JP2013126294A - Capacitor-based contactless power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対向する電極により形成されるキャパシタを利用して電力を伝送するキャパシタ式無接点送電装置に関する。 The present invention relates to a capacitor-type non-contact power transmission device that transmits power using a capacitor formed by opposing electrodes.
携帯電話、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、小型ゲーム機器、電子ペーパー等のモバイル機器が普及拡大している。これらに内蔵された二次電池を充電するため、電磁誘導を利用した無接点電力伝送システムの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。この種の無接点電力伝送システムにおいては、送電装置（充電器）に配置される送電側コイルに通電し、当該送電側コイルと、受電装置（モバイル機器）に配置される受電側コイルと、の間で電磁誘導を生じさせ、受電側コイルに誘起された電圧により二次電池を充電する。通常、送電側コイル、受電側コイルとしては、電線を同一平面において巻回した平面コイルが用いられる。 Mobile devices such as mobile phones, tablet PCs (Personal Computers), small game devices, and electronic papers are becoming widespread. In order to charge a secondary battery built in these, development of a non-contact power transmission system using electromagnetic induction is underway (see, for example, Patent Document 1). In this kind of non-contact power transmission system, a power transmission side coil disposed in a power transmission device (charger) is energized, and the power transmission side coil and a power reception side coil disposed in a power reception device (mobile device) Electromagnetic induction is generated between them, and the secondary battery is charged by the voltage induced in the power receiving coil. Usually, as the power transmission side coil and the power reception side coil, a planar coil obtained by winding an electric wire in the same plane is used.
電磁誘導を利用した無接点電力伝送システムにおいては、送電側コイルに電流を流すと、その周囲に磁束が発生する。このため、送電側コイルの近くに金属部材があると、電磁誘導により金属部材の内部に過電流が流れ、金属部材が発熱するおそれがある。また、磁束が外部に漏れると、電磁ノイズの原因になる。このため、磁束が外部に漏れないように、磁性体等からなるシールド部材が必要になる。 In a non-contact power transmission system using electromagnetic induction, when a current is passed through a power transmission coil, a magnetic flux is generated around it. For this reason, if there is a metal member near the power transmission side coil, an overcurrent may flow inside the metal member due to electromagnetic induction, and the metal member may generate heat. Moreover, if magnetic flux leaks outside, it will cause electromagnetic noise. For this reason, a shield member made of a magnetic material or the like is necessary so that the magnetic flux does not leak to the outside.
また、送電装置は、一つまたは複数の平面コイルを、硬質の筐体内に収容して構成される。このため、落下等により、送電装置が破損しやすい。また、平面コイルの厚さ等に規制され、送電装置を薄型化しにくい。さらに、受電側コイルとの位置決めを容易にするために、平面コイルを重ね合わせて複数配置したり、筐体内を移動可能に配置する場合には、その分だけ筐体を大きくする必要がある。これにより、送電装置が大型化して、重くなる。よって、送電装置を携帯しにくい。 The power transmission device is configured by housing one or a plurality of planar coils in a hard casing. For this reason, a power transmission apparatus is easy to be damaged by dropping or the like. Moreover, it is difficult to reduce the thickness of the power transmission device by being restricted by the thickness of the planar coil. Further, in order to facilitate positioning with the power receiving side coil, when arranging a plurality of planar coils in a stacked manner or movably arranging the inside of the casing, it is necessary to enlarge the casing accordingly. Thereby, a power transmission apparatus enlarges and becomes heavy. Therefore, it is difficult to carry the power transmission device.
ちなみに、上記特許文献２においては、フレキシブル基材上にコイルパターンを形成した電力伝送用フィルムが開示されている。コイルパターンは、バインダー樹脂に銀粉末を高充填した導電性インクにより形成される。このため、伸縮性に乏しい。よって、伸長されると、コイルパターンにクラックが発生し、著しく電気抵抗が増加してしまう。また、コイルパターンのインピーダンスが大きいため、電力損失が大きい。よって、受電装置に充分な電力を供給することは難しい。
Incidentally, in the said
一方、無接点式で電力を伝送するシステムとしては、送電装置および受電装置の双方に配置される電極板を介して電力を伝送する、キャパシタ式の電力伝送システムも知られている（例えば、特許文献３、４参照）。本システムによると、コイルの電磁誘導を利用したシステムと比較して、送電時の電力損失が小さい。しかし、本システムにおいても、送電装置は、複数の金属製の電極板を、硬質の筐体に収容して構成される。このため、送電装置は、柔軟性に乏しく、落下等により破損しやすい。また、送電装置を携帯しにくい。 On the other hand, as a system for transmitting power in a contactless manner, a capacitor-type power transmission system that transmits power through electrode plates arranged in both the power transmitting device and the power receiving device is also known (for example, a patent) References 3 and 4). According to this system, compared with a system using electromagnetic induction of a coil, power loss during power transmission is small. However, also in this system, the power transmission device is configured by housing a plurality of metal electrode plates in a hard casing. For this reason, the power transmission device is poor in flexibility and easily damaged by dropping. Moreover, it is difficult to carry the power transmission device.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、安全で電力の伝送効率が高く、携帯性に優れるキャパシタ式無接点送電装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the capacitor type non-contact power transmission apparatus which is safe, has high electric power transmission efficiency, and is excellent in portability.
（１）上記課題を解決するため、本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、二つの受電側電極を備える受電装置に電力を伝送するキャパシタ式無接点送電装置であって、柔軟な基材と、該基材の表面に配置され、エラストマーおよび導電材を含む複数の送電側電極と、エラストマーおよび導電材を含み、該送電側電極に接続され該送電側電極に交流電圧を印加する配線と、を有する送電部を備え、該受電装置の二つの該受電側電極を、極性が異なる該送電側電極に、各々対向させることにより、対向する該送電側電極と該受電側電極との間で二つのキャパシタを形成し、二つの該キャパシタを介して、該受電装置に電力を伝送することを特徴とする。 (1) In order to solve the above-described problem, a capacitor-type contactless power transmission device according to the present invention is a capacitor-type contactless power transmission device that transmits power to a power reception device including two power-receiving-side electrodes. A plurality of power transmission side electrodes disposed on the surface of the base material and including an elastomer and a conductive material; a wiring including an elastomer and a conductive material; connected to the power transmission side electrode and applying an AC voltage to the power transmission side electrode; The two power receiving side electrodes of the power receiving device are respectively opposed to the power transmitting side electrodes having different polarities, so that two power receiving units are provided between the power transmitting side electrode and the power receiving side electrode facing each other. One capacitor is formed, and electric power is transmitted to the power receiving device through the two capacitors.
