JP2014526233A - 容量性電力伝送を用いた配電のための広表面導電層 - Google Patents

Abstract

容量性電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製品は、非導電材料のシート２１０と、複数の導電性ストライプ２２０とを有し、各２つの隣接する導電性ストライプは互いに電気的に絶縁され、前記シートは前記容量性伝送システムの絶縁層を形成し、前記複数の導電性ストライプは前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する。

Description

本出願は、ともに２０１１年８月１６日に出願された米国特許仮出願ＮＯ．６１／５２３，９３９及び米国特許仮出願ＮＯ．６１／５２３，９５５、２０１２年５月１１日に出願された米国特許仮出願ＮＯ．６１／６４５，１７５、並びに２０１２年６月１１に出願された米国特許仮出願ＮＯ．６１／６５７，９９８の利益を主張する。

本発明は、広義には容量性電力伝送に関連し、より具体的には、容量性電力伝送を用いた配電のための大面積上に導電層を実装することに関連する。

無線電力伝送は、電線又は接触を有することなく電力を供給することを指し、電子機器への給電は無線媒体を介して行われる。非接触給電の一般的な用途の１つは、携帯電話、ラップトップコンピュータ等の携帯型電子機器を充電することである。

無線電力伝送の一実施例は、誘導給電システムによる。このようなシステムにおいて、電源（送信機）とデバイス（受信機）との間の電磁誘導は非接触電力伝送を可能にする。送信機及び受信機にはともに電気コイルが取り付けられ、物理的に近づけられると、送信機から受信機に電気信号が流れる。

誘導給電システムにおいて、生成される磁場はコイル内に集中する。結果として、受信機ピックアップ場への電力伝送は、空間的に非常に集約される。この現象はシステム内にホットスポットを生み出し、システムの効率性を制限する。電力伝送の効率性を向上するためには、各コイルが高Ｑ値を有することが必要である。これを達成するために、コイルは、最適なインダクタンス−抵抗比を有し、低抵抗の材料によって構成され、表皮効果を減少させるためにリッツ線プロセスを用いて作成されるべきである。さらに、渦電流を避けるため、コイルは複雑な幾何学的形状を満たすよう設計されなければならない。したがって、効率的な誘導給電システムのためには高価なコイルが要求される。大面積の非接触電力伝送システムの設計には多数の高価なコイルが必要なため、そのような用途では誘導給電システムは実現不可能な場合がある。

電力を無線で伝送するための他の技術として、容量性カップリングがある。この技術は、主にデータ伝送及びセンシング用途において用いられる。容量性カップリングの一例は、車内にピックアップ素子を有する、車の窓に接着されたカーラジオアンテナである。また、容量性カップリング技術は、電子機器の非接触充電のためにも利用される。このような用途において、充電ユニット（容量性カップリングを実施）は、典型的には装置の固有共振周波数外の周波数で動作する。関連分野において、ＬＥＤ照明を可能にする容量性電力伝送回路についても議論されている。ＬＥＤ照明回路は、電源（ドライバ）内のインダクタをベースとする。したがって、単一の受信機しか使うことができず、送信機の周波数は、最大電力を送信するように調整されるべきである。また、このような回路は、送信機と受信機とが完全に整列していない場合であっても電力伝送を保証するピクセル化された電極を要求する。しかし、ピクセル化された電極の数を増やすと電極への接続の数が増加し、電力損失が増加する。したがって、関連分野で議論される、単一の受信機及び限定されたサイズの電極を有する容量性電力伝送回路は、大面積、例えば窓、壁等にかけて電力を供給することができない。また、広表面にかけて電力が利用可能な場合であっても、あらゆる種類の表面にかけて電力を供給するという課題、及び表面上のあらゆる任意の位置で電力を利用可能にするという課題がある。

したがって、大面積にかけての無線給電アプリケーションのための低コスト且つ実現可能な解決策を提供することが好ましい。このような解決策が、ユーザが望む、表面上のあらゆる点に電力を供給できる能力を提供する場合、さらに好ましい。

本明細書が開示するいくつかの実施形態は、容量性電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製品を含む。製品は、非導電材料のシート（２１０）と、複数の導電性ストライプ（２２０）とを有し、各２つの隣接する導電性ストライプは互いに電気的に絶縁され、前記シートは前記容量性伝送システムの絶縁層を形成し、前記複数の導電性ストライプは前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する。

また、本明細書が開示するいくつかの実施形態は、容量性電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製品（１３００）を含む。製品は、幅及び長さを有する絶縁表面（１３６０）と、前記絶縁表面の第１辺の長さに沿って取り付けられた、電気導電材料からなる第１セグメント（１３１０）と、前記絶縁表面（１３６０）の前記第１辺とは反対の辺の長さに沿って取り付けられた、電気導電材料からなる第２セグメント（１３２０）とを有し、前記第２セグメント（１３２０）は前記第１辺から電気的に隔離され、前記第１セグメント（１３１０）は、第１極性の電位に接続され、第２セグメント（１３２０）は、前記第１極性とは反対の第２極性の電位に接続され、前記第１及び第２セグメントは、前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する。

