JP2010193692A5 - - Google Patents
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Description
この発明は、各種の負荷に対して電力供給を行うための電力供給システム、及びそのための可動体と固定体に関する。
床面上に配置された各種の負荷に対して給電を行う電力供給システムは、一般に、床面に露出するように設けた電極を負荷の底面に設けた電極に接触させて給電する接触式の電力供給システムと、床の内部に非露出状に設けた電極を負荷の電極に接触させることなく給電する非接触式の電力供給システムとに大別できる。
このうち、従来の非接触式の電力供給システムは、例えば特許文献1に開示されている。このシステムは、走行路に沿って移動する負荷(地上可動体)に対して電力供給を行うもので、走行路に沿って誘導線を配置すると共に、地上可動体にはコイルが巻き付けられた鉄心を設けて構成されている。そして、誘導線に高周波電流を流し、この誘導線を一次側とすると共にコイルを二次側とする電磁誘導を行うことで、地上可動体に給電を行なう。
また、他の非接触式の電力供給システムとして、ワイヤレス電力伝送シートが非特許文献1に開示されている。このワイヤレス電力伝送シートは、送電用のコイル、電力制御用のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチ、受電機器の位置検出用のコイル、及び位置検出用コイルを用いた位置検出を行う有機トランジスタを、印刷技術を用いてプラスチックフィルム上に形成することで構成されている。このワイヤレス電力伝送シートでは、当該シートに対する電子機器の接近に伴う位置検出用コイルのインダクタンスの変化を有機トランジスタによって検出することにより、電子機器の接近位置を特定する。そして、この特定された位置に対応する送電用コイルをMEMSスイッチで選択し、当該選択された送電用コイルから電力を伝送する。
しかしながら、このような従来の非接触式の電力供給システムでは、電力伝送効率を高めるためには、誘導線とコイルを相互に近接させたり、誘導線への通電によって生じる磁束をコイルの中心軸に通過させるようにこれら誘導線とコイルの位置合せを行う必要がある等、位置上の制約が多かった。従って、走行路の如き固定的な経路でしか給電を行うことができず、床面上を自由に移動する必要があるロボットの如き可動体に対して給電を行うことができないという問題があった。また、磁路を形成するために鉄心の如き磁性体を用いる必要があり、重量が大きくなると共に、磁性体を交流励磁したときに磁歪が生じることで騒音を発生させるという問題があった。また、従来のワイヤレス電力伝送シートでも、電力伝送効率を高めるためには、送電コイルの位置と電子機器の受電コイルの位置とを合わせる必要があり、やはり位置上の制約が多かった。さらに、スイッチを多用しているため、信頼性が低下する可能性があった。この他、非接触式の電力供給システムとしては、電磁波による給電を行うことも考えられるが、人体への悪影響や電子機器の誤作動を回避する観点から厳しい規制があり、オフィス空間のように人がいる場所への導入が困難であった。
このような点に鑑みて、本願発明者等は、電磁誘導や電磁波ではなく、直列共振を利用して非接触給電を行うことができる電力供給システムを提案した(特許文献2参照。ただし、本願出願時において、当該特許文献2は非公開であり、当該電力供給システムは非公知である)。以下、この電力供給システムの概要を説明する。
図11は、このような従来の電力供給システムの要部縦断面図である。この電力供給システムは、電力供給領域100に配置された固定体101から、電力被供給領域102に配置された可動体103を介して、負荷104に対して電力を供給するための電力供給システムである。固定体101は、電力供給領域100と電力被供給領域102との相互の境界面に対する近傍位置に配置される第1の送電電極105及び第2の送電電極106を備える。可動体103は、境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、第1の送電電極105又は第2の送電電極106に対して対向状かつ非接触に配置される第1の受電電極107と第2の受電電極108を備える。そして、これら第1の送電電極105及び第2の送電電極106と第1の受電電極107及び第2の受電電極108とを組み合わせて結合コンデンサ109を構成し、この結合コンデンサ109とコイル110による直列共振回路を形成して、固定体101から可動体103へ高効率で電力供給を行うことが可能となる。具体的には、このような固定体101を床板111の下方に多数並設しておき、この床板111上に可動体103を走行等させつつ、非接触にて電力供給を継続することが可能となる。
この電力供給システムでは、固定体101に、スイッチングによって周波数を制御可能な交流電源115を設けており、この交流電源115によって、所望の周波数の交流電力を第1の送電電極105と第2の送電電極106に供給している。
また、この電力供給システムでは、電力供給制御を行うため、固定体101と可動体103の相互間の通信を可能とする機能を設けている。具体的には、各固定体101には通信部112を設けると共に、可動体103には通信部113を設けている。そして、可動体103の通信部113から電力供給要求信号を送信する。各固定体101は、自己の通信部112によって電力供給要求信号が受信された場合に、自己の上方に可動体103が位置しているものとして、電力供給制御を行う。
また、このように自己の上方に可動体103が位置していることを判別可能しても、可動体103がランダムな方向で移動する場合には、第1の送電電極105に対向配置された電極が第1の受電電極107と第2の受電電極108とのいずれであるのか、あるいは、第2の送電電極106に対向配置された電極が第1の受電電極107と第2の受電電極108とのいずれであるのかを特定できない。そこで、複数のダイオードを有する接続部114を用いて整流を行い、各電極の対向配置状態に関わらず、負荷104の極性に適合するように電力供給を継続可能としている。また、このようにダイオードを可動体103に配置しており、ダイオードと負荷104の相互間にコイル110を設けた場合には、ダイオードにより整流されてしまい、結合コンデンサ109との直列共振が成り立たなくなるため、コイル110を固定体101側に配置している。
この電力供給システムによれば、第1の送電電極105及び第2の送電電極106を電力被供給領域102に露出させる必要がないため、人がいる場所への導入が容易になる。また、各電極を所望のキャパシタ容量が生じる程度の距離で対向配置させれば電力供給ができるため、電磁誘導方式のように厳密な位置合わせを行う必要がないので、ロボットの如き可動体103に対しても給電を行うことができる。
Sekitani,T.ら、「nature materials」、第6巻、413−417頁、2007年
しかしながら、上記特許文献2に記載の電力供給システムでは、各送電電極と各受電電極が鉛直方向に完全に対応する位置に可動体が配置されず、各送電電極の一部のみに掛かるように各受電電極が配置された場合、所定の直列共振条件が満足されないために送電効率が低下したり、電極の配置状態に応じて発信周波数をずらして直列共振条件を満足させる必要が生じるといった問題があった。
そこで本発明は、電力供給システムにおいて、電極の配置状態の変化に関わらず安定した電力供給を行うことが可能となる、電力供給システムを提供することを目的とする。また、本発明は、このような電力供給システムを構成するための可動体と固定体を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に記載の電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、前記固定体は、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、交流電力が供給される第1の送電電極及び第2の送電電極と、前記第1の送電電極及び第2の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、前記可動体は、前記第1の送電電極又は前記第2の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第1の受電電極と第2の受電電極と、前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続される第1のコンデンサと第1のコイルと、を備え、前記第1の送電電極に対向するように前記第1の受電電極又は第2の受電電極のいずれか一方が配置されることで第1の結合コンデンサが構成されると共に、前記第2の送電電極に対向するように前記第1の受電電極又は第2の受電電極のいずれか他方が配置されることで第2の結合コンデンサが構成され、前記交流電源は、前記第1のコンデンサと前記第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
また、請求項2に記載の電力供給システムは、請求項1に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との間に相互に並列接続される第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、前記交流電源は、前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
また、請求項3に記載の電力供給システムは、請求項2に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第1の送電電極及び前記第2の送電電極と前記第2のコンデンサ及び前記第2のコイルに並存して、相互に並列接続される第3のコンデンサと第3のコイルとを備え、前記第2のコイルと前記第3のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記交流電源は、前記第3のコンデンサと前記第3のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第3のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
また、請求項4に記載の電力供給システムは、請求項1から3のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、前記可動体は、前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルとを備え、前記第1のコイルと前記第4のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記交流電源は、前記第4のコンデンサと前記第4のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、を特徴とする。
