(57)【要約】【課題】送電装置との間で無線給電を行う受電装置において、無線給電による影響から通信用の回路を保護し、さらには通信距離の低下を防止する。【解決手段】受電装置２００において、受電アンテナ２１３で発生した電圧に応じて、受電アンテナ２１３の共振周波数を切り替え、また、通信アンテナ２２３で発生した電圧に応じて、通信アンテナ２２３の共振周波数を切り替える。受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に大きな無線電力が印加されていない初期状態では、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ０、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ０とする。無線給電状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に無線電力が印加されて、通信アンテナ２２３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上となり、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ０、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１（＜ｆ０）とする。【選択図】図２
2017229112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置との間で無線給電を行う受電装置であって、
受電アンテナを用いて前記送電装置から無線受電する受電手段と、
通信アンテナを用いて外部装置と無線通信を行う通信手段と、
前記受電アンテナで発生した電圧に応じて、前記受電アンテナの共振周波数を切り替えること、及び前記通信アンテナで発生した電圧に応じて、前記通信アンテナの共振周波数を切り替えることのうち少なくともいずれか一方を実行する切替手段とを備えたことを特徴とする受電装置。
【請求項２】
前記切替手段として、前記受電アンテナで発生した電圧に対して設定された第１の閾値を境として、前記受電アンテナの共振周波数を切り替える第１の切替手段と、前記通信アンテナで発生した電圧に対して設定された第２の閾値を境として、前記通信アンテナの共振周波数を切り替える第２の切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記第１の切替手段は、前記受電アンテナで発生した電圧が前記第１の閾値未満のときに前記受電アンテナの共振周波数を第１の初期周波数とし、前記受電アンテナで発生した電圧が前記第１の閾値以上となるときに前記受電アンテナの共振周波数を第１の周波数とし、
前記第２の切替手段は、前記通信アンテナで発生した電圧が前記第２の閾値未満のときに前記通信アンテナの共振周波数を第２の初期周波数とし、前記通信アンテナで発生した電圧が前記第２の閾値以上となるときに前記通信アンテナの共振周波数を第２の周波数とする請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記第１の初期周波数と前記第２の初期周波数とが同じ周波数であることを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
【請求項５】
前記第１の初期周波数と前記第２の初期周波数とが異なる周波数であることを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
【請求項６】
前記第１の周波数を、前記第１の初期周波数よりも低い周波数とすることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項７】
前記第２の周波数を、前記第２の初期周波数よりも低い周波数とすることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項８】
前記第１の周波数及び前記第２の周波数は、前記送電装置との間で行う無線給電のキャリア周波数と異なる周波数帯の周波数であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項９】
前記第２の閾値を前記第１の閾値よりも小さい値に設定する請求項２乃至８のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項１０】
前記通信アンテナで発生した電圧に対して設定された前記第２の閾値を境として、前記受電アンテナの共振周波数を切り替える第３の切替手段を備え、
前記受電アンテナの共振周波数が三段階に切り替えられることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項１１】
前記通信手段が、前記通信アンテナを用いて、前記送電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項１２】
前記通信手段とは別の通信手段が、前記通信アンテナとは別の通信アンテナを用いて、前記送電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項１３】
送電装置との間で無線給電を行う受電装置であり、受電アンテナを用いて前記送電装置から無線受電する受電手段と、通信アンテナを用いて外部装置と無線通信を行う通信手段とを備えた受電装置の制御方法であって、
前記受電アンテナで発生した電圧に応じて、前記受電アンテナの共振周波数を切り替えること、及び前記通信アンテナで発生した電圧に応じて、前記通信アンテナの共振周波数を切り替えることのうち少なくともいずれか一方を行うステップを有することを特徴とする受電装置の制御方法。
【請求項１４】
送電装置との間で無線給電を行う受電装置であり、受電アンテナを用いて前記送電装置から無線受電する受電手段と、通信アンテナを用いて外部装置と無線通信を行う通信手段とを備えた受電装置を制御するためのプログラムであって、
前記受電アンテナで発生した電圧に応じて、前記受電アンテナの共振周波数を切り替えること、及び前記通信アンテナで発生した電圧に応じて、前記通信アンテナの共振周波数を切り替えることのうち少なくともいずれか一方を行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電装置との間で無線給電を行う受電装置、その制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の電池は小型化、高出力化、大容量化が進み、充電可能な二次電池が用いられることが多い。電子機器の二次電池を充電する方式として、専用充電器を用いるもの、外部機器から有線で電力供給を受け電子機器本体内で充電するものが一般的であったが、近年、電磁波で電力供給を受け、電子機器本体内で充電する、非接触給電である無線給電が一般化している。
【０００３】
無線給電においては、送電側となる送電装置のアンテナから放射した電磁波を、受電側となる受電装置のアンテナが受けることで無線送受電を行う。この場合に、電磁波を無制御状態で放射しないよう、送電装置と受電装置との間で給電を制御するための通信（以下、給電制御通信と呼ぶ）を行い、この給電制御通信によって決定した電力で送受電を行うのが一般的である。
無線給電の周波数は様々であるが、ＨＦ帯の６．７８ＭＨｚや１３．５６ＭＨｚをキャリア周波数として用いる無線給電方式が提案されている。
【０００４】
一方で、ＨＦ帯の１３．５６ＭＨｚをキャリア周波数とする非接触ＩＣ機能（非接触ＩＣカード機能や非接触ＩＣカードリーダーライター機能）を有する電子機器が普及している。受電装置においても、非接触ＩＣ機能が搭載される可能性が考えられる。
無線給電のキャリア周波数に対し、６．７８ＭＨｚは２次高調波、１３．５６ＭＨｚは基本波で、非接触ＩＣ機能のキャリア周波数である１３．５６ＭＨｚと重複している。そのため、送電装置のアンテナから放射した電磁波によって、非接触ＩＣ機能にオーバーロード、発熱等の影響を及ぼすことが考えられる。
このため、送電装置と受電装置との間で無線給電を行うシステムにおいて、非接触ＩＣ機能にオーバーロード、発熱等の影響を与えないように無線給電を制御することが求められている。
【０００５】
特許文献１には、通信装置に通信コイルと通信回路を分離するスイッチ部を設けることにより、通信装置に搭載される電池のワイヤレス給電による充電の期間中に通信回路の動作を可能として更に二次電池の充電の期間中の通信回路の破壊を防止することが提案されている。
また、特許文献２には、コイルを有するアンテナと、負荷と、前記アンテナにて受電した電力を前記負荷に給電するための給電部と、前記アンテナを介して外部と通信する通信部と、前記アンテナと前記給電部との間には設けられておらず且つ前記アンテナと前記通信部との間に設けられたスイッチ回路と、前記アンテナにて受電する電力に応じて前記スイッチ回路のオンオフを制御するスイッチ制御部とを備える電子機器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−３３５０４号公報
【特許文献２】特許第５３２５３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、通信コイルと通信回路との間に直列にスイッチ部を配置するため、スイッチ部が、通信時に通信コイルで発生する誘導電流の損失として働き、通信距離が低下する要因となる。特許文献２でも同様であり、通信距離が低下する要因となる。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、送電装置との間で無線給電を行う受電装置において、無線給電による影響から通信用の回路を保護し、さらには通信距離の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の受電装置は、送電装置との間で無線給電を行う受電装置であって、受電アンテナを用いて前記送電装置から無線受電する受電手段と、通信アンテナを用いて外部装置と無線通信を行う通信手段と、前記受電アンテナで発生した電圧に応じて、前記受電アンテナの共振周波数を切り替えること、及び前記通信アンテナで発生した電圧に応じて、前記通信アンテナの共振周波数を切り替えることのうち少なくともいずれか一方を実行する切替手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
発明によれば、送電装置との間で無線給電を行う受電装置において、無線給電による影響から通信用の回路を保護し、さらには通信距離の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る送電装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る受電装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】共振周波数切替回路の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における送電装置と受電装置との無線給電の手順を示すフローチャートである。
【図５】装置ステータス情報の例を示す図である。
【図６】送電装置と受電装置との位置関係の例を示す図である。
【図７】第１の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
【図８】第１の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
【図９】第２の実施形態における送電装置と受電装置との無線給電の手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
【図１１】第２の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信の給電シーケンスを示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る受電装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
【図１４】第３の実施形態における受電装置のアンテナの共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本願において、送電装置が送電した電力を送電電力、受電装置が受電した電力を受電電力と称し、それらを総じて無線給電電力とも呼ぶ。
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、送電装置と受電装置との間で近接無線通信と無線給電とを同じキャリア周波数で行う。この場合に、受電装置において、近接無線通信用の通信アンテナの共振周波数と受電アンテナの共振周波数とを、各々のアンテナで発生した電圧に応じて切り替える。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る送電装置１００の構成例を示すブロック図である。送電装置１００は、受電装置に無線送電することのできる装置である。なお、本発明を説明する上で不要なブロック及びその動作の説明は省略する。
