容量可変型コンデンサ、非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システム
【課題】容量を容易に変更可能としつつ薄厚化を図る。
【解決手段】筒状に形成された内側電極本体５１と、内側電極本体５１の挿入が可能な挿入孔４２が形成された外側電極本体４１とを備え、外側電極本体４１の挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサ３０であって、８本の内側電極本体５１と８本の外側電極本体４１とを備え、８本の外側電極本体４１が挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、８本の内側電極本体５１がその交差する向きに沿って並んだ状態で挿入方向手前側の端部が連結部５２によって連結されて一体化されている。
【解決手段】筒状に形成された内側電極本体５１と、内側電極本体５１の挿入が可能な挿入孔４２が形成された外側電極本体４１とを備え、外側電極本体４１の挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサ３０であって、８本の内側電極本体５１と８本の外側電極本体４１とを備え、８本の外側電極本体４１が挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、８本の内側電極本体５１がその交差する向きに沿って並んだ状態で挿入方向手前側の端部が連結部５２によって連結されて一体化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側電極の挿入孔に対する内側電極の挿入量を変化させることで容量を変更可能に構成された容量可変型コンデンサ、その容量可変型コンデンサを備えて構成された非接触電力伝送用アンテナ装置、その非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成された送電装置および受電装置、並びに、その送電装置や受電装置を備えて構成された非接触電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の容量可変型コンデンサとして、特開２００７−９６３１９号公報に可変容量チューブラコンデンサ（以下、単に「チューブラコンデンサ」ともいう）が開示されている。このチューブラコンデンサは、金属チューブで構成された外側電極と、外側電極内に配設された誘電体の円筒状チューブ（以下、「誘電体チューブ」という）と、金属ロッドで構成されて誘電体チューブ内に配設された内側電極とで同軸構造に構成されている。この場合、このチューブラコンデンサでは、外側電極が誘電体チューブの外周面に接した状態で誘電体チューブに固定されて両者が一体化されると共に、内側電極が誘電体チューブの内周面に接した状態で誘電体チューブに対する軸方向への移動（スライド）が許容されている。したがって、このチューブラコンデンサでは、誘電体チューブに対して内側電極をスライドさせて外側電極に対する内側電極の挿入量を変化させることにより、外側電極の内周面と内側電極の外周面とが対向する面積を変化させて、その容量を変更することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９６３１９号公報（第３−１０頁、第４−９図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のチューブラコンデンサには、以下の問題点が存在する。すなわち、従来のチューブラコンデンサでは、外側電極、誘電体チューブおよび内側電極で同軸構造に構成されている。一方、例えば非接触型電力伝送システムにおける送電装置や受電装置に搭載されたアンテナ装置では、送受電用のアンテナの製造上のバラツキや経年変化、および湿度や温度の変化などに応じて、送電用のアンテナと送電用の回路との間のインピーダンスや、受電用のアンテナと受電用の回路との間のインピーダンスを最適な整合状態とするために、容量可変型コンデンサがアンテナに並列接続されている。この場合、非接触型電力伝送システムは、各種利用形態での使用を想定して、一層の小型化や薄厚化が望まれている。したがって、送電装置や受電装置に搭載されるアンテナ装置についても、一層の薄厚化が望まれている。この場合、アンテナ装置におけるアンテナ本体については、金属薄板を所望の形状に切断したり、支持基板上の導体パターンで構成したりすることで、十分に薄厚化することが可能となっている。
【０００５】
しかしながら、インピーダンス整合用の回路については、一般的なバリアブルコンデンサよりも小型化が図られている従来のチューブラコンデンサを使用したとしても、チューブラコンデンサにおける外側電極の外径よりも薄厚に形成することができない。したがって、インピーダンス整合用の容量可変型コンデンサに求められる容量を確保しつつ、整合用の回路全体の厚みを薄厚化するには、例えば、チューブラコンデンサを長尺に形成して小径化する必要が生じる。しかしながら、チューブラコンデンサを長尺に形成した場合には、インピーダンス整合時に容量を変化させる際の外側電極に対する内側電極の相対的な移動量が多くなる（外側電極に対して内側電極を相対的に大きく移動させる必要が生じる）。
【０００６】
したがって、長尺に形成したチューブラコンデンサの容量を手動によって変更する構成を採用した場合には、内側電極（または、外側電極）を移動させる作業が煩雑となる。また、機械的に容量を変更する構成を採用した場合には、内側電極（または、外側電極）を移動させるための移動機構が大掛かりとなる。このため、従来のチューブラコンデンサには、容量を変更する作業が煩雑となる事態や、容量を変更するための移動機構が大掛かりとなる事態を招くことなく薄厚化するのが困難であるという問題点が存在する。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、容量を容易に変更可能としつつ薄厚化を図り得る容量可変型コンデンサを提供することを主目的とし、小型化が可能な非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムを提供することを他の主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の容量可変型コンデンサは、筒状または柱状に形成された内側電極と、当該内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成された外側電極とを備え、当該外側電極の前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサであって、Ｎ本（Ｎは、２以上の自然数）の前記内側電極とＮ本の前記外側電極とを備え、前記Ｎ本の外側電極が前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、前記Ｎ本の内側電極が前記交差する向きに沿って並んだ状態で当該挿入方向手前側の端部が連結されて一体化されている。
【０００９】
また、請求項２記載の容量可変型コンデンサは、請求項１記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記各内側電極のうちの少なくとも１本が筒状に形成されている。
【００１０】
さらに、請求項３記載の容量可変型コンデンサは、請求項１または２記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記挿入孔に挿入した状態の前記内側電極における外周面と前記外側電極の前記挿入孔における内周面との間に配設されて当該内側電極および当該外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、当該内側電極および当該外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えている。
【００１１】
さらに、請求項４記載の容量可変型コンデンサは、請求項１から３のいずれかに記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記Ｎ本の外側電極は、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の前記挿入孔が形成されて構成されている。
【００１２】
また、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置は、請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインがループ状に形成されたアンテナコイルとを備え、前記容量可変型コンデンサが前記アンテナコイルに接続されている。
【００１３】
また、請求項６記載の送電装置は、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して前記非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えている。
【００１４】
また、請求項７記載の受電装置は、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、当該非接触電力伝送用アンテナ装置の前記アンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えている。
【００１５】
また、請求項８記載の非接触電力伝送システムは、請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている。
【００１６】