また、本明細書が開示するいくつかの実施形態は、容量性電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製品を含む。製品は、容量性電力伝送システムに接続された負荷に電力を供給するための製品であって、絶縁表面（１１１０）と、前記絶縁表面に取り付けられた、電気導電材料からなるセグメントであって、前記セグメントは前記容量性電力伝送システムの送信機の第１電極を形成するセグメント（１１５０）と、前記セグメントに接続された第１供給ライン（１１２０）と、第２供給ライン（１１３０）とを有し、前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインは電気接続することなく交差（１１４０）することによって、容量性電力のための電力グリッドを供給するための隣接する製品の他のセグメントへの交替電位接続を可能にし、前記他のセグメントは、前記容量性電力伝送システムの前記送信機の第２電極を形成する。

また、本明細書が開示するいくつかの実施形態は、容量性電力伝送システムにおいて接続された負荷に電力を供給するための製品を含む。製品は、非導電材料からなる複数の絶縁層と、電気導電材料からなる導電層の少なくともペアとを有し、前記複数の導電層は、前記複数の絶縁層のうちの１つによって互いに隔離され、前記導電層のペアの第１導電層は第１極性の電位に接続され、前記導電層のペアの第２導電層は前記第１極性とは反対の第２極性の電位に接続され、前記導電層ペアは、前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する。

本発明の主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲に特に示され、明確に記載される。本発明の上記及び他の特徴及び利点は、付属の図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明の多様な実施形態を説明するために用いられる容量性電力システムを示す。 図２は、垂直導電性ストライプによって覆われた背面を有する壁紙を示す。 図３は、電気接続の詳細を含む、壁紙の底部セクションを示す。 図４は、壁紙の断面図を示す。 図５は、水平導電性ストライプ及び垂直接続線によって覆われた背面を有する壁紙を示す。 図６は、間に電気絶縁を有する重複部の断面図を示す。 図７は、間に絶縁体を有する中空セグメントの上から見た断面図を示す。 図８は、間に絶縁体を有し、且つ相互接続ピンを有する中空セグメントの上から見た断面図を示す。 図９Ａは、互いに取り付けられるセグメントのフック状の側面プロフィール図を示す。 図９Ｂは、取りけられたフック状セグメントの図を示す。 図１０は、スナップイン／パズル状セグメントの上面図を示す。 図１１は、統合された接続及びコネクタを有する電気接続の図を示す。 図１２は、直交に取り付けられた相互接続要素を有する電気相互接続の図を示す。 図１３は、容量結合要素を示す。 図１４は、複数の相互接続された、容量結合要素を示す。 図１５は、一実施形態に係る複数電極層の構造を概略的に示す。 図１６は、カスタマイズされた複数電極層を概略的に示す。

本明細書が開示する実施形態は、あくまで本明細書の革新的教示の多くの好適な用途の例にすぎないことに留意されたい。通常、本願の明細書の記載は特許請求の範囲を必ずしも制限しない。また、いくつかの記載は、いくつかの発明的特徴には適用されるが、他の発明的特徴には適用されない可能性がある。通常、特に記載がない場合、要素は複数を除外せず、単数及び複数のいずれの場合でも一般性を失うことはない。図面において、異なる図における同様な参照番号は同様な部品を指す。

図１は、本発明が開示する多様な実施形態を説明するために用いられる容量性電力システム１００の、例示的、非限定的、且つ概略的な図を示す。システム１００は、大面積にかけての電力伝送を可能にする。システム１００は、開接点が好ましくない又は望ましくない場所、例えばバスルームや、製品及び家具等を照らすために規則的な変更が必要な小売店等の場所に設けられ得る。システム１００は、大面積にかけて電力を伝送可能であり、したがって、壁、窓、鏡、床、椅子、通路等に設けられたデバイスに給電するために用いることができる。

システム１００は、絶縁層１３０に取り付けられた送信機電極１２１及び１２２のペアに接続されたドライバ１１０を含む。また、システム１００は、負荷１５０及びインダクタ１６０に接続された受信機電極１４１及び１４２のペアを含む。オプションで、システム１００はドライバ１１０に連結されたインダクタ１１２を含み得る。

送信機電極１２１、１２２とドライバ１１０との間の接続は、ガルバニック接触又は容量性カップリングによる。電力信号は、送信機電極１２１及び１２２を直接接触させることがなく、両者を受信機電極１４１及び１４２の近くに配置することによって、負荷１５０に供給される。したがって、負荷１５０に給電するには機械的コネクタも電気的接触も必要ない。負荷１５０は、限定はされないが、照明素子（例えば、ＬＥＤ、ＬＥＤ列、ランプ等）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表面、ディスプレイ、コンピュータ、充電器、スピーカー、拡声器等であり得る。

