WO2012086411A1

WO2012086411A1 - ワイヤレス電力伝送システム、送電装置および受電装置

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Inventors: 市川敬一
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Abstract

　ワイヤレス電力伝送システムを構成する送電装置（１０１）は、アクティブ電極（１１）及びパッシブ電極（１２１）間に電圧発生回路が電圧を印加する。受電装置（２０１）は、送電装置（１０１）に載置した場合に、アクティブ電極（１１）に対して対向するアクティブ電極（２１）、及び、パッシブ電極（１２１）に対して対向又は接触するパッシブ電極（２２）の間に生じる電圧を電源電圧として負荷回路へ入力する。送電装置（１０１）のパッシブ電極（１２１，１２２，１２３，１２４）は、対向するアクティブ電極（１１，２１）をアースに対して静電遮蔽するよう設ける。これにより、送電装置から受電装置への電力伝送時における送電装置及び受電装置の電位を安定させ、受電装置の誤作動を引き起こさないワイヤレス電力伝送システム、送電装置及び受電装置を構成する。

Description

ワイヤレス電力伝送システム、送電装置および受電装置

　本発明は、送電装置から送電装置に載置した受電装置へ電力を伝送するワイヤレス電力伝送システム、送電装置および受電装置に関する。

　代表的なワイヤレス電力伝送システムとして、送電装置の一次コイルから受電装置の二次コイルへ磁界を利用して電力を伝送する磁界結合方式の電力伝送システムが知られている。このシステムでは、磁界結合で電力を伝送する場合、各コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルとの相対位置関係に高い精度が要求される。また、コイルを利用するため、装置の小型化が難しい。

　一方、特許文献１に開示されているような電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムも知られている。このシステムでは、送電装置の結合電極から受電装置の結合電極に電界を介して電力が伝送される。この方式は、結合電極の要求される相対位置精度が比較的緩く、また、結合電極の小型化および薄型化が可能である。

　図１は特許文献１に記載の電力伝送システムの基本構成を示す図である。この電力伝送システムは送電装置と受電装置とで構成されている。送電装置には、高周波高電圧発生回路１、パッシブ電極２およびアクティブ電極３を備えている。受電装置には、高周波高電圧負荷回路５、パッシブ電極７およびアクティブ電極６を備えている。そして、送電装置のアクティブ電極３と受電装置のアクティブ電極６とが空隙４を介して近接することにより、この二つの電極同士が電界結合して電極間に強い電場を形成することで、高い伝送効率の電力伝送を可能としている。

特表２００９－５３１００９号公報

　この受電装置の一例として、携帯電話機やＰＤＡ（Personal DigitalAssistant）などの電子機器等が挙げられるが、近年、これら電子機器等には、操作性のよい静電容量式入力部（タッチパネル）が用いられることが多くなっている。この場合、受電装置は、送電装置に載置して、充電しながらタッチパネルが操作される状況もあり得るが、上述のように、送電装置および受電装置のアクティブ電極に形成される電場に起因して、電位が変動しタッチパネルが誤動作するおそれがある。

　そこで、本発明の目的は、送電装置から受電装置への電力伝送時における送電装置および受電装置の電位を安定させ、受電装置の誤作動を引き起こさないワイヤレス電力伝送システム、送電装置および受電装置を提供することにある。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、送電側電極と、前記送電側電極に電圧を印加する電圧発生回路とを備える送電装置と、前記送電側電極に対し容量結合する受電側電極、前記受電側電極に発生する電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置と、を備えるワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記送電装置または前記受電装置は、前記送電側電極および前記受電側電極をアースに対して静電遮蔽する静電遮蔽部を備えることを特徴とする。

　この構成では、電極がアースに対して静電遮蔽されている。電力伝送時に、送電装置および受電装置のグランド電位が、アース電位から変動することがある。その影響により、グランド電位を基準に動作する、例えばタッチパネルなどが操作不能となったり、ディスプレイの表示が乱れたりするおそれがある。このため、容量結合する電極を静電遮蔽しない場合、電極およびアース間には浮遊容量が形成されるが、グランド電位を変動させないためには、電極およびアース間の浮遊容量を小さくする必要がある。そこで、容量結合する電極をアースに対し静電遮蔽することで、電極およびアース間に大きい浮遊容量が形成されることを抑制できる。この結果、電力伝送中に受電装置が誤動作しないようにできる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記送電側電極は送電側アクティブ電極および、前記送電側アクティブ電極より低電位となる送電側パッシブ電極を有し、前記受電側電極は受電側アクティブ電極および、前記受電側アクティブ電極より低電位となる受電側パッシブ電極を有し、前記送電側アクティブ電極および前記受電側アクティブ電極は、間隙を介して対向して容量結合し、前記送電側パッシブ電極および前記受電側パッシブ電極は、間隙を介して対向または接触する構成でもよい。

　この構成では、高電圧部となるアクティブ電極をアースに対して静電遮蔽することで、送電装置および受電装置のグランド電位をより安定させることができ、送電装置または受電装置の誤作動をさらに防止できる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、前記送電側電極は送電側第１電極および送電側第２電極を有し、前記受電側電極は、前記送電側第１電極に対向する受電側第１電極、および前記送電側第２電極に対向する受電側第２電極を有し、前記電圧発生回路は、前記送電側第１電極および前記送電側第２電極に互いに逆位相となる電圧を印加し、前記降圧回路は、前記受電側第１電極および受電側第２電極からの出力電圧を降圧する構成でもよい。

　この構成では、高電圧となる４つの電極をアースに対して静電遮蔽することができる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、前記静電遮蔽部は前記電圧発生回路を前記アースに対して静電遮蔽する構成が好ましい。

