JP2014217080A - 非接触給電装置および非接触電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器における給電装置の載置面に対向する対向面が湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、電子機器の対向面に付着した異物を高感度に検出することができるようにする。
【解決手段】電子機器３が載置される載置面１１を有し、電子機器３に非接触で電力伝送を行う給電装置２が、筐体１２と、この筐体内に配置された送電コイル１３と、載置面を形成する保護シート１８と、第１電極および第２電極を有し、載置面に沿うように配置された電極シート１７と、第１電極に印加した駆動信号に応答して第２電極から出力される応答信号に基づいて、載置面およびこれに対向する電子機器の対向面の間に存在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、電極シートと保護シートとを一体化したセンサシート体１４が、電子機器が載置された状態で載置面が対向面に沿う形状に変形するように設けられたものとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器が載置される載置面を有し、この載置面に載置された電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置、および給電装置の載置面に電子機器を載置して、給電装置から電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムに関するものである。

携帯電話などの二次電池を備えた電子機器では、二次電池の充電を行うために、電子機器と給電装置とを各々の端子を介して電気的に接続して、充電器から電子機器に電力を供給するようにしたものが一般的であるが、給電装置と電子機器とにそれぞれ送電用と受電用のコイルを設けて、電磁誘導方式により給電装置から電子機器に非接触（ワイヤレス）で電力伝送を行う技術が知られている（特許文献１〜３参照）。これによると、電気的な接続のための端子が露出しないため、防水性の確保が容易であり、また、接触不良や劣化の問題に配慮する必要がなく、また、給電装置と電子機器の着脱を容易に行うことができるなどの利点が得られる。

このように電子機器に非接触で電力伝送を行う給電装置においては、給電装置の上面に電子機器が載置される載置面を形成して、この載置面にユーザが電子機器を載置するだけで給電が可能な状態となるようにすると、ユーザにとって利便性の高いものとなるが、載置面上に電子機器以外の異物が置かれることがある。このような異物としては、例えばステープラの針や消しゴムの消しカスなど様々なものが考えられるが、例えば異物が金属などの導体であれば、送電コイルが発する磁界により異物に渦電流が発生して異物が発熱するおそれがある。また、異物が樹脂などの絶縁体であれば、発熱のおそれはないものの、異物が介在することで送電コイルと受電コイルの間隔が開き、電力伝送効率が低下する場合がある。

そこで、給電装置と電子機器との間に存在する異物を検知するようにした異物センサの技術が知られている（特許文献４参照）。この技術では、正電極と負電極との間に電圧を印加して、正電極と負電極との間におけるパラメータ（インピーダンス、電流および電圧）の変化量に基づいて、金属などの導体からなる異物を検知するようにしている。

特開２００６−４２５１９号公報 特開２０１０−１６２３５号公報 特開２００８−１７２８７３号公報 特開２０１２−９０３７４号公報

さて、前記のように、載置面にユーザが電子機器を載置するだけで給電が可能な状態となるように構成された給電装置では、剛性の高い平板状部材で載置面を平面状に構成することが一般的であるが、このような構成のものでは、電子機器の筐体において給電装置に対向する対向面が湾曲した曲面状に形成されていると、給電装置の載置面と電子機器の対向面との間に隙間が生じる。

一方、異物センサを給電装置および電子機器の双方に設けることは製造コストの面で望ましくないため、給電装置および電子機器のいずれか一方に異物センサを設けることになるが、給電装置に異物センサを設けた場合、給電装置の載置面に付着した異物については、異物センサで問題なく検知することができるが、電子機器の対向面に付着した異物については、給電装置の載置面と電子機器の対向面との隙間により、給電装置の異物センサから離れるため、異物センサの検出感度が低下するという問題があった。特に異物が薄いシールの場合には、異物と異物センサとの距離が大きくなるため、異物センサで異物を検出することができにくくなる。この問題は電子機器異物センサを設けた場合も同様に発生する。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、電子機器における給電装置の載置面に対向する対向面が湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、給電装置の載置面に付着した異物および電子機器の対向面に付着した異物をともに高感度に検出することができるように構成された非接触給電装置および非接触電力伝送システムを提供することにある。

本発明の非接触給電装置は、電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられる構成とする。

本発明の非接触電力伝送システムは、給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、前記給電装置は、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、前記載置面形成部材が、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、前記電子機器は、前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、この筐体内に配置された受電コイルと、を備えた構成とする。

また、本発明の非接触電力伝送システムは、給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、前記給電装置は、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、を備え、前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、前記電子機器は、前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、この筐体内に配置された受電コイルと、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記対向面との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備えた構成とする。

本発明によれば、載置面形成部材が電子機器の少なくとも一部に沿う形状に変形するため、電子機器が非平面、例えば湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、給電装置の載置面に付着した異物および電子機器に付着した異物をともに高感度に検出することができる。

本実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の斜視図 給電装置２および電子機器３の断面図 給電装置２の分解斜視図 センサシート体１４の断面図 給電装置２に電子機器３を載置したときの状態変化を示す断面図 給電装置２の平面図 給電装置２の変形例を示す断面図 給電装置２の要部斜視図 給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図 異物検出制御部９２の概略構成図 受信信号処理部１０４の概略構成図 受信信号処理部１０４の各部から出力される信号を示す波形図 異物検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図 異物検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図 異物検出の要領を説明する説明図 異物検出の要領を説明する説明図 送信電極４１および受信電極４２の変形例を示す平面図 第２実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図 第３実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図 第４実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図 第５実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図 第６実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられる構成とする。

これによると、載置面形成部材が電子機器の少なくとも一部に沿う形状に変形するため、電子機器が非平面、例えば湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、電子機器に付着した異物とセンサ部との距離が短くなるため、載置面に付着した異物はもとより電子機器に付着した異物も高感度に検出することができる。

また、第２の発明は、前記センサ部は、第１電極および第２電極を有し、前記異物検出制御部は、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する構成とする。

これによると、載置面と電子機器との間に介在する異物を高感度に検出することができる。

また、第３の発明は、前記センサ部は、前記載置面形成部材における前記載置面と相反する側に設けられ、前記載置面形成部材とともに変形するように設けられた構成とする。

これによると、センサ部が載置面に近接して配置されるため、載置面および電子機器に付着した異物を高感度に検出することができる。

また、第４の発明は、前記載置面形成部材を前記筐体に対して弾性的に支持する弾性支持体をさらに備え、前記載置面形成部材は、前記電子機器の少なくとも一部に沿う形状に変形する可撓性を有し、前記弾性支持体は、前記載置面形成部材の撓み変形を許容する弾性材料で形成された構成とする。

これによると、載置面形成部材に撓み変形を生じさせることで、載置面形成部材が電子機器に沿う形状に変形する。

また、第５の発明は、前記弾性支持体は、圧縮変形可能な弾性材料で形成されて、前記載置面形成部材を前記載置面と相反する側から支持する構成とする。

これによると、電子機器の荷重により弾性支持体が圧縮変形することで、載置面形成部材に円滑に撓み変形を生じさせて、載置面形成部材が電子機器に沿う形状に変形する。

また、第６の発明は、前記載置面形成部材は、前記弾性支持体に対して固定され、外周部の少なくとも一部は非固定である構成とする。

これによると、給電装置に電子機器を載置した際に、載置面形成部材が円滑に撓み変形を行うことができる。

また、第７の発明は、前記弾性支持体は、前記載置面の略全体に延在する板状部と、この板状部に所定間隔をおいて形成された複数の凸部と、を有し、この凸部の頂部が前記載置面形成部材または前記センサ部に当接する構成とする。

