JP4915578B2 - 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、充電の際に被充電機器に内蔵された受電コイルで熱が発生するのであって、この熱によって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、受電コイルで発生する熱による被充電機器の不具合発生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、充電器ケース７に給電コイル４を収納してなる充電器２と被充電機器ケース８に受電コイル５を収納してなる被充電機器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、充電器ケース７の少なくとも被充電機器ケース８が接触される受電コイル対向面側の部位を、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で構成したことを特徴とする。

これによると、充電器ケース７の少なくとも被充電機器ケース８が接触される受電コイル対向面側の部位を、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で構成したので、充電の際に受電コイル５で熱が発生しても、この熱は被充電機器ケース８から充電器ケース７にすみやかに移動させることができるのであり、受電コイル５での発熱によって被充電機器ケース８が熱くなることを防止でき、ひいては受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを防止できる。

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の受電コイル対向面側の部位の平面積を、被充電機器ケース８の接触面積に比べて、大きく形成したことを特徴とする。

これによると、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で構成される充電器ケース７の受電コイル対向面側の部位に、被充電機器ケース８が接触されずに外気に臨む部位を確保することができるから、充電した際の受電コイル５での発熱は充電器ケース７に伝わらせて確実に外気に放熱させることができ、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。

また、請求項３に係る非接触型給電装置にあっては、請求項１又は２において、充電器ケース７を、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で一体成形したことを特徴とする。

これによると、充電器ケース７から外気への放熱可能面積を大きくすることができ、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。

また、請求項４に係る非接触型給電装置にあっては、請求項１乃至３のいずれか一項において、被充電機器ケース８の内面に非金属製の熱伝シート６を介して受電コイル５が取着されたことを特徴とする。

これによると、受電コイル５で発生した熱は、熱伝シート６を介してスムーズに被充電機器ケース８に移動され、そして充電器ケース７の受電コイル対向面側の部位にすみやかに移動させることができるのであり、つまり、受電コイル５での発熱が被充電機器ケース８内に篭って熱くなることを防止でき、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。なお、非金属製の熱伝シート６によると、受電コイル５と給電コイル４との間の電磁誘導を阻害しないようにでき、被充電機器３の充電を支障なく行わせることができる。

また、請求項５に係る非接触型給電装置にあっては、請求項４において、被充電機器ケース８を熱伝シート当接側部位１７と熱伝シート非当接側部位１８とで分割して形成し、熱伝シート当接側部位１７に充電器ケース７への接触部位を備えると共に、熱伝シート当接側部位１７を熱伝シート非当接側部位１８よりも放熱性の高い放熱材料で構成したことを特徴とする。

これによると、受電コイル５での発熱を、熱伝シート６、被充電機器ケース８の熱伝シート当接側部位１７、充電器ケース７の受電コイル対向面側の部位に、順にすみやかに移動されて放熱させることができる。つまり、放熱性の違いから被充電機器ケース８において熱伝シート当接側部位１７から熱伝シート非当接側部位１８に移動する熱を抑制することができるのであり、受電コイル５での発熱が被充電機器ケース８からすみやかに被充電機器ケース８に移動され、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。

また、請求項６に係る非接触型給電装置にあっては、請求項４において、被充電機器ケース８における平面視で受電コイル５に重複しない部位に、一端が熱伝シート６に当接すると共に他端が充電器ケース７に当接可能にされる被充電機器側金属製伝熱部１９を設けたことを特徴とする。

これによると、受電コイル５での発熱を熱伝シート６から被充電機器側金属製伝熱部１９を介して充電器ケース７にすばやく移動させることができ、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。なお、被充電機器側金属製伝熱部１９は被充電機器ケース８における平面視で受電コイル５に重複しない部位に設けられるので、受電コイル５と給電コイル４との間の電磁誘導を阻害しないようにでき、被充電機器３の充電を支障なく行わせることができる。

また、請求項７に係る非接触型給電装置にあっては、請求項６において、充電器ケース７に、被充電機器側金属製伝熱部１９に当接させる充電器側金属製伝熱部２０を設けたことを特徴とする。

