JP4784562B2 - 非接触型給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型給電装置に関するものである。

従来一般に、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器は、外部に露出する電気接点を有し、この電気接点を充電器の電気接点に接触させて充電させているが、このような接触型給電装置では、電気接点が汚損したり、水に濡れて錆びたりすると充電ができなくなる恐れがあるため、近年では、充電器に給電コイルを備えると共に被充電機器に受電コイルを備え、対向する両コイル間で電磁誘導を利用した電力搬送を行わせることで充電させるといった非接触型給電装置が注目されている（たとえば特許文献１参照）。

しかしながら、この非接触型給電装置では、充電の際に充電器に内蔵された給電コイルで熱が発生するのであり、この熱が被充電機器に伝わり、被充電機器が熱くなって熱による損傷等の不具合を生じさせる恐れがあった。
特開平９−１９０９３８号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電器で発生する熱が被充電機器に伝わることを防止した非接触型給電装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る非接触型給電装置にあっては、給電コイル４を内蔵した充電器２と受電コイル５を内蔵した被充電機器３とで構成され、対向する両コイル４，５間で電磁誘導による電力搬送が可能にされて成る非接触型給電装置１において、充電器２における給電コイル４よりも受電コイル５側に断熱部６を設け、給電コイル４を収納した充電器ケース７のうち、断熱部６よりも受電コイル５側の部位であって給電コイル４を覆う部位を、被充電機器ケース８に比べて放熱性の高い材料で構成したことを特徴とする。

これによると、給電コイル４と充電器ケース７の上壁部９との間に設けた断熱部６によって、給電コイル４で発生した熱の被充電機器３側への移動を遮断することができ、給電コイル４で発生した熱が伝わることで被充電機器３が熱くなることを防止でき、被充電機器３の熱による不具合発生を防止できる。

また、被充電機器３側の熱を、被充電機器ケース８を介して、被充電機器ケース８に比べて放熱性の高い材料で構成された充電器ケース７における断熱部６よりも受電コイル５側の部位であって給電コイル４を覆う部位に移動させることができ、つまり被充電機器３側の熱を被充電機器３外に逃すことができるのであり、被充電機器３の熱による不具合発生を効果的に防止できる。

また、請求項２に係る非接触型給電装置にあっては、請求項１において、充電器ケース７が、給電コイル４の発生熱を放熱させる第１放熱部１９ａと、被充電機器３と接する側の第２放熱部１９ｂとを有すると共に、第１放熱部１９ａと第２放熱部１９ｂとの間に両放熱部間の熱移動を阻止する断熱部位２０を備えて成ることを特徴とする。

これによると、給電コイル４で発生して断熱部６によって充電器２内に篭る熱は充電器ケース７の第１放熱部１９ａから外部に放熱できるのであり、被充電機器３の熱はこれと接する充電器ケース７の第２放熱部１９ｂに移動させることができるのであり、そしてこの第２放熱部１９ｂに伝わる被充電機器３の熱は充電器ケース７の断熱部位２０によって充電器ケース７の第１放熱部１９ａに移動することは妨げられるのであって、被充電機器３の熱が充電器ケース７を介して充電器２内に移動してしまうことが防止されるのであり、すなわち、充電器２及び被充電機器３の熱による不具合発生を効果的に防止できる。

本発明にあっては、充電器で発生する熱を被充電機器に伝えず、そして被充電機器の熱を被充電機器外に逃すことで、被充電機器の熱による不具合発生を回避できる、という利点を有する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１に本発明の実施形態の例の非接触型給電装置１を示す。

この非接触型給電装置１は、給電コイル４を内蔵した充電器２と受電コイル５を内蔵した被充電機器３とで構成され、対向する両コイル４，５間で電磁誘導による電力搬送が可能にされたことで、被充電機器３に充電できるようにされた装置である。すなわち、充電器２の上面の充電用載置部１２に被充電機器３を載置すると、給電コイル４と受電コイル５とが対向されて、被充電機器３が充電されるようになっている。

