WO2022113396A1 - デバイスの無線受電用の筐体と、該筐体を有するデバイス - Google Patents

Abstract

良好な受電効率を確保しながら、全体として大きさの拡大を抑えるように、エネルギをワイヤレスに受電して、デバイスを給電する筐体と、該筐体を有するデバイスを提供する。センサまたはアクチュエータであるデバイス３０の本体を構成する筐体３１であって、筐体３１は、無線での給電用に主に電界または磁界を発生する受電装置を取付け、受電装置は、ダイポール・アンテナ２１、スロット・アンテナ２２、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Fアンテナのうちの少なくとも１つであり、筐体３１は３次元空間内に大きさを有し、受電装置を設けたことによる筐体３１の３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向（Ｘ軸方向）に限定した。

Description

デバイスの無線受電用の筐体と、該筐体を有するデバイス

[関連出願]
　本出願は、２０２０年１１月２４日に出願された「ワイヤレス給電装置」と題する日本国特許出願特願２０２０－１９４６９９号の優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。

　本発明は、デバイスの無線受電用の筐体と、該筐体を有するデバイスに関する。

　工場（ＦＡ：Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、モノのインターネット（ＩｏＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）、家電などの分野では、様々なセンサやアクチュエータ等が用いられている。一般的に、センサやアクチュエータは、電源配線についてはワイヤレス化がなされていない事例が多い。

　例えば、近接センサをワイヤレスに給電する場合、アンテナ等の受電装置を近接センサと組み合わせて設けることが考えられる。しかし、ワイヤレスでエネルギを受電する場合、ケーブル配線の場合と比較して、受電効率が低下する等の問題がある。また、近接センサにアンテナ等を追加する場合、全体として近接センサの大きさを拡大させる等の問題がある。

　本技術分野の背景技術として、特開２０１４－７６２９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「近接センサ１０は、第１のアンテナ１と、第２のアンテナ２と、定在波比検出部３とを備える。そして、第２のアンテナ２では、検知対象物との距離の変化に対する、共振周波数の変化方向が、第１のアンテナ１の共振周波数の変化方向と逆方向である。また、定在波比検出部３は、第１のアンテナ１に接続された信号線上における第１定在波比Ｓ１、及び、第２のアンテナ２に接続された信号線上における第２定在波比Ｓ２を検出する。」と記載されている（要約参照）。

　特許文献１には、近接センサに２つの異なる種類のアンテナを設けており、特に、ループアンテナ１とヘリカルアンテナ２を設けている。しかし、この開示内容では、ループアンテナ１とヘリカルアンテナ２は近接センサの動作に必要なエネルギを受電するものではない。また、ループアンテナ１とヘリカルアンテナ２は、全体として近接センサの大きさを相当に拡大させる虞がある（図１、図６参照）。このため、近接センサの使い勝手を低下させる虞がある。

特開２０１４－７６２９号公報

　解決しようとする問題点は、良好な受電効率を確保しながら、全体として大きさの拡大を抑えるように、エネルギをワイヤレスに受電して、デバイスを給電する筐体と、該筐体を有するデバイスを提供することである。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を以下に挙げる。
　センサまたはアクチュエータであるデバイスの本体を構成する筐体であって、
　前記筐体は、無線での給電用に主に電界または磁界を発生する受電装置を取付け、
　前記受電装置は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Fアンテナのうちの少なくとも１つであり、
　前記筐体は３次元空間内に大きさを有し、前記受電装置を設けたことによる前記筐体の前記３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向に限定した、
デバイス用の筐体。

　本発明によれば、良好な受電効率を確保しながら、全体として大きさの拡大を抑えるように、エネルギをワイヤレスに受電して、デバイスを給電する筐体と、該筐体を有するデバイスを提供することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、送電装置との間でワイヤレスにエネルギを受け取る受電装置の実施例を（Ａ）と（Ｂ）に分けて示した図の例である。 図２は、従前の近接センサを例示した図の例である。 図３は、近接センサの電圧を下げたときの出力の変化を例示した図の例である。 図４は、近接センサの電圧を下げたときの出力の変化を例示した図の例である。 図５は、受電装置を例示した図の例である。 図６は、異なる２つの種類のアンテナの３次元空間内の放射を例示した図の例である。 図７は、異なる２つの種類のアンテナの効率をグラフで示した図の例である。 図８は、異なる２つの種類のアンテナを備えた近接センサの斜視図の例である。 図９は、異なる２つの種類のアンテナの３次元空間内の放射を例示した図の例である。 図１０は、異なる２つの種類のアンテナの効率をグラフで示した図の例である。 図１１は、閉鎖空間を用いて受電装置の効率を上げる手段を例示した図の例である。 図１２は、図１１の効率をグラフで示した図の例である。 図１３は、閉鎖空間と反射面を用いて受電装置の効率を上げる手段を例示した図の例である。 図１４は、メタサーフェスを用いて受電装置の効率を上げる手段を例示した図の例である。 図１５は、受電システムの変更例を示した図の例である。 図１６は、受電装置の変更例を例示した図の例である。 図１７は、受電装置の変更例を例示した図の例である。 図１８は、受電装置の変更例を例示した図の例である。 図２の従前のセンサと、図１８の変更例とを対比した図の例である。 図２０は、異なる３つの種類のアンテナの効率をグラフで示した図の例である。 図２１は、異なる２つのアンテナを備えたアクチュエータを例示した図の例である。 図２２は、異なる２つのアンテナの３次元空間内の放射を例示した図の例である。 図２３は、異なる２つのアンテナの効率をグラフで示した図の例である。 図２４は、図２０の受電装置によるインピーダンス変化を例示した図の例である。 図２５は、異なる２つのアンテナとボルトを備えたアクチュエータの斜視図の例である。 図２６は、図２５の正面図と透視図を例示した図の例である。 図２７は、異なる２つのアンテナの３次元空間内の放射を例示した図の例である。 図２８は、異なる２つのアンテナの効率をグラフで示した図の例である。 図２９は、図２１の受電装置によるインピーダンス変化を例示した図の例である。 図３０は、図２５の受電装置の受電状況のシミュレーション図の例である。 図３１は、デバイスの筐体に逆Ｆアンテナを設けた図の例である。 図３２は、アクチュエータの筐体にＬＥＤを設けた図の例である。 図３３は、デバイスの筐体に逆Ｆアンテナを設けた図の例である。

　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を提供した一つの実施形態であり、以下の記載に基づいて本願発明の内容が限定して解釈されるものではない。

　「受電装置の全体構成」
　図１の（Ａ）を参照すると、本実施例の受電システム１が例示されている。
　受電システム１は、少なくとも、受電装置２０とデバイス３０を含む。受電装置２０は、送電装置１０から送られるエネルギＥをワイヤレス（無線）方式で受電して、デバイス３０を給電する。このため、受電装置２０は、送電装置１０との間で、給電用に物理的なケーブルを配線する必要性を完全になくしている。
　また、受電装置２０は、給電対象のデバイス３０と一体に構成される。このため、受電装置２０は、デバイス３０との間で、給電用に物理的なケーブルを配線する必要性を完全になくしている。
　図１の（Ｂ）に例示するように、受電システム１は、他の構成要素３０、４０を含むことは可能である。

　受電装置２０とは、ワイヤレス送信されるエネルギＥを受電して、デバイス３０を給電可能な装置として定義される。
　受電装置２０と対に作用する送電装置１０とは、ワイヤレスでエネルギＥを送電可能な装置として定義される。
　デバイス３０は、動作に必要なエネルギを受電装置２０から給電される装置である。特に、デバイス３０は、センサまたはアクチュエータである。
　センサとは、物理量を測定し、その測定結果を生成する電子機器として定義される。
　アクチュエータとは、入力信号に基づいて、物理量を変更する電子機器として定義される。

　例えば、センサは、近接センサ、ＭＲセンサ、ホール素子、変位センサ、検査用センサ、判別用センサ、測定用センサ、測長センサ、振動センサ、マイクロフォトセンサ、圧力センサ、流量センサ、温湿度センサ、人感センサ、摩耗センサ、加速度センサ、ひずみセンサ、力覚センサ、ＣＭＯＳセンサ、光電センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、タッチセンサ、リニアケージ、ポテンショメータ、画像センサ、カラーセンサ、ＬｉＤＡＲセンサ、ＴＯＦセンサ、感震センサ、ジャイロセンサ、傾斜センサ、回転センサ、角度センサ、回転計、ロードセル、フォールスセンサ、トルクセンサ、液面センサ、漏液／水検出センサ、非接触温度センサ、電流センサ、電力センサ、静電気センサ、またはアイソレータ等でもよい。
　また、アクチュエータは、電気式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、化学式アクチュエータ、磁性流体アクチュエータ、電気粘性流体アクチュエータ等でもよい。

　少なくとも受電装置２０とデバイス３０を含む受電システム１は、様々な応用例に適用可能であり、例えば、工場（ＦＡ：Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、モノのインターネット（ＩｏＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）、家電などの様々な分野で適用可能である。
　図１の（Ａ）に示した例では、受電システム１は、産業用ロボット（工作機械を含む）または家庭用ロボット（家電を含む）等である機械１００に内蔵されている。

　機械１００は、例えば、ワークまたは部品Ｗの挟持、持ち上げ（ピック）、配置（プレース）、組み立て、塗装、溶接などの様々な用途に用いられるように構成可能である。例えば、機械１００は、自由度の高い動作を行う多関節ロボットである。
　ただし、受電システム１は、図示した機械１００の他、様々な応用例に適用可能である。例えば、受電システム１は、ＦＡ機器全般において、近接センサや磁気センサ等の工場のライン上で物体を検出するセンサを給電するように設置されてもよい。さらに、受電システム１は、ビルマネジメント全般において、温湿度、照度センサ等のオフィス環境の状態監視をするように設置されてもよい。
　以下、多関節ロボット１００に内蔵された受電システム１について例示する。

　多関節ロボット１００は、一般的にロボットアーム部１１０及び／またはロボットハンド部１２０を高い自由度で稼働させるために、複数の（少なくとも２つの）軸または関節Ｊ１ａ、Ｊ１ｂ、Ｊ２ａ、Ｊ２ｂ、Ｊ２ｃを有する。一般的に、多関節ロボット１００は、関節Ｊ１ａ、Ｊ１ｂ、Ｊ２ａ、Ｊ２ｂ、Ｊ２ｃの数が多いほど、より自由度の高い動作が可能になるが、その分、より緻密な制御が必要になる。一方、多関節ロボット１００は、関節Ｊ１ａ、Ｊ１ｂ、Ｊ２ａ、Ｊ２ｂ、Ｊ２ｃの数が少ないほど、その分、機構がよりシンプルになり、誤動作が起こりにくくなる。

　図２の（Ｃ）を参照すると、従来技術のセンサ３０の配線状態が例示されている。同図に示すように、センサ３０に給電するために、機械１００内でセンサ３０を配線する場合、物理的な制約があった。例えば、多関節ロボット１００の関節Ｊ１ａ、Ｊ１ｂ、Ｊ２ａ、Ｊ２ｂ、Ｊ２ｃが動くことで、センサ３０の配線（図２参照）の負担、配線の断線、または配線のメンテナンスなどの問題が生じていた。また、多関節ロボット１００のように、自由度の高い動作を行う機械では、一般的にアクチュエータ等の様々な部品が内部に組み込まれているため、配線を行うためのスペースが限定されているという問題があった。さらに、オイル等によって配線が腐食されると断線する虞があった。
　本実施例では、上記配線の問題が生じることを回避する。

