無線電力配電システム
【課題】電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給する。
【解決手段】複数の人検知センサ６を室内空間１に設置する。無線電力供給装置２において、複数の人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在するか否かを判断する。室内空間１に人が存在すると判断した場合、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない電力ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の電磁波を室内空間に送信する。室内空間１に人が存在しないと判断した場合、ＰＷsafeよりも大電力の電磁波を室内空間１に送信する。
【解決手段】複数の人検知センサ６を室内空間１に設置する。無線電力供給装置２において、複数の人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在するか否かを判断する。室内空間１に人が存在すると判断した場合、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない電力ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の電磁波を室内空間に送信する。室内空間１に人が存在しないと判断した場合、ＰＷsafeよりも大電力の電磁波を室内空間１に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁波などの波動によって無線機器へ非接触で電力を供給する無線電力配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オフィスビル等における空調制御システムは、温度，湿度等の環境情報を検出するセンサと、ダクト等の給気の吹出口に設けられて、その給気の吹出口の開度を制御するアクチュエータ、およびセンサが検出した環境情報並びにユーザからの操作指令を受けてアクチュエータの駆動制御を行う制御装置を備えて構成される。この空調制御システムでは、そのシステムを構成する機器（センサ、アクチュエータ、制御装置）間の配線作業を不要とするために、無線化が望まれている。
【０００３】
この空調制御システムにおいて、センサは、小電力で動作可能であるので、内蔵電池を電源として使用することができる。しかし、駆動部を有するアクチュエータは、動作電力として７〜１５Ｗの電力を必要とし、電池では能力不足であるため、外部電源と電線で接続して電力を供給するようにしている。
【０００４】
これに対し、近年、無線による電力の配信技術が進歩し、アクチュエータが動作可能な電力を電磁波で空間伝送することが可能となってきた。この無線によるアクチュエータへの電力の配電方式には２通りある。
【０００５】
１つの方式は、例えば特許文献１，２に示されているように、電源用の電磁波を室内に存在する人から隔絶した伝送路を介して、無線機器に電力伝送する方式（以下、閉空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
【０００６】
もう１つの方式は、例えば特許文献３，４に示されているように、電源用の電磁波を人が存在する室内空間を伝送路として、無線機器に電力伝送する方式（以下、開空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
【０００７】
なお、強い電磁波に人体が曝されていると好ましくない影響を及ぼすことが懸念されており、そのために国の指針として電波防護指針が定められている。この電波防護指針では、例えば、電磁波の周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、常時電磁波に曝される環境下（非管理環境下）では電力密度の上限値は１ｍＷ／ｃｍ2 であり、１日８時間・週５日以内の時間、電磁波に曝されている環境下（管理環境下）では電力密度の上限値は５ｍＷ／ｃｍ2 と定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２４４０１５号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４２９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６１１８７号公報
【特許文献４】特開平１１−３２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した閉空間無線電力配電方式では、電磁波が室内の人から隔絶した伝送路を通って伝送されるので人が電磁波に曝される虞がなく、大電力の電磁波を伝送することができるという利点がある反面、専用の伝送路を設置する必要があり、大きな投資が必要となる。また、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合には、大工事が必要となる。
【００１０】
一方、開空間無線電力配電方式では、専用の伝送路を設置する必要がないため、閉空間無線電力配電方式に比べて費用がかからず、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合も容易に行うことができる。しかし、人が存在する室内空間を使って電磁波が伝送されると、前述した電波防護指針を遵守する必要があり、その結果、アクチュエータを動作させるのに必要な大電力の電磁波を事実上伝送することができず、空調制御システムの完全な無線化に利用することができない。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能な無線電力配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために本発明は、室内空間へ無線によってエネルギーを波動として送信する波動送信装置と、この波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する１台以上の無線機器とを備えた無線電力配電システムにおいて、自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する複数の人検知センサを室内空間に設置し、波動送信装置に、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信し、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断された場合、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）よりも大電力の波動として定められる第２の波動を室内空間に送信する波動送信手段とを設けたものである。
【００１３】
この発明において、波動送信装置に設けられた在／不在判断手段は、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて、室内空間に人が存在するか否かを判断する。この発明において、波動を電磁波とした場合、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断されると、波動送信装置は、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち自己との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、その最短エリアに応じて人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値として定められる小電力の電磁波を室内空間に第１電磁波として送信する。在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断されると、第１の電磁波よりも大電力の電磁波して定められる第２の電磁波を室内空間に送信する。すなわち、本発明において、室内空間に人が存在すると判断された場合には、人が存在する最も近い検知エリア内の人体にも影響を与えない程度の小電力の電磁波（第１の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しないと判断された場合には、大電力の電磁波（第２の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られる。
【００１４】
ここで、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とは、電波防護指針に従えば、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とするものである。これにより、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。なお、この場合、室内空間に人が存在すると判断されると、無線機器には小電力の電磁波が送信されるようになるが、大電力の電磁波の受信時の電気エネルギーを蓄積しておけば、その蓄積された電気エネルギーによって小電力の電磁波の受信時の電源電力を確保することが可能である。また、室内空間に人が存在する場合、人が存在する最も近い検知エリア内の人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波（第１の電磁波）を室内空間に送信することにより、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器に供給するようにして、室内空間に人が存在する場合の無線機器への小電力の供給を効率的に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明では、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信するが、この場合の１つの方式として、人検知センサの各検知エリアと波動送信装置との最短距離との関係を示す第１のテーブルと、最短距離と第１の波動の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルとを用いる方式が考えられる。この方式において、波動送信手段は、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうちその検知エリアに対応する第１のテーブル中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし、この最短エリアの最短距離に応ずる第２のテーブル中の電力レベルの波動を第１の波動として室内空間に送信する。
