JP2010098861A - 携帯電子機器の充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電子機器を直接に本体充電器にセットすることなく、内蔵電池を介して携帯電子機器の二次電池を充電する。
【解決手段】携帯電子機器の充電装置は、携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する内蔵電池３１を備える中継充電器３０と、中継充電器３０を脱着自在にセットして無接点で内蔵電池３１を充電する本体充電器１０とを備える。本体充電器１０は、送電コイル１２と、送電コイル１２に交流電力を供給する交流電源１１と、外装ケース１５とを備えている。中継充電器３０は、受電コイル３２と、受電コイル３２に誘導される電力で内蔵電池３１を充電する充電回路３３と、内蔵電池３１で携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する出力回路３４とを備えている。充電装置は、本体充電器１０にセットされた中継充電器３０の内蔵電池３１を磁気誘導作用で充電し、充電された中継充電器３０の内蔵電池３１で、携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話などの携帯電子機器に内蔵する電池を、電磁誘導作用を利用して無接点で電力を搬送して充電する充電装置に関する。

電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力を搬送して、内蔵する電池を充電する充電台は開発されている。（特許文献１及び２参照）

特許文献１は、充電台に、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵し、パック電池には送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵する構造を記載する。さらに、パック電池は、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵する。この構造によると、充電台の上にパック電池を載せて、無接点でパック電池の電池を充電できる。

さらに、特許文献２は、電池内蔵機器の底部に電池を内蔵し、さらにその下方に二次側充電用アダプターを設けて、この二次側充電用アダプターに受電コイルと充電回路を内蔵する構造を記載する。また、受電コイルに電磁結合される送電コイルを充電台に設ける構造も記載する。充電台に二次側充電用アダプターを結合する電池内蔵機器を載せ、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、電池内蔵機器の電池を充電する。
特開平９−６３６５５号公報 実用新案登録第３０１１８２９号

磁気誘導の作用を利用して無接点で二次電池を充電する充電システムは、接点を接続することなく充電台に載せて便利に充電できる。また、接点の規格を一致させることなく、無接点で電力搬送して二次電池を充電できることから、不特定多数のユーザーに使用される、コインを投入して所定の時間充電できるコイン充電器などに特に便利に使用できる。ところが、この充電システムは、携帯電話など携帯電子機器を充電台に載せて二次電池を充電することから、充電している時間は、多数の個人情報を記憶している携帯電話などの携帯電子機器を充電台に放置することから、盗難などで個人情報が盗まれやすい欠点がある。

また、パック電池に受電コイルを内蔵して、送電コイルから電力搬送される交流電力を受電コイルで受電する構造は、内蔵される受電コイルによって、二次電池の外形が小さくなって、充電容量が小さくなる欠点がある。さらに、送電コイルから電力搬送される交流磁界によって、二次電池の外装缶に誘電電流が流れて、この誘電電流によって二次電池の外装缶が加熱される弊害も発生する。とくに、パック電池は小さいケース内に受電コイルと二次電池とを内蔵することから、二次電池が受電コイルに接近する。このため、受電コイルに電力搬送する交流磁界によって、二次電池の外装缶に誘電電流が流れるのを確実にシールドすることができず、交流磁界による二次電池の発熱を阻止できない欠点がある。二次電池は充電電流によっても発熱することから、外部からの発熱をいかに少なくできるかは極めて大切である。それは、電池の発熱が安全性を低下させるばかりでなく、電池の寿命を短くする原因となるからである。

本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、携帯電話などの携帯電子機器を直接に本体充電器にセットすることなく内蔵電池を介して携帯電子機器の二次電池を充電でき、しかも内蔵電池を無接点の電力搬送によって簡単かつ便利に、しかも接触不良を皆無にして確実に充電でき、さらにまた、充電される二次電池の発熱を防止することで安全性を向上しながら、二次電池の劣化を防止して充電できる充電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の携帯電子機器の充電装置は、携帯電子機器５０に接点６０、９０、１６０を介して接続されて携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する内蔵電池３１、１３１を備える中継充電器３０、８０、１３０と、この中継充電器３０、８０、１３０が脱着自在にセットされて無接点で内蔵電池３１、１３１を充電する本体充電器１０、７０、１１０とを備えている。本体充電器１０、７０、１１０と中継充電器３０、８０、１３０は、中継充電器３０、８０、１３０を本体充電器１０、７０、１１０にセットする状態で互いに電磁結合される送電コイル１２と受電コイル３２とを備えている。送電コイル１２は、本体充電器１０、７０、１１０に、受電コイル３２は、中継充電器３０、８０、１３０に内蔵されている。さらに、本体充電器１０、７０、１１０は、送電コイル１２に交流電力を供給する交流電源１１と、送電コイル１２と交流電源１１を内蔵する外装ケース１５、７５、１１５とを備えている。さらにまた、中継充電器３０、８０、１３０は、受電コイル３２に誘導される交流電力を直流に変換して内蔵電池３１、１３１を充電する充電回路３３と、この充電回路３３で充電される内蔵電池３１、１３１でもって、接点６０、９０、１６０を介して接続される携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する出力回路３４とを備えている。充電装置は、中継充電器３０、８０、１３０が本体充電器１０、７０、１１０にセットされて磁気誘導作用で中継充電器３０、８０、１３０の内蔵電池３１、１３１が充電され、充電された中継充電器３０、８０、１３０の内蔵電池３１、１３１でもって、接点６０、９０、１６０を介して接続される携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する。

