JP2016226286A - 送電装置及び非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】検知コイルすなわち磁気結合素子の近くに存在する異物を、センサを新たに設けることなく検知し、かつ、検出の精度を向上させる。【解決手段】本送電装置は、磁気遮蔽材４１上に配置された受電コイルＬ２と、受電コイルに重なるように、配置された検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−１０−１と、受電コイル及び前記検知コイルと重なるように、配置された検知コイルＬ３−１−２〜Ｌ３−１０−２とを備える。【選択図】図２１

Description

本開示は、他の磁気結合素子や異物などと磁気的に結合する磁気結合素子、その磁気結合素子を利用した装置（磁気結合装置）及びシステム（磁気結合システム）に関する。
特に、非接触給電システムを構成する非接触給電装置（送電装置）と電子機器との間に磁束によって発熱しうる異物（金属、磁性体、磁石など）が混入したことを検知する技術に関する。

近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、非接触に電力供給（電力伝送）を行う給電システム（非接触給電システムあるいは非接触電力伝送システムなどと呼ばれる）が注目を集めている。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタをＣＥ機器に挿す（接続する）ことによって充電を開始するのではなく、電子機器（２次側機器）を充電トレー（１次側機器）上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。

このようにして非接触で電力供給を行う方式としては、電磁誘導方式がよく知られている。また、最近では、共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電システムが注目されている。

磁界共鳴方式を用いた非接触給電システムでは、共鳴現象という原理を利用して、電磁誘導方式よりも距離を離した機器間で電力伝送することができるという利点がある。また、給電元（送電コイル）と給電先（受電コイル）との間で多少軸合わせが悪くても伝送効率（給電効率）があまり落ちないという利点がある。ただし、この磁界共鳴方式及び電磁誘導方式のいずれも、給電元（送電コイル；磁気結合素子）と給電先（受電コイル；磁気結合素子）との磁気結合を利用した非接触給電システム（磁気結合システム）であることには変わりない。

ところで、非接触給電システムにおいて重要な要素の一つに、磁束によって発熱しうる金属、磁性体、磁石などの異物の発熱対策がある。電磁誘導方式又は磁界共鳴方式に限らず非接触で給電を行う際、送電コイルと受電コイルとの間隙内に異物が混入すると、その異物を通過する磁束によって異物を発熱させてしまう恐れがある。なお、この異物の発熱は、異物金属を磁束が通過することで異物金属に発生する電流（渦電流，環状電流，円電流）や、異物磁性体や異物磁石を磁束が通過することで異物磁性体や異物磁石に生じる透磁損失（ヒステリシス損）などに起因している。

この発熱対策として、非接触給電システムに異物検知システムを追加して異物金属を検知する数多くの手法が提案されている。例えば光センサあるいは温度センサを用いる手法が知られている。しかしながら、センサを用いた検知方法では、磁界共鳴方式のように給電範囲が広い場合にコストがかかる。また例えば温度センサであれば、温度センサの出力結果がその周囲の熱伝導率に依存するため、送電側及び受電側の機器にデザイン制約を加えることにもなる。

そこで、送電側と受電側の間に異物金属が入ったときのパラメータ（電流、電圧等）の変化を見て、異物金属の有無を判断する手法が提案されている。このような手法であれば、デザイン制約等を課す必要がなくコストを抑えることができる。
例えば、特許文献１では送電側と受電側の通信の際の変調度合い（振幅及び位相の変化情報）によって異物金属を検出する方法、また特許文献２では渦電流損によって異物金属を検出する方法（ＤＣ−ＤＣ効率による異物検知）が提案されている。

特開２００８−２０６２３１号公報 特開２００１−２７５２８０号公報

しかしながら、特許文献１，２により提案された手法は、受電側の金属筺体の影響が加味されていない。一般的な携帯機器への充電を考えた場合、携帯機器に何らかの金属（金属筐体、金属部品等）が使われている可能性が高く、パラメータの変化が「金属筺体等の影響によるもの」か、あるいは「異物金属が混入したことによるもの」なのかの切り分けが困難である。特許文献２を例に挙げると、渦電流損が携帯機器の金属筺体で発生しているのか、それとも送電側と受電側との間に異物金属が混入して発生しているのかが分からない。このように、特許文献１，２で提案された手法は、異物金属を精度よく検知できているとは言えなかった。

本開示は、上記の状況を考慮してなされたものであり、検知コイルすなわち磁気結合素子の近くに存在する異物を、センサを新たに設けることなく検知し、かつ検知精度を向上させるものである。

本開示の送電装置の一側面は、第１層に配置された第１のコイルと、その第１のコイルに重なるように、第２層に配置された第２のコイルと、第１のコイル及び第２のコイルと重なるように、第３層に配置された第３のコイルとを備える。

本開示の非接触給電システムの一側面は、電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成される。送電装置又は受電装置の少なくともいずれかが、第１層に配置された第１のコイルと、その第１のコイルに重なるように、第２層に配置された第２のコイルと、第１のコイル及び第２のコイルと重なるように、第３層に配置された第３のコイルとを備える。

本開示の少なくとも一つの側面によれば、磁気結合素子の近くに存在する、磁束によって発熱しうる異物を、センサを新たに設けることなく検知し、かつその検知精度を大幅に向上させることができる。

本開示における異物金属の検知の一例として用いられるＱ値測定の説明に供する概略回路図である。 本開示の第１の実施形態に係る非接触給電システムの概略外観図である。 本開示の第１の実施形態に係る非接触給電システムの構成例を示すブロック図である。 図４Ａ〜４Ｃは、共振回路の構成例を示す回路図である。 本開示の第１の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイル及び受電コイルの概略構成の一例の模式図である。 本開示の第１の実施形態に係る検知コイルと受電コイルの詳細構成例を表した説明図である。図６Ａは斜視構成例、図６Ｂは検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が−４ｍｍの場合における、検知コイルと受電コイルの平面構成例をそれぞれ示している。 本開示の第１の実施形態に係る検知コイルと受電コイルの詳細構成例を表した平面図である。図７Ａは検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が０ｍｍの場合における、検知コイルと受電コイルの平面構成例を示し、図７Ｂは検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が＋４ｍｍの場合における、検知コイルと受電コイルの平面構成例を示している。 図８は、第１比較例に係る検知コイルと受電コイルの詳細構成例を表した平面図である。図８Ａは検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が−４ｍｍの場合における、検知コイルと受電コイルの詳細構成例を示し、図８Ｂは検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が０ｍｍの場合における、検知コイルと受電コイルの詳細構成例を示している。 検知コイルの内寸を変更した場合に、受電コイルの有無によって、検知コイルＱ値がどの程度変化するかを示した一例のグラフである。 図１０Ａは、スパイラル形状のコイル及びそのコイルから生じる磁力線の分布に関する概略断面図であり、図１０Ｂは、本開示の８の字形状のコイル及びそのコイルから生じる磁力線の分布に関する概略断面図である。 図１１Ａは、スパイラル形状の検知コイルを図８Ａに示す受電コイル内部に配設した場合の、検知コイル及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器（共振回路）で生じる電圧の波形（電圧波形）の一例を示した波形図である。図１１Ｂは、８の字形状の検知コイルを図６Ｂに示す受電コイル内部に配設した場合の、検知コイル及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器で生じる電圧の波形（電圧波形）の一例を示した波形図である。 異物検知装置の有無による非接触給電システムの給電効率の違いの一例を示したグラフである。 図１３Ａは、８の字形状のコイルを検知コイルとして用いた場合の、異物金属の検知精度の一例を表す特性図であり、図１３Ｂは、スパイラル形状のコイルを検知コイルとして用いた場合の、異物金属の検知精度の一例を表す特性図である。 本開示の第１の実施形態の第１変形例に係る、８の字形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。 本開示の第２の実施形態に係る、田の字形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。 本開示の第２の実施形態の第１変形例に係る、田の字形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。 本開示の第３の実施形態に係る、格子型形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。 本開示の第４の実施形態に係る、２つの８の字形状の検知コイルが配設された検知コイル部の一例の平面図である。 本開示の第４の実施形態の第１変形例に係る、２つの８の字形状の検知コイルが配設された検知コイル部の一例の平面図である。 本開示の第５の実施形態に係る検知コイルの配設例の説明図である。図２０Ａは受電コイルの例、図２０Ｂは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２０Ｃは受電コイルの中央に一部の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。 本開示の第６の実施形態に係る検知コイルの配設例の説明図である。図２１Ａは受電コイルと異物金属の例、図２１Ｂは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２１Ｃは図２１Ｂの複数の検知コイルの上にさらに複数の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。 本開示の第６の実施形態の第１変形例に係る検知コイルの配設例の説明図である。図２２Ａは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２２Ｂは図２２Ａの複数の検知コイルの上にさらに複数の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示を実施するための形態の例について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行う。
１．導入説明
２．第１の実施形態（磁気結合素子：８の字形状の検知コイルの例）
３．第２の実施形態（磁気結合素子：田の字形状の検知コイルの例）
４．第３の実施形態（磁気結合素子：格子型形状の検知コイルの例）
５．第４の実施形態（磁気結合素子：２つの８の字形状の検知コイルを使用した例）
６．第５の実施形態（磁気結合素子：受電コイル上に、複数の検知コイルを配置した例）
７．第６の実施形態（磁気結合素子：受電コイル上の広範囲に、複数の検知コイルを配置した例）
８．その他

＜１．導入説明＞
本開示では、送電側（１次側）から給電して受電側（２次側）のバッテリ等に充電を行う際に、送電側又は受電側の回路の電気的なパラメータに基づいて異物の検知を行う磁気結合システムを提案する。本開示の磁気結合システムでは、送電側又は受電側において、外部と磁気的に結合する、複数のコイルで構成される１又は複数の磁気結合素子を少なくとも含む回路の電気的なパラメータを測定し、この電気的なパラメータの測定結果に基づいて磁気結合素子の近傍における異物の有無を判定する。
以下、上述した磁気結合素子を少なくとも含む回路が共振回路であって、また、上述した電気的なパラメータがＱ値（Quality factor）である場合を例に用いて説明する。このＱ値は、エネルギーの保持と損失の関係を表す指標であり、一般的に共振回路の共振のピークの鋭さ（共振の強さ）を表す値として用いられる。
なお、本明細書中の本開示の各実施形態における説明では、異物金属の検知を例に挙げて説明するが、他の異物（異物磁性体、異物磁石等）の検知でも同様である。

［Ｑ値測定の原理］
以下、Ｑ値測定の原理について、図面を参照して説明する。
図１は、本開示における異物金属の検知に用いられるＱ値測定の説明に供する概略回路図である。
この図１に示した回路は、Ｑ値の測定原理を表した基本的な回路構成（磁気結合の場合）の一例である。例えば、交流信号（正弦波）を発生させる交流電源２及び抵抗素子３を含む信号源１と、コンデンサ（キャパシタとも呼ばれる）４と、コイル５を備える。抵抗素子３は、交流電源２の内部抵抗（出力インピーダンス）を図示化したものである。信号源１に対しコンデンサ４とコイル５が直列共振回路（共振回路の一例）を形成するように接続されている。そして、この共振回路は、コンデンサ４のキャパシタンスの値（Ｃ値）、及びコイル５のインダクタンスの値（Ｌ値）によって所定の周波数（共振周波数）で共振している。