【００１６】
なお、本発明において、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。また、第１の波動の電力レベルが大きくなるにつれ、室内空間に人が存在するか否かの判断周期を短くするようにしてもよい。すなわち、第１の波動の電力レベルが大きくなると、人体への影響も大きくなるので、第１の波動の電力レベルの決定の周期を短くして、警戒を強めるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、人検知センサは、波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器の１つとしてもよい。このようにすることにより、人検知センサへの配線が不要となり、また、室内のレイアウト変更が生じた場合でも柔軟に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数の人検知センサを室内空間に設置し、波動送信装置において、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて室内空間に人が存在するか否かを判断するようにし、室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信し、室内空間に人が存在しないと判断された場合、ＰＷsafeよりも大電力の波動として定められる第２の波動を室内空間に送信するようにしたので、室内空間に人が存在する場合、小電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しない場合、大電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。また、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器に供給するようにして、室内空間に人が存在する場合の無線機器への小電力の供給を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態（実施の形態１）を示す無線電力配電システムの構成図である。
【図２】この無線電力配電システムにおける人検知センサの設置状態を示す図である。
【図３】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのフローチャートである。
【図４】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのタイムチャートである。
【図５】この無線電力配電システムにおける配電レベル制御部で使用される距離順位と検知エリアと電力レベルとの関係を示すテーブルＴＡを示す図である。
【図６】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置の要部の機能ブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態（実施の形態２）の無線電力配電システムにおける無線電力供給装置の要部の機能ブロック図である。
【図８】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのフローチャートである。
【図９】人検知センサを多数設けた場合の配置例を示す図（天井側から見た図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明の一実施の形態（実施の形態１）を示す無線電力配電システムの構成図である。同図において、１は室内空間、２は室内空間１内に位置する無線電力供給装置、３は室内空間１内に位置する無線機器、４は外部電源、５はシステム全体の監視とアクチュエータに開度指令情報などを送信する外部コントローラ、６は人検知センサである。
【００２１】
この実施の形態において、人検知センサ６は、室内空間１に複数設置されており、自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する。この例では、簡単な例として、人検知センサ６を人検知センサ６−１〜６−４の４つとし、図２に示すように、室内空間１に分散して設置されているものとする。
【００２２】
図２において、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４はそれぞれ人検知センサ６−１，６−２，６−３，６−４の検知エリアであり、検知エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４と無線電力供給装置２との間の最短距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はＲ１＜Ｒ３＜Ｒ２＜Ｒ４とされているものとする。なお、この例では、室内空間１内の全てのエリアをカバーするように人検知センサ６を設けているが、室内空間１の人が入ることができないようなエリアは除外したりしてもよい。また、人検知センサ６の検知エリアに大小を設けたりするなどしてもよい。
【００２３】
なお、図１では分かり易いように、室内空間１内に無線電力供給装置２および無線機器３を位置させているが、室内空間１を通して相互に無線通信を行えればよく、無線電力供給装置２および無線機器３は室内空間１の外に位置していてもよい。また、この無線電力配電システムにおいて、無線電力供給装置２が本発明でいう波動送信装置に対応する。また、無線機器３は、複数設けられていてもよい。
【００２４】
無線電力供給装置２は、外部電源４からの電源の供給を受けて安定した電源電圧を生成する安定化電源部２Ａと、安定化電源部２Ａからの電源電圧を受けて動作するシステム制御部２Ｂおよび配電レベル制御部２Ｃと、室内空間１への電磁波の送信および室内空間１からの電磁波の受信をアンテナＡＮＴ１を介して行う送受信部２Ｄと、送受信部２Ｄを介して受信された外部からの情報をシステム制御部２Ｂへ送る受信制御部２Ｅとを備えている。
【００２５】
無線機器３は、駆動部を有するアクチュエータであり、モータ３Ａと、このモータ３Ａの回転を減速して駆動軸ＤＳに伝える減速部３Ｂと、モータ３Ａを駆動するドライバ部３Ｃと、減速部３Ｂを介して駆動軸ＤＳの回転角度位置を検出する位置検出部３Ｄと、位置検出部３Ｄによって検出される駆動軸ＤＳの回転角度位置のフィードバックを受けてモータ３Ａの回転をドライバ部３Ｃを介して制御する制御部３Ｅとを備えている。
【００２６】
また、無線機器３は、アンテナＡＴＮ２を介して受信した室内空間１における無線センサ（図示せず）からの温度，湿度等の環境情報および外部コントローラ５からの開度指令情報を制御部３Ｅへ送る受信部３Ｆと、制御部３Ｅからの情報をアンテナＡＴＮ２を介して室内空間１へ送信する送信部３Ｇと、アンテナＡＴＮ２を介して受信した無線電力供給装置２からの電磁波を電流に変換して整流する整流部３Ｈと、整流部３Ｈによって整流された電流による電荷を蓄える蓄電部３Ｉと、蓄電部３Ｉに蓄積された電荷から安定した電源電圧を生成する安定化電源部３Ｊとを備えている。安定化電源部３Ｊが生成する電源電圧はモータ３Ａ，ドライバ部３Ｃ，制御部３Ｅ，受信部３Ｆ，送信部３Ｇに供給される。
【００２７】
人検知センサ６は、本発明でいう無線機器の１つとして設けられ、無線電力供給装置２からの電磁波を受信し、自己の電源電力を生成して動作する機能を備えている。人検知センサ６において、６Ａは人検知部、６Ｂは制御部、６Ｃは受信部、６Ｄは送信部、６Ｅは整流部、６Ｆは蓄電部、６Ｇは安定化電源部、ＡＮＴ３はアンテナであり、安定化電源部６Ｇが生成する電源電圧は人検知部６Ａ，制御部６Ｂ，受信部６Ｃ，送信部６Ｄに供給される。
【００２８】
無線電力供給装置２において、システム制御部２Ｂや配電レベル制御部２Ｃは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御部としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
【００２９】
システム制御部２Ｂは、本実施の形態特有の機能として、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る在／不在判断機能を有している。
【００３０】
配電レベル制御部２Ｃは、本実施の形態特有の機能として、システム制御部２Ｂからの在／不在の判断結果に従って、アンテナＡＮＴ１から室内空間１へ送信する電磁波の電力レベル（配電レベル）を決定する配電レベル決定機能を有している。
【００３１】
以下、図３に示すフローチャートおよび図４に示すタイムチャートを参照しながら、この実施の形態１における無線電力供給装置２のシステム制御部２Ｂが有する在／不在判断機能および配電レベル制御部２Ｃが有する配電レベル決定機能について説明する。
【００３２】
