WO2022137584A1 - ワイヤレス送電システム - Google Patents

ワイヤレス送電システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022137584A1
WO2022137584A1 PCT/JP2021/014839 JP2021014839W WO2022137584A1 WO 2022137584 A1 WO2022137584 A1 WO 2022137584A1 JP 2021014839 W JP2021014839 W JP 2021014839W WO 2022137584 A1 WO2022137584 A1 WO 2022137584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser light
power
transmission system
power generation
photoelectric conversion
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/014839
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅英 市川
Original Assignee
雅英 市川
市川 秀樹
山下 健司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 雅英 市川, 市川 秀樹, 山下 健司 filed Critical 雅英 市川
Publication of WO2022137584A1 publication Critical patent/WO2022137584A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/30—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using light, e.g. lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission system capable of transmitting electric power energy wirelessly.
  • a plurality of techniques have been known as conventional techniques for devices that transmit or transmit electric power wirelessly of this type and solar-excited power generation devices that use laser light using optical fibers.
  • the first known technique is a wireless power transmission device of a wireless power transmission system that transmits high frequency power to a plurality of wireless power receiving devices including a filling antenna including a power receiving coil, and the power receiving antennas of the plurality of wireless power receiving devices.
  • At least one transmission antenna that can be electromagnetically coupled to, one inverter circuit that generates the high frequency power and supplies it to the at least one transmission antenna, and each of the above-mentioned power receiving coils from each of the above-mentioned plurality of wireless power receiving devices.
  • the control circuit includes a receiving circuit that receives the output voltage ground and a control circuit that controls transmission conditions including the frequency or amplitude of the high frequency power supplied from the inverter circuit according to the received output voltage value.
  • the second wireless power receiving device among the plurality of wireless receiving devices when the high frequency power is transmitted to the first wireless power receiving device among the plurality of wireless power receiving devices, the second wireless power receiving device among the plurality of wireless receiving devices is newly used.
  • the transmission conditions for transmitting to the wireless power receiving device electromagnetically coupled to the at least one transmission antenna among the plurality of wireless power receiving devices are changed.
  • the inverter circuit either the frequency or the amplitude of the high frequency power transmitted to the wireless power receiving device electromagnetically coupled to the at least one transmission antenna is changed, and the at least one transmission antenna and the electromagnetic wave are changed.
  • the wireless power transmission device can supply power from one wireless power transmission device to a plurality of wireless power receiving devices.
  • a wireless power transmission device is provided with a first power transmission coil and a second power transmission coil having windings adjacent to the windings of the first power transmission coil in parallel to each other, and wirelessly supplies power to the power receiving device. It is a power transmission device (Patent Document 2).
  • the wireless power transmission device can provide a wireless power supply device that improves the efficiency of transmitting electric power from the power transmission device to the power receiving device.
  • a generator configured to include a laser device that generates laser oscillation by solar excitation and outputs laser light, and a photoelectric conversion element that converts the energy of the incident laser light into electrical energy.
  • a solar excitation power generation device including one end connected to the laser light output end of the laser device and the other end of an optical fiber used as a supply end of laser light to the power generation unit (Patent Document 3). ).
  • the laser light obtained by laser oscillation by the laser device by solar excitation is transmitted by an optical fiber to reach the power generation unit.
  • the power generation unit laser light is incident on the photoelectric conversion element, and the energy of the laser light is converted into electrical energy. Thereby, electric energy (electric power) can be obtained from solar energy.
  • one end of the optical fiber is connected to the laser light output end of the laser device and the other end of the optical fiber is the input end of the laser light to the power generation unit, in other words, the transmission path of the laser light. Since almost all of the laser light is composed of optical fiber, the transmission loss of the laser light is small in the transmission path of almost all the laser light.
  • radio waves of a required frequency are transmitted as high-frequency power or electromagnetic power, but the radio waves emitted into the atmosphere are transmitted with a spread, so that they are distant. As it goes, it is attenuated sequentially. For example, a wireless power receiving device installed 1 km away does not obtain satisfactory received power, and even if a radio wave having directional radio waves is skipped within a certain range, for example. In the wireless power receiving device installed 5 to 10 km away, it is a realistic situation that the radio wave spreads, the energy of the high frequency power is attenuated, and the received power is not satisfied. At this stage, technical means such as sending radio waves with sex are not disclosed.
  • laser light is output by solar excitation, the laser light is sent to the power generation unit through the transmission path of the optical fiber, and the laser light is incident on the photoelectric conversion element of the power generation unit to generate power.
  • the distance to the power generation unit is, for example, 5 to 10 km away, an optical fiber of that length is required and a support column for the optical fiber is required.
  • a main object of the present invention is to provide a system capable of transmitting power efficiently wirelessly even if the space has a clear line of sight and is separated by several kilometers and tens of kilometers.
  • the present invention comprises, as a specific means for solving the above-mentioned problems, a laser light generating means arranged to face each other at a required distance, and a laser light receiving means for receiving the laser light from the laser light generating means.
  • the laser light generating means is connected to a DC or AC power source having a predetermined voltage to generate and project laser light
  • the laser light receiving means has a plurality of panels to which a plurality of photoelectric conversion elements are attached in a cylindrical shape.
  • a reflective means formed into a spherical shape with a transparent material containing a large number of large and small bubbles that diffusely reflect the laser light received in the central portion of the cylindrical power generation unit while forming the power generation unit.