以上の携帯電子機器の充電装置は、携帯電話などの携帯電子機器を直接に本体充電器にセットすることなく、中継充電器の内蔵電池を介して携帯電子機器の二次電池を充電でき、しかも中継充電器の内蔵電池を無接点の電力搬送によって本体充電器から簡単かつ便利に、しかも接触不良を皆無にして確実に充電できる。また、充電される電池の発熱を防止することで安全性を向上しながら、電池の劣化を防止して充電できる特徴がある。それは、以上の充電装置が、従来のように携帯電話などの携帯電子機器を直接に本体充電器に載せて無接点で充電するのではなく、図２と図７に示すように、無接点の電力搬送で中継充電器の内蔵電池を充電し、図４と図１０に示すように、充電された中継充電器の内蔵電池でもって、携帯電話などの二次電池を充電するからである。この充電装置は、個人情報を記憶している携帯電話などを本体充電器にセットすることなく、個人情報を記憶しない中継充電器を本体充電器にセットして、電力搬送による無接点方式で内蔵電池を充電する。電力搬送で中継充電器の内蔵電池を充電した後、中継充電器を本体充電器から外し、これに接点を介して携帯電話などの携帯電子機器を接続して二次電池を充電する。携帯電話等の二次電池を充電するとき、中継充電器を本体充電器にセットする必要がなく、個人情報の盗難などを確実に防止できる。したがって、中継充電器の内蔵電池を、電力搬送によって簡単かつ容易に、しかも接触不良を解消しながら充電し、充電された内蔵電池でもって、ユーザーは好きなときに好きな場所で携帯電話などの二次電池を充電できる。また、中継充電器の内蔵電池を無接点の電力搬送で充電するので、中継充電器の内蔵電池を充電するためにコネクタなどを接続する必要がなく、中継充電器と本体充電器とを接続するコネクタ等の規格を統一する必要がない。このため、ひとつの本体充電器に種々のタイプの中継充電器をセットして内蔵電池を充電できることから、コイン充電器にあっては、種々のタイプの中継充電器の内蔵電池を充電でき、不特定多数のユーザーが使用するコイン充電器などの充電装置に特に便利に使用できる。

さらにまた、以上の充電装置は、携帯電話などの携帯電子機器に受電コイルを内蔵する必要がなく、携帯電子機器に内蔵される二次電池が電力搬送の交流磁界で加熱されることがない。また、中継充電器は、携帯電話などの携帯電子機器に比較すると内蔵電池と受電コイルとの配置の制約が少なく、内蔵電池を受電コイルから離して配置することで、内蔵電池の交流磁界のよる発熱を少なくできる。

本発明の携帯電子機器の充電装置は、本体充電器１０、７０の上面に、中継充電器３０、８０を脱着自在に載せる平面プレート１６、７６を設けて、中継充電器３０、８０には、本体充電器１０、７０の平面プレート１６、７６に載せる平面上の底面プレート３６、８６を設けることができる。
以上の充電装置は、中継充電器を本体充電器の平面プレートに載せて内蔵電池を充電できるので、不特定多数のユーザーに使用されるコイン充電器などに、とくに便利に使用できる。

本発明の携帯電子機器の充電装置は、本体充電器１１０が、中継充電器１３０を脱着自在に挿入できる上方を開口する筒状の装着部１１８を有し、この装着部１１８に中継充電器１３０をセットして内蔵電池１３１を充電することができる。
以上の充電装置は、中継充電器を装着部に挿入することで、送電コイルと受電コイルとを理想的な状態で電磁結合して、内蔵電池を効率よく速やかに充電できる。また、ユーザーが受電コイルの位置を受電コイルに位置に調整する必要がなく、全てのユーザーに便利に使用できる特徴も実現する。

