(57)【要約】  非接触型の電力伝送システムに用いられるコイルにおける電流密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することが可能なコイルを提供する。  非接触型電力伝送における送電又は受電に用いられ、巻回線が巻回されてなるコイルＣＬ１−１であって、巻回線の断面積が、コイルＣＬ１−１の最外周端部から最内周端部にかけて増大している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触型電力伝送における送電又は受電に用いられ、且つ巻回線が巻回されてなるコイルであって、
前記巻回線の巻回上の位置に応じて当該巻回線の断面積が異なっていることを特徴とするコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のコイルにおいて、
前記断面積が、前記コイルの最外周端部から最内周端部にかけて増大していることを特徴とするコイル。
【請求項３】
請求項２に記載のコイルにおいて、
当該コイルが、前記巻回線が直線である直線部と、当該巻回線が曲線である曲線部と、により構成されており、
前記断面積が前記直線部において一定であり、前記曲線部において増大していることを特徴とするコイル。
【請求項４】
請求項３に記載のコイルにおいて、
前記巻回線の幅が前記直線部において一定であり、当該幅が前記曲線部において前記最外周端部から前記最内周端部にかけて増大していることにより、前記コイル全体として前記断面積が当該最外周端部から当該最内周端部にかけて増大していることを特徴とするコイル。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のコイルにおいて、
直線の前記巻回線によりそれぞれ構成される複数の直線部と、延在方向が異なる二つの当該直線部を構成する前記巻回線同士を接続する前記巻回線によりそれぞれ構成される複数の接続部と、により前記コイルが構成されており、
一の巻回に含まれる前記接続部を構成する前記巻回線である接続部巻回線の少なくとも一部の前記断面積である接続部断面積が、当該一の巻回に含まれる前記直線部を構成する前記巻回線である直線部巻回線の前記断面積である直線部断面積よりも大きいことを特徴とするコイル。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイルにおいて、
前記コイルは、
当該コイルの外周側から内周側に向けて巻回された前記巻回線である外内巻回線と、
当該コイルの内周側から外周側に向けて巻回された前記巻回線である内外巻回線と、
を備え、
前記外内巻回線の巻回と、前記内外巻回線の巻回と、が重なるように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが絶縁部を挟んで重ねられていることを特徴とするコイル。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のコイルにおいて、
前記巻回線が、前記コイルの径方向に平たい薄膜線であることを特徴とするコイル。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のコイルであって、両端部のそれぞれが開放されているコイルと、
送電時には当該送電すべき電力を前記コイルに供給し、受電時には前記コイルにより受電された電力が当該コイルから供給されるループコイルであって、前記コイルに対して積層されたループコイルと、
を備えることを特徴とするコイル対。
【請求項９】
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前記コイルである送電コイル、又は請求項８に記載の前記コイル対である送電コイル対、のいずれか一方と、
伝送すべき電力を前記いずれか一方に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする送電装置。
【請求項１０】
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前記コイルである受電コイル、又は請求項８に記載の前記コイル対である受電コイル対、のいずれか一方と、
当該いずれか一方に接続された入力手段と、
を備えることを特徴とする受電装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の送電装置と、
当該送電装置から離隔し、且つ前記いずれか一方に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
【請求項１２】
送電装置と、
請求項１０に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記いずれか一方が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル及びコイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属し、より詳細には、非接触型電力伝送用のコイル及びコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばリチウムイオン電池等からなる蓄電池を搭載した電気自動車が普及しつつある。このような電気自動車では、蓄電池に蓄えた電力を使ってモータを駆動して移動することとなるため、蓄電池への効率のよい充電が求められる。そこで、電気自動車に対して充電用プラグ等を物理的に接続することなくそれに搭載されている蓄電池を充電する方法として、互いに離隔して対向された受電コイルと送電コイルを用いる、いわゆるワイヤレス電力伝送に関する研究が行われている。ワイヤレス電力伝送の方式としては、一般には、電界結合方式、電磁誘導方式及び磁界共鳴方式等がある。これらの方式を、例えば使用周波数、水平及び垂直それぞれの方向の位置自由度並びに伝送効率等の観点から比較した場合、電気自動車に搭載されている蓄電池を充電するためのワイヤレス電力伝送の方式としては、コンデンサを使った電界結合方式又はコイルを使った磁界共鳴方式が有望視されており、これらに対する研究開発も活発に行われている。このような背景技術を開示した先行技術文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。この特許文献１に記載されているコイルでは、コイルを構成する巻回線の間隔が内側ほど広くなるように構成されている。また特許文献１には、コイルの中心で相互に接続され且つ巻回方向が互いに逆方向である巻回線から構成されるコイルも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５１３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、非接触型の電力伝送システムに用いられるコイルでは、当該コイルを構成する巻回線の断面積がコイルの内周部と外周部とで一定の場合、一般に、コイルの中心に近いほど電流密度が高くなる。【０００５】
これに加えて、当該コイルを構成する巻回線の断面積が全て一定の場合、本願の発明者による実験によれば、その部分に流れる電流の密度が高くなるコイルの部分が出現することが見出された。この点につき、更に検討を行ったところ、上記方形のコイルの、丸く形成された角部において電流密度が高くなることが判った。【０００６】
以上の各事情から、これらの高い電流密度に起因する発熱を抑制するために断面積をコイルの全体に渡って大きくすると、コイル全体として大型となってしまい、結果的にコイルとしての配置の自由度が低下すると共に、巻回線としての多くの材料が必要となり、当該材料としての利用効率が低下するという問題点があった。また、放熱のためにコイルにおける巻回線の間隔を空ける場合も、結果的にコイルの大型化を招来する。更に、巻回線の幅を拡げたり間隔を拡げたりすると、コイルとしての共振周波数が高周波数化するという問題点もあった。そして上記特許文献１では、これらの問題点に関する検討は一切されていない。【０００７】
そこで本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、非接触型の電力伝送システムに用いられるコイルにおける電流密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することが可能なコイル及びコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、非接触型電力伝送における送電又は受電に用いられ、且つ巻回線が巻回されてなるコイルであって、前記巻回線の巻回上の位置に応じて当該巻回線の断面積が異なっているように構成される。【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、コイルを構成する巻回線の巻回上の位置に応じて当該巻回線の断面積が異なっているので、巻回線に流れる電流密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することができる。【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイルにおいて、前記断面積が、前記コイルの最外周端部から最内周端部にかけて増大しているように構成される。【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、コイルの巻回線の断面積が、最外周端部から最内周端部にかけて増大しているので、巻回線に流れる電流密度が多くなる内周部ほどその断面積を増大させることで、当該電流密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することができる。【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコイルにおいて、当該コイルが、前記巻回線が直線である直線部と、当該巻回線が曲線である曲線部と、により構成されており、前記断面積が前記直線部において一定であり、前記曲線部において増大している。【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、コイルが直線部と曲線部とにより構成されており、巻回線の断面積が直線部において一定であり、曲線部において増大しているので、コイルとしての製造工程を簡素化しつつ電流密度を平準化することができる。【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のコイルにおいて、前記巻回線の幅が前記直線部において一定であり、当該幅が前記曲線部において前記最外周端部から前記最内周端部にかけて増大していることにより、前記コイル全体として前記断面積が当該最外周端部から当該最内周端部にかけて増大している。【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、コイルの巻回線の幅が直線部において一定であり、当該幅が曲線部において最外周端部から最内周端部にかけて増大していることにより、コイル全体として断面積が増大しているので、コイルとしての製造工程を簡素化しつつ電流密度を平準化することができる。【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコイルにおいて、直線の前記巻回線によりそれぞれ構成される複数の直線部と、延在方向が異なる二つの当該直線部を構成する前記巻回線同士を接続する前記巻回線によりそれぞれ構成される複数の接続部と、により前記コイルが構成されており、一の巻回に含まれる前記接続部を構成する前記巻回線である接続部巻回線の少なくとも一部の前記断面積である接続部断面積が、当該一の巻回に含まれる前記直線部を構成する前記巻回線である直線部巻回線の前記断面積である直線部断面積よりも大きいように構成される。【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、接続部断面積が直線部断面積よりも大きいので、巻回線に流れる電流の密度が多くなる接続部断面積を増大させることで、当該密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することができる。【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイルにおいて、前記コイルは、当該コイルの外周側から内周側に向けて巻回された前記巻回線である外内巻回線と、当該コイルの内周側から外周側に向けて巻回された前記巻回線である内外巻回線と、を備え、前記外内巻回線の巻回と、前記内外巻回線の巻回と、が重なるように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが絶縁部を挟んで重ねられているように構成される。【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線と内外巻回線とを備え、外内巻回線の巻回と、内外巻回線の巻回と、が重なるように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが絶縁部を挟んで重ねられているので、外内巻回線と内外巻回線との間の共振周波数の調整と電流密度の平準化とを両立させることができる。【００２０】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のコイルにおいて、前記巻回線が、前記コイルの径方向に平たい薄膜線であるように構成される。【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、巻回線がコイルの径方向に平たい薄膜線であるので、コイル全体としての共振周波数を調整することができる。【００２２】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のコイルであって、両端部のそれぞれが開放されているコイルと、送電時には当該送電すべき電力を前記コイルに供給し、受電時には前記コイルにより受電された電力が当該コイルから供給されるループコイルであって、前記コイルに対して積層されたループコイルと、を備える。【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のコイルであって、両端部のそれぞれが開放されているコイルと、当該コイルに対して積層されたループコイルと、を備えるので、上記コイル及びループコイルを備えるコイル対を送電用又は受電用として用いる非接触型の電力伝送システムにおいて、電流密度の平準化を有効に行うことができる。【００２４】