  • a wireless transmission system characterized in that a storage member for storing generated electric power is provided on the outside of each of the panels.
  • the cube of the reflecting means is either spherical, elliptical, cylindrical with an arcuate upper surface, or prismatic; a large number of large and small ones enclosed in the cube of the reflecting means.
  • the number of bubbles has an average diameter of 0.1 mm or more and 5.0 mm or less when converted into a sphere, is not unified, and is randomly confined; reflection for position adjustment by the laser light receiving means.
  • An additional requirement is that a plate is provided; outputs of AC and DC can be taken out from the power storage unit; and a blower for cooling the spherical transparent material is provided.
  • the laser light generating means and the laser light receiving means are remotely arranged so as to face each other by utilizing the atmospheric space having a good line of sight, and the laser light from the laser light generating means is emitted.
  • a large number of large and small bubbles enclosed inside the reflecting means provided in the center of the cylindrical laser light receiving means diffusely reflect the laser light and irradiate the surrounding photoelectric conversion elements evenly and continuously to generate power. In addition to being extremely excellent in power generation efficiency, it has the excellent effect of being able to transmit light even at a considerable distance without wires or optical fibers.
  • the reflecting means for diffusely reflecting the laser light is a transparent sphere or cube in which a large number of large and small bubbles are randomly enclosed, and the sphere or cube is diffusely reflected.
  • the cube itself becomes brilliant as a whole, and the surrounding photoelectric conversion element is irradiated evenly and continuously with the reflected light to generate power. Since it is not damaged, it also has the excellent effect of being able to be used efficiently for a long period of time.
  • the wireless power transmission system according to a specific embodiment according to the present invention emits laser light generating means 1 arranged to face each other at a required distance and laser light from the laser light generating means 1. It comprises a light receiving means 2 for receiving light.
  • the required distance depends on the intensity of the laser beam, but in short, it is in units of tens of kilometers as long as it is within the reach of the laser beam, and is not particularly limited.
  • the laser light generating means 1 connects a laser light generating device 3 to a DC or AC power source having a predetermined voltage to generate laser light, and projects the laser light 5 into an external space via a light projecting unit 4 with a lens. The light is projected toward the central portion of the light receiving means 2 facing each other.
  • Both the laser light generating means 1 and the laser light receiving means 2 are provided with appropriate support members (legs, pedestals, etc.) 6 so that the vertical movement and the angle of the light projecting or light receiving direction can be adjusted at the installation location facing each other. Stable and supported.
  • the laser light receiving means 2 forms a power generation unit 9 by arranging a plurality of panels 8 to which a plurality of photoelectric conversion elements 7 are attached in a cylindrical shape in an adjacent state, and the cylindrical shape.
  • a reflecting means 10 for diffusely reflecting the received laser light 5 on the panel 8 side is installed in the substantially central portion of the power generation unit 9.
  • the reflecting means 10 is, for example, a spherical body made of acrylic resin, glass, a crystalline lens, or other transparent material that can withstand high temperatures, and a large number of large and small bubbles 11 are randomly enclosed inside the spherical body.
  • the reflecting means 10 is installed in a substantially central portion of the power generation unit 9 by an appropriate plurality of support members 12. Then, the panel 8 arranged in a cylindrical shape is supported in a stable state by the belt-shaped member 13.
  • the plurality of panels 8 to which the photoelectric conversion element 7 is attached are arranged side by side in a cylindrical shape.
  • the "cylindrical shape” means a polygonal tubular shape close to a circle, preferably a regular polygonal shape (for example, a regular decagon in FIG. 3).
  • the number of sides of the regular polygon is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, and particularly preferably 8 or more. Further, 64 or less is preferable, 32 or less is more preferable, and 16 or less is particularly preferable.
  • the number of sides is not less than the above lower limit, the area where the photoelectric conversion element 7 can be installed becomes sufficiently large, and as a result, the power generation efficiency is likely to be improved.
  • the number of sides is less than or equal to the above upper limit, the number of members is reduced and installation and maintenance are facilitated.
  • One photoelectric conversion element 7 may be attached to one panel 8, or a plurality of photoelectric conversion elements 7 may be attached.
  • the panel 8 When a plurality of panels 8 are arranged in a regular polygonal tubular shape, the panel 8 usually has a rectangular shape, so it is desirable to attach one rectangular photoelectric conversion element 7 to one panel 8. By doing so, it is possible to secure a sufficient area of the portion where the photoelectric conversion element 7 is attached, and it is easy to improve the power generation efficiency.
  • the number of photoelectric conversion elements 7 included in the laser light receiving means 2 is the same as the number of sides of the regular polygon described above. That is, the number of photoelectric conversion elements 7 is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, and particularly preferably 8 or more. Further, 64 or less is preferable, 32 or less is more preferable, and 16 or less is particularly preferable.
  • the reflecting means 10 of the spherical body in which a large number of large and small bubbles 11 are enclosed may be, for example, an elliptical body as a whole, a columnar body having an arc shape in the front-rear direction, or a square columnar body. ..
  • the size (volume) of the reflecting means 10 is preferably 30 cm 3 or more, more preferably 100 cm 3 or more, and particularly preferably 300 cm 3 or more. Further, it is preferably 50,000 cm 3 or less, more preferably 20,000 cm 3 or less, and particularly preferably 5,000 cm 3 or less.