本発明の携帯電子機器の充電装置は、中継充電器３０が、内蔵電池３１から離して受電コイル３２を配置することができる。この充電装置は、内蔵電池の発熱を特に効果的に少なくできる特徴がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電装置を例示するものであって、本発明は充電装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図６に示す充電装置は、充電器で直接に二次電池を充電することなく、中継充電器３０を介して、携帯電話などの携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する。したがって、充電装置は、携帯電話などの携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する中継充電器３０と、この中継充電器３０の内蔵電池３１を充電する本体充電器１０とを備える。中継充電器３０は、携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する内蔵電池３１を備えている。この中継充電器３０は、携帯電子機器５０に接点６０を介して接続されて携帯電子機器５０の二次電池５１を内蔵電池３１で充電する。中継充電器３０は、無接点の電力搬送でもって本体充電器１０で内蔵電池３１を充電する。したがって、中継充電器３０は、コネクタ等の接点で接続することなく、本体充電器１０に脱着自在にセットされて、無接点で内蔵電池３１を充電する。

本体充電器１０と中継充電器３０とは、中継充電器３０を本体充電器１０にセットする状態で互いに電磁結合される送電コイル１２と受電コイル３２とを備えており、送電コイル１２は本体充電器１０に、受電コイル３２は中継充電器３０に内蔵される。

本体充電器１０は、送電コイル１２に交流電力を供給する交流電源１１と、この交流電源１１と送電コイル１２とを内蔵する外装ケース１５とを備えている。外装ケース１５は、中継充電器３０を脱着自在に載せる平面プレート１６を上面に設けている。図１ないし図３の本体充電器１０は、平面プレート１６の外形を中継充電器３０の外形よりも大きくしている。この本体充電器１０は、中継充電器３０を安定して平面プレート１６の上にセットできる。本体充電器１０は、平面プレート１６の下面に送電コイル１２を配置している。送電コイル１２は、平面プレート１６の下面に沿うように固定され、あるいは、平面プレートの下面に沿って移動するように配置される。送電コイル１２を固定している外装ケース１５は、送電コイル１２の位置、いいかえると、中継充電器３０をセットする位置を表示して、送電コイル１２から受電コイル３２に効率よく磁気誘導作用で電力を搬送する。図１の平面プレート１６は、中継充電器３０を載せる位置を示すセット位置を図形１７で表示して、中継充電器３０を正常なセット位置に配置するようにしている。図の外装ケース１５は、平面プレート１６の上面に、中継充電器３０の外形を示す図形１７を印刷してセット位置を表示している。この本体充電器１０は、図形１７の外形に合わせて中継充電器３０をセットして、正常なセット位置に配置できる。さらに、図に示す平面プレート１６は、複数種の中継充電器を正しいセット位置に配置できるように、複数のセット位置を図形１７で印刷して表示している。この本体充電器は、種々の中継充電器を、正確な位置にセットできる特長がある。さらに、送電コイルが平面プレートの下面に沿って移動する本体充電器は、図示しないが、平面プレートの上にセットされる中継充電器の位置を検出して、中継充電器の受電コイルに接近するように送電コイルを移動させる。この構造の本体充電器は、中継充電器をセットする位置を特定しない。平面プレートのあらゆる位置にセットされる中継充電器の受電コイルに送電コイルを接近して効率よく磁気誘導作用で電力搬送できるからである。

送電コイル１２は、平面プレート１６の下に水平に配置できるように、渦巻き状に巻かれた平面状のコイルとしている。送電コイル１２は、プラスチック製の平面プレート１６にインサート成形して固定することができる。送電コイル１２を平面プレート１６にインサート成形する本体充電器１０は、全体を薄くできる。また、送電コイル１２をしっかりと外装ケース１５に固定しながら、平面プレート１６の表面に接近するように送電コイル１２を配置して、受電コイル３２との間隔を狭くして、効率よく交流電力を受電コイル３２に伝送できる。送電コイル１２のインダクタンスは、交流電力の周波数により最適値に設定される。たとえば、供給される交流電力の周波数を１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚとする送電コイル１２は、インダクタンスを数十μＨないし数ｍＨとする。ただし、本発明の充電装置は、送電コイル１２に供給する交流電力の周波数をこの範囲には特定しない。送電コイルには、１００ｋＨｚよりも低く、あるいは５００ｋＨｚよりも高い周波数の交流電力を供給して、中継充電器３０に磁気誘導作用で電力搬送できるからである。送電コイル１２のインダクタンスは、交流電力の周波数が高くなると小さく、周波数が低くなると大きくして、磁気誘導作用で効率よく受電コイル３２に電力搬送できる。