本明細書において、エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。本発明のキャパシタ式無接点送電装置においては、柔軟な基材の表面に、エラストマーを母材とする柔軟な送電側電極が形成される。そして、送電側電極に接続される配線も、エラストマーを母材とする。このため、送電部全体が、柔軟である。よって、落下しても、送電部が破損しにくい。基材の材質は、柔軟で送電側電極を形成可能なものであれば、特に限定されない。例えば、布、樹脂、エラストマー等を単独で、あるいは組み合わせて用いることができる。 In the present specification, the elastomer includes rubber and thermoplastic elastomer. In the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention, a flexible power transmission side electrode using an elastomer as a base material is formed on the surface of a flexible base material. And the wiring connected to the power transmission side electrode also uses an elastomer as a base material. For this reason, the whole power transmission unit is flexible. Therefore, even if it falls, a power transmission part is hard to be damaged. The material of the base material is not particularly limited as long as it is flexible and can form the power transmission side electrode. For example, cloth, resin, elastomer and the like can be used alone or in combination.
送電側電極および配線は、基材の変形に追従して、伸縮可能である。また、従来の導電性インクとは異なり、伸長されても、クラックが生じにくい。したがって、送電部を、折り畳んだり、筒状に巻くことができる。すなわち、本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、収納しやすく、携帯しやすい。加えて、配線が柔軟であるため、接続される外部端子の形状に沿いやすい。よって、配線と外部端子との接合性が、良好である。すなわち、硬質な物同士を接合する場合と比較して、配線における面精度が要求されない。 The power transmission side electrode and the wiring can expand and contract following the deformation of the base material. Also, unlike conventional conductive inks, cracks are unlikely to occur even when stretched. Therefore, the power transmission unit can be folded or wound into a cylindrical shape. That is, the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention is easy to store and carry. In addition, since the wiring is flexible, it is easy to follow the shape of the connected external terminal. Therefore, the bonding property between the wiring and the external terminal is good. That is, the surface precision in wiring is not required compared with the case where hard objects are joined.
また、電線を巻回した平面コイルや、金属製の電極板を用いた送電装置と比較して、送電部の厚さを薄くすることができる。このため、送電装置を薄型化しやすい。また、送電部が軽量化されると共に硬質の筐体が必須ではないため、送電装置全体を軽量化することができる。また、送電部の大きさを、受電装置の大きさに応じて調整しやすい。これらの点においても、本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、収納性および携帯性に優れる。 Moreover, compared with the power transmission apparatus using the planar coil which wound the electric wire, and metal electrode plates, the thickness of a power transmission part can be made thin. For this reason, it is easy to make the power transmission device thinner. Moreover, since the power transmission part is reduced in weight and a hard housing is not essential, the entire power transmission device can be reduced in weight. Moreover, it is easy to adjust the size of the power transmission unit according to the size of the power receiving device. Also in these points, the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention is excellent in storage property and portability.
本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、対向する送電側電極と受電側電極との間で形成される二つのキャパシタを介して、受電装置に電力を伝送する。このため、コイルの電磁誘導を利用した送電装置と比較して、送電時の電力損失が小さい。よって、受電装置に大きな電力を供給することができる。また、過電流により金属部材が発熱するおそれは小さく、電磁ノイズも発生しにくい。 The capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention transmits power to the power reception device via two capacitors formed between the power transmission side electrode and the power reception side electrode facing each other. For this reason, compared with the power transmission apparatus using the electromagnetic induction of a coil, the power loss at the time of power transmission is small. Therefore, a large amount of power can be supplied to the power receiving device. In addition, there is little risk of the metal member generating heat due to overcurrent, and electromagnetic noise is less likely to occur.
本発明のキャパシタ式無接点送電装置において、複数の送電側電極は、回路上オープンの状態になっている。このため、送電側電極に触れても、導通しない。すなわち、受電装置の二つの受電側電極を、極性が異なる送電側電極に、各々対向させなければ、電流は流れない。したがって、本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、安全で、待機中の電力消費が少ない。また、送電部を、硬質の筐体内に収容する必要はない（但し、硬質の筐体に収容される態様を排除するものではない）。 In the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention, the plurality of power transmission-side electrodes are open on the circuit. For this reason, even if it touches the power transmission side electrode, it does not conduct. That is, current does not flow unless the two power receiving side electrodes of the power receiving device are opposed to the power transmitting side electrodes having different polarities. Therefore, the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention is safe and consumes less power during standby. Further, it is not necessary to house the power transmission unit in a hard casing (however, an aspect of being housed in the hard casing is not excluded).
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記基材は、樹脂またはエラストマーからなる構成とする方がよい。 (2) Preferably, in the configuration of (1) above, the base material is preferably made of a resin or an elastomer.
本構成によると、柔軟なことに加えて、所望の薄さや耐久性を有する基材を、容易に実現することができる。また、後の（４）の構成において説明するように、塗料から送電側電極や配線を形成する場合に、好適である。 According to this configuration, in addition to flexibility, a substrate having desired thinness and durability can be easily realized. Further, as will be described later in the configuration (4), it is suitable for forming a power transmission side electrode or wiring from paint.
（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記基材の切断時伸びは、５％以上である構成とする方がよい。 (3) Preferably, in the configuration of the above (2), it is better that the elongation at the time of cutting of the base material is 5% or more.
本構成によると、基材の常温下での伸縮性を、確保することができる。これにより、例えば、基材を筒状に巻くことができる。したがって、本発明のキャパシタ式無接点送電装置を、モバイル機器の充電器として用いた場合に、収納性および携帯性が向上する。なお、本明細書においては、切断時伸びとして、ＪＩＳ Ｋ６２５１（２０１０）の引張り試験により算出された値を採用する。 According to this structure, the elasticity of the base material at room temperature can be ensured. Thereby, for example, the base material can be wound into a cylindrical shape. Therefore, when the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention is used as a charger for a mobile device, storage and portability are improved. In addition, in this specification, the value calculated by the tensile test of JISK6251 (2010) is employ | adopted as elongation at the time of a cutting | disconnection.
（３−１）好ましくは、上記（３）の構成において、前記基材の前記樹脂は、ポリエステル樹脂、変性ポリエステル樹脂（ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ変性ポリエステル樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂等）、ポリエーテルウレタン樹脂、ポリカーボネートウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、変性セルロース類（セルロース・アセテート・ブチレート（ＣＡＢ）、セルロース・アセテート・プロピオネート（ＣＡＰ）等）等の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂から選ばれる一種以上である構成とする方がよい。また、前記基材の前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、イソブチレンイソプレンゴム等の架橋ゴム、およびスチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等の熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上である構成とする方がよい。 (3-1) Preferably, in the configuration of (3), the resin of the base material is a polyester resin, a modified polyester resin (such as a urethane-modified polyester resin, an epoxy-modified polyester resin, or an acrylic-modified polyester resin), a polyether. Urethane resin, polycarbonate urethane resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, phenol resin, acrylic resin, polyamideimide resin, polyamide resin, nitrocellulose, modified celluloses (cellulose, acetate, butyrate (CAB), cellulose acetate, propionate (CAP) etc.) and the like, it is better to have a configuration that is at least one selected from thermosetting resins and thermoplastic resins. Further, the elastomer of the base material is silicone rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, natural rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, One or more types selected from cross-linked rubbers such as chlorinated polyethylene, urethane rubber, fluoro rubber, chloroprene rubber, isobutylene isoprene rubber, and thermoplastic elastomers such as styrene, olefin, vinyl chloride, polyester, polyurethane, and polyamide. It is better to have a configuration.