ドライバ１１０は、直列のコンデンサ、並びにインダクタ１１２及び１６０からなる回路の直列共振周波数と実質的に一致する周波数を有するＡＣ電圧信号を出力する。図１のコンデンサＣ１及びＣ２は、送信機電極１２１及び１２２、並びに受信機電極１４１及び１４２（図１に示す点線）の容量性インピーダンスである。コンデンサ及びインダクタ１６０のインピーダンスは共振周波数で互いに打ち消し合い、結果として低オーミック回路となる。したがって、システム１００は、非常に小さい電力損失で負荷１５０に電力を送ることができる。

ドライバ１１０は、振幅、周波数、及び波形が制御されるＡＣ信号を生成する。出力信号は、典型的には数十ボルトの振幅、及び最大で数メガヘルツ（ＭＨＺ）の周波数を有する。生成された信号と直列共振との間での周波数調整は、ドライバ１１０によって出力される信号の周波数、位相、又はデューティサイクルを変更することによって行われ得る。あるいは、周波数調整はドライバ１１０に接続されている回路の容量性又は誘導性値を変更することによって達成され得る。

絶縁層１３０は薄層基板材料であり、例えば空気、紙、織物、ガラス、脱イオン水等を含む任意の絶縁材料からなり得る。好ましくは、誘電性の材料が選択される。絶縁層１３０の厚さは、典型的には１０ミクロン（例えば塗装層）と数ミリメートル（例えばガラス層）との間である。

送信機電極１２１及び１２２は、受信機電極１４１及び１４２と隣接しない絶縁層１３０の一方の面上に配置される、導電材料の２つの別個の個体からなる。例えば、図１に示すように、送信機電極１２１及び１２２は、絶縁層１３０の底面にある。他の実施形態において、送信機電極１２１及び１２２は、絶縁層１３０の各面に設けられ得る。送信機電極１２１及び１２２は、例えば長方形、円、四角、又はそれらの組み合わせを含む任意の形状を取り得る。各送信機電極の導電材料は、例えば炭素、アルミニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフエン）（ＰＥＤＯＴ）等の有機材料、銅、銀、導電性塗料、又は他の任意の導電材料であり得る。受信機電極１４１及び１４２は、送信機電極１２１及び１２２と同じ導電材料からなり得るし、他の導電材料から形成されてもよい。

システム１００の全静電容量は、対応する送信機及び受信機電極１２１及び１４１、並びに１２２及び１４２の重複領域と、絶縁層１３０の厚さ及び材料特性とによって形成される。図１において、システム１００の静電容量はＣ１及びＣ２によって表される。電気共振を可能にするために、システム１００は誘電性素子を有するべきである。この誘導性素子は、送信機電極又は受信機電極の一部を構成する、ドライバ１１０及び負荷（例えば、図１に示すインダクタ１６０及び１１２）にかけて分配される、絶縁層１３０内に組み込まれた、又はこれらの組み合わせの１つ以上のインダクタの形態を取り得る。

負荷１５０は、ＡＣ双方向電流フローを許容する。負荷１５０は局地的にＤＣ電圧を生成するためにダイオード又はＡＣ／ＤＣコンバータを含み得る。負荷１５０は、さらに、ドライバ１１０によって生成された制御信号に基づいて負荷１５０の多様な機能を制御又はプログラミングするための電子機器を含み得る。これを達成するために、一実施形態において、ドライバ１１０はＡＣ電力信号上で変調される制御信号を生成する。例えば、負荷１５０がＬＥＤランプである場合、ドライバ１１０によって出力される制御信号は、ＬＥＤランプの調光又は色設定のために利用することができる。

図１に示す容量性電力システム１００は、ドライバ１１０によって給電される単一の負荷１５０を表す。ただし、ドライバ１１０は、各々が異なる動作周波数に調整され得る複数の負荷に給電できることに留意されたい。あるいは、複数の負荷を同じ動作周波数に調整してもよい。

上記のように、容量性給電システム１１０は、絶縁層１３０及び送信機を含むインフラストラクチャの多様な構成において動作可能である。図２は、一実施形態に従って設計されたインフラストラクチャの例示的且つ非限定的な図を示す。図２に示すように、背面を有する壁紙２００は垂直導電性ストライプ２２０によって覆われている。導電性ストライプ２２０は、絶縁層を形成する壁紙材料２１０の背面に配置される。壁紙２００は、例えば壁等の表面上（図示なし）に配置され、導電性ストライプ２２０は表面に面する一方、壁紙材料２１０は、以下でより詳細に説明される事実上の絶縁層１３０になる。導電性ストライプ２２０は、図１を参照して説明された送信機電極１２１及び１２２を形成する。導電性ストライプ２２０は、例えば導電性インク、導電性塗料等からなる。ストライプは、通常の壁紙の背面に印刷又は付加されてもよい。あるいは、電極は別個の層内に配置されてもよく、絶縁層間にラミネートされ、短絡を生成することなく電極間のクロスオーバーを可能にする。