交流電源１１は、入力される電力を送電コイル１２に供給する周波数の交流に変換して出力する。交流電源１１は、ＡＣアダプタ２０から直流が入力され、あるいはＵＳＢコネクタなどのコネクタから直流が入力される。また、交流電源は、交流の商用電源を入力して、これを送電コイルに供給する周波数の交流に変換して出力することもできる。交流電源１１は、入力される直流や交流を所定の周波数と電圧の交流に変換して、送電コイル１２に出力する。ＡＣアダプタ２０やコネクタから直流電力を入力する交流電源１１は、ＤＣ／ＡＣインバータで直流を交流に変換して出力する。商用電源の交流を入力する交流電源は、交流を整流回路で直流に変換し、整流回路から出力される直流をＤＣ／ＡＣインバータで交流に変換して送電コイルに出力する。交流電源１１は、中継充電器３０がセットされたことを検出し、あるいはユーザーが電源スイッチ（図示せず）をオンに切り換えて、送電コイル１２に交流電力を出力する。中継充電器３０を検出する交流電源１１は、中継充電器３０の検出回路（図示せず）を備えている。さらに、交流電源１１は、中継充電器３０の内蔵電池３１が満充電されたことを検出して、送電コイル１２の交流電力の出力を停止する。交流電源１１は、送電コイル１２の電流変化を検出して、内蔵電池３１の満充電を検出する。中継充電器３０の内蔵電池３１が満充電されると、受電コイル３２が無負荷となって受電コイル３２の電流がほぼ遮断された状態となる。受電コイル３２の電流がほぼ遮断されると、送電コイル１２の電流も減少する。したがって、交流電源１１は送電コイル１２の電流が設定値よりも小さくなったことを検出して、中継充電器３０の内蔵電池３１が満充電されたことを検出できる。

中継充電器３０は、受電コイル３２に誘導される交流電力を直流に変換して内蔵電池３１を充電する充電回路３３と、この充電回路３３で充電される内蔵電池３１でもって、接点６０を介して接続される携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する出力回路３４とをケーシング３５に収納している。

ケーシング３５を図２ないし図４に示している。これらの図に示すケーシング３５は、本体充電器１０の平面プレート１６に載せる平面上の底面プレート３６を底面に設けている。底面プレート３６は下面を平面上として、上面を平面状とする平面プレート１６の上に載せて密着する形状としている。底面プレート３６の上に受電コイル３２を固定して、底面プレート３６を平面プレート１６に載せる状態で、受電コイル３２が送電コイル１２に接近するようにしている。

さらに、図２ないし図４のケーシング３５は、上面を平面状として、上面に携帯電話などの携帯電子機器５０を載せてセットできる形状としている。さらに、図のケーシング３５は、上面の片側に上に突出するように側壁部３７を設けて、ここに接点６０を固定している。図の接点６０は、コネクタ６１である。コネクタ６１である接点６０は、側壁部３７から水平方向に突出して、ケーシング３５の上面に載せてセットされる携帯電子機器５０に接続される。このケーシング３５は、上に載せる携帯電子機器５０にコネクタ６１を介して連結されるので、携帯電子機器５０を安定して定位置に配置できる。ただ、中継充電器は、図示しないが、携帯電子機器に接続する接点を、バネ接点とすることもできる。接点をバネ接点とする中継充電器は、携帯電子機器を定位置にセットできる構造として、接点を携帯電子機器に正しく接続できる。さらに、充電装置は、詳細には後述するが、リード線とコネクタを介して、中継充電器を携帯電子機器に接続することもできる。

図３の断面図に示す中継充電器３０は、ケーシング３５の一方の片側に受電コイル３２を配置して、他方に内蔵電池３１を収納している。この構造の中継充電器３０は、内蔵電池３１から離して受電コイル３２を配置するので、内蔵電池３１の磁気誘導作用による発熱を最も少なくできる。さらに、図３の断面図に示す中継充電器３０は、ケーシング３５に、充電回路３３と出力回路３４を実装する回路基板３８を内蔵している。回路基板３８は、受電コイル３２の上方にできるスペースに配置している。

内蔵電池３１は、リチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池である。ただし、内蔵電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池とすることができる。さらに、図３の中継充電器３０は、ケーシング３５に角形電池の内蔵電池３１を収納している。この中継充電器３０は、ケーシング３５を小さくしながら、内蔵電池３１の充電容量を大きくできる。ただし、中継充電器は、円筒形電池の内蔵電池を収納することもできる。

中継充電器３０は、図６の回路図に示すように、受電コイル３２に誘導される交流電力で内蔵電池３１を収納する充電回路３３と、この充電回路３３で充電された内蔵電池３１でもって、外部に接続される携帯電子機器５０の二次電池５１を充電するための出力回路３４とを備えている。

充電回路３３は、受電コイル３２に誘導される交流を整流して直流に変換する整流回路４０と、この整流回路４０から出力される直流を内蔵電池３１を充電する電圧と電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、このＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力側と内蔵電池３１との間に接続しているスイッチング素子４２と、このスイッチング素子４２をオンオフに切り換えて、内蔵電池３１の充電を接続する充電制御回路４３とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、内蔵電池３１の充電に最適な出力電圧と出力電流に出力をコントロールして出力する。リチウムイオン電池の内蔵電池３１を充電するＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、整流回路４０から入力される直流電圧を安定化し、さらに最大電流を一定に制御して出力する。ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の内蔵電池を充電するＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流を一定に制御して出力する。

