JPWO2010073315A1 - 伝送装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、太陽電池等から得られる電力を負荷に効率よく伝送する伝送装置を提供することにある。本発明は、コア５と、相互に離間配置されてほぼ平行に並設される第１，第２のライン♯１，♯２、これら第１，第２のラインにその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部を第１，第２のラインの長手方向に形成する第３曲線ライン♯３および前記第１，第２のラインにその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部Ｐ１〜Ｐｎとこれら第１，第２のライン同士の内側にて前記第３の導線と交差する複数の交差部Ｃ１〜Ｃｎとを、第１，第２のラインの長手方向にそれぞれ形成する第４曲線ライン♯４を有し、前記コア５に巻回される伝送ライン４と、を具備している。

Description

本発明は伝送装置に関し、特に太陽電池から得られる電力を伝送する際の位相遅れや振幅減衰（電圧降下）が極めて少ない伝送装置に関する。

一般に、信号や電力を伝送路を介して伝送する場合には、伝送路のもつ抵抗成分やインダクタンス成分に起因して受信側や受電側で受信した信号や電力は送信信号（入力）に対して電圧が降下し（振幅が減衰し）、また位相が遅れてしまって伝送特性が劣化することは避けられない。かかる位相遅れや電圧の低下を最小限にし、伝送特性を最良となるように伝送路の構成を設計することは最大の課題である。

特に、高周波信号の伝送時には、伝送路に存在する浮遊容量やインダクタンス、表皮効果や誘電損失等による損失や周波数分散等の影響が大きくなり信号劣化が著しくなって長距離伝送の場合には途中で信号増幅する中継器が必要になってしまう。

このような信号劣化による問題を改善するために、従来、送信側の送信波形を、予め損失による波形劣化を考慮し、その分を補償した波形とするためのイコライザを設ける構成が実用化されているが、イコライザのためのコスト上昇、構成の複雑化が問題となる。

また、信号を、信号劣化が著しい高周波成分と、劣化が少ない低周波数成分に分離して対応する提案もなされている。例えば、送信信号を、平面パターンが偏平なコの字形を呈する波形劣化補償部により低周波成分と高周波成分に分離する。つまり、高周波成分が、容量に対してインピーダンスが小さくなることを利用して、配線間容量を利用した高周波伝送経路を形成し、この高周波伝送経路により高周波成分を分離し、一方、低周波成分に関しては、その経路をコの字形導体線路で構成した低周波伝送線経路を用いて分離し、高周波伝送経路よりも所定量だけ長い低周波伝送線経路側に低周波成分を経由させることにより、高周波伝送経路との間に伝送の時間差を形成し、低周波成分よりも高周波成分を早く伝送することで、波形劣化を補償する（低周波成分よりも伝送速度が遅い高周波成分の遅れを距離差で補償する）。この結果を合成することにより信号波形劣化を補償している。かかる構成の波形劣化補償伝送路については特許文献１に開示されている。

このような信号劣化は、集積回路の配線でも同様であり、例えば、ギガヘルツ以上のクロック周波数で動作する集積回路では配線のインダクタンス成分だけでなくリターン電流の経路としてのグラウンドの影響が大きくなり、つまり、低周波数領域では問題にならない浮遊容量やインダクタンスが高周波数領域では大きな問題となり、リターン電流は配線の周波数特性に強く依存してしまい、必ずしもグラウンドを通るとはかぎらない。その結果、伝送路を介して高周波数信号が伝送されるときには伝送特性が劣化し、出力端における更なる電圧レベルの低下や位相の遅れが生じてしまう。

このように、信号伝送路を伝送される信号品質は、伝送路自体のもつ抵抗成分、容量成分、インダクタンス成分の影響を受け、特に高周波伝送においては、これら成分の浮遊成分が大きな影響を及ぼすため信号の振幅減衰（電圧降下）、位相遅れ（遅延）が非常に大きくなり、伝送特性の評価パラメータとしてのアイパターンが大きく崩れてしまい、信号伝送の最大の課題となっている。

また、主に伝送路の抵抗成分に起因する振幅劣化（電圧降下）に対しては、例えば伝送途中において中継器に内蔵させた増幅器で振幅を増幅させる方法がある。

例えば従来の送電システムとしては、送電線に、その送電線に流れている電流に対し、位相が電気角でほぼ９０°ずれた電圧を発生させる直列補償装置を設置し、等価的にリアクタンスによる電圧降下分を補償する電圧を発生させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２９７５３８号公報 特開平１１−２９９１０４号公報

