JP3414381B2 - 電力給電装置、電力受電装置、電力伝送システム、電力伝送方法、携帯機器および時計装置 - Google Patents
電力給電装置、電力受電装置、電力伝送システム、電力伝送方法、携帯機器および時計装置Info
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Description
【０００１】（技術分野）
この発明は、電力を伝送するのに好適な電力給電装置、
電力受電装置、電力伝送システム、電力供給方法、携帯
機器および時計装置に関する。
電力受電装置、電力伝送システム、電力供給方法、携帯
機器および時計装置に関する。
【０００２】（技術背景）
腕時計タイプなどの小型の電子時計では、小型の一次電
池、計時回路、および運針機構を内蔵し、一次電池から
の電力によって計時回路や運針機構を駆動するのが一般
的である。しかし、一次電池を内蔵する電子機器は、電
池の交換の手間や電池の廃棄といった問題が伴う。この
ため、電子機器において、充電可能な二次電池を内蔵
し、二次電池に充電するための給電端子を電子時計の外
装に設けることも考えられる。
池、計時回路、および運針機構を内蔵し、一次電池から
の電力によって計時回路や運針機構を駆動するのが一般
的である。しかし、一次電池を内蔵する電子機器は、電
池の交換の手間や電池の廃棄といった問題が伴う。この
ため、電子機器において、充電可能な二次電池を内蔵
し、二次電池に充電するための給電端子を電子時計の外
装に設けることも考えられる。
【０００３】しかしながら、電子機器の外装に給電端子
を設けると、その端子電極が腐食するといった問題があ
る。特に、電子時計のように人の腕にベルトで巻き付け
て使用するものは、使用者の汗や水濡れによって給電端
子が腐食し易い。このため、充電の信頼性が低下すると
いった問題がある。くわえて、端子電極が露出している
電子機器の形態では防水化が困難である。また、端子電
極からノイズ電子機器の内部回路に混入し、電子機器が
誤動作するおそれがある。例えば、電子時計を巻き付け
た腕の手で携帯電話機を使用する場合などでは、携帯電
話機から放射される電磁波が給電端子を介してノイズと
して電子時計に入り、誤動作を引き起こすおそれがあ
る。なお、データ入出力端子を備えデータを入出力可能
な電子機器では、ノイズの混入という点において、同様
の問題がある。
を設けると、その端子電極が腐食するといった問題があ
る。特に、電子時計のように人の腕にベルトで巻き付け
て使用するものは、使用者の汗や水濡れによって給電端
子が腐食し易い。このため、充電の信頼性が低下すると
いった問題がある。くわえて、端子電極が露出している
電子機器の形態では防水化が困難である。また、端子電
極からノイズ電子機器の内部回路に混入し、電子機器が
誤動作するおそれがある。例えば、電子時計を巻き付け
た腕の手で携帯電話機を使用する場合などでは、携帯電
話機から放射される電磁波が給電端子を介してノイズと
して電子時計に入り、誤動作を引き起こすおそれがあ
る。なお、データ入出力端子を備えデータを入出力可能
な電子機器では、ノイズの混入という点において、同様
の問題がある。
【０００４】また、電池廃棄の問題を解決するため、外
部から電磁波を電子時計に照射し、電子時計の内部でこ
れを受信し、受信した電磁波を電力に変換するシステム
が考えられる。しかし、金属には電磁波をシールドする
効果があるため、このシステムでは、電子機器の筐体部
分に金属を使用できないといった問題がある。また、二
次電池を内蔵した携帯電話機に対して充電する充電器
は、携帯電話機よりも大きく、さらに商用電源から給電
を受けて二次電池を充電するための電圧を発生していた
ので、手軽に充電することができないといった問題があ
った。
部から電磁波を電子時計に照射し、電子時計の内部でこ
れを受信し、受信した電磁波を電力に変換するシステム
が考えられる。しかし、金属には電磁波をシールドする
効果があるため、このシステムでは、電子機器の筐体部
分に金属を使用できないといった問題がある。また、二
次電池を内蔵した携帯電話機に対して充電する充電器
は、携帯電話機よりも大きく、さらに商用電源から給電
を受けて二次電池を充電するための電圧を発生していた
ので、手軽に充電することができないといった問題があ
った。
【０００５】（発明の開示）
本発明は、上記した背景の下になされたもので、振動を
媒介して電力を給電する電力給電装置、電力給電装置か
らの振動によって給電を受ける電力受電装置を提供する
ことを目的とする。また、本発明の他の目的は、データ
を振動を用いて伝送することにある。
媒介して電力を給電する電力給電装置、電力給電装置か
らの振動によって給電を受ける電力受電装置を提供する
ことを目的とする。また、本発明の他の目的は、データ
を振動を用いて伝送することにある。
【０００６】本発明に係る電力給電装置は、筐体と、前
記筐体の一部より構成され加振を受ける加振面を有する
加振体と、前記電力受電装置と接触し前記筐体と一体で
形成された接触面と、前記加振体の加振面を加振するア
クチュエータと、電力を給電する電源と、電源から給電
を受けて、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出
力する駆動回路とを備えることを特徴とする。この発明
によれば、電力給電装置は電力を機械エネルギーに変換
し、振動の形態で電力受電装置に出力する。したがっ
て、電力給電装置に給電のための端子電極を設ける必要
がないから、端子電極の腐食や端子電極から混入するノ
イズを根本的に解決できる。
記筐体の一部より構成され加振を受ける加振面を有する
加振体と、前記電力受電装置と接触し前記筐体と一体で
形成された接触面と、前記加振体の加振面を加振するア
クチュエータと、電力を給電する電源と、電源から給電
を受けて、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出
力する駆動回路とを備えることを特徴とする。この発明
によれば、電力給電装置は電力を機械エネルギーに変換
し、振動の形態で電力受電装置に出力する。したがっ
て、電力給電装置に給電のための端子電極を設ける必要
がないから、端子電極の腐食や端子電極から混入するノ
イズを根本的に解決できる。
【０００７】ここで、前記アクチュエータは圧電素子を
備えることが望ましい。圧電素子は薄型化できるので、
装置の小型化に適している。また、前記アクチュエータ
は前記加振体を縦振動、すなわち前記接触面に対して直
角方向に振動させるものであっても良い。また、前記ア
クチュエータは、前記加振体をねじれ振動させるもので
あってもよい。さらに、加振体は、当該電力給電装置の
筐体の一部であってもよい。この場合には、筐体を形成
する際に加振体を同時に形成することができるので、電
力給電装置の部品数を削減することができる。
備えることが望ましい。圧電素子は薄型化できるので、
装置の小型化に適している。また、前記アクチュエータ
は前記加振体を縦振動、すなわち前記接触面に対して直
角方向に振動させるものであっても良い。また、前記ア
クチュエータは、前記加振体をねじれ振動させるもので
あってもよい。さらに、加振体は、当該電力給電装置の
筐体の一部であってもよい。この場合には、筐体を形成
する際に加振体を同時に形成することができるので、電
力給電装置の部品数を削減することができる。
【０００８】また、本発明に係る電力受電装置は、筐体
と、前記筐体の一部より構成された振動媒体と機械的に
接触され前記筐体と一体で構成された接触面を介して、
前記振動媒体が振動することにより有する機械エネルギ
ーを受け取って振動する振動体と、前記振動体の変位を
電力に変換する変換器と、この変換器によって得られた
電力を蓄電する二次電池とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、電力受電装置に受電のための端子電
極を設ける必要がないから、端子電極の腐食や端子電極
から混入するノイズを根本的に解決できる。また、二次
電池に伝送された電力を蓄電することができるので、電
力の伝送が終了した後にもそこから電力を取り出して使
用することができる。
と、前記筐体の一部より構成された振動媒体と機械的に
接触され前記筐体と一体で構成された接触面を介して、
前記振動媒体が振動することにより有する機械エネルギ
ーを受け取って振動する振動体と、前記振動体の変位を
電力に変換する変換器と、この変換器によって得られた
電力を蓄電する二次電池とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、電力受電装置に受電のための端子電
極を設ける必要がないから、端子電極の腐食や端子電極
から混入するノイズを根本的に解決できる。また、二次
電池に伝送された電力を蓄電することができるので、電
力の伝送が終了した後にもそこから電力を取り出して使
用することができる。
【０００９】ここで、前記変換器は、圧電素子を備え、
当該圧電素子が変位することにより発生する電圧を電力
として取り出すことが望ましい。また、前記振動体と前
記変換器とは、一体として構成されており、前記変換器
は機械的な共振状態で電力を取り出すものであってもよ
い。この場合には、圧電素子が機械的に大きく変位する
ので、大きな起電圧を圧電素子から取り出すことが可能
となる。
当該圧電素子が変位することにより発生する電圧を電力
として取り出すことが望ましい。また、前記振動体と前
記変換器とは、一体として構成されており、前記変換器
は機械的な共振状態で電力を取り出すものであってもよ
い。この場合には、圧電素子が機械的に大きく変位する
ので、大きな起電圧を圧電素子から取り出すことが可能
となる。
【００１０】また、前記振動体は、当該装置の筐体に連
結されていてもよい。さらに、当該装置の筐体の一部が
振動体であってもよい。この場合には、筐体を形成する
際に振動体を形成することができるので、部品数を削減
することができる。また、本発明に係る携帯機器は、電
力受電装置を備え、前記二次電池から給電を受けて動作
する電力消費部を備えたことを特徴とする。この携帯機
器は、内壁から突出した凸部を備えた収納体に収納され
るものであって、前記凸部が挿入される凹部を備え、こ
の凹部を前記振動体で構成してもよい。くわえて、この
携帯機器は底面の内側に凹部を備えた収納体に収納され
るものであって、前記凹部と係合する凸部を当該機器の
底面に形成し、前記振動体が当該機器の筐体であっても
よい。この場合、使用者が携帯機器を収納体に収納して
歩行すると、歩行に伴う振動によって携帯機器が揺れ
る。すると、振動体である凹部または筐体自体が振動
し、電力が二次電池に充電される。
結されていてもよい。さらに、当該装置の筐体の一部が
振動体であってもよい。この場合には、筐体を形成する
際に振動体を形成することができるので、部品数を削減
することができる。また、本発明に係る携帯機器は、電
力受電装置を備え、前記二次電池から給電を受けて動作
する電力消費部を備えたことを特徴とする。この携帯機
器は、内壁から突出した凸部を備えた収納体に収納され
るものであって、前記凸部が挿入される凹部を備え、こ
の凹部を前記振動体で構成してもよい。くわえて、この
携帯機器は底面の内側に凹部を備えた収納体に収納され
るものであって、前記凹部と係合する凸部を当該機器の
底面に形成し、前記振動体が当該機器の筐体であっても
よい。この場合、使用者が携帯機器を収納体に収納して
歩行すると、歩行に伴う振動によって携帯機器が揺れ
る。すると、振動体である凹部または筐体自体が振動
し、電力が二次電池に充電される。
【００１１】また、本発明に係る時計装置は、電力受電
装置を備えた時計装置であって、前記二次電池から給電
を受けて時間を計測する計時部を備えたことを特徴とす
る。
装置を備えた時計装置であって、前記二次電池から給電
を受けて時間を計測する計時部を備えたことを特徴とす
る。
【００１２】また、本発明に係る電力伝送システムは、
電力給電装置と電力受電装置とを備え、前記加振体の振
動を前記振動体に伝達することにより、前記電力給電装
置から前記電力受電装置へ電力を伝送することを特徴と
する。この場合、前記加振体は、前記電力給電装置から