　受電システム１は、任意の態様で、様々な機械１００に対して適用できる。例えば、受電システム１は、図１の（Ａ）に例示したロボットハンド部１２０の指の中にすべての構成要素を収容させる必要はない。この際、比較的大きめの嵩張る部品は、可撓性を有するように構成して、指のスペース内にまるめて収納してもよい。また、一部の部品は指から離れた場所（例えば、ロボットハンド部１２０の指の根元や、付近の広めの場所）に配置してもよい。また、一部の部品は、必要に応じて機械１００の外側に突出することは可能である。

　図１の（Ａ）を参照すると、送電装置１０は、多関節ロボット１００の外側の適当な場所に配置されていて、送電アンテナ１２を介して、受電装置２０に対してワイヤレスにエネルギＥを送信している。ワイヤレス給電には、幾つかの種類があるが、本実施例では、好適には、マイクロ波方式により、送電装置１０と受電装置２０との間でワイヤレス給電を行う。マイクロ波方式では、比較的遠方にエネルギＥまたは電力を伝送することができる。
　以下、デバイス３０の具体例として、近接センサについて例示する。

　「近接センサ」
　図２の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、従前の近接センサ３０の斜視図と側面図とが例示されている。
　近接センサ３０とは、検出対象に接触することなく、検出対象を検出することを目的として使用されるデバイスである。近接センサ３０には様々な種類が知られているが、例えば、金属が近付くと反応するものがある。近接センサ３０は、非接触のため摩耗などの劣化はなく、防水性と防塵性があり、壊れにくいという利点を有する。特に、金属に反応するタイプでは、ホコリや水滴などの影響を受けにくく、誤検出が少ないという利点を有する。近接センサ３０の検出距離には様々な種類があるが、例えば、ｍｍ単位で検出するものがある。特に、近接センサ３０には、誘導形近接センサ、静電容量形近接センサ、磁気近接センサ等がある。

　誘導形近接センサは、主に鉄、アルミ、真鍮、銅等の金属の導体が検出対象物である。その原理では、外部磁界の影響により、導体表面に発生する渦電流による磁気損失を検出する。例えば、検出コイルに交流磁界を発生させて、検出体となる金属体に発生した渦電流によるインピーダンスの変化を検出する。

　静電容量形近接センサは、主に金属、樹脂、液体、粉体等が検出対象物である（誘電率による）。その原理では、検出体とセンサの間に生じる静電容量の変化を検出する。例えば、金属又は誘電体が接近すると、静電誘導効果によりセンサ内部の電極と大地電位間の静電容量が増加する。この電極の静電容量変化に応じて発振振幅が増加し、検出物体の接近を検知する。

　磁気近接センサは、主に磁石が検出対象物である。その原理では、磁石でスイッチのリード片を動作させる。例えば、リードスイッチをＯＮにすることで、スイッチがＯＮになるように構成されている。

　図２の（Ａ）を参照すると、誘導形近接センサ３０が例示されており、本体を構成する筐体（ハウジング）３１の中に図示しない検出コイルと、発振回路と、発振状態検出回路と、出力回路とを収容している。筐体３１の一方の端部側には検出面３２が備えられていて、発振回路に基づき検出コイルから出る高周波磁界を放出可能にしている。この高周波磁界中に金属物体（図１のＷ参照）が接近すると、近接金属中に電磁誘導現象による誘導電流が流れて、金属物体Ｗ内に熱損失が発生するようにしている。この状態が生じると、発振状態検出回路は、発振の減衰または停止を検出して、その結果を出力回路により外部に出力する。

　近接センサ３０は、上記検出動作を行って、電気信号を生成するために給電される必要がある。通常、近接センサ３０は、検出面３２とは反対側の筐体３１の端部側に配線用のコネクタ（取付け部）３３を設けている。このコネクタ３３は通常金属製であって、その中に受電用のケーブルを接続させている（図２の（Ｂ）参照）。例えば、検出面３２の直径は、約１８ｍｍであり、筐体３１の長手方向の長さは、約３５ｍｍである。しかしながら、筐体３１と検出面３２等の形状と大きさは、この態様に限定されない。筐体３１は様々に構成可能である。例えば、使用時に、検出面３２を所定位置に固定して、検出距離の変動を防止するため、筐体３１を一部拡径して締め付け固定可能にした拡径部を有する（符号３４、３５，３６参照）。例えば、拡径部として、ナット３４、３５と座金３６とを備えて、筐体３１を締め付け固定可能に構成してもよい。従って、筐体３１は、この拡径部を境に２つに分離することができる。

　「ワイヤレス化」
　近接センサ３０は、物体を検出するという目的上、物体と近接して設けられる必要がある。一般に、検出対象の物体（ワークＷ）の近くに近接センサ３０を設置する場合、近接センサ３０がワークＷと衝突する事態が生じ得る。かかる場合、近接センサ３０の破損が起こり得る。このため、近接センサ３０の交換頻度は比較的高いといわれている。例えば、３カ月に１回程度の頻度で近接センサ３０を交換することがある。

　近接センサ３０の配線の交換には、ケーブルの取り付けと、ケーブルの取り回しの２つの手間が必要とされている（図２の（Ｃ）参照）。一般的に近接センサ３０のケーブル長は２ｍ、５ｍ、１０ｍ等の様々なラインナップが用意されており、設備に応じて各ケーブルを制御器等に取付ける必要がある。上記の手間が発生するということは、工場の作業員の人件費が発生するということである。作業員の時給を４０００円、ラインの停止を１分につき３００万円の損失を見積もる企業があるほどである。

　本実施例では、マイクロ波方式により、送電装置１０から送られるエネルギＥを受電装置２０が受電して、近接センサ３０を給電することにより、上記課題に対処する。ただし、マイクロ波方式では、伝送可能なエネルギＥの容量には上限がある。また、有線の場合と比較して、エネルギの受電効率が低下するという問題がある。また、送電装置１０から受電装置２０への給電可能量は、Ｆｒｉｉｓ（フリース）の法則によって、距離の２乗に反比例して減衰するという問題がある。

　一般的に、近接センサ３０は、１２乃至２４Ｖ、３乃至１０００ｍＡ程度で動作する。つまり、電力に換算すると、最低でも３６ｍＷ程度の電力消費が必要である。しかし、マイクロ波方式のワイヤレス給電においては、１ｍ先の給電対象に対して１乃至１０ｍＷ程度の電力しか給電できないことがある。つまり、近接センサ３０にワイヤレス給電を行うためには、近接センサ３０の低消費電力化が一つの課題となる。

　上記の「近接センサの低消費電力化」については、低消費電力向けの特定用途向けの近接センサ３０を新規開発することで解決できる可能性がある。しかしながら、一般に、製品の新規開発を行うためには、全体として約１年から５年程の期間が必要とされている。
　そこで、製造業では、民主機器向け製品を車載向け製品に転用することがしばしば行われている。この場合、必要とされる期間を約１年程度まで短縮できることがある。
　本実施形態では、１２乃至２４Ｖ対応の既存の近接センサ３０をそのまま用いることにより、低消費電力型の近接センサの新規開発を不要にすることを想定する。そのため、本出願人は、下記の試験を実施した。

　まず、本出願人は、既存の１２乃至２４Ｖ対応の既存の近接センサ３０に対して、推奨値よりも低い電力を給電したときに近接センサ３０がどのように動作するのかを検証する試験を行った。
　図３の（Ａ）を参照すると、１２乃至２４Ｖ対応の市販の異なる２種類の近接センサ（ａ、ｂ）に対して、推奨値よりも低い電圧を供給したときの、電源電圧の変化に対する近接センサの電力の推移を示している。同図では、グラフの横軸に供給電圧（Ｖ）が示され、縦軸に電力（ｍＷ）が示されている。
　１２乃至２４Ｖ対応の既存の近接センサに対して供給電圧を下げていき、６Ｖ程度まで電圧を下げた段階では、近接センサは仕様通りの動作をすることが検証された。通常、物体を検出すると、近接センサの出力はＬｏｗになる。この際、電源電圧を下げるほどに消費電力は小さくなる。しかし、依然として、３０ｍＷ程度の消費電力が生じたことが確認された。

　図３の（Ｂ）を参照すると、図３の（Ａ）に続いて、さらに電源電圧を下げたときの近接センサの電力の推移を示している。同図に示すように、５．２Ｖ程度まで電圧を下げると消費電力は６ｍＷ程度になっている。つまり、１０ｍＷ程度の供給量があれば近接センサ３０を動作可能なことが確認された。
　このように、１２乃至２４Ｖ対応の既存の近接センサに対して、供給電圧を推奨値から相当に下げた場合であっても、電力の要求を満たし得ることが検証された。この場合、５乃至６Ｖ対応の新規の近接センサを研究開発する必要性を回避できる。しかしながら、この低電力化時には、近接センサは、通常時（推奨値の１２乃至２４Ｖで動作する時）と比べて、異なる動作をすることが確認された。

　図４の（Ａ）を参照すると、図３の（Ｂ）に示したように、推奨値から電源電圧を相当に（６Ｖ以下に）下げた時に、近接センサ３０が示した出力波形を示している。同図から理解できるように、出力電圧は、物体が近くにない状態ではプラスとして現れるが（Ｖ０参照）、物体検出時には、出力電圧は大きくマイナスとして現れる（Ｖ１参照）。通常の使用状態では、近接センサは、物体検出時には、出力電圧を下げた状態を維持する「物体検出＝Ｌｏｗ出力」。しかし、図３の（Ｂ）に示したように、推奨値から相当に低い電圧が供給された場合、上記の「物体検出＝Ｌｏｗ出力」が全時間領域で満たされず、間欠動作をすることが認められた。つまり、近接センサは、物体検出時が継続しているにもかかわらず、周期的に、出力電圧をプラス（Ｖ０参照）とマイナス（Ｖ１参照）で交互に出力することが確認された。この間欠動作の周期をＴ_{ｐｅｒｉｏｄ}とすると、物体検出時には、下向きの出力電圧波形が周期Ｔ_{ｐｅｒｉｏｄ}毎に現れることが確認された。

　さらに、本出願人は、この近接センサの間欠動作の規則性を確認する試験を行った。
　図４の（Ｂ）を参照すると、上記の図４の（Ａ）の場合に、横軸に供給電圧（Ｖ）、縦軸に時間（ｍｓｅｃ）をとったグラフが示されている。この結果、図４の（Ａ）に例示した間欠動作の周期をＴ_{ｐｅｒｉｏｄ}には、図４の（Ｂ）に示したグラフのような関係性があることが認められた。即ち、近接センサの一種類（ａ）では、供給電圧を６Ｖからさらに下げていくと、上記間欠動作の周期Ｔ_{ｐｅｒｉｏｄ}の大きさがほぼ比例して増大することがわかった。このことは、近接センサの他の種類（ｂ）についても、同様の結果が得られることが確認された。このように、近接センサの間欠動作と周期変動との間には関連性があることが認められた。

　以下、近接センサの電源電圧が推奨値よりも相当に低いことに起因して、近接センサが間欠動作を示す状態を、低電力モード（既存の動作方式と比べて５分の１程度の動費電力での動作を可能にしたモード）として参照する。また、近接センサの電源電圧が推奨値を満たして、近接センサが間欠動作を示さない状態を、通常電力モードとして参照する。なお、低電力モードには、既存の動作方式と比べて１分の１未満から５分の１程度までの動費電力での動作を可能にしたモードを含み得る。

　低電力モードでは、近接センサ３０が間欠動作を示すため（図４の（Ａ）参照）、その出力をそのまま利用することには問題がある。本実施例では、かかる場合、物体を検出する必要性が全くない（物体がない）状態又は長い時間間隔を置いた後に物体を検出する（物体が交換される）状態と、物体がある状態とを、回路的な工夫を行って切り分けることを可能にする。即ち、間欠動作の周期Ｔ_{ｐｅｒｉｏｄ}は、図４の（Ａ）に例示したように、比較的短い時間間隔で現れる。この時間間隔の大きさは、図４の（Ｂ）に例示したように、電源電圧とほぼ比例するため、電源電圧に基づいて推測できる。従って、電源電圧に基づいて近接センサの間欠動作を予測できることを利用して、近接センサが物体の検出を行っているか否かを切り分けることができる。

