JP2023142024A - ワイヤレスデバイスの充電ケース - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制して蓋体の開閉状態を精度よく検出できるワイヤレスデバイスの充電ケースを提供する。【解決手段】ワイヤレスデバイスの充電ケース９１は、ワイヤレスデバイス８１を充電するために収容するデバイス収容部を有する箱状の基体１と、基体の内部に収容された回路基板３１と、回路基板に実装されたホール素子３１１と、基体によって所定の回動軸線ＣＬ１まわりに回動可能に支持され、回動軸線に沿って延びる軸部２２１を有する蓋体２と、軸部から径方向の外方に延出した延出部２３と、延出部に取り付けられたマグネット５と、を備える。蓋体は、回動軸線まわりの回動によって基体のデバイス収容部を覆う閉状態と開放する開状態との間で状態遷移し、閉状態での回動軸線に直交する断面において、回動軸線とマグネットとホール素子とが一直線ＬＮ１の上に位置している。【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤレスデバイスの充電ケースに関する。

特許文献１に、ワイヤレスイヤホンの充電器が記載されている。特許文献１に記載された充電器は、ワイヤレスイヤホンを収容する収容部を上部に有する本体部と、本体部に取り付けられるヒンジ部を中心として回動することで収容部を覆うように開閉する蓋部とを備えている。

特許文献２に、ヒンジを中心として回動する便蓋と便蓋の開閉を検知する磁石片及びホール素子を有し、この磁石片及びホール素子によって便蓋の開放を検知し脱臭装置を起動させるトイレ装置が記載されている。
便蓋は、その回動を司るヒンジピン及びヒンジピンが挿通固定されたボス部を有し、磁石片はこのボス部に取り付けられ、ホール素子は便蓋が開放位置にあるときにボス部の磁石片と対向するようにトイレ装置の固定側の対向壁部に取り付けられている。

特開２０１９－１８６８７０号公報 特開２００１－１２３４９８号公報

特許文献１に記載されたようなワイヤレスイヤホンの充電器は、蓋体を閉状態にすると、収容部に収容したワイヤレスイヤホンが外部に露出しないので、ワイヤレスイヤホンの充電ケースとして機能する。
このようなワイヤレスデバイスの充電ケースとして、蓋体の閉開状態に応じて充電に関する動作や表示を変えるものがあり、この充電ケースでは、蓋体の開閉状態を検出する機能が必要である。

そこで、ワイヤレスデバイスの充電ケースの、蓋体の開閉状態を検出する機能として、特許文献２に記載された磁石片及びホール素子を利用した検出構造を適用することが検討される。
しかしながら、特許文献２に記載された検出構造は、磁石片及びホール素子がヒンジの回動軸近傍に配置されているため、トイレ装置に対し顕著に小さいワイヤレスイヤホンのようなワイヤレスデバイスの充電ケースにおいては、蓋体の開状態と閉状態とでホール素子が検出する磁束密度の差が小さく、高い検出精度を得にくいという点で工夫が必要であった。

そこで、蓋体の、回動軸から遠い先端部位に磁石片を取りつけ、蓋体が閉じた状態で磁石片に近接する位置にホール素子を配置する構造も検討される。
それでも、この場合、充電を司る回路基板からホール素子が遠く離れて、ホール素子と回路基板とを電気接続するための部品の追加及び組み立て工数の増加で大幅なコストアップになるため、さらに別の工夫が求められていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、コストアップを抑制して蓋体の開閉状態を精度よく検出できるワイヤレスデバイスの充電ケースを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の１）の構成を有する。
１） ワイヤレスデバイスを充電するために収容するデバイス収容部を有する箱状の基体と、
前記基体の内部に収容された回路基板と、
前記回路基板に実装されたホール素子と、
前記基体によって所定の回動軸線まわりに回動可能に支持され、前記回動軸線に沿って延びる軸部を有する蓋体と、
前記軸部から径方向の外方に延出した延出部と、
前記延出部に取り付けられたマグネットと、
を備え、
前記蓋体は、前記回動軸線まわりの回動によって前記基体の前記デバイス収容部を覆う閉状態と開放する開状態との間で状態遷移し、
前記閉状態での前記回動軸線に直交する断面において、前記回動軸線と、前記マグネットと、前記ホール素子とが、一直線の上に位置しているワイヤレスデバイスの充電ケースである。

本発明の一態様によれば、コストアップを抑制して蓋体の開閉状態を精度よく検出できる、という効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤレスデバイスの充電ケースの実施例である充電ケース９１の、蓋体２が閉状態での斜視図である。 図２は、充電ケース９１の、蓋体２が中間開状態での斜視図である。 図３は、図１におけるＳ３－Ｓ３位置での断面図である。 図４は、図２におけるＳ４－Ｓ４位置での断面図である。 図５は、充電ケース９１の、蓋体２が全開状態での斜視図である。