突出し、前記電力給電装置を保持するように構成されて
いることが望ましい。この発明によれば、加振体と保持
体を兼用することができる。
電力給電装置と電力受電装置とを備え、前記加振体の振
動を前記振動体に伝達することにより、前記電力給電装
置から前記電力受電装置へ電力を伝送することを特徴と
する。この場合、前記加振体は、前記電力給電装置から
突出し、前記電力給電装置を保持するように構成されて
いることが望ましい。この発明によれば、加振体と保持
体を兼用することができる。
【００１３】また、前記加振体と前記振動体のうち、い
ずれか一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成
されており、当該凹部と当該凸部とが噛み合うものであ
ってもよい。この場合には、加振体と振動体とを密に結
合させることができるので、振動を効率よく伝達するこ
とができ、ひいては電力の伝送効率を向上させることが
可能である。また、前記振動体と前記変換手段とを総合
した固有振動周波数の近傍で前記加振体が振動するよう
に、前記駆動回路は前記アクチュエータを駆動すること
が好ましい。この場合には、共振を利用して振動を伝達
することができるので、変換器から大きな電力を取り出
すことができる。また、前記加振体は間欠的に振動体を
励振し、前記振動体は減衰振動の過程で電力を取り出す
ものであってもよい。
ずれか一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成
されており、当該凹部と当該凸部とが噛み合うものであ
ってもよい。この場合には、加振体と振動体とを密に結
合させることができるので、振動を効率よく伝達するこ
とができ、ひいては電力の伝送効率を向上させることが
可能である。また、前記振動体と前記変換手段とを総合
した固有振動周波数の近傍で前記加振体が振動するよう
に、前記駆動回路は前記アクチュエータを駆動すること
が好ましい。この場合には、共振を利用して振動を伝達
することができるので、変換器から大きな電力を取り出
すことができる。また、前記加振体は間欠的に振動体を
励振し、前記振動体は減衰振動の過程で電力を取り出す
ものであってもよい。
【００１４】また、本発明に係る電力伝送方法は、第１
の筐体、電源、アクチュエータ、および前記第１の筐体
の一部より構成された加振体を備えた電力給電装置か
ら、第２の筐体と一体で構成され前記電力給電装置と接
触するための接触面を有する振動体を備える電力受電装
置へ電力を供給する電力供給方法であって、前記電源か
ら給電を受けて、アクチュエータを駆動し、前記アクチ
ュエータによって前記加振体を加振し、前記加振体と前
記振動体とを接触面を介して機械的に接触させることに
よって、前記振動体を振動させ、前記振動体の振動を電
力に変換することを特徴とする。この発明によれば、振
動を媒介して電力を伝送することができる。
の筐体、電源、アクチュエータ、および前記第１の筐体
の一部より構成された加振体を備えた電力給電装置か
ら、第２の筐体と一体で構成され前記電力給電装置と接
触するための接触面を有する振動体を備える電力受電装
置へ電力を供給する電力供給方法であって、前記電源か
ら給電を受けて、アクチュエータを駆動し、前記アクチ
ュエータによって前記加振体を加振し、前記加振体と前
記振動体とを接触面を介して機械的に接触させることに
よって、前記振動体を振動させ、前記振動体の振動を電
力に変換することを特徴とする。この発明によれば、振
動を媒介して電力を伝送することができる。
【００１５】また、本発明に係る電力伝送方法は、第１
の筐体、第１の圧電素子、および前記第１の圧電素子に
連結され前記第１の筐体の一部より構成された加振体を
有する第１の振動伝達部材を備えた電力給電装置と、第
２の筐体、第２の圧電素子、および前記第２の圧電素子
に連結され前記第２の筐体と一体で構成され前記電力給
電装置と接触するための接触面を有する第２の振動伝達
部材を備えた電力受電装置との間で、接触面を介して機
械的接触により振動エネルギーを伝播させることによっ
て電力およびデータを伝送する電力供給方法であって、
前記第１の振動伝達部材と前記第２の振動伝達部材とを
接触面を介し機械的に接触させ、前記電力給電装置から
前記電力受電装置へ電力を伝送する第１の期間と、第１
のデータを前記電力給電装置から前記電力受電装置へ伝
送する第２の期間と、第２のデータを前記電力受電装置
から前記電力給電装置へ伝送する第３の期間とを時分割
で実行することを特徴とする。この発明によれば、電力
のみならずデータを相互伝送することができる。
の筐体、第１の圧電素子、および前記第１の圧電素子に
連結され前記第１の筐体の一部より構成された加振体を
有する第１の振動伝達部材を備えた電力給電装置と、第
２の筐体、第２の圧電素子、および前記第２の圧電素子
に連結され前記第２の筐体と一体で構成され前記電力給
電装置と接触するための接触面を有する第２の振動伝達
部材を備えた電力受電装置との間で、接触面を介して機
械的接触により振動エネルギーを伝播させることによっ
て電力およびデータを伝送する電力供給方法であって、
前記第１の振動伝達部材と前記第２の振動伝達部材とを
接触面を介し機械的に接触させ、前記電力給電装置から
前記電力受電装置へ電力を伝送する第１の期間と、第１
のデータを前記電力給電装置から前記電力受電装置へ伝
送する第２の期間と、第２のデータを前記電力受電装置
から前記電力給電装置へ伝送する第３の期間とを時分割
で実行することを特徴とする。この発明によれば、電力
のみならずデータを相互伝送することができる。
【００１６】この場合、前記第１の期間にあっては、前
記第１の圧電素子に電圧を印加して前記第１の圧電素子
を振動させ、前記第１の圧電素子によって前記第１の振
動伝達部材を加振し、前記第１の振動伝達部材によって
前記第２の振動伝達部材を振動させ、前記第２の振動伝
達部材によって第２の圧電素子を振動させ、前記第２の
圧電素子の起電圧に基づいて電力を取り出し、前記第２
の期間にあっては、前記第１のデータに応じた電圧を印
加して前記第１の圧電素子を振動させ、前記第１の圧電
素子によって前記第１の振動伝達部材を加振し、前記第
１の振動伝達部材によって前記第２の振動伝達部材を振
動させ、前記第２の振動伝達部材によって前記第２の圧
電素子を振動させ、前記第２の圧電素子の起電圧に基づ
いて前記第１のデータを再生し、前記第３の期間にあっ
ては、前記第２のデータに応じた電圧を印加して第２の
圧電素子を振動させ、前記第１の圧電素子によって前記
第１の振動伝達部材を加振し、前記第１の振動伝達部材
によって前記第２の振動伝達部材を振動させ、前記第２
の振動伝達部材によって前記第２の圧電素子を振動さ
せ、前記第２の圧電素子の起電圧に基づいて前記第２の
データを再生してもよい。
記第１の圧電素子に電圧を印加して前記第１の圧電素子
を振動させ、前記第１の圧電素子によって前記第１の振
動伝達部材を加振し、前記第１の振動伝達部材によって
前記第２の振動伝達部材を振動させ、前記第２の振動伝
達部材によって第２の圧電素子を振動させ、前記第２の
圧電素子の起電圧に基づいて電力を取り出し、前記第２
の期間にあっては、前記第１のデータに応じた電圧を印
加して前記第１の圧電素子を振動させ、前記第１の圧電
素子によって前記第１の振動伝達部材を加振し、前記第
１の振動伝達部材によって前記第２の振動伝達部材を振
動させ、前記第２の振動伝達部材によって前記第２の圧
電素子を振動させ、前記第２の圧電素子の起電圧に基づ
いて前記第１のデータを再生し、前記第３の期間にあっ
ては、前記第２のデータに応じた電圧を印加して第２の
圧電素子を振動させ、前記第１の圧電素子によって前記
第１の振動伝達部材を加振し、前記第１の振動伝達部材
によって前記第２の振動伝達部材を振動させ、前記第２
の振動伝達部材によって前記第２の圧電素子を振動さ
せ、前記第２の圧電素子の起電圧に基づいて前記第２の
データを再生してもよい。
【００１７】（発明を実施するための最良の形態）
［１．第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る電力伝送システムを
図面を参照しつつ説明する。 ［１−１：第１実施形態の構成］ 図１は、本発明の第１実施形態に係る電力伝送システム
のブロック図であり、図２はその機械的な構成を示す断
面図である。図１に図示するように電力伝送システム
は、電力給電装置Ａ１と電力受電装置Ｂ１とから構成さ
れる。電力給電装置Ａ１は電気エネルギーを機械エネル
ギーに変換し、振動の形態でエネルギーを出力する。電
力受電装置Ｂ１は、振動の形態でエネルギーを入力し、
機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。ここで、
電力給電装置Ａ１と電力受電装置Ｂ１とは、分離可能で
あり、例えば、電力受電装置Ｂ１は、使用者が外出時に
携帯する腕時計タイプの電子時計であり、電力給電装置
Ａ１は、家庭などにおいて電子時計の置き台と兼用して
電力を電子時計に充電する充電装置に相当する。
図面を参照しつつ説明する。 ［１−１：第１実施形態の構成］ 図１は、本発明の第１実施形態に係る電力伝送システム
のブロック図であり、図２はその機械的な構成を示す断
面図である。図１に図示するように電力伝送システム
は、電力給電装置Ａ１と電力受電装置Ｂ１とから構成さ
れる。電力給電装置Ａ１は電気エネルギーを機械エネル
ギーに変換し、振動の形態でエネルギーを出力する。電
力受電装置Ｂ１は、振動の形態でエネルギーを入力し、
機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。ここで、
電力給電装置Ａ１と電力受電装置Ｂ１とは、分離可能で
あり、例えば、電力受電装置Ｂ１は、使用者が外出時に
携帯する腕時計タイプの電子時計であり、電力給電装置
Ａ１は、家庭などにおいて電子時計の置き台と兼用して
電力を電子時計に充電する充電装置に相当する。
【００１８】［１−１−１：電力給電装置の構成］
電力給電装置Ａ１の主要部は、電源１０、駆動回路１
１、アクチュエータ１２お固定部材１３、振動伝達部材
１４、および筐体１５から構成されている。まず、電源
１０は、直流電圧を発生する装置である。電源１０は、
商用電源からの交流電圧を整流して所定の電圧を発生す
るＡＣ−ＤＣコンバータや、あるいは乾電池等の一次電
池等によって構成される。次に、駆動回路１１は、電源
１０から給電を受けてアクチュエータ１２を駆動する駆
動信号Ｖを生成する。この駆動回路１１としては、例え
ば、コルピッツ型の発振回路を用いることができる。次
に、アクチュエータ１２は、円盤状の形状をしている。
アクチュエータ１２は、図２に示すように、シム板１２
０に圧電素子１２１，１２２を上下面に各々張り合わせ
たサンドイッチ構造をしている。シム板１２０は、例え
ば、リン青銅等の薄板で構成され、弾性板として作用す
るとともに圧電素子１２１，１２２の中間電極として作
用する。なお、圧電素子１２１，１２２の材料として
は、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタ
ン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、チタ
ン酸ジルコン酸鉛、亜鉛酸ニオブ酸鉛（（Ｐｂ（Ｚｎ１
／３−Ｎｂ２／３）０３１−ｘ−Ｐｂ Ｔｉ ０３
ｘ）ｘは組成により異なる。ｘ＝０．０９程度）、スカ
ンジウムニオブ酸鉛（（Ｐｂ｛（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／
２）１−ｘ Ｔｉｘ）｝０３）ｘは組成により異なる。
Ｘ＝０．０９程度）等の各種のものを用いることができ
る。
１、アクチュエータ１２お固定部材１３、振動伝達部材
１４、および筐体１５から構成されている。まず、電源
１０は、直流電圧を発生する装置である。電源１０は、
商用電源からの交流電圧を整流して所定の電圧を発生す
るＡＣ−ＤＣコンバータや、あるいは乾電池等の一次電
池等によって構成される。次に、駆動回路１１は、電源
１０から給電を受けてアクチュエータ１２を駆動する駆
動信号Ｖを生成する。この駆動回路１１としては、例え
