JP2001008450A - 小型電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータ回路１１を備えた電源本体１２と
二次電池３８を備えた機器本体２０とを互いに着脱自在
に結合するとともに、電磁誘導結合を利用して電源本体
１２側から機器本体２０側に給電する小型電気機器にお
いて、機器本体２０が適切にセットされた状態を的確に
検知し、インバータ回路１１の出力制御を可能とする。 【構成】 常時は、タイマー部６８を利用してインバー
タ回路１１を短時間づつ間欠駆動し、一次コイル１４を
介して外部に検知信号２２を送る。一方機器本体２０側
には、インバータ回路１１の一次コイル１４と結合され
たときに出力コイル１６から出力される電力で駆動され
る機器応答部９２を備え、応答信号２４を電源本体１２
側に戻す。電源本体１２側に送られた応答信号２４は、
機器検知部７０でその入力が判断されると、インバータ
回路１１を間欠駆動状態から連続駆動状態に変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は充電装置、電動歯ブラ
シあるいは電動工具の様な各種の小型電気機器であっ
て、特に電力を供給する電源本体と負荷を備えた機器本
体とを互いに分離可能に構成するとともに、両者間で電
磁誘導結合を利用して電力を受け渡し可能とするものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の小型電気機器は、機器本体
側に二次電池を備え、常時は電源本体側に機器本体をセ
ットして微小電流で二次電池の充電状態を持続しなが
ら、機器本体単独による短時間の負荷駆動に備えるもの
が一般的であった。したがって、電源本体に備えたイン
バータ回路の様な一次側発振部を常に駆動状態とする一
方、機器本体が長時間に亘って電源本体から取り外され
た時の省電力を専ら図る目的で、負荷の有無に対応させ
て一次側発振部の出力を制御することも行なわれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
にあっては、電源本体側に備えた一次側発振部から出力
可能な電力を増大させた場合、機器本体に代えてクリッ
プの様な金属片を一次コイルに接近して配置しても、こ
の金属片を適正な負荷と誤認して過大な渦電流を流して
発熱させる虞れがあることが判った。

【０００４】本発明者等はかかる不都合に鑑みて考察を
行った結果、電源本体側から機器本体側に所定の検知信
号を送り、機器本体側から返送される応答信号に対応し
て一次側発振部の出力制御を行うことにより、上記した
発熱事故が未然に防止できるばかりか、使用される機器
本体に対応した電源本体の出力制御が適切に行なえるこ
とを知見した。

【０００５】本発明は上記した知見に基づいてなされた
ものであって、給電されるべき機器本体の電源本体に対
する装着状態を正確に検知し、インバータ回路の様な一
次側発振部の適切な出力制御が行なえ、異物を機器本体
と誤認した発熱事故を未然に防止できる小型電気機器を
提供することを目的とする。

【０００６】本発明は更に、比較的簡単な構成を維持し
たまま、確実な機器本体の検知が行なえる小型電気機器
を提供することを目的とする。

【０００７】本発明は更にまた、使用される機器本体の
負荷容量に対応し、電源本体側の出力制御が容易に行な
える小型電気機器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明にかかる小型電気機器は図１にその基本的
な構成を概略的に示す如く、インバータ回路の様な一次
側発振部１０を備えた電源本体１２と、該一次側発振部
１０の一次コイル１４と電磁誘導結合された出力コイル
１６を介して給電される二次電池の様な負荷１８を備え
た機器本体２０とを、互いに着脱自在に結合可能として
いる。

【０００９】更に上記した機器本体２０側に、所定の検
知信号２２を受けると応答信号２４を出力可能とする機
器応答手段２６を備える。一方、上記した電源本体１２
側には、機器本体２０に対して所定の検知信号２２を送
るとともに、機器応答手段２６から送られる応答信号２
４に対応した一次側発振部１０の出力制御を可能とする
機器検知手段２８を備えている。

【００１０】なお、上記した機器本体２０側の機器応答
手段２６は、入力された検知信号２２に対応した応答信
号２４を外部に出力可能とする単なる信号路であっても
よいし、入力された検知信号２２とは異なったその機器
固有の応答信号２４を出力可能とするものでもよい。ま
た出力を充分に抑制した状態で一次側発振部１０を駆動
し、一次コイル１４から検知信号２２を出力させる様に
することも可能である。

【００１１】

【作用】上記した構成により、電源本体１２側から常時
あるいは間欠的に検知信号２２が出力される。この時、
機器本体２０が電源本体１２上の所定位置に結合されて
いない間は応答信号２４の機器検知手段２８に対する入
力はなく、一次側発振部１０はその動作を停止あるいは
その出力を抑制しつづける。

【００１２】ここで機器本体２０が電源本体１２に装着
されると、電源本体１２側から送られる検知信号２２
は、機器本体２０内の機器応答手段２６により、検知信
号２２と実質的に同一、あるいは検知信号２２とは異な
ったその機器固有の応答信号２４として電源本体１２に
向けて送られる。すると機器検知手段２８はその応答信
号２４の入力に対応し、一次側発振部１０に所定の制御
信号３０を送り、機器本体２０側が必要とするだけの電
力を供給できる様に一次側発振部１０の出力を制御する
のである。

