JP3909588B2

JP3909588B2 - 着脱機構付き発電ユニット

Info

Publication number: JP3909588B2
Application number: JP2002326654A
Authority: JP
Inventors: 正喜管野; 浩之森; 心一郎山田; 勉野口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004166333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば入力または自然エネルギーにより発電を行い、携帯型電子機器に電力を供給する着脱機構付き発電ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境意識の高まりととともに自然エネルギーの利用が求められるようになっている。例えば各種手回し発電ユニットや太陽光発電ユニット付きの携帯型電子機器が販売されている。これらの携帯型電子機器においては、自然エネルギーを利用した発電機による電力供給のみを機器の電源とする例は殆ど見られない。発電機で発生した電力を一旦は機器に内蔵した２次電池に充電し、２次電池を電源として機器を駆動することで電池切れが無いように配慮しユーザーの利便性を確保している（例えば、特許文献１参照）。あるいは、乾電池を電源とする機器に発電ユニットを取り付けて発電ユニット及び乾電池を電源として機器を駆動することで電池切れが無いようしている。いずれの場合も、発電ユニットの発電時間は機器の使用時間よりもずっと少なくなってしまう。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−１４５４１３号（図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発電ユニットを機器に常時接続しておくことは、機器のスペース、重量の削減を強く求められる携帯型電子機器においては、商品力の点でデメリットも大きい。この発明は、必要な時だけ携帯型電子機器に接続できる着脱可能な機構を備えた発電ユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る着脱機構付き発電ユニットは、携帯型電子機器に着脱可能に取り付けるための着脱機構と、前記携帯型電子機器に電力を供給する出力端子とを備え、前記着脱機構及び前記出力端子が一方の側に設けられ、他の側に前記出力端子に接続された入力端子を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明に係る着脱機構付き発電ユニットを理解するために、携帯型ＭＤ（ミニディスク）プレーヤに使用する例を説明する。図１、図２に示すように発電ユニット１は独立した形態とすると同時に着脱機構によりＭＤプレーヤ２に装着出来るようにした。装着された発電ユニット１の手回しハンドル３を回転させることによりＭＤプレーヤ２に内蔵した２次電池を充電できる。また、発電ユニット１から直接にＭＤプレーヤの動作用の電力を供給することが可能であり、動作させたまま余分な発電量はＭＤプレーヤ内蔵の２次電池に蓄電することもできる。手回し用のハンドル３は使わない時は収納することで持ち運びしやすくしてある。
【０００７】
図２に示すように、発電ユニット１には着脱機構４が設けられている。着脱機構４は例えば雄ネジであり、これをＭＤプレーヤ２の雌ネジにネジ込むことにより発電ユニット１を装着する。その時、出力端子５、６は、ＭＤプレーヤ２の入力端子に電気的に接続され、発電した電力をＭＤプレーヤ２側に供給する。出力端子５、６の間隔は、ＭＤプレーヤ２に装着する乾電池ユニットの端子間隔と等しくしているので、ＭＤプレーヤ２用の乾電池ユニットに代えて発電ユニットを装着できる。
【０００８】
発電ユニット１は、発電機として直流機を備えている。直流機の回転子は、手回しハンドル３に連動して回転するように構成されており、固定子が作る磁束中を回転子の電機子コイルが横切ることにより、回転速度に比例した起電力が電機子コイルに誘起される。この誘起起電力は、ブラシによって整流されて直流電圧として取り出される。
【０００９】
電圧検知端子７は、発電した電圧が導出される端子であり、発電ユニット１がＭＤプレーヤ２に装着される時にＭＤプレーヤ２のモニタ端子に電気的に接続される。モニタ端子の電圧は電圧モニタに与えられ、これにより発電電圧が測定される。
