JP2022185714A - Reuse system for wireless power supply - Google Patents

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敏春 西村
Toshiharu Nishimura
有純 松村
Asumi Matsumura
啓子 田崎
Keiko Tazaki
恵範 林田
Ehan Hayashida
直之 田村
Naoyuki Tamura
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Abstract

To provide a reuse system for wireless power supply that reuses electromagnetic waves deviated from an antenna of a power receiver as power when an electronic apparatus or the like is wirelessly supplied with power.SOLUTION: A reuse system 10 for wireless power supply includes: a power transmitter 1 connected with a power supply and having a power transmitting antenna for transmitting electromagnetic waves for power transmission; a power receiver 2 having a first power receiving antenna for receiving electromagnetic waves; an electromagnetic wave reflection structure 3 for reflecting electromagnetic waves which the power receiver 2 was not able to receive; a reuse device 4 having a second power receiving antenna for receiving the electromagnetic waves reflected by the electromagnetic wave reflection structure 3. The reuse system converts the electromagnetic waves received by the reuse device 4 into power and reuses it. The power transmitter 1 and the solar cell 13 are integrated to form a power transmitter-equipped solar cell 101.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、無線給電用再利用システムに関する。 The present disclosure relates to a reuse system for wireless power supply.

近年、スマートフォンやタブレット端末に代表される携帯情報端末や、ノートPC、携帯ゲーム機といったモバイル機器が活発に開発されている。さらに、スマートメガネ、スマートブレスレット、スマートウォッチなどのウェアラブル機器の開発も盛んに行われている。これらの電子機器は、繰り返し充電または放電が可能な二次電池を搭載することが多いが、小型化、軽量化が求められているため、大容量の電池を搭載することが難しい。そのため、継続使用時間が限られてしまう傾向にあった。 In recent years, mobile devices such as portable information terminals represented by smart phones and tablet terminals, notebook PCs, and portable game machines have been actively developed. Furthermore, wearable devices such as smart glasses, smart bracelets, and smart watches are being actively developed. These electronic devices are often equipped with a secondary battery that can be repeatedly charged or discharged, but it is difficult to mount a large-capacity battery because there is a demand for miniaturization and weight reduction. Therefore, there has been a tendency that the continuous use time is limited.

このような背景から、携帯情報端末やスマートウォッチなどの小型電子機器に送電装置から無線で送電を行う無線給電システムが開発されている(例えば、特許文献1および特許文献2)。 Against this background, wireless power supply systems have been developed that wirelessly transmit power from a power transmission device to small electronic devices such as personal digital assistants and smart watches (for example, Patent Documents 1 and 2).

WO2020/230194号公報WO2020/230194 特開2016-073196号公報JP 2016-073196 A

送電装置から非接触で受電器に無線で送電を行う場合に、電子機器のアンテナから外れる電磁波が生じ、受電損失が生じる場合がある。特に、携帯情報端末やウェアラブル機器等の小型電子機器は、小型化、軽量化が求められているため、アンテナサイズも小さくする必要があり、アンテナから外れた電磁波に起因する受電損失が大きくなる問題がある。 When wirelessly transmitting power from a power transmitting device to a power receiver in a non-contact manner, electromagnetic waves may be generated that deviate from the antenna of the electronic device, resulting in power reception loss. In particular, small electronic devices such as mobile information terminals and wearable devices are required to be smaller and lighter, so it is necessary to reduce the size of the antenna. There is

本開示は、上記問題に鑑みてなされた発明であり、電子機器等の受電器に無線給電する際に、受電器のアンテナから外れた電磁波を電力として再利用することができる無線給電用再利用システムを提供することを主目的とする。 The present disclosure is an invention that has been made in view of the above problems. The main purpose is to provide a system.

上記目的を達成するために、本開示の一実施形態は、電源に接続された、送電用の電磁波を送信する送電アンテナを有する送電器と、上記電磁波を受信する第一受電アンテナを有する受電器と、上記受電器で受信されなかった電磁波を反射する電磁波反射構造体と、上記電磁波反射構造体で反射した電磁波を受信する第二受電アンテナを有する再利用器と、を有し、上記再利用器で受信した電磁波を電力として再利用する、無線給電用再利用システムを提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present disclosure is a power transmitter having a power transmitting antenna that transmits an electromagnetic wave for power transmission, connected to a power supply, and a power receiver having a first power receiving antenna that receives the electromagnetic wave. and an electromagnetic wave reflecting structure for reflecting electromagnetic waves not received by the power receiver, and a recycler having a second power receiving antenna for receiving the electromagnetic waves reflected by the electromagnetic wave reflecting structure, wherein the reuse To provide a reuse system for wireless power supply, which reuses electromagnetic waves received by a device as electric power.

本開示の他の実施形態は、電源に接続された、送電用の電磁波を送信する送電アンテナを有する送電器と、上記電磁波を受信する第一受電アンテナを有する受電器と、上記受電器で受信されなかった電磁波を吸収する電磁波吸収構造体と、を有し、上記電磁波吸収構造体で吸収した電磁波を電力として再利用する、無線給電用再利用システムを提供する。 Another embodiment of the present disclosure includes: a power transmitter having a power transmitting antenna that transmits an electromagnetic wave for power transmission, a power receiver having a first power receiving antenna that receives the electromagnetic wave, and the power receiver receiving the electromagnetic wave. and an electromagnetic wave absorbing structure that absorbs electromagnetic waves not absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure, and reuses the electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure as electric power.

本開示においては、電子機器等の受電器に無線給電する際に、受電器のアンテナから外れた電磁波を電力として再利用することができる無線給電用再利用システムを提供することができるという効果を奏する。 In the present disclosure, it is possible to provide a reuse system for wireless power supply that can reuse electromagnetic waves deviated from the antenna of the power receiver as power when wireless power is supplied to a power receiver such as an electronic device. Play.

本開示の第一実施形態の無線給電用再利用システムを例示する概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a reuse system for wireless power supply according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第一実施形態の無線給電用再利用システムの概念構成例である。1 is a conceptual configuration example of a reuse system for wireless power supply according to a first embodiment of the present disclosure; 本開示の第一実施形態における電磁波反射構造体を例示する概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an electromagnetic wave reflecting structure according to the first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第一実施形態における再利用器の第二受電アンテナを例示する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a second power receiving antenna of the recycler in the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第一実施形態における受電器の第一受電アンテナを例示する概略断面図である。4 is a schematic cross-sectional view illustrating a first power receiving antenna of the power receiver in the first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第一実施形態における受電器を例示する概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a power receiver in the first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第二実施形態の無線給電用再利用システムを例示する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a reuse system for wireless power supply according to a second embodiment of the present disclosure; 本開示の第二実施形態の無線給電用再利用システムの概念構成例である。FIG. 2 is a conceptual configuration example of a reuse system for wireless power supply according to a second embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第一実施形態の無線給電用再利用システムにおける再利用器の受電部を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power receiving unit of a recycler in the reuse system for wireless power supply according to the first embodiment of the present disclosure;

以下、本開示における実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚み、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示における解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明する場合があるが、上下方向が逆転してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings and the like. However, the present disclosure can be embodied in many different modes and should not be construed as limited to the description of the embodiments exemplified below. In addition, in order to clarify the description, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part compared to the embodiment, but this is only an example, and the interpretation in the present disclosure is limited. not something to do. In addition, in this specification and each figure, the same reference numerals may be given to the same elements as those described above with respect to the existing figures, and detailed description thereof may be omitted as appropriate. Also, for convenience of explanation, the terms "upper" and "lower" may be used, but the up-down direction may be reversed.

