JP7333938B2 - 水中無線電力伝送システム - Google Patents
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Description
淡水中または海水中において無線による電力電送を行うためのシステムであって、
送電側に設けられる送電装置と、受電側に設けられる受電装置とを備え、
前記送電装置は、2以上の導体平板を有する送電器を備え、前記受電装置は、2枚以上の導体平板を有する受電器を備え、
前記送電器の導体平板と前記受電器の該導体平板とが相互に対向して配置されるものであることを特徴とする。
前記第一の水中無線電力伝送システムであって、
前記送電器および前記受電器の各導体平板は、それぞれ送電装置または受電装置の各表面に設けられるものであり、前記送電器の前記導体平板および前記受電器の導体平板が、相互に対向して配置される状態において、該導体平板の周囲を絶縁体によって包囲されるものであることを特徴とする。
前記第二の水中無線電力伝送システムであって、
前記送電器の導体平板と前記受電器の導体平板とは、相互に同数設けられるものであり、相互に対向して形成される各組ごとに、該導体平板の周囲を絶縁体によって包囲されるものであることを特徴とする。
前記第二または第三の水中無線電力伝送システムであって、
前記絶縁体は、前記送電装置または前記受電装置のいずれか一方の表面において前記導体平板の周囲に立設されるものであり、該送電器の導体平板と該受電器の導体平板とが対向するとき、前記絶縁体が双方の導体平板を包囲するものであることを特徴とする。
前記第一~第四のいずれかの水中無線電力伝送システムであって、
前記導体平板は、正方形または円形に形成された平面を有するものであり、対向して配置される導体平板の表面形状を同じものとしていることを特徴とする。
前記第一~第五のいずれかの水中無線電力伝送システムであって、
前記送電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙と、前記受電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙とは、ともに同寸法であり、この間隙寸法は、対向する両者に形成される間隔よりも大きくなるように設けられていることを特徴とする。
前記第一~第六のいずれかの水中無線電力伝送システムであって、
前記送電側は、給電ステーションであり、前記受電側は、潜水機であり、前記送電器は、前記給電ステーションの上面に配置され、前記受電器は、前記潜水機の底面に配置されるものであることを特徴とする。
前記第一~第六のいずれかの水中無線電力伝送システムであって、
前記送電側は、適宜間隔の壁面を有する給電ステーションであり、前記受電側は、潜水機であり、前記送電器は、前記給電ステーションの壁面内側に少なくとも1つずつ分かれて配置され、前記受電器は、前記潜水機の左右両側の側面に少なくとも1つずつ分かれて配置されるものであることを特徴とする。
前記第一~第八のいずれかの水中無線電力伝送システムであって、
前記送電器および前記受電器は、信号の無線伝送に供されるものであり、前記送電装置および前記受電装置の情報を相互に伝送するものであることを特徴とする。
なお、海底まで潜水する必要が無い場合は、電力を送電する母船7よりケーブル8を介して水中給電ステーション9を浮かべてもよい。その場合、潜水機10は前記受電装置200を搭載しており、前記給電ステーション9上に着底することで無線電力伝送が行われる。
前記絶縁体壁104、105、106、107、108、および潜水機2と給電ステーション3によって囲まれた、金属平板102と金属平板202が対応配置された領域11と、金属平板103と金属平板203が対応配置された領域12は海水で満たされることになる。湖や河川では前記領域11と前記領域12は淡水に満たされることになる。
前記信号処理回路116の他端は、ラインドライバ117に接続されており、例えば、データの受信開始となる信号やデータの受信完了といった情報を伝送する。伝送された情報はラインドライバ117の出力に接続された通信トランス114を介してダイプレクサ113に入力され、さらに前記送電器101へと伝わる。そして、送電器101から前記受電器201へ情報伝送される。前記潜水機2に搭載された受電器201で受信した情報は高周波電力と同様に前記ダイプレクサ210へ入力される。入力された情報は、先に記したデータ伝送と同じようにダイプレクサ210を介して前記通信トランス217へ入力される。通信トランス217の他端は可変ゲインアンプ218に接続されており、前記可変ゲインアンプ218の出力は信号処理回路219へと入力される。このようにしてデータの受信開始となる信号やデータの受信完了といった情報は前記潜水機2へ伝わり、適宜、通信が行わる。
そして、図5、図6に示す受電器201の金属平板202、203を図9に示す金属平板25、26で表現して銅で構成し、金属平板25と金属平板26において、各金属平板の少なくとも一辺にL型の導体線路28、29を接続する。前記L型の導体線路28、29の一端を開放端とし、その開放端には、電力を取り出す配線を接続するため例えばBNCコネクタをはんだで固定するビアホール30、31をそれぞれ設ける。給電ステーション4を比誘電率3.9からなる誘電体基板27で模擬した図10に示す無線電力伝送システム13を考える。図10は図8、図9に示したY-Y’面における断面図である。図10に示す無線電力伝送システム13で実験を行う上で、絶縁体壁24を底面として垂直に立てらせる。そして、上面側となる前記L型の導体線路17、18側から海水を模擬した食塩水を注ぐため、前記絶縁体108は設けていない。
前記絶縁体壁21、22、23、24および前記誘電体基板16、27によって囲まれた、金属平板14と金属平板25が対向配置された領域32と、金属平板15と金属平板26が対向配置された領域33を、海水を模擬した濃度3.5%の食塩水で満たす。