　この構成では、電圧発生回路の電圧変動によるグランド電位の変動を抑制でき、送電装置または受電装置の誤作動をさらに防止できる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記静電遮蔽部は前記降圧回路を前記アースに対して静電遮蔽する構成が好ましい。

　この構成では、降圧回路の電圧変動によるグランド電位の変動を抑制でき、送電装置または受電装置の誤作動をさらに防止できる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記受電側パッシブ電極の電位を基準電位とする静電容量式入力部を有する構成でもよい。

　この構成では、受電装置の静電容量式入力部に触れることで人体を介してアース接続された（微小電流が流れた）ことを検出することにより入力操作されたことを検出する。このため、電力伝送時における送電装置および受電装置のグランド電位を安定化させることで、電力伝送時に静電容量式入力部（タッチパネル）が操作された場合であっても、静電容量式入力部に触れたことによるアース接続を確実に検出できるため、タッチパネル操作時の受電装置の誤作動を低減できる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記静電遮蔽部は前記送電側パッシブ電極または前記受電側パッシブ電極である構成でもよい。

　この構成では、部品点数の削減が可能となる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、前記受電側アクティブ電極は前記底面に沿って設けられ、前記受電側パッシブ電極は前記背面に沿って設けられ、前記送電装置は、前記受電装置の底面が面接触する載置面、前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面、および前記載置面を挟んで前記背もたれ面と対向する前面を有し、前記送電側アクティブ電極は前記載置面に沿って設けられ、前記送電側パッシブ電極は、前記背もたれ面および前記前面に沿って設けられ、かつ、前記送電側アクティブ電極を挟んで載置面とは反対側に設けられ、前記送電側アクティブ電極は前記載置面に沿って設けられ、前記送電側パッシブ電極は、前記背もたれ面および前記前面に沿って設けられ、かつ、前記送電側アクティブ電極を挟んで載置面とは反対側に設けられた構成でもよい。

　この構成では、送電側および受電側アクティブ電極を送電側パッシブ電極により静電遮蔽することができる。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、前記受電側アクティブ電極は前記背面に沿って設けられ、前記受電側パッシブ電極は、前記底面に沿って設けられた底面側パッシブ電極、および、前記受電側アクティブ電極を挟んで前記背面に対向する背面側パッシブ電極を有し、前記送電装置は、前記受電装置の底面が面接触する載置面、および前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面を有し、前記送電側アクティブ電極は前記背もたれ面に沿って設けられ、前記送電側パッシブ電極は、前記載置面に沿って設けられた載置面側パッシブ電極、および前記送電側アクティブ電極を挟んで前記背もたれ面に対向する背もたれ面側アクティブ電極を有する構成でもよい。

　本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、前記受電側アクティブ電極の前記受電側第１電極および前記受電側第２電極は前記底面または前記背面に沿って設けられ、前記送電装置は、前記受電装置の底面が面接触する載置面、および前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面を有し、前記送電側アクティブ電極の前記送電側第１電極および前記送電側第２電極は、前記載置面または前記背もたれ面に沿って設けられている構成でもよい。

　本発明によれば、静電遮蔽部により容量結合する電極をアースに対して静電遮蔽することで、電力伝送時に、送電装置および受電装置のグランド電位が、アース電位から変動する影響によるタッチパネルなどの誤動作を防ぐことができる。

特許文献１に記載の電力伝送システムの基本構成を示す図。実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システムの送電装置と受電装置との透視斜視図。受電装置を送電装置に載置した場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図。受電装置の概略回路図。図３の等価回路を簡略化した図。受電装置の基準電位が静電遮蔽電極を備える場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図受電装置のパッシブ電極がアクティブ電極を静電遮蔽する構成を示す模式図。図７に示すワイヤレス電力伝送システムの等価回路図。実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムの送電装置と受電装置の側面図。実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムを示す図。送電装置と受電装置との透視斜視図。送電装置と受電装置の側面図。送電装置のパッシブ電極がアクティブ電極を静電遮蔽する構成の別の例を示す模式図。送電装置のパッシブ電極がアクティブ電極を静電遮蔽する構成の別の例を示す模式図。送電装置のパッシブ電極がアクティブ電極を静電遮蔽する構成の別の例を示す模式図。図１５に示すワイヤレス電力伝送システムの変形例であり、送電装置および受電装置の側面断面図。送電装置と受電装置との透視斜視図。送電装置と受電装置の側面図。実施形態４に係るワイヤレス電力伝送システムの等価回路図。

　以下、本発明に係るワイヤレス電力伝送システムの好適な実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、送電装置と受電装置とで構成されている。受電装置は二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ（PersonalComputer）、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置は受電装置が載置され、この受電装置の二次電池を充電するための充電台である。

（実施形態１）
　図２は、実施形態１に係るワイヤレス電力伝送システムの送電装置と受電装置との透視斜視図である。

　受電装置２０１は、内部に二次電池（図示せず）を有する略直方体状の筐体２０を備えている。筐体２０において、面積の最も広い二つの対向面の一方を前面、他方を背面とする。筐体２０には、前面に沿って静電容量式入力部（以下、タッチパネルという。）２３が設けられている。タッチパネル２３は、受電装置２０１の入力手段である。すなわち、タッチパネル２３は、表示機能と位置入力機能とを組み合わせ、画面上の表示を押すことで受電装置２０１を操作する入力手段である。

　筐体２０には、背面の長手方向（以下、受電装置２０１の高さ方向という。）に沿って、矩形状のアクティブ電極２１およびパッシブ電極２２が設けられている。受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合に、アクティブ電極２１は、送電装置１０１に設けられた後述のアクティブ電極１１と間隙を介して対向し、パッシブ電極２２は、送電装置１０１に設けられたパッシブ電極１２と間隙を介して対向するようになっている。なお、パッシブ電極２２は、送電装置１０１側のパッシブ電極１２と直接導通するように一部または全部が露出されていてもよい。