なお、この例では、配電レベル制御部２Ｃに、空調空間１に人が存在している時の配電レベルを決定するためのテーブルとして、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４の最短距離Ｒ１〜Ｒ４を距離の短い順に順位を付けた距離順位と検知エリアと電力レベルとの関係を示すテーブルＴＡ（図５参照）が記憶されているものとする。この例では、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４の最短距離Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ２＜Ｒ４とされているので、検知エリアＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ２，ＡＲ４の順で、距離順位１位，２位，３位，４位とされている。
【００３３】
また、テーブルＴＡにおいて、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４に対応付けられる電力レベルは、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値とされ、距離順位が高くなるに従って小さな値とされている。この例では、検知エリアＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ２，ＡＲ４に対して電力レベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が対応づけられているが、この電力レベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は距離順位に応じてＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４≦ＰＷsafeとされている。
【００３４】
〔室内空間１に人が存在している場合〕
人検知センサ６は、自己の検知エリア内における人の存在を検知すると、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
【００３５】
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断する。この場合、人検知センサ６は人検知センサ６−１〜６−４の４つあり、この人検知センサ６−１〜６−４から検知結果Ｓ１〜Ｓ４が送られてくる。
【００３６】
システム制御部２Ｂは、この人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果Ｓ１〜Ｓ４に基づき、その内の１つでも人の存在を示す検知結果であった場合、室内空間１に人が存在すると判断する （図４（ａ）に示すｔ１点）。室内空間１に人が存在すると判断すると、システム制御部２Ｂは、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
【００３７】
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在する旨の判断結果が与えられると（図３：ステップＳ１０１の「在」）、その判断結果に含まれる人が存在する検知エリアの情報に基づき、その人が存在する検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとする（ステップＳ１０２）。この場合、テーブルＴＡ内の距離順位に従って、その距離順位が最も高い検知エリアを最短エリアとする。例えば、人が存在する検知エリアがＡＲ１とＡＲ４の２つであった場合、検知エリアＡＲ１の方が距離順位が高いので、検知エリアＡＲ１を最短エリアとする。
【００３８】
そして、配電レベル制御部２Ｃは、テーブルＴＡ内の電力レベルに従って、最短エリアに対応付けられている電力レベルを配電レベルとして決定する（ステップＳ１０３）。例えば、最短エリアが検知エリアＡＲ１であれば、検知エリアＡＲ１に対応付けられている電力レベルＬ１を配電レベルとする。最短エリアが検知エリアＡＲ４であれば、検知エリアＡＲ４に対応付けられている電力レベルＬ４を配電レベルとする。そして、この決定した配電レベルで、室内空間１への電磁波の送信を行う（ステップＳ１０５）。
【００３９】
この場合、テーブルＴＡにおいて検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４に対応付けられている電力レベルは、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とされている。ここで、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とは、電波防護指針で定められている人体に影響を与えない程度の電磁波であり、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とするものである。図４では、この場合の電力密度の上限値に応ずる電力レベルをＰＷsafeとして示している。
【００４０】
したがって、室内空間１に人が存在すると判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも小さい小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。また、この小電力の電磁波は、人が存在する最も近い検知エリア内の人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波とされる。これにより、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器３に供給するようにして、室内空間１に人が存在する場合の無線機器３への小電力の供給を効率的に行うことができるようになる。
【００４１】
〔室内空間１に人が存在していない場合〕
人検知センサ６は、室内空間１における人の不在を検知すると、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
【００４２】
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在しないと判断する。この場合、人検知センサ６は人検知センサ６−１〜６−４の４つあり、この人検知センサ６−１〜６−４から検知結果Ｓ１〜Ｓ４が送られてくる。
【００４３】
システム制御部２Ｂは、この人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果Ｓ１〜Ｓ４に基づき、その内の全てが人の存在を示さない検知結果であった場合、室内空間１に人が存在しないと判断する（図４（ａ）に示すｔ２点）。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
【００４４】
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在しない旨の判断結果が与えられると（図３：ステップＳ１０１の「不在」）、予め定められている電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定する（ステップＳ１０４）。そして、この決定した配電レベルで、室内空間１への電磁波の送信を行う（ステップＳ１０５）。
【００４５】
この場合の電力レベルＬｍａｘは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも大きな値であり、無線機器３の動作電力を十分確保し得る電力である。したがって、室内空間１に人が存在しないと判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも大きい大電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
【００４６】
無線電力供給装置２から送信された電磁波（小電力の電磁波、大電力の電磁波）は、室内空間１を通り、無線機器３で受信される。無線機器３において、無線電力供給装置２からの電磁波は、整流部３Ｈへ送られる。整流部３Ｈは、その電磁波を電流に変換して整流し、この整流された電流を蓄電部３Ｉに送る。蓄電部３Ｉは、蓄電部３Ｉからの電流による電荷を蓄える。
【００４７】
この場合、室内空間１に人が存在すると判断されているときには、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。室内空間１に人が存在しないと判断されているときには、無線電力供給装置２からの大電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。
【００４８】
ここで、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波より得られる電気エネルギーは小さい。しかし、この場合、蓄電部３Ｉには、室内空間１に人が存在いないと判断されていた場合の大電力の電磁波より得られる電気エネルギーが蓄えられている。室内空間１に人が存在すると判断されている場合には、この蓄電部３Ｉに蓄積されている電気エネルギーが使用され、小電力の電磁波の受信時の電源電力が確保される。
【００４９】
このようにして、本実施の形態では、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２から人体に影響を与える虞れのない小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とする無線機器３に支障なく電力を供給することができるようになる。また、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器３に供給するようにして、室内空間１に人が存在する場合の無線機器３への小電力の供給を効率的に行うことができるようになる。
【００５０】
図６にこの実施の形態１における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図を示す。無線電力供給装置２は、在／不在判断部２−１と、配電レベル決定部２−２と、テーブルＴＡおよび電力レベルＬｍａｘを記憶する記憶部２−３とを備えている。