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記送電側電極および前記配線は、前記エラストマーおよび前記導電材を含む塗料から形成される構成とする方がよい。 (4) Preferably, in any one of the configurations (1) to (3), the power transmission side electrode and the wiring are preferably formed from a paint including the elastomer and the conductive material.
塗料は、エラストマーおよび導電材の他、必要に応じて分散剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。塗料は、エラストマー成分のポリマー（エラストマーが架橋ゴムの場合には、架橋前のポリマー）を、所定の添加剤と共に溶剤に溶解した溶液に、導電材を分散させて調製される。そして、調製した塗料を、基材等に塗布し、乾燥させて、送電側電極および配線を形成する。必要に応じて、乾燥時に架橋反応を進行させればよい。塗料の固形分濃度は、採用する塗布方法に適した粘度になるように、適宜、調整すればよい。例えば、塗料の固形分濃度を大きくすると、塗布した時の、溶剤による基材等の膨潤を、抑制することができる。本構成によると、薄膜状の送電側電極および配線を、容易に形成することができる。 The coating material may contain additives such as a dispersant, a reinforcing agent, a plasticizer, an anti-aging agent, and a colorant as required in addition to the elastomer and the conductive material. The paint is prepared by dispersing a conductive material in a solution in which a polymer of an elastomer component (a polymer before crosslinking when the elastomer is a crosslinked rubber) is dissolved in a solvent together with a predetermined additive. And the prepared coating material is apply | coated to a base material etc., it is made to dry and a power transmission side electrode and wiring are formed. What is necessary is just to advance a crosslinking reaction at the time of drying as needed. What is necessary is just to adjust the solid content density | concentration of a coating material suitably so that it may become a viscosity suitable for the apply | coating method to employ | adopt. For example, when the solid content concentration of the paint is increased, swelling of the substrate or the like by the solvent when applied can be suppressed. According to this configuration, it is possible to easily form a thin-film power transmission side electrode and wiring.
塗料の塗布方法としては、既に公知の種々の方法を採用することができる。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー等の印刷法の他、ディップ法、スプレー法、バーコート法等が挙げられる。例えば、印刷法を採用すると、塗布する部分と塗布しない部分との塗り分けを、容易に行うことができる。また、大きな面積、細線、複雑な形状の印刷も容易である。印刷法の中でも、高粘度の塗料が使用でき、塗膜厚さの調整が容易であるという理由から、スクリーン印刷法が好適である。 Various known methods can be employed as a method for applying the paint. For example, in addition to printing methods such as screen printing, inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, pad printing, and lithography, dipping, spraying, bar coating, and the like can be given. For example, when a printing method is employed, it is possible to easily separate the applied part and the non-applied part. Also, printing of large areas, thin lines, and complicated shapes is easy. Among the printing methods, a screen printing method is preferable because a highly viscous paint can be used and the coating thickness can be easily adjusted.
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記送電側電極および前記配線の前記導電材は、金属粒子を含む構成とする方がよい。 (5) Preferably, in any one of the configurations (1) to (4), the power transmission side electrode and the conductive material of the wiring may include metal particles.
一般に、金属の体積抵抗率は小さい。よって、本構成によると、送電側電極および配線の体積抵抗率を、小さくすることができる。換言すると、送電側電極および配線の導電性を高くすることができる。金属粒子としては、銀、銅、金、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも銀、銅は、体積抵抗率が小さいため好適である。したがって、導電材として、銀粉末、銅粉末、銀合金粉末、銅合金粉末を用いるとよい。 In general, the volume resistivity of metals is small. Therefore, according to this configuration, the volume resistivity of the power transmission side electrode and the wiring can be reduced. In other words, the conductivity of the power transmission side electrode and the wiring can be increased. Examples of the metal particles include silver, copper, gold, nickel, rhodium, palladium, chromium, titanium, platinum, iron, and alloys thereof. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. Of these, silver and copper are suitable because of their low volume resistivity. Therefore, it is preferable to use silver powder, copper powder, silver alloy powder, or copper alloy powder as the conductive material.
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記基材、前記送電側電極、および前記配線の少なくとも一つの前記エラストマーは、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物を用いずに架橋された架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上である構成とする方がよい。 (6) Preferably, in any one of the configurations (1) to (5), at least one of the elastomer of the base material, the power transmission side electrode, and the wiring is sulfur, a sulfur compound, or an organic peroxide. It is better to have a constitution that is at least one selected from a crosslinked rubber that is crosslinked without using a thermoplastic elastomer and a thermoplastic elastomer.
ゴムポリマーを架橋する場合、架橋剤として、硫黄や硫黄化合物、あるいは有機過酸化物を用いることが多い。これらの架橋剤残渣が架橋ゴム中に残存すると、送電側電極や配線に導電材として金属粒子が含まれる場合に、当該金属粒子が酸化されたり硫化されるおそれがある。金属粒子が酸化、硫化されると、金属粒子の表面の電気抵抗が増加して、送電側電極や配線の導電性が、低下してしまう。 When a rubber polymer is crosslinked, sulfur, a sulfur compound, or an organic peroxide is often used as a crosslinking agent. If these cross-linking agent residues remain in the cross-linked rubber, the metal particles may be oxidized or sulfided when the power transmitting side electrode or wiring contains metal particles as a conductive material. When the metal particles are oxidized and sulfided, the electrical resistance of the surface of the metal particles increases, and the conductivity of the power transmission side electrode and wiring decreases.
この点、本構成によると、基材、送電側電極、および配線の少なくとも一つのエラストマーは、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物を含まない。このため、導電材として金属粒子が含まれていても、金属粒子が、酸化や硫化により劣化しにくい。したがって、長期間使用しても、送電側電極や配線の導電性が、低下しにくい。よって、本構成によると、キャパシタ式無接点送電装置の耐久性が向上する。 In this regard, according to this configuration, at least one elastomer of the base material, the power transmission side electrode, and the wiring does not contain sulfur, a sulfur compound, or an organic peroxide. For this reason, even if metal particles are included as a conductive material, the metal particles are unlikely to deteriorate due to oxidation or sulfuration. Therefore, even if it is used for a long period of time, the conductivity of the power transmission side electrode and wiring is not easily lowered. Therefore, according to this configuration, the durability of the capacitor-type non-contact power transmission device is improved.
