WO2012046453A1

WO2012046453A1 - 無線電力伝送装置、ならびに無線電力伝送装置を備える発電装置

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Publication number: WO2012046453A1
Application number: PCT/JP2011/005631
Authority: WO
Inventors: 菅野　浩
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2012-04-12
Also published as: CN102577026A; JP5987213B2; US20120086281A1; EP2482426A1; CN102577026B; EP2482426A4; EP2482426B1; US8698350B2; JPWO2012046453A1

Abstract

　無線電力伝送装置は、直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器１０３と、ＲＦエネルギを送出する送電アンテナ１０７と、送電アンテナ１０７によって送出されたＲＦエネルギの少なくとも一部を受け取る受電アンテナ１０９とを複数備え、受電アンテナの受電エネルギは並列合成した後出力される。送電アンテナ１０７は、送電インダクタ１０７ａおよび第１容量素子１０７ｂが直列に接続された直列共振回路であり、受電アンテナ１０９は、受電インダクタ１０９ａおよび第２容量素子１０９ｂが並列に接続された並列共振回路である。発振器１０３の昇圧比をＶｏｃ、送電インダクタ１０７ａのインダクタンスをＬ１、受電インダクタ１０９ａのインダクタンスをＬ２、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との結合係数をｋとするとき、（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）^２を満足する。第１の共振アンテナ対と第２の共振アンテナ対における共振磁界の位相差の絶対値θｒｅｓは、９０度以上、１８０度以下となるよう設定される。

Description

無線電力伝送装置、ならびに無線電力伝送装置を備える発電装置

　本発明は、電磁誘導や電磁波の伝播の代わりに共振磁界結合を利用して非接触で電力を伝送する磁気共振型の無線電力伝送装置に関する。また、本発明は、太陽電池などの発電部によって生成された電気エネルギの電圧を磁気共振型の無線電力伝送によって上昇させる発電装置に関する。

　一般の太陽光発電装置では、多数の太陽電池（以下、簡単に「セル」と称する場合がある）セルを金属枠内に配列し、セル間を相互接続した「太陽電池モジュール」が使用される。太陽電池モジュール（以下、簡単に「モジュール」と称する場合がある）の前面にはガラス板が設けられ、各セルは大気からシールされた状態で動作する。このような太陽電池モジュールを敷設することにより、太陽光発電装置を構築することができる。

　このような太陽光発電装置を導入する上で、セルおよびモジュールの製造コストが高いということが障壁になっているが、セルやモジュールを敷設してシステムを構成するコストが高いということも導入障壁として無視できない。敷設作業が高所になるほど、危険かつ高コストとなるため、太陽光発電装置の更なる普及に対して深刻な課題となっている。また、新築ではない建物に太陽光発電装置を導入する場合は、屋外に敷設した太陽光発電部と建物内部の電子機器と接続するための配線工事を施すことが困難であり、このことも、普及に対する大きな課題となっている。

　後述するように、個々のセルの出力電圧が低いため、従来の太陽光発電装置では、電子機器の動作に必要な電圧を得るためには、多数の太陽電池セルを接続する必要があり、多数の接続箇所における信頼性の低下がシステム全体の長期信頼性を低下させる大きな要因ともなっている。また、長期動作中に劣化したモジュールや接続配線を交換する場合も、高所での作業を要するため、維持コストが高いという問題もある。

　従来の太陽光発電装置の一例として、屋外から壁材を介して屋内へ無線でエネルギを供給する電力システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電力供給システムでは、壁を介したＲＦ（高周波：Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）エネルギの伝送を電磁誘導方式によって実現している。

　一方、特許文献２は、２つの共振器の間で空間を介してエネルギを伝送する新しい無線エネルギ伝送装置を開示している。この無線エネルギ伝送装置では、共振器の周辺の空間に生じる共振周波数の振動エネルギのしみ出し（エバネッセント・テール）を介して２つの共振器を結合することにより、振動エネルギを無線（非接触）で伝送する。

特開２００６－１３６０４５号公報（第５の実施形態、図１９）米国特許出願公開第２００８／０２７８２６４号明細書（図１５、図１７）

　特許文献１に記載されている電力伝送システムでは、個々のセルから出力される電圧が低いという太陽光発電部に固有の課題を解決することができない。太陽光発電分野において、現在、エネルギ変換効率が高いということから広く使用されている結晶シリコン系の１個の太陽電池（セル）の出力電圧Ｖｃは０．５Ｖ程度であり、極めて低い。例えば、太陽光発電部からの直流出力を交流に変換する場合、一般の変換回路（パワーコンディショナ）の動作効率が３００Ｖｄｃ程度の入力電圧に対して最大化されるため、高効率での変換を実行するには、数百個ものセルを直列に接続することにより、太陽光発電部の出力電圧を３００Ｖ程度に高めることが必要になる。また、家庭内配電である単相３線（１００Ｖあるいは２００Ｖ）の系統に連系する場合、太陽光発電部の出力電圧をパワーコンディショナによって２００倍以上に昇圧することも考えられるが、昇圧時における電力効率の低下を考慮すると、やはり多数のセルを直列に接続して太陽光発電部の出力電圧をできるだけ高めることが求められる。

　なお、太陽光発電装置内で直流から交流への変換を行わない場合でも、同様の問題が生じ得る。昨今注目を集めている直流給電システムでも、使用が検討されている電圧は、４８Ｖｄｃ、あるいは３００～４００Ｖｄｃの大きさである。このため、直流給電システムへ太陽光エネルギを供給する場合でも、やはり数十から数百個の太陽電池セルを直列に接続する必要がある。

　直列に接続されるセルやモジュールの個数が増大するほど、敷設領域の一部が日陰になった場合（パーシャルシェイディング）や、敷設されるセルやモジュールの一部で特性が劣化した場合に、システム全体の性能低下を招き易くなる。このような問題を回避するため、モジュール内にバイパスダイオードを導入することが一般的に行われるが、発熱やコスト増などの問題を招き、好ましくない。一方、昇圧機能を有する一般的なＤＣ／ＤＣコンバータを用いて昇圧を行う場合でも、直列に接続されたセルの個数を大幅に低減できるほどの高い昇圧比を高効率に実現することは困難である。

　また、特許文献２の無線エネルギ伝送装置での昇圧特性は、従来のトランス技術によってもたらされる昇圧特性でしかなく、本発明の課題を解決するには不十分である。

　本発明の１つの実施形態は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発電部の低い出力電圧を効果的に上昇させることができる無線電力伝送装置を提供することにある。

　本発明の無線電力伝送装置は、第１および第２の無線電力伝送部であって、前記第１および第２の無線電力伝送部の各々が、直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナとを備え、前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する、第１および第２の無線電力伝送部と、第１および第２の無線電力伝送部における前記受電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する合成部と、前記第１の無線電力伝送部における前記共振磁界の位相と前記第２の無線電力伝送部における前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の無線電力伝送部における前記発振器を制御する制御部とを備える。

　本発明の発電装置は、第１および第２の発電ユニットであって、前記第１および第２の発電ユニットの各々が、直流エネルギを出力する発電部と、前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、を備え、前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する、第１および第２の発電ユニットと、前記第１および第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する合成部と、前記第１の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相と前記第２の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部とを備える。

　本発明の他の発電装置は、第１および第２の発電ユニットであって、前記第１および第２の発電ユニットの各々が、直流エネルギを出力する発電部と、前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、前記受電アンテナから得られるＲＦエネルギを直流エネルギに変換する整流器とを備え、前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、前記整流器の昇圧比をＶｒｒ、前記第１インダクタのインダクタンスをＬ１、前記第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））²を満足する、第１および第２の発電ユニットと、前記第１および第２の発電ユニットにおける前記送電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する出力部と、前記第１の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相と前記第２の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部とを備える。

　本発明の更に他の発電装置は、Ｎ個（Ｎは４以上の整数）の発電ユニットと、前記発電ユニットの出力を並列に合成する合成部とを備える発電装置であって、各発電ユニットは、直流エネルギを出力する発電部と、前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、を備え、前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足し、前記発電装置は、前記Ｎ個の発電ユニットのうち、最近接する２つの発電ユニットの一方における前記共振磁界の位相と他方における前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように各発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部を更に備える。

　本発明の無線電力伝送装置の好ましい実施形態によれば、共振磁界による結合を利用してアンテナ間の伝送を行うときに昇圧効果を実現できる。また、本発明の発電装置の好ましい実施形態によれば、非接触の無線エネルギ伝送を行うことができる。そのため、例えば屋外に設置された発電部で発生させたエネルギを建物の電子機器に昇圧しながら伝送することが可能になる。このため、発電装置の敷設コストを低減し、発電部の一部が劣化した時の交換作業を簡便化することも可能になる。また、本発明の実施形態によれば、無線電力伝送装置の導入に対して懸念される、周辺空間へ漏洩する不要な電磁成分を抑圧することが可能となる。

　さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、発電部の出力電圧を簡単に上昇させることができるため、出力電圧の低い発電素子（太陽電池）を直列に接続して発電部を構成する場合に、発電素子の接続個数を大幅に低減することが可能になる。そのため、本発明のある実施形態における発電装置を並列に接続して太陽光発電装置を構築した場合には、パーシャルシェイディングに対する特性劣化を低減し、安定した電力供給を実現することが可能になる。

本発明の無線電力伝送装置の基本構成の一例を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、共振磁界の位相を示す波形図である。本発明の無線電力伝送装置の基本構成の他の例を示す図である。本発明の無線電力伝送装置の基本構成の更に他の例を示す図である。本発明の無線電力伝送部の基本構成を示す図である。本発明の無線電力伝送部におけるアンテナの等価回路を示す図である。本発明の発電装置の基本構成例を示す図である。本発明による発電ユニットの構成例を示す図である。本発明による発電装置の使用例を示す模式図である。本発明の他の無線電力伝送装置（整流回路付）の基本構成を示す図である。本発明による他の発電装置（整流回路付）の構成を示す図である。本発明による発電装置の第１の実施形態を示す図である。本発明による発電装置の第１の実施形態における無線伝送部の等価回路図である。本発明による発電装置の第１の実施形態の改変例を示す図である。（ａ）は、２つのインダクタの配置例を示す平面図であり、（ｂ）は、その模式的な断面図である。本発明による発電装置の実施形態を示す図である。本発明の発電装置の一例の上面模式図である。本発明の発電装置の一例の上面模式図である。本発明による発電装置の第２の実施形態を示す図である。（ａ）は、本発明による発電装置の第２の実施形態で使用可能な半波倍電圧整流回路の回路図であり、（ｂ）は、第２の実施形態で使用可能な両波倍電圧整流回路の回路図である。本発明による発電装置の実施形態を示すブロック図である。本発明による発電装置の実施形態を示すブロック図である。本発明による発電装置の実施形態を示すブロック図である。本発明の実施例における無線伝送部の入力インピーダンスＺｉｎおよび出力インピーダンスＺｏｕｔのアンテナ間隔依存性を示すグラフである。本発明の実施例における無線伝送部の入出力インピーダンス変換比Ｚｒおよび無線伝送効率のアンテナ間隔依存を示すグラフである。本発明の実施例１における無線伝送部の入出力インピーダンス変換比Ｚｒおよび無線伝送効率のアンテナ間隔依存性を示すグラフである。

