JP2023147984A - ウエアラブル非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、ユーザが着用するベルトに取り付けられたバッテリから電気デバイスへ非接触で送電する技術に関し、高い送電効率を実現する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する非接触給電システムは、人が着用するベルトと中継器を備える。ベルトは、バッテリに接続されている送電コイルと第１磁石を備える。中継器は、ベルトとともにユーザが着用する衣服に取り付けられている。中継器は、受電コイルと、受電コイルに接続されているターミナルと、第２磁石を備える。第１／第２磁石と送電／受電コイルは次の位置関係を満足する。すなわち、第２磁石が第１磁石に磁力でくっついたときに送電コイルと受電コイルが対向する。本明細書が開示する非接触給電システムは、ベルトと中継器の間で非接触送電が行われ、第１磁石と第２磁石によって送電コイルと受電コイルが精確に対向するので、送電／受電コイル間で高い送電効率が実現される。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和３年１２月１５日発行、第２２回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（ＳＩ２０２１）（オンライン開催）講演会予稿集 ２１７２－２１７５頁、公益社団法人計測自動制御学会 令和３年１２月１６日開催、第２２回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（ＳＩ２０２１）（オンライン開催）

本明細書が開示する技術は、ウエアラブル非接触給電システムに関する。ウエアラブル非接触給電システムとは、ユーザが身に着けるシステムであって、ユーザが身に着けている電気デバイスに非接触で電力を供給するシステムを意味する。

ユーザが着用するベルトにバッテリを取り付けた装置が特許文献１、２に開示されている。特許文献１の技術では、バッテリと外部の装置を電気的に接続するコネクタもベルトに備えられている。

特許文献２には、ベルトに内蔵されたバッテリから、ユーザが身に着けた電気デバイスへ非接触で送電する装置が開示されている。特許文献２には、「非接触電力伝送の方式としては、電波方式、電磁誘導方式、共鳴方式、電界結合方式等を用いることができるが、特に電波方式が好ましい。」と記載されているが、それ以上に具体的な送電機構は開示されていない。

特開平６－３０２３０７号公報 特開２０１６－７３１９６号公報

本明細書は、ユーザが着用するベルトに取り付けられたバッテリから電気デバイスへ非接触で送電する技術に関し、高い送電効率を実現する技術を提供する。同時に、衣服に入れた電気デバイス（あるいは衣服に装備した電気デバイス）に対して簡単に電力を供給することのできる技術を提供する。なお、本明細書が開示する非接触給電技術とは、少なくとも、バッテリを備えたベルトと中継器を備えた衣服との間で非接触送電が行われることを意味する。

本明細書が開示するウエアラブル非接触給電システムは、人が着用するベルトと中継器を備える。ベルトには、バッテリと、バッテリに接続されている送電コイルと、第１磁石が取り付けられている。中継器は、ベルトとともにユーザが着用する衣服に取り付けられている。中継器は、受電コイルと、受電コイルに接続されているターミナルと、第２磁石を備える。ターミナルは、別言すれば、中継器においてバッテリの電力を出力する出力端である。第１／第２磁石と送電／受電コイルは次の位置関係を満足する。すなわち、第２磁石が第１磁石に磁力でくっついたときに送電コイルと受電コイルが対向する。本明細書が開示するウエアラブル非接触給電システムは、ベルトと中継器の間で非接触送電が行われる。このウエアラブル非接触給電システムは、第１磁石と第２磁石によって送電コイルと受電コイルが精確に対向するので、送電／受電コイル間で高い送電効率が実現される。さらに、ベルトにコイルと磁石を備え、衣服に装着する中継器にもコイルと磁石を備えることで、ユーザを煩わせることなく簡単に電力を送ることができる。

第１／第２磁石と送電／受電コイルの配置関係の好適な例は次の通りである。第１磁石は送電コイルを平面視したときに送電コイルの輪郭の内側に位置しており、第２磁石は受電コイルを平面視したときに受電コイルの輪郭の内側に位置している。より好ましくは、第１磁石は送電コイルを平面視したときに送電コイルの中央に位置しており、第２磁石は受電コイルを平面視したときに受電コイルの中央に位置している。そのような位置関係を備えていれば、第２磁石が第１磁石にくっついたとき送電／受電コイルが精確に対向する。

あるいは、本明細書が開示するウエアラブル非接触給電システムは、２個の第１磁石と２個の第２磁石を備えていてもよい。この場合、送電コイルは２個の第１磁石の間に配置され、受電コイルは２個の第２磁石の間に配置される。２個の第１磁石のそれぞれが２個の第２磁石のそれぞれに一対一でくっついたとき、送電／受電コイルが精確に対向することが保証される。磁石がコイルの中央に位置している態様は、円形コイルの場合に適している。一方、２個の磁石の間にコイルを配置する態様は、平面視したときのコイルの形状が扁平である場合に適している。

