JP6492651B2

JP6492651B2 - Power feeding system, moving body and power feeding device

Info

Publication number: JP6492651B2
Application number: JP2014265682A
Authority: JP
Inventors: 田能村　昌宏; 昌宏田能村; 周平吉田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016127678A

Description

本発明は、給電システム、移動体および給電装置に関する。特に、水中で給電を行う給電システム、移動体および給電装置に関する。 The present invention relates to a power feeding system, a moving body, and a power feeding apparatus. In particular, the present invention relates to a power feeding system, a moving body, and a power feeding apparatus that perform power feeding in water.

近年、陸上資源の枯渇が進んでおり、金・銀などを含む赤粘土堆積物やコバルト・リッチ・クラスト、マンガン団塊などの海底資源の重要性が注目されている。このような海底資源の探索には、海中を航行できる無人潜水艇（以下、ＵＵＶ）が用いられる（ＵＵＶ：ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＵｎｍａｎｎｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）。一般に、ＵＵＶは、航行用の電池を搭載している。 In recent years, the depletion of terrestrial resources has progressed, and the importance of submarine resources such as red clay deposits including gold and silver, cobalt rich crusts, and manganese nodules has attracted attention. For such a search for undersea resources, an unmanned submersible craft (hereinafter referred to as UUV) capable of navigating in the sea is used (UUV: Underwater Unmanned Vehicle). In general, a UUV is equipped with a battery for navigation.

通常、ＵＵＶの電池には一次電池や二次電池が用いられる。ＵＵＶの電池残量が少なくなった場合、一次電池では電池交換が必要となり、二次電池では充電が必要となる。一次電池および二次電池のいずれであっても、ＵＵＶの荷重に耐えうる大型クレーンによってＵＵＶを支援母船に引き揚げた後に、電池交換や充電が実施される。 Usually, a primary battery or a secondary battery is used as a UUV battery. When the UUV battery level is low, the primary battery needs to be replaced, and the secondary battery needs to be charged. In both the primary battery and the secondary battery, after the UUV is lifted to the support mother ship by a large crane that can withstand the load of the UUV, battery replacement and charging are performed.

しかしながら、ＵＵＶの運用時間延長やメンテナンスコスト抑制の観点から、ＵＵＶを支援母船に引き揚げずに海中で給電することが求められる。なぜならば、海中でＵＵＶに給電することが可能になれば、海上にＵＵＶを引き上げて電池交換や充電を行い、再びＵＵＶを海中に戻す作業を簡略化できるからである。さらに、海中でＵＵＶに給電することができれば、ＵＵＶを支援母船に引き揚げるための大型クレーンが不要になるため、母船の設備を簡略化することもできる。 However, from the viewpoint of extending the operation time of UUV and reducing maintenance costs, it is required to supply power in the sea without taking the UUV to the support mother ship. This is because if it becomes possible to supply power to the UUV in the sea, it is possible to simplify the work of raising the UUV to the sea, exchanging the battery and charging it, and returning the UUV to the sea again. Furthermore, if power can be supplied to the UUV in the sea, a large crane for lifting the UUV to the support mother ship becomes unnecessary, so that the facilities of the mother ship can be simplified.

海中においては、送電器と受電器とが接触しなくても給電できる無線給電が適している。第一の理由は、無線給電によれば、送電器と受電器とを互いに固定するための固定手段を省略できるからである。第二の理由は、海中では送受電を行う部位に貝や藻などが付着することによって送電器と受電器とが接触できなくなることが想定されるためである。しかしながら、海水中で無線給電する際には、海水が４Ｓ／ｍ程度の高い導電率を有するため、電磁波の電磁エネルギーの損失が大きく、高効率・長距離な給電を行うことが難しいという問題点がある。 In the sea, wireless power feeding that can feed power without contact between the power transmitter and the power receiver is suitable. The first reason is that, according to wireless power feeding, a fixing means for fixing the power transmitter and the power receiver to each other can be omitted. The second reason is that it is assumed that the power transmitter and the power receiver cannot be contacted by shellfish, algae, or the like adhering to the site where power is transmitted or received in the sea. However, when power is supplied wirelessly in seawater, the seawater has a high conductivity of about 4 S / m, so the electromagnetic energy loss of electromagnetic waves is large and it is difficult to perform high-efficiency and long-distance power supply. There is.

特許文献１には、海水中であっても高効率・長距離な無線給電を可能とする電力伝送装置が開示されている。特許文献１の電力伝送装置は、誘電体で包含した電力伝送用コイルのインピーダンスと、海水等の良導体媒質のインピーダンスとによって定まる周波数で共振させることによって電力伝送を行う。特許文献１の電力伝送装置によれば、図２４のように、海水１００中に、無線送電器１０１と無線受電器１０２との間に鉛直なポインティングベクトル１０３を形成することが可能となる。そのため、特許文献１の電力伝送装置によれば、高い導電率を有する海水中であっても長距離・高効率な無線給電を行うことが可能となる。なお、ポインティングベクトルは、エネルギーフローとも呼ばれ、磁界と電界の積である。図２４中には、電界１０５を併せて示している。 Patent Document 1 discloses a power transmission device that enables high-efficiency and long-distance wireless power feeding even in seawater. The power transmission device of Patent Document 1 performs power transmission by resonating at a frequency determined by the impedance of a power transmission coil included in a dielectric and the impedance of a good conductor medium such as seawater. According to the power transmission device of Patent Document 1, it is possible to form a vertical pointing vector 103 between the wireless power transmitter 101 and the wireless power receiver 102 in the seawater 100 as shown in FIG. Therefore, according to the power transmission device of Patent Document 1, it is possible to perform long-distance and high-efficiency wireless power feeding even in seawater having high conductivity. The pointing vector is also called an energy flow, and is a product of a magnetic field and an electric field. In FIG. 24, the electric field 105 is also shown.

ところで、無線送受電器間に鉛直なポインティングベクトルを形成するためには、無線送電器と無線受電器とを互いに適切な位置関係に合わせる必要がある。 By the way, in order to form a vertical pointing vector between the wireless power transmitters and receivers, it is necessary to match the wireless power transmitter and the wireless power receiver to an appropriate positional relationship.

特許文献２には、相対位置を接触センサによって検出し、海水中で給電することができる親子式自律型潜水機システムが開示されている。特許文献２の親子式自律型潜水機システムでは、親潜水機が、子潜水機から送信される接続準備信号に応答して、親音響トランスポンダから信号を送信しつつ所定の速度・方位・深度で航行する。子潜水機は、親音響トランスポンダからの信号をホーミングして親潜水機に接近し、親潜水機に設けられたガイドによってお互いの結合部の位置が一致するように誘導される。子潜水機は、親潜水機のガイドに設けられた接触センサで検出された検出情報に基づいて、お互いの結合部の相対位置を検出し、自身の結合部を親潜水機の結合部に押し付ける。親潜水機および子潜水機の結合部が嵌合されると充電用接続部が当接し合うため、親潜水機から子潜水機へと充電することができる。 Patent Document 2 discloses a parent-child autonomous submarine system capable of detecting a relative position with a contact sensor and supplying power in seawater. In the parent-child autonomous submersible system of Patent Literature 2, the parent submersible transmits a signal from the parent acoustic transponder in response to a connection preparation signal transmitted from the child submersible at a predetermined speed, direction, and depth. Sail. The child submersible is homed with the signal from the parent acoustic transponder to approach the parent submersible, and is guided by the guides provided in the parent submersed so that the positions of the coupling portions coincide with each other. Based on the detection information detected by the contact sensor provided on the guide of the parent submersible, the child submersible detects the relative position of the joints of each other, and presses the joints of itself against the joints of the parent submersible. . When the connecting portion of the parent diving device and the child diving device is fitted, the charging connection portion comes into contact with each other, so that the parent diving device can be charged to the child diving device.

国際公開第２０１４／０３４４９１号International Publication No. 2014/034491 特許第４５８５３６７号公報Japanese Patent No. 4585367

特許文献２の親子式自律型潜水機システムによれば、子潜水機を海水中から引き上げなくても親潜水機から子潜水機へと給電することができる。しかしながら、特許文献２の親子式自律型潜水機システムでは、子潜水機を親潜水機に正確に誘導することが難しいという問題点がある。なぜならば、ソナーの測位精度は数１０ｃｍ程度しかないため、子潜水機は、親音響トランスポンダからの信号をホーミングした際に、親潜水機のガイドの位置を正確に把握することができないためである。また、親潜水機に子潜水機が接近すると、親潜水機と子潜水機との間における反射などに起因したマルチパスが原因となって、正確な測位が難しくなってしまう。また、音響の代わりに可視画像などの光を用いる誘導方法もあるが、海中のように透明度が低い環境下において実現することは難しい。 According to the parent-child autonomous diving system of Patent Document 2, it is possible to supply power from the parent diving machine to the child diving machine without lifting the child diving machine from the seawater. However, the parent-child autonomous diving system of Patent Document 2 has a problem that it is difficult to accurately guide the child diving machine to the parent diving machine. This is because the sonar positioning accuracy is only about several tens of centimeters, and the child submarine cannot accurately grasp the position of the guide of the parent submarine when homing the signal from the parent acoustic transponder. . In addition, when the child diving machine approaches the parent diving machine, accurate positioning becomes difficult due to multipath caused by reflection between the parent diving machine and the child diving machine. In addition, there is a guidance method using light such as a visible image instead of sound, but it is difficult to realize in an environment with low transparency such as in the sea.