図３は、例示的且つ非限定的な導電性ストライプ２２０の接続を示す。ドライバ１１０（図１）への接続は、導電性ストライプ２２０の接続を交互に配置することによって提供される。すなわち、第１導電性ストライプ２２０は接続３１４に接続され、隣の導電性ストライプ２２０は接続３１２に接続され、接続３１２及び３１４の交互の配置が続く。接続３１２、３１４は、例えば壁紙２００とともに動作可能なように設計された接続ベースボード３１０の一部である。

図４は、例示的且つ非限定的な壁紙２００の断面図４００を示す。断面図４００は、複数の導電性ストライプ４２０が設けられ、オプションで保護層４３０によって保護される絶縁層４１０を示す。絶縁層４１０は複数の形態で提供することができ、また観察者に通常の壁紙として見えてもよい。導電性ストライプ４２０は、上記のように、複数の形状及び導電材料からなり得る。限定されないが、保護層４３０は、壁紙の所望な表面への接着を可能にするために接着剤を含む層を有し得る。

図５は、他の実施形態に従って設計された容量性給電システムの例示的且つ非限定的なインフラストラクチャを示す。インフラストラクチャは、水平導電性ストライプ及び垂直接続線によって覆われた背面を有する壁紙として設計される。このような２枚の壁紙５００Ａ及び５００Ｂが隣り合わせで示されている。電極５１０及び５２０は、水平方向で反対に向けられた垂直接続線によって始まり、所望のパターンとなるよう交互に配置され、容量性電力伝送のための水平ベース壁紙ソリューションを可能にする。図２及び図３に示す構造はオーダーメイドでもよく、壁紙の頂部又は底部から接続されてもよく、またオプションで隣接する壁紙の隣接するストライプ間の接続を共有してもよい。さらに、本明細書が開示に従って製造された壁紙はあらゆる所望の長さの壁紙ロールに巻くことができ、その後必要に応じてカスタマイズされた任意の長さに切断することができる。

電力は、壁紙をクランプすることによって又はピンを紙層から突出させることによって直接導電性ストライプに供給することができる。ただし、容量的な方法で導電性ストライプに電力を結合することも可能である。これを達成するためには、送信機電極は壁紙上に配置される。壁紙の電極への電力注入のための電力伝送原理は、電力が壁紙電極から電力受信機に伝送される方法と同じ原理である。この構成の利点は、壁紙への電力注入の位置が自由に選択可能であり、カバー層にはダメージが与えられないことである。当業者は、この方法で製造された壁紙もまた、所望の長さに適合するよう適切に切断される壁紙ロールとして提供される長いシート状に製造され得ることを理解するであろう。

他の実施形態によれば、鉄、鉄鋼、又はアルミニウム等の電気導電性金属シートから完全に形成される、例えば壁セグメント等のセグメントを用いることができる。これらのセグメントは、交替する電極が反対の電位を有するように表面上に配置されるよう設計され得る。各セグメントは典型的には床と天井の間を走る壁の高さを有する。セグメントは、機械的な安定性を達成するよう設計されたプロフィールを有し得る。

図６は、一実施形態に従って構成された、間に電気絶縁を有する重複セグメントの例示的且つ非限定的な断面図６００を示す。この実施形態において、各セグメントは中実のプロフィールを有する。第１セグメント６１０は第２セグメント６２０と重なり、絶縁層６３０によって互いに絶縁される。機械的接続は、例えば非限定的に、ネジ（非導電性又は絶縁された穴）、接着剤、マグネット、又は布製貼りつけ材（例えば、ベルクロ（商標登録）テープ）によって実現され得る。

図７は、間に絶縁体を有する中空のセグメントの他の例示的且つ非限定的な水平（上から見た）断面図７００を示す。各中空プロフィールセグメント７１０の端部は、パズル状に結合するよう設計されており、図６に示す構成に対して両側が平坦であるという点で有利である。絶縁層７２０は、セグメント間を絶縁する。例示的且つ非限定的な図８は、相互接続ピン８３０を有する、間に絶縁体８２０を有する中空セグメント８１０の例示的且つ非限定的な水平（上から見た）断面図８００を示す。

他の実施形態において、例示的且つ非限定的な図９Ａ及び図９Ｂに示すように、セグメントはフック状のプロフィール９２０と、セグメントの反対側にある対応するキャビティ９１０とを有する。はめ込みの際には、付け加えられるセグメントは所定の角度で取り付けられる（図９Ａ参照）。すでに取り付けられているセグメントと対応するようにまっすぐにされると、フック状のプロフィール９２０はキャビティ９１０と機械的な接続を形成し、一実施形態において、これは解除することができない（図９Ｂ参照）。