  • a sufficient number of bubbles 11 can be provided inside the reflecting means 10 to improve the power generation efficiency by diffuse reflection of the laser light.
  • the distance between the laser light generating means 1 and the laser light receiving means 2 becomes large, even if the diameter of the laser light becomes large, all (or most of) the laser light is received by the laser light receiving means. 2 can receive light, and the power generation efficiency is likely to improve.
  • the size (volume) of the reflecting means 10 is not more than the above upper limit, the laser light receiving means 2 can be made compact in size, easy to install, and cost reduction.
  • the bubbles 11 enclosed inside the reflecting means 10 are not unified, and a large number of bubbles of various sizes are mixed and randomly enclosed at a required interval. Therefore, on the surface of the large and small bubbles 11.
  • the reflection of the light and the reflection on the inner surface are each complicatedly diffusely reflected, and the reflecting means 10 formed of a cube as a whole shines entirely like a light source, so that most of the diffusely reflected light is a photoelectric conversion element.
  • the 7 side is irradiated to improve the power generation effect. Assuming that the bubbles 11 are arranged in an orderly and regular manner, the chances of the laser light hitting the bubbles 11 are reduced depending on the diameter and the incident direction of the laser light, the diffused reflection does not occur sufficiently, and the power generation efficiency is lowered. It may end up.
  • the size of the bubbles 11 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, still more preferably 0.5 mm or more, as the number average diameter when converted into spheres. It is particularly preferably 0.7 mm or more, and most preferably 1.0 mm or more. Further, it is preferably 5.0 mm or less, more preferably 4.5 mm or less, further preferably 4.0 mm or less, particularly preferably 3.5 mm or less, and 3.0 mm or less. Most preferably. When the size of the bubble 11 is not less than the above lower limit, the production is easy and the cost can be reduced. When the size of the bubbles 11 is not more than the above upper limit, a sufficient number of bubbles 11 can be enclosed inside the reflecting means 10 in order to efficiently cause diffuse reflection.
  • the bubbles 11 are arranged randomly rather than regularly, but the size of the bubbles 11 also varies, so that the laser light hits the bubbles 11. Opportunities increase, diffuse reflection is likely to occur, and power generation efficiency is likely to improve.
  • the coefficient of variation based on the number of sphere-equivalent diameters of the bubbles 11 is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and particularly preferably 50% or more. Further, it is preferably 300% or less, more preferably 200% or less, and particularly preferably 100% or less.
  • a storage member of a double layer capacitor 14 that temporarily stores the power generated by the photoelectric conversion element 7 is provided, and the capacitors 14 of the adjacent double layers are connected in series. Then, in other words, the + electrode is connected to the-electrode and again connected to the + electrode to form a ring-shaped ring, which makes a full circle, but half of the whole is directed to the reverse electrode, and the combined voltage becomes the reverse potential. It will be a system. Overall, the generated voltage becomes zero if it is directly connected, but the reverse connection part is separated so that the potential direction of the four connection parts of each part can be controlled by an electric circuit.
  • This control is repeated in 50 or 60 cycles (this action generates electricity as AC electricity), and the electric output is used as AC electricity as a whole, and it can be used in electric appliances used in ordinary households.
  • the voltage is 100V, it is a condition that the voltage is freely adjusted and used by a transformer or the like.
  • use a changeover switch to switch the four terminals of the reverse connection to a method that produces DC output.
  • the-electrode can be connected to the + electrode and used as a DC current, and further, it is taken out as a-electrode in the connection of the capacitor 14 of half of the panel 8 and taken out as a + electrode in the connection of the capacitor 14 in the latter half, and has a cross shape. It can be used as an AC current by transmitting to. If necessary, it may be connected to an appropriate large storage battery to store excess electricity. In short, when power is transmitted to a distance of tens of kilometers, there is almost no problem with a little rainfall, but when a situation occurs in which heavy heavy rainfall continues for a long time over a wide range, or thick fog or clouds. When power transmission occurs, it is possible that power transmission will be affected, so it is better to store surplus electricity.
  • the installation location may be far away from the laser light generating means 1 or may be installed on the mountaintop, and a horn portion 15 having an enlarged diameter on the light receiving portion side is attached.
  • a reflecting member for example, a reflecting plate which is a plate-shaped member
  • a display member 18 for confirming that the photoelectric conversion element 7 is generating power can also be provided on the reflection member 17.
  • the laser light generating means 1 and the laser light receiving means 2 are installed by calculating the distance, the direction and the height in advance, but there may still be some deviation. In that case, by attaching a position adjusting reflector (not shown) to the laser light receiving means 2 as described above, the laser light 5 projected from the laser light generating means 1 is emitted by the laser light receiving means. It is necessary to make adjustments on the laser light generating means 1 side while detecting on the side where 2 is installed. In this adjustment, even if there is a slight deviation, the laser light 5 is reflected by the position adjusting reflector and can be confirmed on the laser light generating means 1 side, and the laser light 5 generally reaches the laser light receiving means 2 side. While checking, the projection angle can be finely adjusted on the side of the laser light generating means 1 so that the light can be accurately received at the central portion of the laser light receiving means 2.