　本発明による無線電力伝送装置および発電装置の好ましい実施形態を説明する前に、まず、図１から図１１を参照しながら、本発明の基本構成を簡単に説明する。

　図１は、本発明による無線電力伝送装置の基本構成の一例を示している。

　この無線電力伝送装置は、出力が並列に接続された第１の無線電力伝送部１０ａと第２の無線電力伝送部１０ｂとを備えている。第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂの各々は、周波数ｆ０のＲＦエネルギを出力する発振器１０３と、発振器１０３から周波数ｆ０のＲＦエネルギを受け取り、送出する送電アンテナ１０７と、送電アンテナ１０７によって送出されたＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界結合によって受け取る受電アンテナ１０９とを有している。

　各発振器１０３から出力されるＲＦエネルギの位相は、制御部１９２によって調整される。制御部１９２の働きにより、第１の無線電力伝送部１０ａにおける共振磁界１９５ａの位相と、第２の無線電力伝送部１０ｂにおける共振磁界１９５ｂの位相との間の差異（位相差）を所定の値に設定することができる。この無線電力伝送装置では、第１の無線電力伝送部１０ａにおける共振磁界１９５ａと第２の無線電力伝送部１０ｂにおける共振磁界１９５ｂとの間の位相差が９０度以上１８０度以下に設定される。

　図２（ａ）、（ｂ）は、いずれも、共振磁界１９５ａ、１９５ｂの位相差を模式的に示す波形図である。図２（ａ）に示す例では、位相差θｒｅｓが９０度以上１８０度以下の値を有していることが示されている。図２（ｂ）は、位相差θｒｅｓが１８０度に等しい場合における共振磁界１９５ａ、１９５ｂの波形例を示している。

　本明細書では、着目する２つの共振磁界の間における位相の差異が（３６０×ｎ＋θ）度で表されるとき（ｎは整数、θは０以上３６０未満の実数）、θ度および（３６０－θ）度のうちの大きくない方の値を「位相差」と定義する。したがって、位相差の最大値は１８０度である。

　再び図１を参照する。

　図１では、共振磁界１９５ａを示す点線矢印の向きと、共振磁界１９５ｂを示す点線矢印の向きが反対である。このことは、位相差が１８０度であることを模式的に表している。

　図１に示す制御部１９２は、例えば、対応する発振器１０３の発振開始のタイミングを規定するスイッチングパルスを生成する複数のパルス生成器と、これらのパルス生成器の動作を制御する制御部とを有していている。制御部１９２の構成例については、後述する。

　図１の無線電力伝送装置では、第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂが並列に配置され、受電アンテナ１０９の受電したＲＦエネルギが合成部１９９で合成される。その結果、この無線電力伝送システムからは、合成されたＲＦエネルギが出力されて負荷１３３ａに与えられる。

　第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂから出力されたＲＦエネルギが合成部１９９で合成されるとき、位相差がゼロであることが好ましい。図１の例では、各受電アンテナ１０９から合成部１９９までの伝送線路距離（線路長）を調節することにより、合成部１９９における位相を一致させている。

　図３は、図１の無線電力伝送装置の改変例を示す図である。図１の構成と異なる点は、受電アンテナ１０９と合成部１９９との間に位相調整部１３５が挿入されている点にある。位相調整部１３５は、第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂにおける受電アンテナ１０９から出力されたＲＦエネルギの少なくとも一方の位相を進めるか遅らせることにより、合成部１９９での位相を一致させる回路を備えている。このような回路は、例えばキャパシタ素子およびインダクタ素子を有するリアクタンス調整回路であり得る。

　図４は、図１の無線電力伝送装置の他の改変例を示す図である。図１の構成と異なる点は、第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂから出力されるＲＦエネルギを伝送する２本の配線の接続を反転させている点にある。ＲＦエネルギを有線で伝送する場合、２本の配線の組み合わせからなる一対の配線対構成が必要である。一方の配線に電流が流れるとき、もう一方の配線には戻り電流が流れており、両配線における電流の位相は逆転している。よって、第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂにおける受電アンテナ１０９から出力されたＲＦエネルギの位相差が１８０度である場合、第１の無線電力伝送部１０ａにおける受電アンテナ１０９と第２の無線電力伝送部１０ｂにおける受電アンテナ１０９に接続されている配線対の極性の組み合わせを反対に違えれば、第１の無線電力伝送部１０ａにおける受電アンテナ１０９が受電したＲＦエネルギと第２の無線電力伝送部１０ｂにおける受電アンテナ１０９が受電したＲＦエネルギの合成部１９９での位相を一致させることができる。

　実用的には、受電アンテナ１０９から出力されるＲＦエネルギの位相差が厳密に１８０度である必要はない。隣接する受電アンテナ間距離ｄが伝送周波数波長λに対して数度以内の電気長範囲に収まる条件では、図４の構成が有利である。例えば、１ｍ間隔での太陽光発電モジュールの配置を想定した場合、伝送周波数が１ＭＨｚならば、伝送周波数における波長λは３００ｍであり、ｄは１．２度の電気長に相当する。このような場合、図３の構成よりも簡単な図４の構成の採用が好ましい。

　なお、本発明の無線電力伝送装置に含まれる無線電力伝送部の個数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とによって形成されるアンテナ対の個数が３以上である場合、最近接するアンテナ対の間で位相差が９０度以上１８０度以下となるように発振器１０３の発振状態を制御することが好ましい。

　次に、図５および図６を参照しながら、第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂにおける無線電力伝送の基本的な原理を説明する。第１および第２の無線電力伝送部１０ａ、１０ｂの基本構成は同一である。

　まず、図５を参照する。図５は、図１の無線電力伝送装置の構成例を示すブロックである。無線電力伝送部１０ａ、１０ｂは、それぞれ、発振周波数ｆ０の発振器１０３と、共振周波数ｆＴの送電アンテナと、共振周波数ｆＲの受電アンテナ１０９とを備えており、共振周波数ｆＴおよび共振周波数ｆＲは、いずれも、周波数ｆ０に等しく設定されている。周波数ｆ０は、例えば５０Ｈｚ～３００ＧＨｚ、より好ましくは１０ｋＨｚ～６ＧＨｚ、さらに好ましくは２０ｋＨｚ～２０ＭＨｚに設定される。なお、用途によっては、２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、あるいは、１３．５６ＭＨｚや２．４５ＧＨｚに設定される。

　発振器１０３は、直流エネルギ（電力）を受け取り、この直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する（ＤＣ－ＲＦ変換）。発振器１０３の発振状態は、発振器駆動回路１９０によって制御される。

　発振器駆動回路１９０は、例えば、発振器１０３の発振のタイミングを規定するパルス信号を生成するパルス生成回路であり得る。発振器駆動回路１９０から発振器１０３に入力されるパルス信号は、典型的には矩形の波形を有するアナログ信号である。このパルス信号は、発振器１０３の中に含まれる大電力用トランジスタをスイッチングする駆動信号である。この駆動信号の波形が歪まないように、発振器駆動回路１９０と発振器１０３とは近接して配置されることが好ましい。なお、本実施形態では、発振器駆動回路１９０と発振器１０３とが別々の回路に分かれているが、発振器駆動回路１９０は、発振器１０３と一体化されていてもよい。

　各発振器１０３から出力されるＲＦエネルギの位相は、発振器駆動回路１９０から入力されるパルス信号の入力タイミングによって規定される。ここで、第１の無線電力伝送部１０ａの発振器１０３から出力されるＲＦエネルギ１９３ａの位相を「θｔａ」、第２の無線電力伝送部１０ｂの発振器１０３から出力されるＲＦエネルギ１９３ｂの位相を「θｔｂ」とする。また、第１の無線電力伝送部１０ａの共振磁界１９５ａの位相を「θｒｅｓａ」、第２の無線電力伝送部１０ｂにおける共振磁界１９５ｂの位相を「θｒｅｓｂ」と称する。更に、第１の無線電力伝送部１０ａにおける受電アンテナ１０９から出力されるＲＦエネルギ１９７ａの位相を「θｒａ」、第２の無線電力伝送部１０ｂにおける受電アンテナ１０９から出力されるＲＦエネルギ１９７ｂの位相を「θｒｂ」と称する。

　個々の発振器駆動回路１９０の動作は、制御部１９２によって調整される。制御部１９２は、個々の発振器駆動回路１９０が生成するパルス信号の生成タイミングを調整し、それによって第１の無線電力伝送部１０ａの発振器１０３から出力されるＲＦエネルギ１９３ａの位相θｔａと、第２の無線電力伝送部１０ｂの発振器１０３から出力されるＲＦエネルギ１９３ｂの位相θｔｂとの差異を９０度以上１８０度以下の値に設定することができる。

　制御部１９２と複数の発振器駆動回路１９０との間では、好適にはデジタル信号からなる制御信号の伝達が行われるため、両者は離れていてもよい。制御部１９２と複数の発振器駆動回路１９０との接続は、有線によっても可能であるが、無線通信によって接続されることが好ましい。このように、制御部１９２は、複数の発振器駆動回路１９０から、それぞれ、対応する発振器に駆動信号を入力するタイミングを調整する同期調整部として機能する。

　発振器１０３から出力されたＲＦエネルギ１９３ａ、１９３ｂは、それぞれ、発振器１０３に接続された送電アンテナ１０７に入力される。共振周波数が等しくなるように設計された送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９は、互いの共振器が形成する共振磁界の重なりによって回路的に結合し、受電アンテナ１０９は、送電アンテナ１０７によって送出されたＲＦエネルギの少なくとも一部を受け取ることができる。受電アンテナ１０９は、送電アンテナ１０７に接触しておらず、送電アンテナ１０７から例えば数ｍｍ～数ｍ程度の距離は離間している。

　本発明の無線電力伝送装置における「アンテナ」は、共振器の電磁界の近接成分（エバネッセント・テール）を利用した結合を利用して２つの物体間でエネルギ伝送を行うための構成要素である。共振磁界を利用した無線電力伝送によれば、電磁波を遠方に伝播させるときに生じるエネルギ損失が生じないため、極めて高い効率で電力を伝送することが可能になる。このような共振磁界の結合を利用したエネルギ伝送では、ファラデーの電磁誘導の法則を利用した公知の無線電力伝送に比べて損失が少ない。また、本発明のある実施形態では、例えば数メートルも離れた２つの共振器（アンテナ）間でエネルギを伝送することが可能になる。

　このような原理に基づく無線電力伝送を行うには、２つの共振アンテナ対の間で磁気共振による結合を生じさせる必要がある。上述のように、本発明における共振周波数ｆＴおよび共振周波数ｆＲは、いずれも、発振器１０３の周波数ｆ０に等しく設定されるが、厳密に周波数ｆ０に等しく設定される必要はなく、実質的に等しく設定されていれば良い。ｆＴおよびｆＲのいずれも、周波数ｆ０と完全に一致する必要は無い。共振器間の結合に基づき高効率なエネルギ伝送を実現するためには、ｆＴ＝ｆＲが理想的であるが、ｆＴとｆＲとの差異が充分に小さければよい。本明細書において、「周波数ｆＴが周波数ｆＲに等しい」とは、以下の式１が満足される場合であると定義する。
　（式１）　｜ｆＴ－ｆＲ｜≦ｆＴ／ＱＴ＋ｆＲ／ＱＲ