本発明は、給電対象である移動体を給電位置に精度よく誘導し、誘導した移動体に対して水中で給電することを可能とする給電システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power supply system that can accurately guide a mobile object to be supplied to a power supply position and supply power to the guided mobile object in water.

本発明の給電システムは、水中環境下において指向性を有する送信アンテナを有し、送信アンテナから電磁界エネルギーを送信する給電装置と、水中環境下において指向性を有する受信アンテナを有し、給電装置から送信された電磁界エネルギーを受信する移動体とを備え、移動体は、受信アンテナが受信する電磁界エネルギーが大きくなる方向に自身を導き、給電装置から無線給電を受ける給電位置に自身を誘導する制御手段を有する。 A power feeding system according to the present invention includes a transmission antenna having directivity in an underwater environment, a power feeding device that transmits electromagnetic field energy from the transmission antenna, and a reception antenna having directivity in an underwater environment. A mobile body that receives the electromagnetic energy transmitted from the mobile station, the mobile body guides itself to a direction in which the electromagnetic field energy received by the receiving antenna increases, and guides the mobile body to a power feeding position that receives wireless power feeding from the power feeding device. Control means.

本発明の移動体は、水中環境下において指向性を有し、給電装置から送信された電磁界エネルギーを受信する受信アンテナと、受信アンテナが受信した電磁界エネルギーが大きくなる方向に自身を導き、給電装置から無線給電を受ける給電位置に誘導する制御手段とを備える。 The moving body of the present invention has directivity in an underwater environment, and receives itself in a direction in which the electromagnetic energy received by the receiving antenna and the receiving antenna that receives the electromagnetic energy transmitted from the power feeding device increases, Control means for guiding to a power feeding position for receiving wireless power feeding from the power feeding device.

本発明の給電装置は、電磁界エネルギーを発生する電磁界エネルギー発生手段と、水中環境下において指向性を有し、電磁界エネルギーに導かれる移動体に向けて電磁界エネルギーを送信する送信アンテナと、電磁界エネルギーが大きくなる方向に導かれて無線給電を受ける給電位置に誘導された移動体に給電する給電手段とを備える。 The power supply device of the present invention includes an electromagnetic field energy generating means for generating electromagnetic field energy, a transmitting antenna having directivity in an underwater environment and transmitting electromagnetic field energy toward a moving body guided by the electromagnetic field energy, And a power supply means for supplying power to the moving body guided to a power supply position that is guided in a direction in which electromagnetic field energy is increased and receives wireless power supply.

本発明によれば、給電対象の移動体を給電位置に精度よく誘導し、誘導した移動体に対して水中で給電することを可能とする給電システムを提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the electric power feeding system which can guide | induct the mobile body of electric power feeding object to an electric power feeding position accurately, and can electrically feed the induced mobile body in water.

本発明の第１の実施形態に係る給電システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの水中給電ステーションの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the underwater electric power feeding station of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの潜水艇の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the submersible craft of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの潜水艇が有する制御手段の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the control means which the submersible craft of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention has. 本発明の第１の実施形態に係る送信アンテナおよび受信アンテナの構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of a structure of the transmitting antenna and receiving antenna which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る送信アンテナと受信アンテナとの間の横方向の位置ずれを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the position shift of the horizontal direction between the transmission antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a receiving antenna. 本発明の第１の実施形態に係る送信アンテナと受信アンテナとの間の横方向の位置ずれ割合と受信アンテナが受信する受電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position shift ratio of the horizontal direction between the transmitting antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a receiving antenna, and the receiving power which a receiving antenna receives. 本発明の第１の実施形態に係る送信アンテナと受信アンテナとの距離を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the distance of the transmitting antenna and receiving antenna which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る送信アンテナと受信アンテナとの距離と、受信アンテナが受信する受電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance of the transmission antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a receiving antenna, and the receiving power which a receiving antenna receives. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの変形例１における水中給電ステーションの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the underwater electric power feeding station in the modification 1 of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの変形例１における潜水艇の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the submarine in the modification 1 of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの変形例２における水中給電ステーションの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the underwater electric power feeding station in the modification 2 of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る給電システムの変形例２における潜水艇の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the submersible craft in the modification 2 of the electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る給電システムの送信アンテナの構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the transmission antenna of the electric power feeding system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る給電システムの受信アンテナの構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the receiving antenna of the electric power feeding system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 送信アンテナと受信アンテナとの間でマルチパスが発生する場合の電磁界エネルギーについて説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the electromagnetic field energy in case multipath generate | occur | produces between a transmission antenna and a receiving antenna. 本発明の第３の実施形態に係る給電システムの送信アンテナと受信アンテナとの距離を受電力または可変通信レートで判断する場合のグラフである。It is a graph in the case of determining the distance of the transmission antenna of the electric power feeding system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and a receiving antenna with a received power or a variable communication rate. 本発明の第４の実施形態に係る給電システムの送信アンテナおよび受信アンテナの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the transmission antenna of the electric power feeding system which concerns on the 4th Embodiment of this invention, and a receiving antenna. 第４の実施形態に係る給電システムにおける電磁界エネルギーの流れをシミュレーションした結果の一例である。It is an example of the result of having simulated the flow of the electromagnetic field energy in the electric power feeding system which concerns on 4th Embodiment. 本発明の第４の実施形態に係る給電システムの変形例の送信アンテナおよび受信アンテナの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the transmitting antenna and receiving antenna of the modification of the electric power feeding system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る給電システムの別の変形例の送信アンテナおよび受信アンテナの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the transmitting antenna and receiving antenna of another modification of the electric power feeding system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る給電システムの別の変形例における給電効率について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the electric power feeding efficiency in another modification of the electric power feeding system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 無線送電器と無線受電器との間に鉛直なポインティングベクトルを形成させる一例について説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example which forms a vertical pointing vector between a wireless power transmitter and a wireless power receiver.

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付し、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing. However, the preferred embodiments described below are technically preferable for carrying out the present invention, but the scope of the invention is not limited to the following. Note that, in all the drawings used for the description of the following embodiments, the same portions are denoted by the same reference symbols unless there is a particular reason, and in the following embodiments, repeated descriptions of the same configurations and operations are omitted. There is a case.

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る給電システムについて、図面を参照しながら説明する。 (First embodiment)
First, a power supply system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る給電システム１の構成を示す概念図である。図１のように、本実施形態に係る給電システム１は、海水（良導体媒体とも呼ぶ）などの水の中に設置された水中給電ステーション１０（給電装置とも呼ぶ）から、海中のような水中を航行できる潜水艇２０（移動体とも呼ぶ）に無線給電する給電システムである。 <Configuration>
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a power feeding system 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power supply system 1 according to the present embodiment performs underwater such as underwater from an underwater power supply station 10 (also referred to as a power supply device) installed in water such as seawater (also referred to as a good conductor medium). This power supply system wirelessly supplies power to a submersible craft 20 (also referred to as a moving body) that can navigate.

〔水中ステーション〕
図２は、本実施形態に係る水中給電ステーション１０の構成を示すブロック図である。図２のように、水中給電ステーション１０は、送信アンテナ１１、給電手段１３、電磁界エネルギー発生手段１７を備える。 [Underwater station]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the underwater power supply station 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the underwater power supply station 10 includes a transmission antenna 11, a power supply unit 13, and an electromagnetic field energy generation unit 17.

送信アンテナ１１は、海中などの水中環境下において指向性を有する。送信アンテナ１１は、電磁界エネルギー発生手段１７と接続されており、電磁界エネルギー発生手段１７が発生させた電磁化エネルギー３０を海中に送信する。 The transmitting antenna 11 has directivity in an underwater environment such as underwater. The transmission antenna 11 is connected to the electromagnetic field energy generation means 17 and transmits the electromagnetic energy 30 generated by the electromagnetic field energy generation means 17 into the sea.

なお、図１においては、送信アンテナ１１を１台とする例を示しているが、送信アンテナ１１を２台以上としてもよい。また、送信アンテナ１１は、誘導用の電磁界エネルギー３０だけでなく、潜水艇２０と通信するための通信用アンテナとして利用してもよいし、給電用途の送電アンテナとして利用してもよい。 1 shows an example in which one transmission antenna 11 is provided, two or more transmission antennas 11 may be provided. Further, the transmission antenna 11 may be used as a communication antenna for communicating with the submersible craft 20 as well as the electromagnetic field energy 30 for guidance, or may be used as a power transmission antenna for power feeding.