発明の開示
しかし、特許文献２に記載された従来の送電システムでは、送電線に流れている電流に対し、位相がほぼ９０°ずれた電圧を発生させる直列補償装置が必要であるので、コスト高を招くうえに、外部電力が必要であり、省エネルギに反するという課題がある。

そして、太陽電池で得られた電力を負荷へ伝送する伝送媒体としては、従来からより線や同軸線等の電力ケーブルが知られているが、これら電力ケーブルでは、太陽電池の構造や内部抵抗、電力ケーブル自体の抵抗成分やインダクタンス成分に起因して、太陽電池自体の電力の変換効率が著しく低下するという課題がある。

特に、太陽電池には半導体であるダイオード発振が発生しているので、これら従来の電力ケーブルでは、高周波成分の電力の伝送時に、太陽電池の内部抵抗と伝送路に存在する浮遊容量やインダクタンス、表皮効果や誘電損失等による損失や周波数分散等の影響が大きくなり信号劣化が著しくなってしまうという課題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、太陽電池等から得られる電力を負荷等に効率よく伝送する伝送装置を提供することにある。

本発明に係る伝送装置は、磁性体と、相互に離間配置されてほぼ平行に並設される第１，第２の導線、これら第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部を第１，第２の導線の長手方向に形成する第３の導線および前記第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部とこれら第１，第２の導線同士の内側にて前記第３の導線と交差する複数の交差部とを、第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ形成する第４の導線を有し、前記磁性体に巻回される伝送媒体と、を具備していることを特徴とする。

本発明にかかる伝送装置によれば、信号や電力の伝送時の当該信号や電力の位相遅れや振幅減衰（電圧降下）を大幅に低減することができる。

また、前記発明において、前記第３，第４の導線の前記各絡み部は、前記第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ交互に配置され、前記第１，第２の導線の一方と上記第３，第４の導線との各絡み部の巻回方向がそれぞれ同一である一方、これら第１，第２の導線の各絡み部同士の巻回方向が互いに逆方向であり、前記各交差部における前記第３の導線と第４の導線の重なる方向が第１，第２の導線の長手方向で交互に逆方向であることが望ましい。

こうすることにより、伝送媒体に長手方向の引張り等の外力が負荷されても、その全体の形状の変化を抑制させることができるので、前記位相遅れや振幅減衰の低減降下の低下を抑制することができる。

また、前記発明において、前記第１〜第４の導線は、これらを流れる電流による電磁的相互作用が働く範囲内に配設されていることが望ましい。

さらに、前記発明において、前記第３，第４の形状態様は、前記第１，第２の導線に絡んで正弦波形状または山形状に形成されていることが望ましい。

また、前記発明において、前記第１，第２の導線は、前記第１，第２の導線は、入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の一方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の一端に接続され、前記第３，第４の導線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の他方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の他端に接続されていることが望ましい。

さらに、前記発明において、前記第１，第２の導線は、入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の一方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の一端に接続され、前記第３，第４の導線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の他方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の他端に接続されていることが望ましい。

また、前記発明において、前記伝送媒体と磁性体とを収容する電気絶縁性を有する容器を具備し、この容器の外面には、前記伝送媒体の入力側と出力側とに電気的に接続された入力端子と出力端子とを配設していることが望ましい。

さらに、前記発明において、前記伝送媒体の複数が相互に電気的に並列に接続されていることが望ましい。

さらにまた、前記発明において、前記太陽電池が結晶系、薄膜系、化合物系のいずれかであることが望ましい。

またさらに、前記発明において、前記負荷は、太陽電池からの直流を交流に変換するインバータであることが望ましい。但し負荷はインバータでなくてもよく、Ｌ，Ｃ，Ｒの少なくともいずれかを含む電気負荷であればよい。

また、前記発明において、前記磁性体と伝送媒体は、太陽電池の発振周波数に直列共振するように構成されていることが望ましい。

本発明の一実施形態に係る伝送装置の構成と、太陽電池との接続方法の一例を示す模式図である。 （Ａ）は同伝送装置に使用される伝送ラインの一部の平面図、（Ｂ）はこの伝送ラインの原理を示す模式図である。 図１（Ａ）で示す伝送ラインの入力端側と出力端側における接続方法の一例を示す概略平面図である。 図１と図２（Ａ）で示す伝送ラインの通電時の電界強度分布を示す模式図である。 図４で示す電界強度分布データを収集するための電界強度分布測定実験において、ループアンテナを伝送ラインの３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ移動させたときの移動方向を示す模式図である。 図４で示す電界強度分布を測定するための実験におけるループアンテナのアンテナ面と伝送ラインとによりなす角度をそれぞれ示しており、その角度を示す右端の欄は、ループアンテナの各角度における斜視図である。 球状１１０Ｗ型太陽電池の発電電力を図１で示す伝送装置により負荷へ伝送したときの伝送電力の１日の変動を示すグラフである。 単結晶１１０Ｗ型太陽電池の発電電力を図１で示す伝送装置により負荷へ伝送したときの伝送電力の１日の変動を示すグラフである。 図１で示す伝送装置により使用される他の伝送ラインの一部の平面図である。