そして、図5、図6に示す受電器201の金属平板202、203を図14に示す金属平板44、45で表現して銅で構成し、金属平板25と金属平板26において、各金属平板にL型の導体線路48、49を接続する。前記L型の導体線路48、49の一端を開放端とし、その開放端には、電力を取り出す配線を接続するため例えばBNCコネクタをはんだで固定するビアホール49、50をそれぞれ設ける。給電ステーション4を比誘電率3.9からなる誘電体基板51で模擬した図15に示す無線電力伝送システム52を考える。図15は図13、図14に示したZ-Z’面における断面図である。図15に示す無線電力伝送システム52で実験を行う上で、絶縁体壁43を底面として垂直に立てらせる。そして、上面側となる前記L型配線47、48側から海水を模擬した食塩水を注ぐため、前記絶縁体108は設けていない。
前記絶縁体壁41、42、43および前記誘電体基板36、46によって囲まれた、金属平板34と金属平板35、および金属平板44と金属平板45が対向配置された領域53を、海水を模擬した濃度3.5%の食塩水で満たす。
2、5、10 潜水機
3、9 給電ステーション
4、8 ケーブル
6 海底
7 母船
11、12、32、33、53 領域
14、15、25、26、34、35、44、45、
102、103、202、203 金属平板
16、27、36、46 誘電体基板
17、18、28、29、37、38、47,48 L型の導体線路
19、20、30、31、39、40、49、50 ビアホール
21、22、23、24、41、42、43、
104、105、106、107、108 絶縁体壁
100 送電装置
101 送電器
110 RF電源
111、212 整合回路
112、210 バラン
113、210 ダイプレクサ
114、217 通信トランス
115、218 可変ゲインアンプ
116、219 信号処理回路
117、221 ラインドライバ
200 受電装置
201 受電器
213 整流回路
214 バッテリ
215 DC/DC
216 通信モジュール
220 カメラモジュール
Claims (9)
- 淡水中または海水中において無線による電力電送を行うためのシステムであって、
送電側に設けられる送電装置と、受電側に設けられる受電装置とを備え、
前記送電装置は、2以上の導体平板を有する送電器を備え、前記受電装置は、2枚以上の導体平板を有する受電器を備え、
前記送電器の導体平板と前記受電器の導体平板とが相互に対向して配置され、
前記送電器の導体平板および前記受電器の導体平板は、それぞれ送電装置または受電装置の各表面に設けられており、
さらに、前記送電器の導体平板および前記受電器の導体平板が、相互に対向して配置される状態において、該導体平板の周囲を絶縁体によって包囲されるものであることを特徴とする水中無線電力伝送システム。 - 前記送電器の導体平板と前記受電器の導体平板とは、相互に同数設けられるものであり、相互に対向して形成される各組ごとに、該導体平板の周囲を絶縁体によって包囲されるものであることを特徴とする請求項1に記載の水中無線電力伝送システム。
- 前記絶縁体は、前記送電装置または前記受電装置のいずれか一方の表面において前記導体平板の周囲に立設されるものであり、該送電器の導体平板と該受電器の導体平板とが対向するとき、前記絶縁体が双方の導体平板を包囲するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の水中無線電力伝送システム。
- 前記導体平板は、正方形または円形に形成された平面を有するものであり、対向して配置される導体平板の表面形状を同じものとしていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の水中無線電力伝送システム。
- 前記送電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙と、前記受電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙とは、ともに同寸法であり、この間隙寸法は、対向する両者に形成される間隔よりも大きくなるように設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の水中無線電力伝送システム。
- 淡水中または海水中において無線による電力電送を行うためのシステムであって、
送電側に設けられる送電装置と、受電側に設けられる受電装置とを備え、
前記送電装置は、2以上の導体平板を有する送電器を備え、前記受電装置は、2枚以上の導体平板を有する受電器を備え、
前記送電器の導体平板と前記受電器の該導体平板とが相互に対向して配置されるものであり、
前記送電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙と、前記受電器の2以上の導体平板が相互に形成する間隙とは、ともに同寸法であり、この間隙寸法は、対向する両者に形成される間隔よりも大きくなるように設けられていることを特徴とする水中無線電力伝送システム。 - 前記送電側は、給電ステーションであり、前記受電側は、潜水機であり、前記送電器は、前記給電ステーションの上面に配置され、前記受電器は、前記潜水機の底面に配置されるものであることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の水中無線電力伝送システム。
- 前記送電側は、適宜間隔の壁面を有する給電ステーションであり、前記受電側は、潜水機であり、前記送電器は、前記給電ステーションの壁面内側に少なくとも1つずつ分かれて配置され、前記受電器は、前記潜水機の左右両側の側面に少なくとも1つずつ分かれて配置されるものであることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の水中無線電力伝送システム。
- 前記送電器および前記受電器は、信号の無線伝送に供されるものであり、前記送電装置および前記受電装置の情報を相互に伝送するものであることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の水中無線電力伝送システム。
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JP2018033251A (ja) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | 昭和飛行機工業株式会社 | 水中非接触給電装置 |
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