制御部１０１は、送電装置１００の無線給電制御を司るＣＰＵ、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ、処理手順を記憶しているＲＯＭを内包する。
【００１４】
送電部１１１は、受電装置に無線送電するための回路であり、主にトランジスタ増幅回路、水晶発振回路等で構成される。
整合回路１１２は、送電部１１１と後述する送電アンテナ１１３とのインピーダンス整合を行う。整合回路１１２は、制御部１０１の制御によって調整可能な回路とする。また、整合回路１１２は、無線送電するときに過大な電圧が発生しないよう保護回路を備える。
送電アンテナ１１３は、受電装置に無線送電するためのアンテナである。送電アンテナ１１３は、ＨＦ帯である６．７８ＭＨｚ又は１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有する。
反射電力検出回路１１５は、送電アンテナ１１３から出力された電力の進行波と反射波を進行波電圧ＶＦ及び反射波電圧ＶＲとして検出する。反射電力検出回路１１５は、例えばＣＭ型方向性結合器で構成されるが、ＣＭ型方向性結合器は公知の回路であり、その説明は省略する。
【００１５】
通信部１２１は、外部装置と近接無線通信するための通信部である。第１の実施形態では、通信部１２１が、受電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行う。通信部１２１は、例えば非接触ＩＣリーダーライター機能を有していてもよい。通信部１２１で行う近接無線通信は、国際標準規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ２１４８１に対応しているものとする。
整合回路１２２は、通信部１２１と後述する通信アンテナ１２３とのインピーダンス整合を行う。整合回路１２２は、制御部１０１の制御によって調整可能な回路でもよいし、固定定数回路でもよい。また、整合回路１２２は、過大な電圧が発生しないよう保護回路を備える。
通信アンテナ１２３は、外部装置と近接無線通信を行うためのアンテナである。通信アンテナ１２３は、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有する。
【００１６】
通信部１３１は、外部装置と近距離無線通信するための通信部である。後述する第２の実施形態では、通信部１３１が、受電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行う。通信部１３１で行う近距離無線通信は、近距離無線規格であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）に対応しているものとする。
整合回路１３２は、通信部１３１と後述する通信アンテナ１３３とのインピーダンス整合を行う。整合回路１３２は、制御部１０１の制御によって調整可能な回路でもよいし、固定定数回路でもよい。また、整合回路１３２は、過大な電圧が発生しないよう保護回路を備える。
通信アンテナ１３３は、外部装置と近距離無線通信を行うためのアンテナである。通信アンテナ１３３は、ＵＨＦ帯である２．４５ＧＨｚ付近に共振周波数を有する。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係る受電装置２００の構成例を示すブロック図である。受電装置２００は、送電装置から無線受電することのできる装置である。なお、本発明を説明する上で不要なブロック及びその動作の説明は省略する。
制御部２０１は、受電装置２００の無線給電制御を司るＣＰＵ、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ、処理手順を記憶しているＲＯＭを内包する。
【００１８】
受電アンテナ２１３は、送電装置から無線受電するためのアンテナである。受電アンテナ２１３は、ＨＦ帯である６．７８ＭＨｚ又は１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するように制御可能なアンテナである。
キャパシタ２１２は、受電アンテナ２１３とＬＣ共振回路を形成し、アンテナとしての共振周波数を決定する。
共振周波数切替回路（以下、単に「切替回路」と称する）２１４は、受電アンテナ２１３と並列に接続され、後述する電圧検出回路２１６の検出信号に従って受電アンテナ２１３の共振周波数を切り替える。切替回路２１４の構成例は後述する。
電圧検出回路２１６は、受電アンテナ２１３で発生した電圧、すなわち受電電圧を検出する。電圧検出回路２１６は、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満の場合は検出信号を出力せず（検出信号ＯＦＦ）、電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上の場合は検出信号を出力する（検出信号ＯＮ）。電圧検出回路２１６の検出信号によって切替回路２１４が制御され、検出信号を出力していない場合は切替回路２１４のスイッチがＯＦＦ、検出信号を出力している場合は切替回路２１４のスイッチがＯＮである。なお、本実施形態においては、電圧検出閾値ＶｔｈＡが本発明でいう第１の閾値に相当する。
【００１９】
電圧検出回路２１６の動作電源は、受電アンテナ２１３で発生した電流を用いる構成でもよいし、他の回路から供給する構成でもよい。電圧検出回路２１６の動作電源を複数系統から受けられるようにするために、ダイオード２１７とダイオード２１８とのＯＲ接続とする。
電圧検出回路２１６における電圧検出閾値ＶｔｈＡは、例えば受電アンテナ２１３で発生した電圧が整流平滑回路２１１又は定電圧回路２８１の許容電圧を超えないように、電圧検出回路２１６が検出信号を出力するように設定されるのが望ましい。また、電圧検出閾値ＶｔｈＡは、受電装置２００の装置内部と外部の界面での１３．５６ＭＨｚにおける磁界強度が受電装置２００の無線受電に許容される磁界強度を超えないように、電圧検出回路２１６が検出信号を出力するように設定されていてもよい。また、電圧検出閾値ＶｔｈＡは、受電アンテナ２１３に許容される磁界強度又は空中線電力を超えないように、電圧検出回路２１６が検出信号を出力するように設定されていてもよい。
【００２０】
整流平滑回路２１１は、送電装置からの受電電力により発生したＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流する。
定電圧回路２８１は、整流平滑回路２１１でＤＣ電圧に整流された電圧を定電圧化して、充電制御回路２８２に供給する。
充電制御回路２８２は、電池２０３を充電可能な回路である。充電制御回路２８２は、電池２０３を充電する機能の他に、他の回路、例えば制御部２０１等に電池２０３の電圧を出力する機能も備える。電池２０３は、例えば１セルのリチウムイオン電池であるとする。
【００２１】
通信アンテナ２２３は、外部装置と近接無線通信を行うためのアンテナである。通信アンテナ２２３は、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するように制御可能なアンテナである。
キャパシタ２２２は、通信アンテナ２２３とＬＣ共振回路を形成し、アンテナとしての共振周波数を決定する。
切替回路２２４は、通信アンテナ２２３と並列に接続され、後述する電圧検出回路２２６の検出信号に従って通信アンテナ２２３の共振周波数を切り替える。切替回路２２４の構成例は後述する。
電圧検出回路２２６は、通信アンテナ２２３で発生した電圧を検出する。電圧検出回路２２６は、通信アンテナ２２３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満の場合は検出信号を出力せず（検出信号ＯＦＦ）、電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上の場合は検出信号を出力する（検出信号ＯＮ）。電圧検出回路２２６の検出信号によって切替回路２２４が制御され、検出信号を出力していない場合は切替回路２２４のスイッチがＯＦＦ、検出信号を出力している場合は切替回路２２４のスイッチがＯＮである。なお、本実施形態においては、電圧検出閾値ＶｔｈＢが本発明でいう第２の閾値に相当する。
【００２２】
電圧検出回路２２６の動作電源は、通信アンテナ２２３で発生した電流を用いる構成でもよいし、他の回路から供給する構成でもよい。電圧検出回路２２６の動作電源を複数系統から受けられるようにするために、ダイオード２２７とダイオード２２８とのＯＲ接続とする。
電圧検出回路２２６における電圧検出閾値ＶｔｈＢは、例えば通信アンテナ２２３で発生した電圧が通信部２２１、整流平滑回路２８５、又は定電圧回路２８６の許容電圧を超えないように、電圧検出回路２２６が検出信号を出力するように設定されるのが望ましい。また、電圧検出閾値ＶｔｈＢは、受電装置２００の装置内部と外部の界面での１３．５６ＭＨｚにおける磁界強度が受電装置２００の無線通信に許容される磁界強度を超えないように、電圧検出回路２２６が検出信号を出力するように設定されていてもよい。また、電圧検出閾値ＶｔｈＢは、通信アンテナ２２３に許容される磁界強度又は空中線電力を超えないように、電圧検出回路２２６が検出信号を出力するように設定されていてもよい。ここで、電圧検出回路２２６における電圧検出閾値ＶｔｈＢは、電圧検出回路２１６における電圧検出閾値ＶｔｈＡよりも小さい値に設定するものとする。すなわち、外部からの電磁界の強度が増加した場合に、電圧検出回路２２６が先に発動し、次いで電圧検出回路２１６が発動するように設定する。
【００２３】
通信部２２１は、外部装置と近接無線通信するための通信部である。第１の実施形態では、通信部２２１が、送電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行う。通信部２２１は、例えば非接触ＩＣリーダーライター機能を有していてもよい。通信部２２１で行う近接無線通信は、国際標準規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ２１４８１に対応しているものとする。
整流平滑回路２８５は、近接無線通信のキャリアから受電した電力により発生したＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流する。整流平滑回路２８５は、通信アンテナ２２３による近接無線通信に影響を与えない程度の低いインダクタンス成分と低いキャパシタンス成分を有することが望ましい。
定電圧回路２８６は、整流平滑回路２８５でＤＣ電圧に整流された電圧を定電圧化して、制御部２０１に供給する。定電圧回路２８６は、通信アンテナ２２３による近接無線通信に影響を与えないように、制御部２０１の制御により電力を消費しないよう動作を停止可能とする。定電圧回路２８６の動作を停止する場合は、例えば受電装置２００の電池２０３の残量が十分であり、通信部２２１で外部装置と近接無線通信を行う場合等であってよい。定電圧回路２８６は、整流平滑回路２１１と整流平滑回路２８５との両方から電流を受けられるようにダイオード２８７とダイオード２８８のＯＲ接続とする。
【００２４】
通信アンテナ２３３は、外部装置と近距離無線通信を行うためのアンテナである。通信アンテナ２３３は、ＵＨＦ帯である２．４５ＧＨｚ付近に共振周波数を有する。
整合回路２３２は、後述する通信部２３１と通信アンテナ２３３とのインピーダンス整合を行う。整合回路２３２は、制御部２０１の制御によって調整可能な回路でもよいし、固定定数回路でもよい。また、整合回路２３２は、過大な電圧が発生しないよう保護回路を備える。
通信部２３１は、外部装置と近距離無線通信するための通信部である。後述する第２の実施形態では、通信部２３１が、送電装置との間で無線給電を行う際の給電制御通信を行う。通信部２３１で行う近距離無線通信は、近距離無線規格であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）に対応しているものとする。
【００２５】
図３は、受電装置２００において、受電アンテナ２１３に並列に接続される切替回路２１４、及び通信アンテナ２２３に並列に接続される切替回路２２４の回路構成例を示す図である。なお、図３では代表して切替回路２１４を説明するが、切替回路２２４も同様である。
図３（Ａ）は、キャパシタ３０１とスイッチ３１１とを直列に接続し、両端を受電アンテナ２１３に並列に接続するようにした回路である。
図３（Ｂ）は、キャパシタ３０１とスイッチ３１１とを直列に接続し、一方の端を受電アンテナ２１３に、他方の端をグラウンドに接続するようにした回路である。
図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）と同じ回路を２回路備えた回路である。図３（Ｂ）の回路に加え、キャパシタ３０２とスイッチ３１２とを直列に接続し、図３（Ｂ）と異なる端を受電アンテナ２１３に、他方の端をグラウンドに接続するようにした回路である。
図３（Ｄ）は、スイッチ３１１を介して受電アンテナ２１３の両端を短絡に接続するようにした回路である。