以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の一実施形態に係る伝送装置１の構成と、この伝送装置１と太陽電池との接続方法の一例を示す模式図である。

図１に示すように、伝送装置１は、その一対の入力端子１ａ，１ｂを、２線式の一対の入力側ケーブルＣｉａ，Ｃｉｂを介して太陽電池２に電気的に接続する一方、その一対の出力端子１ｃ，１ｄを、２線式の一対の出力側ケーブルＣｏａ，Ｃｏｂを介して負荷の一例であるインバータ３に電気的に接続している。これら各対の入力側ケーブルＣｉａ，Ｃｉｂと出力側ケーブルＣｏａ，Ｃｏｂは、従来の電力ケーブルの一種であり、例えばＡＷＧ又はＫＩＶ等である。

伝送装置１は、伝送媒体の一例である図２（Ａ）で示す伝送ライン４を、磁性体の一例であるフェライト製等の円筒状または円柱状のコア５の外周面に、所要回数（例えば１０ターン）巻き付けている。コア５は、伝送装置１が太陽電池２の発振周波数と直列共振を発生させる透磁率に構成されている。これらコア５と伝送ライン４は、例えば合成樹脂製等電気絶縁性を有する容器の一例である収容ボックス６内に収容される。この収容ボックス６は、その外面に、上記入力端子１ａ，１ｂと出力端子１ｃ，１ｄをそれぞれ配設している。収容ボックス６は、防水手段や磁気遮蔽手段を具備した密閉容器に構成されてもよく、強制冷却可能に構成されてもよい。

図２（Ａ）に示すように伝送ライン４は、所要の間隔Ｗを置いてほぼ平行に並設された直線状の第１，第２の導線である第１，第２のライン♯１，♯２と、これら第１，第２ライン♯１，♯２間に、ほぼ１８０度異なる位相でほぼ８の字状にそれぞれ巻回され、その巻回が第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向に繰り返される第３，第４の導線である第３，第４曲線ライン♯３，♯４とを具備している。

これらの各ライン♯１〜♯４は、導線表面が絶縁膜で被覆されている。しかし、絶縁膜で被覆せずとも互いが接触していない状態であれば良い。各ライン♯１〜♯４は、通常の導電性線材で良く、銅、アルミ等、導電材料であればその種類を問わない。第１，第２のライン♯１，♯２の離隔距離Ｗは、例えば、略４ｍｍ、第３，第４曲線ライン♯３，♯４との絡み位置間隔Ｓは略５ｍｍである。但し、これら寸法は伝送ライン４の用途等に応じて適宜選定できる。また、第１，第２のライン♯１，♯２は必ずしも直線でなくてもよく、相互にほぼ平行に並設されていれば曲線でもよい。

伝送ライン４は、第３，第４曲線ライン♯３，♯４が、例えば直線状の第１，第２のライン♯１，♯２に絡む絡み部と、編み構造に一つの大きな特徴を有する。すなわち、図２（Ａ）に示すように山形状や正弦波状の第３，第４曲線ライン♯３，♯４については、絡み部である絡み位置Ｐ１では、第３曲線ライン♯３が図中下の第２のライン♯２に、その図中手前（つまり上）側から奥（つまり下）側に回り込むように折曲されて絡み、隣りの絡み位置Ｐ２では図中上の第１のライン♯１の下側から上側に回り込むように折曲されて絡む。

さらに、隣りの絡み位置Ｐ３では、第３曲線ライン♯３が第２のライン♯２に、その上側から下側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ４では図中上が第１のライン♯１の下側から上側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ５では、第３曲線ライン♯３が第２のライン♯２の上側から下側に折れ曲がるように絡み、以後、同様な絡み方、編み方がなされる。このために、これら曲線ライン♯３の絡み位置（絡み部）Ｐ１〜Ｐ５が第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向に繰り返される。