ば、コルピッツ型の発振回路を用いることができる。次
に、アクチュエータ１２は、円盤状の形状をしている。
アクチュエータ１２は、図２に示すように、シム板１２
０に圧電素子１２１，１２２を上下面に各々張り合わせ
たサンドイッチ構造をしている。シム板１２０は、例え
ば、リン青銅等の薄板で構成され、弾性板として作用す
るとともに圧電素子１２１，１２２の中間電極として作
用する。なお、圧電素子１２１，１２２の材料として
は、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタ
ン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、チタ
ン酸ジルコン酸鉛、亜鉛酸ニオブ酸鉛（（Ｐｂ（Ｚｎ１
／３−Ｎｂ２／３）０３１−ｘ−Ｐｂ Ｔｉ ０３
ｘ）ｘは組成により異なる。ｘ＝０．０９程度）、スカ
ンジウムニオブ酸鉛（（Ｐｂ｛（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／
２）１−ｘ Ｔｉｘ）｝０３）ｘは組成により異なる。
Ｘ＝０．０９程度）等の各種のものを用いることができ
る。
【００１９】一般に、圧電素子に印加する電界の方向と
変位方向（歪み方向）とが一致する場合を縦効果、電界
の方向と変位方向とが直交する場合を横効果というが、
この例では縦効果を利用して圧電素子１２１，１２２を
駆動している。圧電素子１２１および圧電素子１２２の
分極方向は、図中の矢印で示すように両者が一致する方
向となるように設定する。このため、駆動信号Ｖが印加
されると、一方の圧電素子が長手方向に対して垂直の方
向（以下、縦方向という）に伸びたとき、他方の圧電素
子も同時に伸び、一方の圧電素子が縦方向に縮むとき、
他方の圧電素子も同時に縮む。したがって、交流電圧が
印可されると、アクチュエータ１２は縦方向に伸縮運動
することになる。このアクチュエータ１２は電圧を振動
に変換する変換器として作用する。
変位方向（歪み方向）とが一致する場合を縦効果、電界
の方向と変位方向とが直交する場合を横効果というが、
この例では縦効果を利用して圧電素子１２１，１２２を
駆動している。圧電素子１２１および圧電素子１２２の
分極方向は、図中の矢印で示すように両者が一致する方
向となるように設定する。このため、駆動信号Ｖが印加
されると、一方の圧電素子が長手方向に対して垂直の方
向（以下、縦方向という）に伸びたとき、他方の圧電素
子も同時に伸び、一方の圧電素子が縦方向に縮むとき、
他方の圧電素子も同時に縮む。したがって、交流電圧が
印可されると、アクチュエータ１２は縦方向に伸縮運動
することになる。このアクチュエータ１２は電圧を振動
に変換する変換器として作用する。
【００２０】次に、固定部材１３は、筐体１５の側面側
の内周壁に固定されており（図示略）、また、その上面
が圧電素子１２２の下面に接着されている。したがっ
て、アクチュエータ１２に振動が励起されても圧電素子
１２２の下面は固定面として作用する。次に、振動伝達
部材１４は、円柱状の形状をしており、その下面が圧電
素子１２１の上面に接着されている。また、筐体１５に
は振動伝達部材１４の径より若干大きな径の貫通穴が形
成されており、その貫通穴に振動伝達部材１４が挿入さ
れている。このため、振動伝達部材１４は筐体１５から
突出している。振動伝達部材１４は、振動の形態でエネ
ルギーを出力できるようになっており、電力給電装置Ｂ
を加振する加振体として作用する。
の内周壁に固定されており（図示略）、また、その上面
が圧電素子１２２の下面に接着されている。したがっ
て、アクチュエータ１２に振動が励起されても圧電素子
１２２の下面は固定面として作用する。次に、振動伝達
部材１４は、円柱状の形状をしており、その下面が圧電
素子１２１の上面に接着されている。また、筐体１５に
は振動伝達部材１４の径より若干大きな径の貫通穴が形
成されており、その貫通穴に振動伝達部材１４が挿入さ
れている。このため、振動伝達部材１４は筐体１５から
突出している。振動伝達部材１４は、振動の形態でエネ
ルギーを出力できるようになっており、電力給電装置Ｂ
を加振する加振体として作用する。
【００２１】［１−１−２：電力受電装置の構成］
次に、電力受電装置Ｂ１の主要部は、振動伝達部材２
０、変換器２１、固定部材２２、整流回路２３、大容量
コンデンサ２４、計時回路２５、および筐体２６から構
成される。まず、振動伝達部材２０は、円柱状の形状を
しており、筐体２６に形成された貫通穴を介して電力受
電装置Ｂ１の下面から突出している。電力の電送を行う
場合には、図２に示すように電力給電装置Ａ１の上に電
力受電装置Ｂ１を置くことになるが、この際、振動伝達
部材２０の下面が振動伝達部材１４の上面と接する。振
動伝達部材１４が縦方向、すなわち、振動伝達部材２０
と振動伝達部材１４の接触面に対して直角方向に振動す
ると、振動伝達部材２０は同じ方向に振動する。換言す
れば、振動伝達部材２０は、振動伝達部材１４を加振体
として捉えたとき、加振体によって加振される振動体と
して作用する。次に、変換器２１は、円盤状の形状をし
ている。変換器２１は、シム板２１０に圧電素子２１
１，２１２を上下面に各々張り合わせたサンドイッチ構
造をしている。また、圧電素子２１１の上面には、固定
部材２２が設けられている。この固定部材２２は筐体２
６の側面側の内周壁に固定されている。したがって、振
動伝達部材２０が振動すると、圧電素子２１１，２１２
が変位するので圧電素子２１１，２１２に起電圧Ｖｇが
発生する。すなわち、変換器２１は振動を電圧に変換し
ている。次に、図１に示す整流回路２３は、起電圧Ｖｇ
を整流し、整流された電圧を大容量コンデンサ２４に充
電するようになっている。整流回路２３は、半波整流す
るものであってもよいし、もしくは全波整流するもので
あってもよいが、効率の面から全波整流することが望ま
しい。次に、計時回路２５は、大容量コンデンサ２３か
らの給電を受けて、時刻を計測する。くわえて、計時回
路２５は、計測された時刻に対応するように、図示せぬ
時計針を動かす運針モータを駆動するように構成されて
いる。
０、変換器２１、固定部材２２、整流回路２３、大容量
コンデンサ２４、計時回路２５、および筐体２６から構
成される。まず、振動伝達部材２０は、円柱状の形状を
しており、筐体２６に形成された貫通穴を介して電力受
電装置Ｂ１の下面から突出している。電力の電送を行う
場合には、図２に示すように電力給電装置Ａ１の上に電
力受電装置Ｂ１を置くことになるが、この際、振動伝達
部材２０の下面が振動伝達部材１４の上面と接する。振
動伝達部材１４が縦方向、すなわち、振動伝達部材２０
と振動伝達部材１４の接触面に対して直角方向に振動す
ると、振動伝達部材２０は同じ方向に振動する。換言す
れば、振動伝達部材２０は、振動伝達部材１４を加振体
として捉えたとき、加振体によって加振される振動体と
して作用する。次に、変換器２１は、円盤状の形状をし
ている。変換器２１は、シム板２１０に圧電素子２１
１，２１２を上下面に各々張り合わせたサンドイッチ構
造をしている。また、圧電素子２１１の上面には、固定
部材２２が設けられている。この固定部材２２は筐体２
６の側面側の内周壁に固定されている。したがって、振
動伝達部材２０が振動すると、圧電素子２１１，２１２
が変位するので圧電素子２１１，２１２に起電圧Ｖｇが
発生する。すなわち、変換器２１は振動を電圧に変換し
ている。次に、図１に示す整流回路２３は、起電圧Ｖｇ
を整流し、整流された電圧を大容量コンデンサ２４に充
電するようになっている。整流回路２３は、半波整流す
るものであってもよいし、もしくは全波整流するもので
あってもよいが、効率の面から全波整流することが望ま
しい。次に、計時回路２５は、大容量コンデンサ２３か
らの給電を受けて、時刻を計測する。くわえて、計時回
路２５は、計測された時刻に対応するように、図示せぬ
時計針を動かす運針モータを駆動するように構成されて
いる。
【００２２】ところで、機械的な構造物に対して加わる
力の大きさを一定とする条件の下で、加振周波数を徐々
に大きくしてゆくと、ある周波数で構造物の振幅は極大
値を取り、その後極小値を取るといった応答を繰り返
す。すなわち、振幅が極大となる周波数は複数存在す
る。各々の極大に対応する各周波数を一括して固有振動
周波数という。そして、最も低い固有振動周波数に対応
する振動の態様を１次の振動モード、その次に低い固有
振動周波数に対応する振動の態様を２次の振動モード、
…という。構造物は、これらの振動モードの固有振動周
波数で振動する時、その機械的インピーダンスが極小と
なり、小さな駆動力で容易に大きな変位が得られること
が知られている。そこで、この例では、駆動信号Ｖの周
波数を、振動伝達部材１４と振動伝達部材２０を一体と
して見たときの固有振動周波数と略一致するように設定
している。
力の大きさを一定とする条件の下で、加振周波数を徐々
に大きくしてゆくと、ある周波数で構造物の振幅は極大
値を取り、その後極小値を取るといった応答を繰り返
す。すなわち、振幅が極大となる周波数は複数存在す
る。各々の極大に対応する各周波数を一括して固有振動
周波数という。そして、最も低い固有振動周波数に対応
する振動の態様を１次の振動モード、その次に低い固有
振動周波数に対応する振動の態様を２次の振動モード、
…という。構造物は、これらの振動モードの固有振動周
波数で振動する時、その機械的インピーダンスが極小と
なり、小さな駆動力で容易に大きな変位が得られること
が知られている。そこで、この例では、駆動信号Ｖの周
波数を、振動伝達部材１４と振動伝達部材２０を一体と
して見たときの固有振動周波数と略一致するように設定
している。
【００２３】［１−２：第１実施形態の動作］
次に、本実施形態に係る電力伝送システムの動作を説明
する。電力給電装置Ａ１から電力受電装置Ｂ１へ電力を
給電する場合には、まず、電力受電装置Ｂ１の上に電力
受電装置Ｂ１を置き、振動伝達部材１４と振動伝達部材
２０とを物理的に接触させる。この状態において、電力
給電装置Ａ１を動作させると、駆動回路１１は電源１０
から給電を受けて駆動信号Ｖを生成する。アクチュエー
タ１２に駆動信号Ｖが供給されると、アクチュエータ１
２が縦方向に振動する。これに伴って振動伝達部材１４
が縦方向に振動する。この場合、振動伝達部材１４は加
振体として作用し、振動体として作用する振動伝達部材
２０を加振する。すると、振動伝達部材２０が加振さ
れ、変換器２１を構成する圧電素子２１１，２１２が振
動する。駆動信号Ｖの周波数は、振動伝達部材１４と振
動伝達部材２０を一体として見たときの固有振動周波数
と略−致するように設定されているので、低い機械的イ
ンピーダンスの下で振動伝達部材１４および２０を振動
させることができる。これにより、圧電素子２１１，２
１２を大きく変位させることができ、大きな起電圧Ｖｇ
を得ることができる。圧電素子２１１，２１２が起電圧
Ｖｇを発生すると、整流回路２３は起電圧Ｖｇを整流し
て、大容量コンデンサ２４に整流された電圧を充電す
る。こうして、電力給電装置Ａから電力受電装置Ｂへ電
力を伝送することができる。
する。電力給電装置Ａ１から電力受電装置Ｂ１へ電力を
給電する場合には、まず、電力受電装置Ｂ１の上に電力
受電装置Ｂ１を置き、振動伝達部材１４と振動伝達部材
２０とを物理的に接触させる。この状態において、電力
給電装置Ａ１を動作させると、駆動回路１１は電源１０
から給電を受けて駆動信号Ｖを生成する。アクチュエー
タ１２に駆動信号Ｖが供給されると、アクチュエータ１
２が縦方向に振動する。これに伴って振動伝達部材１４
が縦方向に振動する。この場合、振動伝達部材１４は加
振体として作用し、振動体として作用する振動伝達部材
２０を加振する。すると、振動伝達部材２０が加振さ
れ、変換器２１を構成する圧電素子２１１，２１２が振
動する。駆動信号Ｖの周波数は、振動伝達部材１４と振
動伝達部材２０を一体として見たときの固有振動周波数
と略−致するように設定されているので、低い機械的イ
ンピーダンスの下で振動伝達部材１４および２０を振動
させることができる。これにより、圧電素子２１１，２
１２を大きく変位させることができ、大きな起電圧Ｖｇ
を得ることができる。圧電素子２１１，２１２が起電圧