【００１３】

【発明の効果】本発明は上記の如く、電源本体１２側か
ら検知信号２２を送り、所定の応答信号２４を受けとる
と、機器本体２０が適正に接続されているものと判断し
て、一次側発振部１０を定格動作させる様に構成したの
で、機器本体２０の電源本体１２に対する装着が確実に
判断され、金属片を負荷と誤認して発熱させる事故は確
実に防止される。

【００１４】更に、装着される機器本体２０として固有
の情報を応答信号２４に重畳して電源本体１２側に戻す
ように構成することにより、使用される機器本体２０の
負荷容量に適切に対応した一次側発振部１０の出力制御
が行われる。

【００１５】

【実施例】以下本発明を二次電池の充電装置に実施した
一例を示すがこれに限らず、電動歯ブラシや電動工具な
ど各種の小型電気機器に対しても略同様に実施できるこ
とは勿論である。

【００１６】本発明を実施する充電装置は、図２〜図４
にその構成を具体的に示す如く、本体ケース３２内に一
次側発振部１０として保護回路３４とインバータ回路１
１からなる電気回路を収納したインバータ式の電源本体
１２と、該電源本体１２に対してその下端が着脱自在に
嵌まり、電源本体１２側から送られる充電電流を用いて
本体ケース３６の内部に負荷１８として備えた二次電池
３８を充電可能とする機器本体２０とから構成される。

【００１７】電源本体１２の本体ケース３２は、図２に
示すように矩形状の中空箱体であって、側面４０からそ
の先端に電源プラグ４２を備えた電源コード４４を伸ば
し、内部の電気回路を商用交流電源４６に接続可能とす
る。更に上面側に機器本体２０との当接面４８を設け、
その当接面４８を包囲して側面４０を上方に伸ばし、機
器本体２０の下端が挿脱自在に嵌まる受部５０を形成し
ている。

【００１８】本体ケース３２内に収納される保護回路３
４は、図４に示す如く、インバータ回路１１に対する給
電ラインと直列に接続された金属皮膜抵抗５２により大
電流の入力を阻止する一方、並列に接続された過電圧吸
収素子５４によりサージ電圧の入力を防止する。更に整
流器５６により入力電圧を整流した後、温度ヒューズ５
８によって加熱時におけるインバータ回路１１の動作を
強制的に停止可能とし、またコンデンサ６０によりイン
バータ回路１１側からのノイズの流出を阻止する様にし
ている。

【００１９】インバータ回路１１は、スイッチング用ト
ランジスタ６２のコレクタ側に一次コイル１４を、エミ
ッタ側に保護用抵抗６４を各々介装するとともに、ベー
ス側に出力制御部６６、タイマー部６８および機器検知
部７０を各々備えている。

【００２０】出力制御部６６は、抵抗７２とコンデンサ
７４を直列接続するとともに、両者の接続点とトランジ
スタ６２のベース端間に帰還コイル７６を介装し、更に
コンデンサ７４と並列にスイッチング用のトランジスタ
７８を備えている。したがってトランジスタ７８がオフ
時には、抵抗７２およびコンデンサ７４の充放電時定数
によりスイッチング用トランジスタ６２のオンオフ周期
を例えば４０ｋＨｚ程度の一定周波数に規制する一方、
帰還コイル７６およびコンデンサ７４でスイッチング用
トランジスタ６２のオン時間を規制した、通常のインバ
ータ動作が行われる様に構成している。

【００２１】すなわち、抵抗７２を介してコンデンサ７
４が充電され、スイッチング用トランジスタ６２のベー
ス電圧が設定値を超えると、一次コイル１４にコレクタ
電流が流れ始め、かかるコレクタ電流の増加が帰還コイ
ル７６におけるトランジスタ６２をオンする方向への電
圧を発生させ、トランジスタ６２を急激にオンさせる。
トランジスタ６２のオン後、コンデンサ７４の充放電が
すすみ、ベース電流が減少することによって帰還コイル
７６から出力される電圧の方向が反転し、トランジスタ
６２のベース・エミッタ間に逆バイアスを加えてトラン
ジスタ６２を急激にオフする。上記したトランジスタ６
２のオンオフ動作を繰り返すことにより、インバータ回
路１１は所定周波数による自励発振を行うのである。

【００２２】なお、一次コイル１４と並列に接続された
コンデンサ７９は、スイッチング用トランジスタ６２の
オフ時に発生する衝撃電圧を吸収するものである。また
スイッチング用トランジスタ６２のエミッタ側に介装さ
れた保護用抵抗６４は、コレクタ電流の増大に対応して
スイッチング用トランジスタ６２のエミッタ電位を上昇
させることによってスイッチング用トランジスタ６２の
オフ時期を規制し、過大な電流がスイッチング用トラン
ジスタ６２に流入するのを防止するものである。

【００２３】タイマー部６８は、商用交流電源４６との
接続時には常時通電され、例えば１分毎に１０分の１秒
間程度の短時間だけハイレベルとなるクロック信号をト
ランジスタ７８のベース端に入力している。したがっ
て、トランジスタ７８は常時はオンしてコンデンサ７４
の両端を短絡し、インバータ回路１１を強制的に停止状
態としているが、タイマー部６８から信号が入力される
毎に短時間だけトランジスタ７８をオフし、インバータ
回路１１を１分間隔で間欠駆動させることにより、一次
コイル１４を介して電源本体１２の外部に向けて検知信
号２２を出力できる様にしている。

