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携帯IT機器用無線電力供給システム 新技術説明会

国内特許コード P120007685
整理番号 3448
掲載日 2012年6月14日
出願番号 特願2005-030512
公開番号 特開2005-261187
登録番号 特許第3777577号
出願日 平成17年2月7日(2005.2.7)
公開日 平成17年9月22日(2005.9.22)
登録日 平成18年3月10日(2006.3.10)
優先権データ
  • 特願2004-035578 (2004.2.12) JP
発明者
  • 篠原 真毅
  • 松本 紘
  • 三谷 友彦
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 携帯IT機器用無線電力供給システム 新技術説明会
発明の概要

【課題】 所定空間内に電力を無線で供給することを可能とするシステムを提供する。
【解決手段】 所定の周波数及び強度の電磁波を生成する電磁波生成装置と、該電磁波を放射するアンテナと、から成る送電システムを所定の位置に設置する。放射された電磁波をレクテナから成る受電システムによって受信し、電力に変換することにより、上記課題を実現することが可能となる。各種の電気機器がレクテナを備えるならば、ユビキタス社会実現の足かせとなってきた電源問題を解決することができるようになる。なお、電磁波の周波数はISMバンドが望ましく、電力密度は電波防護指針に沿った強度とする必要がある。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


近年、利用者がIT(Information Technology:情報技術)機器を携帯し、生活において「いつでもどこでも」情報を利用することができる環境、いわゆるユビキタス社会を実現させようという動きがある。このユビキタス社会を実現するために必要な基本的要件には、(1)情報を常時取り出せること、及び(2)IT機器の携帯性が高いこと、の二点がある。



上記(1)の要件は、現在の日本において満たされつつある。通信速度の向上は今後の課題として残されているものの、携帯電話の普及に伴う無線情報通信インフラの整備などにより、場所を気にすることなく、また、移動中であっても常時情報を無線でやりとりすることが可能な環境が整えられてきている。



上記(2)の携帯性の要件に関しては、携帯用のIT機器(以下、携帯IT機器とする)の大きさや重さの面での問題は現在ではほとんど無いと言える。このような携帯IT機器の例としては携帯電話のほか、ノートパソコン、携帯テレビ、携帯ラジオなどがあるが、昨今のIT機器の超小型化により、多くの携帯IT機器は利用者が負担を感じることなく持ち運ぶことができるからである。



しかしながら、携帯IT機器が小さくて軽く、持ち運びやすいというだけでは、携帯性の要件を十分に満足することはできない。なぜなら、依然として電源の問題が残されているからである。現在、ほとんど全ての携帯IT機器は電池や充電池に蓄えられた電気エネルギーにより動作するため、電池の残量が無くなれば、携帯IT機器は使用不能となってしまう。また、利用者は機器の使用中には常に電池の残量を気にしなければならず、ストレスを感じてしまう。



また、この電源問題は、上記のような通信機能を備えた携帯IT機器のみに限られたものではなく、全ての携帯電気機器が有する問題である。通信機能を有さないCDプレーヤやMP3プレーヤといった携帯音楽再生機器、ICレコーダ、デジタルカメラなどの各種携帯電気機器も、携帯時には電力源を電池に頼っているためである。



この電源問題を解決するためには、電池の性能が飛躍的に向上すればよいが、現時点ではその見通しはついていない。そこで、電池が無い(接続されていない)状態でも携帯電気機器の使用を可能としたり(バッテリーレス使用)、コンセントに接続することなく充電池の充電を可能とする(コードレス充電)ことが考えられる。



バッテリーレス使用やコードレス充電を実現するための一手段として、太陽電池を使用することが考えられる。しかし、太陽電池は使用環境によって発電能力に大きな差がある。通常の太陽電池の1cm2あたりの発電量は、昼間・晴天時の屋外では10mW/cm2であるのに対し、屋内では0.05~0.1mW/cm2となり、夜間の屋外ではほぼ0W/cm2となってしまう。一例として、太陽電池によって携帯電話を使用することを考えてみる。現在の携帯電話の消費電力は、通話時には1W以上、充電時には十数mWであることから、通話するには1m2以上、充電池に充電するには100~400cm2の面積を有する太陽電池を用いなければならないことになる。このような面積の広い太陽電池を携帯電話に組み込むことは非現実的である。



特許文献1には、宇宙空間において発電衛星により太陽光発電を行い、得られた電力をマイクロ波に変換して地上の電力消費領域に照射し、地上の携帯電気機器に設けたレクテナ(rectifying antenna:整流アンテナ)でマイクロ波を電気に変換することにより該携帯機器を使用することが記載されている。しかし、発電衛星を製造して地上から宇宙に向けて打ち上げ、運用するためには莫大な費用を要するという問題がある。さらに、発電衛星からのマイクロ波は建物の壁により減衰したり遮蔽されてしまうため、携帯機器を屋内でバッテリーレスで使用したり、又はコードレスで充電することは困難である。特に、携帯電気機器のニーズが高いビジネス分野ではその使用場所は屋外よりも屋内であることの方が多いため、この方法ではビジネス分野でのニーズに応えることができない。なお、レクテナとは、例えば特許文献2に記載されているような、電磁波を直流電流に変換する装置である。




【特許文献1】特開2003-309938号公報([0016]~[0017],図2)

【特許文献2】特開2002-084685号公報([0018]~[0024],図1)

産業上の利用分野


本発明は、所定の空間において電力を無線で供給することを可能にするシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
所定の電磁波を生成する電磁波生成装置と、室内の上部に該室内空間を囲繞する形状に設置された、該電磁波を放射する導波管スロットアンテナと、から成り、電力密度が人体に対する所定の安全基準以下である電磁波を該室内に放射する送電システムと、
該送電システムによって放射された電磁波を受信し、電力に変換するレクテナと、
から成ることを特徴とする携帯IT機器用無線電力供給システム。

【請求項2】
請求項1に記載の携帯IT機器用無線電力供給システムに使用するための、室内の上部に取り付けられたアンテナ。

【請求項3】
請求項1に記載の携帯IT機器用無線電力供給システムにおいて使用される無線電力受電用レクテナ。

【請求項4】
請求項1に記載のアンテナが設置されていることを特徴とする建物。

【請求項5】
請求項1に記載の携帯IT機器用無線電力供給システムにおいて使用可能なレクテナを備えることを特徴とする携帯IT機器。
産業区分
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005030512thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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