また、本明細書において、ある部材又はある領域等のある構成が、他の部材又は他の領域等の他の構成の「上に(又は下に)」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の構成の直上(又は直下)にある場合のみでなく、他の構成の上方(又は下方)にある場合を含み、すなわち、他の構成の上方(又は下方)において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。 Also, in this specification, there is no particular limitation when a configuration such as a member or a region is “above (or below)” another configuration such as another member or another region. So far, this includes not only when directly above (or directly below) other structures, but also when above (or below) other structures, i.e. above (or below) other structures and between other structures. Including cases where the constituent elements of are included.

A.無線給電用再利用システム(第一実施形態)
本実施形態の無線給電用再利用システムについて、図面を参照して説明する。図1は本実施形態の無線給電用再利用システムの一例を示す概略図である。図1に示す無線給電用再利用システム10では、工場の天井および窓枠に、送電器1が取り付けられている。また、工場内にいる人は受電器2としてのスマートグラスを着用している。また、工場の床面には、電磁波反射構造体3が設置されている。さらに、工場内には、再利用器4が設置されている。
送電器1は送電用の電磁波Wを受電器2に対して送信し、受電器2は送電器1から送信された電磁波Wを受信する。また、受電器2で受信されなかった電磁波Wは、電磁波反射構造体3で反射される。再利用器4は、受電器2で受信されなかった電磁波を受信する。再利用器4で受信した電磁波は電力として再利用される。例えば、発電した電力は送電器1に供給され、循環再利用される。
図1に示すように、送電器1は、電源としての太陽電池13に電気的に接続されていることが好ましく、更には、送電器1と太陽電池13とが一体化して送電器付太陽電池101を構成していることが好ましい。なお、本明細書において、無線信号を用いた給電を、無線給電と称する。
A. Reuse system for wireless power supply (first embodiment)
A reuse system for wireless power supply according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a reuse system for wireless power supply according to this embodiment. In the reuse system 10 for wireless power supply shown in FIG. 1, the power transmitter 1 is attached to the ceiling and window frame of the factory. Also, people in the factory wear smart glasses as the power receivers 2 . An electromagnetic wave reflecting structure 3 is installed on the floor of the factory. Furthermore, a recycle device 4 is installed in the factory.
The power transmitter 1 transmits an electromagnetic wave W for power transmission to the power receiver 2 , and the power receiver 2 receives the electromagnetic wave W transmitted from the power transmitter 1 . Electromagnetic waves W not received by the power receiver 2 are reflected by the electromagnetic wave reflecting structure 3 . The recycle device 4 receives electromagnetic waves that are not received by the power receiver 2 . The electromagnetic waves received by the reuser 4 are reused as electric power. For example, the generated power is supplied to the power transmitter 1 and circulated and reused.
As shown in FIG. 1, the power transmitter 1 is preferably electrically connected to a solar cell 13 as a power source. 101 is preferably configured. In this specification, power supply using a radio signal is referred to as wireless power supply.

図2に、本実施形態の無線給電用再利用システムの概念構成例を示す。図2に示す無線給電用再利用システム10は、電源に接続された、送電用の電磁波Wを送信する送電アンテナ12aを有する送電器1と、電磁波を受信する第一受電アンテナ21aを有する受電器2と、受電器で受信されなかった電磁波を反射する電磁波反射構造体3と、電磁波反射構造体で反射した電磁波を受信する第二受電アンテナ41aを有する再利用器4と、を有する。 FIG. 2 shows a conceptual configuration example of the reuse system for wireless power supply according to this embodiment. A reuse system 10 for wireless power feeding shown in FIG. 2 includes a power transmitter 1 connected to a power source and having a power transmitting antenna 12a for transmitting an electromagnetic wave W for power transmission, and a power receiver having a first power receiving antenna 21a for receiving the electromagnetic wave. 2, an electromagnetic wave reflecting structure 3 that reflects electromagnetic waves not received by the power receiver, and a reuser 4 having a second power receiving antenna 41a that receives the electromagnetic waves reflected by the electromagnetic wave reflecting structure.

本実施形態の無線給電用再利用システムによれば、電子機器等の受電器に無線給電する際に、受電器のアンテナから外れた電磁波を電力として再利用することができる。さらに、受電器のアンテナから外れた電磁波が周辺で反射し、送電用の一次電磁波や、その他の情報通信信号等への妨害を抑制することができる。 According to the wireless power supply reuse system of the present embodiment, when wirelessly powering a power receiver such as an electronic device, electromagnetic waves deviated from the antenna of the power receiver can be reused as power. Furthermore, electromagnetic waves that have deviated from the antenna of the power receiver are reflected in the surroundings, and interference with primary electromagnetic waves for power transmission and other information communication signals can be suppressed.

I.電磁波反射構造体
電磁波反射構造体は、送電の目的先である受電器で受信されなかった電磁波を、後述する再利用器に向けて反射する。受電器で受信されなかった電磁波は、予め決められた方向から所定の角度で電磁波反射構造体に入射する。電磁波反射構造体は、送電器から所定の角度で入射した電磁波を、再利用器に集約するように反射するように設計されていることが好ましい。
I. Electromagnetic Wave Reflecting Structure The electromagnetic wave reflecting structure reflects electromagnetic waves that have not been received by the power receiver, which is the destination of power transmission, toward the recycle device, which will be described later. Electromagnetic waves not received by the receiver are incident on the electromagnetic wave reflecting structure at a predetermined angle from a predetermined direction. It is preferable that the electromagnetic wave reflecting structure is designed to reflect the electromagnetic waves incident from the power transmitter at a predetermined angle so as to concentrate them on the recycle device.

図3は、本実施形態における電磁波反射構造体の一例を示す概略断面図である。図3に示す電磁波反射構造体3は、複数のミラーMが配置されることによって構成される反射層31を有し、反射層31の上側にカバー材32及び下側に基材33が配置されている。基材33は、電磁波反射構造体3を支持可能な材料で構成されている。また、上記カバー材32は、送電器から送信された電磁波を透過可能な材料で形成されたものである。このような材料としては、具体的には、In、Sn、CuおよびAlのうちいずれか1以上が挙げられる。例えば、酸化インジウムスズ膜(ITO膜)が好ましい。カバー材は電波の透過性を確保するため、酸化スズSnOを含有していてもよく、酸化スズSnOの含有量は0質量%以上20質量%以下であってもよい。カバー材の厚さは、例えば、18nm以上である。また、透過性を維持する観点から、100nm以下が好ましい。カバー材32の膜構造はアモルファス構造であることによって、所望領域の波長を透過する特性を実現することができる。アモルファス構造の結晶形状は100nm程度の粒子から構成される。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the electromagnetic wave reflecting structure according to this embodiment. The electromagnetic wave reflecting structure 3 shown in FIG. 3 has a reflecting layer 31 configured by arranging a plurality of mirrors M. A cover material 32 is arranged above the reflecting layer 31, and a base material 33 is arranged below the reflecting layer 31. ing. The base material 33 is made of a material capable of supporting the electromagnetic wave reflecting structure 3 . Moreover, the cover material 32 is made of a material that allows transmission of electromagnetic waves transmitted from the power transmitter. Specific examples of such materials include any one or more of In, Sn, Cu, and Al. For example, an indium tin oxide film (ITO film) is preferable. The cover material may contain tin oxide SnO 2 in order to ensure radio wave transmittance, and the content of tin oxide SnO 2 may be 0% by mass or more and 20% by mass or less. The thickness of the cover material is, for example, 18 nm or more. Moreover, from the viewpoint of maintaining transparency, the thickness is preferably 100 nm or less. Since the film structure of the cover material 32 is an amorphous structure, it is possible to realize a characteristic of transmitting wavelengths in a desired range. The crystal form of the amorphous structure is composed of particles of about 100 nm.