【００２４】一方機器検知部７０は、検知信号２２に対
応して機器本体２０側から送られる応答信号２４により
検知コイル８０に誘起される電圧を、ダイオード８２を
用いてコンデンサ８４に充電するとともに、ダイオード
８６を介してこの充電電圧をトランジスタ７８のベース
端に入力する様にしている。従って、応答信号２４を受
けている期間中、すなわち機器本体２０が電源本体１２
に装着中はトランジスタ７８はオフ状態となり、インバ
ータ回路１１は連続駆動され、一次コイル１４から機器
本体２０側の出力コイル１６へ向けて必要な電力を供給
する。しかし、応答信号２４の入力がなくなると、コン
デンサ８４と並列接続された抵抗８８により充電電圧は
直ちに放電され、トランジスタ７８を再びオンしてイン
バータ回路１１は停止制御される。

【００２５】機器本体２０は、矩形状中空の本体ケース
３６内の上部に、複数本のニカド電池の様な二次電池３
８を収納する一方、本体ケース３６内の下部に二次電池
３８に所定の充電電流を供給する給電部９０と、電源本
体１２側に応答信号２４を送る機器応答部９２を備え
る。更に本体ケース３６の下端側に、電源本体１２の受
部５０に嵌まってその当接面４８に当たる当接面９４を
設け、上面側に、二次電池３８からモータの様な外部負
荷９５に対して給電するためのプラグ９６を備えてい
る。

【００２６】インバータ回路１１の一次コイル１４は、
電源本体１２側の本体ケース３２内に備えたコイルボビ
ン９８上に巻かれており、その中心を貫通するコア１０
０を当接面４８から突出させている。一方、機器本体２
０側の当接面９４上に一次コイル１４のコア１００が嵌
まる係合穴１０２を設け、その係合穴１０２と中心を一
致させてボビン１０４を備えるとともに、そのボビン１
０４上に出力コイル１６を巻いている。したがって、電
源本体１２と機器本体２０とが当接面４８・９４を一致
させて適切に配置されると、同一コア１００上に一次コ
イル１４と出力コイル１６が位置して互いに電磁誘導結
合され、一次コイル１４内の電流変化に対応して、所定
の電圧が出力コイル１６両端に誘起される様にしてい
る。かかる誘起電圧は、インバータ回路１１のスイッチ
ング用トランジスタ６２がオフ期間中に発生する電圧を
整流用ダイオード１０６で選択的に取り出し、二次電池
３８に送って充電に利用する。

【００２７】一方、機器応答部９２は一次コイル１４と
略同様な構成の応答コイル１０８であって、スイッチン
グ用トランジスタ６２のオン期間中に対応して出力コイ
ル１６から出力される電圧をダイオード１１０を用いて
選択的に印加し、誘導電流が流される。かかる応答コイ
ル１０８は、電源本体１２側の当接面４８の対応位置に
備えた、出力コイル１６と略同様な構成の検知コイル８
０とコア１１２を介して一体に結合され、所定の応答信
号２４を機器本体２０側から電源本体１２側に無接触状
態で送り、インバータ回路１１を連続駆動させるのであ
る。

【００２８】なお、機器応答部９２と機器検知部７０
は、応答信号２４として磁気を用いたものを例示したが
これに限らず、発光ダイオードとフォトトランジスタに
よる光を用いたもの、超音波発生器と受音素子による超
音波を用いたもの、両者間でコンデンサを構成して電界
の大小を検知するなど、利用する応答信号２４の媒体は
任意に変更して実施できる。

【００２９】また、出力コイル１６に誘起される電圧の
半波を利用して機器応答部９２を駆動するのに代えて、
出力コイル１６とは別にサーチコイルをボビン１０４上
に備え、このコイルからの出力電圧で機器応答部９２を
駆動するものであってもよい。また一次コイル１４と出
力コイル１６、応答コイル１０８と検知コイル８０の形
状及び結合状態は、電磁誘導結合ができるものであれば
適宜変更して実施できる。例えば、コア１００・１１２
の突出位置あるいは方向を変更したり、両コイル１４・
１６にコアを個別に備えてコアの本体ケース３２・３６
からの突出をなくしたり、インバータ回路１１における
発振周波数を上昇させることにより、コイル１４・１６
をプリント状に形成してコアそれ自体をなくすなどの変
更も可能である。

【００３０】更にまた、機器本体２０を電源本体１２か
ら取り外し時に、タイマー部６８を用いてインバータ回
路１１を間欠駆動させて検知信号２２を出力させるのに
代え、インバータ回路１１からの出力電力を十分抑制さ
せた状態で連続あるいは間欠駆動することにより検知信
号２２を形成し、機器本体２０が接続されたことを上記
の如く検知された時に、インバータ回路１１をフルパワ
ー状態で連続駆動させる様に構成することもできる。

【００３１】またインバータ回路１１は、上記の様な自
励式のものに代え、スイッチング用トランジスタ６２を
オンオフする発振器を別に備えた他励式とするなど、そ
の構成は特に限定されるものでない。更にまた、一次側
発振部１０としては、上記の様なインバータ回路１１を
利用するものに代えて、商用交流電源４６の周波数をそ
のまま利用するものであってもよい。

【００３２】図５（ａ）および（ｂ）は本発明の他の実
施例であって、何れも機器本体２０が電源本体１２に対
して適正に装着された時における磁気変化を検知し、イ
ンバータ回路１１の出力を制御する様にしたものであ
る。