図３（Ｅ）は、スイッチ３１１及びスイッチ３１２で、受電アンテナ２１３の両端をグラウンドに接続するようにした回路である。スイッチ３１１及びスイッチ３１２は、制御部２０１で導通状態と切断状態が制御可能な構成とする。スイッチ３１１及びスイッチ３１２は、ＰＩＮダイオード、トランジスタ、ＭＥＭＳスイッチ等、制御信号でスイッチの導通状態と切断状態を切り替え可能なスイッチであればよい。
なお、切替回路２１４及び切替回路２２４の回路構成として図３（Ａ）〜（Ｅ）を説明したが、アンテナの共振周波数の切り替えが実現されれば、ここで説明したものに限られるものではない。
【００２６】
本実施形態において、受電装置２００の受電アンテナ２１３は、切替回路２１４のスイッチがＯＦＦの場合、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
また、受電装置２００の通信アンテナ２２３は、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦの場合、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
【００２７】
表１に、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号のＯＮ／ＯＦＦと、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数との関係を示す。なお、表１において、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数として括弧内に具体的数値を記載しているが、その数値は一例であって、これにより本発明の実施範囲が制限されるものではない。
受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数は、切替回路２１４及び切替回路２２４によって切り替えられるが、共振周波数と共にアンテナのＱ値も変化する。なお、Ｑ値の変化は、図３に示すスイッチの回路構成上一般的な現象であるので説明は省略する。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に大きな無線電力が印加されていない初期状態では、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ０、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ０とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ０が本発明でいう第１の初期周波数に相当し、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ０が本発明でいう第２の初期周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦの状態において、受電アンテナ２１３は、無線給電のキャリア周波数に共振して電力を受電可能なように、無線給電のキャリア周波数付近の共振周波数ｆ０に設定されている。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦの状態において、通信アンテナ２２３は、近接無線通信のキャリア周波数に共振して通信可能なように、近接無線通信のキャリア周波数付近の共振周波数ｆ０に設定されている。
初期状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。
【００３０】
無線給電状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に無線電力が印加されて、通信アンテナ２２３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦ、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ０、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、本実施形態では、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第２の周波数に相当する。
電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数ｆ１に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
無線給電状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００３１】
保護状態では、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ１、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第１の周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＮの状態において、受電アンテナ２１３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
保護状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＮ、切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００３２】
以下、図４〜図６も参照して、第１の実施形態における送電装置１００と受電装置２００との間で行われる無線給電の流れを説明する。
図５に、送電装置１００と受電装置２００とが送受信する装置ステータス情報の例を示す。装置ステータス情報は、「受電装置名称」、「電力受電可否」、「電池電圧」、「電池満充電電圧」、「電池残量レベル」、「最大受電電力」、「送受電要求電力」等の情報を含む。装置ステータス情報は、送電装置１００では制御部１０１に、受電装置２００では制御部２０１に記憶される。なお、装置ステータス情報の送受信を行うときに、装置ステータス情報に含まれる全情報を送受信するようにしてもよいし、その時々で必要とされる情報だけを送受信するようにしてもよい。
【００３３】
また、図６に、送電装置１００と受電装置２００との位置関係の例を示す。図６（Ａ）は、送電装置１００と受電装置２００とを離間させており、無線給電を実施する前の状態を示す。図６（Ｂ）は、送電装置１００と受電装置２００とを接近させて、無線給電を実施している状態を示す。また、図６（Ｃ）は、送電装置１００と他の受電装置６００とを接近させて、無線給電を実施している状態で、離間させていた受電装置２００を送電装置１００に接近させる状態を示す。なお、他の受電装置６００の構成は受電装置２００と同様であり、その説明は省略する。
【００３４】
図４は、第１の実施形態における送電装置１００と受電装置２００との無線給電の手順を示すフローチャートである。
まず、図４に参照して、送電装置１００側の処理を説明する。図７（Ｃ）、（Ｄ）は、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信の給電シーケンスを示す。無線給電はキャリア周波数１３．５６ＭＨｚを中心として行われ、通信部２２１を用いた給電制御通信はキャリア周波数１３．５６ＭＨｚを中心として行われる。このように、本実施形態では、無線給電と給電制御通信とが同じ周波数帯域で行われる。したがって、無線給電と給電制御通信とを時間的に排他し、無線給電と給電制御通信とが時分割で行われる給電シーケンスとなる。
【００３５】
ステップＳ１０１で、制御部１０１は、送電部１１１を制御して予備電力を送電する。ステップＳ１０１で送電する予備電力の周波数は１３．５６ＭＨｚとし、送電電力は任意の値、例えば０．２５Ｗとする。また、ステップＳ１０１で送電する予備電力は、例えば送電装置１００の装置内部と外部の界面での１３．５６ＭＨｚにおける磁界強度が６．０Ａ／ｍ相当であってもよい。
【００３６】
ステップＳ１０２で、制御部１０１は、通信部１２１の近接無線通信を用いてポーリング信号を送信する。ステップＳ１０２の近接無線通信は、例としてＪＩＳＸ６３１９−４のリクエストコマンドを用いて受電装置２００を捕捉するものとする。ＪＩＳＸ６３１９−４のプロトコルについては一般的な方法であるため、その説明は省略する。
ステップＳ１０３で、制御部１０１は、受電装置２００からの接続要求応答があるか否かを判断する。
本実施形態では、送電装置１００がポーリング信号を送信し、受電装置２００が応答することで、送電装置１００が受電装置２００を発見して近接無線通信を行う。図６（Ａ）に示すように、送電装置１００と受電装置２００とを離間させた状態では、送電装置１００がポーリング信号を送信しても受電装置２００が応答することができないため、送電装置１００は受電装置２００を発見することができない。また、図６（Ｂ）に示すように、送電装置１００と受電装置２００とを接近させた状態では、送電装置１００がポーリング信号を送信し、受電装置２００が応答することで、送電装置１００は受電装置２００を発見し、給電シーケンスに進むことが可能になる。
【００３７】
ステップＳ１０３において制御部１０１が受電装置２００からの接続要求応答がないと判断した場合、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０３において制御部１０１が受電装置２００からの接続要求応答があると判断した場合、処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４で、制御部１０１は、受電装置２００との接続処理を行い、通信部１２１の近接無線通信を用いて受電装置２００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ１０５で、制御部１０１は、ステップＳ１０４において受信した装置ステータス情報の「電力受電可否」に従って受電装置２００が無線受電可能な状態であるか否かを判断する。
【００３８】
ステップＳ１０５において制御部１０１が受電装置２００は無線受電可能な状態でないと判断した場合、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０５において制御部１０１が受電装置２００は無線受電可能な状態であると判断した場合、処理はステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６で、制御部１０１は、ステップＳ１０４において送受信した装置ステータス情報の「最大受電電力」、「送受電要求電力」に従って送電電力を設定する。ここで設定する送電電力は、受電装置２００の「送受電要求電力」に従って２．８Ｗとする。なお、ステップＳ１０６において設定する送電電力は、「最大受電電力」を超えない電力に設定するものとする。
【００３９】
ステップＳ１０７で、制御部１０１は、送電部１１１を制御して受電装置２００に無線送電する。ステップＳ１０７において無線送電するとき、整合回路１１２を送電部１１１からの無線送電に適した回路に設定するものとする。なお、以降の説明において、送電部１１１を制御して無線送電するとき、整合回路１１２を送電部１１１からの無線送電に適した回路に設定するものとして、その説明を省略する。
【００４０】
ステップＳ１０８で、制御部１０１は、無線送電を停止する。
ステップＳ１０９で、制御部１０１は、通信部１２１の近接無線通信を用いて受電装置２００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ１１０で、制御部１０１は、ステップＳ１０９において受信した装置情報の「電池電圧」と「電池満充電電圧」、又は「電池残量レベル」に従って受電装置２００の電池２０３が満充電状態であるか否かを判断する。
ステップＳ１１０において制御部１０１が電池２０３は満充電状態でないと判断した場合、処理はステップＳ１０５に戻る。一方、ステップＳ１１０において制御部１０１が電池２０３は満充電状態であると判断した場合、本処理を終了する。
【００４１】
次に、図４を参照して、受電装置２００側の処理を説明する。図７（Ａ）、（Ｂ）は、図４のフローチャートに対応する受電装置２００の受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数の切り替えシーケンスを示す。
ステップＳ２０１で、制御部２０１は、送電装置１００から送電された予備電力を受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３で受電する。受電アンテナ２１３で発生する電流は整流平滑回路２１１で整流平滑され、定電圧回路２８６から制御部２０１に電圧が供給される。同様に、通信アンテナ２２３で発生する電流は、整流平滑回路２８５で整流平滑され、定電圧回路２８６から制御部２０１に電圧が供給される。
この場合に、電池２０３の電池残量が少ない場合、受電装置２００の制御部２０１は、ステップＳ２０１において受電した予備電力によって動作を開始する。電池２０３の電池残量が少なくない場合、受電装置２００の制御部２０１は、ステップＳ２０１において受電した予備電力によって動作を開始してもよいし、充電制御回路２８２から供給される電池２０３の電力によって動作を開始してもよい。