反射層における複数のミラーは、傾斜角度を調整可能に設置されており、反射波が再利用器に向けて収束する姿勢に設置される。反射層における複数のミラーは、互いに傾斜角度が異なっていてもよい。また、ミラーは平面形状であってもよいし、曲面形状であってもよい。曲面形状であれば、集光機能が得られやすいからである。 A plurality of mirrors in the reflective layer are installed so that the tilt angle can be adjusted, and are installed in a posture that converges the reflected waves toward the recycle device. A plurality of mirrors in the reflective layer may have different tilt angles. Also, the mirror may have a planar shape or a curved shape. This is because the curved surface shape facilitates obtaining a light condensing function.

ミラーは、表面に金属膜を有することが好ましい。金属膜としては、銀、銅、金、アルミ等の金属の蒸着膜であることが好ましい。金属膜は、蒸着法により形成される蒸着膜であってもよく、コーティング等の塗布法により形成されるコート膜であってもよいが、蒸着膜であることが好ましい。蒸着膜である場合、1回蒸着等により形成されていてもよく、複数回蒸着により形成されていてもよいが、後者が好ましい。高い反射率を得ることができるためである。 The mirror preferably has a metal film on its surface. The metal film is preferably a deposited film of metal such as silver, copper, gold and aluminum. The metal film may be a vapor deposition film formed by a vapor deposition method or a coat film formed by a coating method such as coating, but is preferably a vapor deposition film. In the case of a deposited film, it may be formed by one-time deposition or the like, or may be formed by multiple-time deposition, but the latter is preferred. This is because a high reflectance can be obtained.

このような電磁波反射構造体としては、上述したミラーを用いた態様、入射した電磁波の入射角度と同じ角度の出射角度で、入射した電磁波が反射される再帰反射構造体を用いた態様等を挙げることができる。
なお、電磁波反射構造体が、再帰反射構造体を用いた態様である場合は、再利用器は、送電器のアンテナ周囲に配置することが好ましい。
Examples of such an electromagnetic wave reflecting structure include a mode using the above-described mirror, and a mode using a retroreflective structure that reflects an incident electromagnetic wave at an output angle that is the same as the incident angle of the incident electromagnetic wave. be able to.
In addition, when the electromagnetic wave reflecting structure is a mode using a retroreflecting structure, it is preferable that the recycler is arranged around the antenna of the power transmitter.

上述した電磁波反射構造体は、建物の床面や壁面等に配置されていることが好ましい。また、クリーンルーム等の場合においては、床下に配置されていてもよい。床下に配置される場合、床材は送電器から送信された電磁波を透過する電磁波透過性が高いことが好ましい。 The electromagnetic wave reflecting structure described above is preferably arranged on the floor surface, wall surface, or the like of a building. Also, in the case of a clean room or the like, it may be arranged under the floor. When arranged under the floor, it is preferable that the floor material has high electromagnetic wave permeability to transmit electromagnetic waves transmitted from the power transmitter.

II.再利用器
再利用器は、受電器で受信されず、電磁波反射構造体で反射した電磁波を受信するものである。図2に示すように、再利用器4は、電磁波反射構造体3で反射した電磁波を受信する第二受電アンテナ41aを有する受電部41を有する。また、受電部41は、受信回路41b(例えば、整流回路を含む)を含んでもよい。さらに、再利用器4は、受電部41に加え、制御部42、蓄電池43を含んでも良い。
II. Recycler The recycler receives electromagnetic waves that are not received by the receiver but are reflected by the electromagnetic wave reflecting structure. As shown in FIG. 2 , the recycle device 4 has a power receiving section 41 having a second power receiving antenna 41 a that receives the electromagnetic waves reflected by the electromagnetic wave reflecting structure 3 . Moreover, the power receiving unit 41 may include a receiving circuit 41b (including, for example, a rectifying circuit). Furthermore, the recycle device 4 may include a control unit 42 and a storage battery 43 in addition to the power receiving unit 41 .

(1)受電部
第二受電アンテナ41aは、受電器2で受信されず、電磁波反射構造体3で反射した電磁波を受信する。第二受電アンテナ41aのアンテナの形状は、伝送方式に応じて決定することができる。
(1) Power Receiving Unit The second power receiving antenna 41 a receives electromagnetic waves that are not received by the power receiver 2 but are reflected by the electromagnetic wave reflecting structure 3 . The shape of the second power receiving antenna 41a can be determined according to the transmission method.

第二受電アンテナのアンテナ素子の数については特に限定されないが、1つであってもよく、複数のアンテナ素子で構成されていてもよい。複数のアンテナ素子で構成されている場合には、複数のアンテナ素子が直線状に並んでいても良いし、平面状や曲面状のアレーアンテナを形成していてもよい。 The number of antenna elements of the second power receiving antenna is not particularly limited, but may be one or may be composed of a plurality of antenna elements. When it is composed of a plurality of antenna elements, the plurality of antenna elements may be arranged in a straight line, or may form a planar or curved array antenna.

具体的には、アンテナとして線状の導電膜(例えば、図4(a)に示すようなダイポールアンテナ)又は平坦形状の導電膜(例えば、図4(b)に示すようなパッチアンテナ)などを用いることができる。第二受電アンテナ41aは、電磁波の波長を考慮して、アンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよい。 Specifically, a linear conductive film (for example, a dipole antenna as shown in FIG. 4A) or a flat conductive film (for example, a patch antenna as shown in FIG. 4B) is used as an antenna. can be used. For the second power receiving antenna 41a, the length and shape of the conductive film that functions as an antenna may be appropriately set in consideration of the wavelength of the electromagnetic wave.

例えば、図4(a)に示すダイポールアンテナを2.4GHz向けに設計する場合、L1=24mm、L2=2mm、L3=2.5mm、L4=80mm、L5=40mm、L6=30mmとし、銅線52(10本)の幅0.52mm、ピッチ2mmと設定することができる。 For example, when designing the dipole antenna shown in FIG. 52 (10) can be set with a width of 0.52 mm and a pitch of 2 mm.

また、図4(b)に示すパッチアンテナを28GHz向けに設計する場合、L1=1.2mm、L2=2.4mm、L3=40mm、L4=8mm、L5=30mm、銅線52(20本)の幅0.63mm、ピッチ2mmと設定することができる。なお、図4中、符号50は誘電基材(例えば、PET基材)、51はアンテナ素子である。 Also, when designing the patch antenna shown in FIG. can be set to have a width of 0.63 mm and a pitch of 2 mm. In FIG. 4, reference numeral 50 denotes a dielectric substrate (for example, PET substrate), and 51 denotes an antenna element.

再利用器の第二受電アンテナの面積は、特に限定されないが、9cm以上とすることができ、900cm以上であることが好ましい。上記値未満だと、第二受電アンテナの面積が小さくなり、受電器のアンテナから外れる電磁波を十分に受信することができない。一方、例えば、1m以下とすることができ、3600cm以下であってもよい。なお、第二受電アンテナ41aの面積とは、第二受電アンテナ41aが複数のアンテナ素子を含む場合においては、複数のアンテナ素子により囲われた領域の面積をいう。 The area of the second power receiving antenna of the recycler is not particularly limited, but may be 9 cm 2 or more, preferably 900 cm 2 or more. If it is less than the above value, the area of the second power receiving antenna becomes small, and electromagnetic waves deviating from the antenna of the power receiver cannot be sufficiently received. On the other hand, for example, it can be 1 m 2 or less, and may be 3600 cm 2 or less. In addition, the area of the second power receiving antenna 41a refers to the area of a region surrounded by the plurality of antenna elements when the second power receiving antenna 41a includes a plurality of antenna elements.

受信回路41bは、例えば、コンデンサ、抵抗、整流回路、共振回路等が含まれる。
整流回路は、第二受電アンテナ41aが受信した電磁波を直流電力に変換する。本実施形態における再利用器の受電部を例示する回路図を図9に示す。図9において、受信回路41bは、4つのダイオードおよびコンデンサにより構成された整流回路である。
The receiving circuit 41b includes, for example, a capacitor, a resistor, a rectifying circuit, a resonance circuit, and the like.
The rectifier circuit converts the electromagnetic waves received by the second power receiving antenna 41a into DC power. FIG. 9 shows a circuit diagram illustrating the power receiving unit of the recycle device in this embodiment. In FIG. 9, the receiving circuit 41b is a rectifier circuit composed of four diodes and capacitors.