一方、図２（Ａ）において、第４曲線ライン♯４については、絡み位置Ｐ１では、図中上の第１のライン♯１に、その下側から上側に回り込むように折曲されて絡み、絡み位置Ｐ２では第２のライン♯２の上側から下側に折れ曲がるように絡む。さらに、隣りの絡み位置Ｐ３では、第４曲線ライン♯４は第１のライン♯１の下側から上側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ４では第２のライン♯２の上側から下側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ５では、第４曲線ライン♯４が第１のライン♯１の下側から上側に折れ曲がるように絡み、以後、同様な絡み方、編み方がなされる。このために、これら第４曲線ライン♯４の絡み位置Ｐ１〜Ｐ５が、第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向に繰り返される。

そして、これらの各絡み位置Ｐ１〜Ｐ５では、第１のライン♯１側では、第３，第４曲線ライン♯３，♯４が第１のライン♯１の下側から上側に回り込むように折曲されて絡む。一方、第２のライン♯２側では、第３，第４曲線ライン♯３，♯４が第２のライン♯２の上側から下側に回り込むように折曲されて絡み、その回り込み方向、すなわち、巻回方向が第１のライン♯１と第２のライン♯２とでは逆方向になっている。

すなわち、図２（Ａ）に示すように図中上の第１のライン♯１の各絡み部Ｐ０〜Ｐｎでは、曲線状の第３，第４曲線ライン♯３，♯４が第１のライン♯１の図中下（奥）側から上（手前）側に回り込み、かつ直角等所要角度で折曲されて巻き付けられている。

一方、図２（Ａ）中、下の第２のライン♯２の各絡み部Ｐ０〜Ｐｎでは、曲線状の第３，第４曲線ライン♯３，♯４が第２のライン♯２の図中上（手前）側から下（奥）側へ回り込み、かつほぼ直角等所要角度で折曲されて巻き付けられており、その巻き付け（巻回）方向が第１のライン♯１とは逆方向になっている。したがって、第１，第２のライン♯１，♯２の離間方向中間点において、これら第１，第２のライン♯１，♯２と平行に走る図示省略の水平中心線を対称軸としたときに、これら第１，第２のライン♯１，♯２の絡み部Ｐ０〜Ｐｎの巻回方向は非対称となる。

そして、これら各ライン♯１〜♯４の各絡み部Ｐ０〜Ｐｎの長手方向各中間部では、第３曲線ライン♯３と第４曲線ライン♯４とが直角等所要角度で交差する交差部Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎがそれぞれ形成される。これら交差部Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎでは、第３，第４曲線ライン♯３，♯４の一方が他方の上（手前）側を通り、その上下の重なり方向が第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向で順次逆になるように交差されている。

例えば、図２（Ａ）中左端の交差部Ｃ１では、第４曲線ライン♯４が第３曲線ライン♯３の上側を通り、次の交差部Ｃ２では、第３曲線ライン♯３が第４曲線ライン♯４上側を通り、以下の交差部Ｃ３〜Ｃｎでは、その上側を通るラインが第４曲線ライン♯４、第３曲線ライン♯３…と順次逆転する。

図２（Ｂ）に示すように、同図２（Ａ）で示す伝送ライン４に、その絡み部Ｐ０側の入力（ｉｎ）から出力（ｏｕｔ）側へ向けて電流ｉを通電すると、第１のライン♯１と、第３，第４曲線ライン♯３，♯４とによりそれぞれ囲まれて形成されたほぼ三角形状の各空間ｍａ，ｍａ，…，ｍａに、例えばＮ極の垂直変動磁界Ｎがそれぞれ形成される。

また、第２のライン♯２と、第３，第４曲線ライン♯３，♯４とによりそれぞれ形成されたほぼ三角形状の各空間ｍｂ，ｍｂ，…，ｍｂに、例えばＳ極の垂直変動磁界Ｓがそれぞれ形成される。これらＮ，Ｓ極の垂直変動磁界は第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向へ順次移動する。

したがって、この伝送ライン４では、これら垂直変動磁界Ｎ，Ｓにより、各ライン♯１〜♯４を流れる電流の電子を加速する、いわば自励式の電子加速作用を有すると解することができる。すなわち、この伝送装置１は自励式電子加速器と換言できる。なお、この多伝送ライン４の構成は、本出願人が先に出願した伝送媒体（ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０６６４２６）とほぼ同一の構成であり、その作用効果の数理学的理論的考察も同じである。

そして、図３にも示すように伝送ライン４は、その第３，第４曲線ライン♯３，♯４の入力端（ＩＮ）同士と、出力端（ＯＵＴ）同士をそれぞれ結合して１本の往路に構成し、さらに、第１，第２の２本のライン♯１，♯２の入力端ＩＮ同士と出力端ＯＵＴ同士をそれぞれを接続、結合して１本の帰還路に構成する。