スイッチング素子４２は、充電制御回路４３でオンオフに制御されて、内蔵電池３１の充電を制御する。充電制御回路４３は、内蔵電池３１が満充電されない状態ではスイッチング素子４２をオン、内蔵電池３１が満充電されるとスイッチング素子４２をオフに切り換える。充電制御回路４３は、内蔵電池３１の満充電を検出して、スイッチング素子４２をオンからオフに切り換えて、内蔵電池３１の過充電を防止する。さらに、図の充電制御回路４３は、内蔵電池３１の温度を検出する温度センサ４４を接続しており、内蔵電池３１の温度が設定温度よりも高くなるとスイッチング素子４２をオフに切り換えて充電を休止する。

出力回路３４は、内蔵電池３１の電力を安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ４５を備える。このＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、内蔵電池３１から入力される直流電力を、一定の電圧と電流に制御して出力する。このＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、たとえば出力電圧５Ｖ、出力電流を５００ｍＡに制御して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の出力は、コネクタ６１等の接点６０を介して携帯電話などの携帯電子機器５０に接続される。さらに、図６の出力回路３４は、携帯電子機器５０の二次電池５１の充電を制御するサブスイッチング素子４６と、このサブスイッチング素子４６をオンオフに制御するサブ充電制御回路４７とを備える。サブ充電制御回路４７は、充電している二次電池５１の満充電を検出して、サブスイッチング素子４６をオンからオフに切り換える。図の出力回路３４は、二次電池５１の充電電流を検出する電流検出回路４８を備えており、この電流検出回路４８で検出される充電電流の変化から二次電池５１の満充電を検出する。サブ充電制御回路４７は、二次電池５１の充電電流が設定値よりも小さくなったことを検出すると、サブスイッチング素子４６をオフに切り換えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の出力を停止する。

以上の中継充電器３０は、図２と図３に示すように、本体充電器１０の上に載せられて内蔵電池３１を充電する。本体充電器１０の上に載せられた中継充電器３０は、本体充電器１０の送電コイル１２から受電コイル３２に磁気誘導作用で電力搬送される。すなわち、この状態で受電コイル３２に交流電力が誘導される。受電コイル３２に誘導される交流は、整流回路４０で直流に変換されてＤＣ／ＤＣコンバータ４１に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力は、オン状態のスイッチング素子４２を介して内蔵電池３１に供給されて内蔵電池３１を充電する。内蔵電池３１が満充電されると、充電制御回路４３がこのことを検出して、スイッチング素子４２をオフに切り換える。スイッチング素子４２がオフに切り換えられると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の負荷が無負荷となる。この状態になると、整流回路４０も無負荷となって、受電コイル３２の負荷も無負荷となる。受電コイル３２が無負荷になると、送電コイル１２の電流が変化するので、この電流変化が本体充電器１０の交流電源１１に検出されて、交流電源１１がオフに切り換えられる。

さらに、本体充電器１０からの電力搬送で中継充電器３０の内蔵電池３１が充電されると、中継充電器３０を本体充電器１０から取り外して、図５に示すように、中継充電器３０に携帯電子機器５０をセットする。携帯電子機器５０は、コネクタ６１である接点６０を介して中継充電器３０に接続する。この状態で、携帯電子機器５０に内蔵する二次電池５１を、充電された中継充電器３０の内蔵電池３１でもって充電する。

さらに、図７ないし図１０に示す充電装置は、図１０に示すように、中継充電器８０を、リード線９２を介して携帯電話などの携帯電子機器５０に接続している。これらの図に示す中継充電器８０は、上面に携帯電子機器を載せて、側壁部に設けたコネクタで携帯電子機器に直接に接続する必要がない。したがって、図の中継充電器８０は、ケーシング８５の上面をフラット面としている。さらに、ケーシング８５は、上面の外周部を外周縁に向かって下り勾配に傾斜するように面取りしている。この中継充電器８０は、全体を小さくして便利に持ち運びできる。ケーシング８５は、底面プレート８６を平面状として、本体充電器７０の平面プレート７６に密着してセットできる形状としている。

