(57)【要約】【課題】給電コイルを電力分配部から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することが可能な給電装置を提供する。【解決手段】この給電装置１００は、１次巻線１６ａ〜１６ｄが直列に接続され、１次巻線１６ａと２次巻線１６ｅとが絶縁された変成器１７ａおよび変成器１７ｂ〜１７ｄからなる電力分配部１６と、変成器１７ｂ〜１７ｄの２次巻線１６ｅ〜１６ｈにそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有する同軸ケーブル３と、同軸ケーブル３に接続された給電コイル２２を含むアンテナ部２とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側が直列に接続され、前記１次側と、２次側とが絶縁された複数の変成器からなる電力分配部と、
前記複数の変成器の２次側にそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有する伝送線と、
前記伝送線に接続された給電コイルを含む給電アンテナ部とを備える、給電装置。
【請求項２】
前記電力分配部は、互いに直列に接続された複数の１次巻線と、前記複数の１次巻線に対応するようにそれぞれ設けられた複数の２次巻線とを含む、請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記給電アンテナ部は、前記給電コイルのインピーダンスを前記伝送線の前記所定の特性インピーダンスに整合させる第１整合部を含む、請求項１または２に記載の給電装置。
【請求項４】
外部受電装置に給電を行うための電力を前記給電アンテナ部側に出力する駆動部と、
前記駆動部の出力インピーダンスを前記複数の変成器の１次側のインピーダンスの合計値に整合させる第２整合部とをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項５】
前記伝送線は、同軸ケーブルまたは平行フィーダのうちのいずれか一方を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項６】
前記伝送線は、前記同軸ケーブルを含み、
前記同軸ケーブルは、内部導体と、外部導体とを含み、
前記内部導体は、前記変成器の２次側および前記給電アンテナ部に接続されているとともに、前記外部導体は、接地されている、請求項５に記載の給電装置。
【請求項７】
前記伝送線は、前記平行フィーダを含み、
前記平行フィーダ、前記給電アンテナ部および前記変成器の２次側は、平衡回路となるように構成されている、請求項５に記載の給電装置。
【請求項８】
前記給電コイルは、互いに直列に接続された複数の給電コイル部を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項９】
前記電力分配部が内部に配置された給電装置本体部をさらに備え、
前記給電アンテナ部は、前記給電装置本体部と別個に設けられ、前記給電コイルがそれぞれ内部に配置された複数の給電台を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給電装置に関し、特に、電力分配部を備えた給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力分配部を備えた給電装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、変圧装置を備えた電力蓄積手段の充放電装置が開示されている。この充放電装置には、変圧装置と、交流電源と、複数の電力蓄積手段と、複数の電力変換器とが設けられている。変圧装置は、互いに直列に接続された複数の１次巻線と、並列的に設けられた複数の２次巻線とを含む。１次巻線は、交流電源に接続されている。複数の２次巻線は、複数の電力変換器の交流側（１次側）にそれぞれ接続されている。また、複数の電力蓄積手段は、複数の電力変換器の直流側（２次側）にそれぞれ接続されている。これにより、１つの交流電源から、複数の電力蓄積手段に電力を分配しながら同時に供給することが可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００―２０９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載の充放電装置（給電装置）において、複数の電力蓄積手段（給電コイル）を変圧装置（電力分配部）から離間して配置する場合には、変圧装置と電力変換器との間または電力変換器と電力蓄積手段との間に伝送線を設ける必要がある。この場合、伝送線と電力蓄積手段（給電コイル）とのインピーダンスの整合がなされず、交流電源から電力蓄積手段までの電力の伝送効率が低下するという問題点があると考えられる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、給電コイルを電力分配部から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することが可能な給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による給電装置は、１次側が直列に接続され、１次側と２次側とが絶縁された複数の変成器からなる電力分配部と、複数の変成器の２次側にそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有する伝送線と、伝送線に接続された給電コイルを含む給電アンテナ部とを備える。
【０００８】
この発明の一の局面による給電装置では、上記のように、複数の変成器の２次側にそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有する伝送線を、給電コイルにそれぞれ接続するように設けることにより、容易に、給電コイル側のインピーダンスを、伝送線の所定の特性インピーダンスに整合するように構成することができる。この場合、給電コイル側のインピーダンスと伝送線のインピーダンスとが整合しない状態になるのを抑制することができるので、伝送線を伝送する電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。その結果、給電コイルを電力分配部から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、電力分配部は、互いに直列に接続された複数の１次巻線と、複数の１次巻線に対応するようにそれぞれ設けられた複数の２次巻線とを含む。このように構成すれば、容易に、１次側が直列に接続され、１次側と２次側とが絶縁された複数の変成器からなる電力分配部を構成することができる。