図１では、コイル５とコンデンサ４からなる直列共振回路を備える回路を示しているが、共振回路の機能を備えていれば詳細な構成は種々の形態が考えられる。

コイル５の近くに異物金属として例えば金属片があると、磁力線が金属片を通過して金属片に渦電流が発生する。これはコイル５からすると、金属片とコイル５が磁気的に結合して、コイル５に抵抗負荷がついたように見え、コイル（共振回路）のＱ値を変化させる。このＱ値を測定することで、コイル５の近くにある異物金属（磁気結合している状態）の検知につなげる。

ここで、直列共振回路を構成するコイル５とコンデンサ４の両端間の電圧をＶ１（共振回路に掛かる電圧の一例）、コイル５両端の電圧をＶ２とすると、この直列共振回路のＱ値は、式（１）で表される。Ｒは、回路の周波数ｆにおける実効抵抗値（直列抵抗値）、Ｌはインダクタンス値、Ｃはキャパシタンス値を表す。電圧Ｖ２≫電圧Ｖ１のとき式を近似して表すことができる。

図１に示す回路では、電圧Ｖ１が約Ｑ倍されて電圧Ｖ２が得られる。式（１）に示す直列抵抗値Ｒやインダクタンス値Ｌは金属が近づくことや、金属に発生する渦電流の影響により変化することが知られている。例えば、コイル５に金属片が近づくと実効抵抗値Ｒが大きくなり、Ｑ値が下がる。すなわちコイル５の周りに存在する金属の影響によって共振回路のＱ値や共振周波数は大きく変化するので、この変化を検知することにより、コイル５の近くに存在する金属片を検知できる。そして、このＱ値測定を送電側（１次側）と受電側（２次側）の間に挿入された異物金属の検知に適用することができる。

上述したＱ値の変化を用いて異物金属の検出処理を行うことにより、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式によらず高精度に異物金属が検出され、ユーザがこれを取り除くことが可能である。

［本開示の概要］
ところで、外部と電磁的もしくは磁気的に結合するコイル（検知コイル）を含む回路と接続された検知部によって、この回路のＱ値を、送電コイル及び受電コイルに流れる交流信号の周波数とは異なる周波数の交流信号を用いて測定する手法が考えられる。
また、一例として、Ｑ値の測定に用いられる上記検知コイルが、送電コイル及び受電コイルとは別である形態も考えられる。
このように送電コイル及び受電コイルに流れる交流信号の周波数とは異なる周波数の交流信号を用いることにより、非接触給電用の交流信号とＱ値測定用の交流信号が分けられるので、非接触給電の動作中にＱ値の測定が行えるようになる。また、非接触給電の動作中でも精度よく異物金属などの検知が行える。

しかし、一般的なスパイラル形状のコイル５を、外部と電磁的もしくは磁気的に結合する検知コイルとして用いる場合、検知コイルが非接触給電用の磁束（磁力線，磁界）の影響を大きく受けてしまう。その結果、異物検知に必要なＱ値測定用の交流信号に、非接触給電用の交流信号が重なるので、非接触給電に起因する不要な雑音が生じてしまい、その結果、異物金属の検知精度が大きく低下してしまう。
また、上記検知コイルは、非接触給電で用いられる送電コイルや受電コイル、さらには磁性材や電子機器筺体内部の金属などの影響を大きく受けやすい。このことから、一般的なスパイラル形状の検知コイルを非接触給電装置（以下、単に「給電装置」という）や電子機器などに実装すると、異物金属の有無を判別するための基準値となる検知コイルのＱ値が、大きく低下してしまう。
さらに、非接触給電システムの給電元（送電側）及び給電先（受電側）の構成次第で、異物金属の検知精度が大きく変わってしまう。

このように、異物の検知に必要な情報を正確に得られないことがあり、異物の検知精度が上がらなかった。そこで、本発明者らは、異物検知に必要な情報がより正確に得られ異物検知の精度を向上させる磁気結合素子及びこれを用いた異物検知手段を提案する。

＜１．第１の実施形態＞
［非接触給電システムの全体構成例］
図２は、本開示の第１の実施形態に係る磁気結合システムとしての非接触給電システムの概略構成例を表したものであり、図３は、本開示の第１の実施形態に係る非接触給電システムのブロック構成例を表したものである。

図２に示す非接触給電システム１００は、磁界を用いて（本実施形態では磁界共鳴方式を利用）、非接触に電力伝送（電力供給）を行うシステムである。この非接触給電システム１００は、給電装置１０（１次側機器）と、１又は複数の給電対象機器としての電子機器（２次側機器）とを備えている。ここでは、給電対象機器として、例えば携帯電話端末装置が適用された電子機器２０Ａと電子スチルカメラが適用された電子機器２０Ｂを備える。この例に限らず、給電対象機器は、給電装置１０から非接触で電力を受電できる電子機器であればよい。

この非接触給電システム１００では、例えば図２に示したように、給電装置１０における給電面（送電面）Ｓ１上に電子機器２０Ａ，２０Ｂが置かれる又は近接することにより、給電装置１０から電子機器２０Ａ，２０Ｂに対して電力伝送が行われる構成になっている。ここでは、複数の電子機器２０Ａ，２０Ｂに対して同時もしくは時分割的（順次）に電力伝送を行う場合を考慮して、給電装置１０は、給電面Ｓ１の面積が給電対象の電子機器２０Ａ，２０Ｂ等よりも大きなマット形状（又はトレー状）となっている。

（給電装置の構成例）
給電装置１０は、上記したように、磁界を用いて電子機器２０Ａ，２０Ｂに対して電力伝送を行うもの（例えば充電トレー）である。この給電装置１０は、例えば図３に示すように、給電装置１０の外部の電力供給源９から供給される電力を用いて電力の伝送を行う送電装置１１を備える。外部の電力供給源９は、一例としてプラグソケットいわゆるコンセントを介して供給される商用電源である。

送電装置１１は、例えば送電部１２、高周波電力生成回路１３、検波回路１４、インピーダンス整合回路１５、制御回路１６、及び共振用コンデンサＣ１（容量素子）を備えて構成される。本例の送電装置１１は、検波回路１４及び制御回路１６を備えることにより、非接触給電システム１００が負荷変調を利用して片方向通信を行うことができるブロック構成としている。ただし、負荷変調以外の手段での片方向通信、もしくは双方向通信を考える場合には、その限りではない。

送電部１２は、後述する送電コイル（１次側コイル）Ｌ１等を含んで構成されている（図５）。送電部１２は、この送電コイルＬ１及び共振用コンデンサＣ１を利用して、電子機器２０Ａ，２０Ｂ（詳細には、後述する受電部２２）に対して磁界を用いた電力伝送を行うものである。具体的には、送電部１２は、給電面Ｓ１から電子機器２０Ａ，２０Ｂへ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。なお、この送電部１２の詳細構成については、後述する。

高周波電力生成回路１３は、例えば給電装置１０の外部の電力供給源９から供給される電力を用いて、電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号）を生成する回路である。

検波回路１４は、後述する負荷変調回路２９による変調信号を検波（復調）する機能を有し、検波結果を制御回路１６に供給するための回路である。

インピーダンス整合回路１５は、電力伝送を行う際のインピーダンス整合を行う回路である。これにより、電力伝送の際の効率（伝送効率）が向上するようになっている。なお、送電コイルＬ１や後述する受電コイルＬ２、共振用コンデンサＣ１，Ｃ２等の構成次第では、このインピーダンス整合回路１５を設けないようにしてもよい。また、伝送効率が低下しても構わないのであれば、このインピーダンス整合回路１５は設けないようにしてもよい。

共振用コンデンサＣ１は、送電部１２の送電コイルＬ１とともにＬＣ共振器（共振回路）を構成するための容量素子であり、送電コイルＬ１に対して、電気的に直接、並列、もしくは直列と並列とを組み合わせた接続となるように配置されている。この送電コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とからなるＬＣ共振器により、高周波電力生成回路１３において生成された高周波電力と略同一もしくは近傍の周波数からなる共振周波数（第１の共振周波数）ｆ１による共振動作がなされるようになっている。また、そのような共振周波数ｆ１となるように、共振用コンデンサＣ１の容量値が設定されている。

ただし、送電コイルＬ１内における線間容量や、送電コイルＬ１と後述する受電コイルＬ２との間の容量等から構成される寄生容量成分（浮遊容量成分）を用いた共振動作によって、上記の共振周波数ｆ１が実現されるのであれば、この共振用コンデンサＣ１を設けないようにしてもよい。また、伝送効率が低下しても構わないのであれば、同様にこの共振用コンデンサＣ１を設けないようにしてもよい。

制御回路１６は、検波回路１４の検出結果を受けて、高周波電力生成回路１３もしくはインピーダンス整合回路１５、共振用コンデンサＣ１、送電部１２などを制御するための回路である。
例えば、電子機器２０Ａ，２０Ｂ内の後述する異物検知装置３１によって、送電部１２と受電部２２との間に異物金属があることが検知された場合を想定する。このとき、電子機器２０Ａ，２０Ｂ内の同じく後述する負荷変調回路２９において負荷変調を行うことによって、検波回路１４の検波結果が変化する。そのため、異物金属があることを送電装置１１側の制御回路１６で認識でき、制御回路１６の制御により電力伝送を制限もしくは停止することが可能となる。一方、制御回路１６では、検波回路１４の検波結果を受けて、高周波電力生成回路１３のパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）や、インピーダンス整合回路１５、共振用コンデンサＣ１及び送電部１２などのスイッチング制御などを行う。制御回路１６のこのような制御により高い伝送効率（給電効率）の維持を自動制御することも可能である。

（電子機器の構成例）
電子機器２０Ａ，２０Ｂは、例えば、テレビジョン受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話機やデジタルカメラに代表される、充電池（バッテリ）を含む携帯型の電子機器等が適用される。電子機器２０Ａと電子機器２０Ｂは、給電に関して同様の機能を備えており、以降の説明では、代表して電子機器２０Ａについて説明する。

この電子機器２０Ａは、例えば図３に示したように、受電装置２１と、この受電装置２１から供給される電力に基づいて所定の動作（電子機器としての機能を発揮させる動作）を行う負荷２７とを備えている。また、電子機器２０Ａは、送電部１２と受電部２２との間（間隙内）での異物金属の有無を検知するための、異物検知装置３１も備えている。

以下、受電装置２１について説明する。
受電装置２１は、受電部２２、共振用コンデンサ（容量素子）Ｃ２、インピーダンス整合回路２３、整流回路２４、電圧安定化回路２５、制御回路２６及びバッテリ２８を有している。本例の受電装置２１は、負荷変調回路２９及び制御回路２６を備えることにより、非接触給電システム１００が負荷変調を利用して片方向通信を行うことができるブロック構成としている。ただし、負荷変調以外の手段での片方向通信、もしくは双方向通信を考える場合には、その限りではない。