さらに、図８の充電装置は、中継充電器８０を本体充電器７０の正常なセット位置に配置するために、本体充電器７０の平面プレート７６に、上方に突出する位置決め凸部７７を設けて、中継充電器８０の底面プレート８６には、位置決め凸部７７を案内する位置決め凹部８７を設けている。本体充電器７０の位置決め凸部７７は、外装ケース７５に内蔵される送電コイル１２の中心に位置して設けている。また、中継充電器８０の位置決め凹部８７は、ケーシング８５に内蔵される受電コイル３２の中心に位置して設けている。この充電装置は、位置決め凸部７７を位置決め凹部８７に案内する状態で、中継充電器８０が本体充電器７０の平面プレート７６の定位置にセットされて、送電コイル１２から受電コイル３２に効率よく磁気誘導作用で電力を搬送する。

さらに、中継充電器８０は、ケーシング８５の外周部にコネクタ９１を設けている。図のケーシング８５は、リード線９２を介して携帯電話に接続される専用のコネクタ９１を設けている。ただ、中継充電器は、図示しないが、ケーシングに複数のコネクタを設けることもできる。ケーシングに設ける複数のコネクタは、携帯電話等の携帯電子機器に接続される専用のコネクタとＵＳＢのコネクタとすることができる。図の中継充電器８０は、ケーシング８５に設けたコネクタ９１に、リード線９２の先端に設けている接続コネクタ９３を接続し、接続コネクタ９３とリード線９２を介して携帯電話などの携帯電子機器５０に接続される。また、コネクタ９１には、携帯電子機器に設けたプラグ（図示せず）を直接に接続することもできる。

この中継充電器８０の内部構造を図８と図９に示している。これらの図に示すように、この中継充電器８０は、ケーシング８５の底面に受電コイル３２を内蔵して、本体充電器７０にセットする状態で、受電コイル３２を送電コイル１２に接近できる構造としている。さらに、ケーシング８５には、受電コイル３２の上方に角形電池の内蔵電池３１を収納している。内蔵電池３１と受電コイル３２との間にはシールドプレート８８を配置している。シールドプレート８８は、受電コイル３２に誘導される交流磁界から内蔵電池３１をシールドしている。

この中継充電器８０は、ケーシング８５の形状と、受電コイル３２と内蔵電池３１の配置が異なる以外は、図１ないし図６に示す中継充電器３０と同じ構造としている。したがって、この中継充電器８０も、本体充電器７０の上にセットされて、内蔵電池３１が充電される。また、充電された内蔵電池３１で、接続される携帯電子機器５０の二次電池５１を充電する。

さらに、図１１と図１２に示す充電装置は、本体充電器１１０が、中継充電器１３０を脱着自在に挿入できる上方を開口する筒状の装着部１１８を備えている。この充電装置は、本体充電器１１０の装着部１１８に中継充電器１３０をセットして、中継充電器１３０に内蔵される内蔵電池１３１を充電する。図の本体充電器１１０は、送電コイル１２を内蔵する外装ケース１１５に、筒体１１９を固定しており、この筒体１１９の内側を、中継充電器１３０を挿入する装着部１１８としている。本体充電器１１０は、外装ケース１１５の上面プレートであって、装着部１１８の底面となる充電プレート１１６の下面に送電コイル１２を配置している。送電コイル１２は、充電プレート１１６の下面に沿うように固定している。さらに、外装ケース１１５は、送電コイル１２に交流電力を供給する交流電源（図示せず）を内蔵している。図に示す本体充電器１１０は、外装ケース１１５の外形を円形とすると共に、この外装ケース１１５の外周に沿う円筒状の筒体１１９を連結している。ただ、本体充電器は、外装ケースの外形を多角形として、筒体を、この外装ケースの外形に沿う角筒状とすることもできる。

さらに、図の本体充電器１１０は、装着部１１８を、複数の中継充電器１３０を同時にセットできる大きさとしている。すなわち、本体充電器１１０は、外装ケース１１５の充電プレート１１６を、中継充電器１３０の底面よりも大きくすると共に、筒体１１９の内形を、複数本の中継充電器１３０を同時に挿入できる大きさとしている。図の外装ケース１１５は、充電プレート１１６の下面のほぼ全面にわたって送電コイル１２を配置している。この本体充電器１１０は、中継充電器１３０をセットする位置を特定しない。装着部１１８の底面である充電プレート１１６のほぼ全面にわたって配置される送電コイル１２から磁気誘導作用で電力搬送されるからである。この本体充電器１１０は、充電プレート１１６の任意の位置にセットされる中継充電器１３０の受電コイル３２に送電コイル１２から磁気誘導作用で電力搬送して、中継充電器１３０に内蔵される内蔵電池１３１を充電できる。したがって、この本体充電器１１０は、複数の中継充電器１３０を同時にセットして、全ての中継充電器１３０に内蔵される内蔵電池１３１を効率よく充電できる。ただ、本体充電器の装着部は、１本の中継充電器を挿入してセットできる大きさとすることもできる。さらに、本体充電器は、充電プレートの上面に凹凸等の位置決部を設けて、装着部に挿入される中継充電器の底面プレートをセットする位置を特定することもできる。