これによると、載置面形成部材やセンサ部に弾性支持体が凸部の頂部で部分的に当接するため、電子機器の荷重が凸部にのみ作用して、凸部が大きく圧縮変形することで、小さな荷重で載置面形成部材を大きく変形させることができるため、軽量な電子機器でも、それに沿う形状に載置面形成部材を変形させることができる。

また、第８の発明は、前記弾性支持体は、伸縮変形可能な弾性材料で形成されて、前記載置面形成部材を外周側から支持する構成とする。

これによると、電子機器の荷重により弾性支持体が伸び変形して、載置面形成部材を電子機器に沿う形状に変形させることができる。

また、第９の発明は、前記弾性支持体は、流動性物質を弾性を有する密閉袋に充填したものである構成とする。

これによると、電子機器の荷重により弾性支持体が変形して、載置面形成部材を電子機器に沿う形状に変形させることができる。

また、第１０の発明は、前記載置面形成部材が、圧縮変形可能な弾性材料で形成された構成とする。

これによると、電子機器の荷重により載置面形成部材自体が圧縮変形することで、載置面が電子機器に沿う状態になる。

また、第１１の発明は、前記異物検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部を有する構成とする。

これによると、異物の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

また、第１２の発明は、前記異物検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部と、この積分部の前段に設けられて、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部と、を有する構成とする。

これによると、異物の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

また、第１３の発明は、前記第１電極は、隣り合う２本の前記第２電極の間の位置に拡幅部を有し、前記第２電極は、隣り合う２本の前記第１電極の間の位置に拡幅部を有する構成とする。

これによると、異物の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

また、第１４の発明は、前記拡幅部は、メッシュ状に形成されている構成とする。

これによると、送電コイルと受電コイルとの間に第１電極および第２電極が存在することで電力伝送の効率が低下することを抑制することができる。

また、第１５の発明は、前記センサ部は、前記載置面の温度を測定するものであり、前記異物検出制御部は、前記センサ部から出力される温度信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する構成とする。

これによると、載置面と電子機器との間に介在する異物を高感度に検出することができる。

また、第１６の発明は、給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、前記給電装置は、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、前記載置面形成部材が、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、前記電子機器は、前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、この筐体内に配置された受電コイルと、を備えた構成とする。

これによると、載置面形成部材が電子機器に沿う形状に変形するため、電子機器が非平面、例えば湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、電子機器に付着した異物と給電装置に設けられたセンサ部との距離が短くなるため、給電装置のセンサ部により給電装置の載置面に付着した異物はもとより電子機器に付着した異物も高感度に検出することができる。

また、第１７の発明は、給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、前記給電装置は、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、前記載置面を形成する載置面形成部材と、を備え、前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、前記電子機器は、前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、この筐体内に配置された受電コイルと、前記筐体内に配置されたセンサ部と、このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記対向面との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備えた構成とする。

これによると、載置面形成部材が電子機器に沿う形状に変形するため、電子機器が非平面、例えば湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、給電装置の載置面に付着した異物と電子機器に設けられたセンサ部との距離が短くなるため、電子機器のセンサ部により電子機器に付着した異物はもとより給電装置の載置面に付着した異物も高感度に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の斜視図である。この非接触電力伝送システムにおいては、給電装置２に設けられた載置面１１に電子機器３を載置することで、給電装置２から電子機器３に非接触（ワイヤレス）で電力伝送が行われる。

ここで、電子機器３は、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型端末、パーソナルコンピュータなどであり、図１ではスマートフォンの例を示している。電子機器３は、筐体３１の表面側に、表示部６と、操作部７と、を備えている。表示部６は、液晶表示パネルなどで構成される。操作部７には、操作ボタンなどが配列されている。この電子機器３は背面側を下にして給電装置２の載置面１１に載置される。

次に、図１に示した給電装置２および電子機器３の構成について説明する。図２は、給電装置２および電子機器３の断面図である。

給電装置２は、筐体１２と、送電コイル１３と、センサシート体１４と、弾性支持部１５と、を備えている。送電コイル１３は、電磁誘導により電力伝送を行うものであり、センサシート体１４は、載置面１１側に存在する異物を検出するものである。

筐体１２は、上方が開放された有底箱形状に形成されている。送電コイル１３は、筐体１２内に配置され、特に本実施形態では、弾性支持部１５の下方に形成された収容スペース１６に送電コイル１３が配置され、弾性支持部１５を挟んでセンサシート体１４と相反する側に送電コイル１３が位置する。なお、収容スペース１６には、送電コイル１３の他に、送電コイル１３の駆動制御手段（図９に示す送電制御部５２や送電回路部５３など）を構成する基板などが配置される。

送電コイル１３は、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線を略円形の渦巻状に巻回して形成されたものである。送電コイル１３における載置面１１と相反する側には送電コイル１３の全面を覆うように磁性シート２３が設けられている。

電子機器３は、筐体３１と、受電コイル３２と、を備えている。受電コイル３２は、筐体１２内に配置されている。筐体３１における給電装置２の載置面１１に対向する対向面３３は、湾曲した曲面状に形成されている。特に本実施形態では、対向面３３が、略円弧状の断面をなすように形成されている。

受電コイル３２は、送電コイル１３と同様に、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線を略円形の渦巻状に巻回して形成されたものである。受電コイル３２における対向面３３と相反する側には受電コイル３２の全面を覆うように磁性シート３４が設けられている。

この非接触電力伝送システムでは、給電装置２の送電コイル１３に交流電力が供給されると、この送電コイル１３が電子機器３の受電コイル３２と磁気結合して、受電コイル３２に交流電圧が誘起され、これにより交流電力が送電コイル１３から受電コイル３２に伝送される。

次に、図２に示した弾性支持部１５について説明する。図３は、給電装置２の分解斜視図である。

弾性支持部１５は、弾性支持体１９と、ストッパー２０と、支持パネル２１と、を備えている。

弾性支持体１９は、センサシート体１４を弾性的に支持するものであり、スポンジ材、すなわち弾性を有する発泡材料で形成され、センサシート体１４の略全体に延在する板状部２５と、この板状部２５に凸設された複数の凸部２６と、を備えており、凸部２６の頂面がセンサシート体１４に当接する。複数の凸部２６は、等間隔をおいて千鳥配置されている。特に本実施形態では凸部２６が円錐台状に形成されている。なお、凸部２６の配置構成は特に限定するものではなく、例えば、格子状に配置されてもよい。

ストッパー２０は、センサシート体１４の撓みを規制するものであり、弾性支持体１９の凸部２６が貫通する孔２７が開設され、弾性支持体１９の板状部２５における凸部２６が形成された上面側を覆うように配置される。特に本実施形態では、孔２７が、円錐台状をなす凸部２６と相互補完的な円形状に形成されている。このストッパー２０は、硬質な合成樹脂材などで形成される。

支持パネル２１は、弾性支持体１９およびストッパー２０を下面側から支持するものであり、硬質な合成樹脂材などで形成される。

次に、図２に示したセンサシート体１４について説明する。図４は、センサシート体１４の断面図である。

センサシート体１４は、電極シート（センサ部）１７の表面側に保護シート（載置面形成部材）１８を貼り合わせて一体化したものである。保護シート１８は、電子機器３から電極シート１７を保護するものであり、表面側に載置面１１が形成される。