　送電装置１０１は、側面視がＬ形状の筐体１０を備えている。筐体１０は、設置面（アース）に対して略水平となる載置面１０Ａと、載置面１０Ａに対して略垂直となり、互いに平行に対向する背もたれ面１０Ｂとを有している。載置面１０Ａおよび背もたれ面１０Ｂはそれぞれ矩形状である。送電装置１０１には、受電装置２０１の底面が載置面１０Ａ側となり、受電装置２０１の背面が背もたれ面１０Ｂ側となるように、受電装置２０１が載置される。

　筐体１０には、背もたれ面１０Ｂの長手方向（以下、受電装置２０１の高さ方向という。）に沿って、矩形状のアクティブ電極１１およびパッシブ電極１２が設けられている。送電装置１０１に受電装置２０１が載置された場合、アクティブ電極１１，２１が間隙を介して対向し、パッシブ電極１２，２２が間隙を介して対向するようになっている。

　送電装置１０１は、載置面１０Ａに沿って設けられた静電遮蔽電極１３を備えている。静電遮蔽電極１３は、送電装置１０１の基準電位である接地電位（グランド電位）に接続されている。静電遮蔽電極１３は長方形状であって、電力伝送時に対向するアクティブ電極１１，２１およびパッシブ電極１２，２２のそれぞれが、送電装置１０１の高さ方向における上側に位置するよう設けられている。換言すれば、静電遮蔽電極１３は、対向するアクティブ電極１１，２１およびパッシブ電極１２，２２とアース（大地、床、机等）との間に介在している。

　本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、電力伝送時には、送電装置１０１に受電装置２０１を載置し、パッシブ電極１２，２２を対向させ、アクティブ電極１１，２１を対向させる。そして、電圧発生回路（不図示）により電圧を印加することで、対向配置となったアクティブ電極１１，２１間に電界を生じさせ、この電界を介して送電装置１０１から受電装置２０１へ電力伝送する。これにより、受電装置２０１の二次電池が充電される。

　後に詳述するが、本実施形態では、電力伝送動作中に、受電装置２０１のタッチパネル２３の操作が可能となっているが、電力伝送時に電力伝送ラインの電位が大きく変動すると、タッチパネル２３が誤作動を起こすおそれがある。このため、静電遮蔽電極１３により高圧部分となるアクティブ電極１１，２１をアース（大地、床、机等）に対して静電遮蔽することで、タッチパネル２３の誤作動を防止することができる。

　以下、ワイヤレス電力伝送システムの回路構成、および、電力伝送動作中の受電装置２０１を操作することで引き起こされる受電装置２０１の誤作動の原因について詳細に説明する。

　図３は、受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図である。

　送電装置１０１は、ＡＣアダプタ１６および電圧発生回路１７を備えている。ＡＣアダプタ１６は、１００Ｖの交流電圧を整流して、５Ｖ，１２Ｖなどの直流電圧に変換して電圧発生回路１７へ出力する。電圧発生回路１７は、インバータ１８、昇圧トランスＴＧおよびインダクタＬＧにより構成され、ＡＣアダプタ１６から入力された電圧を交流変換および昇圧して、アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２の間に印加する。印加される電圧の周波数は１００ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚである。

　受電装置２０１のアクティブ電極２１とパッシブ電極２２との間には、降圧トランスＴＬおよびインダクタＬＬによる降圧回路２５が接続されている。降圧トランスＴＬの二次側には負荷回路ＲＬおよびタッチパネル２３が接続されている。この負荷回路ＲＬは、図示しない整流平滑回路および二次電池で構成されている。タッチパネル２３は、負荷回路ＲＬの二次電池を駆動電源としている。

　図４は受電装置２０１の概略回路図である。降圧トランスＴＬの１次側は、パッシブ電極２２とアクティブ電極２１との間に接続されている。この降圧トランスＴＬの２次側に負荷回路ＲＬが接続されている。なお、図４ではタッチパネル２３を省略している。

　図３に戻り、受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合、アクティブ電極１１およびアクティブ電極２１が間隙を介して近接し、容量Ｃａを構成する。また、パッシブ電極１２およびパッシブ電極２２も、間隙を介して近接してキャパシタＣｐを構成する。

　図５は、図３の等価回路を簡略化した図である。タッチパネル２３は静電容量検知方式であり、タッチパネル２３を触れることによって、人体とタッチパネル２３との間に静電容量（キャパシタＣｔ）が形成され、タッチパネル２３は、人体を介してアース接続された状態となる。そのキャパシタＣｔを介して微弱電流が流れ、電流の変化分を検出器２３Ａで検出することで、タッチパネル２３上の入力位置が検出される。

　アクティブ電極１１，２１の高圧部分が静電遮蔽電極１３により静電遮蔽されていない場合、送電装置１０１および受電装置２０１はアース３００と隔離しているため、図５の点線で示すように、アクティブ電極１１とアース３００との間には浮遊容量Ｃａ１が構成され、パッシブ電極１２とアース３００との間には浮遊容量Ｃｐ１が構成される。この浮遊容量Ｃａ１および浮遊容量Ｃｐ１により、電圧発生回路１７からの出力電圧が分圧される。具体的に、電圧発生回路１７の出力電圧Ｖｏ、浮遊容量Ｃｐ１の電圧Ｖｎとすると、電圧Ｖｎは、Ｖｏ＊Ｃａ１／（Ｃａ１+Ｃｐ１）となる。

　簡単のためＣｐの容量が充分に大きいものとすると、タッチパネル２３は受電装置２０１のグランド電位（すなわち電圧Ｖｎ）を基準電位として動作するため、基準電位（電圧Ｖｎ）が変動すると、タッチパネル２３が正常に動作しなくなる。このため、タッチパネル２３の基準電位（電圧Ｖｎ）の変動を極力低減する必要がある。そこで、浮遊容量Ｃａ１を極力小さく（浮遊容量Ｃｐ１より小さく）すれば、電圧Ｖｎもそれに伴い低減でき、電力伝送時における送電装置１０１および受電装置２０１のグランド電位（電圧Ｖｎ）を安定させることができる。