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記送電部は、さらに、前記送電側電極を覆うように配置され、樹脂またはエラストマーからなるカバー層を備える構成とする方がよい。 (7) Preferably, in any one of the configurations (1) to (6), the power transmission unit is further arranged to cover the power transmission side electrode, and includes a cover layer made of a resin or an elastomer. Better to do.
本構成によると、送電側電極を外部から絶縁することができる。このため、安全性がより向上する。また、送電側電極に導電材として金属粒子が含まれる場合には、当該金属粒子の酸化を抑制することができる。さらに、基材とカバー層との間に送電側電極が挟装されるため、送電側電極の変形は、基材およびカバー層により拘束される。つまり、カバー層は、送電側電極を補強し保護する役割をも果たす。 According to this configuration, the power transmission side electrode can be insulated from the outside. For this reason, safety is further improved. Moreover, when the power transmission side electrode contains metal particles as a conductive material, oxidation of the metal particles can be suppressed. Furthermore, since the power transmission side electrode is sandwiched between the base material and the cover layer, the deformation of the power transmission side electrode is constrained by the base material and the cover layer. That is, the cover layer also serves to reinforce and protect the power transmission side electrode.
カバー層の材質は、他の部材（基材、送電側電極、配線）を構成する樹脂やエラストマーと、同じでも異なっていてもよい。また、基材や送電側電極の伸縮を阻害しないという観点から、カバー層の切断時伸びは、５％以上であることが望ましい。また、カバー層をエラストマーから形成する場合、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物を用いずに架橋された架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いるとよい。 The material of the cover layer may be the same as or different from the resin or elastomer constituting other members (base material, power transmission side electrode, wiring). Further, from the viewpoint of not hindering expansion and contraction of the base material and the power transmission side electrode, it is desirable that the elongation at break of the cover layer is 5% or more. Moreover, when forming a cover layer from an elastomer, it is good to use 1 or more types chosen from the crosslinked rubber bridge | crosslinked without using sulfur, a sulfur compound, an organic peroxide, and a thermoplastic elastomer.
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記送電部は、三つ以上の前記送電側電極を備え、該送電側電極は、隣接する該送電側電極の極性が異なるように配置される構成とする方がよい。 (8) Preferably, in any one of the configurations (1) to (7), the power transmission unit includes three or more power transmission side electrodes, and the power transmission side electrodes are adjacent to the power transmission side electrodes. It is better to have a configuration in which the polarities are different.
本発明のキャパシタ式無接点送電装置から受電装置に電力を伝送する場合、二つの受電側電極が、正、負の極性が異なる少なくとも二つの送電側電極に対向するように、受電装置を送電部の上に載置すればよい。本構成によると、送電部は、送電側電極を三つ以上備える。このため、送電側電極と受電側電極とを、必ずしも一対一に対向させなくてもよい。したがって、送電部の上に受電装置を載置する際の自由度が増す。例えば、三つ以上の送電側電極に対して、二つの受電側電極を対向させた場合には、対向する面積が大きい電極により形成されるキャパシタを介して、電力が伝送される。また、送電部が、送電側電極を四つ以上備える（少なくとも正極、負極を二つずつ含む）場合には、二つの受電装置に、同時に電力を伝送することができる。 When transmitting power from the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention to the power reception device, the power reception device is configured so that the two power reception side electrodes face at least two power transmission side electrodes having different positive and negative polarities. Just place it on top. According to this configuration, the power transmission unit includes three or more power transmission side electrodes. For this reason, the power transmission side electrode and the power reception side electrode do not necessarily face each other one to one. Therefore, the degree of freedom when placing the power receiving device on the power transmission unit is increased. For example, when two power receiving side electrodes are opposed to three or more power transmitting side electrodes, power is transmitted through a capacitor formed by electrodes having large opposing areas. Further, when the power transmission unit includes four or more power transmission side electrodes (including at least two positive electrodes and two negative electrodes), it is possible to transmit power to two power receiving devices at the same time.
以下、本発明のキャパシタ式無接点送電装置の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明のキャパシタ式無接点送電装置を、携帯電話の充電器として具現化したものである。 Hereinafter, embodiments of the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention will be described. In the embodiment described below, the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention is embodied as a charger for a mobile phone.
＜第一実施形態＞
［構成］
まず、本実施形態の充電器の構成について説明する。図１に、本実施形態の充電器の斜視図を示す。図２に、同充電器の上面図を示す。図３に、同充電器の分解斜視図を示す。図１においては、携帯電話を充電している状態を示す。図２においては、説明の便宜上、携帯電話を一点鎖線で示す。また、上下方向に積層される部材を透過して示す。図１〜図３に示すように、充電器１は、送電部２と、制御部５０と、接続ケーブル５１と、を備えている。
<First embodiment>
[Constitution]