ここで、ＱＴは送電アンテナの共振器としてのＱ値、ＱＲは受電アンテナの共振器としてのＱ値である。一般に、共振周波数をＸ、共振器のＱ値をＱｘとした場合、この共振器の共振が生じる帯域はＸ／Ｑｘに相当する。｜ｆＴ－ｆＲ｜≦ｆＴ／ＱＴ＋ｆＲ／ＱＲの関係が設立すれば、２つの共振器間で磁気共振によるエネルギ伝送が実現する。

　図６は、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９の等価回路を示す図である。本発明における送電アンテナ１０７は、送電インダクタ１０７ａおよび第１容量素子１０７ｂが直列に接続された直列共振回路であり、受電アンテナ１０９は、受電インダクタ１０９ａおよび第２容量素子１０９ｂが並列に接続された並列共振回路である。なお、送電アンテナ１０７の直列共振回路は寄生抵抗成分Ｒ１を有し、受電アンテナ１０９の並列共振回路は寄生抵抗成分Ｒ２を有している。

　本発明では、発振器１０３の昇圧比をＶｏｃ、送電インダクタ１０７ａのインダクタンスをＬ１、受電インダクタ１０９ａのインダクタンスをＬ２、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との結合係数をｋとするとき、以下の関係が満足するようにＬ１、Ｌ２、ｋ、Ｖｏｃの値が決定されている。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）^２

　上記の関係を満足するとき、無線電力伝送を経ることで、出力されるＲＦエネルギの電圧を入力される直流エネルギの電圧に対して２倍以上に高めること（昇圧比：２以上）が可能になる。このような昇圧が実現する理由については、後に詳しく説明する。なお、今後、昇圧比とはシステム内における該当回路ブロック（複数の回路ブロックが接続された回路ブロック群も含む）における入出力エネルギの電圧比として定義する。例えば、直流電圧（Ｖｄｃ）が交流電圧（実効電圧Ｖａｃ）に上昇したとき、昇圧比はＶａｃ／Ｖｄｃである。なお、回路ブロックは、発振部１０３、送電アンテナ１０７、受電アンテナ１０９、後述する発電部１０１および整流器１１５などの要素である。

　本発明の無線電力伝送装置によれば、低電圧のエネルギ（電力）を伝送時に効率的に昇圧することができる。

　次に、本発明による発電装置の構成例を説明する。図７は、本発明における発電装置の模式図である。図８は、本発明による発電装置の構成の一部を示している。

　図７の発電装置は、第１の発電ユニット１３１ａと第２の発電ユニット１３１ｂとを有している。この発電装置は、各発電ユニット１３１ａ、１３１ｂが発振器１０３に直流エネルギを供給する発電部（発電デバイス）１０１を備えている点で、図１に示される無線電力伝送装置とは異なっているが、その他の構成は、図１に示す構成と同様である。

　本発明の発電装置によれば、発電部１０１の出力電圧が低い場合でも、昇圧効果により、高電圧の電力を出力することが可能である。したがって、本発明の発電装置によれば、例えば太陽電池（セル）から構成された発電部（太陽光発電部）が生成する低電圧のエネルギ（電力）を伝送時に効率的に昇圧することができる。このため、直列に接続されるべきセルの個数を大幅に低減することが可能になる。その結果、敷設費用や維持費用を低減できる、普及に適した新しい太陽光発電装置を提供することが可能になる。

　図９は、本発明による無線電力伝送装置を備えた発電装置の使用例を示す模式図である。図示されている発電装置は、建物２００の外部（屋外）に設置された発電部１０１と、建物２００の内部に存在する電子機器に電力を伝送するための無線伝送部１０５とを備えている。この例における発電部１０１は、太陽光によって発電を行うため、以下も、太陽光発電部１０１と称する場合がある。ただし、本発明の発電部は、太陽光発電部に限定されない。

　太陽光発電部１０１は、発電デバイスとして、接続された複数の太陽電池を有している。無線伝送部１０５は、建物２００の壁１１１を介して対向する送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とを有している。送電アンテナ１０７は、屋外の太陽光発電部１０１に接続されており、受電アンテナ１０９は屋内の電子機器に接続されている。なお、太陽光発電部１０１は、屋根に設置される必要は無く、建物２００の壁１１１上に設置されても良いし、他の建物に設置されていても良い。

　図９の例では、受電アンテナ１０９が建物２００の内側に配置されているが、受電アンテナ１０９の位置は、この例に限定されない。送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９によって形成される共振アンテナ対の全体が建物２００の外側（屋根または壁面）に設置されてもよい。その場合、受電アンテナ１０９が受け取ったＲＦエネルギは建物２００の内部に有線または無線によって送られ得る。

　本発明における発電部を構成する発電デバイスは太陽電池に限定されず、他の発電デバイスであってもよい。例えば、発電部は燃料電池を有していても良い。燃料電池は、比較的に低い電圧のＤＣエネルギを出力し、高電圧系統と連結して用いられるため、本発明の昇圧効果は有用である。

　図１０は、本発明による他の無線電力伝送装置の構成の一部を示す図である。この無線電力伝送装置が前述の無線電力伝送装置（図６）と異なる点は、受電アンテナ１０９に接続された整流回路（整流器）１１５を備えている点にある。この整流回路１１５の働きにより、無線電力伝送装置から直流エネルギを出力させることが可能になる。図１１は、このタイプの無線電力伝送装置を備える本発明の発電装置の構成の一部を示している。図１１の発電装置によれば、低電圧の直流エネルギを出力する発電部１０１を用いても、無線電力伝送時の昇圧効果により、充分に高い電圧に昇圧された直流エネルギを出力することができる。

　なお、整流回路１１５の昇圧比をＶｒｒとすると、受電アンテナ１０９に整流回路１１５が接続されている場合には、以下の関係を満足するときに２倍以上の昇圧を実現することが可能になる。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２

この点についても、詳細な説明は後述する。

　受電アンテナ１０９が受け取ったＲＦエネルギは、直流ではなく交流に変換されてもよい。

　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。

　（実施形態１）
　まず、図１２および図１３を参照しながら、本発明による発電装置の第１の実施形態を説明する。図１２は、本実施形態を示す透視模式図であり、図１３は、図１２に示す無線伝送部１０５の等価回路図である。図１２、図１３において、図５、図６に示した構成要素に対応する構成要素には同じ参照符号を付している。

　本実施形態の発電装置は、図７に示すように、出力が並列に接続された複数の発電ユニットを有し、各発電ユニットは、図１２に示すように、発電部１０１と、発振器１０３と、無線伝送部１０５とが直列に接続された構成を有している。

　本実施形態における発電部１０１は、直列に接続された複数の太陽電池（セル）を有している。太陽電池としては、発電効率向上の観点から、結晶シリコン系の太陽光発電素子を用いることが好ましい。しかし、本発明に使用可能な太陽電池は、ガリウム砒素、ＣＩＳ系などの化合物半導体材料を用いた各種の太陽光発電素子であってもよいし、有機材料を用いた各種の太陽光発電素子であってもよい。また、使用する半導体の結晶構造は、単結晶、多結晶、アモルファスのいずれであってもよい。各種半導体材料を積層したタンデム型の太陽光発電素子を利用してもよい。

　発振器１０３には、Ｄ級、Ｅ級、Ｆ級などの、高効率且つ低歪な特性を実現できる増幅器を用いることができるし、ドハーティ増幅器を用いてもよい。歪成分を含む出力信号を発生するスイッチング素子の後段に、低域通過フィルタまたは帯域通過フィルタを配置することにより、高効率な正弦波を生成してもよい。

　無線伝送部１０５は、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とを有している。伝送効率の観点から、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９は、対向するように配置されることが好ましい。ただし、アンテナ１０７、１０９の配置は、対向配置に限定されず、両者が直交しないように配置されていればよい。

　発電部１０１によって生成された直流エネルギは、発振器１０３でＲＦエネルギに高い効率で変換される。このＲＦエネルギは、無線伝送部１０５により、空間（壁１１１）を介して非接触に無線によって伝送され、出力端子１１９から出力される。

　図示されている送電アンテナ１０７は、送電インダクタ１０７ａおよび第１容量素子１０７ｂからなる直列共振回路であり、受電アンテナ１０９は受電インダクタ１０９ａおよび第２容量素子１０９ｂからなる並列共振回路である。送電アンテナ１０７の共振周波数ｆＴおよび受電アンテナ１０９の共振周波数ｆＲは、それぞれ、発振器１０３によって生成されるＲＦエネルギの周波数ｆ０にほぼ等しくなるよう設定されている。また、本実施形態における受電アンテナ１０９の出力インピーダンスＺｏｕｔは、発振器１０３の入力直流インピーダンスＺｉｄｃよりも高い値に設定されている。

　前述した原理により、本実施形態では、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との距離を例えば数ｍｍ～数ｍの距離に設定することができ、両者の間に壁１１１が存在しても、高い効率でエネルギを伝送できる。なお、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との間に壁１１１が存在せず、単なる空間が存在する場合でも、非接触でエネルギを伝送できることは言うまでもない。

　また、本実施形態では、このような無線による非接触接続を実現できるだけではなく、送電アンテナ１０７に流入するＲＦエネルギの入力電圧に対して、受電アンテナ１０９の側で昇圧されたＲＦエネルギとして取り出すことが可能となる。

　回路ブロック間でのＲＦエネルギの多重反射を抑圧し、総合発電効率を改善するためには、受電アンテナ１０９の出力端子が負荷に接続された状態において、発振器１０３の出力インピ－ダンスＺｏｃと送電アンテナ１０７の入力インピーダンスＺｉｎとを等しくすることが好ましい。また、同様に、発振器１０３が送電アンテナ１０７に接続された状態で、受電アンテナの出力インピーダンスＺｏｕｔが、接続される負荷の抵抗値Ｒと等しくすることが好ましい。

　なお、本明細書において、２つのインピーダンスが「等しい」とは、インピーダンスが厳密に一致する場合に限られず、ほぼ等しい場合を含み、具体的には、２つのインピーダンスの差異が、大きい方のインピーダンスの２５％以下である場合を含むものと定義する。

　送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との間は、壁１１１が存在する必要はなく、障害物を介することなく送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とが対向していてもよい。また、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とを隔てるものが屋根であってもかまわない。

　なお、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９の両方が屋内に配置されていてもよいし、屋外に配置されていてもよい。このような場合でも、２つのアンテナ間で無線電力伝送を行う際に昇圧を行うことができる。送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９の両方が屋内に設置されている場合、屋外の太陽光発電部１０１と送電アンテナ１０７との接続は、例えば建物２００の壁１１１に設けた開口部を介した有線によって実現され得る。また、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９の両方が屋外に設置されている場合、屋内の電子機器と受電アンテナ１０９との接続も、例えば建物２００の壁１１１に設けた開口部を介した有線によって実現され得る。屋内外の有線接続を省略するためには、図１２に示す例のように、送電アンテナ１０７を屋外に設置し、受電アンテナ１０９を屋内に設置することが好ましい。