Ｖｇを発生すると、整流回路２３は起電圧Ｖｇを整流し
て、大容量コンデンサ２４に整流された電圧を充電す
る。こうして、電力給電装置Ａから電力受電装置Ｂへ電
力を伝送することができる。
【００２４】このように、本実施形態によれば、振動の
形態でエネルギーを伝送するので、機械的に振動伝達部
材１４および振動伝達部材２０を接触させればエネルギ
ーを十分伝送できる。したがって、エネルギーを伝送す
るために電気的な接触を必要としない。つまり、電力伝
送のための電極が不要となるから、電極の腐食や静電気
によるノイズの混入といった不都合を防止することがで
きる。また、振動伝達部材１４と振動伝達部材２０と直
接接触させるので、高い伝送効率のものとにエネルギー
を伝送させることができる。さらに、駆動信号Ｖの周波
数は振動伝達部材１４および２０の固有振動周波数に対
応するように設定されているので、大きな起電圧Ｖｇを
得ることができる。
形態でエネルギーを伝送するので、機械的に振動伝達部
材１４および振動伝達部材２０を接触させればエネルギ
ーを十分伝送できる。したがって、エネルギーを伝送す
るために電気的な接触を必要としない。つまり、電力伝
送のための電極が不要となるから、電極の腐食や静電気
によるノイズの混入といった不都合を防止することがで
きる。また、振動伝達部材１４と振動伝達部材２０と直
接接触させるので、高い伝送効率のものとにエネルギー
を伝送させることができる。さらに、駆動信号Ｖの周波
数は振動伝達部材１４および２０の固有振動周波数に対
応するように設定されているので、大きな起電圧Ｖｇを
得ることができる。
【００２５】［２．第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る電力伝送システムを
図面を参照しつつ説明する。この電力伝送システムは、
第１実施形態で説明した電力伝送システムにデータ伝送
の機能を付加したものである。なお、この例の電力給電
装置Ａ２はパーソナルコンピュータとのインターフェー
スを有している。また、電力受電装置Ｂ２は、腕時計タ
イプの電子時計に、操作ボタンを用いたデータ入力機能
や、アナログ音声信号をデジタル信号に変換してデータ
を記憶する機能を有している。
図面を参照しつつ説明する。この電力伝送システムは、
第１実施形態で説明した電力伝送システムにデータ伝送
の機能を付加したものである。なお、この例の電力給電
装置Ａ２はパーソナルコンピュータとのインターフェー
スを有している。また、電力受電装置Ｂ２は、腕時計タ
イプの電子時計に、操作ボタンを用いたデータ入力機能
や、アナログ音声信号をデジタル信号に変換してデータ
を記憶する機能を有している。
【００２６】［２−１：第２実施形態の構成］
第２実施形態に係る電力伝送システムの機械的構成は、
図２に示す第１実施形態の構成と同様であるので、ここ
では、説明を省略する。図３は第２実施形態に係る電力
伝送システムの電気的なブロック図である。電力給電装
置Ａ２は、電源１０、駆動回路１１、および変換器１
２’（第１実施形態のアクチュエータ１２に相当）の他
に、選択回路１６、変復調回路１７、処理回路１８およ
び制御回路１９から構成される。ここで、変換器１２’
は機械的には第１実施形態のアクチュエータ１２と同一
の構成である。しかし、変換器１２’は、電気エネルギ
ーを運動エネルギーに変換するとともに、運動エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する変換装置として機能する
点で、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するがそ
の逆は行わない第１実施形態のアクチュエータ１２と相
違する。
図２に示す第１実施形態の構成と同様であるので、ここ
では、説明を省略する。図３は第２実施形態に係る電力
伝送システムの電気的なブロック図である。電力給電装
置Ａ２は、電源１０、駆動回路１１、および変換器１
２’（第１実施形態のアクチュエータ１２に相当）の他
に、選択回路１６、変復調回路１７、処理回路１８およ
び制御回路１９から構成される。ここで、変換器１２’
は機械的には第１実施形態のアクチュエータ１２と同一
の構成である。しかし、変換器１２’は、電気エネルギ
ーを運動エネルギーに変換するとともに、運動エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する変換装置として機能する
点で、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するがそ
の逆は行わない第１実施形態のアクチュエータ１２と相
違する。
【００２７】次に、選択回路１６は制御回路１９から供
給される制御信号に基づいて、駆動回路１１と変換器１
２’を接続するか、あるいは変復調回路１７と変換器１
２’とを接続するかを制御する。次に、変復調回路１７
は、制御回路１９の制御の下、電力給電装置Ａ２から電
力受電装置Ｂ２にデータＤａを伝送する場合には変調回
路として動作し、電力受電装置Ｂ２から電力給電装置Ａ
２にデータＤｂを伝送する場合には復調回路として動作
する。変調方式としては、各種のものを用いることがで
きるが、この例ではリターンゼロ（ＲＺ）変調を用いる
ものとする。リターンゼロ変調は、直流成分がないの
で、振動によるデータ伝送に好適である。また、データ
Ｄａとしては、例えば、時刻合わせのための時間情報や
電話番号情報等が該当する。また、データＤｂとして
は、使用者が出先で電力受電装置Ｂ２に入力した情報や
音声情報等が該当する。
給される制御信号に基づいて、駆動回路１１と変換器１
２’を接続するか、あるいは変復調回路１７と変換器１
２’とを接続するかを制御する。次に、変復調回路１７
は、制御回路１９の制御の下、電力給電装置Ａ２から電
力受電装置Ｂ２にデータＤａを伝送する場合には変調回
路として動作し、電力受電装置Ｂ２から電力給電装置Ａ
２にデータＤｂを伝送する場合には復調回路として動作
する。変調方式としては、各種のものを用いることがで
きるが、この例ではリターンゼロ（ＲＺ）変調を用いる
ものとする。リターンゼロ変調は、直流成分がないの
で、振動によるデータ伝送に好適である。また、データ
Ｄａとしては、例えば、時刻合わせのための時間情報や
電話番号情報等が該当する。また、データＤｂとして
は、使用者が出先で電力受電装置Ｂ２に入力した情報や
音声情報等が該当する。
【００２８】次に、処理回路１８は、インターフェース
１８１、メモリ１８２および計時回路１８３を備えてい
る。このインタフェース１８１は外部のパーソナルコン
ピュータと接続され、データの入出力ができるようにな
っている。メモリ１８２は、インターフェース１８１を
介してパーソナルコンピュータから取り込んだデータを
記憶したり、あるいは、電力受電装置Ｂ２から伝送され
るデータＤｂを記憶する。これにより、メモリ１８２に
記憶したデータＤｂをインターフェース１８１を介して
パーソナルコンピュータに転送し、そこでデータＤｂを
加工することができる。また、データＤｂが音声データ
であれば、パーソナルコンピュータは、これを再生して
スピーカから発音させることが可能となる。また、計時
回路１８３は常時動作しており、正確な時間を計測し、
現在の時刻を示すデータを生成する。このデータは、必
要に応じて処理回路１８から変復調回路１７に出力され
るようになっている。次に、制御回路１９は、選択回路
１６、変復調回路１６、および処理回路１８を制御して
いる。
１８１、メモリ１８２および計時回路１８３を備えてい
る。このインタフェース１８１は外部のパーソナルコン
ピュータと接続され、データの入出力ができるようにな
っている。メモリ１８２は、インターフェース１８１を
介してパーソナルコンピュータから取り込んだデータを
記憶したり、あるいは、電力受電装置Ｂ２から伝送され
るデータＤｂを記憶する。これにより、メモリ１８２に
記憶したデータＤｂをインターフェース１８１を介して
パーソナルコンピュータに転送し、そこでデータＤｂを
加工することができる。また、データＤｂが音声データ
であれば、パーソナルコンピュータは、これを再生して
スピーカから発音させることが可能となる。また、計時
回路１８３は常時動作しており、正確な時間を計測し、
現在の時刻を示すデータを生成する。このデータは、必
要に応じて処理回路１８から変復調回路１７に出力され
るようになっている。次に、制御回路１９は、選択回路
１６、変復調回路１６、および処理回路１８を制御して
いる。
【００２９】電力受電装置Ｂ２は、変換器２１’（第１
実施形態の変換器２１に相当）、整流回路２３、大容量
コンデンサ２４および計時回路２５の他に、選択回路２
７、変復調回路２８、処理回路２９および制御回路３０
から構成される。ここで、変換器２１’は機械的には第
１実施形態のアクチュエータ２１と同一の構成である
が、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するととも
に、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換処
理として機能する点で、運動エネルギーを電気エネルギ
ーに変換するがその逆は行わない第１実施形態の変換器
２１と相違する。
実施形態の変換器２１に相当）、整流回路２３、大容量
コンデンサ２４および計時回路２５の他に、選択回路２
７、変復調回路２８、処理回路２９および制御回路３０
から構成される。ここで、変換器２１’は機械的には第
１実施形態のアクチュエータ２１と同一の構成である
が、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するととも
に、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換処
理として機能する点で、運動エネルギーを電気エネルギ
ーに変換するがその逆は行わない第１実施形態の変換器
２１と相違する。
【００３０】次に、選択回路２７は制御回路３０によっ
て制御され、整流回路２３と変換器２１’を接続する
か、あるいは変復調回路２８と変換器２１’とを接続す
るかを制御する。次に、変復調回路２８は、変復調回路
１７と相補的な関係にあり、リターンゼロ変調・復調を
行う。変復調回路２８は、電力受電装置Ｂ２から電力給
電装置Ａ２にデータＤｂを伝送する場合には変調回路と
して動作し、電力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ２に
データＤａを伝送する場合には復調回路として動作す
る。次に、処理回路２９は、入力マイク１９１、ＡＤ変
換器１９２、入力ボタン１９３、およびメモリ１９４等
を備えている。入力マイク１９１は音を電気信号に変換
してＡＤ変換器１９２に出力する。ＡＤ変換器１９２は
アナログ音声信号をデジタルデータに変換し、メモリ１
９４に供給する。メモリ１９４は、音声データや入力デ
ータを記憶するとともに電力給電装置Ａ２から転送され
たデータＤａを記憶する。なお、入力データは使用者が
入力ボタン１９３を操作することによって入力される。
また、処理回路２９は、電力給電装置Ａ２から時間情報
を示すデータＤａが転送されてきた場合には、これを計
時回路２５に転送するようになっている。これによっ
て、計時回路２５は現在の正確な時刻を検知することが
でき、当該時刻に基づいて時刻合わせを自動的に行うこ
とができる。また、処理回路２９は、制御回路３０の制
御の下、必要に応じて音声データや入力データを出力す
るように構成されている。また、制御回路３０は、選択
回路２７、変復調回路２８および処理回路２９を制御す
る。また、制御回路３０は大容量コンデンサ２４の充電
電圧を検知し、これを第１の基準電圧および第２の基準
電圧と比較している。
て制御され、整流回路２３と変換器２１’を接続する
か、あるいは変復調回路２８と変換器２１’とを接続す
るかを制御する。次に、変復調回路２８は、変復調回路
１７と相補的な関係にあり、リターンゼロ変調・復調を
行う。変復調回路２８は、電力受電装置Ｂ２から電力給
電装置Ａ２にデータＤｂを伝送する場合には変調回路と