【００４２】
ステップＳ２０２で、制御部２０１は、通信部２２１の近接無線通信を用いて送電装置１００からのポーリング信号を受信したか否かを判断する。
ステップＳ２０２において制御部２０１がポーリング信号を受信していないと判断した場合、処理はステップＳ２０１に戻る。一方、ステップＳ２０２において制御部２０１がポーリング信号を受信したと判断した場合、処理はステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３で、制御部２０１は、送電装置１００に接続要求を送信する。
【００４３】
ここで、ステップＳ２０１の予備電力受電及びステップＳ２０２のポーリング信号受信した受電装置２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である。したがって、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である。したがって、電圧検出回路２２６が検出信号を出力せず、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【００４４】
ステップＳ２０４で、制御部２０１は、送電装置１００との接続処理を行い、通信部２２１の近接無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ２０５で、制御部２０１は、装置ステータス情報の「送受電要求電力」に従って充電制御回路２８２を制御し、電池２０３の充電条件を「送受電要求電力」に最適になるように設定を行う。送電装置１００でのステップＳ１０６の処理と、受電装置２００でのステップＳ２０５の処理とが終了すると、送電装置１００と受電装置２００とは無線送受電可能な状態になり、ステップＳ２０６で、受電装置２００は送電装置１００から無線受電する。
【００４５】
ここで、ステップＳ２０６の無線受電した受電装置２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。ステップＳ２０６における受電電力の周波数は１３．５６ＭＨｚであるので、受電アンテナ２１３が共振して電力を選択的に受電し、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。
ステップＳ２０６において受電装置２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。これにより、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。また、ステップＳ２０６において受電装置２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。そのため、通信アンテナ２２３で発生する電流が減少するが、電圧検出回路２２６は、通信アンテナ２２３で発生する電流でなく、受電アンテナ２１３で発生する電流によって動作を継続する。
【００４６】
ステップＳ２０７で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態であるか否かを判断する。
ステップＳ２０７において制御部２０１が電池２０３は満充電状態でないと判断した場合、処理はステップＳ２０８に進む。一方、ステップＳ２０７において制御部２０１が電池２０３は満充電状態であると判断した場合、処理はステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０８で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態でないことを通知するために、電池２０３の最新の状態を取得して、電池２０３の充電に要する電力に従って、装置ステータス情報の「送受電要求電力」を最新の情報に設定する。そして、制御部２０１は、通信部２２１の近接無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行い、その後、処理はステップＳ２０５に戻る。
ステップＳ２０９で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態であることを通知するために、装置ステータス情報の「電力受電可否」を否に設定する。そして、制御部２０１は、通信部２２１の近接無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行い、その後、本処理を終了する。なお、本処理の終了後、送電装置１００から離間させた受電装置２００を使用して、再び無線給電を実施する場合は、受電装置２００を送電装置１００に接近させて、本フローチャートを再び実行すればよい。
【００４７】
ステップＳ２０８及びＳ２０９で装置ステータス情報を送受信するときに、ステップＳ１０８において送電装置１００は無線送電を停止している。
受電装置２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧は検出閾値ＶｔｈＢ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【００４８】
次に、図６（Ｃ）に示すように、送電装置１００と他の受電装置６００とが無線給電を実施している（図４のフローチャートを実施している）状態で、受電装置２００を送電装置１００に接近させたときの受電装置２００の動作を説明する。図８は、このときの受電装置２００の通信アンテナ２２３の共振周波数、及び受電アンテナ２１３の共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
送電装置１００と他の受電装置６００とが無線給電を実施しているとき、送電装置１００は他の受電装置６００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っているが、受電装置２００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っていない。すなわち、送電装置１００にとって受電装置２００は見えていない不明なデバイスとなる。
送電装置１００は他の受電装置６００が要求する「送受電要求電力」に従って受電装置６００に無線送電する。
【００４９】
この状態で、受電装置２００を送電装置１００に接近させると、図８（Ｃ）に示すように、受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が増加する。ただし、受電装置２００と送電装置１００とは無線通信を行っていないため、図８（Ｄ）に示すように、給電制御通信は発生しない。
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が少ない状態では、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が少なく、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が少なく、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である場合、電圧検出回路２２６は検出信号を出力せず、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、図８（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、図８（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【００５０】
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が増加したが、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が増加した結果、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上になると、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、図８（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図８（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
この状態では、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００５１】
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力がさらに増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力がさらに増加した結果、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上になると、電圧検出回路２１６は検出信号を出力し、切替回路２１４のスイッチはＯＮになる。また、通信アンテナ２２３が受ける電力がさらに増加すると、通信アンテナ２２３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＮであるので、図８（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図８（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
【００５２】
この状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。そのため、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が失われ、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＦＦになる。電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦになると、受電アンテナ２１３又は通信アンテナ２２３が無線電力を受電する。これにより、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が回復して、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＮに復帰し、再び受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。この動作により、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１等の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。同様に、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００５３】
その後、送電装置１００と受電装置２００とを離間させると、図８（Ｃ）に示すように、受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が減少する。そして、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、受電アンテナ２１３、通信アンテナ２２３の順で初期の共振周波数ｆ０に戻る。
【００５４】
以上のように、受電装置２００の近接無線通信用の通信アンテナ２２３とそれに接続される通信部２２１との間に直列にスイッチを配置する構成とはなっていない。これにより、近接無線通信のキャリア信号電力の損失を低減し、通信距離の低下を防止することができる。
また、受電装置２００の受電アンテナ２１３とそれに接続される整流平滑回路２１１等の回路ブロックとの間に直列にスイッチを配置する構成とはなっていない。これにより、無線給電電力の損失を低減し、給電効率（送電電力と受電電力との比）の低下を防止することができる。
【００５５】
また、送電装置１００と受電装置２００との間で近接無線通信と無線給電とを行う場合に、受電装置２００において、通信アンテナ２２３の共振周波数と受電アンテナ２１３の共振周波数が、各々のアンテナで発生した電圧に応じて切り替えられる。これにより、無線給電中に通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００５６】
また、送電装置１００と受電装置２００との間で近接無線通信は行われていないが、意図せず無線給電を行う場合にも、受電装置２００において、通信アンテナ２２３の共振周波数と受電アンテナ２１３の共振周波数が、各々のアンテナで発生した電力に応じて切り替えられる。これにより、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。さらに受電電圧が増えたときには、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１等の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、送電装置と受電装置との間で近接無線通信と無線給電とを異なるキャリア周波数で行う。この場合に、受電装置において、近接無線通信用の通信アンテナの共振周波数と受電アンテナの共振周波数とを、各々のアンテナで発生した電圧に応じて切り替える。
