JP2005110357A - 非接触充電式電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触充電式電子機器の熱放散効率を高める。
【解決手段】非接触充電式電子機器１０は、非接触充電器２０の１次コイル２６と電磁結合して電力を受取る２次コイル３２を備えており、また、非金属筐体部分１４と金属筐体部分１６とを含む筐体１２を備えている。筐体１２の全体のうち、２次コイルの近傍にあって１次コイルと２次コイルとを電磁結合する磁束が鎖交する部分は、非金属筐体部分から成る。金属筐体部分の表面積は、筐体内で発生する熱の大部分を、この金属筐体部分の表面を介して前記筐体の外部へ放散するのに十分な大きさを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触充電式電子機器に関する。

例えば、家庭用コードレス電話機、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の小型ポータブル電子機器などは、内蔵した２次電池を電源として動作する充電式電子機器として構成されており、充電器によって適宜充電して使用する。充電器には、充電器と電子機器との間をケーブルで接続して充電するケーブル接続充電器、電子機器を充電器上に載置して充電器と電子機器との双方に設けた接点を接触させて充電する接触充電器、それに、電磁誘導を利用して充電器から電子機器へ電力を供給する非接触充電器などがあり、最近では、数々の利点を有することから、非接触充電器が多用されるようになってきた。

非接触充電器、並びに、非接触充電器で充電して使用する非接触充電式電子機器の一例は、例えば特開２０００−２２４７７６号公報などに開示されている。同公報によれば、充電器内に設けられた１次コイルに電流を流すことにより、電子機器内に設けられた２次コイルに誘導起電力を生ぜしめ、この起電力をもとに電子機器内の２次電池を充電するようにしている。
特開２０００−２２４７７６号公報

上述した特開２０００−２２４７７６号公報にも開示されているように、従来の非接触充電式電子機器においては、充電器の１次コイルからの磁束を効率的に電子機器内の２次コイルに伝達できるように、電子機器の筐体をプラスチックなどの非金属材料で構成していたが、プラスチックなどの非金属材料は概して伝熱性に乏しいため、電子機器内で発生する熱を筐体の外部へ放散しにくく、電子機器内部の部品温度が上昇しがちであるという問題があった。そして、そのために、内部発熱の多い電子機器では、非接触充電方式を採用することが困難であった。

また、充電時間の短縮を図るために充電電流を増加すると、充電中に２次コイルが発熱し、コイルの性能が落ち充電効率が低下したり、コイルの周辺部品を加熱してしまう等の悪影響があった。従って、そのことが、充電時間を短縮する上での大きな制約となっていた。

本発明は、かかる事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、非接触充電式電子機器の熱放散効率を高め、もって、内部発熱の多い電子機器でも非接触充電式とすることができるようにし、また、非接触充電式電子機器の充電時間の短縮を図れるようにすることにある。

かかる目的を達成するために本発明は、電磁誘導により電力を供給するための１次コイルを備えた非接触充電器の前記１次コイルと電磁結合して電力を受取る２次コイルと、該２次コイルが受取った電力を蓄積する２次電池と、前記２次電池に蓄積された電力を使用する電子回路と、前記２次コイル、前記２次電池、及び前記電子回路を囲繞する筐体とを備えた非接触充電式電子機器において、前記筐体が、非金属材料で形成された筐体部分である非金属筐体部分と、金属材料で形成された筐体部分である金属筐体部分とを含んでおり、前記筐体の全体のうち、前記２次コイルの近傍にあって前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合する磁束が鎖交する部分が前記非金属筐体部分から成り、前記金属筐体部分が、前記筐体の内部で発生する熱の大部分を該金属筐体部分の表面を介して前記筐体の外部へ放散するのに十分な表面積を有することを特徴とする。

また、本発明は、電磁誘導により電力を供給するための１次コイルを備えた非接触充電器の前記１次コイルと電磁結合して電力を受取る２次コイルと、該２次コイルが受取った電力を蓄積する２次電池と、前記２次電池に蓄積された電力を使用する電子回路と、前記２次コイル、前記２次電池、及び前記電子回路を囲繞する筐体とを備えた非接触充電式電子機器において、前記筐体が、非金属材料で形成された筐体部分である非金属筐体部分と、金属材料で形成された筐体部分である金属筐体部分とを含んでおり、前記筐体の全体のうち、前記２次コイルの近傍にあって前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合する磁束が鎖交する部分が前記非金属筐体部分から成り、前記２次コイルと前記金属筐体部分とを熱的に接続して前記２次コイルが発生する熱を前記金属筐体部分へ伝達する伝熱手段を備え、前記２次コイルが発生する熱が、前記金属筐体部分の表面を介して前記筐体の外部へ放散されるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、非接触充電式電子機器の筐体の内部で発生する熱が、金属筐体部分の表面を介して筐体外へ放散されるため、非常に高い熱放散効率が得られる。
ができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る非接触充電式電子機器と、その電子機器を充電するための非接触充電器とを示した斜視図である。本発明は、様々な種類の非接触充電式電子機器に適用可能であり、例えば、家庭用コードレス電話機、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の小型ポータブル電子機器などにも適用でき、更にその他の電子機器にも適用可能である。図１に示した非接触充電式電子機器１０は、それら数多くの電子機器を代表するものである。