First, the structure of the charger of this embodiment is demonstrated. In FIG. 1, the perspective view of the charger of this embodiment is shown. FIG. 2 shows a top view of the charger. FIG. 3 shows an exploded perspective view of the charger. FIG. 1 shows a state where the mobile phone is being charged. In FIG. 2, for convenience of explanation, the mobile phone is indicated by a one-dot chain line. Moreover, the member laminated | stacked to an up-down direction is penetrated and shown. As shown in FIGS. 1 to 3, the
送電部２の上面全体には、携帯電話９が載置されている。携帯電話９は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂製の筐体９０と、二次電池（図略）と、受電側第一電極９１と、受電側第二電極９２と、を備えている。受電側第一電極９１および受電側第二電極９２は、いずれも金属製であり、長方形の平板状を呈している。受電側第一電極９１および受電側第二電極９２は、筐体９０の背面（下面）内側に、この順で前後方向に並んで配置されている。以下適宜、受電側第一電極９１および受電側第二電極９２を、まとめて「受電側電極９１、９２」と称する。携帯電話９は、本発明における受電装置に含まれる。
A
送電部２は、基材２０と、送電側第一電極２１と、送電側第二電極２２と、第一配線２３と、第二配線２４と、カバー層２５と、を備えている。基材２０は、シリコーンゴム製であり、長方形のシート状を呈している。基材２０の切断時伸びは、４００％である。送電側第一電極２１は、長方形の薄膜状を呈している。送電側第一電極２１は、基材２０の上面前方に、配置されている。送電側第一電極２１は、アミン架橋アクリルゴムおよび銀粒子を含んでいる。銀粒子の含有量は、送電側第一電極２１の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３８ｖｏｌ％である。送電側第一電極２１と受電側第一電極９１とは、カバー層２５および筐体９０を介して、対向して配置されている。送電側第二電極２２も、送電側第一電極２１と同様に、長方形の薄膜状を呈している。送電側第二電極２２は、基材２０の上面後方に、配置されている。送電側第二電極２２は、アミン架橋アクリルゴムおよび銀粒子を含んでいる。銀粒子の含有量は、送電側第二電極２２の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３８ｖｏｌ％である。送電側第二電極２２と受電側第二電極９２とは、カバー層２５および筐体９０を介して、対向して配置されている。以下適宜、送電側第一電極２１および送電側第二電極２２を、まとめて「送電側電極２１、２２」と称する。
The
第一配線２３は、基材２０の上面に配置されている。第一配線２３の材質は、送電側第一電極２１の材質と同じである。すなわち、第一配線２３は、アミン架橋アクリルゴムと銀粒子とを含んでいる。第一配線２３の後端は、送電側第一電極２１に接続されている。第一配線２３の前端には、端子部２３０が配置されている。端子部２３０は、制御部５０に配置された第一外部端子（図略）に接続されている。すなわち、送電側第一電極２１は、第一配線２３を介して、制御部５０の第一外部端子と接続されている。
The
第二配線２４も、第一配線２３と同様に、基材２０の上面に配置されている。第二配線２４の材質は、送電側第二電極２２の材質と同じである。すなわち、第二配線２４は、アミン架橋アクリルゴムと銀粒子とを含んでいる。第二配線２４の後端は、送電側第二電極２２に接続されている。第二配線２４の前端には、端子部２４０が配置されている。端子部２４０は、制御部５０に配置された第二外部端子（図略）に接続されている。すなわち、送電側第二電極２２は、第二配線２４を介して、制御部５０の第二外部端子と接続されている。以下適宜、第一配線２３よび第二配線２４を、まとめて「配線２３、２４」と称する。
Similarly to the
カバー層２５は、基材２０と同じシリコーンゴム製であり、長方形の薄膜状を呈している。カバー層２５は、基材２０、送電側第一電極２１、送電側第二電極２２、第一配線２３、および第二配線２４の上面を被覆している。
The
制御部５０は、基材２０の上面前端に配置されている。制御部５０は、樹脂製のケース５００と、回路基板（図略）と、を備えている。回路基板は、ケース５００の内部に収容されている。接続ケーブル５１は、制御部５０の左端から導出されている。接続ケーブル５１は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタを備えており、パソコン等に接続可能である。接続ケーブル５１は、制御部５０の回路基板に、電気的に接続されている。回路基板には、第一外部端子と、第二外部端子と、制御回路部（図略）と、が配置されている。上述したように、第一外部端子は、第一配線２３に接続されている。第二外部端子は、第二配線２４に接続されている。接続ケーブル５１を介して供給された直流電圧は、制御部５０の制御回路部において、所定の交流電圧に変換される。生成された交流電圧は、第一配線２３、第二配線２４を介して、送電側第一電極２１、送電側第二電極２２へ印加される。制御回路部は、携帯電話９の充電状況等に基づいて、交流電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
The
［製造方法］
次に、充電器１の製造方法について説明する。まず、基材２０として、シリコーンゴムシートを準備する。次に、基材２０の上面に、送電側第一電極２１、送電側第二電極２２、第一配線２３、および第二配線２４を形成する。すなわち、アクリルゴムポリマーおよび架橋剤の安息香酸アンモニウムを、溶剤のエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートに溶解して、ポリマー溶液を調製する。そして、ポリマー溶液に、銀粉末を混合、分散させて、塗料を調製する。続いて、調製した塗料を、基材２０の上面にスクリーン印刷する。その後、加熱により塗膜を乾燥させると共に、架橋反応を進行させる。このようにして、送電側電極２１、２２および配線２３、２４を、形成する。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the
次に、カバー層２５を形成する。液状のシリコーンゴムポリマーを、送電側電極２１、２２および配線２３、２４を覆うように、基材２０の上面にスクリーン印刷する。それから、塗膜を加熱することにより、架橋反応を進行させる。このようにして、カバー層２５を形成する。
Next, the
次に、制御部５０の回路基板を、基材２０の表面に配置して、第一外部端子と第一配線２３の端子部２３０、第二外部端子と第二配線２４の端子部２４０、を各々電気的に接続する。そして、接続ケーブル５１を導出した状態で、回路基板を含む基材２０の前端を、ケース５００で封止することにより、制御部５０を形成する。このようにして、充電器１は製造される。
Next, the circuit board of the
［動作］
次に、充電器１と携帯電話９とから構成される電力伝送システムの回路図を用いて、充電器１の動作を説明する。図４に、本実施形態における電力伝送システムの回路図を示す。図４に示すように、携帯電話９は、受電側第一電極９１、受電側第二電極９２、整流回路９３、および二次電池９４を備えている。受電側第一電極９１は、充電器１の送電側第一電極２１に対向して配置されている。受電側第二電極９２は、充電器１の送電側第二電極２２に対向して配置されている。
[Operation]
Next, the operation of the
接続ケーブル５１のＵＳＢコネクタをパソコンに接続し、制御部５０にて生成した交流電圧を、送電側第一電極２１、送電側第二電極２２に印加する（前出図１〜図３参照）。すると、送電側第一電極２１と受電側第一電極９１とにより、第一キャパシタＣ１が形成される。同様に、送電側第二電極２２と受電側第二電極９２とにより、第二キャパシタＣ２が形成される。送電側第一電極２１と受電側第一電極９１との間、送電側第二電極２２と受電側第二電極９２との間には、各々、カバー層２５および筐体９０が介装されている（前出図３参照）。第一キャパシタＣ１および第二キャパシタＣ２において、カバー層２５および筐体９０は、誘電層として機能する。
The USB connector of the
受電側第一電極９１および受電側第二電極９２と、二次電池９４と、の間には、整流回路９３が組み込まれている。整流回路９３は、４つのダイオード９３０ａ、９３０ｂ、９３０ｃ、９３０ｄを備えている。送電側第一電極２１、送電側第二電極２２に印加される電圧の正、負は、交互に入れ替わる。例えば、送電側第一電極２１に正電位の電圧が印加されると、電流は、第一キャパシタＣ１からダイオード９３０ａを介して二次電池９４に流入する。反対に、送電側第二電極２２に正電位の電圧が印加されると、電流は、第二キャパシタＣ２からダイオード９３０ｃを介して二次電池９４に流入する。このように、受電側第一電極９１および受電側第二電極９２と、二次電池９４と、の間に整流回路９３を接続することにより、交流が直流に全波整流される。これにより、二次電池９４が充電される。
A
［作用効果］
次に、充電器１の作用効果について説明する。充電器１によると、基材２０、送電側電極２１、２２、配線２３、２４、およびカバー層２５が、全てエラストマー製あるいはエラストマーを母材とする。このため、送電部２全体が、柔軟である。また、送電部２は、硬質の筐体を有さない。したがって、落下しても、送電部２は破損しにくい。
[Function and effect]
Next, the effect of the
基材２０は、シリコーンゴム製である。よって、導電材を含む塗料をスクリーン印刷することにより、容易に送電側電極２１、２２を形成することができる。基材２０の切断時伸びは、４００％である。基材２０は、伸縮可能である。そして、送電側電極２１、２２、配線２３、２４、およびカバー層２５は、基材２０の弾性変形に追従して、伸縮可能である。また、伸長されても、送電側電極２１、２２および配線２３、２４には、クラックが生じにくい。よって、送電部２を、折り畳んだり、筒状に巻くことができる。したがって、充電器１は、収納しやすく、持ち運びに便利である。加えて、配線２３、２４は、各々、第一外部端子、第二外部端子の形状に沿いやすい。よって、端子間の接合性が良好である。
The