他の例示的且つ非限定的な実施形態において、セグメントの端部は、図１０に示すようなスナップインプロフィールを形成する。第１端部、例えば端部１０１０Ａは実質的に丸いヘッド部を有する。第２端部、例えば端部１０１０Ｂは、端部１０１０Ａと端部１０１０Ｂとの間のスナップイン接続を可能にする、スプリング状のコネクタ１０２０を形成する外形を有する。あるいは、スナップインバネ機能を実現するために、電気絶縁層をより厚く且つ弾性にすることができる。

本発明の範囲から逸脱することなく、他の解決策も取り得る。例えば限定はされないが、セグメントはヒンジによって機械的に接続され得る。これは、以下でより詳細に説明されるように、セグメントがレールシステムに接続される場合、特に有利である。他の実施形態において、セグメントは中間接続セグメントによって機械的に接続される。中間接続セグメントは、前記解決策のうちの任意の１つの解決策によって電極セグメントに接続することができる。好ましくは、中間セグメントは、電極セグメントを付加的な電気絶縁を用いることなく完全に金属によって製造することができるよう、電気絶縁を提供する。

セグメント間の電気接続性は、導電性セグメント内の統合接続性ソリューションによって実現することができる。図１１は、統合された接続及びコネクタを有する電気接続の例示的且つ非限定的実施形態１１００を示す。複数のセグメント１１５０Ａ、１１５０Ｂ、及び１１５０Ｃは、交差点１１４０において電気接続することなくクロスオーバーする統合された接続線１１２０及び１１３０を有する。接続線１１２０及び１１３０は、セグメントへの電源接続性を提供する。電線１１２０は、セグメント１１５０Ａに電気的に接続されている。

２つのセグメントが互いに隣り合って設置されている場合、両セグメントは異なる電気接続線に接続されている。例えば、図１１において、１１１０Ｂの中央セグメント１１５０Ｂは、セグメント１１５０Ａ及び１１５０Ｃとは実際に異なる接続線に接続されている（すなわち、接続線１１３０及び接続線１１２０）。結果として、セグメントは極性に関して交替し、図１と関連してより詳述した異なる電極を与える。

図１２は、直交に配置された相互接続要素を有する電気相互接続１２００の他の例示的且つ非限定的な実施形態を示す。好ましくは絶縁性材料からなるセグメント１２１０Ａ〜１２１０Ｅの電極１２５０は、コンタクト１２４０を介して接続要素（供給ライン）１２２０、１２３０に交互に接続されている。すなわち、セグメント１２１０Ａ、１２１０Ｃ、及び１２１０Ｅは供給ライン１２２０に接続されており、セグメント１２１０Ｂ及び１２１０Ｄは供給ライン１２３０に接続されている。

好ましくは、接続要素は床に近い足元の当て木又は小割（ｆｏｏｔ ｓｐｌｉｎｔ）として設置されるか、天井に近い装飾的なストライプとして設置される。接続要素は、限定はされないが、例えばネジによって設置される。この場合、ネジはセグメント１２１０Ａ〜１２１０Ｅへの接続を確立するよう用いられてもよい。

他の実施形態において、接続線１２２０、１２３０は、例えば可撓性磁石を用いて永久磁石によって取り付けられる。接続要素１２２０、１２３０は、さらなる電子機器、例えば限定はしないが、使用しないセグメントをスイッチオン若しくはオフする部品、又は例えばセグメントごとにＡＣ電力を局所的に生成する部品を含み得る。ＡＣ信号がセグメントごとに生成される場合、セグメント間の唯一の相互接続はバス電圧及びオプションのデータ信号であることに留意されたい。接続要素１２２０、１２３０は剛性でも可撓性でもよい。接続要素１２２０、１２３０は複数の部分を含んでもよく、これらを合わせて必要な長さを得てもよい。接続要素１２２０、１２３０は、所望の長さの小さな部分に切断又は分解できるよう、反復的な構造を有してもよい。接続要素１２２０、１２３０は、さらに、容易に切断、のこぎりによって切断、又は分解できる位置を示す外面マークを有し得る。接続要素１２２０、１２３０は、識別のために、それぞれの電位に関連して「正」及び「負」と示されてもよい。

当業者は、本明細書が開示する実施形態から逸脱することなく他の接続ソリューションが存在することを容易に理解するであろう。それらのうちのいくつかは、本発明の一般的な範囲を限定する意図なく、そして完全に説明目的のために、本明細書で説明される。

