【手続補正書】
【提出日】平成23年2月21日(2011.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を流す誘導線路に対向して配置され前記誘導線路より起電力が誘起される、フェライトコアに巻かれた受電コイルと、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサとを備え、前記共振回路から出力される交流電流を整流回路により整流して、消費電力が変動する負荷へ給電する誘導受電回路であって、
バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、
前記共振回路に電磁結合され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路と
を備え、
前記充放電回路は、放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電すること
を特徴とする誘導受電回路。
【請求項２】
前記充放電回路は、
センタータップ付きコイルと、
前記センタータップ付きコイルのセンタータップに一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子に他端が接続されたＤＣチョークと、
前記センタータップ付きコイルの両端にそれぞれ一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのマイナス端子にそれぞれ他端が接続された第１スイッチおよび第２スイッチ
を備え、
前記共振回路とセンタータップ付きコイルは、前記共振回路を高電圧および前記センタータップ付きコイルを低電圧として電磁的に結合されており、
前記充放電回路は、前記第１スイッチと第２スイッチを、前記共振回路の共振周波数で１８０゜おきに交互にゼロ電圧でＯＮ−ＯＦＦ動作すること
を特徴とする請求項１に記載の誘導受電回路。
【請求項３】
前記充放電回路は、
前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記センタータップ付きコイルに並列に接続され、前記共振回路とセンタータップ付きコイルとを電磁結合する補助コイル
を備え、
前記受電コイルと補助コイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定したこと
を特徴とする請求項２に記載の誘導受電回路。
【請求項４】
前記センタータップ付きコイルは、前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記共振回路と電磁結合されており、
前記充放電回路は、
前記ＤＣチョークの他端にアノードが接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子にカソードが接続された第１ダイオードと、
前記第１ダイオードに並列接続された第３スイッチと、
前記第１スイッチおよび第２スイッチの他端にアノードが接続され、前記ＤＣチョークの他端にカソードが接続された第２ダイオードと、
前記出力コンデンサの両端電圧を検出する検出手段と
を備え、
前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定し、
前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記負荷が定格負荷のときの前記出力コンデンサの出力電圧より低い第１設定電圧以下となると、前記第３スイッチをオンすること
を特徴とする請求項２に記載の誘導受電回路。
【請求項５】
前記共振回路に並列接続される可飽和リアクトルを備え、
前記可飽和リアクトルの飽和電圧を、前記負荷が定格負荷のときの前記共振回路の電圧に基づいて設定すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の誘導受電回路。
【請求項６】
前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、出力コンデンサの定格出力電圧より高い第２設定電圧以上となると、前記第１スイッチおよび第２スイッチをともにＯＮ動作し、前記出力コンデンサの両端電圧が略第２設定電圧に戻ると、前記第１スイッチおよび第２スイッチを前記誘導線路の交流電圧に同期して１８０゜おきに交互にゼロ電圧でＯＮ−ＯＦＦ動作すること
を特徴とする請求項４に記載の誘導受電回路。
【請求項７】
前記出力コンデンサの両端電圧を検出する第１検出手段に加えて、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧を検出する第２検出手段を備え、
前記第１スイッチおよび第２スイッチをともにＯＮ動作する実行条件を、
前記第２検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧以上のとき、前記第１検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が前記第２設定電圧以上とし、
前記第２検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が前記定格電圧未満のとき、前記第１検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記第２設定電圧より高い第３設定電圧以上としたこと
を特徴とする請求項６に記載の誘導受電回路。
【請求項８】
フェライトコアを断面視Ｈ字状に形成し、フェライトコアの中央部に、前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルが巻かれ、一方の端部に前記中央部を挟んで巻数を振り分けて前記ＤＣチョークのコイルが巻かれていること
を特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の誘導受電回路。
【請求項９】
前記ＤＣチョークのコイルは、前記誘導線路に流れる高周波電流により発生する交流磁束の影響を打消すように前記フェライトコアに巻かれていること
を特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の誘導受電回路。
【請求項１０】
前記ＤＣチョークのコイルは、前記受電コイルが巻かれている前記フェライトコアの箇所以外に巻かれていること
を特徴とする請求項９に記載の誘導受電回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流を流す誘導線路に対向して配置され前記誘導線路より起電力が誘起される、フェライトコアに巻かれた受電コイルと、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサとを備え、前記共振回路から出力される交流電流を整流回路により整流して、消費電力が変動する負荷へ給電する誘導受電回路であって、
バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、前記共振回路に電磁結合され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路とを備え、前記充放電回路は、放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電することを特徴とするものである。
上記構成によれば、充放電回路は、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して誘導線路の周波数で、バッテリあるいは電気二重層コンデンサより、共振回路へ給電する。