また、電線を巻回した平面コイルや、金属製の電極板を用いた送電装置と比較して、送電部２の厚さを薄くすることができる。このため、充電器１を薄型化しやすい。また、送電部２が軽量化されると共に、硬質の筐体を有さないため、充電器１全体を軽量化することができる。また、送電部２の大きさは、携帯電話９の大きさと、略同じである。このため、充電器１の小型化を図ることができる。これらの点においても、充電器１は、収納性および携帯性に優れる。
Moreover, the thickness of the
充電器１は、対向する送電側第一電極２１と受電側第一電極９１との間で形成される第一キャパシタＣ１、および対向する送電側第二電極２２と受電側第二電極９２との間で形成される第二キャパシタＣ２を介して、携帯電話９に電力を伝送する。このため、コイルの電磁誘導を利用した送電装置と比較して、送電時の電力損失が小さい。第一キャパシタＣ１、第二キャパシタＣ２の各々においては、ＡＢＳ製の筐体９０とシリコーンゴム製のカバー層２５とが、誘電層として機能する。このため、第一キャパシタＣ１および第二キャパシタＣ２の静電容量は、大きい。また、携帯電話９においては、整流回路９３により、交流が直流に全波整流される。したがって、二次電池９４を効率良く充電することができる。充電器１によると、過電流により周囲の金属部材が発熱するおそれは小さく、電磁ノイズも発生しにくい。また、送電側電極２１、２２に受電側電極９１、９２を対向させなければ、電流は流れない。したがって、充電器１は安全で、待機中の電力消費も少ない。
The
送電側電極２１、２２および配線２３、２４は、カバー層２５により被覆されている。これにより、送電側電極２１、２２および配線２３、２４は、外部から絶縁される。よって、充電器１は安全性に優れる。また、送電側電極２１、２２および配線２３、２４は、カバー層２５により補強され保護される。さらに、送電側電極２１、２２および配線２３、２４に含まれる銀粒子の酸化も、抑制される。このため、充電器１は耐久性に優れる。
The power
基材２０、送電側電極２１、２２、配線２３、２４、およびカバー層２５のエラストマーは、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物のいずれも用いずに架橋された架橋ゴムである。つまり、これらの部材には、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物が含まれない。このため、送電側電極２１、２２および配線２３、２４に含まれる銀粒子は、酸化や硫化により劣化しにくい。したがって、長期間使用しても、送電側電極２１、２２および配線２３、２４の導電性は、低下しにくい。よって、充電器１は、耐久性に優れる。
The elastomer of the
＜第二実施形態＞
本実施形態の充電器と、第一実施形態の充電器と、の主な相違点は、送電部に送電側電極を九つ配置した点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The main difference between the charger of the present embodiment and the charger of the first embodiment is that nine power transmission side electrodes are arranged in the power transmission unit. Therefore, only the differences will be described here.
まず、本実施形態の充電器の構成について説明する。図５に、本実施形態の充電器の上面図を示す。図５中、図２と対応する部材については、同じ符合で示す。図５においては、説明の便宜上、個々の送電側電極に接続される配線を、省略して示す。また、極性が同じ電極に、同じハッチングを施して示す。また、二つの携帯電話を、一点鎖線で示す。 First, the structure of the charger of this embodiment is demonstrated. In FIG. 5, the top view of the charger of this embodiment is shown. In FIG. 5, members corresponding to those in FIG. In FIG. 5, for convenience of explanation, wirings connected to individual power transmission side electrodes are omitted. In addition, the same polarity is applied to electrodes having the same polarity. In addition, two mobile phones are indicated by alternate long and short dash lines.
図５に示すように、充電器１は、送電部２と、制御部５０と、接続ケーブル５１と、を備えている。送電部２は、基材２０と、五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅと、四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄと、配線（図略）と、カバー層２５と、を備えている。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄは、いずれも正方形の薄膜状を呈している。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄは、基材２０の上面に、所定の間隔で離間して、前後方向３列×左右方向３列に並んで、配置されている。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅの極性と、四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄの極性と、は異なる。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄは、左右前後方向に隣り合う電極の極性が異なるように、配置されている。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄは、いずれもアミン架橋アクリルゴムおよび銀粒子を含んでいる。五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄにおいて、銀粒子の含有量は、個々の電極の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３８ｖｏｌ％である。
As shown in FIG. 5, the
送電部２の上面には、二つの携帯電話９ａ、９ｂが載置されている。携帯電話９ａ、９ｂの構成は、第一実施形態の携帯電話９（前出図２参照）の構成と同じであるため、ここでは説明を割愛する。携帯電話９ａ、９ｂは、本発明における受電装置に含まれる。携帯電話９ａにおいては、受電側第一電極９１と送電側第一電極３０ａ、受電側第二電極９２と送電側第二電極３１ｂが、各々、筐体９０およびカバー層２５を介して、対向している。携帯電話９ｂにおいては、受電側第一電極９１と送電側第一電極３０ｅ、受電側第二電極９２と送電側第二電極３１ｄが、各々、筐体９０およびカバー層２５を介して、対向している。
Two mobile phones 9 a and 9 b are placed on the upper surface of the
本実施形態の充電器１は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の充電器１と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の充電器１によると、送電部２に、五つの送電側第一電極３０ａ〜３０ｅおよび四つの送電側第二電極３１ａ〜３１ｄが配置されている。このため、二つの携帯電話９ａ、９ｂに、同時に電力を伝送することができる。勿論、携帯電話９ａを一つだけ載置してもよい。この場合、携帯電話９ａの二つの受電側電極９１、９２を、正、負の極性が異なる少なくとも二つの送電側電極３０ａ〜３０ｅ、３１ａ〜３１ｄに対向させればよい。したがって、携帯電話９ａを載置する際の自由度が大きい。
The
＜その他＞
以上、本発明のキャパシタ式無接点送電装置の実施形態について説明した。しかしながら、本発明のキャパシタ式無接点送電装置の実施形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention has been described above. However, the embodiment of the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
例えば、上記実施形態においては、本発明のキャパシタ式無接点送電装置を、携帯電話の充電器として具現化した。しかし、本発明のキャパシタ式無接点送電装置は、他の電子機器に対する充電器等、様々な無接点式の電力伝送に用いることができる。受電装置の負荷は、二次電池の他、所定の動作を行うモータ、発光ダイオード等であってもよい。また、受電側電極の材質、形状、大きさ等は、特に限定されない。 For example, in the above embodiment, the capacitor-type contactless power transmission device of the present invention is embodied as a charger for a mobile phone. However, the capacitor-type non-contact power transmission device of the present invention can be used for various non-contact type power transmission such as a charger for other electronic devices. In addition to the secondary battery, the load of the power receiving device may be a motor that performs a predetermined operation, a light emitting diode, or the like. Further, the material, shape, size, etc. of the power receiving side electrode are not particularly limited.