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前記コイルである送電コイル、又は請求項８に記載の前記コイル対である送電コイル対、のいずれか一方と、伝送すべき電力を前記いずれか一方に出力する出力手段と、を備える。【００２５】
上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前記コイルである受電コイル、又は請求項８に記載の前記コイル対である受電コイル対、のいずれか一方と、当該いずれか一方に接続された入力手段と、を備える。【００２６】
上記の課題を解決するために、請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の送電装置と、当該送電装置から離隔し、且つ前記いずれか一方に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。【００２７】
上記の課題を解決するために、請求項１２に記載の発明は、送電装置と、請求項１０に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記いずれか一方が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、巻回線に流れる電流密度を平準化してコイルとしての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、コイルとしての発熱も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図３】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図４】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図５】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（iv）である。
【図６】第１実施形態のコイルの構造を示す部分断面図である。
【図７】第１実施形態のコイルの構造による効果としての巻回線番号と電流密度との関係を示す図である。
【図８】第１−１変形形態のコイルの製造方法を例示する図であり、（ａ）は当該製造方法の第一段階を例示する巻回線の断面図であり、（ｂ）は当該製造方法の第二段階を例示する巻回線の断面図であり、（ｃ）は当該製造方法の第三段階を例示する巻回線の断面図である。
【図９】第１−１変形形態のコイルの構造による効果としての巻回線番号と電流密度との関係を示す図である。
【図１０】第２実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図１２】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図１３】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図１４】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（iv）である。
【図１５】第２実施形態のコイルの構造を示す部分断面図である。
【図１６】第２実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図である。
【図１７】第２実施形態のコイルの構造による効果としての巻回線番号と電流密度との関係を示すグラフ図である。
【図１８】第２−１変形形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図１９】第２−１変形形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図２０】第２−１変形形態のコイルの構造を示す部分拡大平面図等であり、（ａ）は当該部分拡大平面図であり、（ｂ）は第２−１変形形態のコイルの構造における巻回線番号とその幅との関係を示す図である。
【図２１】第２−１変形形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図２２】第２−１変形形態のコイルの構造による効果を示す図であり、（ａ）は当該効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図であり、（ｂ）は当該効果としての巻回線番号と電流密度との関係を示すグラフ図である。
【図２３】第２−２変形形態のコイルの製造方法を例示する図であり、（ａ）は当該製造方法の第一段階を例示する巻回線の断面図であり、（ｂ）は当該製造方法の第二段階を例示する巻回線の断面図であり、（ｃ）は当該製造方法の第三段階を例示する巻回線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態及び変形形態は、電気自動車に搭載されている充電池を充電するための電力を、当該充電池を備えた電気自動車に対して磁界共鳴方式により非接触で電送する電力伝送システムに対して、本発明を適用した場合の実施形態及び変形形態である。このとき本発明は、磁界共鳴方式以外の他の電力伝送方式にも適用可能である。
【００３１】
ここで各実施形態及び変形形態の磁界共鳴方式による電力伝送システムは、電力を送る送電コイルと、当該送電コイルから離隔して向き合うように（即ち対向するように）配置され且つ送電コイルから送られた電力を受電する受電コイルと、を備える。そして上記送電コイルは、後述する送電ループコイルと、後述する送電オープンコイルと、が、積層されてそれぞれ構成されている。また上記受電コイルは、後述する受電オープンコイルと、後述する受電ループコイルと、が、積層されてそれぞれ構成されている。
【００３２】
（ア）第１実施形態
（Ｉ）第１実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について
初めに、第１実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図１を用いて説明する。なお図１は、第１実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【００３３】
図１に示すように、第１実施形態の電力伝送システムＳ１は、受電部ＲＶ及び上記受電コイルＲＣ１を備えた受電装置Ｒ１と、送電部ＴＲ及び上記送電コイルＴＣ１を備えた送電装置Ｔ１と、により構成されている。このとき受電装置Ｒ１は上記電気自動車に搭載され、且つ当該電気自動車に搭載されている図示しない蓄電池に接続されている。一方送電装置Ｔ１は、当該電気自動車が移動又は停車する位置の地面に設置されている。そして、当該蓄電池を充電する場合、受電装置Ｒ１の受電コイルＲＣ１と送電装置Ｔ１の送電コイルＴＣ１とが対向するように電気自動車が運転又は停車される。なお、第１実施形態の電力伝送システムＳ１による上記蓄電池の充電に際しては、停車している電気自動車に搭載されている受電装置Ｒ１に対して、その停車位置の下方の地面に設置された送電装置Ｔ１の送電コイルＴＣ１を介して、当該送電装置Ｔ１から電力を伝送するように構成することができる。またこの他、移動中の電気自動車に搭載されている受電装置Ｒ１に対して、その電気自動車が移動している道路の一定距離の区間に設置された複数の送電装置Ｔ１の送電コイルＴＣ１を介して、当該送電装置Ｔ１から連続的に電力を伝送するように構成してもよい。このとき、送電部ＴＲが本発明の「出力手段」の一例に相当し、受電部ＲＶが本発明の「入力手段」の一例に相当する。
【００３４】
一方上記送電コイルＴＣ１は、送電ループコイルＴＬ１と、送電オープンコイルＴＯ１と、を備えている。また上記受電コイルＲＣ１は、受電オープンコイルＲＯ１と、受電ループコイルＲＬ１と、を備えている。このとき送電ループコイルＴＬ１には、送電すべき電力が送電部ＴＲから入力される。そして送電オープンコイルＴＯ１は、送電ループコイルＴＬ１に対して同心に積層され且つその両端が開放されている。他方受電オープンコイルＲＯ１は、送電オープンコイルＴＯ１に対向するように配置され且つその両端が開放されている。そして受電ループコイルＲＬ１は、受電オープンコイルＲＯ１に対して同心に積層され、且つ受電オープンコイルＲＯ１を介して磁界共鳴方式により送電コイルＴＣ１から受電した電力を受電部ＲＶに出力する。このとき、送電コイルＴＣ１又は受電コイルＲＣ１が本発明の「コイル対」の一例に相当する。
【００３５】
以上の構成において、送電装置Ｔ１の送電部ＴＲは、例えば電力伝送システムＳ１が用いられる国における電波法等の法規等に対応しつつ、受電装置Ｒ１に伝送すべき電力を送電コイルＴＣ１に出力する。このとき上記法規等は、例えば人体への影響を考慮して漏洩磁界が予め決められた所定のレベル以下になるように規制している。また、全ての送電装置Ｔ１と上記受電装置Ｒ１との間における相互接続利用が可能となるためには、結果的に、両者が予め決められた所定範囲の周波数を利用する必要があり、このため上記所定範囲の周波数又は周波数帯域は、上記法規等としてのＩＳＯ（International Organization for Standardization）又はＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）等の国際機関の推奨に従う必要がある。また、送電コイルＴＣ１と受電コイルＲＣ１との間の所定の位置ずれも考慮した伝送効率の下限値も上記国際機関により規定されているため、高い電力伝送効率が要求される。
【００３６】
一方、上記磁界共鳴方式により送電コイルＴＣ１からの電力を受電した受電装置Ｒ１の受電コイルＲＣ１は、当該受電した電力を受電部ＲＶに出力する。これにより受電部ＲＶは、当該電力に対応した出力（例えば８５キロヘルツの高周波電力となる）を、例えば図示しない電力変換ユニットによりＤＣ（直流）電流に変換し、電気自動車の蓄電池に出力する。これにより当該蓄電池には、必要量の電力が充電される。
【００３７】
（II）送電コイルＴＣ１（受電コイルＲＣ１）の構成について
次に、上述した第１実施形態の電力伝送システムＳ１に用いられる、第１実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１の構成について、図２乃至図６を用いて説明する。なお、第１実施形態の送電コイルＴＣ１と受電コイルＲＣ１とは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルＴＬ１の構成と上記受電ループコイルＲＬ１の構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルＴＯ１の構成と上記受電オープンコイルＲＯ１の構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルＴＬ１と上記送電オープンコイルＴＯ１との送電コイルＴＣ１内における位置関係と、上記受電ループコイルＲＬ１と上記受電オープンコイルＲＯ１との受電コイルＲＣ１内における位置関係と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルＴＣ１について、その構造を説明する。また、図２乃至図５は第１実施形態の送電コイルＴＣ１の構造を示す平面図であり、図６は第１実施形態の送電コイルＴＣ１の構造を示す部分断面図である。なお図２乃至図５は、送電装置Ｔ１において、送電部ＴＲ側から送電コイルＴＣ１を見た場合の平面図である。
【００３８】