電極シート１７は、互いに直交する２方向に延在する送信電極（第１電極）４１および受信電極（第２電極）４２が格子状に交差するように配置されたものである（図１０参照）。送信電極４１および受信電極４２はそれぞれ複数設けられ、送信電極４１同士は所定の間隔を置いて互いに平行に配置され、受信電極４２同士も所定の間隔を置いて互いに平行に配置される。また、送信電極４１は載置面１１側に配置され、受信電極４２は支持シート（絶縁層）４３を介して載置面１１と相反する側に配置されている。

電極シート１７においては、基材となる支持シート４３が可撓性を有する樹脂材料（例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate））で形成され、送信電極４１および受信電極４２も、銀ペーストなどの導電性インクによる印刷成形などで薄く形成されているため、全体として可撓性を有する。一方、保護シート１８も可撓性を有する樹脂材料で形成され、電極シート１７と保護シートとを貼り合わせたセンサシート体１４は、全体として任意の方向に撓むことができる可撓性を有し、電子機器３が載置されていない初期状態では、センサシート体１４は平面状をなしている。

特に本実施形態では、電極シート１７は、支持シート４３の表裏各面に、送信電極４１が形成された送信電極シート４４と、受信電極４２が形成された受信電極シート４５とを貼り合わせて一体化された構成となっている。なお、電極シート１７の構成としては、この他に、例えば支持シート４３の両面に送信電極４１と受信電極４２とを直接形成し、この電極形成面を絶縁材料で被覆した構成としてもよい。

次に、給電装置２に電子機器３を載置したときの状態変化について説明する。図５は、給電装置２に電子機器３を載置したときの状態変化を示す断面図であり、図５（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図５（Ｂ）給電装置２に電子機器３を載置した場合を示し、図５（Ｃ）に比較例の場合を示す。

ここでは、図５（Ａ）に示すように、給電装置２の載置面１１に異物Ｅ１が付着し、電子機器３の対向面３３に異物Ｅ２が付着した場合を例に説明する。

図５（Ｃ）に示す比較例では、給電装置２８においてセンサシート体１４を支持する支持パネル２９が平らで硬質な部材で形成され、センサシート体１４が変形しないように構成されている。この場合、電子機器３の対向面３３が湾曲した曲面状に形成されていると、給電装置２８に電子機器３を載置すると、電子機器３の対向面３３の一部のみが載置面３０に当接し、給電装置２８の載置面３０と電子機器３の対向面３３との間に隙間が生じる。

このため、給電装置２８の載置面３０に付着した異物Ｅ１については、電極シート１７で問題なく検知することができるが、電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２については、給電装置２８の載置面３０と電子機器３の対向面３３との隙間により、電極シート１７から離れるため、異物の検出感度が低下するという問題があった。特に異物が薄いシールの場合では、異物と電極シート１７との距離が大きくなるため、異物を検出することができにくくなる。

これに対して、本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、センサシート体１４が可撓性を有し、弾性支持体１９が、センサシート体１４の撓み変形を許容する弾性材料で形成されているため、載置面１１に電子機器３が載置されると、電子機器３の荷重で弾性支持体１９が圧縮変形して、センサシート体１４が、電子機器３の対向面３３に沿う形状に撓み変形する。

これにより、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３３との隙間が小さくなり、電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２とセンサシート体１４との距離が短くなるため、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ１はもとより電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２も高感度で検出することができる。

ここで、電極シート１７の形状が変化することで、受信電極４２の出力信号が多少変動するが、この電極シート１７の形状変化に伴う出力信号の変動分に比較して、異物による出力信号の変動分（増加分）が十分に大きいので、電極シート１７の形状変化は異物検出の支障とはならない。

また、本実施形態では、電極シート１７が、保護シート１８に重なり合い、保護シート１８とともに、電子機器３の対向面３３に沿う形状に変形するように設けられており、電極シート１７が載置面１１に近接して配置されるため、給電装置２の載置面１１および電子機器３の対向面３３に付着した異物を高感度で検出することができる。

また、本実施形態では、図３に示したように、弾性支持体１９が、板状部２５に複数の凸部２６を形成して、この凸部２６の頂部でセンサシート体１４に部分的に当接するようにしたため、電子機器３の荷重が凸部２６にのみ作用して、凸部２６が大きく圧縮変形することで、小さな荷重でセンサシート体１４を大きく変形させることができるため、軽量な電子機器３でも、その対向面３３に沿う形状にセンサシート体１４を変形させることができる。なお、センサシート体１４がストッパー２０に突き当たることでセンサシート体１４の撓みを規制され、この状態となるまで凸部２６が圧縮変形する。

特に本実施形態では、凸部２６が円形の断面をなすように形成されているため、センサシート体１４が任意の方向に撓みやすくなり、より一層電子機器３の対向面３３に対応した形状に載置面１１を変形させることができる。

また、本実施形態では、弾性支持体１９が、スポンジ材（弾性を有する発泡材料）で形成され、空気に近い誘電率を示すため、弾性支持体１９がセンサシート体１４に部分的に当接することによる異物検出に与える影響は小さい。

図６は、給電装置２の平面図である。センサシート体１４は、下側に位置する弾性支持体１９に対して固定され、外周部は固定されていない。具体的には、センサシート体１４は弾性支持体１９の凸部２６と固着されており、センサシート体１４の外周部と筐体１２の側壁部３６との間には隙間３７が形成されている。これにより、給電装置２に電子機器３を載置した際に、センサシート体１４が円滑に撓み変形を行うことができる。

次に、給電装置２の変形例について説明する。図７は、給電装置２の変形例を示す断面図である。図８は、図７に示した給電装置２の要部斜視図である。

この変形例では、図７に示すように、筐体１２の側壁部３６に、センサシート体１４の外周部と筐体１２の側壁部３６との間の隙間３７から筐体１２の内部に侵入した異物を排出する異物排出孔３８が開設されている。この異物排出孔３８は、側壁部３６の内面側から外面側に向けて斜め下向きに傾斜した状態に設けられている。

また、異物排出孔３８は、図８に示すように、センサシート体１４の外周部に沿って長く設けられている。この異物排出孔３８は、筐体１２の側壁部３６の全周にわたって形成することが望ましいが、側壁部３６における異物排出孔３８を挟んで上側部分３６ａと下側部分３６ｂとが分離しないようにするため、適所で上側部分３６ａと下側部分３６ｂとが連結されるように異物排出孔３８を開設する必要があり、図示する例では、上面視で矩形状をなす側壁部３６の角部を除くように異物排出孔３８が開設されている。なお、角部以外の部分でも上側部分３６ａと下側部分３６ｂとが連結されるように異物排出孔３８を開設するようにしてもよい。

また、図７に示したように、異物排出孔３８の内側近傍には、センサシート体１４の外周部と筐体１２の側壁部３６との間の隙間３７から筐体１２の内部に侵入した異物を異物排出孔３８に案内するガイド部３９が設けられている。このガイド部３９は、側壁部３６の内面側から斜め上向きに突出した状態に形成されている。また、このガイド部３９は、センサシート体１４に接触しないように設けられており、これによりセンサシート体１４の撓み変形を阻害することを避けることができる。

さらに、筐体１２の側壁部３６の上端には、異物が隙間３７に侵入することを抑制する覆い部４０が設けられている。この覆い部４０は、筐体１２の側壁部３６の上端から内向きに突出した状態に形成されている。また、この覆い部４０は、センサシート体１４に接触しないように設けられており、これによりこれによりセンサシート体１４の撓み変形を阻害することを避けることができる。また、この覆い部４０は、図８に示したように、センサシート体１４の外周部の上面側を全周にわたって覆うように設けられている。