　再度、図１の（Ｂ）を参照すると、受電システム１は、受電装置２０と、近接センサ３０と、周期フィルタ４０と、制御器５０とを含む。この回路では、近接センサ３０の出力を周期フィルタ４０に通した後で、制御器５０に送信する。周期フィルタ４０は、比較的早いＨｉｇｈ／Ｌｏｗの変化（低電力モード、物体検出時）と無変化（物体がない状態）とを切り分けることができる素子である。
　例えば、図４の（Ｂ）を参照して、近接センサ（ａ）に対して５．５Ｖの電圧を供給したとする。このとき、近接センサ（ａ）は、２０．４ｍｓｅｃの周期Ｔ_{ｐｅｒｉｏｄ}で間欠動作をすることが推測できる。そこで、この周期の大きさに対応して、近接センサ３０の出力を周期フィルタ４０に通す。その結果、近接センサ３０が低電力モードで物体Ｗを検出して、間欠動作を示すとき、通常電力モードと同様の出力結果を導き出すことを可能にしている。

　従って、受電システム１では、従前の１２乃至２４Ｖ程度の近接センサ３０を低電力モード（５乃至６Ｖ程度）で動作させた場合であっても、センサの出力の誤認識が生じることを回避することができる。
　ただし、受電システム１は、図１の（Ｂ）に示した構成に限定されない。受電システム１は様々な種類のデバイス（センサまたはアクチュエータ）３０に適用可能であって、デバイス３０の種類によっては低電力モードの他、通常電力モードでデバイス３０を動作させてもよい。従って、受電システム１は、周期フィルタ４０を必ずしも含まなくてもよい。

　「受電アンテナ」
　次に、図１乃至図４に例示した受電システム１に用いられる受電装置２０について説明する。本実施例では、受電装置２０は、電力受信アンテナとして構成される。特に、電力受信アンテナは、給電対象のデバイス３０の本体を構成する筐体３１（図２の（Ａ）参照）を利用して構成されるため、受電装置２０は、デバイス３０と一体に設けられる。

　図５乃至図７には、受電装置２０の全体構成が概略的に例示されている。
　図５の（Ａ）には、受電装置２０として、ダイポール・アンテナ２１を用いる場合が例示されている。例えば、近接センサ３０の筐体３１にダイポール・アンテナ２１を取り付けて、電界放射を発生するアンテナとして機能させる。通常、近接センサ３０は、金属製の本体又は筐体３１を有するが、ダイポール・アンテナ２１の周囲は金属であってはならず、樹脂等（金属でないもの）である必要がある。

　図５の（Ｂ）には、受電装置２０として、スロット・アンテナ２２を用いる場合が例示されている。例えば、近接センサ３０の有する金属製の筐体３１の内部に適当な空洞を設けるとともに、その壁部を貫通するようにスロットを穿設して、磁界放射を発生するアンテナとして機能させる。

　図５の（Ｃ）に示したものは、受電装置２０として、上記ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２を組み合わせて用いる場合が例示されている。この場合、ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２は、長手方向に連続的に、直線状に配置されている。これら２つのアンテナ２１、２２は、全体として、３００ｍｍ程度の長さを有している。

　図５の（Ｃ）に示したダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２は、互いに同一方向に揃えて設けられている。しかしながら、双方のアンテナの作用方向は互いに直交するように現れる。何故なら、ダイポール・アンテナ２１は主に電界に基づいて作用するが、スロット・アンテナ２２は主に磁界に基づいて作用するため、それぞれの作用方向が交差するからである。

　図６を参照すると、図５の（Ｃ）に例示した受電装置２０について、３次元空間内で各アンテナの受電状況をシミュレーションした結果が示されている。図６の（Ａ）は、ダイポール・アンテナ２１の指向性を概略的に示している。図６の（Ｂ）は、スロット・アンテナ２２の指向性を概略的に示している。これら図では、色合いが濃くなる程、各アンテナの指向性の強度が強くなっている。同図から理解できるように、２つの異なる種類のアンテナ２１、２２を組み合わせて受電装置２０を構成することで、全体として、全方位無指向性アンテナを構成することが可能となる。

　例えば、図６（Ａ）のＸ軸方向では、ダイポール・アンテナ２１は、符号２１Ａに示すように、アンテナの指向性が弱まる領域を有する。これに対して、図６（Ｂ）のＸ軸方向では、スロット・アンテナ２２は、符号２１Ｂに示すように、アンテナの指向性が強まる領域を有する。これら領域２１Ａ、２１Ｂは互いに重なり合うため、Ｘ軸方向では、ダイポール・アンテナ２１の機能の低下を、スロット・アンテナ２２の機能によって補うことができる。

　また、図６（Ａ）のＹ軸方向では、ダイポール・アンテナ２１は、符号２２Ａに示すように、アンテナの指向性が強まる領域を有する。これに対して、図６（Ｂ）のＹ軸方向では、スロット・アンテナ２２は、符号２２Ｂに示すように、アンテナの指向性が弱まる領域を有する。これら領域２２Ａ、２２Ｂは互いに重なり合うため、Ｙ軸方向では、スロット・アンテナ２２の機能の低下を、ダイポール・アンテナ２１の機能によって補うことができる。

　また、図６（Ａ）のＺ軸方向では、ダイポール・アンテナ２１は、符号２３Ａに示すように、アンテナの指向性が強まる領域を有する。これに対して、図６（Ｂ）のＺ軸方向では、スロット・アンテナ２２は、符号２３Ｂに示すように、アンテナの指向性が弱まる領域を有する。これら領域２３Ａ、２３Ｂは互いに重なり合うため、Ｚ軸方向では、スロット・アンテナ２２の機能の低下を、ダイポール・アンテナ２１の機能によって補うことができる。

　このように、ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２の指向性は、それぞれ３次元空間内で一様に現れず、強弱をつけて現れるが、その分布は双方で異なる。この２つを組み合わせることで、ダイポール・アンテナ２１の指向性の弱まる領域をスロット・アンテナ２２によって補うことができ、逆も同様である。従って、２つのアンテナ２１、２２は、互いにアンテナの指向性を補完し合うように構成されている。このため、全体として、アンテナ２１、２２の組み合わせは、特に指向性の抜けを示すことなく、ほぼ全方位で受電可能に構成されている。この構成は、図５の（Ｃ）に例示したように、２つのアンテナ２１、２２を互いに直線状に並べるだけで達成でき、双方の向きを複雑に調整する必要がない。

　図７を参照すると、上記のダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２について、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸にアンテナの効率（１００％を理想とする）をとったシミュレーション結果を示している。同図から理解できるように、０．８から１．０ＧＨｚまで周波数を変化させたとき、各アンテナは約９９％を上回る高い効率を示し得ることが検証された。従って、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）に示した受電装置２０は、好適に電力を受電できることが確認された。

　次に、図８乃至図１０を参照して、図５乃至図７に概略的に例示した受電装置２０について、その具体的な実装例を説明する。
　図８を参照すると、本実施例に係る受電装置２０を一体的に備えた近接センサ３０の斜視図が示されている。同図は、図５の（Ｃ）に例示したダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２を組み合わせた場合の実装例に相当する。

　図５の（Ａ）に例示したように、受電装置２０として、近接センサ３０の金属製の筐体３１の端部に、ダイポール・アンテナ２１を設けている。通常、近接センサ３０は有線での給電用に金属製のコネクタ３３を有している（図２参照）が、この部位を利用して、ダイポール・アンテナ２１を取付けてもよい。ダイポール・アンテナ２１は、棒状の本体を有し、筐体３１の長手方向に沿って直線状に延在する。
　従前の近接センサ３０では、筐体３１の検出面３２とは反対側の端部から配線用のケーブルを延在させていたが（図２の（Ｃ）参照）、本実施形態では、そのようなケーブルを不要とし、その空いたスペースを利用して、筐体３１の端部にダイポール・アンテナ２１を取り付けている。この際、近接センサの従前のコネクタ３３の金属をアンテナのＧＮＤとして利用している。
　従って、ダイポール・アンテナ２１は、従前のコネクタ３３を取り換えることで、筐体３１に設けられてもよい。

　図５の（Ｂ）に例示したように、受電装置２０として、近接センサ３０の金属製の筐体３１上に、長手方向に沿って縦長のスロットを穿設して、スロット・アンテナ２２を設けている。このスロットは、筐体３１の厚さ方向で、筐体３１の壁を貫通する。このスロットは、筐体３１の長手方向に沿って直線状に延在するが、筐体３１の端部を貫通しないように設けられている（符号３７参照）。
　なお、筐体３１上にスロットを穿設する際、内部のコイルや回路等をオイルの侵入から保護するため、金属または樹脂によってコイルや回路等を覆うことは可能である。
　また、筐体３１が非金属製の場合には、その筐体３１の壁を貫通するスロットに対して金属の膜を付着したり、金属の部品を追加することで、スロット・アンテナ２２として作用させることは可能である。

　図５の（Ｃ）に例示したように、ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２とは、近接センサ３０の筐体３１の長手方向に沿って、互いに直線状に連続するように配置されている。なお、高さ方向においては、ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２は、互いにオフセットされている（符号３８参照）。この高さ方向の差によって各アンテナの指向性に特段の不利が生じることはない。
　このように、筐体３１は３次元空間（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に大きさを有し、受電装置２１、２２を設けたことによる筐体３１の３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向（Ｘ軸方向）に限定した。特にスロット・アンテナ２２の場合は、筐体３１の大きさの拡張を完全になくすことができる。

　従って、本実施形態では、既存の近接センサ３０の構成を大きく変えることなく、近接センサ３０の筐体３１上に受電装置２０を実装している。受電装置２０は、好適にはダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２を含み、あらゆる方向からエネルギＥを受け取ることができる。なお、各アンテナ２１、２２は、筐体３１内で、整流器（レクティファイヤ）と機能的に接続されていてもよい。整流器は、電流を一方向にだけ流す整流作用を有する素子であり、各アンテナ２１、２２で受け取られたＲＦ（電磁波）をＤＣ（直流電圧）に変換する。アンテナ２１、２２と整流器は一体的に構成されていてもよい。後述のように、整流器は、チップ・アンテナと一体型でもよい。このように、アンテナ２１、２２は、マイクロ波を直流電流に整流変換してもよい。

　近接センサ３０がＦＡの機械１００等で用いられる場合、耐油性が求められる。機械１００の付近やその内外で油が用いられる場合、近接センサ３０の筐体３１に油がかかり、その腐食が問題となる。このため、近接センサ３０の筐体３１の材質は耐油性を考慮して選定されている。本実施例は、ＦＡ特有の問題を考慮して、近接センサ３０の筐体３１内にアンテナ（ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２）を組み込んでもよい。この際、筐体３１の金属を活用してアンテナを配置することにより、エナジーハーベストにおいて、マイクロ波によるワイヤレス給電特有の利点を有し得る。

　図９を参照すると、図８に示した構成に基づいて、３次元空間内での各アンテナ２１、２２の受電状況をシミュレーションした結果が示されている。図９の（Ａ）は、ダイポール・アンテナ２１の指向性を示している。図９の（Ｂ）は、スロット・アンテナ２２の指向性を示している。これら図では、色合いが濃くなる程、アンテナ２１、２２の指向性の強度が強くなることを示している。

　図９から理解できるように、図６に示した場合と同様に、スロット・アンテナ２２の指向性が弱まる領域では、ダイポール・アンテナ２１の指向性が強まる領域で補うことができる。また、ダイポール・アンテナ２１の指向性が弱まる領域では、スロット・アンテナ２２の指向性が強まる領域で補うことができる。従って、互いに異なる種類の２つのアンテナ２１、２２は、双方の指向性の弱まる領域を補完し合うように構成されている。このため、全体として、これらアンテナ２１、２２は特に指向性の抜けを示すことなく、ほぼ全方位で受電することができる。