図２にその平面図を示すように、第１実施形態の送電コイルＴＣ１は、送電ループコイルＴＬ１と、図２において図示されない送電オープンコイルＴＯ１と、が、絶縁性のフィルムＢＦ１−１（詳細は後述する）を介して図２の紙面方向に積層されて構成される。また送電オープンコイルＴＯ１は、後述する二つのコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２が、それぞれに絶縁性のフィルムＢＦ１−２（詳細は後述する）を介して図２の紙面方向に積層されて構成される。なお第１実施形態では、送電ループコイルＴＬ１と送電オープンコイルＴＯ１との間の絶縁のためにフィルムＢＦ１−１を用い、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２との間の絶縁のためにフィルムＢＦ１−２を用いているが、これらの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料を用いることもできる。また、送電コイルＴＣ１として発生した熱を効率良く放熱するため、例えばセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に適切な空隙保持材を用いて、必要な空隙を介して積層するように構成してもよい。更にまた、送電ループコイルＴＬ１、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。なお、コイルＣＬ１−１が本発明の「外内巻回線」の一例に相当し、コイルＣＬ１−２が本発明の「内外巻回線」の一例に相当する。
【００３９】
図２に示すように、送電ループコイルＴＬ１は、その最外周部の一辺に、送電部ＴＲに接続される接続用端子Ｏ１−１及び接続用端子Ｏ１−２を有している。そして送電ループコイルＴＬ１は、例えば銅薄膜線が一回転（１ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図２に示す場合は右辺部の中央）が上記接続用端子Ｏ１−１及び上記接続用端子Ｏ１−２とされている。なお送電ループコイルＴＬ１を構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬ１の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更に送電ループコイルＴＬ１では、図２におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。
【００４０】
次に、上記フィルムＢＦ１−１を介して上記送電ループコイルＴＬ１の直下に積層されている、送電オープンコイルＴＯ１を構成するコイルＣＬ１−１の構成について、図３を用いて説明する。なお図３は、当該コイルＣＬ１−１のみを取り出して示す平面図である。
【００４１】
図３に示すように、送電オープンコイルＴＯ１を構成するコイルＣＬ１−１は、その最外周部が開放端Ｔ１−１とされている。そしてコイルＣＬ１−１は、当該開放端Ｔ１−１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に五回転半（５．５ターン）巻回されて構成されている。またその最内周部には、図３の紙面方向においてその直下に積層されているコイルＣＬ１−２との間の電気的接続を構成するためのビアＶ１が接続されている。なおコイルＣＬ１−１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ１−１の全周に渡って同一の厚さとされている。一方当該銅薄膜線の幅は、図３に示すように、コイルＣＬ１−１の最外周端部にある開放端Ｔ１−１から最内周端部においてビアＶ１が接続されている部分にかけて広くなっている。この構造によりコイルＣＬ１−１の断面積は、開放端Ｔ１−１からビアＶ１が接続されている部分にかけて増大している。更にコイルＣＬ１−１では、図３におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ１−１を構成する銅薄膜線の幅は、各直線部では一定となっている一方、それらを接続する各曲線部において、その最内周端部に向けて広くなっている。このとき、コイルＣＬ１−１を構成する銅薄膜線の幅は、コイルＣＬ１−１全体としてその最外周端部から最内周端部に向けて広くなっていればよく、当該最外周端部から当該最内周端部にかけて例えば一時的に（部分的に）狭くなっていても、第１実施形態の電力伝送システムＳ１を用いた電力伝送による効果に対する影響はない。
【００４２】
次に、上記フィルムＢＦ１−２を介して上記コイルＣＬ１−１の直下に積層されているコイルＣＬ１−２の構成について、図４を用いて説明する。なお図４は、当該コイルＣＬ１−２のみを取り出して示す平面図である。
【００４３】
図４に示すように、上記コイルＣＬ１−１と共に送電オープンコイルＴＯ１を構成するコイルＣＬ１−２は、その最内周部に、上記コイルＣＬ１−１との電気的接続を構成するための上記ビアＶ１が接続されている。即ち、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２との接続は直列接続とされている。そしてコイルＣＬ１−２は、当該ビアＶ１から始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ１−１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に五回転半（５．５ターン）巻回されて構成されている。またその最外周部が開放端Ｔ１−２とされている。なおコイルＣＬ１−２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ１−２の全周に渡って同一の厚さとされている。一方当該銅薄膜線の幅は、図４に示すように、コイルＣＬ１−２の最外周端部にある開放端Ｔ１−２から最内周端部においてビアＶ１が接続されている部分にかけて広くなっている。この構造によりコイルＣＬ１−２の断面積は、開放端Ｔ１−２からビアＶ１が接続されている部分にかけて増大している。更にコイルＣＬ１−２では、コイルＣＬ１−１と同様に、図４におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ１−２を構成する銅薄膜線の幅は、各直線部では一定となっている一方、それらを接続する各曲線部において、その最内周端部に向けて広くなっている。このとき、コイルＣＬ１−２を構成する銅薄膜線の幅も、上記コイルＣＬ１−１を構成する銅薄膜線の幅と同様に、コイルＣＬ１−２全体としてその最外周端部から最内周端部に向けて広くなっていればよく、当該最外周端部から当該最内周端部にかけて例えば一時的に（部分的に）狭くなっていてもよい。
【００４４】
ここで、上記コイルＣＬ１−１及び上記コイルＣＬ１−２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、上記反時計方向に巻回されているコイルＣＬ１−１の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルＣＬ１−２の銅薄膜線の位置と、が、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアＶ１により、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２とが直列に接続されている。これにより、コイルＣＬ１−１の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す（折り返す）ことで、コイルＣＬ１−２が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。
【００４５】
次に、上記送電ループコイルＴＬ１並びに上記送電オープンコイルＴＯ１（即ち上記コイルＣＬ１−１及び上記コイルＣＬ１−２）をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図５を用いて説明する。なお図５は、送電ループコイルＴＬ１と、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルＴＬ１を実線で、その直下にフィルムＢＦ１−１（図５において図示を省略している）を介して積層されている送電オープンコイルＴＯ１のコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２を破線で、それぞれ示している。なお上述したように、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係は、図５においては全く同一となる。
【００４６】
図５に破線で示すように、外周から内周に向けて巻回され、且つその最内周部でビアＶ１によりコイルＣＬ１−２と接続されるコイルＣＬ１−１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチ（即ち、各辺において隣り合う銅薄膜線の中心線の、巻回における径方向の距離。以下、同様。）の四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図５に実線で示すように、送電ループコイルＴＬ１はコイルＣＬ１−１の外縁に沿って積層されており、接続用端子Ｏ１−１及び接続用端子Ｏ１−２がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。
【００４７】
以上の図５に示した通り、送電ループコイルＴＬ１と送電オープンコイルＴＯ１のコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２とが積層されている送電コイルＴＣ１では、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルＴＬ１と送電オープンコイルＴＯ１（コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２）を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
【００４８】
次に、上記送電ループコイルＴＬ１とコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２との積層状態、及びコイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２との接続状態について、図５に示すＡ−Ａ’部分の断面図として、図６を用いて説明する。
【００４９】
図６に示すように、図２乃至図５における左辺部では、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２とがフィルムＢＦ１−２を挟んで積層されており、それぞれがビアＶ１により電気的に接続されている。このビアＶ１の位置で、コイルＣＬ１−１の上記反時計方向の巻回が切り返されて（折り返されて）、コイルＣＬ１−２の上記時計方向の巻回が形成されている。一方、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２からなる送電オープンコイルＴＯ１と送電ループコイルＴＬ１とは、フィル部ＢＦ１−１（図２参照）を挟んで積層されている。
【００５０】
（III）送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１の製造方法について
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１の製造方法について説明する。
【００５１】
当該製造方法としては、基本的には従来と同様の、下記（ａ）−１乃至（ａ）−１１の各工程を含む第１製造方法、又は下記（ｂ）−１乃至（ｂ）−１２の各工程を含む第２製造方法等を用いることができる。
（ａ）第１製造方法
（ａ）−１：フィルムＢＦ１−２の両面全体に銅薄膜を形成
（ａ）−２：上記（ａ）−１で形成された銅薄膜（両面）の上にそれぞれレジストを塗布
（ａ）−３：上記（ａ）−２で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線にパターニング（このとき、第１実施形態のコイルＣＬ１−１（コイルＣＬ１−２）の幅が、上述したように、コイルＣＬ１−１（コイルＣＬ１−２）の最外周端部にある開放端Ｔ１−１（開放端Ｔ１−２）から最内周端部においてビアＶ１が接続されている部分にかけて広くなるようにパターニングされる。）
（ａ）−４：上記（ａ）−３のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての銅薄膜線を形成
（ａ）−５：上記ビアＶ１を形成して送電オープンコイルＴＯ１とする。
（ａ）−６：フィルムＢＦ１−１の片面全体に銅薄膜を形成
（ａ）−７：上記（ａ）−６で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布