受電部２２は、後述する受電コイル（２次側コイル）Ｌ２を含んで構成されている（図５）。受電部２２は、この受電コイルＬ２及び共振用コンデンサＣ２を利用して、給電装置１０内の送電部１２から伝送された電力を受け取る機能を有している。なお、この受電部２２の詳細構成については、後述する。

共振用コンデンサＣ２は、受電部２２の受電コイルＬ２とともにＬＣ共振器（共振回路）を構成するための容量素子であり、受電コイルＬ２に対して、電気的に直接、並列、もしくは直列と並列とを組み合わせた接続となるように配置されている。この受電コイルＬ２と共振用コンデンサＣ２とからなるＬＣ共振器により、送電装置１１の高周波電力生成回路１３において生成された高周波電力と略同一もしくは近傍の周波数からなる共振周波数ｆ２（第１の共振周波数）による共振動作がなされるようになっている。すなわち、送電コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とからなる送電装置１１内のＬＣ共振器と、受電コイルＬ２と共振用コンデンサＣ２とからなる受電装置２１内のＬＣ共振器とは、互いに略同一の共振周波数（ｆ１≒ｆ２）で共振動作を行うようになっている。また、そのような共振周波数ｆ２となるように、共振用コンデンサＣ２の容量値が設定されている。

ただし、受電コイルＬ２内における線間容量や、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の容量等から構成される寄生容量成分を用いた共振動作によって、上記の共振周波数ｆ２が実現されるのであれば、この共振用コンデンサＣ２もまた設けないようにしてもよい。また、伝送効率が低下しても構わないのであれば、共振周波数ｆ２と共振周波数ｆ１とが互いに異なっていたり（ｆ２≠ｆ１）、この共振用コンデンサＣ２を設けないようにしていたりしてもよい。

インピーダンス整合回路２３は、上記した送電装置１１のインピーダンス整合回路１５と同様に、電力伝送を行う際のインピーダンス整合を行う回路である。なお、送電コイルＬ１や後述する受電コイルＬ２、共振用コンデンサＣ１，Ｃ２等の構成次第では、このインピーダンス整合回路２３も設けないようにしてもよい。また、伝送効率が低下しても構わないのであれば、同様にこのインピーダンス整合回路２３も設けないようにしてもよい。

整流回路２４は、受電部２２から供給された電力（交流電力）を整流し、直流電力を生成する回路である。なお、整流後の電力を平滑化させるために平滑回路（図示せず）を、整流回路２４と後述する電圧安定化回路２５との間に設ける場合が多い。

電圧安定化回路２５は、整流回路２４から供給される直流電力に基づいて所定の電圧安定化動作を行い、バッテリ２８や負荷２７内のバッテリ（図示せず）に対して充電を行うための回路である。

バッテリ２８は、電圧安定化回路２５による充電に応じて電力を貯蔵するものであり、例えばリチウムイオン電池等の充電池（２次電池）を用いて構成されている。なお、負荷２７内のバッテリのみを用いる場合等には、このバッテリ２８は必ずしも設けられていなくともよい。

負荷変調回路２９は、負荷変調をかけるための回路であり、この負荷変調による電力状態の変化は送電装置１１内の検波回路１４で検出することができる。すなわち、この負荷変調回路２９や後述する制御回路２６があれば、電子機器２０Ａ内に特別な通信装置を設けなくても、受電装置２１側の情報を送電装置１１側に伝達することが可能となる。

制御回路２６は、バッテリ２８や負荷２７内のバッテリ（図示せず）に対する充電動作の制御を行うための回路である。また、負荷変調回路２９での負荷変調を制御するための回路でもあり、この負荷変調による電力状態の変化が送電装置１１内の検波回路１４で検出されることによって、異物金属が検知されたことを送電装置１１側で認識できるように制御を行う。さらに、制御回路２６では、電子機器２０Ａ内の後述する異物検知装置３１が、送電部１２と受電部２２との間に異物金属があることを検知した場合、充電制御を行うことで、その電子機器２０Ａ内の受電装置２１への電力伝送を制限もしくは停止させることも可能である。

以下、異物検知装置３１について説明する。
異物検知装置３１は、検知コイルＬ３、共振用コンデンサＣ３、異物検知回路３２及び制御回路３３を有している。一例として、異物検知回路３２と制御回路３３により検知部を構成する。

検知コイルＬ３は、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２とは別に設けた、異物金属を検出するための磁気結合素子の一例であり、詳細は後述する（図４，図６，図７，図１４〜図１９，図２０〜図２２）。

共振用コンデンサＣ３は、検知コイルＬ３に対して電気的に直列となるような構成で接続されたコンデンサ（図４Ａ参照）、もしくは、検知コイルＬ３に対して電気的に直列と並列を組み合わせたような構成となるように接続されたコンデンサ（共振用コンデンサＣ３−１，Ｃ３−２）（図４Ｂ，４Ｃ参照）である。検知コイルＬ３は、この共振用コンデンサＣ３を接続することで、所定の周波数ｆ３で共振（ＬＣ共振）する。

なお、ＬＣ共振器（共振回路）のＱ値を後述するように電圧比から算出する場合、共振用コンデンサＣ３は検知コイルＬ３に対して少なくとも１つ直列に接続する必要がある（図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ参照）。しかし、半値幅法など電圧比以外の手段でＬＣ共振器のＱ値を算出する場合、共振用コンデンサＣ３を検知コイルＬ３に対して電気的に並列となるような構成（図示せず）で接続していても構わない。

異物検知回路３２は、検知コイルＬ３のＱ値、もしくは検知コイルＬ３及び共振用コンデンサＣ３によって構成されるＬＣ共振器のＱ値を、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２に流れる交流信号の周波数（ｆ１，ｆ２；ｆ１≒ｆ２）とは異なる周波数（ｆ３；ｆ３≠ｆ１，ｆ３≠ｆ２）の交流信号を用いて測定するための回路である。
検知コイルＬ３のＱ値、もしくは検知コイルＬ３及び共振用コンデンサＣ３によって構成されるＬＣ共振器のＱ値は、例えば、既述したように図４Ａ，４Ｂ，４Ｃに示す２箇所の電圧値（電圧値Ｖ１及び電圧値Ｖ２）を異物検知回路３２で測定することで、その比（Ｖ２÷Ｖ１）から算出できる。
また、インピーダンスやアドミタンスなどに関する周波数特性を異物検知回路３２で測定できれば、周波数特性がピークとなるピーク周波数と、そのピーク値が半分になる周波数の幅（半値幅）の比（ピーク周波数÷半値幅）からも、検知コイルＬ３やＬＣ共振器のＱ値が算出可能である。
さらに、共振回路のインピーダンスの実部成分と虚部成分との比からＱ値を計算することもできる。インピーダンスの実部成分と虚部成分は、一例として、自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いて求めることができる。

制御回路３３は、異物検知回路３２を制御するとともに、異物検知回路３２での測定結果から、送電部１２と受電部２２との間（間隙内）での異物金属の有無を判別するための回路である。また、その判別結果を、受電装置２１の制御回路２６に伝えるための回路でもある。制御回路３３は、例えば、測定したＱ値と予めメモリ（図示略）に保存された閾値とを比較し、測定したＱ値が閾値より小さい場合に検知コイルの近くに異物金属が存在すると判定する。

［送電部及び受電部の詳細構成例］
図５は、本開示の第１の実施形態に係る非接触給電システムの送電部１２及び受電部２２の概略構成の一例を模式的に表したものである。
送電部１２は少なくとも１つ（ここでは１つ）の送電コイルＬ１を有し、受電部２２は少なくとも１つ（ここでは１つ）の受電コイルＬ２を有している。これらの送電コイルＬ１と受電コイルＬ２とは、互いに磁気結合することが可能となっている。なお、送電部１２や受電部２２が、これらの送電コイルＬ１や受電コイルＬ２以外に、１つ又は複数のコイル、もしくはコイルとコンデンサとで構成される１つ又は複数のＬＣ共振器を有しているようにしてもよい。

これらのコイル（送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２等）としては、導電性の線材（材料）を複数回巻いたような形状の開放コイル（導電性コイル）には限られず、導電性の線材を１回巻いたような形状の開放ループ（導電性ループ）であってもよい。
なお、これらの導電性コイルや導電性ループには、導電性の線材を巻回したコイル（巻き線コイル）やループ（巻き線ループ）、プリント基板（プリント配線板）やフレキシブルプリント基板（フレキシブルプリント配線板）などに導電性のパターンで構成したコイル（パターンコイル）やループ（パターンループ）などが用いられる。また、これらのパターンコイル及びパターンループは、導電性材料を印刷もしくは蒸着したものや、導電性の板金やシート等を加工したものなどでも構成可能である。

図５ではまた、ある位相のときに送電コイルＬ１から生じる磁力線の分布例も同時に示している。送電コイルＬ１は、上記したように、磁束（磁力線，磁界）を用いて電力伝送を行うためのコイルである。すなわち、磁束（磁力線，磁界）を発生させるためのコイルである。一方、受電コイルＬ２は、送電部１２から伝送された磁束（磁力線，磁界）から電力を受け取るためのコイルである。

［検知コイルの詳細構成例］
図６は、本開示の第１の実施形態に係る検知コイルＬ３及び受電コイルＬ２の詳細構成例を表したものであり、図６Ａは斜視構成例を、図６Ｂは平面構成例（Ｘ−Ｙ平面構成例）をそれぞれ示す。

図６Ａ及び図６Ｂに示した受電コイルＬ２は、スパイラル形状のコイルとなっている。送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との磁気結合を効果的に高めるため、スパイラル形状（螺旋形状）、ヘリカル形状、もしくはスパイラル形状とヘリカル形状を組み合わせた形状のコイルなどであることが望ましいが、その限りではない。

また、図６Ａ及び図６Ｂに示した検知コイルＬ３は、スパイラル形状のコイルＬ３１と、該コイルＬ３１の磁束の向きと略逆方向の磁束を分布させるスパイラル形状のコイルＬ３２を組み合わせて構成された８の字形状のコイルとなっている。詳細は後述するが、検知コイルＬ３が単純に、スパイラル形状、ヘリカル形状、もしくはスパイラル形状とヘリカル形状を組み合わせた形状のコイルなどであると、異物金属の検知精度が大きく低下してしまう。そのため、検知コイルＬ３は、後述するような８の字形状、田の字形状、格子型形状などのように、磁束の向きが互いに略逆方向の磁束（磁力線，磁界）を表面上に分布可能なコイルであることが望ましい。

このような形状の検知コイルを用いる場合、同じく詳細は後述するが、検知コイルからの磁束漏れを小さくできる、外部要因による検知コイルの電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化を小さくできる、検知コイルに生じる不要雑音を小さくできるなどの効果が得られる。そのため、異物金属の検知精度を飛躍的に向上させることができる。

なお、検知コイルＬ３としては、導電性の線材を巻回したコイル（巻き線コイル）やループ（巻き線ループ）、プリント基板（プリント配線板）やフレキシブルプリント基板（フレキシブルプリント配線板）などに導電性のパターンで構成したコイル（パターンコイル）やループ（パターンループ）などが用いられる。また、これらのパターンコイル及びパターンループは、導電性材料を印刷もしくは蒸着したものや、導電性の板金やシート等を加工したものなどでも構成可能である。