給電手段１３は、送信アンテナ潜水艇２０に給電を行うための手段である。給電手段１３は、外部電力や蓄電池などの電源に接続され、潜水艇２０に無線給電するためのアンテナを有する。給電手段１３は、例えば１〜３００ｋＨｚの周波数帯の電磁波を用いて無線給電を行う。この周波数帯により、０．１〜１ｍ程度の高効率な給電が可能になる。なお、送信アンテナ１１から無線給電することができる場合は、給電手段１３を省略してもよい。 The power supply means 13 is means for supplying power to the transmitting antenna submersible craft 20. The power feeding means 13 is connected to a power source such as external power or a storage battery, and has an antenna for wirelessly feeding the submersible craft 20. The power feeding means 13 performs wireless power feeding using an electromagnetic wave having a frequency band of 1 to 300 kHz, for example. This frequency band enables highly efficient power supply of about 0.1 to 1 m. In addition, when wireless power feeding can be performed from the transmission antenna 11, the power feeding unit 13 may be omitted.

通信手段１５（第１の通信手段とも呼ぶ）は、潜水艇２０と通信を行うため手段である。通信手段１５は、潜水艇２０に対して水中給電ステーション１０の位置を通知したり、潜水艇２０の位置を受信したり、潜水艇２０を水中給電ステーション１０まで誘導したりするための通信機能を有する。通信手段１５は、例えば１〜３００ｋＨｚの周波数帯の電磁波を用いた無線通信や超音波、有線で通信を行う。給電用の周波数と通信用の周波数とを同一周波数帯とすることで、周波数発生器などを共用することが可能になり、低コストになる。通信手段１５は、慣性航法システムやソナー測位システムなどを実現するための通信機能を備えていてもよい。なお、送信アンテナ１１が通信機能を有する場合は、通信手段１５を省略してもよい。 The communication means 15 (also referred to as first communication means) is means for communicating with the submersible craft 20. The communication means 15 has a communication function for notifying the submersible craft 20 of the position of the underwater power supply station 10, receiving the position of the submersible craft 20, and guiding the submersible craft 20 to the submersible power supply station 10. Have. The communication means 15 communicates by wireless communication using an electromagnetic wave having a frequency band of 1 to 300 kHz, ultrasonic waves, or wired, for example. By setting the power feeding frequency and the communication frequency to the same frequency band, it becomes possible to share a frequency generator and the like, and the cost is reduced. The communication means 15 may have a communication function for realizing an inertial navigation system, a sonar positioning system, or the like. Note that when the transmission antenna 11 has a communication function, the communication means 15 may be omitted.

電磁界エネルギー発生手段１７は、潜水艇２０を誘導するための電磁界エネルギー３０を発生する。電磁界エネルギー発生手段１７は、例えば１〜３００ｋＨｚ程度の波長帯の電磁界エネルギーを発生させる。電磁界エネルギー発生手段１７は、送信アンテナ１１に接続され、自身が発生させた電磁界エネルギー３０を送信アンテナ１１に送る。なお、電磁界エネルギー発生手段１７は、電磁界エネルギー３０として、正弦波のＣＷ信号や、可変通信レートのデジタル通信信号を送信してもよい（ＣＷ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）。 The electromagnetic field energy generating means 17 generates electromagnetic field energy 30 for guiding the submersible craft 20. The electromagnetic field energy generation means 17 generates electromagnetic field energy in a wavelength band of about 1 to 300 kHz, for example. The electromagnetic field energy generation means 17 is connected to the transmission antenna 11 and sends the electromagnetic field energy 30 generated by itself to the transmission antenna 11. The electromagnetic field energy generation means 17 may transmit a sine wave CW signal or a variable communication rate digital communication signal as the electromagnetic field energy 30 (CW: Continuous Wave).

〔潜水艇〕
図３は、本実施形態に係る潜水艇２０の構成を示すブロック図である。 (Submersible)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the submersible craft 20 according to the present embodiment.

潜水艇２０は、受信アンテナ２１、制御手段２２、受電手段２３、蓄電手段２４、通信手段２５、水中給電ステーション１０から送信された電磁界エネルギー３０を受信する受信手段２７を備える。 The submersible craft 20 includes a reception antenna 21, a control unit 22, a power reception unit 23, a power storage unit 24, a communication unit 25, and a reception unit 27 that receives electromagnetic energy 30 transmitted from the underwater power supply station 10.

受信アンテナ２１は、海中などの水中環境下において指向性を有する。受信アンテナ２１は、水中給電ステーション１０が発生させた電磁界エネルギー３０を受信する。受信アンテナ２１は、例えば１〜３００ｋＨｚ程度の波長帯の電磁界エネルギーを受信する。受信アンテナ２１は、受信手段２７と接続されており、受信した電磁界エネルギー３０を受信手段２７に送る。 The receiving antenna 21 has directivity in an underwater environment such as underwater. The receiving antenna 21 receives the electromagnetic field energy 30 generated by the underwater power supply station 10. The receiving antenna 21 receives electromagnetic field energy in a wavelength band of about 1 to 300 kHz, for example. The receiving antenna 21 is connected to the receiving means 27 and sends the received electromagnetic field energy 30 to the receiving means 27.

なお、図３において、受信アンテナ２１を１台とする例を示しているが、受信アンテナ２１を２台以上としてもよい。また、受信アンテナ２１は、誘導用の電磁界エネルギー３０だけでなく、水中給電ステーション１０と通信するための通信用アンテナとして利用してもよい。また、受信アンテナ２１は、給電用途の受電アンテナとして利用してもよい。 3 shows an example in which one receiving antenna 21 is used, two or more receiving antennas 21 may be used. Further, the receiving antenna 21 may be used as a communication antenna for communicating with the underwater power supply station 10 as well as the electromagnetic field energy 30 for guidance. The receiving antenna 21 may be used as a power receiving antenna for power feeding.

制御手段２２は、水中給電ステーション１０に潜水艇２０を誘導するように制御する手段である。また、図４のように、制御手段２２は、受信手段２２が受信した信号に基づいて潜水艇２０を誘導する誘導機能２８を有する。制御手段２２は、受信アンテナ２１が受信した電磁界エネルギー３０を解析する。そして、制御手段２２は、誘導機能２８によって、受信アンテナ２１の受電力が大きくなる方向に潜水艇２０を導く。 The control means 22 is means for controlling the submersible craft 20 to be guided to the underwater power supply station 10. Further, as shown in FIG. 4, the control means 22 has a guidance function 28 for guiding the submersible craft 20 based on the signal received by the reception means 22. The control means 22 analyzes the electromagnetic field energy 30 received by the receiving antenna 21. Then, the control means 22 guides the submersible craft 20 in the direction in which the power received by the receiving antenna 21 is increased by the guidance function 28.

なお、制御手段２２は、受信アンテナ２１の受電力が最大となる位置に潜水艇２０を誘導することが望ましいが、給電手段１３から受電手段２３への給電が可能となる位置に潜水艇２０を誘導しさえすればよい。給電手段１３から受電手段２３への給電を開始する閾値は、受信アンテナ２１が受電する電磁界エネルギー３０の受電力で設定すればよい。 The control means 22 desirably guides the submersible craft 20 to a position where the power received by the receiving antenna 21 is maximized. However, the control means 22 places the submersible craft 20 at a position where power can be supplied from the power feeding means 13 to the power receiving means 23. All you have to do is guide. The threshold for starting power supply from the power supply unit 13 to the power reception unit 23 may be set by the received power of the electromagnetic field energy 30 received by the reception antenna 21.

制御手段２２は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、補助記憶装置を備えるコンピュータによって実現できる。ＣＰＵは、プログラムを不揮発性記憶装置や補助記憶装置から読み出して実行する。ＲＯＭには、潜水艇２０を適切な位置に誘導するための基本プログラムが記憶されている。ワークエリアとしてのＲＡＭには、データが一時的に格納される。補助記憶装置には、後述するデータ処理における処理ルーチンを実行するためのプログラムが記憶されている。 The control means 22 can be realized by a computer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an auxiliary storage device, for example. The CPU reads the program from the nonvolatile storage device or auxiliary storage device and executes it. The ROM stores a basic program for guiding the submersible craft 20 to an appropriate position. Data is temporarily stored in the RAM as a work area. The auxiliary storage device stores a program for executing a processing routine in data processing described later.

制御手段２２は、例えば、誘導制御を実行するための専用のコンピュータやマイクロコンピュータなどの情報処理装置によって実現される。また、制御手段２２は、例えば、デスクトップＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、ノートＰＣ、タブレット、スマートフォンなどの情報処理装置によって実現してもよい。 The control means 22 is realized by an information processing apparatus such as a dedicated computer or a microcomputer for executing guidance control, for example. The control unit 22 may be realized by an information processing device such as a desktop PC (Personal Computer), a notebook PC, a tablet, or a smartphone.