（ａ）−８：上記（ａ）−７で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬ１の銅薄膜線にパターニング
（ａ）−９：上記（ａ）−８のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬ１としての銅薄膜線を形成
（ａ）−１０：上記（ａ）−５の送電オープンコイルＴＯ１と、上記（ａ）−９の送電ループコイルＴＬ１と、を貼り合わせて送電コイルＴＣ１を形成
（ａ）−１１：接続用端子Ｏ１−１及び接続用端子Ｏ１−２と、送電部ＴＲ（送電装置Ｔ１の場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒ１の場合）とを接続
（ｂ）第２製造方法
（ｂ）−１：フィルムＢＦ１−２の両面全体に銅薄膜を形成
（ｂ）−２：ビアＶ１に相当する位置にレーザ等により貫通穴形成
（ｂ）−３：貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアＶ１を形成
（ｂ）−４：上記（ｂ）−３で形成された銅めっき（両面）の上にそれぞれレジストを塗布
（ｂ）−５：上記（ｂ）−４で塗布したレジストをコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線にパターニング（このとき、第１実施形態のコイルＣＬ１−１（コイルＣＬ１−２）の幅が、上述したように、コイルＣＬ１−１（コイルＣＬ１−２）の最外周端部にある開放端Ｔ１−１（開放端Ｔ１−２）から最内周端部においてビアＶ１が接続されている部分にかけて広くなるようにパターニングされる。）
（ｂ）−６：上記（ｂ）−５のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての銅薄膜線を形成して送電オープンコイルＴＯ１とする。
（ｂ）−７：フィルムＢＦ１−１の片面全体に銅薄膜を形成
（ｂ）−８：上記（ｂ）−７で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布
（ｂ）−９：上記（ｂ）−８で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬ１の銅薄膜線にパターニング
（ｂ）−１０：上記（ｂ）−９のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬ１としての銅薄膜線を形成
（ｂ）−１１：上記（ｂ）−６の送電オープンコイルＴＯ１と、上記（ｂ）−１０の送電ループコイルＴＬ１と、を貼り合わせて送電コイルＴＣ１を形成
（ｂ）−１２：接続用端子Ｏ１−１及び接続用端子Ｏ１−２と送電部ＴＲ（送電装置Ｔ１の場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒ１の場合）とを接続
【第１実施例】
【００５２】
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第１実施形態の電力伝送システムＳ１を用いて電力伝送を行った場合の効果等について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果。以下、同様。）を踏まえて、図７を用いて説明する。なお図７は、第１実施形態のコイルの構造による効果としての銅薄膜線の番号と電流密度との関係を示す図である。ここで、図７に示す効果を得た送電オープンコイルＴＯ１又は受電オープンコイルＲＯ１の巻回数は後述するように十回転半（１０．５ターン）であり、その構造に対応した図７の「銅薄膜線番号」とは、当該送電オープンコイルＴＯ１又は受電オープンコイルＲＯ１の開放端Ｔ１−１（開放端Ｔ１−２）とビアＶ１とを直線で結んだ場合に当該直線上に並ぶこととなる銅薄膜線（上記巻回数が十回転半であることから、当該銅薄膜線の数は２２本となる）について、ビアＶ１側の最外周部に並ぶ銅薄膜線の番号を「１」とし、開放端Ｔ１−１（開放端Ｔ１−２）側の最外周部に並ぶ銅薄膜線の番号を「２２」として、この順で番号付けをしたものである。そして、図７に示す実験結果を得た第１実施形態のコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２それぞれの構造上の諸元は以下の通りである。
・送電オープンコイルＴＯ１及び受電オープンコイルＲＯ１それぞれの図２乃至図５に示す平面における外形寸法：縦約１００ミリメートル×横約１００ミリメートル
・コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線の厚さ：全て一定且つ同一
・コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線の巻回数：十回転半
・コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線の幅：最内周端部から最外周端部にかけて０．６ミリメートルから２．６ミリメートルの間で増大（曲線部において０．２ミリメートルずつ増大し、全体として平均幅１．６７ミリメートル。）
・コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２におけるピッチ：最内周端部から最外周端部にかけて１．２ミリメートルから３．２ミリメートルの間で増大（曲線部において０．２ミリメートルずつ増大）
・隣り合う銅薄膜線同士の間隔：コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２共に０．６ミリメートル
一方、図７に「従来例」として示す実験結果を得た二つのコイル（積層されて従来例としての送電オープンコイル又は受電オープンコイルを構成する二つのコイル）それぞれの構造上の諸元は以下の通りである。
・従来例としての送電オープンコイル及び受電オープンコイルそれぞれの外形寸法：縦約１００ミリメートル×横約１００ミリメートル
・従来例としての各コイルの銅薄膜線の厚さ：全て一定且つ同一
・従来例としての各コイルの銅薄膜線の巻回数：十回転半
・従来例としての各コイルの銅薄膜線の幅：最内周端部から最外周端部にかけて１．４ミリメートルで一定
・従来例としての各コイルにおけるピッチ：最内周端部から最外周端部にかけて２．０ミリメートルで一定
・隣り合う銅薄膜線同士の間隔：従来例としての各コイル共に０．６ミリメートル
そして図７にそれぞれ示すように、同一構造の二つの第１実施例の場合（図７において「▲」印及び「◆」印で示す）は、同一構造の二つの従来例の場合（図７において「●」印及び「■」印で示す）よりも、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の全体に渡って電流密度の平準化が実現されている。
【００５３】
以上説明したように、第１実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第１実施形態の電力伝送システムＳ１を用いた電力伝送によれば、同心に巻回されたコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２それぞれの銅薄膜線の断面積が、最外周端部から最内周端部にかけて増大しているので、銅薄膜線に流れる電流密度が多くなる内周部ほどその断面積を増大させることで、当該電流密度を平準化してコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての配置の自由度及び材料たる銅の利用効率を向上させることができると共に、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての発熱も抑制することができる。
【００５４】
また、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２が直線部と曲線部とにより構成されており、銅薄膜線の断面積が直線部において一定であり、曲線部において増大しているので、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての製造工程を簡素化しつつ電流密度を平準化することができる。
【００５５】
更に、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２の銅薄膜線の幅がそれぞれの直線部において一定であり、当該幅がそれぞれの曲線部において最外周端部から最内周端部にかけて増大していることにより、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２全体としてそれぞれの断面積が最外周端部から最内周端部にかけて増大しているので、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２としての製造工程を簡素化しつつ電流密度を平準化することができる。
【００５６】
更にまた、コイルＣＬ１−１と、コイルＣＬ１−１と反対方向に巻回されたコイルＣＬ１−２と、が接続されてなる直列接続を備え、コイルＣＬ１−１の巻回の中心と、コイルＣＬ１−２の巻回の中心と、が一致するように、当該コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２がフィルムＢＦ１−２を挟んで重ねられているので、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２との間の共振周波数の調整と電流密度の平準化とを両立させることができる。
【００５７】
また、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２のそれぞれがコイルの径方向に平たい銅薄膜線からなるので、送電オープンコイルＴＯ１又は受電オープンコイルＲＯ１全体としての共振周波数を調整することができる。
【００５８】
更に、コイルＣＬ１−１とコイルＣＬ１−２とからなる直列接続の両端部のそれぞれが開放端Ｔ１−１及び開放端Ｔ１−２として開放されており、当該コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２に対して同心に送電ループコイルＴＬ１又は受電ループコイルＲＬ１が配置されているので、上記コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２並びに送電ループコイルＴＬ１又は受電ループコイルＲＬ１を送電用又は受電用として用いる非接触型の電力伝送システムＳ１において、電流密度の平準化を有効に行うことができる。
【第１変形形態】
【００５９】
次に、本発明の第１変形形態について、図８を用いて説明する。
【００６０】
（ｉ）第１−１変形形態
初めに第１−１変形形態として、上述した第１実施形態及び第１実施例においては、コイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２それぞれを構成する銅薄膜線の厚さを一定としつつその幅を増大させることにより当該銅薄膜線としての断面積を増大させる構成としたが、これ以外に、図８に例示するように、当該銅薄膜線の厚さを第１−１変形形態のコイルの最外周端部から最内周端部にかけて漸増させることにより当該銅薄膜線としての断面積を漸増させるように構成してもよい。この場合、当該構成を備える第１−１変形形態のコイルの製造方法としては、図８に示すように、最内周端部の厚さとして求められる厚さよりも薄い厚さでコイルの銅薄膜線パターンＥＴをフィルムＢＦ１−２に形成した後、巻回されている銅薄膜線パターンＥＴの最内周端部から通電する電気めっき法により、その厚さ（膜厚）を最内周端部にかけて漸増させる製造方法を用いることができる。この製造方法により、図８に例示するようにめっきＰが内周側（図８（ａ）参照）から外周側（図８（ｃ））にかけて連続的に薄くなる（換言すれば、外周側から内周側にかけてめっきＰが連続的に厚くなる）ことで、第１−１変形形態のコイルとしての厚さを、最外周端部から最内周端部にかけて連続的に増大させることができる。
【００６１】
ここで、第１−１変形形態のコイルを含む電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果等について、図９を用いて説明する。なお図９の「銅薄膜線番号」は、図７の「銅薄膜線番号」と同じ意味である。また図９に示す実験結果を得るための第１−１変形形態のコイルは、図７に示す実験結果を得るためのコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２に対して、銅薄膜線の幅を全て一定且つ同一とし、ビアと開放端を結ぶ直線上で隣り合う銅薄膜線の厚さを０．０５５ミリメートルずつ変えて、最内周端部ほど厚く形成されている。当該第１−１変形形態のコイルとしてのその他の諸元は、第１実施形態のコイルＣＬ１−１及びコイルＣＬ１−２と同様である。更に、図９に「従来例」として示す実験結果を得た二つのコイルそれぞれの構造上の諸元は、図７に「従来例」として示す実験結果を得た二つのコイルそれぞれの構造上の諸元と同様である。
【００６２】