【００１０】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、給電アンテナ部は、給電コイルのインピーダンスを伝送線の所定の特性インピーダンスに整合させる第１整合部を含む。このように構成すれば、給電コイルのインピーダンスと伝送線のインピーダンスとが整合されるので、給電コイルを電力分配部から離間して配置する場合にも、確実に、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。なお、本明細書では、給電コイルのインピーダンスとは、給電コイル単体のインピーダンスを意味するのみならず、給電装置が外部受電装置に給電を行っている状態（給電コイルと外部受電装置の受電アンテナとが電磁界結合している状態）での給電コイルのインピーダンス（負荷抵抗）を含む広い概念を意味する。
【００１１】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、外部受電装置に給電を行うための電力を給電アンテナ部側に出力する駆動部と、駆動部の出力インピーダンスを複数の変成器の１次側のインピーダンスの合計値に整合させる第２整合部とをさらに備える。このように構成すれば、駆動部の出力インピーダンスと、複数の変成器の１次側（複数の１次巻線）のインピーダンスの合計値とが整合されるので、伝送線による電力の伝送効率の低下を抑制することに加えて、駆動部から電力分配部までの電力の伝送効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、伝送線は、同軸ケーブルまたは平行フィーダのうちのいずれか一方を含む。このように構成すれば、同軸ケーブルまたは平行フィーダは、所定の特性インピーダンスを有するので、同軸ケーブルまたは平行フィーダのうちのいずれか一方を用いることにより、より容易に、給電コイル側のインピーダンスを、伝送線の所定の特性インピーダンスに整合するように構成することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、伝送線は、同軸ケーブルを含み、同軸ケーブルは、内部導体と、外部導体とを含み、内部導体は、変成器の２次側および給電アンテナ部に接続されているとともに、外部導体は、接地されている。このように構成すれば、同軸ケーブルの外部導体は接地されているので、内部導体に比較的高い周波数で、かつ、比較的大きな電流が流れた場合でも、同軸ケーブルの外部に電磁波（ノイズ）が放射されるのを抑制することができる。
【００１４】
上記同軸ケーブルまたは平行フィーダのうちのいずれか一方を含む給電装置において、好ましくは、伝送線は、平行フィーダを含み、平行フィーダ、給電アンテナ部および変成器の２次側は、平衡回路となるように構成されている。このように構成すれば、平行フィーダ、給電アンテナ部および変成器の２次側を、不平衡回路となるように構成する場合と異なり、給電コイルからの電界放射を抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、給電コイルは、互いに直列に接続された複数の給電コイル部を含む。このように構成すれば、所定の特性インピーダンスを有する１本の伝送線に対して複数の給電コイル部を設けることができるので、伝送線の数よりも多くの受電装置に給電を行うことができる。その結果、同時に給電を行うことが可能な受電装置の数を増やすように構成した場合でも、所定の特性インピーダンスを有する伝送線の数の増大を抑制することができる。
【００１６】
上記一の局面による給電装置では、好ましくは、電力分配部が内部に配置された給電装置本体部をさらに備え、給電アンテナ部は、給電装置本体部と別個に設けられ、給電コイルがそれぞれ内部に配置された複数の給電台を含む。このように構成すれば、給電装置本体部と給電台とは、別個に設けられているので、給電装置本体部と給電台とが一体的に設けられている場合と異なり、給電装置本体部および給電台の配置の自由度を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記のように、給電コイルを電力分配部から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態および第２実施形態による給電装置の全体構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による給電装置の給電台に受電装置を配置した状態を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による給電装置の全体構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による受電装置の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態による給電装置の電力分配および給電を行うための構成を示した回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態による給電装置のシミュレーションを行うために用いた回路図である。
【図７】本発明の第２実施形態による給電装置の電力分配および給電を行うための構成を示した回路図である。
【図８】本発明の第３実施形態による給電装置の電力分配および給電を行うための構成を示した回路図である。
【図９】本発明の第３実施形態による給電装置の給電台に受電装置を配置した状態を示した斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による給電装置の全体構成を示した斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による給電装置の給電台に受電装置を配置した状態を示した斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の変形例によるアンテナ部を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による給電装置１００の構成について説明する。第１実施形態による給電装置１００は、給電装置１００の近傍に配置された受電装置２００に対して、給電装置１００と受電装置２００との間に配線等を設けずに、電力を供給すること（非接触給電装置として）が可能に構成されている。なお、受電装置２００は、本発明の「外部受電装置」の一例である。