発電した電力は、後述する蓄電池43に供給して蓄えてもよいし、再利用器の蓄電池以外の蓄電池(例えば、送電器付太陽電池101の蓄電池14)に蓄えても良い。また、蓄電池に蓄えずに、例えば、循環利用するために送電器1に直接供給してもよい。再利用器から送電器側(送電器または送電器付太陽電池の蓄電池)への送電は、エネルギー損失を抑制する観点から、有線で行われることが好ましい。 The generated power may be supplied to and stored in a storage battery 43, which will be described later, or may be stored in a storage battery other than the storage battery of the recycle device (for example, the storage battery 14 of the solar battery with power transmitter 101). Alternatively, the power may be supplied directly to the power transmitter 1 for cyclical use, for example, without being stored in a storage battery. From the viewpoint of suppressing energy loss, power transmission from the recycle device to the power transmitter side (the power transmitter or the storage battery of the solar cell with power transmitter) is preferably performed by wire.

本実施形態における再利用器4は、受電部41に加え、例えば、制御部42、蓄電池43を含んでも良い。
制御部42は、再利用器4の制御を司る手段であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)などによって構成される。制御部は、例えば、送電器への送電量の調整を行うことができる。例えば、蓄電池の充電量が所定量となったときに、送電するように設定することが好ましい。また、本実施形態においては、再利用器4の外部に設置したサーバ等の制御部から再利用器4を遠隔制御することも可能である。
The recycle device 4 in this embodiment may include, for example, a control unit 42 and a storage battery 43 in addition to the power receiving unit 41 .
The control unit 42 is means for controlling the recycle device 4, and is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). The control unit can, for example, adjust the amount of power transmitted to the power transmitter. For example, it is preferable to set so that power is transmitted when the amount of charge in the storage battery reaches a predetermined amount. Further, in this embodiment, it is also possible to remotely control the recycle device 4 from a control unit such as a server installed outside the recycle device 4 .

本実施形態における再利用器4は、蓄電池43を有していてもよいし、有していなくてもよい。再利用器が蓄電池を有していない場合、循環再利用される電力は、例えば送電器付太陽電池の蓄電池に蓄電されてもよい。 The recycle device 4 in this embodiment may or may not have the storage battery 43 . If the recycle device does not have a storage battery, the cyclically reused power may be stored, for example, in a storage battery of a solar battery with a power transmitter.

本実施形態の無線給電用再利用システムにおいては、再利用器の数は1つであってもよいし、複数であってもよい。 In the reuse system for wireless power supply of this embodiment, the number of reuse devices may be one or plural.

再利用器の形状としては、例えば、円筒状、円錐状、直方体状、トーチ状、プレート状、平板状などが挙げられる。また、再利用器の受電アンテナが電磁波反射構造体からの反射波を効率よく受信するためには、直方体状が好ましい。また、平板状であれば、家具等に設置しやすい。 Examples of the shape of the recycler include cylindrical, conical, rectangular parallelepiped, torch, plate, and flat plate shapes. Further, a rectangular parallelepiped shape is preferable for the power receiving antenna of the recycle device to efficiently receive reflected waves from the electromagnetic wave reflecting structure. Moreover, if it is flat, it is easy to install on furniture or the like.

再利用器は、建物の壁や床上、床下等の所定の位置に固定されていることが好ましい。再利用器が移動可能な場合と比べ、反射構造体の設計が容易となるからである。床下に固定される場合には、床上に固定される場合に比べ、再利用器までの障害物が少ないため、配置位置の自由度が上がり、再利用器の数も減らすことができるため好ましい。床下に固定される場合には、床材は送電器から送信された電磁波を透過する電磁波の透過性が高いことが好ましい。またこの場合、反射構造体は床下に配置されることが好ましい。 The recycler is preferably fixed to a predetermined position such as a wall, floor, or underfloor of the building. This is because the design of the reflecting structure is easier than when the recycler is movable. In the case of fixing under the floor, there are fewer obstacles to the recycler than in the case of fixing on the floor. When fixed under the floor, it is preferable that the floor material has high permeability for electromagnetic waves transmitted from the power transmitter. Also in this case, the reflecting structure is preferably arranged under the floor.

III.送電器
送電器は、電源から取得した電力を電波に変換して受電器に向けて放射することにより、非接触で受電器に無線給電を行う。
図2に示すように、送電器1は、通常、送電アンテナ12aを含む送電部12を有しており、送電部12は、さらに送信回路12bを含んでもよい。送電器1は、通常、電源接続部11を含む。送電器1は、電源として機能する太陽電池13と一体化し、送電器付太陽電池101を構成していることが好ましい。この場合、送電器付太陽電池101は、蓄電池14を有することが好ましい。送電器1または送電器付太陽電池101は、制御部15、通信部16等のその他電子素子を含んでもよい。
III. Power Transmitter The power transmitter converts the electric power obtained from the power supply into radio waves and radiates them toward the power receiver, thereby performing wireless power feeding to the power receiver in a contactless manner.
As shown in FIG. 2, the power transmitter 1 usually has a power transmission section 12 including a power transmission antenna 12a, and the power transmission section 12 may further include a transmission circuit 12b. The transmitter 1 typically includes a mains connection 11 . The power transmitter 1 is preferably integrated with a solar cell 13 functioning as a power source to form a power transmitter-equipped solar cell 101 . In this case, the solar cell with power transmitter 101 preferably has a storage battery 14 . The power transmitter 1 or the power transmitter-equipped solar cell 101 may include other electronic elements such as the control unit 15 and the communication unit 16 .

なお、送電器1と受電器2間の電磁波の伝送方式は、無線給電方式であれば特に限定されず、マイクロ波方式、レーザ方式、電磁誘導方式、磁界共鳴方式のいずれであってもよい。マイクロ波放電方式では、例えば、920MHz帯、2.4GHz帯または5.7GHz帯、24GHz帯等の周波数帯の電波が用いられてもよい。 The method of transmitting electromagnetic waves between the power transmitter 1 and the power receiver 2 is not particularly limited as long as it is a wireless power supply method, and may be any of a microwave method, a laser method, an electromagnetic induction method, and a magnetic resonance method. In the microwave discharge method, for example, radio waves in frequency bands such as 920 MHz band, 2.4 GHz band, 5.7 GHz band, and 24 GHz band may be used.

(1)電源接続部
電源接続部11は、例えば、供給する電力の供給元となる電源と接続し、電源から供給を受けた電力を装置内の各部に分配する。また、電源から供給された交流の電力を、整流器によって直流の電力に変換してもよい。また、電源接続部はDC-DCコンバータによって昇圧または降圧を行ってもよい。電源としては、コンセントなどの外部電源や、太陽電池が挙げられるが、太陽電池が好ましい。
(1) Power Connection Portion The power connection portion 11 is connected to, for example, a power source that supplies power, and distributes the power supplied from the power source to each portion of the device. Alternating current power supplied from a power supply may be converted into direct current power by a rectifier. Also, the power supply connection section may step up or step down the voltage by a DC-DC converter. Examples of the power source include an external power source such as an outlet and a solar cell, with the solar cell being preferred.

太陽電池は、太陽光を受けて発電する直流電源であり、用いられる太陽電池としては、特に限定されるものではなく、シリコン系、化合物系、有機系等のいずれの太陽電池であっても用いることができる。本開示においては、中でもアモルファスシリコン型の太陽電池等の市販のシリコン太陽電池を用いることが好ましい。太陽電池は、例えば、工場の屋根や窓に設置された太陽光パネルとして用いられる。 A solar cell is a direct-current power source that receives sunlight to generate electricity, and the solar cell used is not particularly limited, and any solar cell such as a silicon-based, compound-based, or organic-based solar cell can be used. be able to. In the present disclosure, it is preferable to use commercially available silicon solar cells such as amorphous silicon type solar cells. Solar cells are used, for example, as solar panels installed on factory roofs and windows.