中継充電器１３０は、筒状の装着部１１８に挿入できるように、全体の形状を細長い棒状としている。この中継充電器１３０は、図１２に示すように、細長い筒状のケーシング１３５に内蔵電池１３１を収納している。さらに、筒状のケーシング１３５は、下端部に受電コイル３２を内蔵し、上端部には、携帯電子機器５０に接続される接点１６０を配置している。図の中継充電器１３０は、ケーシング１３５を円筒状として、内部に円筒形電池である内蔵電池１３１を収納している。この中継充電器１３０は、ケーシング１３５を細長い形状としながら、内蔵電池１３１の充電容量を大きくできる。ただ、中継充電器は、ケーシングを角柱状とすることも、内部に収納する電池を角形電池とすることもできる。

中継充電器１３０のケーシング１３５は、本体充電器１１０の充電プレート１１６に対向して配置される底面プレート１３６を底面に設けている。中継充電器１３０は、図１１と図１２に示すように、起立する姿勢で装着部１１８にセットされて、底面プレート１３６を、本体充電器１１０の充電プレート１１６に対向する姿勢で配置する。中継充電器１３０は、底面プレート１３６の上に受電コイル３２を固定しており、底面プレート１３６を充電プレート１１６に対向して配置する状態で、送電コイル１２から受電コイル３２に効率よく磁気誘導作用で電力を搬送できるようにしている。さらに、図１２の中継充電器１３０は、筒状のケーシング１３５の下端部に配置される受電コイル３２の上方に内蔵電池１３１を収納している。この構造の中継充電器１３０は、内蔵電池１３１を受電コイル３２から離れる方向に配置するので、磁気誘導作用による内蔵電池３１の発熱を少なくできる。さらに、内蔵電池１３１と受電コイル３２との間には、シールドプレート１３８を配置しており、受電コイル３２に誘導される交流磁界から内蔵電池１３１をシールドしている。

さらに、中継充電器１３０は、携帯電子機器５０に接続する接点１６０を上面に設けている。図の接点１６０は、コネクタ１６１である。コネクタ１６１である接点１６０は、ケーシング１３５の上面から突出して設けている。このコネクタ１６１は、携帯電話等の携帯電子機器に接続される専用のコネクタとし、あるいはＵＳＢコネクタとすることができる。この中継充電器１３０は、図１３に示すように、携帯電子機器５０に設けたコネクタ（図示せず）に、直接にコネクタ１６１を接続して携帯電子機器５０に内蔵される二次電池５１を充電する。したがって、携帯電子機器５０を確実に接続して充電できる。

さらに、中継充電器１３０は、図１４に示すように、リード線１６２と接続コネクタ１６３を介して、携帯電子機器５０に接続することもできる。図１４の中継充電器１３０は、ケーシング１３５に設けたコネクタ１６１に、リード線１６２の一端に設けている接続コネクタ１６３を接続すると共に、リード線１６２の他端に設けている接続コネクタ１６３を携帯電子機器５０のコネクタ（図示せず）に接続している。この中継充電器１３０は、本体充電器１１０の装着部１１８にセットした状態で、リード線１６２を介して携帯電子機器５０に接続して、携帯電子機器５０の二次電池５１を充電することもできる。

以上の充電装置は、図１１と図１２に示すように、本体充電器１１０の装着部１１８に１本ないし複数の中継充電器１３０を挿入して内蔵電池１３１を充電する。本体充電器１１０の装着部１１８に挿入された中継充電器１３０は、本体充電器１１０の送電コイル１２から受電コイル３２に磁気誘導作用で電力搬送されて交流電力が誘導される。受電コイル３２に誘導される交流は、直流に変換されて内蔵電池１３１に供給されて内蔵電池１３１を充電する。さらに、本体充電器１１０からの電力搬送で中継充電器１３０の内蔵電池１３１が充電されると、中継充電器１３０を本体充電器１１０から取り出して、図１３に示すように、中継充電器１３０の接点１６０であるコネクタ１６１を直接に携帯電子機器５０に接続し、あるいは、図１４に示すように、中継充電器１３０のコネクタ１６１を、リード線１６２と接続コネクタ１６３を介して携帯電子機器５０に接続する。この状態で、携帯電子機器５０に内蔵する二次電池５１を、充電された中継充電器３０の内蔵電池３１でもって充電する。