このように、筐体１２の側壁部３６に異物排出孔３８を開設するとともにガイド部３９を形成することで、センサシート体１４の外周部と筐体１２の側壁部３６との間の隙間３７から侵入した異物が筐体１２の内部に溜まることを避けることができる。さらに、筐体１２の側壁部３６に覆い部４０を形成することで、異物が隙間３７に侵入することを抑制し、特に大きな異物が隙間３７に侵入することを防止することができる。

なお、覆い部４０を設けない構成も可能である。

次に、図１に示した給電装置２および電子機器３の制御について説明する。

図９は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図である。この非接触電力伝送システムでは、電子機器３が、搭載された図示しない部品を動作させるための電力を供給する２次電池６９を備え、給電装置２から送られる電力で２次電池６９の充電が行われる。

給電装置２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１と、送電制御部５２と、送電回路部５３と、を有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ５１では、電源（商用電源）８から供給される交流電力を直流電力に変換する。送電制御部５２は、送電回路部５３の動作を制御する。送電回路部５３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１から送電制御部５２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換して送電コイル１３に供給する。

送電制御部５２は、制御回路５４と、電圧監視部５５と、温度監視部５６と、を有している。制御回路５４は、送電回路部５３の動作を制御する。電圧監視部５５は、送電回路部５３から送電コイル１３に供給される交流電力の電圧を監視する。温度監視部５６は、送電コイル１３の温度を監視する。この電圧監視部５５および温度監視部５６で電圧および温度の異常が検知されると、送電コイル１３への給電が停止される。

送電回路部５３は、ドライバ５７と、共振回路５８と、を有している。ドライバ５７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１から送電制御部５２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換する。共振回路５８は、内部のコンデンサと送電コイル１３とにより共振回路を構成し、ドライバ５７から印加される交流電圧に応じて所定の共振周波数で送電コイル１３を発振させる。

電子機器３は、受電回路部６１と、受電制御部６２と、充電制御回路６３と、を有している。受電回路部６１は、給電装置２の送電コイル１３との間での電磁誘導により受電コイル３２に誘起された交流電流を所定の電圧の直流電力に変換する。受電制御部６２は、受電回路部６１の動作を制御する。充電制御回路６３は、受電回路部６１から受電制御部６２を介して送られる電力を２次電池６９に供給して２次電池６９の充電を行う。

受電回路部６１は、整流回路６４と、レギュレータ６５と、を有している。整流回路６４は、受電コイル３２に誘起された交流電力を直流電力に変換する。レギュレータ６５は、整流回路６４から送られる直流電力を、２次電池６９の充電に適合する所定の電圧に変換する。

受電制御部６２は、制御回路６６と、電圧監視部６７と、を有している。制御回路６６は、受電回路部６１の動作を制御する。制御回路６６は、受電回路部６１の動作を制御する。電圧監視部６７は、受電コイル３２に誘起される交流電力の電圧を監視する。この他、受電制御部６２は、電子機器３に搭載された機器の状態、例えば、受電コイル３２の温度や、２次電池６９の充電状態等を監視し、異常が検知されると、受電動作を停止する。

また、本実施形態では、給電装置２に、その載置面１１に電子機器３が載置されたことを検知する電子機器検知部７１が設けられている。この電子機器検知部７１の検知結果に基づいて、給電装置２の送電動作が制御される。すなわち、載置面１１に電子機器３が載置されると、送電コイル１３への交流電力の供給を開始し、電子機器３が給電装置２から離れると、送電コイル１３への交流電力の供給を停止する。

この電子機器検知部７１では、電子機器３の受電コイル３２が給電装置２の送電コイル１３に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより送電コイル１３に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知する。このとき、送電コイル１３の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器３が載置面１１に載置されたか否かの判定を行えばよい。

また、本実施形態では、電子機器３にも、自身が給電装置２の載置面１１に載置されたことを検知する給電装置検知部８１が設けられている。この給電装置検知部８１の検知結果に基づいて、電子機器３の受電動作が制御される。

この給電装置検知部８１では、電子機器３の受電コイル３２が給電装置２の送電コイル１３に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより受電コイル３２に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知する。このとき、受電コイル３２の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器３が載置面１１に載置されたか否かの判定を行えばよい。

また、本実施形態では、給電装置２および電子機器３がそれぞれ情報送受信部７２，８２を備えており、給電装置２と電子機器３との間で送電コイル１３および受電コイル３２を介して所要の情報を送受信する情報伝送ができるようになっている。なお、この情報伝送は、単純なビット通信でもあってもよいし、コード化通信であってもよい。

給電装置２および電子機器３の各情報送受信部７２，８２はそれぞれ、情報を含む信号の変復調を行う変復調回路７３，８３を有している。この変復調回路７３，８３では、送信元の変復調回路７３，８３で生成した変調信号が、送電コイル１３および受電コイル３２を介して送信先に送られ、送信先では、送電コイル１３または受電コイル３２の出力から取り出された変調信号を変復調回路７３，８３で復調して送信情報を取得する。

ここで、給電装置２から電子機器３に情報を送信する場合、情報送受信部７２から出力される変調信号を送電回路部５３で電力伝送用の交流信号に重畳することで、電力伝送と同時に情報送信を行うことができる。また、電力伝送が行われていないときに情報伝送を行うようにしてもよい。なお、電子機器３の受電回路部６１は、図示しない情報伝送用のドライバおよび共振回路を備えており、これらを駆動して情報送受信部８２から出力される変調信号を給電装置２に向けて送信する。

ここで給電装置２と電子機器３との間でやりとりされる情報としては、給電装置２および電子機器３の各々の状態に関する状態情報である。状態情報として、例えば２次電池６９の充電中に、２次電池６９の充電状態に関する情報を電子機器３から給電装置２に送信し、２次電池６９の充電が必要な場合は電力伝送を継続し、２次電池６９の充電が完了すると電力伝送を停止する。また、状態情報として、温度や電圧などの情報を給電装置２と電子機器３との間でやりとりし、状態情報が異常を示しているときにも電力伝送を停止する制御を行う。

また、本実施形態では、給電装置２および電子機器３がそれぞれ認証部７４，８４を備えており、給電装置２と電子機器３との間で相互認証が行われる。給電装置２および電子機器３では、各々が備える情報送受信部７２，８２により、相互認証に用いられる給電装置２および電子機器３の各識別情報などの認証情報がやりとりされ、この認証情報に基づいて認証部７４，８４において互いに相手方の認証を行う。

この相互認証は、給電装置２から電子機器３への電力伝送を開始する際に行われる。すなわち、給電装置２および電子機器３がそれぞれ、給電装置２の載置面１１に電子機器３が載置されたことを検知すると、給電装置２と電子機器３と間で識別情報をやりとりして、互いに相手方の認証を行う。この相互認証が成功すると、給電装置２から電子機器３への電力伝送が開始される。相互認証が失敗したときは電力伝送が行われない。

また、本実施形態では、給電装置２が、載置面１１（図２参照）側に存在する異物を検出する異物検出部９１を備えている。以下、この異物検出部９１で行われる異物検出処理について詳しく説明する。

ここでいう異物には、例えばステープラの針やクリップのように主に金属（導体）で構成されるものや、消しゴムの消しカスのように主に樹脂（絶縁体）で構成されるものが含まれる。このような異物が給電装置の載置面と電子機器の対向面の間に介在すると、異物が金属などの導体からなる場合には、渦電流が発生していわゆるインダクションヒーティング（ＩＨ）によって発熱のおそれがあり、また、異物が樹脂などの絶縁体からなる場合には、発熱のおそれはないものの、電磁誘導による電力伝送は距離の依存度が大きいため、異物が介在することで伝送効率が劣化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、金属などの導体からなる異物や樹脂などの絶縁体からなら異物が、給電装置の載置面と電子機器の対向面の間に存在することを検知するために異物検出部９１が設けられている。