受電手段２３は、水中給電ステーション１０から給電された電力を受電する手段である。受電手段２３は、水中給電ステーションからの無線給電を受けるためのアンテナを有する。受電手段２３は、制御手段２２の制御によって、水中給電ステーション１０の給電手段１３からの給電を受けやすい位置に誘導される。受電手段２３は、例えば１〜３００ｋＨｚの波長帯の電磁波を用いた無線給電を受ける。受電手段２３は、蓄電手段２４に接続され、受電した電力を蓄電手段２４に送る。なお、受信アンテナ２１が無線給電を受けることができる場合は、受電手段２３を省略してもよい。 The power receiving unit 23 is a unit that receives power supplied from the underwater power supply station 10. The power receiving means 23 has an antenna for receiving wireless power feeding from the underwater power feeding station. The power receiving means 23 is guided to a position where it is easy to receive power supply from the power supply means 13 of the underwater power supply station 10 under the control of the control means 22. The power receiving unit 23 receives wireless power feeding using an electromagnetic wave having a wavelength band of 1 to 300 kHz, for example. The power receiving unit 23 is connected to the power storage unit 24 and sends the received power to the power storage unit 24. In addition, when the receiving antenna 21 can receive wireless power feeding, the power receiving unit 23 may be omitted.

蓄電手段２４は、受電手段２３に接続され、受電手段２３が受電した電力を蓄電する手段である。蓄電手段２４は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドニウム蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池などの蓄電池によって実現される。なお、受信アンテナ２１が無線給電を受けることができる場合、蓄電手段２４は、受信アンテナ２１に接続される。 The power storage unit 24 is connected to the power receiving unit 23 and stores the power received by the power receiving unit 23. The power storage means 24 is realized by a storage battery such as a lead storage battery, a lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer secondary battery, a nickel / hydrogen storage battery, a nickel / cadmium storage battery, or a silver oxide / zinc storage battery. Note that when the receiving antenna 21 can receive wireless power feeding, the power storage unit 24 is connected to the receiving antenna 21.

通信手段２５（第２の通信手段とも呼ぶ）は、水中給電ステーション１０と通信を行うための手段である。また、通信手段２５は、潜水艇２０の母船と通信するためにも使われる。通信手段２５は、水中給電ステーション１０に対して潜水艇２０の位置を通知したり、水中給電ステーション１０の位置を受信したり、潜水艇２０を水中給電ステーション１０まで誘導したりするための通信機能を有する。通信手段２５は、例えば１〜３００ｋＨｚ帯の電磁波を用いた無線通信や超音波、有線で通信を行う。通信手段２５は、慣性航法システムやソナー測位システムなどを実現するための通信機能を備えていることが好ましい。なお、受信アンテナ２１が通信機能を有する場合は、通信手段２５を省略してもよい。 The communication means 25 (also referred to as second communication means) is means for communicating with the underwater power supply station 10. The communication means 25 is also used for communicating with the mother ship of the submersible 20. The communication unit 25 notifies the underwater power supply station 10 of the position of the submersible craft 20, receives the position of the submersible power supply station 10, and guides the submersible craft 20 to the underwater power supply station 10. Have The communication means 25 performs communication by radio communication using an electromagnetic wave in the 1 to 300 kHz band, ultrasonic waves, or wired, for example. The communication unit 25 preferably has a communication function for realizing an inertial navigation system, a sonar positioning system, and the like. Note that when the receiving antenna 21 has a communication function, the communication means 25 may be omitted.

受信手段２７は、水中給電ステーション１０から送信された電磁界エネルギー３０を受信する。受信手段２７は、受信アンテナ２１および制御手段２２と接続される。受信手段２７は、受信アンテナ２１から電磁界エネルギー３０を受け取ると、受け取った電磁界エネルギー３０を制御手段２２に送信する。なお、受信手段２７は、電磁界エネルギー３０そのものではなく、電磁界エネルギー３０に関する情報を制御手段２２に送るようにしてもよい。 The receiving means 27 receives the electromagnetic field energy 30 transmitted from the underwater power supply station 10. The receiving unit 27 is connected to the receiving antenna 21 and the control unit 22. When receiving the electromagnetic field energy 30 from the receiving antenna 21, the receiving unit 27 transmits the received electromagnetic field energy 30 to the control unit 22. Note that the receiving means 27 may send information on the electromagnetic field energy 30 to the control means 22 instead of the electromagnetic field energy 30 itself.

〔アンテナ〕
図５に、本実施形態の送信アンテナ１１および受信アンテナ２１を構成するアンテナの一例を示す。〔antenna〕
FIG. 5 shows an example of antennas constituting the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 of the present embodiment.

本実施形態のアンテナは、例えばコイルを含む。本実施形態のアンテナを構成するコイルは、銅線などの導体を螺旋状や渦巻状に一巻き以上巻いたものであり、一般的なヘリカルコイルやスパイラルコイルなどを用いることができる。ただし、本実施形態のアンテナに含まれるコイルは、電磁界エネルギー３０を送受信できるものであればよく、コイルの材質や形状、巻き数、長さ、太さなどに関して特に限定はしない。 The antenna of this embodiment includes a coil, for example. The coil that constitutes the antenna of the present embodiment is obtained by winding a conductor such as a copper wire one or more times in a spiral or spiral shape, and a general helical coil, spiral coil, or the like can be used. However, the coil included in the antenna of the present embodiment is not particularly limited as long as it can transmit and receive the electromagnetic field energy 30 and the coil material, shape, number of turns, length, thickness, and the like are not particularly limited.

なお、送信アンテナ１１および受信アンテナ２１を給電や通信に用いる場合は、複数種類の電磁波を送受信できるように、複数の種類の材質や形状、巻き数、長さ、太さなどからなるコイルを組み合わせてもよい。また、コイルの材質や形状、巻き数、長さ、太さなどを変えずに、コイルで送受信する電磁波の種類を変更できるように構成してもよい。 When the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 are used for power feeding or communication, a combination of coils made of a plurality of types of materials, shapes, number of turns, lengths, thicknesses, etc. so that a plurality of types of electromagnetic waves can be transmitted and received. May be. Moreover, you may comprise so that the kind of electromagnetic waves transmitted / received by a coil can be changed, without changing the material, shape, number of windings, length, thickness, etc. of a coil.

〔潜水艇の誘導〕
ここで、潜水艇２０を適切な給電位置に誘導する原理について、図６〜図９を参照しながら詳細に説明する。 [Guiding submersible]
Here, the principle of guiding the submersible craft 20 to an appropriate power feeding position will be described in detail with reference to FIGS.

図６は、海中環境下において指向性を有する送信アンテナ１１と、海中環境下において指向性を有する受信アンテナ２１との横方向の位置ずれについて説明するための概念図である。図７は、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１との横方向の位置ずれ割合と、受信アンテナ２１の受電力との関係を検証した実験データである。なお、横方向の位置ずれ割合は、以下の式１によって求められる。ただし、式１におけるＡおよびＢは、図６において、Ａは送信アンテナ１１や受信アンテナ２１の横方向の長さ、Ｂは送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の横方向の位置ずれを示す。
（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００・・・（１）
図８は、海中環境下において指向性を有する送信アンテナ１１と、海中環境下において指向性を有する受信アンテナ２１との間の鉛直方向の距離について説明するための概念図である。図９は、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離と、受信アンテナ２１の受電力との関係を検証した実験データである。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the lateral displacement between the transmitting antenna 11 having directivity under the sea environment and the receiving antenna 21 having directivity under the sea environment. FIG. 7 shows experimental data in which the relationship between the lateral displacement rate between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 and the received power of the receiving antenna 21 is verified. The lateral displacement ratio is obtained by the following formula 1. However, A and B in Expression 1 are the horizontal lengths of the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 in FIG. 6, and B indicates the lateral displacement between the transmission antenna 11 and the reception antenna 21.
(AB) / A × 100 (1)
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the vertical distance between the transmitting antenna 11 having directivity under the sea environment and the receiving antenna 21 having directivity under the sea environment. FIG. 9 is experimental data in which the relationship between the distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 and the received power of the receiving antenna 21 is verified.

図６や図８のように、電磁界エネルギー３０は、送信アンテナ１１から受信アンテナ２１に向かって送信される。電磁界エネルギー３０は指向性を有するため、図７のように、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１との間における横方向のずれが大きくなるにつれて、受信アンテナ２１の受電力が低下していく。また、図９のように、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離が大きくなるにつれて、受信アンテナ２１の受電力が低下していく。 As shown in FIGS. 6 and 8, the electromagnetic field energy 30 is transmitted from the transmission antenna 11 toward the reception antenna 21. Since the electromagnetic field energy 30 has directivity, the received power of the receiving antenna 21 decreases as the lateral shift between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 increases as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 9, the power received by the receiving antenna 21 decreases as the distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 increases.

図７から、受信アンテナ２１の受電力は、横方向の位置ずれ割合が大きくなるにつれて単調減少することがわかる。また、図９から、受信アンテナ２１の受電力は、鉛直方向の距離が大きくなるにつれて単調減少することがわかる。 From FIG. 7, it can be seen that the power received by the receiving antenna 21 decreases monotonously as the lateral displacement rate increases. Further, FIG. 9 shows that the power received by the receiving antenna 21 decreases monotonously as the distance in the vertical direction increases.