そして図９に示すように、第１−１変形形態のコイルを構成する銅薄膜線の厚さを、最外周端部から最内周端部にかけて連続的に厚くすることで、同一構造の二つの第１−１変形形態の場合（図９において「▲」印及び「◆」印で示す）は、同一構造の二つの従来例の場合（図９において「●」印及び「■」印で示す）よりも、第１−１変形形態の各コイルの全体に渡って電流密度の平準化が実現されている。
【００６３】
この第１−１変形形態によれば、第１−１変形形態の各コイルの銅薄膜線の厚さが最外周端部から最内周端部にかけて増大していることにより、その断面積が増大しているので、当該コイルとしての製造工程を簡素化しつつ電流密度を平準化することができる。
【００６４】
また、銅薄膜線の断面積が最外周端部から最内周端部にかけて連続的に増大しているので、確実に電流密度を平準化することができる。
【００６５】
更に、図８に例示するように銅薄膜線の厚さが厚い部分ほど、隣り合う銅薄膜線の間隔も狭くなるので、共振周波数の低周波数化も可能となる。
【００６６】
なお第１−１変形形態の構成と第１実施形態の構成を合わせて、各コイルの厚さ及び幅の双方を最外周端部から最内周端部にかけて増大させることで、当該コイルとしての断面積を最外周端部から最内周端部にかけて増大させるように構成することもできる。
【００６７】
（ii）第１−２変形形態
次に第１−２変形形態として、上述した第１実施形態及び第１実施例においては、ループコイルと二層のオープンコイルをそれぞれに備える送電コイル及び／又は受電コイルを含む電力伝送システムに本発明を適用した場合について説明したが、これ以外に、ループコイルを備えず、二層のオープンコイルが最内周端部で接続され、且つ各オープンコイルの最外周部がそれぞれに接続用端子とされている送電コイル及び／又は受電コイルを備える電力伝送システムに本発明を適用することもできる。即ち、当該各オープンコイルを構成する銅薄膜線の断面積を、その最外周端部から最内周端部にかけて増大させることができる。この場合でも、上記各実施形態の電力伝送システムと同様の作用効果を奏することができる。また、当該オープンコイルのみで、送電又は受電用のコイルを構成することができる。
【００６８】
（iii）第１−３変形形態
最後に第１−３変形形態として、上述した第１実施形態及び第１実施例において、開放端とされている送電オープンコイル又は受電オープンコイルの端部に対して直列又は並列にコンデンサを更に接続して、共振周波数の低周波数化を図るように構成してもよい。
（イ）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図１０乃至図２３を用いて説明する。なお、第２実施形態の電力伝送システム全体の構成及び動作、並びに当該電力伝送システムにおける送電コイル及び受電コイルの配置等については、基本的に、第１実施形態の電力伝送システムＳ１の全体構成及び動作、並びに第１実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１の配置等と同様である。よって、第２実施形態の電力伝送システムの構成部材のうち、第１実施形態の電力伝送システムＳ１と同様の構成部材については、同一の部材番号を付して、細部の説明は省略する。
【００６９】
（Ｉ）第２実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について
初めに、第２実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図１０を用いて説明する。なお図１０は、第２実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１０に示すように、第２実施形態の電力伝送システムＳ２は、受電部ＲＶ及び第２実施形態の受電コイルＲＣ２を備えた第２実施形態の受電装置Ｒ２と、送電部ＴＲ及び第２実施形態の送電コイルＴＣ２を備えた送電装置Ｔ２と、により構成されている。このとき、受電装置Ｒ２及び送電装置Ｔ２の配置方法及び電力伝送の方法並びに上記法規等との関係については、第１実施形態の受電装置Ｒ１及び送電装置Ｔ２と同様であるので、細部の説明は省略する。
【００７１】
そして、上記送電コイルＴＣ２は、送電ループコイルＴＬ２と、送電オープンコイルＴＯ２と、を備えている。また上記受電コイルＲＣ２は、受電オープンコイルＲＯ２と、受電ループコイルＲＬ２と、を備えている。このとき送電ループコイルＴＬ２には、送電すべき電力が送電部ＴＲから入力される。そして送電オープンコイルＴＯ２は、送電ループコイルＴＬ２に対して同心に積層され且つその両端が開放されている。他方受電オープンコイルＲＯ２は、送電オープンコイルＴＯ２に対向するように配置され且つその両端が開放されている。そして受電ループコイルＲＬ２は、受電オープンコイルＲＯ２に対して同心に積層され、且つ受電オープンコイルＲＯ２を介して磁界共鳴方式により送電コイルＴＣ２から受電した電力を受電部ＲＶに出力する。
【００７２】
（II）送電コイルＴＣ２（受電コイルＲＣ２）の構造について
次に、上述した第２実施形態の電力伝送システムＳ２に用いられる、第２実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２の構造について、図１１乃至図１５を用いて説明する。なお、第２実施形態の送電コイルＴＣ２と受電コイルＲＣ２とは、基本的に同じ構造を備える。即ち、上記送電ループコイルＴＬ２の構造と上記受電ループコイルＲＬ２の構造とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルＴＯ２の構造と上記受電オープンコイルＲＯ２の構造とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルＴＬ２と上記送電オープンコイルＴＯ２との送電コイルＴＣ２内における位置関係と、上記受電ループコイルＲＬ２と上記受電オープンコイルＲＯ２との受電コイルＲＣ２内における位置関係と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルＴＣ２について、その構造を説明する。また、図１１乃至図１４は第２実施形態の送電コイルＴＣ２の構造を示す平面図であり、図１５は第２実施形態の送電コイルＴＣ２の構造を示す部分断面図である。なお図１１乃至図１４は、送電装置Ｔ２において、送電部ＴＲ側から送電コイルＴＣ２を見た場合の平面図である。
【００７３】
図２にその平面図を示すように、第２実施形態の送電コイルＴＣ２は、送電ループコイルＴＬ２と、図２において図示を省略する送電オープンコイルＴＯ２と、が、絶縁性のフィルムＢＦ２−１（詳細は後述する）を介して図１１の紙面方向に積層されて構成される。また送電オープンコイルＴＯ２は、後述する二つのコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２が、それぞれに絶縁性のフィルムＢＦ２−２（詳細は後述する）を介して図１１の紙面方向に積層されて構成される。なお第２実施形態のフィルムＢＦ２−１及びフィルムＢＦ２−２について、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料を用いてもよいこと、例えばセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いてもよいこと、及び適切な空隙保持材を用いてもよいことは、第１実施形態のフィルムＢＦ１−１等と同様である。また、送電ループコイルＴＬ２、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。
【００７４】
図１１に示すように、送電ループコイルＴＬ２は、その最外周部の一辺に、送電部ＴＲに接続される接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２を有している。そして送電ループコイルＴＬ２は、例えば銅薄膜線が一回転（１ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図２に示す場合は右辺部の中央）が上記接続用端子Ｏ２−１及び上記接続用端子Ｏ２−２とされている。なお送電ループコイルＴＬ２を構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬ２の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更に送電ループコイルＴＬ２では、図２におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。
【００７５】
次に、上記フィルムＢＦ２−１を介して上記送電ループコイルＴＬ２の直下に積層されている、送電オープンコイルＴＯ２を構成するコイルＣＬ２−１の構造について、図１２を用いて説明する。なお図１２は、当該コイルＣＬ２−１のみを取り出して示す平面図である。また図１２では、図面の明確化のため、コイルＣＬ２−１を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。
【００７６】
図１２に示すように、第２実施形態の送電オープンコイルＴＯ２を構成するコイルＣＬ２−１は、その最外周端部が開放端Ｔ２−１とされている。そしてコイルＣＬ２−１は、当該開放端Ｔ２−１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に二十回転半（２０．５ターン）巻回されて構成されている。またその最内周部には、図１２の紙面方向においてその直下に積層されているコイルＣＬ２−２との間の電気的接続を構成するためのビアＶ２が接続されている。なおコイルＣＬ２−１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２−１の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ２−１の内側になるに従って広くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２−１では、図１２におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２−１を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２−１の内側になるに従って広くなるように形成されている。これに加えて、第２実施形態のコイルＣＬ２−１では、一の巻回に含まれる曲線部を構成する銅薄膜線の少なくとも一部の幅ｗ２が、当該一の巻回に含まれる直線部を構成する銅薄膜線の幅ｗ１よりも広くされている。この場合には、コイルＣＬ２−１の曲線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度が、その直線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度に対して平準化されるように、上記幅ｗ２を上記幅ｗ１よりも広くするのが望ましい。より具体的には、例えば上記幅ｗ２と上記幅ｗ１との比が、曲線部の幅：直線部の幅＝１．４：１程度であるのが望ましい。この曲線部が本発明の「接続部」の一例に相当する。
【００７７】
次に、上記フィルムＢＦ２を介して上記コイルＣＬ１の直下に積層されているコイルＣＬ２の構成について、図１３を用いて説明する。なお図１３は、当該コイルＣＬ２のみを取り出して示す平面図である。また図１３では、図面の明確化のため、コイルＣＬ２を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。
【００７８】
図１３に示すように、上記コイルＣＬ１と共に第２実施形態の送電オープンコイルＴＯを構成するコイルＣＬ２は、その最内周部に、上記コイルＣＬ１との電気的接続を構成するための上記ビアＶが接続されている。即ち、コイルＣＬ１とコイルＣＬ２との接続は直列接続とされている。そしてコイルＣＬ２は、当該ビアＶから始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に二十回転半（２０．５ターン。即ち、コイルＣＬ１と同数。）巻回されて構成されている。またその最外周端部が開放端Ｔ２とされている。なおコイルＣＬ２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ２の外側になるに従って狭くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２では、図１３におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２の外側になるに従って狭くなるように形成されている。これに加えて、第２実施形態のコイルＣＬ２では、上記コイルＣＬ１と同様に、一の巻回に含まれる曲線部を構成する銅薄膜線の少なくとも一部の幅が、当該一の巻回に含まれる直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも広くされている。この場合にも、コイルＣＬ２の曲線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度が、その直線部を構成する銅薄膜線に流れる電流に対して平準化されるように、曲線部の構成する銅薄膜線の幅を、直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも広くするのが望ましく、例えば、曲線部の構成する銅薄膜線の幅：直線部を構成する銅薄膜線の幅＝１．４：１程度であるのが望ましい。この曲線部も本発明の「接続部」の一例に相当する。