【００３３】すなわち図５（ａ）の実施例にあっては、
機器本体２０側に出力コイル１６の誘起電圧で駆動され
る、インバータ回路１１の発振周波数より十分高い周波
数の応答信号、例えばＡＭ、ＦＭ変調信号を出力可能と
する機器応答部９２を備える一方、電源本体１２側に、
一次コイル１４に流れる電流又は一次コイル１４と同芯
に巻かれた帰還コイルや独立のサーチコイルの様なコイ
ルに流れる電流から、バンドパスフィルターのような信
号弁別手段を介して所定発振周波数の応答信号を取り出
し可能な機器検知部７０を備えている。

【００３４】従って、機器本体２０が電源本体１２に結
合されている期間に限定して機器応答部９２が応答信号
を出力コイル１６に流す結果、その応答信号の変化は一
次コイル１４側に戻され、それが機器検知部７０で選択
的に取り出されて、インバータ回路１１の出力制御に利
用されるのである。

【００３５】更に図５（ｂ）の実施例にあっては、金属
体の様な異物が一次コイル１４に接近して配設される
と、スイッチング用トランジスタ６２のオンオフ両期間
に亘って略等量の負荷電流が流れる結果、帰還コイル７
６の両端における正負両方向におけるピーク電圧の差電
圧は比較的小さい値を維持する。それに対し、機器本体
２０が接続された状態では、スイッチング用トランジス
タ６２のオンまたはオフの半周期間にのみ負荷電流が流
れるとともに、インバータトランスのレギュレーション
特性が悪いため、負荷電流が流れる半周期と流れない半
周期とでは、帰還コイル７６における両端の差電圧が設
定値を超えて上昇する。

【００３６】すなわち、インバータ回路１１の出力電力
が抑制された状態で、電源本体１２に機器本体２０を正
常にセットして二次電池３８に給電を開始すると、その
状態は応答信号として帰還コイル７６の両端電圧の変化
として現れる。そこで、その電圧変化を機器検知部７０
で捉えると、インバータ回路１１をフル駆動して機器本
体２０側に所定の電力を供給するのである。

【００３７】また、機器本体２０側に電源本体１２側の
インバータ回路１１を構成するコイルやコンデンサの様
な部品それ自体、あるいは部品に対する信号路の一部を
構成し、電源本体１２に機器本体２０が正常にセットさ
れた時にのみインバータ回路１１がフル駆動状態による
正常な作動を行う様に構成することも可能である。

【００３８】図６（ａ）〜（ｄ）は更に別の実施例であ
って、本実施例にあっては何れも、検知信号２２を上記
の様にインバータ回路１１の発振を利用して一次コイル
１４から出力させるのではなく、別に設けた検知信号発
生部１１８として備えた発光ダイオード１２０から連続
的あるいは間欠的に出力される赤外光による検知信号２
２に対応した応答信号２４を、機器検知部７０として備
えたフォトトランジスタ１２２で検知し、インバータ回
路１１の出力制御を行う様にしている。

【００３９】ここで図６（ａ）は、電源本体１２内に検
知信号２２を出力する発光ダイオード１２０と、応答信
号２４を検知すると所定の制御信号３０をインバータ回
路１１に送るフォトトランジスタ１２２とを備えるとと
もに、機器本体２０内に光ファイバーや反射鏡の様な光
導手段を利用した信号路１２４を機器応答部９２として
設けることにより、機器本体２０内に入射された検知信
号２２を応答信号２４としてそのまま、あるいは信号路
２４中に介装した従来と同様な変調器により所定の変調
を加えて電源本体１２側に戻すように構成している。

【００４０】更に図６（ｂ）は、発光ダイオード１２０
から出力される検知信号２２を、機器本体２０側から伸
びる遮蔽板１２６で遮ることにより、検知信号２２より
その強度が充分に弱められた応答信号２４をフォトトラ
ンジスタ１２２に入力する様にしている。逆に図６
（ｃ）は、検知信号２２を機器本体２０側から伸びるレ
ンズ体１２８で集光することにより、検知信号２２より
その強度が十分増大された応答信号２４をフォトトラン
ジスタ１２２に入力するようにしている。

【００４１】なお、上記した図６（ａ）〜（ｃ）は何れ
も、外乱光と応答信号２４との区別を明確にするため、
検知信号２２を所定周波数で断続するなどの変調を施
し、それを選択的に取り出すようにすることが好まし
い。また利用する検知信号２２および応答信号２４は、
上記した光に代えて、磁界、電界あるいは音波にあって
も略同様に実施できる。

【００４２】図６（ｄ）は更に他の実施例であって、電
源本体１２側からの検知信号２２の入射に対応し、機器
本体２０における光の反射あるいは光の放出を利用して
応答信号２４を戻すようにしている。この場合、機器本
体２０と他の物体とを区別するため、機器本体２０側に
おける検知信号２２の入射位置に、検知信号２２とは異
なった周波数の光を発生する蛍光層１３０を予め形成し
ておき、その発生光を応答信号２４として選択的に検知
する様に構成することが好ましい。