また、受電コイルＬ２と検知コイルＬ３とは同一平面上に配設していても、同一平面上に配設していなくてもよい。ただし、電子機器２０Ａ（２０Ｂ）に対するコイルの実装領域の都合上、受電部２２（受電コイルＬ２）と検知コイルＬ３とを同一平面上に構成する方が望ましい場合が多い。図６の例では、後述する図９に示すような比較を行うため、受電コイルＬ２と検知コイルＬ３とを同一平面上に配設していない。

さらに、図６Ｂでは、検知コイルＬ３の内寸Ａ（最内周部分間の寸法）が受電コイルＬ２の内寸Ｃ（最内周部分間の寸法）よりも小さく、検知コイルＬ３の外寸Ｂ（最外周部分間の寸法）も受電コイルＬ２の内寸Ｃ（最内周部分間の寸法）よりも小さい構成となっている。詳細は後述するが、このような構成の場合に最も異物金属の検知精度が高まる。もちろん、異物金属の検知精度が要求されないような用途では、その限りではない。

なお、図６Ｂでは、８の字形状の検知コイルＬ３の短手方向の内寸Ａ又は外寸Ｂと、受電コイルＬ２の短手方向の内寸Ｃを比較したが、それぞれの長手方向の内寸（例えば検知コイルＬ３の長手方向の内寸Ａ´）又は外寸を用いて比較するようにしてもよい。そして、検知コイルの短手方向及び長手方向の内寸又は外寸が、受電コイルの短手方向及び長手方向の内寸よりも小さいとより望ましい。もちろん、異物金属の検知精度が要求されないような用途では、その限りではない。

加えて、この検知コイルＬ３は、送電部１２（送電コイルＬ１）及び受電部２２（受電コイルＬ２）と電気的に絶縁である（電気的な接点等で繋がっていない）ことが望ましいが、その限りではない。

なお、図６Ａ，図６Ｂでは、電子機器の筐体４０と、受電コイルＬ２及び検知コイルＬ３との間に磁気遮蔽材４１が配置されている。これは受電コイルＬ２による磁束漏れを低減させることと、受電コイルＬ２及び検知コイルＬ３のＱ値を高めることを目的としたものであり、必ずしも必要ではない。なお、磁気遮蔽材４１は、フェライトなどの磁性材、金属などの導電性材、もしくは磁性材と導電性材の組み合わせなどによって構成される。

図７に、図６Ａ，図６Ｂの検知コイルＬ３と受電コイルＬ２の詳細構成例において、検知コイルＬ３の内寸と受電コイルＬ２の内寸との差を異ならせた例を示す。
図７Ａは、検知コイルＬ３の内寸Ａと受電コイルＬ２の内寸Ｃとの差が０ｍｍの場合の、検知コイルＬ３及び受電コイルＬ２の詳細構成例を示している。さらに、図７Ｂは、検知コイルＬ３の内寸Ａと受電コイルＬ２の内寸Ｃとの差が＋４ｍｍの場合の、検知コイルＬ３及び受電コイルＬ２の詳細構成例を示している。

［非接触給電システムの作用・効果］
（１．全体動作の概要）
この非接触給電システム１００では、給電装置１０において、高周波電力生成回路１３が送電部１２内の送電コイルＬ１及び共振用コンデンサＣ１（ＬＣ共振器）に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号）を供給する。これにより、送電部１２内の送電コイルＬ１において磁界（磁束）が発生する。このとき、給電装置１０の上面（給電面Ｓ１）に、給電対象（充電対象）としての電子機器２０Ａが置かれる（又は近接する）と、給電装置１０内の送電コイルＬ１と電子機器２０Ａ内の受電コイルＬ２とが、給電面Ｓ１付近にて近接する。

このように、磁界（磁束）を発生している送電コイルＬ１に近接して受電コイルＬ２が配置されると、送電コイルＬ１から発生されている磁束に誘起されて、受電コイルＬ２に起電力が生じる。換言すると、電磁誘導又は磁界共鳴により、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２のそれぞれに鎖交して磁界が発生する。これにより、送電コイルＬ１側（１次側、給電装置１０側、送電部１２側）から受電コイルＬ２側（２次側、電子機器２０Ａ側、受電部２２側）に対して、電力伝送がなされる（図３中の非接触給電Ｐ１）。このとき、給電装置１０側では、送電コイルＬ１と共振用コンデンサＣ１とを用いた共振動作（共振周波数ｆ１）が行われると共に、電子機器２０Ａ側では、受電コイルＬ２と共振用コンデンサＣ２とを用いた共振動作（共振周波数ｆ２≒ｆ１）が行われる。

すると、電子機器２０Ａでは、受電コイルＬ２において受け取った交流電力が整流回路２４及び電圧安定化回路２５へ供給され、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流回路２４によって所定の直流電力に変換された後、電圧安定化回路２５によってこの直流電力に基づく電圧安定化動作がなされ、バッテリ２８又は負荷２７内のバッテリ（図示せず）への充電がなされる。このようにして、電子機器２０Ａにおいて、受電部２２において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。

すなわち、本実施形態では、電子機器２０Ａの充電に際し、例えばＡＣアダプタ等への端子接続が不要であり、給電装置１０の給電面Ｓ１上に置く（近接させる）だけで、容易に充電を開始させることができる（非接触給電がなされる）。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。

一方、電子機器２０Ａの異物検知装置３１では、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２に流れる交流信号の周波数（ｆ１，ｆ２）とは異なる周波数（ｆ３；ｆ３≠ｆ１，ｆ３≠ｆ２）の交流信号を用いて、検知コイルＬ３、もしくは検知コイルＬ３及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器のＱ値の測定を行う。また、異物検知装置３１は、このＱ値の変化量から、送電部１２と受電部２２との間（間隙内）での異物金属の有無を判別できる。

そして、負荷変調などの通信手段によって、電子機器２０Ａ内の受電装置２１から給電装置１０内の送電装置１１へ、異物検知装置３１による異物金属の有無の判別結果を伝達する。

更に、送電部１２と受電部２２との間（間隙内）に異物金属があることを異物検知装置３１が検知した場合、送電装置１１内の制御回路１６や受電装置２１内の制御回路２６などによって、電力伝送を制限もしくは停止するための制御を行う。その結果、異物金属の発熱もしくは発火や、非接触給電システムの誤動作や破損などを未然に防ぐことができる。

（２．検知コイルの作用）
次に、本実施形態における特徴的部分の１つである検知コイルＬ３の作用について、比較例（従来例）と比較しつつ詳細に説明する。

（２．１ 比較例に係る検知コイルの場合）
図８は、比較例に係る検知コイルと受電コイルの詳細構成例を表した平面図である。図８Ａは、第１比較例に係る検知コイルＬ４内寸と受電コイルＬ２内寸との差が−４ｍｍの場合における、検知コイルＬ４と受電コイルＬ２の詳細構成例（Ｘ−Ｙ平面構成例）を示している。図８Ｂは、第２比較例に係る検知コイルＬ４内寸と受電コイルＬ２内寸との差が０ｍｍの場合における、検知コイルＬ４と受電コイルＬ２の詳細構成例（Ｘ−Ｙ平面構成例）を示している。
これらの検知コイルＬ４は、上述した本開示に係る検知コイルＬ３とは異なり、単純なスパイラル形状のコイルとなっている。

まず、図８Ａ，８Ｂに示すような検知コイルと受電コイルの解析モデルに対して電磁界解析を行うことにより、検知コイルのＱ値に関するデータを取得した（図９参照）。図９のグラフは、検知コイルＬ４の内寸を変更した場合に、受電コイルＬ２の有無によって、検知コイルＬ４のＱ値がどの程度変化するかを示している。ただし、検知コイルＬ４の内寸を変更する際、検知コイルＬ４を構成する導電線の線種、厚み、線幅及び導電線と導電線との間の間隙長などは変更していない。
図８Ａは、図９のグラフで検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が−４ｍｍの場合の、検知コイル及び受電コイルの詳細構成例である。また、図８Ｂは、図９で検知コイル内寸と受電コイル内寸との差が０ｍｍの場合の、検知コイル及び受電コイルの詳細構成例である。

図９より、スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合、受電コイルＬ２の有無によって、検知コイルＬ４のＱ値が大きく変化していると分かる。つまり、受電コイルＬ２があることで、検知コイルＬ４のＱ値が大きく低下していることが分かる。このことは、スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合、検知コイルＬ４からの磁束漏れが大きく、外部要因（送電コイルＬ１，受電コイルＬ２，磁気遮蔽材４１，給電装置１０及び電子機器２０Ａ（２０Ｂ）を構成する金属材や磁性材など）による検知コイルＬ４の電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化も大きいことを示している。

換言すれば、スパイラル形状のコイルを検知コイルとして用いる場合、異物金属の検知精度が大幅に低下することが分かる。なお、検知コイルＬ４の内寸Ａが受電コイルＬ２の内寸Ｃに対して小さいほど（例えば検知コイル内寸Ａと受電コイル内寸Ｃとの差が０ｍｍ以下）、受電コイルＬ２があることによる検知コイルＬ４のＱ値の低下量が小さくなる（図９右側）ことも、図９から分かる。

（２．２ 第１の実施形態に係る検知コイルの場合）
これに対して本開示の第１の実施形態では、図６及び図７に示すように、８の字形状の検知コイルＬ３を用いている。それ以外の条件は、第１比較例及び第２比較例と基本的に同一である。

上記比較例の場合と同様に、図６Ａ，６Ｂ及び図７Ａ，７Ｂに示すような検知コイルと受電コイルの解析モデルに対して電磁界解析を行うことにより、検知コイルのＱ値に関するデータを取得した（図９参照）。図９は、検知コイルＬ３の内寸を変更した場合に、受電コイルＬ２の有無によって、検知コイルＬ３のＱ値がどの程度変化するかを示している。ただし、検知コイルＬ３の内寸を変更する際、検知コイルＬ３を構成する導電線の線種、厚み、線幅及び導電線と導電線との間の間隙長などは変更していない。

図９より、８の字形状の検知コイルＬ３を用いる場合、受電コイルＬ２の有無によって、検知コイルＬ３のＱ値が若干変化しているが、その変化量はスパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合と比べてかなり小さいと分かる。つまり、受電コイルＬ２があることで検知コイルＬ３のＱ値が若干低下しているが、その低下量はスパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合と比べてかなり小さいことが分かる。このことは、８の字形状の検知コイルＬ３がスパイラル形状の検知コイルＬ４と比べて、検知コイルＬ３からの磁束漏れが小さく、外部要因（送電コイルＬ１，受電コイルＬ２，磁気遮蔽材４１，給電装置１０及び電子機器２０Ａ（２０Ｂ）を構成する金属材や磁性材など）による検知コイルＬ３の電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化も小さいことを示している。