【００２１】
図１に示すように、給電装置１００には、本体部１と、アンテナ部２とが配置されている。また、本体部１とアンテナ部２との間には、同軸ケーブル３が配置されている。これにより、給電装置１００は、本体部１からアンテナ部２に、同軸ケーブル３を介して、電力を供給するように構成されている。ここで、第１実施形態では、同軸ケーブル３は、所定の特性インピーダンスＺ１を有するように構成されている。たとえば、同軸ケーブル３は、特性インピーダンスＺ１が５０Ωや７５Ωになるように構成されている。なお、本体部１は、本発明の「給電装置本体部」の一例である。また、アンテナ部２は、本発明の「給電アンテナ部」の一例である。また、同軸ケーブル３は、本発明の「所定の特性インピーダンスを有する伝送線」の一例である。
【００２２】
ここで、第１実施形態では、アンテナ部２は、本体部１とは、別個に設けられた給電台２１ａ〜２１ｄを含む。そして、給電台２１ａ〜２１ｄの内部には、それぞれ給電コイル２２が配置されている。図２に示すように、給電台２１ａ〜２１ｄの上面は、平坦面状に形成されており、受電装置２００を配置することが可能に構成されている。なお、図２では、３つの受電装置２００が、給電台２１ａ〜２１ｄのうちの３つの給電台２１ａ〜２１ｃの上面に配置された場合を例として示している。この場合、給電装置１００から給電台２１ａ〜２１ｃに含まれるそれぞれの給電コイル２２を介して、３つの受電装置２００に対して同時に給電することが可能である。
【００２３】
次に、図３を参照して、給電装置１００の装置構成について説明する。
【００２４】
本体部１には、制御部１１と、通信部１２と、電源部１３と、駆動部１４と、本体部側整合部１５と、電力分配部１６とが設けられている。なお、本体部側整合部１５は、本発明の「第２整合部」の一例である。
【００２５】
制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等を含み、通信部１２や駆動部１４など、給電装置１の全体の制御を行うように構成されている。
【００２６】
通信部１２は、受電装置２００と双方向通信を行うように構成されている。たとえば、制御部１１は、通信部１２を介して、受電装置２００の特性に関する情報、受電電圧の情報、および、受電装置２００の消費電流値の情報などを取得するように構成されている。
【００２７】
電源部１３は、たとえば、ＡＣ／ＤＣコンバータを含み、電源部１３は、外部に設けられた商用電源から交流の電力を取得するとともに、取得した電力を直流に整流して出力するように構成されている。また、電源部１３は、制御部１１からの指令に基づいて、出力する電圧値を変化させることが可能に構成されている。
【００２８】
駆動部１４は、ゲートドライブ回路および複数のスイッチング素子を含み、電源部１３に接続されている。そして、駆動部１４は、制御部１１からの指令に基づいて、ゲートドライブ回路により複数のスイッチング素子を駆動させることにより、電源部１３から供給される電力を、受電装置２００に給電を行うための交流の電力に変換して、アンテナ部２側に出力するように構成されている。
【００２９】
具体的には、複数のスイッチング素子は、たとえば、４つのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなり、ゲートドライブ回路および４つのＦＥＴは、Ｈブリッジ型の駆動回路として構成されている。また、ＦＥＴには、電源部１３からの電圧が印加されている。そして、駆動部１４は、Ｈブリッジ型の駆動回路に含まれるＦＥＴを給電コイル２２（および後述する受電アンテナ２０）の共振周波数によりオンオフすることにより、共振周波数を有する交流を生じさせるように構成されている。なお、共振周波数は、給電装置１００および受電装置２００ともに、たとえば、規格等（Ａ４ＷＰ等）により定められた周波数（６．７８ＭＨｚ）に設定されている。これにより、磁気共鳴方式による給電を行うことが可能に構成されている。また、同軸ケーブル３は、この共振周波数を有する電力を、比較的電力の減衰が小さい状態で伝達させることが可能である。
【００３０】
本体部側整合部１５は、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２を電力分配部１６の１次側のインピーダンスＺ３に整合させるように構成されている。なお、整合に関する詳細な説明は、後述する。
【００３１】
電力分配部１６は、４本の同軸ケーブル３に接続されており、駆動部１４から供給された電力を、４本の同軸ケーブル３にそれぞれ分配しながら、アンテナ部２側に伝達するように構成されている。
【００３２】
また、アンテナ部２には、給電台２１ａ〜２１ｄが設けられており、給電台２１ａ〜２１ｄには、それぞれ給電コイル２２およびアンテナ部側整合部２３が設けられている。なお、アンテナ部側整合部２３は、本発明の「第１整合部」の一例である。
【００３３】
給電コイル２２は、線材やプリント基板のパターンなどにより形成されたコイルからなり、本体部１から供給される電力により給電磁界を発生させるように構成されている。そして、給電コイル２２は、後述する受信アンテナ２０１と電磁界結合するように構成されている。
【００３４】
アンテナ部側整合部２３は、給電コイル２２のインピーダンスＺ４を同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１に整合させるように構成されている。なお、整合に関する詳細な説明は、後述する。
【００３５】
次に、図４を参照して、受電装置２００の構成について説明する。
【００３６】
受電装置２００には、受電アンテナ２０１と、整流部２０２と、電力変換部２０３と、負荷２０４と、制御部２０５と、通信部２０６とが設けられている。たとえば、受電装置２００は、携帯電話（スマートフォン）からなる。
【００３７】
受電アンテナ２０１は、アンテナコイルおよび共振コンデンサなどを有する共振回路を含み、給電コイル２２と電磁界結合することが可能に構成されている。そして、受電アンテナ２０１は、給電コイル２２と電磁界結合することにより、給電装置１００から電力を受電するように構成されている。また、受電アンテナ２０１は、給電台２１ａ〜２１ｄの上面に配置された場合に、給電コイル２２と対向する位置に配置されるように設けられている。