(2)送電器付太陽電池
特に、本実施形態においては、電源として機能する太陽電池と、送電器とが一体化して送電器付太陽電池101を構成していることが好ましい。送電器が太陽電池と一体化していることによって、送電器と太陽電池との間の回路を短くすることができ、回路抵抗によるエネルギー損失を低減することができる。
(2) Solar Cell with Power Transmitter In particular, in the present embodiment, it is preferable that the solar cell functioning as a power source and the power transmitter are integrated to form the solar cell with power transmitter 101 . By integrating the power transmitter with the solar cell, the circuit between the power transmitter and the solar cell can be shortened, and energy loss due to circuit resistance can be reduced.

本開示において、太陽電池と送電器とが一体であるとは、太陽電池自体に送電器が配置されている状態のみならず、例えば太陽電池が屋根に配置され、送電器がその下の天井に配置されている等、電気的に接続され、かつ近い距離で配置された場合も含むものとする。具体的には、同じ建屋に配置されたものであり、且つ電気的に接続されていれば、本開示においては太陽電池と送電器とが一体であるとすることとする。 In the present disclosure, the fact that the solar cell and the power transmitter are integrated means not only the state in which the power transmitter is arranged in the solar cell itself, but also the state in which the solar cell is arranged on the roof and the power transmitter is installed in the ceiling below. It also includes the case where they are electrically connected and arranged at a short distance, such as being arranged. Specifically, as long as they are placed in the same building and are electrically connected, the solar cell and the power transmitter are integrated in the present disclosure.

電源として太陽電池を用いた場合、太陽電池による発電量は、日照の強度等により変動する。そのため、送電器付太陽電池は、さらに、蓄電池を有することが好ましい。定常的に受電器に送電することができるためである。 When a solar cell is used as a power source, the amount of power generated by the solar cell varies depending on the intensity of sunlight and the like. Therefore, it is preferable that the solar cell with power transmitter further includes a storage battery. This is because it is possible to steadily transmit power to the power receiver.

蓄電池は、電源から供給される電力を蓄えることができるものである。蓄電池として利用可能な二次電池としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、バナジウム電池などを挙げることができる。 A storage battery can store electric power supplied from a power source. Examples of secondary batteries that can be used as storage batteries include lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, lithium ion batteries, lithium polymer batteries, and vanadium batteries.

(3)送電部
送電部12は、送電アンテナ12aおよび送信回路12bを有する。
送信回路12bは、送信信号処理機能を有し、電源接続部11によって取得された電力から、例えば制御部15の制御に基づき、所定の周波数帯域の信号を発生させる。送信回路12bは、例えば、インバータ回路を含む。
(3) Power Transmission Unit The power transmission unit 12 has a power transmission antenna 12a and a transmission circuit 12b.
The transmission circuit 12b has a transmission signal processing function, and generates a signal in a predetermined frequency band from the power obtained by the power supply connection section 11, for example, based on the control of the control section 15. FIG. The transmission circuit 12b includes, for example, an inverter circuit.

送電アンテナ12aは、送信回路12bが発生させた信号を電磁波として無線で受電器2に向けて送信する。送電アンテナ12aのアンテナの形状は、伝送方式に応じて決定することができる。例えば、マイクロ波放電方式では、アンテナとして線状の導電膜(例えば、ダイポールアンテナ)又は平坦形状の導電膜(例えば、パッチアンテナ)などを用いることができる。電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよい。電界密度の変化による電磁誘導を利用するためには、アンテナとして輪状の導電膜(例えば、ループアンテナ)、又はらせん状の導電膜(例えば、スパイラルアンテナ)などを用いることができる。なお、アンテナとして機能する導電膜の形状はこれらに限られない。 The power transmission antenna 12a wirelessly transmits the signal generated by the transmission circuit 12b to the power receiver 2 as an electromagnetic wave. The shape of the antenna of the power transmission antenna 12a can be determined according to the transmission method. For example, in the microwave discharge method, a linear conductive film (eg, dipole antenna) or a flat conductive film (eg, patch antenna) can be used as an antenna. The length and shape of the conductive film functioning as an antenna may be set as appropriate in consideration of the wavelength of the electromagnetic wave. In order to utilize electromagnetic induction due to changes in electric field density, a ring-shaped conductive film (eg, loop antenna), a spiral conductive film (eg, spiral antenna), or the like can be used as an antenna. Note that the shape of the conductive film functioning as an antenna is not limited to these.

送電アンテナのアンテナ素子の数については特に限定されないが、1つであってもよく、複数のアンテナ素子で構成されていてもよい。複数のアンテナ素子で構成されている場合には、複数のアンテナ素子が直線状に並んでいても良いし、平面状や曲面状のアレーアンテナを形成していてもよい。送電アンテナは、送電効率を高めるために、複数のアンテナ素子が連動し電波位相を制御することにより電波送電に方向性を持たせる機能を有しても良い。また、受電器の位置を検知し、かつ必要な電力量を検知し必要な位置に必要な時、必要な量を効率よく送電するために、受電器との通信機能を有していても良い。 The number of antenna elements of the power transmission antenna is not particularly limited, but may be one or may be composed of a plurality of antenna elements. When it is composed of a plurality of antenna elements, the plurality of antenna elements may be arranged in a straight line, or may form a planar or curved array antenna. In order to increase power transmission efficiency, the power transmission antenna may have a function of controlling the phase of the radio waves by interlocking a plurality of antenna elements to give directionality to the power transmission of the radio waves. In addition, it may have a communication function with the power receiver in order to detect the position of the power receiver, detect the required amount of power, and efficiently transmit the required amount to the required position at the required time. .

(4)その他電子素子
制御部15には、送電器1を構成する各部が接続される。制御部15は、送電器1の制御を司る手段であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)などによって構成される。
(4) Other Electronic Elements The control section 15 is connected to each section constituting the power transmitter 1 . The control unit 15 is means for controlling the power transmitter 1, and is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit).

通信部16は、例えば、制御部15の制御に基づき、受電器2と通信する。送電器1は、通信部16の代わりに、送電部12の送電アンテナ12aを用いて無線通信を行ってもよい。通信部は、受電器に対して、無線送電の要求に対する応答等の無線送電に関する情報を送信してもよい。また、通信部は、受電器から、無線送電の要求、及び無線中継器の位置を通知するパイロット信号等の無線送電に関する情報を受信してもよい。 The communication unit 16 communicates with the power receiver 2 under the control of the control unit 15, for example. The power transmitter 1 may perform wireless communication using the power transmission antenna 12 a of the power transmission section 12 instead of the communication section 16 . The communication unit may transmit information related to wireless power transmission, such as a response to a wireless power transmission request, to the power receiver. Also, the communication unit may receive a request for wireless power transmission and information on wireless power transmission, such as a pilot signal that notifies the position of the wireless repeater, from the power receiver.

送電器は、工場、住宅、商業施設等の建物の天井、窓枠等に配置されることが好ましい。本実施形態の無線給電用再利用システムで配置される送電器の数は特に限定されず、1つであってもよいし、複数であってもよい。好ましくは、一定の間隔をおいて所定数の送電器が配置されていることが好ましい。 The power transmitter is preferably installed on the ceiling, window frame, or the like of a building such as a factory, a residence, or a commercial facility. The number of power transmitters arranged in the reuse system for wireless power supply of the present embodiment is not particularly limited, and may be one or plural. Preferably, a predetermined number of power transmitters are arranged at regular intervals.

IV.受電器
本実施形態における受電器は、送電器から電磁波を受信し、発電された電力を駆動源として動作する機器である。
IV. Power Receiver The power receiver in this embodiment is a device that receives electromagnetic waves from a power transmitter and operates using the generated power as a drive source.