換言すれば、８の字形状のコイルを検知コイルとして用いる場合、スパイラル形状のコイルを用いる場合と比べて、異物金属の検知精度が飛躍的に向上することが分かる。なお、検知コイルＬ３の内寸Ａが受電コイルＬ２の内寸Ｃに対して小さいほど（例えば検知コイル内寸Ａと受電コイル内寸Ｃとの差が０ｍｍ以下）、受電コイルＬ２があることによる検知コイルＬ３のＱ値の低下量が小さくなることも分かる。
さらに、図９より、検知コイル内寸Ａと受電コイル内寸Ｃとの差が−４ｍｍの場合、及び検知コイル内寸Ａと受電コイル内寸Ｃとの差が０ｍｍの場合に、検知コイルＬ３のＱ値が最大（極大）になると分かる。つまり、検知コイルＬ３の内寸Ａは、受電コイルＬ２の内寸Ｃより小さい方が望ましいと分かる。
また、検知コイルＬ３の内寸Ａが受電コイルＬ２の内寸Ｃに対して小さいほど、受電コイルＬ２の有無による検知コイルＬ３のＱ値の違いが小さくなることから、検知コイルＬ３の外寸Ｂも、受電コイルＬ２の内寸Ｃより小さい方が望ましいと分かる。ただし、異物金属の検知精度を落としても、異物金属の検知範囲を拡げたい場合にはその限りではない。

（２．３ 検知コイルの磁力線の分布）
ここで、図１０を参照して検知コイルの磁力線の分布について説明する。
図１０Ａは、ある時間（位相）におけるスパイラル形状のコイル（例えば検知コイルＬ４）及びそのコイルから生じる磁力線の分布に関する概略断面図である。また、図１０Ｂは、ある時間（位相）における８の字形状のコイル（例えば検知コイルＬ３）及びそのコイルから生じる磁力線の分布に関する概略断面図である。

図１０Ａ，１０Ｂに示すように、スパイラル形状のコイルと８の字形状のコイルとでは、磁力線の分布が大きく異なる。上述した８の字形状のコイルは、８の字形状のコイルを構成する２つのコイル（例えばコイルＬ３１，Ｌ３２）による磁束の向きが互いに略逆方向の磁束（磁力線，磁界）を表面上に分布できるように構成されている。その結果、この８の字形状のコイルでは、コイル内にループを描くような磁力線が分布することとなる。つまり、この８の字形状のコイルでは、スパイラル形状のコイルと比べて、磁力線が遠くまで分布しにくい。

そのため、上述したように、スパイラル形状の検知コイルＬ４と比べて８の字形状の検知コイルＬ３を用いる方が、該検知コイルＬ３からの磁束漏れが小さくなり、外部要因（送電コイルＬ１，受電コイルＬ２，磁気遮蔽材，給電装置１０及び電子機器２０Ａ（２０Ｂ）を構成する金属材や磁性材など）による検知コイルＬ３の電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化も小さくなる。

（２．４ ＬＣ共振器で生じる電圧）
図１１Ａは、送電装置１１及び受電装置２１を用いて実際に非接触給電の動作をさせて、検知コイルＬ４を図８Ａに示すように受電コイルＬ２内部に配設した場合の、検知コイルＬ４及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器で生じる電圧の波形４５ａを示したものである。

実際の非接触給電システム１００では、送電コイルＬ１及び受電コイルＬ２に流れる交流信号の周波数（ｆ１，ｆ２；ｆ１≒ｆ２）とは異なる周波数（ｆ３；ｆ３≠ｆ１，ｆ３≠ｆ２）の交流信号を用いて、検知コイルＬ４及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器の２か所の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）を測定し、その２つの電圧値の比からＱ値を計算する。
しかし、スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合、異物検知では必要の無い、非接触給電の周波数（ｆ１，ｆ２）に起因する非常に大きな電圧が生じることが分かる。図１１Ａの例では、電圧の波形４５ａは、実効値６９０ｍＶ、ｐ-ｐ（ピーク・ツー・ピーク）値２．２５Ｖであった。
この電圧は、検知コイルＬ４及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器の２か所の電圧値を測定する際に、大きな不要雑音（ノイズ）となる。すなわち、スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合、この不要雑音により、異物金属の検出精度が大きく低下してしまう。

一方、図１１Ｂは、送電装置１１及び受電装置２１を用いて実際に非接触給電の動作をさせて、検知コイルＬ３を図６Ａに示すように受電コイルＬ２内部に配設した場合の、検知コイルＬ３及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器で生じる電圧の波形４６ａを示したものである。

スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合と比べて、８の字形状の検知コイルＬ３を用いる場合には、非接触給電の周波数（ｆ１，ｆ２；ｆ１≒ｆ２）に起因する電圧がほとんど生じていないことが分かる。図１１Ｂの例では、電圧の波形４６ａは、実効値２７．７ｍＶ、ｐ-ｐ（ピーク・ツー・ピーク）値３９０ｍＶであった。
実際の非接触給電システム１００では、送電コイル及び受電コイルに流れる交流信号の周波数（ｆ１，ｆ２）とは異なる周波数（ｆ３；ｆ３≠ｆ１，ｆ２）の交流信号を用いて、検知コイルＬ３及び共振用コンデンサＣ３で構成されるＬＣ共振器の２か所の電圧値を測定し、その２つの電圧値の比からＱ値を計算する。つまり、スパイラル形状の検知コイルＬ４を用いる場合よりも、８の字形状の検知コイルＬ３を用いる場合の方が、不要雑音が少ないので、異物金属の検知精度が極めて高いと言える。

なお、スパイラル形状のコイルを送電コイルＬ１もしくは受電コイルＬ２から生じる磁束が通過する場合、通り抜ける磁束が時間（位相）によって変化するので、その変化を妨げる方向に電流を流そうとする起電力が、スパイラル形状のコイルに誘起される（ファラデーの電磁誘導の法則，レンツの法則）。
一方、８の字形状のコイルを送電コイルＬ１もしくは受電コイルＬ２から生じる磁束が通過する場合、８の字形状のコイルを構成する２つのコイル（図６ＢのコイルＬ３１，Ｌ３２）それぞれに、略同一方向の磁束が通過することになる。しかし、８の字形状のコイルを構成する２つのコイルは互いの巻き線方向が異なるように電気的に接続されているので、その２つのコイルに略同一方向の磁束が通過する場合には、互いのコイルに生じる起電力が打ち消し合うので、８の字形状のコイル全体として見るとスパイラル形状のコイルのような起電力が生じない。そのため、上述したような、不要雑音（ノイズ）が少ないという効果が８の字形状のコイルでは得られる。

ただし、８の字形状のコイルを構成する２つのコイルを通過する磁束が互いに大きく異なると、８の字形状のコイルでも不要雑音が大きく生じる。不要雑音を生じにくくするためには、８の字形状のコイルの中心点と、送電コイルＬ１もしくは受電コイルＬ２の中心点とは同軸上にあることが望ましい。

（２．５ 測定データ）
ここで、本実施形態に係る非接触給電システム１００について種々の測定を行った結果を示す。
図１２は、異物検知装置３１の有無による非接触給電システム１００の給電効率の違いを示したものである。ただし、異物検知装置３１内の検知コイルＬ３は、図６に示すような関係で受電コイルＬ２内に配設している。図１２より、異物検知装置３１（検知コイルＬ３および共振用コンデンサＣ３）の有無によって非接触給電システム１００の給電効率がほとんど変化していないことが分かる。これは、上述したように、検知コイルＬ３が、該検知コイルＬ３からの磁束漏れが小さく、外部要因（送電コイルＬ１，受電コイルＬ２，磁気遮蔽材４１，給電装置１０及び電子機器２０Ａ（２０Ｂ）を構成する金属材や磁性材など）による検知コイルＬ３の電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化が小さいコイルなためである。

図１３は、検知コイルの異物金属の検知精度を示したものである。
図１３Ａは、８の字形状のコイルを検知コイルとして用いた場合の、異物金属の検知精度の一例を表す特性図である。なお、図１３Ａでは、電子機器２０Ａ内に検知コイルを実装した場合の、検知コイルのＱ値を１００％と規定している。
８の字形状の検知コイルを給電装置１０の送電部１２（送電コイルＬ１）上に配置すると、検知コイルが送電部１２（送電コイルＬ１，磁性材，内部金属など）の影響を多少受けるため、給電装置１０がないとき（Ｑ値４７ａ）と比較して検知コイルのＱ値は若干低下する（Ｑ値４７ｂ）。ただし、異物金属を配置した場合の、検知コイルのＱ値低下の方が断然大きい（Ｑ値４７ｃ）ため、精度良く異物金属を検知できることとなる。

また、図１３Ｂは、スパイラル形状のコイルを検知コイルとして用いた場合の、異物金属の検知精度の一例を表す特性図である。なお、図１３Ｂでも、電子機器２０Ａ内に検知コイルを実装した場合の、検知コイルのＱ値を１００％と規定している。
スパイラル形状の検知コイルを給電装置１０の送電部１２（送電コイルＬ１）上に配置すると、検知コイルが送電部１２（送電コイルＬ１，磁性材，内部金属など）の影響を大きく受けるため、給電装置１０がないとき（Ｑ値４８ａ）と比較して検知コイルのＱ値が大幅に低下する（Ｑ値４８ｂ）。そのため、異物金属を配置しても、検知コイルのＱ値があまり変化しない（Ｑ値４８ｂ，４８ｃ）ので、スパイラル形状のコイルを検知コイルとして用いる場合、異物金属の検知精度が極端に悪化する。

上述した第１の実施形態によれば、異物検知装置を備えた非接触給電システムにおいて、検知コイルに８の字形状のコイルを適用すると、検知コイルからの磁束漏れ、外部要因による検知コイルの電気特性（電気的なパラメータ）の変化、検知コイルに生じる不要雑音などを大幅に改善できる。それにより、異物金属などの磁束によって発熱しうる異物を、センサを新たに設けることなく検知し、かつその検知精度を飛躍的に向上させることが可能となる。

なお、本実施形態では、非接触給電の動作中に異物検知を行う例を用いて説明した。しかし、このような場合だけには限定されず、様々な変形が可能である。例えば、異物検知の動作中に、非接触給電の動作を停止させることや、非接触給電で供給する電力などを制限することも想定される。
このような場合には、検知コイルに生じる不要雑音が小さくなるので、送電コイルや受電コイルを流れる交流信号の周波数と、検知コイルを流れる交流信号の周波数とを必ずしも異ならせる必要はない。つまり、非接触給電の動作で用いられる交流信号の周波数（ｆ１≒ｆ２）と、略同一の周波数の交流信号を用いて異物検知を動作させてもよい。また、これらのような場合には特に、送電コイルもしくは受電コイルと、検知コイルとを同一にすることもできる。

［変形例１］
上記第１の実施形態では、図６及び図７に示すような一つなぎの８の字形状の検知コイルを用いる場合についてのみ説明したが、図１４に示すような８の字形状の検知コイル（磁気結合素子）を用いてもよい。
図１４の例では、８の字形状の検知コイルＬ３´が、スパイラル形状のコイルＬ３１とコイルＬ３２とで構成されており、コイルＬ３１の一端とコイルＬ３２の一端とが半田やコネクタなどを用いて電気的に直列に接続（結線）されている。ただし、図１０Ｂ及び図１４の例で示すように、コイルＬ３１から生じる磁束（磁力線）の向きと、コイルＬ３２から生じる磁束（磁力線）の向きとが、互いに略逆方向となるように接続されている。