充電器２は給電コイル４を収納した充電器ケース７がその外殻を構成している。充電器ケース７は対向する上壁部９と底壁部１１との各外縁同士を側壁部１０で連結した函状ケースであって、本例では２つ割り状の上ケース７ａと下ケース７ｂとで形成されている。上ケース７ａは側壁部１０の上部を構成する上側壁部１０ａが上壁部９の周縁から垂設されて下方に開口した容器状に形成され、下ケース７ｂは側壁部１０の下部を構成する下側壁部１０ｂが底壁部１１の周縁から立設されて上方に開口した容器状に形成されている。上側壁部１０ａと下側壁部１０ｂとを連続させるように上ケース７ａと下ケース７ｂとを合わせることで内部に密閉状態の収納部１３ができるのであり、この収納部１３に給電コイル４が配設されている。一方、被充電機器３はその外殻を構成する被充電機器ケース８に受電コイル５や充電池（図示せず）が内蔵されている。なお、被充電機器３としては、携帯電話やデジタルカメラや理容器などの携帯機器一般が挙げられるのであるが、本例では携帯電話を例に挙げて説明している。

ここで、充電器２の給電コイル４と被充電機器３の受電コイル５とはなるべく近づけて位置させることにより、充電器２の給電コイル４で発生させた磁束Ａを受電コイル５に効率よく鎖交させることができて給電効率を向上できる。したがって、本例では給電コイル４は、上面が被充電機器３の充電用載置部１２となる充電器ケース７の上壁部９の内面部位に極力近接するように、収納部１３に配設されている。また、被充電機器ケース８には上記充電用載置部１２に接地して載置される充電用接地部１６を備えているが、受電コイル５は、充電用接地部１６の裏側となる被充電機器ケース８の内面部位に極力近接するように配設される。ここで、本例の被充電機器ケース８はその下部が底壁部１４とその周縁で立設する側壁部１５とを有して構成されており、底壁部１４の外面（下面）が充電用接地部１６になると共に、この底壁部１４の内面（上面）に積層して受電コイル５が配設されている。なお、図中４ａ，５ａは各コイル４ｂ，５ｂを巻回した磁性体（ヨーク）であり、巻回したコイル４ｂ，５ｂには樹脂などで保形処理が適宜施してあって、給電コイル４や受電コイル５を形成させている。また、充電器ケース７の上壁部９や被充電機器ケース８の底壁部１４は、磁束Ａが通過する箇所であるので、磁束Ａに影響がない非磁性体材料や非金属材料で構成させている。また、本例では、充電器ケース７の充電用載置部１２となる上壁部９の上面や被充電機器ケース８の充電用接地部１６となる底壁部１４の下面はそれぞれ平面形状に形成されると共に、被充電機器ケース８の底壁部１４は被充電機器本体３ａとなる側壁部１５に着脱自在な扁平な蓋状物１４ａで構成されている。

ところで、本例の充電器２にあって、給電コイル４と充電器ケース７の上壁部９との間には層状の断熱部６が設けられている。この断熱部６によると、給電コイル４で発生した熱の被充電機器３側への移動を妨げることができ、この熱の伝わりにて被充電機器３が熱くなって熱による損傷等の不具合を生じさせる、という恐れを低減できたものである。なお、本例の断熱部６は、たとえば真空断熱材や中空フィラーを内蔵した樹脂板などで構成される断熱材６ａで構成させているが、中空空間が形成させる空気層で構成させてもよい。