図2に示すように、受電器2は、送電器1から送信された電磁波を受信する第一受電アンテナ21aを有する受電部21を有する。また、受電部21は、受信回路21b(例えば、整流回路を含む)を含んでもよい。また、受電器2は、受電器の作動を行う駆動部22、通信部23を有していてもよい。また、受電器2にも、蓄電池が配置されていることが好ましい。 As shown in FIG. 2 , the power receiver 2 has a power receiving section 21 having a first power receiving antenna 21 a that receives electromagnetic waves transmitted from the power transmitter 1 . Moreover, the power receiving unit 21 may include a receiving circuit 21b (including, for example, a rectifying circuit). Further, the power receiver 2 may have a drive section 22 and a communication section 23 that operate the power receiver. Moreover, it is preferable that the power receiver 2 is also provided with a storage battery.

受電器2の第一受電アンテナ21aとしては、上述した「II.再利用器」における第二受電アンテナや、「III.送電器」における送電アンテナと同様の種類が挙げられる。 Examples of the first power receiving antenna 21a of the power receiver 2 include the same types as the second power receiving antenna in "II. Recycler" and the power transmitting antenna in "III. Power transmitter" described above.

受電器2の第一受電アンテナ21aの面積は、特に限定されないが、50cm以下とすることができ、9cm以下であることが好ましい。本実施形態においては、このような小さなアンテナサイズの受電器(例えば、小型電子機器)であっても、アンテナから外れた電磁波を電力として再利用することができるため、エネルギー利用効率を高くすることができる。一方、例えば1cm以上であり、3cm以上であってもよい。 The area of the first power receiving antenna 21a of the power receiver 2 is not particularly limited, but may be 50 cm 2 or less, preferably 9 cm 2 or less. In the present embodiment, even in a power receiver with such a small antenna size (for example, a small electronic device), the electromagnetic waves deviated from the antenna can be reused as power, so that the energy utilization efficiency can be improved. can be done. On the other hand, it is, for example, 1 cm 2 or more, and may be 3 cm 2 or more.

受電器の第一受電アンテナは、第一受電アンテナに含まれるアンテナ素子上に電磁波を屈折、分散させるためのプリズム体またはレンズを有することが好ましい。図5(a)、(b)は、アンテナ素子58上にプリズム体55を有する第一受電アンテナ21aの概略断面図である。図5(c)は、アンテナ素子58上にレンズ57を有する第一受電アンテナ21aの概略断面図である。プリズム体およびレンズの材料としては任意の樹脂材料を採用することができる。プリズム体およびレンズは、屈折率の違いを利用して電磁波の進行方向をアンテナ素子に導くように構成されていればよい。プリズム体の形状は、適宜変更可能であるが、三角、半円、台形、柱状、錐形でもよい。図5(b)に示すように、プリズム体55の一部がミラー56であってもよい。 The first power receiving antenna of the power receiver preferably has a prism body or lens for refracting and dispersing electromagnetic waves on the antenna element included in the first power receiving antenna. 5A and 5B are schematic cross-sectional views of the first power receiving antenna 21a having the prism body 55 on the antenna element 58. FIG. FIG. 5(c) is a schematic cross-sectional view of the first power receiving antenna 21a having a lens 57 on the antenna element 58. FIG. Any resin material can be used as the material of the prism body and the lens. The prism body and the lens should be configured so as to guide the traveling direction of the electromagnetic wave to the antenna element by utilizing the difference in refractive index. The shape of the prism body can be changed as appropriate, and may be triangular, semicircular, trapezoidal, columnar, or conical. A part of the prism body 55 may be a mirror 56 as shown in FIG. 5(b).

受電部21における受信回路21bとしては、上述の「II.再利用器」に記載の受信回路41bと同様であるため、ここでの説明は省略する。 The receiving circuit 21b in the power receiving unit 21 is the same as the receiving circuit 41b described in the above-mentioned "II. Recycler", so the description is omitted here.

通信部23は、例えば送電器1と通信する。受電器2は、通信部23の代わりに、受電部21の第一受電アンテナ21aを用いて無線通信を行ってもよい。通信部は、送電器に対して、無線送電の要求、及び受電器の位置を通知するパイロット信号等の無線送電に関する情報を送信してもよい。また、通信部は、送電器から、無線送電の要求に対する応答等の無線送電に関する情報を受信してもよい。 The communication unit 23 communicates with the power transmitter 1, for example. The power receiver 2 may perform wireless communication using the first power receiving antenna 21 a of the power receiving section 21 instead of the communication section 23 . The communication unit may transmit information related to wireless power transmission, such as a request for wireless power transmission and a pilot signal for notifying the position of the power receiver, to the power transmitter. The communication unit may also receive information on wireless power transmission, such as a response to a request for wireless power transmission, from the power transmitter.

本実施形態において、受電器は無線給電式小型電子機器であることが好ましい。さらに、無線給電式小型電子機器は、小型電子機器本体に、受電部を有する受電シートが配置された形態が好ましい。図6に、本実施形態における受電器としてのスマートグラスを示す。図6(a)に示す受電器2は、スマートグラス本体(小型電子機器本体)Xに、受電部21を有する受電シートS1が配置されている。 In this embodiment, the power receiver is preferably a wirelessly powered compact electronic device. Furthermore, it is preferable that the wireless power supply type compact electronic device has a form in which a power receiving sheet having a power receiving portion is arranged in the small electronic device main body. FIG. 6 shows smart glasses as a power receiver in this embodiment. In the power receiver 2 shown in FIG. 6(a), a power receiving sheet S1 having a power receiving unit 21 is arranged on a smart glass main body (small electronic device main body) X. As shown in FIG.

また、図6(b)、(c)に示すように、受電シートS1は、電波吸収シートS2によって周囲が覆われていてもよい。図6(c)は、図6(b)の受電器を受電シートS1側から見た平面図である。電波吸収シートS2で受電シートS1から外れる電磁波を吸収することにより、周辺機器や人体への照射を抑制することができるためである。図6(b)、(c)においては、受電シートS1より大きなサイズの電波吸収シートS2が、受電シートS1とスマートグラス本体(小型電子機器本体)Xとの間に配置されることによって、受電シートS1の周囲を覆っている。電波吸収シートとしては、フェライト、グラフェン、鉄等の微粒子を含む樹脂層等が挙げられる。 Further, as shown in FIGS. 6B and 6C, the power receiving sheet S1 may be covered with a radio wave absorbing sheet S2. FIG. 6(c) is a plan view of the power receiver of FIG. 6(b) viewed from the power receiving sheet S1 side. This is because the radio wave absorption sheet S2 absorbs the electromagnetic waves that deviate from the power receiving sheet S1, thereby suppressing the irradiation of the peripheral devices and the human body. In FIGS. 6B and 6C, a radio wave absorbing sheet S2 having a size larger than that of the power receiving sheet S1 is placed between the power receiving sheet S1 and the smart glass main body (small electronic device main body) X, thereby It covers the periphery of the sheet S1. Examples of radio wave absorbing sheets include resin layers containing fine particles of ferrite, graphene, iron, and the like.

小型電子機器としては、常に充電されている状態であることが好ましい機器であり、例えば、スマートメガネ、スマートブレスレット、スマートウォッチ、フェイスマスク、フェイスシールド等のウェアラブル機器、ノートPC、タブレット端末、カメラ、センサー等が挙げられる。 Small electronic devices are preferably devices that are always charged. Examples include smart glasses, smart bracelets, smart watches, face masks, wearable devices such as face shields, notebook PCs, tablet terminals, cameras, A sensor etc. are mentioned.