【００３８】
整流部２０２は、複数のダイオードなどを含み、受電アンテナ２０１が受電した交流の電流を、直流の電流に変換するように構成されている。また、電力変換部２０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータからなり、整流部２０２からの電力の電圧を、負荷２０４の駆動に適した所定の電圧に変換して、負荷２０４に印加するように構成されている。
【００３９】
負荷２０４は、たとえば、２次電池からなり、２次電池は、電力変換部２０３からの電力を充電するように構成されている。
【００４０】
制御部２０５は、受電装置２００の全体の制御を行うように構成されている。たとえば、制御部２０５は、通信部２０６を介して、受電装置２００の特性に関する情報、受電電圧の情報、および、受電装置２００の消費電流値の情報などを給電装置１００に送信するように構成されている。
【００４１】
次に、図５を参照して、第１実施形態による給電装置１００の電力分配および給電を行うための構成の詳細について説明する。
【００４２】
第１実施形態では、本体部側整合部１５は、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２を、電力分配部１６の１次巻線１６ａ〜１６ｄのインピーダンスの合計値Ｚ３に整合させるように構成されている。
【００４３】
具体的には、本体部側整合部１５は、たとえば、トランスを含み、本体部側整合部１５のトランスに巻回されている１次巻線および２次巻線の巻線比は、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２と１次巻線１６ａ〜１６ｄのインピーダンスの合計値Ｚ３とのインピーダンス整合比に対応するように構成されている。すなわち、本体部側整合部１５は、トランスに巻回されている１次巻線および２次巻線の巻線比が、（Ｚ２の平方根）：（Ｚ３の平方根）となるように構成されている。なお、図５では、トランスとして、オートトランスを用いた例を示している。なお、トランスとして、１次巻線と２次巻線とが絶縁されるように構成されたトランスを用いてもよい。
【００４４】
たとえば、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２が８Ω、１次巻線１６ａ〜１６ｄのインピーダンスの合計値Ｚ３が２００Ωの場合には、本体部側整合部１５のトランスに巻回されている１次巻線および２次巻線の巻線比は、１：５（＝（８の平方根）：（２００の平方根））となるように構成される。
【００４５】
また、本体部側整合部１５のトランスは、トロイダルコアを用いた伝送線路トランスにより構成されている。これにより、本体部側整合部１５のトランスを、単に１次巻線および２次巻線を有するトランスを用いる場合に比べて、リークインダクタンスが生じるのを抑制することが可能になる。
【００４６】
ここで、第１実施形態では、電力分配部１６は、１次巻線１６ａ〜１６ｄが直列に接続され、１次巻線１６ａ（１次巻線１６ｂ〜１６ｄ）と２次巻線１６ｅ（２次巻線１６ｆ〜１６ｈ）とが絶縁された複数の変成器（変成器１７ａ〜１７ｄ）からなる。図５では、電力分配部１６の分配数を４として、１次巻線１６ａおよび２次巻線１６ｅを含む変成器１７ａと、１次巻線１６ｂおよび２次巻線１６ｆを含む変成器１７ｂと、１次巻線１６ｃおよび２次巻線１６ｇを含む変成器１７ｃと、１次巻線１６ｄおよび２次巻線１６ｈを含む変成器１７ｄとを含む電力分配部１６を示している。なお、１次巻線１６ａ〜１６ｄは、本発明の「１次側」の一例である。また、２次巻線１６ｅ〜１６ｈは、本発明の「２次側」の一例である。
【００４７】
また、電力分配部１６は、互いに直列に接続された１次巻線１６ａ〜１６ｄと、１次巻線１６ａ〜１６ｄに対応するようにそれぞれ並列的に設けられた２次巻線１６ｅ〜１６ｈとを含む。また、２次巻線１６ｅ〜１６ｈは、同軸ケーブル３にそれぞれ接続されている。
【００４８】
電力分配部１６の１次巻線１６ａ〜１６ｄと駆動部１４とは、直列的に接続されている。具体的には、１次巻線１６ａの一方側は、本体部側整合部１５に接続されており、１次巻線１６ａの他方側は、１次巻線１６ｂの一方側に接続されている。また、１次巻線１６ｂの他方側は、１次巻線１６ｃの一方側に接続されている。また、１次巻線１６ｃの他方側は、１次巻線１６ｄの一方側に接続されており、１次巻線１６ｄの他方側は接地されている。
【００４９】
上記のように、１次巻線１６ａ〜１６ｄと駆動部１４とは、直列的に接続されているので、受電装置２００が配置されていない給電台２１ｄに対応する１次巻線１６ｄに過度に電流が流れるのを抑制することが可能になる。以下、理由を説明する。
【００５０】
ここで、１次巻線１６ａ〜１６ｄと駆動部１４とは、直列的に接続されていない場合である１次巻線１６ａ〜１６ｄが駆動部１４に対してそれぞれ並列的に接続されている場合について説明する。
【００５１】
１次巻線１６ａ〜１６ｄが駆動部１４に対してそれぞれ並列的に接続されている場合で、かつ、給電台２１ａ〜２１ｄのうちの給電台２１ａ〜２１ｃの上面に受電装置２００が配置されている場合には、受電装置２００が配置されていない給電台２１ｄに対応する１次巻線１６ｄのインピーダンスが、受電装置２００が配置されている給電台２１ａ〜２１ｃに対応する１次巻線１６ａ〜１６ｃのインピーダンスよりも小さくなる。この場合、給電台２１ｄに対応する１次巻線１６ｄ、給電コイル２２およびアンテナ部側整合部２３などに比較的大きな電流が流れる。その結果、１次巻線１６ｄ、給電コイル２２およびアンテナ部側整合部２３の内部抵抗などにより損失が生じる。したがって、１次巻線１６ａ〜１６ｄが駆動部１４に対してそれぞれ並列的に接続されている場合には、電力の伝送効率が低下する場合がある。
【００５２】
一方、１次巻線１６ａ〜１６ｄと駆動部１４とが直列的に接続されている場合には、１次巻線１６ａ〜１６ｄには、同じ大きさの電流が流れるので、１次巻線１６ａ〜１６ｄのいずれかに過度に電流が流れる状態は生じない。
【００５３】
電力分配部１６の２次巻線１６ｅ〜１６ｈは、１次巻線１６ａ〜１６ｄに対応するようにそれぞれ並列的に設けられている。具体的には、２次巻線１６ｅの一方側は、同軸ケーブル３の内部導体３１に接続されている。また、２次巻線１６ｅの他方側は、同軸ケーブル３の外部導体３２に接続されているとともに、接地されている。また、２次巻線１６ｆ〜１６ｈは、２次巻線１６ｅと同様にそれぞれ同軸ケーブル３に接続されており、接地されている。これにより、２次巻線１６ｅ〜１６ｈ同士は、互いに絶縁された状態になる。また、２次巻線１６ｅ〜１６ｈは、スター結線するように構成されている。