したがって、他の実施形態によれば、（上述した）セグメントは２つのレール（各電位用）からなるレールシステム上に設置され得る。セグメントは、正電位レール及び負電位レールに交互に接続され、各セグメントに必要な交替電位が提供される。他の構成においては、レールが１つのみ利用可能である。レールは、例えば非導電性のレール部品によって互いに電気的に絶縁された別個のセクションに分離されている。レールセグメントとして実現されるセグメントは、交互に正電位及び負電位に接続され、各レールセクションは、セグメントと同様な幅を有する。セグメントが設置されると、セグメントは交互に正電位及び負電位に接続される。

他の構成は、フック状の水平プロフィールを有する。フック状のプロフィールは、正電位及び負電位に交互に接続されたセクションを含む。他の構成において、セグメントはセグメント間の電気接触（コンタクト）を提供する中間セグメントによって接続される。接続線は中間セグメント内でクロスすることによって電極セグメントに交替電位を提供してもよい。コンタクトは、５つのソリューション全てにおいて、例えば導電性ネジ、バネコンタクト、ゴムコンタクト、導電性ペースト、異方性導電性ペースト、ピン若しくは釘、フック、フック状のプロフィール、ロール、又は動性コンタクトによって実現されてもよい。

図１３は、一実施形態に係る例示的且つ非限定的な容量結合要素１３００を示す。要素１３００は、好ましくは絶縁表面１３６０上に設置された、供給ライン１３３０に接続された導電性セグメント１３１０、及び供給ライン１３４０に接続された導電性セグメント１３２０を有する。供給ライン１３４０は、交差点１３５０において、電気接続することなく供給ライン１３３０とクロスオーバーする。要素１３００は導電性セグメント１３１０及び１３２０が垂直な向きを有するように示されているが、水平な向き又は他の向きも同じく可能であり、本発明の範囲に含まれる。

一実施形態において、例示的且つ非限定的な図１４に示すように、複数の容量結合要素が互いに隣接して配置される。容量結合要素１３００Ａ、１３００Ｂ、及び１３００Ｃはセグメントの長さに沿って隣接し、例えば要素１３００Ａのセグメント１３２０は要素１３００Ｂのセグメント１３１０に隣接する。供給ライン１３３０は要素１３００Ａ及び１３００Ｃのセグメント１３１０に交替して接続される一方、供給ライン１３４０は要素１３００Ｂのセグメント１３１０に接続される。要素１３００Ａ、１３００Ｂ、及び１３００Ｃが互いに隣接するため、要素１３００Ａのセグメント１３２０は要素１３００Ｂのセグメント１３２０と隣接し、よって供給ライン１３４０に接続される。同様に、要素１３００Ｂのセグメント１３２０は供給ライン１３３０に接続され、要素１３００Ｂは要素１３００Ｃに隣接する。この例において、電力線１３３０は負電位と関連し、電力線１３４０は正電位と関連する。ただし、これに限定はされず、反対も同様に可能であることに留意されたい。

一実施形態において、セグメント１３１０及び１３２０は、接続電力線と分離して設置される。かかる実施形態において、セグメント１３１０及び１３２０を含む要素の垂直接合が可能であり、互いに垂直に接続する１つ以上の要素の頂部及び底部（頂部及び底部はここでは単に反対の端部を示すために使用される）において、本明細書が示す電力線接続を含む要素が接続される。これによって、壁又は他の所望な平面を容量結合セグメントを用いて完全に覆うことができる。利点は、表面の高さ又は形状に関わらず、表面を要素（タイルと呼ぶこともできる）によって覆うことができることである。

当業者は、本明細書の記載は単に説明目的であり、本発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態が実現可能であることに容易に気付くであろう。例えば、記載は壁紙に関連付けられているが、壁紙に限定されると見なされるべきではない。大表面を覆う他の材料を用いてもよく、また、表面は壁に限定されると見なされるべきではない。例えば、容量性電力伝送を提供するために、本明細書が記載する導電性ストライプが具現化されたシートによって覆われ得る天井、床、ドア、及び他の表面が明確に含まれる。さらに、垂直及び水平な導電経路が説明されたが、導電経路の他のレイアウト、ドライバへの接続点間で経路を交替させることも可能であり、明確に本発明の一部である。かかる導電性ストライプは、等しい間隔で配置されてもよいし、そうでなくともよい。壁紙の複数のシートは紙である絶縁層を有してもよいが、限定はされないが任意の種類のポリマー等の他の材料を用いてもよい。

さらに、他の実施形態において、壁紙の背面に導電性ストライプを埋め込む代わりに、導電性ストライプは、壁紙の前面に埋め込んでもよく、又は印刷してもよい。このような場合、受信機の電極上に絶縁層を設ける必要がある。本発明の他の実施形態において、壁紙ソリューションとして可撓性の材料を用いる代わりに、導電層が適切に埋め込まれた比較的剛性な物体、例えば石膏の壁若しくは表面、高圧積層板、ガラス、又は中密度繊維板（ｍｅｄｉｕｍ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ（ＭＤＦ））を用いることも本明細書が開示する発明の一部である。さらに、本発明の一実施形態は、導電性ストライプが織り込まれた織壁紙を用いる。