  • the position where the laser light 5 is in the initial projection under the supervision of the worker is adjusted little by little while wirelessly contacting. Since the reflecting means 10 in the central portion diffusely reflects and shines, it can be visually confirmed, and the photoelectric conversion element 7 immediately generates electricity due to the diffused reflection, and the light emitting element of the display member 18 lights up. It can be confirmed, and the laser light generating means 1 may be fixed and fixed at that position. If the reflecting means 10 concentrates and continues to receive the laser beam, the heat may be retained and melted. Therefore, it is also necessary to install a cooling means, for example, a cooling blower 19 on the back side.
  • a cooling means for example, a cooling blower 19
  • Example 1 In the wireless power transmission system of the present invention, wireless power transmission was carried out with the distance between the laser light generating means 1 and the laser light receiving means 2 being 25 m.
  • the input power to the laser light generating means 1 was set to 20.4 W (voltage: 7.7 V, current: 2.65 A).
  • the wireless transmission system comprises a laser light generating means 1 arranged to face each other at a required distance, and a laser light receiving means 2 for receiving the laser light 5 from the laser light generating means 1.
  • the laser light generating means 1 is connected to a DC or AC power source having a predetermined voltage to generate and project laser light 5, and the laser light receiving means 2 is a plurality of panels to which a plurality of photoelectric conversion elements 7 are attached. 8 are arranged in a cylindrical shape to form a power generation unit 9, and a large number of large and small bubbles 11 that diffusely reflect the laser light 5 received in the central portion of the cylindrical power generation unit 9 to the panel side are enclosed and spherical.
  • a reflecting means 10 formed on a body or a cube is provided, and a storage member (double layer) such as a capacitor 14 for storing generated power is provided on the outside of each panel 8, and the atmospheric space has a good view.
  • the laser light generating means 1 and the laser light receiving means 2 are opposed to each other and remotely arranged, and the laser light from the laser light generating means 1 is diffusely reflected by the reflecting means 10 to evenly distribute the surrounding photoelectric conversion elements 7. Since it is continuously irradiated to generate light, the power generation efficiency is remarkably excellent, transmission is possible without a cord or an optical fiber even at a considerable distance, and unlike the case of concentrated irradiation, the photoelectric conversion element 7 is used. Since it does not damage the light, it can be used for a long period of time, and can be widely used in various places such as remote islands without a power generation device and mountaintops where electrical wiring is difficult.
  • Laser light generator 1 Laser light generator 2 Laser light receiver 3 Laser light generator 4 Light projector 5 Laser light 6 Support member such as pedestal 7 Photoelectric conversion element 8 Panel 9 Power generation unit 10 Reflection means 11 Large and small bubbles 12 Support member 13 Belt-shaped member 14 Capsule 15 Horn part 16 Edge part 17 Reflective member 18 Display member 19 Blower

