JP2019041524A - ワイヤレス給電器 - Google Patents

Abstract

【課題】建物内において小型電子電気機器にワイヤレスで電力を供給する、ワイヤレス給電器を提供する。
【解決手段】ワイヤレス給電器１は、商用電源に接続することで赤外線を照射する発光（照射）部２３を備えた送電ユニット２と、発光（照射）部から照射された赤外線を集光して発電する発電部３３を備えた受電ユニット３が、互いに独立して構成されている。送電ユニットは、商用電源の電力を変電する電圧変換回路、交流電力を直流電力に変換する整流回路、ＬＥＤ（赤外線）、赤外線を照射する発光（照射）部及びこれらを制御する制御部を含んで構成されており、受電ユニットは、赤外線を集光して発電する発電部、所定電圧まで変電する電圧変換回路、変電した電力を蓄電する蓄電器、ＤＣ出力回路及びこれらを制御する制御部を含んで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物内において小型電子電気機器にワイヤレスで電力を供給する、ワイヤレス給電器に関する。

ノート型パソコン、電話器、プリンターなどの小型電子機器、ラジオ、ビデオゲーム器などの小型電気機器を建物内で使用する場合の電源は、前記小型電子電気機器（以下、電子機器等という）用として付属されたＡＣアダプター（ＡＣ／ＤＣアダプターを含む）をコンセントに接続するか、前記電子機器等に内蔵させる乾電池叉は充電池を用いている。
しかし、ＡＣアダプターから給電する場合は、壁などに設けられたコンセントが必要であり、前記電子機器等の使用場所は、前記コンセントに接続したＡＣアダプターの長さの範囲内に限定される。一方、乾電池や充電池はコンセントの有無に影響されない反面、電池の消耗により交換叉は充電が必要となる。
また、ＡＣアダプター及びこれに関連するコード類を使用すると、前記電子機器等の周辺が乱雑となり、足による引っ掛けや踏付けにより断線（破損）のおそれがあった。

かかる現状において、ＡＣアダプターによる電源の代替策として、ワイヤレス電源の開発が試みられている。例えば、電力が供給される電力用１次コイルを備えた家具と、この家具の電力用１次コイルによる磁束内に配置される電力用２次コイルを備えたコードレス機器を備えた無接点給電装置が開示されている（特許文献１参照。）。
また、コード付き及びワイヤレスの両方の電子デバイスへ電力を供給できるユニバーサル電源であって、一体化されたワイヤレス給電器と、コードによる電力供給用の１以上の電力取出し口とを備えた電源が開示されている（特許文献２参照。）。

特開２００１−３０９５７９号公報 特表２０１３−５００６９２号公報

特許文献１の無接点給電装置は、家具の天板の内面側に、電力伝送部が設けられており、電力伝送部は電力用１次コイルと、該１次コイルに高周波電流を供給するための１次側回路が設けられている。前記電力伝送部には電源用コードが接続されており、この電源用コードの電源プラグを商用電源コンセントの差込口に接続することにより、１次側回路に電力を供給している。
一方、前記天板の表面側には、底部に電力用２次コイルが設けられたコードレス機器（電気ポット）を、前記電力用１次コイルに高周波電流が供給されることにより発生する磁束内に電力用２次コイルが配置されるように設置している。
しかし、前記コードレス機器（電気ポット）は、商用電源コンセントの差込口に接続した電源用コードとはコードレスで接続されているものの、前記電力用１次コイルに高周波電流が供給されることにより発生する磁束内に、前記コードレス機器（電気ポット）に設けた電力用２次コイルを配置しなければならない。したがって、前記コードレス機器（電気ポット）の設置場所が、前記家具の天板上に限定されるという問題点がある。

特許文献２の電源は、ワイヤレス電子デバイスへ電力を供給するワイヤレス給電器である。該ワイヤレス給電器は、電磁場を生成でき、これをピックアップして使用し、ワイヤレス電子デバイス（例えば、ノート型パソコン）に電力を発生させている。すなわち、該ワイヤレス電子デバイスはワイヤレス給電器が生成する電磁場に近接して配置する必要がある。したがって、前記ワイヤレス電子デバイスの設置場所が、前記ワイヤレス給電器が発生させる電磁場の範囲に限定されるという問題点がある。