ターミナルは、受電コイルに接続された別の送電コイルと第３磁石を含んでおり、別の送電コイルと第３磁石は衣服のポケットに取り付けられているとよい。このとき、ウエアラブル非接触給電システムは、さらに、デバイス側受電器を備えているとよい。デバイス側受電器は、別の受電コイルと第４磁石を備えている。別の受電コイルは電気デバイスに接続される。別の受電コイルと第４磁石は電気デバイスに固定される。別の送電コイル、別の受電コイル、第３磁石、第４磁石は、次の位置関係を満足するように配置されている。すなわち、電気デバイスが衣服のポケットに入れられて第４磁石が第３磁石にくっつくと別の受電コイルが別の送電コイルに対向する。このウエアラブル非接触給電システムは、ベルトのバッテリからポケット内の電気デバイスまでの送電経路中の２カ所で非接触送電が行われる。このウエアラブル非接触給電システムは、電気デバイスをポケットに入れている間に、ベルトのバッテリで電気デバイスを充電することができる。

あるいは、ターミナルは、衣服に含まれており互いに絶縁されつつ積層されている一対の導電シートであってもよい。本願の発明者の一人は、互いに絶縁された一対の導電シートにワンタッチで取り付けられるコネクタを考案している（特許第６９９０９５３号）。本明細書が開示するウエアラブル非接触給電システムは、そのようなコネクタと相性がよい。例えば、ＬＥＤやセンサを備えた複数のコネクタを導電シートに取り付ける。導電シートを介してベルトのバッテリから複数のコネクタ（ＬＥＤやセンサ）に給電することができる。ベルトと中継器の間では、バッテリの電力は非接触で送電される。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例のウエアラブル非接触給電システムの模式図である。 第１実施例のウエアラブル非接触給電システムのブロック図である。 第２実施例のウエアラブル非接触給電システムの模式図である。 第３実施例のウエアラブル非接触給電システムの模式図である。 第４実施例のウエアラブル非接触給電システムの模式図である。

（第１実施例）図１、２を参照して第１実施例のウエアラブル非接触給電システム２を説明する。なお、以下では、説明を簡単にするために、「ウエアラブル非接触給電システム」を単純に「給電システム」と称する。図１に給電システム２の模式図を示し、図２に給電システム２のブロック図を示す。

給電システム２は、ベルト１０と中継器２０とデバイス側受電器３０を備えている。ベルト１０は、ズボンに取り付けられるが、ズボンの図示は省略してある。すなわち、実施例における「ベルト」とは、ユーザが着用するベルトを意味する。図１には、ベルト１０とともにユーザが着用するシャツ４０も描かれている。中継器２０は、シャツ４０に取り付けられている。より具体的には、中継器２０は、シャツ４０に貼り付けられているか、あるいは、シャツ４０に縫い付けられている。

給電システム２は、ベルト１０に内蔵されたバッテリ１１を用いて、ユーザがシャツ４０のポケット４１に入れた電気デバイス９０を充電することができる。給電システム２では、バッテリ１１から電気デバイス９０への送電経路の２カ所で非接触送電が行われる。

ベルト１０には、バッテリ１１のほか、ＤＣ－ＡＣコンバータ１４、送電コイル１２、２個の第１磁石１３ａ、１３ｂが内蔵されている。バッテリ１１、ＤＣ－ＡＣコンバータ１４、送電コイル１２、２個の第１磁石１３ａ、１３ｂは、ベルト１０に内蔵されており外からは見えないので本来は隠れ線（破線）で描くべきである。しかし理解を助けるために、図１ではそれらのデバイスを実線で描いてある。また、理解を助けるために、第１磁石１３ａ、１３ｂにはグレーのハッチングを施してある。ベルト１０はキャパシタ１５（図２参照）も備えている。キャパシタ１５については後述する。

２個の第１磁石１３ａ、１３ｂは、送電コイル１２の両側に配置されている。別言すれば、送電コイル１２は２個の第１磁石１３ａ、１３ｂの間に配置されている。また、送電コイル１２は平面タイプであり、第１磁石１３ａ、１３ｂは、送電コイル１２を含む平面上に配置されている。