V.その他
本開示の無線給電用再利用システムは、反射波を利用した再利用システムであるため、建物の屋内や乗り物の中で使用されることが好ましい。建物としては、工場、住宅、商業施設等が挙げられる。乗り物としては、自動車、電車、航空機等が挙げられる。また、本開示の無線給電用再利用システムは、屋外で利用可能なものであってもよい。
V. Others Since the wireless power supply reuse system of the present disclosure is a reuse system that uses reflected waves, it is preferably used indoors in buildings or in vehicles. Examples of buildings include factories, residences, commercial facilities, and the like. Vehicles include automobiles, trains, aircraft, and the like. Further, the reuse system for wireless power supply of the present disclosure may be used outdoors.

B. 無線給電用再利用システム(第二実施形態)
本開示における無線給電用再利用システムの第二実施形態は、電源に接続された、送電用の電磁波を送信する送電アンテナを有する送電器と、上記電磁波を受信する第一受電アンテナを有する受電器と、上記受電器で受信されなかった電磁波を吸収する電磁波吸収構造体と、を有し、上記電磁波吸収構造体で吸収した電磁波を電力として再利用することを特徴とする。
このような本実施形態の無線給電用再利用システムについて、図面を参照して説明する。図7は本実施形態の無線給電用再利用システムの一例を示す概略図である。図7に示す無線給電用再利用システム100では、工場の天井および窓枠に、送電器1が取り付けられている。また、工場内にいる人は受電器2としてのスマートグラスを着用している。また、工場の床面および壁には、電磁波吸収構造体5が設置されている。さらに、工場の外壁には、中継器6が設置されている。
送電器1は送電用の電磁波Wを受電器2に対して送信し、受電器2は送電器1から送信された電磁波Wを受信する。また、受電器2で受信されなかった電磁波は、電磁波吸収構造体5で吸収される。電磁波吸収構造体5で吸収した電磁波は電力として再利用される。例えば、中継器6で電力として蓄えられ、送電器1に供給され、循環再利用される。
図7に示すように、送電器1は、電源としての太陽電池13に電気的に接続されていることが好ましく、更には、送電器1と太陽電池13とが一体化して送電器付太陽電池101を構成していることが好ましい
B. Reuse system for wireless power supply (second embodiment)
A second embodiment of a reuse system for wireless power supply according to the present disclosure includes a power transmitter having a power transmitting antenna that transmits an electromagnetic wave for power transmission, which is connected to a power supply, and a power receiver that has a first power receiving antenna that receives the electromagnetic wave. and an electromagnetic wave absorbing structure for absorbing electromagnetic waves not received by the power receiver, wherein the electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure are reused as electric power.
A reuse system for wireless power feeding according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a reuse system for wireless power supply according to this embodiment. In the reuse system 100 for wireless power supply shown in FIG. 7, the power transmitter 1 is attached to the ceiling and window frame of the factory. Also, people in the factory wear smart glasses as the power receivers 2 . Electromagnetic wave absorbing structures 5 are installed on the floor and walls of the factory. Further, a repeater 6 is installed on the outer wall of the factory.
The power transmitter 1 transmits an electromagnetic wave W for power transmission to the power receiver 2 , and the power receiver 2 receives the electromagnetic wave W transmitted from the power transmitter 1 . Electromagnetic waves not received by the power receiver 2 are absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure 5 . The electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure 5 are reused as electric power. For example, the power is stored as power in the repeater 6, supplied to the power transmitter 1, and cyclically reused.
As shown in FIG. 7, the power transmitter 1 is preferably electrically connected to a solar cell 13 as a power source. preferably constitutes 101

図8に、本実施形態の無線給電用再利用システムの概念構成例を示す。図8に示す無線給電用再利用システム100は、電源に接続された、送電用の電磁波Wを送信する送電アンテナ12aを有する送電器1と、電磁波を受信する第一受電アンテナ21aを有する受電器2と、受電器で受信されなかった電磁波を吸収する電磁波吸収構造体5と、を有する。また、本実施形態の無線給電用再利用システム100は、中継器6を有していてもよい。 FIG. 8 shows a conceptual configuration example of the reuse system for wireless power supply according to this embodiment. A reuse system 100 for wireless power feeding shown in FIG. 8 includes a power transmitter 1 connected to a power source and having a power transmitting antenna 12a for transmitting an electromagnetic wave W for power transmission, and a power receiver having a first power receiving antenna 21a for receiving the electromagnetic wave. 2 and an electromagnetic wave absorbing structure 5 for absorbing electromagnetic waves not received by the receiver. Further, the reuse system 100 for wireless power feeding of the present embodiment may have the repeater 6 .

本実施形態の無線給電用再利用システムによれば、電子機器等の受電器に無線給電する際に、受電器のアンテナから外れた電磁波を電力として再利用することができるため、エネルギー利用効率が向上する。さらに、受電器から外れた電磁波が周辺で反射し、送電用の一次電磁波や、その他の情報通信信号等への妨害を抑制することができる。また、余剰エネルギーが、室内に堆積することを抑制することができるため、室温上昇を抑制することができる。 According to the wireless power supply reuse system of the present embodiment, when wireless power is supplied to a power receiver such as an electronic device, electromagnetic waves deviated from the antenna of the power receiver can be reused as electric power, so energy utilization efficiency is improved. improves. Furthermore, the electromagnetic waves deviating from the power receiver are reflected in the surroundings, and interference with the primary electromagnetic waves for power transmission and other information communication signals can be suppressed. In addition, since surplus energy can be suppressed from accumulating in the room, it is possible to suppress an increase in room temperature.

本実施形態における送電器および受電器としては、それぞれ、「A.無線給電用再利用システム(第一実施形態) III.送電器」、「A.無線給電用再利用システム(第一実施形態) IV.受電器」と同様である。 As the power transmitter and the power receiver in this embodiment, "A. Reuse system for wireless power supply (first embodiment) III. Power transmitter" and "A. IV.

I.電磁波吸収構造体
電磁波吸収構造体は、送電の目的先である受電器で受信されなかった電磁波を、吸収する。電磁波吸収構造体で吸収された電磁波は、例えば電力に変換され、送電器に送電され、再利用される。
I. Electromagnetic Wave Absorbing Structure The electromagnetic wave absorbing structure absorbs electromagnetic waves that are not received by the power receiver that is the destination of the power transmission. The electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure are converted into electric power, transmitted to a power transmitter, and reused.

電磁波吸収構造体は、電磁波吸収体を有する。電磁波吸収体としては、電磁波を受信する第二受電アンテナであることが好ましい。電磁波吸収構造体は、後述するように建物内の床面や壁の広範囲に配置されることが好ましいため、電磁波吸収構造体としては、複数の第二受電アンテナが敷き詰められた構成が好ましい。第二受電アンテナは、例えば、銀、銅、金、アルミ等の金属、グラファイトから構成されることが好ましく、配線が視認されないように樹脂層により覆われていてもよい。 The electromagnetic wave absorbing structure has an electromagnetic wave absorber. The electromagnetic wave absorber is preferably a second power receiving antenna that receives electromagnetic waves. As will be described later, the electromagnetic wave absorbing structure is preferably arranged over a wide area on the floor and walls of the building, so the electromagnetic wave absorbing structure preferably has a configuration in which a plurality of second power receiving antennas are laid out. The second power receiving antenna is preferably composed of, for example, a metal such as silver, copper, gold, aluminum, or graphite, and may be covered with a resin layer so that the wiring is not visible.

電磁波吸収構造体としては、上記第二受電アンテナ以外にも、例えば、壁面カバーシート、壁紙、クロス、カーテン、床装飾シート、ラグマット、カーペットなどに、特定電波を吸収するパターン加工を施した層を具備するもの等を挙げることができる。 As the electromagnetic wave absorbing structure, in addition to the above-mentioned second power receiving antenna, for example, a wall cover sheet, wallpaper, cloth, curtain, floor decoration sheet, rug, carpet, etc. may include a patterned layer that absorbs specific radio waves. and the like.

