JP4823148B2 - 非接触充電装置及び非接触充電システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機、ＰＨＳ電話機（PHS：Personal Handyphone System）、ＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistant）、携帯ゲーム機、ノート型のパーソナルコンピュータ装置等の被充電機器に対して非接触充電を行う充電装置に適用して好適な非接触充電装置に関し、特に当該非接触充電装置の１次側伝送コイルに相当する箇所に鏡面部を設け、この鏡面部に被充電機器を映しながら該被充電機器を載置することで、当該非接触充電装置上の正確な位置に被充電機器を載置可能とした非接触充電装置に関する。

非接触充電の１次側となるクレードル上に２次側となる携帯端末装置を載置して効率良く非接触充電を行うには、クレードル内に設けられている１次側伝送コイルと携帯端末装置内に設けられている２次側伝送コイルの中心位置が許容範囲内となるように、また、クレードルの１次側伝送コイルと携帯端末装置の２次側伝送コイルとが相対向するように、該クレードル上に携帯端末装置を載置する必要がある。しかし、１次側伝送コイルはクレードル内に収納されており、また、２次側伝送コイルは携帯端末装置内に収納されているため、クレードルに対して上記許容範囲内となるように携帯端末装置を載置するのは困難である。

特開２００１−２１８３９１号の公開特許公報（特許文献１）に、ヘッドホンの非接触充電を一例とする非接触充電システムが開示されている。この非接触充電システムは、ヘッドホンの受電コイルと充電器の送電コイルとが近接しかつ向き合った位置にヘッドホンが載置されるように、充電器の表面の載置位置に「印」が設けられている。また、充電器の表面に出っ張りやへこみが形成されている。これにより、充電器上にヘッドホンを何気なく載置しても、該ヘッドホンが自然に上記許容範囲内に載置されるようになっている。

特開２００１−２１８３９１号公報（第８頁、図７）

しかし、特許文献１に開示されている非接触充電システムの場合、充電器上に載置するヘッドホン等の被充電機器の形状に合わせて、充電器の表面に位置合わせ用の出っ張りやへこみを設けるようになっている。このため、充電器の形状は、当該充電器に載置される被充電機器「専用の形状」となり、被充電機器の形状が変更された場合、これに合わせて充電器の形状の変更が必要となり、新たな充電器の設計や製造にコストがかかる問題がある。

なお、充電器の載置台の面積をある程度大きくすると共に、該載置台に位置合わせ用の出っ張りやへこみを設けず、ヘッドホン等の被充電機器の載置位置に目安となる「印」を設けることで、被充電機器の形状が変更された場合でも、充電器の形状を変更することなく、そのまま継続使用可能とすることができる。

しかし、この場合、被充電機器の面積よりも大きな面積の平板状の載置台上に、上記「印」のみを頼りに被充電機器を載置する必要があるため、充電器に対して上記許容範囲内となるように被充電機器を載置することは、より困難となる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、様々な形状の被充電機器を、載置台上の正確な位置に容易に載置可能とすることができるような非接触充電装置及び非接触充電システムの提供を目的とする。

本発明に係る非接触充電装置は、上述の課題を解決するための手段として、
被充電機器に対して非接触充電を行うための１次側伝送コイルを筐体内に備えた非接触充電手段と、
上記被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状を有する載置部と、
上記１次側伝送コイルに対応する上記載置部上の位置に設けられ、上記被充電機器の２次側伝送コイルに対応する位置に設けられた所定のマークを映すための鏡面部と
を有する。

このような本発明は、被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状の載置部を設けることで、様々な形状の被充電機器を載置部上に載置可能とする。また、充電時において、載置部上に設けられた鏡面部に対して、被充電機器の２次側伝送コイルに対応する位置に設けられた所定のマークを映しながら上記載置部上に被充電機器を載置させることで、非接触充電装置の１次側伝送コイルと被充電機器の２次側伝送コイルとを、所定の充電効率を得ることが可能な範囲内に簡単に位置させる。