中継器２０はシャツ４０の布の裏側に取り付けられている。中継器２０も外からは見えないので本来は隠れ線（破線）で描くべきであるが、理解を助けるために中継器２０を構成するデバイスを実線で描いてある。以降の図でも、ベルトに内蔵されたバッテリ１１、ＤＣ－ＡＣコンバータ１４、送電コイル１２、第１磁石１３ａ、１３ｂを実線で描いてあり、中継器２０を構成する部品も実線で描いてある。しかし、それらはベルトや衣服に隠れて本来は外から見えないように配置されていることに留意されたい。

中継器２０は、受電コイル２２、２個の第２磁石２３ａ、２３ｂ、送電コイル２５、２個の第３磁石２６ａ、２６ｂを備えている。理解を助けるために、第２磁石２３ａ、２３ｂと第３磁石２６ａ、２６ｂにはグレーのハッチングを施してある。２個の第２磁石２３ａ、２３ｂは、受電コイル２２の両側に配置されている。別言すれば、受電コイル２２は２個の第２磁石２３ａ、２３ｂの間に配置されている。受電コイル２２も平面タイプであり、第２磁石２３ａ、２３ｂは、受電コイル２２を含む平面上に配置されている。なお、中継器２０はキャパシタ２８も備えている（図２参照）。キャパシタ２８については後述する。

受電コイル２２は、ユーザがベルト１０とともにシャツ４０を着用したときに、ベルト１０の送電コイル１２と概ね対向するように配置されている。２個の第２磁石２３ａ、２３ｂのそれぞれは、ユーザがベルト１０とともにシャツ４０を着用したときに、２個の第１磁石１３ａ、１３ｂのそれぞれと対向するように配置されている。別言すれば、送電コイル１２に対する第１磁石１３ａ、１３ｂの位置関係は、受電コイル２２に対する第２磁石２３ａ、２３ｂの位置関係と同じである。そして、第１磁石１３ａ（第１磁石１３ｂ）と、第２磁石２３ａ（第２磁石２３ｂ）は、ユーザがベルト１０とシャツ４０を着用したときにほぼ対向する位置に配置されている。

送電コイル１２、第１磁石１３ａ、１３ｂ、受電コイル２２、第２磁石２３ａ、２３ｂは、次の位置関係を満たすように配置されている。すなわち、ユーザがベルト１０とシャツ４０を着用し、第２磁石２３ａ、２３ｂのそれぞれが第１磁石１３ａ、１３ｂのそれぞれに磁力でくっついたときに送電コイル１２と受電コイル２２が精確に対向する（図１の矢印Ａ参照）。ユーザがベルト１０とシャツ４０を着用したとき、送電コイル１２と受電コイル２２は概ね対向し、第２磁石２３ａ、２３ｂのそれぞれが第１磁石１３ａ、１３ｂのそれぞれに磁力でくっつくと、送電コイル１２と受電コイル２２は精確に対向するようになる。

中継器２０の説明を続ける。受電コイル２２と送電コイル２５は一対のケーブル２７で接続されている。

送電コイル２５はシャツ４０のポケット４１の裏側に配置されている。送電コイル２５の両側に第３磁石２６ａ、２６ｂが配置されている。別言すれば、２個の第３磁石２６ａ、２６ｂの間に送電コイル２５が配置されている。送電コイル２５も平面タイプであり、２個の第３磁石２６ａ、２６ｂは、送電コイル２５を含む平面上に配置されている。

デバイス側受電器３０について説明する。デバイス側受電器３０は、受電コイル３１、２個の第４磁石３２ａ、３２ｂ、ＡＣ－ＤＣコンバータ３３（図２）を備えている。理解を助けるために、第４磁石３２ａ、３２ｂにはグレーのハッチングを施してある。以下、いずれの図においても、磁石にはグレーのハッチングを施した。デバイス側受電器３０は、電気デバイス９０に固定される。電気デバイス９０は、例えばスマートフォンであり、デバイス側受電器３０は、スマートフォンの裏面に固定される。

デバイス側受電器３０が電気デバイス９０に固定されるということは、受電コイル３１と第４磁石３２ａ、３２ｂの位置関係が固定されることを意味する。受電コイル３１は、２個の第４磁石３２ａ、３２ｂの間に位置する。受電コイル３１も平面タイプであり、２個の第４磁石３２ａ、３２ｂは、受電コイル３１を含む平面上に配置されている。

中継器２０の送電コイル２５、第３磁石２６ａ、２６ｂ、デバイス側受電器３０の受電コイル３１、第４磁石３２ａ、３２ｂは、次の位置関係を満たすように配置されている。すなわち、ユーザがシャツ４０のポケット４１に電気デバイス９０を入れ、第４磁石３２ａ（３２ｂ）が第３磁石２６ａ（２６ｂ）に磁力でくっついたとき、送電コイル２５と受電コイル３１が対向する。別言すれば、送電コイル２５に対する第３磁石２６ａ、２６ｂの位置関係は、受電コイル３１に対する第４磁石３２ａ、３２ｂの位置関係と同じである。