これによると、熱伝シート６を経て被充電機器側金属製伝熱部１９に移動した受電コイル５での発熱を、被充電機器側金属製伝熱部１９に当接した充電器側金属製伝熱部２０によって漏れなく受けて充電器ケース７に移動させることができ、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。

本発明にあっては、受電コイルで発生する熱を被充電機器外に逃し、被充電機器の熱による不具合発生を防止できる、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にあっては、充電器ケース７の少なくとも被充電機器ケース８が接地される受電コイル対向面側の部位を、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で構成した放熱部２１としている。本例では放熱部２１は充電器ケース７の上ケース７ａが構成している。ここで、上ケース７ａの材料としては、被充電機器ケース８よりも熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）の値が大きいものを選択するのが好ましく、たとえばセラミック系の材料を好適に用いることができる。充電器ケース７の上ケース７ａをセラミック系の材料で形成した場合には熱伝導率λ１は約２００（Ｗ／ｍＫ）であり、被充電機器ケース８をプラスチックで形成した場合には被充電機器ケース８の熱伝導率λ２は約０．１〜０．３（Ｗ／ｍＫ）であるため、充電器ケース７の上ケース７ａに被充電機器ケース８よりも充分に大きい熱伝導率λを備えることができる（λ１＞λ２）。なお、充電器ケース７の上ケース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好ましい。

このように充電器ケース７の少なくとも被充電機器ケース８が接地される受電コイル対向面側の部位を、被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で構成した放熱部２１としたことで、充電の際に受電コイル５で熱が発生しても、この熱は被充電機器ケース８から充電器ケース７の放熱部２１にすみやかに移動されるのであり、受電コイル５での発熱によって被充電機器ケース８が熱くなってしまうことを防止でき、ひいては受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを防止できたものである。

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、充電器ケース７の上壁部９の上面面積を、被充電機器ケース８の充電用接地部１６（底壁部１４）の面積に比べて、大きく形成した例である。なお、本例の被充電機器ケース８は対向する上壁部２２と底壁部１４との各外縁同士を側壁部１５で連結した函状ケースであって、２つ割り状の上ケース８ａと下ケース８ｂとで形成されている。上ケース８ａは側壁部１５の上部を構成する上側壁部１５ａが上壁部２２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８ｂは側壁部１５の下部を構成する下側壁部１５ｂが底壁部１４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１５ａと下側壁部１５ｂとを連続させるように上ケース８ａと下ケース８ｂとを合わせることで内部に密閉状態の収納部２３ができるのであり、この収納部２３に受電コイル５が配設されている。

ここで、図２（ｂ）には充電時の非接触型給電装置１の上面図を示す。この図から明らかなように充電器ケース７の上ケース７ａの上壁部９の周縁部位が被充電機器ケース８よりも側方に張り出している。つまり、充電器ケース７の放熱部２１には被充電機器ケース８が接触されずに外部に臨む部位が確保されており、充電器ケース７の放熱部２１に伝わった熱をこの放熱部２１から確実に外気に放熱させることができたのであり、受電コイル５での発熱の充電器２側への移動を促進でき、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できたものである。

図３の例は、充電器ケース７を被充電機器ケース８よりも放熱性の高い放熱材料で一体成形した例である。すなわち、充電器ケース７の全外面が放熱部２１を構成することとなっている。したがって、先例に比べて放熱部２１における外気への接触面積が大きくなって放熱性能を高めることができたものであり、結果、被充電機器ケース８から充電器ケース７への熱の移動を促進して、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できたものである。なおたとえば、充電器ケース７の底壁部１１を更に熱伝導率の高い材料でできた物に接触されば、更に熱の移動を促進できることとなり、受電コイル５での発熱による被充電機器３の不具合発生をより効果的に防止することもできて好ましい。

図４の例は、被充電機器３において、被充電機器ケース８の内面に非金属製の熱伝シート６を介して受電コイル５を取着させ、被充電機器ケース８を熱伝シート当接側部位１７と熱伝シート非当接側部位１８とで分割して形成し、熱伝シート当接側部位１７に充電器ケース７への接触部位を備えると共に、熱伝シート当接側部位１７を熱伝シート非当接側部位１８よりも放熱性の高い放熱材料で構成した例である。