この異物検出部９１は、電極シート１７（図２参照）と、異物検出制御部９２と、で構成され、電極シート１７に設けられた受信電極４２（図４参照）からの出力信号に基づいて異物検出制御部９２で異物が存在することが検知された場合には、その旨を表示部７５に表示させてユーザに報知して、異物を取り除くように催促する。なお、表示部７５は文字を表示してユーザに報知する他、例えばＬＥＤなどを点灯させるようにしてもよい。

異物検出制御部９２は、電子機器検知部７１において電子機器３が載置面１１に載置されたことが検知されるのに応じて異物検出処理を実施し、異物検出制御部９２で異物が存在することが検知されない場合に、送電制御部５２において電力伝送が開始される。一方、異物検出制御部９２で異物が存在することが検知されると、送電制御部５２での電力伝送の実行が保留され、表示部７５を用いてユーザに異物の存在を報知する。

なお、載置面１１に電子機器３が載置されていない状態でも異物検出を行うようにしてもよく、この場合、電力消費を抑えるため、所定時間をおいて定期的に異物検出を行うようにするとよい。

次に、図９に示した異物検出制御部９２について説明する。図１０は、異物検出制御部９２の概略構成図である。

異物検出制御部９２は、送信部９３と、受信部９４と、駆動制御部９５と、異物判定部９６と、異物報知部９７と、を備えている。

送信部９３は、送信電極４１に対して駆動信号を印加するものである。受信部９４は、送信電極４１に印加された駆動信号に応答した受信電極４２の応答信号を受信して、送信電極４１と受信電極４２とが交差する電極交点ごとの検出値（レベル信号）を出力するものである。駆動制御部９５は、送信部９３及び受信部９４の動作を制御するとともに、受信部９４から出力される検出値に基づいて、各電極交点の静電容量に相当する検出データを生成するものである。

異物判定部９６は、駆動制御部９５から出力される検出データに基づいて異物の有無を判定するものである。異物報知部９７は、異物判定部９６による判定結果に基づいて、表示部７５を用いてユーザに異物の存在を報知するものである。

異物判定部９６では、各電極交点の検出データとしきい値との比較により異物が存在するか否かの判定が行われる。この検出データと比較されるしきい値は、一定値としてもよいが、電極交点の位置に応じて変更するようにしてもよい。図５に示したように、電子機器３の対向面３３が円弧状に膨出した断面形状をなす場合には、対向面３３の中心部分では載置面１１に接触しやすく、対向面３３の外側部分では載置面１１から離間しやすい。そこで、外側に位置する電極交点ではしきい値を小さく設定し、中心側に位置する電極交点ではしきい値を大きく設定すると、電極交点の位置に応じて異物の検出感度が異なることを避けることができる。

送信部９３は、送信電極選択部１０１と、送信パルス発生部１０２と、を備えており、送信電極選択部１０１では、複数の送信電極４１が１つずつ選択され、ここで選択された送信電極４１に対して、送信パルス発生部１０２で発生した駆動信号（パルス信号）が順次印加される。受信部９４は、受信電極選択部１０３と、受信信号処理部１０４と、を備えており、受信電極選択部１０３では、複数の受信電極４２が１本ずつ選択され、ここで選択された受信電極４２からの応答信号が受信信号処理部１０４に順次入力する。

次に、図１０に示した受信信号処理部１０４で行われる受信信号処理について説明する。図１１は、受信信号処理部１０４の概略構成図である。

受信信号処理部１０４は、ＩＶ変換部１１１と、バンドパスフィルタ１１２と、絶対値検出部１１３と、クランプ部１１４と、積分部１１５と、サンプルホールド部１１６と、ＡＤ変換部１１７と、監視部１１８と、を備えている。

ＩＶ変換部１１１では、受信電極選択部１０３を介して入力される受信電極４２の応答信号（充放電電流信号）が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ１１２では、ＩＶ変換部１１１の出力信号に対して、送信電極４１に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部（整流部）１１３では、バンドパスフィルタ１１２の出力信号に対して全波整流が行われる。クランプ部１１４では、絶対値検出部１１３の出力信号に対して出力電圧を所定の電圧以上に保持する処理が行われる。積分部１１５では、クランプ部１１４の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。サンプルホールド部１１６では、積分部１１５の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする処理が行われる。ＡＤ変換部１１７では、サンプルホールド部１１６の出力信号をＡＤ変換して電極交点ごとの検出量を出力する。

監視部１１８は、積分部１１５の積分値を監視し、この積分値を所定の閾値と比較して、積分値が閾値に達するとリセット信号を出力する。この監視部１１８は、具体的にはコンパレータで構成され、積分部１１５の出力電圧が所定電圧に達するとリセットパルスを発生する。

図１２は、図１１に示した受信信号処理部１０４の各部から出力される信号を示す波形図である。送信電極４１に駆動信号（パルス信号）を所定回数印加すると、パルス波の立ち上がり及び立ち下がりに応じた充放電電流が受信電極４２に流れ、これに応じてＩＶ変換部１１１から出力される電圧信号が変化する。

ＩＶ変換部１１１の出力信号は、送信電極４１の駆動信号の印加が終了するのに応じて収束し、このＩＶ変換部１１１の出力信号が収束する所定のタイミングで、サンプルホールド部１１６により積分部１１５の出力信号のサンプリングが行われる。積分部１１５では、監視部１１８から出力されるリセット信号に応じて積分値がゼロにリセットされ、積分処理とリセットとが繰り返される。

ここで、対向面３３側に異物が存在すると、電極交点の静電容量が増大するのに伴って、ＩＶ変換部１１１から出力される電圧信号の振幅が大きくなり、これに応じて、絶対値検出部１１３の出力信号の電圧が高くなる。このため、対向面３３側に異物が存在する場合には、異物が存在しない場合と比較して、積分部１１５の積分値が閾値に到達するまでの時間が短くなり、リセットのタイミングが早くなる。

ＡＤ変換部１１７では、積分部１１５の出力信号をサンプルホールド部１１６で所定のタイミングでサンプリングして出力される電圧信号を所定のビット数（例えば８ビット）の出力値（ＡＤ変換値）に変換する。出力値はＡＤ変換部１１７から駆動制御部９５に出力される。また、監視部１１８からリセット信号が駆動制御部９５に出力され、駆動制御部９５では、監視部１１８からのリセット信号に基づいてリセット回数を計数する。

駆動制御部９５では、受信信号処理部１０４の出力値とリセット回数に基づいて電極交点の静電容量に相当する検出データを求める。図１０に示した異物判定部９６では、駆動制御部９５から出力された検出データの変化量に基づいて載置面１１上に異物が存在するか否かの判定を行う。

このように、本実施形態では、異物検出制御部９２が、図１１に示したように、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部１１５を有する構成としたため、異物の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

また、本実施形態では、異物検出制御部９２が、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部１１５と、この積分部１１５の前段に設けられて、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部１１４と、を有する構成としたため、異物の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

次に、図１に示した異物検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理について説明する。図１３および図１４は、異物検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図であり、図１３に、金属などの導体からなる異物の場合を示し、図１４に、樹脂などの絶縁体からなる異物の場合を示す。