　本実施形態における無線電力伝送の効率は、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との間隔（アンテナ間隔）や、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９を構成する回路素子の損失の大きさに依存する。なお、「アンテナ間隔」とは、実質的に２つのインダクタ１０７ａ、１０９ａの間隔である。アンテナ間隔は、アンテナの配置領域（アンテナにによって占有される領域）の大きさを基準に評価することができる。

　好ましい実施形態において、送電インダクタ１０７ａおよび受電インダクタ１０９ａは、いずれも、平面状に広がり、両者は互いに平行に対向するように配置される。ここで、アンテナの配置領域の大きさとは、サイズが相対的に小さなアンテナの配置領域の大きさを意味し、アンテナを構成するインダクタの外形が円形の場合は円の直径、正方形の場合は正方形の一辺の長さ、長方形の場合は長方形の短辺の長さに定義されるものとする。本実施形態によれば、アンテナ間隔が、アンテナの配置領域の大きさの１．５倍程度であっても、９０％以上の無線伝送効率でエネルギを伝送することが可能である。また、無線伝送部１０５の出力インピーダンスを入力インピーダンスに対して７８３２倍以上に増大させることも可能である。

　本実施形態における送電インダクタ１０７ａおよび受電インダクタ１０９ａは、それぞれ、巻数Ｎ１、Ｎ２のスパイラル構造を有している（Ｎ１＞１、Ｎ２＞１）が、巻数が１のループ構造を有していてもよい。これらのインダクタ１０７ａ、１０９ａは、一層の導電体パターンから構成されている必要は無く、積層された複数の導電体パターンを直列に接続した構成を有していてもよい。

　送電インダクタ１０７ａ、受電インダクタ１０９ａは、良好な導電率を有する銅や銀などの導電体から好適に形成され得る。ＲＦエネルギの高周波電流は、導電体の表面を集中して流れるため、発電効率を高めるため、導電体の表面を高導電率材料で被覆してもよい。導電体の断面中央に空洞を有する構成からインダクタ１０７ａ、１０９ａを形成すると、軽量化を実現することができる。更に、リッツ線などの並列配線構造を採用してインダクタ１０７ａ、１０９ａを形成すれば、単位長さ辺りの導体損失を低減できるため、直列共振回路、および並列共振回路のＱ値を向上させることができ、より高い効率で電力伝送が可能になる。

　製造コストを抑制するために、インク印刷技術を用いて、配線を一括して形成することも可能である。送電インダクタ１０７ａおよび／または受電インダクタ１０９ａの周辺に磁性体を配置してもよいが、送電インダクタ１０７ａと受電インダクタ１０９ａとの結合係数を極端に高い値に設定することは好ましくない。このため、インダクタ１０７ａ、１０９ａの間の結合係数を適度な値に設定できる空芯スパイラル構造を有するインダクタを用いることがより好ましい。

　各インダクタは、一般的にはコイル形状を有している。しかし、そのような形状に限定されない。高周波では、ある程度の線長をもつ導体は、インダクタンスをもつため、インダクタとして機能する。また、他の例として、ビーズ状のフェライトに導線を通しただけのものでもインダクタとして機能する。

　第１、第２容量素子１０７ｂ、１０９ｂには、例えばチップ形状、リード形状を有する、あらゆるタイプのキャパシタを利用できる。空気を介した２配線間の容量を第１、第２容量素子１０７ｂ、１０９ｂとして機能させることも可能である。第１、第２容量素子１０７ｂ、１０９ｂをＭＩＭキャパシタから構成する場合は、公知の半導体プロセスまたは多層基板プロセスを用いて低損失の容量回路を形成できる。

　長期信頼性の確保という観点から、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９を構成する部品（インダクタおよび容量素子など）は保護装置１１７内に格納されることが好ましい。また、保護装置１１７内には防水加工が施されることが好ましい。

　伝送損失を最小化するためには、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９は、できるだけ近接して配置されることが好ましい。ただし、昇圧比を所望の値に調整する目的で保護装置１１７内における位置を調整してもよい。

　保護装置１１７は、壁１１１や屋根などの外部部材に直接に固定されていてもよい。送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９との磁界結合の強さに影響を与えない範囲で、保護装置１１７および外部部材にそれぞれ強磁性体および磁石を設けることにより、強磁性体と磁石との間に働く磁力を利用し、保護装置１１７を外部部材に着脱自在に取り付けるようにしてもよい。あるいは、保護装置１１７および外部部材のいずれか一方に吸盤を設けることにより、保護装置１１７を外部部材に着脱自在に取り付けるようにしてもよい。

　次に、図１３を参照しながら、本発明の発電装置によって得られる昇圧効果を説明する。

　ここでは、送電側の送電アンテナ１０７と受電側の受電アンテナ１０９とが結合係数ｋで結合しているものとする。結合係数は、同一周波数ｆ０で共振する２つの共振器（アンテナ１０７、１０９）を近接させた際に分離する２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨを計測することにより、以下の式から導かられる。
　（式２）　ｋ＝（ｆＨ^２－ｆＬ^２）／（ｆＨ^２＋ｆＬ^２）

　なお、発振器１０３の周波数ｆ０は、共振周波数ｆＬ、ｆＨの近傍に設定することが好ましい。より詳しくは、共振周波数ｆＬ、ｆＨにおける結合共振器対のＱ値を、それぞれ、ＱＬ、ＱＨとするとき、以下の式３を満たすようにｆ０を設定することが好ましい。
　（式３）ｆＬ－ｆＬ／ＱＬ≦ｆ０≦ｆＨ＋ｆＨ／ＱＨ

　また、インダクタンスＬ１の送電インダクタ１０７ａとインダクタンスＬ２の受電インダクタ１０９ａとの間に生じる相互インダクタンスＭと結合係数ｋとの間には、以下の関係が成立する。
　（式４）　Ｍ＝ｋ×（Ｌ１×Ｌ２）^０．５

　このように、結合係数ｋは、インダクタ間または共振器間の結合強度の指標として従来から用いられている公知の結合係数と同一の指標である。結合係数ｋは、０＜ｋ＜１の関係を満たす数値である。従来の電磁誘導によるエネルギ伝送では、結合係数ｋを可能な限り大きく、ほぼ１に等しくなるように、インダクタ対の構成および配置関係が設計される。後述するように、本発明では、結合係数ｋを１に近い値に設定する必要はなく、０．５以下の値に設定することも可能である。

　受電アンテナ１０９の並列型共振回路において、受電インダクタ１０９ａを流れる高周波電流をＩＬ２、第２容量素子１０９ｂを流れる高周波電流をＩＣ２とすると、図１３に示す向きに流れる出力高周波電流Ｉ２は、以下の式によって表される。
　（式５）　Ｉ２＝－ＩＬ２－ＩＣ２

　また、送電インダクタ１０７ａを流れる高周波電流をＩＬ１とすると、受電インダクタ１０９ａを流れる高周波電流ＩＬ２、第２容量素子１０９ｂを流れる高周波電流ＩＣ２、受電インダクタ１０９ａのインダクタンスＬ２、受電インダクタ１０９ａの寄生抵抗Ｒ２、送電インダクタ１０７ａのインダクタンスＬ１、第２容量素子１０９ｂのキャパシタンスＣ２を用いて、以下の式が導かれる。
　（式６）　（Ｒ２＋ｊωＬ２）×ＩＬ２＋ｊωＭ×ＩＬ１＝ＩＣ２／（ｊωＣ２）

　受電アンテナ１０９では共振条件が成立しているため、以下の（式７）が成立している。
　（式７）　ωＬ２＝１／（ωＣ２）

　上記の（式５）～（式７）から、以下の式が成立する。
　（式８）　Ｒ２×ＩＬ２＋ｊωＭ×ＩＬ１＝ｊωＬ２×Ｉ２

　（式８）を変形して以下の式を得る。
　（式９）　Ｉ２＝ｋ×（Ｌ１／Ｌ２）^０．５×ＩＬ１－ｊ（Ｒ２／ωＬ２）×ＩＬ２

　一方、送電アンテナ１０７の共振器の低損失性を評価する指標Ｑ値は、（式１０）の式によって表される。
　（式１０）　Ｑ２＝ωＬ２／Ｒ２

　ここで、共振器のＱ値が非常に高い場合、（式６）の右辺第２項を無視する近似が成り立つ。よって、最終的に、以下の（式１１）により、受電アンテナ１０９で生じる高周波電流（出力電流）Ｉ２の大きさが導出される。
　（式１１）　Ｉ２＝ｋ×（Ｌ１／Ｌ２）^０．５×ＩＬ１

ここで、高周波電流Ｉ２は、送電側の共振器（送電アンテナ１０７）に入力される高周波電流Ｉ１（＝送電インダクタ１０７ａを流れる高周波電流ＩＬ１）、共振器（アンテナ）間の結合係数ｋ、送電インダクタ１０７ａおよび受電インダクタ１０９ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２に依存する。

　上記の（式１１）から、本実施形態の発電装置の昇流比Ｉｒは、次の（式１２）によって表される。
　（式１２）　Ｉｒ＝｜Ｉ２／Ｉ１｜／Ｖｏｃ＝ｋ／Ｖｏｃ×（Ｌ１／Ｌ２）^０．５

　また、昇圧比Ｖｒおよびインピーダンス変換比Ｚｒは、それぞれ、（式１３）および（式１４）によって表される。
　（式１３）　Ｖｒ＝（Ｖｏｃ／ｋ）×（Ｌ２／Ｌ１）^０．５
　（式１４）　Ｚｒ＝（Ｖｏｃ／ｋ）^２×（Ｌ２／Ｌ１）

　（式１３）からわかるように、（Ｌ２／Ｌ１）＞（ｋ／Ｖｏｃ）^２の条件が成立するとき、昇圧比Ｖｒは１よりも大きくなる。このことから、結合係数ｋが小さくなると、昇圧比Ｖｒが上昇することがわかる。従来の電磁誘導によるエネルギ伝送では、結合係数ｋを低下させることは、伝送効率の大幅な低下につながっていたが、本発明の磁気共振方式では、結合係数ｋを低下させても伝送効率の大幅な低下には至らない。特に、送電アンテナ１０７および受電アンテナ１０９の各々を構成する共振器のＱ値を高い値に設定すれば、昇圧比Ｖｒを増大させながら、伝送効率の低下を抑制することが可能である。

　太陽光発電システムにおけるパーシャルシェイディングの影響を回避するためには、多数の太陽光発電部を直列に接続する構成よりも、複数の太陽光発電部を並列に接続する構成を採用することが好ましい。２つの太陽光発電部を直列に接続する場合と同等の電圧特性を、２つの太陽光発電部を並列に接続することによって得るためには、各太陽光発電部の出力電圧を２倍に昇圧する必要がある。

　（式１２）から、昇圧比Ｖｒが２に等しくなるのは、（Ｌ２／Ｌ１）≧４×（ｋ／Ｖｏｃ）^２の関係が満足されるときである。本発明では、（Ｌ２／Ｌ１）≧４×（ｋ／Ｖｏｃ）^２の関係が満足されるため、２以上の昇圧比Ｖｒが実現できる。