【００４３】図７は更に、本発明を電気かみそりに実施
した一例を示すブロック図である。本実施例にあって
は、電源本体１２側のインバータ回路１１を利用し、機
器本体２０側に備えた二次電池３８を急速充電可能とす
るとともに、二次電池３８の端子電圧、充電時間あるい
は負荷として備えたモータ１３２に対するスイッチ１３
３を介した通電状態に対応して二次電池３８における現
在の充電量を検知部１３４で積算記憶し、その充電量を
表示部１３６を使用して表示することは従来と同様であ
る。本発明にあっては更に、出力コイル１６からの給電
で駆動される機器応答部９２を備え、電源本体１２に機
器本体２０をセットして給電中は、充電量検知部１３４
で保持している二次電池３８の充電量情報を応答信号２
４上に重畳して電源本体１２側に送り、機器検知部７０
を用いて取り出した充電量情報を利用し、出力制御部１
３８によりインバータ回路１１の出力制御を行う様にし
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成を示す概略図である。

【図２】本発明を充電装置に実施した一例の外観形状を
示す一部を破断した斜視図である。

【図３】図２の電源本体と機器本体とを正常に結合した
状態を示す縦断面図である。

【図４】充電装置の電気的な構成の一例を示す回路図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例を示す説明図であって、機
器本体が電源本体に設置された時における磁気変化を検
知して制御する例を示す。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す説明図であっ
て、検知信号の発生部をインバータ回路とは別に備えた
例を示す。

【図７】本発明を急速充電を可能とした電気かみそりに
実施した一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 一次側発振部 １１ インバータ回路 １２ 電源本体 １４ 一次コイル １６ 出力コイル １８ 負荷 ２０ 機器本体 ２２ 検知信号 ２４ 応答信号 ２６ 機器応答手段 ２８ 機器検知手段 ３０ 制御信号 ３２ 本体ケース ３８ 二次電池 ６２ スイッチング用トランジスタ ６６ 出力制御部 ６８ タイマー部 ７０ 機器検知部 ９０ 給電部 ９２ 機器応答部 １０８ 応答コイル １１８ 検知信号発生部 １２４ 信号路 １２６ 遮蔽板 １２８ レンズ体 １３０ 蛍光層 １３８ 出力制御部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年５月１９日（２０００．５．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】小型電気機器

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、充電装置、電気
かみそり、電動歯ブラシあるいは電動工具の様な各種の
小型電気機器であって、特に電力を供給する電源本体と
負荷を備えた機器本体とを互いに分離可能に構成すると
ともに、両者間で電磁誘導結合を利用して電力を受け渡
し可能とするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の小型電気機器は、機器本体
側に二次電池を備え、常時は電源本体側に機器本体をセ
ットして微小電流で二次電池の充電状態を維持しなが
ら、機器本体単独による短時間の負荷駆動に備えるもの
が一般的であった。したがって、電源本体に備えたイン
バータ回路の様な一次側発振部を常に駆動状態とする一
方、機器本体が長時間に亘って電源本体から取り外され
た時の省電力を専ら図る目的で、負荷の有無に対応させ
て一次側発振部の出力を制御することも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
にあっては、電源本体側に備えた一次側発振部から出力
可能な電力を増大させた場合、機器本体に代えてクリッ
プの様な金属片を一次コイルに接近して配置しても、こ
の金属片を適正な負荷と誤認して渦電流を流して発熱さ
せる虞れがあることが判った。

【０００４】本発明者等はかかる不都合に鑑みて考察を
行った結果、電源本体側から機器本体側に間欠的に給電
するのと連動して機器本体側から送られる信号に対応し
て一次側発振部の出力制御を行うことにより、上記した
発熱事故が未然に防止できるばかりか、使用させる機器
本体に対応した電源本体の出力制御が適切に行えること
を知見した。

【０００５】本発明は上記した知見に基づいてなされた
ものであって、給電されるべき機器本体の電源本体に対
する装着状態を正確に検知し、インバータ回路の様な一
次側発振部の適切な出力制御が行え、異物を機器本体と
誤認した発熱事故を未然に防止できる小型電気機器を提
供することを目的とする。

【０００６】本発明は更に、比較的簡単な構成を維持し
たまま、確実な機器本体の検知が行える小型電気機器を
提供することを目的とする。

【０００７】本発明は更にまた、使用される機器本体の
負荷容量に対応し、電源本体側の出力制御が容易に行え
る小型電気機器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明にかかる小型電気機器は図１にその基本的
な構成を概略的に示す如く、図４に例示するインバータ
回路１１の様な一次側発振部１０を備えた電源本体１２
と、その一次側発振部１０に備えた一次コイル１４の様
なコイル部材と電磁誘導結合された出力コイル１６の様
なコイル部材を介して給電される二次電池３８の様な負
荷１８を備えた機器本体２０とを、互いに着脱自在に結
合可能としている。

【０００９】更に上記した機器本体２０側に、前記した
一次側発振部１０を間欠駆動することにより形成された
検知信号２２で負荷１８が給電されるのと連動して、所
定の応答信号２４を電源本体２０側に出力可能とする機
器応答手段２６を備える。

【００１０】一方、電源本体２０側には、受け取った応
答信号２４に対応し、一次側発振部１０を連続駆動させ
る様な所定の出力制御を可能とする機器検知手段２８を
備えている。

【００１１】上記した機器本体２０は図６の様に電気か
みそりであり、負荷１８には、二次電池３８と機器応答
手段２６とが含まれる。更に二次電池３８に対する充電
量の検知部１３４を備えるとともに、機器応答手段２６
から出力される応答信号２４が、充電量検知部１３４が
保持している二次電池３８の充電量情報に対応して変化
される。なお、機器本体２０には更に充電量表示部１３
６を備え、その充電量表示部１３６において前記充電量
検知部１３４が保持している充電量情報に対応した表示
が行われることが好ましい。