また、請求項5に記載の電力供給システムは、請求項1から4のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体には、前記第1の送電電極と前記第2の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、前記可動体には、前記第1の受電電極及び前記第2の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか一方が前記第1の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか他方が前記第2の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とし、前記一方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第2の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第1の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、を特徴とする。
また、請求項6に記載の電力供給システムは、請求項2及び請求項5に記載の電力供給システムにおいて、前記固定体は、前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との各組に、請求項2に記載の前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとを備えること、を特徴とする。
また、請求項7に記載の電力供給システムは、請求項6に記載の電力供給システムにおいて、前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させたこと、を特徴とする。
また、請求項8に記載の可動体は、電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第1の送電電極又は第2の送電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される一対の受電電極であって、前記第1の送電電極に対向するよう当該一対の受電電極の一方が配置されることで第1の結合コンデンサが構成されると共に、前記第2の送電電極に対向するように当該一対の受電電極の他方が配置されることで第2の結合コンデンサを構成する第1の受電電極及び第2の受電電極と、前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続される第1のコンデンサと第1のコイルと、を備え、前記第1のコンデンサと前記第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
また、請求項9に記載の可動体は、請求項8に記載の可動体において、前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルとを備え、前記第1のコイルと前記第4のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記第4のコンデンサと前記第4のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行うを特徴とする。
また、請求項10に記載の可動体は、請求項8又は9に記載の可動体において、前記第1の受電電極及び前記第2の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか一方が前記第1の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか他方が前記第2の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とし、前記一方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第2の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第1の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項11に記載の固定体は、電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間にコンデンサを構成する複数の第1の送電電極及び複数の第2の送電電極と、前記第1の送電電極及び第2の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、前記交流電源は、前記可動体において前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続された第1のコンデンサと第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
また、請求項12に記載の固定体は、請求項11に記載の固定体において、前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との間に相互に並列接続される第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、前記交流電源は、前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
また、請求項13に記載の固定体は、請求項12に記載の固定体において、前記第1の送電電極及び前記第2の送電電極と前記第2のコンデンサ及び前記第2のコイルに並存して、相互に並列接続される第3のコンデンサと第3のコイルとを備え、前記第2のコイルと前記第3のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、前記交流電源は、前記第3のコンデンサと前記第3のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第3のコイルを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
また、請求項14に記載の固定体は、請求項11から13のいずれか一項に記載の固定体において、前記交流電源は、前記可動体において前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルであって、前記第4のコンデンサと、前記第1のコイルと相互誘導により変圧可能に配置された前記第4のコイルとに、並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行うことを特徴とする。
また、請求項15に記載の固定体は、請求項11から14のいずれか一項に記載の固定体において、前記第1の送電電極と前記第2の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設したことを特徴とする。
請求項1に記載の電力供給システム、請求項8に記載の可動体、あるいは請求項11に記載の固定体によれば、送電電極と受電電極とを相互に非接触状態としたまま電力供給を行うことができ、送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、送電電極が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。特に、可動体に第1の受電電極と第2の受電電極との間に相互に並列接続される第1のコンデンサと第1のコイルとを設け、当該第1のコンデンサと第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で負荷への送電を行うので、当該第1のコンデンサ及び第1のコイルと負荷とを含む負荷部のインピーダンスを増大させることができる。これにより、第1の結合コンデンサ及び第2の結合コンデンサにおける電圧降下を低減し、当該第1の結合コンデンサ及び第2の結合コンデンサのキャパシタンスの変動に関わらず安定した電力供給を可能とすることができる。
また、請求項2に記載の電力供給システム、あるいは請求項12に記載の固定体によれば、固定体に、第1の送電電極と第2の送電電極との間に相互に並列接続される第2のコンデンサと第2のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することができる。
また、請求項3に記載の電力供給システム、あるいは請求項13に記載の固定体によれば、固定体に、第1の送電電極及び第2の送電電極と第2のコンデンサ及び第2のコイルに並存して、相互に並列接続される第3のコンデンサと第3のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することが可能となる。また、第2のコイルと、第3のコイルとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、交流電源の出力電圧を昇圧して負荷に電力供給を行うことができる。
また、請求項4に記載の電力供給システム、請求項9に記載の可動体、あるいは請求項14に記載の固定体によれば、可動体に、第1のコンデンサ及び第1のコイルと負荷に並存して、相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源を小型化することが可能となる。また、第1のコイルと、第4のコイルとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、第1の受電電極及び第2の受電電極への入力電圧を変圧して負荷に電力供給を行うことができる。
また、請求項5に記載の電力供給システム、請求項10に記載の可動体、あるいは請求項15に記載の固定体によれば、第1の送電電極と第2の送電電極の各々を複数並設すると共に、第1の受電電極及び第2の受電電極に対向する第1の送電電極又は第2の送電電極に基づいて、接続手段を用いて第1の受電電極及び第2の受電電極と負荷との接続状態を自動的に切替えるので、固定体に対する任意の位置に可動体を配置しても電力供給を行うことができる。
また、請求項6に記載の電力供給システムによれば、第1の送電電極と第2の送電電極との各組に、請求項2に記載の第2のコンデンサと第2のコイルとを設けたので、交流電源から出力される無効電流を低減することができ、交流電源を小型化できる。