【００５４】
また、第１実施形態では、同軸ケーブル３は、内部導体３１と、外部導体３２とを含む。また、内部導体３１は、２次巻線１６ｆ〜１６ｈおよび給電アンテナ部２に接続されており、外部導体３２は、接地されている。
【００５５】
具体的には、外部導体３２は、接地されているとともに、図示しない絶縁体などを介して、内部導体３１の外周面を覆うように設けられている。これにより、外部導体３２は、内部導体３１からの電磁波（ノイズ）を遮蔽する機能を有する。言い換えると、外部導体３２は、内部導体３１からの電磁波を外部に放射しないように構成されている。また、外部導体３２は、外部導体３２よりも内部導体３１の反対側（外部側）からの電磁波（ノイズ）も遮蔽する機能を有する。
【００５６】
図５には、給電コイル２２の等価回路を、コイル２２ａおよび抵抗２２ｂの直列回路として示している。そして、給電コイル２２のインピーダンスＺ４は、受電装置２００が、給電台２１ａ（または給電台２１ｂ〜２１ｄのいずれか）に配置された場合には、給電コイル２２単体のインダクタンス（インピーダンス）と、受電アンテナ２０１との電磁界結合により給電コイル２２に発生する負荷抵抗（インピーダンス）の和になる。
【００５７】
ここで、第１実施形態では、アンテナ部側整合部２３は、給電コイル２２のインピーダンスＺ４を同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１に整合させるように構成されている。
【００５８】
具体的には、アンテナ部側整合部２３は、集中定数素子からなる整合回路として構成されている。たとえば、アンテナ部側整合部２３は、給電コイル２２に対して、直列に接続されたコンデンサ２３ａと、給電コイル２２に対して、並列に接続されたコンデンサ２３ｂとを含む、Ｌ型の集中定数系の整合回路として構成されている。これにより、給電コイル２２のインピーダンスＺ４とアンテナ部側整合部２３のインピーダンスとの合成値が同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１と等しい値になるので、給電コイル２２のインピーダンスＺ４と、同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１とが整合される。これにより、インピーダンスが整合されない場合に生じる電力の反射波の発生が抑制されるので、反射波に起因する伝送効率の低下が抑制される。
【００５９】
以上のように、第１実施形態による給電装置１００では、複数の給電コイル２２に電力分配することが可能に構成されているとともに、駆動部１４から給電コイル２２までの電力が伝送される際に、インピーダンスの整合がなされた状態で、受電装置２００に給電することが可能に構成されている。
【００６０】
次に、電力分配部１６とアンテナ部側整合部２３との間に、同軸ケーブル３（所定の特性インピーダンスを有する伝送線）を設けた場合と、一般的な平行コードを設けた場合との伝送損失のシミュレーション結果の比較について説明する。
【００６１】
なお、電力分配部１６の出力インピーダンスを５０Ω、アンテナ部側整合部２３の入力インピーダンスを５０Ω、同軸ケーブル３の特性インピーダンスを５０Ω、一般的な平行コードの特性インピーダンスを２００Ω、同軸ケーブル３および平行コードのケーブル長さを５ｍ、電力の周波数を６．７８ＭＨｚとして、伝送損失Ｓのシミュレーションを行った。
【００６２】
まず、一般的な平行コードを、電力分配部１６とアンテナ部側整合部２３との間に配置した場合には、電力分配部１６からアンテナ部２を見たインピーダンスは、５９．５７＋８４．１８ｊΩとなり、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、４．１７となった。この場合、反射係数Γは、Γ＝│１−４．１７│／│１＋４．１７│＝０．６１３となる。その結果、伝送電力Ｔは、Ｔ＝（１−Γ２）＝０．６２４となる。すなわち、伝送損失Ｓは、Ｓ＝１−０．６２４＝０．３７６となり、伝送される電力のうちの３７．６％（約３８％）が損失となることが判明した。
【００６３】
次に、同軸ケーブル３を電力分配部１６とアンテナ部側整合部２３との間に配置した場合には、電力分配部１６からアンテナ部２を見たインピーダンスは、５０Ωとなり、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、１となった。この場合、反射係数Γは、Γ＝│１−１│／│１＋１│＝０となる。その結果、伝送電力Ｔは、Ｔ＝（１−Γ２）＝１となる。すなわち、伝送損失Ｓは、Ｓ＝１−１＝０となり、シミュレーション（理論）上、伝送される電力の損失が０となることが判明した。
【００６４】
以上の結果から、同軸ケーブル３を用いる第１実施形態による給電装置１００は、一般的な平行コードを用いる場合に比べて、伝送損失（伝送効率の低下）が抑制されることが判明した。
【００６５】
次に、本体部側整合部１５を設ける場合と、設けない場合との増幅器効率のシミュレーション結果の比較について説明する。
【００６６】
なお、電力分配部１６の出力インピーダンスを５０Ω、電力分配部１６の電力分配数を４、電力の周波数を６．７８ＭＨｚ、電力増幅器の方式をＥ級アンプ、電力増幅器（駆動部１４）の出力インピーダンスを８Ωとした場合、図６に示す回路図を用いて、増幅器効率のシミュレーションを行った。なお、増幅器効率とは、電力増幅器の入力電力と出力電力（図６に抵抗Ｒ１により消費される電力）との比である。
【００６７】
まず、本体部側整合部１５を設けない場合には、電力増幅器の負荷は、５０×４＝２００Ωとなった。そして、出力電力（２．５３Ｗ）／入力電力（１２Ｗ）＝０．２１となった。この結果、増幅器効率は、２１％となり、損失は、７９％となることが判明した。
【００６８】
次に、本体部側整合部１５（インピーダンス整合比が１：２５）を設けた場合には、電力増幅器の負荷は、５０×４／２５＝８Ωとなった。そして、出力電力／入力電力＝０．９０となった。この結果、増幅器効率は、９０％となり、損失は、１０％となることが判明した。
【００６９】
以上の結果から、本体部側整合部１５を設ける第１実施形態による給電装置１００は、本体部側整合部１５を設けない場合に比べて、損失が低減されることが判明した。