本発明の一実施形態において、容量性電力伝送システム作成のために望まれる電極パターンに関係なく、電極は犠牲層上に形成される。例えば、図２において、層２１０は犠牲層であり得る。導電性ストライプ２２０は、限定はされないが例えば接着剤を用いて表面上に固定され、その後犠牲層は剥がされるが、ストライプ２２０は表面に残る。ストライプ２２０は、望ましい場合、塗料の層、壁紙等によってストライプ２２０を被覆して所望の装飾的効果を作り出してもよいが、ストライプ２２０を暴露したままにすることも含む。

他の実施形態において、容量性電力伝送を用いた配電のための大表面の導電性層は、例示的且つ非限定的な図１５が示す複数電極層として実現され得る。複数電極層１５００は、絶縁層１５２１、１５２２、及び１５２３を用いて互いに絶縁された少なくとも２つの導電層１５１０、１５１１を含む。特に、各導電層は２つの絶縁層によって覆われる。絶縁層１５２１、１５２２、及び１５２３は、非導電材料からなる。

この特定の実施形態において、複数電極層１５００は、絶縁層１５２１、１５２２、及び１５２３が紙であり、導電層１５１０、１５１１が可撓性の導電材料、例えばアルミホイルからなる壁紙である。層１５１０及び１５１１として使用され得る他の導電材料は、限定はされないが、鉄、鉄鋼、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＰＥＤＯＴ等の有機材料、銀、導電性塗料、導電性インク、又は他の任意の導電材料を含む。導電層１５１０及び１５１１は、絶縁層１５２１、１５２２、及び１５２３のそれぞれに印刷され得る。

複数電極層１５００は、限定はされないが、例えば中密度繊維板（ＭＤＦ）、段ボール、フォーム（発泡）ボード、プラスターボード等の剛性表面として実現され得る。

導電層１５１０、１５１１は表面全体を覆ってもよいし、異なるパターンを有するよう構成されてもよい。一実施形態において、各層は複数の導電性ストライプを含み得る。導電性ストライプを用いた複数電極層１５００の１つの層の例示的な配置を図２に示す。他の実施形態において、各層１５１０、１５１１は、グリッド状に配置された導電性ストライプを含むよう設計される。他の実施形態において、各層１５１０、１５１１は、櫛状に配置された導電性ストライプを含むよう設計され得る。

層１５１０、１５１１の導電性ストライプは、任意のパターン又は幾何学的形状で配置されてシステム送信機電極を形成できることに留意されたい。また、導電層１５１０、１５１１が互いに隔離されているため、異なる導電層の導電性ストライプは互いに電気的に絶縁されていることに留意されたい。

一実施形態において、導電層１５１０、１５１１は容量性電力伝送システムの送信機電極を形成する。したがって、システムの負荷に給電するために、導電層はシステムの電力ドライバに接続される。図１５に概略的に示すように、層１５１０、１５１１は、電力ドライバ１５５０の導電線１５５１、１５５２に接続される。各線１５５１、１５５２上の電位の極性は、互いに反対である。導電層１５１０、１５１１と電力ドライバ１５５０との間の接続は、ガルバニック接触又は容量性カップリングによって確立され得る。

複数電極層１５００は、カスタマイズされたとしても、例えば電力ドライバへの電極の導電性を保つことができる。例えば、図１６に示すように、壁紙として製造された複数電極層１６００のシートが窓１６５０の周りに配置され得る。複数電極層１６００の一部を切断した後、カスタマイズされた層１６００Ａは、導電層１６１１及び１６１２を両方含む。したがって、カスタマイズされた層１６００Ａにおいて、送信機電極として動作する導電層１６１１及び１６１２を、容量性電力伝送システムの電力ドライバ（図１６には図示なし）に適切に接続することができる。

本発明は、いくつかの実施形態と関連して、相当詳しくいくつかの具体性をもって説明されてきたが、本発明がそのような具体性、実施形態、又は具体的な実施形態に限定されることを意図しない。本発明は、従来技術と照らして特許請求の範囲を可能な限り広く解釈できるよう、したがって、意図された発明の範囲を有効に包囲するよう、特許請求の範囲を参照して理解されるべきである。また、上記は発明者が予見した実施可能な実施形態と関連して本発明を説明するが、現在は予見されない、本発明の実体のない変形例も均等物を表し得る。

Claims (15)