また、請求項7に記載の電力供給システムによれば、第2のコンデンサと第2のコイルとの各組の間で並列共振を発生させる条件を相違させたので、交流電源の出力周波数を変えるだけで第2のコンデンサと第2のコイルとの任意の組を共振させ、当該第2のコンデンサと第2のコイルとを有する第1の送電電極及び第2の送電電極にのみ電力を供給することができる。これにより、電力を供給する第1の送電電極及び第2の送電電極を切替えるためのスイッチ等の回路を固定体に設けることが不要となり、信頼性を向上させることができる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る電力供給システム、可動体、及び固定体の各実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体に対して、電力を供給するための電力供給システムである。電力供給領域や電力被供給領域の具体的構成は任意であり、例えば、一般住宅やオフィスビルの如き建屋の内部空間や、電車や飛行機の如き乗り物の内部空間、あるいは、屋外空間を含む。以下では、電力供給領域と電力被供給領域とを相互に区画する面を境界面と称する。例えば、電力被供給領域を建屋の居室とすると共に、電力供給領域を居室の床部とした場合、床部の上面(床面)が境界面になる。
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体に対して、電力を供給するための電力供給システムである。電力供給領域や電力被供給領域の具体的構成は任意であり、例えば、一般住宅やオフィスビルの如き建屋の内部空間や、電車や飛行機の如き乗り物の内部空間、あるいは、屋外空間を含む。以下では、電力供給領域と電力被供給領域とを相互に区画する面を境界面と称する。例えば、電力被供給領域を建屋の居室とすると共に、電力供給領域を居室の床部とした場合、床部の上面(床面)が境界面になる。
固定体は、当該固定体の内部に電源を備えたものと、当該固定体の外部の電源から供給された電力を可動体に供給するものを含む。この固定体は、電力供給領域に配置されるものであるが、恒久的に移動不能に固定されるものに限定されず、不使用時には電力供給領域から取り外すことができたり、当該電力供給領域の内部の任意位置に移動可能なものを含む。特に、固定体の全体が常時固定的であるものに限定されず、例えば、固定体の一部の構成要素の位置を必要に応じて調整することで、当該構成要素と可動体との相対的な位置関係を変更可能なものを含む。
可動体は、電力被供給領域に固定的に配置して使用されるもの(静止体)と、電力被供給領域の内部において必要に応じて移動するもの(移動体)とを含む。この可動体の機能や具体的構成は特記する点を除いて任意であるが、例えば、静止体としては、コンピュータや家電の如き機器を挙げることができ、移動体としては、ロボットや電気自動車を挙げることができる。
このように構成される電力供給システムは、固定体から可動体に対して電力を非接触で供給する。この非接触電力供給は、概略的には、境界面を介して配置されたコンデンサを用いて行われる。すなわち、固定体に設けた送電電極と、可動体に設けた受電電極とを、境界面を挟んで相互に非接触状に対向配置することで、コンデンサ(以下、「結合コンデンサ」と表記する)を構成する。このような結合コンデンサを少なくとも2つ設けて送電路に配置し、この2つの結合コンデンサを介して電界型の送電を行う。この構成によれば、固定体の送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、電力供給システムの安全性や耐久性を高めることができる。また、送電電極を複数配置することで、可動体が移動した場合においても当該可動体に対して継続的に電力供給を行うことができ、可動体の移動の自由度を確保することができる。
特に、各実施の形態に係る電力供給システムの特徴の一部は、可動体に並列共振回路を設け、この並列共振回路に並列共振を発生させる条件で固定体から電力供給を行う点にある。この構成により、結合コンデンサのインピーダンスを並列共振時の並列共振回路のインピーダンスと比較して極めて小さいものとすることができ、結合コンデンサの容量変動による電力供給効率への影響を抑制するという利点を得ることができる。
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、電力供給システム、可動体、及び固定体の各実施の形態の具体的内容について説明する。
次に、電力供給システム、可動体、及び固定体の各実施の形態の具体的内容について説明する。
〔実施の形態1〕
最初に、実施の形態1について説明する。この実施の形態1は、可動体側に並列共振回路を設けた形態である。
最初に、実施の形態1について説明する。この実施の形態1は、可動体側に並列共振回路を設けた形態である。
(構成)
図1は本実施の形態1に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。本実施の形態では、電力供給領域(ここでは床板3の下方空間)1に配置された固定体10から、電力被供給領域(ここでは居室)2の内部を移動する可動体(ここではロボット)20に対して電力を供給する例を示すもので、これら固定体10及び可動体20を備えて本形態の電力供給システムが構成されている。ここでは、電力供給領域1の上方に敷設された床板3が電力供給領域1と電力被供給領域2との相互間の境界面に相当し、この床板3を介して後述する結合コンデンサ30、31(図1には図示せず)が構成される。
図1は本実施の形態1に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。本実施の形態では、電力供給領域(ここでは床板3の下方空間)1に配置された固定体10から、電力被供給領域(ここでは居室)2の内部を移動する可動体(ここではロボット)20に対して電力を供給する例を示すもので、これら固定体10及び可動体20を備えて本形態の電力供給システムが構成されている。ここでは、電力供給領域1の上方に敷設された床板3が電力供給領域1と電力被供給領域2との相互間の境界面に相当し、この床板3を介して後述する結合コンデンサ30、31(図1には図示せず)が構成される。
(構成−固定体)
次に、固定体10の構成について説明する。図2は図1の固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図である。この固定体10は、交流電源11、第1の送電電極12、第2の送電電極13、第1並列共振回路14、及び第2並列共振回路15を備えて構成されている。図2には固定体10を一つのみ示すが、実際には、図1に示すように、複数の固定体10が電力被供給領域2において床板3に沿って並設される。
次に、固定体10の構成について説明する。図2は図1の固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図である。この固定体10は、交流電源11、第1の送電電極12、第2の送電電極13、第1並列共振回路14、及び第2並列共振回路15を備えて構成されている。図2には固定体10を一つのみ示すが、実際には、図1に示すように、複数の固定体10が電力被供給領域2において床板3に沿って並設される。
交流電源11は、交流電力の供給源である。図2では、1つの交流電源11が1つの固定体10に設けられているが、図2には不図示の他の固定体10に対しても交流電力を供給するようにしてもよい。
第1の送電電極12及び第2の送電電極13は、それぞれ平板状の導電体であり、床板3の下方近傍位置において、当該床板3に対して略平行になるように配置されている。これら第1の送電電極12及び第2の送電電極13は、床板3に対して接触させてもよく、あるいは、床板3に対して微小距離を隔てて配置してもよい。いずれの場合においても、これら第1の送電電極12及び第2の送電電極13の電力被供給領域2側の面(ここでは上面)は、床板3によって完全に覆われており、これら第1の送電電極12及び第2の送電電極13が電力被供給領域2に対して非露出状となっている。なお、以下では、これら第1の送電電極12と第2の送電電極13とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「送電電極12、13」と総称する。
第1並列共振回路14は、交流電源11に接続されるものであり、第2のコンデンサ14a及び第2のコイル14bを備えている。第2のコンデンサ14aと第2のコイル14bとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成している。
第2並列共振回路15は、第1の送電電極12及び第2の送電電極13に接続されるものであり、第3のコンデンサ15a及び第3のコイル15bを備えている。第3のコンデンサ15aと第3のコイル15bとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成する。また、第2のコイル14bと第3のコイル15bとは、相互に平行かつ所定間隔を隔てて配置され、当該第2のコイル14bと第3のコイル15bとの間で相互誘導作用により電力伝送が可能となるように配置されている。さらに、交流電源11の出力電圧を所望の変成比で昇圧して送電電極12、13に供給するため、第2のコイル14bと第3のコイル15bとの間の巻数比が設定されている。
(構成−可動体)
次に、可動体20の構成について説明する。可動体20は、第1の受電電極21a、第2の受電電極21b、第3並列共振回路22、第4並列共振回路23、及び負荷24を備えている。
次に、可動体20の構成について説明する。可動体20は、第1の受電電極21a、第2の受電電極21b、第3並列共振回路22、第4並列共振回路23、及び負荷24を備えている。
第1の受電電極21a及び第2の受電電極21bの各々は、固定体10から供給された電力を受電するものであり、それぞれ平板状の導電体として構成されている。以下では、これら第1の受電電極21aと第2の受電電極21bとを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「受電電極21」と総称する。これら受電電極21は、床板3の上面に直接的に接触する位置又は微小間隔を隔てた位置で、当該床板3に対して略平行に配置される。
この状態において第1の受電電極21a又は第2の受電電極21bのいずれか一方(図2では第1の受電電極21a)は、床板3を挟んで第1の送電電極12に対向配置されて第1の結合コンデンサ30を構成する。また、第1の受電電極21a又は第2の受電電極21bのいずれか他方(図2では第2の受電電極21b)は、床板3を挟んで第2の送電電極13に対向配置されて第2の結合コンデンサ31を構成する。以下では、これら第1の結合コンデンサ30と第2の結合コンデンサ31とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「結合コンデンサ30、31」と総称する。ここで、電力被供給領域2には送電電極12、13は露出していないため、これら送電電極12、13と受電電極21とは相互に非接触状態で配置されることになる。