電磁波吸収構造体は、建物内の床面や壁の広範囲に配置されることが好ましい。電磁波吸収構造体は、床面や壁の意匠性を損なわないように、透明であってもよい。また、電磁波吸収構造体は、表面に印刷層等の着色層を有するものであってもよい。室内の装飾として用いることもできるからである。着色層としては、上記送電器から送電される電磁波に対し透過性があるものであれば特に限定されないが、例えば、インジウム、スズ、アルミニウムなどで構成されていてもよい。透明性を確保する目的で、視認できない程度に微細な形状でフィルム内に含まれていても良い。 The electromagnetic wave absorbing structure is preferably arranged over a wide area on the floor and walls of the building. The electromagnetic wave absorbing structure may be transparent so as not to impair the design of the floor and walls. Further, the electromagnetic wave absorbing structure may have a colored layer such as a printed layer on its surface. This is because it can also be used as an indoor decoration. The colored layer is not particularly limited as long as it is transparent to the electromagnetic waves transmitted from the power transmitter, and may be composed of, for example, indium, tin, aluminum, or the like. For the purpose of ensuring transparency, it may be contained in the film in such a fine shape that it cannot be visually recognized.

II.中継器
中継器は、電磁波吸収構造体で吸収した電磁波を電力として蓄電可能であることが好ましい。すなわち、蓄電池を有することが好ましい。また、中継器は、蓄電池の他に、例えば受信回路、整流回路等を有していることが好ましい。中継器の配置場所は、特に限定されず、屋内であっても、屋外であってもよい。中継器と電磁波吸収構造体との間および中継器と送電器(または送電器付太陽電池)との間は、エネルギー損失を抑制する観点から、有線で接続されていることが好ましい。
II. Repeater It is preferable that the repeater can store electromagnetic waves absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure as electric power. That is, it is preferable to have a storage battery. Moreover, it is preferable that the repeater has, for example, a receiving circuit, a rectifying circuit, etc., in addition to the storage battery. The location of the repeater is not particularly limited, and may be indoors or outdoors. From the viewpoint of suppressing energy loss, it is preferable that the repeater and the electromagnetic wave absorbing structure and the repeater and the power transmitter (or the power transmitter-equipped solar cell) are connected by wire.

III.その他
本実施形態における無線給電用再利用システムは、空調設備と連動させることができる。即ち、発電された電力は、再度無線給電に使用するために送電器に供給してもよいし、空調設備の駆動電力として供給してもよい。例えば、冬には、送電器に供給せずに、暖房設備の駆動電力として供給することもできる。また、いずれにも供給せずに、電磁波吸収構造体自体を発熱体として利用してもよい。
III. Others The reuse system for wireless power supply in this embodiment can be linked with an air conditioner. That is, the generated power may be supplied to the power transmitter to be used for wireless power supply again, or may be supplied as driving power for the air conditioner. For example, in winter, the power can be supplied as drive power for heating equipment without being supplied to the power transmitter. Alternatively, the electromagnetic wave absorbing structure itself may be used as a heating element without being supplied to any of them.

本開示の無線給電用再利用システムは、建物の屋内や乗り物の中で使用されることが好ましい。建物としては、工場、住宅、商業施設等が挙げられる。乗り物としては、自動車、電車等が挙げられる。また、本開示の無線給電用再利用システムは、屋外で利用可能なものであってもよい。 The reuse system for wireless power supply of the present disclosure is preferably used indoors in buildings or in vehicles. Examples of buildings include factories, residences, commercial facilities, and the like. Vehicles include automobiles, trains, and the like. Further, the reuse system for wireless power supply of the present disclosure may be used outdoors.

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。 Note that the present disclosure is not limited to the above embodiments. The above embodiment is an example, and any device that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present disclosure and achieves the same effect is the present invention. It is included in the technical scope of the disclosure.

1 … 送電器
2 … 受電器
3 … 電磁波反射構造体
4 … 再利用器
5 … 電磁波吸収構造体
6 … 中継器
10,100 … 無線給電用再利用システム
13 … 太陽電池
101 … 送電器付太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Power transmitter 2... Power receiver 3... Electromagnetic wave reflection structure 4... Recycler 5... Electromagnetic wave absorption structure 6... Repeater 10, 100... Reuse system for wireless power supply 13... Solar cell 101... Solar cell with transmitter

Claims (8)

電源に接続された、送電用の電磁波を送信する送電アンテナを有する送電器と、
前記電磁波を受信する第一受電アンテナを有する受電器と、
前記受電器で受信されなかった電磁波を反射する電磁波反射構造体と、
前記電磁波反射構造体で反射した電磁波を受信する第二受電アンテナを有する再利用器と、を有し、
前記再利用器で受信した電磁波を電力として再利用する、無線給電用再利用システム。
a power transmitter having a power transmitting antenna for transmitting electromagnetic waves for power transmission, connected to a power source;
a power receiver having a first power receiving antenna that receives the electromagnetic wave;
an electromagnetic wave reflecting structure that reflects electromagnetic waves not received by the power receiver;
a reuser having a second power receiving antenna that receives the electromagnetic wave reflected by the electromagnetic wave reflecting structure;
A reuse system for wireless power supply, wherein the electromagnetic wave received by the reuser is reused as electric power.
前記再利用器は、蓄電池を有する、請求項1に記載の無線給電用再利用システム。 2. The reuse system for wireless power supply according to claim 1, wherein said reuser has a storage battery. 前記電磁波反射構造体は、前記送電器から所定の角度で入射した電磁波を、前記再利用器に向けて反射するように設計されている、請求項1または請求項2に記載の無線給電用再利用システム。 3. The recycler for wireless power supply according to claim 1, wherein said electromagnetic wave reflecting structure is designed to reflect, toward said recycler, an electromagnetic wave incident from said power transmitter at a predetermined angle. system of use. 前記電磁波反射構造体は、再帰反射構造体であり、前記再利用器は、前記送電器の前記送電アンテナ周囲に配置されている、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の無線給電用再利用システム。 4. The electromagnetic wave reflecting structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the electromagnetic wave reflecting structure is a retroreflecting structure, and the recycler is arranged around the power transmission antenna of the power transmitter. wireless power supply reuse system. 電源に接続された、送電用の電磁波を送信する送電アンテナを有する送電器と、
前記電磁波を受信する第一受電アンテナを有する受電器と、
前記受電器で受信されなかった電磁波を吸収する電磁波吸収構造体と、を有し、
前記電磁波吸収構造体で吸収した電磁波を電力として再利用する、無線給電用再利用システム。
a power transmitter having a power transmitting antenna for transmitting electromagnetic waves for power transmission, connected to a power source;
a power receiver having a first power receiving antenna that receives the electromagnetic wave;
an electromagnetic wave absorbing structure that absorbs electromagnetic waves not received by the power receiver;
A reuse system for wireless power supply, wherein the electromagnetic wave absorbed by the electromagnetic wave absorbing structure is reused as electric power.
前記電磁波吸収構造体は透明である、請求項5に記載の無線給電用再利用システム。 6. The reuse system for wireless power supply according to claim 5, wherein said electromagnetic wave absorbing structure is transparent. 前記電磁波吸収構造体は、前記電磁波を受信する第二受電アンテナを有する、請求項5または請求項6に記載の無線給電用再利用システム。 7. The reuse system for wireless power supply according to claim 5, wherein said electromagnetic wave absorbing structure has a second power receiving antenna for receiving said electromagnetic wave. さらに、前記電磁波吸収構造体と有線で接続された中継器を有し、前記中継器は蓄電池を有する、請求項5から請求項7までのいずれかの請求項に記載の無線給電用再利用システム。 8. The reuse system for wireless power supply according to any one of claims 5 to 7, further comprising a repeater connected to said electromagnetic wave absorbing structure by wire, said repeater comprising a storage battery. .
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