【００７９】
ここで、上記コイルＣＬ２−１及び上記コイルＣＬ２−２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、上記反時計方向に巻回されているコイルＣＬ２−１の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルＣＬ２−２の銅薄膜線の位置と、が、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアＶ２により、コイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２とが直列に接続されている。これにより、コイルＣＬ２−１の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す（折り返す）ことで、コイルＣＬ２−２が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。
【００８０】
次に、上記送電ループコイルＴＬ２並びに上記送電オープンコイルＴＯ２（即ち上記コイルＣＬ２−１及び上記コイルＣＬ２−２）をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図１４を用いて説明する。なお図１４は、送電ループコイルＴＬ２と、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルＴＬを実線で、その直下にフィルムＢＦ２−１（図１４において図示を省略する）を介して積層されている送電オープンコイルＴＯ２のコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２を破線で、それぞれ示している。なお上述したように、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係は、図１４においては全く同一となる。
【００８１】
図１４に破線で示すように、外周から内周に向けて巻回され、且つその最内周部でビアＶ２によりコイルＣＬ２−２と接続されるコイルＣＬ２−１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図１４に実線で示すように、送電ループコイルＴＬ２は、コイルＣＬ２−１の外縁に沿って積層されており、接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。
【００８２】
以上の図１４に示した通り、送電ループコイルＴＬ２と送電オープンコイルＴＯ２のコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２とが積層されている送電コイルＴＣ２では、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルＴＬ２と送電オープンコイルＴＯ２（コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２）を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
【００８３】
次に、上記送電ループコイルＴＬ２とコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２との積層状態、及びコイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２との接続状態について、図１４に示すＡ−Ａ’部分の断面図として、図１５を用いて説明する。
【００８４】
図１５に示すように、図１１乃至図１４における左辺部では、コイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２とがフィルムＢＦ２−２を挟んで積層されており、それぞれがビアＶ２により電気的に接続されている。このビアＶの位置で、コイルＣＬ１の上記反時計方向の巻回が切り返されて（折り返されて）、コイルＣＬ２−２の上記時計方向の巻回が形成されている。一方、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２からなる送電オープンコイルＴＯ２と送電ループコイルＴＬ２とは、フィル部ＢＦ２−１（図１１参照）を挟んで積層されている。
【００８５】
（III）送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２の製造方法について
次に、第２実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２の製造方法について説明する。
【００８６】
当該製造方法としては、基本的には従来と同様の、下記（ａ）−１乃至（ａ）−１１の各工程を含む第１製造方法、又は下記（ｂ）−１乃至（ｂ）−１２の各工程を含む第２製造方法等を用いることができる。
（ａ）第１製造方法
（ａ）−１：フィルムＢＦ２−２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）−２：上記（ａ）−１で形成された銅薄膜（両面）の上にそれぞれレジストを塗布する。
（ａ）−３：上記（ａ）−２で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の銅薄膜線にパターニングする。このとき、第２実施形態のコイルＣＬ２−１（コイルＣＬ２−２）を構成する銅薄膜線の幅（即ち、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）全体として見た場合の銅薄膜線の幅）が、上述したように、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の最外周端部にある開放端Ｔ２−１（又は開放端Ｔ２−２）から最内周部においてビアＶ２が接続されている部分にかけて広くなるようにパターニングする。これに加えて上述したように、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部における銅薄膜線の幅（図１２符号「ｗ２」参照）が、同じ巻回の直線部における銅薄膜線の幅（図１２符号「ｗ１」参照）よりも広くなるようにパターニングする。
（ａ）−４：上記（ａ）−３のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２としての銅薄膜線を形成する。
（ａ）−５：上記ビアＶ２を形成して送電オープンコイルＴＯ２とする。
（ａ）−６：フィルムＢＦ２−１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）−７：上記（ａ）−６で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ａ）−８：上記（ａ）−７で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬ２の銅薄膜線にパターニングする。
（ａ）−９：上記（ａ）−８のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬ２としての銅薄膜線を形成する。
（ａ）−１０：上記（ａ）−５の送電オープンコイルＴＯ２と、上記（ａ）−９の送電ループコイルＴＬ２と、を貼り合わせて送電コイルＴＣ２を形成する。
（ａ）−１１：接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２と、送電部ＴＲ（送電装置Ｔ２の場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒ２の場合）とを接続する。
（ｂ）第２製造方法
（ｂ）−１：フィルムＢＦ２−２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）−２：ビアＶ２に相当する位置にレーザ等により貫通穴を形成する。
（ｂ）−３：貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアＶ２を形成する。
（ｂ）−４：上記（ｂ）−３で形成された銅めっき（両面）の上にそれぞれレジストを塗布する。
（ｂ）−５：上記（ｂ）−４で塗布したレジストをコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の銅薄膜線にパターニングする。このとき、上記（ａ）−３工程と同様に、コイルＣＬ２−１（コイルＣＬ２−２）を構成する銅薄膜線の幅が、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の最外周端部にある開放端Ｔ２−１（又は開放端Ｔ２−２）から最内周部においてビアＶ２が接続されている部分にかけて広くなるようにパターニングする。これに加えて、上記（ａ）−３工程と同様に、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部における銅薄膜線の幅（図１２符号「ｗ２」参照）が、同じ巻回の直線部における銅薄膜線の幅（図１２符号「ｗ１」参照）よりも広くなるようにパターニングする。
（ｂ）−６：上記（ｂ）−５のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２としての銅薄膜線を形成して送電オープンコイルＴＯとする。
（ｂ）−７：フィルムＢＦ２−１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）−８：上記（ｂ）−７で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ｂ）−９：上記（ｂ）−８で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬ２の銅薄膜線にパターニングする。
（ｂ）−１０：上記（ｂ）−９のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬ２としての銅薄膜線を形成する。
（ｂ）−１１：上記（ｂ）−６の送電オープンコイルＴＯ２と、上記（ｂ）−１０の送電ループコイルＴＬ２と、を貼り合わせて送電コイルＴＣ２を形成する。
（ｂ）−１２：接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２と送電部ＴＲ（送電装置Ｔ２の場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒ２の場合）とを接続する。
【第２実施例】
【００８７】
次に、第２実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第２実施形態の電力伝送システムＳ２を用いて電力伝送を行った場合の効果等について、本願の発明者による実験結果を踏まえて、図１６及び図１７を用いて説明する。なお、図１６は第２実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図であり、図１７は第２実施形態のコイルの構造による効果としての銅薄膜線の番号と電流密度との関係を示すグラフ図である。ここで、図１７に示す効果を得た送電オープンコイルＴＯ２又は受電オープンコイルＲＯ２の巻回数は上記二十回転半（２０．５ターン）であり、その構造に対応した図１７の「銅薄膜線番号」とは、当該送電オープンコイルＴＯ２又は受電オープンコイルＲＯ２の開放端Ｔ２−１（開放端Ｔ２−２）とビアＶ２付近とを直線（図１２一点鎖線参照）で結んだ場合に当該直線上に並ぶこととなる銅薄膜線（上記巻回数が二十回転半であることから、当該銅薄膜線の数は４０本となる）について、ビアＶ２側の最外周部に並ぶ銅薄膜線の番号を「１」とし、開放端Ｔ２−１（開放端Ｔ２−２）側の最外周部に並ぶ銅薄膜線の番号を「４０」として、この順で番号付けをしたものである。そして、図１７に示す実験結果を得た第２実施形態のコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２それぞれの構造上の諸元は以下の通りである。
・送電オープンコイルＴＯ２及び受電オープンコイルＲＯ２それぞれの図１１乃至図１４に示す平面における外形寸法；縦約１００ミリメートル×横約１００ミリメートル
・コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の銅薄膜線の厚さ；全て一定且つ同一
・コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の銅薄膜線の巻回数：二十回転半