なお、送電コイル１２、２５、受電コイル２２、３１は、絶縁シートで覆われている。あるいは、送電コイル１２、２５、受電コイル２２、３１は、巻線が絶縁コーティングされている。それゆえ、送電コイル１２と受電コイル２２が近接対向しても両者が短絡することはない。同様に、送電コイル２５と受電コイル３１が近接対向しても両者が短絡することはない。また、送電コイル１２、２５、受電コイル２２、３１は柔軟性を有しており、ベルト１０やシャツ４０に取り付けるのに都合がよい。

図２を参照しつつ、ベルト１０のバッテリ１１から電気デバイス９０のバッテリ９１への送電経路について説明する。

ベルト１０には、バッテリ１１とＤＣ－ＡＣコンバータ１４と送電コイル１２と第１磁石１３ａ、１３ｂが内蔵されている。バッテリ１１と送電コイル１２の間にＤＣ－ＡＣコンバータ１４が接続されている。ＤＣ－ＡＣコンバータ１４は、バッテリ１１の直流電力を交流電力に変換して送電コイル１２へ送る。

シャツ４０に備えられた中継器２０は、受電コイル２２、第２磁石２３ａ、２３ｂ、送電コイル２５、第３磁石２６ａ、２６ｂ、一対のケーブル２７を備えている。受電コイル２２と送電コイル２５は一対のケーブル２７で接続されている。

図２は、デバイス側受電器３０が固定された電気デバイス９０がシャツ４０のポケット４１に入れられた状態を表している。電気デバイス９０に固定されたデバイス側受電器３０は、受電コイル３１、第４磁石３２ａ、３２ｂ、ＡＣ－ＤＣコンバータ３３、キャパシタ３５を備えている。受電コイル３１は、ＡＣ－ＤＣコンバータ３３を介して電気デバイス９０のバッテリ９１に接続されている。

第１磁石１３ａ（１３ｂ）と、第２磁石２３ａ（２３ｂ）は、ユーザがベルト１０とシャツ４０を着用したときにほぼ対向する位置関係を有している。それゆえ、ユーザがベルト１０とシャツ４０を着用すると、第２磁石２３ａが磁力で第１磁石１３ａにくっつき、第２磁石２３ｂが磁力で第１磁石１３ｂにくっつく。先に述べたように、第２磁石２３ａ、２３ｂが第１磁石１３ａ、１３ｂにくっつくと、送電コイル１２と受電コイル２２が精確に近接対向する。同様に、ポケット４１にて、第４磁石３２ａ、３２ｂが磁力で第３磁石２６ａ、２６ｂにくっつくと、送電コイル２５と受電コイル３１が精確に近接対向する。

バッテリ１１の直流電力はＤＣ－ＡＣコンバータ１４で交流電力に変換されて送電コイル１２に送られる。送電コイル１２と受電コイル２２は近接対向しているため、磁気共鳴を生じ、交流電力は送電コイル１２から受電コイル２２へ伝送される。伝送された交流電力は中継器２０の送電コイル２５に送られる。中継器２０の送電コイル２５とデバイス側受電器３０の受電コイル３１も近接対向しているため、ここでも磁気共鳴を生じ、送電コイル２５から受電コイル３１へ交流電力が伝達される。受電コイル３１が受け取った交流電力はＡＣ－ＤＣコンバータ３３で直流電力に変換される。変換された直流電力で電気デバイス９０のバッテリ９１が充電される。

なお、ベルト１０において送電コイル１２とキャパシタ１５が直列に接続されており、中継器２０において受電コイル２２とキャパシタ２８と送電コイル２５が直列に接続されており、デバイス側受電器３０において受電コイル３１とキャパシタ３５が直接に接続されている。キャパシタ１５、２８、３５の容量は、ベルト１０（送電コイル１２を含む回路）と、中継器２０（受電コイル２２と送電コイル２５を含む回路）と、デバイス側受電器３０（受電コイル３１を含む回路）の共振周波数が一致するように（あるいは近くなるように）選定される。別言すれば、キャパシタ１５、２８、３５の容量は、送電コイル１２、２５と受電コイル２２、３１が磁気共鳴を生じるように選定される。