【００７０】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７１】
第１実施形態では、上記のように、電力分配部１６の変成器１７ａ〜１７ｄの２次側（２次巻線１６ｅ〜１６ｈ）にそれぞれ接続された同軸ケーブル３を、給電コイル２２にそれぞれ接続するように設けることにより、容易に、給電コイル２２のインピーダンスＺ４を、同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１に整合させることができる。その結果、給電コイル２２のインピーダンスＺ４と同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１とが整合しない状態になるのを抑制することができるので、同軸ケーブル３を伝送する電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。その結果、給電コイル２２を電力分配部１６から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、上記のように、電力分配部１６は、互いに直列に接続された１次巻線１６ａ〜１６ｄと、１次巻線１６ａ〜１６ｄに対応するようにそれぞれ設けられた２次巻線１６ｅ〜１６ｈとを含む。これにより、容易に、１次側が直列に接続され、１次側と２次側が絶縁された変成器１７ａ〜１７ｄからなる電力分配部１６を構成することができる。
【００７３】
また、第１実施形態では、上記のように、アンテナ部２に、給電コイル２２のインピーダンスＺ４を同軸ケーブル３の所定の特性インピーダンスＺ１に整合させるアンテナ部側整合部２３を設ける。これにより、給電コイル２２のインピーダンスＺ４と同軸ケーブル３のインピーダンスＺ１とが整合されるので、給電コイル２２を電力分配部１６から離間して配置する場合にも、確実に、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【００７４】
また、第１実施形態では、上記のように、給電装置１００に、受電装置２００に給電を行うための電力をアンテナ部２側に出力する駆動部１４と、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２を１次巻線１６ａ〜１６ｄのインピーダンスの合計値Ｚ３に整合させる本体部側整合部１５とを設ける。これにより、駆動部１４の出力インピーダンスＺ２と、１次巻線１６ａ〜１６ｄのインピーダンスの合計値Ｚ３とが整合されるので、同軸ケーブル３による電力の伝送効率の低下を抑制することに加えて、駆動部１４から電力分配部１６までの電力の伝送効率の低下するのを抑制することができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、上記のように、給電装置１００に、同軸ケーブル３を設ける。これにより、同軸ケーブル３は、所定の特性インピーダンスＺ１を有するので、容易に、複数の給電コイル２２を電力分配部１６から離間して配置する場合にも、電力の伝送効率が低下するのを抑制することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、上記のように、給電装置１００に、同軸ケーブル３を設けて、同軸ケーブル３の内部導体３１を、２次巻線１６ｅ〜１６ｈおよびアンテナ部２に接続して、同軸ケーブル３の外部導体３２を、接地させる。これにより、同軸ケーブル３の外部導体３２は接地されているので、内部導体３１に比較的高い周波数で、かつ、比較的大きな電流が流れた場合でも、同軸ケーブル３の外部に電磁波（ノイズ）が放射されるのを抑制することができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、上記のように、本体部１の内部に、電力分配部１６を設けて、アンテナ部２に、本体部１と別個に設けられ、給電コイル２２がそれぞれ内部に配置された給電台２１ａ〜２１ｄを設ける。これにより、本体部１と給電台２１ａ〜２１ｄとは、別個に設けられているので、本体部１と給電台２１ａ〜２１ｄとが一体的に設けられている場合と異なり、本体部１および給電台２１ａ〜２１ｄの配置の自由度を大きくすることができる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、図１および図７を参照して、第２実施形態による給電装置３００の構成について説明する。第２実施形態による給電装置３００には、電力分配部１６とアンテナ部２とを接続する同軸ケーブル３を設けるように構成されていた第１実施形態の給電装置１００と異なり、電力分配部３１６とアンテナ部３０２とを接続するために、平行フィーダ３０３が設けられている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
図１および図７に示すように、第２実施形態による給電装置３００には、本体部３０１とアンテナ部３０２と４本の平行フィーダ３０３とが設けられている。本体部３０１は、電力分配部３１６を含み、アンテナ部３０２は、給電コイル３２２と、アンテナ部側整合部３２３とを含む。また、電力分配部３１６は、変成器３１７ａ〜３１７ｄからなる。なお、本体部３０１は、本発明の「給電装置本体部」の一例である。また、アンテナ部３０２は、本発明の「給電アンテナ部」の一例である。また、平行フィーダ３０３は、本発明の「所定の特性インピーダンスを有する伝送線」の一例である。また、アンテナ部側整合部３２３は、本発明の「第１整合部」の一例である。
【００８０】
ここで、第２実施形態では、平行フィーダ３０３、アンテナ部３０２および電力分配部３１６の２次巻線３１６ｅ〜３１６ｈは、平衡回路となるように構成されている。以下、具体的に説明する。
【００８１】
平行フィーダ３０３は、互いに所定の間隔を有して配置される心線３３１および３３２と、心線３３１および３３２を覆う絶縁体とにより構成されている。そして、平行フィーダ３０３は、所定の特性インピーダンスを有するように構成されており、たとえば、２００Ωの特性インピーダンスを有するように構成されている。
【００８２】
電力分配部３１６の２次巻線３１６ｅは、一方側が平行フィーダ３０３の心線３３１に接続されているとともに、他方側が平行フィーダ３０３の心線３３２に接続されている。また、２次巻線３１６ｆ〜３１６ｈは、２次巻線３１６ｅと同様に、一方側が平行フィーダ３０３の心線３３１に接続されているとともに、他方側が平行フィーダ３０３の心線３３２に接続されている。
