JP6622157B2 - 水中非接触給電装置 - Google Patents
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Description
本発明は、水中非接触給電装置に関する。すなわち、水中（海中）で水中ロボットに非接触で電力を供給する、水中非接触給電装置に関するものである。
《従来技術》
例えば海底で、長時間の潜水作業を行う場合、水中ロボットが使用されている。この種の水中ロボットとしては、図３の（１）図中に示した耐圧構造で自律遊泳移動型の海中無人探査機ＡＵＶ１が、代表的である。
そして、ＡＵＶ１への電力供給には、水中非接触給電装置（ＷＰＴ）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）が用いられている。
すなわち、海底電源ベース２のバッテリーに充電，貯蔵された電力が、水中（海中）３において非接触でＡＵＶ１のバッテリーに供給されるが、このような海底電源ベース２とＡＵＶ１間の電力授受には、水中非接触給電装置が必要不可欠であり、必須的に用いられている。
ところで非接触給電装置としては、例えば電気自動車等にワイヤレス給電する陸上用（空中用）のものが、現在広く知られており、開発，実用化が進行している。
例えば海底で、長時間の潜水作業を行う場合、水中ロボットが使用されている。この種の水中ロボットとしては、図３の（１）図中に示した耐圧構造で自律遊泳移動型の海中無人探査機ＡＵＶ１が、代表的である。
そして、ＡＵＶ１への電力供給には、水中非接触給電装置（ＷＰＴ）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）が用いられている。
すなわち、海底電源ベース２のバッテリーに充電，貯蔵された電力が、水中（海中）３において非接触でＡＵＶ１のバッテリーに供給されるが、このような海底電源ベース２とＡＵＶ１間の電力授受には、水中非接触給電装置が必要不可欠であり、必須的に用いられている。
ところで非接触給電装置としては、例えば電気自動車等にワイヤレス給電する陸上用（空中用）のものが、現在広く知られており、開発，実用化が進行している。
《従来技術》
図３の（２）図は、ＡＵＶ１用の従来の水中非接触給電装置４の説明に供する。この従来の水中非接触給電装置４は、上述した陸上用の一般的な非接触給電装置と同様、電磁誘導の相互誘導作用に基づく磁界結合方式（コイルによる磁界共鳴結合方式）により、送電側回路５の送電コイル６から、非接触で対向位置せしめられた受電側回路７の受電コイル８に、水中（海中）３において電力を供給する。
すなわち給電に際しては、海底電源ベース２側の送電側回路５において、送電コイル６が、高周波電源からの高周波交流を励磁電流として通電される。もって送電コイル６と、ＡＵＶ１側の受電側回路７の受電コイル８間に、磁束の磁路が形成されて電磁結合され、もって受電側回路７のバッテリー９が給電，充電される。
そして、送電コイル６や受電コイル８は、それぞれ送電カプラー１０や受電カプラー１１の容器内に、収められていた。
図３の（２）図は、ＡＵＶ１用の従来の水中非接触給電装置４の説明に供する。この従来の水中非接触給電装置４は、上述した陸上用の一般的な非接触給電装置と同様、電磁誘導の相互誘導作用に基づく磁界結合方式（コイルによる磁界共鳴結合方式）により、送電側回路５の送電コイル６から、非接触で対向位置せしめられた受電側回路７の受電コイル８に、水中（海中）３において電力を供給する。
すなわち給電に際しては、海底電源ベース２側の送電側回路５において、送電コイル６が、高周波電源からの高周波交流を励磁電流として通電される。もって送電コイル６と、ＡＵＶ１側の受電側回路７の受電コイル８間に、磁束の磁路が形成されて電磁結合され、もって受電側回路７のバッテリー９が給電，充電される。
そして、送電コイル６や受電コイル８は、それぞれ送電カプラー１０や受電カプラー１１の容器内に、収められていた。
ところで、上述した陸上用の非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，２に示されたものが挙げられる。水中非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献３に示されたものが挙げられる。
特開２０１２−０１６１０６号公報
特開２０１２−１４３１０６号公報
特開２０１５−２３１３０７号公報
さて、このような従来の水中非接触給電装置４については、次のような問題が課題として指摘されていた。
図４は、従来の水中非接触給電装置４の送電カプラー１０や受電カプラー１１の断面説明図である。同図にも示したように、送電側回路５側の送電カプラー１０内には、送電コイル６，フェライトコア１２，均圧油１３等が、収められていた。受電側回路７側の受電カプラー１１内には、受電コイル８，フェライトコア１４，均圧油１３等が、収められていた。
そこで、従来の磁界結合方式の水中非接触給電装置４については、小型軽量化の要求に反する、という問題が指摘されていた。特に、受電カプラー１１について、より一層の小型軽量化が要求されていた。
図４は、従来の水中非接触給電装置４の送電カプラー１０や受電カプラー１１の断面説明図である。同図にも示したように、送電側回路５側の送電カプラー１０内には、送電コイル６，フェライトコア１２，均圧油１３等が、収められていた。受電側回路７側の受電カプラー１１内には、受電コイル８，フェライトコア１４，均圧油１３等が、収められていた。
そこで、従来の磁界結合方式の水中非接触給電装置４については、小型軽量化の要求に反する、という問題が指摘されていた。特に、受電カプラー１１について、より一層の小型軽量化が要求されていた。
これらについて、更に詳述する。従来の水中非接触給電装置４は、前述したように磁界結合方式よりなっており、その送電コイル６や受電コイル８は、材料に銅が使用され、フェライトコア１２，１４が、磁性材料として必須的に使用されていた。
更に、絶縁油の均圧油１３が、海底等の高水圧に耐えるべく、送電カプラー１０や受電カプラー１１の容器内ボイド空間１５に充填，封入されていた。
すなわち、送電カプラー１０や受電カプラー１１は、可堯性ケースよりなり、水圧変化に伴い圧が均圧油１３に伝達されて、内外圧が均圧化される構造よりなっていた。なお図中１６はリード線、１７はその収納ホースであり、図示例ではその内部にも均圧油１３が充填，封入されている。
そこで従来の水中非接触給電装置４は、送電カプラー１０や受電カプラー１１について、重量が嵩み容積が大型化し、小型軽量化のニーズにマッチしない、という問題が指摘されていた。