【００５１】
この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−１は、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル決定部２−３へ送る。
【００５２】
配電レベル決定部２−３は、在／不在判断部２−１における人の在／不在の判断結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断した場合、記憶部２−３中のテーブルＴＡに従って、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、その最短エリアに対応付けられている電力レベルを配電レベルとして決定し、室内空間１に人が存在すると判断した場合、記憶部２−３中の電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定し、その決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる。
【００５３】
〔実施の形態２〕
図７はこの発明の他の実施の形態（実施の形態２）における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図である。この実施の形態２では、記憶部２−３に、人検知センサ６の各検知エリアと無線電力供給装置２との最短距離との関係を示す第１のテーブルＴＢ１と、最短距離と小電力の電磁波の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルＴＢ２と、大電力の電磁波の電力レベルＬｍａｘを記憶させている。
【００５４】
この例において、人検知センサ６−１の検知エリアＡＲ１の最短距離Ｒ１は５ｍ、人検知センサ６−２の検知エリアＡＲ２の最短距離Ｒ１は１５ｍ、人検知センサ６−３の検知エリアＡＲ３の最短距離Ｒ１は１０ｍ、人検知センサ６−４の検知エリアＡＲ４の最短距離Ｒ４は２０ｍとし、この検知エリアと最短距離との関係を第１のテーブルＴＡに書き込んでいる。
【００５５】
また、最短距離が０〜５ｍまでの範囲では電力レベルＬ１、５〜１０ｍまでの範囲では電力レベルＬ２、１０〜１５ｍまでの範囲では電力レベルＬ３、１５〜２０ｍまでの範囲では電力レベルＬ４、２０〜２５ｍまでの範囲では電力レベルＬ５、２５〜３０ｍまでの範囲では電力レベルＬ６というように、この最短距離と電力レベルとの関係を第２のテーブルＴＢ２に書き込んでいる。なお、この場合の電力レベルＬ１〜Ｌ６は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６≦ＰＷsafeとする。
【００５６】
この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−１は、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル決定部２−３へ送る。
【００５７】
配電レベル決定部２−３は、在／不在判断部２−１における人の在／不在の判断結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断した場合（図８：ステップＳ２０１の「在」）、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうちその検知エリアに対応する第１のテーブルＴＢ１中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし（ステップＳ２０２）、この最短エリアの最短距離に応ずる第２のテーブルＴＢ２中の電力レベルを配電レベルとして決定し（ステップＳ２０３）、この決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる（ステップＳ２０５）。室内空間１に人が存在しないと判断した場合（ステップＳ２０１の「不在」）、配電レベル決定部２−３は、記憶部２−３中の電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定し（ステップＳ２０４）、この決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる（ステップＳ２０５）。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１や２では、電磁波を波動として用いた場合について説明したが、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。波動が光の場合は、送信手段としてレーザ光照射手段、ＬＥＤ、電球などを用い、受信手段として太陽電池やフォトダイオードなどを用いる。また、波動が超音波の場合は、送受信手段としてピエゾ式振動子や電歪式振動子などを用いる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１や２において、無線電力供給装置２での室内空間１における人の在／不在の判断は周期的に行われるが、この在／不在の判断周期を送信する小電力の電磁波の電力レベルに応じて変化させるようにしてもよい。この場合、小電力の電磁波の電力レベルが大きくなるにつれ、室内空間１に人が在／不在の判断周期を短くするようにする。すなわち、小電力の電磁波の電力レベルが大きくなると、人体への影響も大きくなるので、小電力の電磁波の電力レベルの決定の周期を短くして、警戒を強めるようにする。
【００６０】
また、上述した実施の形態１や２では、人検知センサ６を人検知センサ６−１〜６−４の４つとしたが、２つ以上あればよく、さらにその数を増やすようにしてもよい。図９に人検知センサを多数設けた場合の配置例（天井側から見た図）を示す。同図において、Ａは送受信機（無線電力供給装置）、Ｂは無線電力配電内蔵人体検知センサ（人検知センサ）、Ｃは無電電力配電内蔵電動操作器である。この例において、無線電力配電内蔵人体検知センサＢは、照明制御など別目的として、室内空間１にすでに設置されている。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の無線電力配電システムは、電磁波などの波動によって無線機器へ非接触で電力を供給するシステムとして、建物だけではなく、工場の執務室や作業場、プラントなどで作業員がいる屋外など様々な場所で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…室内空間、２…無線電力供給装置、２Ａ…安定化電源部、２Ｂ…システム制御部、２Ｃ…配電レベル制御部、２Ｄ…送受信部、２Ｅ…受信制御部、３…無線機器、３Ａ…モータ、３Ｂ…減速部、３Ｃ…ドライバ部、３Ｄ…位置検出部、３Ｅ…制御部、３Ｆ…受信部、３Ｇ…送信部、３Ｈ…整流部、３Ｉ…蓄電部、３Ｊ…安定化電源部、４…外部電源、５…外部コントローラ、６（６−１〜６−４）…人検知センサ、６Ａ…人検知部、６Ｂ…制御部、６Ｃ…受信部、６Ｄ…送信部、６Ｅ…整流部、６Ｆ…蓄電部、６Ｇ…安定化電源部、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３…アンテナ、ＤＳ…駆動軸、２−１…在／不在判断部、２−２…配電レベル決定部、２−３…記憶部、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３…検知エリア、ＴＡ，ＴＢ１，ＴＢ２…テーブル。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁波などの波動によって無線機器へ非接触で電力を供給する無線電力配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オフィスビル等における空調制御システムは、温度，湿度等の環境情報を検出するセンサと、ダクト等の給気の吹出口に設けられて、その給気の吹出口の開度を制御するアクチュエータ、およびセンサが検出した環境情報並びにユーザからの操作指令を受けてアクチュエータの駆動制御を行う制御装置を備えて構成される。この空調制御システムでは、そのシステムを構成する機器（センサ、アクチュエータ、制御装置）間の配線作業を不要とするために、無線化が望まれている。
【０００３】
この空調制御システムにおいて、センサは、小電力で動作可能であるので、内蔵電池を電源として使用することができる。しかし、駆動部を有するアクチュエータは、動作電力として７〜１５Ｗの電力を必要とし、電池では能力不足であるため、外部電源と電線で接続して電力を供給するようにしている。
【０００４】
これに対し、近年、無線による電力の配信技術が進歩し、アクチュエータが動作可能な電力を電磁波で空間伝送することが可能となってきた。この無線によるアクチュエータへの電力の配電方式には２通りある。
【０００５】
１つの方式は、例えば特許文献１，２に示されているように、電源用の電磁波を室内に存在する人から隔絶した伝送路を介して、無線機器に電力伝送する方式（以下、閉空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
【０００６】
もう１つの方式は、例えば特許文献３，４に示されているように、電源用の電磁波を人が存在する室内空間を伝送路として、無線機器に電力伝送する方式（以下、開空間無線電力配電方式と呼ぶ）である。
【０００７】