また、請求項９記載の非接触電力伝送システムは、請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の容量可変型コンデンサによれば、筒状または柱状に形成されたＮ本の内側電極と内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成されたＮ本の外側電極とを備え、Ｎ本の外側電極を挿入孔に対する内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で連結して一体化すると共に、Ｎ本の内側電極を挿入孔に対する挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で挿入方向手前側の端部を連結して一体化したことにより、各外側電極および各内側電極を長尺化することなく、その外径を十分に小径化することができるため、静電容量を変化させる際の挿入孔に対する内側電極の挿入量の変化量が大きくなる事態を回避することができる結果、その容量を容易に変更可能としつつ、容量可変型コンデンサ全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の容量可変型コンデンサによれば、各内側電極のうちの少なくとも１本を筒状に形成したことにより、例えば、各内側電極と同径の柱状の内側電極を備えた構成と比較して、中空構造にした内側電極の分だけ、容量可変型コンデンサ全体としての重量を軽量化することができる。
【００１９】
さらに、請求項３記載の容量可変型コンデンサによれば、内側電極および外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、内側電極および外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えたことにより、各挿入孔の内周面と各内側電極の外周面との間の距離が変化して静電容量が変化する事態や、各挿入孔の内周面と各内側電極の外周面とが接触する事態を回避して、所望の静電容量を安定的に得ることができる。
【００２０】
さらに、請求項４記載の容量可変型コンデンサによれば、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の挿入孔を形成してＮ本の外側電極を一体的に構成したことにより、各外側電極を別体に形成してその後に一体化する構成と比較して、板体に対してＮ個の挿入孔を形成するだけで、各外側電極を相互に連結して一体化したものを製造することができるため、容量可変型コンデンサを確実かつ容易に製造することができる結果、その製造コストを十分に低減することができる。
【００２１】
また、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインをループ状に形成したアンテナコイルとを備え、容量可変型コンデンサをアンテナコイルに接続して構成したことにより、アンテナコイルを薄厚に形成することで、非接触電力伝送用アンテナ装置を十分に薄厚化することができる。
【００２２】
また、請求項６記載の送電装置によれば、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成したことで、送電装置自体を十分に薄厚化することができる。
【００２３】
また、請求項７記載の受電装置によれば、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成したことで、受電装置を十分に薄厚化することができる。
【００２４】
また、請求項８記載の非接触電力伝送システムでは、請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている。また、請求項９記載の非接触電力伝送システムでは、請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている。したがって、請求項８，９記載の非接触電力伝送システムによれば、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の送電装置、および薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の受電装置の少なくとも一方を備えて構成することができる結果、非接触電力伝送システム全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電力伝送システム１００の構成を示す構成図である。
【図２】送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂの構成を示す斜視図である。
【図３】容量可変型コンデンサ３０の構成を示す分解斜視図である。
【図４】容量可変型コンデンサ３０の外観斜視図である。
【図５】容量可変型コンデンサ３０の他の外観斜視図である。
【図６】容量可変型コンデンサ３０の動作原理について説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、容量可変型コンデンサ、非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムの実施の形態について説明する。
【００２７】
図１に示す非接触電力伝送システム（以下、単に「電力伝送システム」という）１００は、送電装置１および受電装置２を備え、送電装置１から受電装置２に非接触で電力を送電すると共に、受電装置２において受電した電力を負荷（一例としてバッテリ）９に対して出力することができるように構成されている。この場合、送電装置１は、送信アンテナ装置１０ａ（「非接触電力伝送用アンテナ装置」の一例）、信号発生部１１および第１処理部１２を備えて構成されている。また、受電装置２は、受信アンテナ装置１０ｂ（「非接触電力伝送用アンテナ装置」の他の一例）、直流電圧生成部２１および第２処理部２２を備えて構成されている。
【００２８】
送信アンテナ装置１０ａは、図２に示すように、アンテナコイル３１と、アンテナコイル３１の両端部３１ａ，３１ｂに対して並列に接続された容量可変型コンデンサ３０とを備えている。アンテナコイル３１は、一例として、導電性金属薄板を角枠状に切断することで導体ラインが形成されて、１ターンのコイルとして機能するように構成されている。
このアンテナコイル３１は、受電装置２における受信アンテナ装置１０ｂに配設された後述のアンテナコイル３１と電磁結合する。具体的には、送信アンテナ装置１０ａのアンテナコイル３１は、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１と共に一対の共鳴器（一対の自己共振コイル）を構成し、電磁場において共鳴する。容量可変型コンデンサ３０は、外側電極部４０および内側電極部５０を備えて構成されている。
【００２９】
外側電極部４０は、図３に示すように、一例として、導電性金属材料で形成された板体に互いに平行な８個の円形の挿入孔４２（「Ｎ＝８」の例）が形成されて構成されている。この場合、本例の容量可変型コンデンサ３０では、外側電極部４０における各挿入孔４２の周辺部位（同図において一点鎖線で区切った角筒状の部位）がそれぞれ「外部電極」に相当する外側電極本体４１として機能する。また、この外側電極部４０では、１枚の平板に８個の挿入孔４２を形成することで８本の外側電極本体４１を形成したことにより、８本の外側電極本体４１が、後述する内側電極部５０における各内側電極本体５１の各挿入孔４２に対する挿入方向（矢印Ｉの向き）と交差する向き（この例では直交する向き）に沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、互いに電気的に接続された状態となっている。
【００３０】
内側電極部５０は、８本の内側電極本体５１、連結部５２、スペーサ５３および絶縁板５４を備えている。内側電極本体５１は、「内側電極」に相当し、一例として、導電性金属材料によって外側電極部４０の挿入孔４２よりも小径の円筒状（「筒状」の一例）に形成されている（「Ｎ本の内側電極のうちの少なくとも１本」が「Ｎ＝８本」の構成の例）。この内側電極本体５１は、外側電極部４０の各挿入孔４２に対する挿入方向（矢印Ｉの向き）と交差する向きに沿って並んだ状態で挿入方向手前側の端部（同図における上側の端部）が連結部５２によって連結されて一体化されると共に、連結部５２を介して相互に電気的に接続されている。また、本例では、一例として、連結部５２が各内側電極本体５１と同じ導電性金属材料で形成されている。
【００３１】
スペーサ５３は、外側電極部４０の各挿入孔４２に挿入した状態の各内側電極本体５１における外周面と挿入孔４２における内周面との間に配設されて外側電極本体４１および内側電極本体５１の相対的なスライド（矢印Ｉ，Ｏの向きでの移動）を許容しつつ、外側電極本体４１および内側電極本体５１を相互に支持する。このスペーサ５３は、一例として、テフロン（登録商標）でリング状に形成されて、その外径が外側電極部４０における挿入孔４２の内径と同程度で、その内径が内側電極部５０における内側電極本体５１の外径と同程度に形成されている。また、本例では、一例として、各スペーサ５３が内側電極本体５１の周面に固定されて、各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成が採用されている。
【００３２】
絶縁板５４は、図４に示すように、外側電極部４０の各挿入孔４２に対して内側電極部５０の各内側電極本体５１を最も奥側まで挿入した状態において、連結部５２の端面が外側電極部４０の連結部５２側の端面に接して外側電極部４０と内側電極部５０とが電気的に接続された状態となるのを回避するための絶縁体であって、一例として、内側電極本体５１の外径と同径の８個の丸孔が形成された樹脂またはセラミック等の平板で構成されている。なお、この絶縁板５４に代えて、外側電極部４０における連結部５２との対向面に絶縁板５４と同様の絶縁板を配設してもよい（図示せず）。
【００３３】