そして、このように構成された伝送ライン４は、図１に示すように、その往路（♯３，♯４）と帰還路（♯１，♯２）の各入力端ＩＮを、一対の入力端子１ａ，１ｂの内端に電気的に接続し、その各出口端ＯＵＴを、一対の出力端子１ｃ，１ｄの内端に電気的に接続している。

また、伝送ライン４は、その往路（♯３，♯４）の入力端子１ａを、入力側ケーブルＣｉａにより太陽電池２の例えば＋極（プラス極）の電極に接続し、帰還路（♯１，♯２）の入力端子１ｂを、入力側ケーブルＣｉａにより、太陽電池２の−極（マイナス極）の電極に電気的に接続している。但し、これら一対の入力端子１ａ，１ｂが接続される太陽電池２の電極の極性は正負逆にしてもよい。

また、伝送ライン４は、その複数を相互に並列に接続してコア５の外周に巻き付けてもよい。これによれば、伝送ライン４を流れる電流量をその並列数分増大させることができる。また、伝送ライン４の各導線♯１〜♯４の直径を太くすることによっても電流容量を増大させることができるが、これでは、導線が太い分、各導線♯１〜♯４を編み込むときに必要な力が増大し、困難性が増大するので、細い導線により編み込んだ複数の伝送ライン４同士を並列に接続した方が容易となる。

図４はこの伝送ライン４の放射電磁波強度の分布を測定したときの実験結果の概要を示す模式図であり、図中Ｒ１〜Ｒ５は放射強度（Ｖｐｐ（ｍｖ））を示し、Ｒ１が最も強く、最も弱いＲ５まで漸次弱くなっていく状態を示している。但し、これら強度分布は説明の便宜上、仮に５段階（Ｒ１〜Ｒ５）で表示したに過ぎず、現象的に強度分布は連続的に変化している。

次に、この実験方法を説明する。

まず、伝送ライン４の入力側ＩＮに信号源を接続する一方、その出力側ＯＵＴに負荷として５０Ωの抵抗を接続した。その接続方法は、太陽電池２での使用を想定して接地しないバランス接続とした。

次に、信号源から、所要の信号、例えば正弦波，１０Ｖ，１５〜８０ＭＨｚを印加し、伝送ライン４から放射される電磁波の強度を、オシロスコープに接続した小形のループアンテナにより測定した。

ループアンテナは、図５で示す伝送ライン４の３方向Ｘ，Ｙ，Ｚと、図６で示すループアンテナＡＮＴのアンテナ面との角度θについて自動制御され、信号伝送方向をＸ、ライン幅方向をＹ、アンテナの高さをＺとした。

また、Ｘ，Ｙの測定範囲は、０≦Ｘ≦〜１３０ｍｍ、アンテナ高さＺは、伝送ライン４の上面から約１〜２ｍｍに目視により設定した。アンテナ角度θは、アンテナ面がＸ方向に対して平行なときを０°とし、以下、４５°，９０°，１３５°でそれぞれ測定した。なお、図６中、各アンテナ角度を示す欄の右端欄は、ループアンテナの各角度における斜視図を示す。

図４に示すように、この実験では、電磁波強度が伝送ライン４の各交差部Ｃ１〜Ｃ５，Ｃｎの中心部でそれぞれ最も強く、その遠心方向外方へ行くに従って次第に弱くなって行く状態が判明した。

また、これら最も放射強度が強い交差部Ｃ１〜Ｃｎの中心部のＲ５の領域が、この領域の外周をほぼ同心状に囲む、例えば約２段階弱いＲ３とＲ４の両領域で２重に囲まれ、これら両領域Ｒ３，Ｒ４の伝送ライン４の長手方向、すなわち信号の伝送方向でそれぞれ連結している状態が判明した。

また、第１，第２ライン♯１，♯２の直上ないしその周辺の電磁波強度分布が例えば殆どゼロに近い程弱いＲ４であり、この領域Ｒ４よりも強い領域Ｒ１〜Ｒ３が分布していない状態も判明した。また、第１，第２のライン♯１，♯２よりも外側の電磁波強度が殆どゼロであるので、各交差部Ｃ１〜Ｃｎで発生した最強の電磁波エネルギは、第１，第２のライン♯１，♯２の外側へ拡散されずに、すなわち、リークせずに、その殆どが交差部Ｃ１側からＣｎ側の伝送方向Ｘ、すなわち、伝送ライン４の入力側から出力側へ伝送されていることが判明した。