して動作し、電力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ２に
データＤａを伝送する場合には復調回路として動作す
る。次に、処理回路２９は、入力マイク１９１、ＡＤ変
換器１９２、入力ボタン１９３、およびメモリ１９４等
を備えている。入力マイク１９１は音を電気信号に変換
してＡＤ変換器１９２に出力する。ＡＤ変換器１９２は
アナログ音声信号をデジタルデータに変換し、メモリ１
９４に供給する。メモリ１９４は、音声データや入力デ
ータを記憶するとともに電力給電装置Ａ２から転送され
たデータＤａを記憶する。なお、入力データは使用者が
入力ボタン１９３を操作することによって入力される。
また、処理回路２９は、電力給電装置Ａ２から時間情報
を示すデータＤａが転送されてきた場合には、これを計
時回路２５に転送するようになっている。これによっ
て、計時回路２５は現在の正確な時刻を検知することが
でき、当該時刻に基づいて時刻合わせを自動的に行うこ
とができる。また、処理回路２９は、制御回路３０の制
御の下、必要に応じて音声データや入力データを出力す
るように構成されている。また、制御回路３０は、選択
回路２７、変復調回路２８および処理回路２９を制御す
る。また、制御回路３０は大容量コンデンサ２４の充電
電圧を検知し、これを第１の基準電圧および第２の基準
電圧と比較している。
【００３１】［２−１：第２実施形態の動作］
次に、第２実施形態に係る電力伝送システムの動作につ
いて説明する。この電力伝送システムにおいては、最初
に電力伝送を主体とする第１モードがあり、次に電力伝
送とデータ伝送を行う第２モードがあり、その次にデー
タ伝送を行う第３モードがある。図４は、第１モードに
おける動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。第１モードにおいては、電力給電装置Ａ２から電力
受電装置Ｂ２へ向けて電力の伝送が行われる。電力受電
装置Ｂ２が長時間使用され、大容量コンデンサ２４に電
力が殆ど蓄電されてないような場合には、大容量コンデ
ンサ２４の電圧が低下して変復調回路２８や処理回路２
９を正常に動作させることができない。したがって、そ
のような場合に、電力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ
２へ向けてデータＤａを伝送しても無駄になる。このた
め、まず、第１モードにおいて、電力伝送を主体とする
動作を行ない、電力受電装置Ｂ２の大容量コンデンサ２
４に電力を充電する。そして、充電された電力によっ
て、変復調回路２８や処理回路２９等が正常に動作可能
となった時に、第１モードから第２モードに移行するよ
うにシステム全体を制御している。
いて説明する。この電力伝送システムにおいては、最初
に電力伝送を主体とする第１モードがあり、次に電力伝
送とデータ伝送を行う第２モードがあり、その次にデー
タ伝送を行う第３モードがある。図４は、第１モードに
おける動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。第１モードにおいては、電力給電装置Ａ２から電力
受電装置Ｂ２へ向けて電力の伝送が行われる。電力受電
装置Ｂ２が長時間使用され、大容量コンデンサ２４に電
力が殆ど蓄電されてないような場合には、大容量コンデ
ンサ２４の電圧が低下して変復調回路２８や処理回路２
９を正常に動作させることができない。したがって、そ
のような場合に、電力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ
２へ向けてデータＤａを伝送しても無駄になる。このた
め、まず、第１モードにおいて、電力伝送を主体とする
動作を行ない、電力受電装置Ｂ２の大容量コンデンサ２
４に電力を充電する。そして、充電された電力によっ
て、変復調回路２８や処理回路２９等が正常に動作可能
となった時に、第１モードから第２モードに移行するよ
うにシステム全体を制御している。
【００３２】この点について具体的に説明する。図４に
示すように、選択回路１６には制御信号ＣＴＬが供給さ
れる。制御信号ＣＴＬは、期間Ｔａにおいてハイレベル
となり期間Ｔｂにおいてローレベルとなる信号である。
選択回路１６は、制御信号ＣＴＬがハイレベルの時、駆
動回路１１と変換器１２’とを接続し、一方、制御信号
ＣＴＬがローレベルの時、変復調回路１７と変換器１
２’とを接続する。なお、変復調回路１７は第１モード
において復調回路として動作する。このため、期間Ｔａ
にあっては、電力給電装置Ａ２の圧電素子１２１，１２
２に正弦波状の駆動信号Ｖが印加される。すると、圧電
素子１２１，１２２が振動する。この振動が振動伝達部
材１４および２０を介して電力受電装置Ｂ２の圧電素子
２１１，２１２に伝達される。これにより、圧電素子２
１１，２１２に図に示すような起電圧Ｖｇが励起され
る。一方、期間Ｔｂにあっては、電力給電装置Ａ２は電
力受電装置Ｂ２から伝送されるデータＤｂ１を待ち受け
る状態にある。データＤｂ１は第１モードから第２モー
ドへの切り換えを指示する。この例では、大容量コンデ
ンサ２４の充電が十分でなく、データＤｂ１が電力受電
装置Ｂ２から電力給電装置Ａ２にデータＤｂ１が転送さ
れていない。このため、期間Ｔａと期間Ｔｂを繰り返
し、大容量コンデンサ２４の電圧が第１の基準電圧を上
回るまで第１モードが継続する。ここで、期間Ｔａと期
間Ｔｂを比較すると、Ｔａ＞Ｔｂの関係にある。このよ
うに期間Ｔａを期間Ｔｂより長く設定することによっ
て、充電期間を長くとることができ、第１モードを短時
間で終了させて第２モードへ速やかに移行することが可
能となる。
示すように、選択回路１６には制御信号ＣＴＬが供給さ
れる。制御信号ＣＴＬは、期間Ｔａにおいてハイレベル
となり期間Ｔｂにおいてローレベルとなる信号である。
選択回路１６は、制御信号ＣＴＬがハイレベルの時、駆
動回路１１と変換器１２’とを接続し、一方、制御信号
ＣＴＬがローレベルの時、変復調回路１７と変換器１
２’とを接続する。なお、変復調回路１７は第１モード
において復調回路として動作する。このため、期間Ｔａ
にあっては、電力給電装置Ａ２の圧電素子１２１，１２
２に正弦波状の駆動信号Ｖが印加される。すると、圧電
素子１２１，１２２が振動する。この振動が振動伝達部
材１４および２０を介して電力受電装置Ｂ２の圧電素子
２１１，２１２に伝達される。これにより、圧電素子２
１１，２１２に図に示すような起電圧Ｖｇが励起され
る。一方、期間Ｔｂにあっては、電力給電装置Ａ２は電
力受電装置Ｂ２から伝送されるデータＤｂ１を待ち受け
る状態にある。データＤｂ１は第１モードから第２モー
ドへの切り換えを指示する。この例では、大容量コンデ
ンサ２４の充電が十分でなく、データＤｂ１が電力受電
装置Ｂ２から電力給電装置Ａ２にデータＤｂ１が転送さ
れていない。このため、期間Ｔａと期間Ｔｂを繰り返
し、大容量コンデンサ２４の電圧が第１の基準電圧を上
回るまで第１モードが継続する。ここで、期間Ｔａと期
間Ｔｂを比較すると、Ｔａ＞Ｔｂの関係にある。このよ
うに期間Ｔａを期間Ｔｂより長く設定することによっ
て、充電期間を長くとることができ、第１モードを短時
間で終了させて第２モードへ速やかに移行することが可
能となる。
【００３３】図５は第２モードにおける動作を説明する
ためのタイミングチャートである。この図に示す期間Ｔ
ａにおいて、大容量コンデンサ２４の電圧が第１の基準
電圧まで上昇し、変復調回路２８や処理回２９の動作が
可能になると、制御回路３０はこのことを検知する。す
ると、制御回路３０は、図に示すように期間Ｔｂにおい
て、処理回路２９に対してデータＤｂ１を出力するよう
に指示する。処理回路２９がこの指示に従ってデータＤ
ｂ１を出力すると、データＤｂ１は変復調回路２８によ
って変調され、変換器２１’の圧電素子２１１，２１２
に供給される。すると、圧電素子２１１，２１２が振動
する。この振動が振動伝達部材２０および１４を介して
電力給電装置Ａ２の圧電素子１２１，１２２に伝達され
ると、圧電素子１２１，１２２に図に示すような起電圧
Ｖｇ１が励起される。この起電圧Ｖｇ１は、選択回路１
６を介して変復調回路１７に供給され、そこで復調され
て、データＤｂ１として出力される。このデータＤｂ１
は処理回路１８を介して制御回路１９に転送される。こ
れにより、制御回路１９は電力受電装置Ｂ２の充電があ
る程度進み、第１モードから第２モードへ移行可能にな
ったことを検知する。すると、制御回路１９は第２モー
ドに応答して、電力伝送、データ受信、データ送信を繰
り返し、電力給電装置Ａ２を時分割で動作させるように
制御を行う。図に示すＴｃは電力伝送期間に、Ｔｄはデ
ータ受信期間に、Ｔｅはデータ送信期間に各々相当す
る。この場合、全体に占める電力伝送期間Ｔｃは第１モ
ードに比較して減少する。しかし、大容量コンデンサ２
４の電圧値は変復調回路２８や処理回路２９を動作させ
ることができる程度に上昇しているので、問題とならな
い。
ためのタイミングチャートである。この図に示す期間Ｔ
ａにおいて、大容量コンデンサ２４の電圧が第１の基準
電圧まで上昇し、変復調回路２８や処理回２９の動作が
可能になると、制御回路３０はこのことを検知する。す
ると、制御回路３０は、図に示すように期間Ｔｂにおい
て、処理回路２９に対してデータＤｂ１を出力するよう
に指示する。処理回路２９がこの指示に従ってデータＤ
ｂ１を出力すると、データＤｂ１は変復調回路２８によ
って変調され、変換器２１’の圧電素子２１１，２１２
に供給される。すると、圧電素子２１１，２１２が振動
する。この振動が振動伝達部材２０および１４を介して
電力給電装置Ａ２の圧電素子１２１，１２２に伝達され
ると、圧電素子１２１，１２２に図に示すような起電圧
Ｖｇ１が励起される。この起電圧Ｖｇ１は、選択回路１
６を介して変復調回路１７に供給され、そこで復調され
て、データＤｂ１として出力される。このデータＤｂ１
は処理回路１８を介して制御回路１９に転送される。こ
れにより、制御回路１９は電力受電装置Ｂ２の充電があ
る程度進み、第１モードから第２モードへ移行可能にな
ったことを検知する。すると、制御回路１９は第２モー
ドに応答して、電力伝送、データ受信、データ送信を繰
り返し、電力給電装置Ａ２を時分割で動作させるように
制御を行う。図に示すＴｃは電力伝送期間に、Ｔｄはデ
ータ受信期間に、Ｔｅはデータ送信期間に各々相当す
る。この場合、全体に占める電力伝送期間Ｔｃは第１モ
ードに比較して減少する。しかし、大容量コンデンサ２
４の電圧値は変復調回路２８や処理回路２９を動作させ
ることができる程度に上昇しているので、問題とならな
い。
【００３４】データ受信期間Ｔｄにあっては、電力受電
装置Ｂ２の処理回路２９よりデータＤｂ２が出力される
と、変復調回路２８がデータＤｂ２に変調を施して変調
信号を生成する。この変調信号が選択回路２７を介して
変換器２１’に供給されると、圧電素子２１１，２１２
には変調信号に対応した電圧が印加される。これによ
り、圧電素子２１１，２１２が振動する。この振動が振
動伝達部材２０および１４を介して電力給電装置Ａ２の
圧電素子１２１，１２２に伝達され、圧電素子１２１，
１２２に図に示すような起電圧Ｖｇ２が励起される。こ
の起電圧Ｖｇ２は、選択回路１６を介して変復調回路１
７に供給され、そこで復調されて、データＤｂ２として
出力される。こうして、電力給電装置Ａ２はデータＤｂ
２を取得することができる。
装置Ｂ２の処理回路２９よりデータＤｂ２が出力される
と、変復調回路２８がデータＤｂ２に変調を施して変調
信号を生成する。この変調信号が選択回路２７を介して
変換器２１’に供給されると、圧電素子２１１，２１２
には変調信号に対応した電圧が印加される。これによ
り、圧電素子２１１，２１２が振動する。この振動が振
動伝達部材２０および１４を介して電力給電装置Ａ２の
圧電素子１２１，１２２に伝達され、圧電素子１２１，
１２２に図に示すような起電圧Ｖｇ２が励起される。こ
の起電圧Ｖｇ２は、選択回路１６を介して変復調回路１
７に供給され、そこで復調されて、データＤｂ２として
出力される。こうして、電力給電装置Ａ２はデータＤｂ
２を取得することができる。
【００３５】次に、データ送信期間Ｔｅにあっては、電