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

従来の光ファイバーや送電ワイヤがなくても、見通しの効く空間であれば何ｋｍ及び何１０ｋｍ離れていても、効率良く送電できるシステムを提供する。　本発明は、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、該レーザー光発生手段１からのレーザー光５を受光するレーザー光受光手段２とからなり、前記レーザー光発生手段１は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光５を発生させて投光し、前記レーザー光受光手段２は、複数の光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８を円筒状に並べて発電部９を形成すると共に、該円筒状の発電部９の中央部に受光したレーザー光５をパネル側に乱反射させる多数の大小気泡１１が封じ込まれた透明材料で立方体に形成された反射手段１０を設け、前記各パネル８の外側には、発電した電力を蓄える二重層キャパシター１５等の蓄電部材を設けたものであって、見通しの良い大気空間を利用して、レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２とを対峙させて遠隔配設し、レーザー発生手段１からのレーザー光を反射手段１０によって乱反射させて周囲の光電変換素子７に満遍なく連続的に照射して発電させるので、発電効率が著しく優れると共に、相当な遠隔間においても送電ワイヤや光ファイバーがなくて送電が可能である。

Description

ワイヤレス送電システム
　本発明は、電力エネルギーをワイヤレス（無線）で送電できるワイヤレス送電システムに関するものである。
　この種の無線で電力を伝送または送電する装置や光ファイバーを利用したレーザー光による太陽光励起発電装置が、従来技術として複数の技術が公知になっている。
　第１の公知技術としては、受電コイルを含む充填アンテナを備えた複数の無線受電装置に、高周波電力を伝送する無線電力伝送システムの無線送電装置であって、上記複数の無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合可能な少なくとも１つの送電アンテナと、上記高周波電力を発生して上記少なくとも一つの送電アンテナに供給する１つのインバータ回路と、上記複数の無線受電装置の各々から上記各受電コイルの出力電圧地を受信する受信回路と、上記受信した出力電圧値に応じて、上記インバータ回路から供給される上記高周波電力の周波数または振幅を含む伝送条件を制御する制御回路と、を備え、上記制御回路は、上記複数の無線受電装置のうちの第１無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受援装置のうちの第２上記無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送する上記伝送条件を変更し、上記インバータ回路を用いて、上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも１つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下に制御する、無線送電装置である（特許文献１）。
　この第１の公知技術に係る無線送電装置は、１つの無線送電装置から複数の無線受電装置に電力供給することができる、というものである。
　第２の公知技術としては、第１の送電コイルと、前記第１の送電コイルの巻線と平行に隣接させる巻線を有する第２の送電コイルとを備え、受電装置に無線給電を行う無線送電装置である（特許文献２）。
　この第２の公知技術に係る無線送電装置は、送電装置から受電装置に電力を伝送する効率を向上させる無線給電装置を提供することができる、というものである。
　第３の公知技術としては、太陽光励起によりレーザー発振を生じさせ、レーザー光を出力するレーザー装置と、入射されたレーザー光のエネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を含んで構成された発電機と、一端が前記レーザー装置のレーザー光出力端に接続されると共に、他端が前記発電部へのレーザー光の供給端とされた光ファイバーと、を備えた太陽光励起発電装置である（特許文献３）。
　第３の公知技術に係る太陽光励起発電装置は、レーザー装置が太陽光励起によりレーザー発振させて得たレーザー光が、光ファイバーにより伝送されて発電部に至る。発電部では、レーザー光が光電変換素子に入射され、該レーザー光のエネルギーが電気エネルギーに変換される。これにより、太陽光エネルギーから電気エネルギー（電力）を得ることができる。ここで、光ファイバーの一端がレーザー装置のレーザー光出力端に接続されると共に、該光ファイバーの他端が発電部へのレーザー光の入力端とされているため、換言すれば、レーザー光の伝達経路のほぼ全てが光ファイバーにて構成されているためレーザー光の略全てでの伝達経路においてレーザー光の伝送ロスが少ない、というものである。
特開２０１５－１１１９９８号公報 特開２０１５－１２８３４７号公報 特開２００８－１３０９２２号公報
　前記公知例に係る第１及び第２の従来技術においては、高周波電力又は電磁電力として所要周波数の電波により送電しているが、大気中に放出された電波は広がりをもって伝達されるので、遠方に行くに従って順次減衰するのであり、例えば、１ｋｍ先に設置した無線受電装置では、満足した受信電力が得られていないし、仮に、一定の範囲で指向性をもった電波を飛ばしたにしても、例えば、５乃至１０ｋｍ先に設置した無線受電装置では、やはり電波の広がりがあって、高周波電力のエネルギーが減衰し、満足した受信電力が得られていないのが現実的な状況であり、また、指向性をもった電波を飛ばす等の技術的手段も現段階では開示されていないのである。
　さらに、前記第３の公知例の太陽光励起発電装置では、太陽光励起によってレーザー光を出力させ、該レーザー光を光ファイバーの伝達経路で発電部に送って、発電部の光電変換素子に入射させて発電させるというものであるが、発電部への距離が、例えば、５乃至１０ｋｍ先であれば、その長さの光ファイバーが必要であると共に、光ファイバーの支持柱が必要になるのであるから、いずれにしても従来技術では、ワイヤレスで送電できる技術開発に課題がある。
　本発明の主たる目的は、見通しの効く空間であれば何ｋｍ及び何１０ｋｍ離れていても、ワイヤレスで効率良く送電できるシステムを提供することである。
　本発明は、前記課題を解決する具体的手段として、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段からのレーザー光を受光するレーザー光受光手段とからなり、前記レーザー光発生手段は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させて投光し、前記レーザー光受光手段は、複数の光電変換素子を取り付けた複数のパネルを円筒状に並べて発電部を形成すると共に、該円筒状の発電部の中央部に受光したレーザー光をパネル側に乱反射させる多数の大小気泡が封じ込まれた透明材料で球状体に形成された反射手段を設け、前記各パネルの外側には、発電した電力を蓄える蓄電部材を設けたことを特徴とするワイヤレス電送システムを提供するものである。