図７および図９から、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１との間における横方向のずれを小さくし、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１との間の鉛直方向の距離が小さくすれば、受信アンテナ２１の受電力が大きくなることがわかる。すなわち、受電力が最大となる給電位置に受信アンテナ２１を誘導すれば、最も効率的に給電できる。 From FIG. 7 and FIG. 9, if the lateral deviation between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is reduced and the vertical distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is reduced, the receiving antenna 21 It can be seen that the received power increases. That is, if the receiving antenna 21 is guided to a feeding position where the received power is maximized, power can be fed most efficiently.

以上のように、受信アンテナ２１の受電力が大きくなる方向に潜水艇２０を誘導することによって、水中給電ステーション１０から潜水艇２０への給電が可能となる。また、本実施形態においては、無線給電によって給電を行うため、水中給電ステーション１０に対して潜水艇２０を固定する必要がない。 As described above, by feeding the submersible craft 20 in a direction in which the power received by the receiving antenna 21 increases, power can be supplied from the underwater power supply station 10 to the submersible craft 20. In the present embodiment, since power is supplied by wireless power supply, it is not necessary to fix the submersible craft 20 to the underwater power supply station 10.

以上が、本実施形態に係る給電システム１の構成についての説明である。 The above is description about the structure of the electric power feeding system 1 which concerns on this embodiment.

＜動作＞
次に、本実施形態に係る給電システム１の動作について、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。 <Operation>
Next, the operation of the power feeding system 1 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

図１０において、まず、潜水艇２０は、慣性航法システムやソナー測位システムなどを用いて水中ステーション２０近傍まで移動する（ステップＳ１１）。 In FIG. 10, first, the submersible craft 20 moves to the vicinity of the underwater station 20 using an inertial navigation system, a sonar positioning system, or the like (step S11).

次に、潜水艇２０は、通信手段２５によって、水中給電ステーション１０に向けて「電磁界エネルギー送信開始」の信号を送信する（ステップＳ１２）。 Next, the submersible craft 20 transmits a signal of “electromagnetic field energy transmission start” to the underwater power supply station 10 through the communication unit 25 (step S12).

次に、水中給電ステーション１０は、潜水艇２０が送信した「電磁界エネルギー送信開始」信号を受信すると、電磁界エネルギーを送信する（ステップＳ１３）。 Next, when receiving the “electromagnetic field energy transmission start” signal transmitted from the submersible craft 20, the underwater power supply station 10 transmits electromagnetic field energy (step S 13).

次に、潜水艇２０の制御手段２２は、水中給電ステーション１０が送信した電磁界エネルギーを受信すると、受信する電磁界エネルギーが大きくなる方向に潜水艇２０を誘導する（ステップＳ１４）。 Next, when receiving the electromagnetic field energy transmitted from the underwater power supply station 10, the control means 22 of the submersible craft 20 guides the submersible craft 20 in a direction in which the received electromagnetic field energy increases (step S14).

ここで、潜水艇２０の受信アンテナ２１で受信される電磁界エネルギーが閾値以上に到達すると、潜水艇２０は、通信手段２５を介して給電を開始することを求める信号を送信する（ステップＳ１５）。なお、受信アンテナ２１が受信する電磁界エネルギーの閾値は、蓄電手段２４の容量を基に設定すればよい。 Here, when the electromagnetic field energy received by the receiving antenna 21 of the submersible craft 20 reaches a threshold value or more, the submersible craft 20 transmits a signal for requesting to start power feeding via the communication means 25 (step S15). . Note that the threshold value of the electromagnetic field energy received by the receiving antenna 21 may be set based on the capacity of the power storage unit 24.

水中給電ステーション１０は、潜水艇２０からの給電開始を求める信号を通信手段１５で受信すると、給電手段１３によって給電を開始する（ステップＳ１６）。潜水艇２０は、水中給電ステーション１０の給電手段１３からの給電を受電手段２３で受電し、受電した電力を蓄電手段２４に蓄電する。 The underwater power supply station 10 starts power supply by the power supply means 13 when the communication means 15 receives a signal for requesting the start of power supply from the submersible craft 20 (step S16). The submersible craft 20 receives power supplied from the power supply unit 13 of the underwater power supply station 10 by the power reception unit 23 and stores the received power in the power storage unit 24.

以上が、本実施形態に係る給電システム１の動作についての説明である。なお、図１０のフローチャートに沿った動作は一例であって、状況に応じて、必要な処理を追加したり、不要な処理を削除したりしてもよい。また、水中給電ステーション１０から潜水艇２０への給電は、無線給電によって行われることを想定しているが、水中給電ステーション１０の一部と潜水艇２０の一部とが接触していてもよい。 The above is description about operation | movement of the electric power feeding system 1 which concerns on this embodiment. Note that the operation according to the flowchart of FIG. 10 is an example, and necessary processes may be added or unnecessary processes may be deleted depending on the situation. In addition, it is assumed that the power supply from the underwater power supply station 10 to the submersible craft 20 is performed by wireless power supply, but a part of the submersible power supply station 10 and a part of the submersible craft 20 may be in contact with each other. .

以上のように、本実施形態においては、指向性を有するアンテナを用い、受信したエネルギー量の大小で潜水艇の誘導方向を決定する。その結果、本実施形態によれば、給電装置である水中ステーションに給電対象の移動体である潜水艇を精度よく誘導し、水中ステーションに潜水艇を固定させなくても給電することが可能となり、海中の潜水艇に対しても給電を行うことが可能となる。 As described above, in this embodiment, an antenna having directivity is used, and the guidance direction of the submarine is determined based on the amount of received energy. As a result, according to the present embodiment, it is possible to accurately guide the submersible craft that is the moving object to be fed to the underwater station that is the power feeding device, and to supply power without fixing the submersible craft to the underwater station, Power can be supplied to submersibles in the sea.

ここで、第１の実施形態に係る給電システム１の変形例について説明する。 Here, the modification of the electric power feeding system 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated.

（変形例１）
図１１および図１２は、第１の実施形態に係る給電システム１の変形例１に関するブロック図である。 (Modification 1)
FIG. 11 and FIG. 12 are block diagrams regarding the first modification of the power feeding system 1 according to the first embodiment.

図１１は、変形例１の水中給電ステーション１０−１の機能構成を示すブロック図である。水中給電ステーション１０−１では、送信アンテナ１１−１が通信機能１５０を有する。通信機能１５０は、通信手段１５の機能を有する。そのため、送信アンテナ１１−１を通信用とのアンテナとして用いることができ、図２の通信手段１５を省略できる。 FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of the underwater power supply station 10-1 according to the first modification. In the underwater power supply station 10-1, the transmission antenna 11-1 has a communication function 150. The communication function 150 has the function of the communication unit 15. Therefore, the transmission antenna 11-1 can be used as an antenna for communication, and the communication means 15 in FIG. 2 can be omitted.

図１２は、変形例１の潜水艇２０−１の機能構成を示すブロック図である。潜水艇２０−１では、受信アンテナ２１−１が通信機能２５０を有する。通信機能２５０は、通信手段２５の通信機能を有する。そのため、受信アンテナ２１−１を通信用とのアンテナとして用いることができ、図３の通信手段２５を省略できる。 FIG. 12 is a block diagram illustrating a functional configuration of the submersible craft 20-1 of the first modification. In the submersible 20-1, the receiving antenna 21-1 has a communication function 250. The communication function 250 has the communication function of the communication unit 25. Therefore, the receiving antenna 21-1 can be used as an antenna for communication, and the communication means 25 in FIG. 3 can be omitted.

以上のように、変形例１によれば、送信アンテナおよび受信アンテナに通信機能をもたせ、通信専用のアンテナを省くことによって低コストにすることができる。なお、送信アンテナおよび受信アンテナのうち少なくともいずれか一方に通信機能をもたせるように構成してもよい。 As described above, according to the first modification, it is possible to reduce the cost by providing the transmission antenna and the reception antenna with a communication function and omitting the communication-dedicated antenna. Note that at least one of the transmission antenna and the reception antenna may be configured to have a communication function.

（変形例２）
図１３および図１４は、第１の実施形態に係る給電システム１の変形例２に関するブロック図である。 (Modification 2)
FIG. 13 and FIG. 14 are block diagrams related to the second modification of the power feeding system 1 according to the first embodiment.

図１３は、変形例２の水中給電ステーション１０−２の機能構成を示すブロック図である。水中給電ステーション１０−２では、送信アンテナ１１−２が給電機能１３０を有する。給電機能１３０は、給電手段１３の機能である。そのため、送信アンテナ１１−２を給電用とのアンテナとして用いることができ、図２の給電手段１３を省略できる。 FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of the underwater power supply station 10-2 according to the second modification. In the underwater power supply station 10-2, the transmission antenna 11-2 has a power supply function 130. The power supply function 130 is a function of the power supply means 13. Therefore, the transmission antenna 11-2 can be used as an antenna for feeding, and the feeding unit 13 in FIG. 2 can be omitted.