以下、本発明の実施の形態の他例を列挙する。ここで、先例と同様部分には同符号を付して説明を省き、異なる部位につき説明をしていく。

図２の例は、上記断熱部６を充電器ケース７の一部で構成させた例である。

つまり、充電器ケース７の少なくとも上壁部９を高い断熱性を備える断熱部６とするべく、本例では充電器ケース７の上ケース７ａを断熱材が含まれて断熱性能に優れた材料で構成させていて断熱部６としている。この断熱部６によって給電コイル４で発生した熱の被充電機器３側への移動を妨げることができ、この熱の伝わりにて被充電機器３が熱くなって熱による損傷等の不具合を生じさせる、という恐れが低減されている。

また、本例では、先例のように充電器ケース７の上壁部９と給電コイル４との間に別個に断熱材６ａを配置しないでも断熱部６を形成できたものであり、充電器２の薄型化を図ることができる利点も有する。詳しくは、本例の断熱部６を構成する断熱性能に優れた材料としては、一般にケース主材に使用されるＡＢＳ樹脂に断熱材を配合させたものでもよく、またＡＢＳ樹脂製のケース主材の一部に断熱材を適宜配設したものでもよい。なお、この断熱材としては真空断熱材や中空フィラーを内蔵した樹脂を好適に使用することができる。

詳しくは、上ケース７ａが下ケース７ｂよりも断熱性に優れているためには、たとえば上ケース７ａの熱伝導率λ１（Ｗ／ｍＫ）の値を下ケース７ｂの熱伝導率λ２よりも低くすればよい（λ１＜λ２）。また、上ケース７ａの断熱性を良くするために、上ケース７ａの内面に沿って空気層を設けてもよい。

なお、結果的に、本例の充電器ケース７の下ケース７ｂは上ケース７ａよりも放熱性に優れたものとなっており、収納部１３内の熱を外部（周囲の外気）に放熱できる充電器用放熱部１７を構成している。充電器２の収納部１３は給電コイル４の他にも図示はしないが機能部品が配設されるのであって密閉されている。しかして、充電器ケース７全体が断熱性に優れていた場合には、給電コイル４で発生した熱が収納部１３内に篭って温度上昇が発生してしまい、この温度上昇により機能部品に損傷等の不具合が発生する恐れを誘発させてしまう。しかしながら、本例の充電器ケース７のように、収納部１３における断熱部６以外の箇所に充電器用放熱部１７を備えたことで、給電コイル４で発生して断熱部６により収納部１３内に篭りがちな熱を充電器用放熱部１７から外部に放熱できるのであり、熱による充電器２の機能障害の発生が防止されている。更に言うと、充電器用放熱部１７によると上記収納部１３内に篭る熱を被充電機器３と反対側の外部に放熱するので、放熱後の熱が被充電機器３に伝達される恐れも小さく、被充電機器３の熱による不具合発生を効果的に防止できる。

図３の例は、図１の例と同様に給電コイル４と充電器ケース７の上壁部９との間に層状の断熱部６を設けると共に、図２の例と同様に充電器ケース７のうち受電コイル５側と反対側の部位を受電コイル５側の部位に比べて放熱性の高い材料で構成して充電器用放熱部１７を備えた例である。

つまり、本例では充電器ケース７の下ケース７ｂを放熱性に優れた材料で形成して充電器用放熱部１７としている。下ケース７ｂには、熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）の値が大きい金属かセラミック系の材料を用いるのが好ましい。たとえば、上ケース７ａの材質がプラスチックであった場合には熱伝導率λ１は約０．１〜０．３（Ｗ／ｍＫ）であり、下ケース７ｂの材質にセラミックを選定した場合には熱伝導率λ２は約２００（Ｗ／ｍＫ）であって、上ケース７ａを構成するプラスチックに比べて充分に大きな熱伝導率λを備えることができる。なお、下ケース７ｂは、たとえばプラスチック材料にカーボン（熱伝導率λ＝８０〜２３０）などの高熱伝導材を配合して成形することも好ましい。