【００５８】
第２の実施形態に係る送電装置１００及び受電装置２００の構成は、第１の実施形態と同様であり、以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
第１の実施形態では、受電装置２００の通信部２２１が送電装置と給電制御通信を行い、通信部２３１は給電制御通信は行わない。それに対して、第２の実施形態では、受電装置２００の通信部２２１は送電装置と給電制御通信を行わず、通信部２３１が給電制御通信を行う。
【００５９】
本実施形態において、受電装置２００の受電アンテナ２１３は、切替回路２１４のスイッチがＯＦＦの場合、ＨＦ帯である６．７８ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
また、受電装置２００の通信アンテナ２２３は、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦの場合、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
【００６０】
表２に、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号のＯＮ／ＯＦＦと、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数との関係を示す。なお、表２において、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数として括弧内に具体的数値を記載しているが、その数値は一例であって、これにより本発明の実施範囲が制限されるものではない。
受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数は、切替回路２１４及び切替回路２２４によって切り替えられるが、共振周波数と共にアンテナのＱ値も変化する。なお、Ｑ値の変化は、図３に示すスイッチの回路構成上一般的な現象であるので説明は省略する。
【００６１】
【表２】
2017229112.tif 000004
【００６２】
受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に大きな無線電力が印加されていない初期状態では、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ２、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ０とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ２が本発明でいう第１の初期周波数に相当し、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ０が本発明でいう第２の初期周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦの状態において、受電アンテナ２１３は、無線給電のキャリア周波数に共振して電力を受電可能なように、無線給電のキャリア周波数付近の共振周波数ｆ２に設定されている。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦの状態において、通信アンテナ２２３は、近接無線通信のキャリア周波数に共振して通信可能なように、近接無線通信のキャリア周波数付近の共振周波数ｆ０に設定されている。
初期状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。
【００６３】
無線給電状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に無線電力が印加されて、通信アンテナ２２３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦ、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ２、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、本実施形態では、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第２の周波数に相当する。
電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数ｆ１に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数からの電力を受けにくく、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
無線給電状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００６４】
保護状態では、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ１、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第１の周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＮの状態において、受電アンテナ２１３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
保護状態では、切替回路２１４及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＮ、切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００６５】
以下、図５、図６及び図９も参照して、第２の実施形態における送電装置１００と受電装置２００との間で行われる無線給電の流れを説明する。
なお、送電装置１００と受電装置２００とが送受信する装置ステータス情報は、第１の実施形態で図５を参照して説明したとおりであり、ここではその説明を省略する。また、送電装置１００と受電装置２００との位置関係の例も、第１の実施形態で図６を参照して説明したとおりであり、ここではその説明を省略する。
【００６６】
図９は、第２の実施形態における送電装置１００と受電装置２００との無線給電の手順を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートと同様の処理には同一の符号を付して説明する。
まず、図９に参照して、送電装置１００側の処理を説明する。図１０（Ｃ）、（Ｄ）は、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信の給電シーケンスを示す。無線給電はキャリア周波数ｆ２＝６．７８ＭＨｚを中心として行われ、通信部２３１を用いた給電制御通信は２．４５ＧＨｚを中心とする無線給電の周波数帯域外で通信が行われることになる。このように、本実施形態では、無線給電と給電制御通信とは異なる周波数帯域で行われる。したがって、無線給電と給電制御通信とを時間的に排他せず、無線給電と給電制御通信とが並行して行われる給電シーケンスとなる。
【００６７】
ステップＳ１０１で、制御部１０１は、送電部１１１を制御して予備電力を送電する。ステップＳ１０１で送電する予備電力の周波数は６．７８ＭＨｚとし、送電電力は任意の値、例えば０．２５Ｗとする。また、ステップＳ１０１で送電する予備電力は、例えば送電装置１００の装置内部と外部の界面での１３．５６ＭＨｚにおける磁界強度が６．０Ａ／ｍ相当であってもよい。
【００６８】
ステップＳ１０２で、制御部１０１は、通信部１３１の近距離無線通信を用いてポーリング信号を送信する。ステップＳ１０２の近距離無線通信は、例としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）のアドバタイズモードでパケットの送信を行うものとする。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙのプロトコルについては一般的な方法であるため、その説明は省略する。ステップＳ１０２において通信部１３１の近距離無線通信を用いてポーリング信号を送信する場合に、近距離無線通信の送信電力を低く設定し、送電装置１００の送電電力達範囲を大きく超える距離までポーリング信号が到達しないようにしてもよい。
ステップＳ１０３で、制御部１０１は、受電装置２００からの接続要求応答があるか否かを判断する。
本実施形態では、送電装置１００がポーリング信号を送信し、受電装置２００が応答することで、送電装置１００が受電装置２００を発見して近接無線通信を行う。図６（Ａ）に示すように、送電装置１００と受電装置２００とを離間させた状態では、送電装置１００がポーリング信号を送信しても受電装置２００が応答することができないため、送電装置１００は受電装置２００を発見することができない。また、図６（Ｂ）に示すように、送電装置１００と受電装置２００とを接近させた状態では、送電装置１００がポーリング信号を送信し、受電装置２００が応答することで、送電装置１００は受電装置２００を発見し、給電シーケンスに進むことが可能になる。
【００６９】
ステップＳ１０３において制御部１０１が受電装置２００からの接続要求応答がないと判断した場合、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０３において制御部１０１が受電装置２００からの接続要求応答があると判断した場合、処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４で、制御部１０１は、制御部１０１は、受電装置２００との接続処理を行い、通信部１３１の近距離無線通信を用いて受電装置２００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ１０５で、制御部１０１は、ステップＳ１０４において受信した装置ステータス情報の「電力受電可否」に従って受電装置２００が無線受電可能な状態であるか否かを判断する。
【００７０】
ステップＳ１０５において制御部１０１が受電装置２００は無線受電可能な状態でないと判断した場合、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０５において制御部１０１が受電装置２００は無線受電可能な状態であると判断した場合、処理はステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６で、制御部１０１は、ステップＳ１０４において送受信した装置ステータス情報の「最大受電電力」、「送受電要求電力」に従って送電電力を設定する。ここで設定する送電電力は、受電装置２００の「送受電要求電力」に従って２．８Ｗとする。なお、ステップＳ１０６において設定する送電電力は、「最大受電電力」を超えない電力に設定するものとする。
【００７１】
ステップＳ１０７で、制御部１０１は、送電部１１１を制御して受電装置２００に無線送電する。ステップＳ１０７において無線送電するとき、整合回路１１２を送電部１１１からの無線送電に適した回路に設定するものとする。なお、以降の説明において、送電部１１１を制御して無線送電するとき、整合回路１１２を送電部１１１からの無線送電に適した回路に設定するものとして、その説明を省略する。
【００７２】
本実施形態では、無線給電と給電制御通信とが並行して行われる給電シーケンスとなるので、図４のステップＳ１０８は不要である。ステップＳ１０９で、制御部１０１は、通信部１３１の近距離無線通信を用いて受電装置２００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ１１０で、制御部１０１は、ステップＳ１０９において受信した装置ステータス情報の「電池電圧」と「電池満充電電圧」、又は「電池残量レベル」に従って受電装置２００の電池２０３が満充電状態であるか否かを判断する。
ステップＳ１１０において制御部１０１が電池２０３は満充電状態でないと判断した場合、処理はステップＳ１０５に戻る。一方、ステップＳ１１０において制御部１０１が電池２０３は満充電状態であると判断した場合、本処理を終了する。
【００７３】
次に、図９を参照して、受電装置２００側の処理を説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、図９のフローチャートに対応する受電装置２００の受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数の切り替えシーケンスを示す。
ステップＳ２０１で、制御部２０１は、送電装置１００から送電された予備電力を受電アンテナ２１３で受電する。受電アンテナ２１３で発生する電流は整流平滑回路２１１で整流平滑され、定電圧回路２８６から制御部２０１に電圧が供給される。