非接触充電式電子機器１０は、扁平な略々直方体の形状の筐体１２を備えており、この筐体１２は、非金属材料で形成された筐体部分である非金属筐体部分１４と、金属材料で形成された筐体部分である金属筐体部分１６とを含んでいる。非金属筐体部分１４の材料としては、例えばＡＢＳ樹脂をはじめとする様々なプラスチック材料を使用することができる。具体的にいかなるプラスチック材料を用いるかは、製作上及び使用上の要求条件を考慮して決定すればよい。金属筐体部分１６は、鋳造品として製作してもよく、或いは、金属板に塑性加工を施して製作してもよく、更には、それらを組合せて製作してもよい。また、その材料としては、マグネシウム合金やアルミニウムなどを使用することができ、更にその他の金属材料を使用することも可能である。非金属筐体部分１４と金属筐体部分１６とのいずれも、単一の部材として製作してもよく、複数の部材を組合せて製作してもよい。また、図示例では、筐体１２の全体のうち、１箇所だけを非金属筐体部分１４としているが、筐体１２が、２箇所以上の非金属筐体部分を含む構成としてもよい。金属筐体部分１６についても同様であり、筐体１２が、２箇所以上の金属筐体部分を含む構成としてもよい。

非接触充電器２０は、細長い略々直方体の形状の筐体２２を備えており、この筐体２２の上面には、充電時に電子機器１０の筐体１２の側縁部を嵌合するための溝２４が設けられている。筐体２２は、プラスチック材料で製作されている。充電器２０は、電磁誘導により電力を供給するための１次コイル２６を備えており、この１次コイル２６は筐体２２の中に内蔵されている。充電器２０の筐体２２の中には更に、１次コイル２６に高周波電流を流すための電子回路（不図示）が内蔵されている。この電子回路は、公知のものであり、筐体２２から延出するコード２８の先端のプラグ３０を介して電灯線から受取る交流電力を、高周波電流に変換して、１次コイル２６に供給するものである。

電子機器１０の筐体１２は、充電器２０の１次コイルと電磁結合して電力を受取る２次コイル３２と、この２次コイル３２が受取った電力を蓄積する２次電池（不図示）と、この２次電池に蓄積された電力を使用する電子回路（不図示）とを囲繞している。電子機器１０の電子回路には、２次コイル３２に誘起された高周波電流を整流して２次電池に充電するための回路も含まれており、そのような回路は公知である。

図２は、図１の２−２線に沿った断面図であり、充電器２０の１次コイル２６と電子機器１０の２次コイル３２とを示した図である。充電時には、ユーザが、電子機器１０の筐体１２の側縁部を、充電器２０の溝２４に嵌合させるようにして、電子機器１０を充電器２０上に載置する。これによって、図２に示したように、充電器２０の筐体２２内の一次コイル２６と、電子機器１０の筐体１２内の２次コイル３２とが、互いに近接し、しかもそれらコイル２６、３２の軸心どうしが略々一致するように位置付けられる。

図２に示したように、電子機器１０の筐体１２の全体のうち、２次コイル３２の近傍にあって、１次コイル２６と２次コイル３２とを電磁結合する磁束Ｍが鎖交する部分は、非金属筐体部分１４から成るものとしている。そのため、磁束Ｍによって筐体１２に渦電流が発生するということがない。また、図示例においては、磁束Ｍが鎖交する部分と、その近傍の部分だけを、非金属筐体部分１４から成るものとし、それ以外の部分を、金属筐体部分１６から成るものとしている。そして、金属筐体部分１６が、筐体１２の内部で発生する熱の大部分を、この金属筐体部分１４の表面を介して筐体１２の外部へ放散するのに十分な表面積を有するようにしてあり、これによって、電子機器１０内で発生する熱を効率的に筐体１２外に放散して、電子機器１０内の部品温度を低く抑えられるようにしている。

図３は、図２と同様の断面図であり、図１及び図２に示した実施の形態の第１の変更形態に係る非接触充電式電子機器を示した図である。図４は、図３の非接触充電式電子機器の非金属筐体部分、２次コイル、及び伝熱材料層を示した分解斜視図である。尚、図３及び図４において、図２に示した構成要素と同一ないし対応する構成要素には、図２に使用したものと同じ参照符号を付してある。また、図３の非接触充電式電子機器のうち、図１及び図２に示した非接触充電式電子機器と同一構成の部分については説明を省略する。