第3並列共振回路22は、第1の受電電極21a及び第2の受電電極21bに接続されるものであり、第1のコンデンサ22a及び第1のコイル22bを備えている。第1のコンデンサ22aと第1のコイル22bとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成する。
第4並列共振回路23は、負荷24に接続されるものであり、第4のコンデンサ23a及び第4のコイル23bを備えている。第4のコンデンサ23aと第4のコイル23bとは、相互に並列に接続されることで並列共振回路を構成している。
また、第1のコイル22bと第4のコイル23bとは、相互に平行かつ所定間隔を隔てて配置され、当該第1のコイル22bと第4のコイル23bとの間で相互誘導作用により電力伝送が可能となるように配置されている。さらに、受電電極21への入力電圧を所望の変成比で変圧して負荷24に供給するため、第1のコイル22bと第4のコイル23bとの間の巻数比が設定されている。
負荷24は、第4並列共振回路23を介して供給された交流電力にて駆動され、所定機能を発揮するものである。例えば、可動体20が図1に示す如きロボットとして構成された場合、負荷24としては、当該ロボットに内蔵されたモータや制御ユニットが該当する。この他、負荷24の具体的構成は任意であり、例えば、可動体20の外部の機器との相互間で通信信号の送受を無線又は有線にて行う通信機器、各種情報に関する情報処理を行なう情報処理機器、電力被供給領域2における所定の検知対象の検知を行なって当該検知結果に関する信号を所定機器に出力するセンサ、あるいは、可動体20の外部の機器に対する電力の送受を行う電源(例えば二次電池)として構成することができる。なお、負荷24は、必ずしも可動体20の内部に設ける必要はなく、可動体20の外部に負荷24を設けると共に、当該負荷24に対して可動体20を介して電力供給を行うようにしてもよい。また、図2においては負荷24を1つのみ示しているが、相互に直列又は並列に接続された複数の負荷24に対して電力供給を行ってもよい。
ここで、第1並列共振回路14、第2並列共振回路15、第3並列共振回路22、及び第4並列共振回路23の並列共振周波数f1が相互に等しくなるように、各並列共振回路におけるコンデンサのキャパシタンス及びコイルのインダクタンスが設定されている。従って、これら並列共振回路14、15、22、23に並列共振を発生させる条件で交流電源11から交流電力を出力させること(すなわち、並列共振周波数f1で交流電源11から交流電力を出力させること)により、各並列共振回路14、15、22、23で並列共振が発生する。
(構成−床板)
送電電極12、13と受電電極21との相互間に介在する床板3については、結合コンデンサ30、31を構成し得る誘電材料にて構成される。このような誘電材料としては、例えばフッ素樹脂を採用することができる。この誘電材料は、床板3に用いる場合以外にも、送電電極12、13における受電電極21側の面や、受電電極21における送電電極12、13側の面にコーティングすることもできる。また、このように床板3に使用する材料や、送電電極12、13や受電電極21のコーティングに使用する材料には、送電電極12、13と受電電極21の相互間の所要の絶縁性を保持するための絶縁性能を持たせることが好ましい。
送電電極12、13と受電電極21との相互間に介在する床板3については、結合コンデンサ30、31を構成し得る誘電材料にて構成される。このような誘電材料としては、例えばフッ素樹脂を採用することができる。この誘電材料は、床板3に用いる場合以外にも、送電電極12、13における受電電極21側の面や、受電電極21における送電電極12、13側の面にコーティングすることもできる。また、このように床板3に使用する材料や、送電電極12、13や受電電極21のコーティングに使用する材料には、送電電極12、13と受電電極21の相互間の所要の絶縁性を保持するための絶縁性能を持たせることが好ましい。
(電力供給システムの作用)
次に、上述したように構成される電力供給システムの作用について説明する。図3は、電力供給システムの回路構成を簡略化して示した図である。図3に示すように、電力供給システムは、電源部40、第1の結合コンデンサ30、第2の結合コンデンサ31、及び負荷部50に仮想的に区分することができる。この作用の説明では、電源部40には、固定体10における送電電極12、13を除く部分が対応するものとし、負荷部50には、可動体20における受電電極21を除く部分が対応し、負荷24を含むものとする。
次に、上述したように構成される電力供給システムの作用について説明する。図3は、電力供給システムの回路構成を簡略化して示した図である。図3に示すように、電力供給システムは、電源部40、第1の結合コンデンサ30、第2の結合コンデンサ31、及び負荷部50に仮想的に区分することができる。この作用の説明では、電源部40には、固定体10における送電電極12、13を除く部分が対応するものとし、負荷部50には、可動体20における受電電極21を除く部分が対応し、負荷24を含むものとする。
ここで、負荷部50のインピーダンスZ3を、第1の結合コンデンサ30のインピーダンスZ1及び第2の結合コンデンサ31のインピーダンスZ2と比較して極めて大きい値とすることにより、結合コンデンサ30、31における電圧降下を低減し、電源部40からの出力電圧Voutと負荷部50への入力電圧Vinとを、ほぼ等しくすることができる。これにより、送電電極12、13と受電電極21との相対位置の変動等によって結合コンデンサ30、31のキャパシタンスが変動した場合であっても、電源部40から負荷部50への電力供給に対する影響を低減することが可能である。
具体的には、各並列共振回路に共通の並列共振周波数f1で交流電源11から交流電力が出力され、並列共振条件が満たされると、負荷部50の第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23で並列共振が生じる。従って、並列共振回路のインピーダンスは並列共振周波数において極めて大きくなることから、並列共振が生じた第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23を含む負荷部50のインピーダンスZ3を、結合コンデンサ30、31のインピーダンスZ1、Z2と比較して極めて大きい値とすることができ、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスの変動による電力供給への影響を低減することができる。
図4及び図5は、図2に示した電力供給システムにおいて、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスを変化させた場合の電力供給に対する影響を比較した図であり、図4は結合コンデンサ30、31のキャパシタンスを所定の基準値C1とした場合の図、図5は結合コンデンサ30、31のキャパシタンスをC1の10分の1とした場合の図である。また、図4(a)及び図5(a)は、結合コンデンサ30、31の両極間の電圧VCと、負荷部50への入力電圧Vinとを比較した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電圧を示している。図4(b)及び図5(b)は負荷24での電力消費量を示した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電力消費量を示している。
結合コンデンサ30、31のキャパシタンスをC1とした場合、図4(a)に示したように、並列共振周波数f1において、結合コンデンサ30、31の両極間の電圧VCと比較して負荷部50への入力電圧Vinが非常に大きくなる。すなわち、電源部40からの出力電圧Voutと負荷部50への入力電圧Vinとがほぼ等しい状態となる。図4(b)に示したように、この時の負荷24での電力消費量をP1とする。
一方、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスを0.1×C1とした場合には、図5(a)に示したように、並列共振周波数f1における結合コンデンサ30、31の両極間の電圧が、図4(a)の場合よりも増大している。しかし、図5(b)に示したように、この時の負荷24での電力消費量P2は、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスをC1とした場合の負荷24での電力消費量P1よりも増大している。すなわち、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスが変動しても、安定して電力供給できていることが分る。
なお、負荷部50のインピーダンスを増大させるためには、負荷部50の並列共振回路に並列共振を発生させればよいことから、第1並列共振回路14及び第2並列共振回路15の有無に関わらず、少なくとも第3並列共振回路22又は第4並列共振回路23のいずれか一方を可動体20に設けることにより、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスが変動に関わらず安定して電力供給が可能となる効果を得ることができる。
図6は、固定体10及び可動体20における並列共振回路の有無による影響を示した図であり、横軸が電力供給システムの動作周波数、縦軸が電流値を示している。この図6のグラフでは、図2に示した電力供給システムから第1並列共振回路14及び第4並列共振回路23を除外した場合における交流電源11からの出力電流値をI1、図2に示した電力供給システムから第4並列共振回路23を除外した場合における交流電源11からの出力電流値をI2、及び図2に示した電力供給システムにおける、交流電源11からの出力電流値をI3をとして示す。
図6に示すように、第1並列共振回路14及び第4並列共振回路23が設けられていない場合における、並列共振周波数f1での交流電源11からの出力電流I1に対し、第1並列共振回路14を設けた場合は、並列共振周波数f1における交流電源11からの出力電流I2はI1の60%程度まで減少している。さらに、第4並列共振回路23を設けた場合は、交流電源11からの出力電流I3はI1の25%程度まで減少している。すなわち、第1並列共振回路14や第4並列共振回路23を設けることにより、交流電源11から出力される無効電流が低減される。
この実施の形態1に係る電力供給システムでは、固定体10の上方に可動体20が配置されていない場合には、並列共振条件が成り立たず、電力供給が行われないため、例えば、固定体10を常に運転モードにしておき、床板3の上を人が歩いたような場合であっても、人体に電流が流れるような事態を防止でき、安全性を維持できる。
(実施の形態1の効果)
このように実施の形態1によれば、送電電極12、13が電力被供給領域2に露出しないため、送電電極12、13が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。