この容量可変型コンデンサ３０は、図２に示すように、一例として、外側電極部４０がアンテナコイル３１の端部３１ａに電気的に接続され、かつ、内側電極部５０（この例では、内側電極部５０の連結部５２）がアンテナコイル３１の端部３１ｂに電気的に接続されると共に、図１に示すように、端部３１ａおよび外側電極部４０と、端部３１ｂおよび内側電極部５０とが信号発生部１１にそれぞれ接続されている。また、この送信アンテナ装置１０ａは、一例として、外側電極部４０がアンテナコイル３１と共に図示しない支持基板に固定的に取り付けられると共に、内側電極部５０が外側電極部４０に対するスライドが許容された状態で配設されている。この場合、この送信アンテナ装置１０ａでは、一例として、リニアモータによって内側電極部５０を外側電極部４０の挿入孔４２内でスライドさせる構成が採用されている（図示せず）。
【００３４】
信号発生部１１は、交流信号Ｓａｃを生成し、図示しないケーブルを介して送信アンテナ装置１０ａにおけるアンテナコイル３１の両端部３１ａ，３１ｂに供給する。第１処理部１２は、上記のリニアモータに制御信号Ｓ１を出力して、内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせる。
【００３５】
受信アンテナ装置１０ｂは、送電装置１における上記の送信アンテナ装置１０ａと同様に構成されている。なお、以下の説明において、送電装置１の送信アンテナ装置１０ａと受電装置２の受信アンテナ装置１０ｂとを区別しないときには、「アンテナ装置１０」ともいう。なお、送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂが同様に構成されている例について説明するが、これは、「非接触電力伝送システム」の「送電装置」および「受電装置」の双方が同じ構成の「アンテナ装置」を備えていることを発明の要件とするものではない。すなわち、送電装置１用のアンテナ装置、および受電装置２用のアンテナ装置において、互いに相違する形状のアンテナコイルを備えて構成することもできるし、容量や大きさが相違する容量可変型コンデンサを備えて構成することもできる。
【００３６】
直流電圧生成部２１は、一例として整流回路および平滑回路（いずれも図示せず）で構成されて、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流・平滑して、直流電圧Ｖを生成し、生成した直流電圧Ｖを負荷９に供給する。第２処理部２２は、送電装置１における送信アンテナ装置１０ａの第１処理部１２と同様にして、図示しないリニアモータに制御信号Ｓ２を出力して受信アンテナ装置１０ｂにおける容量可変型コンデンサ３０の内側電極部５０を外側電極部４０の挿入孔４２内でスライドさせる。
【００３７】
この場合、第１処理部１２や第２処理部２２が実行するインピーダンス整合処理の開始のタイミングや、目標とするインピーダンスの整合状態については、特に限定されるものではないが、一例として、特開２０１０−１３０８００号公報において出願人が開示している非接触電力システムにおける送電装置の第１処理部や受電装置の第２処理部が実行するインピーダンス整合処理と同様である。したがって、整合処理の開始タイミング等に関する詳細な説明を省略するが、この電力伝送システム１００では、出願人が開示している上記の非接触電力システムにおける第１処理部や第２処理部がインピーダンス整合処理に際して第１整合部の容量可変型コンデンサや第２整合部の容量可変型コンデンサの静電容量を変更するのと同様にして、第１処理部１２が、送信アンテナ装置１０ａにおける容量可変型コンデンサ３０の静電容量を変更して送信アンテナ装置１０ａの整合状態を良好な状態に移行させると共に、第２処理部２２が、受信アンテナ装置１０ｂにおける容量可変型コンデンサ３０の静電容量を変更して受信アンテナ装置１０ｂの整合状態を良好な状態に移行させる処理を実行する。
【００３８】
具体的には、第１処理部１２および第２処理部２２は、インピーダンス整合処理に際して、図示しないリニアモータに制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力することにより、アンテナ装置１０における容量可変型コンデンサ３０の内側電極部５０をスライドさせて静電容量を変化させる。この場合、この容量可変型コンデンサ３０では、図５，６に示すように、外側電極部４０の各挿入孔４２に内側電極部５０の各内側電極本体５１を挿入した状態において、外側電極部４０に対して内側電極部５０を矢印Ｉの向きまたは矢印Ｏの向きにスライドさせることにより、各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入長Ｌ（すなわち、各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入量）を変化させて、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積を変化（増減）させることによって静電容量を変化させる構成が採用されている。
【００３９】
より具体的には、容量可変型コンデンサ３０の静電容量を増加させるときには、内側電極部５０に対して外側電極部４０を矢印Ｉの向き（挿入方向）にスライドさせることによって挿入長Ｌを長くする。これにより、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積が増加する結果、静電容量が増加する。一方、容量可変型コンデンサ３０の静電容量を減少させるときには、内側電極部５０に対して外側電極部４０を矢印Ｏの向き（挿入方向に対する逆向き）にスライドさせることによって挿入長Ｌを短くする。これにより、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積が減少する結果、静電容量が減少する。
【００４０】
この場合、この容量可変型コンデンサ３０では、Ｎ＝８個の挿入孔４２が形成された外側電極部４０と、Ｎ＝８本の内側電極本体５１を一体化した内側電極部５０とを備えて構成されている。したがって、従来のチューブラコンデンサの外側電極部や内側電極部の直径に対して、約１／８の外径（本例では、外側電極部４０の厚み）の各外側電極本体４１、および約１／８の外径の内側電極本体５１によって従来のチューブラコンデンサと同程度の静電容量を得ることが可能となっている。
【００４１】
また、従来のチューブラコンデンサにおける外側電極や内側電極部の直径を容量可変型コンデンサ３０における各外側電極本体４１の外径（外側電極部４０の厚み）や各内側電極本体５１の直径と同程度とした場合には、容量可変型コンデンサ３０と同程度の静電容量を得るために、各外側電極本体４１（各挿入孔４２）および各内側電極本体５１の長さの８倍の長さにする必要が生じる。このため、容量可変型コンデンサ３０は、そのように構成したチューブラコンデンサと比較して十分に短尺となっており、静電容量を変化させる際に各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入長Ｌ（挿入量）を変化させるべき量も十分に少なくなっている。したがって、各内側電極本体５１をスライドさせる機構についても十分に簡易な構造となっている。
【００４２】
また、この容量可変型コンデンサ３０では、各内側電極本体５１の周面にスペーサ５３が固定されて、このスペーサ５３が各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成が採用されている。したがって、図６に示すように、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との間の距離が一定に保たれる結果、外側電極部４０に対する内側電極部５０のスライド時や、容量可変型コンデンサ３０に振動が加わった際に、がたつきに起因して、静電容量が変化したり、各外側電極本体４１と各内側電極本体５１とが接触したりする事態が回避される。また、この容量可変型コンデンサ３０では、連結部５２の端面に絶縁板５４が配設されている。したがって、図４に示すように、内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせて各内側電極本体５１を各挿入孔４２に対して最も奥側まで挿入した状態においても、外側電極部４０の端面と連結部５２の端面とが接触する事態が回避される。
【００４３】
このように、この容量可変型コンデンサ３０によれば、筒状または柱状（この例では、円筒状）に形成されたＮ本（この例では、Ｎ＝８本）の内側電極本体５１と内側電極本体５１の挿入が可能な挿入孔４２が形成されたＮ本（この例では、Ｎ＝８本）の外側電極本体４１とを備え、挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入方向と交差する向きに沿って各外側電極本体４１を並べた状態で連結して一体化すると共に、挿入孔４２に対する挿入方向と交差する向きに沿って各内側電極本体５１を並べた状態で挿入方向手前側の端部を連結部５２によって連結して一体化したことにより、各外側電極本体４１および各内側電極本体５１を長尺化することなく、その外径を十分に小径化することができるため、静電容量を変化させる際の挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入量の変化量が大きくなる事態を回避することができる結果、その容量を容易に変更可能としつつ、容量可変型コンデンサ３０全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００４４】
また、この容量可変型コンデンサ３０によれば、各内側電極本体５１のうちの少なくとも１本（この例では、すべて）を筒状に形成したことにより、例えば、各内側電極本体５１と同径の柱状の「内側電極」を備えた構成と比較して、中空構造にした内側電極本体５１の分だけ、容量可変型コンデンサ３０全体としての重量を軽量化することができる。
【００４５】