なお、この接続は、電気的に並列、もしくは直列と並列とを組み合わせたような構成であっても構わない。
例えば、電気的に直列の場合では、コイルＬ３１側の引き出し線５１とコイルＬ３２側の引き出し線５２とを用いて電圧を測定する。また、電気的に並列の場合では、コイルＬ３１とコイルＬ３２の接合部５３を基準電位点として、コイルのＬ３１の接合部５３と引き出し線５１間、もしくは、コイルＬ３２の接合部５３とコイルＬ３２間の電圧を測定する。

本変形例によれば、単体のスパイラル形状のコイルを接合して８の字形状の検知コイルを構成しているので、一つなぎの８の字形状のコイルと比較して、容易に２つのコイルの電気的特性をほぼ等しくすることができる。

以上、本開示の第１の実施形態の例として、２つのコイルで構成された一つの磁気結合素子（８の字形状のコイル）を検知コイルに適用した場合の一例を説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、異物の検知精度などを向上させるために、複数のコイルを電気的に接続したような形状で構成された、１または複数の磁気結合素子を用いることが望ましい場合もある。
すなわち、異物の検知精度などを更に向上させるために、複数のコイルを電気的に接続したような形状で構成され、これら複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルから生じる磁束の向きと、これら複数のコイルのうちの残りのコイルから生じる磁束の向きとが、互いに略逆方向である１または複数の磁気結合素子を用いることがより望ましいと言える。
以下、本開示の他の実施形態の例について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

＜３．第２の実施形態＞
第１の実施形態に係る８の字形状のコイルに限らず、田の字形状（２×２格子型形状）のコイルを検知コイル（磁気結合素子）として用いることができる。以下、本開示の第２の実施形態として、検知コイルに田の字形状のコイルを適用した例を説明する。

図１５は、本開示の第２の実施形態に係る田の字形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。
田の字形状の検知コイルＬ３Ａは、スパイラル形状の４つのコイルＬ３１〜Ｌ３４を、電気的に直列に接続（結線）したような構成のコイルである。コイルＬ３３，Ｌ３４は、スパイラル形状のコイルＬ３１，Ｌ３２とほぼ同様の構成である。コイルＬ３１は引き出し線５１、コイルＬ３４は引き出し線５２を有する。コイルＬ３２とコイルＬ３３は引き出し線がなく、それぞれに隣接するコイルＬ３１，Ｌ３４と電気的に接続している。本例の検知コイルＬ３Ａは、ある時間（位相）においてコイルＬ３１，Ｌ３３から生じる磁束（磁力線）の向きと、コイルＬ３２，Ｌ３４から生じる磁束（磁力線）の向きとが、互いに略逆方向となるように接続されている。
なお、この接続は、図１４の例と同様に、電気的に並列、もしくは直列と並列とを組み合わせたような構成であっても構わない。

本実施形態においても、検知コイルＬ３Ａの内寸Ａもしくは外寸Ｂと、受電コイルとの関係は、第１の実施形態で説明した関係にあることが望ましい。

上述した第２の実施形態によれば、第１の実施形態の作用及び効果に加え、以下のような作用効果がある。
第２の実施形態に係る検知コイルは、４つのコイルからなる田の字形状のコイルであり、第１の実施形態に係る８の字形状のコイルと比較してコイルの数が増えたことで、検知コイルの専有面積が大きくなり、検知範囲が拡大する。例えば、第２の実施形態に係る検知コイルの場合、第１の実施形態の検知コイルと比較して検知範囲は２倍になる。
ただし、検出精度に関しては、第１の実施形態の検知コイルのほうが良いので、検出精度又は検知範囲のいずれを優先させるかで第１の実施形態又は第２の実施形態のいずれを採用するか決定してもよい。

［変形例１］
図１６は、本開示の第２の実施形態の第１変形例に係る田の字形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。
田の字形状の検知コイルＬ３Ｂは、検知コイルＬ３Ａと異なり、ある時間（位相）において引き出し線５１，５２が形成されたコイルＬ３１，Ｌ３４´から生じる磁束（磁力線）の向きと、コイルＬ３２，Ｌ３３´から生じる磁束（磁力線）の向きとが、互いに略逆方向となるように接続されている。
なお、この接続は、図１４の例と同様に、電気的に並列、もしくは直列と並列とを組み合わせたような構成であっても構わない。

＜４．第３の実施形態＞
また、上記第２の実施形態に係る田の字形状のコイルに限らず、格子型形状のコイルを検知コイル（磁気結合素子）として用いることができる。以下、本開示の第３の実施形態として、検知コイルに格子型形状のコイルを適用した例を説明する。

図１７は、本開示の第３の実施形態に係る格子型形状の検知コイルの構成例を示す平面図である。
格子型形状の検知コイルＬ３Ｃは、多数のコイルを電気的に直列、並列、もしくは直列と並列とを組み合わせたように接続したような構成のコイルである。図１７の例は、直列接続した２１個のスパイラル形状のコイルＬ３１〜Ｌ３２１から検知コイルを構成する場合の一例である。
この検知コイルＬ３Ｃは、例えば磁気遮蔽材４１の平面と平行に、コイルＬ３１〜Ｌ３２１がマトリクス状に配置され、コイルＬ３１からコイルＬ３２１までが順に一つなぎに接続されている。例えば左から右へコイルＬ３１〜Ｌ３７が接続し、次に一段下げて右から左へコイルＬ３８〜Ｌ３１４が接続し、さらに一段下げて左から右へコイルＬ３１５〜Ｌ３２１が接続されている。コイルＬ３１〜Ｌ３２１は、ある時間（位相）において隣り合うコイルが生じる磁束（磁力線）の向きが互いに略逆方向となるように接続されている。

このように、検知コイルは、スパイラル形状、ヘリカル形状、もしくはスパイラル形状とヘリカル形状とを組み合わせた形状などの複数のコイル（基本的な０の字形状のコイル）を、電気的に直列、並列、もしくは直列と並列とを組み合わせたように接続したような構成であってもよい。ただし、ある時間（位相）において検知コイルを構成する複数のコイルのうちの、少なくとも一つ以上のコイルから生じる磁束（磁力線）の向きと、残りのコイルから生じる磁束（磁力線）の向きとが、互いに略逆方向となるように接続されていることが望ましい。

また、検知コイルが複数のコイルから構成される場合、少なくとも一つ以上のコイルから生じる磁束（磁力線）の総和と、残りのコイルから生じる略逆方向の磁束（磁力線）の総和と、が略等しい場合が特に望ましい。この場合、検知コイルからの磁束漏れ、外部要因による検知コイルの電気特性（電気的なパラメータ）の変化、検知コイルに生じる不要雑音などが特に小さくなる。磁束の総和を等しくするため、検知コイルを構成する複数のコイルが、それぞれ略同一な形状の場合には、複数のコイルの数は偶数であることが望ましい。
さらに、略逆方向の磁束（磁力線）が生じるコイルの数は、検知コイルを構成する複数のコイルの数の半分であることが望ましい。この場合、検知コイル内の磁束分布が略均一になるので、異物金属の検知精度が安定する。

なお、検知コイルを構成する複数のコイルのうち、少なくとも一つ以上のコイルの内寸が、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが望ましい。
加えて、検知コイルを構成する複数のコイルの全体の内寸Ａが、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが望ましい。検知コイルを構成する複数のコイルの全体の内寸は、図１７に示すように、短手方向の内寸Ａもしくは長手方向の内寸Ａ´のいずれでもよい。
さらに、検知コイルの全体の外寸が、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが特に望ましい。
これらの条件は、外部要因による検知コイルの電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化を小さくするためである。

また、検知コイルの形状は、検知コイルに生じる不要雑音を効果的に抑圧するため、略回転対称、略線対称、略点対称などのような略対称形状であることが望ましい。ただし、異物金属の検知精度を落としても、異物金属の検知範囲を拡げたい場合にはその限りではない。

上述した第３の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して、検知コイルを構成するコイルの数がさらに多いため、検知コイルの検知範囲が格段に広がる。

＜５．第４の実施形態＞
さらに、上述した第１〜第４の各実施形態では、検知コイルを１つ配設する場合について説明したが、そのような場合には限られず、例えば図１８及び図１９に示すように、検知コイル（磁気結合素子）を２以上の複数配設するようにしてもよい。それに対応して、異物検知装置３１も複数配設するようにしてもよい。もしくは、異物検知装置を１または複数として、複数配置した検知コイルの切り替え（スイッチング）ができるようにしてもよい。

図１８は、本開示の第４の実施形態に係る、２つの８の字形状の検知コイルが配設された検知コイル部６１の平面図である。
本例の検知コイル部６１は、２つの検知コイルＬ３−１と検知コイルＬ３−２を、各々の引き出し線５１，５２がある側の反対側同士を付き合わせるようにして配置して構成されている。検知コイルＬ３−１，Ｌ３−２の各々は、検知コイルＬ３´と同様の構成であり、一つの検知コイルは２つのスパイラル形状のコイルから構成されている。なお、本例の検知コイル部６１を、検知コイルＬ３を用いて構成できることは勿論である。

ここで、検知コイルＬ３−１と検知コイルＬ３−２のそれぞれの導電線を所定量重ねて配置してもよい。このように配置することにより、検知コイルＬ３−１と検知コイルＬ３−２の検知範囲がオーバーラップするので、検知コイルＬ３−１と検知コイルＬ３−２との間の異物を検知できない不感帯が解消される。

［変形例１］
図１９は、本開示の第４の実施形態の第１変形例に係る、２つの８の字形状の検知コイルが配設された検知コイル部の平面図である。
本例の検知コイル部６２は、２つの検知コイルＬ３−１と検知コイルＬ３−２´を、各々の引き出し線５１，５２がある側の反対側同士を突き合わせるようにして配置して構成されている。検知コイルＬ３−２´のコイルＬ３１´及びコイルＬ３２´は、検知コイルＬ３−２のコイルＬ３１及びコイルＬ３２と磁束（磁力線）の向きを逆転した構成としている。

なお、図１８及び図１９に示した複数の検知コイルは、各検知コイルを構成する複数のコイルのうち、少なくとも一つ以上のコイルの内寸が、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが望ましい。
加えて、複数の検知コイルを構成する複数のコイルの全体の内寸が、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが望ましい。
さらに、複数の検知コイルの全体の外寸が、送電コイルもしくは受電コイルの内寸より小さいことが特に望ましい。
これらは、外部要因による検知コイルの電気特性（Ｑ値，Ｌ値など）の変化を小さくするためである。

また、複数の検知コイルは、該検知コイルに生じる不要雑音を効果的に抑圧するため、略回転対称、略線対称、略点対称などのような略対称形状となるように配設されていることが望ましい。ただし、異物金属の検知精度を落としても、異物金属の検知範囲を拡げたい場合にはその限りではない。