このように実施の形態1によれば、送電電極12、13が電力被供給領域2に露出しないため、送電電極12、13が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。
特に、可動体20に第3並列共振回路22又は第4並列共振回路23を設け、これらの並列共振回路に並列共振を発生させる条件で負荷24への送電を行うので、当該並列共振回路と負荷24とを含む負荷部50のインピーダンスを増大させることができる。これにより、結合コンデンサ30、31における電圧降下を低減し、結合コンデンサ30、31のキャパシタンスの変動に関わらず安定した電力供給を可能とすることができる。
また、固定体10に第1並列共振回路14又は第2並列共振回路15を設けたので、交流電源11から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源11を小型化することが可能となる。
また、固定体10に第1並列共振回路14及び第2並列共振回路15を設けたので、交流電源11から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源11を小型化することが可能となる。また、第1並列共振回路14における第2のコイル14bと、第2並列共振回路15における第3のコイル15bとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、交流電源11の出力電圧を昇圧して負荷24に電力供給を行うことができる。
また、可動体20に第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23を設けたので、交流電源11から出力される無効電流を低減することができる。これにより、交流電源11を小型化することが可能となる。また、第3並列共振回路22における第1のコイル22bと、第4並列共振回路23における第4のコイル23bとの間で、相互誘導作用により電力伝送をさせるので、受電電極21への入力電圧を変圧して負荷24に電力供給を行うことができる。
〔実施の形態2〕
次に、実施の形態2について説明する。この形態は、実施の形態1の構成に加えて、複数の送電電極を設けた形態である。なお、実施の形態2の構成は、特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたものと同一の符号及び/又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
次に、実施の形態2について説明する。この形態は、実施の形態1の構成に加えて、複数の送電電極を設けた形態である。なお、実施の形態2の構成は、特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたものと同一の符号及び/又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
(構成−固定体)
図7は実施の形態2に係る固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図、図8は図7の固定体10及び可動体20を詳細に示した要部拡大図である。固定体10は、実施の形態1における固定体10の構成に加えて、複数の送電電極12、13を備えるとともに、通信部16、及び制御部17(コントローラ)を備えている。
図7は実施の形態2に係る固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図、図8は図7の固定体10及び可動体20を詳細に示した要部拡大図である。固定体10は、実施の形態1における固定体10の構成に加えて、複数の送電電極12、13を備えるとともに、通信部16、及び制御部17(コントローラ)を備えている。
図7、8に示すように、送電電極12、13は、単位面積当たりの当該送電電極12、13の敷設効率を高めるために、相互に所定間隔を隔てて複数並設されていると共に、隣接する送電電極12、13が相互に異なる極性になるように交互に配置されている。
なお、図7、8の例では、一つの第2並列共振回路15が、線路L1を介して第1の送電電極12に接続されていると共に、線路L2を介して第2の送電電極13に接続されている。これら線路L1、L2にはそれぞれ線路L3、L4が接続され、これら線路L3、L4を介して、共通の交流電源11から共通の第1並列共振回路14及び第2並列共振回路15を介して、複数の第1の送電電極12と複数の第2の送電電極13に電力が供給される。また、図9、10では、通信部16や制御部17に対して電力を供給するための構成を省略して示すが、交流電源11や、交流電源11とは別の図示しない電源から、任意の経路を経てこれら通信部16や制御部17に電源を供給することができる。
図8において、通信部16は、可動体20に設けた後述する通信部26と通信を行う通信手段である。この通信部16の具体的構成は任意であるが、例えば、RF通信をMACプロトコルにて行うRF/MACを用いて構成される(後述する通信部26において同じ)。この通信部16は、可動体20から送電経路に重畳され、線路L1、L2を介して出力された通信信号を結合用のコンデンサ18を介して取得する。なお、線路L1、L2を介して出力された通信信号は、当該線路L1、L2に接続された通信信号遮断用のコイル19にて遮断される。この通信部16は、制御部17に対して線路L5を介して通信可能に接続されている。また、この通信部16は、線路L6を介してハブ60に接続されており、このハブ60はさらにサーバ61に接続されている。
制御部17は、固定体10を制御する制御手段であり、例えばハブ60を介してサーバ61に接続されており、このサーバ61からの制御信号に応じて制御動作を行なう。ただし、制御部17に自立制御プログラムを組み込むことで自立制御を行うようにし、ハブ60やサーバ61を省略することもできる。また、制御部17の通信接続先はサーバ61以外とすることもでき、例えば他の固定体10の制御部17との間で通信を行うことで、電力供給領域1に配置された複数の固定体10を相互に連動制御することができる。さらに、この制御部17は、交流電源11に対して線路L7を介して接続されており、この交流電源11のON/OFFや周波数制御を行うことによって、固定体10に対する電力供給を制御する。この制御部17の具体的構成は任意であるが、例えばCPU(Central Processing Unit)及びこのCPU上で解釈実行されるプログラムを含んで構成される。
(構成−可動体)
可動体20は、実施の形態1の構成における可動体20の構成に加えて、複数の受電電極21を備えるとともに、判別切替部25、及び通信部26を備えている。
可動体20は、実施の形態1の構成における可動体20の構成に加えて、複数の受電電極21を備えるとともに、判別切替部25、及び通信部26を備えている。
1つの可動体20に対しては、受電電極21を少なくとも一対設ければよいが、ここでは、図7、8に示すように、1つの可動体20に対して受電電極21を多数配置することで、全体として所要の受電面積を確保している。このように1つの可動体20に受電電極21を多数配置する場合における当該受電電極21の集合の並設形状は任意であり、例えば方形状、あるいは円形状としてもよい。また、各受電電極21の個々の平面形状も、方形状、あるいは円形状としてもよい。
また、図7、8において、各受電電極21の幅は、複数の送電電極12、13の相互の並設間隔よりも十分に小さくなるように決定されている。従って、一つの受電電極21が複数の送電電極12、13の両方に同時に跨ることがないので、一つの受電電極21と複数の送電電極12、13との相互間で同時にコンデンサを構成することが防止され、このようなコンデンサによって電力供給に悪影響を与えることが防止される。この構成によれば、各受電電極21を任意の位置に配置でき、可動体20の可動の自由度を高めることができる。
さらに、これら複数の受電電極21の相互の並設間隔は、当該複数の受電電極21の相互間におけるコンデンサ容量が電力供給に悪影響を生じないように決定されることが好ましい。具体的には、第1の送電電極12又は第2の送電電極13のいずれか一方から、コンデンサを介して、第1の送電電極12又は第2の送電電極13のいずれか他方に電流が流れることがないように、受電電極21の相互間隔が決定される。
判別切替部25は、複数の受電電極21の各々に対して対向配置される電極が第1の送電電極12と第2の送電電極13のいずれであるのかを判別し、この判別結果に基づいて、負荷24に対する複数の受電電極21の接続の切替えを行う判別切替手段であり、特許請求の範囲における接続手段に対応する。判別切替部25によって接続の切替えが行われることにより、複数の受電電極21の内、第1の送電電極12又は第2の送電電極13の何れか一方に対向して配置された受電電極21が第1の受電電極21aとして受電を行い、他方に対向して配置された受電電極21が第2の受電電極21bとして受電を行うことが可能となる。
この判別切替部25の具体的構成は任意であるが、例えば、判別切替部25は、第3並列共振回路22の一方の端子22c(以下、第1端子)にコイル27を介して接続された線路L8から分岐された線路L9と、第3並列共振回路22の他方の端子22d(以下、第2端子)にコイル27を介して接続された線路L10から分岐された線路L11と、各受電電極21に接続された線路L12と、この線路L12を線路L9又は線路L11のいずれか一方に選択的に接続する複数の切替スイッチ25aを備えて構成されている。
複数の受電電極21の各々に対して対向配置される電極が第1の送電電極12と第2の送電電極13のいずれであるのかに基づいて切替スイッチ25aを動作させる具体的構成は任意である。例えば、第1の送電電極12又は第2の送電電極13の一方を強磁性を有する導電体(例えば、鉄、コバルト、ニッケル等)にて形成し、他方を非磁性を有する導電体(例えば、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス等)にて形成すると共に、切替スイッチ25aの可動接点に永久磁石を設ける。このような構成によれば、受電電極21に対して対向配置される電極が第1の送電電極12と第2の送電電極13のいずれであるのかに基づいて可動接点に働く磁力が相違するため、当該相違によって可動接点を動作させ、線路L12を線路L9又は線路L11のいずれか一方に選択的に接続させることができる。
通信部26は、固定体10の通信部16と通信を行う通信手段である。この通信部26は、通信信号を結合用のコンデンサ28を介して線路L8、L10に重畳出力する。なお、この電力供給システムにおいて、電力供給には1MHz前後の周波数を用いるが、通信部16、26を用いた通信には数GHz付近の周波数帯を使用することを想定している。結合コンデンサ30、31及びコンデンサ18、28のキャパシタンスは、通信周波数に対しては、十分に大きく、伝送ロスにはならないと考えられる。
(電力供給制御処理)