力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ２に向けてデータＤ
ａが送信される。この過程は、データ受信期間Ｔｄと逆
になるだけであるので、ここでは説明を省略する。な
お、データＤａが、現在時刻を示す時刻情報である場合
には、処理回路２９はこれを検知して、データＤａを計
時回路２５に転送する。すると、計時回路２５はデータ
Ｄａの示す時刻情報に基づいて、時刻合わせを行う。こ
れにより、自動的に時刻合わせを行うことができる。
力給電装置Ａ２から電力受電装置Ｂ２に向けてデータＤ
ａが送信される。この過程は、データ受信期間Ｔｄと逆
になるだけであるので、ここでは説明を省略する。な
お、データＤａが、現在時刻を示す時刻情報である場合
には、処理回路２９はこれを検知して、データＤａを計
時回路２５に転送する。すると、計時回路２５はデータ
Ｄａの示す時刻情報に基づいて、時刻合わせを行う。こ
れにより、自動的に時刻合わせを行うことができる。
【００３６】ところで、第２モードにおいても、電力が
大容量コンデンサ２４に充電されるが、一般に二次電池
は過充電されると性能が劣化してしまう。このため、制
御回路３０は、大容量コンデンサ２４の電圧を監視し
て、その電圧が第２の基準電圧に達すると第２モードか
ら第３モードへの移行指示するデータＤｂ３をするよう
に処理回路２９を制御する。これにより、処理回路２９
がデータＤｂ３を生成すると、変復調回路２８→選択回
路２７→変換器２１’→振動伝達部材２０、１４→変換
器１６→変復調回路１７→処理回路１８→制御回路１９
の経路でデータＤＢ２が電力給電装置Ａ２に伝送され
る。すると、制御回路１９は第２モードから第３モード
へ移行させ、データ受信期間Ｔｄとデータ送信期間Ｔｅ
を繰り返す。なお、データの送受信が終了した場合に
は、そのことを示すデータが相互に伝送され、全ての動
作が終了する。
大容量コンデンサ２４に充電されるが、一般に二次電池
は過充電されると性能が劣化してしまう。このため、制
御回路３０は、大容量コンデンサ２４の電圧を監視し
て、その電圧が第２の基準電圧に達すると第２モードか
ら第３モードへの移行指示するデータＤｂ３をするよう
に処理回路２９を制御する。これにより、処理回路２９
がデータＤｂ３を生成すると、変復調回路２８→選択回
路２７→変換器２１’→振動伝達部材２０、１４→変換
器１６→変復調回路１７→処理回路１８→制御回路１９
の経路でデータＤＢ２が電力給電装置Ａ２に伝送され
る。すると、制御回路１９は第２モードから第３モード
へ移行させ、データ受信期間Ｔｄとデータ送信期間Ｔｅ
を繰り返す。なお、データの送受信が終了した場合に
は、そのことを示すデータが相互に伝送され、全ての動
作が終了する。
【００３７】このように第２実施形態にあっては、電力
給電装置Ａ２と電力受電装置Ｂ２との間で電力伝送のみ
ならず、データ伝送も行うようにしたので、データ入出
力端子を介することなくデータの相互伝送を行うことが
できる。また、電力受電装置Ｂ２の用途を飛躍的に拡大
させることができる。例えば、電力受電装置Ｂ２を携帯
電話機に適用したとすれば、出先で出会った人の電話番
号等を携帯電話機に記憶させておき、家に戻って充電を
行いつつパーソナルコンピュータで電話番号の整理する
ことが可能である。
給電装置Ａ２と電力受電装置Ｂ２との間で電力伝送のみ
ならず、データ伝送も行うようにしたので、データ入出
力端子を介することなくデータの相互伝送を行うことが
できる。また、電力受電装置Ｂ２の用途を飛躍的に拡大
させることができる。例えば、電力受電装置Ｂ２を携帯
電話機に適用したとすれば、出先で出会った人の電話番
号等を携帯電話機に記憶させておき、家に戻って充電を
行いつつパーソナルコンピュータで電話番号の整理する
ことが可能である。
【００３８】［３．変形例］
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではな
く、以下に述べる各種の変形が可能である。 （１）上述した各実施形態では、電力を伝送する際に、
連続した駆動信号Ｖを用いて電力給電装置の圧電素子１
２１，１２２を駆動した。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、電力給電装置において、
図６に示すように間欠的なパルス（デューティ比の異な
る駆動信号）で圧電素子１２１，１２２を駆動してもよ
い。この場合には、振動が減衰していく過程で圧電素子
２１１，２１２から電力を取り出すことができる。特
に、固有振動周波数ｆにおける共振特性のＱ値が高い場
合に有効である。この場合、パルス幅Ｗを、固有振動周
波数ｆの１／２周期に相当するように設定すると、パル
スの立ち上がりと立ち下がりで振動を強め合うことにな
るので、減衰期間を長くすることができる。
く、以下に述べる各種の変形が可能である。 （１）上述した各実施形態では、電力を伝送する際に、
連続した駆動信号Ｖを用いて電力給電装置の圧電素子１
２１，１２２を駆動した。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、電力給電装置において、
図６に示すように間欠的なパルス（デューティ比の異な
る駆動信号）で圧電素子１２１，１２２を駆動してもよ
い。この場合には、振動が減衰していく過程で圧電素子
２１１，２１２から電力を取り出すことができる。特
に、固有振動周波数ｆにおける共振特性のＱ値が高い場
合に有効である。この場合、パルス幅Ｗを、固有振動周
波数ｆの１／２周期に相当するように設定すると、パル
スの立ち上がりと立ち下がりで振動を強め合うことにな
るので、減衰期間を長くすることができる。
【００３９】（２）上述した各実施形態では、振動伝達
部材１４，２０が筐体１５，２６とは独立して形成され
ていた。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、振動伝達部材１４，２０を筐体１５，２６と一体と
して形成してもよい。図７は、振動伝達部材を筐体と一
体として形成した場合の一例を示す断面図である。この
図に示すように、電力給電装置Ａ３の筐体１５には円柱
状の振動伝達部材１４’が形成されている。また、電力
受電装置Ｂ３の筐体２６には円柱状の振動伝達部材２
０’が形成されている。振動伝達部材２０’の上面に
は、弾性体として作用する円盤状のシム板１２０’が接
着されている。そして、その上下面にはリング状の圧電
素子１２１’、１２２’が張り合わせてある。ここで、
振動伝達部材１４’が縦方向に振動すると、振動伝達部
材２０’が縦方向に振動し、圧電素子１２１’、１２
２’が図中矢印方向に振動して、起電圧が発生する。こ
の構成例によれば、固定部材を省略することができる。
さらに、この構成例は、振動伝達部材１４’および２
０’を筐体１５，２６と各々一体として形成することが
できるので、部品数を削減することができる。
部材１４，２０が筐体１５，２６とは独立して形成され
ていた。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、振動伝達部材１４，２０を筐体１５，２６と一体と
して形成してもよい。図７は、振動伝達部材を筐体と一
体として形成した場合の一例を示す断面図である。この
図に示すように、電力給電装置Ａ３の筐体１５には円柱
状の振動伝達部材１４’が形成されている。また、電力
受電装置Ｂ３の筐体２６には円柱状の振動伝達部材２
０’が形成されている。振動伝達部材２０’の上面に
は、弾性体として作用する円盤状のシム板１２０’が接
着されている。そして、その上下面にはリング状の圧電
素子１２１’、１２２’が張り合わせてある。ここで、
振動伝達部材１４’が縦方向に振動すると、振動伝達部
材２０’が縦方向に振動し、圧電素子１２１’、１２
２’が図中矢印方向に振動して、起電圧が発生する。こ
の構成例によれば、固定部材を省略することができる。
さらに、この構成例は、振動伝達部材１４’および２
０’を筐体１５，２６と各々一体として形成することが
できるので、部品数を削減することができる。
【００４０】（３）上述した各実施形態の電力受電装置
では、振動伝達部材２０を介して圧電素子に振動を伝達
していたが、図８に示すように圧電素子を筐体２６の内
周底面に固着するようにしてもよい。ところで、携帯用
の電子時計では、アラーム用の発音手段として裏蓋に圧
電素子を接着したものがある。そのようなものに、本例
を適用する場合にあっては、アラーム用の圧電素子と電
力やデータを伝送するための圧電素子とを兼用すること
が可能である。なお、電力受電装置のみならず電力給電
装置側の圧電素子を、筐体の内周上面に直接固着するよ
うにしてもよい。
では、振動伝達部材２０を介して圧電素子に振動を伝達
していたが、図８に示すように圧電素子を筐体２６の内
周底面に固着するようにしてもよい。ところで、携帯用
の電子時計では、アラーム用の発音手段として裏蓋に圧
電素子を接着したものがある。そのようなものに、本例
を適用する場合にあっては、アラーム用の圧電素子と電
力やデータを伝送するための圧電素子とを兼用すること
が可能である。なお、電力受電装置のみならず電力給電
装置側の圧電素子を、筐体の内周上面に直接固着するよ
うにしてもよい。
【００４１】（４）上述した各実施形態において、振動
伝達部材１４の上面と振動伝達部材２０の下面とは、平
面であるものとした。しかし、図９に示すように振動伝
達部材１４の上面に凸部を形成し、振動伝達部材２０の
下面にこれと噛み合う凹部を形成するようにしてもよ
い。また、この逆であってもよい。要は、加振体と振動
体のうち、いずれか一方に凹部が形成されており、他方
に凸部が形成されており、当該凹部と当該凸部とが噛み
合うようになっていればよい。この場合には、加振体と
振動体とをより密接に連結することができるので、エネ
ルギーを効率よく伝達することが可能となる。
伝達部材１４の上面と振動伝達部材２０の下面とは、平
面であるものとした。しかし、図９に示すように振動伝
達部材１４の上面に凸部を形成し、振動伝達部材２０の
下面にこれと噛み合う凹部を形成するようにしてもよ
い。また、この逆であってもよい。要は、加振体と振動
体のうち、いずれか一方に凹部が形成されており、他方
に凸部が形成されており、当該凹部と当該凸部とが噛み
合うようになっていればよい。この場合には、加振体と
振動体とをより密接に連結することができるので、エネ
ルギーを効率よく伝達することが可能となる。
【００４２】（５）上述した各実施形態において、振動
伝達部材１４と振動伝達部材２０とは縦方向の振動によ
って電力やデータの伝送を行った。しかし、本発明はこ
れに限定されるものではなく、振動を媒介して電力やデ
ータを伝送するのであれば、振動の種類はどのようなも
のであってもよい。例えば、ねじれ振動を利用して電力
やデータを伝送することができる。この場合には、図１
０に示すように振動伝達部材１４に突起部１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを形成し、振動伝達部材２０に突起部１４
ａ，１４ｂ，１４ｃと噛み合う穴部２０ａ，２０ｂ，２
０ｃを形成する。そして、図１１に示すように各穴部２
０ａ，２０ｂ，２０ｃに各突起部１４ａ，１４ｂ，１４
ｃを挿入させる。この状態で、図中矢印方向に振動伝達
部材１４がねじれ振動すると、振動伝達部材２０もこれ
に伴ってねじれ振動し、電力やデータがねじれ振動を媒
介して伝送される。
伝達部材１４と振動伝達部材２０とは縦方向の振動によ
って電力やデータの伝送を行った。しかし、本発明はこ
れに限定されるものではなく、振動を媒介して電力やデ
ータを伝送するのであれば、振動の種類はどのようなも
のであってもよい。例えば、ねじれ振動を利用して電力
やデータを伝送することができる。この場合には、図１
０に示すように振動伝達部材１４に突起部１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを形成し、振動伝達部材２０に突起部１４
ａ，１４ｂ，１４ｃと噛み合う穴部２０ａ，２０ｂ，２
０ｃを形成する。そして、図１１に示すように各穴部２
０ａ，２０ｂ，２０ｃに各突起部１４ａ，１４ｂ，１４
ｃを挿入させる。この状態で、図中矢印方向に振動伝達