本発明の実施の形態に係るワイヤレスデバイスの充電ケースを、実施例の充電ケース９１により説明する。ワイヤレスデバイスの例としては、ワイヤレスマイク、ワイヤレスイヤホンマイク、ワイヤレスヘッドホン、スマートウォッチなどがある。

充電ケース９１の外観の形態を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、充電ケース９１の、蓋体２が閉じた状態（以下、閉状態）の右後方斜め上方から見た斜視図である。図２は、蓋体２が所定の角度で開いた状態（以下、中間開状態）での右後方斜め上方から見た斜視図である。
図１及び図２に矢印で示された上下左右前後の各方向は、説明の便宜上、充電ケース９１の蓋体２が開く側（使用者にとっての正面側）から見たときの方向である。

図１及び図２に示されるように、充電ケース９１は、左右方向に長い箱状の基体１と、基体１に対し、ヒンジ部２２を回動支点として、図２の矢印ＤＲ１のように回動することで開閉する蓋体２とを備えている。
基体１の後壁１１の上部には、左右方向の中央部位において下方に矩形に抉れた切込み部１２が形成されている。
切込み部１２の下方には、端子孔１１ａが形成されている。端子孔１１ａの外方からは、内部に配置されたＵＳＢコネクタ７１が臨まれる。このＵＳＢコネクタ７１にＵＳＢケーブルのプラグを接続して外部機器との電気接続が行われる。

次に、充電ケース９１の内部構造について、図３～図５を参照して説明する。図３は、図１におけるＳ３－Ｓ３位置での断面図であり、図４は、図２におけるＳ４－Ｓ４位置での断面図であり、図５は、充電ケース９１の、蓋体２を全開にした状態（以下、全開状態）での斜視図である。

図３に示されるように、充電ケース９１は、基体１の内部において下方側から順に、二次電池３３，クッション３２，及び回路基板３１を有している。
回路基板３１は、基体１に形成された不図示のリブ及び固定具によって水平姿勢で保持されている。回路基板３１は、通信部３５ａ，充電制御部３５ｂ，蓋体開閉判定部３５ｃ，入出力部３５ｄ，及び動作制御部３５ｅを含む制御部３５を備えると共に、上面３１ａにホール素子３１１及び発光素子３１２が実装配置され下面３１ｂにＵＳＢコネクタ７１が実装配置されている。

充電ケース９１は、動作制御部３５ｅの制御によって、動作モードが、蓋体２の開閉状態に応じた閉モードと開モードとに選択的に切り替わるようになっている。

発光素子３１２は、例えばＬＥＤであって、回路基板３１の上面３１ａの前部に実装されている。発光素子３１２の上方にはこれを覆うように導光部材３１３が配置されている。導光部材３１３は、発光素子３１２から出力された光を、前方に突出して形成された発光表示柱３１３ａに導いてその先端面を発光させる。
発光表示柱３１３ａの発光は、発光表示柱３１３ａの位置に対応して薄肉化された基体１の前壁１３を通して使用者に視認される。発光表示柱３１３ａの発光パターンは、充電ケース９１の閉モード及び開モードそれぞれに対応しており、使用者は充電ケース９１の動作状態などを視覚的に把握できる。

ＵＳＢコネクタ７１は、基体１の後壁１１に形成された端子孔１１ａに対応した位置で回路基板３１の下面３１ｂに実装され、入出力部３５ｄに接続されている。
ホール素子３１１は、回路基板３１の上面３１ａの後縁部に実装され、蓋体開閉判定部３５ｃに接続されている。

図１及び図３に示されるように、蓋体２は、蓋後壁２１の左右方向中央部が下方に延びて形成されたヒンジ部２２を有する。ヒンジ部２２は、基体１の切込み部１２に進入している。
図３に示されるように、ヒンジ部２２は、左右方向を軸とする円筒状に延びる軸部２２１を有する。軸部２２１は、その回動軸線ＣＬ１上に切込み部１２の左縁及び右縁から互いの相手側に突出したボス（不図示）が係合することで、基体１に対し回動自在に支持されている。これにより、蓋体２は、基体１に対し、左右方向に延びる回動軸線ＣＬ１まわりに回動可能になっている（図２における矢印ＤＲ１参照）。

ヒンジ部２２は、軸部２２１から径方向の外方に向けさらに延出する延出部２３を有する。延出部２３は、ヒンジ部２２における左右方向の中央部位に設けられている。
延出部２３の前面側には、直方体状の空間を形成する収容部２３１が形成されており、収容部２３１には、マグネット５が収められ固定されている。