　本願発明においては、前記反射手段の立方体は、球形状、楕円形状、上面が円弧状の円柱状、または、角柱状のいずれかであること；前記反射手段の立方体に封じ込まれた多数の大小気泡は、球に換算した場合の個数平均径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、統一されたものではなく、且つランダムに封じ込められていること；前記レーザー光受光手段に位置調整用反射板を設けたこと；前記蓄電部から交流分と直流分の出力が取り出せること；および、前記球状透明材料を冷却するための送風機を設けたこと、を付加的な要件として含むものである。
　本発明に係るワイヤレス送電装置によれば、見通しの良い大気空間を利用して、レーザー光発生手段とレーザー光受光手段とを対峙させて遠隔配設し、レーザー光発生手段からのレーザー光を、円筒状に形成したレーザー光受光手段における中央部に設けた反射手段の内部に封じ込めた多数の大小気泡によって、レーザー光を乱反射させて周囲の光電変換素子に満遍なく連続的に照射して発電させるので、発電効率が著しく優れると共に、相当な遠隔間においてもワイヤや光ファイバーがなくて送電が可能であるという優れた効果を奏する。
　さらに、レーザー光を乱反射させる反射手段が、内部に多数の大小気泡がランダムに封入された透明な球状体または立方体であって、該球状体または立方体内の気泡によって乱反射が行われるので、球状体または立方体自体が全体的に光輝する状態になり、周囲の光電変換素子を広く分散した反射光で満遍なく連続的に照射して発電させるので、集中して照射する場合と違って、光電変換素子を傷めることがないので、効率よく長期に亘って使用できるという優れた効果も奏する。
本発明の実施の形態に係るワイヤレス送電システムを略示的に示した側面図である。 同実施の形態に係るワイヤレス送電システムのレーザー光受光手段のレーザー光受光装置の一部を断面で示した側面図である。 レーザー光受光装置を受光側から見た正面図である。
　本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。まず、本願発明と同一出願人による特願２０１６－０１２２２６（特開２０１７－１３５８００号公報）の更なる改良型であって、先願発明よりもさらに効率良く送電できるシステムにしたものである。図１において、本発明に係る具体的な実施の形態に係るワイヤレス送電システムは、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、該レーザー光発生手段１からのレーザー光を受光する受光手段２とからなるものである。なお、所要の距離というのは、レーザー光の強さにもよるが、要するに、レーザー光が届く範囲内であれば何１０ｋｍ単位であって、特に、限定されるものではない。
　前記レーザー光発生手段１は、レーザー光発生装置３を所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させ、レンズ付きの投光部４を介してレーザー光５を外部空間に投光するものであって、対峙する受光手段２の中央部に向かって投光する。なお、レーザー光発生手段１もレーザー光受光手段２も、対峙させた設置場所において上下動及び投光または受光方向の角度が調整できるように、適宜の支持部材（脚部や台座等）６により安定して支持される。
　レーザー光受光手段２は、図２及び図３に示したように、複数の光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８を隣接状態で円筒状に並べて発電部９を形成すると共に、該円筒状の発電部９の略中央部に受光したレーザー光５をパネル８側に乱反射させるための反射手段１０を設置する。この反射手段１０は、例えば、アクリル樹脂、ガラス、水晶体、その他高温度に耐える透明材料で形成された球状体であって、該球状体の内部に多数の大小気泡１１がランダムに封じ込まれたものであり、多数の大小気泡１１によって内部で乱反射して球状体の周面から照射される状態になるので、周囲に配設した光電変換素子７を満遍なく連続的に照射して効率良く発電させることができるのである。なお、反射手段１０は、適宜の複数の支持部材１２によって発電部９内の略中央部に設置される。そして、円筒状に配設されたパネル８はベルト状部材１３によって安定した状態に支持される。
　上記のように、レーザー光受光手段２において、光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８は、円筒状に並べて配置される。「円筒状」とは、円形に近い多角形の筒形状、好ましくは正多角形（例えば、図３では正十角形）の筒形状を意味する。
　正多角形の筒形状の場合、該正多角形の辺の数は、４以上が好ましく、６以上がより好ましく、８以上が特に好ましい。また、６４以下が好ましく、３２以下がより好ましく、１６以下が特に好ましい。
　辺の数が上記下限以上であると、光電変換素子７を設置できる面積が十分大きくなり、その結果、発電効率が向上しやすい。辺の数が上記上限以下であると、部材の数が少なくなり、設置やメンテナンスがしやすくなる。
　１つのパネル８には、１つの光電変換素子７を取り付けてもよいし、複数の光電変換素子７を取り付けてもよい。
　複数のパネル８を、正多角形の筒形状に並べる場合、通常、パネル８は長方形形状となるので、１つのパネル８に長方形形状の光電変換素子７を１つ取り付けるのが望ましい。このようにすることで、光電変換素子７の取り付けられた部分の面積が十分に確保でき、発電効率が向上しやすい。
　この場合、レーザー光受光手段２が有する光電変換素子７の数は、上記した正多角形の辺の数と同じである。すなわち、る光電変換素子７の数は、４以上が好ましく、６以上がより好ましく、８以上が特に好ましい。また、６４以下が好ましく、３２以下がより好ましく、１６以下が特に好ましい。
　また、多数の大小の気泡１１が封じ込まれた球状体の反射手段１０としては、例えば、全体として楕円形状体、又は、前後が円弧状の円柱状体、更に、角柱状体のいずれでも良い。
　反射手段１０の大きさ（体積）は、３０ｃｍ３以上であることが好ましく、１００ｃｍ３以上であることがより好ましく、３００ｃｍ３以上であることが特に好ましい。また、５００００ｃｍ３以下であることが好ましく、２００００ｃｍ３以下であることがより好ましく、５０００ｃｍ３以下であることが特に好ましい。
　反射手段１０の大きさ（体積）が上記下限以上であると、レーザー光の乱反射により発電効率を向上させるのに十分な数の気泡１１を反射手段１０の内部に設けることができる。また、レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２との間の距離が大きくなった場合等に、たとえレーザー光の径が大きくなっても、レーザー光の全て（又は大半）をレーザー光受光手段２が受光でき、発電効率が向上しやすい。
　反射手段１０の大きさ（体積）上記上限以下であると、レーザー光受光手段２をコンパクトな大きさにでき、設置が容易となり、また、コストの削減につながる。
　反射手段１０の内部に封入される気泡１１は、統一されたものではなく、種々の大きさのものが多数混じり合い所要の間隔をもってランダムに封じ込まれるものであるから、大小気泡１１の表面での反射や、内面での反射がそれぞれ複雑に乱反射し、全体として立方体で形成される反射手段１０が恰も光源のように全面的に光輝するようになるので、乱反射したほとんどの光が光電変換素子７側に照射されて発電効果が向上するのである。