この場合に、電池２０３の電池残量が少ない場合、受電装置２００の制御部２０１は、ステップＳ２０１において受電した予備電力によって動作を開始する。電池２０３の電池残量が少なくない場合、受電装置２００の制御部２０１は、ステップＳ２０１において受電した予備電力によって動作を開始してもよいし、充電制御回路２８２から供給される電池２０３の電力によって動作を開始してもよい。
【００７４】
ステップＳ２０２で、制御部２０１は、通信部２３１の近距離無線通信を用いて送電装置１００からのポーリング信号を受信したか否かを判断する。
ステップＳ２０２において制御部２０１がポーリング信号を受信していないと判断した場合、処理はステップＳ２０１に戻る。一方、ステップＳ２０２において制御部２０１がポーリング信号を受信したと判断した場合、処理はステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３で、制御部２０１は、送電装置１００に接続要求を送信する。ステップＳ２０３において通信部１３１の近距離無線通信を用いて接続要求を送信する場合に、近距離無線通信の送信電力を低く設定し、受電装置２００の受電実用範囲を大きく超える距離まで接続要求が到達しないようにしてもよい。
【００７５】
ここで、ステップＳ２０１の予備電力受電及びステップＳ２０２のポーリング信号受信した受電装置２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である。したがって、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である。したがって、電圧検出回路２２６は検出信号を出力せず、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ２＝６．７８ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【００７６】
ステップＳ２０４で、制御部２０１は、送電装置１００との接続処理を行い、通信部２３１の近距離無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行う。
ステップＳ２０５で、制御部２０１は、装置ステータス情報の「送受電要求電力」に従って充電制御回路２８２を制御し、電池２０３の充電条件を「送受電要求電力」に最適になるように設定を行う。送電装置１００でのステップＳ１０６の処理と、受電装置２００でのステップＳ２０５の処理とが終了すると、送電装置１００と受電装置２００とは無線送受電可能な状態になり、ステップＳ２０６で、受電装置２００は送電装置１００から無線受電する。
【００７７】
ここで、ステップＳ２０６の無線受電した受電装置２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ２＝６．７８ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。ステップＳ２０６における受電電力の周波数は６．７８ＭＨｚであるので、受電アンテナ２１３が共振して電力を選択的に受電し、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。
ステップＳ２０６において受電装置２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。これにより、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。また、ステップＳ２０６において受電装置２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。そのため、通信アンテナ２２３で発生する電流が減少するが、電圧検出回路２２６は、通信アンテナ２２３で発生する電流でなく、受電アンテナ２１３で発生する電流によって動作を継続する。
【００７８】
ステップＳ２０７で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態であるか否かを判断する。
ステップＳ２０７において制御部２０１が電池２０３は満充電状態でないと判断した場合、処理はステップＳ２０８に進む。一方、ステップＳ２０７において制御部２０１が電池２０３は満充電状態であると判断した場合、処理はステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０８で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態でないことを通知するために、電池２０３の最新の状態を取得して、電池２０３の充電に要する電力に従って、装置ステータス情報の「送受電要求電力」を最新の情報に設定する。そして、制御部２０１は、通信部２３１の近距離無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行い、その後、処理はステップＳ２０５に戻る。
ステップＳ２０９で、制御部２０１は、電池２０３が満充電状態であることを通知するために、装置ステータス情報の「電力受電可否」を否に設定する。そして、制御部２０１は、通信部２３１の近距離無線通信を用いて送電装置１００と装置ステータス情報の送受信を行い、その後、本処理を終了する。なお、本処理の終了後、送電装置１００から離間させた受電装置２００を使用して、再び無線給電を実施する場合は、受電装置２００を送電装置１００に接近させて、本フローチャートを再び実行すればよい。
【００７９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、送電装置１００と他の受電装置６００とが無線給電を実施している（図４又は図９のフローチャートを実施している）状態で、受電装置２００を送電装置１００に接近させたときの受電装置２００の動作を説明する。図１１は、このときの受電装置２００の通信アンテナ２２３の共振周波数、及び受電アンテナ２１３の共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
送電装置１００と他の受電装置６００と１が無線給電を実施しているとき、送電装置１００は他の受電装置６００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っているが、受電装置２００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っていない。すなわち、送電装置１００にとって受電装置２００は見えていない不明なデバイスとなる。
送電装置１００は他の受電装置６００が要求する「送受電要求電力」に従って受電装置６００に無線送電する。
【００８０】
この状態で、受電装置２００を送電装置１００に接近させると、図１１（Ｃ）に示すように、受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が増加する。ただし、受電装置２００と送電装置１００とは無線通信を行っていないため、図１１（Ｄ）に示すように、給電制御通信は発生しない。
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が少ない状態では、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が少なく、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が少なく、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である場合、電圧検出回路２２６は検出信号を出力せず、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、図１１（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ２＝６．７８ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、図１１（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【００８１】
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が増加したが、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が増加した結果、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上になると、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦであるので、図１１（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ２＝６．７８ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図１１（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
この状態では、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００８２】
受電装置２００において送電装置１００からの受電電力がさらに増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力がさらに増加した結果、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上になると、電圧検出回路２１６は検出信号を出力し、切替回路２１４のスイッチはＯＮになる。また、通信アンテナ２２３が受ける電力がさらに増加すると、通信アンテナ２２３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＮであるので、図１１（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図１１（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
【００８３】
この状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。そのため、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が失われ、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＦＦになる。電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦになると、受電アンテナ２１３又は通信アンテナ２２３が無線電力を受電する。これにより、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が回復して、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＮに復帰し、再び受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。この動作により、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１等の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。同様に、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【００８４】
その後、送電装置１００と受電装置２００とを離間させると、図１１（Ｃ）に示すように、受電装置２００において送電装置１００からの受電電力が減少する。そして、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、受電アンテナ２１３、通信アンテナ２２３の順で初期の共振周波数ｆ２、ｆ０に戻る。
【００８５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、送電装置と受電装置との間で近接無線通信と無線給電とを同じキャリア周波数で行う。この場合に、受電装置において、近接無線通信用の通信アンテナの共振周波数と受電アンテナの共振周波数とを、各々のアンテナで発生した電圧に応じて切り替えることに加えて、受電アンテナの共振周波数を、近接無線通信用の通信アンテナで発生した電圧に応じて切り替える。本実施形態では、以下に詳述するように、受電アンテナの共振周波数が三段階に切り替えられることになる。
【００８６】
第３の実施形態に係る送電装置１００の構成は、第１の実施形態と同様である。
図１２は、第３の実施形態に係る受電装置１２００の構成例を示すブロック図である。なお、第１の実施形態に係る受電装置２００と同様の構成には同一の符号を付し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
