JP5063208B2

JP5063208B2 - 機器充電装置

Info

Publication number: JP5063208B2
Application number: JP2007161029A
Authority: JP
Inventors: 靖之井上; 乃中嶋
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: JP2009005426A

Description

この発明は、電子腕時計等の電子機器を充電装置上に載置して電磁誘電等により充電を行う機器充電装置に関する。

従来、この種の機器充電装置は、例えば図１２（Ａ）に示すように、バンド２を取り付けた電子腕時計１の本体内に、二次コイル３、蓄電部４、および二次側制御回路５などを備え、充電装置６側に、一次コイル７、一次側制御回路８、および先端にプラグを取り付けたコード９などを備えた構成になっていた。充電装置６の外観は、例えば図１２（Ｂ）に示すように、箱型に形成してその頂面に、電子腕時計１を載置する機器設置位置としての機器載置面ａと、各種の表示を行う表示部ｂとを並べて設けてなる。

そして、電子腕時計１の充電を行うときは、充電装置６の機器載置面ａ上に電子腕時計１を載置し、充電装置６の一次側制御回路８の制御によって一次コイル７に磁界を発生し、二次側制御回路５にて制御される二次コイル３が、その磁界を受けることによって電力を発生し、該電力を蓄電部４に蓄電するようになっていた。

特開２００５−１７６４９４号公報特開平１１−１２２８３２号公報

しかしながら、従来の充電装置６は、該充電装置６に電源を繋げている限り、常時動作状態にあった。電子腕時計１を充電していない際に充電装置６を動作状態にすることは、消費電流を無駄に消費することはもちろんのこと、長時間に渡る動作によって充電装置６の一次コイル７に熱を発生し、使用者の不注意によって火傷してしまうことがあり、また異物が充電装置６上に乗ったままでも電磁誘導による充電を継続して行うこととなるので、最悪の場合には、火災の可能性すら考えられた。

当然、充電をしないときには、電源スイッチを切ったり、コンセントを抜いたりすることも考えられるが、ユーザーにとっては、手間がかかって非常に利便性の悪いものであった。

そこで、この発明の第１の目的は、充電装置で電子腕時計等の電子機器を充電する機器充電装置において、充電対象の電子機器が充電装置にセットしてないときには、電源を繋いでいても充電装置の作動を開始せず、消費電流が少なく、安全性が高いとともに、利便性をよくすることにある。

ところで、従来の機器充電装置の中には、充電装置と電子機器の端子間を直接接続して充電装置で電子機器の充電を行うものがある。ところが、そのような構成とすると、電子機器に端子を露出して設けなければならないから、電子腕時計などでは防水性を低下する問題があり、端子を防水キャップなどで被うようにすると、充電を行うときにはその防水キャップを外さなければならない面倒があった。また、充電装置と電子機器の端子間を直接接続する構成では、電源側からのノイズを受けやすいという問題もあった。

そこで、この発明の第２の目的は、機器充電装置において、電子機器の防水性を低下する心配がなく、利便性がよいとともに、ノイズを受けにくくすることにある。

この発明の第３の目的は、充電装置で電子機器の充電を行うとき、電子機器の他の情報も得ることができるようにすることにある。

この発明の第４の目的は、充電装置で電子機器の充電とともに電子機器の他の情報も得るとき、他の情報の信頼性を高めることにある。

この発明の第５の目的は、電子機器の電池容量情報を得ることができるようにし、電池の容量が少なくなっていることを報知可能とすることにある。

この発明は、上述した第１、３の目的を達成すべく、
充電装置で電子腕時計等の電子機器を充電する機器充電装置において、
前記充電装置に、
電子機器を載置したり挟んで固定したり浮かせて固定したりなどして設置する機器設置位置と、その機器設置位置に設置した物体を検出する物体検出手段と、その物体検出手段で物体を検出したとき、その物体に対して認識送信信号を送信する認識送信回路と、前記機器設置位置の電子機器からの確認送信信号に基づき、前記機器設置位置の電子機器の有無を判定する判定回路と、該充電装置の全体を制御する一次側制御回路とを備える一方、
前記電子機器に、
前記充電装置から認識送信信号を受けたとき、その認識送信信号を受信する確認受信回路と、その確認受信回路で認識送信信号を受信したとき、前記充電装置に対して前記確認送信信号を送信する確認送信回路と、該電子機器の全体を制御する二次側制御回路とを備えてなり、
前記確認送信信号の送信回数を前記電子機器の機種によって異ならせ、前記判定回路により前記電子機器の機種を判別する、ことを特徴とする。