本発明の一実施例にかかる携帯電子機器の充電装置の分解斜視図である。 図１に示す充電装置の本体充電器に中継充電器をセットする状態を示す斜視図である。 図２に示す本体充電器と中継充電器の垂直断面図である。 図２に示す中継充電器の分解斜視図である。 中継充電器に携帯電子機器をセットする状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例にかかる携帯電子機器の充電装置のブロック回路図である。 本発明の他の実施例にかかる携帯電子機器の充電装置の本体充電器に中継充電器をセットする状態を示す斜視図である。 図７に示す本体充電器と中継充電器の垂直断面図である。 図８に示す中継充電器の分解斜視図である。 中継充電器と携帯電子機器を接続する状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる携帯電子機器の充電装置の本体充電器に中継充電器をセットする状態を示す斜視図である。 図１１に示す本体充電器と中継充電器の垂直断面図である。 図１１に示す中継充電器を携帯電子機器に接続する状態を示す斜視図である。 図１１に示す中継充電器を携帯電子機器に接続する他の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０…本体充電器
１１…交流電源
１２…送電コイル
１５…外装ケース
１６…平面プレート
１７…図形
２０…ＡＣアダプタ
３０…中継充電器
３１…内蔵電池
３２…受電コイル
３３…充電回路
３４…出力回路
３５…ケーシング
３６…底面プレート
３７…側壁部
３８…回路基板
４０…整流回路
４１…ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２…スイッチング素子
４３…充電制御回路
４４…温度センサ
４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ
４６…サブスイッチング素子
４７…サブ充電制御回路
４８…電流検出回路
５０…携帯電子機器
５１…二次電池
６０…接点
６１…コネクタ
７０…本体充電器
７５…外装ケース
７６…平面プレート
７７…位置決め凸部
８０…中継充電器
８５…ケーシング
８６…底面プレート
８７…位置決め凹部
８８…シールドプレート
９０…接点
９１…コネクタ
９２…リード線
９３…接続コネクタ
１１０…本体充電器
１１５…外装ケース
１１６…充電プレート
１１８…装着部
１１９…筒体
１３０…中継充電器
１３１…内蔵電池
１３５…ケーシング
１３６…底面プレート
１３８…シールドプレート
１６０…接点
１６１…コネクタ
１６２…リード線
１６３…接続コネクタ

Claims (4)

1. 携帯電子機器(50)に接点(60)、(90)、(160)を介して接続されて携帯電子機器(50)の二次電池(51)を充電する内蔵電池(31)、(131)を備える中継充電器(30)、(80)、(130)と、この中継充電器(30)、(80)、(130)が脱着自在にセットされて無接点で内蔵電池(31)、(131)を充電する本体充電器(10)、(70)、(110)とを備えており、
   前記本体充電器(10)、(70)、(110)と中継充電器(30)、(80)、(130)とは、中継充電器(30)、(80)、(130)を本体充電器(10)、(70)、(110)にセットする状態で互いに電磁結合される送電コイル(12)と受電コイル(32)とを備えており、送電コイル(12)は前記本体充電器(10)、(70)、(110)に、受電コイル(32)は中継充電器(30)、(80)、(130)に内蔵され、
   さらに、前記本体充電器(10)、(70)、(110)は、前記送電コイル(12)に交流電力を供給する交流電源(11)と、送電コイル(12)と交流電源(11)を内蔵する外装ケース(15)、(75)、(115)とを備えており、
   さらにまた、前記中継充電器(30)、(80)、(130)は、受電コイル(32)に誘導される交流電力を直流に変換して内蔵電池(31)、(131)を充電する充電回路(33)と、この充電回路(33)で充電される内蔵電池(31)、(131)でもって、接点(60)、(90)、(160)を介して接続される携帯電子機器(50)の二次電池(51)を充電する出力回路(34)とを備えており、
   前記中継充電器(30)、(80)、(130)が本体充電器(10)、(70)、(110)にセットされて磁気誘導作用で中継充電器(30)、(80)、(130)の内蔵電池(31)、(131)が充電され、充電された中継充電器(30)、(80)、(130)の内蔵電池(31)、(131)でもって、接点(60)、(90)、(160)を介して接続される携帯電子機器(50)の二次電池(51)を充電するようにしてなる携帯電子機器の充電装置。
2. 前記本体充電器(10)、(70)が、中継充電器(30)、(80)を脱着自在に載せる平面プレート(16)、(76)を上面に有し、前記中継充電器(30)、(80)が前記本体充電器(10)、(70)の平面プレート(16)、(76)に載せる平面上の底面プレート(36)、(86)を有する請求項１に記載される携帯電子機器の充電装置。
3. 前記本体充電器(110)が、前記中継充電器(130)を脱着自在に挿入できる上方を開口する筒状の装着部(118)を有し、この装着部(118)に中継充電器(130)をセットして内蔵電池(131)を充電するようにしてなる請求項１に記載される携帯電子機器の充電装置。
4. 前記中継充電器(30)が、前記内蔵電池(31)から離して受電コイル(32)を配置している請求項１に記載される携帯電子機器の充電装置。

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