このように上ケース７ａに比べて下ケース７ｂの放熱性能を充分に高くしたこと（λ１＜λ２）によると、図２の例で述べた収納部１３内の熱を充電器用放熱部１７となる下ケース７ｂから外部に放熱して充電器２の熱による不具合発生を防止できる効果に加え、収納部１３内の熱が下ケース７ｂから上ケース７ａに伝わることを極力無くするようにもでき、つまり、収納部１３内の熱が上ケース７ａを介して被充電機器３に伝わることを極力無くし、被充電機器３の熱による不具合発生も効果的に防止できるのである。更に言うと、充電器ケース７内の熱を外部に放熱させる充電器用放熱部１７は充電器ケース７自体（下ケース７ｂ）にて構成されているので、充電器ケース７に放熱性の高い部材を別途備える必要も無く、充電器２の薄型化も図られている。

図４の例は、給電コイル４と充電器ケース７の上ケース７ａの全内面との間に層状の断熱部６を設けると共に、給電コイル４を収納した充電器ケース７のうち断熱部６よりも受電コイル５側の部位を、受電コイル５を収納した被充電機器ケース８に比べて放熱性の高い材料で構成させた例である。

つまり、本例の充電器ケース７の上ケース７ａは放熱性に優れた材料で形成され、被充電機器３側の熱を吸収して外部（周囲の外気）に放熱する被充電機器用放熱部１８とされている。上ケース７ａを形成する放熱性に優れた材料としては、放熱材を配合して高い放熱性能を有する材料を使用するのが望ましいが、磁束Ａの通過性も鑑みてたとえば熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）の大きいセラミック系の材料が好適に使用される。被充電機器ケース８の材質がプラスチックであった場合には熱伝導率λ３は０．１〜０．３（Ｗ／ｍＫ）であり、充電器２の上ケース７ａの材質にセラミックを選定した場合には熱伝導率λ１は約２００（Ｗ／ｍＫ）であって、被充電機器ケース８を構成するプラスチックに比べて充分に大きな熱伝導率λを備えることができる。なお、上ケース７ａは、たとえばプラスチック材料にカーボン（熱伝導率λ＝８０〜２３０）などの高熱伝導材を配合して成形することもできる。

このように上面に充電用載置部１２を有する充電器２の上ケース７ａに被充電機器ケース８よりも高い放熱性を備えたことで（λ１＞λ３）、充電用載置部１２に被充電機器３を載置した状態で、内装電装品での発熱などによる被充電機器３側の熱が被充電機器ケース８から上ケース７ａである被充電機器用放熱部１８に吸収されるように伝わるのであって、この伝わった熱は上記被充電機器用放熱部１８から外部に放熱できるのである。したがって、被充電機器３の熱による不具合発生を効果的に防止できたのである。なお、本例では充電器ケース７の上ケース７ａの全内面と給電コイル４との間に層状の断熱部６が設けられているため、上ケース７ａには収納部１３内の熱は伝播されず、上ケース７ａを介して被充電機器３に収納部１３内の熱が伝播されることがないようにされると共に、上ケース７ａでの被充電機器３側の熱を吸収して外部（周囲の外気）に放熱するという被充電機器用放熱部１８の機能が阻害されることがないようにされている。なお詳しくは、本例の断熱部６はその端部が下ケース７ｂの内面にまで跨るように配設されており、また、この断熱部６も先例と同様に中空空間で形成される空気層で構成してもよい。
図５の例は、充電器ケース７が、給電コイル４の発生熱を放熱させる第１放熱部１９ａと、被充電機器３と接する側の第２放熱部１９ｂとを有すると共に、第１放熱部１９ａと第２放熱部１９ｂとの間に両放熱部１９ａ，１９ｂ間の熱移動を阻止する断熱部位２０を備えて構成された例である。