このために、図２で示す各交差部Ｃ１〜Ｃｎの上下に発生する垂直変動磁界Ｎ，Ｓが強く、各ライン♯１〜♯４に流れる電流の電子を加速する電子加速作用も向上する。

ところで、太陽電池２は、単結晶や多結晶シリコン等の結晶系、薄膜系、これらのハイブリッド、ＣＩＧＳ（Ｃｕ・Ｉｎ・Ｇａ・Ｓｅ）やＣｄＦｅ等の化合物系のいずれかを使用してもよく、光電変換機能を有するものであればよい。

インバータ３は太陽電池２で得た電気を直流から交流に変換するものであり、電力品質を一定レベルに保持して系統連係する機能を付加したパワーコンディショナーに組み込まれたものでもよい。

そして、太陽電池２は、単なる直流電流源ではなく、例えば１３．５ＭＨｚ等、１０ＭＨｚ台等の高周波を発振（ダイオード発振）し、この高周波成分を直流成分にリプルとして重畳させて出力している。

この高周波成分は表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）のために、各ライン♯１〜♯４の表面側を流れるので、その分、垂直変動磁界Ｎ，Ｓによる電子加速効果もさらに向上する。このために、伝送電力の振幅減衰（電圧降下）と位相遅延とを共に低減し、その伝送効率を向上させることができる。

すなわち、従来のように太陽電池２にインピーダンスの高い電力ケーブルを接続する場合には、この太陽電池２で得られた電力の高周波成分の殆どが、この太陽電池２自体の内部抵抗により熱に変換されてしまうので、電力の伝送効率が悪い。

しかし、この伝送装置１は、その伝送ライン４とコア５のインダクタンスＬとキャパシタンスＣを、太陽電池２の発振周波数に共振するように選定しており、直列共振するように構成されている。伝送装置１のインダクタンスＬは例えばコア５の透磁率により調整することができる。このために、伝送装置１のインピーダンスは太陽電池２からの電力のうち発振周波数の高周波成分に対しては殆どゼロに低減して負荷のインバータ３に与えることができる。

また、太陽電池２で発生した高周波成分を伝送装置１により効率よく負荷３に伝送できるので、この高周波成分が太陽電池２の内部抵抗で熱に変換される熱量を低減することができる。このために、太陽電池２の発熱量を抑制することができるので、太陽電池２の昇温による発電性能の低下を抑制できる。

図７，図８はこの伝送装置１の電力伝送特性を測定するために、２００８年１０月２８日、長野県佐久市で、本発明者らが実施した実験データを示す。図７は、太陽電池２として球状１１０Ｗ型太陽電池２のパネル１枚を使用し、この伝送装置１を組み込んだ場合、曲線（Ａ）と、伝送装置１を削除して入，出力側のケーブルＣｉａとＣｏａ，ＣｉｂとＣｏｂ同士を直結した場合、曲線（Ｂ）において、インバータ３に伝送された電力の１日間の変動を示すグラフである。図７，図８において、照度曲線（Ｃ）とは太陽光が太陽電池２に照射された１日の照度の変化を示すグラフである。

この図７の曲線Ａに示すように、太陽電池２とインバータ３との間に伝送装置１を直列に挿入した場合の伝送電力は、この伝送装置１を削除した場合の特性曲線Ｂよりも、日照中のほぼ全時間域において上回っている。また、１時間当たりの伝送電力については、伝送装置１を有する場合Ａが例えば約４６９［Ｗｈ］、伝送装置１を削除した場合Ｂが約３６９［Ｗｈ］であり、前者Ａが後者Ｂよりも伝送電力で約２５％向上させることが判明した。したがって、この太陽電池２の複数枚のパネルを直並列に適宜接続することにより、伝送電力を例えば７５％向上させる等、さらなる向上も可能と考えられる。

図８は太陽電池２として単結晶１１０Ｗ型のパネル１枚を使用し、伝送装置１を組み込んだ場合の伝送電力の１日の変動を示す特性曲線ａを、伝送装置１を削除した場合の特性曲線ｂと比較して示すグラフである。この図８にも示すように、伝送装置１を有する場合の特性曲線ａは、有しない特性曲線ｂよりも日照中のほぼ全時間域において上回っている。また、１時間当たりの伝送電力については、伝送装置１を有する場合ａが約１８３［Ｗｈ］であり、伝送装置１を有しない場合ｂの約１６４［Ｗｈ］よりも約１１％向上していることが判明した。