このように、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路）との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路（共振回路）との間で充放電を行うようにしており、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して、誘導線路の周波数で給電する回路構成となっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記充放電回路は、センタータップ付きコイルと、前記センタータップ付きコイルのセンタータップに一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子に他端が接続されたＤＣチョークと、前記センタータップ付きコイルの両端にそれぞれ一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのマイナス端子にそれぞれ他端が接続された第１スイッチおよび第２スイッチを備え、前記共振回路とセンタータップ付きコイルは、前記共振回路を高電圧および前記センタータップ付きコイルを低電圧として電磁的に結合されており、前記充放電回路は、前記第１スイッチと第２スイッチを、前記共振回路の共振周波数で１８０゜おきに交互にゼロ電圧でＯＮ−ＯＦＦ動作することを特徴とする。
上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサを電源して放電するとき、センタータップ付きコイルと電磁結合された受電コイル（共振回路）を高周波トランスとして使用し、さらに共振回路を共振要素としたプッシュプル共振コンバータが構成され、第１スイッチと第２スイッチが、共振回路の共振周波数で１８０゜おきに交互にゼロ電圧でＯＮ−ＯＦＦ動作されると、受電コイルに交流電流が流れ、負荷へ給電される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記充放電回路は、前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記センタータップ付きコイルに並列に接続され、前記共振回路とセンタータップ付きコイルとを電磁結合する補助コイルを備え、前記受電コイルと補助コイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定したことを特徴とするものである。
上記構成によれば、誘導線路より補助コイルに誘起される電圧（補助コイルの両端電圧）は、センタータップ付きコイルの半分に第１スイッチと第２スイッチにより交互に印加されることにより、１／２に分圧され、続いてＤＣチョークにより交流分が平滑されて、バッテリあるいは電気二重層コンデンサは充電され、電気二重層コンデンサの充電電圧が、前記補助コイルの両端電圧の１／２の電圧まで上昇すると充電は停止される。また、充電が停止した時点で、受電コイルの両端電圧と、巻線比に応じた補助コイルの両端電圧は釣り合っている。
前記受電コイルと補助コイルの巻線比、すなわち補助コイルの巻数Ｎ２は、フェライトコアに巻かれる受電コイルの巻数Ｎ１、負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧ＶＳＡＣ、および電気二重層コンデンサの定格電圧ＶＳＤＣより、下記の式を満たすように求められる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記センタータップ付きコイルは、前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記共振回路と電磁結合されており、前記充放電回路は、前記ＤＣチョークの他端にアノードが接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子にカソードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードに並列接続された第３スイッチと、前記第１スイッチおよび第２スイッチの他端にアノードが接続され、前記ＤＣチョークの他端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する検出手段とを備え、前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定し、前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記負荷が定格負荷のときの前記出力コンデンサの出力電圧より低い第１設定電圧以下となると、前記第３スイッチをオンすることを特徴とするものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明であって、前記共振回路に並列接続される可飽和リアクトルを備え、前記可飽和リアクトルの飽和電圧を、前記負荷が定格負荷のときの前記共振回路の電圧に基づいて設定することを特徴とするものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、出力コンデンサの定格出力電圧より高い第２設定電圧以上となると、前記第１スイッチおよび第２スイッチをともにＯＮ動作し、前記出力コンデンサの両端電圧が略第２設定電圧に戻ると、前記第１スイッチおよび第２スイッチを前記誘導線路の交流電圧に同期して１８０゜おきに交互にゼロ電圧でＯＮ−ＯＦＦ動作することを特徴とするものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する第１検出手段に加えて、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧を検出する第２検出手段を備え、前記第１スイッチおよび第２スイッチをともにＯＮ動作する実行条件を、前記第２検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧以上のとき、前記第１検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が前記第２設定電圧以上とし、前記第２検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が前記定格電圧未満のとき、前記第１検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記第２設定電圧より高い第３設定電圧以上としたことを特徴とするものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また請求項８に記載の発明は、請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の発明であって、フェライトコアを断面視Ｈ字状に形成し、フェライトコアの中央部に、前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルが巻かれ、一方の端部に前記中央部を挟んで巻数を振り分けて前記ＤＣチョークのコイルが巻かれていることを特徴とするものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また請求項９に記載の発明は、請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の発明であって、前記ＤＣチョークのコイルは、前記誘導線路に流れる高周波電流により発生する交流磁束の影響を打消すように前記フェライトコアに巻かれていることを特徴とするものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明であって、前記ＤＣチョークのコイルは、前記受電コイルが巻かれている前記フェライトコアの箇所以外に巻かれていることを特徴とするものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明の誘導受電回路は、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路）との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路（共振回路）との間で充放電を行うようにしており、受電コイルが巻かれるフェライトに、補助コイルあるいはセンタータップ付きコイルを巻いて、高周波トランスとして使用することにより、従来のＤＣ／ＤＣコンバータに必要な高周波トランスが不要となり、並列接続される電気二重層コンデンサを充電対象として低電圧で充放電できる充放電回路を安価に提供でき、また省スペースを実現でき、さらに負荷が定格負荷以上となると、バッテリあるいは電気二重層コンデンサが放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる、という効果を有している。