【００１２】また、応答信号２４は前記した一次側発振
部１０における発振周波数より十分に高い周波数の信号
であり、応答信号２４はコイル部材を介して機器本体２
０側から電源本体１２側へ信号がなされる。一方、前記
した機器検知手段２８には、受け取った応答信号２４を
選択的に取り出し可能な信号弁別手段を備える様に構成
することができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は上記の如く、電源本体１２側か
ら間欠的に給電することにより機器本体２０側に検知信
号２２を送り、所定の応答信号２４が返送されると機器
本体２０が適正に接続されているものと判断したのち、
一次側発振部１０を応答信号に対応させて出力制御させ
る様に構成したので、機器本体２０の電源本体１２に対
する装着が確実に判断され、金属片を負荷と誤認して発
熱させる事故は確実に防止される。

【００１４】更に機器本体２０を電気かみそりとして構
成するとともに、二次電池３８に対する充電量の検知部
１３４と表示部１３６とを備えることにより、電源本体
１２を使用した機器本体２０側の充電状態が、より的確
に把握できる。また、応答信号２４として一次側発振部
１０における発振周波数より十分に高い周波数の信号を
利用する一方、機器検知手段２８側では信号弁別手段を
用いて必要な応答信号２４を取り出すように構成するこ
とにより、電源本体１２側の出力制御を確実且つきめ細
かく実施できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を、二次電池の充電装
置に実施した一例を示すがこれに限らず、電気かみそり
や電動歯ブラシあるいは電動工具など、二次電池を電源
として備えた各種の小型電気機器に対しても略同様に実
施できることは勿論である。

【００１６】本発明を実施する充電装置は、図２〜図４
にその構成を具体的に示す如く、本体ケース３２内に一
次側発振部１０として保護回路３４とインバータ回路１
１からなる電気回路を収納したインバータ式の電源本体
１２と、その電源本体１２に対してその下端が着脱自在
に嵌り、電源本体１２側から送られる充電電流を用いて
本体ケース３６の内部に負荷１８として備えた二次電池
３８を充電可能とする機器本体２０とから構成される。

【００１７】電源本体１２の本体ケース３２は、図２に
示すように矩形状の中空箱体であって、側面４０からそ
の先端に電源プラグ４２を備えた電源コード４４を伸ば
し、内部の電気回路を商用交流電源４６に接続可能とす
る。更に上面側に、機器本体２０との当接面４８を設
け、その当接面４８を包囲して側面４０を上方に伸ば
し、機器本体２０の下端が挿脱自在に嵌る受部５０を形
成している。

【００１８】本体ケース３２内に収納される保護回路３
４は、図４に示す如く、インバータ回路１１に対する給
電ラインと直列に接続された金属皮膜抵抗５２により大
電流の入力を阻止する一方、並列に接続された過電圧吸
収素子５４によりサージ電圧の入力を防止する。更に整
流器５６により入力電圧を整流した後、温度ヒューズ５
８によって過熱時におけるインバータ回路１１の動作を
強制的に停止可能とし、またコンデンサ６０によりイン
バータ回路１１側からのノイズの流出を阻止する様にし
ている。

【００１９】インバータ回路１１は、スイッチング用ト
ランジスタ６２のコレクタ側に一次コイル１４を、エミ
ッタ側に保護用抵抗６４を各々介装するとともに、ベー
ス側に出力制御部６６、タイマー部６８および機器検知
部７０を各々備えている。

【００２０】出力制御部６６は、抵抗７２とコンデンサ
７４を直列接続するとともに、両者の接続点とトランジ
スタ６２のベース端間に帰還コイル７６を介装し、更に
コンデンサ７４と並列にスイッチング用のトランジスタ
７８を備えている。したがって、トランジスタ７８がオ
フ時には、抵抗７２およびコンデンサ７４の充放電時定
数によりスイッチング用トランジスタ６２のオンオフ周
期を例えば４０ｋＨｚ程度の一定周波数に規制する一
方、帰還コイル７６およびコンデンサ７４でスイッチン
グ用トランジスタ６２のオン時間を規制した、通常のイ
ンバータ動作が行われる様に構成している。

【００２１】すなわち、抵抗７２を介してコンデンサ７
４が充電され、スイッチング用トランジスタ６２のベー
ス電圧が設定値を超えると、一次コイル１４にコレクタ
電流が流れ始め、かかるコレクタ電流の増加が帰還コイ
ル７６におけるトランジスタ６２をオンする方向への電
圧を発生させ、トランジスタ６２を急激にオンさせる。
トランジスタ６２のオン後、コンデンサ７４の充放電が
すすみ、ベース電流が減少することによって帰還コイル
７６から出力される電圧の方向が反転し、トランジスタ
６２のベース・エミッタ間に逆バイアスを加えてトラン
ジスタ６２を急激にオフする。上記したトランジスタ６
２のオンオフ動作を繰り返すことにより、インバータ回
路１１は所定周波数による自励発振を行うのである。

【００２２】なお、一次コイル１４と並列に接続された
コンデンサ７９は、スイッチング用トランジスタ６２の
オフ時に発生する衝撃電圧を吸収するものである。また
スイッチング用トランジスタ６２のエミッタ側に介装さ
れた保護用抵抗６４は、コレクタ電流の増大に対応して
スイッチング用トランジスタ６２のエミッタ電位を上昇
させることによってスイッチング用トランジスタ６２の
オフ時期を規制し、過大な電流がスイッチング用トラン
ジスタ６２に流入するのを防止するものである。