さらに、この容量可変型コンデンサ３０によれば、内側電極本体５１および外側電極本体４１の相対的なスライドを許容しつつ、内側電極本体５１および外側電極本体４１を相互に支持するリング状のスペーサ５３を備えたことにより、各挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との間の距離が変化して静電容量が変化する事態や、各挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面とが接触する事態を回避して、所望の静電容量を安定的に得ることができる。
【００４６】
さらに、この容量可変型コンデンサ３０によれば、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ（この例では、Ｎ＝８個）の挿入孔４２を形成して各外側電極本体４１を一体的に構成したことにより、「各外側電極」を別体に形成してその後に一体化する構成と比較して、板体に対してＮ個（本例では、８個）の挿入孔４２を形成するだけで、各外側電極本体４１を相互に連結して一体化したもの（外側電極部４０）を製造することができるため、容量可変型コンデンサ３０を確実かつ容易に製造することができる結果、その製造コストを十分に低減することができる。
【００４７】
また、この送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂによれば、容量可変型コンデンサ３０と、導体ラインをループ状に形成したアンテナコイル３１とを備え、容量可変型コンデンサ３０をアンテナコイル３１に接続して構成したことにより、アンテナコイル３１を薄厚に形成することで、送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂを十分に薄厚化することができる。
【００４８】
また、この送電装置１によれば、送信アンテナ装置１０ａと、交流信号Ｓａｃを発生して送信アンテナ装置１０ａに供給する信号発生部１１とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の送信アンテナ装置１０ａを備えて構成したことで、送電装置１自体を十分に薄厚化することができる。
【００４９】
また、この受電装置２によれば、受信アンテナ装置１０ｂと、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧Ｖを生成す有する薄厚の受信アンテナ装置１０ｂを備えて構成したことで、受電装置２を十分に薄厚化することができる。
【００５０】
また、この電力伝送システム１００によれば、交流信号Ｓａｃを発生して送信アンテナ装置１０ａに供給する信号発生部１１を有する送電装置１と、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧Ｖを生成する直流電圧生成部２１を有する受電装置２とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の送電装置１、および薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の受電装置２を備えて構成することができる結果、電力伝送システム１００全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００５１】
なお、容量可変型コンデンサ、非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムの構成については、上記した容量可変型コンデンサ３０、アンテナ装置１０、送電装置１、受電装置２および電力伝送システム１００の構成に限定されるものではない。例えば、静電容量の変更に際して外側電極部４０に対して内側電極部５０をスライドさせる例について説明したが、内側電極部５０を固定的に設置した状態において内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせる構成や、外側電極部４０および内側電極部５０の双方を互いにスライドさせる構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、上記の容量可変型コンデンサ３０と同様に静電容量を好適に変化させることができる。
【００５２】
この場合、リニアモータによって内側電極部５０をスライドさせる構成について説明したが、「外側電極」や「内側電極」をスライドさせるための機構はこれに限定されず、回転モータとギアとを組み合わせたスライド機構や、空気圧を利用したスライド機構（エアシリンダ）等の各種機構（図示せず）を採用して「外側電極」および「内側電極」の一方に対して他方を相対的にスライドさせることができる。また、手動によって「外側電極」や「内側電極」をスライドさせる構成を採用することもできる。
【００５３】
また、導電性金属材料の板体に互いに平行な８個の円形の挿入孔４２を形成した外側電極部４０を有する容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「Ｎ本の外部電極」の構成はこれに限定されず、別個独立して形成したＮ本の筒体を「外部電極」として、この「外部電極」を「挿入孔（筒体の内側）」に対する「内側電極」の挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で連結して一体化する構成を採用することもできる（図示せず）。このような構成を採用した場合においても、上記の容量可変型コンデンサ３０と同様にして、十分に薄厚化しつつ、静電容量を好適に変化させることができる。また、「外部電極」を「挿入孔（筒体の内側）」に対する「内側電極」の挿入方向と直交する向きに沿って並べた構成について説明したが、直交する向きに限らず、斜めに交差する方向に沿って並べた構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、十分に薄形化することができる。
【００５４】
さらに、円形の挿入孔４２、および円筒状の内側電極本体５１を有する容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「挿入孔」や「内側電極」の形状は円形に限定されず、三角形や多角形の角形の「挿入孔」や、「挿入孔」と相似形の角筒状または角柱状の「内部電極」を備えて構成することもできる。また、各スペーサ５３が内側電極本体５１の周面に固定されて、各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成の容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「リング状のスペーサ」については、「内部電極」に固定する構成に限定されず、「挿入孔」の内周面に固定する構成を採用したり、「外部電極（挿入孔）」および「内部電極」のいずれにも固定しない構成を採用したりすることができる。また、各内側電極本体５１の少なくとも１つを柱状に構成することもできる。
【００５５】
加えて、電力伝送システム１００における送電装置１および受電装置２のアンテナ装置１０に容量可変型コンデンサ３０を搭載した例について説明したが、非接触電力伝送システム１００における送電装置１および受電装置２のいずれか一方にのみ本発明に係る「容量可変型コンデンサ」を搭載してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 送電装置
２ 受電装置
１０ａ 送信アンテナ装置
１０ｂ 受信アンテナ装置
１１ 信号発生部
１２ 第１処理部
２１ 直流電圧生成部
２２ 第２処理部
３０ 容量可変型コンデンサ
３１ アンテナコイル
４０ 外側電極部
４１ 外側電極本体
４２ 挿入孔
５０ 内側電極部
５１ 内側電極本体
５２ 連結部
５３ スペーサ
５４ 絶縁板
１００ 非接触電力伝送システム
Ｉ 矢印
Ｌ 挿入長
Ｏ 矢印
Ｓ１，Ｓ２ 制御信号
Ｓａｃ 交流信号
Ｖ 直流電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側電極の挿入孔に対する内側電極の挿入量を変化させることで容量を変更可能に構成された容量可変型コンデンサ、その容量可変型コンデンサを備えて構成された非接触電力伝送用アンテナ装置、その非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成された送電装置および受電装置、並びに、その送電装置や受電装置を備えて構成された非接触電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の容量可変型コンデンサとして、特開２００７−９６３１９号公報に可変容量チューブラコンデンサ（以下、単に「チューブラコンデンサ」ともいう）が開示されている。このチューブラコンデンサは、金属チューブで構成された外側電極と、外側電極内に配設された誘電体の円筒状チューブ（以下、「誘電体チューブ」という）と、金属ロッドで構成されて誘電体チューブ内に配設された内側電極とで同軸構造に構成されている。この場合、このチューブラコンデンサでは、外側電極が誘電体チューブの外周面に接した状態で誘電体チューブに固定されて両者が一体化されると共に、内側電極が誘電体チューブの内周面に接した状態で誘電体チューブに対する軸方向への移動（スライド）が許容されている。したがって、このチューブラコンデンサでは、誘電体チューブに対して内側電極をスライドさせて外側電極に対する内側電極の挿入量を変化させることにより、外側電極の内周面と内側電極の外周面とが対向する面積を変化させて、その容量を変更することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９６３１９号公報（第３−１０頁、第４−９図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のチューブラコンデンサには、以下の問題点が存在する。すなわち、従来のチューブラコンデンサでは、外側電極、誘電体チューブおよび内側電極で同軸構造に構成されている。一方、例えば非接触型電力伝送システムにおける送電装置や受電装置に搭載されたアンテナ装置では、送受電用のアンテナの製造上のバラツキや経年変化、および湿度や温度の変化などに応じて、送電用のアンテナと送電用の回路との間のインピーダンスや、受電用のアンテナと受電用の回路との間のインピーダンスを最適な整合状態とするために、容量可変型コンデンサがアンテナに並列接続されている。この場合、非接触型電力伝送システムは、各種利用形態での使用を想定して、一層の小型化や薄厚化が望まれている。したがって、送電装置や受電装置に搭載されるアンテナ装置についても、一層の薄厚化が望まれている。この場合、アンテナ装置におけるアンテナ本体については、金属薄板を所望の形状に切断したり、支持基板上の導体パターンで構成したりすることで、十分に薄厚化することが可能となっている。