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、建物内において小型電子機器等にワイヤレスで電力を供給することができる、ワイヤレス給電器を提供することを目的としている。

本発明のワイヤレス給電器は、本体背面に設けられたプラグを、部屋の壁などに設けられた交流電源のコンセントに差し込むことで、赤外線を照射する発光部を備えた送電ユニットと、前記発光部から照射された赤外線を集光して電力を発電する発電部を備えた受電ユニットが、互いに独立して構成されている。前記ワイヤレス給電器を使用する時は、前記送電ユニットの発光部と前記受電ユニットの発電部を対向させて配置することが望ましい。

本発明のワイヤレス給電器の送電ユニットは、交流電源の電圧１００Ｖを例えば、最大１２Ｖに降圧する電圧変換回路と、交流電力を直流電力に変換する整流回路、電力を受けて赤外線を照射する発光部及びこれらを制御する制御部を含んで構成されている。
また、前記受電ユニットは、前記赤外線を集光して発電する発電部（集光器及びソーラー）、小型電子機器等の使用電圧まで変電する電圧変換回路、変電した電力を蓄電する蓄電池及びこれらを制御する制御部を含んで構成されている。

本発明のワイヤレス給電器は、前記受電ユニットには、小型電子機器等に電力を供給するＤＣ出力回路が設けられており、該ＤＣ出力回路には異なる電力（電圧及び電流）を出力する出力切換部が設けられている。

本発明のワイヤレス給電器は、前記受電ユニットは、前記送電ユニットから照射される赤外線を集光可能な範囲内に設置するための係止手段が設けられている。前記受電ユニットの設置場所は、前記送電ユニットの発光部から発光される赤外線を集光できる場所、例えば、前記小型電子機器等の筐体、室内の壁や柱、叉は什器備品等に係止することができる。

本発明のワイヤレス給電器は、コンセントに差し込む送電ユニットからの赤外線ビームにより、受電ユニットを介して小型電子機器等に給電するため、前記コンセントと前記小型電子機器等の接続がワイヤレスとなる。これにより、部屋内において、コンセントの位置を気にすることなく小型電子機器等の使用が可能となる。
本発明のワイヤレス給電器は、送電ユニットに備えた超高輝度赤外線ＬＥＤチップから照射される光ビームにより、受電ユニットから小型電気機器等へ給電可能なため、該小型電子等に内蔵されている電池交換叉は充電池を充電する必要がなく、常に小型電子機器等を使用することができる。
本発明のワイヤレス給電器は、電源コードを延設する必要がないので、電源コードを足で引っ掛ける等による破損や断線を防止することができる。
本発明のワイヤレス給電器は、コンセントがあれば送電ユニットを装着でき、赤外線の光ビームが届く範囲内であれば受電ユニットを様々な場所に容易に設置することが可能である。

本発明の実施形態の一例を示すワイヤレス給電器の斜視図である。 本発明の実施形態の一例を示すワイヤレス給電器のブロック図である。 本発明の他の実施形態を示すワイヤレス給電器のブロック図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示すワイヤレス給電器の斜視図である。図１において、ワイヤレス給電器１は、送電ユニット２と受電ユニット３が、互いに独立して構成されている。送電ユニット２は、略方形の筐体２８背部に、室内の壁等に設けられた交流電源のコンセントに挿入するプラグ２９が設けられている。前記筐体２８の内部には図２に示す回路が格納されている。前記筐体２８の前部には、赤外線を発光（照射）する、略半円状の発光部２３が突設されている。該発光部２３は上下左右に角度調整可能で、仰俯角は１８０度、水平角は１８０度である。

受電ユニット３は、略方形叉は円筒形の筐体３９外縁に、小型電子機器等に電力を供給する電源コード４０が接続されている。該電源コード４０の先端はプラグが設けられており、前記小型電子機器等のジャックに挿入される。前記筐体３９の内部には図２に示す回路が格納されている。前記筐体３９の背部には、前記小型電子機器等、室内の壁や柱、或いは什器備品等に係止可能な係止片５０が設けられている。なお、前記係止片５０は、フック、クランプ、叉はマグネット等を用いることができる。前記筐体３９の前部には、送電ユニット２から発光された赤外線を集光する、略半円状の発電部３３が突設されている 該発電部３３は上下左右に角度調整可能で、仰俯角は１８０度、水平角は１８０度である。