【００２３】タイマー部６８は、商用交流電源４６との
接続時には常時通電され、例えば１分毎に１０分の１秒
間程度の短時間だけハイレベルとなるクロック信号をト
ランジスタ７８のベース端に入力している。したがっ
て、トランジスタ７８は常時はオンしてコンデンサ７４
の両端を短絡し、インバータ回路１１を強制的に停止状
態としているが、タイマー部６８から信号が入力される
毎に短時間だけトランジスタ７８をオフし、インバータ
回路１１を１分間隔で間欠駆動させることにより、一次
コイル１４を介して電源本体１２の外部に向けて検知信
号２２を出力できる様にしている。

【００２４】一方機器検知部７０は、検知信号２２に対
応して機器本体２０側から送られる応答信号２４により
検知コイル８０に誘起される電圧を、ダイオード８２を
用いてコンデンサ８４に充電するとともに、ダイオード
８６を介してこの充電電圧をトランジスタ７８のベース
端に入力する様にしている。従って、応答信号２４を受
けている期間中、すなわち機器本体２０を電源本体１２
に装着中はトランジスタ７８はオフ状態となり、インバ
ータ回路１１は連続駆動され、一次コイル１４から機器
本体２０側の出力コイル１６に向けて必要な電力を供給
する。しかし、応答信号２４の入力がなくなると、コン
デンサ８４と並列接続された抵抗８８により充電電圧は
直ちに放電され、トランジスタ７８を再びオンしてイン
バータ回路１１は停止制御される。

【００２５】機器本体２０は、矩形状中空の本体ケース
３６内の上部に、複数本のニカド電池の様な二次電池３
８を収納する一方、本体ケース３６内の下部に二次電池
３８に所定の充電電流を供給する給電部９０と、電源本
体１２側に応答信号２４を送る機器応答部９２を備え
る。更に本体ケース３６の下端側に、電源本体１２の受
部５０に嵌ってその当接面４８に当たる当接面９４を設
け、上面側に、二次電池３８からモータの様な外部負荷
９５に対して給電するためのプラグ９６を備えている。

【００２６】インバータ回路１１の一次コイル１４は、
電源本体１２側の本体ケース３２内に備えたコイルボビ
ン９８上に巻かれており、その中心を貫通するコア１０
０を当接面４８から突出させている。一方、機器本体２
０側の当接面９４上に一次コイル１４のコア１００が嵌
る係合穴１０２を設け、その係合穴１０２と中心を一致
させてボビン１０４を備えるとともに、そのボビン１０
４上に出力コイル１６を巻いている。したがって、電源
本体１２と機器本体２０とが当接面４８・９４と一致さ
せて適切に配置されると、同一コア１００上に一次コイ
ル１４と出力コイル１６が位置して互いに電磁誘導結合
され、一次コイル１４内の電流変化に対応して、所定の
電圧が出力コイル１６の両端に誘起される様にしてい
る。かかる誘起電圧は、インバータ回路１１のスイッチ
ング用トランジスタ６２がオフ期間中に発生する電圧を
整流用ダイオード１０６で選択的に取り出し、二次電池
３８に送って充電に利用する。

【００２７】一方、機器応答部９２は一次コイル１４と
略同様な構成の応答コイル１０８であって、スイッチン
グ用トランジスタ６２のオン期間中に対応して出力コイ
ル１６から出力される電圧を、ダイオード１１０を用い
て選択的に印加することによって、誘導電流が流される
様に構成している。かかる応答コイル１０８は、電源本
体１２側の当接面４８の対応位置に備えた、出力コイル
１６と略同様な構成の検知コイル８０とコア１１２を介
して一体に結合され、所定の応答信号２４を機器本体２
０側から電源本体１２側に無接触状態で送り、インバー
タ回路１１を連続駆動させるのである。

【００２８】なお、出力コイル１６に誘起される電圧の
半波を利用して機器応答部９２を駆動するのに代えて、
出力コイル１６とは別にサーチコイルをボビン１０４上
に備え、このコイルからの出力電圧で機器応答部９２を
駆動するものであってもよい。

【００２９】また、一次コイル１４と出力コイル１６、
応答コイル１０８と検知コイル８０の形状及び結合状態
は、電磁誘導結合ができるものであれば適宜変更して実
施できる。例えば、コア１００・１１２の突出位置ある
いは方向を変更したり、両コイル１４・１６にコアを個
別に備え、コアの本体ケース３２・３６からの突出をな
くしたり、インバータ回路１１における発振周波数を上
昇させることにより、コイル１４・１６をプリント状に
形成してコアそれ自体をなくすなどの変更も可能であ
る。

【００３０】更にまた、機器本体２０を電源本体１２か
ら取り外し時に、タイマー部６８を用いてインバータ回
路１１を間欠駆動させて検知信号２２を出力させるのに
代え、インバータ回路１１からの出力電力を十分抑制さ
せた状態で連続あるいは間欠駆動することにより検知信
号２２を形成し、機器本体２０が接続されたことを上記
の如く検知された時に、インバータ回路１１をフルパワ
ー状態で連続駆動させる様に構成することもできる。