　以上、ダイポール・アンテナ２１とスロット・アンテナ２２の放射特性を生かした工場用アンテナに利用可能な無指向性アンテナについて、シミュレーションによる検証を行った。その結果、それぞれのアンテナ２１、２２が同一方向（近接センサの長手方向）に揃えて設けられるにもかかわらず、互いに９０度で直交する形で放射パターンが形成されることが確認できた。従って、本実施例は、既存のセンサ３０の形状をそのまま利用した全方位無指向性アンテナを構成する。

　図１０を参照すると、図８に例示した受電装置２０について、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸にそれぞれのアンテナ２１、２２の効率（１００％を理想とする）をとったときのシミュレーション結果を示している。同図から理解できるように、０．８から１．０ＧＨｚまで周波数を変化させたとき、ダイポール・アンテナ２１は約９９％の高い効率を示し、スロット・アンテナ２２は約８６％の高い効率を示し得ることが検証された。従って、図８に例示したスロット・アンテナ２１とダイポール・アンテナ２２を組み合わせて用いる構成は、特に好適であることが検証された。

　以上、既存の近接センサ３０の筐体３１の形状をそのまま利用して構成されたアンテナ２１、２２を有する受電装置２０について説明した。この受電装置２０の適用対象は、近接センサに限定されず、他の種類のデバイス（センサまたはアクチュエータ）３０に対して適用可能なことを理解されたい。
　また、図５の（Ａ）、（Ｂ）に例示したように、図８の実装例においても、これらアンテナ２１、２２の一方のみを設けることは可能である。

　当業者には公知だが、送電装置１０と受電装置２０との間でワイヤレスにエネルギＥを送る場合、有線の場合と比較して、受電装置２０の受電効率は低下する。例えば、ワイヤレスの場合、空間中では、１ｍ先ではわずかに０．４％程度の受電になることがある。
　次に、図１１乃至図１４を参照して、使用時に、受電装置２０の受電効率を向上させる手段について説明する。

　図１１の（Ｂ）を参照すると、直方体の閉鎖空間（スペース）を内部に画定するチャンバ（箱）９０の中に、送電装置１０と受電装置２０とを互いに離間して収容した場合を例示している。
　チャンバ９０は、内部に画定した閉鎖空間の中に、送電装置１０と受電装置２０とを閉じ込めることにより、双方の間でワイヤレスにエネルギＥを送る効率を向上させている。
　なお、同図では省略して示しているが、このチャンバ９０内には、図１に例示した機械１００の全部または一部を収容することが可能である。

　図１１での（Ｂ）は、チャンバ９０は、直方体形状または多角形状を有するが、この形状は、実施形態に応じて様々に変更できる。例えば、角部は直角に構成される必要はなく、面取り加工等を施すことができる。従って、チャンバ９０が有する側面の数は、６に限定されない。また、チャンバ９０の各側面の形状は、四角形に限定されない。

　図１１の（Ｃ）を参照すると、同図の（Ｂ）に例示したチャンバ９０内の電磁波の動きをシミュレーションした結果を示している。同図の（Ａ）には、そのときの様子が例示されている。
　図１１の（Ｃ）に示すように、チャンバ９０内で送信される電磁波は、チャンバ９０の境界を定める各側面で反射する。最終的に、この電磁波は閉鎖空間内で無数に反射して、チャンバ９０内にエネルギが閉じ込められる。このため、受電装置２０は、送電装置１０から送られるエネルギを様々な方向から受け取ることができる。従って、チャンバ９０を用いないで、一方向からのみエネルギを受け取る場合と比較して（図１（Ａ）の符号Ｅ参照）、受電装置２０は、多方向からエネルギを受け取ることができる。

　図１２を参照すると、図１１に例示しチャンバ９０について、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸にそれぞれのアンテナの効率（ｄＢ）をとったときのシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、５つのパラメータ（図１４のＳ１，１、Ｓ３，１、Ｓ２，２、Ｓ３，２、Ｓ３，３参照）を取って、マグニチュードをｄＢで示している。このシミュレーション結果から、チャンバ９０内では少なくとも５倍のパフォーマンスの向上が得られ、概して、約６倍のパフォーマンスの向上が得られることが確認された。

　チャンバ９０を用いることで、その内部にエネルギを閉じ込めることができるが、本実施例では、さらに、エネルギを受電装置２０に集中させる手段を備えることができる。
　図１３の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、チャンバ９０の天井部に電磁波反射手段として攪拌ファン９１を設置することが例示されている。攪拌ファン９１は、回転軸９２を中心として一対の反射面９３、９４がファン状又はプロペラ状に回転するように構成している。一対の反射面９３、９４は、それぞれ長手方向に反対方向に延び、全体として直線状に延在する。ただし、反射面９３、９４の数、大きさ、形状、角度等は、実施形態に応じて様々に変えることができる。

　図１３の（Ａ）に例示したように、攪拌ファン９１は、チャンバ９０の下方から天井まで上方向に逃げた電磁波を、反射面９３、９４の表面で反射させることにより、再度、下方までエネルギを送ることができる。このため、受電装置２０は、送電装置１０から直接送られるエネルギと、チャンバ９０の壁を反射して送られるエネルギとに加えて、攪拌ファン９１から反射して送られるエネルギを受け取ることができる。

　反射面９３、９４は可動型として構成されており、受電装置２０の位置の変化に追従できるようにされている。例えば、図１３の（Ａ）、（Ｂ）に例示したように、一対の反射面９３、９４は、中央の回転軸９２を中心として回転することで、チャンバ９０に対する攪拌ファン９１の相対的な位置を変化させてもよい。
　従って、図１の（Ａ）に例示したように、送電装置１０に対して受電装置２０が相対的な位置を変化させる場合、その位置の変化に合わせて攪拌ファン９１が回転して、反射面９３、９４の位置を変化させる。この結果、受電装置２０の位置の変化に追従して、常に受電装置２０が高い効率でエネルギを受けることを可能にする。

　例えば、図１３の（Ａ）に示したように、一対の反射面９３、９４がチャンバ９０の長手方向に沿ってほぼまっすぐに延在する場合、送電装置１０から上方に逃げるエネルギを、長手方向により遠くへ（縦方向）反射して送ることができる。このため、送電時にエネルギの直進性が求められる場合、好適である。
　また、図１３の（Ｂ）に示したように、一対の反射面９３、９４がチャンバ９０の長手方向に沿ってほぼ交差方向に延在する場合、送電装置１０から上方に逃げるエネルギを、長手方向に対して交差する方向（横方向）に反射して送ることができる。
　さらに、一対の反射面９３、９４は、中央の回転軸９２を中心として回転することで、エネルギを反射する位置と方向を様々に調整することができる。

　図１３の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、さらに、チャンバ９０の側面上に固設型の反射面９５を設置することができる。
　上述のように、チャンバ９０の各側面は、電磁波を反射する。反射面９５は、チャンバ９０の側面とは異なる反射率で電磁波を反射することができる。チャンバ９０の各側面での反射効率を変化させることで、チャンバ９０内で反射される電磁波がより集中的に受電装置２０に向うようにしてもよい。例えば、反射面９５は、メタサーフェスとして構成されてもよい。このように、中長距離ワイヤレス給電において、受信器の受信電力を最大化するために、反射波を利用することができる。

　図１４を参照すると、機械１００の側面上に、固設型の反射面としてメタサーフェス９６を設ける場合が例示されている。
　ＦＡロボット１００（図１参照）では、ロボットアーム部１１０、ロボットハンド部１２０、ロボット１００の本体等が金属を用いて構成されているため、反射波が多数存在している。そこで、図１４の（Ａ）に例示するように、この反射波を利用して、電磁波を受電装置２０に向けて反射することができる。

　図１４の（Ｂ）に例示するように、さらに、この機械１００の側面にメタサーフェス９６を設けることで、電磁波が受電装置２０に向ってより集中して反射するようにしてもよい。図１４の（Ｃ）に例示するように、メタサーフェス９６は、基板９７上に複数の小さな素子９８を配置して構成される。各素子９８は、好適な反射効率が得られるように、形状と配置とが定められている。このため、メタサーフェス９６は電磁波を反射させて、受電装置２０に向けて集めることができる。この結果、送電装置１０から送られるエネルギを、一層効率良く受電装置２０に向けて送ることができる。

　以上のように、本実施例の受電装置２０は、既存のデバイス（センサまたはアクチュエータ）３０の形状をそのまま利用した全方位無指向性アンテナを構成する。使用時には、チャンバ９０を用いることで、受電装置２０の受電効率を向上させることができる。さらに、電磁場の均一化が求められる場合には、チャンバ９０内で攪拌ファン９１を設けてもよい。さらに、チャンバ９０の側面上またはＦＡのロボット１００の本体上にメタサーフェス９５、９６を設けることにより、一層、受電装置２０の受電効率を向上させてもよい。

　図１５を参照すると、図１の（Ｂ）に例示した受電システム１の変更例が例示されている。同図に示したシステム１は、送電装置１０からワイヤレスにエネルギを受電する受電装置２０と、受電装置２０によって給電されるデバイス（近接センサ）３０と、デバイス３０の出力を調整する装置（周期フィルタ）４０と、制御器５０とを含む。
　近接センサ３０は、磁界変化によって物体Ｗの位置を認識すると、その信号を生成するが、低電力消費モードでは、周期的な信号（Ｈ／Ｌ）が生成される。その信号を周期フィルタ４０に通すことで、通常電力モードと同様の信号（Ｌ）を得ることができる。その信号を発生することで、制御器５０は、誤認識することなく、近接センサ３０の出力結果を活用できる。
　制御器５０は、マイコンと無線通信機能とを有し、近接センサ３０から送られる信号をさらに外部の制御器６０に送信して、工作機械７０の制御に利用している。工作機械７０は、機械１００の全部または一部でもよく、または他の機械でもよい。

　ここで、デバイス３０をワイヤレス給電で駆動可能にするということは、そのデータ伝送についてもワイヤレス化を可能にすれば、デバイス３０の完全ワイヤレス化を達成できることを意味する。
　例えば、図３の（Ｂ）、図４の（Ｂ）で例示したように、近接センサ３０については、６ｍＷ程度で駆動できる見込みであり、そのデータ伝送については１ｍＷ程度で駆動できる見込みである。従って、受電装置２０によって約７ｍＷ程度のエネルギを近接センサ３０に給電できれば、近接センサ３０の完全ワイヤレス化を達成できる。マイクロ波方式のワイヤレス給電においては、１ｍ先の給電対象に対して１０ｍＷ程度までの電力を給電できるため、近接センサ３０の完全ワイヤレス化は可能である。このことは、近接センサ３０とは異なるセンサやアクチュエータについても同様である。

　なお、図１の（Ｂ）に例示したように、受電装置２０は、デバイス３０だけを給電してもよい。また、図１５に例図するように、受電装置２０は、デバイス３０の他、周期フィルタ４０と制御器５０についても給電してもよい。
　さらに、受電システム１には、他の電源を加えることも可能である。例えば、図１５に例図するように、近接センサ３０の電源電圧を最低限確保するために、近接センサ３０に振動発電素子８０を組み合わせることも可能である。

　図１の（Ｂ）、図１５に例示した受電システム１については、様々な変更を加えることができる。同図では、近接センサの新規開発を必要とすることなく、近接センサ３０の完全ワイヤレス化を達成するために、周期フィルタ４０を含むが、給電対象のデバイスによってはこの素子は不要にできる。
　また、例えば、図４の（Ｂ）に例示したように、フィルタの定数は、近接センサ３０の電源電圧（受信電力にほぼ等しい）に依存するため、周期フィルタ４０や制御器５０に対して、その情報をフィードフォワードするように、図１の（Ｂ）、図１５に例図した受電システム１を拡張してもよい。