図２は、本発明の実施形態の一例を示すブロック図である。図２において、送電ユニット２は、電圧変換回路２１、整流回路２２、ＬＥＤ（赤外線）２５、発光（照射）部２３及び制御回路２４を含んで構成されている。

電圧変換回路２１は、交流電力（ＡＣ１００Ｖ）を、例えば、最大２０Ｖ、１Ａに降圧する。次に、整流回路２２で交流電力（以下、ＡＣ電力という）を直流電力（以下、ＤＣ電力という）に変換する。なお、本実施形態では、ＡＣ電力を電圧変換回路２１で降圧した後にＤＣ電力に変換しているが、先に整流回路２２でＡＣ電力をＤＣ電力に変換した後、電圧変換回路２１でＤＣ電力を降圧してもよい。

ＬＥＤ（赤外線）２５は、超高輝度赤外線ＬＥＤチップを複数個使用している。前記１個の超高輝度赤外線ＬＥＤチップは、チップＬＥＤ、リード線及びコネクターで形成されている。発光（照射部）２３には前記超高輝度赤外線ＬＥＤチップが、例えば、丸型に束ねて収納され、略半円状の中心軸部にＬＥＤ光線を投光するための円形照射窓２７が形成されている。なお、前記超高輝度赤外線ＬＥＤチップに代えて、超高輝度赤外線ＬＥＤ電球を用いてもよい。制御回路２４は、前記電圧変換回路２１、整流回路２２、ＬＥＤ（赤外線）２５及び発光（照射）部２３を制御する回路である。

受電ユニット３は、集光器３５とソーラー３６からなる発電部３３、電圧変換回路３１、蓄電器３７、ＤＣ出力回路３８及び制御回路３４を含んで構成されている。前記発電部３３は、前記送電ユニット２から照射された赤外線の光ビームを集光する集光器３５と、該集光された光ビームで発電するソーラー３６より構成されている。発電された電力は電圧変換回路３１で、小型電子機器等で使用する定格電圧、例えば、５Ｖに降圧される。

蓄電器３７は、一定の容積にできるだけ多くの電荷を蓄えられるように設計された回路部品であり、コンデンサーとも称される。蓄電器３７に前記電圧変換回路３１からの直流電圧を印加すると、各電極には、印加電圧の極性にしたがい、かつその電圧と静電容量に比例した電荷がほぼ瞬間的に蓄えられ、電源からの電力として小型電子機器等に供給される。

ＤＣ出力回路３８は、ＤＣ電力取出口（図示せず）が設けられており、受電ユニット３に付属の電源コード４０、叉は小型電子機器等に付属の電源コードを前記電力取出口に挿入し、先端のプラグを前記小型電子機器等のジャックに挿入することで、前記小型電子機器等の作動、及び／叉は内蔵充電池の充電のためにＤＣ電力を使用することができる。

図３は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図３において、送電ユニット２は、電圧変換回路２１、整流回路２２、ＬＥＤ（赤外線）２５、発光（照射）部２３及び制御回路２４を含んで構成されている。

電圧変換回路２1は、交流電力（ＡＣ１００Ｖ）を、例えば、最大２０Ｖ、１Ａに降圧する。次に、整流回路２２でＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。なお、本実施形態では、ＡＣ電力を電圧変換回路２１で降圧した後にＤＣ電力に変換しているが、整流回路２２でＡＣ電力をＤＣ電力に変換した後、電圧変換回路２１でＡＣ電力をＤＣ電力に降圧してもよい。

ＬＥＤ（赤外線）２５は、超高輝度赤外線ＬＥＤチップを複数個使用している。前記１個の超高輝度赤外線ＬＥＤチップは、チップＬＥＤ、リード線及びコネクターで形成されている。照射部は前記超高輝度赤外線ＬＥＤチップを、例えば、丸型に束ねて収納するもので、略半円状の中心部にＬＥＤ光線を投光するための円形照射窓２７が形成されている。なお、超高輝度赤外線ＬＥＤチップに代えて、超高輝度赤外線ＬＥＤ電球を用いてもよい。制御回路は、前記電圧変換回路、整流回路及び発光部を制御する回路である。