次に、上述のように構成された固定体10及び可動体20における電力供給制御処理について図8を参照しつつ説明する。この制御においては、固定体10の一部機能を待機状態とすることによって当該固定体10の消費電力を低減する待機モードと、固定体10の全機能を可動状態として電力供給を行う通常運転モードとの2つのモードを切替えて電力供給を行う。
次に、上述のように構成された固定体10及び可動体20における電力供給制御処理について図8を参照しつつ説明する。この制御においては、固定体10の一部機能を待機状態とすることによって当該固定体10の消費電力を低減する待機モードと、固定体10の全機能を可動状態として電力供給を行う通常運転モードとの2つのモードを切替えて電力供給を行う。
例えば、可動体20は、任意のタイミングで、床板3の任意の位置に配置される。また、通信部26は、電力供給要求信号を常時出力する。
一方、固定体10は、初期状態では待機モードとされている。具体的には、通信部16のみに微小電力を供給して当該通信部16のみを起動状態としておき、他の部分については電力供給を行わずにスリープ状態として省電力化を図る。固定体10の通信部16は、当該可動体20の通信部26からの電力供給要求信号を常時監視しており、当該固定体10の上方に可動体20が配置された場合に、通信部16が通信部26からの電力供給要求信号を受信する。このように受信された電力供給要求信号が通信部16から制御部17に送信されると、待機モードが運転モードに切替えられ、制御部17が起動され、制御部17が電力供給制御を開始する。このような電力供給制御によれば、常に運転モードにしている場合に比べて、固定体10の消費電力を低減できる。
なお、このような処理に加えて、IDによる可動体20の認証を行うようにしてもよい。例えば、通信部26から通信部16に対して電力供給要求信号と共に可動体20のIDを送信し、このIDを受信した通信部16は、当該IDを制御部17に送信する。制御部17は、このIDをさらにハブ60を介してサーバ61に送信し、このサーバ61において予め登録されたIDに基づいて認証を行い、この認証結果を制御部17に返す。そして、制御部17は、この認証結果に基づいて電力供給の可否を決定してよい。
(実施の形態2の効果)
このように実施の形態2によれば、送電電極12、13を複数並設すると共に、受電電極21に対向する送電電極12、13に基づいて判別切替部25を用いて受電電極21と負荷24との接続状態を自動的に切替えるので、固定体10に対する任意の位置に可動体20を配置しても電力供給を行うことが可能となる。
このように実施の形態2によれば、送電電極12、13を複数並設すると共に、受電電極21に対向する送電電極12、13に基づいて判別切替部25を用いて受電電極21と負荷24との接続状態を自動的に切替えるので、固定体10に対する任意の位置に可動体20を配置しても電力供給を行うことが可能となる。
〔実施の形態3〕
次に、実施の形態3について説明する。この形態は、実施の形態2の構成に加えて、第1の送電電極と第2の送電電極との各組に、第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、この第2のコンデンサと第2のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させた形態である。なお、実施の形態3の構成は、特記する場合を除いて実施の形態2の構成と略同一であり、実施の形態2と略同一の構成についてはこの実施の形態2で用いたものと同一の符号及び/又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
次に、実施の形態3について説明する。この形態は、実施の形態2の構成に加えて、第1の送電電極と第2の送電電極との各組に、第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、この第2のコンデンサと第2のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させた形態である。なお、実施の形態3の構成は、特記する場合を除いて実施の形態2の構成と略同一であり、実施の形態2と略同一の構成についてはこの実施の形態2で用いたものと同一の符号及び/又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
(構成−固定体)
図9は実施の形態3に係る固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図、図10は図9の固定体10及び可動体20を詳細に示した要部拡大図である。固定体10は、実施の形態2における固定体10の構成に加えて、第1の送電電極12と第2の送電電極13との各組に、第1並列共振回路14を備えている。なお、図9、10の例では第2並列共振回路15が省略され、第1の送電電極12と第2の送電電極13との各組と第1並列共振回路14とが直接接続されているが、送電電極12、13の各組と各第1並列共振回路14との間に第2並列共振回路15を設け、これらの第2並列共振回路15の第3のコイル15bと第1並列共振回路14の第2のコイル14bとの間の相互誘導作用により電力伝送をさせてもよい。
図9は実施の形態3に係る固定体10及び可動体20を簡略化して示す縦断面図、図10は図9の固定体10及び可動体20を詳細に示した要部拡大図である。固定体10は、実施の形態2における固定体10の構成に加えて、第1の送電電極12と第2の送電電極13との各組に、第1並列共振回路14を備えている。なお、図9、10の例では第2並列共振回路15が省略され、第1の送電電極12と第2の送電電極13との各組と第1並列共振回路14とが直接接続されているが、送電電極12、13の各組と各第1並列共振回路14との間に第2並列共振回路15を設け、これらの第2並列共振回路15の第3のコイル15bと第1並列共振回路14の第2のコイル14bとの間の相互誘導作用により電力伝送をさせてもよい。
このように送電電極12、13の各組に備えられた第1並列共振回路14は、相互に異なる並列共振周波数で並列共振を発生させるように、各並列共振回路において第2のコンデンサ14aのキャパシタンス及び第2のコイル14bのインダクタンスが設定されている。図9、10の例では、第1並列共振回路14Aはf1、第1並列共振回路14Bはf2、第1並列共振回路14Cはf3、第1並列共振回路14Dはf4、第1並列共振回路14Eはf5が並列共振周波数となるように、各並列共振回路において第2のコンデンサ14aのキャパシタンス及び第2のコイル14bのインダクタンスが設定されている。
制御部17は、任意の第1並列共振回路14に並列共振を発生させ、当該第1並列共振回路14を備える送電電極12、13に電力を供給するため、交流電源11の周波数制御を行う。例えば、可動体20の受電電極21の近傍に、電波、磁場、音波、振動、光等のエネルギーを発するエネルギー出力手段としてのアクチュエータを設け、送電電極12、13には、このエネルギーを検知するエネルギー検知手段としてのエネルギーセンサを設ける(アクチュエータ及びエネルギーセンサについて図示省略)。アクチュエータから出力されたエネルギーを検知したエネルギーセンサの出力信号は、制御部17及びハブ60を介してサーバ61に送信される。サーバ61は、予め登録されているデータベースに基づき、エネルギーを検知したセンサが設置されている送電電極12、13の組を特定し、当該特定した送電電極12、13の組に備えられている第1並列共振回路14の並列共振周波数を特定し、当該特定した周波数の値を制御部17に返す。制御部17は、この周波数で交流電源11から交流電力を出力させる。これにより、受電電極21が接近した送電電極12、13の組に備えられている第1並列共振回路14にのみ並列共振が発生され、当該第1並列共振回路14を介して、受電電極21が接近した送電電極12、13に電力が供給される。
(構成−可動体)
実施の形態3では、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を固定とした周波数固定型可動体20aと、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を可変とした周波数可変型可動体20b(図示省略)との、2種類の可動体20を用いることができる。
実施の形態3では、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を固定とした周波数固定型可動体20aと、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を可変とした周波数可変型可動体20b(図示省略)との、2種類の可動体20を用いることができる。
(構成−周波数固定型可動体)
周波数固定型可動体20aの構成は、実施の形態2における可動体20の構成と同様である。この場合、周波数固定型可動体20aの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数が、固定体10の第1並列共振回路14の何れか一つの並列共振周波数(図9、10ではf1からf5の何れか一つ)と合致するように、第1のコンデンサ22aと第4のコンデンサ23aとのキャパシタンス、及び第1のコイル22bと第4のコイル23bとのインダクタンスが設定されている。
周波数固定型可動体20aの構成は、実施の形態2における可動体20の構成と同様である。この場合、周波数固定型可動体20aの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数が、固定体10の第1並列共振回路14の何れか一つの並列共振周波数(図9、10ではf1からf5の何れか一つ)と合致するように、第1のコンデンサ22aと第4のコンデンサ23aとのキャパシタンス、及び第1のコイル22bと第4のコイル23bとのインダクタンスが設定されている。
この周波数固定型可動体20aを使用する場合は、当該周波数固定型可動体20aの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数と合致する並列共振周波数を有する第1並列共振回路14が設けられている送電電極12、13に、受電電極21を対向させる必要がある。従って、周波数固定型可動体20aを配置すべき位置を使用者に指示する必要がある。
この指示方法は任意であり、例えば、床板3の直下に配置されている送電電極12、13の組が備える第1並列共振回路14の並列共振周波数に予め対応付けられた色で、当該床板3を塗装すると共に、周波数固定型可動体20aの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数に予め対応付けられた色で、当該周波数固定型可動体20aの一部を塗装してもよい。この場合、周波数固定型可動体20aに塗装されている色と同一色が塗装されている床板3の上に当該周波数固定型可動体20aを設置することにより、送電電極12、13から周波数固定型可動体20aに電力を供給することができる。