第１の実施形態に係る受電装置２００では、図１に示すように、切替回路２１４は電圧検出回路２１６の検出信号に従って制御され、切替回路２２４は電圧検出回路２２６の検出信号に従って制御され、各々独立に制御が行われる構成である。
【００８７】
それに対して、第３の実施形態に係る受電装置１２００では、図１２に示すように、切替回路２１４に加えて、第２の切替回路２１５が受電アンテナ２１３と並列に接続される。そして、第２の切替回路２１５は電圧検出回路２２６の検出信号に従って制御される。すなわち、切替回路２１４は電圧検出回路２１６の検出信号に従って制御され、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４は電圧検出回路２２６の検出信号に従って制御される。なお、第２の切替回路２１５の回路構成も、切替回路２１４及び切替回路２２４と同様、図３で例示した回路構成となる。
【００８８】
本実施形態において、受電装置１２００の受電アンテナ２１３は、切替回路２１４のスイッチ及び第２の切替回路２１５がＯＦＦの場合、ＨＦ帯である２０ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
また、受電装置１２００の通信アンテナ２２３は、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦの場合、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして設定されているものとする。
【００８９】
表３に、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号のＯＮ／ＯＦＦと、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数との関係を示す。なお、表３において、受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数として括弧内に具体的数値を記載しているが、その数値は一例であって、これにより本発明の実施範囲が制限されるものではない。
受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数は、切替回路２１４、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４によって切り替えられるが、共振周波数と共にアンテナのＱ値も変化する。なお、Ｑ値の変化は、図３に示すスイッチの回路構成上一般的な現象であるので説明は省略する。
【００９０】
【表３】
2017229112.tif 000005
【００９１】
受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に大きな無線電力が印加されていない初期状態では、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ３、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ０とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ３が本発明でいう第１の初期周波数に相当し、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ０が本発明でいう第２の初期周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦの状態において、受電アンテナ２１３は、近接無線通信のキャリア周波数に共振しないように、より高い共振周波数に設定されている。なお、受電アンテナ２１３は、近接無線通信のキャリア周波数に共振しないように、より低い共振周波数に設定されてもよい。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦの状態において、通信アンテナ２２３は、近接無線通信のキャリア周波数に共振して通信可能なように、近接無線通信のキャリア周波数付近の共振周波数ｆ０に設定されている。
初期状態では、切替回路２１４、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、第２の切替回路２１５のスイッチはＯＦＦ、切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。
【００９２】
無線給電状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３に無線電力が印加されて、通信アンテナ２２３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号がＯＦＦ、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ０、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、通信アンテナ２２３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第２の周波数に相当する。
電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数ｆ１に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
無線給電状態では、切替回路２１４、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦ、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００９３】
保護状態では、受電アンテナ２１３で発生した電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上となり、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮとなる。このとき、受電アンテナ２１３の共振周波数をｆ１、通信アンテナ２２３の共振周波数をｆ１とする。なお、本実施形態では、受電アンテナ２１３の共振周波数ｆ１が本発明でいう第１の周波数に相当する。
電圧検出回路２１６の検出信号がＯＮの状態において、受電アンテナ２１３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。また、電圧検出回路２２６の検出信号がＯＮの状態において、通信アンテナ２２３は、無線給電のキャリア周波数よりも低い共振周波数に設定されている。これにより、無線給電のキャリア周波数に共振せず、かつ無線給電のキャリア周波数の高調波に同調しないようにすることができる。
保護状態では、切替回路２１４、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４が図３（Ａ）の内部回路である場合、切替回路２１４のスイッチはＯＮ、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＮである。
【００９４】
以下、図４〜図６も参照して、第３の実施形態における送電装置１００と受電装置１２００との間で行われる無線給電の流れを説明する。
第３の実施形態における送電装置１００と受電装置１２００との無線給電の手順を示すフローチャートは図４と同様であり、以下では図４を参照し、その相違点を中心に説明する。
なお、送電装置１００と受電装置１２００とが送受信する装置ステータス情報は、第１の実施形態で図５を参照して説明したとおりであり、ここではその説明を省略する。また、送電装置１００と受電装置１２００との位置関係の例も、第１の実施形態で図６を参照して説明したとおりであり（図６において受電装置２００を受電装置１２００に置き換えるものとする）、ここではその説明を省略する。
【００９５】
送電装置１００側の処理は、第１の実施形態と同様であり、ここではその説明を省略する。図１３（Ｃ）、（Ｄ）は、ＨＦ帯送電電力及び給電制御通信の給電シーケンスを示す。無線給電はキャリア周波数ｆ０＝１３．５６ＭＨｚを中心として行われ、通信部２２１を用いた給電制御通信は１３．５６ＭＨｚを中心とする無線給電の周波数帯域内で通信が行われることになる。このように、本実施形態では、無線給電と給電制御通信とが同じ周波数帯域で行われる。したがって、無線給電と給電制御通信とを時間的に排他し、無線給電と給電制御通信とが時分割で行われる給電シーケンスとなる。
【００９６】
次に、図４を参照して、受電装置１２００側の処理を説明する。図１３（Ａ）、（Ｂ）は、図４のフローチャートに対応する受電装置１２００の受電アンテナ２１３の共振周波数、及び通信アンテナ２２３の共振周波数の切り替えシーケンスを示す。
ステップＳ２０１の予備電力受電及びステップＳ２０２のポーリング信号受信した受電装置１２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である。したがって、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である。したがって、電圧検出回路２２６は検出信号を出力せず、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４及び第２の切替回路２１５のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ３＝２０ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
ステップＳ２０１の予備電力及びステップＳ２０２のポーリング信号の周波数は１３．５６ＭＨｚであるので、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電せず、通信アンテナ２２３は共振して電力を選択的に受電する。
【００９７】
ステップＳ２０２において受電装置１２００がポーリング信号を受信している間、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電しないため、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１による近接無線通信のキャリア信号電力の損失が低減できる。その結果、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１に近接無線通信のキャリア信号電力の供給を最大化することができ、通信部２２１の近接無線通信の通信距離の低下を防いで近接無線通信を行うことができる。
【００９８】
ステップＳ２０６の無線受電した受電装置１２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので検出信号を出力し、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＮである。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦ、第２の切替回路２１５のスイッチがＯＮであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。ステップＳ２０６における受電電力の周波数は１３．５６ＭＨｚであるので、受電アンテナ２１３が共振して電力を選択的に受電し、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。
ステップＳ２０６において受電装置１２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。これにより、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。また、ステップＳ２０６において受電装置１２００が無線受電している間、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しない。そのため、通信アンテナ２２３で発生する電流が減少するが、電圧検出回路２２６は、通信アンテナ２２３で発生する電流でなく、受電アンテナ２１３で発生する電流によって動作を継続する。
【００９９】
ステップＳ２０８及びＳ２０９の装置ステータス情報の送受信するときに、ステップＳ１０８で送電装置１００は無線送電を停止している。
受電装置１２００において、電圧検出回路２１６で検出する受電アンテナ２１３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満であるので検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、電圧検出回路２２６で検出する通信アンテナ２２３の電圧は検出閾値ＶｔｈＢ未満であるので検出信号を出力せず、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４及び第２の切替回路２１５のスイッチがＯＦＦであるので、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ３＝２０ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
