JP5798471B2 - キャパシタ式無接点送電装置 - Google Patents

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。

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。

特開２００８−１７２８７２号公報 特開２００９−８８１７８号公報 特開２００５−７９７８６号公報 特開２００９−８９５２０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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）。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

第一実施形態の充電器の斜視図である。 同充電器の上面図である。 同充電器の分解斜視図である。 第一実施形態における電力伝送システムを説明するための回路図である。 第二実施形態の充電器の上面図である。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (7)

1. 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キャパシタ式無接点送電装置。
2. 前記基材は、樹脂またはエラストマーからなる請求項１に記載のキャパシタ式無接点送電装置。
3. 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請求項１または請求項２に記載のキャパシタ式無接点送電装置。
4. 前記送電側電極および前記配線の前記導電材は、金属粒子を含む請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のキャパシタ式無接点送電装置。
5. 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請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のキャパシタ式無接点送電装置。
6. 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請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のキャパシタ式無接点送電装置。
7. 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請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のキャパシタ式無接点送電装置。

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