図１４は、変形例２の潜水艇２０−２の機能構成を示すブロック図である。潜水艇２０−２では、受信アンテナ２１−２が受電機能２３０を有する。受電機能２３０は、受電手段２３の機能である。そのため、受信アンテナ２１−２を受電用とのアンテナとして用いることができ、図３の受電手段２３を省略できる。 FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the submersible craft 20-2 according to the second modification. In the submersible craft 20-2, the receiving antenna 21-2 has a power receiving function 230. The power receiving function 230 is a function of the power receiving unit 23. Therefore, the receiving antenna 21-2 can be used as a power receiving antenna, and the power receiving means 23 in FIG. 3 can be omitted.

以上のように、変形例２によれば、送信アンテナに給電機能をもたせ、受信アンテナに受電機能をもたせる。給電線用および受電専用のアンテナを省くことによって低コストにすることができる。なお、送信アンテナおよび受信アンテナのうち少なくともいずれか一方に給電・受電機能をもたせてもよい。 As described above, according to the second modification, the transmitting antenna has a power feeding function, and the receiving antenna has a power receiving function. The cost can be reduced by omitting the antenna for the feeder and the power reception. Note that at least one of the transmission antenna and the reception antenna may have a power feeding / power receiving function.

なお、変形例１および変形例２では、送信アンテナおよび受信アンテナのうち少なくとも一方に通信機能または給電・受電機能をもたせる例を示した。送信アンテナおよび受信アンテナのうち少なくとも一方に通信機能および給電・受電機能をもたせてもよい。 In the first and second modifications, at least one of the transmission antenna and the reception antenna has a communication function or a power feeding / power receiving function. At least one of the transmission antenna and the reception antenna may have a communication function and a power feeding / power receiving function.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る給電システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る給電システムは、送信アンテナおよび受信アンテナの構成が第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態に係る給電システムは、送信アンテナおよび受信アンテナの構成以外は第１の実施形態に係る給電システム１０と同様であり、給電システム１０と同様の動作をする。 (Second Embodiment)
Next, a power feeding system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The power feeding system according to this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the transmission antenna and the reception antenna. The power supply system according to the present embodiment is the same as the power supply system 10 according to the first embodiment except for the configuration of the transmission antenna and the reception antenna, and operates in the same manner as the power supply system 10.

図１５および図１６は、本実施形態に係る給電システムのアンテナに関する概念図である。 15 and 16 are conceptual diagrams relating to the antenna of the power feeding system according to the present embodiment.

図１５は、本実施形態の送信アンテナ１１０である。送信アンテナ１１０は、第１のアンテナ１１１、第２のアンテナ１１２、第３のアンテナ１１３、第４のアンテナ１１４を含む。すなわち、送信アンテナ１１０は、複数のアンテナを含む。なお、図１５は一例であって、送信アンテナ１１０は、少なくとも二つの送信アンテナを含むように構成すればよい。 FIG. 15 shows the transmission antenna 110 of this embodiment. The transmission antenna 110 includes a first antenna 111, a second antenna 112, a third antenna 113, and a fourth antenna 114. That is, the transmission antenna 110 includes a plurality of antennas. FIG. 15 is an example, and the transmission antenna 110 may be configured to include at least two transmission antennas.

図１５の送信アンテナ１１０においては、例えば制御手段（図示しない）によって第１〜第４のアンテナ１１１〜１１４の各々から送信する電磁界エネルギーの大きさや向きを制御し、電磁界エネルギー３００の方向を任意の方向に向けることができる。 In the transmitting antenna 110 of FIG. 15, for example, the magnitude and direction of electromagnetic field energy transmitted from each of the first to fourth antennas 111 to 114 are controlled by a control means (not shown), and the direction of the electromagnetic field energy 300 is changed. Can be directed in any direction.

図１６は、第２の実施形態の受信アンテナ１２０である。受信アンテナ１２０は、第１のアンテナ１２１、第２のアンテナ１２２、第３のアンテナ１２３、第４のアンテナ１２４を含む。すなわち、受信アンテナ１２０は、複数のアンテナを含む。なお、図１６は一例であって、受信アンテナ１２０は、少なくとも二つの受信アンテナを含むように構成すればよい。 FIG. 16 shows a receiving antenna 120 according to the second embodiment. The reception antenna 120 includes a first antenna 121, a second antenna 122, a third antenna 123, and a fourth antenna 124. That is, the receiving antenna 120 includes a plurality of antennas. Note that FIG. 16 is an example, and the reception antenna 120 may be configured to include at least two reception antennas.

図１６の受信アンテナ１２０によれば、例えば制御手段２２によって受信手段２７を制御し、任意の方向から電磁界エネルギー３００を受信することができる。 According to the receiving antenna 120 of FIG. 16, for example, the receiving unit 27 can be controlled by the control unit 22 to receive the electromagnetic field energy 300 from an arbitrary direction.

以上の本実施形態においては、送信アンテナを複数のアンテナで構成し、電磁界エネルギーの送信方向を任意の方向に制御できる。そのため、送信アンテナと受信アンテナとの間に正対する箇所が無い状態であっても潜水艇の誘導を開始することができる。同様に、受信アンテナを複数のアンテナで構成した場合も、任意の方向から電磁界エネルギーを受電することができるため、送信アンテナと受信アンテナとの間に正対する箇所が無い状態であっても潜水艇の誘導を開始することができる。送信アンテナおよび受信アンテナの両方が複数のアンテナで構成されていれば、電磁界エネルギーの送受信の方向を任意に設定できるため、潜水艇を適切な給電位置に誘導しやすくなる。なお、送信アンテナおよび受信アンテナのうちいずれか一方が複数のアンテナで構成され、他方が単一のアンテナで構成されていてもよい。 In the above embodiment, the transmission antenna is configured by a plurality of antennas, and the transmission direction of electromagnetic field energy can be controlled in an arbitrary direction. For this reason, the submersible can be guided even when there is no portion facing the transmission antenna and the reception antenna. Similarly, even when the receiving antenna is composed of a plurality of antennas, electromagnetic field energy can be received from an arbitrary direction. Therefore, even if there is no portion facing directly between the transmitting antenna and the receiving antenna, Boat guidance can begin. If both the transmitting antenna and the receiving antenna are composed of a plurality of antennas, the direction of transmission / reception of electromagnetic field energy can be arbitrarily set, so that it is easy to guide the submarine to an appropriate feeding position. Note that either one of the transmission antenna and the reception antenna may be configured by a plurality of antennas, and the other may be configured by a single antenna.

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る給電システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る給電システムは、送信アンテナと受信アンテナの距離を電磁界エネルギーの受電力ではなく、デジタル信号の通信レートによって判断する点が第１の実施形態と異なる。なお、本実施形態に係る給電システムは、第１の実施形態に係る給電システム１０と同様の構成を有し、給電システム１０と同様の動作をする。 (Third embodiment)
Next, a power feeding system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The power feeding system according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is determined not by the received power of the electromagnetic field energy but by the communication rate of the digital signal. The power supply system according to the present embodiment has the same configuration as that of the power supply system 10 according to the first embodiment, and operates in the same manner as the power supply system 10.

図１７は、本実施形態の送受信アンテナに関する概念図である。また、図１８は、送信アンテナと受信アンテナの距離を受電力によって判断する場合と、デジタル信号の通信レートによって判断する場合とを比較するグラフである。なお、図１８において、実線は、マルチパスの影響がある場合の受電力の距離依存性を示す。また、図１８において、破線は、マルチパスの影響がある場合の受電力の距離依存性と、可変通信レートの距離依存性とを示す。 FIG. 17 is a conceptual diagram related to the transmission / reception antenna of the present embodiment. FIG. 18 is a graph comparing the case where the distance between the transmission antenna and the reception antenna is determined based on the received power and the case where the distance is determined based on the communication rate of the digital signal. In FIG. 18, the solid line indicates the distance dependency of the received power when there is a multipath effect. In FIG. 18, the broken lines indicate the distance dependency of the received power and the distance dependency of the variable communication rate when there are multipath effects.

本実施形態において、水中給電ステーション１０は、電磁界エネルギー発生手段１７によって、可変通信レートのデジタル信号を発生させる。水中給電ステーション１０は、送信アンテナ１１から、電磁界エネルギー発生手段１７が生成した可変通信レートのデジタル信号を海中に送信する。 In the present embodiment, the underwater power supply station 10 generates a digital signal with a variable communication rate by the electromagnetic field energy generation means 17. The underwater power supply station 10 transmits a digital signal of variable communication rate generated by the electromagnetic field energy generation means 17 from the transmission antenna 11 to the sea.

潜水艇２０は、受信アンテナ２１によって、送信アンテナ１１から送信されたデジタル信号を受信する。潜水艇２０の制御手段２２は、受信したデジタル信号の通信レートを解析し、通信レートが高くなる方向に潜水艇２０が誘導されるように制御する。 The submersible 20 receives the digital signal transmitted from the transmitting antenna 11 by the receiving antenna 21. The control means 22 of the submersible craft 20 analyzes the communication rate of the received digital signal and controls the submersible craft 20 to be guided in the direction in which the communication rate increases.