　（Ｌ２／Ｌ１）≧１００×（ｋ／Ｖｏｃ）^２の関係が成立すると、１０倍以上の昇圧比Ｖｒを実現することができる。（Ｌ２／Ｌ１）≧１００００×（ｋ／Ｖｏｃ）^２の関係が成立すると、１００倍以上の昇圧比Ｖｒを実現することができる。

　本実施形態の発電部では、このように高い昇圧比Ｖｒを実現するように、ｋ、Ｖｏｃ、Ｌ２、Ｌ１の大きさを設定することは容易である。

　以下、本実施形態の無線電力伝送装置の効果を従来の無線電力伝送装置と比較しながら説明する。

　特許文献２に開示されている無線電力伝送装置では、２つの磁気共振器の間でエネルギが伝送されるが、その無線電力伝送装置は、２つの共振器で同一の共振回路構成を採用しているため、伝送に際して昇圧効果が発現しない。本発明の無線電力伝送装置によって得られる出力電圧の上昇効果は、送電アンテナの側に直列共振構造を採用するとともに、受電アンテナの側に並列共振構造を採用し、これらの異なる共振構造の間でエネルギの伝送が行われたときに生じる新規な効果である。

　なお、直列共振回路や並列共振回路は、ＲＦタグに代表される従来の無線通信システムでも使用され得る。しかし、無線通信システムの高周波ブロックの特性試験に用いる測定器の測定端子の終端インピーダンスや高周波ケーブルの特性インピーダンスは、基本的に５０Ωに設定されている。よって、無線通信システムのアンテナとの接続点では、送信機器内でも受信機器内でも、インピーダンスを５０Ωにあわせて回路ブロック間を接続するのが一般的である。

　一方、本発明における無線伝送部での入出力インピーダンスの変換比Ｚｒは、後述の実施例においても１００を超えたり、条件によっては２００００を超えていたり、と極めて高い値を示すように設定される。このような高い入出力インピーダンス変換比Ｚｒは、従来の通信システムでは考慮の対象外である。

　また、本発明では、２つの共振器(アンテナ)間の距離を大きく設定し、結合係数ｋを低く設定するほど、より高い昇圧比Ｖｒを得ることができるが、このことは、公知の通信システムに用いられてきた無線伝送部の構造および機能からは容易に想到し得ない効果である。

　なお、電源回路などに利用されるトランスでは、２つのインダクタが近接しており、一種の無線電力伝送装置として機能している。しかし、これらのインダクタ間では、磁気共振型の結合は生じていない。なお、トランスでは、送電インダクタの巻数Ｎ１に対する受電インダクタの巻数Ｎ２の比率を大きくすることにより、昇圧効果を実現することも可能である。しかし、トランス昇圧回路によって例えば１０以上の昇圧比を実現しようとすると、巻数Ｎ２を巻数Ｎ１の１０倍以上に増加させる必要がある。巻数Ｎ２の大幅な増加は、受電インダクタにおける寄生抵抗成分Ｒ２を比例的に上昇させるため、伝送効率の低下を招いてしまう。この点、従来のトランス技術での昇圧効果は、巻数比に対して線形的な効果に限定されるのに対して、本発明では、巻数Ｎ１と巻数Ｎ２とが同じ値に設定されていても、非線形的に高いＺｒを得ることができる。

　本発明では、送電インダクタ１０７ａのインダクタンスＬ１と受電インダクタ１０９ａのインダクタンスＬ２とを等しく設定する必要はない。例えば、インダクタンスＬ２をインダクタンスＬ１より大きく設定することにより、昇圧比Ｖｒを高めることができる。

　図１４は、受電インダクタ１０９ａのインダクタンスＬ２を高めるため、受電インダクタ１０９ａの巻数Ｎ２を送電インダクタ１０７ａの巻数Ｎ１よりも大きな値に設定した実施形態を示す図である。Ｎ２／Ｎ１が１よりも大きいと、公知のトランス昇圧回路を用いて昇圧する場合に比べ、より低い損失で高い昇圧比を実現できる。

　インダクタンスＬ２をインダクタンスＬ１より大きくするために、Ｎ２／Ｎ１を１よりも大きく設定する代わりに、あるいはＮ２／Ｎ１を１に設定したままで、受電アンテナ１０９の形成領域を送電アンテナ１０５の形成領域よりも拡大してもよい。

　以下の説明において、送電インダクタ１０７ａおよび受電インダクタ１０９ａの少なくとも前面は、いずれも、平面的な形状を有しており、それらは互いに直交しないように配置されているものとする。図１５（ａ）は、送電アンテナ１０７の配置面に対して垂直に投影した、受電アンテナ１０９の配置領域１１３を示している。ここで、送電アンテナ１０７の「配置面」とは、送電インダクタ１０７ａの前面を含む１つの平面（第１配置面）であると定義する。図１５（ｂ）は、送電インダクタ１０７ａの配置面２４０を示す断面図である。図１５（ｂ）の例における送電インダクタ１０７ａは、配置面２４０に対して平行である。また、受電アンテナの配置領域とは、送電アンテナ１０７の配置面２４０に対して垂直に投影された受電インダクタ１０９ａの輪郭によって囲まれた領域であると定義する。

　図１５（ａ）には、送電アンテナ１０７の配置面に対して垂直に投影された送電インダクタ１０７ａが示されている。図１５（ａ）に示す例では、送電アンテナ１０７の配置面に投影された送電インダクタ１０７ａが、配置領域１１３の内部に存在し、かつ、配置領域１１３の縁部に寄っている。このような配置構成を採用することにより、更に高い昇圧比を実現することができる。

　無線伝送部１０５の昇圧比を調整するために、アンテナの形状およびサイズを非対称な組合せに設定した上で、受電アンテナよりも送電アンテナを大きく設定してもよい。

　なお、アンテナの配置関係は図１５に示す例に限定されず、送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とを入れ替えた配置関係であってもよい。すなわち、図１５における「送電アンテナ１０７」を「受電アンテナ１０９」に置き換え、「配置領域１１３」を「送電アンテナ１０７の配置領域」に置き換えてもよい。ここで、「送電アンテナ１０７の配置領域」とは、受電アンテナ１０９の配置面に投影されたインダクタ１０７ａの輪郭によって囲まれた領域である。また、「受電アンテナ１０９の配置面」とは、受電インダクタ１０９ａの前面を含む１つの平面（第２配置面）であると定義する。伝送効率の観点から、第１配置面と第２配置面とは互いに平行な関係にあることが好ましいが、両者は厳密に平行である必要は無い。なお、送電インダクタ１０７ａ、受電インダクタ１０９ａは、平面的な形状を有している必要はない。

　以下、本発明の発電装置の好ましい実施形態を説明する。

　まず、図１６を参照する。図１６に示す発電装置の実施形態は、各々が、発電部１０１、発振器１０３、送電アンテナ１０７及び受電アンテナ１０９を含む複数の発電ユニット１３１ａ、１３１ｂ、・・・、１３１ｎを備えている。複数の受電アンテナ１０９が受電した出力エネルギは並列に合成されて総出力エネルギを形成する。送電アンテナ１０７と受電アンテナ１０９とを含む共振アンテナ対において形成される共振磁界１９５は、隣接するアンテナ対の間で、位相差の絶対値θｒｅｓ（＝｜θｒｅｓａ－θｒｅｓｂ｜）が９０度以上１８０度以下、好ましくは１８０度となるよう設定される。

　本実施形態では、例えば、第１の発電ユニット１３１ａにおける発振器駆動回路１９０によって、対応する発振器１０３から送出されるＲＦエネルギ１９３ａの位相θｔａが制御される。同様に、第２の発電ユニット１３１ｂにおける発振器駆動回路１９０によって、対応する発振器１０３から送出されるＲＦエネルギ１９３ｂの位相θｔｂが制御される。図５を参照しながら説明したように、各発振器駆動回路１９０は有線または無線により、制御部１９２（図５）と接続されている。

　第１の発電ユニット１３１ａ内における発振器１０３から出力されたＲＦエネルギ１９３ａ、および、第２の発電ユニット１３１ｂ内における発振器１０３から出力されたＲＦエネルギ１９３ｂは、いずれも、同一周波数ｆ０の高周波エネルギである。上記制御により、ＲＦエネルギ１９３ａとＲＦエネルギ１９３ｂの位相差の絶対値θｔ（＝｜θｔａ－θｔｂ｜）を制御する。θｒｅｓを上述の範囲内にするには、θｔを、９０度以上１８０度以下、好ましくは１８０度となるよう制御する。

　各発電ユニット１３１ａ、１３１ｂにおける送電アンテナ１０７のインダクタンス、サイズ、巻数を等しく設定することにより、θｔをθｒｅｓと等しく設定することができる。第１の発電ユニット１３１ａ内における受電アンテナ１０９から出力されるＲＦエネルギ１９７ａの位相θｒａと第２の発電ユニット内におけるＲＦエネルギ１９７ｂの位相θｒｂが最終的に同相となるよう、図３および図４を参照しながら説明した構成を採用することが好ましい。

　共振磁界１９５ａ、１９５ｂの位相差の絶対値θｒｅｓが９０度以上１８０度以下になれば、２つの共振磁界１９５ａ、１９５ｂのベクトル成分の少なくとも一部が相殺しあうため、周辺空間への電磁漏洩が低減できる。また、θｒｅｓが１８０度になれば、２つの共振磁界が相殺しあうため、周辺空間への電磁漏洩が抑圧できる。この効果は、波長に対して遥かに短い（一般的に周波数ｆ０の波長の１／８、好ましくは１／１６以下とされる）磁界源対に対して有効であり、その抑圧効果は、磁界源対間距離が短いほど有効である。よって本発明の発電装置内に３以上の共振アンテナ対が存在する場合、最も隣接する共振アンテナ対間についてθｒｅｓを９０度以上、より好ましくは１８０度に設定すると、電磁漏洩抑圧効果が向上する。

　本発明の発電装置内にＮ個（Ｎは４以上の整数）の共振アンテナ対が存在する場合、Ｎが偶数であるときは、Ｎ／２個の隣接共振アンテナ対組についてθｒｅｓを９０度以上１８０度以下、より好ましくは１８０度に設定することが、装置からの総電磁漏洩の抑圧効果を最大化する条件である。また、Ｎが奇数であるときも、（Ｎ－１）／２個の隣接共振アンテナ対組についてθｒｅｓを９０度以上１８０度以下、より好ましくは１８０度に設定することが、装置からの総電磁漏洩の抑圧効果を最大化する条件である。

　図１７は、本発明の発電装置内に４対の送受共振アンテナ対１４１ａ～１４１ｄが正方格子配置で存在する場合の上面模式図である。この場合には、中心間の距離がｄ３である送受共振アンテナ対１４１ａと送受共振アンテナ対１４１ｄよりも、中心間の距離がｄ１（＜ｄ３）である送受共振アンテナ対１４１ａと送受共振アンテナ対１４１ｂ、および中心間の距離がｄ２（＜ｄ３）である送受共振アンテナ対１４１ａと送受共振アンテナ対１４１ｃがθｒｅｓ≧９０度を満たすことが好ましい。これは、相殺する磁界成分間の距離が短いほど、周辺への漏洩電磁成分が低減できるからである。よって、本発明の発電装置内においては、図１８に示すように、最近接する送受共振アンテナ対間で磁界抑圧条件（９０度≦θｒｅｓ≧１８０度）を満足させることが好ましい。図１８において、「＋」の符号は同じ位相を有する共振磁界を示し、「－」の符号は、「＋」の符号の共振磁界に対して９０度以上１８０度以下の範囲で位相が異なる共振磁界を示している。