また、本発明に係る非接触充電システムは、上述の課題を解決するための手段として、
筐体内に非接触充電を行うための２次側伝送コイルを備えると共に、上記筐体表面上における上記２次側伝送コイルに相当する位置に所定のマークを備えた被充電機器と、
上記被充電機器に対して非接触充電を行うための１次側伝送コイルを筐体内に備えた非接触充電手段と、上記被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状の載置部と、上記１次側伝送コイルに相当する上記載置部上の位置に設けられた鏡面部とを備えた非接触充電装置と
を有し、
充電時において、上記非接触充電装置の載置部上に設けられた鏡面部に対して、上記被充電機器の筐体表面上に設けられた上記所定のマークを映しながら、上記非接触充電装置の載置部上に上記被充電機器を載置することで、上記非接触充電装置の１次側伝送コイルと、上記被充電機器の２次側伝送コイルとを、所定の充電効率を得ることが可能な範囲内に位置させて非接触充電を行う。

このような本発明は、被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状の載置部を設けることで、様々な形状の被充電機器を載置部上に載置可能とする。また、充電時において、載置部上に設けられた鏡面部に対して、被充電機器の２次側伝送コイルに対応する位置に設けられた所定のマークを映しながら上記載置部上に被充電機器を載置させることで、非接触充電装置の１次側伝送コイルと被充電機器の２次側伝送コイルとを、所定の充電効率を得ることが可能な範囲内に簡単に位置させる。

本発明は、被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状の載置部を有しているため、様々な形状の被充電機器を載置部上に載置して非接触充電を可能とすることができる。

また、載置部上に設けられた鏡面部に対して、被充電機器の２次側伝送コイルに対応する位置に設けられた所定のマークを映しながら、上記載置部上に被充電機器を載置することができるため、非接触充電装置の１次側伝送コイルと被充電機器の２次側伝送コイルとを、所定の充電効率を得ることが可能な範囲内に簡単に位置させたうえで非接触充電を行うことができる。

本発明は、携帯電話機やデジタルカメラ装置等の被充電機器に設けられた２次電池（バッテリ）に対して非接触充電を行う非接触充電システムに適用することができる。

［クレードル及び携帯電話機の構成］
この本発明の実施の形態となる非接触充電システムは、図１の横断面図に示すように被充電機器に対して非接触充電を行うクレードル１と、このクレードル１により非接触充電が行われる被充電機器の一つである携帯電話機２とを有している。

クレードル１は、送電側の非接触電力伝送コイルとなる１次側伝送コイル３と、ＡＣアダプタ（AC：Alternating Current）から直流出力に基づいて、非接触充電を行うように１次側伝送コイル３を交流駆動する制御基板４等を筐体５内に収納することで形成されている。

携帯電話機２は、受電側の非接触電力伝送コイルとなる２次側伝送コイル６と、２次側伝送コイル６を介して、クレードル１の１次側伝送コイル３から受電した交流電力を直流電力に変換して２次電池であるバッテリ７に供給することで充電を行う充電制御基板８等を筐体９内に収納することで形成されている。

図２は、クレードル１上に携帯電話機２を載置した様子を真上から見た図である。この図２からわかるように、クレードル１の載置部１１の面積は、携帯電話機２を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状を有している。このため、この載置部１１上に載置可能な被充電機器であれば、携帯電話機は元より、デジタルカメラ装置、携帯ゲーム機等の他の被充電機器に対しても非接触充電可能となっている。

ここで、図３に、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量と、充電特性（出力電力）との関係を計測したグラフを示す。この図３に示すグラフは、図４（ａ）に示すように１次側伝送コイル３（大径のコイル）と２次側伝送コイル６（小径のコイル）との相対的な位置のズレ量が「０ｍｍ」の状態から１ｍｍずつ徐々にズレ量を増やしながら充電特性を測定することで得られたグラフである。なお、図４（ｂ）は、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量が「３ｍｍ」の状態を、図４（ｃ）は、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量が「６ｍｍ」の状態を、それぞれ示している。

この図３のグラフから、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量が「０ｍｍ〜５ｍｍ」までは充電特性は殆ど劣化しないのであるが、上記相対的な位置のズレ量が「６ｍｍ以上」となると急激に充電特性が劣化することがわかる。従って、この例の場合、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量が「０ｍｍ〜５ｍｍ」の範囲内（許容範囲内）となるように、クレードル１上に携帯電話機２等の被充電機器を載置する必要がある。

しかし、上述のように、クレードル１の載置部１１の面積は、携帯電話機２を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状を有している。このため、このクレードル１の１次側伝送コイル３と携帯電話機２等の被充電機器の２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量が「０ｍｍ〜５ｍｍ」の許容範囲内となるように、載置部１１上に被充電機器を載置するのは困難となる。