　このため、本実施形態では、図２および図３で説明したように、アクティブ電極１１等の高圧部分を静電遮蔽電極１３によりアース３００に対して静電遮蔽した構成としてある。これにより、図５で示す浮遊容量Ｃａ１を浮遊容量Ｃｐ１よりも小さくすることができ、浮遊容量Ｃａ１，Ｃｐ１による分圧の電圧Ｖｎを抑制することができる。この結果、アースに対するグランド電位の変動を抑制できる。これにより、電力伝送動作中に受電装置２０１のタッチパネル２３に触れても、タッチパネル２３は誤作動を起こさなくなる。

　なお、本実施形態では、静電遮蔽電極１３には送電装置１０１の基準電位が接続された構成としているが、静電遮蔽電極１３に受電装置２０１の基準電位が接続された構成としてもよい。

　図６は、受電装置２０１の基準電位が静電遮蔽電極１３を備える場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図である。この場合、例えば静電遮蔽電極１３は送電装置１０１に設けておき、受電装置２０１を送電装置１０１に載置したときに、静電遮蔽電極１３が受電装置２０１の基準電位に接続される構成とする。タッチパネル２３は、この基準電位を基準として動作する。この場合であっても、図５で示す浮遊容量Ｃａ１を浮遊容量Ｃｐ１よりも小さくすることができ、浮遊容量Ｃａ１，Ｃｐ１による分圧電圧Ｖｎを抑制することができるため、アースに対するグランド電位の変動を抑制できる。その結果、受電装置２０１の電力伝送動作中にタッチパネル２３に触れたときの、受電装置２０１の誤作動を防止できる。

　また、本実施形態では、送電装置１０１および受電装置２０１のパッシブ電極１２，２２が間隙を介して対向する場合について説明したが、パッシブ電極１２，２２が直接導通する構成であってもよい。例えば、図２において、筐体１０，２０からパッシブ電極１２，２２の一部を露出させて、パッシブ電極１２，２２を直接導通させる構成であってもよい。

　図７は、パッシブ電極同士を直接導通させるワイヤレス電力伝送システムの簡略回路図である。アクティブ電極１１とパッシブ電極１２との間には高周波高電圧発生回路ＯＳＣが接続されている。アクティブ電極２１とパッシブ電極２２との間には降圧回路２５が接続されていて、降圧回路２５には負荷回路ＲＬが接続されている。なお、パッシブ電極１２，２２は図２で説明した平板状である必要はなく、直接導通できる電極であればよい。

　高周波高電圧発生回路ＯＳＣは送電装置側アクティブ電極１１と送電装置側パッシブ電極１２との間に高周波の高電圧を印加する。降圧回路２５は受電装置側アクティブ電極２１と受電装置側パッシブ電極２２との間に生じる電圧を降圧する。負荷回路ＲＬは、降圧回路２５の出力電圧を電源電圧として入力する。この負荷回路ＲＬは、降圧回路２５の出力を整流平滑する整流平滑回路およびこの整流平滑回路の出力で充電される二次電池を備えている。受電装置側パッシブ電極２２は送電装置側パッシブ電極１２に接して直流的に導通する。

　この構成によれば、昇圧された高電圧で電力伝送を行うため、送電装置側パッシブ電極１２に流れる電流は例えば数ｍＡオーダーでよい。接点電極の接触によって二次電池を充電する従来の接触式充電装置では、数Ａオーダーの充電電流がそのまま流れるため、接触抵抗による損失が大きい。これに対して本発明によれば、送電装置側パッシブ電極の接触抵抗の影響が非常に小さいので接触抵抗を低く抑える必要がない。そのため、導電性ゴムなどの各種接触手段が適用できる。

　図８は、図７に示すワイヤレス電力伝送システムの等価回路図である。送電装置１０１の高周波高電圧発生回路ＯＳＣは例えば１００ｋＨｚ～数１０ＭＨｚの高周波電圧を発生する。昇圧トランスＴＧおよびインダクタＬＧによる昇圧回路１９は、高周波高電圧発生回路ＯＳＣの発生する電圧を昇圧してアクティブ電極１１とパッシブ電極１２との間に印加する。受電装置側アクティブ電極２１と受電装置側パッシブ電極２２との間には、降圧トランスＴＬおよびインダクタＬＬによる降圧回路２５が接続されている。降圧トランスＴＬの二次側には負荷回路ＲＬが接続されている。この負荷回路ＲＬは、整流平滑回路と二次電池とで構成されている。

　送電装置側パッシブ電極１２と受電装置側パッシブ電極２２との間に接続されている抵抗ｒは送電装置側パッシブ電極１２と受電装置側パッシブ電極２２との接触部に構成される接触抵抗に相当する。送電装置側アクティブ電極１１と受電装置側アクティブ電極２１との間に容量Ｃａが生じている。

　接触抵抗ｒおよび容量結合部の容量Ｃａは、ｒ＜＜１／ωＣａの関係にある。このように、送電装置１０１と受電装置２０１のパッシブ電極同士が直接導通することにより、受電装置側パッシブ電極１２の電位が送電装置側パッシブ電極２２の電位にほぼ等しくなる。その結果、受電装置側パッシブ電極２２の電位が安定化し、グランド電位変動および不要電磁界の漏洩が抑制される。また、浮遊容量が抑えられるので、結合度が高まり、高い伝送効率が得られる。

