CN111342538A

CN111342538A - 充电装置

Info

Publication number: CN111342538A
Application number: CN201911305857.3A
Authority: CN
Inventors: 胜部诚
Original assignee: Piezo Co ltd
Current assignee: Piezo Co ltd
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-06-26
Also published as: JP2020102900A; JP6543757B1

Abstract

本发明的课题是，在用于利用压电元件所产生的电动势来对电动装置进行充电的充电装置中，不须依靠用户的手动操作也能简单地供给电力。本发明的解决方案是一种充电装置(100)，具备：电池(10)；动作构件(20)，通过电池(10)的电力而可运作；压电构件(30)，通过动作构件(20)的运作而发电；供电构件(40)，将压电构件(30)所产生的电力供给至外部的电动装置(200)；以及回流电路(70)，用于将以压电构件(30)产生的电力的至少一部分回流至电池(10)。

Description

充电装置

技术领域

本发明涉及一种充电装置，用于便携式终端或笔记本计算机等的电动装置。

背景技术

现今的智能手机或平板等的便携式终端，无论何者都有电池寿命较短必须频繁地充电的课题。一般而言，便携式终端的充电操作必须是在有交流电源的地方，使用每个便携式终端专用的充电器来进行充电。此外，作为现行的便携式终端用的电源是使用锂离子电池。虽然推测在未来由于锂离子电池的改良或燃料电池等的长寿命的电池会实用化，但在现今的时间点还未上市。因此，市场上希望有能以简单的操作对便携式终端进行充电的充电装置。

此外，作为以往公知的紧急用的充电装置，已知有一种装置，通过压电元件产生电力而对便携式终端进行充电(专利文献1)。在专利文献1中，公开了预先在手机的伸缩式天线的收纳部设置压电元件，并使天线伸缩而推压压电元件，由此在压电元件产生电动势并通过此电动势对电池进行充电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-088385号公报

发明内容

发明所欲解决的课题

然而，在专利文献1中记载的充电装置，为了使压电元件产生电动势必定需要使天线伸缩，而为了持续对便携式终端充电，则必须持续进行手动操作。因此，例如用户不在便携式终端旁或用户正在就寝时等，有在无法进行天线的伸缩操作的情况下手机的充电会停止的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种充电装置，用于利用压电元件所产生的电动势来对电动装置充电，其不需依靠用户的手动操作即可简单地供给电力。

解决课题的技术方案

本发明涉及一种充电装置，用于对便携式终端等的电动装置充电。本发明的充电装置具备：电池10、动作构件20、压电构件30及供电构件40。电池10可为一次电池也可为二次电池。动作构件20是可通过电池10的电力而进行运作的构件。动作构件20为不仅可通过电动也可通过手动而进行运作的构件。压电构件30为通过动作构件20的运作而发电的构件。供电构件40为将压电构件30所产生的电力供给至电动装置的构件。以此方式，通过将使压电构件30产生电动势的动作构件20设为电动式，即使不依靠用户的手动操作，也能简单地持续进行便携式终端等的充电。此外，不将电池10的电力直接供给至电动装置，而特意使动作构件20运作以通过压电构件30发电，借此能提供容易与一般的锂离子电池等产生区别且具有崭新使用感的商品。

本发明的充电装置更进一步具备回流电路70，用于将以压电构件30产生的电力的一部分或全部回流至电池10。例如，能够将以压电构件30所产生的电力的一部分使用于电动装置的充电，且能将剩余部分的电力回流至电池10(二次电池)，并在充电装置与电动装置未连接的情况下，能将压电构件30所产生的电力全部回流至电池10。若以此方式进行，则能谋求电池10的长寿命化。

本发明的充电装置中，动作构件20优选为包含：马达21；以及旋转凸轮22，安装于此马达21的轴上。此情况下，压电构件30优选为包含：压电元件31；以及板状弹簧33，通过旋转凸轮22的旋转而弹性变形并对压电元件31施加压力。例如，可在板状弹簧33设置冲撞压电元件31的冲撞部，且通过在板状弹簧33复原时使冲撞部冲击压电元件31，而使压电元件31产生电动势，或是也可在多个板状弹簧33之间夹入压电元件31，并通过在板状弹簧33弹性变形时使压电元件31弯曲，而使压电元件31产生电动势。通过以此方式构成动作构件20及压电构件30而可有效率地以压电元件31发电。