【００８３】
ここで、２次巻線３１６ｅ〜３１６ｈは、第１実施形態による２次巻線１６ｅ〜１６ｈと異なり、接地されていない。これにより、たとえば、２次巻線３１６ｅの一方側の電位がグラウンドに対して、電圧値Ｖ／２を有する状態となった場合には、２次巻線３１６ｅの他方側の電位はグラウンドに対して、電圧値（−Ｖ／２）を有する状態となる。
【００８４】
アンテナ部３０２のアンテナ部側整合部３２３は、集中定数素子を含み、たとえば、コンデンサ３２３ａ〜３２３ｃを含む。コンデンサ３２３ａは、給電コイル３２２の一方側に接続されているとともに、平行フィーダ３０３の心線３３１に接続されている。コンデンサ３２３ｂは、給電コイル３２２に対して、並列に接続されているとともに、コンデンサ３２３ａおよび３２３ｃに接続されている。コンデンサ３２３ｃは、給電コイル３２２の他方側に接続されているとともに、平行フィーダ３０３の心線３３２に接続されている。また、アンテナ部側整合部３２３および給電コイル３２２は、接地されていない。
【００８５】
これにより、平行フィーダ３０３、給電コイル３２２を含むアンテナ部３０２および電力分配部３１６の２次巻線３１６ｅ〜３１６ｈは、平衡回路となる。
【００８６】
また、第２実施形態による給電装置３００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【００８７】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８８】
第２実施形態では、上記のように、給電装置３００に、平行フィーダ３０３を設けて、平行フィーダ３０３、アンテナ部３０２および２次巻線３１６ｅ〜３１６ｈを、平衡回路となるように構成する。これにより、平行フィーダ３０３、アンテナ部３０２および２次巻線３１６ｅ〜３１６ｈを、不平衡回路となるように構成する場合と異なり、給電コイル３２２からの電界放射を抑制することができる。
【００８９】
また、第２実施形態による給電装置３００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【００９０】
（第３実施形態）
次に、図８および図９を参照して、第３実施形態による給電装置４００の構成について説明する。第３実施形態による給電装置４００は、１つの給電台２１ａに対して、１つのコイル２２ａを含む給電コイル２２が設けられていた第１実施形態による給電装置１００と異なり、１つの給電台４２１ａに対して、３つのコイル４２２ａ〜４２２ｃを含む給電コイル４２２が設けられている。なお、上記第１実施形態または上記第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
図８に示すように、第３実施形態による給電装置４００には、アンテナ部４０２が設けられている。アンテナ部４０２は、給電コイル４２２と、アンテナ部側整合部４２３とを含む。アンテナ部４０２は、給電台４２１ａ〜４２１ｄを含む。なお、アンテナ部４０２は、本発明の「給電アンテナ部」の一例である。また、アンテナ部側整合部４２３は、本発明の「第１整合部」の一例である。
【００９２】
ここで、第３実施形態では、給電コイル４２２には、互いに直列に接続されたコイル４２２ａ〜４２２ｃが設けられている。そして、図９に示すように、給電台４２１ａは、受電装置２００をそれぞれ３台ずつ配置すること可能に構成されている。すなわち、給電装置４００は、１つの給電台４２１ａから３台の受電装置２００に同時に給電することが可能に構成されている。また、給電台４２１ｂ〜４２１ｄは、給電台４２１ａと同様に構成されている。なお、コイル４２２ａ〜４２２ｃは、本発明の「給電コイル部」の一例である。
【００９３】
また、アンテナ部側整合部４２３は、コンデンサ４２３ａおよび４２３ｂを含み、給電コイル４２２のインピーダンスＺ７を、同軸ケーブル３の特性インピーダンスＺ１に整合するように構成されている。給電コイル４２２のインピーダンスＺ７は、受電装置２００に給電する際に生じる抵抗４２２ｄ（負荷抵抗）を含む。なお、同軸ケーブル３は、第１実施形態による同軸ケーブル３と同様に構成されている。
【００９４】
また、第３実施形態による給電装置４００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【００９５】
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
第３実施形態では、上記のように、給電コイル４２２に、互いに直列に接続された複数のコイル４２２ａ〜４２２ｃを設ける。これにより、同軸ケーブル３の数より多くのコイル４２２ａ〜４２２ｃを設けることができるので、同軸ケーブル３の数よりも多くの受電装置２００に給電を行うことができる。その結果、同時に給電を行うことが可能な受電装置２００の数を増やすように構成した場合でも、同軸ケーブル３の数の増大を抑制することができる。
【００９７】
また、第３実施形態による給電装置４００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【００９８】
（第４実施形態）
次に、図１０および図１１を参照して、第４実施形態による給電装置５００の構成について説明する。第４実施形態による給電装置５００には、テーブル本体部５００ａおよび４本のテーブル脚部５００ｂが設けられている。なお、上記第１〜第３実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
図１０に示すように、第４実施形態による給電装置５００には、直方体形状を有するテーブル本体部５００ａが設けられている。テーブル本体部５００ａは、４本のテーブル脚部５００ｂを有しており、４つのテーブル脚部５００ｂは、テーブル本体部５００ａから地面の方向に向かって延びるように配置されている。これにより、テーブル本体部５００ａを地面から離間して配置させるように構成されている。
【０１００】
テーブル本体部５００ａの内部には、本体部１とアンテナ部２と４本の同軸ケーブル３とが配置されている。なお、本体部１、アンテナ部２および同軸ケーブル３は、第１実施形態による給電装置１００の本体部１、アンテナ部２および同軸ケーブル３と同様に構成されている。
【０１０１】