（実施形態２）
　次に、実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムについて説明する。本実施形態では、送電装置１０１および受電装置２０１におけるアクティブ電極およびパッシブ電極の配置が実施形態１と相違する。送電装置１０１および受電装置２０１の回路構成は、実施形態１と同様であり、説明は省略する。

　図９は、実施形態２に係るワイヤレス電力伝送システムの送電装置と受電装置の側面図である。本実施形態に係る送電装置１０１および受電装置２０１が備える部材等は実施形態１と同じである。

　送電装置１０１のアクティブ電極１１は、載置面１０Ａに沿って設けられている。また、パッシブ電極１２は、載置面１０Ａとの間に、アクティブ電極１１が介在するように、載置面１０Ａに平行に設けられている。さらに、静電遮蔽電極１３は、アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２とアース３００との間に介在するよう設けられている。

　受電装置２０１のアクティブ電極２１は、底面に沿って設けられている。また、パッシブ電極２２は、底面との間にアクティブ電極２１が介在するよう、底面に平行に設けられている。

　この構成の場合も実施形態１と同様に、電力伝送時には、アクティブ電極１１，２１、パッシブ電極１２、２２それぞれは、間隙を介して対向して電界結合する。これにより、送電装置１０１から受電装置２０１へ電力伝送される。そして、高電圧部となるアクティブ電極１１，２１とアース３００との間に静電遮蔽電極１３が介在しているため、高圧部分をアース（大地、床、机等）に対して静電遮蔽することができる。この結果、電力伝送動作中に、タッチパネル２３が操作された場合であっても、タッチパネル２３の操作の有無を確実に検出でき、タッチパネル２３の誤作動を抑制できる。

（実施形態３）
　次に、実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムについて説明する。本実施形態では、送電装置１０１および受電装置２０１におけるアクティブ電極およびパッシブ電極の配置が実施形態１と相違する。

　図１０は、実施形態３に係るワイヤレス電力伝送システムを示す図である。本実施形態に係る送電装置１０１および受電装置２０１が備える部材等は実施形態１と同じである。送電装置１０１の筐体１０は、実施形態１，２と相違する。

　送電装置１０１の筐体１０は、載置面１０Ａに対して略垂直となり、背もたれ面１０Ｂと平行に対向する前面１０Ｃを有している。載置面１０Ａ、背もたれ面１０Ｂおよび前面１０Ｃは、それぞれ長方形状である。載置面１０Ａの長辺と背もたれ面１０Ｂの短辺とが一致し、また、載置面１０Ａの長辺と前面１０Ｃの長辺とが一致している。前面１０Ｃは、受電装置２０１が載置された場合に、筐体２０の前面に設けられたタッチパネル２３と重ならない大きさとなっている。

　送電装置１０１のアクティブ電極１１は、背もたれ面１０Ｂに沿って設けられている。また、パッシブ電極１２は、背もたれ面１０Ｂとの間に、アクティブ電極１１が介在するように、背もたれ面１０Ｂに平行に設けられている。さらに、静電遮蔽電極１３は、受電装置２０１が載置面１０Ａに載置された場合に、対向するアクティブ電極１１，２１およびパッシブ電極１２，２２を囲うよう、載置面１０Ａ、背もたれ面１０Ｂおよび前面１０Ｃのそれぞれに沿って設けられている。なお、送電装置１０１は、載置面１０Ａ、背もたれ面１０Ｂおよび前面１０Ｃのそれぞれに沿った面を一体とした静電遮蔽電極１３を備えているが、各面ごとに独立して形成された静電遮蔽電極を備えていてもよい。

　受電装置２０１のアクティブ電極２１は、背面に沿って設けられている。また、パッシブ電極２２は、背面との間にアクティブ電極２１が介在するよう、背面に平行に設けられている。

　この構成の場合も実施形態１，２と同様に、電力伝送時には、アクティブ電極１１，２１、パッシブ電極１２，２２それぞれは、間隙を介して対向して電界結合する。これにより、送電装置１０１から受電装置２０１へ電力伝送される。そして、高電圧部となるアクティブ電極１１，２１とアース３００との間に静電遮蔽電極１３が介在しているため、高圧部分をアース（大地、床、机等）に対して静電遮蔽することができる。この結果、電力伝送動作中に、タッチパネル２３が操作された場合であっても、タッチパネル２３の操作の有無を確実に検出でき、受電装置２０１の誤作動を抑制できる。

（実施形態４）
　以下に、本発明の実施形態４について説明する。実施形態１～３では、アースに対して静電遮蔽する静電遮蔽電極を独立した部材として設けているが、実施形態４では、パッシブ電極を静電遮蔽電極として用いている。

　図１１は送電装置と受電装置との透視斜視図である。図１２は送電装置と受電装置の側面図である。なお、本実施形態に係る送電装置１０１の筐体１０は、実施形態３と同様の形状を有している。

　受電装置２０１の筐体２０には、背面に沿ってパッシブ電極２２が設けられている。パッシブ電極２２は、長方形状であって、長手方向が受電装置２０１の高さ方向と一致するように設けられている。パッシブ電極２２は、受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合に、送電装置１０１に設けられた後述のパッシブ電極１２１と間隙を介して対向するようになっている。なお、パッシブ電極２２は、送電装置１０１側のパッシブ電極１２１と直接導通するように一部または全部が露出されていてもよい。

　受電装置２０１の筐体２０には、底面に沿ってアクティブ電極２１が設けられている。筐体２０の底面は、長方形状で、その長辺が前面および背面の短辺と一致する面である。アクティブ電極２１は、長方形状であって、長手方向が筐体２０の底面の長手方向（以下、受電装置２０１の幅方向という。）と一致するように設けられている。アクティブ電極２１は、受電装置２０１を送電装置１０１に配置した場合に、送電装置１０１に設けられた後述のアクティブ電極１１と間隙を介して対向するようになっている。