　（実施形態２）
　次に、図１９を参照しながら、本発明による発電装置の第２の実施形態を説明する。

　本実施形態の発電装置が第１実施形態における発電装置と異なる第１の点は、合成部１９９より後段で、ＲＦエネルギをＤＣエネルギに変換する整流回路１１５を直列に接続している点にある。このような構成を採用することにより、複数の受電アンテナ１０９が受電した受電エネルギをＤＣエネルギとして出力することができる。

　本実施形態の発電装置によっても、第１の実施形態における発電装置の効果と同様の効果を得ることができ、更に、直流の電力を出力として得ることができる。

　回路ブロック間でのＲＦエネルギの多重反射を抑圧し、総合発電効率を改善するためには、整流回路１１５の出力端子が不図示の直流負荷または直流負荷システムに接続された状態において、発振器１０３の出力インピ－ダンスＺｏｃと送電アンテナ１０７の入力インピーダンスＺｉｎとをほぼ等しくすることが好ましい。また、同様に、発振器１０３が送電アンテナ１０７に接続された状態で、整流回路１１５の出力インピーダンスＺｒｏｕｔが、接続される不図示の直流負荷または直流負荷システムの抵抗値Ｒにほぼ等しく設定されることが好ましい。

　整流回路１１５には様々な方式で整流を行う回路があり、両波整流やブリッジ整流回路を利用できる。図２０（ａ）は、半波倍電圧整流回路の回路図であり、図２０（ｂ）は両波倍電圧整流回路の回路図である。他にも、３倍以上の昇圧比を実現できる高倍圧整流回路方式がある。これらの整流回路は、いずれも、本発明に適用可能である。

　図２０に例示される倍電圧整流回路を用いれば、整流回路１１５に入力されるＲＦ電圧の２倍に昇圧した直流電圧を出力させることが可能となる。このような整流回路１１５を用いると、無線伝送部１０５での昇圧効果に加えて、更なる昇圧効果を実現することが可能になる。

　本実施形態では、実施形態１について導出した昇圧比Ｖｒおよびインピーダンス変換比Ｚｒが、それぞれ、整流回路１１５における昇圧比Ｖｒｒを用いて、以下の（式１５）、（式１６）へと書き換えられる。
　（式１５）　Ｖｒ＝（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ／ｋ）×（Ｌ２／Ｌ１）^０．５
　（式１６）　Ｚｒ＝（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ／ｋ）^２×（Ｌ２／Ｌ１）

　本実施形態では、上記の（式１５）からわかるように、（Ｌ２／Ｌ１）＞（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２の関係を満足する場合に昇圧比を１より大きくすることが可能になる。

　昇圧比Ｖｒを２以上にするためには、（Ｌ２／Ｌ１）≧４×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２での関係を満足する必要がある。（Ｌ２／Ｌ１）≧１００×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２の関係が成立するとき、１０倍以上の昇圧比Ｖｒを実現することができる。

　本実施形態の発電装置によれば、直流給電システムを実現できる。直流給電システムの一例として、２４Ｖｄｃでの給電システムが検討されているが、（Ｌ２／Ｌ１）＝２３０４×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２の関係を満たすことにより、０．５Ｖから２４Ｖまで４８倍の昇圧を実現できる。このため、本発明を直流給電システムに適用する場合は、（Ｌ２／Ｌ１）≧２３０４×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２の関係を満足することが好ましい。また、（Ｌ２／Ｌ１）≧１００００×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））^２の関係が成立すると、１００倍以上の昇圧比Ｖｒを達成することができる。

　（実施形態３）
　次に、図２１を参照しながら、本発明による発電装置の実施形態を説明する。図２１は、本実施形態における発電装置のブロック図である。図２１において、前述の実施形態における発電装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付しており、その詳細な説明は省略する。

　図２１の発電装置は、並列的に接続された複数の発電ユニット１３１ａ、１３１ｂ・・・１３１ｎを含んでいる。本実施形態における発電ユニット１３１ａ～１３１ｎは、いずれも、実施形態２の発電装置であるが、本発明の効果を得るには、並列に接続された少なくとも２つの発電装置が本発明の発電装置であればよい。

　各発電ユニット１３１ａ～１３１ｎは、直列に接続された太陽光発電部１０１、発振器１０３、送電アンテナ１０７、受電アンテナ１０９、および整流回路１１５を備えている。

　太陽光発電部１０１によって生成された直流エネルギは、発振器１０３でＲＦエネルギに高い効率で変換される。このＲＦエネルギは、送電側の送電アンテナ１０７と受電側の受電アンテナ１０９との間で非接触に転送された後、整流回路１１５によって直流エネルギに変換され、各発電ユニット１３１ａ～１３１ｎから出力された直流エネルギ（電力）は、並列接続によって加算された後、負荷１３３ａに供給される。

　本実施形態によれば、発電ユニット１３１ａ～１３１ｎの各々から得られる出力電圧が、個々の太陽光発電部によって得られる出力電圧よりも飛躍的に増大している。よって、発電ユニット１３１ａ～１３１ｎを並列に接続しても、負荷１３３ａが要求する電圧値により近い値を実現することが可能である。

　発電ユニット１３１ａ～１３１ｎが並列に接続されているため、発電ユニット１３１ａ～１３１ｎの一部の特性が劣化した場合や、発電ユニット１３１ａ～１３１ｎに対する太陽光の照射条件に差異が生じた場合でも、従来の発電装置よりも安定した特性を得ることが可能となる。

　負荷１３３ａは、例えば、一般の電気機器や蓄電池である。負荷１３３ａは、直流を交流へ変換するためのインバータ機能回路、昇降圧機能回路、または両機能の複合機能を持つパワーコンディショナ回路であってもよい。例えば負荷１３３ａのインピーダンスと整合させるため、本実施形態における発電装置の一部で発電装置が直列に接続されていてもよい。

　（実施形態４）
　次に、図２２を参照しながら、本発明による発電装置の第４の実施形態を説明する。

　本実施形態の発電装置が第２実施形態における発電装置と異なる第１の点は、合成部１９９より後段で、ＲＦエネルギをＡＣエネルギに変換する周波数変換回路１８９を直列に接続し、複数の受電アンテナ１０９が受電した受電エネルギをＡＣエネルギとして出力する点にある。

　本実施形態の発電装置によっても、第１の実施形態における発電装置の効果と同様の効果を得ることができ、さらに負荷／系統１３３ｂへ送出可能な交流電力を出力として得ることができる。ここで、負荷／系統１３３ｂとは、後述するように、ＡＣエネルギで駆動可能な負荷、またはＡＣエネルギを送電する電力系統の少なくとも一方を意味する。本実施形態によれば、要求に応じて、ＡＣエネルギを負荷へ出力する場合と系統へ出力する場合とを切り替えることも可能である。

　回路ブロック間でのＲＦエネルギの多重反射を抑圧し、総合発電効率を改善するためには、周波数変換回路１８９の出力端子が交流負荷または交流系統システムに接続された状態において、発振器１０３の出力インピ－ダンスＺｏｃと送電アンテナ１０７の入力インピーダンスＺｉｎとをほぼ等しくすることが好ましい。

　周波数変換回路１８９には様々な方式の回路があるが、マトリックスコンバータ方式のように直接周波数変換を行う構成や、間接周波数変換を行う回路が採用できる。また、出力構成として、単相や三相などの出力に対応した周波数変換回路技術は、いずれも、本発明に適用可能である。

　本実施形態では、実施形態１について導出した昇圧比Ｖｒおよびインピーダンス変換比Ｚｒが、それぞれ、周波数変換回路１８９における昇圧比Ｖｃｏｎを用いて、以下の（式１７）、（式１８）へと書き換えられる。
　（式１７）　Ｖｒ＝（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ／ｋ）×（Ｌ２／Ｌ１）^０．５
　（式１８）　Ｚｒ＝（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ／ｋ）^２×（Ｌ２／Ｌ１）

　本実施形態では、上記の（式１７）からわかるように、（Ｌ２／Ｌ１）＞（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ））^２の関係を満足する場合に昇圧比を１より大きくすることが可能になる。

　昇圧比Ｖｒを２以上にするためには、（Ｌ２／Ｌ１）≧４×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ））^２での関係を満足する必要がある。（Ｌ２／Ｌ１）≧１００×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ））^２の関係が成立するとき、１０倍以上の昇圧比Ｖｒを実現することができる。

　本実施形態の発電装置によれば、系統接続発電装置を実現できる。発電部の電圧をＶｉｎとした場合、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｖｏｃ×Ｖｃｏｎ／ｋ）×（Ｌ２／Ｌ１）^０．５が出力電圧となる。系統システムの一例として、２０２Ｖ系システム（２０２Ｖ±２０Ｖ）が存在しているが、１８２≦Ｖｏｕｔ≦２２２を満足することにより、低電圧な発電部出力エネルギを系統接続することが可能となる。

　なお、周波数変換回路１８９には、昇降圧機能を備えることも可能である。

　（実施形態５）
　次に、図２３を参照しながら、本発明による発電装置の実施形態を説明する。図２３は、本実施形態における発電装置のブロック図である。図２３において、前述の実施形態における発電装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付しており、その詳細な説明は省略する。

　図２３の発電装置は、並列的に接続された複数の発電ユニット１３１ａ、１３１ｂ・・・１３１ｎを含んでいる。本発明の効果を得るには、並列に接続された少なくとも２つの発電装置が本発明の発電装置であればよい。

　各発電ユニット１３１ａ～１３１ｎは、直列に接続された太陽光発電部１０１、発振器１０３、送電アンテナ１０７、受電アンテナ１０９、および周波数変換回路１８９を備えている。

　太陽光発電部１０１によって生成された直流エネルギは、発振器１０３でＲＦエネルギに高い効率で変換される。このＲＦエネルギは、送電側の送電アンテナ１０７と受電側の受電アンテナ１０９との間で非接触に転送された後、周波数変換回路１８９によって交流エネルギに変換され、各発電ユニット１３１ａ～１３１ｎから出力された交流エネルギ（電力）は、並列接続によって加算された後、負荷１３３ａに供給される。

　負荷／系統１３３ｂは、例えば、交流入力に対応した一般の電気機器や蓄電池である。負荷／系統１３３ｂは、昇降圧機能回路を備えることが出来る。例えば負荷／系統１３３ｂのインピーダンスと整合させるため、本実施形態における発電装置の一部で発電装置が直列に接続されていてもよい。

（実施例１）
　本発明の発電装置では、複数の発電ユニットが並列に接続される。そして、個々の発電ユニットにおける無線電力伝送によって昇圧を行うことができる。このため、最初に１つの発電ユニットの実施例を説明し、その後、複数の発電ユニットを備える発電装置の実施例を説明する。