既述したように、ステップＳ２０１の予備電力及びステップＳ２０２のポーリング信号の周波数は１３．５６ＭＨｚであるので、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電せず、通信アンテナ２２３は共振して電力を選択的に受電する。
【０１００】
次に、図６（Ｃ）に示すように、送電装置１００と他の受電装置６００とが無線給電を実施している（図４のフローチャートを実施している）状態で、受電装置１２００を送電装置１００に接近させたときの受電装置１２００の動作を説明する。図１４は、このときの受電装置１２００の通信アンテナ２２３の共振周波数、及び受電アンテナ２１３の共振周波数の切り替え、ＨＦ帯受電電力及び給電制御通信のシーケンスを示す図である。
送電装置１００と他の受電装置６００とが無線給電を実施しているとき、送電装置１００は他の受電装置６００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っているが、受電装置１２００を無線給電の相手装置として検出、無線通信を行っていない。すなわち、送電装置１００にとって受電装置１２００は見えていない不明なデバイスとなる。
送電装置１００は他の受電装置６００が要求する「送受電要求電力」に従って受電装置６００に無線送電する。
【０１０１】
この状態で、受電装置１２００を送電装置１００に接近させると、図１４（Ｃ）に示すように、受電装置１２００において送電装置１００からの受電電力が増加する。ただし、受電装置１２００と送電装置１００とは無線通信を行っていないため、図１４（Ｄ）に示すように、給電制御通信は発生しない。
受電装置１２００において送電装置１００からの受電電力が少ない状態では、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が少なく、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が少なく、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ未満である場合、電圧検出回路２２６は検出信号を出力せず、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＦＦである。このように切替回路２１４及び第２の切替回路２１５のスイッチがＯＦＦであるので、図１４（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ３＝２０ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＦＦであるので、図１４（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。
【０１０２】
受電装置１２００において送電装置１００からの受電電力が増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力が増加したが、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ未満である場合、電圧検出回路２１６は検出信号を出力せず、切替回路２１４のスイッチはＯＦＦである。また、通信アンテナ２２３が受ける電力が増加した結果、通信アンテナ２２３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上になると、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチがＯＦＦ、第２の切替回路２１５のスイッチがＯＮであるので、図１４（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ０＝１３．５６ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図１４（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
この状態では、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【０１０３】
受電装置１２００において送電装置１００からの受電電力がさらに増加していくと、次のようになる。受電アンテナ２１３が受ける電力がさらに増加し、受電アンテナ２１３の電圧が電圧検出閾値ＶｔｈＡ以上になると、電圧検出回路２１６は検出信号を出力し、切替回路２１４のスイッチはＯＮになる。また、通信アンテナ２２３が受ける電力がさらに増加すると、通信アンテナ２２３の電圧は電圧検出閾値ＶｔｈＢ以上であるので、電圧検出回路２２６は検出信号を出力し、第２の切替回路２１５及び切替回路２２４のスイッチはＯＮになる。このように切替回路２１４のスイッチ及び第２の切替回路２１５のスイッチがＯＮであるので、図１４（Ａ）に示すように、受電アンテナ２１３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。また、切替回路２２４のスイッチがＯＮであるので、図１４（Ｂ）に示すように、通信アンテナ２２３の共振周波数はｆ１＝２ＭＨｚである。
【０１０４】
この状態では、受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。そのため、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が失われ、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＦＦになる。電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号がＯＦＦになると、受電アンテナ２１３又は通信アンテナ２２３が無線電力を受電する。これにより、電圧検出回路２１６及び電圧検出回路２２６の電源が回復して、電圧検出回路２１６の検出信号及び電圧検出回路２２６の検出信号はＯＮに復帰し、再び受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が共に共振せず電力を選択的に受電しなくなる。この動作により、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１等の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。同様に、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【０１０５】
その後、送電装置１００と受電装置１２００とを離間させると、図１４（Ｃ）に示すように、受電装置１２００において送電装置１００からの受電電力が減少する。そして、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、受電アンテナ２１３がまず共振周波数ｆ０に戻り、次に受電アンテナ２１３及び通信アンテナ２２３が初期の共振周波数ｆ３、ｆ０に戻る。
【０１０６】
以上のように、受電装置１２００の近接無線通信用の通信アンテナ２２３とそれに接続される通信部２２１との間に直列にスイッチを備えない。これにより、近接無線通信のキャリア信号電力の損失を低減し、通信距離の低下を防止することができる。
また、受電装置１２００の受電アンテナ２１３とそれに接続される整流平滑回路２１１とそれに接続される回路ブロックとの間に直列にスイッチを備えない。これにより、無線給電電力の損失を低減し、給電効率の低下を防止することができる。
【０１０７】
また、送電装置１００と受電装置１２００との間で無線通信と無線給電とを行う場合に、受電装置１２００において、通信アンテナ２２３の共振周波数と受電アンテナ２１３の共振周波数が、通信アンテナ２２３で発生した電圧に応じて切り替えられる。これにより、近接無線通信中に、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等へ近接無線通信のキャリア信号電力の供給を最大化することができる。その結果、通信部２２１の近接無線通信の通信距離の低下を防いで、近接無線通信を行うことができる。また、無線給電中に通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【０１０８】
また、送電装置１００と受電装置１２００との間で近接無線通信は行われていないが、意図せず無線給電を行う場合にも、受電装置１２００において、通信アンテナ２２３の共振周波数と受電アンテナ２１３の共振周波数が、各々のアンテナで発生した電力に応じて切り替えられる。これにより、通信アンテナ２２３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、通信アンテナ２２３に接続される通信部２２１等の通信用の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。さらに受電電圧が増えたときには、受電アンテナ２１３は共振せず電力を選択的に受電しなくなるので、受電アンテナ２１３に接続される整流平滑回路２１１等の回路が過大な電力を受けることなく、発熱等の影響から保護することができる。
【０１０９】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【０１１０】
第１の実施形態及び第３の実施形態では、無線送受電するための制御を行う無線通信として、近接無線通信規格であるＪＩＳＸ６３１９−４を用いる例としたが、これに限られるものではない。例えば近接無線通信規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ２１４８１やＩＳＯ/ＩＥＣ１４４４３、ＩＳＯ/ＩＥＣ１５６９３のプロトコルを用いる無線通信を行う場合にも本発明を適用可能である。上記通信規格に対応する場合、送電装置１００の通信部１２１が非接触ＩＣカードリーダーライター機能、受電装置２００（１２００）の通信部２２１が非接触ＩＣの機能を有することになる。
【０１１１】
第２の実施形態では、無線送受電するための制御を行う無線通信として、近距離無線通信規格であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）を用いる例としたが、これに限られるものではない。例えばＷＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１及び近距離無線規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．１に従う無線通信を行う場合にも本発明を適用可能である。上記通信規格に対応する場合、送電装置１００の通信部１３１及び受電装置２００の通信部２３１が当該通信規格の通信機能を有することになる。
要は、本発明は送電装置と受電装置との間で無線通信を行い、無線給電を行う構成であれば、無線送受電するための制御を行う無線通信手段は何であっても構わない。
【０１１２】
また、第１〜第３の実施形態では、無線送受電するための制御を行う無線通信の接続について、送電装置１００からポーリング信号を送信し、ポーリング信号を受信した受電装置２００（１２００）が接続要求を送信する構成を説明した。ただし、これに限られるものではない。例えば受電装置２００（１２００）からポーリング信号を送信し、ポーリング信号を受信した送電装置１００が接続要求を送信する構成であっても本発明は適用可能である。
また、第１〜第３の実施形態では、送電装置１００の送電アンテナ１１３及び受電装置２００（１２００）の受電アンテナ２１３は、ＨＦ帯である１３．５６ＭＨｚ又は６．７８ＭＨｚ付近に共振周波数を有するアンテナとして用いる例を説明した。ただし、これに限られるものではない。例えば送電装置１００と受電装置２００（１２００）とで無線送受電可能な送電アンテナ１１３及び受電アンテナ２１３であれば、共振周波数は何であっても構わない。
【０１１３】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００：送電装置、２００、１２００：受電装置、２０１：制御部、２１３：受電アンテナ、２１４：切替回路、２１６：電圧検出回路、２２３：通信アンテナ、２２４：切替回路、２２６：電圧検出回路、２３３：通信アンテナ
【図１】
2017229112.tif 000006
【図２】
2017229112.tif 000007
【図３】
2017229112.tif 000008
【図４】
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【図５】
2017229112.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
2017229112.tif 000013
【図９】
2017229112.tif 000014
【図１０】
2017229112.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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