　以上、図５乃至図１０には、ダイポール・アンテナ２１及び／またはスロット・アンテナ２２の放射特性を利用するように、受電装置２０を構成している。ただし、受電装置２０は、この実施例に限定されない。
　次に、図１６乃至図２０を参照して、図５乃至図１０に例示した受電装置２０の他の実施態様を説明する。この実施形態では、受電装置２０は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Fアンテナのうちの少なくとも１つである。

　図１６の（Ａ）を参照すると、デバイス（近接センサ）３０の筐体３１上に、受電装置２０として、短めのダイポール・アンテナ２１０を設けた斜視図が例示されている。
　デバイスの取り付け場所によっては、その筐体３１から外部に大きく突出するようにダイポール・アンテナ２１０を延出させることが好ましくない場合がある。そこで、図１６の（Ａ）の実施例では、筐体３１から突出する部分を抑えるように、比較的短めの長さでダイポール・アンテナ２１０を設けている。上記のように、このダイポール・アンテナ２１０は、従前の近接センサ３０のコネクタ３３を用いて構成されてもよい。

　図１６の（Ａ）の実施例では、図８に例示した実施例との相違点として、筐体３１上にスロット・アンテナが設けられていない。このため、筐体３１は完全に密閉型に構成されるため、ＦＡ等で機械１００に適用される場合、周囲のオイル等が筐体３１内に侵入することを完全に防止している。

　図１６の（Ｂ）を参照すると、図１６の（Ａ）に例示した短めの長さのダイポール・アンテナ２１０の受電状況のシミュレーション結果を示している。同図から理解できるように、ダイポール・アンテナ２１０の長さを比較的短めに抑えた場合も、図９の（Ａ）に例示した場合と同様のアンテナの指向性が確保可能なことがわかった。

　図１７の（Ａ）を参照すると、近接センサ３０の筐体３１上に、受電装置２０として、スロット・アンテナ２２０を穿設した斜視図が例示されている。黒く塗りつぶされた箇所は、図１６の（Ａ）のダイポール・アンテナ２１０に相当し、双方のアンテナの位置と大きさを対比できるようにしている。
　当業者には公知なように、近接センサ３０の筐体３１は、メーカーによって様々に構成され得る。本実施例では、既存の近接センサ３０の筐体３１をそのまま利用してスロット・アンテナ２２０を穿設してもいが、新規にスロットを有する筐体３１を設計してもよい。

　例えば、図８に例示した実施例では、筐体３１に段差（図８の符号３８参照）がある場合、筐体３１上に水平方向に穿設できるスロットの長さが限定されることがある。
　図１７の（Ａ）の実施例では、図８に例示した実施例との相違点として、筐体３１が水平方向にまっすぐ延出するように、比較的大きめの筐体３１を設けて、段差（図８の符号３８参照）をなくして、十分な長さのスロットを穿設することを可能にしている。例えば、筐体３１の長軸方向の全長（本体３１の３４側の端部から３３側の端部まで）に対して、約７０％、約８０％、約９０％、または約１００％までの任意の長さのスロットを穿設してもよい。
　なお、筐体３１上にスロットを穿設する際、内部のコイルや回路等をオイルの侵入から保護するため、金属または樹脂によってコイルや回路等を覆うことは可能である。

　図１７の（Ｂ）を参照すると、図１７の（Ａ）に例示したスロット・アンテナ２２０の受電状況のシミュレーション結果を示している。同図から理解できるように、スロット・アンテナ２２０の長さを大きくした場合も、図９の（Ｂ）に例示した場合と同様のアンテナの指向性が確保可能なことがわかった。
　図１６の（Ｂ）、図１７の（Ｂ）を対比すると、ダイポール・アンテナ２１０のアンテナの指向性とスロット・アンテナ２２０のアンテナの指向性が互いに交差することが確認された。これは、図６の（Ａ）、（Ｂ）と、図９の（Ａ）、（Ｂ）に例示した場合と同様である。

　図１８の（Ａ）を参照すると、近接センサ３０の筐体３１上に、受電装置２０として、モノポール・アンテナ２３０を設けた斜視図が例示されている。黒く塗りつぶされた箇所は、図１６の（Ａ）のダイポール・アンテナ２１０に相当し、双方のアンテナの位置と大きさを対比できるようにしている。モノポール・アンテナ２３０はロッドアンテナともいい、ダイポール・アンテナ２１０と比較して、さらに径が小さく、より細長く構成されている。
　モノポール・アンテナ２３０の受電効率を確保するためには、その長さを確保する必要があるこのため、実施例では、筐体３１を締め付け固定するためのナット３４、３５と座金３６に近接して、モノポール・アンテナ２３０の一方の端部を筐体３１上に取付けて、他方の端部を反対方向にまっすぐに延在させている。筐体３１の延出方向とモノポール・アンテナ２３０の延出方向とを揃えることで、全体として、大きさが嵩張ることを抑えている。

　図１８の（Ｂ）を参照すると、図１８の（Ａ）に例示したモノポール・アンテナ２３０の受電状況のシミュレーション結果を示している。
　図１６の（Ｂ）、図１８の（Ｂ）を対比すると、ダイポール・アンテナ２１０のアンテナの指向性とモノポール・アンテナ２３０のアンテナの指向性が同じ方向に現れることが確認された。ダイポール・アンテナ２１０に替えてモノポール・アンテナ２３０を用いた場合であっても、良好な指向性を得ることが確認された。さらに、図１７の（Ｂ）、図１８の（Ｂ）を対比すると、モノポール・アンテナ２３０のアンテナの指向性とスロット・アンテナ２２０のアンテナの指向性が互いに交差することが確認された。

　図１９を参照すると、図２の（Ｂ）に例示した従前の近接センサ３０と、図１８の（Ａ）に例示したモノポール・アンテナ２３０との大きさの対比が例示されている。
　図１９の（Ａ）に示すように、従前の近接センサ３０の筐体３１は長手方向に延在するが、その大きさをＬ０とする。近接センサ３０の筐体３１には、一方の端部側に締付け固定用の拡径部（符号３４、３５、３６参照）を有し、他方の端部側にコネクタ３３を有する。

　図１９の（Ａ）に示すように、モノポール・アンテナ２３０は、締付け固定用の拡径部と近接して設けられて、筐体３１の長手方向に沿って、他方の端部３３に向って同一方向に（筐体３１の長手方向と平行に）延在する。その結果、細長く構成されるモノポール・アンテナ２３０の長さＬ１は、筐体３１の締付け固定用の拡径部と反対側の端部３３までの長さＬ２分、筐体３１の長手方向の長さＬ０内に没入できる。この結果、筐体３１に対して、モノポール・アンテナ２３０を追加したことによる３次元空間内での１軸方向の大きさの拡張Ｌ３は、筐体の長手方向の長さＬ０に対して、最大で２倍以下に抑えることができる。実施形態によっては、この３次元空間内での１軸方向の大きさの拡張Ｌ３は、筐体の長手方向の長さＬ０に対して、最大で１．５倍以下に抑えてもよい。また、Ｌ１を折り曲げ可能にすることで、Ｌ３の長さを実質的にゼロに抑えるようにしてもよい。

　図１９の（Ｂ）に示すように、モノポール・アンテナ２３０は、筐体３１の幅Ｗ０方向では、筐体３１の元の大きさ内に完全に収容される。このように、センサ３０の作用面（検出面３２）側では、筐体３１の大きさに変化はない。センサ３０の作用面（検出面３２）とは反対側では、筐体３１の長さは延在しているが、配線を不要にしたため（図２の（Ｃ）参照）、実質的にはＬ３の長さによるスペースの問題は抑えられている。
　従って、筐体３１は３次元空間（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に大きさを有し、モノポール・アンテナ２３０を設けたことによる筐体３１の３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向（Ｘ軸方向）に限定した。

　図２０を参照すると、図１６乃至図１９に例示した３つの種類の変更例について、それぞれ、アンテナの受電効率を示している。同図から理解できるように、比較的短めの長さのダイポール・アンテナ２１０だけを用いた場合、その受電効率は一番低いことがわかった。また、スロット・アンテナ２２０を設けた場合、９０％には届かないものの、８０％を上回り、比較的良好な受電効率を達成することができる。さらに、モノポール・アンテナ２３０を用いた場合、その受電効率は大幅に高められ、１００％に近い理想的な値を示すことがわかった。

　近接センサ３０の設置場所がロボットハンド部１２０等の可動部材の場合、受電アンテナの位置と方向が様々に変化する。３次元空間内で、近接センサ３０の給電状況を良好に保つためには、受電装置２０は、３次元空間内で６方向（前後、左右、上下の６方向）のそれぞれで良好な受電効率を保つことが望ましい。
　短めのダイポール・アンテナ２１０だけを用いた場合、回転角度の変化に対しては、比較的小さな角度でだけ良好な受電効率を示し得ることがわかった。ただし、全体として、６方向で比較的良好な安定性を示し得る。

　モノポール・アンテナ２３０を用いた場合、最良の受電効率を示し得る（図２０参照）。しかしながら、細長い棒状の部品を近接センサ３０に取り付ける必要があるため、全体として嵩張る構造となりやすい。特に、ダイポール・アンテナ２１０と比べて、モノポール・アンテナ２３０は径が小さく、全長が長くなる。このため、使用時には、細長い棒状のアンテナ部が他の部品と接触すること等により、損傷を被らないようにスペースを確保する必要がある。

　スロット・アンテナ２２０を用いた場合、その受電効率はモノポール・アンテナ２３０程優れてはいないものの、短めのダイポール・アンテナ２１０と比べてはるかに良好な受電効率を得られることがわかった（図２０参照）。スロット・アンテナ２２０の場合、ダイポール・アンテナ２１０やモノポール・アンテナ２３０と比べて、近接センサ３０の筐体３１から追加部品を突出させる必要がないため、全体としてもっともコンパクトな構造とし、従前のデバイス３０の筐体３１の大きさを変えないという利点がある。

　さらに、図３１を参照すると、デバイス（近接センサ）３０の筐体３１上に、受電装置２０として、逆Ｆアンテナ（inverted-F antenna）４００を設けた図が例示されている。同図に示すように、逆Ｆアンテナ４００は、細長い本体部４１０と、短絡部４２０と、給電部４３０と、を含む。本体部４１０の長軸方向（Ｘ軸方向）は、筐体３１の長軸方向と揃えられており、逆Ｆアンテナ４００を設けたことによる筐体３１からの突出を抑えている。本体部４１０は整合と放射（受電）の両方に寄与することができる。本体部４１０の先端と短絡部４２０には比較的大きな電流を流す一方、給電部４３０の電流を抑えることで、入力インピーダンスを調整してもよい（例えば、高くする等）。

　逆Ｆアンテナ４００は、大きなスペースを必要とすることなく、デバイス３０に取付けることができる。例えば、逆Ｆアンテナ４００は、単純なモノポール・アンテナ２３０（図１８、図１９参照）と対比して、より短く構成することができる。また、逆Ｆアンテナ４００は、インピーダンス整合の制御がより容易にすることができる。逆Ｆアンテナ４００は、その構成上、調整パラメータが多いため、適切な形状を選ぶことによって、様々な仕様に対応することができる。

　例えば、短絡部４２０と給電部４３０との離間距離を調整してもよい。
　また、短絡部４２０と給電部４３０の幅や長さを調整してもよい。
　また、短絡部４２０と給電部４３０の位置を交換してもよい。即ち、短絡部４３０と給電部４２０としてもよい。
　また、本体部４１０を略棒状（幅狭）に構成するとともに、その長さを調整してもよい。本体部４１０には、湾曲部を導入してもよい。例えば、本体部４１０を略Ｌ字状に構成してもよい。
　また、本体部４１０を略板状（幅広）に構成するとともに、その長さを調整してもよい。