　送電装置１０１の筐体１０は、実施形態３と同様に、載置面１０Ａ、背もたれ面１０Ｂおよび前面１０Ｃを有している。載置面１０Ａ、背もたれ面１０Ｂおよび前面１０Ｃは、それぞれ長方形状である。載置面１０Ａの長辺と背もたれ面１０Ｂの短辺とが一致し、また、載置面１０Ａの長辺と前面１０Ｃの長辺とが一致している。

　送電装置１０１には、受電装置２０１の底面が載置面１０Ａ側となり、受電装置２０１の背面が背もたれ面１０Ｂ側となるように、受電装置２０１が載置される。前面１０Ｃは、受電装置２０１が載置された場合に、筐体２０の前面に設けられたタッチパネル２３と重ならない大きさとなっている。

　送電装置１０１は、載置面１０Ａに沿って設けられたアクティブ電極１１を備えている。アクティブ電極１１は、長方形状であって、長手方向が載置面１０Ａの長手方向（以下、送電装置１０１の幅方向という。）と一致するよう設けられている。送電装置１０１に受電装置２０１が載置された場合、送電装置１０１側のアクティブ電極１１と、受電装置２０１側のアクティブ電極２１とが間隙を介して対向するようになっている。

　筐体１０は、背もたれ面１０Ｂに沿ってパッシブ電極１２１が設けられている。パッシブ電極１２１は、長方形状であって、長手方向が送電装置１０１の高さ方向と一致するよう設けられている。送電装置１０１に受電装置２０１が載置された場合、送電装置１０１側のパッシブ電極１２１と、受電装置２０１側のパッシブ電極２２とが対向（または直接導通）するようになっている。

　また、筐体１０は、パッシブ電極１２１に対して垂直に設けられ、かつ、載置面１０Ａと平行に対向するようパッシブ電極１２２，１２３がさらに設けられている。パッシブ電極１２２，１２３は、長方形状であって、長手方向が送電装置１０１の幅方向と一致するよう設けられている。また、送電装置１０１の高さ方向において、パッシブ電極１２２は、アクティブ電極１１とパッシブ電極１２３との間に位置するように設けられている。

　さらに、送電装置１０１は、前面１０Ｃに沿って設けられたパッシブ電極１２４を備えている。パッシブ電極１２４は、パッシブ電極１２２，１２３と直交し、かつ、パッシブ電極１２１と平行に設けられている。パッシブ電極１２１，１２２および１２４は、送電装置１０１のアクティブ電極１１の三面を囲んでいる。

　従って、送電装置１０１に受電装置２０１を載置した際に対向する送電装置１０１側のアクティブ電極１１と受電装置２０１側のアクティブ電極２１とは、三面がパッシブ電極１２１，１２２および１２４により囲まれる。

　また、送電装置１０１は、ＡＣアダプタを介して供給される直流電圧の交流変換および昇圧してアクティブ電極１１とパッシブ電極１２１との間に印加する電圧発生回路１７を備えている。この電圧発生回路１７はパッシブ電極１２２とパッシブ電極１２３との間に位置するよう設けられている。従って、電圧発生回路１７の四面は、パッシブ電極１２１，１２２，１２３，１２４により囲まれている。

　本実施形態では、送電装置１０１は、電界結合するアクティブ電極１１，２１、および電圧発生回路１７などの高圧部分を、パッシブ電極１２１，１２２，１２３，１２４により囲むことで、高圧部分をアース（大地、床、机等）に対して静電遮蔽する構成となっている。

　これにより、送電装置１０１および受電装置２０１におけるグランド電位が大きく変動しなくなるため、電力伝送動作中に、タッチパネル２３が操作された場合であっても、タッチパネル２３の操作の有無を確実に検出でき、タッチパネル２３の誤作動を抑制できる。

　なお、実施形態４に係るワイヤレス電力伝送システムの回路構成は、静電遮蔽電極１３を備えていない点以外、実施形態１～３と同様であるため説明を省略する。

　以上説明したように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電装置１０１に受電装置２０１を載置した際に対向するアクティブ電極１１，２１をパッシブ電極１２１，１２２，１２３，１２４によりアースに対して静電遮蔽する構成としている。これにより、送電装置１０１および受電装置２０１のグランド電位を安定させることができる。この結果、送電装置１０１から受電装置２０１への電力伝送時、すなわち、受電装置２０１の電力伝送動作中に、タッチパネル２３に触れる操作を行った場合であっても、受電装置２０１が誤作動を引き起こさないようにできる。

　パッシブ電極でアクティブ電極等を静電遮蔽する場合、図１１および図１２等で示すように、アクティブ電極１１の下側（アース側）にパッシブ電極１２２，１２３を設けている構成が好ましいが、高圧部分を静電遮蔽する構成は、上述の実施形態に限定されない。必ずしも高圧部分の全体を覆う必要はなく、部分的に静電遮蔽するだけでもよい。

　また、受電装置２０１側のパッシブ電極２２は、筐体２０の背面のみに設けているが、筐体２０の側面に沿ってパッシブ電極がさらに設けられていてもよい。さらに、送電装置１０１および受電装置２０１のアクティブ電極は、送電装置１０１の載置面１０Ａおよび筐体２０の底面に設けられているが、これに限定されない。

　図１３、図１４および図１５は、送電装置１０１のパッシブ電極がアクティブ電極を静電遮蔽する構成の別の例を示す模式図である。例えば、図１３に示すように、アクティブ電極１１は、送電装置１０１の背もたれ面１０Ｂに沿って設けられ、アクティブ電極２１は、受電装置２０１の筐体２０の背面に沿って設けられている。さらに、送電装置１０１および受電装置２０１のパッシブ電極１２５，２２は、アクティブ電極１１，２１を挟んで対向するように設けられている。さらにパッシブ電極２４は、筐体２０の底面に沿って設けられ、パッシブ電極２４と対向するパッシブ電極１２６は、送電装置１０１の載置面１０Ａに沿って設けられている。この構成とすることで、対向するアクティブ電極１１，２１が、パッシブ電極１２５，１２６，２２，２４により、アースに対して静電遮蔽される。