すなわち、伝送装置１によれば、太陽電池２自体の発電効率を向上させると共に、この太陽電池２で得られた電力をインバータ３等の負荷へ高効率で伝送することができる。

なお、伝送装置１は、その伝送ライン４（図２参照）を、図９で示す伝送ライン４Ａに置換してもよい。この伝送ライン４Ａは、第３，第４曲線ライン♯３，♯４が、直線状の第１，第２ライン♯１，♯２に絡むときは、常に第３，第４曲線ライン♯３，♯４が、第１，２ライン♯１，♯２の下側（図９の図面中裏面側）から上側（同表面側）に回り込んでから相互に交差する点に特徴があり、これ以外の構成は図２で示す伝送ライン４とほぼ同様である。

この伝送ライン４Ａにおいても、上記伝送ライン４とほぼ同様に、第３，第４曲線ライン♯３，♯４同士の交差部Ｃ１〜Ｃｎと、第１，第２ライン♯１，♯２とによりそれぞれ形成されるほぼ三角形の各空間部ｍａ，ｍｂに垂直変動磁界Ｎ，Ｓが形成されるので、いわば自励の電子加速機能を有する。このために、この伝送ライン４Ａによっても上記伝送ライン４とほぼ同様に、電力伝送効率を向上させることができる。特に、太陽電池２自体の発電効率を向上させると共に、その太陽電池２で得られた電力の伝送効率の向上効果が顕著に表われる。

なお、上記実施形態では、伝送装置１の信号源および電力源として太陽電池２を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、太陽電池２以外の信号源や電力源を使用してもなく、単なる電力伝送に使用してもよい。

本発明によれば、電力伝送による電力の振幅（電圧）減衰と位相遅延とを、共に低減することができる効果を奏する。また、太陽電池自体の発電効率を向上させると共に、この太陽電池で得られた電力をインバータ等の負荷に伝送する場合の伝送特性を向上させることができる。

本発明に係る伝送装置は、磁性体と、相互に離間配置されてほぼ平行に並設される第１，第２の導線、これら第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部を第１，第２の導線の長手方向に形成する第３の導線および前記第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部とこれら第１，第２の導線同士の内側にて前記第３の導線と交差する複数の交差部とを、第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ形成する第４の導線を有し、前記磁性体に巻回される伝送媒体と、を具備し、前記第１，第２の導線は、入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の一方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の一端に接続され、前記第３，第４の導線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の他方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の他端に接続されていることを特徴とする。

また、前記発明において、前記伝送媒体と磁性体とを収容する電気絶縁性を有する容器を具備し、この容器の外面には、前記伝送媒体の入力側と出力側とに電気的に接続された入力端子と出力端子とを配設していることが望ましい。

さらに、前記発明において、前記伝送媒体の複数が相互に電気的に並列に接続されていることが望ましい。

さらにまた、前記発明において、前記太陽電池が結晶系、薄膜系、化合物系のいずれかであることが望ましい。

またさらに、前記発明において、前記負荷は、太陽電池からの直流を交流に変換するインバータであることが望ましい。但し負荷はインバータでなくてもよく、Ｌ，Ｃ，Ｒの少なくともいずれかを含む電気負荷であればよい。

また、前記発明において、前記磁性体と伝送媒体は、太陽電池の発振周波数に直列共振するように構成されていることが望ましい。

さらに、前記第３，第４の導線の前記各絡み部は、前記第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ交互に配置され、前記第１，第２の導線の一方と上記第３，第４の導線との各絡み部の巻回方向がそれぞれ同一である一方、これら第１，第２の導線の各絡み部同士の巻回方向が互いに逆方向であり、前記各交差部における前記第３の導線と第４の導線の重なる方向が第１，第２の導線の長手方向で交互に逆方向であることが望ましい。

こうすることにより、伝送媒体に長手方向の引張り等の外力が負荷されても、その全体の形状の変化を抑制させることができるので、前記位相遅れや振幅減衰の低減降下の低下を抑制することができる。

また、前記発明において、前記第１〜第４の導線は、これらを流れる電流による電磁的相互作用が働く範囲内に配設されていることが望ましい。

さらに、前記発明において、前記第３，第４の形状態様は、前記第１，第２の導線に絡んで正弦波形状または山形状に形成されていることが望ましい。

図１に示すように、伝送装置１は、その一対の入力端子１ａ，１ｂを、２線式の一対の入力側ケーブルＣｉａ，Ｃｉｂを介して太陽電池２に電気的に接続する一方、その一対の出力端子１ｃ，１ｄを、２線式の一対の出力側ケーブルＣｏａ，Ｃｏｂを介して負荷の一例であるインバータ３に電気的に接続している。これら各対の入力側ケーブルＣｉａ，Ｃｉｂと出力側ケーブルＣｏａ，Ｃｏｂは、従来の電力ケーブルの一種である例えばＡＷＧ又はＫＩＶ等である。