図１７のように、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離が小さい場合、受電力（実線）で距離を判断すると、受信アンテナ２１がマルチパスに起因する電磁界エネルギー３１を受信することがある。図１８のように、距離が小さい場合、受信アンテナ２１はマルチパスに起因する電磁界エネルギー３１を余分に受信してしまうため、距離が小さくなるにつれて受電力の変化量が小さくなる。その結果、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離を正確に把握しにくくなり、潜水艇２０を正確な給電位置に誘導しにくくなる。 As shown in FIG. 17, when the distance between the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 is small, the reception antenna 21 may receive electromagnetic field energy 31 due to multipath when the distance is determined based on the received power (solid line). As shown in FIG. 18, when the distance is small, the receiving antenna 21 receives extra electromagnetic field energy 31 due to multipath, so the amount of change in received power decreases as the distance decreases. As a result, it becomes difficult to accurately grasp the distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21, and it is difficult to guide the submersible craft 20 to an accurate power feeding position.

それに対し、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離を通信レートによって判断する場合は、マルチパスの影響がない。そのため、図１８のように、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離が小さくなっても、受信アンテナ２１が受信するデジタル信号の通信レート（破線）の変化量が小さくなることはない。そのため、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１とが近づいても、距離を正確に把握することができ、潜水艇２０を正確な給電位置に誘導することができる。 On the other hand, when the distance between the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 is determined based on the communication rate, there is no multipath effect. Therefore, as shown in FIG. 18, even when the distance between the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 is reduced, the amount of change in the communication rate (broken line) of the digital signal received by the reception antenna 21 is not reduced. Therefore, even if the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 are close to each other, the distance can be accurately grasped, and the submersible craft 20 can be guided to an accurate power feeding position.

なお、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の距離は、受信アンテナ２１が受信する電磁界エネルギー３０の受電力と、デジタル信号の通信レートとの両方を用いて判断してもよい。 The distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 may be determined using both the received power of the electromagnetic field energy 30 received by the receiving antenna 21 and the communication rate of the digital signal.

本実施形態によれば、可変通信レートのデジタル通信信号を用いることによって、マルチパスの影響を除去することが可能になる。その結果、より高い精度で潜水艇を給電場所に誘導することが可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to remove the influence of multipath by using a digital communication signal with a variable communication rate. As a result, it is possible to guide the submersible to the power feeding location with higher accuracy.

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る給電システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る給電システムは、送信アンテナおよび受信アンテナの構造が第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態に係る給電システムは、送信アンテナおよび受信アンテナの構造以外は第１の実施形態に係る給電システム１０と同様であり、給電システム１０と同様の動作をする。 (Fourth embodiment)
Next, a power feeding system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The power feeding system according to the present embodiment is different from the first embodiment in the structure of the transmission antenna and the reception antenna. The power feeding system according to the present embodiment is the same as the power feeding system 10 according to the first embodiment except for the structure of the transmission antenna and the reception antenna, and operates in the same manner as the power feeding system 10.

図１９のように、本実施形態に係る送信アンテナ２１１は、コイル２１３と、コイル２１３を内含する包含部２１７とによって構成される。同様に、本実施形態に係る受信アンテナ２２１は、コイル２２３と、コイル２２３を内含する包含部２２７とによって構成される。 As shown in FIG. 19, the transmission antenna 211 according to this embodiment includes a coil 213 and an inclusion portion 217 that includes the coil 213. Similarly, the receiving antenna 221 according to this embodiment includes a coil 223 and an inclusion portion 227 that includes the coil 223.

コイル２１３およびコイル２２３は、第１の実施形態に係る給電システム１のコイルと同様の構成をもつ。 The coil 213 and the coil 223 have the same configuration as the coil of the power feeding system 1 according to the first embodiment.

包含部２１７および包含部２２７は、それぞれコイル２１３およびコイル２２３を被覆する誘電体である。包含部２１７および包含部２２７は、例えばポリエチレンやポリイミド、フッ素樹脂、アクリルなどの誘電体で構成することが好ましい。なお、包含部２１７および包含部２２７を構成する誘電体は、ここに挙げた限りではない。また、包含部２１７および包含部２２７を構成する誘電体は、複数種類の誘電体材料を組み合わせた構成としてもよい。 The inclusion part 217 and the inclusion part 227 are dielectrics that cover the coil 213 and the coil 223, respectively. The inclusion part 217 and the inclusion part 227 are preferably made of a dielectric such as polyethylene, polyimide, fluororesin, or acrylic. Note that the dielectrics constituting the inclusion part 217 and the inclusion part 227 are not limited to those listed here. In addition, the dielectrics constituting the inclusion part 217 and the inclusion part 227 may be configured by combining a plurality of types of dielectric materials.

なお、本実施形態においては、送信アンテナ２１１と受信アンテナ２２１とを同じ構造としているが、同じ構造としなくてもよい。 In the present embodiment, the transmission antenna 211 and the reception antenna 221 have the same structure, but may not have the same structure.

図２０は、本実施形態の送信アンテナ２１１および受信アンテナ２２１を用いた場合のポインティングベクトル（電磁界エネルギー３０）の流れをシミュレーションした結果である。なお、図２０においては、三角形または多角形によって表現された矢尻の先端がポインティングベクトルの方向を示す。ポインティングベクトルの強弱は矢尻の濃淡で表しており、濃い矢尻ほど強度が大きく、淡い矢尻ほど強度が小さい。 FIG. 20 shows the result of simulating the flow of a pointing vector (electromagnetic field energy 30) when the transmitting antenna 211 and the receiving antenna 221 of this embodiment are used. In FIG. 20, the tip of the arrowhead represented by a triangle or polygon indicates the direction of the pointing vector. The strength of the pointing vector is represented by the shading of the arrowhead. The darker arrowhead is stronger and the lighter arrowhead is weaker.

図２０のように、本実施形態によれば、海中環境下において、送信アンテナ２１１から指向性を有する電磁界エネルギーを放射することが可能になる。その結果、給電場所である水中給電ステーションに給電対象である潜水艇２０を精度よく誘導することができる。 As shown in FIG. 20, according to the present embodiment, it is possible to radiate electromagnetic energy having directivity from the transmitting antenna 211 in an underwater environment. As a result, it is possible to accurately guide the submersible craft 20 that is a power supply target to the underwater power supply station that is the power supply location.

（変形例）
図２１および図２２は、本実施形態の送信アンテナ３１１および受信アンテナ３２１の変形例である。 (Modification)
21 and 22 are modifications of the transmission antenna 311 and the reception antenna 321 of this embodiment.

図２１の変形例の送信アンテナ３１１は、上面コイル３１３（第１のコイルとも呼ぶ）と、底面コイル３１４（第２のコイルとも呼ぶ）と、誘電部３１５と、包含部３１７とによって構成される。 21 includes a top coil 313 (also referred to as a first coil), a bottom coil 314 (also referred to as a second coil), a dielectric portion 315, and an inclusion portion 317. .

送信アンテナ３１１の上面コイル３１３および底面コイル３１４のそれぞれは、第１の実施形態に係るコイルと同様の構成をもつ。なお、上面コイル３１３の巻線方向と、底面コイル３１４の巻線方向とは、互いに磁界を強めあうような巻線方向に配置されていることが好ましい。誘電部３１５は、上面コイル３１３と底面コイル３１４との間に配置される。包含部３１７は、上面コイル３１３、誘電部３１５および底面コイル３１４を内含する誘電体である。なお、誘電部３１５の比誘電率Ｅ１は、包含部３１７の比誘電率Ｅ２よりも大きいことが好ましい。すなわち、比誘電率Ｅ１と比誘電率Ｅ２とは、以下の式１を満たすことが好ましい
Ｅ１＞Ｅ２・・・（１）
同様に、図２１の変形例の受信アンテナ３２１は、上面コイル３２３と、底面コイル３２４と、誘電部３２５と、包含部３２７とによって構成される。受信アンテナ３２１の上面コイル３２３、底面コイル３２４、誘電部３２５および包含部３２７は、それぞれ送信アンテナ３１１の上面コイル３１３、底面コイル３１４、誘電部３１５および包含部３１７に対応して同様の構成をもつ。 Each of the top coil 313 and bottom coil 314 of the transmission antenna 311 has the same configuration as the coil according to the first embodiment. Note that the winding direction of the top coil 313 and the winding direction of the bottom coil 314 are preferably arranged in such a winding direction that strengthens the magnetic field. The dielectric portion 315 is disposed between the top coil 313 and the bottom coil 314. The inclusion part 317 is a dielectric that includes the top coil 313, the dielectric part 315, and the bottom coil 314. The relative dielectric constant E1 of the dielectric portion 315 is preferably larger than the relative dielectric constant E2 of the inclusion portion 317. That is, it is preferable that the relative permittivity E1 and the relative permittivity E2 satisfy the following formula 1. E1> E2 (1)
Similarly, the receiving antenna 321 of the modification of FIG. 21 includes a top coil 323, a bottom coil 324, a dielectric part 325, and an inclusion part 327. The top coil 323, bottom coil 324, dielectric part 325, and inclusion part 327 of the receiving antenna 321 have the same configuration corresponding to the top coil 313, bottom coil 314, dielectric part 315, and inclusion part 317 of the transmission antenna 311, respectively. .