　仮に、気泡１１が、整然と規則的に配列されていたとすると、レーザー光の径や入射方向によっては、レーザー光が気泡１１に当たる機会が少なくなり、十分に乱反射が起きず、発電効率が低下してしまう場合がある。
　気泡１１の大きさは、球に換算した場合の個数平均径として、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上であることが更に好ましく、０．７ｍｍ以上であることが特に好ましく、１．０ｍｍ以上であることが最も好ましい。また、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、４．５ｍｍ以下であることがより好ましく、４．０ｍｍ以下であることが更に好ましく、３．５ｍｍ以下であることが特に好ましく、３．０ｍｍ以下であることが最も好ましい。
　気泡１１の大きさが、上記下限以上であると、製造が容易であり、コストを削減できる。気泡１１の大きさが、上記上限以下であると、効率よく乱反射を起こすために十分な数の気泡１１を反射手段１０の内部に封入することができる。
　上記のように、気泡１１は、規則的ではなく、ランダムに配置されるものであるが、気泡１１の大きさについても、種々の大きさのものが存在することで、レーザー光が気泡１１に当たる機会が多くなり、乱反射が起きやすく、発電効率が向上しやすい。
　気泡１１の球換算径の個数基準の変動係数は、３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。また、３００％以下であることが好ましく、２００％以下であることがより好ましく、１００％以下であることが特に好ましい。
　さらに、前記各パネル８の外側には、光電変換素子７で発電した電力を一時的に蓄える二重層のキャパシター１４の蓄電部材をそれぞれ設け、各隣接する二重層のキャパシター１４間においては、直列接続して、つまり、＋電極は－電極に、再度＋電極に接続して全体がリング状の輪になり、一周するが、全体の半分は逆電極方向にして、合成した電圧が逆電位になる体制とする。全体的に見れば直接接続であると発生電圧はゼロになるが、逆接続部を切り離して各部の接続部四端子を電気回路で電位方向を制御できるようにする。この制御を５０サイクルもしくは６０サイクルに繰り返して（この作用が交流電気として発電）全体的に電気出力を交流電気として使用し、一般家庭で使用されている電化製品でも使用可能になるのである。
　勿論、電圧は１００Ｖなので、変圧器等で自由に電圧を合わせて用いることが条件である。また、直流電源として使用する時は、逆接続の四端子部を直流出力になる方法に切り替えスイッチで切り替えて使用する。
　また、－電極は＋電極に接続してＤＣ電流として使用できるし、さらに、パネル８の半分のキャパシター１４の接続において－電極として取り出し、後半分のキャパシター１４の接続において＋電極として取り出してクロス状に送電することによりＡＣ電流として使用できるのである。なお、必要があれば適宜の大型の蓄電池に接続して、余剰の電気を蓄電するようにしてもよい。要するに、何１０ｋｍの離れた場所に送電している場合に、多少の降雨では殆ど問題はないが、大粒の激しい降雨が広い範囲で長時間続くような状態が生じた時、或いは濃い霧や雲が発生した時には、送電に影響を被ることも考えられるので、余剰の電気は蓄電して置いた方が良いのである。
　なお、レーザー光受光手段２においては、設置場所がレーザー光発生手段１から遠く離れた位置、又は、山頂に設置される場合もあり、受光部側を拡径したホーン部１５が取り付けられ、該ホーン部１５の内壁に反射部材（例えば、板状の部材である反射板）１７が取り付けられている。なお、光電変換素子７が発電していることの確認のための表示部材１８（発光素子）を反射部材１７に設けることもできる。
　レーザー光受光手段２にホーン部１５を設けることにより、球状の反射手段１０にレーザー光が集光され、その結果、光電変換素子７による発電効率が向上する。
　レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２は、予め距離と方向及び高さを計算して、一応設置されるが、それでも多少のずれが生ずる場合がある。その場合に、前記したようにレーザー光受光手段２に位置調整用反射板（図示せず）を取り付けて置くことにより、レーザー光発生手段１から投光されたレーザー光５を、レーザー光受光手段２が設置されている側において検出しながら、レーザー光発生手段１側において調整する必要がある。この調整において、少しずれていても、位置調整用反射板でレーザー光５を反射してレーザー光発生手段１側において確認でき、概ねレーザー光５がレーザー光受光手段２側に届いていることを確認しながらレーザー光発生手段１側において、投光角度を微調整してレーザー光受光手段２の中央部で正確に受光できるように調整できるのである。
　この場合、当然のこととして、レーザー光受光手段２の設置側において、作業員の監視の下でレーザー光５が初期投光において、どの位置に来ているかを無線で連絡を取りながら少しずつ調整するのであり、中央部の反射手段１０が乱反射して光輝するので、目視でも確認できるし、乱反射によって直ちに光電変換素子７が発電して、表示部材１８の発光素子が点灯するので、それによっても確認でき、レーザー光発生手段１を、その位置で定着固定すればよいのである。なお、反射手段１０が集中してレーザー光を受け続けると滞熱して溶解する恐れがあるので、冷却手段、例えば、背面側に冷却用の送風機１９を設置して置くことも必要である。
　以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
　本発明のワイヤレス電送システムにおいて、レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２との距離を２５ｍとして、ワイヤレス送電を実施した。
　レーザー光発生手段１への入力電力は２０．４Ｗ（電圧：７．７Ｖ、電流：２．６５Ａ）とした。
　レーザー光受光手段２において、ポータブル・ラジオ、ＬＥＤランプ、モーターを使用し、ワイヤレス送電が行われていることを、確認した。
　本発明に係るワイヤレス電送システムは、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、該レーザー光発生手段１からのレーザー光５を受光するレーザー光受光手段２とからなり、前記レーザー光発生手段１は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光５を発生させて投光し、前記レーザー光受光手段２は、複数の光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８を円筒状に並べて発電部９を形成すると共に、該円筒状の発電部９の中央部に受光したレーザー光５をパネル側に乱反射させる大小気泡１１が多数個封じ込まれた透明材料で球状体または立方体に形成された反射手段１０を設け、前記各パネル８の外側には、発電した電力を蓄えるキャパシター１４等の蓄電部材（二重層）を設けたものであって、見通しの良い大気空間を利用して、レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２とを対峙させて遠隔配設し、レーザー発生手段１からのレーザー光を反射手段１０によって乱反射させて周囲の光電変換素子７を満遍なく連続的に照射して発電させるので、発電効率が著しく優れると共に、相当な遠隔間においてもコードや光ファイバーがなくて送電が可能であると共に、集中して照射する場合と違って、光電変換素子７を傷めることがないので、長期に亘って使用でき、例えば、発電装置のない離島や、電気配線が困難な山頂部など種々の場所に広く利用できるのである。
