欠動作を実施したり、等々、動作モードを切り替えることにより効率的に送電する。
また、受電装置３０３１の固体識別送信器３２０１は、第２実施形態と同様に、利用者の識別番号に関する情報を無線により送電装置１０３へ送信してもよい。
【００９０】
以上により、送電装置１０３から受電装置３０３０に対して非接触による給電が実施され、負荷ＬＤ０に電力が供給されるとともに、送電装置１０３から中継器２００１を介して受電装置３０３１に対して非接触による給電が実施され、負荷ＬＤ１に電力が供給される。他の受電装置３０３２（図示なし）〜３０３ｎについても受電装置３０３１と同様に、利用者がテーブルの周囲に配置された椅子に着座すると、受電側コイルＬ３２（図示なし）〜Ｌ３ｎが中継器２００２（図示なし）〜２００ｎとそれぞれ磁気的に結合され、送電装置１０３から中継器２００２（図示なし）〜２００ｎを介して受電装置３０３２〜３０３ｎに非接触による給電が開始され、負荷ＬＤ２〜ＬＤｎに電力が供給される。図６の例では、例えば、終端に位置する受電側コイルＬ３ｎは中継器２００１〜２００ｎの全てを介して送電側コイルＬ１と磁気結合され、送電装置１０３から受電装置３０３ｎに非接触による給電が開始される。
【００９１】
上述の送電装置１０３から中継器２００１〜２００ｎを介した受電装置３０３１〜３０３ｎへの非接触給電による電力の供給状態は、受電モニタ装置４００により逐次モニタされる。本実施形態では、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍと中継用コイルＬ２ｎとの間の位置関係は、例えば、図７に示す領域ＰＦ１〜ＰＦ４において、椅子に着座した利用者が所持する受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎと中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎとの間の距離の平均的な位置関係に設定される。
【００９２】
例えば、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍと中継用コイルＬ２ｎとの間の距離は、受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎと、中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎとの間の距離の平均値に相当する距離に設定される。この場合、中継用コイル間の伝送率が一定と仮定すれば、受電モニタ装置４００は、受電装置３０３１〜３０３ｎの受電側コイルＬ３１〜Ｌ３ｎに誘起される平均的な電力をモニタする。ただし、この例に限定されることなく、例えば、受電モニタ装置４００の受電側コイルＬ３ｍは、図７に示す領域ＰＦ１〜ＰＦ４において中継用コイルから最も遠い位置に配置してもよい。この場合、領域ＰＦ１〜ＰＦ４において最も磁気的結合度が小さい受電装置の受電電力をモニタすることができる。
【００９３】
受電モニタ装置４００は、中継用コイルＬ２ｎからの受電電力をモニタし、その受電電力に関する情報を電圧モニタ信号ＳＤＣとして送電装置１０３の電源部１１０にフィードバックする。電源部１１０は、電圧モニタ信号ＳＤＣによって示される受電側での受電電力に関する情報に基づき、受電側で所望の受電電力が得られるように例えば送電側コイルＬ１を励磁する交流電力の周波数を調整してフィードバック制御を実施する。これにより、受電装置３０３１〜３０３ｎの負荷ＬＤ１〜ＬＤｎに対し、所望の電力が安定的に供給される。
【００９４】
上述した第３実施形態によれば、送電装置１０３から、中継器２００１〜２００ｎに取り付けられた中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎを介して受電装置３０３１〜３０３ｎに電力を供給するので、受電装置ごとに送電装置１０３を準備する必要がない。従って、受電装置３０３１〜３０３ｎの数が増えたとしても、１つの送電装置１０３から多数の受電装置３０３１〜３０３ｎに対して非接触給電を実施することができる。
【００９５】
また、受電装置３０３０〜３０３ｎが組み込まれた端末を所持する利用者は、送電側コイルＬ１や複数の中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎが設けられたテーブルの甲板の周囲の椅子に着座する都度、自身が所持する端末に対する給電を実施することができる。この場合、利用者は、送電装置１０３の送電側コイルＬ１または中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎと受電装置３０３０〜３０３ｎとの間の位置関係を意識する必要がない。従って、利用者に煩わしさを与えることなく、利用者の端末に対する給電を実施することができる。
また、第３実施形態によれば、テーブルの甲板の周囲の領域ＰＦ１〜ＰＦ４の内部であれば、受電装置を備えた不特定多数の利用者の端末に対して非接触給電を実施することができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形、変更、修正、置換等が可能である。例えば、上述の実施形態では、テーブルの甲板、出入口に送電側コイルＬ１を配置するものとしたが、受電側コイルＬ３０〜Ｌ３ｎが、送電側コイルＬ１または中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎによって形成される磁束と鎖交する位置に配置され得ることを限度として、送電側コイルＬ１および中継用コイルＬ２１〜Ｌ２ｎはどのような場所に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１，２，３…非接触給電システム
１００，１０２，１０３…送電装置
１０３Ｌ１…送電部
１１０…電源部
１１１…起動スイッチ
１２０…固体識別受信器
２００１〜２００ｎ，２００ｘ…中継器
３００１〜３００ｎ，３０２，３０３０〜３０３ｎ…受電装置
３１０，３１０１〜３１０ｎ，４１０…変換部
３２０，３２０１〜３２０ｎ…固体識別送信器
４００…受電モニタ装置
ＡＣ…交流電源
Ｃ１，Ｃ２１〜Ｃ２ｎ，Ｃ３，Ｃ３１〜Ｃ３ｎ，Ｃ３ｍ…共振用コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ１１〜Ｄ４１，Ｄ１ｎ〜Ｄ４ｎ，Ｄ１ｍ〜Ｄ４ｍ…ダイオード
ＤＺ…ツェナーダイオード
ＦＣ…周波数制御回路
Ｌ１…送電側コイル
Ｌ２，Ｌ２１〜Ｌ２ｎ…中継用コイル
Ｌ３，Ｌ３０〜Ｌ３ｎ，Ｌ３ｍ…受電側コイル
ＭＭ…磁気シールド材（磁性体）
Ｑ１，Ｑ２…Ｎチャネル型電界効果トランジスタ
ＳＴ…安定化電圧回路
【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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