このため、当該実施の形態の非接触充電システムのクレードル１には、図５に示すように載置部１１の１次側伝送コイル３に相当する位置に鏡面部１５が設けられている。この鏡面部１５は、全体の大きさが、１次側電送コイル３以上の大きさとなっており、１次側電送コイル３の中心に相当する位置に略円形状の許容範囲マーク１６を有している。この許容範囲マーク１６の直径は１ｃｍ（＝半径５ｍｍ）となっており、図３のグラフを用いて説明した１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量の許容範囲を示すようになっている。

なお、この例では、１次側伝送コイル３の径と２次側伝送コイル６の径との関係で両者のズレ量の限界が５ｍｍであると測定されたため、許容範囲マーク１６の直径を１ｃｍ（＝半径５ｍｍ）に設定したが、これは、あくまでも一例である。このため、許容範囲マーク１６の直径は、１次側伝送コイル３の径と２次側伝送コイル６の径との関係で許容されるズレ量の限界に基づいて任意に設定すればよいことは勿論である。

この許容範囲マーク１６を含む鏡面部１５は、載置部１１上の当該鏡面部１５に相当する部分に銀色の樹脂メッキを施すことで形成されている。なお、この樹脂メッキの他、鏡面部１５に相当する部分に鏡（或いは、鏡と成り得る反射率の良い部材）を設けても良い。ただ、非接触充電の効率低下を招くことのないように、非金属部材、非磁性部材を用いて鏡面部１５を形成することが好ましいであろう。

一方、当該実施の形態の非接触充電システムの携帯電話機２には、図５に示すように中心位置マーク２０が設けられている。この中心位置マーク２０は、２次側伝送コイル６の中心に相当する位置に設けられており、非接触充電時に携帯電話機２をクレードル１の載置部１１に相対向させて載置する面部側に設けられている。

すなわち、図２には携帯電話機２の表面部が図示されており、図５には携帯電話機２の裏面部が図示されているのであるが、この例の場合、携帯電話機２の２次側伝送コイル６は、当該携帯電話機２の裏面部に近接して設けられている。このため、中心位置マーク２０としては、携帯電話機２の裏面部の、上記２次側伝送コイル６の中心に相当する位置に設けられている。

［非接触充電操作］
次に、このような実施の形態の非接触充電システムで携帯電話機２の非接触充電を行う場合、ユーザは、図５に示すように携帯電話機２の裏面部とクレードル１の載置部１１とを相対向させると共に、携帯電話機２の裏面部に設けられた中心位置マーク２０を、載置部１１上の鏡面部１５の許容範囲マーク１６に映しながら、該載置部１１上に携帯電話機２を徐々に載置する。

上述のように許容範囲マーク１６は鏡面状となっているため、ユーザは、この許容範囲マーク１６に映る携帯電話機２の中心位置マーク２０を目視しながら、該携帯電話機２を載置部１１上に載置することとなる。

上述のように、クレードル１の載置部１１上に設けられている許容範囲マーク１６は、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量の許容範囲を示す直径を有している。このため、この許容範囲マーク１６に携帯電話機２の中心位置マーク２０が映る状態で、該携帯電話機２を載置部１１に載置することで、クレードル１の１次側伝送コイル３と携帯電話機２の２次側伝送コイル６との相対的なズレ量を上記許容範囲内としたうえで、該携帯電話機２を載置部１１に載置可能とすることができ、良好な充電効率で非接触充電を行うことができる。

［実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、この実施の形態の非接触充電システムは、クレードル１の載置部１１上の１次側伝送コイル３に相当する位置に、該１次側伝送コイル３の中心に対応する許容範囲マーク１６を含む鏡面部１５を設けると共に、携帯電話機２の２次側伝送コイル６の中心に相当する位置に中心位置マーク２０を設ける。そして、携帯電話機２の中心位置マーク２０を載置部１１の許容範囲マーク１６に映しながら、該携帯電話機２を載置部１１に載置する。

クレードル１の載置部１１上に設けられている許容範囲マーク１６は、１次側伝送コイル３と２次側伝送コイル６との相対的な位置のズレ量の許容範囲を示す直径を有しているため、この許容範囲マーク１６に携帯電話機２の中心位置マーク２０が映る状態で、該携帯電話機２を載置部１１に載置することで、クレードル１の１次側伝送コイル３と携帯電話機２の２次側伝送コイル６との相対的なズレ量が上記許容範囲内となるように、該携帯電話機２を載置部１１に載置可能とすることができる。これにより、良好な充電効率で非接触充電を行うことを可能とすることができる。