つまり、本例の充電器ケース７は、上ケース７ａの上側壁部１０ａと下ケース７ｂの下側壁部１０ｂとの間にリング形状で側壁部１０の中央部１０ｃを構成する中ケース７ｃが介在されて形成されている。上ケース７ａや下ケース７ｂは放熱性能に優れる材料で形成されており、中ケース７ｃは断熱性能に優れる材料で形成されている。上ケース７ａや下ケース７ｂを構成する放熱性能に優れる材料には、熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）の値が大きい材料を選定するのがよく、特に、上ケース７ａには磁束Ａの通過性も鑑みてセラミック系の材料を使用するのが好ましく、下ケース７ｂには金属かセラミック系の材料を使用するのが好ましい。また、中ケース７ｃを構成する断熱性能に優れる材料には、熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）の値が小さい材料を選定するのがよい。すなわち、本例の充電器ケース７では、上ケース７ａが上記第２放熱部１９ｂとしての被充電機器用放熱部１８となっており、下ケース７ｂが上記第１放熱部１９ａとしての充電器用放熱部１７となっており、中ケース７ｃが被充電機器用放熱部１８と充電器用放熱部１７との間の熱移動を阻止する上記断熱部位２０となっている。また、層状の断熱部６は、給電コイル４と充電器ケース７の上ケース７ａの全内面及び中ケース７ｃの全内面との間に設けられている（詳しくは、断熱部６はその端部が下ケース７ｂの内面にまで跨るように配設されている）。

したがって、本例では、図４の例と同様に、給電コイル４で発生する熱は断熱部６で上ケース７ａに伝わらずに収納部１３内に篭るようになるが、この収納部１３内の熱は充電器用放熱部１７で外部に放熱されるのであり、また、被充電機器用放熱部１８によって被充電機器３側の熱が吸収され外部に放熱されるようになっており、被充電機器３の熱による不具合発生が効果的に防止されている。加えて本例では、上ケース７ａで構成された被充電機器用放熱部１８に吸収された被充電機器３側の熱が、断熱部位２０を構成する中ケース７ｃによって、下ケース７ｂで構成された充電器用放熱部１７に伝わらないようにされている。このように被充電機器３側の熱が充電器ケース７を介して収納部１３内に伝わることが防止されており、熱による充電器２の機能障害の発生が効果的に防止されている。

なお本例の充電器ケース７にあって、上ケース７ａの熱伝導率λ１、下ケース７ｂ熱伝導率λ２、中ケース７ｃの熱伝導率λ４とすると、λ１＞λ４、λ２＞λ４の関係となっているが、λ１とλ４の値の差、λ２とλ４との値の差が大きいほど、上述した本例の利点を効果的に発揮することができるのである。

本発明の実施の形態の例の非接触型給電装置の側断面図である。 同上の他例の側断面図である。 同上の更に他例の側断面図である。 同上の更に他例の側断面図である。 同上の更に他例の側断面図である。

符号の説明

１ 非接触型給電装置
２ 充電器
３ 被充電機器
４ 給電コイル
５ 受電コイル
６ 断熱部
７ 充電器ケース
８ 被充電機器ケース
１７ 充電器用放熱部
１８ 被充電機器用放熱部
１９ａ 第１放熱部
１９ｂ 第２放熱部
２０ 断熱部位

Claims (2)

1. 給電コイルを内蔵した充電器と受電コイルを内蔵した被充電機器とで構成され、対向する両コイル間で電磁誘導による電力搬送が可能にされて成る非接触型給電装置において、充電器における給電コイルよりも受電コイル側に断熱部を設け、給電コイルを収納した充電器ケースのうち、断熱部よりも受電コイル側の部位であって給電コイルを覆う部位を、被充電機器ケースに比べて放熱性の高い材料で構成したことを特徴とする非接触型給電装置。
2. 充電器ケースが、給電コイルの発生熱を放熱させる第１放熱部と、被充電機器と接する側の第２放熱部とを有すると共に、第１放熱部と第２放熱部との間に両放熱部間の熱移動を阻止する断熱部位を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の非接触型給電装置。

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