図３にその一部分を断面図で示した非接触充電式電子機器４０は、伝熱材料層４２を備えており、この伝熱材料層４２は、２次コイル３２の上面から、非金属筐体部分１２に隣接している金属筐体部分１４の縁部に亘って設けられている。伝熱材料層４２は、２次コイル３２と金属筐体部分１６とを熱的に接続して、充電時に２次コイル３２が発生する熱を金属筐体部分１６へ伝達する伝熱手段として機能するものであり、これによって、２次コイル３２が発生する熱を、金属筐体部分１６の表面を介して筐体１２の外部へ放散し得るようにしている。

伝熱材料層４２は、非導電性と良好な熱伝導性とを備えた材料から成り、好適に使用し得る材料には、例えば、シート状熱伝導ゲル、ペースト状熱伝導ゲル、熱伝導性樹脂などがある。伝熱材料層４２は、非導電性材料であるため、１次コイル２６と２次コイル３２とを電磁結合する磁束Ｍが鎖交しても渦電流は発生せず、従って、電磁的な干渉によって充電効率を低下させるおそれがない。シート状熱伝導ゲルの具体例としては、東京都港区に所在の株式会社ジェルテックの製品である「COH-1002」や「COH-4000」、それに、東京都品川区に所在のソニーケミカル株式会社の製品である「O2C97」などがある。また、ペースト状熱伝導ゲルの具体例としては、株式会社ジェルテックの製品である「DP-100」や「DP-200」などがある。使用可能な熱伝導性樹脂にも様々なものがあるが、伝熱手段として用いるものであるため、熱可塑性樹脂よりも、熱硬化性樹脂のうちから適当なものを選択することが好ましい。

図５は、図２と同様の断面図であり、図１及び図２に示した実施の形態の第２の変更形態に係る非接触充電式電子機器を示した図である。図６は、図５の非接触充電式電子機器の金属製伝熱部材の斜視図である。尚、図５において、図２に示した構成要素と同一ないし対応する構成要素には、図２に使用したものと同じ参照符号を付してある。また、図５の非接触充電式電子機器のうち、図１及び図２に示した非接触充電式電子機器と同一構成の部分については説明を省略する。

図５にその一部分を断面図で示した電子機器５０は、薄い金属板を組合せてＴ字形に形成した金属製伝熱部材５２を備えている。図６に示したように、金属製伝熱部材５２は、２次コイル３２の軸心を含む２次コイル３２の対象面に沿って、この２次コイル３２の近傍に延在する平板状部分５４と、この平板状部分５４の２次コイル３２から離隔した側の端部と、金属筐体部分１６とを接続する接続部分５６とで構成されている。接続部分５６と金属筐体部分１６とは、接続部分５６を構成している金属板の弾性によって当接しており、それによって金属製伝熱部材５２から金属筐体部分１６への伝熱を可能にしている。電子機器５０は更に、２次コイル３２の上面から金属製伝熱部材５２の平板状部分５４の側面に亘って設けられた伝熱材料層５８を備えている。

伝熱材料層５８は、２次コイル３２と金属製伝熱部材５２とを熱的に接続して、充電時に２次コイル３２が発生する熱を金属製伝熱部材５２へ伝達する中間伝熱手段として機能するものである。そして、金属製伝熱部材５２と伝熱材料層５８との組合せによって、充電時に２次コイル３２が発生する熱を金属筐体部分１６へ伝達する伝熱手段が構成されている。これによって、２次コイル３２が発生する熱を、金属筐体部分１６の表面を介して筐体１２の外部へ放散し得るようにしている。

伝熱材料層５８は、非導電性と良好な熱伝導性とを備えた材料から成り、その材料としては、伝熱材料層４２の材料として上に例示した様々な材料を使用することができる。

金属製伝熱部材５２は、良好な熱伝導性、弾性、及び適当な強度を備えた金属の板材で製作するとよい。一般的に、強度条件を満足し得る程度の厚さを有する金属板であれば、熱伝導性に関する条件も満足される。弾性を備えるという条件は、金属製伝熱部材５２の接続部分５６と金属筐体部分１６との間の接触面の伝熱性能を良好に維持するために必要なものである。具体的な例を挙げるならば、金属製伝熱部材５２の材料としては、例えば燐青銅やステンレスなどの薄板を使用することができる。

金属製伝熱部材５２のうち、接続部材５６は、２次コイル３２から十分に離隔しているため、１次コイル２６と２次コイル３２とを電磁結合する磁束Ｍが鎖交することがなく、従って、磁束Ｍによって渦電流が発生するということがない。また、平板状部分５４は、薄板状であって、しかも、２次コイル３２の軸心を含む２次コイル３２の対象面に沿って延在しているため、鎖交する磁束Ｍの磁力線の方向が板面に平行になることから、渦電流は殆ど発生しない。従って、金属製伝熱部材５２は、電磁的な干渉によって充電効率を低下させるおそれがなく、更に、伝熱材料層５８も、非導電性材料であるため、電磁的な干渉によって充電効率を低下させるおそれがない。