　以下、本発明の実施例１を説明する。

　まず、受光面側の形状が一辺１２ｃｍの正方形である９つの単結晶シリコン系太陽光発電素子（セル）を直列に接続し、出力電圧４．５Ｖ、出力電流１Ａ、出力インピーダンス４．５Ωの太陽光発電部を作製した。この太陽光発電部の出力端子に、出力周波数が３ＭＨｚ、出力インピーダンスＺｏｃが５Ωの発振器を接続した。Ｆ級増幅器により実現した発振器の効率は９５％であった。実施例１における発振器の昇圧比Ｚｏｃは１．０５である。

　送電アンテナおよび受電アンテナは、その共振周波数が発振器の出力周波数に等しい３ＭＨｚとなるように設計した。送電アンテナは、インダクタンスが１．９８８μＨの送電インダクタとキャパシタンスが８３０ｐＦの第１容量素子とを直列に接続することによって作製した。受電アンテナは、インダクタンスが１．９８８μＨの受電インダクタとキャパシタンスが８３０ｐＦの第２容量素子とを並列に接続して作製した。第１および受電インダクタは、共に、直径８０μｍの銅配線を３０本ずつ互いに絶縁して並列に配置して構成したリッツ線により実現した。２つのインダクタの外形は共に一辺３６ｃｍの正方形であり、巻数は２に設定した。各アンテナ（共振器）のＱ値は１３５０であった。

　送電アンテナと受電アンテナは、互いの形成面を平行に対向して配置し、対抗面間の間隔はｇ（ｃｍ）とした。この間隔ｇを５ｃｍから７５ｃｍまでの範囲で変化させながら、各ｇ値に対する共振器間の無線伝送効率を最大とする最適な入出力インピーダンスＺｉｎとＺｏｕｔを測定した。実際の測定は、以下の２段階の手順で行った。

　第１に、２つのアンテナ（共振器）の入出力端子間の高周波特性を、５０Ωの端子インピーダンスのネットワークアナライザにて測定し、５０Ωを基準インピーダンスとする測定データを得た。

　第２に、上記測定データを基に、端子での信号反射が最小化するような入出力端子のインピーダンス条件Ｚｉｎ、Ｚｏｕｔを回路シミュレータ上で導出した。

　図２４は、導出したＺｉｎおよびＺｏｕｔのｇ依存性を示すグラフである。図２５は、無線伝送部の入出力インピーダンス変換比Ｚｒおよび伝送効率のｇ依存性を示すグラフである。

　Ｚｒの値は、間隔ｇの全範囲で１を超えており、間隔ｇが大きくなるほど、Ｚｒが飛躍的に増大することがわかった。より詳しく説明すると、ｇ＝５ｃｍでＺｒは７．７であり、ｇ＝７．５ｃｍでＺｒは２０．６、ｇ＝７５ｃｍでは２３１５８に達した。

　また、ｇ＝５ｍｍでの共振器間の結合係数ｋは０．３７６であり、（式１４）においてＶｏｃを１として無線伝送部のみのｋを導出した場合（＝０．３６１）と比較して４％の誤差しかなかった。以上の結果より、（式１４）の妥当性が証明された。

　図２６は、図２５のグラフにおける１０ｃｍ≦ｇ≦４０ｃｍの範囲での特性を拡大して示したグラフである。例えば、一般的な建物において壁の厚さは、１０ｃｍから３０ｃｍ程度の範囲である。この範囲内に間隔ｇが含まれるとき、２０～３６３という非常に大きいＺｒが得られた。なお、ｇ＝２２．５の条件で得られた１４７という高いＺｒ値は、従来のトランス技術によって得るためには、一次コイルの巻数に対する二次コイルの巻数の比を１２．１倍に設定する必要がある。本発明の実施例では、巻数比１の送電アンテナおよび受電アンテナを用いながら、Ｚｒを１４７まで飛躍的に高めることができた。

　上記の方法で導出した入出力インピーダンスＺｉｎ、Ｚｏｕｔに、入出力端子インピーダンスを整合させた場合の順方向通過特性は、本発明による発電装置の発電ユニット内での無線伝送効率に相当する。図２６に示されるように、ｇ＝２２．５ｃｍでも、９８．３％という良好な無線伝送効率を得ることができた。

　無線伝送部に前述の発振器を接続することにより、入力直流電圧から効率９３．１％でＲＦ出力を得ることが実現した。入力直流電圧に対する出力ＲＦ実効電圧の昇圧比は１２．７であった。入力された電力の一部は、回路ブロック間のわずかな不整合に起因する損失により、熱に変わったものと考えられる。

　次に、上述した実施例１の構成と同じ構成を有する２つの発電ユニットを用意し、これらの出力を並列に接続した。具体的には、２つの送電アンテナの重心間、及び２つの受電アンテナの重心間の距離がそれぞれ５０ｃｍとなるよう、平行移動して並列に配置した。２つの受電アンテナが受電したエネルギは、並列に合成された。

　実施例１ａでは、２つの発振器の出力の位相差を９０度から１８０度まで３０度ずつずらして測定を行い、それぞれ実施例１ａ－９０、１ａ－１２０、・・・１ａ－１８０とした。一方、比較例１では、２つの発振器の出力の位相差をゼロ度から６０度までの値とし、比較例１－０、１－３０、１－６０とした。２つの発電ユニットにおける送電インダクタの配線は同一方向に回転して形成した。実施例１ａ、及び比較例１における漏洩電磁界評価指標として５ｍ離れた地点での近傍界強度を導出した。

（比較例ａ～ｃ）
　実施例１の場合と同様に、無線伝送部を送受共に共振周波数３ＭＨｚの共振器で実現した比較例ａ、ｂを作製した。実施例１と比較例ａ、ｂとの間にある相違点は、比較例ａ、ｂにおける２つのアンテナ（共振器）の共振方式を相互に等しくした点のみにある。すなわち、比較例ａでは、２つのアンテナをそれぞれＬＣ直列型共振器から構成し、比較例ｂでは、２つのアンテナをそれぞれＬＣ並列共振器から構成した。各共振器の回路定数は、実施例１における回路定数と一致させた。更に、２つのアンテナが共振しないように構成された比較例ｃも作製した。なお、比較例ａ～ｃは、昇圧効果と高効率動作の両立が出来なかったため、２つの発電ユニットの並列動作や近傍界測定は行わなかった。

　以下の表１は、実施例１、比較例ａ～ｃにおける共振器の構成や、ｇ＝２２．５ｃｍの無線伝送部特性などを示している。

　表１から明らかなように、実施例１ではワイヤレスでの高効率電力伝送を実現しつつ、極めて高い昇圧比Ｖｒを達成できることが明らかとなった。

　また、表２は、実施例１ａ、比較例１における近傍界強度を示している。なお、近傍界強度については、１０度刻みで全立体角方向で測定を行った後、最悪値を示した方向での強度を示している。

　表２から明らかなように、θｒｅｓが９０度以上１８０度以下となる本発明の構成は、ワイヤレスでの高効率電力伝送を実現しつつ、極めて高い昇圧比Ｖｒを達成できるだけでなく周辺空間への電磁漏洩を効果的に抑圧できることが実証された。

　（実施例２）
　次に、実施例２として、実施例１における受電アンテナの構成と同一の構成を有する受電アンテナの出力に、倍電圧整流回路を接続した発電ユニットを作製した。作製した半波倍電圧整流回路の直流変換効率は、共振周波数３ＭＨｚにおいて、９３．４％を示した。導入した整流回路では、入力高周波電圧に対して出力直流電圧が２倍の値となる昇圧比Ｖｒｒ＝２の昇圧機能が得られ、太陽光発電部の出力エネルギに対して、本発電ユニットが出力する直流エネルギは８６．４％の強度であった。

　次に、上述した実施例２の構成と同じ構成を有する２つの発電ユニットを用意し、これらの出力を並列に接続した。具体的には、２つの送電アンテナの重心間、及び２つの受電アンテナの重心間の距離がそれぞれ５０ｃｍとなるよう、平行移動して並列に配置した。２つの受電アンテナが受電したエネルギは整流回路で整流された後、並列に合成された。

　実施例２ａでは、２つの発振器の出力の位相差を１８０度ずらして測定を行ったのに対し、比較例２では、２つの発振器の出力の位相差をゼロ度とした。２つの発電ユニットにおける送電インダクタの配線は同一方向に回転して形成した。１０度刻みで全立体角方向の近傍界強度測定を行ったが、実施例２ａの最悪値は比較例２に対し６５％低い値を実現できた。

（実施例３）
　実施例３として、実施例１の構成の受電アンテナ出力に、ブリッジ整流回路を接続した発電ユニットを作製した。作製したブリッジ整流回路の直流変換効率は、共振周波数３ＭＨｚにおいて、９４．１％を示した。導入した整流回路では、太陽光発電部の出力エネルギに対して、本発電装置の出力直流エネルギは８７．０％の強度であった。

　次に、上述した実施例３の構成と同じ構成を有する２つの発電ユニットを用意し、これらの出力を並列に接続した。具体的には、２つの送電アンテナの重心間、及び２つの受電アンテナの重心間の距離がそれぞれ５０ｃｍとなるよう、平行移動して並列に配置した。２つの受電アンテナが受電したエネルギは整流回路で整流された後、並列に合成された。

　実施例３ａでは、２つの発振器の出力の位相差を１８０度ずらして測定を行ったのに対し、比較例３では、２つの発振器の出力の位相差をゼロ度とした。２つの発電ユニットにおける送電インダクタの配線は同一方向に回転して形成した。１０度刻みで全立体角方向の近傍界強度測定を行ったが、実施例３ａの最悪値は比較例３に対し６６％低い値を示した。

（実施例４）
　実施例３の条件を一部変更し、Ｖｏｃ＝１．５２、ｇ＝１５ｃｍの条件で実施例４の発電ユニットを作製した。実施例４の発電ユニットの出力電圧は３０８Ｖであり、発電効率は８７．２％であった。

　次に、上述した実施例４の構成と同じ構成を有する２つの発電ユニットを用意し、これらの出力を並列に接続した。具体的には、２つの送電アンテナの重心間、及び２つの受電アンテナの重心間の距離がそれぞれ５０ｃｍとなるよう、平行移動して並列に配置した。２つの受電アンテナが受電したエネルギは整流回路で整流された後、並列に合成された。

　実施例４ａでは、２つの発振器の出力の位相差を１８０度ずらして測定を行ったのに対し、比較例４では、２つの発振器の出力の位相差をゼロ度とした。２つの発電ユニットにおける送電インダクタの配線は同一方向に回転して形成した。１０度刻みで全立体角方向の近傍界強度測定を行ったが、実施例４ａの最悪値は比較例４に対し６３％低い値を示した。

（実施例５）
　実施例４の発電ユニットの構成と同じ構成を有する７個の発電ユニットを一列に並べ、これら全て並列に接続し、実施例５の発電装置を作製した。この発電装置では、出力電圧３０８Ｖ、２７．５Ｗの発電出力を得た。同様に、比較例５として太陽光発電セルを６３個直列に接続した発電装置を作製した。以下の表２に、実施例５と比較例５の特性を示した。