あるいは、床板3の表面における各送電電極12、13の組の近傍にLED等を用いたパイロットランプを設け、周波数固定型可動体20aに電力供給が可能な送電電極12、13の組に対応するパイロットランプを点灯させることで、周波数固定型可動体20aを配置すべき位置を指示させてもよい。この場合は、例えば、使用される周波数固定型可動体20aの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を特定する情報を、公知の入力手段を介してサーバ61に入力する。サーバ61は、入力された情報及び予め設定されているデータベースに基づき、当該並列共振周波数で並列共振を発生させる第1並列共振回路14を有する送電電極12、13の組を特定する。そして、サーバ61は、当該特定した送電電極12、13の組の近傍に設けられているパイロットランプの点灯信号をハブ60及び通信部16を介して制御部17に送信し、当該パイロットランプを点灯させる。
(構成−周波数可変型可動体)
周波数可変型可動体20b(図示省略)は、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を可変とするため、第1のコイル22b及び第4のコイル23bを可変インダクタとし、あるいは第1のコンデンサ22a及び第4のコンデンサ23aを可変コンデンサとすると共に、これらの可変インダクタ又は可変コンデンサを制御する制御部29(図示省略)を備えている。
周波数可変型可動体20b(図示省略)は、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を可変とするため、第1のコイル22b及び第4のコイル23bを可変インダクタとし、あるいは第1のコンデンサ22a及び第4のコンデンサ23aを可変コンデンサとすると共に、これらの可変インダクタ又は可変コンデンサを制御する制御部29(図示省略)を備えている。
この周波数可変型可動体20bを使用する場合は、当該周波数可変型可動体20bの第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を、床板3上に設置された周波数可変型可動体20bの受電電極21に対向する送電電極12、13が有する第1並列共振回路14の並列共振周波数に合致させる必要がある。
この周波数可変型可動体20bにおける第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を送電電極12、13が有する第1並列共振回路14の並列共振周波数に合致させる方法は任意である。例えば、制御部17は、上述のように、受電電極21が接近した送電電極12、13の組に備えられている第1並列共振回路14の並列共振周波数の値をサーバ61から通信部16を介して受信する。さらに、周波数可変型可動体20bの通信部26から送信された電力供給要求信号を通信部16を介して受信すると、固定体10の制御部17は、サーバ61から受信した第1並列共振回路14の並列共振周波数の値を、通信部16を介して周波数可変型可動体20bに送信する。周波数可変型可動体20bの制御部29は、通信部26を介して第1並列共振回路14の並列共振周波数の値を受信すると、当該並列共振周波数と第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数とが合致するように、第1のコイル22b及び第4のコイル23bのインダクタンス、又は第1のコンデンサ22a及び第4のコンデンサ23aのキャパシタンスを調整する。
あるいは、交流電源11から常時一定の電力が送電電極12、13に供給されるように固定体10の制御部17に電力供給制御を行わせる。一方、周波数可変型可動体20bの制御部29には、第1のコイル22b及び第4のコイル23bのインダクタンス、又は第1のコンデンサ22a及び第4のコンデンサ23aのキャパシタンスを常時変動させることで、第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を常時変動させる。そして、固定体10の第1並列共振回路14の並列共振周波数と第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数とが合致し、送電電極12、13から受電電極21に電力が供給された場合に、当該第3並列共振回路22及び第4並列共振回路23の並列共振周波数を固定し、継続して送電電極12、13から電力の供給を受けるように制御部29に制御させてもよい。
(実施の形態3の効果)
このように実施の形態3によれば、複数の送電電極12、13の組毎に第1並列共振回路14を設けたので、交流電源11から出力される無効電流を低減することができ、交流電源11を小型化できる。
このように実施の形態3によれば、複数の送電電極12、13の組毎に第1並列共振回路14を設けたので、交流電源11から出力される無効電流を低減することができ、交流電源11を小型化できる。
また、複数の送電電極12、13の各組の第1並列共振回路14の共振周波数を相違させたので、交流電源11の出力周波数を変えるだけで任意の第1並列共振回路14のみを共振させ、当該第1並列共振回路14を有する送電電極12、13にのみ電力を供給することができる。これにより、電力を供給する送電電極12、13を切替えるためのスイッチ等の回路を固定体10に設けることが不要となり、信頼性を向上させることができる。
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。さらに、本発明によって、上述していない課題を解決したり、上述していない効果を奏することもある。
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。さらに、本発明によって、上述していない課題を解決したり、上述していない効果を奏することもある。
(並列共振を発生させる第1並列共振回路の切替について)
上述の実施の形態3では、送電電極12、13の各組に備えられた第1並列共振回路14の並列共振周波数を相違させ、交流電源11の周波数制御を行うことにより、任意の第1並列共振回路14に並列共振を発生させると説明したが、他の方法により並列共振を発生させる第1並列共振回路14を切り替えてもよい。例えば、送電電極12、13の各組に備えられた第1並列共振回路14と交流電源11との間にスイッチを設け、並列共振を発生させるべき第1並列共振回路14と交流電源11との間のスイッチのみをONとすることにより、当該第1並列共振回路14にのみ並列共振を発生させることができる。
上述の実施の形態3では、送電電極12、13の各組に備えられた第1並列共振回路14の並列共振周波数を相違させ、交流電源11の周波数制御を行うことにより、任意の第1並列共振回路14に並列共振を発生させると説明したが、他の方法により並列共振を発生させる第1並列共振回路14を切り替えてもよい。例えば、送電電極12、13の各組に備えられた第1並列共振回路14と交流電源11との間にスイッチを設け、並列共振を発生させるべき第1並列共振回路14と交流電源11との間のスイッチのみをONとすることにより、当該第1並列共振回路14にのみ並列共振を発生させることができる。
(交流電源について)
上述の実施の形態3では、固定体10が共通の交流電源11を一つ備えている場合を例に挙げて説明したが、複数の交流電源11を備えるように構成してもよい。例えば、送電電極12、13の組毎に相違する第1並列共振回路14の並列共振周波数で交流電力を出力可能な交流電源11を、当該各送電電極12、13の組に接続してもよい。この場合、複数の交流電源11から相違する周波数の交流電力を同時に出力させることで、複数の第1並列共振回路14において同時に並列共振を発生させることができる。これにより、例えば可動体20の受動電極が複数の送電電極12、13の組と対向して配置される場合であっても、当該複数の送電電極12、13から受電電極21に電力を供給することが出来る。
上述の実施の形態3では、固定体10が共通の交流電源11を一つ備えている場合を例に挙げて説明したが、複数の交流電源11を備えるように構成してもよい。例えば、送電電極12、13の組毎に相違する第1並列共振回路14の並列共振周波数で交流電力を出力可能な交流電源11を、当該各送電電極12、13の組に接続してもよい。この場合、複数の交流電源11から相違する周波数の交流電力を同時に出力させることで、複数の第1並列共振回路14において同時に並列共振を発生させることができる。これにより、例えば可動体20の受動電極が複数の送電電極12、13の組と対向して配置される場合であっても、当該複数の送電電極12、13から受電電極21に電力を供給することが出来る。
この発明は、各種の空間に電力を供給するものであり、特に、利用者の安全確保を図ると共に、電極の配置状態の変化に関わらず安定した電力供給を行うことに有用である。
1、100 電力供給領域
2、102 電力被供給領域
3、111 床板
10、101 固定体
11、115 交流電源
12、105 第1の送電電極
13、106 第2の送電電極
14 第1並列共振回路
14a 第2のコンデンサ
14b 第2のコイル
15 第2並列共振回路
15a 第3のコンデンサ
15b 第3のコイル
16、26、112、113 通信部
17、29 制御部
18、28 コンデンサ
19、27、110 コイル
20、103 可動体
20a 周波数固定型可動体
20b 周波数可変型可動体
21 受電電極
21a、107 第1の受電電極
21b、108 第2の受電電極
22 第3並列共振回路
22a 第1のコンデンサ
22b 第1のコイル
22c、22d 端子
23 第4並列共振回路
23a 第4のコンデンサ
23b 第4のコイル
24、104 負荷
25 判別切替部
25a 切替スイッチ
30 第1の結合コンデンサ
31 第2の結合コンデンサ
40 電源部
50 負荷部
60 ハブ
61 サーバ
109 結合コンデンサ
114 接続部
2、102 電力被供給領域
3、111 床板
10、101 固定体
11、115 交流電源
12、105 第1の送電電極
13、106 第2の送電電極
14 第1並列共振回路
14a 第2のコンデンサ
14b 第2のコイル
15 第2並列共振回路
15a 第3のコンデンサ
15b 第3のコイル
16、26、112、113 通信部
17、29 制御部
18、28 コンデンサ
19、27、110 コイル
20、103 可動体
20a 周波数固定型可動体
20b 周波数可変型可動体
21 受電電極
21a、107 第1の受電電極
21b、108 第2の受電電極
22 第3並列共振回路
22a 第1のコンデンサ
22b 第1のコイル
22c、22d 端子
23 第4並列共振回路
23a 第4のコンデンサ
23b 第4のコイル
24、104 負荷
25 判別切替部
25a 切替スイッチ
30 第1の結合コンデンサ