本发明的充电装置也可进一步具备开关60，其开关电池10与动作构件20的连接电路。通过操作开关60而利用存储在电池10的电力且动作构件20自动地运作并开始压电构件30的发电，因此能以简单的操作进行电动装置的充电。此外，也能以开关60的开启关闭来切换以电动使动作构件20运作的模式及以手动使动作构件20运作的模式。

在本发明的充电装置中，动作构件20可为能通过手动操作运作者。由此，例如即使在电池10内的电力用尽的情况下，也能以手动操作动作构件20，借此能继续进行充电。

发明效果

本发明涉及一种充电装置，用于利用压电元件所产生的电动势来对电动装置进行充电，且发挥不须依靠用户的手动操作也能简单地供给电力的特有效果。

附图说明

图1为表示本发明的充电装置的一实施方式的电路构成图。

图2为表示动作装置及压电构件的构成的一例。

图3为表示动作装置及压电构件的构成的另一例。

其中，附图标记说明如下：

10 电池

20 动作构件

21 马达

22 旋转凸轮

30 压电构件

31 压电元件

32 支撑板

33 板状弹簧

34 冲撞部

35 支撑部

40 供电构件

41 连接端子

42 防止逆流二极管

50 整流电路

60 开关

70 回流电路

71 防止逆流二极管

100 充电装置

200 电动装置

201 电池

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的具体实施方式。本发明不限定于以下说明的实施方式，且包含本领域技术人员在已知的范围内进行的适当变更。

图1为本发明的充电装置100的电路构成图。如图1所示，充电装置100主要使用于对便携式终端或笔记本计算机等的电动装置200所具备的电池201供给电力的用途。充电装置100例如装设在电动装置200的壳体外部且以USB缆线或专用缆线连接。或者，充电装置100也可以是预先装设在电动装置200的壳体内部。充电装置100的驱动不管是在电动装置200的操作中或是非操作中，都可在任意的场所任意的时间进行。

充电装置100具备电池10、动作构件20、压电构件30及供电构件40。此外，充电装置100优选为进一步具备整流电路50、开关60及回流电路70。

以下说明各构成要件。

电池10是作为动作构件20的电源而发挥作用，可为干电池或钮扣电池般的一次电池，也可为锂电池般的二次电池。在使用二次电池的情况下，优选为具备防止过充电的功能。此外，电池10除了为干电池或锂电池般的化学电池之外，也可使用将光能转换为电能的光电池或将热能转换为电力的热电池等的物理电池。

动作构件20为将电池10作为电源而运作的制动器。动作构件20的代表例虽然是进行旋转运动的马达21，但在其他例也可是进行前进后退运动的活塞等。在如图1所示的例子中，动作构件20构成为包含马达21及旋转凸轮22。旋转凸轮22安装于马达21的轴上，并以伴随轴的旋转而旋转的方式构成。作为马达21可使用DC减速型马达。例如适当者为具有20～48转/分的旋转速度。

压电构件30具备压电元件31，其将动作构件20的动作所产生的压力转换为电力。压电元件31例如可以使用公知的压电膜，在接受到压力时或其变形时产生电能。作为压电膜的材料有PVDF(聚偏二氟乙烯)、PZT(锆钛酸铅)、BaTiO₃(钛酸钡)等。压电膜的厚度优选为20～200μm左右。为使压电膜具有可挠曲性，贴附在板状弹簧等或是夹成三明治状即可。为了提高输出电压，可重叠多片压电膜。此外，也可以使用压电陶瓷来取代压电膜。

图2为表示动作构件20及压电构件30的构成的一例。如图2所示，构成动作构件20的旋转凸轮22为安装在马达的轴上且以电动旋转的构件。此旋转凸轮22以在其外周突出的方式在周方向隔开间隔形成多个凸轮部22a。

另一方面，压电构件30在充电装置100的壳体内设置有支撑部35，板状弹簧33与支撑板32对向的配置在此支撑部35。板状弹簧33为可弹性变形的板状构件，具有固定在支撑部35的固定端及与固定端相反侧的自由端，构成为在旋转凸轮22旋转时该自由端接触凸轮部22a而被推抵向上。支撑板32与板状弹簧33对向配置，且在面对板状弹簧33的面设置有压电元件31(压电膜或压电陶瓷)。另外，在板状弹簧33面对支撑板32的面，突出设置有与压电元件31冲撞的多个冲撞部34。冲撞部34构成为在通过旋转凸轮22的旋转而使板状弹簧33弹性变形时，通过板状弹簧的复原力而与压电元件31冲撞并施加压力。通过压电元件31而产生的电力经由整流电路50及供电构件40供给至电动装置200的电池201。