特に、ＡＵＶ１等の水中遊泳移動型ロボットについては、小型軽量化の要求が厳しく、その重量と浮量（浮力）がほぼ等しい中性浮力状態が、設計目標となっている。
もって、ＡＵＶ１等に設けられる水中非接触給電装置４に関しても、受電カプラー１１の小型軽量化の要求が厳しかった。又、水中電源ベース２側に関しても、これに準じ、送電カプラー１０の小型軽量化の要求が厳しかった。
なお、前述した均圧化構造に関しては、特開２００１−１１０３８０号公報，特開平１１−１６６０８号公報，特開昭４９−８５５３０号公報等を参照。
更に、絶縁油の均圧油１３が、海底等の高水圧に耐えるべく、送電カプラー１０や受電カプラー１１の容器内ボイド空間１５に充填，封入されていた。
すなわち、送電カプラー１０や受電カプラー１１は、可堯性ケースよりなり、水圧変化に伴い圧が均圧油１３に伝達されて、内外圧が均圧化される構造よりなっていた。なお図中１６はリード線、１７はその収納ホースであり、図示例ではその内部にも均圧油１３が充填，封入されている。
そこで従来の水中非接触給電装置４は、送電カプラー１０や受電カプラー１１について、重量が嵩み容積が大型化し、小型軽量化のニーズにマッチしない、という問題が指摘されていた。
特に、ＡＵＶ１等の水中遊泳移動型ロボットについては、小型軽量化の要求が厳しく、その重量と浮量（浮力）がほぼ等しい中性浮力状態が、設計目標となっている。
もって、ＡＵＶ１等に設けられる水中非接触給電装置４に関しても、受電カプラー１１の小型軽量化の要求が厳しかった。又、水中電源ベース２側に関しても、これに準じ、送電カプラー１０の小型軽量化の要求が厳しかった。
なお、前述した均圧化構造に関しては、特開２００１−１１０３８０号公報，特開平１１−１６６０８号公報，特開昭４９−８５５３０号公報等を参照。
《本発明について》
本発明の水中非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、カプラーの小型軽量化が実現され、第２に、しかもこれが簡単容易に実現される、水中非接触給電装置を提案することを目的とする。
本発明の水中非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、カプラーの小型軽量化が実現され、第２に、しかもこれが簡単容易に実現される、水中非接触給電装置を提案することを目的とする。
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の水中非接触給電装置は、送電側回路から受電側回路に、高周波電界結合に基づき非接触で電力を供給する。
そして、該送電側回路の送電電極と該受電側回路の受電電極とが、給電に際し、水ギャップを存し非接触で対応位置して、該水ギャップの水を誘電体として静電容量が形成される。
該送電側回路は水中電源ベース側に設けられ、該受電側回路は水中ロボット側に設けられており、該送電電極と該受電電極は、対応する板状をなし、給電に際し内外の関係で対応位置する。
該送電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり送電カプラーを形成し、該送電カプラーは、該水中電源ベースに対し別体か付設取付けされている。該送電電極以外の該送電側回路は、該水中電源ベース内に設けられており、もって、該送電カプラーが小型軽量化されている。
又、該受電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり受電カプラーを形成し、該受電カプラーは、該水中ロボットに対し別体か付設取付けされている。該受電電極以外の該受電側回路は、該水中ロボット内に設けられており、もって、該受電カプラーが小型軽量化されている。
そして該絶縁被膜は、膜厚が数１０μｍ単位で、比誘電率が２０以下の材料よりなる。水ギャップ間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる。
このように、比誘電率が２０以下の該絶縁被膜の膜厚を、該水ギャップ間隔に対し極めて小さく設定した組み合わせにより、該水ギャップの水の高い比誘電率を生かした、該水と該絶縁被膜との合成静電容量が得られる。
もって、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする。
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の水中非接触給電装置は、送電側回路から受電側回路に、高周波電界結合に基づき非接触で電力を供給する。
そして、該送電側回路の送電電極と該受電側回路の受電電極とが、給電に際し、水ギャップを存し非接触で対応位置して、該水ギャップの水を誘電体として静電容量が形成される。
該送電側回路は水中電源ベース側に設けられ、該受電側回路は水中ロボット側に設けられており、該送電電極と該受電電極は、対応する板状をなし、給電に際し内外の関係で対応位置する。
該送電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり送電カプラーを形成し、該送電カプラーは、該水中電源ベースに対し別体か付設取付けされている。該送電電極以外の該送電側回路は、該水中電源ベース内に設けられており、もって、該送電カプラーが小型軽量化されている。
又、該受電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり受電カプラーを形成し、該受電カプラーは、該水中ロボットに対し別体か付設取付けされている。該受電電極以外の該受電側回路は、該水中ロボット内に設けられており、もって、該受電カプラーが小型軽量化されている。
そして該絶縁被膜は、膜厚が数１０μｍ単位で、比誘電率が２０以下の材料よりなる。水ギャップ間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる。
このように、比誘電率が２０以下の該絶縁被膜の膜厚を、該水ギャップ間隔に対し極めて小さく設定した組み合わせにより、該水ギャップの水の高い比誘電率を生かした、該水と該絶縁被膜との合成静電容量が得られる。
もって、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の水中非接触給電装置は、請求項１において、該送電側回路および該受電側回路は、少なくも一方に共振コイルが配されている。
そして給電に際して、該送電側回路および該受電側回路には、静電容量を形成する該送電電極および該受電電極と、該共振コイルとで、共振回路が形成される。