詳しくは、本例の熱伝シート６は被充電機器ケース８の下ケース８ｂの底壁部１４の内面に沿って積層されており、この熱伝シート６を介して被充電機器ケース８の底壁部１４に受電コイル５が取り付けられている。熱伝シート６には、たとえばセラミックや熱可塑性プラスチックや、エラストマー材料に熱伝導性充填材を含有させたものなど、熱伝導率λの大きな非金属製の材質で形成したものを好適に用いることができる。ここで、上記熱伝シート６は、上ケース８ａと下ケース８ｂとで成る被充電機器ケース８のうち、下ケース８ｂにのみ接するようにされている。また、この被充電機器ケース８の下ケース８ｂは上ケース８ａに比べて放熱性の高い放熱材料で形成されている。つまり、上記熱伝シート当接側部位１７は下ケース８ｂが構成すると共に、上記熱伝シート非当接側部位１８は上ケース８ａが構成している。たとえば被充電機器ケース８の下ケース８ｂをセラミック系の材料で形成した場合には熱伝導率λ３は約２００（Ｗ／ｍＫ）であり、被充電機器ケース８の上ケース８ａをプラスチックで形成した場合には熱伝導率λ４は約０．１〜０．３（Ｗ／ｍＫ）であるため、下ケース８ｂに上ケース８ａよりも充分に大きい熱伝導率λを備えることができる（λ３＞λ４）。なお、被充電機器ケース８の下ケース８ｂ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。なお、本例も先例と同様に、充電器ケース７の放熱部２１となる上ケース７ａには、被充電機器ケース８（下ケース８ｂ）よりも放熱性に優れたものを使用している（λ１＞λ３）。

したがって、本例の非接触型給電装置１では、受電コイル５で発生した熱は、熱伝シート６を介してスムーズに被充電機器ケース８の下ケース８ｂに移動されるのであり、続けてこの被充電機器ケース８の下ケース８ｂから充電器ケース７の放熱部２１にすみやかに移動されて放熱されるようになっているのであり、つまり、受電コイル５での発熱が被充電機器ケース８内に篭って被充電機器３を熱くさせることが有効に防止されており、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることが効果的に防止されている。殊に、熱伝シート６が接触される被充電機器ケース８の下ケース８ｂは上ケース８ａに比べて放熱性の高い放熱材料で構成されているので、被充電機器ケース８の下ケース８ｂから上ケース８ａへの熱の移動が生じにくくなっており、受電コイル５から充電器２の放熱部に至る熱移動を滞りなくスムーズに行わせ得る、という利点も有している。なお、非金属製の熱伝シート６によると、受電コイル５と給電コイル４との間の電磁誘導を阻害しないようにでき、被充電機器３の充電を支障なく行わせることができる利点も有する。

図５の例は、図４の例の被充電機器３の下ケース８ｂを変形させた例である。すなわち、図４の下ケース８ｂは底壁部１４の周縁から立設した下側壁部１５ｂの高さ寸法が熱伝シート６の厚み寸法に比べて充分に大きく形成されたのに対して、図５の下ケース８ｂは下側壁部１５ｂの高さ寸法が熱伝シート６の厚み寸法と略同程度に形成されていて扁平な蓋形状となっている。本例は上記のように下ケース８ｂを薄くしたことで被充電機器３の薄型化を図ったものである。なお、図４の例では下ケース８ｂの外気への接触面積（側壁部１５の外面面積）を大きく採ることができたため、受電コイル５で発生した熱が熱伝シート６を介して下ケース８ｂに移動した後にこの下ケース８ｂから外気へ放熱できるのであり、結果、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることの防止に資するようになっている。

なお、図４，５の実施形態では、熱伝シート６の受電コイル５の当接面以外の全ての面が下ケース８ｂに当接されているが、熱伝シート６は受電コイル５と下ケース８ｂとの熱橋として機能すればよいので、熱伝シート６の受電コイル５の当接面以外の面の全てを下ケース８ｂに当接させる制限はなく、任意形状に施すことができるのは言うまでもない。