31 第2の結合コンデンサ
40 電源部
50 負荷部
60 ハブ
61 サーバ
109 結合コンデンサ
114 接続部
Claims (15)
- 電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、
前記固定体は、
前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、
交流電力が供給される第1の送電電極及び第2の送電電極と、
前記第1の送電電極及び第2の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、
前記可動体は、
前記第1の送電電極又は前記第2の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第1の受電電極と第2の受電電極と、
前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続される第1のコンデンサと第1のコイルと、を備え、
前記第1の送電電極に対向するように前記第1の受電電極又は第2の受電電極のいずれか一方が配置されることで第1の結合コンデンサが構成されると共に、前記第2の送電電極に対向するように前記第1の受電電極又は第2の受電電極のいずれか他方が配置されることで第2の結合コンデンサが構成され、
前記交流電源は、
前記第1のコンデンサと前記第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする電力供給システム。 - 前記固定体は、
前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との間に相互に並列接続される第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、
前記交流電源は、
前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 - 前記固定体は、前記第1の送電電極及び前記第2の送電電極と前記第2のコンデンサ及び前記第2のコイルに並存して、相互に並列接続される第3のコンデンサと第3のコイルとを備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
前記交流電源は、
前記第3のコンデンサと前記第3のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第3のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。 - 前記可動体は、前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルとを備え、
前記第1のコイルと前記第4のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
前記交流電源は、
前記第4のコンデンサと前記第4のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電力供給システム。 - 前記固定体には、
前記第1の送電電極と前記第2の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、
前記可動体には、
前記第1の受電電極及び前記第2の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、
前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか一方が前記第1の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか他方が前記第2の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とし、
前記一方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第2の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第1の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、
を特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電力供給システム。 - 前記固定体は、
前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との各組に、請求項2に記載の前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとを備えること、
を特徴とする請求項2及び請求項5に記載の電力供給システム。 - 前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとの各組の間で、並列共振を発生させる条件を相違させたこと、
を特徴とする請求項6に記載の電力供給システム。 - 電力被供給領域に配置され、電力供給領域に配置された固定体から供給された電力を所定の負荷に供給する可動体であって、
前記固定体に配置されたものであって交流電力が供給される第1の送電電極又は第2の送電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される一対の受電電極であって、前記第1の送電電極に対向するよう当該一対の受電電極の一方が配置されることで第1の結合コンデンサが構成されると共に、前記第2の送電電極に対向するように当該一対の受電電極の他方が配置されることで第2の結合コンデンサを構成する第1の受電電極及び第2の受電電極と、
前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続される第1のコンデンサと第1のコイルと、を備え、
前記第1のコンデンサと前記第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行う、
ことを特徴とする可動体。 - 前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して、相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルとを備え、
前記第1のコイルと前記第4のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
前記第4のコンデンサと前記第4のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行う、
を特徴とする請求項8に記載の可動体。 - 前記第1の受電電極及び前記第2の受電電極と前記負荷とを相互に電気的に接続する接続手段であって、
前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか一方が前記第1の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第1の受電電極又は前記第2の受電電極のいずれか他方が前記第2の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とし、
前記一方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第2の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第1の受電電極又は第2の受電電極が前記第1の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第1の受電電極又は第2の受電電極から前記負荷の一方の電極への通電を可能とすると共に、前記負荷の他方の電極から当該一方の第1の受電電極又は第2の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、
を特徴とする請求項8又は9に記載の可動体。 - 電力供給領域に配置され、電力被供給領域に配置された可動体を介して所定の負荷に対して電力を供給する固定体であって、
前記可動体に配置された少なくとも一組の受電電極に対して、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置されることにより、これら受電電極との間にコンデンサを構成する複数の第1の送電電極及び複数の第2の送電電極と、
前記第1の送電電極及び第2の送電電極に対して電力を供給する交流電源とを備え、
前記交流電源は、
前記可動体において前記第1の受電電極と前記第2の受電電極との間に相互に並列接続された第1のコンデンサと第1のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第1の結合コンデンサ及び前記第2の結合コンデンサを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする固定体。 - 前記第1の送電電極と前記第2の送電電極との間に相互に並列接続される第2のコンデンサと第2のコイルとを備え、
前記交流電源は、
前記第2のコンデンサと前記第2のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項11に記載の固定体。 - 前記第1の送電電極及び前記第2の送電電極と前記第2のコンデンサ及び前記第2のコイルに並存して、相互に並列接続される第3のコンデンサと第3のコイルとを備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとを相互誘導により変圧可能に配置し、
前記交流電源は、
前記第3のコンデンサと前記第3のコイルとに並列共振を発生させる条件で、前記第3のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項12に記載の固定体。 - 前記交流電源は、
前記可動体において前記第1のコンデンサ及び前記第1のコイルと前記負荷に並存して相互に並列接続される第4のコンデンサと第4のコイルであって、前記第4のコンデンサと、前記第1のコイルと相互誘導により変圧可能に配置された前記第4のコイルとに、並列共振を発生させる条件で、前記第4のコイルを介して前記負荷への送電を行うこと、
を特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の固定体。 - 前記第1の送電電極と前記第2の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設したこと、
を特徴とする請求項11から14のいずれか一項に記載の固定体。
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