　１　レーザー光発生手段
　２　レーザー光受光手段
　３　レーザー光発生装置
　４　投光部
　５　レーザー光
　６　台座などの支持部材
　７　光電変換素子
　８　パネル
　９　発電部
　１０　反射手段
　１１　大小気泡
　１２　支持部材
　１３　ベルト状部材
　１４　キャパシター
　１５　ホーン部
　１６　縁部
　１７　反射部材
　１８　表示部材
　１９　送風機

 

Claims (5)

  1. 　所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段からのレーザー光を受光するレーザー光受光手段とからなり、
    　前記レーザー光発生手段は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させて投光し、
    　前記レーザー光受光手段は、複数の光電変換素子を取り付けた複数のパネルを円筒状又は箱状に組み合わせて発電部を形成すると共に、該発電部の中央部に受光したレーザー光を周囲のパネル側に乱反射させる多数の大小気泡が封じ込まれた球状透明材料で形成された反射手段を設け、
    　前記各パネルの外側には、発電した電力を蓄える蓄電部材を設けたこと
    　を特徴とするワイヤレス電送システム。
  2. 　前記反射手段の球状透明材料に封じ込まれた多数の大小気泡は、球に換算した場合の個数平均径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、ランダムに封じ込められていること
    　を特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電送システム。
  3. 　前記レーザー光受光手段に位置調整用反射板を設けたこと
    　を特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤレス電送システム。
  4. 　前記蓄電部から交流分と直流分の出力が取り出せること
    　を特徴とする請求項１乃至３に記載のワイヤレス電送システム。
  5. 　前記球状透明材料を冷却するための送風機を設けたこと
    　を特徴とする請求項１乃至４に記載のワイヤレス電送システム。

     
PCT/JP2021/014839 2020-12-21 2021-04-08 ワイヤレス送電システム WO2022137584A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020211214A JP2024016308A (ja) 2020-12-21 2020-12-21 ワイヤレス送電システム
JP2020-211214 2020-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022137584A1 true WO2022137584A1 (ja) 2022-06-30

Family

ID=82159334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/014839 WO2022137584A1 (ja) 2020-12-21 2021-04-08 ワイヤレス送電システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024016308A (ja)
WO (1) WO2022137584A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016001954A (ja) * 2014-06-11 2016-01-07 日産自動車株式会社 移動体給電システムおよび移動体給電方法
JP2017184437A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 市川　雅英 コードレス送電システム
JP2019088034A (ja) * 2017-11-01 2019-06-06 市川　雅英 遠・近両用のコードレス送電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016001954A (ja) * 2014-06-11 2016-01-07 日産自動車株式会社 移動体給電システムおよび移動体給電方法
JP2017184437A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 市川　雅英 コードレス送電システム
JP2019088034A (ja) * 2017-11-01 2019-06-06 市川　雅英 遠・近両用のコードレス送電システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024016308A (ja) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4572754B2 (ja) 電力伝送システム及び方法
JP6538912B2 (ja) 無線充電装置
US20140217955A1 (en) Charge apparatus
JP2008245404A (ja) 電力伝送システム
US10247392B2 (en) Luminous system
JP6611775B2 (ja) 遠・近両用のコードレス送電システム
WO2008045439A2 (en) Active mirror for power beaming
TWI524542B (zh) 太陽能應用裝置及太陽能應用方法
WO2022137584A1 (ja) ワイヤレス送電システム
JP6568496B2 (ja) コードレス送電システム
CN201083345Y (zh) 电磁感应式半导体照明警示灯
JP6570125B2 (ja) コードレス送電システム
JP2017135800A (ja) コードレス送電システム
CN102597611B (zh) 用于将初级光转换成次级光的初级光转换器
EP2644974A1 (en) Omni-directional light radiation lamp and illumination system
US20210391756A1 (en) Receivers and transmitters for wireless charging of devices in motion
CN109058053B (zh) 一种测量风力发电机塔架顶端水平位移的方法
US7071405B2 (en) Independent power bank system
CN102663942B (zh) 电磁波空间分布演示仪
JP3663568B2 (ja) 高耐圧電源装置
JP2013208017A (ja) 電力変換装置
RU2625334C2 (ru) Осветительное устройство
CN101340161A (zh) 无线电通信设备
KR101753190B1 (ko) 무선 급전 조명장치
CN108332080B (zh) 手提灯

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21909746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21909746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP