JP2015231307A - 送電装置、受電装置及び非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置と送電装置の損傷を防止しつつ、給電効率の低下を抑制できる送電装置、受電装置及び非接触給電システムの提供。【解決手段】相対的に移動可能な関係を有する水中移動体１０との間において、対向可能に設けられたコイル対５を用いた非接触給電を行うプラットフォーム２０であって、水中移動体１０の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部３０と、凹部３０の向かい合う壁部３１の一方側において対向可能な第１のコイル対５Ａを形成するコイル２１と、凹部３０の向かい合う壁部３１の他方側において対向可能な第２のコイル対５Ｂを形成するコイル２１と、を有する、という構成を採用する。【選択図】図１

Description

本発明は、送電装置、受電装置及び非接触給電システムに関するものである。

例えば、水中で動作する機器では、内燃機関の使用や電線の敷設が困難であるため、蓄電池に備えた電力を動力源とすることが多い。水中で蓄電池を充電するための非接触給電システムとして、下記特許文献１に示すような提案がされている。
このような非接触給電システムにおいては、受電コイルと送電コイルとの距離が大きくなった場合に、給電効率が低下する（特許文献２参照）。このため、安定した給電を行うためには、受電コイルと送電コイルとの位置関係が固定されていることが望ましい。

特開２００４−１６６４５９号公報 特開２０１２−３４４６８号公報

しかしながら、水中では水流や海流が存在し、かつ水中を漂うゴミや流木も存在するため、特許文献１に示されているように受電装置（水中ステーション）と送電装置（水中ロボット）との位置関係を強固に固定して給電を行うと、ゴミや流木が衝突した場合に破損する可能性がある。そのため、送電装置と受電装置がある程度の範囲で相対的に位置が自由に動いても良いように、受電装置と送電装置を緩やかに固定した状態で給電することが望ましい。しかし、その場合、受電コイルと送電コイルの距離が大きくなり、給電効率が低下してしまうことがありえる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、受電装置と送電装置の損傷を防止しつつ、給電効率の低下を抑制できる送電装置、受電装置及び非接触給電システムの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、相対的に移動可能な関係を有する受電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う送電装置であって、前記受電装置の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部と、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、相対的に移動可能な関係を有する受電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う送電装置であって、前記受電装置には、凹部が設けられており、前記凹部に少なくとも一部が隙間をあけて収容可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記凹部の向かい合う壁部の一方側と他方側の前記コイル対のそれぞれの給電効率に基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルのそれぞれに供給する電力を制御する制御装置を有する、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲内である場合には、給電効率が高い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を大きくし、給電効率が低い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を小さくする、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲より大きい場合には、給電効率が低い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を小さくする、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲より小さい場合には、給電効率が高い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を大きくする、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記受電装置との相対移動に伴って前記コイル対の間に存在する異物を払い除けるスクレーパ部材を有する、という構成を採用する。

また、本発明の送電装置においては、前記非接触給電を水中で行う、という構成を採用する。

また、本発明においては、相対的に移動可能な関係を有する送電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を受ける受電装置であって、前記送電装置の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部と、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、相対的に移動可能な関係を有する送電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を受ける受電装置であって、前記送電装置には、凹部が設けられており、前記凹部に少なくとも一部が隙間をあけて収容可能な本体部と、前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、という構成を採用する。

また、本発明の受電装置においては、前記送電装置との相対移動に伴って前記コイル対の間に存在する異物を払い除けるスクレーパ部材を有する、という構成を採用する。

また、本発明の受電装置においては、前記非接触給電を水中で受ける、という構成を採用する。

また、本発明においては、少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と送電装置の間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う非接触給電システムであって、前記送電装置として、先に記載の凹部を備える送電装置を有すると共に、前記受電装置として、前記凹部に収容可能な先に記載の本体部を備える受電装置を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と送電装置の間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う非接触給電システムであって、前記受電装置として、先に記載の凹部を備える受電装置を有すると共に、前記送電装置として、前記凹部に収容可能な先に記載の本体部を備える送電装置を有する、という構成を採用する。

本発明によれば、受電装置及び送電装置の一方に凹部を設け、他方の少なくとも一部を凹部に隙間をあけて収容し、ある程度自由に動けるようにすることで、不意に外力が加わっても位置決め状態を容易に解除できる。このため、受電装置と送電装置との損傷を防止できる。また、本発明によれば、凹部の向かい合う壁部の一方側にコイル対を設け、他方側にコイル対を設けることで、受電装置と送電装置が凹部の中で動いても、例えば、一方側のコイル対のコイル間距離が遠ざかり給電効率が低下しても、他方側のコイル対のコイル間距離が近づいて給電効率が向上する。このため、給電効率の低下を抑制できる。
したがって、本発明では、受電装置と送電装置の損傷を防止しつつ、給電効率の低下を抑制できる送電装置、受電装置及び非接触給電システムが得られる。

本発明の第１実施形態における非接触給電システムの全体構成図である。 図１における矢視Ａ−Ａ図である。 本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の側面方向から視た図である。 本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 図５における矢視Ｂ図である。 本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 本発明の第２実施形態における非接触給電システムを水中移動体の側面方向から視た図である。 図８における矢視Ｃ図であり、本発明の第２実施形態における非接触給電システムの全体構成図である。 本発明の第２実施形態の一変形例に係る非接触給電システムの送電コイル支持部および送電コイルを水中移動体の側面方向から視た図である。 本発明の第２実施形態の一変形例に係る非接触給電システムの送電コイル支持部および送電コイルを水中移動体の下面方向から視た図である。 本発明の第３実施形態における非接触給電システムの要部構成図である。 本発明の第３実施形態における非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 本発明の第３実施形態の一変形例に係る水中移動体の平面図である。 本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。 本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システムを水中移動体の正面方向から視た図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における非接触給電システム１の全体構成図である。図２は、図１における矢視Ａ−Ａ図である。
非接触給電システム１は、少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と送電装置との間で、コイル対５を用いた非接触給電を行うものであり、本実施形態では、図１に示すように、水中移動体１０が受電装置であり、水中移動体１０が帰還するプラットフォーム２０が送電装置である。水中移動体１０は、プラットフォーム２０に対して相対移動可能とされている。

水中移動体１０は、水中を無軌道で航行できる自律型の無人水中航走体であり、例えば海中探査用のミッション用機器（不図示）を搭載している。ミッション用機器は、例えば海底面の地形を調査したり海底下の地層情報を取得するためのソナー、海水の温度を計測する温度計、光の吸収量から海水の特定の化学物質の分布情報を計測するセンサーである。

水中移動体１０には、航行速度や航行方向を制御するために、例えば、後部にメインスラスタ２、後部上下にラダー３（上下舵ヒレ）、後部左右にエレベータ（左右舵ヒレ：不図示）等があり、前部に垂直スラスタ（不図示）、水平スラスタ（不図示）等がある。速度制御は、メインスラスタ２の回転速度を変化させることにより行う。左右角制御は、舵となるラダー３の左右角を制御することで行い、より小さな半径で旋回するときは水平スラスタを併用する。上下角制御は、舵となる左右エレベータの上下角を制御することで行い、より小さな半径で旋回するときは垂直スラスタを併用する。

水中移動体１０には、受電コイル１１が設けられている。受電コイル１１は、十分な耐水性・耐圧性を有し、且つ、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材質（プラスチック、繊維強化プラスチック等）で構成したカバー部材４の背後に設けられている。カバー部材４は、表面が滑らかに成型されており、航行の妨げとなる流体抵抗を小さくすることができる。

受電コイル１１は、水中移動体１０の略円筒状の胴体の上部と下部に設けられている。この受電コイル１１は、プラットフォーム２０に設けられた送電コイル２１と電磁的に結合することによって交流電力を非接触で受電する。このような非接触給電においては、外部に露出する電極やコネクタが不要なので、給電中に外部からの影響で電極やコネクタが壊れたり、電極が水中で錆びたりすることがない。なお、非接触給電が可能であれば、受電コイル１１や送電コイル２１の形状・大きさや方式（ソレノイド型、サーキュラ型等）はいずれであってもよく、受電コイル１１と送電コイル２１との形状・大きさが異なっていてもよい。

本実施形態の非接触給電システム１における送電コイル２１から受電コイル１１への非接触給電は、磁界共鳴方式に基づいて行われる。すなわち、送電コイル２１と受電コイル１１とには各々に共振回路を構成するための共振用コンデンサ（不図示）が接続されている。また、例えば共振用コンデンサの静電容量は、送電コイル２１と共振用コンデンサとからなる送電側共振回路の共振周波数と受電コイル１１と共振用コンデンサとからなる受電側共振回路の共振周波数とは同一周波数となるように設定されている。

水中移動体１０には、受電コイル１１の他に、受電側電力変換回路１２と、負荷１３と、通信装置１４とが設けられている。
受電側電力変換回路１２は、送電コイル２１から受電コイル１１が非接触給電により受電した受電電力を直流電力に変換して負荷１３に供給する電力変換回路である。すなわち、この受電側電力変換回路１２は、負荷１３に電流を供給するが、この電流は負荷１３のインピーダンス、送電側電力変換回路２３の出力、及び、両者の間（送電側直流交流変換回路２２、送電コイル２１、送電コイル２１と受電コイル１１の間の電磁界の伝達、受電側電力変換回路１２）の回路特性によって決まる。なお、受電側電力変換回路１２は、整流回路（たとえばダイオードブリッジ）と平滑化回路（例えばリアクトルとキャパシタで構成されるπ型回路）のみであってもよいし、さらにＤＣ／ＤＣコンバータを含む構成であってもよい。
受電側電力変換回路１２は、２つの受電コイル１１のそれぞれに対して１つずつ設けられており、２つの受電側電力変換回路１２の出力は並列接続されて負荷１３に接続されている。すなわち、図１において上側の受電コイル１１（後述する、受電装置の第１のコイル）で受電され上側の受電側電力変換回路１２で変換された直流電力と、図１において下側の受電コイル１１（後述する、受電装置の第２のコイル）で受電され下側の受電側電力変換回路１２で変換された直流電力との和の電力が、負荷１３に供給される。

負荷１３は、水中移動体１０の駆動動力源として十分な電力を蓄えることが可能な蓄電デバイスであり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池や大容量の電気二重層キャパシタ等である。なお、負荷１３は、蓄電デバイス以外の負荷、例えば、抵抗使用負荷（例えば発熱体、照明機器）や、インダクタンス使用負荷（例えばＤＣ／ＡＣ変換機能を有するインバータとモータを組み合わせたもの）等であってもよいし、蓄電デバイスと蓄電デバイス以外の負荷の組み合わせであってもよい。
通信装置１４は、プラットフォーム２０に設けられた通信装置２５との間で通信を行うものである。水中での通信は、音響通信手段を用いることが好ましい。なお、近距離であれば、電波通信手段や光通信手段を用いることもできる。

プラットフォーム２０は、水中移動体１０が帰還する水上の船舶や水中の基地である。プラットフォーム２０には、水中移動体１０（本体部）の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部３０が設けられている。本実施形態の凹部３０は、図２に示すように、水中移動体１０よりも一回り大きく開口する横穴である。凹部３０は、矩形に開口しており、当該矩形の上下の辺を形成して互いに向かい合う壁部３１と、当該矩形の左右の辺を形成して互いに向かい合う壁部３２と、を有する。また、凹部３０は、図１に示すように、壁部３１，３２のそれぞれと接続され、水中移動体１０の頭部と向かい合う壁部３３を有する。

プラットフォーム２０には、送電コイル２１が設けられている。送電コイル２１は、十分な耐水性・耐圧性を有し、且つ、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材質（プラスチック、繊維強化プラスチック等）で構成した壁部３１の背後に設けられている。なお、本実施形態の壁部３２，３３は、壁部３１と一体で形成されているが、非接触給電の電磁界が通過する領域にないため、必ずしも非磁性且つ非導電性の材料で形成する必要はない。

壁部３１の表面には、水中移動体１０が水流や海流等で衝突する衝撃を吸収する衝撃吸収部材３５が設けられている。衝撃吸収部材３５は、ゴム等の弾力性のある非磁性且つ非導電性の材料で形成されている。また、壁部３２，３３には、水中移動体１０が水流や海流等で衝突する衝撃を吸収する衝撃吸収部材３６が設けられている。衝撃吸収部材３６は、非接触給電の電磁界が通過する領域にないため、弾力性があれば材質は問わない。

送電コイル２１は、凹部３０の上下で向かい合う壁部３１の背後にそれぞれ設けられている。なお、凹部３０の向かい合う壁部３１の一方側（壁部３１Ａ側）において対向可能に設けられた受電コイル１１（受電装置の第１のコイル）と送電コイル２１（送電装置の第１のコイル）は、第１のコイル対５Ａを形成する。また、凹部３０の向かい合う壁部３１の他方側（壁部３１Ｂ側）において対向可能に設けられた受電コイル１１（受電装置の第２のコイル）と送電コイル２１（送電装置の第２のコイル）は、第２のコイル対５Ｂを形成する。

プラットフォーム２０には、送電コイル２１の他に、送電側直流交流変換回路２２と、送電側電力変換回路２３と、電源２４と、通信装置２５と、制御装置２６とが設けられている。
送電側直流交流変換回路２２は、送電側のインバータ回路であって、ハーフブリッジやフルブリッジ等の一般的に使用される回路を含み、送電側電力変換回路２３から供給される直流電力を磁界共鳴方式の非接触給電に適した周波数の交流電力に変換して送電コイル２１に供給するものである。インバータ回路として、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体電力素子のゲートをパルス信号で駆動し、パルス信号の周期や長さを変えてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調する方式が一般に用いられる。
図１に示すように、１個の送電コイル２１に対し１台ずつ送電側直流交流変換回路２２が設けられている。

送電側電力変換回路２３は、電源２４から供給される電力を直流電力に変換して送電側直流交流変換回路２２に供給する電力変換回路であり、制御装置２６からの指令に応じて出力電力を変えることができものである。なお、送電側電力変換回路２３は、電源２４から交流電力が供給される場合は、例えばダイオードブリッジで構成された整流回路と昇圧ないし降圧ないし昇降圧の機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータを組み合わせた構成であり、さらにＰＦＣ（Power Factor Correction、すなわち力率改善）機能を有する構成であってもよい。また、送電側電力変換回路２３は、電源２４から直流電力が供給される場合は、昇圧ないし降圧ないし昇降圧の機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。これらの構成の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変えることにより、送電側電力変換回路２３の出力電力を変えることができる。なお、使用するコンバータは、非絶縁型（チョッパ等）と絶縁型（トランス使用等）のいずれであってもよい。
図１に示すように、１台の送電側直流交流変換回路２２に対し１台ずつ送電側電力変換回路２３が設けられている。
電源２４は、例えば商用電源、太陽電池、風力発電等であって、その電力を送電側電力変換回路２３に供給するものである。

通信装置２５は、水中移動体１０と通信を行うためのものである。通信装置２５は、例えば、水中における水中移動体１０の測位に、超音波を用いた音響測位を行う。音響測位としては、例えばＵＳＢＬ（Ultra-Short Base Line）方式を採用することができる。ＵＳＢＬでは、音波の往復時間と水中音速から目標（水中移動体１０）までの距離を決定し、ＵＳＢＬの受波アレイ（複数の受波素子を並べたもの）での位相差から角度を決定し、ＵＳＢＬトランシーバ（送受波機）に対する三次元空間内での目標の相対位置を求めることができる。

トランシーバを搭載したプラットフォーム２０では、トランシーバの地球座標での位置（経度・緯度）と姿勢角（水平からの傾きと方位）に目標との相対位置を加えることで、目標の緯度・経度を得る。この位置を音響通信で水中移動体１０に伝えることで、水中移動体１０は現在位置を得ることができる。なお、水中の測位として、慣性航行法を採用してもよいし、航行精度を上げるため、当該音響測位と併用してもよい。

慣性航法とは、目標の姿勢角（左右角、上下角、方位角）と水底に対する目標の三次元空間内での速度を目標に搭載されたセンサ（例えばジャイロとドップラー流速計等）で短い時間間隔で計測し、地球座標でどの方向にどれだけ動いたかを求め、それを加えていくものである。この慣性航法によれば、短い間隔で測位可能というメリットがあるが、時間と共に位置誤差が増加するため、当該慣性航法による測位位置を、時間と共に位置誤差が増加しない上記ＵＳＢＬの測位位置と、定期的に置き換えることで位置誤差の蓄積を防ぐことができる。

制御装置２６は、通信装置２５と接続されており、水中移動体１０がプラットフォーム２０の凹部３０に収容されたことを確認した後、送電側電力変換回路２３を動作させ、水中移動体１０とプラットフォーム２０との間において、対向可能に設けられた第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂを用いた非接触給電を行わせる。この制御装置２６は、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれの給電効率に基づいて、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれに供給する電力を制御するようになっている。

具体的に、制御装置２６は、水中移動体１０からプラットフォーム２０に通信装置１４，２５を用いて、第１のコイル対５Ａを形成している受電コイル１１と接続された受電側電力変換回路１２が受電している電力（Pr_1：測定値）と、第２のコイル対５Ｂを形成している受電コイル１１と接続された受電側電力変換回路１２が受電している電力（Pr_2：測定値）と、負荷１３の充電に必要な電力（Pbatt：バッテリーコントローラ（不図示）からの出力値）と、を取得する。電力の測定は、受電側電力変換回路１２の出力端における直流の電圧と電流を、電力変動よりも十分に短い周期で計測し、各時刻において計測した電圧値と電流値を乗じて得られる瞬時電力値を時間平均することにより行うことができる。

また、制御装置２６は、第１のコイル対５Ａを形成している送電コイル２１と送電側直流交流変換回路２２を介して接続された送電側電力変換回路２３が供給している電力（Ps_1：測定値）と、第２のコイル対５Ｂを形成している送電コイル２１と送電側直流交流変換回路２２を介して接続された送電側電力変換回路２３が供給している電力（Ps_2：測定値）と、を取得する。電力の測定は、送電側直流交流変換回路２２の入力端における直流の電圧と電流を、電力変動よりも十分に短い周期で計測し、各時刻において計測した電圧値と電流値を乗じて得られる瞬時電力値を時間平均することにより行うことができる。Ps_1、Pr_1、Ps_2、Pr_2、Pbattは、いずれも時間的に変化する値である。

制御装置２６は、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれの給電効率を、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれの損失から求める。第１のコイル対５Ａの損失は、Ps_1−Pr_1の引き算から求めることができる。また、第２のコイル対５Ｂの損失は、Ps_2−Pr_2の引き算から求めることができる。制御装置２６は、Ps_1−Pr_1 < Ps_2−Pr_2であるならば、第１のコイル対５Ａの方が損失が小さいため、第１のコイル対５Ａの方が給電効率が高いと判定する。また、制御装置２６は、Ps_1−Pr_1 > Ps_2−Pr_2であるならば、第２のコイル対５Ｂの方が損失が小さいため、第２のコイル対５Ｂの方が給電効率が高いと判定する。なお、上記の給電効率の判定において、送電電力も考慮し、Ps_1−Pr_1の代わりに(Ps_1−Pr_1)/Ps_1、Ps_2−Pr_2の代わりに(Ps_2−Pr_2)/Ps_2としてもよい。

次に、制御装置２６は、負荷１３に対する電力の過不足を判定する。制御装置２６は、Pr_1＋Pr_2 ＝ Pbattならば「電力適切」と判定する。また、制御装置２６は、Pr_1＋Pr_2 < Pbattならば「電力過剰」と判定する。また、制御装置２６は、それ以外ならば「電力過小」と判定する。なお、測定値には誤差があるため、上記等号の判定には幅（不感帯）を設けることが望ましい。したがって、制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が、ある幅をもった設定範囲内か、その設定範囲より大きいか、それ以外か（設定範囲より小さいか）を判定する。

そして、制御装置２６は、以下（１）〜（６）に示すように、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３と、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値を変化させる。なお、以下に示すΔは、正の微小量である。

（１）「電力適切」且つ第１のコイル対５Ａの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ増加させ、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ減少させる。
（２）「電力適切」且つ第２のコイル対５Ｂの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ減少させ、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ増加させる。
すなわち、制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲内である場合には、給電効率が高い方のコイル対５に供給する電力を大きくし、給電効率が低い方のコイル対５に供給する電力を小さくする。

（３）「電力過剰」且つ第１のコイル対５Ａの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値は変えず、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ減少させる。
（４）「電力過剰」且つ第２のコイル対５Ｂの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ減少させ、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値は変えない。
すなわち、制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲より大きい場合には、給電効率が低い方のコイル対５に供給する電力を小さくする。

（５）「電力過小」且つ第１のコイル対５Ａの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ増加させ、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値は変えない。
（６）「電力過小」且つ第２のコイル対５Ｂの損失が小さい場合
制御装置２６は、第１のコイル対５Ａの送電側電力変換回路２３への電力指令値は変えず、第２のコイル対５Ｂの送電側電力変換回路２３への電力指令値をΔ増加させる。
すなわち、制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲より小さい場合には、給電効率が高い方のコイル対５に供給する電力を大きくする。

次に、このように構成された非接触給電システム１の給電動作について説明する。

非接触給電システム１は、図１に示すように、プラットフォーム２０に帰還した水中移動体１０に対して非接触給電を行うものである。水中移動体１０は、負荷１３の蓄電残量に基づいて、プラットフォーム２０に帰還すべきか否かを判定し、帰還すべきと判定された場合、通信装置１４，２５間の通信で現在位置を把握しながら、プラットフォーム２０に帰還する。そして、プラットフォーム２０に帰還した水中移動体１０は、プラットフォーム２０に設けられた凹部３０に進入し、給電を受ける。なお、プラットフォーム２０への帰還に必要な蓄電残量にまで蓄電残量が低下したら、帰還すべきと判定するのが普通である。

本実施形態の非接触給電システム１は、図１に示すように、プラットフォーム２０に設けられ、水中移動体１０の少なくとも一部を、隙間をあけて収容可能な凹部３０を有する。この構成によれば、プラットフォーム２０の凹部３０に水中移動体１０を隙間をあけて収容できるため、水中移動体１０は、給電中もある程度自由に動くことができる。したがって、本実施形態によれば、従来技術のような高精度な位置決め機構が不要であり、機械的な拘束手段を用いていないため、ゴミや流木の衝突等によって不意に外力が加わっても拘束手段等の機械的な破壊を伴うことなく、外力に逆らわずに、所定の位置決め状態から容易に動くことができる。このため、水中移動体１０とプラットフォーム２０との損傷を防止できる。

一方、水中移動体１０が、給電中もある程度自由に動くことができるようになると、受電コイル１１と送電コイル２１との距離が大きくなった場合に、給電効率が低下する。このため、本実施形態の非接触給電システム１は、凹部３０の向かい合う壁部３１の一方側（壁部３１Ａ側）において対向可能に設けられた第１のコイル対５Ａと、凹部３０の向かい合う壁部３１の他方側（壁部３１Ｂ側）において対向可能に設けられた第２のコイル対５Ｂと、を有する。この構成によれば、プラットフォーム２０が凹部３０の中で水中移動体１０が動いても、例えば、水中移動体１０が壁部３１Ａから遠ざかって第１のコイル対５Ａの給電効率が低下しても、逆に、水中移動体１０は壁部３１Ｂに近づくため、第２のコイル対５Ｂの給電効率が向上する。反対に、水中移動体１０が壁部３１Ｂから遠ざかって第２のコイル対５Ｂの給電効率が低下しても、逆に、水中移動体１０は壁部３１Ａに近づくため、第１のコイル対５Ａの給電効率が向上する。水中移動体１０への給電は第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂの両方を通じて行われ、一方の給電効率が低下しても他方の給電効率が向上して補うため、全体の給電効率の低下を抑制できる。

さらに、本実施形態の非接触給電システム１は、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれの給電効率に基づいて、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれに供給する電力を制御する制御装置２６を有する。この構成によれば、給電効率が高い方のコイル対５を経由して多くの電力を供給し、また、給電効率が低い方のコイル対５を経由して少ない電力を供給することにより、全体の効率をより高めて、負荷１３に必要な電力を供給することができる。

具体的に、本実施形態の制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲内である場合には、給電効率が高い方のコイル対５に供給する電力を大きくし、給電効率が低い方のコイル対５に供給する電力を小さくする。すなわち、制御装置２６は、上記（１）、（２）に示す制御によって、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂを合わせた電力を変えず、損失が小さい方のコイル対５の電力を増やす。このように、水流や海流の影響で水中移動体１０のプラットフォーム２０に対する相対位置が時間と共に変動する場合に、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれに供給する電力を、給電効率に基づいて適正に分担することにより、効率の高い給電が可能となる。

また、本実施形態の制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲より大きい場合には、給電効率が低い方のコイル対５に供給する電力を小さくする。すなわち、制御装置２６は、上記（３）、（４）に示す制御によって、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂを合わせた電力を小さくし、損失が大きい方のコイル対５の電力を減らす。このように、水流や海流の影響で水中移動体１０のプラットフォーム２０に対する相対位置が時間と共に変動し、電力過剰となった場合に、給電効率が低いコイル対５に供給する電力を適正に減らすことにより、効率の高い給電が可能となる。

また、本実施形態の、制御装置２６は、負荷１３に供給される電力が設定範囲より小さい場合には、給電効率が高い方のコイル対５に供給する電力を大きくする。すなわち、制御装置２６は、上記（５）、（６）に示す制御によって、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂを合わせた電力を大きくし、損失が小さい方のコイル対５の電力を増やす。このように、水流や海流の影響で水中移動体１０のプラットフォーム２０に対する相対位置が時間と共に変動し、電力過小となった場合に、給電効率が高いコイル対５に供給する電力を適正に増やすことにより、効率の高い給電が可能となる。

このように、上述の本実施形態によれば、水中移動体１０とプラットフォーム２０の間において、対向可能に設けられたコイル対５を用いた非接触給電を行う非接触給電システム１であって、プラットフォーム２０に設けられ、水中移動体１０の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部３０を有し、コイル対５として、凹部３０の向かい合う壁部３１の一方側において対向可能に設けられた第１のコイル対５Ａと、凹部３０の向かい合う壁部３１の他方側において対向可能に設けられた第２のコイル対５Ｂと、を含む、という構成を採用することによって、水中移動体１０とプラットフォーム２０の損傷を防止しつつ、給電効率の低下を抑制できる非接触給電システム１が得られる。
また、送電コイル２１と受電コイル１１の間に発生する非接触給電の電磁界は、壁部３１、衝撃吸収部材３５、カバー部材４を通過するが、これらは非磁性且つ非導電性の材料で形成されているため、電磁界に影響せず、これらが給電効率を低下させることはない。

なお、第１実施形態は、上記構成に限定されるものではなく、例えば以下（１）〜（４）に示す変形例を採用し得る。

（１）図３は、本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の側面方向から視た図である。図４は、本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。
この変形例では、図３に示すように、プラットフォーム２０に、水中移動体１０の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部３０Ａが設けられている。この凹部３０Ａは、籠部材２９によって形成されている。プラットフォーム２０は、送電コイル２１を支持する送電コイル支持部２７と、送電コイル支持部２７に立設し籠部材２９を支持する籠部材支持部２８と、を有する。なお、送電コイル２１は、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の樹脂部材２１ａ（例えばエポキシ樹脂等）で封止され、耐水・耐圧性を有する。
籠部材２９のうち、水中移動体１０の上側及び下側と向かい合う部分は壁部３１に、水中移動体１０の左側及び右側と向かい合う部分は壁部３２に、水中移動体１０の頭部と向かい合う部分は壁部３３に相当する。

籠部材支持部２８は、凹部３０Ａの上下で互いに向かい合う壁部３１を支持する構成となっている。籠部材支持部２８は、非接触給電で発生する電磁界に影響しないように、送電コイル２１から離間して設けられている。この籠部材支持部２８は、例えばコンクリートや鋼材等から形成されている。なお、籠部材支持部２８を、後述する籠部材２９と同じように、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材料で形成すれば、送電コイル２１の近くに配置することもできる。

籠部材２９は、図３に示すように、略Ｕ字断面形状を有する。また、籠部材２９は、図４に示すように、略矩形に開口している。この籠部材２９は、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材料（例えば、繊維強化プラスチック）で形成された紐ないし平紐を網状に組み合わせ、若しくは編み込んで構成され、弾力性を有する。
この変形例によれば、凹部３０Ａが籠部材２９から形成されて弾力性を有するため、水流等で水中移動体１０が移動して籠部材２９、すなわち壁部３１，３２，３３と接触しても損傷しないようにすることができる。また、この変形例においても、第１のコイル対５Ａの受電コイル１１と送電コイル２１との間の距離と、第２のコイル対５Ｂの受電コイル１１と送電コイル２１との距離が、一方が増加すれば他方が減少するという関係にあるため、上記と同様の作用効果を得ることができる。

（２）図５は、本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。図６は、図５における矢視Ｂ図である。
この変形例では、図５に示すように、水中移動体１０の側部に受電コイル１１が設けられ、側方から非接触給電を受ける構成となっている。プラットフォーム２０に設けられた凹部３０Ｂは、上方に開口し、直線的に延在する溝形状を有する。送電コイル２１は、凹部３０Ｂの左右で向かい合う壁部３１の背後にそれぞれ設けられている。なお、凹部３０Ｂの向かい合う壁部３１の一方側（壁部３１Ａ側）において対向可能に設けられた第１のコイル対５Ａと、凹部３０Ｂの向かい合う壁部３１の他方側（壁部３１Ｂ側）において対向可能に設けられた第２のコイル対５Ｂは、同軸上になくてもよく、図６では第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂが凹部３０Ｂの延在方向において距離Ｌでずれて形成されている例を示している。
この変形例においても、第１のコイル対５Ａの受電コイル１１と送電コイル２１との間の距離と、第２のコイル対５Ｂの受電コイル１１と送電コイル２１との距離が、一方が増加すれば他方が減少するという関係にあるため、上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、側方から給電し、水平方向の相対的な位置変化を許容できるので、この変形例は水上移動体への適用にも適している。

（３）図７は、本発明の第１実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。
この変形例では、図７に示すように、プラットフォーム２０に、長円状（略楕円状）に開口する凹部３０Ｃが設けられている。送電コイル２１は、凹部３０Ｃの上下で向かい合う壁部３１の背後にそれぞれ設けられている。送電コイル２１は、壁部３１の湾曲形状に沿って凹状に湾曲している。一方、受電コイル１１は、壁部３１の湾曲形状に沿って凸状に湾曲している。
この変形例においても、第１のコイル対５Ａの受電コイル１１と送電コイル２１との間の距離と、第２のコイル対５Ｂの受電コイル１１と送電コイル２１との距離が、一方が増加すれば他方が減少するという関係にあるため、上記と同様の作用効果を得ることができる。
なお、送電コイル２１と受電コイル１１との距離が増加するが、送電コイル２１や受電コイル１１が湾曲しておらず平面形状であってもよいし、平面形状の小型コイルを複数個組み合わせて屈曲断面形状としてもよい。

（４）さらに、後述する第２実施形態およびその一変形例と同様に、垂直に立設する板形状のコイル支持部の表裏に送電コイル２１をそれぞれ設けてもよいし、中空のコイル支持部の相対する面の内側に送電コイル２１をそれぞれ設けてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図８は、本発明の第２実施形態における非接触給電システム１を水中移動体１０の側面方向から視た図である。図９は、図８における矢視Ｃ図であり、本発明の第２実施形態における非接触給電システムの全体構成図である。本実施形態では、図９に示すように、水中移動体１０が送電装置であり、水中に設けられたプラットフォーム２０が受電装置である。水中移動体１０は、プラットフォーム２０に対して相対移動可能とされている。

水中移動体１０は、水中を無軌道で航行できる自律型の無人水中航走体であり、第１実施形態におけると同様に、海中探査用のミッション用機器（不図示）を搭載していてもよい。また、水中移動体１０には、航行速度や航行方向を制御するために、例えば、後部にメインスラスタ２、後部上下にラダー３（上下舵ヒレ）があり、前部に垂直スラスタ（不図示）、水平スラスタ（不図示）等がある。なお、水中移動体１０の制御の方法は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

水中移動体１０は、図８及び図９に示すように、送電コイル２１を有する。送電コイル２１は、水中移動体１０の底部に垂直に立設する板形状の送電コイル支持部２７Ａの表裏にそれぞれ設けられている。送電コイル２１は、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の樹脂部材２１ａ（例えばエポキシ樹脂等）で封止され、耐水・耐圧性を有する。樹脂部材２１ａは、表面が滑らかに成型されており、航行の妨げとなる流体抵抗を小さくすることができる。

水中移動体１０には、さらに、送電側直流交流変換回路２２と、送電側電力変換回路２３と、電源２４と、通信装置２５と、制御装置２６とが設けられている。
送電側直流交流変換回路２２、送電側電力変換回路２３の構成は、第１実施形態と同様のため説明を省略する。
電源２４は、プラットフォーム２０が有する負荷１３（蓄電デバイス）（後述）を満充電するために必要な電力を蓄えることが可能な２次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池や大容量の電気二重層キャパシタ等である。電源２４は、水中移動体１０の駆動動力源を兼ねていてもよいし、兼ねていなくてもよい。

通信装置２５は、プラットフォーム２０と通信を行うためのものである。通信装置２５と通信装置１４（後述）は、水中における水中移動体１０の測位に、超音波を用いた音響測位を行ってもよい。また、水中の測位として、慣性航行法を採用してもよいし、航行精度を上げるため、当該音響測位と併用してもよい。測位の方法は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

制御装置２６は、通信装置２５と接続されており、水中移動体１０（本体部）の少なくとも一部（送電コイル支持部２７Ａ）が凹部３０Ｄ（後述）に収容されたことを確認した後、送電側電力変換回路２３を動作させ、水中移動体１０とプラットフォーム２０との間において、対向可能に設けられた第１のコイル対５Ａ（後述）と第２のコイル対５Ｂ（後述）を用いた非接触給電を行わせる。この制御装置２６は、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれの給電効率に基づいて、第１のコイル対５Ａと第２のコイル対５Ｂのそれぞれに供給する電力を制御するようになっている。

具体的に、制御装置２６は、水中移動体１０からプラットフォーム２０に通信装置２５、通信装置１４（後述）を用いて、第１のコイル対５Ａを形成している受電コイル１１（後述）と接続された受電側電力変換回路１２（後述）が受電している電力（Pr_1：測定値）と、第２のコイル対５Ｂを形成している受電コイル１１（後述）と接続された受電側電力変換回路１２（後述）が受電している電力（Pr_2：測定値）と、負荷１３（後述）の充電に必要な電力（Pbatt：バッテリーコントローラ（不図示）からの出力値）と、を取得する。電力の測定方法は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

また、制御装置２６は、第１のコイル対５Ａを形成している送電コイル２１と送電側直流交流変換回路２２を介して接続された送電側電力変換回路２３が供給している電力（Ps_1：測定値）と、第２のコイル対５Ｂを形成している送電コイル２１と送電側直流交流変換回路２２を介して接続された送電側電力変換回路２３が供給している電力（Ps_2：測定値）と、を取得する。電力の測定方法、は第１実施形態と同様なので説明を省略する。なお、Ps_1、Pr_1、Ps_2、Pr_2、Pbattは、いずれも時間的に変化する値である。
制御装置２６の動作、給電効率の判定、電力指令値の変化のさせ方は、第１実施形態と同様である。

プラットフォーム２０は、たとえば海底に設けられ、海底の温度や振動を測定・記録する機器（不図示）を有する。プラットフォーム２０には負荷１３として、これらの機器を駆動する動力源として十分な電力を蓄えることが可能な蓄電デバイスが設けられている。機器に電力を供給することにより蓄電デバイスの蓄電残量は低下していくが、蓄電デバイスの蓄電残量が低下したときに、水中移動体１０がプラットフォーム２０に接近し、水中移動体１０から蓄電デバイスに非接触給電により電力を供給して充電し、蓄電デバイスを満充電にすることにより（後述）、プラットフォーム２０に搭載された機器を継続的に動作させることができる。蓄電デバイスの具体的な構成は、第１実施形態と同様である。

プラットフォーム２０は、図８及び図９に示すように、受電コイル１１を有する。プラットフォーム２０は水中移動体１０の少なくとも一部（送電コイル支持部２７Ａ）を隙間をあけて収容可能な凹部３０Ｄを有し、受電コイル１１が、凹部３０Ｄの左右で向かい合う壁部３１の内側にそれぞれ設けられている。受電コイル１１は、十分な耐水性・耐圧性を有し、且つ、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材質（プラスチック、繊維強化プラスチック等）で構成したカバー部材４の背後に設けられている。
凹部３０Ｄの向かい合う壁部３１の一方側（壁部３１Ａ側）において対向可能に設けられた受電コイル１１（受電装置の第１のコイル）と送電コイル２１（送電装置の第１のコイル）とは、第１のコイル対５Ａを形成する。また、凹部３０Ｄの向かい合う壁部３１の他方側（壁部３１Ｂ側）において対向可能に設けられた受電コイル１１（受電装置の第２のコイル）と送電コイル２１（送電装置の第２のコイル）とは、第２のコイル対５Ｂを形成する。
受電コイル１１や送電コイル２１の形状・大きさや方式、磁界共鳴方式に基づく非接触給電の構成は、第１実施形態におけると同様なので説明を省略する。

さらに、プラットフォーム２０には、受電側電力変換回路１２と、通信装置１４とが設けられている。受電側電力変換回路１２は第１実施形態と同様なので説明を省略する。通信装置１４は水中移動体１０に設けられた通信装置２５との間で通信を行う。通信装置１４の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。

次に、このように構成された第２実施形態における非接触給電システム１の給電動作について説明する。

非接触給電システム１は、図８及び図９に示すように、プラットフォーム２０に接近した水中移動体１０から非接触給電を行うものである。水中移動体１０は、負荷１３の蓄電残量に基づいて、プラットフォーム２０に接近すべきか否かを判定し、接近すべきと判定された場合、通信装置１４，２５間の通信で現在位置を把握しながら、プラットフォーム２０に接近する。そして、プラットフォーム２０に接近した水中移動体１０は、水中移動体１０の少なくとも一部（送電コイル支持部２７Ａ）が凹部３０Ｄに収容されるように接近し、給電を行う。

第２実施形態においても、第１のコイル対５Ａの受電コイル１１と送電コイル２１との間の距離と、第２のコイル対５Ｂの受電コイル１１と送電コイル２１との距離が、一方が増加すれば他方が減少するという関係にあるため、第１実施形態と同様の動作により、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、送電コイル２１と受電コイル１１の間に発生する非接触給電の電磁界は、樹脂部材２１ａ、カバー部材４を通過するが、これらは非磁性且つ非導電性の材料で形成されているため、電磁界に影響せず、これらが給電効率を低下させることはない。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態およびその変形例と同様に、種々の凹部の形状・形態、コイルの配置・形態、が可能である。
また、第２実施形態は、上記構成に限定されるものではなく、例えば以下に示す変形例を採用し得る。

図１０は、本発明の第２実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１の送電コイル支持部２７Ｂ及び送電コイル２１を水中移動体１０の側面方向から視た図である。図１１は、本発明の第２実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１の送電コイル支持部２７Ｂ及び送電コイル２１を水中移動体１０の下面方向から視た図である。
この変形例では、送電コイル支持部２７Ｂは中空であり、その左右の相対する面の内側に、それぞれ送電コイル２１が設けられている。送電コイル支持部２７Ｂの外面は、流線形形状であり、水中移動体１０が水中を移動するときに航行の妨げとなる流体抵抗を小さくことができる。また、送電コイル支持部２７Ｂは耐水・耐圧性を有し、送電コイル２１で発生する非接触給電の磁界が通過する領域は非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材料、例えば樹脂で形成されている。すなわち、送電コイル支持部２７Ｂは、樹脂部材２１ａを兼ねている。なお、水中移動体１０のその他の部分、及びプラットフォーム２０は、図８及び図９に示すものと同じである。
この変形例においても、第１のコイル対５Ａの受電コイル１１と送電コイル２１との間の距離と、第２のコイル対５Ｂの受電コイル１１と送電コイル２１との距離が、一方が増加すれば他方が減少するという関係にあり、上記と同様の作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１２は、本発明の第３実施形態における非接触給電システム１の要部構成図である。図１３は、本発明の第３実施形態における非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。
図１２に示すように、第３実施形態では、プラットフォーム２０の構成、及び、スクレーパ部材４０が設けられている点で、上記実施形態と異なる。

第３実施形態のプラットフォーム２０では、送電コイル２１が十分な耐水性・耐圧性を有し、且つ、非接触給電に使われる電磁界を通過させる非磁性且つ非導電性の材質（プラスチック、繊維強化プラスチック等）で構成したカバー部材６の背後に設けられている。カバー部材６は、プラットフォーム２０に設けられた凹部３０の壁部３１に対して突出して設けられている。カバー部材６は、送電コイル２１の正面方向（図１２において紙面下方向）をカバーする対向面６ａが平面に形成されている。また、水中移動体１０に設けられているカバー部材４は、受電コイル１１の正面方向（図１２において紙面上方向）をカバーする対向面４ａが平面に形成されている。なお、受電コイル１１及び送電コイル２１は、カバー部材４及びカバー部材６で囲わずに、非接触給電の電磁界を妨げない非磁性且つ非導電性の樹脂材に封入し、耐圧・耐水性を有する樹脂モールドの外形を形成する構成であってもよい。

スクレーパ部材４０は、水中移動体１０とプラットフォーム２０との相対移動に伴って受電コイル１１と送電コイル２１の間（コイル対５の間）に存在する異物、特にカバー部材４、６に付着した異物を払い除けるものである。水中では、カバー部材４，６に異物として生物やヘドロ等が付着し、さらに水中に投棄されたゴミ等に異物として金属が含まれていることがあり、金属がヘドロによりカバー部材４、６に付着していることもある。スクレーパ部材４０は、このような異物を払い除けるために設けられている。第３実施形態の非接触給電システム１は、水中移動体１０に設けられたスクレーパ部材４０Ａと、プラットフォーム２０に設けられたスクレーパ部材４０Ｂとを有する。

スクレーパ部材４０Ａは、カバー部材４の対向面４ａから突出して設けられている。スクレーパ部材４０Ａは、水中移動体１０の凹部３０に対する進入方向において、受電コイル１１よりも前方に設けられている。一方、スクレーパ部材４０Ｂは、カバー部材６の対向面６ａからスクレーパ部材４０Ａと同等の高さで突出して設けられている。スクレーパ部材４０Ｂは、水中移動体１０の凹部３０に対する進入方向において、送電コイル２１よりも後方に設けられている。

このようなスクレーパ部材４０は、断面視で三角形状を有する棒状に形成されている。スクレーパ部材４０は、非磁性且つ非導電性を有し、その先端部が相手方（カバー部材４，６）を擦っても傷付けない可撓性を有する材質（プラスチック、繊維強化プラスチック、ゴム等）で構成することが好ましい。なお、スクレーパ部材４０は、非接触給電の電磁界を妨げない位置に配置するならば、金属材で構成してもよい。

次に、このように構成された非接触給電システム１の給電前の動作について説明する。

水中では、カバー部材４の対向面４ａやカバー部材６の対向面６ａに、異物としての生物（貝類等）やヘドロ等が付着し、また、水中に投棄されたゴミに異物としての金属（空き缶等）が浮遊していたり、金属がヘドロによりカバー部材４の対向面４ａやカバー部材６の対向面６ａに付着していることがある。カバー部材４の対向面４ａやカバー部材６の対向面６ａに異物が付着している場合、受電コイル１１と送電コイル２１が異物の分だけ遠ざかってしまうため、給電効率が低下したり、給電不能となる可能性がある。また、カバー部材４の対向面４ａやカバー部材６の対向面６ａに金属の異物が浮遊ないし付着している場合、非接触給電の電磁界を妨げてしまう。

このため、第３実施形態の非接触給電システム１は、水中移動体１０とプラットフォーム２０との相対移動に伴って受電コイル１１と送電コイル２１の間に存在する異物を払い除けるスクレーパ部材４０を有する。この構成によれば、水中移動体１０を上下乃至左右動させて、スクレーパ部材４０Ａをカバー部材６の対向面６ａに押し当てると共に、スクレーパ部材４０Ｂをカバー部材４の対向面４ａに押し当てて、押し当てた状態を保ったまま水中移動体１０を前進させることにより、受電コイル１１と送電コイル２１との間に存在する異物を払い除けることができる。この場合、水中移動体１０の移動（航行）の軌跡は、図１２に矢印で示したようになる。

具体的には、水中移動体１０は、通信装置１４，２５による外部からの誘導乃至自律移動により、凹部３０における給電のための初期位置（スクレーパ部材４０Ａがスクレーパ部材４０Ｂを通過した辺り）まで移動する。次に、水中移動体１０は、浮き上がるように浮力を設定する（例えば、水中移動体１０のバラストを捨てる、水中移動体１０の中のバラスト水を圧縮空気で排除する、水中移動体１０が予め浮き上がるように浮力が設定されている）、若しくは垂直スラスタの駆動によって上昇する。水中移動体１０が上昇すると、スクレーパ部材４０Ａがカバー部材６の対向面６ａに押し当てられ、また、スクレーパ部材４０Ｂがカバー部材４の対向面４ａに押し当てられる。

次に、水中移動体１０は、受電コイル１１と送電コイル２１とが対向する位置（非接触給電が可能な位置）まで前進する。このとき、スクレーパ部材４０Ａがカバー部材６の対向面６ａの異物を除去し、スクレーパ部材４０Ｂがカバー部材４の対向面４ａの異物を除去する。その後、非接触給電を行い、その非接触給電が終了したら、水中移動体１０は、下降するように浮力を設定する（バラスト水を取り込む等）、若しくは垂直スラスタの駆動によって下降する。水中移動体１０は、スクレーパ部材４０Ａとスクレーパ部材４０Ｂとが当たらない位置まで下降したら、プラットフォーム２０から離れる。

以上のように、第３実施形態によれば、受電コイル１１と送電コイル２１の間に存在する異物を払い除けることができるため、非接触給電の給電効率が低下したり、給電不能となることを防止することができる。また、第３実施形態によれば、水中移動体１０に本来備わっている移動機能を利用して異物を排除できため、水中での保守が困難な可動式の異物排除機構を設ける必要がなく、保守が簡単な異物排除を実現できる。

なお、第３実施形態は上記構成に限定されるものではなく、例えば以下（１）〜（３）に示す変形例を採用し得る。

（１）図１４は、本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。図１５は、本発明の第３実施形態の一変形例に係る水中移動体１０の平面図である。
この変形例では、図１４に示すように、水中移動体１０に設けられたスクレーパ部材４０Ｃが正面視で凸状に湾曲している。また、スクレーパ部材４０Ｃが設けられたカバー部材４の対向面４ａ及び受電コイル１１も正面視で凸状に湾曲している。一方、プラットフォーム２０に設けられたスクレーパ部材４０Ｄは、スクレーパ部材４０Ｃに対応して正面視で凹状に湾曲している。また、スクレーパ部材４０Ｄが設けられたカバー部材６の対向面６ａ及び送電コイル２１も正面視で凹状に湾曲している。この変形例の場合、凹部３０の開口が矩形でなく、円状ないし長円状であってもよい（上述した図７参照）。
また、この変形例では、図１５に示すように、水中移動体１０に設けられたスクレーパ部材４０Ｃが平面視で前方に凸状に湾曲している。一方、プラットフォーム２０に設けられたスクレーパ部材４０Ｄも、スクレーパ部材４０Ｃに対応して正面視で前方に凸状に湾曲している。
この変形例によれば、水中移動体１０が移動するときにスクレーパ部材４０Ｃの湾曲形状によって、上述したスクレーパ部材４０Ａを備える水中移動体１０よりも、水中で受ける抵抗を少なくすることができる。