なお、強い電磁波に人体が曝されていると好ましくない影響を及ぼすことが懸念されており、そのために国の指針として電波防護指針が定められている。この電波防護指針では、例えば、電磁波の周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、常時電磁波に曝される環境下（非管理環境下）では電力密度の上限値は１ｍＷ／ｃｍ2 であり、１日８時間・週５日以内の時間、電磁波に曝されている環境下（管理環境下）では電力密度の上限値は５ｍＷ／ｃｍ2 と定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２４４０１５号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４２９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６１１８７号公報
【特許文献４】特開平１１−３２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した閉空間無線電力配電方式では、電磁波が室内の人から隔絶した伝送路を通って伝送されるので人が電磁波に曝される虞がなく、大電力の電磁波を伝送することができるという利点がある反面、専用の伝送路を設置する必要があり、大きな投資が必要となる。また、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合には、大工事が必要となる。
【００１０】
一方、開空間無線電力配電方式では、専用の伝送路を設置する必要がないため、閉空間無線電力配電方式に比べて費用がかからず、既存のオフィスビルについて、後からこのシステムを導入する場合も容易に行うことができる。しかし、人が存在する室内空間を使って電磁波が伝送されると、前述した電波防護指針を遵守する必要があり、その結果、アクチュエータを動作させるのに必要な大電力の電磁波を事実上伝送することができず、空調制御システムの完全な無線化に利用することができない。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能な無線電力配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために本発明は、室内空間へ無線によってエネルギーを波動として送信する波動送信装置と、この波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する１台以上の無線機器とを備えた無線電力配電システムにおいて、自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する複数の人検知センサを室内空間に設置し、波動送信装置に、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信し、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断された場合、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）よりも大電力の波動として定められる第２の波動を室内空間に送信する波動送信手段とを設けたものである。
【００１３】
この発明において、波動送信装置に設けられた在／不在判断手段は、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて、室内空間に人が存在するか否かを判断する。この発明において、波動を電磁波とした場合、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断されると、波動送信装置は、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち自己との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、その最短エリアに応じて人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値として定められる小電力の電磁波を室内空間に第１電磁波として送信する。在／不在判断手段によって室内空間に人が存在しないと判断されると、第１の電磁波よりも大電力の電磁波して定められる第２の電磁波を室内空間に送信する。すなわち、本発明において、室内空間に人が存在すると判断された場合には、人が存在する最も近い検知エリア内の人体にも影響を与えない程度の小電力の電磁波（第１の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しないと判断された場合には、大電力の電磁波（第２の電磁波）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られる。
【００１４】
ここで、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とは、電波防護指針に従えば、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とするものである。これにより、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。なお、この場合、室内空間に人が存在すると判断されると、無線機器には小電力の電磁波が送信されるようになるが、大電力の電磁波の受信時の電気エネルギーを蓄積しておけば、その蓄積された電気エネルギーによって小電力の電磁波の受信時の電源電力を確保することが可能である。また、室内空間に人が存在する場合、人が存在する最も近い検知エリア内の人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波（第１の電磁波）を室内空間に送信することにより、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器に供給するようにして、室内空間に人が存在する場合の無線機器への小電力の供給を効率的に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明では、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信するが、この場合の１つの方式として、人検知センサの各検知エリアと波動送信装置との最短距離との関係を示す第１のテーブルと、最短距離と第１の波動の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルとを用いる方式が考えられる。この方式において、波動送信手段は、在／不在判断手段によって室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうちその検知エリアに対応する第１のテーブル中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし、この最短エリアの最短距離に応ずる第２のテーブル中の電力レベルの波動を第１の波動として室内空間に送信する。
【００１６】
なお、本発明において、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。また、第１の波動の電力レベルが大きくなるにつれ、室内空間に人が存在するか否かの判断周期を短くするようにしてもよい。すなわち、第１の波動の電力レベルが大きくなると、人体への影響も大きくなるので、第１の波動の電力レベルの決定の周期を短くして、警戒を強めるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、人検知センサは、波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器の１つとしてもよい。このようにすることにより、人検知センサへの配線が不要となり、また、室内のレイアウト変更が生じた場合でも柔軟に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数の人検知センサを室内空間に設置し、波動送信装置において、複数の人検知センサからの検知結果に基づいて室内空間に人が存在するか否かを判断するようにし、室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している人検知センサの検知エリアのうち波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、ＰＷsafe以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を室内空間に第１の波動として送信し、室内空間に人が存在しないと判断された場合、ＰＷsafeよりも大電力の波動として定められる第２の波動を室内空間に送信するようにしたので、室内空間に人が存在する場合、小電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られ、室内空間に人が存在しない場合、大電力の波動（第１の波動）が室内空間を介して波動送信装置より無線機器に送られるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とするアクチュエータなどの無線機器に電力を供給することが可能となる。また、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器に供給するようにして、室内空間に人が存在する場合の無線機器への小電力の供給を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態（実施の形態１）を示す無線電力配電システムの構成図である。
【図２】この無線電力配電システムにおける人検知センサの設置状態を示す図である。
【図３】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのフローチャートである。
【図４】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのタイムチャートである。