・隣り合う銅薄膜線同士の間隔；コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２共に０．６ミリメートル
・直線部と曲線部における銅薄膜線の幅の関係；直線部の幅：曲線部の幅＝１：１．４
一方図１７では、上記開放端Ｔ２−１（開放端Ｔ２−２）とビアＶ２とを結ぶ直線（図１２一点鎖線参照）上に並ぶ銅薄膜線における電流密度を「■：水平」として示しており、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の中心といずれかの対角線上の曲線部（角部）の中央とを結ぶ直線（図１２二点鎖線参照）上に並ぶ銅薄膜線における電流密度を「◆：対角線」として示している。
【００８８】
先ず図１６に示すように、第２実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第２実施形態の電力伝送システムＳ２を用いて非接触で電力伝送を行った場合、伝送効率を示すＳパラメータ（Ｓ２１）は、周波数２．４メガヘルツで最もよい値となり、一方、反射率を示すＳパラメータ（Ｓ１１）は、周波数２．５メガメルツで最もよい値が得られている。
【００８９】
一方、図１７にそれぞれ示すように、上記開放端Ｔ２−１（開放端Ｔ２−２）とビアＶ２とを結ぶ直線上に並ぶ銅薄膜線における電流密度（図１７■マーク参照）、及びコイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の中心といずれかの対角線上の曲線部（角部）の中央とを結ぶ直線上に並ぶ銅薄膜線における電流密度（図１７◆マーク参照）のいずれの場合も、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の全体に渡って電流密度の平準化が概ね実現されている。
【００９０】
以上説明したように、第２実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第２実施形態の電力伝送システムＳ２を用いた電力伝送によれば、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部を構成する銅薄膜線の幅が直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも広いので、銅薄膜線に流れる電流の密度が多くなる曲線部の断面積を増大させることで、当該密度を平準化してコイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）としての配置の自由度及び巻回線材料の利用効率を向上させることができると共に、送電コイルＴＣ２（又は受電コイルＲＣ２）としての発熱も抑制することができる。
【００９１】
また、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度が、その直線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度に対して平準化されるように、当該曲線部を構成する銅薄膜線の幅を、当該直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも広くするので、より有効に電流の密度を平準化することができる。
【００９２】
更に、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部を構成する銅薄膜線の幅を、その直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも広くすることで電流の密度を平準化するので、簡易な製造工程により当該平準化を実現することができる。
【００９３】
更にまた、送電オープンコイルＴＯ２が、コイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２とが積層され且つ接続された直列接続を備えるので、共振周波数の調整と電流密度の平準化とを両立させることができる。
【００９４】
また、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２それぞれを構成する銅薄膜線のそれぞれが送電コイルＴＣ２（又は受電コイルＲＣ２）の径方向に平たい薄膜線であるので、送電コイルＴＣ２（又は受電コイルＲＣ２）全体としての共振周波数を調整することができる。
【第２変形形態】
【００９５】
次に、本発明の第２変形形態について説明する。
【００９６】
（ｉ）第２−１変形形態
初めに第２−１変形形態について、図１８乃至図２２を用いて説明する。なお、図１８乃至図２１は第２−１変形形態のコイルの構造を示す平面図等であり、図２２は当該コイルの構造による効果を示す図である。なお図１８乃至図２２において、上述した第２実施形態及び第２実施例の構成部材と同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明は省略する。
【００９７】
即ち当該第２−１変形形態として、上述した第２実施形態及び実施例のコイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の曲線部の、例えば径方向の中央付近又は中央付近以外の一部を構成する銅薄膜線の断面積のみを、直線部を構成する銅薄膜線の断面積よりも大きく形成するように構成してもよい。この場合でも、銅薄膜線に流れる電流の密度を有効に平準化することができる。
【００９８】
より具体的に図１８乃至図２１を用いて、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルの構造について説明する。なお以下の説明では、第２実施形態の送電コイルＴＣ２と受電コイルＲＣ２の場合と同様に、第２−１変形形態の送電コイルについて、その構造を説明する。また、なお図１８乃至図２１は、第２−１変形形態の送電装置において、第２−１変形形態の送電部側から第２−１変形形態の送電コイルを見た場合の平面図である。
【００９９】
図１８にその平面図を示すように、第２−１変形形態の送電コイルは、送電ループコイルＴＬ２−１と、図１８において図示を省略する第２−１変形形態の送電オープンコイルと、が、第２実施形態のフィルムＢＦ２−１と同様の絶縁性のフィルム（図１８において図示を省略する）を介して図１８の紙面方向に積層されて構成される。また上記第２−１変形携帯の送電オープンコイルは、後述する二つのコイルＣＬ２−１１及びコイルＣＬ２−１２が、それぞれに第２実施形態のフィルムＢＦ２−１と同様の絶縁性のフィルムを介して図１８の紙面方向に積層されて構成される。
【０１００】
そして図１８に示すように、送電ループコイルＴＬ２−１は、その最外周部の一辺に、第２実施形態と同様の接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２を有している。そして送電ループコイルＴＬ２−１は、例えば銅薄膜線が三回転（３ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図１８に示す場合は右辺部の中央）が上記接続用端子Ｏ２−１及び上記接続用端子Ｏ２−２とされている。なお送電ループコイルＴＬ２−１を構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬ２−１の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更に送電ループコイルＴＬ２−１では、図１８におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。更にまた送電ループコイルＴＬ２−１において、それを構成する銅薄膜線が重なっている部分は、例えばジャンパ線を用いて一方が他方を越えるように形成されることで、当該重なっている部分相互間は絶縁されている。
【０１０１】
次に、上記フィルムを介して上記送電ループコイルＴＬ１の直下に積層されている、第２−１変形形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２−１１の構造について、図１９及び図２０を用いて説明する。なお、図１９は当該コイルＣ２−Ｌ１１のみを取り出して示す平面図であり、更に図２０は、コイルＣＬ２−１１の一の角部のみを拡大して示す平面図である。
【０１０２】
図１９に示すように、第２−１変形形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２−１１は、その最外周端部が開放端Ｔ２−１１とされている。そしてコイルＣＬ２−１１は、当該開放端Ｔ２−１１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約十回転半（約１０．５ターン）巻回されて構成されている。またその最内周部には、図１９の紙面方向においてその直下に積層されているコイルＣＬ２−１２との間の電気的接続を構成するためのビアＶ２が接続されている。なおコイルＣＬ２−１１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２−１１の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ２−１１の内側になるに従って広くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２−１１では、図１９におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２−１１を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２−１１の径方向の一部の銅薄膜線の幅が他の銅薄膜線の幅よりも広くなるように形成されている。この場合のコイルＣＬ２−１１の曲線部を構成する銅薄膜線の幅としては、第２実施形態の場合と同様に当該曲線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度が、コイルＣＬ２−１１の直線部を構成する銅薄膜線に流れる電流の密度に対して平準化されるような幅とされるのが好ましい。
【０１０３】
より具体的にコイルＣＬ２−１１では、図１９において向かって右上部の、二点鎖線が記載されている曲線部の拡大図を図２０（ａ）に示すように、例えば、内側から三番目、四番目、七番目、八番目及び九番目の銅薄膜線の幅が、具体値としては図２０（ｂ）に例示する値として、他の銅薄膜線（即ち、内側から一番目、二番目、五番目、六番目、十番目及び十一番目の銅薄膜線）の幅よりも広くなるように、各銅薄膜線が形成されている。なお図２０（ｂ）では、×印で示されるように、コイルＣＬ２−１１の直線部の銅薄膜線の幅が内側にいくに従って広くなるように形成されていることが、併せて示されている。更に図２０（ｂ）では、図２０（ａ）に示す曲線部における上記内側から一番目、二番目、五番目、六番目、十番目及び十一番目の銅薄膜線については、対応する直線部の銅薄膜線に対応する幅であることが示されている。また図２０（ｂ）の□印は、後述する第２−１変形形態の実施例において効果の比較対象とされたコイルの曲線部における銅薄膜線の幅を比較例として示すものであり、対応する直線部と同様に、その内側にいくに従って広くなるように銅薄膜線が形成されていることを示している。
【０１０４】
次に、上記コイルＣＬ２−１１の直下に積層されているコイルＣＬ２−１２の構成について、図２１を用いて説明する。なお図２１は、当該コイルＣＬ２−１２のみを取り出して示す平面図である。
【０１０５】
図２１に示すように、上記コイルＣＬ２−１１と共に第２−１変形形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２−１２は、その最内周部に、上記コイルＣＬ２−１１との電気的接続を構成するための上記ビアＶ２が接続されている。即ち、コイルＣＬ２−１１とコイルＣＬ２−１２との接続は、第２実施形態の場合と同様に直列接続とされている。そしてコイルＣＬ２−１２は、当該ビアＶ２から始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ２−１１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約二回転半（約２．５ターン）巻回されて構成されている。またその最外周端部が開放端Ｔ２−１２とされている。なおコイルＣＬ２−１２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２−１２の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ２−１２の外側になるに従って狭くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２−１２では、図２１におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２−１２を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２−１２の外側になるに従って狭くなるように形成されている。なお第２実施形態のコイルＣＬ２−１２の曲線部を構成する銅薄膜線の幅は、コイルＣＬ２−１１とは異なり、その外側に行くに従って単純に狭くなるように形成されている。