また、クレードル１の載置部１１は、携帯電話機２等の被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状となっている。このため、様々な形状の被充電機器を載置部１１上に載置して非接触充電を可能とすることができる。すなわち、携帯電話機とデジタルカメラ装置等のように、異なる機種の機器を、この一つのクレードル１１で非接触充電可能とすることができ、また、携帯電話機の新機種の発売により、この発売前後の携帯電話機の形状が変更された場合でも、この一つのクレードル１１で非接触充電可能とすることができる。そして、ユーザ側は、携帯電話機を買い換える毎にクレードルを買い換える必要がなくなり、また、メーカ側は、新機種の携帯電話機を発売する毎に、専用のクレードルを設計して製作する必要がなくなる。従って、ユーザ側及びメーカ側の両方に、経済的な利益をもたらすことができる。

なお、上述の実施の形態の説明では、クレードル１の載置部１１上に設ける鏡面部１５は、１次側伝送コイル３以上の大きさであることとしたが、これは、図６（ａ）に示すように、鏡面部１５を１次側伝送コイル３と略々同じ大きさ（径）として設けてもよい。この場合、鏡面部１５の径と１次側伝送コイル３の径とが略々同じ径であるため、ユーザに対して１次側伝送コイル３の位置や大きさを間接的に示すことができ、上記許容範囲内に携帯電話機２を載置し易くすることができる他、上述と同じ効果を得ることができる。

また、鏡面部１５は、１次側伝送コイル３の中心に相当する位置に鏡面状の許容範囲マーク１６を有することとしたが、図６（ｂ）に示すように１次側伝送コイル３の中心に相当する位置のみに鏡面状の許容範囲マーク１６を設けるようにしてもよい（この場合、鏡面部１５＝鏡面状の許容範囲マーク１６となる。）。この場合でも、許容範囲マーク１６に携帯電話機２の中心位置マーク２０を映しながら、該携帯電話機２をクレードル１１の載置部１１上に載置することができるため、上述と同じ効果を得ることができる。

［鏡面部として液晶表示部を設けた変形例］
上述の実施の形態の説明では、樹脂メッキ等が施された鏡面部１５を設けることとしたが、図５或いは図６（ａ）に示した鏡面部１５、或いは図６（ｂ）に示した鏡面状の許容範囲マーク１６として液晶表示部を設けてもよい。この場合、図１に示す制御基板４上に設けられている制御部は、非接触充電時となると、鏡面を形成するように上記液晶表示部を表示制御する。これにより、非接触充電時のみ、鏡面部１５或いは鏡面状の許容範囲マーク１６を載置部１１上に形成することができ、上述と同じ効果を得ることができる。

［鏡面部の収納／露出機構を設けた変形例］
上述の樹脂メッキ等が施された鏡面部１５、許容範囲マーク１６或いは液晶表示部の前面に、図７（ａ）に示すように開閉扉３０を設けてもよい。この開閉扉３０は、ユーザの手動によるスライド操作で開閉可能となっている。非充電時には、ユーザは、開閉扉３０を手動で閉操作する。これにより、図７（ａ）に示すように開閉扉３０で鏡面部１５等が被覆され、該鏡面部１５等がクレードル１内に収納された状態となる。

これに対して、充電時には、ユーザは、開閉扉３０を図７（ａ）に示す矢印の方向に手動で開操作する。これにより、それまで開閉扉３０で被覆されていた鏡面部１５等が、図７（ｂ）に示すように露出し、非接触充電を可能とすることができ、上述と同じ効果を得ることができる。また、この開閉扉３０を、電磁波を遮断する部材で形成することで、万が一、非充電時に１次側伝送コイル３から誤って電磁波が放出された場合でも、この電磁波を開閉扉３０で遮断することができ、クレードル１の安全性の向上を図ることができる。

なお、開閉扉３０は、手動で開閉操作することとしたが、例えばモータの回転力を開閉扉３０に伝達し、開閉扉３０をスライド溝に沿って自動でスライド移動させる構成としてもよい。この場合、図１に示す制御基板４上に設けられている制御部は、充電時となると上記モータを回転駆動して開閉扉３０を開制御し、非充電時には、上記モータを回転駆動して開閉扉３０を閉制御する。これにより、上述と同じ効果を得ることができる他、開閉扉３０の開閉を自動化することができる。