【００３１】またインバータ回路１１は、上記の様な自
励式のものに代え、スイッチング用トランジスタ６２を
オンオフする発振器を別に備えた他励式とするなど、そ
の構成は特に限定されるものでない。更にまた、一次側
発振部１０としては、上記の様なインバータ回路１１を
利用するものに代えて、商用交流電源４６の周波数をそ
のまま利用するものであってもよい。

【００３２】図５は本発明の他の実施例であって、機器
本体２０が電源本体１２に対して適正に装着された時に
おける磁気変化を検知し、インバータ回路１１の出力を
制御する様にしたものである。

【００３３】すなわち、機器本体２０側に出力コイル１
６の誘起電圧で駆動される、インバータ回路１１の発振
周波数より十分高い周波数の応答信号、例えばＡＭ、Ｆ
Ｍ変調信号を出力可能とする機器応答部９２を備える一
方、電源本体１２側には、一次コイル１４に流れる電流
又は一次コイル１４と同芯に巻かれた帰還コイルや独立
のサーチコイルの様なコイルに流れる電流から、バンド
パスフィルタの様な信号弁別手段を介し、上記した所定
発振周波数の応答信号を取り出し可能な機器検知部７０
を備えている。

【００３４】従って，機器本体２０が電源本体１２に結
合されている期間に限定して機器応答部９２が応答信号
を出力コイル１６に流す結果、その応答信号の変化は一
次コイル１４側に戻され、それが機器検知部７０で選択
的に取り出されて、インバータ回路１１の出力制御に利
用されるのである。

【００３５】図６は更に、本発明を電気かみそりに実施
した一例を示すブロック図である。本実施例にあって
は、電源本体１２側のインバータ回路１１を利用し、機
器本体２０側に備えた二次電池３８を急速充電するとと
もに、二次電池３８の端子電圧、充電時間あるいは負荷
として備えたモータ１３２に対するスイッチ１３３を介
した通電状態に対応して二次電池３８における現在の充
電量を検知部１３３で積算記憶し、その充電量を表示部
１３８を使用して表示することは従来と同様である。

【００３６】本発明にあっては更に、出力コイル１６か
らの給電で駆動される機器応答部９２を備え、電源本体
１２に機器本体２０をセットして給電中は、充電量検知
部１３４で保持している二次電池３８の充電量情報を応
答信号２４上に重畳して電源本体１２側に送り、機器検
知部７０を用いて取り出した充電量情報を利用し、出力
制御部１３８によりインバータ回路１１の出力制御を行
う様にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成を示す概略図である。

【図２】本発明を充電装置に実施した一例の外観形状を
示す、一部を破断した斜視図である。

【図３】図２の電源本体と機器本体とを正常に結合した
状態を示す縦断面図である。

【図４】充電装置の電気的な構成の一例を示す回路図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例を示す説明図である。

【図６】本発明を電気かみそりに実施した一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】 １０ 一次側発振部 １１ インバータ回路 １２ 電源本体 １４ 一次コイル １６ 出力コイル １８ 負荷 ２０ 機器本体 ２２ 検知信号 ２４ 応答信号 ２６ 機器応答手段 ２８ 機器検知手段 ３０ 制御信号 ３２ 本体ケース ３８ 二次電池 ６２ スイッチング用トランジスタ ６６ 出力制御部 ６８ タイマー部 ７０ 機器検知部 ９０ 給電部 ９２ 機器応答部 １０８ 応答コイル １３４ 充電量検知部 １３６ 充電量表示部 １３８ 出力制御部

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】削除

フロントページの続き (72)発明者 山中 光夫 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内 (72)発明者 畠中 高則 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内 (72)発明者 坂田 栄二 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側発振部（１０）を備えた電源本体
   （１２）と、前記一次側発振部（１０）のコイル部材と
   電磁誘導結合されたコイル部材を介して給電される負荷
   （１８）を備えた機器本体（２０）とを、互いに着脱自
   在に結合可能とした小型電気機器であって、 前記機器本体（２０）側に、前記電源本体（１２）側か
   ら前記コイル部材を介して負荷（１８）に給電されるの
   と連動して、所定の応答信号（２４）を前記コイル部材
   を介して出力可能とする機器応答手段（２６）を備える
   一方、 前記電源本体（２０）側に、前記機器本体（２０）から
   前記コイル部材を介して送られる前記応答信号（２４）
   に対応し、前記一次側発振部（１０）の出力制御を可能
   とする機器検知手段（２８）を備えたことを特徴とする
   小型電気機器。
2. 【請求項２】 前記機器本体（２０）は電気かみそりで
   あり、 前記負荷（１８）には、二次電池（３８）と前記機器応
   答手段（２６）とが含まれ、 更に二次電池（３８）に対する充電量の検知部（１３
   ４）を備えるとともに、 前記機器応答手段（２６）から出力される前記応答信号
   （２４）が、前記充電量検知部（１３４）が保持してい
   る二次電池（３８）の充電量情報に対応して変化される
   ことを特徴とする請求項１記載の小型電気機器。
3. 【請求項３】 前記機器本体（２４）は、前記一次側発
   信部（１０）における発信周波数より十分に高い周波数
   の信号であり、 前記応答信号（２４）を受け渡す前記コイル部材は、前
   記負荷（１８）に対して給電する前記コイル部材とは別
   の部材であり、 前記機器検知手段（２８）には、前記応答信号（２４）
   を選択的に取り出し可能な信号弁別手段を備える請求項
   ２記載の小型電気機器。