　また、図１４に示すように、送電装置１０１の載置面１０Ａに沿ってアクティブ電極１１およびパッシブ電極１２が設けられ、受電装置２０１の底面に沿ってアクティブ電極２１およびパッシブ電極２２が設けられていてもよい。この場合、対向するパッシブ電極１２，２２の間に、対向するアクティブ電極１１，２１が介在するようにしてある。これにより、パッシブ電極１２がアースに対する静電遮蔽部として機能する。

　さらに、図１５に示すように、高電圧部分となる送電装置１０１の電圧発生回路１７をパッシブ電極１２７，１２８，１２９で囲む構成としてもよい。この場合、送電装置１０１のアクティブ電極１１およびパッシブ電極１２７は、筐体１０の載置面１０Ａに沿って設けられている。パッシブ電極１２７との間に電圧発生回路１７が介在するように、パッシブ電極１２９を設けて、パッシブ電極１２８により、パッシブ電極１２７，１２９を導通している。受電装置２０１のアクティブ電極２１およびパッシブ電極２２は、筐体２０の底面に沿って設けられている。図１５の場合、電圧発生回路１７も、静電遮蔽電極として機能するパッシブ電極１２７，１２８，１２９によりアース３００に対して静電遮蔽することができる。

　図１６は、図１５に示すワイヤレス電力伝送システムの変形例であり、送電装置１０１および受電装置２０１の側面断面図である。パッシブ電極１２８は、筐体１０の載置面１０Ａから一部が露出するよう形成されている。また、受電装置２０１のパッシブ電極２２は、筐体２０の底面から一部が露出するよう形成されている。受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合、パッシブ電極２２およびパッシブ電極１２９の露出する部分同士が導通するようになっている。この場合、電圧発生回路１７に対して静電遮蔽電極として機能するパッシブ電極１２９を、受電装置２０１のパッシブ電極２２と同電位にしている。この構成であっても、高圧部分をアース３００に対し静電遮蔽することができ、タッチパネル２３の誤作動を防止できる。

（実施形態５）
　以下に、本発明に係る実施形態５について説明する。実施形態５に係る送電装置および受電装置のぞれぞれは、一対のアクティブ電極を備えている。

　図１７は送電装置と受電装置との透視斜視図である。図１８は送電装置と受電装置の側面図である。なお、本実施形態に係る送電装置１０１の筐体１０は、実施形態３，４と同様の形状を有している。

　送電装置１０１の筐体１０には、背もたれ面１０Ｂに沿ってアクティブ電極１１１，１１２が設けられている。アクティブ電極１１１，１１２は矩形状であって、送電装置１０１の高さ方向に配列されている。静電遮蔽電極１３１は、背もたれ面１０Ｂに平行に設けられている。静電遮蔽電極１３２は、筐体１０の載置面１０Ａに沿って設けられている。静電遮蔽電極１３２は、不図示の電圧発生回路などの高圧部分とアース３００との間に介在するよう配置されている。静電遮蔽電極１３３は、筐体１０の前面１０Ｃに沿って設けられている。

　受電装置２０１の筐体２０には、背面に沿ってアクティブ電極２１１，２１２が設けられている。アクティブ電極２１１，２１２は矩形状であって、受電装置２０１の高さ方向に配列されている。

　図１９は本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの等価回路図である。

　送電装置１０１において、トランスＴＧの二次巻線は、一端がアクティブ電極１１１に接続され、他端がアクティブ電極１１２に接続されている。

　受電装置２０１において、降圧トランスＴＬの一次巻線は、一端がアクティブ電極２１１に接続され、他端がアクティブ電極２１２に接続されている。降圧トランスＴＬの二次巻線は、両端それぞれにダイオードＤ１，Ｄ２を介して負荷回路ＲＬに接続されている。また、二次巻線はセンタータップを有し、そのセンタータップが負荷回路ＲＬに接続されている。

　このように、対向するアクティブ電極１１１およびアクティブ電極２１１、ならびに、対向するアクティブ電極１１２およびアクティブ電極２１２とアース３００との間には静電遮蔽電極１３１，１３２，１３３が設けられた構成となるため、各電極はアース３００に対して静電遮蔽されている。これにより、電極の電位がアース３００に対して大きく変動することがなく、上述の実施形態と同様、タッチパネル２３の誤作動を防止できる。

　なお、本実施形態では、アクティブ電極１１１，１１２は筐体１０の背もたれ面１０Ｂに沿って設けられているが、載置面１０Ａに沿って設けられていてもよい。この場合、アクティブ電極２１１，２１２は筐体２０の底面に沿って設けられることになる。また、受電装置２０１の降圧トランスＴＬの二次側において、整流回路は二つのダイオードＤ１，Ｄ２で構成しているが、ダイオードブリッジ回路であってもよいし、他の構成であってもよい。

　以上説明した送電装置１０１および受電装置２０１の具体的構成などは、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０－筐体
１０Ａ－載置面
１０Ｂ－背もたれ面
１０Ｃ－前面
１１－アクティブ電極
１２－パッシブ電極
１３－静電遮蔽電極
１７－電圧発生回路
２０－筐体
２１－アクティブ電極
２２－パッシブ電極
２３－タッチパネル
１０１－送電装置
２０１－受電装置
３００－アース
ＲＬ－負荷回路