さらに、隣りの絡み位置Ｐ３では、第３曲線ライン♯３が第２のライン♯２に、その上側から下側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ４では図中上の第１のライン♯１の下側から上側に折れ曲がるように絡み、絡み位置Ｐ５では、第３曲線ライン♯３が第２のライン♯２の上側から下側に折れ曲がるように絡み、以後、同様な絡み方、編み方がなされる。このために、これら曲線ライン♯３の絡み位置（絡み部）Ｐ１〜Ｐ５が第１，第２のライン♯１，♯２の長手方向に繰り返される。

図４はこの伝送ライン４の放射電磁波強度の分布を測定したときの実験結果の概要を示す模式図であり、図中Ｒ１〜Ｒ４は放射強度（Ｖｐｐ（ｍｖ））を示し、Ｒ１が最も強く、最も弱いＲ４まで漸次弱くなっていく状態を示している。但し、これら強度分布は説明の便宜上、仮に４段階（Ｒ１〜Ｒ４）で表示したに過ぎず、現象的に強度分布は連続的に変化している。

また、これら最も放射強度が強い交差部Ｃ１〜Ｃｎの中心部のＲ１の領域が、この領域の外周をほぼ同心状に囲む、例えば約２段階弱いＲ３とＲ４の両領域で２重に囲まれ、これら両領域Ｒ３，Ｒ４の伝送ライン４の長手方向、すなわち信号の伝送方向でそれぞれ連結している状態が判明した。

図７，図８はこの伝送装置１の電力伝送特性を測定するために、２００８年１０月２８日、長野県佐久市で、本発明者らが実施した実験データを示す。図７は、太陽電池２として球状１１０Ｗ型太陽電池２のパネル１枚を使用し、この伝送装置１を組み込んだ場合の曲線Ａと、伝送装置１を削除して入，出力側のケーブルＣｉａとＣｏａ，ＣｉｂとＣｏｂ同士を直結した場合の曲線Ｂにおいて、インバータ３に伝送された電力の１日間の変動を示すグラフである。図７，図８において、照度曲線Ｃとは太陽光が太陽電池２に照射された１日の照度の変化を示すグラフである。

Claims (10)

1. 磁性体と、
   相互に離間配置されてほぼ平行に並設される第１，第２の導線、これら第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部を第１，第２の導線の長手方向に形成する第３の導線および前記第１，第２の導線にその一方向からそれぞれ交互に絡み巻回されてなる複数の絡み部とこれら第１，第２の導線同士の内側にて前記第３の導線と交差する複数の交差部とを、第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ形成する第４の導線を有し、前記磁性体に巻回される伝送媒体と、
   を具備していることを特徴とする伝送媒体。
2. 前記第３，第４の導線の前記各絡み部は、前記第１，第２の導線の長手方向にそれぞれ交互に配置され、前記第１，第２の導線の一方と上記第３，第４の導線との各絡み部の巻回方向がそれぞれ同一である一方、これら第１，第２の導線の各絡み部同士の巻回方向が互いに逆方向であり、前記各交差部における前記第３の導線と第４の導線の重なる方向が第１，第２の導線の長手方向で交互に逆方向であることを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
3. 前記第１〜第４の導線は、これらを流れる電流による電磁的相互作用が働く範囲内に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
4. 前記第３，第４の形状態様は、前記第１，第２の導線に絡んで正弦波形状または山形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
5. 前記第１，第２の導線は、入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の一方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の一端に接続され、
   前記第３，第４の導線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続され、その共通入力端側が太陽電池の一対の電極の他方に接続される一方、その共通出力端側が負荷の他端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
6. 前記伝送媒体と磁性体とを収容する電気絶縁性を有する容器を具備し、この容器の外面には、前記伝送媒体の入力側と出力側とに電気的に接続された入力端子と出力端子とを配設していることを特徴とする請求項５に記載の伝送装置。
7. 前記伝送媒体の複数が相互に電気的に並列に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の伝送装置。
8. 前記太陽電池が結晶系、薄膜系、化合物系のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の伝送装置。
9. 前記負荷は、太陽電池からの直流を交流に変換するインバータであることを特徴とする請求項５に記載の伝送装置。
10. 前記磁性体と伝送媒体は、太陽電池の発振周波数に直列共振するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の伝送装置。

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