上述した第４の実施形態によれば、複数の検知コイル（磁気結合素子）を有する検知コイル部に対し、１つの異物検知装置を用いて複数の検知コイルを、時分割で切り替えて使用することができる。また、複数の異物検知装置を用いて、複数の検知コイルのうちの一つを主検知コイル、残りを副検知コイルとして使用することもできる。

なお、複数のコイルで構成される一又は複数の検知コイルを合計した外寸が、受電コイル（もしくは送電コイル）の内寸よりも大きい場合には、一又は複数の検知コイルの一部もしくは全てと受電コイル（もしくは送電コイル）とが同一平面上に配設されないことになる。このような場合には、一又は複数の検知コイルの少なくとも一部もしくは全てと、受電コイル（もしくは送電コイル）との間に、磁性材などを配設することも想定される。これは、受電コイル（もしくは送電コイル）の巻線部分上もしくはパターン部分上に、一又は複数の検知コイルを配設する場合の、一又は複数の検知コイルのＱ値低下を防ぐためである。

＜６．第５の実施形態＞
次に、本開示の第５の実施形態として、受電コイルと複数の検知コイル（磁気結合素子）を同一平面外に配設した例を説明する。
図２０は、本開示の第５の実施形態に係る検知コイルの配設例の説明図である。図２０Ａは受電コイルの例、図２０Ｂは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２０Ｃは受電コイルの中央に一部の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。

図２０Ａに示す受電部２２Ａでは、磁気遮蔽材４１の上に受電コイルＬ２を配置し（図２０Ａ）、その受電コイルＬ２の上に磁性材６５を介して、例えば検知コイルＬ３−１〜Ｌ３〜４を配置している。
受電コイルＬ２は、導電線が同一平面上でスパイラル状（例えば略正円形や略楕円形、略長円形、略四角形など）に複数回巻回されて形成されており、本例では、導電線が略四角形のスパイラル状に巻回されている。その略四角形の受電コイルＬ２の４辺のそれぞれに、検知コイルＬ３−１〜Ｌ３〜４の縦横のフェレ径（射影幅）とほぼ同じ大きさの磁性材６５が載置されている。そして、各磁性材６５の上に検知コイルＬ３−１〜Ｌ３〜４が配設されている。

検知コイルＬ３−１〜Ｌ３〜４は、図１５〜図１９に示したように、４つの８の字形状のコイルを一つなぎに接続してもよいし、複数の検知コイルに分割してもよい。

上述した第５の実施形態では、受電コイルと検知コイルを同一平面外に配設する場合、すなわちＺ方向における同一平面に配設しない場合でも、第２〜第４の実施形態と同様に、異物金属を検知できることが実験により確かめられている。

なお、図２０Ｂに示すように、受電コイルＬ２と検知コイルＬ３−１〜Ｌ３〜４との間に、検知コイルのＱ値低下を防ぐために、磁性材を配置するのが望ましいが、その限りではない。

また、図２０Ｃに示すように、受電コイルＬ２中央に検知コイルを配設して受電部２２Ａ´を構成してもよい。その場合には、検知コイルの一部（例えば図２０Ｃの検知コイルＬ３Ａ）が受電コイルＬ２と同一平面上に配設され、残りの検知コイルが受電コイルＬ２と同一平面外に配設される、ことも想定される。もちろん、検知コイルが全て、受電コイルＬ２と同一平面外に配設されていても構わない。

＜７．第６の実施形態＞
次に、本開示の第６の実施形態として、広い範囲において異物金属が発熱する場合の対策例を説明する。
図２１は、本開示の第６の実施形態に係る検知コイル（磁気結合素子）の配設例の説明図である。図２１Ａは受電コイルと異物金属の例、図２１Ｂは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２１Ｃは図２１Ｂの複数の検知コイルの上にさらに複数の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。

図２１Ａに示すように、受電コイルＬ２の外側の広い範囲（破線部）で異物金属７０が発熱することも考えられる。このように広い範囲で異物金属が発熱する場合、その対策として検知コイルを広範囲に複数配置することが考えられる。
図２１Ｂに示す受電部２２Ｂは、受電コイルＬ２の上に、例えば１０個の８の字形状の検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−１０−１が配設されている。この１０個の検知コイル全体の縦横のフェレ径は、受電コイルＬ２より大きい。図２１Ｂでは、隣接する８の字形状の検知コイルを識別できるよう、検知コイルを白ぬき又は灰色で表している。

ただし、図２１Ｂの配列例の場合では、ある検知コイルとそれに隣接する検知コイルとの間に、異物金属を検知できない不感帯が存在しうる。そのため、図２１Ｃの配設例のように、検知コイルを２層以上の領域に配設するのが望ましい場合もある。ここでは、受電コイルＬ２の上に配置した１０個の検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−１０−１（第１層）の上に、さらに１０個の検知コイルＬ３−１−２〜Ｌ３−１０−２（第２層）を配置して受電部２２Ｂ´を構成している。

このとき、第１層の検知コイルに対して第２層の検知コイルを１／２ピッチずらして配置することにより、隣接する検知コイル間の不感帯が解消される。また、第１層において８の字形状の検知コイルを縦向き（Ｙ方向）に並べ、第２層において検知コイルを横向き（Ｘ方向）に並べると、第１層の検知コイルと異なる方向の磁束変化を検知できるので、不感帯がより確実に解消され、異物金属の検知精度が向上する。

上述した第６の実施形態よれば、受電コイルの広い範囲で異物金属を検知することができる。また、検知コイルを２層以上の領域に配置することにより、異物金属を検知できない不感帯を解消することができる。

［変形例１］
図２２は、本開示の第６の実施形態の第１変形例に係る検知コイルの配設例の説明図である。図２２Ａは受電コイル上に複数の検知コイルを配設した例、図２２Ｂは図２２Ａの複数の検知コイルの上にさらに複数の検知コイルを配設した例をそれぞれ示す平面図である。
この図２２に示す例は、図２１に示した第６の実施形態の受電部２２Ｂが検知コイルを受電コイルの縦横方向に配置するのに対して、検知コイルを受電コイルの斜め方向に配置するものである。

図２２Ｂに示す受電部２２Ｃは、受電コイルＬ２の上に、例えば９個の８の字形状の検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−９−１が、略四角形の受電コイルＬ２の対角線方向（斜め方向）に配設されている。この９個の検知コイル全体の縦横のフェレ径は、受電コイルＬ２より大きい。図２２Ｂでは、隣接する８の字形状の検知コイルを識別できるよう、検知コイルを白ぬき、灰色又は黒色で表している。

また、隣接する検知コイル間の不感帯を解消するため、受電コイルＬ２の上に配置した第１層の検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−９−１の上に、第２層の検知コイルＬ３−１−２〜Ｌ３−９−２を配置して受電部２２Ｃ´を構成している。このとき、第２層の検知コイルＬ３−１−２〜Ｌ３−９−２は、第１層の検知コイルＬ３−１−１〜Ｌ３−９−１が配置された対角線方向と異なる対角線方向に配置してある。

本例によれば、第２層の検知コイルを、第１層の検知コイルが配列された対角線方向と異なる対角線方向に配置することで、第１層の検知コイルと異なる方向の磁束変化を検知できるので、不感帯がより確実に解消され、異物金属の検知精度が向上する。

＜８．その他＞
上述した第１〜第６の実施形態では、検知コイルを含む異物検知装置が、２次側機器（給電対象機器）としての電子機器内に配設されている場合について説明した。
ただし、この場合には限られず、検知コイルを含む異物検知装置が、１次側機器としての給電装置内に配設されているようにしてもよい。このような場合には、上記第１の実施形態で説明した受電コイルを送電コイルに、送電コイルを受電コイルに置き換えて考えればよい。また、検知コイルを含む異物検知装置は、１次側機器内および２次側機器内の両方に配設されていてもよい。
さらに、検知コイルを含む異物検知装置が、１次側機器および２次側機器とは別体である他の装置内に配設されているようにしてもよい。

すなわち、上記各実施形態等で説明した検知コイルを含む異物検知装置は、１次側機器内、給電対象機器としての２次側機器内、及びこれらの１次側機器及び２次側機器とは別体である他の装置内のうちの少なくとも１つに設けられているようにすればよい。

また、上記各実施形態についての説明では、磁気結合素子（検知コイル）のＱ値変化、もしくは磁気結合素子を少なくとも含んで構成されるＬＣ共振器（共振回路）のＱ値変化から、異物の有無を検知するシステム（例えば異物検知装置）の例を説明した。しかし、その例に限定されず、磁気結合素子に関連する、別の手段を用いて異物の有無を検知する異物検知システムであってもよい。
例えば、磁気結合素子のＱ値の測定結果、もしくは磁気結合素子を少なくとも含んで構成されるＬＣ共振器（共振回路）のＱ値の測定結果に基づいて計算（概算、間接測定）した、別の電気的なパラメータを基準として異物検知を行う場合も想定される。
また、磁気結合素子単体や、磁気結合素子を利用した装置およびシステムに関連する、何らかの電気特性（電気的なパラメータ）の変化に基づいて異物検知を行う場合も想定される。電気特性（電気的なパラメータ）の例として、例えば電力値、電圧値、電流値、力率、エネルギー効率、伝送効率、給電効率、充電効率、エネルギー損失、検出信号の振幅、位相、周期、パルス幅、デューティ比、インピーダンス値、相互インダクタンス値、結合係数、磁束量、磁束密度、キャパシタンス値、自己インダクタンス値、共振周波数、搬送波周波数、信号波周波数、変調度、信号レベル、雑音レベル、温度などが挙げられる。
そして、本開示に係る異物検知システムでは、上述したような異物検知の手段のうちの１つだけでなく、複数の異物検知の手段を組み合わせて利用（併用）することも想定される。

また、上記各実施形態では、送電コイル及び受電コイルを１つずつ配設する場合についてのみ説明したが、そのような場合には限られず、例えば、送電コイルもしくは受電コイルを複数（２つ以上）配設するようにしてもよい。

加えて、上述したＬＣ共振器（共振回路）以外にも、他のＬＣ共振器（共振回路）が非接触給電システム（非接触給電機能や異物検知機能）で使われていてもよい。

また、上記各実施形態等では、各コイル（送電コイル、受電コイル、検知コイル）をスパイラル形状（平面形状）もしくは厚み方向に巻線が巻回しているヘリカル形状としているが、この例に限られない。例えばスパイラル形状のコイルを２層で折り返すように配置するα巻き形状や、更なる多層のスパイラル形状などによって、各コイルを構成してもよい。

また、送電コイルや受電コイルを、８の字形状、田の字形状、格子型形状などのような磁束漏れを小さくできる形状のコイルにより構成してもよい。

また、検知コイルを送電コイルもしくは受電コイルなどと一体化させて、送電コイルや受電コイルなどの非接触給電用コイルを検知コイルとして併用してもよい。加えて、誘導加熱用コイルや無線通信用コイルなどの、非接触給電以外の用途に使われるコイルを検知コイルとして併用してもよい。
すなわち、上記各実施形態では、磁気結合素子を検知コイルとした場合の例を用いて説明したが、この磁気結合素子が、非接触給電用のコイル（送電コイル，受電コイル）、誘導加熱用コイル、無線通信用コイルなどであり、これらのコイルが異物検知の用途も兼ねて使われている場合も想定される。