送電部において、基材、カバー層等の形状、厚さ等は、特に限定されない。カバー層を配置しなくてもよい。一方、電磁ノイズ対策として、基材の裏面側に、シールド層を配置してもよい。 In the power transmission unit, the shape, thickness, and the like of the base material and the cover layer are not particularly limited. It is not necessary to arrange the cover layer. On the other hand, as a countermeasure against electromagnetic noise, a shield layer may be disposed on the back side of the base material.
基材の材質は、柔軟で送電側電極を形成可能なものであれば、特に限定されない。布、樹脂、エラストマー等を単独で用いてもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。組み合わせの例としては、布にポリマー層が積層された積層フィルム等が挙げられる。基材にエラストマーを用いた場合、当該エラストマーの種類は、送電側電極や配線に含まれるエラストマーの種類と、同じでも異なっていてもよい。エラストマーは、可塑剤、加工助剤、架橋剤、架橋促進剤、架橋助剤、老化防止剤、軟化剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。 The material of the base material is not particularly limited as long as it is flexible and can form the power transmission side electrode. Cloth, resin, elastomer, etc. may be used alone or in combination. Examples of the combination include a laminated film in which a polymer layer is laminated on a cloth. When an elastomer is used for the substrate, the type of the elastomer may be the same as or different from the type of elastomer included in the power transmission side electrode or the wiring. The elastomer may contain additives such as a plasticizer, a processing aid, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, a crosslinking aid, an antiaging agent, a softening agent, and a coloring agent.
基材に好適なエラストマーとしては、常温下で伸縮性を有するという観点から、上記実施形態のシリコーンゴムの他、アクリルゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、イソブチレンイソプレンゴム等の架橋ゴム、およびスチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。 As an elastomer suitable for the substrate, from the viewpoint of elasticity at room temperature, in addition to the silicone rubber of the above embodiment, acrylic rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, natural rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile -Butadiene copolymer rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, urethane rubber, fluorine rubber, chloroprene rubber, isobutylene isoprene rubber, and other crosslinked rubber, and styrene, olefin, vinyl chloride, polyester, Examples thereof include thermoplastic elastomers such as polyurethane and polyamide.
基材に好適な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、変性ポリエステル樹脂（ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ変性ポリエステル樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂等）、ポリエーテルウレタン樹脂、ポリカーボネートウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、変性セルロース類（セルロース・アセテート・ブチレート（ＣＡＢ）、セルロース・アセテート・プロピオネート（ＣＡＰ）等）が挙げられる。 Suitable resins for the substrate include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), modified polyester resins (urethane-modified polyester resins, epoxy-modified polyester resins, acrylic-modified polyester resins, etc.), and polyether urethanes. Resin, polycarbonate urethane resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, phenol resin, acrylic resin, polyamideimide resin, polyamide resin, nitrocellulose, modified celluloses (cellulose acetate acetate butyrate (CAB), cellulose acetate propionate ( CAP) and the like.
また、送電側電極および配線の導電材として、金属粒子を用いる場合、金属粒子の酸化および硫化を抑制するという観点から、エラストマーには、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物のいずれも含まれないことが望ましい。この場合、エラストマーとしては、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物を用いずに架橋された架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いることが望ましい。 Moreover, when using metal particles as the conductive material for the power transmission side electrode and wiring, the elastomer does not contain any of sulfur, sulfur compounds, and organic peroxides from the viewpoint of suppressing oxidation and sulfurization of the metal particles. It is desirable. In this case, as the elastomer, it is desirable to use one or more selected from sulfur, a sulfur compound, a crosslinked rubber crosslinked without using an organic peroxide, and a thermoplastic elastomer.
前者の架橋ゴムは、硫黄を含む加硫剤や加硫促進剤、あるいは過酸化物系架橋剤を用いずに架橋されたゴムであればよい。このような架橋ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、ヒドロシリル架橋エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、アミン架橋アクリルゴム、イソシアネート架橋ウレタンゴム、イソシアネート架橋液状ブタジエンゴムが挙げられる。後者の熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、スチレン系ブロックコポリマー系熱可塑性エラストマー（ＳＩＳ、ＳＢＳ等）が挙げられる。 The former crosslinked rubber may be any rubber that is crosslinked without using a sulfur-containing vulcanizing agent, vulcanization accelerator, or peroxide-based crosslinking agent. Examples of such a crosslinked rubber include silicone rubber, hydrosilyl crosslinked ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), amine crosslinked acrylic rubber, isocyanate crosslinked urethane rubber, and isocyanate crosslinked liquid butadiene rubber. Examples of the latter thermoplastic elastomer include polyester-based thermoplastic elastomer (TPEE), polyurethane-based thermoplastic elastomer (TPU), polyolefin-based thermoplastic elastomer (TPO), polyamide-based thermoplastic elastomer, styrene-based block copolymer-based thermoplastic elastomer ( SIS, SBS, etc.).
送電側電極および配線のエラストマーは、特に限定されない。基材に好適なエラストマーとして列挙した上記エラストマーの中から、適宜選択すればよい。また、導電材の種類は、特に限定されない。上記実施形態の銀粉末の他、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属粉末の一種、あるいは二種以上を用いることができる。また、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料を用いてもよい。また、金属以外の粒子の表面を金属で被覆した被覆粒子を使用してもよい。この場合、金属だけで構成する場合と比較して、導電材の比重を小さくすることができる。よって、塗料化した場合に、導電材の沈降が抑制されて、分散性が向上する。また、粒子を加工することにより、様々な形状の導電材を容易に製造することができる。また、導電材のコストを低減することができる。被覆する金属としては、先に列挙した銀等の金属材料を用いればよい。また、金属以外の粒子としては、カーボンブラック等の炭素材料、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物、シリカ等の無機物、アクリルやウレタン等の樹脂等を用いればよい。 The power transmission side electrode and the wiring elastomer are not particularly limited. What is necessary is just to select suitably from the said elastomers enumerated as an elastomer suitable for a base material. Moreover, the kind of electrically conductive material is not specifically limited. In addition to the silver powder of the above embodiment, one or more metal powders such as gold, copper, nickel, rhodium, palladium, chromium, titanium, platinum, iron, and alloys thereof can be used. Carbon materials such as carbon black, carbon nanotubes, and graphite may be used. Moreover, you may use the covering particle | grains which coat | covered the surface of particle | grains other than a metal with the metal. In this case, it is possible to reduce the specific gravity of the conductive material as compared with the case where the conductive material is only made of metal. Therefore, when it is made into a paint, sedimentation of the conductive material is suppressed and dispersibility is improved. Also, by processing the particles, various shapes of conductive materials can be easily manufactured. In addition, the cost of the conductive material can be reduced. As the metal to be coated, metal materials such as silver listed above may be used. Further, as particles other than metal, carbon materials such as carbon black, metal oxides such as calcium carbonate, titanium dioxide, aluminum oxide, and barium titanate, inorganic substances such as silica, resins such as acrylic and urethane, and the like may be used. .