　受電装置２０は、主に磁界を発生するスロット・アンテナ（図１７参照）と、主に電界を発生する逆Ｆアンテナ（図３１参照）とを有することができる。スロット・アンテナと、逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、スロット・アンテナと、逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成してもよい。

　図１６乃至図１９、図３１に例示したダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ及び逆Ｆアンテナに替えて、面状または線状のチップ・アンテナをデバイスの筐体３１に同様に取付けることは可能である（図示略）。例えば、線状のチップ・アンテナは、モノポール・アンテナと同様に考えることができる。
　また、デバイスの筐体３１にダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、逆Ｆアンテナ４００またはチップ・アンテナを取付ける場合、細長いアンテナ部分を覆うカバー５００（図３１参照）を併用してもよい。カバー５００は、アンテナ部分を周囲部品との接触等から保護するように、任意の大きさと形状を有することができる。カバー５００は、使用時には取り外されるように、筐体３１に対して着脱自在に構成されてもよい。

　以上、センサに対して、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、逆Ｆアンテナ、及び／またはチップ・アンテナを適用する場合について例示した。
　次に、アクチュエータに対して、スロット・アンテナを適用する場合について例示する。

　図２１の（Ａ）を参照すると、受電装置２０の給電対象のデバイス３０として、アクチュエータが例示されている。アクチュエータ３００は、電気信号を、物理的運動に変換する、機械・電気回路を構成する機械要素である。例えば、アクチュエータ３００は、略長方形状の本体を構成する筐体３１０を有する。筐体３１０は、長手方向に延在し、その中にスペースを画定して、稼働部分３５０を収容する。稼働部分３５０は、機械、油・空圧、熱、電磁などの物理的な装置によって、伸縮・屈伸・旋回といった動作を行う。

　図２１の（Ｂ）を参照すると、アクチュエータ３００の断面図が概略的に示されている。筐体３１０内に収容される稼働部分３５０は、入力信号に基づいて電磁的に作用することで、固定部３５４に対して、移動部３５２を筐体３１０の内部から外に突出するように構成されている。この移動部３５２の突出・没入動作によって、近接部品（図示略）の動きを制御する。

　図２１の（Ａ）に例示するように、アクチュエータ３００は、直方体の筐体３１０を有する。この直方体は、意匠上または機能上の目的のため、さらなる面を追加的に含むことができる。例えば、筐体３１０の４つの側面上には、長手方向に延在する取付け用の溝部３１１乃至３１８が穿設されている。これら溝部３１１乃至３１８は、図示しない他の凸部と対に作用することで、筐体３１０を嵌め合わせて所定位置に固定する。それによって、稼働部分３５０の動作にずれが生じないようにする。他、実施態様に応じて、筐体３１０の側面には適宜溝又は孔３２１乃至３２４を穿設することができる。さらに、筐体３１０の内部の熱を外に逃がすための表面処理や、デザイン上の理由等により、筐体３１０を加工することは任意である。

　図２１の（Ａ）を参照すると、筐体３１０の周囲の４つの側面のうち少なくとも１つ側面に、長手方向に沿って延在するように第１のスロット（切り込み）３３０が入れられている。筐体３１０の内部には、稼働部分３５０を収容するために空間が画定されている。第１のスロット３３０は、深さ方向では、筐体の壁具を厚さ方向で貫通して、空間に達する。この結果、第１のスロット３３０は第１のスロット・アンテナとして機能できる。

　同図を参照すると、筐体３１０の周囲の４つの側面のうち少なくとも１つ側面に、長手方向に対して交差する方向に第２のスロット（切り込み）３４０が入れられている。第２のスロット３４０は、深さ方向では、筐体の壁具を厚さ方向で貫通して、空間に達する。この結果、第２のスロット３４０は第２のスロット・アンテナとして機能できる。
　第２のスロット３４０は、第１のスロット３３０に対して垂直二等分線として設けられてもよい。従って、第１のスロット３３０と第２のスロット３４０とは、互いに十字状に交差する。このように２つのスロット・アンテナ３３０、３４０を備えることで、回転に対して強くなる。

　第１のスロット３３０と第２のスロット３４０は、電磁波の放射パターンを考慮して、長さと位置と数とが決められる。
　例えば、図２１の（Ａ）を参照すると、第１のスロット３３０は、上方の側面においてのみ延在する。第１のスロット３３０は、さらに、上方の側面と、右側の側面と、図示されていない左側の側面と、下方の側面の４つの側面上に延在してもよい。第１のスロット３３０の数は、複数でもよい。
　また、第２のスロット３４０は、上方の側面と、右側の側面と、図示されていない左側の側面の３つの側面上に延在する。第２のスロット３４０は、さらに、上方の側面と、右側の側面と、図示されていない左側の側面と、下方の側面の４つの側面上に延在してもよい。第２のスロット３４０の数は、複数でもよい。

　第１のスロット３３０と第２のスロット３４０は、それぞれ、筐体３１０の側面と平行にまっすぐ延在している。これは、加工を容易にしたものである。ただし、他の実施例では、機能や意匠上の目的等を考慮して、筐体３１０の側面に対して角度を付けて延在することは可能である。
　また、第１のスロット３３０と第２のスロット３４０は、互いに完全に分離しておらず、一部で交差している。ただし、他の実施例では、２つのスロット３３０、３４０は互いに完全に分離するように設けられてもよい。
　ただし、好適には、第１のスロット３３０と第２のスロット３４０は、互いに９０度の角度で直交する。

　図２３の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、図２２の（Ａ）に例示した２つの異なるスロット・アンテナ３３０、３４０について、３次元空間内でのアンテナの指向性の電磁界シミュレーション結果を示している。このシミュレーションは、図２１の符号Ｅ１、Ｅ２で給電がされたことを想定している。各アンテナ３３０、３４０は、いずれも全方位性として現れている。各アンテナ３３０、３４０の指向性は互いに強弱がずれて現れている。従って、これら２つのアンテナ３３０、３４０を組み合わせて用いることで、互いの指向性を補完し合うことができる。

　図２３を参照すると、図２１に例示した２つの異なるスロット・アンテナ３３０、３４０について、それぞれの放射効率のシミュレーション結果を示している。このシミュレーションは、図２１の符号Ｅ１、Ｅ２で給電がされたことを想定している。概して、各アンテナ３３０、３４０は７０乃至８０％の高い効率を有することが検証された。例えば、周波数０．９２ＧＨｚでは、Ｅ１では約８０％、Ｅ２では約７５％の高い効率を達成している。

　図２４を参照すると、図２１に例示したアクチュエータ３００について、インピーダンス特性のシミュレーション結果を示している。概して、各アンテナ３３０、３４０によって受電される電力によって、良好なインピーダンス特性の変化が得られることが検証された。例えば、周波数０．９２ＧＨｚでは、インピーダンスは０Ωに近い値に抑えられている。

　従って、従前のアクチュエータ３００の筐体３１０に対して切削加工（切れ込みを入れる等）を行うだけで、全方位無指向性アンテナ３３０、３４０を得ることができる。この際、筐体３１０に対して他の部品を追加して突出させないため、従前のアクチュエータ３００の取り付けスペースを変えることがない。特に、アクチュエータの作用面（稼働部分３５０）側には、構成上の変更がない。このため、従前のアクチュエータ３００とほぼ同様に利用することができる。
　しかしながら、図２１に例示した実施例において、さらに、筐体３１０上に、スロット・アンテナ３３０、３４０に加えて、またはスロット・アンテナ３３０、３４０に替えて、モノポール・アンテナやダイポール・アンテナやチップ・アンテナや逆Ｆアンテナ等を追加することは可能である。

　図２１乃至図２４に例示したアクチュエータ３００では、筐体３１０上にスロットを穿設することによりスロット・アンテナ３３０、３４０を設けている。
　図２５乃至図３０に例示したアクチュエータ３００では、このスロット・アンテナ３３０、３４０の変更例に相当する。

　図２５を参照すると、アクチュエータ３００の斜視図が例示されている。以下、図２１（Ａ）に例示したアクチュエータ３００との相違点についてのみ説明する。
　アクチュエータ３００の筐体３１０上には、第１のスロット・アンテナ３３０と第２の３４０が穿設されており、さらに各スロット・アンテナ３３０、３４０上には、受電効率を向上するための受電ＩＣの基板３６０、３７０がそれぞれ設けられている。

　図２６の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、図２５のアクチュエータ３００の正面側と側面側の断面図が概略的に例示されている。これら図から理解できるように、基板３６０上には、ボルト３６１、３６２と整流器３６３が設けられている。同様に、基板３７０上には、ボルト３７１、３７２と整流器３７３が設けられている。整流器３６３、３７３は、チップ・アンテナ一体型として構成されてもよい。

　図２６では給電用基板３６０、３７０が設けられているが、実際には筐体３１０のスロット３３０、３４０がアンテナである。この基板３６０、３７０にチップ・アンテナ、逆Ｆアンテナ、モノポール・アンテナ、ダイポール・アンテナ等を載せることで、電界と磁界のそれぞれのパターンを発生させて、３６０°のカバレージを実現する。従って、アンテナの追加に要するスペースを最小にして省スペース化を達成するとともに、全方位無指向性アンテナ（３６０°の受電）を達成する。これにより、外部に突出するアンテナの無いアンテナレス・ワイヤレス給電アクチュエータ３００が構成されている。

　各基板３６０、３７０上には、それぞれ２つのボルト３６１、３６２、３７１、３７２が設けられている。このうち、一方の基板３６０上には、２つのボルト３６１、３６２を横方向に並置している。他方の基板３７０上には、２つのボルト３７１、３７２を縦方向に並置している。従って、電流を流すボルトの各組３６１、３６２と３７１、３７２は、互いに直交して配置されている。なお、各基板３６０、３７０上のボルト３６１、３６２、３７１、３７２の数は、２つ以上でもよい。これらボルトは表面被覆がついておらず、導体がショートすること、またロボットの激しい動きに対してもネジが緩まないなどを条件に加えてもよい。

　上述のように、各スロット・アンテナ３３０、３４０では、スロット部分で放射が起きて、アンテナとして機能するように構成されている。その際、基板３６０、３７０上のボルト３６１、３６２、３７１、３７２は、電流を流すように機能する。整流器３６３、３７３は、電流を一方向にだけ流す整流作用を有する素子であり、各アンテナ３３０、３４０で受け取られたＲＦ（電磁波）をＤＣ（直流電圧）に変換する。この基板３６０、３７０上は、さらにチップ・アンテナを一体型で設けることができる。各基板３６０、３７０上には、それぞれ２つのボルト３６１、３６２、３７１、３７２が設けられているが、この数は、実施形態に応じて変更可能である。

　チップ・アンテナには、ダイポール・アンテナやモノポール・アンテナのような線状アンテナと、平面アンテナとがあるが、本実施例では、平面アンテナを用いている。チップ・アンテナは、アクチュエータ３００の筐体３１０の金属部を利用してそのまま使用できるため、ダイポール・アンテナやモノポール・アンテナと比べてより面積効率化を向上することができる。他、チップ・アンテナには、様々な素材を適用可能であって、例えば、セラミックス等を用いてもよい。

　図２７の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、図２５に例示した２つの異なるスロット・アンテナ３３０、３４０と基板３６０、３７０について、３次元空間内でのアンテナの指向性の電磁界シミュレーション結果を示している。図２２の（Ａ）、（Ｂ）と同様に、各アンテナ３３０、３４０は、いずれも全方位性として現れている。各アンテナ３３０、３４０の指向性は互いに強弱がずれて現れている。従って、これら２つのアンテナ３３０、３４０を組み合わせて用いることで、互いの指向性を補完し合うことができる。

　図２８を参照すると、図２５に例示した２つの異なるスロット・アンテナ３３０、３４０と基板３６０、３７０について、それぞれの放射効率のシミュレーション結果を示している。図２３と同様に、概して、各アンテナ３３０、３４０は７０％近い高い効率を有することが検証された。なお、図２３は理想的な給電に相当するのに対して、図２８はより現実的な給電に相当するため、図２８の場合では、図２３の場合と比較して効率が少し低下している。

　図２９を参照すると、図２５に例示したアクチュエータ３００について、インピーダンス特性のシミュレーション結果を示している。概して、各アンテナ３３０、３４０と基板３６０、３７０によって受電される電力によって、良好なインピーダンス特性の変化が得られることが検証された。例えば、周波数０，９２ＧＨｚでは、インピーダンスは０Ωに近い値に抑えられている。

　図３０を参照すると、図２５に例示したアクチュエータ３００について、表面電流分布についてのシミュレーション結果を示している。概して、各アンテナ３３０、３４０の位置に沿って好適に電流が分布され得ることが示されている。従って、各アンテナ３３０、３４０が良好に作用できることが確認された。

　図３２の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、アクチュエータ３００の本体３１０上に発光ダイオード（ＬＥＤ）６００を取付けた例が示されている。ＬＥＤ６００は、図示しないスイッチを介して、受電装置の出力と接続されている。そのスイッチをオンにして、所定の閾値を上回る電圧がＬＥＤ６００に流れると、ＬＥＤ６００のランプが点灯するように構成されている。ＬＥＤ６００の点灯は、アクチュエータ３００の外部から視覚的に確認できるものとする。

　従って、このＬＥＤ６００の点灯に基づいて、使用者（例えば、検査員）は、受電装置の受電状況を、電気的な検査を行うことなく、簡単に把握することができる。ＬＥＤ６００の発する光の強さは流れる電流の量におおよそ比例する。ワイヤレス給電での利用可能な電力に無駄が生じるのを防ぐため、ＬＥＤ６００の点灯の頻度または期間をできるだけ小さくすることが好ましい。例えば、受電装置の使用開始前または後などで、給電操作に影響が及ぶのを最小にするように、上記ＬＥＤ６００のスイッチをオンにしてもよい。

　他、アクチュエータ３００の本体３１０上にＬＥＤ６００の替わりにブザー等の音響装置（図示略）を取付けることは可能である。同様に、所定の閾値を上回る電圧がブザーに流れると、ブザーが音を発するように構成することができる。従って、このブザーの音量に基づいて、使用者（例えば、検査員）は、受電装置の受電状況を、電気的な検査を行うことなく、簡単に把握してもよい。

　図３３を参照すると、アクチュエータ３００の筐体３１０上に逆Ｆアンテナ７００を設けている。筐体３１０は、３次元空間（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に大きさを有している。受電装置を設けたことによる筐体３１０の３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向（Ｚ軸方向）に限定できるようにしている。
　具体的には、筐体３１０は、略六面体の構造を有し、その上面に逆Ｆアンテナ７００を取付ける基板７４０、７５０を設けている。各基板７４０、７５０の大きさは、筐体３１０の上面（一側面）の大きさと比較して、ほぼ等しいか、小さな割合でのみ（Ｘ軸及びＹ軸方向で）拡張するようにしている。特に基板７４０の裏はグランド基板となっており、それが筐体３１０とショートしていて実効的にグランドサイズを大きくしている。

　逆Ｆアンテナ７００は、略Ｌ字状の本体部７１０と、細長い短絡部７２０と、給電部７３０とを含む。逆Ｆアンテナ７００は、大きなスペースを必要とすることなく、筐体３１０に取付けることができる。例えば、逆Ｆアンテナ７００は、単純なモノポール・アンテナ２３０（図１８、図１９参照）と対比して、長軸方向（Ｘ軸方向）でより短く構成することができる。本体部７１０の長軸方向は、筐体３１０の長軸方向（Ｘ軸方向）と揃えられている。ただし、先端部は幅方向（Ｙ軸方向）に延出している。略Ｌ字状の本体部７１０の幅方向の大きさは、筐体３１０の幅方向（Ｙ軸方向）の大きさ以下に抑えることができる。従って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で、逆Ｆアンテナ７００を設けたことによる筐体３１０からの突出を抑えている。本体部７１０は、１つの湾曲部を有する略Ｌ字状の他、湾曲部を有しない直線状に構成されてもよい。また、湾曲部の数を増やしてもよい。

　短絡部７２０と給電部７３０は、２つの基板７４０、７５０の間を垂直方向（Ｚ軸方向）に連結している。短絡部７２０と給電部７３０との離間距離と、それぞれの幅や長さは、調整可能である。短絡部７２０と給電部７３０の位置を交換することも可能である。即ち、給電部７２０と短絡部７３０としてもよい。逆Ｆアンテナ４００は、インピーダンス整合の制御をより容易にすることができる。逆Ｆアンテナ４００は、その構成上、調整パラメータが多いため、適切な形状を選ぶことによって、様々な仕様に対応することができる。本体部７１０は整合と放射（受電）の両方に寄与することができる。

　この場合も、受電装置２０は、主に磁界を発生するスロット・アンテナ（図２１、図２５参照）と、主に電界を発生する逆Ｆアンテナ（図３３参照）とを有することができる。スロット・アンテナと、逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、スロット・アンテナと、逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成してもよい。

　以上、本実施例は、全体として大きさの拡大を抑えるように、エネルギをワイヤレスに受電して、デバイス３０、３００を給電する筐体３１、３１０と、該筐体３１、３１０を有するデバイス３０、３００を提供する。
　筐体３１、３１０上に設けられる受電装置２０は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、逆Ｆアンテナ及びチップ・アンテナ（線状または面状）のうちの少なくとも１つを有するように構成されてる。

　好ましくは、筐体３１、３１０上には、モノポール・アンテナ、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、逆Ｆアンテナ及びチップ・アンテナのうちの少なくとも２つを有する受電装置２０を有する。
　好ましくは、受電装置２０の２つのアンテナは、それぞれ、アンテナの指向性を相違させる。好ましくは、２つのアンテナは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する。

　受電装置２０は、筐体３１、３１０から外部に突出する部分が、最大で３次元空間内で１軸方向に限定されるか（図８のＸ軸方向、図１９のＸ軸方向、図３３のＺ軸方向参照）、または、筐体３１、３１０から外部に突出する部分が実質的にないように構成される（図２１、図２５参照）。従って、実施上、既存のデバイス３０とほとんど同様に用いることができる。
　好適には、受電装置２０が外部から突出する部分を有する場合（図８のＸ軸方向参照）であっても、その突出方向が、従前の配線方向と揃えるようにする（図２（Ｃ）の配線参照）。そのため、実質的には、従前のデバイスの使い勝手を損なうことがない。
　好適には、デバイスの筐体３１、３１０上に受電装置２０を取付ける際、デバイスの作用面（図８の３２、図２１の３５０）とは干渉しないようにする。そのため、実質的には、従前のデバイスの使い勝手を損なうことがない。

　なお、図３３では、筐体３１０の上面から上方（Ｚ軸方向）に逆Ｆアンテナ７００を設ける際、その突出方向に対して垂直方向（Ｘ軸方向及び／またはＹ軸方向）に基板７４０の一部を突出させている。しかしながら、全体として、基板７４０の（Ｘ軸方向の）突出の割合は、比較的小さく、実施上、無視することができる。例えば、筐体３１０の上面の大きさに対して、１割弱程度の突出であれば、その大きさは、実質的な損害をもたらさないので無視できる。重要な点は、基板７４０の（Ｘ軸方向の）突出がわずかながらあったとしても、その突出の割合を抑える。その結果、デバイス３００の操作に影響を与えず、デバイス３０の取付けスペースを拡大させないようにする。

　受電装置２０によって給電されるデバイス３０、３００は、図４に例示したような低電力モード（既存の動作方式と比べて５分の１程度の動費電力での動作を可能にしたモード）で動作されてもよく、または通常電力モードで動作されてもよい。また、デバイス３０、３００は、既存の動作方式と比べて、１分の１未満で、かつ５分の１程度までの動費電力で動作されてもよい。

　受電装置２０は、センサまたはアクチュエータであるデバイスとして提供されてもよい。例えば、図８、図１６乃至図１８に例示したセンサ３０や、図２１及び図２５に例示したアクチュエータ３００として提供されてもよい。
　受電装置２０は、センサまたはアクチュエータであるデバイスの筐体として提供されてもよい。例えば、既存のセンサまたはアクチュエータに対して、その筐体の取替えだけで本実施例が適用されるようにしてもよい。例えば、図８、図１６乃至図１８に例示したセンサ３０の筐体３１や、図２１及び図２５に例示したアクチュエータ３００の筐体３１０として提供されてもよい。

　なお、筐体３１、３１０とは、デバイスの本体を定めるハウジングとして定義される。上記筐体３１、３１０は、デバイスの内部構成要素（回路等）を完全に収容させているが、実施形態によっては、必ずしもデバイスの内部構成要素を完全に囲む必要はなく、一部を露出させることは可能である。

　受電装置２０は、センサまたはアクチュエータであるデバイスの筐体の一部として提供されてもよい。例えば、既存のセンサまたはアクチュエータの筐体に対して、一部を交換／取付けするだけで本実施例が適用されるようにしてもよい。図８、図１６乃至図１８に例示したセンサ３０の筐体３１の給電用のコネクタ３３として提供されてもよい。即ち、従前の有線の給電コネクタ３３と交換して用いられる無線の給電コネクタ３３として提供されてもよい。

　受電装置２０は、給電対象のデバイス３０と、さらに他の追加部品（図１（Ａ）の符号４０、５０／図１５の符号８０参照）とを含むシステム１として提供されてもよい。
　さらに、受電装置２０は、給電対象のデバイス３０と、さらに他の追加部品（図１（Ａ）の符号４０、５０／図１５の符号８０参照）とを含むシステム１を内蔵した機械１００として提供されてもよい。

　受電装置２０は、さらに、実施態様に応じて、アンテナの受電状況を調整可能にしてもよい。例えば、図８に例示したダイポール・アンテナ２１の突出長さや、図１８に例示したモノポール・アンテナ２３０の突出長さを変更可能にしてもよい。図８に例示したダイポール・アンテナ２１や、図１８に例示したモノポール・アンテナ２３０や、線状のチップ・アンテナ等は、着脱自在、分割自在、伸縮自在または折畳自在に構成されてもよい。

　また、例えば、図２５に例示したアクチュエータ３００では、基板３６０、３７０上のボルト３６１、３６２、３７１、３７２は、電流を流すように機能するが、その位置を調整可能にしてもよい。例えば、基板３６０、３７０上に穿設した孔内にボルト３６１、３６２、３７１、３７２が螺合されるが、その高さは、螺合状態を調整することで変化させることができる。受電状況に応じて、最適な電流値が得られるように、ボルト３６１、３６２、３７１、３７２の突出高さを調整してもよい。

　さらに、図２５に例示したアクチュエータ３００では、筐体３１０上に穿設したスロット３３０、３４０の深さ、長さ、幅及び／または給電位置を調整可能にしてもよい。例えば、筐体３１０上に凹状に設けたスロット３３０、３４０は、その中に適当な部材を嵌合させることで、スロット３３０、３４０の深さ、長さ、幅等を変化させることができる。受電状況に応じて、最適な給電位置が得られるように、スロット３３０、３４０の深さ、長さ、幅等を調整してもよい。

　さらに、図２５に例示したアクチュエータ３００では、基板３６０、３７０上に受電ＩＣを載せて、アンテナの受電状況を調整可能にしてもよい。ボルト３６１、３６２、３７１、３７２やスロット３３０、３４０の調整は、手動で行われてもよく、また、自動で行われるように構成してもよい。