1. 容量性電力伝送システム内に接続された負荷に電力を供給するための製品であって、
   非導電材料のシートと、
   複数の導電性ストライプとを有し、各２つの隣接する導電性ストライプは互いに電気的に絶縁され、前記シートは前記容量性伝送システムの絶縁層を形成し、前記複数の導電性ストライプは前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する、製品。
2. 前記シートの材料は、壁紙、石膏、ポリマーシート、高圧積層板、ガラス、中密度繊維板、及び犠牲層のいずれか１つである、請求項１に記載の製品。
3. 前記２つの隣接する導電性ストライプのうちの第１導電性ストライプは第１電位に接続され、前記２つの隣接する導電性ストライプのうちの第２導電性ストライプは第２電位に接続され、前記第２電位の極性は前記第１電位の極性と反対である、請求項１に記載の製品。
4. 前記第１導電性ストライプに接続された第１導電線、及び前記第２導電性ストライプに接続された第２導電線をさらに有する、請求項３に記載の製品。
5. 前記第１導電性ストライプに接続された第１導電線、及び前記第２導電性ストライプに接続された第２導電線を有するベースボードへの接続のためのインターフェイスをさらに有する、請求項３に記載の製品。
6. 前記複数の導電性ストライプを覆う保護層をさらに有する、請求項１に記載の製品。
7. 電力ドライバによって生成された電力信号の周波数が、インダクタ及び前記送信機電極ペアと前記受信機電極ペアとの間に形成された容量性インピーダンスの直列共振周波数と実質的に合致する場合、前記電力信号は、前記負荷に給電するために、前記絶縁層に結合された前記送信機電極ペアから、前記負荷及び前記インダクタに接続された受信機電極ペアに無線で伝送される、請求項１に記載の製品。
8. 前記導電性ストライプは、導電性インク及び導電性塗料のいずれかを含む、請求項１に記載の製品。
9. 容量性電力伝送システム内に接続された負荷に電力を供給するための製品であって、
   幅及び長さを有する絶縁表面と、
   前記絶縁表面の第１辺の長さに沿って取り付けられた、電気導電材料からなる第１セグメントと、
   前記絶縁表面の前記第１辺とは反対の辺の長さに沿って取り付けられた、電気導電材料からなる第２セグメントとを有し、前記第２セグメントは前記第１辺から電気的に隔離され、前記第１セグメントは、第１極性の電位に接続され、第２セグメントは、前記第１極性とは反対の第２極性の電位に接続され、前記第１及び第２セグメントは、前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する、製品。
10. 第１供給ライン及び第２供給ラインをさらに有し、前記第１供給ラインは前記第１セグメントに接続され、前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインは電気接続することなく交差する、請求項９に記載の製品。
11. 前記第１セグメント及び前記第２セグメントは、鉄、鉄鋼、及びアルミニウムのいずれか１つからなる、請求項９に記載の製品。
12. 容量性電力伝送システムに接続された負荷に電力を供給するための製品であって、
    絶縁表面と、
    前記絶縁表面に取り付けられた、電気導電材料からなるセグメントであって、前記セグメントは前記容量性電力伝送システムの送信機の第１電極を形成するセグメントと、
    前記セグメントに接続された第１供給ラインと、
    第２供給ラインとを有し、前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインは電気接続することなく交差することによって、容量性電力のための電力グリッドを供給するための隣接する製品の他のセグメントへの交替電位接続を可能にし、前記他のセグメントは、前記容量性電力伝送システムの前記送信機の第２電極を形成する、製品。
13. 容量性電力伝送システムに接続された負荷に電力を供給するための製品であって、
    絶縁表面と、
    前記絶縁表面に取り付けられた、電気導電材料からなるセグメントであって、前記セグメントは前記容量性電力伝送システムの送信機の第１電極を形成するセグメントと、
    前記セグメントへの第１コンタクトを有する、前記セグメントを通り抜ける第１供給ラインであって、前記第１コンタクトと前記セグメントとの間に接続が確立される場合、前記セグメントは前記容量性電力伝送システムの送信機の第１電極として動作する第１供給ラインと、
    前記セグメントへの第２コンタクトを有する、前記セグメントを通り抜ける第２供給ラインであって、前記第２コンタクトと前記セグメントとの間に接続が確立される場合、前記セグメントは前記容量性電力伝送システムの前記送信機の第２電極として動作する第２供給ラインとを有する、製品。
14. 容量性電力伝送システム内に接続された負荷に電力を供給するための製品であって、
    非導電材料からなる複数の絶縁層と、
    電気導電材料からなる導電層の少なくともペアとを有し、前記複数の導電層は、前記複数の絶縁層のうちの１つによって互いに隔離され、前記導電層のペアの第１導電層は第１極性の電位に接続され、前記導電層のペアの第２導電層は前記第１極性とは反対の第２極性の電位に接続され、前記導電層ペアは、前記容量性電力伝送システムの送信機電極の少なくともペアを形成する、製品。
15. 前記非導電材料及び前記導電材料は可撓性材料である、請求項１４に記載の製品。