また、この例では、開閉扉３０をスライド操作して鏡面部１５等を収納／露出させることとしたが、鏡面部１５等自体を上記手動或いは上記自動でスライド移動させて収納／露出させるようにしてもよい。この場合でも、上述と同じ効果を得ることができる。

最後に、上述の実施の形態の説明では、クレードル１で携帯電話機２の非接触充電を行う例を説明したが、上述のようにクレードル１は、この携帯電話機２の他、ＰＨＳ電話機（PHS：Personal Handyphone System）、ＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistant）、携帯ゲーム機、ノート型のパーソナルコンピュータ装置等の他の被充電機器に対しても非接触充電が可能である。そして、いずれの場合でも上述と同じ効果を得ることができる。

また、上述の実施の形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。

本発明を適用した実施の形態となる非接触充電システムのクレードル及び携帯電話機の横断面図である。 実施の形態となる非接触充電システムのクレードル上に携帯電話機が載置された状態を真上から見た図である。 クレードル側に設けられている１次側伝送コイルと、被充電機器側に設けられている２次伝送コイルとの相対的なズレ量と、伝送効率との関係を示す図である。 クレードル側に設けられている１次側伝送コイルと、被充電機器側に設けられている２次伝送コイルとの相対的なズレを示す図である。 実施の形態となる非接触充電システムのクレードル上に携帯電話機を載置する様子を示す図である。 実施の形態となる非接触充電システムのクレードル上に設けられている鏡面部の変形例を示す図である。 実施の形態となる非接触充電システムのクレードルの鏡面部に相当する位置に開閉扉を設けた変形例を示す図である。

符号の説明

１ クレードル、２ 携帯電話機、３ クレードルの１次側伝送コイル、４ クレードルの制御基板、５ クレードルの筐体、６ 携帯電話機の２次側伝送コイル、７ 非接触充電がなされる二次電池（バッテリ）、８ 携帯電話機の充電制御基板、９ 携帯電話機の筐体、１１ クレードルの載置部、１５ クレードル上に設けられた鏡面部、１６ １次側伝送コイルと２次側伝送コイルの相対的なズレ量の許容範囲を示す許容範囲マーク、２０ 携帯電話機側に設けられた２次側伝送コイルの中心を示す中心位置マーク、３０ 鏡面部の収納／露出を行う開閉扉

Claims (5)

1. 被充電機器に対して非接触充電を行うための１次側伝送コイルを筐体内に備えた非接触充電手段と、
   上記被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状を有する載置部と、
   上記１次側伝送コイルに対応する上記載置部上の位置に設けられ、上記被充電機器の２次側伝送コイルに対応する位置に設けられた所定のマークを映すための鏡面部と
   を有する非接触充電装置。
2. 請求項１に記載の非接触充電装置であって、
   上記鏡面部は、上記載置部上における、所定の充電効率を得ることが可能な範囲に設けられていること
   を特徴とする非接触充電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の非接触充電装置であって、
   非充電時には上記鏡面部を上記筐体内に収納し、充電時には上記鏡面部を上記載置部に露出させる収納／露出手段を有すること
   を特徴とする非接触充電装置。
4. 請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の非接触充電装置であって、
   上記鏡面部は液晶表示部であり、
   充電時に鏡面を形成するように上記液晶表示部を表示制御する表示制御手段を有すること
   を特徴とする非接触充電装置。
5. 筐体内に非接触充電を行うための２次側伝送コイルを備えると共に、上記筐体表面上における上記２次側伝送コイルに相当する位置に所定のマークを備えた被充電機器と、
   上記被充電機器に対して非接触充電を行うための１次側伝送コイルを筐体内に備えた非接触充電手段と、上記被充電機器を余裕を持って載置可能な面積の略平板形状の載置部と、上記１次側伝送コイルに相当する上記載置部上の位置に設けられた鏡面部とを備えた非接触充電装置と
   を有し、
   充電時において、上記非接触充電装置の載置部上に設けられた鏡面部に対して、上記被充電機器の筐体表面上に設けられた上記所定のマークを映しながら、上記非接触充電装置の載置部上に上記被充電機器を載置することで、上記非接触充電装置の１次側伝送コイルと、上記被充電機器の２次側伝送コイルとを、所定の充電効率を得ることが可能な範囲内に位置させて非接触充電を行うこと
   を特徴とする非接触充電システム。

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