電圧検知端子７は、図３に示すように、突起形状であり、バネ８により可動的に支持されて発電ユニット１の表面９に対し上下に動くことができ、発電ユニット１がＭＤプレーヤ２に装着された時にＭＤプレーヤ２の凹部に嵌め合わされる。電圧検知端子７は、ＭＤプレーヤ側の凹部が検知端子に非対応の場合は発電ユニット内部に引っ込むために支障無く装着できる。
【００１０】
図４は、発電ユニット１とＭＤプレーヤ２の電気的接続を示すもので、発電ユニット１の出力端子５、６は、ＭＤプレーヤ２に内蔵の２次電池１０とＭＤプレーヤ本体１１に接続される。また、電圧検知端子７はＭＤプレーヤ２の電圧センサ１２に電気的に接続される。
【００１１】
こうすることで、ＭＤプレーヤの２次電池の残容量が低下した時に発電ユニットを装着して２次電池を充電し、その後は発電ユニットを切り離してＭＤプレーヤだけを持ち運ぶことができるようになった。また、ＭＤプレーヤを買い替えても発電ユニットはそのまま次期モデルでも使用することができるために、無駄な買い替えをする必要もない。
ＭＤプレーヤには、ユーザーの要望により乾電池ユニットまたは発電ユニットのいずれかを選択して装着することが可能になった。さらに発電ユニットは共通な接続端子を有する他の機器において使用が可能になった。
【００１２】
図５は、発電ユニット１の内部回路図である。直流機１３の出力電圧は、抵抗Ｒ６とＲ７で分圧される。直流機１３の出力電圧が第１の閾値以上になるとＲ７の両端間の電圧がトランジスタＱ３のべース・エミッタ間接合の立ち上がり電圧以上となり、べース・エミッタ間に電流が流れ、トランジスタＱ３がＯＮしてコレクター電流が流れる。それに伴って、トランジスタＱ１のエミッタ・ベース間に電流が流れ、トランジスタＱ１がＯＮしてコレクター電流が流れ、これが充電電流Ｉchargeとして出力端子５、６からＭＤプレーヤの２次電池１０への充電を開始する。直流機の出力電圧が更に増大すると、発光ダイオードＤ１に電流が流れて発光し、十分な充電電流で充電中であることを使用者に示す。なお、トランジスタＱ１には、電流の逆流を防ぐ機能もある。
【００１３】
直流機１３の出力が増大するに伴い充電電流Ｉchargeも増大する。直流機１３の出力が第２の閾値以上となると、コンデンサＣ１、Ｃ２の両端の電圧の上昇によりトランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電流が流れることにより、トランジスタＱ２がＯＮしてコレクタ電流Ｉprotectが流れ、充電電流Ｉchargeを一定値以内に保つ。これにより、２次電池１０は過剰な充電から保護される。この時、発光ダイオードＤ２が発光して発電電圧が第２の閾値を超えたことを使用者に警告する。Ｉprotectが流れることにより、直流機の電機子電流が増大すると、電機子電流に比例してトルクも増大するので、これにより手回しハンドルにブレーキが掛かる。
直流機１３の出力電圧は、トランジスタＱ１のエミッタ１４を経て電圧検知端子７からＭＤプレーヤの電圧センサ１２に与えられる。
【００１４】
図６は、人力によりハンドルを回して発生したトルク及び回転数からなる機械的エネルギーが発電機に与えられ、発電機で電圧及び電流からなる電気エネルギーに変換されてバッテリを充電する様子を示したものである。
【００１５】
図７は、直流機の出力電圧及び電流の時間的変化を示す図である。出力電圧が閾値１に達すると出力電流が流れ始める。出力電圧が閾値２に達すると保護電流Ｉprotectが流れることにより出力電流は一定値以内に保たれる。
図に示すように電圧が低い場合はＭＤプレーヤは動作せず充電もされないため電流は流れない。１．０V（閾値１）を越えるとＭＤプレーヤが動作を始めるために電流が流れ始めるが機器動作電流は２０mA程度であり極小さい電流で動作する。さらに電圧があがり１．２V以上になると２次電池への充電電流が流れ始める。
【００１６】
２．０Vで３００mA以上と所定の充電電流となりモニターの発光ダイオードが発光し、十分な充電電流で充電していることを表示する。さらに電圧が上がり２．６V（閾値２）になると２次電池への過電流対策としてプロテクト電流が流れ始め、発光ダイオードが発光して使用者に警告する。