部材１４がねじれ振動すると、振動伝達部材２０もこれ
に伴ってねじれ振動し、電力やデータがねじれ振動を媒
介して伝送される。
【００４３】（６）上述した各実施形態においては、電
力給電装置によって、振動伝達部材１４を強制的に振動
させるようにしたが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、携帯電話機のような携帯機器を使用者
がキャリングケース（収納体）に収納して移動する場合
に、移動に伴う振動を利用して、電力を携帯機器に給電
するようにしてもよい。図１２は、キャリングケースに
収納された携帯電話機の断面図である。この図に示すよ
うに、キャリングケースＣの内周底面には直方体の形状
をした連結ピン１４０が底面に対して垂直に形成されて
いる。キャリングケースＣは、例えば、プラスチックで
構成されている。キャリングケースＣ携帯電話機Ｄとを
連結する連結ピン１４０は弾性部材として作用する。な
お、キャリングケースＣは車のダッシュボードやドア部
に携帯電話機Ｄを収納するケースとして使用することも
可能である。一方、携帯電話機Ｄは、その筐体２６０の
底面に連結ピン１４０に対応するジャック部３００を備
えている。図１３はジャック部３００の平面図である。
図１２、１３に示すようにジャック部３００は、筒部３
０１、振動体３０２、および圧電素子３０３ａ、３０３
ｂから構成されている。筒部３０１は筐体２６０と一体
として形成される。振動体３０２はこの筒部３０１を覆
うように形成される。圧電素子３０３ａ、３０３ｂは振
動体３０２の側面に貼り付けられている。
力給電装置によって、振動伝達部材１４を強制的に振動
させるようにしたが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、携帯電話機のような携帯機器を使用者
がキャリングケース（収納体）に収納して移動する場合
に、移動に伴う振動を利用して、電力を携帯機器に給電
するようにしてもよい。図１２は、キャリングケースに
収納された携帯電話機の断面図である。この図に示すよ
うに、キャリングケースＣの内周底面には直方体の形状
をした連結ピン１４０が底面に対して垂直に形成されて
いる。キャリングケースＣは、例えば、プラスチックで
構成されている。キャリングケースＣ携帯電話機Ｄとを
連結する連結ピン１４０は弾性部材として作用する。な
お、キャリングケースＣは車のダッシュボードやドア部
に携帯電話機Ｄを収納するケースとして使用することも
可能である。一方、携帯電話機Ｄは、その筐体２６０の
底面に連結ピン１４０に対応するジャック部３００を備
えている。図１３はジャック部３００の平面図である。
図１２、１３に示すようにジャック部３００は、筒部３
０１、振動体３０２、および圧電素子３０３ａ、３０３
ｂから構成されている。筒部３０１は筐体２６０と一体
として形成される。振動体３０２はこの筒部３０１を覆
うように形成される。圧電素子３０３ａ、３０３ｂは振
動体３０２の側面に貼り付けられている。
【００４４】このような構造において、キャリングケー
スＣを使用者が持ち運ぶ時、携帯電話機Ｄが自重によっ
て振動すると、振動体３０２が変形する。すると、これ
に伴って圧電素子３０３ａ、３０３ｂが変位する。ここ
で、図１２に示すように、連結ピン１４０の長さは、ジ
ャック部３００と連結した状態において、キャリングケ
ースＣの内周底面と携帯電話機Ｄの外周底面との間には
隙間があくように設定されている。これにより、携帯電
話機Ｄは振動し易いようになっている。なお、ジャック
部３００を図１４に示すように構成してもよい。この場
合には、筐体２６０の一部によってジャック部３００が
形成されており、振動体３０２が省略されている。換言
すれば筐体２６０が振動体を兼ねている。また、この例
では、連結ピン１４の先端部でのみ連結ピン１４とジャ
ック部３００とが係合し、ジャック部３００の開口面積
が大きくなっている。このため、連結ピン１４をジャッ
ク部３００に挿入し易くなっている。次に、圧電素子３
０３ａ、３０３ｂは左右方向の変位を電力に変換するた
めに用いられる。なお、圧電素子３０３ａ、３０３ｂの
起電力は整流回路によって各々整流された後、二次電池
に充電される。携帯電話機の電子回路は、二次電池から
の給電を受けて動作する。
スＣを使用者が持ち運ぶ時、携帯電話機Ｄが自重によっ
て振動すると、振動体３０２が変形する。すると、これ
に伴って圧電素子３０３ａ、３０３ｂが変位する。ここ
で、図１２に示すように、連結ピン１４０の長さは、ジ
ャック部３００と連結した状態において、キャリングケ
ースＣの内周底面と携帯電話機Ｄの外周底面との間には
隙間があくように設定されている。これにより、携帯電
話機Ｄは振動し易いようになっている。なお、ジャック
部３００を図１４に示すように構成してもよい。この場
合には、筐体２６０の一部によってジャック部３００が
形成されており、振動体３０２が省略されている。換言
すれば筐体２６０が振動体を兼ねている。また、この例
では、連結ピン１４の先端部でのみ連結ピン１４とジャ
ック部３００とが係合し、ジャック部３００の開口面積
が大きくなっている。このため、連結ピン１４をジャッ
ク部３００に挿入し易くなっている。次に、圧電素子３
０３ａ、３０３ｂは左右方向の変位を電力に変換するた
めに用いられる。なお、圧電素子３０３ａ、３０３ｂの
起電力は整流回路によって各々整流された後、二次電池
に充電される。携帯電話機の電子回路は、二次電池から
の給電を受けて動作する。
【００４５】図１５は、携帯電話機Ｄと電力給電装置Ｅ
とを連結した状態の断面図である。この電力給電装置Ｅ
は、自宅やオフィスあるいは車内に設けられ、携帯電話
機Ｄの置台として機能するとともに、携帯電話機Ｄに対
して充電を行う充電器として機能する。この電力供給装
置Ｅの筐体１５０には突起部１５１が形成されている。
また、筐体１５０の一部には穴部が形成されており、こ
の穴部には連結ピン１４０’が挿入されている。電力供
給装置Ｅから突出した連結ピン１４０’の部分は、上述
した連結ピン１４０と同一の形状をしている。一方、電
力供給装置Ｅの内側に形成される連結ピン１４０と突起
部１５１との間には圧電素子１２５が設けられている。
この圧電素子１２５は上述した第１および第２実施形態
で説明したアクチュエータ１２と同様に電力を振動に変
換する変換手段として作用する。そこには、図示せぬ電
源から給電を受けて動作する駆動回路から駆動信号が供
給されるようになっている。このような構成において、
駆動信号が圧電素子１２５に供給されると、圧電素子１
２５が振動する。すると、連結ピン１４０’が振動し、
これによって電力が携帯電話機Ｄに伝送される。
とを連結した状態の断面図である。この電力給電装置Ｅ
は、自宅やオフィスあるいは車内に設けられ、携帯電話
機Ｄの置台として機能するとともに、携帯電話機Ｄに対
して充電を行う充電器として機能する。この電力供給装
置Ｅの筐体１５０には突起部１５１が形成されている。
また、筐体１５０の一部には穴部が形成されており、こ
の穴部には連結ピン１４０’が挿入されている。電力供
給装置Ｅから突出した連結ピン１４０’の部分は、上述
した連結ピン１４０と同一の形状をしている。一方、電
力供給装置Ｅの内側に形成される連結ピン１４０と突起
部１５１との間には圧電素子１２５が設けられている。
この圧電素子１２５は上述した第１および第２実施形態
で説明したアクチュエータ１２と同様に電力を振動に変
換する変換手段として作用する。そこには、図示せぬ電
源から給電を受けて動作する駆動回路から駆動信号が供
給されるようになっている。このような構成において、
駆動信号が圧電素子１２５に供給されると、圧電素子１
２５が振動する。すると、連結ピン１４０’が振動し、
これによって電力が携帯電話機Ｄに伝送される。
【００４６】上述した例は、左右方向の振動に基づいて
電力を発電するものであったが、以下に述べる例は上下
方向の振動に基づいて電力を発電し、これによって二次
電池を充電するものである。図１６は、キャリングケー
スに収納された携帯電話機の断面図である。この図に示
すように携帯電話機Ｄにおいて、筐体２６０の底面中央
には穴部が形成されており、その上に振動体３０２によ
ってジャック部が形成されている。くわえて、振動体３
０２の上には、図１７に示す形状をした圧電素子３０３
Ｃが貼り付けられている。一方、キャリングケースＣの
底面中央には、円柱状の連結ピン１４１が底面に対して
垂直に形成されている。この連結ピン１４１の径はジャ
ック部の径より若干小さい。このため、携帯電話機Ｄは
上下方向に動くことが可能である。このような構成にお
いて、キャリングケースＣを使用者が持ち運ぶ時、携帯
電話機Ｄが上下方向によって振動すると、振動体３０２
が変形し、これに伴って圧電素子３０３ｃが変位する。
すると、圧電素子３０３ｃは起電圧を発生し、この起電
力によって、二次電池が充電される。なお、以上の構成
は、キャリングケースＣに突出部としての連結ピン１４
１を設けるものであった。しかし、図１８に示すように
携帯電話機Ｄにおいて筐体２６０の底面に突出部２６１
を設け、この突出部２６１の形状に対応した凹部２６２
をキャリングケースＣに設けるようにしてもよい。
電力を発電するものであったが、以下に述べる例は上下
方向の振動に基づいて電力を発電し、これによって二次
電池を充電するものである。図１６は、キャリングケー
スに収納された携帯電話機の断面図である。この図に示
すように携帯電話機Ｄにおいて、筐体２６０の底面中央
には穴部が形成されており、その上に振動体３０２によ
ってジャック部が形成されている。くわえて、振動体３
０２の上には、図１７に示す形状をした圧電素子３０３
Ｃが貼り付けられている。一方、キャリングケースＣの
底面中央には、円柱状の連結ピン１４１が底面に対して
垂直に形成されている。この連結ピン１４１の径はジャ
ック部の径より若干小さい。このため、携帯電話機Ｄは
上下方向に動くことが可能である。このような構成にお
いて、キャリングケースＣを使用者が持ち運ぶ時、携帯
電話機Ｄが上下方向によって振動すると、振動体３０２
が変形し、これに伴って圧電素子３０３ｃが変位する。
すると、圧電素子３０３ｃは起電圧を発生し、この起電
力によって、二次電池が充電される。なお、以上の構成
は、キャリングケースＣに突出部としての連結ピン１４
１を設けるものであった。しかし、図１８に示すように
携帯電話機Ｄにおいて筐体２６０の底面に突出部２６１
を設け、この突出部２６１の形状に対応した凹部２６２
をキャリングケースＣに設けるようにしてもよい。
【００４７】以上説明したように、この変形例によれ
ば、極めて簡単な構造でキャリングケースＣと携帯電話
機Ｄを構成することができる。また、キャリングケース
Ｃに携帯電話機Ｄを収納して持ち運ぶと、自動的に携帯
電話機Ｄを充電することができる。くわえて、キャリン
グケースＣに携帯電話機Ｄを収納した状態で使用者がキ
ャリングケースＣを振れば充電することができるので、
一次電池を用いる必要がなくなる。このため、煩わしい
電池交換や電池の廃棄に伴う問題が起こらない。さら
に、振動によって振動体３０２の変形させればよいの
で、ジャック部３００の内周や連結ピン１４０、１４
０’、１４１を導電性の金属で構成する必要がない。こ
のため、容易に防水構造にすることができる。
ば、極めて簡単な構造でキャリングケースＣと携帯電話
機Ｄを構成することができる。また、キャリングケース
Ｃに携帯電話機Ｄを収納して持ち運ぶと、自動的に携帯
電話機Ｄを充電することができる。くわえて、キャリン
グケースＣに携帯電話機Ｄを収納した状態で使用者がキ
ャリングケースＣを振れば充電することができるので、
一次電池を用いる必要がなくなる。このため、煩わしい
電池交換や電池の廃棄に伴う問題が起こらない。さら
に、振動によって振動体３０２の変形させればよいの
で、ジャック部３００の内周や連結ピン１４０、１４
０’、１４１を導電性の金属で構成する必要がない。こ
のため、容易に防水構造にすることができる。
【００４８】［４．効果］
上述したように本発明によれば、振動を利用して電力や
データの授受を行うことができる。このため、電力伝送
やデータの入出力用に特別の端子を設ける必要がなくな