　さらに、図２５に例示したアクチュエータ３００では、基板３６０、３７０上に整流器３６３、３７３を載せる場合、整流器３６３、３７３自体が負のインピーダンスを有し得る。インピーダンス不整合を回避するため、受電ＩＣは、プラスの給電位置を探索できるように構成されてもよい。受電ＩＣは、受電状況に応じた給電位置を決定することで、インピーダンスマッチング回路を用いることなく、インピーダンス不整合を回避してもよい。

　さらに、本実施例では、受電システム１または受電装置２０は、アンテナの受電状況を調整するための上述した内容の制御を可能にするためにＣＰＵ（処理装置またはプロセッサ）とメモリ（記憶装置）とを備えることができる。
　ＣＰＵは、一般にソフトウエア（プログラム）を実行する装置として定義される。例えば、ＣＰＵは、ノイマン型のＣＰＵである。ＣＰＵは、全体を制御する制御装置、演算装置、データを一時記憶するレジスタ、メモリとのインタフェース、周辺機器との入出力装置とのインタフェースなどを含むことができる。
　メモリは、データを格納することができる装置として定義される。例えば、メモリは、ＣＰＵが直接アクセスできる一次記憶装置または入出力チャネル等を使ってアクセスされる二次記憶装置である。例えば、メモリは、任意のメディア、固定ディスク、揮発性または不揮発性ランダムアクセスメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、対応するインターフェース（例えば、ＵＳＢポート）に取り付けられるリムーバブルメディア（例えば、親指大の小型メモリ）または同様物を用いることができる。

　さらに、本実施例では、上記受電システム１または受電装置２０に対して、アンテナの受電状況を制御するためのコンピュータ・プログラム製品として提供されてもよい。
　コンピュータ・プログラム製品は、プログラムまたは機能若しくはファンクションまたはルーチンまたは実行可能オブジェクトとして実装されてもよい。
　従って、上記制御を行うためのコンピュータ・プログラム製品に関する。

　コンピュータ・プログラム手段等のコンピュータ・プログラム製品は、メモリ・カード、ＵＳＢスティック、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、またはネットワーク内のサーバからダウンロード可能なファイルとして実装できる。例えば、このようなファイルは、無線通信ネットワークから、コンピュータ・プログラム製品を含むファイルを転送することで提供されてもよい。

　当業者であれば、本特許請求の範囲から逸脱することなく、上記実施形態に対して様々な応用や修正を行うことができるであろう。
　例えば、受電装置２０または受電システム１の部位（構成要素）の各々は、その操作に必要な他の構成要素を含むことができ、さらに、本明細書に記載されたもの以外の機能を提供するために、追加の構成要素を含み得る。
　従って、本特許請求の範囲は、本明細書に具体的に記載されている仕方とは異なるように実施可能なことを理解されたい。

　以 上記載の実施例は少なくとも以下の構成を開示している。
（１）
　センサまたはアクチュエータであるデバイスの本体を構成する筐体であって、
　前記筐体は、無線での給電用に主に電界または磁界を発生する受電装置を取付け、
　前記受電装置は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Fアンテナのうちの少なくとも１つであり、
　前記筐体は３次元空間内に大きさを有し、前記受電装置を設けたことによる前記筐体の前記３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向に限定した。
　例えば、受電装置を設けたことによる筐体の３次元空間内の大きさの拡張を実質的に１軸方向に限定する（ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、線状チップ・アンテナ及び逆Ｆアンテナの場合）、または、受電装置を設けたことによる筐体の３次元空間内の大きさの拡張を実質的になくす（スロット・アンテナ及び面状チップ・アンテナの場合）。後者の場合、筐体に切込みスロットを入れただけで受電できるので、アンテナレス・ワイヤレス給電デバイスを構成できる。
　好ましくは、受電装置を設けることによって筐体の大きさを一方向で拡大させたとしても、その突出の割合を抑える。例えば、筐体のその方向の大きさの２倍以下、または１．５倍以下等にする。アンテナを着脱自在、分割自在、伸縮自在または折畳自在に構成することも可能である。従って、本提案の無線のデバイス３０、３００は、取付けスペースの拡張を回避して、従前の有線で給電されるデバイスとほぼ同様に用いることができる。
（２）
　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生するダイポール・アンテナとを有し、
　前記スロット・アンテナと前記ダイポール・アンテナは、互いに実質的に同一方向に整列し、
　前記スロット・アンテナと前記ダイポール・アンテナは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する（図８、図９参照）。
（３）
　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生するモノポール・アンテナとを有し、
　前記スロット・アンテナと、前記モノポール・アンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
　前記スロット・アンテナと、前記モノポール・アンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する（図１７、図１８参照）。
（４）
　前記受電装置は、主に磁界を発生する第１のスロット・アンテナと、主に磁界を発生する第２のスロット・アンテナとを有し、
　前記第１のスロット・アンテナと前記第２のスロット・アンテナは、互いに実質的に交差方向に整列し、
　前記第１のスロット・アンテナと前記第２のスロット・アンテナは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する（図２１、図２２参照）。
（５）
　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生する逆Ｆアンテナとを有し、
　前記スロット・アンテナと、前記逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
　前記スロット・アンテナと、前記逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する（図８、図３１、図２１、図３３参照）。
（６）
　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、チップ・アンテナとを有し、
　前記スロット・アンテナと、前記チップ・アンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
　前記スロット・アンテナと、前記チップ・アンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する（図２５参照）。
（７）
　前記受電装置は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Ｆアンテナのうちの少なくとも２つのアンテナを有し、前記アンテナがそれぞれ互いに実質的に異なる放射または受電パターンを有するようにした。
　特に、２つのアンテナ２１、２２は、それぞれのアンテナの指向性を相違させ、双方の指向性の弱まる領域を補完し合うように構成される。
（８）
　前記受電装置は、スロット・アンテナであり、
　前記受電装置を設けたことによる前記筐体の前記３次元空間内の大きさの拡張を実質的になくした。
　特に、筐体にスロット・アンテナを設ける際、筐体の壁を厚さ方向に貫通するように、筐体の長軸方向に沿って穿設する（図１７、図２１、図２５参照）。
（９）
　前記筐体は、有線での給電用に配線を可能にする金属製のコネクタを有することができ（図８、図２の符号３３を参照）、前記コネクタに前記受電装置を取付けた。
　このため、筐体の一部（図８、図２符号３３参照）の交換のみによって、無線での給電を可能にして、既存の筐体を最大限に利用可能にする。
（１０）
　前記筐体は、整流器と一体型のチップ・アンテナを備えた（図２５、図２６参照）。
（１１）
　前記筐体は、前記スロット・アンテナと、その中に電流を流すボルトとを備えた（図２５、図２６参照）。
（１２）
　センサまたはアクチュエータであるデバイスであって、
　上記のデバイス用の筐体を有し、
マイクロ波方式に基づいてワイヤレス給電を行う。
（１３）
　センサまたはアクチュエータであるデバイスと、前記デバイスの出力を受け取るフィルタと、を含むシステムであって、
　前記デバイスは、上記のデバイス用の筐体を有し、
　前記フィルタは、前記センサまたはアクチュエータの既存の動作方式と比べて、５分の１程度の動費電力での動作を可能にした。
　デバイスは、既存の動作方式と比べて、１分の１以下から５分の１程度までの間での電力での動作を可能にしてもよい。
　デバイスは、ワイヤレス給電で駆動可能にするとともに、そのデータ伝送についてもワイヤレス化を可能にして、デバイスの完全ワイヤレス化を達成してもよい。

　１　　　　システム
　１０　　　送電装置
　２０　　　受電装置
　２１　　　ダイポール・アンテナ
　２２　　　スロット・アンテナ
　３０　　　デバイス（センサ）
　３１　　　筐体
　３３　　　コネクタ
　２１０　　ダイポール・アンテナ
　２２０　　スロット・アンテナ
　２３０　　モノポール・アンテナ
　３００　　デバイス（アクチュエータ）
　３１０　　筐体
　３３０　　スロット・アンテナ
　３４０　　スロット・アンテナ
　３６３　　整流器（チップアンテナ一体型）
　３７３　　整流器（チップアンテナ一体型）
　４００　　逆Ｆアンテナ
　７００　　逆Ｆアンテナ

Claims (13)

1. 　センサまたはアクチュエータであるデバイスの本体を構成する筐体であって、
   　前記筐体は、無線での給電用に主に電界または磁界を発生する受電装置を取付け、
   　前記受電装置は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Fアンテナのうちの少なくとも１つであり、
   　前記筐体は３次元空間内に大きさを有し、前記受電装置を設けたことによる前記筐体の前記３次元空間内の大きさの拡張を最大で実質的に１軸方向に限定した、
   デバイス用の筐体。
2. 　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生するダイポール・アンテナとを有し、
   　前記スロット・アンテナと前記ダイポール・アンテナは、互いに実質的に同一方向に整列し、
   　前記スロット・アンテナと前記ダイポール・アンテナは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
3. 　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生するモノポール・アンテナとを有し、
   　前記スロット・アンテナと、前記モノポール・アンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
   　前記スロット・アンテナと、前記モノポール・アンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
4. 　前記受電装置は、主に磁界を発生する第１のスロット・アンテナと、主に磁界を発生する第２のスロット・アンテナとを有し、
   　前記第１のスロット・アンテナと前記第２のスロット・アンテナは、互いに実質的に交差方向に整列し、
   　前記第１のスロット・アンテナと前記第２のスロット・アンテナは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
5. 　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、主に電界を発生する逆Ｆアンテナとを有し、
   　前記スロット・アンテナと、前記逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
   　前記スロット・アンテナと、前記逆Ｆアンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
6. 　前記受電装置は、主に磁界を発生するスロット・アンテナと、チップ・アンテナとを有し、
   　前記スロット・アンテナと、前記チップ・アンテナとは、互いに実質的に同一方向に整列し、
   　前記スロット・アンテナと、前記チップ・アンテナとは、互いに実質的に直交した放射または受電パターンを有する全方位無指向性アンテナを構成する、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
    
7. 　前記受電装置は、ダイポール・アンテナ、スロット・アンテナ、モノポール・アンテナ、チップ・アンテナ及び逆Ｆアンテナのうちの少なくとも２つのアンテナを有し、前記アンテナがそれぞれ互いに実質的に異なる放射または受電パターンを有するようにした、請求項１に記載のデバイス用の筐体。
8. 　前記受電装置は、スロット・アンテナであり、
   　前記受電装置を設けたことによる前記筐体の前記３次元空間内の大きさの拡張を実質的になくした、
   請求項１に記載のデバイス用の筐体。
9. 　前記筐体は、有線での給電用に配線を可能にする金属製のコネクタを有することができ、前記コネクタに前記受電装置を取付けた、請求項１～７のいずれか１項に記載のデバイス用の筐体。
10. 　前記筐体は、整流器と一体型のチップ・アンテナを備えた、請求項１～９のいずれか１項に記載のデバイス用の筐体。
11. 　前記筐体は、前記スロット・アンテナと、その中に電流を流すボルトとを備えた、請求項１～１０のいずれか１項に記載のデバイス用の筐体。
12. 　センサまたはアクチュエータであるデバイスであって、
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載のデバイス用の筐体を有し、
    マイクロ波方式に基づいてワイヤレス給電を行う、デバイス。
13. 　センサまたはアクチュエータであるデバイスと、前記デバイスの出力を受け取るフィルタと、を含むシステムであって、
    　前記デバイスは、請求項１～１１のいずれか１項に記載のデバイス用の筐体を有し、
    　前記フィルタは、前記センサまたはアクチュエータの既存の動作方式と比べて、５分の１程度の動費電力での動作を可能にした、システム。

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