图3为表示动作构件20及压电构件30的构成的另一例。如图3所示的例子，压电构件30的构成与图2不同，而动作构件20基本上采用与图2相同的构成。在图3的例子中，压电构件30构成为在2片板状弹簧33之间夹入一个或多个压电元件31。各板状弹簧33为可弹性变形的板状构件，具有固定在支撑部35的固定端及与固定端相反侧的自由端，在旋转凸轮22旋转时该自由端接触凸轮部22a而被推抵向上。若板状弹簧33通过旋转凸轮22而被推抵向上且弹性变形，则配设在该些中间的多个压电元件31(压电膜或压电陶瓷)成为弯曲的状态。如此一来伴随着板状弹簧33的弹性变形而使压电元件31弯曲，由此使压电元件31产生电动势。通过压电元件31而产生的电力经由整流电路50及供电构件40而供给至电动装置200的电池201。另外，在本例中，为了增加在压电构件30的电量，优选为在各板状弹簧33之间配设的压电元件31的数目为多个，且可进一步配设3个以上或4个以上。

供电构件40将以压电构件30所产生的电力供给至电动装置200。供电构件40能以有线方式与电动装置200连接，也能以无线方式连接。在以有线方式连接的情况下，供电构件40可具备连接端子41及防止逆流用的二极管42等。此外，在以无线方式连接的情况下，例如可具备用于对电动装置200以非接触的方式进行电力传送的送电线圈来取代连接端子41。作为此种无线供电构件可使用适当的公知构件。

整流电路50是用于对压电构件30所产生的电流进行整流的电路，其配置于压电构件30与供电构件40之间。虽然通过压电构件30而产生的电流是杂乱的脉冲状，但会经由整流电路50而平滑化。

开关60开启关闭电池10与动作构件20的连接电路。在开关60的开启状态中，从电池10对动作构件20供给电力，并以电动方式运作动作构件20。另一方面，通过关闭开关60则动作构件20会停止。再者，在动作构件20停止中，也可以手动方式使动作构件20运作。以此方式进行，能够以开关60的开启关闭来切换动作构件20的电动模式及手动模式。

开关60可具有在固定期间自动关闭的计时功能。借此，用户仅在使充电装置开始运作时需执行按下开关的操作即可。通过计时功能，能自动且有效率地进行对电动装置200的电池201的充电，同时还能抑制电池10的电力消耗。此外，在将充电装置100连接至电动装置200时，可自动地将开关60切换至开启。另外，可设置IC芯片等，用于监控电动装置200的电池201的充电状态，并自动地控制充电装置100的开关60的开启关闭。

回流电路70是用于将以压电构件30产生的电力的一部分或全部回流至电池10(二次电池)的电路。在回流电路70配置例如防止逆流用的二极管71等。例如，在压电构件30的发电量超过对电动装置200的电池201的供给量的情况下，将其剩余部分回流至电池10。此外，在电动装置200的电池201的充电已结束的情况下，可于该时间点停止往电动装置200的电力供给，并将其后的压电构件30的发电量全部回流至电池10。另外，在充电装置100未连接有电动装置200的情况下，将以压电构件30产生的电力直接供给至电池10。通过设置回流电路70，可谋求电池10的长寿命化。

以上，在本发明说明书中，为了表现本发明的内容，一边参照附图一边进行本发明具体实施方式的说明。然而，本发明并不限定于所述实施方式，并且包含本领域技术人员基于本发明说明书所记载的事项的已知变更方式或改良方式者。

Claims

1.一种充电装置，其特征在于，具备：

电池(10)；

动作构件(20)，通过所述电池的电力而可运作；

压电构件(30)，通过所述动作构件的运作而发电；

供电构件(40)，将所述压电构件所产生的电力供给至外部的电动装置；以及

回流电路(70)，用于将以所述压电构件产生的电力的至少一部分回流至所述电池。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

所述动作构件(20)包含：

马达(21)；以及

旋转凸轮(22)，安装在所述马达的轴上；

所述压电构件(30)包含：

压电元件(31)；以及

板状弹簧(33)，通过所述旋转凸轮的旋转而弹性变形并对所述压电元件施加压力。

3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，进一步具备：

开关(60)，开启关闭所述电池(10)与所述动作构件(20)的连接电路。

4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

动作构件(20)可通过手动操作而运作。