もって共振結合により、この面からも、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする。
請求項２の水中非接触給電装置は、請求項１において、該送電側回路および該受電側回路は、少なくも一方に共振コイルが配されている。
そして給電に際して、該送電側回路および該受電側回路には、静電容量を形成する該送電電極および該受電電極と、該共振コイルとで、共振回路が形成される。
もって共振結合により、この面からも、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする。
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）給電に際し、水中ロボットが水中電源ベースに対応停止され、水中ロボット側の受電カプラーが、水中電源ベース側の送電カプラーに、水ギャップを存し対応位置決めされる。
（２）従って送電電極と受電電極も、水ギャップを存し内外の関係で対応位置し、もって水ギャップの水を誘電体として、静電容量が形成される。
（３）そこで、水中電源ベース側の送電側回路から、水中ロボット側の受電側回路に、高周波電界結合に基づき、電力が供給される。
（４）そして、送電側回路および受電側回路は、少なくとも一方に共振コイルが配されており、もって、静電容量を形成され送電電極および受電電極との間で、共振回路が形成される。送電側回路の高周波電源の電源周波数は、共振回路の共振周波数と等しく揃えられる。
これらにより電界結合は、共振結合によって電力供給量増大が図られる。
（５）なお送電カプラーは、送電電極と、膜厚数１０ミクロン単位の絶縁被膜とからなる。受電カプラーは、受電電極と、膜厚数１０ミクロン単位の絶縁被膜とからなる。水ギャップ間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる。絶縁被膜の比誘電率は、２０以下よりなる。
（６）もって、水ギャップの水の高い比誘電率を生かした合成静電容量が得られ、この面からも電力供給量が増大される。
（７）この水中非接触給電装置は、送電カプラーおよび受電カプラーが、上述したように、それぞれ極薄被膜付の電極よりなるので、大幅に小型軽量化される。
（８）そして、このような小型軽量化は、水中での電界結合方式を採用したことにより、簡単容易に実現される。
（９）そこで、本発明は次の効果を発揮する。
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）給電に際し、水中ロボットが水中電源ベースに対応停止され、水中ロボット側の受電カプラーが、水中電源ベース側の送電カプラーに、水ギャップを存し対応位置決めされる。
（２）従って送電電極と受電電極も、水ギャップを存し内外の関係で対応位置し、もって水ギャップの水を誘電体として、静電容量が形成される。
（３）そこで、水中電源ベース側の送電側回路から、水中ロボット側の受電側回路に、高周波電界結合に基づき、電力が供給される。
（４）そして、送電側回路および受電側回路は、少なくとも一方に共振コイルが配されており、もって、静電容量を形成され送電電極および受電電極との間で、共振回路が形成される。送電側回路の高周波電源の電源周波数は、共振回路の共振周波数と等しく揃えられる。
これらにより電界結合は、共振結合によって電力供給量増大が図られる。
（５）なお送電カプラーは、送電電極と、膜厚数１０ミクロン単位の絶縁被膜とからなる。受電カプラーは、受電電極と、膜厚数１０ミクロン単位の絶縁被膜とからなる。水ギャップ間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる。絶縁被膜の比誘電率は、２０以下よりなる。
（６）もって、水ギャップの水の高い比誘電率を生かした合成静電容量が得られ、この面からも電力供給量が増大される。
（７）この水中非接触給電装置は、送電カプラーおよび受電カプラーが、上述したように、それぞれ極薄被膜付の電極よりなるので、大幅に小型軽量化される。
（８）そして、このような小型軽量化は、水中での電界結合方式を採用したことにより、簡単容易に実現される。
（９）そこで、本発明は次の効果を発揮する。
《第１の効果》
第１に、カプラーの小型軽量化が、実現される。
本発明の水中非接触給電装置は、水中において電界結合方式を採用したことにより、非接触で電力を供給する。
そこで、送電側回路側の送電カプラーが、絶縁被膜付の送電電極よりなり、受電側回路側の受電カプラーが、絶縁被膜付の受電電極よりなり、送電カプラーや受電カプラーが大きく小型軽量化される。その重量や容積が大幅に減少する。
すなわち、この種従来技術の非接触給電装置は、前述したように磁界結合方式を採用していたので、送電カプラーや受電カプラーが重く大型化し、重量や容積に問題が指摘されていたが、本発明によると、それぞれ１／５程度まで軽量化，小型化される。
もって、ＡＵＶ等の水中ロボットの一層の小型軽量化に寄与でき、水中電源ベースの小型軽量化にも勿論寄与可能である。
第１に、カプラーの小型軽量化が、実現される。
本発明の水中非接触給電装置は、水中において電界結合方式を採用したことにより、非接触で電力を供給する。
そこで、送電側回路側の送電カプラーが、絶縁被膜付の送電電極よりなり、受電側回路側の受電カプラーが、絶縁被膜付の受電電極よりなり、送電カプラーや受電カプラーが大きく小型軽量化される。その重量や容積が大幅に減少する。
すなわち、この種従来技術の非接触給電装置は、前述したように磁界結合方式を採用していたので、送電カプラーや受電カプラーが重く大型化し、重量や容積に問題が指摘されていたが、本発明によると、それぞれ１／５程度まで軽量化，小型化される。
もって、ＡＵＶ等の水中ロボットの一層の小型軽量化に寄与でき、水中電源ベースの小型軽量化にも勿論寄与可能である。
《第２の効果》
第２に、しかもこのような小型軽量化は、簡単容易に実現される。
本発明の水中非接触給電装置は、電界結合方式を採用したことにより、送電カプラーが、絶縁被膜付の送電電極により構成され、受電カプラーが絶縁被膜付の受電電極により構成されている。このような簡単な構成により、前述した小型軽量化が容易に実現される。
前述した従来技術の磁界結合方式の非接触給電装置のカプラーのように、コイル，フェライト，均圧油，容器等にて構成されていたのに比し、構成が大幅に簡単容易化される。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