回動軸線ＣＬ１に直交する横断面として図３に示される蓋体２の閉状態において、ホール素子３１１及びマグネット５は、上下方向に延びる仮想の一直線ＬＮ１（以下、仮想直線ＬＮ１）上に位置するように配置されている。
換言するならば、延出部２３は、蓋体２の閉状態において、軸部２２１からホール素子３１１に向かうように回動軸線ＣＬ１を中心とする径方向に延びて形成され、延出部２３における先端近傍部位にマグネット５が取り付けられている。この閉状態でホール素子３１１とマグネット５との間の距離は距離Ｈａで示される。

基体１の上部は、上壁部６で塞がれている。
図２に示されるように、基体１には、ワイヤレスデバイスであるワイヤレスイヤホン８１を収容するデバイス収容部として、左右方向に離隔して一対のイヤホン収容部６１，６２が備えられている。イヤホン収容部６１，６２は、充電するワイヤレスイヤホン８１の形状に対応して下方に抉られた空間を有し、上壁部６には、イヤホン収容部６１，６２それぞれに対応した挿入口６１ａ，６２ａが開口している。

蓋体２は、図３に示された、イヤホン収容部６１，６２を覆う閉状態から開放する開状態へ手で開けることができる。
図４は、蓋体２を、閉状態から矢印ＤＲ２のように回動させて回動角度θが第１角度θａになった状態（中間開状態）の充電ケース９１が示されている。この蓋体２の回動により、マグネット５は、閉状態から円弧軌道に沿って上昇する。図４の状態で、ホール素子３１１との距離Ｈｂは、閉状態のときの距離Ｈａよりも大きい（遠い）。
すなわち、中間開状態において、ホール素子３１１をよぎるマグネット５の磁束密度は、閉状態のときより減少しており、ホール素子３１１から得られる電圧Ｖｈ(又は得られる電流Ａｈ)が磁束密度の減少量に応じて小さくなっている。

回路基板３１の蓋体開閉判定部３５ｃは、ホール素子３１１から得られる電圧Ｖｈ（又は得られる電流Ａｈ）を常時監視し、電圧Ｖｈ（又は電流Ａｈ）が所定値以下となったら、蓋体２が開いたと判定する。
ここでは、図４に示される、蓋体２が第１角度θａだけ開いた中間開状態で蓋体開閉判定部は蓋体２が開いたと判定するものとする。

充電ケース９１は、中間開状態において蓋体２の回動を機械的に規制する構造を有していない。蓋体２は中間開状態からさらに回動が可能で、回動角度θが第１角度θａよりも大きな第２角度θｂに達したときに、それ以上の回動を機械的に規制する構造を有する。
図５は、蓋体２の開いた回動角度θが第２角度θｂとなって回動が規制された全開状態を示している。

図５に示されるように、充電ケース９１は、蓋体２の回動角度θが第２角度θｂに達すると、延出部２３が上壁部６の下面６ａに当接してそれ以上の回動を規制するようになっている。
この全開状態でのマグネット５とホール素子３１１との間の距離Ｈｃは、距離Ｈｂよりも大きくなっている。

マグネット５とホール素子３１１との間の距離は、蓋体２の閉状態（θ＝０°）から中間開状態（θ＝θａ）を経て全開状態（θ＝θｂ）に至る開動作において連続して増加する。
例えば、ホール素子３１１の電圧Ｖｈに基づいて蓋体２の開閉を判定する場合、予め、ホール素子３１１の電圧Ｖｈの、蓋体２の回動角度θ＝θａにおける電圧Ｖｈａを閾電圧として設定しておく。蓋体開閉判定部３５ｃは、電圧Ｖｈを常時監視し、電圧Ｖｈが減少して電圧Ｖｈａ以下となったら、蓋体２が閉状態から中間開状態に移行したと判定する。
動作制御部３５ｅは、この判定結果を受け、動作モードを閉状態モードから開状態モードに変更する。

逆に、蓋体開閉判定部３５ｃは、電圧Ｖｈが増加して電圧Ｖｈａを越えたら、蓋体２が中間開状態から閉状態に移行したと判定する。
動作制御部３５ｅは、この判定結果を受け、動作モードを開状態モードから閉状態モードに変更する。
閾電圧は、閉状態から中間開状態へ移行する場合と、中間開状態から閉状態へ移行する場合とで異なる値としてよい。
例えば、閉状態から中間開状態への移行における閾電圧を、電圧Ｖｈａ１に設定し、中間開状態から閉状態への移行における閾電圧を、電圧Ｖｈａ１よりも大きい電圧Ｖｈａ２にしてよい。この場合、閉状態から中間開状態へ移行する回動角度θａ１よりも中間開状態から閉状態へ移行する回動角度θａ２が小さくなる。
ホール素子３１１の動作特性に応じて、モード遷移をより安定して行えるように最適な閾電圧を設定すればよい。