図１１に示すように、テーブル本体部５００ａの上面（地面とは反対側）は、平坦面状に形成されており、受電装置２００を配置することが可能に構成されている。そして、受電装置２００が給電台２１ａ〜２１ｄのうちのいずれか（給電コイル２２）に対向する位置に配置された場合には、給電装置５００から受電装置２００に給電を行うように構成されている。
【０１０２】
また、第４実施形態による給電装置５００のその他の構成は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【０１０３】
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０４】
第４実施形態では、上記のように、給電台２１ａ〜２１ｄを含む給電装置５００に、テーブル本体部５００ａおよび４本のテーブル脚部５００ｂを設ける。また、テーブル本体部５００ａの内部に、給電台２１ａ〜２１ｄを配置する。ここで、たとえば、複数人のユーザによりテーブルが使用される場合には、各ユーザは自身が所有する受電装置２００（携帯電話など）を、ユーザの手元から離れて配置することを希望しない場合がある。この点に対して、第４実施形態では、テーブル本体部５００ａの内部に、給電台２１ａ〜２１ｄを配置することにより、たとえば、複数人（４人）のユーザによりテーブルが使用される場合でも、テーブル本体部５００ａのうちの各々のユーザ側（各々のユーザの手元）に、それぞれ給電台（給電台２１ａ〜２１ｄのいずれか）を配置することができる。
【０１０５】
また、第４実施形態による給電装置５００のその他の効果は、第１実施形態における給電装置１００と同様である。
【０１０６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０７】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、本発明の受電装置を、携帯電話（スマートフォン）に適用する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、受電装置を携帯電話以外に適用してもよい。たとえば、電気自動車などの装置に適用してもよい。
【０１０８】
また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の所定の特性インピーダンスを有する伝送線の特性インピーダンスの値として、５０Ω、７５Ωまたは２００Ωとする例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、所定の特性インピーダンスを有する伝送線の特性インピーダンスが、５０Ω、７５Ωまたは２００Ω以外の値を有するように構成してもよい。すなわち、本発明の伝送線は、所定の特性インピーダンスを有するように構成されていればよい。
【０１０９】
また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の第１整合部を、複数のコンデンサからなる整合回路を用いて構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、第１整合部は、給電コイルのインピーダンスを伝送線の所定の特性インピーダンスに整合させることが可能に構成されていればよい。たとえば、第１整合部を、コンデンサおよびインダクタからなる整合回路により構成してもよい。
【０１１０】
また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の第２整合部を、トランスにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、インダクタやコンデンサなどを含む集中定数素子を用いた整合回路により構成してもよい。たとえば、図５の第２整合部（本体部側整合部１５）の等価回路どおりに、３つのインダクタを用いて整合回路を構成してもよい。
【０１１１】
また、上記第３実施形態では、本発明の１つの給電台に、３つのコイル（給電コイル部）を配置するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、３つのコイルそれぞれに給電台を設けてもよい。たとえば、図１２に示す変形例によるアンテナ部６０２では、３つのコイル４２２ａ〜４２２ｃのそれぞれに給電台６２１ａ〜６２１ｃを設けている。この場合、互いに直列に接続されるコイル４２２ａ〜４２２ｃの間の配線を長くした場合には、コイル４２２ａ〜４２２ｃの間の配線がアンテナとして機能してしまうことがあるため、図１２に示すように、コイル４２２ａ〜４２２ｃの間の配線は、短くする（コイル４２２ａ〜４２２ｃの間の配線がアンテナとして機能しない程度にする）ことが好ましい。
【０１１２】
ここで、第３実施形態の変形例によるアンテナ部６０２は、図１２に示すように、給電台６２１ａ〜６２１ｃが設けられている。また、給電台６２１ａに同軸ケーブル３が接続されている。給電台６２１ａの内部には、コイル４２２ａ、給電台６２１ｂの内部には、コイル４２２ｂ、給電台６２１ｃの内部には、コイル４２２ｃが配置されている。また、アンテナ部６０２には、コイル４２２ａとコイル４２２ｂとを接続するための配線６２１ｄと、コイル４２２ｂとコイル４２２ｃとを接続するための配線６２１ｅとが設けられており、コイル４２２ａ〜４２２ｃが互いに直列に接続するように構成されている。
【符号の説明】
【０１１３】
１、３０１  本体部（給電装置本体部）
２、３０２、４０２、６０２  アンテナ部（給電アンテナ部）
３  同軸ケーブル（所定の特性インピーダンスを有する伝送線）
１４  駆動部
１５  本体部側整合部（第２整合部）
１６、３１６  電力分配部
１６ａ〜１６ｄ  １次巻線（変成器の１次側）
１６ｅ〜１６ｈ、３１６ｅ〜３１６ｈ  ２次巻線（変成器の２次側）
１７ａ〜１７ｂ、３１７ａ〜３１７ｄ  変成器
２１ａ〜２１ｄ、３２１ａ〜３２１ｄ、４２１ａ〜４２１ｄ、６２１ａ〜６２１ｄ  給電台
２２、３２２、４２２  給電コイル
２３、３２３、４２３  アンテナ部側整合部（第１整合部）
３１  内部導体
３２  外部導体
１００、３００、４００、５００  給電装置
３０３  平行フィーダ（所定の特性インピーダンスを有する伝送線）
４２２ａ〜４２２ｃ  コイル（給電コイル部）
２００  受電装置（外部受電装置）
【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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