【０００５】
しかしながら、インピーダンス整合用の回路については、一般的なバリアブルコンデンサよりも小型化が図られている従来のチューブラコンデンサを使用したとしても、チューブラコンデンサにおける外側電極の外径よりも薄厚に形成することができない。したがって、インピーダンス整合用の容量可変型コンデンサに求められる容量を確保しつつ、整合用の回路全体の厚みを薄厚化するには、例えば、チューブラコンデンサを長尺に形成して小径化する必要が生じる。しかしながら、チューブラコンデンサを長尺に形成した場合には、インピーダンス整合時に容量を変化させる際の外側電極に対する内側電極の相対的な移動量が多くなる（外側電極に対して内側電極を相対的に大きく移動させる必要が生じる）。
【０００６】
したがって、長尺に形成したチューブラコンデンサの容量を手動によって変更する構成を採用した場合には、内側電極（または、外側電極）を移動させる作業が煩雑となる。また、機械的に容量を変更する構成を採用した場合には、内側電極（または、外側電極）を移動させるための移動機構が大掛かりとなる。このため、従来のチューブラコンデンサには、容量を変更する作業が煩雑となる事態や、容量を変更するための移動機構が大掛かりとなる事態を招くことなく薄厚化するのが困難であるという問題点が存在する。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、容量を容易に変更可能としつつ薄厚化を図り得る容量可変型コンデンサを提供することを主目的とし、小型化が可能な非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムを提供することを他の主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の容量可変型コンデンサは、筒状または柱状に形成された内側電極と、当該内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成された外側電極とを備え、当該外側電極の前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサであって、Ｎ本（Ｎは、２以上の自然数）の前記内側電極とＮ本の前記外側電極とを備え、前記Ｎ本の外側電極が前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、前記Ｎ本の内側電極が前記交差する向きに沿って並んだ状態で当該挿入方向手前側の端部が連結されて一体化されている。
【０００９】
また、請求項２記載の容量可変型コンデンサは、請求項１記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記各内側電極のうちの少なくとも１本が筒状に形成されている。
【００１０】
さらに、請求項３記載の容量可変型コンデンサは、請求項１または２記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記挿入孔に挿入した状態の前記内側電極における外周面と前記外側電極の前記挿入孔における内周面との間に配設されて当該内側電極および当該外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、当該内側電極および当該外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えている。
【００１１】
さらに、請求項４記載の容量可変型コンデンサは、請求項１から３のいずれかに記載の容量可変型コンデンサにおいて、前記Ｎ本の外側電極は、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の前記挿入孔が形成されて構成されている。
【００１２】
また、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置は、請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインがループ状に形成されたアンテナコイルとを備え、前記容量可変型コンデンサが前記アンテナコイルに接続されている。
【００１３】
また、請求項６記載の送電装置は、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して前記非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えている。
【００１４】
また、請求項７記載の受電装置は、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、当該非接触電力伝送用アンテナ装置の前記アンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えている。
【００１５】
また、請求項８記載の非接触電力伝送システムは、請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている。
【００１６】
また、請求項９記載の非接触電力伝送システムは、請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の容量可変型コンデンサによれば、筒状または柱状に形成されたＮ本の内側電極と内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成されたＮ本の外側電極とを備え、Ｎ本の外側電極を挿入孔に対する内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で連結して一体化すると共に、Ｎ本の内側電極を挿入孔に対する挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で挿入方向手前側の端部を連結して一体化したことにより、各外側電極および各内側電極を長尺化することなく、その外径を十分に小径化することができるため、静電容量を変化させる際の挿入孔に対する内側電極の挿入量の変化量が大きくなる事態を回避することができる結果、その容量を容易に変更可能としつつ、容量可変型コンデンサ全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の容量可変型コンデンサによれば、各内側電極のうちの少なくとも１本を筒状に形成したことにより、例えば、各内側電極と同径の柱状の内側電極を備えた構成と比較して、中空構造にした内側電極の分だけ、容量可変型コンデンサ全体としての重量を軽量化することができる。
【００１９】
さらに、請求項３記載の容量可変型コンデンサによれば、内側電極および外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、内側電極および外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えたことにより、各挿入孔の内周面と各内側電極の外周面との間の距離が変化して静電容量が変化する事態や、各挿入孔の内周面と各内側電極の外周面とが接触する事態を回避して、所望の静電容量を安定的に得ることができる。
【００２０】
さらに、請求項４記載の容量可変型コンデンサによれば、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の挿入孔を形成してＮ本の外側電極を一体的に構成したことにより、各外側電極を別体に形成してその後に一体化する構成と比較して、板体に対してＮ個の挿入孔を形成するだけで、各外側電極を相互に連結して一体化したものを製造することができるため、容量可変型コンデンサを確実かつ容易に製造することができる結果、その製造コストを十分に低減することができる。
【００２１】
また、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインをループ状に形成したアンテナコイルとを備え、容量可変型コンデンサをアンテナコイルに接続して構成したことにより、アンテナコイルを薄厚に形成することで、非接触電力伝送用アンテナ装置を十分に薄厚化することができる。
【００２２】
また、請求項６記載の送電装置によれば、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成したことで、送電装置自体を十分に薄厚化することができる。
【００２３】
また、請求項７記載の受電装置によれば、請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えて構成したことで、受電装置を十分に薄厚化することができる。
【００２４】
また、請求項８記載の非接触電力伝送システムでは、請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている。また、請求項９記載の非接触電力伝送システムでは、請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている。したがって、請求項８，９記載の非接触電力伝送システムによれば、薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の送電装置、および薄厚の容量可変型コンデンサを有する薄厚の受電装置の少なくとも一方を備えて構成することができる結果、非接触電力伝送システム全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電力伝送システム１００の構成を示す構成図である。