まず、図１３に基づいて金属などの導体からなる異物の場合について説明する。図１３（Ａ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図１３（Ｂ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在する場合の断面図であり、図１３（Ｃ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在する場合の等価回路を示す回路図である。

図１３（Ａ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間に支持シート（絶縁層）４３が介在し、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合には、送信電極４１と受信電極４２との間に静電容量Ｃ０が形成される。

そして、図１３（Ｂ）に示すように、金属などの導体からなる異物Ｅが載置面１１上に載置されると、送信電極４１と異物Ｅとの間に静電容量Ｃ１が発生し、異物Ｅと受信電極４２の間に静電容量Ｃ２が発生する。一方、送信電極４１と受信電極４２の間には、電気力線が異物Ｅ側に回り込むことによって、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の静電容量Ｃ０よりも小さい静電容量Ｃ３が形成される（Ｃ３＜Ｃ０）。

これにより、金属などの導体からなる異物Ｅが載置面１１上に存在する場合には、図１３（Ｃ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２の間には、直列接続された静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２に対して静電容量Ｃ３が並列接続された等価回路が形成され、ここでは、送信電極４１と受信電極４２との間に直接形成される静電容量がＣ０からＣ３に減少するものの、送信電極４１と受信電極４２との間の全体の静電容量は増加する。

次に、図１４に基づいて樹脂などの絶縁体からなら異物の場合について説明する。図１４（Ａ−１），（Ａ−２）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図１４（Ａ−１）に電気力線を示し、図１４（Ａ−２）に静電容量を示す。図１４（Ｂ−１），（Ｂ−２）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図１４（Ｂ−１）に電気力線を示し、図１４（Ｂ−２）に静電容量を示す。

載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合には、図１４（Ａ−１）に示すように、送信電極４１に駆動信号が印加されことで電気力線が発生し、図１４（Ａ−２）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間に静電容量Ｃ０が形成される。

そして、樹脂などの絶縁体からなる異物Ｅが載置面１１上に載置されると、図１４（Ｂ−１）に示すように、異物Ｅは空気より誘電率が大きいため、電気力線は異物Ｅの側にも回り込むようになり、全体としての静電容量は増加して、図１４（Ｂ−２）に示すように、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の静電容量Ｃ０よりも大きい静電容量Ｃ３が形成される（Ｃ３＞Ｃ０）。

このように、載置面１１上に異物が置かれた場合、金属などの導体と樹脂などの絶縁体とのいずれかにかかわらず、電極交点の静電容量は増大する。従って、異物判定部９６（図１０参照）は、異物が置かれていない状態での電極交点の静電容量Ｃ０を初期値として記憶しておき、この初期値と異物検出が開始された後に検出された各電極交点の静電容量とを比較して、その差分が所定のしきい値を超えるか否かにより、異物が存在するか否かを判定することができる。

図１５および図１６は、異物検出の要領を説明する説明図であり、図１５は、異物の位置に応じた違いについて説明するものであり、図１６は、電子機器３に異物が付着しているか否かに応じた違いについて説明するものである。なお、図１６において静電容量Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１〜Ｃ２３，Ｃ３１〜Ｃ３３に対応する電極交点の位置は図１５（Ａ）に示した例と同様である。

ここでは、図１５（Ａ）に示すように、説明の便宜上、３本の送信電極４１（Ｓｅ１，Ｓｅ２，Ｓｅ３）と３本の受信電極４２（Ｒｅ１，Ｒｅ２，Ｒｅ３）とで構成される簡素な例で説明する。各電極交点には静電容量Ｃ１１〜Ｃ３３が形成されている。

ここで、図１５（Ａ）に示す位置Ｐ１に異物が存在している場合には、図１５（Ｂ）に示すように、位置Ｐ１に対応した電極交点の静電容量Ｃ２２が、異物が存在しないときの静電容量よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、位置Ｐ１に異物が存在することを検知することができる。

一方、図１５（Ａ）に示す位置Ｐ２（４つの電極交点の中間位置）に異物が存在している場合には、図１５（Ｃ）に示すように、位置Ｐ２の周囲にある４つの電極交点の静電容量Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ２１，Ｃ２２が、異物が存在しないときの静電容量よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、４つの電極交点の中間の位置Ｐ２に異物が存在することを検知することができる。

なお、ここでは単純な例について説明したが、所要の補間法（例えば重心法）を用いる、すなわち、静電容量が大きく計測された電極交点ほど異物に近接しているという前提で重み付け補間演算を行うことで、Ｘ方向（受信電極４２の配列方向）とＹ方向（送信電極４１の配列方向）との直交座標系における異物の位置座標を、各電極交点の静電容量から高精度に求めることができる。

また、図１６（Ａ）に示すように、異物が付着していない電子機器３が載置面１１に載置されると、各電極交点の静電容量は全体的に大きな値を示す。これは、電子機器３の筐体３１が空気よりも誘電率εが高い樹脂（絶縁体）で構成されていることから、電極交点の静電容量が大きくなるためである。この静電容量の変化により、異物が付着していない電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知することができる。

一方、図１６（Ｂ）に示すように、異物が付着した電子機器３が載置面１１に載置されると、各電極交点の静電容量は全体的に大きな値を示すが、特にこの場合には、異物の位置に対応した電極交点の静電容量Ｃ２２が、他の電極交点よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、異物が付着した電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知することができる。

このように、本実施形態では、格子状に複数配置された送信電極４１と受信電極４２とが交差する各電極交点の静電容量の変化に基づいて異物検出を行うため、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３３との間に異物が存在するか否かの異物の有無の判別の他に、異物が存在する位置の判別や、電子機器３に異物が付着しているか否かの判別も行うことができる。

図１７は、送信電極４１および受信電極４２の変形例を示す平面図である。

図１７（Ａ）に示す例では、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ拡幅部１２１，１２２が形成され、送信電極４１の拡幅部１２１は、隣り合う２本の受信電極４２の間の位置し、受信電極４２の拡幅部１２２は、隣り合う２本の送信電極４１の間に位置する。拡幅部１２１，１２２は菱形状（矩形状）をなし、対角方向が送信電極４１および受信電極４２の延在方向となるように配置され、対角方向にある２つの頂点で互いに接続されている。また、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ設けられた拡幅部１２１，１２２は全体として千鳥配置された状態になる。

このように送信電極４１および受信電極４２を構成すると、異物の有無に応じて変化する静電容量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。

図１７（Ｂ）に示す例では、図１７（Ａ）に示す例と同様に、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ拡幅部１２３，１２４が形成されているが、図１７（Ａ）に示す例では、拡幅部１２１，１２２が密実に形成されていたのに対して、図１７（Ｂ）に示す例では、拡幅部１２３，１２４がメッシュ状に形成されている。この拡幅部１２３，１２４では、複数の導体線が互いに交差するように形成されている。

このように送信電極４１および受信電極４２を構成すると、送電コイル１３と受電コイル３２との間に送信電極４１および受信電極４２が存在することで電力伝送の効率が低下することを抑制することができる。

（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図であり、図１８（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図１８（Ｂ）に給電装置２に電子機器３を載置した場合を示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第２実施形態では、図１８（Ａ）に示すように、センサシート体１４を筐体１２に対して弾性的に支持する弾性支持体１３１を備えており、この弾性支持体１３１は、空気などの気体、水などの液体、ゲル状物質、およびゾル状物質などの流動性物質を弾性を有する密閉袋に充填したものであり、この弾性支持体１３１の弾性変形によりセンサシート体１４の撓み変形が許容される。この弾性支持体１３１は、センサシート体１４の略全体にわたって、センサシート体１４とその下面側の支持パネル２１との間に配置されており、センサシート体１４および弾性支持体１３１が筐体１２に対して支持パネル２１を介して支持されている。