図６の例は、被充電機器ケース８の平面視で受電コイル５に重複しない部位に、一端が熱伝シート６に当接すると共に他端が充電器ケース７に当接可能にされる被充電機器側金属製伝熱部１９を設けた例である。これによると、受電コイル５での発熱を熱伝シート６から被充電機器側金属製伝熱部１９を介して充電器ケース７にすばやく移動させることができ、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることを効果的に防止できる。なお本例では、被充電機器ケース８の下ケース８ｂの底壁部１４に受電コイル５が積層されており、被充電機器側金属製伝熱部１９は、下ケース８ｂの底壁部１４と側壁部１５との角部に埋設されていて、充電器２側への当接面である下面のみが底壁部１４の下面に露出するように設けられている。つまり、被充電機器側金属製伝熱部１９は、給電コイル４と受電コイル５との間の磁束Ａが通らない部位である、被充電機器ケース８における平面視で受電コイル５に重複しない部位に設けられているので、受電コイル５と給電コイル４との間の電磁誘導を阻害しないようにでき、被充電機器３の充電を支障なく行わせることが可能にされている。

図７の例は、充電器ケース７に、被充電機器側金属製伝熱部１９に当接させる充電器側金属製伝熱部２０を設けた例である。これによると、熱伝シート６を経て被充電機器側金属製伝熱部１９に移動した受電コイル５での発熱を、被充電機器側金属製伝熱部１９に当接した充電器側金属製伝熱部２０によって漏れなく受け取って充電器ケース７に移動させることができるのであり、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることが効果的に防止されている。なお本例では、充電器ケース７の上ケース７ａの上壁部９に給電コイル４が積層されており、充電器側金属製伝熱部２０は、上ケース７ａの上壁部９と側壁部１０との角部に埋設されていて、被充電機器側金属製伝熱部１９への当接面である上面のみが上壁部９の上面に露出するように設けられている。つまり、充電器側金属製伝熱部２０は、給電コイル４と受電コイル５との間の磁束Ａが通らない部位である、充電器ケース７における平面視で給電コイル４に重複しない部位に設けられているので、受電コイル５と給電コイル４との間の電磁誘導を阻害しないようにでき、被充電機器３の充電を支障なく行わせることが可能にされている。また、充電器側金属製伝熱部２０で受け取った被充電機器３側の熱はこれが埋設された上ケース７ａの放熱部２１によって外気に放熱することができるから、被充電機器３側から充電器２への熱の移動は促進されて、受電コイル５での発熱により被充電機器３に不具合が生じることが効果的に防止されている。

本発明の実施の形態の例の非接触型給電装置の一部切欠き側面図である。 同上の他例であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は上面図である。 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。 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 熱伝シート
７ 充電器ケース
８ 被充電機器ケース
１７ 熱伝シート当接側部位
１８ 熱伝シート非当接側部位
１９ 被充電機器側金属製伝熱部
２０ 充電器側金属製伝熱部

Claims (7)

1. 充電器ケースに給電コイルを収納してなる充電器と被充電機器ケースに受電コイルを収納してなる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、充電器ケースの少なくとも被充電機器ケースが接触される受電コイル対向面側の部位を、被充電機器ケースよりも放熱性の高い放熱材料で構成したことを特徴とする非接触型給電装置。
2. 充電器ケースの受電コイル対向面側の部位の平面積を、被充電機器ケースの接触面積に比べて、大きく形成したことを特徴とする請求項１記載の非接触型給電装置。
3. 充電器ケースを、被充電機器ケースよりも放熱性の高い放熱材料で一体成形したことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型給電装置。
4. 被充電機器ケースの内面に非金属製の熱伝シートを介して受電コイルが取着されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非接触型給電装置。
5. 被充電機器ケースを熱伝シート当接側部位と熱伝シート非当接側部位とで分割して形成し、熱伝シート当接側部位に充電器ケースへの接触部位を備えると共に、熱伝シート当接側部位を熱伝シート非当接側部位よりも放熱性の高い放熱材料で構成したことを特徴とする請求項４に記載の非接触型給電装置。
6. 被充電機器ケースにおける平面視で受電コイルに重複しない部位に、一端が熱伝シートに当接すると共に他端が充電器ケースに当接可能にされる被充電機器側金属製伝熱部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の非接触型給電装置。
7. 充電器ケースに、被充電機器側金属製伝熱部に当接させる充電器側金属製伝熱部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の非接触型給電装置。

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