【図５】この無線電力配電システムにおける配電レベル制御部で使用される距離順位と検知エリアと電力レベルとの関係を示すテーブルＴＡを示す図である。
【図６】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置の要部の機能ブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態（実施の形態２）の無線電力配電システムにおける無線電力供給装置の要部の機能ブロック図である。
【図８】この無線電力配電システムにおける無線電力供給装置のシステム制御部が有する在／不在判断機能および配電レベル制御部が有する配電レベル決定機能を説明するためのフローチャートである。
【図９】人検知センサを多数設けた場合の配置例を示す図（天井側から見た図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明の一実施の形態（実施の形態１）を示す無線電力配電システムの構成図である。同図において、１は室内空間、２は室内空間１内に位置する無線電力供給装置、３は室内空間１内に位置する無線機器、４は外部電源、５はシステム全体の監視とアクチュエータに開度指令情報などを送信する外部コントローラ、６は人検知センサである。
【００２１】
この実施の形態において、人検知センサ６は、室内空間１に複数設置されており、自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する。この例では、簡単な例として、人検知センサ６を人検知センサ６−１〜６−４の４つとし、図２に示すように、室内空間１に分散して設置されているものとする。
【００２２】
図２において、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４はそれぞれ人検知センサ６−１，６−２，６−３，６−４の検知エリアであり、検知エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４と無線電力供給装置２との間の最短距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はＲ１＜Ｒ３＜Ｒ２＜Ｒ４とされているものとする。なお、この例では、室内空間１内の全てのエリアをカバーするように人検知センサ６を設けているが、室内空間１の人が入ることができないようなエリアは除外したりしてもよい。また、人検知センサ６の検知エリアに大小を設けたりするなどしてもよい。
【００２３】
なお、図１では分かり易いように、室内空間１内に無線電力供給装置２および無線機器３を位置させているが、室内空間１を通して相互に無線通信を行えればよく、無線電力供給装置２および無線機器３は室内空間１の外に位置していてもよい。また、この無線電力配電システムにおいて、無線電力供給装置２が本発明でいう波動送信装置に対応する。また、無線機器３は、複数設けられていてもよい。
【００２４】
無線電力供給装置２は、外部電源４からの電源の供給を受けて安定した電源電圧を生成する安定化電源部２Ａと、安定化電源部２Ａからの電源電圧を受けて動作するシステム制御部２Ｂおよび配電レベル制御部２Ｃと、室内空間１への電磁波の送信および室内空間１からの電磁波の受信をアンテナＡＮＴ１を介して行う送受信部２Ｄと、送受信部２Ｄを介して受信された外部からの情報をシステム制御部２Ｂへ送る受信制御部２Ｅとを備えている。
【００２５】
無線機器３は、駆動部を有するアクチュエータであり、モータ３Ａと、このモータ３Ａの回転を減速して駆動軸ＤＳに伝える減速部３Ｂと、モータ３Ａを駆動するドライバ部３Ｃと、減速部３Ｂを介して駆動軸ＤＳの回転角度位置を検出する位置検出部３Ｄと、位置検出部３Ｄによって検出される駆動軸ＤＳの回転角度位置のフィードバックを受けてモータ３Ａの回転をドライバ部３Ｃを介して制御する制御部３Ｅとを備えている。
【００２６】
また、無線機器３は、アンテナＡＴＮ２を介して受信した室内空間１における無線センサ（図示せず）からの温度，湿度等の環境情報および外部コントローラ５からの開度指令情報を制御部３Ｅへ送る受信部３Ｆと、制御部３Ｅからの情報をアンテナＡＴＮ２を介して室内空間１へ送信する送信部３Ｇと、アンテナＡＴＮ２を介して受信した無線電力供給装置２からの電磁波を電流に変換して整流する整流部３Ｈと、整流部３Ｈによって整流された電流による電荷を蓄える蓄電部３Ｉと、蓄電部３Ｉに蓄積された電荷から安定した電源電圧を生成する安定化電源部３Ｊとを備えている。安定化電源部３Ｊが生成する電源電圧はモータ３Ａ，ドライバ部３Ｃ，制御部３Ｅ，受信部３Ｆ，送信部３Ｇに供給される。
【００２７】
人検知センサ６は、本発明でいう無線機器の１つとして設けられ、無線電力供給装置２からの電磁波を受信し、自己の電源電力を生成して動作する機能を備えている。人検知センサ６において、６Ａは人検知部、６Ｂは制御部、６Ｃは受信部、６Ｄは送信部、６Ｅは整流部、６Ｆは蓄電部、６Ｇは安定化電源部、ＡＮＴ３はアンテナであり、安定化電源部６Ｇが生成する電源電圧は人検知部６Ａ，制御部６Ｂ，受信部６Ｃ，送信部６Ｄに供給される。
【００２８】
無線電力供給装置２において、システム制御部２Ｂや配電レベル制御部２Ｃは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御部としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
【００２９】
システム制御部２Ｂは、本実施の形態特有の機能として、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る在／不在判断機能を有している。
【００３０】
配電レベル制御部２Ｃは、本実施の形態特有の機能として、システム制御部２Ｂからの在／不在の判断結果に従って、アンテナＡＮＴ１から室内空間１へ送信する電磁波の電力レベル（配電レベル）を決定する配電レベル決定機能を有している。
【００３１】
以下、図３に示すフローチャートおよび図４に示すタイムチャートを参照しながら、この実施の形態１における無線電力供給装置２のシステム制御部２Ｂが有する在／不在判断機能および配電レベル制御部２Ｃが有する配電レベル決定機能について説明する。
【００３２】
なお、この例では、配電レベル制御部２Ｃに、空調空間１に人が存在している時の配電レベルを決定するためのテーブルとして、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４の最短距離Ｒ１〜Ｒ４を距離の短い順に順位を付けた距離順位と検知エリアと電力レベルとの関係を示すテーブルＴＡ（図５参照）が記憶されているものとする。この例では、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４の最短距離Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ２＜Ｒ４とされているので、検知エリアＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ２，ＡＲ４の順で、距離順位１位，２位，３位，４位とされている。
【００３３】
また、テーブルＴＡにおいて、検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４に対応付けられる電力レベルは、人体に影響を与える虞のない所定の電力（ＰＷsafe）以下の値とされ、距離順位が高くなるに従って小さな値とされている。この例では、検知エリアＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ２，ＡＲ４に対して電力レベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が対応づけられているが、この電力レベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は距離順位に応じてＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４≦ＰＷsafeとされている。
【００３４】
〔室内空間１に人が存在している場合〕
人検知センサ６は、自己の検知エリア内における人の存在を検知すると、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
【００３５】
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断する。この場合、人検知センサ６は人検知センサ６−１〜６−４の４つあり、この人検知センサ６−１〜６−４から検知結果Ｓ１〜Ｓ４が送られてくる。
【００３６】
システム制御部２Ｂは、この人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果Ｓ１〜Ｓ４に基づき、その内の１つでも人の存在を示す検知結果であった場合、室内空間１に人が存在すると判断する （図４（ａ）に示すｔ１点）。室内空間１に人が存在すると判断すると、システム制御部２Ｂは、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
【００３７】
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在する旨の判断結果が与えられると（図３：ステップＳ１０１の「在」）、その判断結果に含まれる人が存在する検知エリアの情報に基づき、その人が存在する検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとする（ステップＳ１０２）。この場合、テーブルＴＡ内の距離順位に従って、その距離順位が最も高い検知エリアを最短エリアとする。例えば、人が存在する検知エリアがＡＲ１とＡＲ４の２つであった場合、検知エリアＡＲ１の方が距離順位が高いので、検知エリアＡＲ１を最短エリアとする。
【００３８】