この構成では、電子機器３が載置されていない初期状態では、センサシート体１４が下面側を弾性支持体１３１により支持されることで、センサシート体１４が平らな状態に保持され、センサシート体１４の上面となる載置面１１は平面状をなしており、図１８（Ｂ）に示すように、載置面１１に電子機器３が載置されると、電子機器３の荷重により弾性支持体１３１が変形して、センサシート体１４が電子機器３の対向面３３に沿う形状に変形する。これにより、前記の各実施形態と同様に、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ１はもとより電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２も高感度で検出することができる。

（第３実施形態）
図１９は、第３実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図であり、図１９（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図１９（Ｂ）に給電装置２に電子機器３を載置した場合を示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第３実施形態では、図１９（Ａ）に示すように、センサシート体１４を筐体１２に対して弾性的に支持する弾性支持体１４１を備えており、この弾性支持体１４１は、伸縮変形によりセンサシート体１４の撓み変形を許容する弾性材料（例えばゴム板）で形成されて、センサシート体１４を周囲から支持するようになっている。具体的には、弾性支持体１４１が、平面視でロ字形状に形成されてセンサシート体１４を外囲するように配置され、弾性支持体１４１の内周部がセンサシート体１４に固着され、弾性支持体１４１の外周部が筐体１２の側壁部３６に固着されている。

この構成では、電子機器３が載置されていない初期状態では、弾性支持体１４１の張力により、センサシート体１４が平らな状態に保持され、センサシート体１４の上面となる載置面１１は平面状をなしており、図１９（Ｂ）に示すように、電子機器３が載置面１１に載置されると、電子機器３の荷重により弾性支持体１４１が伸び変形して、センサシート体１４が電子機器３の対向面３３に沿う形状に変形する。これにより、前記の各実施形態と同様に、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ１はもとより電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２も高感度で検出することができる。

（第４実施形態）
図２０は、第４実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図であり、図２０（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図２０（Ｂ）に給電装置２に電子機器３を載置した場合を示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第４実施形態では、図２０（Ａ）に示すように、電極シート１７と保護シート１８とが別体で構成され、保護シート１８のみを弾性的に支持する弾性支持体１５１を備えている。電極シート１７は支持パネル２１上に配置され、電極シート１７と保護シート１８とが弾性支持体１５１を挟み込む状態で、電極シート１７、保護シート１８および弾性支持体１５１が筐体１２に対して支持パネル２１を介して支持されている。

この構成では、電子機器３が載置されていない初期状態では、保護シート１８が下面側を弾性支持体１５１により支持されることで、保護シート１８が平らな状態に保持され、保護シート１８の上面となる載置面１１は平面状をなしており、図２０（Ｂ）に示すように、載置面１１に電子機器３が載置されると、電子機器３の荷重により弾性支持体１５１が圧縮変形して、保護シート１８が電子機器３の対向面３３に沿う形状に変形する。これにより、前記の各実施形態と同様に、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ１はもとより電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２も高感度で検出することができる。

なお、この構成では、保護シート１８のみが、電子機器３の対向面３３に沿う形状に変形する可撓性を有していればよく、電極シート１７は可撓性を有しないものとしてもよい。

また、弾性支持体１５１は、圧縮変形により保護シート１８の撓み変形を許容する弾性材料で形成すればよいが、例えばスポンジ材、すなわち弾性を有する発泡材料で形成するようにしてもよい。また、弾性支持体を、図３に示したように、凸部２６を備えた弾性支持体１９と同様の構成のものとしてもよい。

（第５実施形態）
図２１は、第５実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図であり、図２１（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図２１（Ｂ）に給電装置２に電子機器３を載置した場合を示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第５実施形態では、図２１（Ａ）に示すように、電極シート１７を保護する保護部材（載置面形成部材）１６１自体が、圧縮変形可能な弾性材料で形成されている。電極シート１７は支持パネル２１上に配置され、電極シート１７および保護部材１６１が筐体１２に対して支持パネル２１を介して支持されている。

この構成では、電子機器３が載置されていない初期状態では、保護部材１６１の上面となる載置面１１は平面状をなしており、図２１（Ｂ）に示すように、載置面１１に電子機器３が載置されると、電子機器３の荷重により保護部材１６１自体が圧縮変形することで、載置面１１が電子機器３の対向面３３に沿う状態になる。これにより、前記の各実施形態と同様に、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ１はもとより電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ２も高感度で検出することができる。

なお、保護部材１６１は、電子機器３の荷重により圧縮変形する弾性材料で形成すればよいが、例えばスポンジ材、すなわち弾性を有する発泡材料で形成するようにしてもよい。また、保護部材を、図３に示したように、凸部２６を備えた弾性支持体１９と同様の構成のものとしてもよい。

（第６実施形態）
図２２は、第６実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図であり、図２２（Ａ）に給電装置２に電子機器３を載置していない場合を示し、図２２（Ｂ）に給電装置２に電子機器３を載置した場合を示し、図２２（Ｃ）に比較例の場合を示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第６実施形態では、図２２（Ａ）に示すように、第１実施形態と同様に、電子機器３の筐体３１における給電装置２の載置面１１に対向する対向面３３が、湾曲した曲面状に形成されているが、特にここでは、第１実施形態と異なり、給電装置２は電極シートを備えておらず、その代わりに、電子機器３が電極シート１７１を備えている。この電極シート１７１は、図４などに示した電極シート１７と同一のものでよい。また、図９に示した第１実施形態において給電装置２に設けられた異物検出部９１および表示部７５は、この第６実施形態では、電子機器３に設けられる。

給電装置２では、表面シート（載置面形成部材）１７２が弾性支持体１９により弾性的に支持されている。表面シート１７２は、可撓性を有する樹脂材料で形成され、任意の方向に撓むことができる可撓性を有しており、電子機器３が載置されていない初期状態では平面状をなしている。弾性支持部１５は、第１実施形態と同様である。

ここで、図２２（Ａ）に示すように、電子機器３の対向面３３に異物Ｅ１が付着し、給電装置２の載置面１１に異物Ｅ２が付着した場合を例に説明する。

図２２（Ｃ）に示す比較例では、給電装置１７５において載置面１７６が形成された表面パネル１７７が平らで硬質な部材で形成され、載置面１７６が変形しないように構成されている。この場合、電子機器３の対向面３３が湾曲した曲面状に形成されていると、給電装置１７５に電子機器３を載置すると、電子機器３の対向面３３の一部のみが載置面１７６に当接し、給電装置１７５の載置面１７６と電子機器３の対向面３３との間に隙間が生じる。

このため、電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ１については、電子機器３の電極シート１７１で問題なく検知することができるが、給電装置１７５の載置面１７６に付着した異物Ｅ２については、給電装置１７５の載置面１７６と電子機器３の対向面３３との隙間により、電子機器３の電極シート１７１から離れるため、異物の検出感度が低下するという問題があった。特に異物Ｅ２が薄いシールの場合には、異物Ｅ２と電極シート１７１との距離が大きくなるため、電極シート１７１で異物を検出することができにくくなる。

これに対して、本実施形態では、図２２（Ｂ）に示すように、表面シート１７２が可撓性を有し、弾性支持体１９が、表面シート１７２の撓み変形を許容する弾性材料で形成されているため、載置面１１に電子機器３が載置されると、電子機器３の荷重で弾性支持体１９が圧縮変形して、表面シート１７２が、電子機器３の対向面３３に沿う形状に撓み変形する。