（２）図１６は、本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。
この変形例では、図１６に示すように、水中移動体１０に設けられたスクレーパ部材４０Ｅが正面視で、幅方向において間隔をあけて設けられたヒレ状若しくはブラシ状に形成されている。一方、プラットフォーム２０に設けられたスクレーパ部材４０Ｆは、平面視で、スクレーパ部材４０Ｅと互い違いの位置関係で幅方向において間隔をあけて設けられたヒレ状若しくはブラシ状に形成されている。
この変形例によれば、水中移動体１０が移動するときにスクレーパ部材４０Ｅの隙間を水が通過することによって、上述したスクレーパ部材４０Ａを備える水中移動体１０よりも、水中で受ける抵抗を少なくすることができる。

（３）図１７は、本発明の第３実施形態の一変形例に係る非接触給電システム１を水中移動体１０の正面方向から視た図である。
この変形例では、図１７に示すように、水中移動体１０に設けられたスクレーパ部材４０Ｇに、幅方向において間隔をあけて複数の孔部４１が形成されている。なお、プラットフォーム２０には、上述したスクレーパ部材４０Ｂが設けられている。
この変形例によれば、水中移動体１０が移動するときにスクレーパ部材４０Ｇに形成された孔部４１を水が通過することによって、上述したスクレーパ部材４０Ａを備える水中移動体１０よりも、水中で受ける抵抗を少なくすることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記第１実施形態では、凹部３０がプラットフォーム２０に設けられ、プラットフォーム２０から水中移動体１０に給電する構成について説明し、上記第２実施形態では、凹部３０がプラットフォーム２０に設けられており、水中移動体１０の少なくとも一部が凹部３０に隙間をあけて収容され、水中移動体１０からプラットフォーム２０に給電する構成について説明したが、凹部３０が水中移動体１０に設けられ、水中移動体１０からプラットフォーム２０に給電する構成や、凹部３０が水中移動体１０に設けられ、プラットフォーム２０の少なくとも一部が凹部３０に隙間をあけて収容され、プラットフォーム２０から水中移動体１０に給電する構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、凹部３０の上下で互いに向かい合う壁部（例えば図１参照）もしくは左右で互いに向かい合う壁部（例えば図５参照）のそれぞれから給電すると説明したが、給電の方向は問わない。例えば、凹部３０の斜め方向に向かい合う壁部のそれぞれから給電してもよいし、壁部３１，３２のそれぞれから４方向で給電する構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、スクレーパ部材４０が水中移動体１０とプラットフォーム２０に設けられる構成について説明したが、例えば、スクレーパ部材４０が水中移動体１０のみに設けられる構成であってもよく、また、スクレーパ部材４０がプラットフォーム２０のみに設けられる構成であってもよい。

また、本発明は、水中移動体１０が有人水中航走体であっても適用可能であるし、受電装置及び送電装置の少なくともいずれか一方が、車両であっても、船舶や潜水艦、航空機等の移動体等であっても適用することができる。

また、例えば、本発明は大きな位置ずれを許容可能な磁界共鳴方式の非接触給電と組み合わせることにより特に効果を発揮するが、電磁誘導方式など他の方式の非接触給電と組み合わせてもよい。

また、例えば、上記各実施形態の構成の置換、組み合わせは適宜可能である。

１…非接触給電システム、５…コイル対、５Ａ…第１のコイル対、５Ｂ…第２のコイル対、１０…水中移動体（受電装置、送電装置、本体部）、１１…受電コイル（第１のコイル、第２のコイル）、１３…負荷、２０…プラットフォーム（送電装置、受電装置）、２１…送電コイル（第１のコイル、第２のコイル）、２６…制御装置、３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）…凹部、３１（３１Ａ，３１Ｂ）…壁部、４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ）…スクレーパ部材

Claims (14)

1. 相対的に移動可能な関係を有する受電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う送電装置であって、
   前記受電装置の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部と、
   前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、
   前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、ことを特徴とする送電装置。
2. 相対的に移動可能な関係を有する受電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う送電装置であって、
   前記受電装置には、凹部が設けられており、
   前記凹部に少なくとも一部が隙間をあけて収容可能な本体部と、
   前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、
   前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、ことを特徴とする送電装置。
3. 前記凹部の向かい合う壁部の一方側と他方側の前記コイル対のそれぞれの給電効率に基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルのそれぞれに供給する電力を制御する制御装置を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の送電装置。
4. 前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、
   前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲内である場合には、給電効率が高い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を大きくし、給電効率が低い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を小さくする、ことを特徴とする請求項３に記載の送電装置。
5. 前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、
   前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲より大きい場合には、給電効率が低い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を小さくする、ことを特徴とする請求項３または４に記載の送電装置。
6. 前記非接触給電による電力が供給される負荷を有する前記受電装置との間において前記非接触給電を行い、
   前記制御装置は、前記負荷に供給される電力が設定範囲より小さい場合には、給電効率が高い方の前記コイル対を形成するコイルに供給する電力を大きくする、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の送電装置。
7. 前記受電装置との相対移動に伴って前記コイル対の間に存在する異物を払い除けるスクレーパ部材を有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の送電装置。
8. 前記非接触給電を水中で行う、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の送電装置。
9. 相対的に移動可能な関係を有する送電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を受ける受電装置であって、
   前記送電装置の少なくとも一部を隙間をあけて収容可能な凹部と、
   前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、
   前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、ことを特徴とする受電装置。
10. 相対的に移動可能な関係を有する送電装置との間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を受ける受電装置であって、
    前記送電装置には、凹部が設けられており、
    前記凹部に少なくとも一部が隙間をあけて収容可能な本体部と、
    前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の一方側において対向可能な前記コイル対を形成する第１のコイルと、
    前記本体部に設けられ、前記凹部の向かい合う壁部の他方側において対向可能な前記コイル対を形成する第２のコイルと、を有する、ことを特徴とする受電装置。
11. 前記送電装置との相対移動に伴って前記コイル対の間に存在する異物を払い除けるスクレーパ部材を有する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受電装置。
12. 前記非接触給電を水中で受ける、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の受電装置。
13. 少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と送電装置の間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う非接触給電システムであって、
    前記送電装置として、請求項１に記載の送電装置を有すると共に、前記受電装置として、請求項１０に記載の受電装置を有する、ことを特徴とする非接触給電システム。
14. 少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と送電装置の間において、対向可能に設けられたコイル対を用いた非接触給電を行う非接触給電システムであって、
    前記送電装置として、請求項２に記載の送電装置を有すると共に、前記受電装置として、請求項９に記載の受電装置を有する、ことを特徴とする非接触給電システム。

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