そして、配電レベル制御部２Ｃは、テーブルＴＡ内の電力レベルに従って、最短エリアに対応付けられている電力レベルを配電レベルとして決定する（ステップＳ１０３）。例えば、最短エリアが検知エリアＡＲ１であれば、検知エリアＡＲ１に対応付けられている電力レベルＬ１を配電レベルとする。最短エリアが検知エリアＡＲ４であれば、検知エリアＡＲ４に対応付けられている電力レベルＬ４を配電レベルとする。そして、この決定した配電レベルで、室内空間１への電磁波の送信を行う（ステップＳ１０５）。
【００３９】
この場合、テーブルＴＡにおいて検知エリアＡＲ１〜ＡＲ４に対応付けられている電力レベルは、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とされている。ここで、人体に影響を与える虞のない所定の電力ＰＷsafe以下の値とは、電波防護指針で定められている人体に影響を与えない程度の電磁波であり、その周波数が１．５Ｈｚ〜３００ＧＨｚである場合、非管理環境下では電力密度の上限値を１ｍＷ／ｃｍ2 とし、管理環境下では電力密度の上限値を５ｍＷ／ｃｍ2 とするものである。図４では、この場合の電力密度の上限値に応ずる電力レベルをＰＷsafeとして示している。
【００４０】
したがって、室内空間１に人が存在すると判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも小さい小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。また、この小電力の電磁波は、人が存在する最も近い検知エリア内の人体に影響を与えない程度の小電力の電磁波とされる。これにより、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器３に供給するようにして、室内空間１に人が存在する場合の無線機器３への小電力の供給を効率的に行うことができるようになる。
【００４１】
〔室内空間１に人が存在していない場合〕
人検知センサ６は、室内空間１における人の不在を検知すると、その検知結果を無線電力供給装置２へ送信する。無線電力供給装置２は、人検知センサ６からの検知結果を受信すると、その検知結果をアンテナＡＮＴ１，送受信部２Ｄ，受信制御部２Ｅの経路でシステム制御部２Ｂへ送る。
【００４２】
システム制御部２Ｂは、受信制御部２Ｅを経由して送られてくる人検知センサ６からの検知結果に基づいて、室内空間１に人が存在しないと判断する。この場合、人検知センサ６は人検知センサ６−１〜６−４の４つあり、この人検知センサ６−１〜６−４から検知結果Ｓ１〜Ｓ４が送られてくる。
【００４３】
システム制御部２Ｂは、この人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果Ｓ１〜Ｓ４に基づき、その内の全てが人の存在を示さない検知結果であった場合、室内空間１に人が存在しないと判断する（図４（ａ）に示すｔ２点）。そして、この判断結果を配電レベル制御部２Ｃへ送る。
【００４４】
配電レベル制御部２Ｃは、システム制御部２Ｂから室内空間１に人が存在しない旨の判断結果が与えられると（図３：ステップＳ１０１の「不在」）、予め定められている電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定する（ステップＳ１０４）。そして、この決定した配電レベルで、室内空間１への電磁波の送信を行う（ステップＳ１０５）。
【００４５】
この場合の電力レベルＬｍａｘは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも大きな値であり、無線機器３の動作電力を十分確保し得る電力である。したがって、室内空間１に人が存在しないと判断された場合、無線電力供給装置２からは、人体に影響を与える虞のない電力レベルＰＷsafeよりも大きい大電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなる。
【００４６】
無線電力供給装置２から送信された電磁波（小電力の電磁波、大電力の電磁波）は、室内空間１を通り、無線機器３で受信される。無線機器３において、無線電力供給装置２からの電磁波は、整流部３Ｈへ送られる。整流部３Ｈは、その電磁波を電流に変換して整流し、この整流された電流を蓄電部３Ｉに送る。蓄電部３Ｉは、蓄電部３Ｉからの電流による電荷を蓄える。
【００４７】
この場合、室内空間１に人が存在すると判断されているときには、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。室内空間１に人が存在しないと判断されているときには、無線電力供給装置２からの大電力の電磁波からの電気エネルギーを受けて、蓄電部３Ｉへの蓄電が行われる。
【００４８】
ここで、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２からの小電力の電磁波より得られる電気エネルギーは小さい。しかし、この場合、蓄電部３Ｉには、室内空間１に人が存在いないと判断されていた場合の大電力の電磁波より得られる電気エネルギーが蓄えられている。室内空間１に人が存在すると判断されている場合には、この蓄電部３Ｉに蓄積されている電気エネルギーが使用され、小電力の電磁波の受信時の電源電力が確保される。
【００４９】
このようにして、本実施の形態では、室内空間１に人が存在すると判断されている場合、無線電力供給装置２から人体に影響を与える虞れのない小電力の電磁波が室内空間１に送信されるものとなり、電波防護指針を遵守しつつ、開空間無線電力配電方式で、大電力を必要とする無線機器３に支障なく電力を供給することができるようになる。また、電波防護指針を遵守しつつ、可能な限り大きな電力を無線機器３に供給するようにして、室内空間１に人が存在する場合の無線機器３への小電力の供給を効率的に行うことができるようになる。
【００５０】
図６にこの実施の形態１における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図を示す。無線電力供給装置２は、在／不在判断部２−１と、配電レベル決定部２−２と、テーブルＴＡおよび電力レベルＬｍａｘを記憶する記憶部２−３とを備えている。
【００５１】
この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−１は、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル決定部２−３へ送る。
【００５２】
配電レベル決定部２−３は、在／不在判断部２−１における人の在／不在の判断結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断した場合、記憶部２−３中のテーブルＴＡに従って、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうち無線電力供給装置２との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、その最短エリアに対応付けられている電力レベルを配電レベルとして決定し、室内空間１に人が存在すると判断した場合、記憶部２−３中の電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定し、その決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる。
【００５３】
〔実施の形態２〕
図７はこの発明の他の実施の形態（実施の形態２）における無線電力供給装置２の要部の機能ブロック図である。この実施の形態２では、記憶部２−３に、人検知センサ６の各検知エリアと無線電力供給装置２との最短距離との関係を示す第１のテーブルＴＢ１と、最短距離と小電力の電磁波の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルＴＢ２と、大電力の電磁波の電力レベルＬｍａｘを記憶させている。
【００５４】
この例において、人検知センサ６−１の検知エリアＡＲ１の最短距離Ｒ１は５ｍ、人検知センサ６−２の検知エリアＡＲ２の最短距離Ｒ１は１５ｍ、人検知センサ６−３の検知エリアＡＲ３の最短距離Ｒ１は１０ｍ、人検知センサ６−４の検知エリアＡＲ４の最短距離Ｒ４は２０ｍとし、この検知エリアと最短距離との関係を第１のテーブルＴＡに書き込んでいる。
【００５５】
また、最短距離が０〜５ｍまでの範囲では電力レベルＬ１、５〜１０ｍまでの範囲では電力レベルＬ２、１０〜１５ｍまでの範囲では電力レベルＬ３、１５〜２０ｍまでの範囲では電力レベルＬ４、２０〜２５ｍまでの範囲では電力レベルＬ５、２５〜３０ｍまでの範囲では電力レベルＬ６というように、この最短距離と電力レベルとの関係を第２のテーブルＴＢ２に書き込んでいる。なお、この場合の電力レベルＬ１〜Ｌ６は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６≦ＰＷsafeとする。
【００５６】
この無線電力供給装置２において、在／不在判断部２−１は、人検知センサ６−１〜６−４からの検知結果に基づいて室内空間１における人の在／不在を判断し、人が存在する検知エリアの情報も含めて、その判断結果を配電レベル決定部２−３へ送る。
【００５７】