第２に、しかもこのような小型軽量化は、簡単容易に実現される。
本発明の水中非接触給電装置は、電界結合方式を採用したことにより、送電カプラーが、絶縁被膜付の送電電極により構成され、受電カプラーが絶縁被膜付の受電電極により構成されている。このような簡単な構成により、前述した小型軽量化が容易に実現される。
前述した従来技術の磁界結合方式の非接触給電装置のカプラーのように、コイル，フェライト，均圧油，容器等にて構成されていたのに比し、構成が大幅に簡単容易化される。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《水中ロボット等について》
本発明の水中非接触給電装置１８は、代表的には水中ロボットへの給電用に使用される。そこでまず、水中ロボット等について、図３の（１）図を参照して説明する。
強大な水圧のかかる深海、例えば水深１，０００ｍ更には水深３，０００ｍ程度の海中３で、調査，計測等の作業を行う水中ロボットとしては、耐圧構造のＡＵＶ１やＲＯＶ１９が代表的である。
ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）１は、海中３を通信制御により無軌道で移動，航行できる、自律遊泳移動型の海中無人探査機よりなる。
ＲＯＶ（Ｒｅｍｏｔｅｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）１９は、母船２０とケーブル２１でつながれており、ケーブル２１を介し電力を受け通信制御されて、無軌道で移動する遠隔操作型の海中無人探査機よりなる。
海底電源ベース２は、ＡＵＶ１へ電力を供給すべく海底に設けられた電源基地であり、母船２０から例えばＲＯＶ１９を使って、そのバッテリー（図示せず）に電力が充電，貯蔵される。
もって、海底電源ベース２のバッテリーに貯蔵された電力が、ＡＵＶ１のバッテリー（負荷）２２（図１の（４）図等を参照）に供給される。このような海中３，海底２３における、海底電源ベース２とＡＵＶ１間の電力授受に、水中非接触給電装置１８が使用される。
水中ロボット等については、以上のとおり。
《水中ロボット等について》
本発明の水中非接触給電装置１８は、代表的には水中ロボットへの給電用に使用される。そこでまず、水中ロボット等について、図３の（１）図を参照して説明する。
強大な水圧のかかる深海、例えば水深１，０００ｍ更には水深３，０００ｍ程度の海中３で、調査，計測等の作業を行う水中ロボットとしては、耐圧構造のＡＵＶ１やＲＯＶ１９が代表的である。
ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）１は、海中３を通信制御により無軌道で移動，航行できる、自律遊泳移動型の海中無人探査機よりなる。
ＲＯＶ（Ｒｅｍｏｔｅｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）１９は、母船２０とケーブル２１でつながれており、ケーブル２１を介し電力を受け通信制御されて、無軌道で移動する遠隔操作型の海中無人探査機よりなる。
海底電源ベース２は、ＡＵＶ１へ電力を供給すべく海底に設けられた電源基地であり、母船２０から例えばＲＯＶ１９を使って、そのバッテリー（図示せず）に電力が充電，貯蔵される。
もって、海底電源ベース２のバッテリーに貯蔵された電力が、ＡＵＶ１のバッテリー（負荷）２２（図１の（４）図等を参照）に供給される。このような海中３，海底２３における、海底電源ベース２とＡＵＶ１間の電力授受に、水中非接触給電装置１８が使用される。
水中ロボット等については、以上のとおり。
《本発明の概要》
以下、本発明の水中非接触給電装置１８について、図１，図２を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の水中非接触給電装置１８は、上述したように水中（海中）３において、送電側回路２４から受電側回路２５に、高周波電界結合に基づき非接触で電力を供給する。
すなわち、送電側回路２４の送電電極２６と受電側回路２５の受電電極２７とが、給電に際し水ギャップＧを存し非接触で対応位置し、水ギャップＧの水を誘電体として静電容量Ｃが形成される。
そして送電側回路２４は水中電源ベース２側に設けられ、受電側回路２５は、ＡＵＶ１等の水中ロボット側に設けられる。送電電極２６と受電電極２７は、対応する板状をなし、給電に際し内外の関係で対応位置すると共に、送電電極２６が送電カプラー２８を形成し、受電電極２７が受電カプラー２９を形成する。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。
以下、本発明の水中非接触給電装置１８について、図１，図２を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の水中非接触給電装置１８は、上述したように水中（海中）３において、送電側回路２４から受電側回路２５に、高周波電界結合に基づき非接触で電力を供給する。
すなわち、送電側回路２４の送電電極２６と受電側回路２５の受電電極２７とが、給電に際し水ギャップＧを存し非接触で対応位置し、水ギャップＧの水を誘電体として静電容量Ｃが形成される。
そして送電側回路２４は水中電源ベース２側に設けられ、受電側回路２５は、ＡＵＶ１等の水中ロボット側に設けられる。送電電極２６と受電電極２７は、対応する板状をなし、給電に際し内外の関係で対応位置すると共に、送電電極２６が送電カプラー２８を形成し、受電電極２７が受電カプラー２９を形成する。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。
以下、本発明の詳細について説明する。
《送電側回路２４について》
まず、水中非接触給電装置１８の１次側の送電側回路２４については、次のとおり。送電側回路２４は、水中（海底）電源ベース２（図３の（１）図も参照）側に設けられている。
送電側回路２４の送電電極２６は、送電カプラー２８を形成し、送電カプラー２８は、水中電源ベース２から離れた別体として設けられることもあるが、水中電源ベース２に付設取付けされることもある。送電側回路２４は、このような送電カプラー２８の送電電極２６以外、水中電源ベース２内に設けられる（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）。