【図２】送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂの構成を示す斜視図である。
【図３】容量可変型コンデンサ３０の構成を示す分解斜視図である。
【図４】容量可変型コンデンサ３０の外観斜視図である。
【図５】容量可変型コンデンサ３０の他の外観斜視図である。
【図６】容量可変型コンデンサ３０の動作原理について説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、容量可変型コンデンサ、非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムの実施の形態について説明する。
【００２７】
図１に示す非接触電力伝送システム（以下、単に「電力伝送システム」という）１００は、送電装置１および受電装置２を備え、送電装置１から受電装置２に非接触で電力を送電すると共に、受電装置２において受電した電力を負荷（一例としてバッテリ）９に対して出力することができるように構成されている。この場合、送電装置１は、送信アンテナ装置１０ａ（「非接触電力伝送用アンテナ装置」の一例）、信号発生部１１および第１処理部１２を備えて構成されている。また、受電装置２は、受信アンテナ装置１０ｂ（「非接触電力伝送用アンテナ装置」の他の一例）、直流電圧生成部２１および第２処理部２２を備えて構成されている。
【００２８】
送信アンテナ装置１０ａは、図２に示すように、アンテナコイル３１と、アンテナコイル３１の両端部３１ａ，３１ｂに対して並列に接続された容量可変型コンデンサ３０とを備えている。アンテナコイル３１は、一例として、導電性金属薄板を角枠状に切断することで導体ラインが形成されて、１ターンのコイルとして機能するように構成されている。
このアンテナコイル３１は、受電装置２における受信アンテナ装置１０ｂに配設された後述のアンテナコイル３１と電磁結合する。具体的には、送信アンテナ装置１０ａのアンテナコイル３１は、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１と共に一対の共鳴器（一対の自己共振コイル）を構成し、電磁場において共鳴する。容量可変型コンデンサ３０は、外側電極部４０および内側電極部５０を備えて構成されている。
【００２９】
外側電極部４０は、図３に示すように、一例として、導電性金属材料で形成された板体に互いに平行な８個の円形の挿入孔４２（「Ｎ＝８」の例）が形成されて構成されている。この場合、本例の容量可変型コンデンサ３０では、外側電極部４０における各挿入孔４２の周辺部位（同図において一点鎖線で区切った角筒状の部位）がそれぞれ「外部電極」に相当する外側電極本体４１として機能する。また、この外側電極部４０では、１枚の平板に８個の挿入孔４２を形成することで８本の外側電極本体４１を形成したことにより、８本の外側電極本体４１が、後述する内側電極部５０における各内側電極本体５１の各挿入孔４２に対する挿入方向（矢印Ｉの向き）と交差する向き（この例では直交する向き）に沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、互いに電気的に接続された状態となっている。
【００３０】
内側電極部５０は、８本の内側電極本体５１、連結部５２、スペーサ５３および絶縁板５４を備えている。内側電極本体５１は、「内側電極」に相当し、一例として、導電性金属材料によって外側電極部４０の挿入孔４２よりも小径の円筒状（「筒状」の一例）に形成されている（「Ｎ本の内側電極のうちの少なくとも１本」が「Ｎ＝８本」の構成の例）。この内側電極本体５１は、外側電極部４０の各挿入孔４２に対する挿入方向（矢印Ｉの向き）と交差する向きに沿って並んだ状態で挿入方向手前側の端部（同図における上側の端部）が連結部５２によって連結されて一体化されると共に、連結部５２を介して相互に電気的に接続されている。また、本例では、一例として、連結部５２が各内側電極本体５１と同じ導電性金属材料で形成されている。
【００３１】
スペーサ５３は、外側電極部４０の各挿入孔４２に挿入した状態の各内側電極本体５１における外周面と挿入孔４２における内周面との間に配設されて外側電極本体４１および内側電極本体５１の相対的なスライド（矢印Ｉ，Ｏの向きでの移動）を許容しつつ、外側電極本体４１および内側電極本体５１を相互に支持する。このスペーサ５３は、一例として、テフロン（登録商標）でリング状に形成されて、その外径が外側電極部４０における挿入孔４２の内径と同程度で、その内径が内側電極部５０における内側電極本体５１の外径と同程度に形成されている。また、本例では、一例として、各スペーサ５３が内側電極本体５１の周面に固定されて、各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成が採用されている。
【００３２】
絶縁板５４は、図４に示すように、外側電極部４０の各挿入孔４２に対して内側電極部５０の各内側電極本体５１を最も奥側まで挿入した状態において、連結部５２の端面が外側電極部４０の連結部５２側の端面に接して外側電極部４０と内側電極部５０とが電気的に接続された状態となるのを回避するための絶縁体であって、一例として、内側電極本体５１の外径と同径の８個の丸孔が形成された樹脂またはセラミック等の平板で構成されている。なお、この絶縁板５４に代えて、外側電極部４０における連結部５２との対向面に絶縁板５４と同様の絶縁板を配設してもよい（図示せず）。
【００３３】
この容量可変型コンデンサ３０は、図２に示すように、一例として、外側電極部４０がアンテナコイル３１の端部３１ａに電気的に接続され、かつ、内側電極部５０（この例では、内側電極部５０の連結部５２）がアンテナコイル３１の端部３１ｂに電気的に接続されると共に、図１に示すように、端部３１ａおよび外側電極部４０と、端部３１ｂおよび内側電極部５０とが信号発生部１１にそれぞれ接続されている。また、この送信アンテナ装置１０ａは、一例として、外側電極部４０がアンテナコイル３１と共に図示しない支持基板に固定的に取り付けられると共に、内側電極部５０が外側電極部４０に対するスライドが許容された状態で配設されている。この場合、この送信アンテナ装置１０ａでは、一例として、リニアモータによって内側電極部５０を外側電極部４０の挿入孔４２内でスライドさせる構成が採用されている（図示せず）。
【００３４】
信号発生部１１は、交流信号Ｓａｃを生成し、図示しないケーブルを介して送信アンテナ装置１０ａにおけるアンテナコイル３１の両端部３１ａ，３１ｂに供給する。第１処理部１２は、上記のリニアモータに制御信号Ｓ１を出力して、内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせる。
【００３５】
受信アンテナ装置１０ｂは、送電装置１における上記の送信アンテナ装置１０ａと同様に構成されている。なお、以下の説明において、送電装置１の送信アンテナ装置１０ａと受電装置２の受信アンテナ装置１０ｂとを区別しないときには、「アンテナ装置１０」ともいう。なお、送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂが同様に構成されている例について説明するが、これは、「非接触電力伝送システム」の「送電装置」および「受電装置」の双方が同じ構成の「アンテナ装置」を備えていることを発明の要件とするものではない。すなわち、送電装置１用のアンテナ装置、および受電装置２用のアンテナ装置において、互いに相違する形状のアンテナコイルを備えて構成することもできるし、容量や大きさが相違する容量可変型コンデンサを備えて構成することもできる。
【００３６】
直流電圧生成部２１は、一例として整流回路および平滑回路（いずれも図示せず）で構成されて、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流・平滑して、直流電圧Ｖを生成し、生成した直流電圧Ｖを負荷９に供給する。第２処理部２２は、送電装置１における送信アンテナ装置１０ａの第１処理部１２と同様にして、図示しないリニアモータに制御信号Ｓ２を出力して受信アンテナ装置１０ｂにおける容量可変型コンデンサ３０の内側電極部５０を外側電極部４０の挿入孔４２内でスライドさせる。
【００３７】
この場合、第１処理部１２や第２処理部２２が実行するインピーダンス整合処理の開始のタイミングや、目標とするインピーダンスの整合状態については、特に限定されるものではないが、一例として、特開２０１０−１３０８００号公報において出願人が開示している非接触電力システムにおける送電装置の第１処理部や受電装置の第２処理部が実行するインピーダンス整合処理と同様である。したがって、整合処理の開始タイミング等に関する詳細な説明を省略するが、この電力伝送システム１００では、出願人が開示している上記の非接触電力システムにおける第１処理部や第２処理部がインピーダンス整合処理に際して第１整合部の容量可変型コンデンサや第２整合部の容量可変型コンデンサの静電容量を変更するのと同様にして、第１処理部１２が、送信アンテナ装置１０ａにおける容量可変型コンデンサ３０の静電容量を変更して送信アンテナ装置１０ａの整合状態を良好な状態に移行させると共に、第２処理部２２が、受信アンテナ装置１０ｂにおける容量可変型コンデンサ３０の静電容量を変更して受信アンテナ装置１０ｂの整合状態を良好な状態に移行させる処理を実行する。
【００３８】