【０１０６】
ここで、上記コイルＣＬ２−１１及び上記コイルＣＬ２−１２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、上記反時計方向に巻回されているコイルＣＬ２−１１の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルＣＬ２−１２の銅薄膜線の位置と、が、コイルＣＬ２−１１及びコイルＣＬ２−１２それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアＶ２により、コイルＣＬ２−１１とコイルＣＬ２−１２とが直列に接続されている。これにより、コイルＣＬ２−１１の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す（折り返す）ことで、コイルＣＬ２−１２が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。また、コイルＣＬ２−１１の一辺全体の幅（図１９において符号「ｗ１１」で示す）は、それに対応する送電ループコイルＴＬ２−１の一辺全体の幅（図１８において符号「ｗＬ１」で示す）、及びそれに対応するコイルＣＬ２−１２の一辺全体の幅（図２１において符号「ｗ１２」で示す）に略等しく形成されている。
【０１０７】
次に、上記送電ループコイルＴＬ２−１並びに上記第２−１変形形態の送電オープンコイル（即ち上記コイルＣＬ２−１１及び上記コイルＣＬ２−１２）をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について説明する。先ず、外周から内周に向けて巻回され、且つその最内周部でビアＶ２によりコイルＣＬ２−１２と接続されるコイルＣＬ２−１１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方、内周から外周に向けて巻回され、且つその最内周部でビアＶ２によりコイルＣＬ２−１１と接続されるコイルＣＬ２−１２では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。他方送電ループコイルＴＬ２−１は、コイルＣＬ２−１１の銅薄膜線部に沿って積層されており、接続用端子Ｏ２−１及び接続用端子Ｏ２−２がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。よって、送電ループコイルＴＬ２−１とコイルＣＬ２−１１及びコイルＣＬ２−１２とが積層されている第２−１変形形態の送電コイルでは、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルＴＬ２−１並びにコイルＣＬ２−１１及びコイルＣＬ２−１２を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
【０１０８】
次に、第２−１変形形態の実施例として、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルを含む第２−１変形形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果等について、本願の発明者による実験結果を踏まえて、図２２を用いて説明する。なお、図２２（ａ）は第２−１変形形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図であり、図２２（ｂ）は第２−１変形形態のコイルの構造による効果としての銅薄膜線の番号と電流密度（曲線部を構成する各銅薄膜線における中央付近の電流密度の平均値）との関係を示すグラフ図である。ここで、図２２に示す効果を得た第２−１変形形態の送電オープンコイル又は受電オープンコイルの構造は図１８乃至図２１に示した通りの構造であり、その構造に対応した図２２（ｂ）の「銅薄膜線番号」は図２０（ｂ）に示した銅薄膜線番号と同じ番号である。これに対して、図２２に例示する比較例では、その曲線部の銅薄膜線の幅は、対応する直線部の幅と同じとされており（図２０（ｂ）参照）、それ以外の比較例の送電コイル及び受電コイルの構造は、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルと同様である。
【０１０９】
そして先ず図２２（ａ）に示すように、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルを含む第２−１変形形態の電力伝送システムを用いて非接触で電力伝送を行った場合、伝送効率を示すＳパラメータ（Ｓ２１）は比較例よりも低い周波数へシフトしており、一方、反射率を示すＳパラメータ（Ｓ１１）も比較例より向上していることが判る。
【０１１０】
一方、図２２（ｂ）にそれぞれ示すように、第２−１変形形態のコイルＣＬ２−１１の各銅薄膜線における電流密度（図２２（ｂ）■マーク参照）は、比較例のコイルの各銅薄膜線における電流密度（図２２（ｂ）▲マーク参照）よりも、コイルの全体に渡って概ね平準化されていることが判る。
【０１１１】
なお、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルの構造によれば、上記コイルＣＬ２−１２における銅薄膜線の巻回数が上記コイルＣＬ２−１１における銅薄膜線の巻回数よりも少ないので、例えば、第２−１変形形態の送電コイル及び受電コイルとしての共振周波数の調整がより容易化できる効果も奏し得る。
【０１１２】
（ii）第２−２変形形態
次に第２−２変形形態について、図２３を用いて説明する。なお図２３は、第２−２変形形態のコイルの製造方法を例示する図である。
【０１１３】
即ち、上述した第２実施形態及び第２実施例においては、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２それぞれを構成する銅薄膜線の厚さを一定としつつその幅を増大させることにより当該銅薄膜線としての断面積を増大させる構成としたが、これ以外に、図２３に例示するように、当該銅薄膜線の厚さを第２−１変形形態のコイルの最外周端部から最内周端部にかけて漸増させて当該銅薄膜線としての断面積を漸増させると共に、曲線部における厚さのみを更に増大させるように構成してもよい。この場合、当該構成を備える第２−１変形形態のコイルの製造方法としては、図２３に示すように、最内周端部の厚さとして求められる厚さよりも薄い厚さでコイルの銅薄膜線パターンＥＴをフィルムＢＦ２−２に形成した後、巻回されている銅薄膜線パターンＥＴの最内周端部から通電する電気めっき法により、その厚さ（膜厚）を最内周端部にかけて漸増させる製造方法を用いることができる。この製造方法により、図２３に例示するようにめっきＰが内周側（図２３（ａ）参照）から外周側（図２３（ｃ））にかけて薄くなる（換言すれば、外周側から内周側にかけてめっきＰが厚くなる）ことで、第２−１変形形態のコイルとしての厚さを、最外周端部から最内周端部にかけて連続的に増大させることができる。
【０１１４】
この第２−１変形形態によれば、第２−１変形形態の各コイルの銅薄膜線の厚さが最外周端部から最内周端部にかけて増大していると共に、曲線部のみ更に増大しているので、当該コイルとしての製造工程を簡素化しつつ、電流密度を平準化することができる。
【０１１５】
更に、図２３に例示するように銅薄膜線の厚さが厚い部分ほど、隣り合う銅薄膜線の間隔も狭くなるので、共振周波数の低周波数化も可能となる。
【０１１６】
なお第２−２変形形態の構成と第２実施形態の構成を合わせて、各コイルの厚さ及び幅の双方を増大させることで、当該コイルとしての断面積を増大させるように構成することもできる。
【０１１７】
（iii）第２−３変形形態
次に第２−３変形形態として、上述した第２実施形態及び第２実施例においては、ループコイルと二層のオープンコイルをそれぞれに備える送電コイル及び／又は受電コイルを含む電力伝送システムに本発明を適用した場合について説明したが、これ以外に、ループコイルを備えず、二層のオープンコイルが最内周端部で接続され、且つ各オープンコイルの最外周部がそれぞれに接続用端子とされている送電コイル及び／又は受電コイルを備える電力伝送システムに本発明を適用することもできる。即ち、当該各オープンコイルを構成する銅薄膜線の断面積を、その最外周端部から最内周端部にかけて増大させると共に、曲線部を構成する銅薄膜線の断面積を、同じ巻回の直線部を構成する銅薄膜線の断面積より増大させることができる。この場合でも、上記各第２実施形態の電力伝送システムと同様の作用効果を奏することができる。また、当該オープンコイルのみで、送電又は受電用のコイルを構成することができる。
【０１１８】
（iv）第２−４変形形態
次に第２−４変形形態として、上述した第２実施形態及び第２実施例において、開放端Ｔ２−１及び開放端Ｔ２−２とされている送電オープンコイルＴＯ２又は受電オープンコイルＲＯ２の端部に対して直列又は並列に、或いは送電ループコイルＴＬ２又は受電ループコイルＲＬ２に対して並列に、それぞれコンデンサを更に接続して、共振周波数の低周波数化を図るように構成してもよい。
【０１１９】
（ｖ）その他の変形形態
最後にその他の変形形態として、上述した第２実施形態及び各第２変形形態では、コイルＣＬ２−１（又はコイルＣＬ２−２）の角部は丸みを帯びた形状とされていたが、これ以外に、各銅薄膜線が直角に曲がる角部であっても、結果として、当該角部を構成する銅薄膜線の幅を角部以外の直線部を構成する銅薄膜線の幅よりも大きく形成することができる。よってこの場合にも、当該角部を構成する銅薄膜線の断面積を、当該直線部を構成する銅薄膜線の断面積よりも大きくすることができる。
【０１２０】
更にまた、上述した第２実施形態及び各第２変形形態では、送電オープンコイルＴＯ２（又は受電オープンコイルＲＯ２）を構成するコイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２の構造に本発明を適用したが、これ以外に、送電ループコイルＴＬ２又は受電ループコイルＲＬ２の構造に本発明を適用することもできる。
【０１２１】
また上述した第２実施形態では、コイルＣＬ２−１及びコイルＣＬ２−２について、それぞれの最内周部が巻回における同じ位置となるように構成したが、これ以外に、最内周部の位置が異なる位置に形成されていてもよい。この点は、各第２変形形態の送電オープンコイル又は受電オープンコイルを構成する各コイルにおいて同様である。
【０１２２】
更に、上述した第２実施形態のコイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２とは、それぞれの最内周部でビアＶ２により接続されていたが、これ以外に、コイルＣＬ２−１とコイルＣＬ２−２とが相互に絶縁されていてもよい。この点も、各変形形態の送電オープンコイル又は受電オープンコイルを構成する各コイルにおいて同様である。
【０１２３】
更にまた、上述した第２実施形態の送電コイルＴＣ２における送電ループコイルＴＬ２の位置と送電オープンコイルＴＯ２の位置とを入れ換え、また、各第２実施形態の受電コイルＲＣ２における受電ループコイルＲＬ２の位置と受電オープンコイルＲＯ２の位置とを入れ換えてもよい。この場合の電力伝送システム全体としては、送電コイルの送電ループコイルＴＬ２と受電コイルの受電ループコイルＲＬ２とが、電力伝送システムの内側で相互に対向して配置されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上それぞれ説明したように、本発明は非接触の電力伝送の分野に利用することが可能であり、特に電気自動車に搭載された蓄電池を充電するための電力伝送の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【０１２５】
Ｓ１、Ｓ２    電力伝送システム
Ｒ１、Ｒ２    受電装置
Ｔ１、Ｔ２    送電装置
Ｖ１、Ｖ２    ビア
ＲＶ    受電部
ＲＣ１、ＲＣ２    受電コイル
ＴＲ    送電部
ＴＣ１、ＴＣ２    送電コイル
ＴＯ１、ＴＯ２    送電オープンコイル
ＴＬ１、ＴＬ２    送電ループコイル
ＲＯ１、ＲＯ２    受電オープンコイル
ＲＬ１、ＲＬ２    受電ループコイル
ＣＬ１−１、ＣＬ１−２、ＣＬ２−１、ＣＬ２−２、ＣＬ２−１１、ＣＬ２−１２    コイル
ＢＦ１−１、ＢＦ１−２、ＢＦ２−１、ＢＦ２−２    フィルム
Ｏ１−１、Ｏ１−２、Ｏ２−１、Ｏ２−２    接続用端子
Ｔ１−１、Ｔ１−２、Ｔ２−１、Ｔ２−２    開放端
ＥＴ    銅薄膜線パターン
Ｐ    めっき
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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