そして送電電極２６は、高周波電源３０に接続されている。高周波電源３０は、バッテリーや高周波インバータ等を備え、例えば４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ等、数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、図示例では絶縁トランス３１を介し、送電電極２６に向けて通電する。
送電側回路２４については、以上のとおり。
《送電側回路２４について》
まず、水中非接触給電装置１８の１次側の送電側回路２４については、次のとおり。送電側回路２４は、水中（海底）電源ベース２（図３の（１）図も参照）側に設けられている。
送電側回路２４の送電電極２６は、送電カプラー２８を形成し、送電カプラー２８は、水中電源ベース２から離れた別体として設けられることもあるが、水中電源ベース２に付設取付けされることもある。送電側回路２４は、このような送電カプラー２８の送電電極２６以外、水中電源ベース２内に設けられる（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）。
そして送電電極２６は、高周波電源３０に接続されている。高周波電源３０は、バッテリーや高周波インバータ等を備え、例えば４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ等、数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、図示例では絶縁トランス３１を介し、送電電極２６に向けて通電する。
送電側回路２４については、以上のとおり。
《受電側回路２５について》
水中非接触給電装置１８の２次側の受電側回路２５については、次のとおり。受電側回路２５は、水中ロボットつまりＡＵＶ１（図３の（１）図も参照）側に設けられている。
受電側回路２５の受電電極２７は、受電カプラー２９を形成し、ＡＵＶ１に付設取付けされるが、離れた別体とすることも可能である。受電カプラー２９の受電電極２７以外の受電側回路２５は、ＡＵＶ１内に設けられる（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）。
そして受電電極２７は、図示例では絶縁トランス３２を介し、バッテリー（負荷）２２に接続されている。すなわち、その出力はコンバータや平滑コンデンサ等を介し、直流変換されてバッテリー２２に供給される。そして充電されたバッテリー２２にて、必要に応じインバータを介しモータ等の所定負荷が駆動される。
受電側回路２５については、以上のとおり。
水中非接触給電装置１８の２次側の受電側回路２５については、次のとおり。受電側回路２５は、水中ロボットつまりＡＵＶ１（図３の（１）図も参照）側に設けられている。
受電側回路２５の受電電極２７は、受電カプラー２９を形成し、ＡＵＶ１に付設取付けされるが、離れた別体とすることも可能である。受電カプラー２９の受電電極２７以外の受電側回路２５は、ＡＵＶ１内に設けられる（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）。
そして受電電極２７は、図示例では絶縁トランス３２を介し、バッテリー（負荷）２２に接続されている。すなわち、その出力はコンバータや平滑コンデンサ等を介し、直流変換されてバッテリー２２に供給される。そして充電されたバッテリー２２にて、必要に応じインバータを介しモータ等の所定負荷が駆動される。
受電側回路２５については、以上のとおり。
《共振回路について》
共振回路については、次のとおり。この水中非接触給電装置１８において、送電側回路２４および受電側回路２５は、少なくも一方に共振コイル３３（３４）が配されており、図示例では両方に共振コイル３３，３４が配されている。これと共に、送電側回路２４の高周波電源３０の電源周波数が、共振回路の共振周波数と等しく揃えられている。
そこで給電に際して、送電側回路２４および受電側回路２５には、静電容量を形成する送電電極２６，受電電極２７と共振コイル３３，３４とのループで、共振回路が形成され、もって共振結合による電力供給量の増大が図られている。
なお共振コイル３３，３４は、図示例では送電電極２６や受電電極２７に対し並列に設けられているが、直列に設けることも可能である。
そして、電界結合の共振周波数ｆは、下記数式１で表わされる。そこで高周波電源３０の電源周波数をｆに取ることにより、共振結合により、バッテリー２２に高周波電流が流れ、給電が実施される。数式１中、Ｃ１，Ｃ２は静電容量（後述を参照）、Ｌ１，Ｌ２は共振コイル３３，３４のインダクタンスである。
共振回路については、以上のとおり。
共振回路については、次のとおり。この水中非接触給電装置１８において、送電側回路２４および受電側回路２５は、少なくも一方に共振コイル３３（３４）が配されており、図示例では両方に共振コイル３３，３４が配されている。これと共に、送電側回路２４の高周波電源３０の電源周波数が、共振回路の共振周波数と等しく揃えられている。
そこで給電に際して、送電側回路２４および受電側回路２５には、静電容量を形成する送電電極２６，受電電極２７と共振コイル３３，３４とのループで、共振回路が形成され、もって共振結合による電力供給量の増大が図られている。
なお共振コイル３３，３４は、図示例では送電電極２６や受電電極２７に対し並列に設けられているが、直列に設けることも可能である。
そして、電界結合の共振周波数ｆは、下記数式１で表わされる。そこで高周波電源３０の電源周波数をｆに取ることにより、共振結合により、バッテリー２２に高周波電流が流れ、給電が実施される。数式１中、Ｃ１，Ｃ２は静電容量（後述を参照）、Ｌ１，Ｌ２は共振コイル３３，３４のインダクタンスである。
共振回路については、以上のとおり。
《送電カプラー２８，受電カプラー２９について》
送電カプラー２８，受電カプラー２９については、次のとおり。この水中非接触給電装置１８の送電カプラー２８は、送電電極２６と、送電電極２６の少なくとも表面を覆う絶縁被膜３５と、を備えている。受電カプラー２９は、受電電極２７と、受電電極２７の少なくとも表面を覆う絶縁被膜３６と、を備えている。
送電電極２６と受電電極２７は、例えばアルミニウム合金よりなり、対応する板状をなし、給電に際し数ｍｍ単位以上の水ギャップＧのギャップ間隔を介し、内外の関係で対応位置せしめられる。
図１の（２）図の受電電極２７は、ＡＵＶ１の胴体の曲面に沿って張付けられた曲面板状をなし、送電電極２６も、対応する曲面板状をなす。図１の（３）図の送電電極２６そして受電電極２７は、対応する平板状をなす。