具体的には、第１処理部１２および第２処理部２２は、インピーダンス整合処理に際して、図示しないリニアモータに制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力することにより、アンテナ装置１０における容量可変型コンデンサ３０の内側電極部５０をスライドさせて静電容量を変化させる。この場合、この容量可変型コンデンサ３０では、図５，６に示すように、外側電極部４０の各挿入孔４２に内側電極部５０の各内側電極本体５１を挿入した状態において、外側電極部４０に対して内側電極部５０を矢印Ｉの向きまたは矢印Ｏの向きにスライドさせることにより、各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入長Ｌ（すなわち、各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入量）を変化させて、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積を変化（増減）させることによって静電容量を変化させる構成が採用されている。
【００３９】
より具体的には、容量可変型コンデンサ３０の静電容量を増加させるときには、内側電極部５０に対して外側電極部４０を矢印Ｉの向き（挿入方向）にスライドさせることによって挿入長Ｌを長くする。これにより、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積が増加する結果、静電容量が増加する。一方、容量可変型コンデンサ３０の静電容量を減少させるときには、内側電極部５０に対して外側電極部４０を矢印Ｏの向き（挿入方向に対する逆向き）にスライドさせることによって挿入長Ｌを短くする。これにより、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との対向面積が減少する結果、静電容量が減少する。
【００４０】
この場合、この容量可変型コンデンサ３０では、Ｎ＝８個の挿入孔４２が形成された外側電極部４０と、Ｎ＝８本の内側電極本体５１を一体化した内側電極部５０とを備えて構成されている。したがって、従来のチューブラコンデンサの外側電極部や内側電極部の直径に対して、約１／８の外径（本例では、外側電極部４０の厚み）の各外側電極本体４１、および約１／８の外径の内側電極本体５１によって従来のチューブラコンデンサと同程度の静電容量を得ることが可能となっている。
【００４１】
また、従来のチューブラコンデンサにおける外側電極や内側電極部の直径を容量可変型コンデンサ３０における各外側電極本体４１の外径（外側電極部４０の厚み）や各内側電極本体５１の直径と同程度とした場合には、容量可変型コンデンサ３０と同程度の静電容量を得るために、各外側電極本体４１（各挿入孔４２）および各内側電極本体５１の長さの８倍の長さにする必要が生じる。このため、容量可変型コンデンサ３０は、そのように構成したチューブラコンデンサと比較して十分に短尺となっており、静電容量を変化させる際に各挿入孔４２に対する各内側電極本体５１の挿入長Ｌ（挿入量）を変化させるべき量も十分に少なくなっている。したがって、各内側電極本体５１をスライドさせる機構についても十分に簡易な構造となっている。
【００４２】
また、この容量可変型コンデンサ３０では、各内側電極本体５１の周面にスペーサ５３が固定されて、このスペーサ５３が各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成が採用されている。したがって、図６に示すように、各外側電極本体４１における挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との間の距離が一定に保たれる結果、外側電極部４０に対する内側電極部５０のスライド時や、容量可変型コンデンサ３０に振動が加わった際に、がたつきに起因して、静電容量が変化したり、各外側電極本体４１と各内側電極本体５１とが接触したりする事態が回避される。また、この容量可変型コンデンサ３０では、連結部５２の端面に絶縁板５４が配設されている。したがって、図４に示すように、内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせて各内側電極本体５１を各挿入孔４２に対して最も奥側まで挿入した状態においても、外側電極部４０の端面と連結部５２の端面とが接触する事態が回避される。
【００４３】
このように、この容量可変型コンデンサ３０によれば、筒状または柱状（この例では、円筒状）に形成されたＮ本（この例では、Ｎ＝８本）の内側電極本体５１と内側電極本体５１の挿入が可能な挿入孔４２が形成されたＮ本（この例では、Ｎ＝８本）の外側電極本体４１とを備え、挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入方向と交差する向きに沿って各外側電極本体４１を並べた状態で連結して一体化すると共に、挿入孔４２に対する挿入方向と交差する向きに沿って各内側電極本体５１を並べた状態で挿入方向手前側の端部を連結部５２によって連結して一体化したことにより、各外側電極本体４１および各内側電極本体５１を長尺化することなく、その外径を十分に小径化することができるため、静電容量を変化させる際の挿入孔４２に対する内側電極本体５１の挿入量の変化量が大きくなる事態を回避することができる結果、その容量を容易に変更可能としつつ、容量可変型コンデンサ３０全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００４４】
また、この容量可変型コンデンサ３０によれば、各内側電極本体５１のうちの少なくとも１本（この例では、すべて）を筒状に形成したことにより、例えば、各内側電極本体５１と同径の柱状の「内側電極」を備えた構成と比較して、中空構造にした内側電極本体５１の分だけ、容量可変型コンデンサ３０全体としての重量を軽量化することができる。
【００４５】
さらに、この容量可変型コンデンサ３０によれば、内側電極本体５１および外側電極本体４１の相対的なスライドを許容しつつ、内側電極本体５１および外側電極本体４１を相互に支持するリング状のスペーサ５３を備えたことにより、各挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面との間の距離が変化して静電容量が変化する事態や、各挿入孔４２の内周面と各内側電極本体５１の外周面とが接触する事態を回避して、所望の静電容量を安定的に得ることができる。
【００４６】
さらに、この容量可変型コンデンサ３０によれば、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ（この例では、Ｎ＝８個）の挿入孔４２を形成して各外側電極本体４１を一体的に構成したことにより、「各外側電極」を別体に形成してその後に一体化する構成と比較して、板体に対してＮ個（本例では、８個）の挿入孔４２を形成するだけで、各外側電極本体４１を相互に連結して一体化したもの（外側電極部４０）を製造することができるため、容量可変型コンデンサ３０を確実かつ容易に製造することができる結果、その製造コストを十分に低減することができる。
【００４７】
また、この送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂによれば、容量可変型コンデンサ３０と、導体ラインをループ状に形成したアンテナコイル３１とを備え、容量可変型コンデンサ３０をアンテナコイル３１に接続して構成したことにより、アンテナコイル３１を薄厚に形成することで、送信アンテナ装置１０ａおよび受信アンテナ装置１０ｂを十分に薄厚化することができる。
【００４８】
また、この送電装置１によれば、送信アンテナ装置１０ａと、交流信号Ｓａｃを発生して送信アンテナ装置１０ａに供給する信号発生部１１とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の送信アンテナ装置１０ａを備えて構成したことで、送電装置１自体を十分に薄厚化することができる。
【００４９】
また、この受電装置２によれば、受信アンテナ装置１０ｂと、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧Ｖを生成す有する薄厚の受信アンテナ装置１０ｂを備えて構成したことで、受電装置２を十分に薄厚化することができる。
【００５０】
また、この電力伝送システム１００によれば、交流信号Ｓａｃを発生して送信アンテナ装置１０ａに供給する信号発生部１１を有する送電装置１と、受信アンテナ装置１０ｂのアンテナコイル３１に発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧Ｖを生成する直流電圧生成部２１を有する受電装置２とを備えたことにより、薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の送電装置１、および薄厚の容量可変型コンデンサ３０を有する薄厚の受電装置２を備えて構成することができる結果、電力伝送システム１００全体としての厚みを十分に薄厚化することができる。
【００５１】
なお、容量可変型コンデンサ、非接触電力伝送用アンテナ装置、送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムの構成については、上記した容量可変型コンデンサ３０、アンテナ装置１０、送電装置１、受電装置２および電力伝送システム１００の構成に限定されるものではない。例えば、静電容量の変更に際して外側電極部４０に対して内側電極部５０をスライドさせる例について説明したが、内側電極部５０を固定的に設置した状態において内側電極部５０に対して外側電極部４０をスライドさせる構成や、外側電極部４０および内側電極部５０の双方を互いにスライドさせる構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、上記の容量可変型コンデンサ３０と同様に静電容量を好適に変化させることができる。
【００５２】