配電レベル決定部２−３は、在／不在判断部２−１における人の在／不在の判断結果に基づいて、室内空間１に人が存在すると判断した場合（図８：ステップＳ２０１の「在」）、人の存在を検知している人検知センサ６の検知エリアのうちその検知エリアに対応する第１のテーブルＴＢ１中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし（ステップＳ２０２）、この最短エリアの最短距離に応ずる第２のテーブルＴＢ２中の電力レベルを配電レベルとして決定し（ステップＳ２０３）、この決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる（ステップＳ２０５）。室内空間１に人が存在しないと判断した場合（ステップＳ２０１の「不在」）、配電レベル決定部２−３は、記憶部２−３中の電力レベルＬｍａｘを配電レベルとして決定し（ステップＳ２０４）、この決定した配電レベルで室内空間１への電磁波の送信を行わせる（ステップＳ２０５）。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１や２では、電磁波を波動として用いた場合について説明したが、波動は電磁波に限られるものではなく、光や超音波などを波動として用いてもよい。波動が光の場合は、送信手段としてレーザ光照射手段、ＬＥＤ、電球などを用い、受信手段として太陽電池やフォトダイオードなどを用いる。また、波動が超音波の場合は、送受信手段としてピエゾ式振動子や電歪式振動子などを用いる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１や２において、無線電力供給装置２での室内空間１における人の在／不在の判断は周期的に行われるが、この在／不在の判断周期を送信する小電力の電磁波の電力レベルに応じて変化させるようにしてもよい。この場合、小電力の電磁波の電力レベルが大きくなるにつれ、室内空間１に人が在／不在の判断周期を短くするようにする。すなわち、小電力の電磁波の電力レベルが大きくなると、人体への影響も大きくなるので、小電力の電磁波の電力レベルの決定の周期を短くして、警戒を強めるようにする。
【００６０】
また、上述した実施の形態１や２では、人検知センサ６を人検知センサ６−１〜６−４の４つとしたが、２つ以上あればよく、さらにその数を増やすようにしてもよい。図９に人検知センサを多数設けた場合の配置例（天井側から見た図）を示す。同図において、Ａは送受信機（無線電力供給装置）、Ｂは無線電力配電内蔵人体検知センサ（人検知センサ）、Ｃは無電電力配電内蔵電動操作器である。この例において、無線電力配電内蔵人体検知センサＢは、照明制御など別目的として、室内空間１にすでに設置されている。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の無線電力配電システムは、電磁波などの波動によって無線機器へ非接触で電力を供給するシステムとして、建物だけではなく、工場の執務室や作業場、プラントなどで作業員がいる屋外など様々な場所で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…室内空間、２…無線電力供給装置、２Ａ…安定化電源部、２Ｂ…システム制御部、２Ｃ…配電レベル制御部、２Ｄ…送受信部、２Ｅ…受信制御部、３…無線機器、３Ａ…モータ、３Ｂ…減速部、３Ｃ…ドライバ部、３Ｄ…位置検出部、３Ｅ…制御部、３Ｆ…受信部、３Ｇ…送信部、３Ｈ…整流部、３Ｉ…蓄電部、３Ｊ…安定化電源部、４…外部電源、５…外部コントローラ、６（６−１〜６−４）…人検知センサ、６Ａ…人検知部、６Ｂ…制御部、６Ｃ…受信部、６Ｄ…送信部、６Ｅ…整流部、６Ｆ…蓄電部、６Ｇ…安定化電源部、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３…アンテナ、ＤＳ…駆動軸、２−１…在／不在判断部、２−２…配電レベル決定部、２−３…記憶部、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３…検知エリア、ＴＡ，ＴＢ１，ＴＢ２…テーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空間へ無線によってエネルギーを波動として送信する波動送信装置と、この波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する１台以上の無線機器と、前記室内空間に設置され自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する複数の人検知センサとを備え、
前記波動送信装置は、
前記複数の人検知センサからの検知結果に基づいて前記室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、
前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している前記人検知センサの検知エリアのうち前記波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない所定の電力以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を前記室内空間に第１の波動として送信し、前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在しないと判断された場合、前記人体に影響を与える虞のない所定の電力よりも大電力の波動として定められる第２の波動を前記室内空間に送信する波動送信手段と
を備えることを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項２】
請求項１に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記波動送信装置は、
前記人検知センサの各検知エリアと前記波動送信装置との最短距離との関係を示す第１のテーブルと、前記最短距離と前記第１の波動の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルとを記憶する手段を備え、
前記波動送信手段は、
前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している前記人検知センサの検知エリアのうちその検知エリアに対応する前記第１のテーブル中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし、この最短エリアの最短距離に応ずる前記第２のテーブル中の電力レベルの波動を第１の波動として前記室内空間に送信する
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記在／不在判断手段は、前記第１の波動の電力レベルが大きくなるにつれ、前記室内空間に人が存在するか否かの判断周期を短くする
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記人検知センサは、
前記波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器である
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項１】
室内空間へ無線によってエネルギーを波動として送信する波動送信装置と、この波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する１台以上の無線機器と、前記室内空間に設置され自己を中心とする所定範囲を検知エリアとして人の在／不在を検知する複数の人検知センサとを備え、
前記波動送信装置は、
前記複数の人検知センサからの検知結果に基づいて前記室内空間に人が存在するか否かを判断する在／不在判断手段と、
前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している前記人検知センサの検知エリアのうち前記波動送信装置との距離が最も近い検知エリアを最短エリアとし、人体に影響を与える虞のない所定の電力以下の値としてその最短エリアに応じて定められる小電力の波動を前記室内空間に第１の波動として送信し、前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在しないと判断された場合、前記人体に影響を与える虞のない所定の電力よりも大電力の波動として定められる第２の波動を前記室内空間に送信する波動送信手段と
を備えることを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項２】
請求項１に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記波動送信装置は、
前記人検知センサの各検知エリアと前記波動送信装置との最短距離との関係を示す第１のテーブルと、前記最短距離と前記第１の波動の電力レベルとの関係を示す第２のテーブルとを記憶する手段を備え、
前記波動送信手段は、
前記在／不在判断手段によって前記室内空間に人が存在すると判断された場合、人の存在を検知している前記人検知センサの検知エリアのうちその検知エリアに対応する前記第１のテーブル中の最短距離が最も短い検知エリアを最短エリアとし、この最短エリアの最短距離に応ずる前記第２のテーブル中の電力レベルの波動を第１の波動として前記室内空間に送信する
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記在／不在判断手段は、前記第１の波動の電力レベルが大きくなるにつれ、前記室内空間に人が存在するか否かの判断周期を短くする
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載された無線電力配電システムにおいて、
前記人検知センサは、
前記波動送信装置から送信される波動を受信しその受信した波動から自己の電源電力を生成して動作する無線機器である
ことを特徴とする無線電力配電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３３４３０（Ｐ２０１０−２３３４３０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１４３４（Ｐ２００９−８１４３４）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]