絶縁被膜３５，３６としては、膜厚が数１０ミクロン単位よりなり、アルマイト等の陽極酸化被膜が用いられる。その比誘電率が２０以下、代表的には１０未満で、水より一桁以上小さい非導電性材料よりなる。
絶縁被膜３５，３６は、送電電極２６や受電電極２７を全体被覆するのが代表的であるが、これによらず、表面側の電極相互対向面つまり水ギャップＧ接触面（海水接触面）のみを被覆し、裏面側は被覆しないケースも可能である。例えばＡＵＶ１の胴体に、対応する曲面板状の受電電極２７を、直接張り付けるようにすることも可能である。
陽極酸化被膜の絶縁被膜３５，３６は、水中非接触給電装置１８が海中で使用される場合、漏電防止機能を発揮すると共に、送電電極２６や受電電極２７の防食機能も発揮するので、必須的に使用される。
送電カプラー２８，受電カプラー２９については、以上のとおり。
送電カプラー２８，受電カプラー２９については、次のとおり。この水中非接触給電装置１８の送電カプラー２８は、送電電極２６と、送電電極２６の少なくとも表面を覆う絶縁被膜３５と、を備えている。受電カプラー２９は、受電電極２７と、受電電極２７の少なくとも表面を覆う絶縁被膜３６と、を備えている。
送電電極２６と受電電極２７は、例えばアルミニウム合金よりなり、対応する板状をなし、給電に際し数ｍｍ単位以上の水ギャップＧのギャップ間隔を介し、内外の関係で対応位置せしめられる。
図１の（２）図の受電電極２７は、ＡＵＶ１の胴体の曲面に沿って張付けられた曲面板状をなし、送電電極２６も、対応する曲面板状をなす。図１の（３）図の送電電極２６そして受電電極２７は、対応する平板状をなす。
絶縁被膜３５，３６としては、膜厚が数１０ミクロン単位よりなり、アルマイト等の陽極酸化被膜が用いられる。その比誘電率が２０以下、代表的には１０未満で、水より一桁以上小さい非導電性材料よりなる。
絶縁被膜３５，３６は、送電電極２６や受電電極２７を全体被覆するのが代表的であるが、これによらず、表面側の電極相互対向面つまり水ギャップＧ接触面（海水接触面）のみを被覆し、裏面側は被覆しないケースも可能である。例えばＡＵＶ１の胴体に、対応する曲面板状の受電電極２７を、直接張り付けるようにすることも可能である。
陽極酸化被膜の絶縁被膜３５，３６は、水中非接触給電装置１８が海中で使用される場合、漏電防止機能を発揮すると共に、送電電極２６や受電電極２７の防食機能も発揮するので、必須的に使用される。
送電カプラー２８，受電カプラー２９については、以上のとおり。
《電界結合その１》
次に、電界結合について説明する。この水中非接触給電装置１８では、給電に際し、送電側回路２４の送電電極２６と、受電側回路２５の受電電極２７が、水ギャップＧを存し、対応位置する。
すなわち、送電カプラー２８を形成する送電電極２６と受電カプラー２９を形成する受電電極２７とは、絶縁被膜３５，３６を介在させつつ、例えば距離寸法１０ｍｍから数１０ｍｍ程度の水ギャップＧを介し、非接触で正対対応位置する。
そして、水ギャップＧの水を誘電体として、静電容量Ｃつまりコンデンサが形成され、送電側回路２４と受電側回路２５が静電容量Ｃで結合される。
もって、送電側回路２４から受電側回路２５へと、高周波電界結合に基づき、非接触で電力が供給される。このように本発明では、比誘電率が２０℃で８０程度，０℃で８８程度と極めて高い水を、誘電体とした電界結合により、給電が実施される。
ところで図示例では、送電電極２６と受電電極２７が２組用いられ、２組の静電容量Ｃ１，Ｃ２が形成されているが（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）、より多くの複数組の組合わせも可能である。更に、１組のみの組合わせも可能である。
電界結合その１については、以上のとおり。
次に、電界結合について説明する。この水中非接触給電装置１８では、給電に際し、送電側回路２４の送電電極２６と、受電側回路２５の受電電極２７が、水ギャップＧを存し、対応位置する。
すなわち、送電カプラー２８を形成する送電電極２６と受電カプラー２９を形成する受電電極２７とは、絶縁被膜３５，３６を介在させつつ、例えば距離寸法１０ｍｍから数１０ｍｍ程度の水ギャップＧを介し、非接触で正対対応位置する。
そして、水ギャップＧの水を誘電体として、静電容量Ｃつまりコンデンサが形成され、送電側回路２４と受電側回路２５が静電容量Ｃで結合される。
もって、送電側回路２４から受電側回路２５へと、高周波電界結合に基づき、非接触で電力が供給される。このように本発明では、比誘電率が２０℃で８０程度，０℃で８８程度と極めて高い水を、誘電体とした電界結合により、給電が実施される。
ところで図示例では、送電電極２６と受電電極２７が２組用いられ、２組の静電容量Ｃ１，Ｃ２が形成されているが（図１の（４）図，図２の（２）図等を参照）、より多くの複数組の組合わせも可能である。更に、１組のみの組合わせも可能である。
電界結合その１については、以上のとおり。
《電界結合その２》
次に、このような静電容量Ｃによって、実用的な電界結合を如何にして得るかについて、検討する。まず前提として、この水中非接触給電装置１８では、前述したように比誘電率が通常の誘電材料より遥かに高い水を、誘電体として使うので、比較的大きな電気容量が得られ、電界結合による非接触給電が実現可能となっている。
さて図２の（１）図は、この水中非接触給電装置１８の送電電極２６，受電電極２７，絶縁被膜３５，３６，水ギャップＧ等の関係モデル図である。そして、水ギャップＧの水と絶縁被膜３５，３６との合成静電容量Ｃ０は、下記数式２で表わされる。
次に、このような静電容量Ｃによって、実用的な電界結合を如何にして得るかについて、検討する。まず前提として、この水中非接触給電装置１８では、前述したように比誘電率が通常の誘電材料より遥かに高い水を、誘電体として使うので、比較的大きな電気容量が得られ、電界結合による非接触給電が実現可能となっている。
さて図２の（１）図は、この水中非接触給電装置１８の送電電極２６，受電電極２７，絶縁被膜３５，３６，水ギャップＧ等の関係モデル図である。そして、水ギャップＧの水と絶縁被膜３５，３６との合成静電容量Ｃ０は、下記数式２で表わされる。
図２の（１）図や数式２において、ε１は、絶縁被膜３５，３６の比誘電率、ε２は、水ギャップＧの水の比誘電率、ｄ１は、絶縁被膜３５，３６の膜厚（肉厚寸法）、ｄ２は、水ギャップＧのギャップ間隔（距離寸法）とする。ε０は、真空の誘電率、Ｓは、送電電極２６や受電電極２７の面積である。
そして、この水中非接触給電装置１８では、合成静電容量Ｃ０の値が大きいほど、大電力の給電が可能となる。そして上記数式２により、合成静電容量Ｃ０を大とするためにはｄ１＜ｄ２、つまり水ギャップＧの所定ギャップ間隔ｄ２に比し、絶縁被膜３５，３６の膜厚ｄ１を極めて小さく設定，使用し、もってｄ２・ε１＞２ｄ１・ε２が成り立つようにすれば良い。