受電ユニット３ａは、集光器３５とソーラー３６よりなる発電部３３、電圧変換回路３１、蓄電器３７、ＤＣ出力回路３８、出力切換部３２、出力設定器３９及び制御回路３４より構成されている。前記発電部３３は、前記送電ユニット２から照射された赤外線の光ビームを集光する集光器３５と、該集光された光ビームを発電するソーラー３６より構成されている。

前記ソーラー３６で発電された電力は、蓄電器３７に送られる。該蓄電器３７は、一定の容積にできるだけ多くの電荷を蓄えられるように設計された回路部品であり、コンデンサーとも称される。蓄電器３７に前記ソーラー３６で発電された電力を印加すると、各電極には、印加電圧の極性にしたがい、かつその電圧と静電容量に比例した電荷がほぼ瞬間的に蓄えられる。なお、ソーラー３６で発電された電力を電圧変換回路３１に送り、該電圧変換回路３１から蓄電器３７に送ることも可能である。

前記蓄電器３７に蓄えられた電力は、電圧変換回路３１に送られる。本実施形態では、該電圧変換回路３１からＤＣ出力回路３８に出力する電力値を選択することが可能となっている。前記電圧変換回路３１には出力切換部３２と出力設定器３９が接続されており、該出力設定器３９を手動操作することにより、例えば、３Ｖ，５Ｖ，１２Ｖ，１９Ｖの４つの異なるＤＣ電力を出力することができるように制御回路３４で制御している。図３では１２Ｖの電力を出力する設定を示している。なお、異なるＤＣ電力は、前記４種類に限定されるものではなく、他の異なるＤＣ電力を必要数設定することができる。

前記電圧変換回路３１からＤＣ出力回路３８を経由して、各種小型電子機器が必要とする定格電力（電圧、電流）が供給される。
ＤＣ出力回路３８と使用する小型電気機器等のプラグ間に電源コード接続すると、該小型電気機器等を作動叉は内蔵充電器の充電のためにＤＣ電力を使用することができる。

本発明は、建物内において、小型電子電気機器にワイヤレスで電力を供給する、ワイヤレス給電器であり、一般家庭だけでなく、各種病院や介護施設等で広く使用することが可能である。

１ ワイヤレス給電器
２ 送電ユニット
３、３ａ 受電ユニット
２１、３１ 電圧変換回路
２２ 整流回路
２３ 発光（照射）部
２４、３４ 制御回路
２５ ＬＥＤ（赤外線）
２７ 円形照射窓
２８、３９ 筐体
２９ プラグ
３２ 出力切換部
３３ 発電部
３５ 集光器
３６ ソーラー
３７ 蓄電器
３８ ＤＣ出力回路
３９ 出力設定器
４０ 電源コード
５０ 係止片

Claims (4)

1. 小型電子電気機器にワイヤレスで電力を供給する給電器であって、該給電器は、
   商用電源に接続することで赤外線を照射する発光部を備えた送電ユニットと、
   前記発光部から照射された赤外線を集光して発電する発電部を備えた受電ユニットが、
   互いに独立して構成されていることを特徴とするワイヤレス給電器。
2. 前記送電ユニットは、商用電源の電力を変電する電圧変換回路、交流電力を直流電力に変換する整流回路、赤外線を照射する発光部及びこれらを制御する制御部を含んで構成されており、
   前記受電ユニットは、前記赤外線を集光して発電する集光器及びソーラー、所定電圧まで変電する電圧変換回路、変電した電力を蓄電する蓄電池及びこれらを制御する制御部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電器。
3. 前記受電ユニットは、ＤＣ出力回路が設けられており、該ＤＣ出力回路には異なる電力を出力することができる出力切換部が設けられていることを特徴とする請求項１叉は２に記載のワイヤレス給電器。
4. 前記受電ユニットは、前記送電ユニットから照射される赤外線を集光可能な範囲内の場所に設置できる係止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤレス給電器。

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