この場合、リニアモータによって内側電極部５０をスライドさせる構成について説明したが、「外側電極」や「内側電極」をスライドさせるための機構はこれに限定されず、回転モータとギアとを組み合わせたスライド機構や、空気圧を利用したスライド機構（エアシリンダ）等の各種機構（図示せず）を採用して「外側電極」および「内側電極」の一方に対して他方を相対的にスライドさせることができる。また、手動によって「外側電極」や「内側電極」をスライドさせる構成を採用することもできる。
【００５３】
また、導電性金属材料の板体に互いに平行な８個の円形の挿入孔４２を形成した外側電極部４０を有する容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「Ｎ本の外部電極」の構成はこれに限定されず、別個独立して形成したＮ本の筒体を「外部電極」として、この「外部電極」を「挿入孔（筒体の内側）」に対する「内側電極」の挿入方向と交差する向きに沿って並べた状態で連結して一体化する構成を採用することもできる（図示せず）。このような構成を採用した場合においても、上記の容量可変型コンデンサ３０と同様にして、十分に薄厚化しつつ、静電容量を好適に変化させることができる。また、「外部電極」を「挿入孔（筒体の内側）」に対する「内側電極」の挿入方向と直交する向きに沿って並べた構成について説明したが、直交する向きに限らず、斜めに交差する方向に沿って並べた構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、十分に薄形化することができる。
【００５４】
さらに、円形の挿入孔４２、および円筒状の内側電極本体５１を有する容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「挿入孔」や「内側電極」の形状は円形に限定されず、三角形や多角形の角形の「挿入孔」や、「挿入孔」と相似形の角筒状または角柱状の「内部電極」を備えて構成することもできる。また、各スペーサ５３が内側電極本体５１の周面に固定されて、各内側電極本体５１と共に外側電極部４０の挿入孔４２内をスライドさせられる構成の容量可変型コンデンサ３０を例に挙げて説明したが、「リング状のスペーサ」については、「内部電極」に固定する構成に限定されず、「挿入孔」の内周面に固定する構成を採用したり、「外部電極（挿入孔）」および「内部電極」のいずれにも固定しない構成を採用したりすることができる。また、各内側電極本体５１の少なくとも１つを柱状に構成することもできる。
【００５５】
加えて、電力伝送システム１００における送電装置１および受電装置２のアンテナ装置１０に容量可変型コンデンサ３０を搭載した例について説明したが、非接触電力伝送システム１００における送電装置１および受電装置２のいずれか一方にのみ本発明に係る「容量可変型コンデンサ」を搭載してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 送電装置
２ 受電装置
１０ａ 送信アンテナ装置
１０ｂ 受信アンテナ装置
１１ 信号発生部
１２ 第１処理部
２１ 直流電圧生成部
２２ 第２処理部
３０ 容量可変型コンデンサ
３１ アンテナコイル
４０ 外側電極部
４１ 外側電極本体
４２ 挿入孔
５０ 内側電極部
５１ 内側電極本体
５２ 連結部
５３ スペーサ
５４ 絶縁板
１００ 非接触電力伝送システム
Ｉ 矢印
Ｌ 挿入長
Ｏ 矢印
Ｓ１，Ｓ２ 制御信号
Ｓａｃ 交流信号
Ｖ 直流電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状または柱状に形成された内側電極と、当該内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成された外側電極とを備え、当該外側電極の前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサであって、
Ｎ本（Ｎは、２以上の自然数）の前記内側電極とＮ本の前記外側電極とを備え、前記Ｎ本の外側電極が前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、前記Ｎ本の内側電極が前記交差する向きに沿って並んだ状態で当該挿入方向手前側の端部が連結されて一体化されている容量可変型コンデンサ。
【請求項２】
前記各内側電極のうちの少なくとも１本が筒状に形成されている請求項１記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項３】
前記挿入孔に挿入した状態の前記内側電極における外周面と前記外側電極の前記挿入孔における内周面との間に配設されて当該内側電極および当該外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、当該内側電極および当該外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えている請求項１または２記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項４】
前記Ｎ本の外側電極は、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の前記挿入孔が形成されて構成されている請求項１から３のいずれかに記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインがループ状に形成されたアンテナコイルとを備え、前記容量可変型コンデンサが前記アンテナコイルに接続されている非接触電力伝送用アンテナ装置。
【請求項６】
請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して前記非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えている送電装置。
【請求項７】
請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、当該非接触電力伝送用アンテナ装置の前記アンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えている受電装置。
【請求項８】
請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている非接触電力伝送システム。
【請求項９】
請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている非接触電力伝送システム。
【請求項１】
筒状または柱状に形成された内側電極と、当該内側電極の挿入が可能な挿入孔が形成された外側電極とを備え、当該外側電極の前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入量に応じて容量が変更可能に構成された容量可変型コンデンサであって、
Ｎ本（Ｎは、２以上の自然数）の前記内側電極とＮ本の前記外側電極とを備え、前記Ｎ本の外側電極が前記挿入孔に対する前記内側電極の挿入方向と交差する向きに沿って並んだ状態で連結されて一体化されると共に、前記Ｎ本の内側電極が前記交差する向きに沿って並んだ状態で当該挿入方向手前側の端部が連結されて一体化されている容量可変型コンデンサ。
【請求項２】
前記各内側電極のうちの少なくとも１本が筒状に形成されている請求項１記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項３】
前記挿入孔に挿入した状態の前記内側電極における外周面と前記外側電極の前記挿入孔における内周面との間に配設されて当該内側電極および当該外側電極の相対的なスライドを許容しつつ、当該内側電極および当該外側電極を相互に支持するリング状のスペーサを備えている請求項１または２記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項４】
前記Ｎ本の外側電極は、導電性材料で形成された板体に互いに平行なＮ個の前記挿入孔が形成されて構成されている請求項１から３のいずれかに記載の容量可変型コンデンサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の容量可変型コンデンサと、導体ラインがループ状に形成されたアンテナコイルとを備え、前記容量可変型コンデンサが前記アンテナコイルに接続されている非接触電力伝送用アンテナ装置。
【請求項６】
請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して前記非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えている送電装置。
【請求項７】
請求項５記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、当該非接触電力伝送用アンテナ装置の前記アンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えている受電装置。
【請求項８】
請求項６記載の送電装置と、非接触電力伝送用アンテナ装置のアンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部を有する受電装置とを備えている非接触電力伝送システム。
【請求項９】
請求項７記載の受電装置と、交流信号を発生して非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部を有する送電装置とを備えている非接触電力伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３１６７（Ｐ２０１２−２３１６７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９２８８（Ｐ２０１０−１５９２８８）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
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