磁気共鳴によって電力を伝送する場合、送電コイルと受電コイルの位置ずれが送電効率に大きく影響する。第１実施例の給電システム２は、第２磁石２３ａ、２３ｂのそれぞれが第１磁石１３ａ、１３ｂのそれぞれとくっつくことによって、送電コイル１２と受電コイル２２が精確に対向する。それゆえ、実施例の給電システム２は、２個のコイルの間の非接触送電でありながら高い送電効率を実現できる。

また、中継器２０が第３磁石２６ａ、２６ｂを備えており、これらの磁石に対応するようにデバイス側受電器３０が第４磁石３２ａ、３２ｂを備えている。第４磁石３２ａ、３２ｂのそれぞれが第３磁石２６ａ、２６ｂのそれぞれにくっつくと、デバイス側受電器３０の受電コイル３１が中継器２０の送電コイル２５に精確に対向する。それゆえ、中継器２０とデバイス側受電器３０の間でも高い送電効率が実現される。

また、中継器２０の送電コイル２５と第３磁石２６ａ、２６ｂはシャツ４０のポケット４１に取り付けられている。この配置により、ユーザは、デバイス側受電器３０を固定した電気デバイス９０をポケット４１に入れるだけで、ベルト１０のバッテリ１１から電気デバイス９０への送電経路が確立される。この点も、第１実施例の給電システム２の利点である。

第１実施例の給電システム２は、バッテリ１１から電気デバイス９０までの送電経路の２箇所（ベルト１０と中継器２０の間と、中継器２０とデバイス側受電器３０の間）で非接触送電が行われる。

（第２実施例）図３に、第２実施例の給電システム２ａの模式図を示す。第２実施例の給電システム２ａは、ベルト１０ａと中継器２０ａとデバイス側受電器３０ａを備える。第１実施例の給電システム２のベルト１０は、２個の第１磁石１３ａ、１３ｂを備えていた。また、第１実施例の給電システム２の中継器２０は、２個の第２磁石２３ａ、２３ｂと２個の第３磁石２６ａ、２６ｂを備えていた。第１実施例の給電システム２のデバイス側受電器３０は、２個の第４磁石３２ａ、３２ｂを備えていた。

第２実施例の給電システム２ａのベルト１０ａは、１個の第１磁石１３を備える。第２実施例の給電システム２ａの中継器２０ａは、１個の第２磁石２３と１個の第３磁石２６を備える。第２実施例の給電システム２ａのデバイス側受電器３０ａは、１個の第４磁石３２を備える。

第１磁石１３は、送電コイル１２を平面視したときに送電コイル１２の中央に位置している。第２磁石２３は、受電コイル２２を平面視したときに、受電コイル２２の中央に位置している。第１実施例と同様に、送電コイル１２は平面タイプであり、第１磁石１３は送電コイル１２を含む平面上に配置される。受電コイル２２も平面タイプであり、第２磁石２３は受電コイル２２を含む平面上に配置される。ただし、第１実施例における送電コイル１２と受電コイル２２は平面視したときの形状が矩形であったが、第２実施例における送電コイル１２と受電コイル２２は、円形コイルである。

送電コイル１２、第１磁石１３、受電コイル２２、第２磁石２３は、次の位置関係を満足する。すなわち、ユーザがベルト１０ａとシャツ４０を着用し、第２磁石２３が第１磁石１３に磁力でくっついたときに送電コイル１２と受電コイル２２が対向する（図３の矢印Ｂ参照）。このような配置を採用すると、１個の第１磁石１３と１個の第２磁石２３によって、送電コイル１２と受電コイル２２が精確に位置合わせされる。

なお、第１磁石１３は、送電コイル１２の中央に位置していることが最も望ましい。第２磁石２３も同様に、受電コイル２２の中央に位置していることが最も望ましい。送電コイル１２と受電コイル２２が同径の円形コイルである。第２磁石２３が第１磁石１３にくっついたとき、送電コイル１２と受電コイル２２が完全に重なる。また、送電コイル１２と受電コイル２２の法線回りの角度差に関わらず、送電コイル１２と受電コイル２２は完全に重なる。そのため、送電コイル１２と受電コイル２２の法線回りの角度差に関わらず、送電コイル１２と受電コイル２２の間で高い送電効率が得られる。

第１磁石１３は送電コイル１２の中央に位置していることが最も望ましいが、送電コイル１２を平面視したときに送電コイル１２の最外側の輪郭の内側に位置していればよい。第２磁石２３も同様に、受電コイル２２の中央に位置していることが最も望ましいが、受電コイル２２を平面視したときに受電コイル２２の最外側の輪郭の内側に位置していればよい。磁石がコイルの中央に位置している場合には及ばないが、高い送電効率が得らえる。