本発明の実施の形態に係る非接触充電式電子機器と、その電子機器を充電するための非接触充電器とを示した斜視図である。 図１の２−２線に沿った断面図であり、充電器の１次コイルと電子機器の２次コイルとを示した図である。 図２と同様の断面図であり、図１及び図２に示した実施の形態の第１の変更形態に係る非接触充電式電子機器を示した図である。 図３の非接触充電式電子機器の非金属筐体部分、２次コイル、及び伝熱材料層を示した分解斜視図である。 図２と同様の断面図であり、図１及び図２に示した実施の形態の第２の変更形態に係る非接触充電式電子機器を示した図である。 図５の非接触充電式電子機器の金属製伝熱部材の斜視図である。

符号の説明

１０……非接触充電式電子機器、１２……筐体、１４……非金属筐体部分、１６……金属筐体部分、２０……非接触充電器、２２……筐体、２６……１次コイル、３２……２次コイル、４０……非接触充電式電子機器、４２……伝熱材料層、５０……非接触充電式電子機器、５２……金属製伝熱部材、５８……伝熱材料層。

Claims (6)

1. 電磁誘導により電力を供給するための１次コイルを備えた非接触充電器の前記１次コイルと電磁結合して電力を受取る２次コイルと、該２次コイルが受取った電力を蓄積する２次電池と、前記２次電池に蓄積された電力を使用する電子回路と、前記２次コイル、前記２次電池、及び前記電子回路を囲繞する筐体とを備えた非接触充電式電子機器において、
   前記筐体が、非金属材料で形成された筐体部分である非金属筐体部分と、金属材料で形成された筐体部分である金属筐体部分とを含んでおり、
   前記筐体の全体のうち、前記２次コイルの近傍にあって前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合する磁束が鎖交する部分が前記非金属筐体部分から成り、
   前記金属筐体部分が、前記筐体の内部で発生する熱の大部分を該金属筐体部分の表面を介して前記筐体の外部へ放散するのに十分な表面積を有する、
   ことを特徴とする非接触充電式電子機器。
2. 前記２次コイルと前記金属筐体部分とを熱的に接続して前記２次コイルが発生する熱を前記金属筐体部分へ伝達する伝熱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の非接触充電式電子機器。
3. 電磁誘導により電力を供給するための１次コイルを備えた非接触充電器の前記１次コイルと電磁結合して電力を受取る２次コイルと、該２次コイルが受取った電力を蓄積する２次電池と、前記２次電池に蓄積された電力を使用する電子回路と、前記２次コイル、前記２次電池、及び前記電子回路を囲繞する筐体とを備えた非接触充電式電子機器において、
   前記筐体が、非金属材料で形成された筐体部分である非金属筐体部分と、金属材料で形成された筐体部分である金属筐体部分とを含んでおり、
   前記筐体の全体のうち、前記２次コイルの近傍にあって前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合する磁束が鎖交する部分が前記非金属筐体部分から成り、
   前記２次コイルと前記金属筐体部分とを熱的に接続して前記２次コイルが発生する熱を前記金属筐体部分へ伝達する伝熱手段を備え、前記２次コイルが発生する熱を前記金属筐体部分の表面を介して前記筐体の外部へ放散するようにした、
   ことを特徴とする非接触充電式電子機器。
4. 前記伝熱手段が、非導電性と良好な熱伝導性とを備えた材料から成り、該材料が、シート状熱伝導ゲル、ペースト状熱伝導ゲル、及び熱伝導性樹脂から成る部類中から選択された材料であることを特徴とする請求項２又は３記載の非接触充電式電子機器。
5. 前記伝熱手段が、前記２次コイルの軸心を含む前記２次コイルの対象面に沿って前記２次コイルの近傍に延在する平板状部分と、該平板状部分の前記２次コイルから離隔した側の端部と前記金属筐体部分とを接続する接続部分とを含む金属製伝熱部材と、前記２次コイルと前記金属製伝熱部材とを熱的に接続して前記２次コイルが発生する熱を前記金属製伝熱部材へ伝達する中間伝熱手段とを含むことを特徴とする請求項２又は３記載の非接触充電式電子機器。
6. 前記中間伝熱手段が、非導電性と良好な熱伝導性とを備えた材料から成り、該材料が、シート状熱伝導ゲル、ペースト状熱伝導ゲル、及び熱伝導性樹脂から成る部類中から選択された材料であることを特徴とする請求項５記載の非接触充電式電子機器。
   

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