つまり、前記数式２において、分母第１項が分母第２項に比べ極めて大となる条件を満たせば、下記数式３の近似式が得られるようになる。つまり、この水中非接触給電装置１８において、絶縁被膜３５，３６の合成静電容量Ｃ０への影響を無くし、水ギャップＧの水の高い比誘電率のもとでの合成静電容量Ｃ０が、得られるようになる。
そして、この水中非接触給電装置１８では、合成静電容量Ｃ０の値が大きいほど、大電力の給電が可能となる。そして上記数式２により、合成静電容量Ｃ０を大とするためにはｄ１＜ｄ２、つまり水ギャップＧの所定ギャップ間隔ｄ２に比し、絶縁被膜３５，３６の膜厚ｄ１を極めて小さく設定，使用し、もってｄ２・ε１＞２ｄ１・ε２が成り立つようにすれば良い。
つまり、前記数式２において、分母第１項が分母第２項に比べ極めて大となる条件を満たせば、下記数式３の近似式が得られるようになる。つまり、この水中非接触給電装置１８において、絶縁被膜３５，３６の合成静電容量Ｃ０への影響を無くし、水ギャップＧの水の高い比誘電率のもとでの合成静電容量Ｃ０が、得られるようになる。
これらの具体例については、次のとおり。送電電極２６や受電電極２７として、アルミニウム合金を用い、その電極面積Ｓを０．１ｍ２とした。絶縁被膜３５，３６として陽極酸化被膜（アルマイト）を用い、その比誘電率ε１を１０、その膜厚ｄ１を３０ミクロンとした。
水ギャップＧのギャップ間隔ｄ２は１０ｍｍ、水の比誘電率ε２を８０とすると、前記数式２の分母第１項と分母第２項に比が１００：５となり、前述したｄ２・ε１＞２ｄ１・ε２が成り立った。つまり、水ギャップＧの水の高い比誘電率のもとでの合成静電容量Ｃ０が得られることが、裏付けられた。
電界結合その２については、以上のとおり。
水ギャップＧのギャップ間隔ｄ２は１０ｍｍ、水の比誘電率ε２を８０とすると、前記数式２の分母第１項と分母第２項に比が１００：５となり、前述したｄ２・ε１＞２ｄ１・ε２が成り立った。つまり、水ギャップＧの水の高い比誘電率のもとでの合成静電容量Ｃ０が得られることが、裏付けられた。
電界結合その２については、以上のとおり。
《実施例》
この水中非接触給電装置１８の実施例については、次のとおり。この実施例では、電界共振結合のもと、図２の（２）図の回路図により給電を実施した。
そして、バッテリー２２に３００Ｖで１，０００Ｗの電力を給電すべく、送電電極２６や受電電極２７の電極面積を０．１ｍ２とし、水ギャップＧのギャップ間隔を１０ｍｍとし、周波数５１０ｋＨｚとした。もって、共振コイル３３，３４として共振インダクタンス１３．７５μＨを用いると、送電電極２６と受電電極２７間の電圧が３４０Ｖ程度となり、約８Ａの電極電流が流れた。
図示例では、巻き数比１：１の絶縁トランス３１，３２が設けられており、高周波電源３０は、４３０Ｖ，３．４Ａ程度の出力となった。これらにより、所期の通り３００Ｖで１，０００Ｗの給電が実現した。
実施例については、以上のとおり。
この水中非接触給電装置１８の実施例については、次のとおり。この実施例では、電界共振結合のもと、図２の（２）図の回路図により給電を実施した。
そして、バッテリー２２に３００Ｖで１，０００Ｗの電力を給電すべく、送電電極２６や受電電極２７の電極面積を０．１ｍ２とし、水ギャップＧのギャップ間隔を１０ｍｍとし、周波数５１０ｋＨｚとした。もって、共振コイル３３，３４として共振インダクタンス１３．７５μＨを用いると、送電電極２６と受電電極２７間の電圧が３４０Ｖ程度となり、約８Ａの電極電流が流れた。
図示例では、巻き数比１：１の絶縁トランス３１，３２が設けられており、高周波電源３０は、４３０Ｖ，３．４Ａ程度の出力となった。これらにより、所期の通り３００Ｖで１，０００Ｗの給電が実現した。
実施例については、以上のとおり。
《作用等》
本発明の水中非接触給電装置１８は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）給電に際し、水中ロボットのＡＵＶ１が、水中電源ベース２に対応停止される。
もって、ＡＵＶ１側の受電カプラー２９が、水中電源ベース２側の送電カプラー２８に対し、水ギャップＧを存し、正対して対応位置決めされる（図１の（１）図，（２）図，（３）図を参照）。
本発明の水中非接触給電装置１８は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）給電に際し、水中ロボットのＡＵＶ１が、水中電源ベース２に対応停止される。
もって、ＡＵＶ１側の受電カプラー２９が、水中電源ベース２側の送電カプラー２８に対し、水ギャップＧを存し、正対して対応位置決めされる（図１の（１）図，（２）図，（３）図を参照）。
（２）従って、送電電極２６と受電電極２７も、水ギャップＧを存し、内外の関係のもと非接触で正対して対応位置し、もって水ギャップＧの水を誘電体として、静電容量Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）が形成される。
（３）そこで、水中電源ベース２側の送電側回路２４から、ＡＵＶ１側の受電側回路２５に、高周波電界結合に基づき、非接触で電力が供給される（図１の（４）図，図２の（２）図を参照）。
（４）
そして、送電側回路２４および受電側回路２５は、少なくとも一方に共振コイル３３（３４）が配されている。図示例では、双方に共振コイル３３，３４が配されている。
もって、静電容量Ｃを形成する送電電極２６および受電電極２７と、共振コイル３３（３４）とのループで、共振回路が形成される。送電側回路２４の高周波電源３０の電源周波数は、共振回路の共振周波数と等しく揃えられる（図１の（４）図，図２の（２）図を参照）。
電界結合は、このような共振結合により、電力供給量増大が図られている。
そして、送電側回路２４および受電側回路２５は、少なくとも一方に共振コイル３３（３４）が配されている。図示例では、双方に共振コイル３３，３４が配されている。
もって、静電容量Ｃを形成する送電電極２６および受電電極２７と、共振コイル３３（３４）とのループで、共振回路が形成される。送電側回路２４の高周波電源３０の電源周波数は、共振回路の共振周波数と等しく揃えられる（図１の（４）図，図２の（２）図を参照）。
電界結合は、このような共振結合により、電力供給量増大が図られている。
（５）なお、送電カプラー２８は、送電電極２６と絶縁被膜３５とからなる。受電カプラー２９は、受電電極２７と絶縁被膜３６とからなる。