上述のように、充電ケース９１は、蓋体２の回動による開状態及び閉状態の状態遷移をマグネット５及びホール素子３１１と蓋体開閉判定部３５ｃとによって検出する。ホール素子３１１は、蓋体２の回動する軸部２２１から離れた位置にある回路基板３１に実装されている。マグネット５は、蓋体２が閉じた状態（閉状態）で、蓋体２の軸部２２１からホール素子３１１に接近するように径方向に延びた延出部２３の先端側に取り付けられている。

これにより、充電ケース９１は、蓋体２の回動角度θに応じたホール素子３１１の電圧Ｖｈ（又は電流Ａｈ）の変化が大きく得られるので、蓋体２の開状態及び閉状態の状態遷移を高い精度で判定することができる。
さらに、ホール素子３１１は、軸部２２１から離れた回路基板３１に実装できるので、ホール素子３１１と回路基板３１との間の電気接続のための部品の追加と組み立て工数の増加は不要であり、コストアップが抑制される。
また、マグネット５を取り付ける延出部２３を設けたことで、蓋体２の全開状態での回動規制を、延出部２３を利用して確実に、かつ小さいトルクで行うことができる。

以上詳述した実施例は、その構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形した変形例としてもよい。

仮想直線ＬＮ１は、鉛直方向に延びる線として仮想設定されるとよい。この場合、閉状態から開状態に向け回動すると、マグネット５にかかる重力によって開状態への回動を妨げる方向のモーメントが生じる。
すなわち、重力は、蓋体２を閉状態に戻し、閉状態で維持するように作用する。これにより、充電ケース９１は、蓋が開放された状態で放置されにくく、収容されたワイヤレスイヤホンを塵埃などから良好に保護する。
回動軸線ＣＬ１とマグネット５とホール素子３１１とが同一の仮想直線ＬＮ１上に配置されていれば、ホール素子３１１が配置される基板は、回路基板３１でなくてもよい。例えば、回路基板３１に対する仮想直線ＬＮ１上での上方に、ホール素子３１１を備えた別の回路基板を配置し、両方の回路基板を基板対基板コネクタで接続するように構成してもよい。

一方で、仮想直線ＬＮ１は、上下方向の鉛直方向に延びる鉛直線に限定されない。鉛直方向に対し傾いた直線であってもよい。すなわち、蓋体２の閉状態での横断面において、回動軸線ＣＬ１とマグネット５とホール素子３１１とが同一の仮想線分上に配置されていればよい。この配置は、蓋体２の回動に伴うマグネット５の移動する軌道において、閉状態で最もマグネット５とホール素子３１１との間の距離が小さくなる配置である。すなわち、蓋体２の回動動作において、ホール素子３１１で検出する磁束密度の変化が最も大きくなる配置である。

１ 基体
１１ 後壁
１１ａ 端子孔
１２ 切込み部
１３ 前壁
２ 蓋体
２１ 蓋後壁
２２ ヒンジ部
２２１ 軸部
２３ 延出部
２３１ 収容部
３１ 回路基板
３１ａ 上面
３１ｂ 下面
３１１ ホール素子
３１２ 発光素子（ＬＥＤ）
３１３ 導光部材
３１３ａ 発光表示柱
３２ クッション
３３二次電池
３５ 制御部
３５ａ 通信部
３５ｂ 充電制御部
３５ｃ 蓋体開閉判定部
３５ｄ 入出力部
３５ｅ 動作制御部
５ マグネット
６ 上壁部
６ａ 下面
６１，６２ イヤホン収容部（デバイス収容部）
６１ａ，６２ａ 挿入口
７１ ＵＳＢコネクタ
８１ ワイヤレスイヤホン（ワイヤレスデバイス）
９１ 充電ケース
Ａｈ 電流
ＣＬ１ 回動軸線
Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ 距離
ＬＮ１ 仮想直線
Ｖｈ，Ｖｈａ 電圧
θ 回動角度
θａ 第１角度
θｂ 第２角度

Claims (2)

1. ワイヤレスデバイスを充電するために収容するデバイス収容部を有する箱状の基体と、
   前記基体の内部に収容された回路基板と、
   前記回路基板に実装されたホール素子と、
   前記基体によって所定の回動軸線まわりに回動可能に支持され、前記回動軸線に沿って延びる軸部を有する蓋体と、
   前記軸部から径方向の外方に延出した延出部と、
   前記延出部に取り付けられたマグネットと、
   を備え、
   前記蓋体は、前記回動軸線まわりの回動によって前記基体の前記デバイス収容部を覆う閉状態と開放する開状態との間で状態遷移し、
   前記閉状態での前記回動軸線に直交する断面において、前記回動軸線と、前記マグネットと、前記ホール素子とが、一直線の上に位置しているワイヤレスデバイスの充電ケース。
2. 前記一直線が鉛直線である請求項１記載のワイヤレスデバイスの充電ケース。

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