また、送電装置の送電部内、受電装置の受電部内及び検知コイル周辺には、不要な磁束（磁力線，磁界）漏れを防ぐことや伝送効率（給電効率）を向上させることなどを目的として、磁性材料や金属材料などを配設していてもよい。

また、各共振用コンデンサ（特に、異物検知装置内の共振用コンデンサ）としては、固定の静電容量値を用いる場合には限られず、静電容量値が可変にできるような構成（例えば、スイッチ等によって、複数の容量素子の接続経路を切り替える構成等）としてもよい。そのような構成とした場合、静電容量値の調整によって、共振周波数の制御（最適化）を行うことが可能となる。

加えて、上記各実施形態等では、給電装置及び電子機器等の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、給電装置（送電装置）や電子機器（受電装置）内に、通信機能や何かしらの検出機能、制御機能、表示機能、２次側機器を認証する機能、２次側機器が１次側機器上にあることを判別する機能、本開示とは別の手段で異物金属などの混入を検知する機能、などを搭載するようにしてもよい。

また、上記各実施形態等では、通信機能として負荷変調を用いる場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。例えば、通信機能として負荷変調以外の変調方式を用いても構わないし、無線通信用アンテナや無線通信用コイルなどを設けて、変調方式以外の手法で通信を行っても構わない。一方、非接触給電機能（送電装置及び受電装置）及び異物検知機能（異物検知装置）の構成次第では、通信機能自体を設けないようにしてもよい。同様に、上記各実施形態等で説明に用いた、各種の構成要素（部位、部品、回路など）は、非接触給電機能（送電装置及び受電装置）及び異物検知機能（異物検知装置）の構成次第では、それらの一部を設けないようにしてもよい。

また、上記各実施形態等では、非接触給電システム内に複数（２つ）の電子機器が設けられている場合を例に挙げて説明したが、この例には限られず、非接触給電システム内に１つ又は３以上の電子機器が設けられていてもよい。

さらに、上記各実施形態等では、給電装置の一例として、携帯電話機等の小型の電子機器（ＣＥ機器）向けの充電トレーを例に挙げて説明したが、給電装置はそのような家庭用の充電トレーには限定されず、様々な電子機器の充電器として適用可能である。また、必ずしも給電装置は、トレー型である必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。

また、上記各実施形態では、給電対象機器の一例として電子機器を挙げて説明したが、これには限られず、電子機器以外の給電対象機器（例えば、電気自動車等の車両など）であってもよい。

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数のコイルで構成される１又は複数の磁気結合素子と、
前記磁気結合素子もしくは前記磁気結合素子を少なくとも含む回路に関する電気的なパラメータを測定し、前記電気的なパラメータの変化から、磁束によって発熱しうる異物の有無を判定する検知部と、を備え、
前記１又は複数の磁気結合素子は、前記複数のコイルが電気的に接続されており、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルから生じる磁束の向きと、前記複数のコイルのうちの残りのコイルから生じる磁束の向きとが、互いに略逆方向である
検知装置。
（２）
前記電気的なパラメータは、前記磁気結合素子もしくは前記磁気結合素子を少なくとも含む回路のＱ値である
前記（１）に記載の検知装置。
（３）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルの最内周部分間の寸法が、非接触給電に用いられる非接触給電用コイルの最内周部分間の寸法よりも小さい
前記（１）又は（２）に記載の検知装置。
（４）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルの最外周部分間の寸法が、前記非接触給電用コイルの最内周部分間の寸法よりも小さい
前記（３）に記載の検知装置。
（５）
前記１又は複数の磁気結合素子の中心点と前記非接触給電用コイルの中心点とが、略同一軸上に位置している
前記（１）〜（４）のいずれかに記載の検知装置。
（６）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルの最内周部分より内側領域の面積の総和が、前記非接触給電用コイルの最内周部分より内側領域の面積よりも小さい
前記（３）〜（５）のいずれかに記載の検知装置。
（７）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルの最外周部分より内側領域の面積の総和が、前記非接触給電用コイルの最内周部分より内側領域の面積よりも小さい
前記（４）〜（６）のいずれかに記載の検知装置。
（８）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルから生じる、略同方向の磁束の総和と略逆方向の磁束の総和とが、略同一である
前記（１）〜（７）のいずれかに記載の検知装置。
（９）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルの数が、偶数である
前記（１）〜（８）のいずれかに記載の検知装置。
（１０）
前記１又は複数の磁気結合素子のうち少なくとも１の磁気結合素子を構成する複数のコイルが、８の字形状、田の字形状又は格子型形状に配置されている
前記（１）〜（９）のいずれかに記載の検知装置。
（１１）
前記１又は複数の磁気結合素子を構成する複数のコイルが、電気的に直列、並列、又は直列と並列を組み合わせて接続された構成である
前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の検知装置。
（１２）
前記複数の磁気結合素子が、回転対称、線対称又は点対称のいずれかの対称形状に配置されている
前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の検知装置。
（１３）
前記１又は複数の磁気結合素子と非接触給電に用いられる非接触給電用コイルとが、略同一平面上に配設されている
前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の検知装置。
（１４）
非接触給電に用いられる非接触給電用コイルは、給電元側の機器内に配設される送電コイル、又は給電先側の機器内に配設される受電コイルである
前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の検知装置。
（１５）
前記磁気結合素子を少なくとも含む回路が、共振回路である
前記（１）〜（１４）のいずれかに記載の検知装置。
（１６）
給電元との非接触給電に用いられる受電コイルと、
複数のコイルで構成される１又は複数の磁気結合素子と、
前記磁気結合素子もしくは前記磁気結合素子を少なくとも含む回路に関する電気的なパラメータを測定し、前記電気的なパラメータの変化から、磁束によって発熱しうる異物の有無を判定する検知部と、を備え、
前記磁気結合素子は、前記複数のコイルが電気的に接続されており、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルから生じる磁束の向きと、前記複数のコイルのうちの残りのコイルから生じる磁束の向きとが、互いに略逆方向である
受電装置。
（１７）
給電先との非接触給電に用いられる送電コイルと、
複数のコイルで構成される１又は複数の磁気結合素子と、
前記磁気結合素子もしくは前記磁気結合素子を少なくとも含む回路に関する電気的なパラメータを測定し、前記電気的なパラメータの変化から、磁束によって発熱しうる異物の有無を判定する検知部と、を備え、
前記磁気結合素子は、前記複数のコイルが電気的に接続されており、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルから生じる磁束の向きと、前記複数のコイルのうちの残りのコイルから生じる磁束の向きとが、互いに略逆方向である
送電装置。
（１８）
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
前記送電装置又は前記受電装置の少なくともいずれかにおいて、
複数のコイルで構成される１又は複数の磁気結合素子と、
前記磁気結合素子もしくは前記磁気結合素子を少なくとも含む回路に関する電気的なパラメータを測定し、前記電気的なパラメータの変化から、磁束によって発熱しうる異物の有無を判定する検知部と、を備え、
前記磁気結合素子は、前記複数のコイルが電気的に接続されており、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルから生じる磁束の向きと、前記複数のコイルのうちの残りのコイルから生じる磁束の向きとが、互いに略逆方向である
非接触給電システム。

なお、上述した各実施形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、又は、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。

また、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵ等の制御装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。

この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。

以上、本開示は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。
すなわち、上述した各実施形態の例は、本開示の好適な具体例であるため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の技術範囲は、各説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序及び各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また説明に用いた各図における寸法、形状及び配置関係も概略的なものである。

１０…給電装置、 １１…送電装置、 １２…送電部、 ２０Ａ，２０Ｂ…電子機器、 ２１…受電装置、 ２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…受電部、 ３１…異物検知装置、 ３２…異物検知回路、 ４１…磁気遮蔽材、 ５３…接合部、 ６１，６２…検知コイル部、 ６５…磁性材、 １００…非接触給電システム、 Ａ，Ｃ…内寸、Ｂ…外寸、Ｌ１…送電コイル、 Ｌ２…受電コイル、 Ｌ３，Ｌ３´，Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂ，Ｌ３Ｃ…検知コイル、 Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４…コイル

Claims (18)

1. 第１層に配置された第１のコイルと、
   前記第１のコイルに重なるように、第２層に配置された第２のコイルと、
   前記第１のコイル及び前記第２のコイルと重なるように、第３層に配置された第３のコイルと、を備える
   送電装置。
2. 前記第１のコイルは、受電側と接触することなく該受電側へ給電するように構成されている
   請求項１に記載の送電装置。
3. 前記第２のコイルは、受電側と接触することなく該受電側へ給電するように構成されている
   請求項１に記載の送電装置。
4. 前記第３のコイルは、受電側と接触することなく該受電側へ給電するように構成されている
   請求項１に記載の送電装置。
5. 前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルは、他の装置に電力を伝送するように構成されている
   請求項１に記載の送電装置。
6. 前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルは、当該送電装置と受電側との間に異物が存在するかどうかを検出するように構成されている
   請求項１に記載の送電装置。
7. 少なくとも前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルのＱ値の変化、又は前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルを少なくとも含む回路のＱ値の変化を検出するように構成されている
   請求項６に記載の送電装置。
8. １又は複数の磁気結合素子に含まれる、前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルから生じる略同方向の磁束の総和と略逆方向の磁束の総和とが、略同じである
   請求項１に記載の送電装置。
9. 当該送電装置と受電側が電磁誘導により結合される
   請求項２に記載の送電装置。
10. 前記第２のコイル及び前記第３のコイルは、複数の８の字形状、田の字形状又は格子型形状に配置される
    請求項１に記載の送電装置。
11. 前記第１のコイルは、受電側に送電するように構成されており、
    前記第２のコイル及び前記第３のコイルが、当該送電装置と受電側との間に異物が存在するかどうかを検出するように構成されている
    請求項１に記載の送電装置。
12. １以上の前記第１のコイル、前記第２のコイル及び前記第３のコイルが、回転対称、線対称又は点対称のいずれかの対称形状に配置されている 請求項２に記載の送電装置。
13. 当該送電装置の筐体と前記第２のコイルとの間に磁気遮蔽材が配置されている
    請求項１０に記載の送電装置。
14. 前記回路は、共振回路である 請求項７に記載の送電装置。
15. 前記第１のコイル、前記第２のコイル又は前記第３のコイルは、互いに巻き線方向が逆のコイルを組み合わせて構成されている
    請求項１に記載の送電装置。
16. 互いに巻き線方向が逆の前記コイルは、導電線の外周部分から内周部分に向けての巻回方向が逆である
    請求項１５に記載の送電装置。
17. 前記第１のコイル、前記第２のコイル又は前記第３のコイルは、磁束が通過する際に流れる電流が逆方向となるコイルを組み合わせて構成される
    請求項１に記載の送電装置。
18. 電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
    前記送電装置又は前記受電装置の少なくともいずれかが、 第１層に配置された第１のコイルと、
    前記第１のコイルに重なるように、第２層に配置された第２のコイルと、
    前記第１のコイル及び前記第２のコイルと重なるように、第３層に配置された第３のコイルと、を備える
    非接触給電システム。