り、電力伝送やデータ伝送の信頼性を高めかつノイズの
混入を防止することができる。 ［図面の簡単な説明］
データの授受を行うことができる。このため、電力伝送
やデータの入出力用に特別の端子を設ける必要がなくな
り、電力伝送やデータ伝送の信頼性を高めかつノイズの
混入を防止することができる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 本発明の第１実施形態に係る電力伝送システ
ムのブロック図である。
ムのブロック図である。
【図２】 同実施形態に係わる電力伝送システムの機械
的な構成を示す断面図である。
的な構成を示す断面図である。
【図３】 第２実施形態に係る電力伝送システムのブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】 同実施形態の第１モードにおける動作を説明
するためのタイミングチャートである。
するためのタイミングチャートである。
【図５】 同実施形態に係わる第２モードにおける動作
を説明するためのタイミングチャートである。
を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】 変形例（１）において間欠的なパルスで圧電
素子を駆動する場合のタイミングチャートである。
素子を駆動する場合のタイミングチャートである。
【図７】 変形例（２）において振動伝達部材を筐体と
一体として形成した場合の一例を示す断面図である。
一体として形成した場合の一例を示す断面図である。
【図８】 変形例（３）において圧電素子を筐体の内周
底面に固着した一例を示す断面図である。
底面に固着した一例を示す断面図である。
【図９】 変形例（４）において振動伝達部材に凸部と
凹部を形成した一例を示す断面図である。
凹部を形成した一例を示す断面図である。
【図１０】 変形例（５）において振動伝達部材に突起
部と穴部とを形成した一例を示す斜視図である。
部と穴部とを形成した一例を示す斜視図である。
【図１１】 同変形例においてねじれ振動の様子を示す
図である。
図である。
【図１２】 変形例（６）においてキャリングケースに
収納された携帯電話機の断面図である。
収納された携帯電話機の断面図である。
【図１３】 同変形例に係るジャック部の平面図であ
る。
る。
【図１４】 同変形例において、キャリングケースに収
納された携帯電話機の他の例を示す部分断面図である。
納された携帯電話機の他の例を示す部分断面図である。
【図１５】 同変形例に係る携帯電話機と電力給電装置
とを連結した状態の断面図である。
とを連結した状態の断面図である。
【図１６】 同変形例において、キャリングケースに収
納された携帯電話機の他の例を示す断面図である。
納された携帯電話機の他の例を示す断面図である。
【図１７】 同変形例に係る圧電素子の平面図である。
【図１８】 同変形例において、キャリングケースに収
納された携帯電話機の他の例を示す部分断面図である。
納された携帯電話機の他の例を示す部分断面図である。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭49−82368（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−132945（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−142051（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−64642（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−297779（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−228933（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−23730（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−10189（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−133524（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−273697（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−313314（ＪＰ，Ａ)
米国特許3591862（ＵＳ，Ａ)
国際公開99／49552（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B06B 1/06 - 3/04
G04C 10/00 - 10/04
H01L 41/00 - 41/26
H01M 10/42 - 10/48
H02J 7/00 - 7/12
H02J 17/00
H04B 5/00
Claims (20)
- 【請求項１】 電力を機械エネルギーに変換し、振動の
形態で接触面を介し電力受電装置に伝送する電力給電装
置であって、 筐体と、 前記筐体の一部より構成され加振を受ける加振面を有す
る加振体と、 前記電力受電装置と接触し前記筐体と一体で形成された
接触面と、 前記加振面を加振するアクチュエータと、 電力を給電する電源と、 電源から給電を受けて、前記アクチュエータを駆動する
駆動信号を出力する駆動回路と を備えることを特徴とする電力給電装置。 - 【請求項２】 前記アクチュエータは圧電素子を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電力給電装置。 - 【請求項３】 前記アクチュエータは前記加振体を前記
接触面に対して直角方向に振動させることを特徴とする
請求項１に記載の電力給電装置。 - 【請求項４】 前記アクチュエータは前記加振体をねじ
れ振動させることを特徴とする請求項１に記載の電力給
電装置。 - 【請求項５】 前記受電装置は、前記接触面に凹部また
は凸部を有し、 前記受電装置の凹部または凸部を係合するように前記振
動体で構成された凸部または凹部を備えることを特徴と
する請求項１記載の電力給電装置。 - 【請求項６】 筐体と、 前記筐体の一部より構成された振動媒体と機械的に接触
され前記筐体と一体で構成された接触面を介して、前記
振動媒体が振動することにより有する機械エネルギーを
受け取って振動する振動体と、 前記振動体が振動することによって生じる機械エネルギ
ーを電力に変換する変換器と、 この変換器によって得られた電力を蓄電する二次電池と を備えることを特徴とする電力受電装置。 - 【請求項７】 前記変換器は、圧電素子を備え、当該圧
電素子が変位することにより発生する電圧を電力として
取り出すことを特徴とする請求項６に記載の電力受電装
置。 - 【請求項８】 前記振動体と前記変換器とは一体として
構成されており、前記変換器は共振状態で電力を取り出
すことを特徴とする請求項６に記載の電力受電装置。 - 【請求項９】 請求項６に記載の電力受電装置を備えた
携帯機器であって、 前記二次電池から給電を受けて動作する電力消費部を備
えたことを特徴とする携帯機器。 - 【請求項１０】 内壁から突出した凸部を備えた収納体
に収納される請求項９に記載の携帯機器であって、 前記凸部と係合し、前記振動体で構成される凸部を有す
る筐体を有し、 係合状態において前記凸部は前記凹部に対してその位置
を変化することが許容されるように構成される ことを特徴とする携帯機器。 - 【請求項１１】 内壁に凹部を備えた収納体に収納され
る請求項９に記載の携帯機器であって、 前記凹部と係合する凸部を当該機器の筐体に形成し、 係合状態において前記凸部は前記凹部に対してその位置
を変化することが許容されるように構成され、 前記振動体が当該機器の筐体であることを特徴とする携
帯機器。 - 【請求項１２】 請求項６に記載した電力受電装置を備
えた時計装置であって、 前記二次電池から給電を受けて時間を計測する計時部を
備えたことを特徴とする時計装置。 - 【請求項１３】 請求項１に記載の電力給電装置と、 請求項６に記載の電力受電装置とを備え、 前記加振体と前記振動体とを接触させ、前記加振体の振
動を前記振動体へ伝達することにより、前記電力給電装
置から前記電力受電装置へ電力を伝送することを特徴と
する電力伝送システム。 - 【請求項１４】 前記加振体は、前記電力給電装置から
突出し、前記電力給電装置を保持するように構成されて
いることを特徴とする請求項１３に記載の電力伝送シス
テム。 - 【請求項１５】 前記加振体と前記振動体のうち、いず
れか一方に凹部が形成されており、他方に凸部が形成さ
れており、当該凹部と当該凸部とが係合する特徴とする
請求項１３に記載の電力伝送システム。 - 【請求項１６】 前記振動体と前記変換器とを総合した
固有振動周波数の近傍で前記加振体が振動するように、
前記駆動回路は前記アクチュエータを駆動することを特
徴とする請求項１３に記載の電力伝送システム。 - 【請求項１７】 前記加振体は間欠的に振動体を励振
し、前記振動体は減衰振動の過程で電力を取り出すこと
を特徴とする請求項１３に記載の電力伝送システム。 - 【請求項１８】 第１の筐体、電源、アクチュエータ、
および前記第１の筐体の一部より構成された加振体を備
えた電力給電装置から、第２の筐体と一体で構成され前
記電力給電装置と接触するための接触面を有する振動体
を備える電力受電装置へ電力を供給する電力供給方法で
あって、 前記電源から給電を受けて、アクチュエータを駆動し、 前記アクチュエータによって前記加振体を加振し、 前記加振体と前記振動体とを接触面を介して機械的に接
触させることによって、前記振動体を振動させ、 前記振動体の振動を電力に変換する ことを特徴とする電力伝送方法。 - 【請求項１９】 第１の筐体、第１の圧電素子、および
前記第１の圧電素子に連結され前記第１の筐体の一部よ
り構成された加振体を有する第１の振動伝達部材を備え
た電力給電装置と、 第２の筐体、第２の圧電素子、および前記第２の圧電素
子に連結され前記第２の筐体と一体で構成され前記電力
給電装置と接触するための接触面を有する第２の振動伝
達部材を備えた電力受電装置との間で、 接触面を介し機械的接触により振動エネルギーを伝播さ
せることによって電力およびデータを伝送する電力供給
方法であって、 前記第１の振動伝達部材と前記第２の振動伝達部材とを
接触面を介し機械的に接触させ、 前記電力給電装置から前記電力受電装置へ電力を伝送す
る第１の期間と、第１のデータを前記電力給電装置から
前記電力受電装置へ伝送する第２の期間と、第２のデー
タを前記電力受電装置から前記電力給電装置へ伝送する
第３の期間とを時分割で実行する ことを特徴とする電力伝送方法。 - 【請求項２０】 前記第１の期間にあっては、 前記第１の圧電素子に電圧を印加して前記第１の圧電素
子を振動させ、 前記第１の圧電素子によって前記第１の振動伝達部材を
加振し、 前記第１の振動伝達部材によって前記第２の振動伝達部
材を振動させ、 前記第２の振動伝達部材によって第２の圧電素子を振動
させ、 前記第２の圧電素子の起電圧に基づいて電力を取り出
し、 前記第２の期間にあっては、 前記第１のデータに応じた電圧を印加して前記第１の圧
電素子を振動させ、 前記第１の圧電素子によって前記第１の振動伝達部材を
加振し、 前記第１の振動伝達部材によって前記第２の振動伝達部
材を振動させ、 前記第２の振動伝達部材によって前記第２の圧電素子を
振動させ、 前記第２の圧電素子の起電圧に基づいて前記第１のデー
タを再生し、 前記第３の期間にあっては、 前記第２のデータに応じた電圧を印加して第２の圧電素
子を振動させ、 前記第１の圧電素子によって前記第１の振動伝達部材を
加振し、 前記第１の振動伝達部材によって前記第２の振動伝達部
材を振動させ、 前記第２の振動伝達部材によって前記第２の圧電素子を
振動させ、 前記第２の圧電素子の起電圧に基づいて前記第２のデー
タを再生すること を特徴とする請求項１９に記載の電力伝送方法。
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