図２１の変形例によれば、上面コイルと底面コイルとを磁界を強めあう向きに配置し、かつ上面コイルと底面コイルとの間に包含部よりも高い誘電率の誘電体を挟むことによって、同一サイズでありながらより低い周波数で動作することが可能になる。その結果、小型でありながら、より高い指向性を有する電磁界エネルギーを放射するアンテナを構成することが可能になる。 According to the modification of FIG. 21, by arranging the top coil and the bottom coil in a direction that strengthens the magnetic field, and sandwiching a dielectric having a higher dielectric constant than the inclusion portion between the top coil and the bottom coil, It is possible to operate at a lower frequency while being the same size. As a result, it is possible to configure an antenna that radiates electromagnetic energy having higher directivity while being small.

図２２の変形例は、図２１の変形例において、上面コイル側と底面コイル側とで包含部の厚みが異なるように構成する例である。 The modification of FIG. 22 is an example in which the thickness of the inclusion portion is different between the top coil side and the bottom coil side in the modification of FIG.

図２２の変形例の送信アンテナ４１１は、上面コイル４１３と、底面コイル４１４と、誘電部４１５と、包含部４１７とによって構成される。同様に、図２２の変形例の受信アンテナ４２１は、上面コイル４２３と、底面コイル４２４と、誘電部４２５と、包含部４２７とによって構成される。 The transmission antenna 411 of the modified example of FIG. 22 includes a top coil 413, a bottom coil 414, a dielectric part 415, and an inclusion part 417. Similarly, the receiving antenna 421 of the modified example of FIG. 22 includes a top coil 423, a bottom coil 424, a dielectric part 425, and an inclusion part 427.

送信アンテナ４１１では、底面コイル４１４側に比べて上面コイル４１３側の包含部４１７の厚みが小さい。同様に、受信アンテナ４２１では、底面コイル４２４側に比べて上面コイル４２３側の包含部４２７の厚みが小さい。すなわち、送信アンテナ４１１および受信アンテナ４２１において、上面コイル側の包含部の厚みＸと、底面コイル側の包含部の厚みＹとの間には、以下の式２の関係が成り立つ。
Ｘ＜Ｙ・・・（２）
図２３は、図２２の変形例について、Ｙ／Ｘと給電効率との関係をプロットしたグラフである。図２３のように、図２２の変形例によれば、底面コイル側の包含部の厚みＹに比べて上面コイル側の包含部の厚みＸを小さくするのにつれて、アンテナにおける損失が低減して給電効率が向上する。その結果、給電効率が向上するため、潜水艇への高効率な給電が可能になる。 In the transmission antenna 411, the thickness of the inclusion portion 417 on the top coil 413 side is smaller than that on the bottom coil 414 side. Similarly, in the reception antenna 421, the thickness of the inclusion portion 427 on the top coil 423 side is smaller than that on the bottom coil 424 side. That is, in the transmission antenna 411 and the reception antenna 421, the relationship of the following formula 2 is established between the thickness X of the inclusion portion on the top coil side and the thickness Y of the inclusion portion on the bottom coil side.
X <Y (2)
FIG. 23 is a graph plotting the relationship between Y / X and power supply efficiency for the modification of FIG. As shown in FIG. 23, according to the modification of FIG. 22, as the thickness X of the inclusion portion on the top coil side is made smaller than the thickness Y of the inclusion portion on the bottom coil side, the loss in the antenna is reduced. Efficiency is improved. As a result, since the power feeding efficiency is improved, highly efficient power feeding to the submersible craft is possible.

以上の本発明の各実施形態に関しては、移動体として潜水艇、給電装置として水中給電ステーションを想定して説明した。しかしながら、本発明の各実施形態に係る移動体および給電装置は、潜水艇および水中給電ステーションに限定されない。例えば、移動体としては、潜水艇の母船や船舶、ロボット、漁船、水夫などを想定することができる。また、例えば、給電装置としては、潜水艇の母船や大型船、ロボット、給電用船舶、発電所、海洋資源開発施設、港湾施設などを想定することができる。 Each embodiment of the present invention described above has been described assuming a submersible craft as a moving body and an underwater power supply station as a power supply device. However, the moving body and the power feeding device according to each embodiment of the present invention are not limited to the submersible craft and the underwater power feeding station. For example, as a moving body, a mother ship or a ship of a submersible craft, a robot, a fishing boat, a sailor, and the like can be assumed. In addition, for example, as a power feeding device, a submarine mother ship or large ship, a robot, a power feeding ship, a power plant, a marine resource development facility, a port facility, or the like can be assumed.

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

１給電システム
１０水中給電ステーション
１１送信アンテナ
１３給電手段
１５通信手段
１７電磁界エネルギー発生手段
２０潜水艇
２１受信アンテナ
２２制御手段
２３受電手段
２４蓄電手段
２５通信手段
２７受信手段
２８誘導機能
２１１、３１１、４１１送信アンテナ
２１３、２２３コイル
２１７、２２７、３１７、３２７、４１７、４２７包含部
２２１、３２１、４２１受信アンテナ
３１３、３２３、４１３、４２３上面コイル
３１４、３２４、４１４、４２４底面コイル
３１５、３２５、４１５、４２５誘電部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system 10 Underwater power supply station 11 Transmission antenna 13 Power supply means 15 Communication means 17 Electromagnetic field energy generation means 20 Submersible boat 21 Reception antenna 22 Control means 23 Power reception means 24 Power storage means 25 Communication means 27 Reception means 28 Guidance functions 211, 311 411 Transmitting antenna 213, 223 Coil 217, 227, 317, 327, 417, 427 Inclusion part 221, 321, 421 Receiving antenna 313, 323, 413, 423 Top surface coil 314, 324, 414, 424 Bottom surface coil 315, 325, 415 425 Dielectric part

Claims

A power feeding device having a transmitting antenna having directivity under an underwater environment, and transmitting electromagnetic energy from the transmitting antenna;
A receiving antenna having directivity in an underwater environment, and a moving body for receiving the electromagnetic field energy transmitted from the power feeding device,
The moving body is
Control means for guiding itself to a direction in which the electromagnetic field energy received by the reception antenna increases, and guiding itself to a power feeding position that receives wireless power feeding from the power feeding device;
The transmitting antenna is
Send a digital signal of variable communication rate underwater,
The receiving antenna is
Receiving the digital signal transmitted by the transmitting antenna;
The control means includes
A power feeding system for guiding the moving body in a direction in which a communication rate of the received digital signal is increased.

The power supply device
Electromagnetic field energy generating means for generating the electromagnetic field energy and sending the generated electromagnetic field energy to the transmitting antenna;
Power supply means for wirelessly supplying power to the moving body;
The power feeding system according to claim 1, further comprising a first communication unit that communicates with the mobile body.

The moving body is
Receiving means for receiving the electromagnetic field energy received by the receiving antenna and transmitting information on the electromagnetic field energy to the control means;
Power receiving means for receiving power from the power supply means by wireless power feeding;
Power storage means for storing the power received by the power receiving means;
The power supply system according to claim 2, further comprising: a second communication unit that communicates with the power supply apparatus.

The power feeding system according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the transmission antenna and the reception antenna includes a plurality of antennas.

At least one of the transmitting antenna and the receiving antenna is
A coil composed of one or more windings;
The power feeding system according to any one of claims 1 to 4, further comprising an inclusion portion that is a dielectric including the coil.

At least one of the transmitting antenna and the receiving antenna is
A first coil composed of one or more turns of conductive wire;
A second coil that is constituted by one or more turns of conductive wire and is arranged so as to reinforce the magnetic field with each other;
A dielectric part that is a dielectric sandwiched between the first and second coils;
The inclusion part which contains the said 1st coil, the said 2nd coil, and the said dielectric material, and is a dielectric material whose dielectric constant is smaller than the said dielectric part is included in any one of Claims 1 thru | or 4 The power supply system described.

The first coil is disposed closer to the opposing antenna than the second coil,
7. The power feeding system according to claim 6, wherein in the inclusion portion of at least one of the transmission antenna and the reception antenna, the thickness on the second coil side is larger than the thickness on the first coil side.

A receiving antenna that has directivity in an underwater environment and receives electromagnetic energy transmitted from a power feeding device;
Control means for guiding itself to a direction in which the electromagnetic field energy received by the receiving antenna is increased, and guiding the power to a power feeding position that receives wireless power feeding from the power feeding device;
The receiving antenna is
Receiving a digital signal of a variable communication rate transmitted from a transmission antenna of the power supply device;
The control means includes
A moving body that guides in a direction in which the communication rate of the received digital signal increases.