　実施例５では、セル直列数が比較例５よりも格段に少ないにもかかわらず、出力電圧は９．８倍高い値であった。実施例５によれば、３００Ｖでの直流給電システムに対して最適な電圧値を提供する発電装置を実現することができる。

　また、実施例５では、並列配置した実施例４の発電ユニットにおいて隣接しあう３組の間で、θｒｅｓ＝１８０度となるよう、発振の位相を制御した。隣接する送電アンテナの重心間、及び受電アンテナの重心間の距離は、それぞれ５０ｃｍであった。

　一方、比較例５ａでは、実施例５と同数の太陽電池セルを含みながらも、発振器、送電アンテナ、受電アンテナ、整流部を一組しかシステム内に有しない。。実施例５では、全ての発電ユニットにおける送電インダクタの配線は同一方向に回転して形成した。１０度刻みで全立体角方向の近傍界強度測定を行ったが、実施例５の最悪値は比較例５ａの最悪値に対し７８％の低減が実現できた。

　本発明は、発電装置の敷設コストを低減し、発電部の一部が劣化した時の交換作業を簡便化することを可能にする。また、本発明は、発電部の出力電圧を簡単に上昇させることができるため、出力電圧の低い発電素子（太陽電池）を直列に接続して発電部を構成する場合に、発電素子の接続個数を大幅に低減することが可能になる。このため、パーシャルシェイディングに対する特性劣化を低減し、安定した電力供給を実現する太陽光発電装置を構築できる。また、無線電力伝送部位からの漏洩電磁成分を抑圧することが可能となる。また、低電圧で出力される発電デバイスからの出力エネルギを高電圧な系統と連結して機能する発電装置である燃料電池システムにおいても、本発明の昇圧効果は有用である。

　１０１　　発電部（太陽光発電部）
　１０３　　発振器
　１０ａ　　第１の無線電力伝送部
　１０ｂ　　第２の無線電力伝送部
　１０５　　無線伝送部
　１０７　　送電アンテナ（送電側の共振器）
　１０７ａ　第１インダクタ
　１０７ｂ　第１キャパシタ
　１０９　　受電アンテナ（受電側の共振器）
　１０９ａ　第２インダクタ
　１０９ｂ　第２キャパシタ
　１１１　　壁
　１１３　　送電アンテナの配置面へ投影した受電アンテナの配置領域
　１１５　　整流器
　１１７　　保護装置
　１１９　　出力端子
　１３１ａ、１３１ｂ・・・１３１ｎ　発電ユニット
　１３３ａ　負荷
　１３３ｂ　負荷／系統
　１３５　　位相調整回路
　１４１　　送受共振アンテナ対
　１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ　　送受共振アンテナ対
　１８９　　周波数変換回路
　１９０　　発振器駆動回路
　１９２　　制御部
　１９３ａ、１９３ｂ、・・・１９３ｎ　　発振器から出力されるＲＦエネルギ
　１９５ａ、１９５ｂ、・・・１９５ｎ　　共振磁界
　１９７ａ、１９７ｂ、・・・１９７ｎ　　受電アンテナから出力されるＲＦエネルギ
　１９９　　合成部

Claims

　第１および第２の無線電力伝送部であって、前記第１および第２の無線電力伝送部の各々が、
　直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、
　前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、
　前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、を備え、
　前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、
　前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する、第１および第２の無線電力伝送部と、
　第１および第２の無線電力伝送部における前記受電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する合成部と、
　前記第１の無線電力伝送部における前記共振磁界の位相と前記第２の無線電力伝送部における前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の無線電力伝送部における前記発振器を制御する制御部と、
を備える無線電力伝送装置。
　位相差θｒｅｓが１８０度に設定されている請求項１に記載の無線電力伝送装置。
　前記制御部は、前記第１の無線電力伝送部に含まれる前記発振器から送出されるＲＦエネルギの位相θｔａと、前記第２の無線電力伝送部に含まれる前記発振器から送出されるＲＦエネルギの位相θｔｂとを制御し、それによって位相θｔａと位相θｔｂとの間の位相差の絶対値θｔを９０度１８０度以下に設定する請求項１または２に記載の無線電力伝送装置。
　前記位相差の絶対値θｔが１８０度に設定される請求項３に記載の無線電力伝送装置。
　第１および第２の発電ユニットであって、前記第１および第２の発電ユニットの各々が、
　直流エネルギを出力する発電部と、
　前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、
　前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、
　前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、を備え、
　前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、
　前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する、第１および第２の発電ユニットと、
　前記第１および第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する合成部と、
　前記第１の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相と前記第２の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部と、
を備える発電装置。
　前記発電部は、太陽光発電部である請求項３に記載の発電装置。
　前記太陽光発電部は結晶系シリコンを用いた太陽光発電部である請求項３に記載の発電装置。
　前記受電アンテナの出力端子と後段の負荷とが接続された状態において、前記発振器の出力インピ－ダンスＺｏｃと送電アンテナの入力インピーダンスＺｉｎとが相互に実質的に等しい請求項５から７のいずれかに記載の発電装置。
　前記発振器の出力端子と前記送電アンテナの入力端子とが接続された状態において、前記受電アンテナの出力インピーダンスＺｏｕｔと後段に接続する負荷の入力インピーダンスとが実質的に等しい請求項５から８のいずれかに記載の発電装置。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧１００×（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する請求項５から９のいずれかに記載の発電装置。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧１００００×（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する請求項５から１０のいずれかに記載の発電装置。
　前記発電部および前記送電アンテナは、建物の外側に配置され、
　前記受電アンテナは、前記建物の内部に設置されている、請求項５から１１のいずれかに記載の発電装置。
　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、いずれも空芯スパイラル構造を有している請求項５から１１のいずれかに記載の発電装置。
　Ｌ１＜Ｌ２である請求項５から１３のいずれかに記載の発電装置。
　前記第２インダクタの巻数Ｎ２は前記第１インダクタの巻数Ｎ１よりも大きい請求項５から１４のいずれかに記載の発電装置。
　前記第２インダクタの面積は、前記第１インダクタの面積よりも広い請求項５から１５のいずれかに記載の発電装置。
　前記送電アンテナの配置面上に投影された前記第１インダクタは、前記配置面上に投影された前記第２インダクタの輪郭によって規定される領域の内部に含まれ、かつ、前記領域の周縁に寄っている、請求項１６に記載の発電装置。
　前記送電アンテナの配置面上に投影された前記第１インダクタは、前記配置面上に投影された前記第２インダクタの輪郭によって規定される領域の周縁に寄っている、請求項１６または１７に記載の発電装置。
　前記第１の発電ユニットにおける前記受電アンテナから出力されるＲＦエネルギの位相と前記第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナから出力されるＲＦエネルギの位相とを一致させる位相調整部が、前記第１および第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナと前記合成部との間に設けられている、請求項５から１８のいずれかに記載の発電装置。
　前記位相差は１８０度であり、
　前記第１の発電ユニットにおける前記受電アンテナから出力されるＲＦエネルギの位相と前記第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナから出力されるＲＦエネルギの位相とを一致させるように、前記第１および第２の発電ユニットにおける前記受電アンテナと前記合成部との接続極性を互いに反転させたことを特徴とする、請求項５から１８のいずれかに記載の発電装置。
　前記合成部から出力されたＲＦエネルギを前記ＲＦエネルギの周波数よりも低い周波数の交流または直流に変換する周波数変換回路を備える請求項５から２０のいずれかに記載の発電装置。
　前記第１および第２の発電ユニットは、それぞれ、前記受電アンテナから出力されたＲＦエネルギを前記ＲＦエネルギの周波数よりも低い周波数の交流または直流に変換する周波数変換回路を備える請求項５から２０のいずれかに記載の発電装置。
　前記合成部は、系統に接続されている請求項５から２２のいずれかに記載の発電装置。
　第１および第２の発電ユニットであって、前記第１および第２の発電ユニットの各々が、
　直流エネルギを出力する発電部と、
　前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、
　前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、
　前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、
　前記受電アンテナから得られるＲＦエネルギを直流エネルギに変換する整流器と
を備え、
　前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、
　前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、前記整流器の昇圧比をＶｒｒ、前記第１インダクタのインダクタンスをＬ１、前記第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））²を満足する、第１および第２の発電ユニットと、
　前記第１および第２の発電ユニットにおける前記送電アンテナから受け取ったＲＦエネルギを合成して出力する出力部と、
　前記第１の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相と前記第２の発電ユニットにおける前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように前記第１および第２の発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部と、
を備える発電装置。
　前記発電部は、太陽光発電部である請求項２４に記載の発電装置。
　前記整流器の出力端子と後段の負荷とが接続された状態において、前記発振器の出力インピ－ダンスＺｏｃと送電アンテナの入力インピーダンスＺｉｎとが相互に実質的に等しい請求項２４または２５に記載の発電装置。
　前記発振器の出力端子と前記送電アンテナの入力端子とが接続された状態において、前記整流器の出力インピーダンスＺｒｏｕｔと後段に接続する負荷の入力インピーダンスとが相互に実質的に等しい請求項２４から２６のいずれかに記載の発電装置。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧１００×（ｋ／（Ｖｏｃ×Ｖｒｒ））²を満足する請求項２４から２７のいずれかに記載の発電装置。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧２３０４×（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する請求項２４から２８のいずれかに記載の発電装置。
　（Ｌ２／Ｌ１）≧１００００×（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足する請求項２４から２９のいずれかに記載の発電装置。
　前記整流器は、昇圧比Ｖｒｒが２以上の倍電圧整流回路である請求項２４から３０のいずれかに記載の発電装置。
　Ｎ個（Ｎは４以上の整数）の発電ユニットと、前記発電ユニットの出力を並列に合成する合成部とを備える発電装置であって、
　各発電ユニットは、
　直流エネルギを出力する発電部と、
　前記発電部から出力された直流エネルギを周波数ｆ０のＲＦエネルギに変換する発振器と、
　前記ＲＦエネルギを送出する送電アンテナであって、共振周波数ｆＴを有する直列共振回路を構成するように直列に接続された第１インダクタおよび第１容量素子を含む送電アンテナと、
　前記送電アンテナによって送出された前記ＲＦエネルギの少なくとも一部を共振磁界の結合によって受け取る受電アンテナであって、共振周波数ｆＲを有する並列共振回路を構成するように並列に接続された第２インダクタおよび第２容量素子を含む受電アンテナと、を備え、
　前記共振周波数ｆＴおよび前記共振周波数ｆＲは、前記ＲＦエネルギの周波数ｆ０に実質的に等しく設定され、
　前記発振器の昇圧比をＶｏｃ、第１インダクタのインダクタンスをＬ１、第２インダクタのインダクタンスをＬ２、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの結合係数をｋとするとき、
　（Ｌ２／Ｌ１）≧４（ｋ／Ｖｏｃ）²を満足し、
　前記発電装置は、前記Ｎ個の発電ユニットのうち、最近接する２つの発電ユニットの一方における前記共振磁界の位相と他方における前記共振磁界の位相との位相差θｒｅｓを９０度以上１８０度以下にするように各発電ユニットにおける前記発振器を制御する制御部を更に備える、発電装置。