導電材の含有量は、導電性と柔軟性とを両立できるように、適宜決定すればよい。例えば、導電性を確保するという観点から、導電材の含有量は、送電側電極または配線の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の１０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。１５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。一方、導電材の含有量が多くなると柔軟性が低下する。このため、導電材の含有量は、送電側電極または配線の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４０ｖｏｌ％以下であることが望ましい。２５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。 What is necessary is just to determine suitably content of a electrically conductive material so that electroconductivity and a softness | flexibility can be made compatible. For example, from the viewpoint of ensuring conductivity, the content of the conductive material is desirably 10 vol% or more when the volume of the power transmission side electrode or the wiring is 100 vol%. It is more preferable that it is 15 vol% or more. On the other hand, when the content of the conductive material increases, the flexibility decreases. For this reason, the content of the conductive material is desirably 40 vol% or less when the volume of the power transmission side electrode or the wiring is 100 vol%. It is more preferable that it is 25 vol% or less.
送電側電極の形状は、特に限定されない。方形状の他、円形状でもよい。送電側電極の数も、二つ以上であれば特に限定されない。また、送電側電極の配置形態は、上記実施形態に限定されない。 The shape of the power transmission side electrode is not particularly limited. In addition to a square shape, a circular shape may be used. The number of power transmission side electrodes is not particularly limited as long as it is two or more. Moreover, the arrangement | positioning form of the power transmission side electrode is not limited to the said embodiment.
上記実施形態においては、スクリーン印刷法により、送電側電極、配線、およびカバー層を形成した。しかし、送電部の製造方法は、特に限定されない。基材の表面に、薄膜状の送電側電極および配線を接着してもよい。例えば、離型性フィルムに塗料を塗布して送電側電極層等を形成し、形成した送電側電極層等を基材の表面に転写することができる。また、基材とカバー層との間に、送電側電極および配線を挟装して、ラミネート加工してもよい。塗料の塗布方法としては、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー等の印刷法や、ディップ法、スプレー法、バーコート法等が挙げられる。 In the above embodiment, the power transmission side electrode, the wiring, and the cover layer are formed by the screen printing method. However, the manufacturing method of the power transmission unit is not particularly limited. You may adhere | attach the thin film-shaped power transmission side electrode and wiring on the surface of a base material. For example, a paint can be applied to the releasable film to form a power transmission side electrode layer or the like, and the formed power transmission side electrode layer or the like can be transferred to the surface of the substrate. Further, the power transmission side electrode and the wiring may be sandwiched between the base material and the cover layer and laminated. Examples of coating methods include screen printing, ink jet printing, flexographic printing, gravure printing, pad printing, lithography and the like, dip method, spray method, bar coating method and the like.
上記実施形態において、接続ケーブルは、ＵＳＢコネクタを備える。しかし、接続ケーブルは、家庭用電源に接続可能なＡＣアダプタを備えるものでもよい。 In the above embodiment, the connection cable includes a USB connector. However, the connection cable may include an AC adapter that can be connected to a household power source.
１：充電器（キャパシタ式無接点送電装置）。
２：送電部、２０：基材、２１：送電側第一電極、２２：送電側第二電極、２３：第一配線、２４：第二配線、２５：カバー層、２３０、２４０：端子部。
３０ａ〜３０ｅ：送電側第一電極、３１ａ〜３１ｄ：送電側第二電極。
５０：制御部、５１：接続ケーブル、５００：ケース。
９、９ａ、９ｂ：携帯電話（受電装置）、９０：筐体、９１：受電側第一電極、９２：受電側第二電極、９３：整流回路、９４：二次電池、９３０ａ〜９３０ｄ：ダイオード。
Ｃ１：第一キャパシタ、Ｃ２：第二キャパシタ。
1: Charger (capacitor-type non-contact power transmission device).
2: power transmission part, 20: base material, 21: power transmission side first electrode, 22: power transmission side second electrode, 23: first wiring, 24: second wiring, 25: cover layer, 230, 240: terminal part.
30a-30e: Power transmission side first electrode, 31a-31d: Power transmission side second electrode.
50: Control unit, 51: Connection cable, 500: Case.
9, 9a, 9b: mobile phone (power receiving device), 90: housing, 91: power receiving side first electrode, 92: power receiving side second electrode, 93: rectifier circuit, 94: secondary battery, 930a to 930d: diode .
C1: first capacitor, C2: second capacitor.
Claims (8)
柔軟な基材と、
該基材の表面に配置され、エラストマーおよび導電材を含む複数の送電側電極と、
エラストマーおよび導電材を含み、該送電側電極に接続され該送電側電極に交流電圧を印加する配線と、
を有する送電部を備え、
該受電装置の二つの該受電側電極を、極性が異なる該送電側電極に、各々対向させることにより、対向する該送電側電極と該受電側電極との間で二つのキャパシタを形成し、二つの該キャパシタを介して、該受電装置に電力を伝送することを特徴とするキャパシタ式無接点送電装置。 A capacitor-type non-contact power transmission device that transmits electric power to a power reception device including two power reception side electrodes,
A flexible substrate,
A plurality of power transmission side electrodes disposed on the surface of the base material and including an elastomer and a conductive material;
A wiring including an elastomer and a conductive material, connected to the power transmission side electrode and applying an AC voltage to the power transmission side electrode;
A power transmission unit having
Two power receiving side electrodes of the power receiving device are respectively opposed to the power transmitting side electrodes having different polarities to form two capacitors between the power transmitting side electrode and the power receiving side electrode facing each other. A capacitor-type non-contact power transmission device, wherein power is transmitted to the power receiving device through the two capacitors.
該送電側電極は、隣接する該送電側電極の極性が異なるように配置される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のキャパシタ式無接点送電装置。 The power transmission unit includes three or more power transmission side electrodes,
The capacitor-type non-contact power transmission device according to any one of claims 1 to 7, wherein the power transmission side electrodes are arranged so that the polarities of the adjacent power transmission side electrodes are different.
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