図３の給電システム２ａでは、中継器２０ａの第３磁石２６も送電コイル２５の中央に位置する。デバイス側受電器３０ａは電気デバイス９０に固定されており、第４磁石３２は受電コイル３１の中央に位置する。それゆえ、中継器２０ａ（送電コイル２５）とデバイス側受電器３０ａ（受電コイル３１）の間でも高い送電効率が得られる。第２実施例の送電コイル２５と受電コイル３１も円形コイルである。それゆえ、送電コイル２５と受電コイル３１の間で高い送電効率が得られる。

（第３実施例）図４を参照して第３実施例の給電システム２ｂを説明する。給電システム２ｂはベルト１０ｂと中継器２０ｂとデバイス側受電器３０ｂを備える。ベルト１０ｂは、第２実施例のベルト１０ａと同じであり、送電コイル１２を平面視したとき、第１磁石１３は送電コイル１２の中央に位置する。送電コイル１２は平面タイプであり、第１磁石１３は送電コイル１２を含む平面上に配置されている。

中継器２０ｂは、ユーザが着用するズボン５０に取り付けられている。中継器２０ｂは、受電コイル２２、第２磁石２３、送電コイル２５、第３磁石２６、一対のケーブル２７を備える。第２磁石２３は受電コイル２２を平面視したときに受電コイル２２の中央に位置する。第３磁石２６は送電コイル２５を平面視したときに送電コイル２５の中央に位置する。受電コイル２２は平面タイプであり、第２磁石２３は受電コイル２２を含む平面上に配置されている。受電コイル２２と接続されている送電コイル２５も平面タイプであり、第３磁石２６は送電コイル２５を含む平面上に配置されている。

デバイス側受電器３０ｂは、受電コイル３１と第４磁石３２を備える。デバイス側受電器３０ｂは、電気デバイス９０に固定されており、受電コイル３１の中央に第４磁石３２が位置する。第４磁石３２は受電コイル３１を平面視したときに受電コイル３１の中央に位置する。受電コイル３１は平面タイプであり、第４磁石３２は受電コイル３１を含む平面上に配置されている。第１実施例の場合と同様に、受電コイル３１はＡＣ－ＤＣコンバータ３３を介して電気デバイス９０のバッテリ９１に接続される（図２）。

ベルト１０ｂの送電コイル１２、第１磁石１３、中継器２０ｂの受電コイル２２、第２磁石２３は、次の位置関係を満足する。すなわち、ユーザがベルト１０とズボン５０着用すると、第１磁石１３が第２磁石２３に磁力でくっついたときに送電コイル１２と受電コイル２２が対向する（図４の矢印Ｂ参照）。この位置関係によって、送電コイル１２と受電コイル２２が精確に対向し、ベルト１０ｂと中継器２０ｂの間で高い送電効率が得られる。

また、中継器２０ｂの送電コイル２５と第３磁石２６はポケット５１に配置されている。中継器２０ｂの送電コイル２５と第３磁石２６、および、電気デバイス９０に固定されたデバイス側受電器３０ｂの受電コイル３１と第４磁石３２は、次の位置関係を満足する。すなわち、デバイス側受電器３０ｂが固定された電気デバイス９０がポケット６１に入れられる。このとき、第４磁石３２が第３磁石２６に磁力でくっついたときに送電コイル２５と受電コイル３１が対向する。この位置関係によって、送電コイル２５と受電コイル３１が精確に対向し、中継器２０ｂとデバイス側受電器３０ｂの間でも、高い送電効率が得られる。

第３実施例においても、コイル１２、２２、２５、３１は円形であり、磁石１３、２３、２６、３２は、円形のコイルの中央に位置している。この配置により、送電コイル１２と受電コイル２２の間、及び、送電コイル２５と受電コイル３１の間で高い送電効率が得られる。

（第４実施例）図５に、第４実施例の給電システム２ｃの模式図を示す。給電システム２ｃは、ベルト１０ｃと中継器２０ｃを備えている。ベルト１０ｃは、第１実施例の給電システム２のベルト１０と同じである。中継器２０ｃは、ユーザが着用するシャツ６０に取り付けられている。シャツ６０の一部は、互いに絶縁されつつ積層されている一対の導電シート６２ａ、６２ｂで作られている。一対の導電シート６２ａ、６２ｂの間には絶縁シート６２ｃが挟まれており、絶縁シート６２ｃが一対の導電シート６２ａ、６２ｂを相互に絶縁する。互いに絶縁された一対の導電シート６２ａ、６２ｂも中継器２０ｃの一部である。説明の便宜上、一対の導電シート６２ａ、６２ｂを、絶縁シート６２ｃも含めて単に導電シート６２と称する。理解を助けるために、シャツ６０において、導電シート６２で作られた部分をグレーのハッチングで示してある。

シャツ６０の一部をなす導電シート６２には、バッジのようにワンタッチで取り付けられるコネクタ９５が取り付けられる。コネクタ９５は、ＬＥＤやセンサを搭載しており、導電シート６２を介して電力供給を受けるとＬＥＤが点灯する（あるいはセンサが動作する）。導電シート６２にワンタッチで取り付けることができ、積層された一対の導電シート６２ａ、６２ｂから電力供給を受けることができるコネクタについての詳細は、例えば特許第６９９０９５３号を参照されたい。

中継器２０ｃは、受電コイル２２、第２磁石２３ａ、２３ｂ、導電シート６２、ＡＣ－ＤＣコンバータ２９を備えている。

中継器２０ｃの受電コイル２２、第２磁石２３ａ、２３ｂは、ベルト１０ｃの送電コイル１２、第１磁石１３ａ、１３ｂと、次の位置関係を有している。すなわち、ユーザがベルト１０ｃとともにシャツ６０を着用する。このとき、第１磁石１３ａ、１３ｂのそれぞれが第２磁石２３ａ、２３ｂのそれぞれにくっついたときに送電コイル１２と受電コイル２２が精確に対向する（図５の矢印Ａ参照）。この位置関係により、ベルト１０ｃのバッテリ１１から中継器２０ｃへの高い送電効率が得られる。

導電シート６２（一対の導電シート６２ａ、６２ｂ）は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２９を介して受電コイル２２に接続されている。中継器２０ｃの受電コイル２２が受けた交流電力はＡＣ－ＤＣコンバータ２９によって直流電力に変換され、導電シート６２（一対の導電シート６２ａ、６２ｂ）に伝達される。すなわち、ベルト１０ｃのバッテリ１１からシャツ６０の導電シート６２に非接触で直流電力が送られる。先に述べたように、導電シート６２に供給された電力により、導電シート６２に取り付けられたコネクタ９５のＬＥＤが点灯する（あるいはコネクタ９５のセンサが作動する）。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。中継器２０（２０ａ、２０ｂ）が備える送電コイル２５が「別の送電コイル」の例である。デバイス側受電器３０（３０ａ、３０ｂ）が備える受電コイル３１が「別の受電コイル」の例である。

中継器２０（２０ａ、２０ｂ）が備える送電コイル２５と第３磁石２６（２６ａ、２６ｂ）が、「ターミナル」の例である。また、第４実施例における一対の導電シート６２ａ、６２ｂも「ターミナル」の例である。「ターミナル」は、中継器においてバッテリの電力を出力する電力出力端に相当する。第４実施例のコネクタ９５も電気デバイスの一例である。シャツ４０、６０、ズボン５０が「衣服」の例である。

磁石をコイルの両側に配置する構成（第１、第４実施例）は、平面視したときのコイルの形状が扁平である場合に適している。磁石をコイルの中央に配置する構成（第２、第３実施例）は、円形コイルの場合に適している。

第２実施例のシャツ４０とベルト１０ａと第３実施例のズボン５０を併用することも好適である。ベルト１０ａのバッテリ１１で、シャツ４０の中継器２０ａを介してポケット５１内の電気デバイス９０を充電すると同時に、ズボン５０の中継器２０ｂを介してポケット５１内の電気デバイス９０を充電することができる。

このように、ベルトにバッテリだけでなくコイルと磁石を配置することに利点がある。ベルトは、人の上半身に身に着ける衣服（シャツなど）と、下半身に身に着ける衣服（ズボンやスカートなど）の両方と重なり得る。それゆえ、人の腰に付けるベルトにコイルと磁石を配置することで、上半身用と下半身用のどちらの衣服に装着したデバイスに対しても給電することができる。特に、送電コイルと受電コイルの組み合わせにより、ユーザはコネクタの脱着という作業から開放され、さらに磁石を備えることで、ユーザはベルト側のコイルと衣服側のコイルの位置合わせに煩わされることがない。

ベルトのバッテリと送電コイルの間にスイッチを設けてもよい。スイッチは、ユーザが手動で開閉するものでよいが、次の構成を有するスイッチであるとなおよい。すなわち、スイッチは、第１磁石が第２磁石にくっついたときに閉じ（バッテリと送電コイルが接続され）、第１磁石に第２磁石がくっついていないときには開く（バッテリと送電コイルの間が電気的に遮断される）ように構成されている。

中継器が備える第２磁石の影響で開閉するスイッチの構造の一例は次の通りである。スイッチは、第１端子、第２端子、第１端子と第２端子を接続する導電部材、バネ、スイッチ磁石を備えている。第１端子はバッテリに接続されており、第２端子は送電コイルに接続されている。バネは、導電部材に取り付けられており、導電部材を第１端子または第２端子から離す方向に導電部材を付勢する。スイッチ磁石は導電部材に取り付けらえている。スイッチ磁石に他の磁石が近づいていないとき、第１端子と第２端子は電気的に遮断されている。中継器の第２磁石が第１磁石にくっついたとき、第２磁石または中継器が備える別の磁石がスイッチ磁石と対向し、スイッチ磁石を吸引する。スイッチ磁石が中継器の磁石に吸引されると導電部材が動いて第１端子と第２端子を導通させる。

第２磁石の影響で開閉するスイッチの構造の別の例として、磁気センサと半導体スイッチによる電子的なスイッチがある。磁気センサは第１磁石の隣りに配置されている。半導体スイッチはバッテリと送電コイルの間に接続されている。磁気センサが第２磁石を検知すると、半導体スイッチが閉じ、送電コイルがバッテリに接続される。磁気センサが第２磁石を検知しなくなると、半導体スイッチが開き、送電コイルがバッテリから電気的に切り離される。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ－２ｃ：ウエアラブル非接触給電システム １０、１０ａ－１０ｃ：ベルト １１、９１：バッテリ １２、２５：送電コイル １３、１３ａ、１３ｂ：第１磁石 １４：ＤＣ－ＡＣコンバータ １５、２８、３５：キャパシタ ２０、２０ａ－２０ｃ：中継器 ２２、３１：受電コイル ２３、２３ａ、２３ｂ：第２磁石 ２６、２６ａ、２６ｂ：第３磁石 ２７：ケーブル ２９、３３：ＡＣ－ＤＣコンバータ ３０、３０ａ、３０ｂ：デバイス側受電器 ３２、３２ａ、３２ｂ：第４磁石 ４０、６０：シャツ ４１、５１、６１：ポケット ５０：ズボン ６２、６２ａ、６２ｂ：導電シート ６２ｃ：絶縁シート ９０：電気デバイス ９５：コネクタ

Claims (6)

1. ユーザが着用するベルトであって、バッテリと、前記バッテリに接続されている送電コイルと、第１磁石が取り付けられているベルトと、
   前記ベルトとともにユーザが着用する衣服に取り付けられており、受電コイルと、前記受電コイルに接続されているターミナルと、第２磁石が備えられている中継器と、
   を備えており、
   前記第２磁石が前記第１磁石に磁力でくっついたときに前記送電コイルと前記受電コイルが対向する、ウエアラブル非接触給電システム。
2. 前記第１磁石は前記送電コイルを平面視したときに前記送電コイルの輪郭の内側に位置しており、
   前記第２磁石は前記受電コイルを平面視したときに前記受電コイルの輪郭の内側に位置している、請求項１に記載のウエアラブル非接触給電システム。
3. 前記第１磁石は前記送電コイルを平面視したときに前記送電コイルの中央に位置しており、
   前記第２磁石は前記受電コイルを平面視したときに前記受電コイルの中央に位置している、請求項２に記載のウエアラブル非接触給電システム。
4. ２個の第１磁石と２個の第２磁石を備えており、
   前記送電コイルは２個の前記第１磁石の間に配置されており、
   前記受電コイルは２個の前記第２磁石の間に配置されている、
   請求項１に記載のウエアラブル非接触給電システム。
5. 前記電気デバイスに固定されるデバイス側受電器をさらに備えており、
   前記デバイス側受電器は、第４磁石と、前記電気デバイスに接続される別の受電コイルを備えており、
   前記ターミナルは、前記受電コイルに接続された別の送電コイルと第３磁石を備えており、前記別の送電コイルと前記第３磁石は前記衣服のポケットに取り付けられており、
   前記別の送電コイル、前記別の受電コイル、前記第３磁石、前記第４磁石は、前記電気デバイスが前記ポケットに入れられて前記第４磁石が前記第３磁石にくっつくと前記別の受電コイルが前記別の送電コイルに対向する位置関係を有している、請求項１から４のいずれか１項に記載のウエアラブル非接触給電システム。
6. 前記ターミナルは、前記衣服に含まれている一対の導電シートであって互いに絶縁されつつ積層されている一対の導電シートである、請求項１から４のいずれか１項に記載のウエアラブル非接触給電システム。

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