Claims

　送電側電極と、前記送電側電極に電圧を印加する電圧発生回路とを備える送電装置と、
　前記送電側電極に対し容量結合する受電側電極、前記受電側電極に発生する電圧を降圧する降圧回路、および前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置と、
　を備えるワイヤレス電力伝送システムにおいて、
　前記送電装置または前記受電装置は、
　前記送電側電極および前記受電側電極をアースに対して静電遮蔽する静電遮蔽部
　を備えるワイヤレス電力伝送システム。
　前記送電側電極は送電側アクティブ電極および、前記送電側アクティブ電極より低電位となる送電側パッシブ電極を有し、
　前記受電側電極は受電側アクティブ電極および、前記受電側アクティブ電極より低電位となる受電側パッシブ電極を有し、
　前記送電側アクティブ電極および前記受電側アクティブ電極は、間隙を介して対向して容量結合し、
　前記送電側パッシブ電極および前記受電側パッシブ電極は、間隙を介して対向または接触する、
　請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記送電側電極は送電側第１電極および送電側第２電極を有し、
　前記受電側電極は、前記送電側第１電極に対向する受電側第１電極、および前記送電側第２電極に対向する受電側第２電極を有し、
　前記電圧発生回路は、前記送電側第１電極および前記送電側第２電極に互いに逆位相となる電圧を印加し、
　前記降圧回路は、前記受電側第１電極および受電側第２電極からの出力電圧を降圧する、
　請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記静電遮蔽部は前記電圧発生回路を前記アースに対して静電遮蔽する、
　請求項１から３の何れかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記静電遮蔽部は前記降圧回路を前記アースに対して静電遮蔽する、
　請求項１から４の何れかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記受電装置は、前記受電側パッシブ電極の電位を基準電位とする静電容量式入力部を有する、
　請求項２から５の何れかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記静電遮蔽部は前記送電側パッシブ電極または前記受電側パッシブ電極である、
　請求項１から６の何れかに記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記受電装置は、
　前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、
　前記受電側アクティブ電極は前記底面に沿って設けられ、
　前記受電側パッシブ電極は前記背面に沿って設けられ、
　前記送電装置は、
　前記受電装置の底面が面接触する載置面、前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面、および前記載置面を挟んで前記背もたれ面と対向する前面を有し、
　前記送電側アクティブ電極は前記載置面に沿って設けられ、
　前記送電側パッシブ電極は、前記背もたれ面および前記前面に沿って設けられ、かつ、前記送電側アクティブ電極を挟んで載置面とは反対側に設けられ、
　前記送電側アクティブ電極は前記載置面に沿って設けられ、
　前記送電側パッシブ電極は、前記背もたれ面および前記前面に沿って設けられ、かつ、前記送電側アクティブ電極を挟んで載置面とは反対側に設けられた、
　請求項７に記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記受電装置は、
　前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、
　前記受電側アクティブ電極は前記背面に沿って設けられ、
　前記受電側パッシブ電極は、前記底面に沿って設けられた底面側パッシブ電極、および、前記受電側アクティブ電極を挟んで前記背面に対向する背面側パッシブ電極を有し、
　前記送電装置は、
　前記受電装置の底面が面接触する載置面、および前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面を有し、
　前記送電側アクティブ電極は前記背もたれ面に沿って設けられ、
　前記送電側パッシブ電極は、前記載置面に沿って設けられた載置面側パッシブ電極、および前記送電側アクティブ電極を挟んで前記背もたれ面に対向する背もたれ面側アクティブ電極を有する、
　請求項７に記載のワイヤレス電力伝送システム。
　前記受電装置は、
　前記静電容量式入力部が設けられる前面、前記前面と平行な背面、並びに、前記前面および前記背面に隣接する底面を有し、
　前記受電側アクティブ電極の前記受電側第１電極および前記受電側第２電極は前記底面または前記背面に沿って設けられ、
　前記送電装置は、
　前記受電装置の底面が面接触する載置面、および前記受電装置の背面が面接触する背もたれ面を有し、
　前記送電側アクティブ電極の前記送電側第１電極および前記送電側第２電極は、前記載置面または前記背もたれ面に沿って設けられている、
　請求項７に記載のワイヤレス電力伝送システム。
　受電側アクティブ電極、受電側パッシブ電極、前記受電側アクティブ電極および送電側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路、並びに、前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置が載置され、該受電装置へ電力を送電する送電装置において、
　載置される前記受電装置の受電側アクティブ電極が間隙を介して対向する送電側アクティブ電極と、
　載置される前記受電装置の受電側パッシブ電極が対向または接触する送電側パッシブ電極と、
　前記送電側アクティブ電極および送電側パッシブ電極間に電圧を印加する電圧発生回路と、
　前記送電側アクティブ電極、または載置される前記受電装置の受電側アクティブ電極の少なくとも一方をアースに対して静電遮蔽する静電遮蔽部と、
　を備える送電装置。
　前記送電側アクティブ電極は送電側第１電極および送電側第２電極を有し、
　前記電圧発生回路は、
　前記送電側第１電極および前記送電側第２電極に互いに逆位相となる電圧を印加する、
　請求項１１に記載の送電装置。
　送電側アクティブ電極、送電側パッシブ電極、並びに、前記送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極間に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置へ載置して、該送電装置から電力が受電する受電装置において、
　前記送電装置の送電側アクティブ電極に空隙を介して対向する受電側アクティブ電極と、
　前記送電装置の送電側パッシブ電極に対向又は接触する受電側パッシブ電極と、
　前記受電側アクティブ電極及び受電側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路と、
　該降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路と、
　前記受電側アクティブ電極又は前記送電装置の送電側アクティブ電極の少なくとも一方をアースに対して静電遮蔽する静電遮蔽部と、
　を備える受電装置。
　前記受電側アクティブ電極は受電側第１電極および受電側第２電極を有し、
　前記降圧回路は、
　前記受電側第１電極および受電側第２電極からの出力電圧を降圧する、
　請求項１３に記載の送電装置。