このとき直流機の電機子電流の増加により回転トルクの増加が生じユーザに大きな負荷がかかることになる。結果としてハンドル回転数が低下し電圧が低下し所望の発電範囲におさまる。保護回路としては電圧クリップ方式ではないが、ハンドルに大きな制動力が働くので、回すことが殆ど不可能になるのため実用上問題になることはない。
【００１７】
図８は、この発明に係る着脱機構付き発電ユニットを理解するための他の例を示す図である。一面にＭＤプレーヤとの着脱機構４、出力端子５、６、電圧検知端子７を備え、反対側の面にテーププレーヤとの着脱機構１４、出力端子１５、１６、電圧検知端子１７を備えている。出力端子５、６と出力端子１５、１６は内部で直結している。この例では、１台の発電ユニットでＭＤプレーヤとテーププレーヤの両方に充電することが出来る。ＭＤプレーヤとテーププレーヤは、寸法が異なるので、ＭＤプレーヤに対する面の出力端子５、６及び電圧検知端子７の位置は、テーププレーヤに対する面の出力端子１５、１６及び電圧検知端子１７の位置と異なる。
【００１８】
図９の側面図及び図１０の正面図に示したように、この発明に係る発電ユニット１をＭＤプレーヤ２に装着したまま充電スタンド１８からの充電を可能とするように、対向した面の着脱機構は充電スタンド対応とすることも可能であり、こうすることでさらに利便性が上がる。充電スタンドに接続する電圧端子は、ＭＤプレーヤへの出力端子に接続されている。１９は、直流ジャックである。
【００１９】
【発明の効果】
この発明に係る着脱機構付き発電ユニットは、このユニットを携帯型電子機器に着脱可能に取り付ける着脱機構と携帯型電子機器に電力を供給する出力端子を備えると共に、着脱機構及び出力端子が一方の側に設けられ、他の側に出力端子に接続された入力端子を備えたので、必要な時だけ発電ユニットを携帯型電子機器に取り付けて使用することが可能になる。
また、携帯型電子機器の電圧モニタに電圧を与える端子を発電ユニットに備えるようにすれば、装着された発電ユニットの発電電圧を簡単に検知できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットを理解するために、携帯型ＭＤプレーヤに取りつけた状態を示す図である。
【図２】同、着脱機構付き発電ユニットを示す図である。
【図３】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットの電圧検知端子の構造図である。
【図４】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットと携帯型ＭＤプレーヤとの電気的接続関係を示す図である。
【図５】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットの電気回路図である。
【図６】人力エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリを充電するまでのエネルギーの流れを示す図である。
【図７】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットの発電電圧と電流の関係を示す図である。
【図８】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットを理解するための他の例を示す図である。
【図９】この発明に係る着脱機構付き発電ユニットを例示する側面図である。
【図１０】図９の発電ユニットの正面図である。
【符号の説明】
１発電ユニット
２ＭＤプレーヤ
４着脱機構
５出力端子
６出力端子
７電圧検知端子
１０２次電池
１２電圧センサ
１４着脱機構
１５出力端子
１６出力端子
１７電圧検知端子

Claims

携帯型電子機器に電力を供給する発電ユニットであって、この発電ユニットを前記携帯型電子機器に着脱可能に取り付ける着脱機構と、前記携帯型電子機器に電力を供給する出力端子とを備え、前記着脱機構及び前記出力端子が一方の側に設けられ、他の側に前記出力端子に接続された入力端子を備えたことを特徴とする着脱機構付き発電ユニット。
前記携帯型電子機器が電圧モニタを備え、この電圧モニタに発電電圧を与える電圧検知端子を備える、請求項１に記載の着脱機構付き発電ユニット。
前記電圧検知端子はばねにより可動的に保持され、取付時に前記携帯型電子機器の凹部に嵌め合わされる、請求項２に記載の着脱機構付き発電ユニット。