これにより、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３３との隙間が小さくなり、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ２と電極シート１７１との距離が短くなるため、電子機器３の対向面３３に付着した異物Ｅ１はもとより給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ２も高感度に検出することができる。

（第７実施形態）
この第７実施形態は、図２に示した第１実施形態における電極シート１７を温度センサシート（センサ部）に変更したものである。その他の構成は第１実施形態と同様でよい。

前記の各実施形態では、異物を検出するためのセンサ部を、電極が設けられた電極シートとして、これにより検出される静電容量の変化から異物の存在を判定するものとしたが、この第７実施形態では、温度センサシートにより載置面の温度を検出する。金属などの導体からなる異物の場合には発熱することから、温度を検出することで異物の存在を判定することができる。温度センサシートとしては、基材シートに熱電対を２次元配列した構成のものとすればよく、温度センサシートを載置面に沿って配置することで、載置面の温度分布を取得することができる。

なお、前記の各実施形態では、電子機器３の筐体３１における給電装置２の載置面１１に対向する対向面３３が、湾曲した曲面状に形成された例を示したが、この対向面はこのような形状に限定されるものではなく、非平面であればよく、例えば複雑な曲面で構成される場合もあり、また、凹凸状をなす場合もある。このような場合、載置面形成部材が変形しても、給電装置の載置面と電子機器の対向面との隙間をなくすことは難しいが、異物とセンサ部（電極シート）との間の距離を短くすることは可能であり、異物の検出感度を向上させる効果を得ることができる。

また、前記の各実施形態では、送電コイル１３および受電コイル３２は、平面方向に巻回したスパイラルコイルとしたが、特にコイルの形状は限定されない。送電コイル１３および受電コイル３２は例えばヘリカルコイルのように、コイルの開口面に対して垂直方向に巻回されてもよい。また、給電装置２の送電コイル１３の開口面が大きい場合、送電コイル１３は筐体１２の下部に位置する必要はなく、保護シート１８、保護部材１６１、表面シート１７２、等の載置面形成部材は送電コイル１３の中に配置されてもよい。同様に、電極シート１７等のセンサ部や、弾性支持体１９，１３１，１４１，１５１等が送電コイル１３の中に配置されてもよい。また、電子機器３の受電コイル３２の開口面が大きい場合、電極シート１７１等が受電コイル３２の中に配置されてもよい。

また、前記の第１実施形態では、図６に示したように、センサシート体１４の外周部を全周にわたって筐体１２に固定しない構成としたが、センサシート体１４の外周部の少なくとも一部が非固定であれば、センサシート体１４が変形することができ、例えば平面視で矩形をなすセンサシート体１４の４辺のうちの２辺を筐体１２に固定するようにしてもよい。また、このようにセンサシート体１４の外周部の一部を筐体１２に固定する場合、図１９に示した例と同様に、伸縮変形可能な弾性支持体でセンサシート体１４を外周側から支持するようにしてもよい。

本発明にかかる非接触給電装置および非接触電力伝送システムは、電子機器における給電装置の載置面に対向する対向面が湾曲した曲面形状に形成されている場合でも、給電装置の載置面に付着した異物および電子機器の対向面に付着した異物をともに高感度に検出することができる効果を有し、電子機器が載置される載置面を有し、この載置面に載置された電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置、および給電装置の載置面に電子機器を載置して、給電装置から電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムなどとして有用である。

１ 非接触電力伝送システム
２ 給電装置
３ 電子機器
１１ 載置面
１２ 筐体
１３ 送電コイル
１４ センサシート体
１５ 弾性支持部
１７ 電極シート（センサ部）
１８ 保護シート（載置面形成部材）
１９ 弾性支持体
２０ ストッパー
２５ 板状部
２６ 凸部
２７ 孔
３１ 筐体
３２ 受電コイル
３３ 対向面
４１ 送信電極
４２ 受信電極
９１ 異物検出部
９２ 異物検出制御部
９６ 異物判定部
１１４ クランプ部
１１５ 積分部
１２１，１２２，１２３，１２４ 拡幅部
１３１ 弾性支持体
１４１ 弾性支持体
１５１ 弾性支持体
１６１ 保護部材（載置面形成部材）
１７１ 電極シート
１７２ 表面シート（載置面形成部材）

Claims (17)

1. 電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、
   筐体と、
   この筐体内に配置された送電コイルと、
   前記載置面を形成する載置面形成部材と、
   前記筐体内に配置されたセンサ部と、
   このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、
   前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられることを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記センサ部は、第１電極および第２電極を有し、
   前記異物検出制御部は、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記センサ部は、前記載置面形成部材における前記載置面と相反する側に設けられ、前記載置面形成部材とともに変形するように設けられたことを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
4. 前記載置面形成部材を前記筐体に対して弾性的に支持する弾性支持体をさらに備え、
   前記載置面形成部材は、前記電子機器の少なくとも一部に沿う形状に変形する可撓性を有し、
   前記弾性支持体は、前記載置面形成部材の撓み変形を許容する弾性材料で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の非接触給電装置。
5. 前記弾性支持体は、圧縮変形可能な弾性材料で形成されて、前記載置面形成部材を前記載置面と相反する側から支持することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
6. 前記載置面形成部材は、前記弾性支持体に対して固定され、外周部の少なくとも一部は非固定であることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。
7. 前記弾性支持体は、前記載置面の略全体に延在する板状部と、この板状部に所定間隔をおいて形成された複数の凸部と、を有し、この凸部の頂部が前記載置面形成部材または前記センサ部に当接することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の非接触給電装置。
8. 前記弾性支持体は、伸縮変形可能な弾性材料で形成されて、前記載置面形成部材を外周側から支持することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
9. 前記弾性支持体は、流動性物質を弾性を有する密閉袋に充填したものであることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。
10. 前記載置面形成部材が、圧縮変形可能な弾性材料で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の非接触給電装置。
11. 前記異物検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部を有することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
12. 前記異物検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部と、この積分部の前段に設けられて、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
13. 前記第１電極は、隣り合う２本の前記第２電極の間の位置に拡幅部を有し、前記第２電極は、隣り合う２本の前記第１電極の間の位置に拡幅部を有することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
14. 前記拡幅部は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の非接触給電装置。
15. 前記センサ部は、前記載置面の温度を測定するものであり、
    前記異物検出制御部は、前記センサ部から出力される温度信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
16. 給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、
    前記給電装置は、
    筐体と、
    この筐体内に配置された送電コイルと、
    前記載置面を形成する載置面形成部材と、
    前記筐体内に配置されたセンサ部と、
    このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記電子機器との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備え、
    前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、
    前記電子機器は、
    前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、
    この筐体内に配置された受電コイルと、を備えたことを特徴とする非接触電力伝送システム。
17. 給電装置の載置面に電子機器を載置して、前記給電装置から前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムであって、
    前記給電装置は、
    筐体と、
    この筐体内に配置された送電コイルと、
    前記載置面を形成する載置面形成部材と、を備え、
    前記載置面形成部材は、前記電子機器が載置された状態でその電子機器の少なくとも一部に沿う形状に前記載置面が変形するように設けられ、
    前記電子機器は、
    前記載置面に対向する対向面が非平面に形成された筐体と、
    この筐体内に配置された受電コイルと、
    前記筐体内に配置されたセンサ部と、
    このセンサ部の出力信号に基づいて、前記載置面と前記対向面との間に介在する異物を検出する異物検出制御部と、を備えたことを特徴とする非接触電力伝送システム。

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