そして絶縁被膜３５，３６は、膜厚が数１０ミクロン単位と極薄で、比誘電率が２０以下よりなるのに対し、水ギャップＧは、ギャップ間隔が１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる（図２の（１）図を参照）。
そして絶縁被膜３５，３６は、膜厚が数１０ミクロン単位と極薄で、比誘電率が２０以下よりなるのに対し、水ギャップＧは、ギャップ間隔が１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなる（図２の（１）図を参照）。
（６）そこで、水ギャップＧの水の高い比誘電率を生かした、水と絶縁被膜３５，３６との合成静電容量Ｃ０が得られ、この面からも電力供給量増大が図られている（前記数式２，３も参照）。
（７）そして、この電界結合，共振結合方式の水中非接触給電装置１８は、送電カプラー２８が、極薄の絶縁被膜３５付の送電電極２６よりなり、受電カプラー２９が、極薄の絶縁被膜３６付の受電電極２７よりなり、それぞれ大幅に小型軽量化されている。
すなわち、前述したこの種従来技術の磁界結合，共振結合方式の送電カプラー１０や受電カプラー１１の重量が７ｋｇ程度であったのに比し（図４を参照）、１〜２ｋｇとほぼ電極重量程度であり、大幅に軽量化される。容積も、１／５以下程度に小型化される。
すなわち、前述したこの種従来技術の磁界結合，共振結合方式の送電カプラー１０や受電カプラー１１の重量が７ｋｇ程度であったのに比し（図４を参照）、１〜２ｋｇとほぼ電極重量程度であり、大幅に軽量化される。容積も、１／５以下程度に小型化される。
（８）そして、このような小型軽量化は、水中非接触給電装置１８において、初めて電界結合方式を採用したことにより、簡単な構成により容易に実現される。
すなわち送電カプラー２８は、送電電極２６と絶縁被膜３５のみから構成され、受電カプラー２９も、受電電極２７と絶縁被膜３６のみから構成される等、簡単容易な構成よりなる。
本発明の作用等については、以上のとおり。
すなわち送電カプラー２８は、送電電極２６と絶縁被膜３５のみから構成され、受電カプラー２９も、受電電極２７と絶縁被膜３６のみから構成される等、簡単容易な構成よりなる。
本発明の作用等については、以上のとおり。
１ ＡＵＶ（水中ロボット）
２ 水中電源ベース（海底電源ベース）
３ 水中（海中）
４ 水中非接触給電装置（従来例）
５ 送電側回路（従来例）
６ 送電コイル（従来例）
７ 受電側回路（従来例）
８ 受電コイル（従来例）
９ バッテリー
１０ 送電カプラー（従来例）
１１ 受電カプラー（従来例）
１２ フェライトコア
１３ 均圧油
１４ フェライトコア
１５ ボイド空間
１６ リード線
１７ ホース
１８ 水中非接触給電装置（本発明）
１９ ＲＯＶ
２０ 母船
２１ ケーブル
２２ バッテリー（負荷）
２３ 海底
２４ 送電側回路（本発明）
２５ 受電側回路（本発明）
２６ 送電電極
２７ 受電電極
２８ 送電カプラー（本発明）
２９ 受電カプラー（本発明）
３０ 高周波電源
３１ 絶縁トランス
３２ 絶縁トランス
３３ 共振コイル
３４ 共振コイル
３５ 絶縁被膜
３６ 絶縁被膜
Ｃ 静電容量
Ｃ１ 静電容量
Ｃ２ 静電容量
Ｃ０ 合成静電容量
Ｇ 水ギャップ
２ 水中電源ベース（海底電源ベース）
３ 水中（海中）
４ 水中非接触給電装置（従来例）
５ 送電側回路（従来例）
６ 送電コイル（従来例）
７ 受電側回路（従来例）
８ 受電コイル（従来例）
９ バッテリー
１０ 送電カプラー（従来例）
１１ 受電カプラー（従来例）
１２ フェライトコア
１３ 均圧油
１４ フェライトコア
１５ ボイド空間
１６ リード線
１７ ホース
１８ 水中非接触給電装置（本発明）
１９ ＲＯＶ
２０ 母船
２１ ケーブル
２２ バッテリー（負荷）
２３ 海底
２４ 送電側回路（本発明）
２５ 受電側回路（本発明）
２６ 送電電極
２７ 受電電極
２８ 送電カプラー（本発明）
２９ 受電カプラー（本発明）
３０ 高周波電源
３１ 絶縁トランス
３２ 絶縁トランス
３３ 共振コイル
３４ 共振コイル
３５ 絶縁被膜
３６ 絶縁被膜
Ｃ 静電容量
Ｃ１ 静電容量
Ｃ２ 静電容量
Ｃ０ 合成静電容量
Ｇ 水ギャップ
Claims (2)
- 送電側回路から受電側回路に、高周波電界結合に基づき非接触で電力を供給する、水中非接触給電装置であって、
該送電側回路の送電電極と該受電側回路の受電電極とが、給電に際し水ギャップを存し非接触で対応位置し、該水ギャップの水を誘電体として静電容量が形成され、
該送電側回路は水中電源ベース側に設けられ、該受電側回路は水中ロボット側に設けられており、該送電電極と該受電電極は、対応する板状をなし、給電に際し内外の関係で対応位置し、
該送電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり送電カプラーを形成し、該送電カプラーは、該水中電源ベースに対し別体か付設取付けされており、該送電電極以外の該送電側回路は、該水中電源ベース内に設けられており、もって、該送電カプラーが小型軽量化されており、
該受電電極は、極薄の絶縁被膜付よりなり受電カプラーを形成し、該受電カプラーは、該水中ロボットに対し別体か付設取付けされており、該受電電極以外の該受電側回路は、該水中ロボット内に設けられており、もって、該受電カプラーが小型軽量化されており、
該絶縁被膜は、膜厚が数１０μｍ単位で、比誘電率が２０以下の材料よりなり、水ギャップ間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍ程度よりなり、
このように、比誘電率が２０以下の該絶縁被膜の膜厚を、該水ギャップ間隔に対し極めて小さく設定した組み合わせにより、該水ギャップの水の高い比誘電率を生かした、該水と該絶縁被膜との合成静電容量が得られ、もって、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする水中非接触給電装置。 - 請求項１において、該送電側回路および該受電側回路は、少なくも一方に共振コイルが配されており、
給電に際して、該送電側回路および該受電側回路には、静電容量を形成する該送電電極および該受電電極と、該共振コイルとで、共振回路が形成され、もって共振結合により、電界結合による電力供給量の増大機能が発揮されること、を特徴とする水中非接触給電装置。
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