そして、充電装置の機器設置位置に電子時計を設置したとき、充電装置は、その電子機器を物体検出手段により検出し、認識送信回路から電子機器に対して認識送信信号を送信する。認識送信信号を受けたとき、電子機器は、その認識送信信号を確認受信回路で受信し、確認送信回路から充電装置に対して確認送信信号を送信する。確認送信信号を受けたとき、充電装置は、判定回路により機器設置位置の電子時計の有無を判定する。

請求項２に記載の発明は、充電とともに電子機器の機種も判別する機器充電装置において、上述した第４の目的を達成すべく、前記電子機器からの前記確認送信信号を前記充電装置に対して複数回に渡って送信することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、充電とともに電子機器の機種も判別する機器充電装置において、上述した第５の目的を達成すべく、前記電子機器に、充電の完了を察知して前記充電装置に対して充電完了信号を送信する充電完了察知手段を備える一方、前記充電装置に、前記電子機器の機種別の必要充電時間を記憶する機種記憶手段と、その機種記憶手段で記憶する必要充電時間と実際に充電に要した時間とを比較してそれらが一定以上相違するときには、そのことを報知する報知手段を備えてなることを特徴とする。

この発明によれば、機器設置位置に物体があることを検出したとき、充電装置から認識送信信号を送信して物体側から確認送信信号が帰ってきたとき、機器設置位置にある物体が充電対象の電子機器であると判定して充電を開始するので、充電対象の電子機器が充電装置にセットしてないときには、電源を繋いでいても充電装置を作動せず、充電に寄与しない無駄な電力消費をなくして消費電流を少なくするとともに、充電装置が加熱したり火災を起こしたりする心配をなくして、安全性を高めることができる。また、充電のたびごとにコンセントを抜き差ししたり、電源スイッチを入り切りしたりする必要がないから手間が省け、非常に利便性をよくすることができる。

請求項１に記載の発明によれば、充電装置の一次コイルおよび電子機器の二次コイルを用いて電磁誘導により電子機器の充電を行う一方、確認送信信号および認識送信信号の授受を行うと、電子機器の端子を外部に露出して備える必要がなく、電子機器の防水性を低下する心配がなく、利便性がよいとともに、電源側からノイズの影響を受けることなく、精度を大きく向上することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、確認送信信号の送信回数を電子機器の機種によって異ならせ、判定回路により電子機器の機種を判別するので、充電装置で電子機器の充電を行うとき、充電装置側でその電子機器の基本的な情報も入手し得るようにし、例えば入手情報から電子機器の故障を察知することも可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、電子機器からの確認送信信号を充電装置に対して複数回に渡って送信するので、充電装置の誤認識をなくし、充電装置で電子機器の充電とともに電子機器の他の情報も得るとき、他の情報の信頼性を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、電子機器から充電装置に充電完了信号が送られてきたとき、実際に充電に要した時間と充電装置で記憶する電子機器の機種別の必要充電時間とを比較し、それらが一定以上相違するときには、そのことを報知手段で報知するので、ユーザーに電池の容量が少なくなっていることを知らしめることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明による機器充電装置の模式図を示す。図１に示すように、この発明による機器充電装置は、充電装置１０と、その充電装置１０で充電する電子機器である電子腕時計２０とからなる。

充電装置１０には、機器設置位置である機器載置面１１と、その機器載置面１１上の物体を検出する物体検出手段１２と、その物体検出手段１２で物体を検出したとき、物体検出信号を受信する認識受信回路１３と、その認識受信回路１３で物体検出信号を受信したとき、物体に対して認識送信信号を送信する認識送信回路１４と、機器載置面１１上の電子腕時計２０からの確認受信信号に基づき、機器載置面１１上の電子腕時計２０の有無を判定する判定回路１５と、該充電装置１０の全体を制御する一次側制御回路１６と、機器載置面１１の内側に設ける一次コイル１７と、先端にプラグ１８を取り付けたコード１９などを備えてなる。

図２には、充電装置１０の外観を示す。
充電装置１０は、図示する箱型の筐体１００内に、認識受信回路１３、認識送信回路１４、判定回路１５、一次側制御回路１６などを収納してなり、筐体１００の頂面には、円形に突出して設ける機器載置面１１と、各種の表示を行う矩形の表示部３０とを並べて設け、また筐体１００の一方側面からは、コード１９を引き出してなる。

他方、電子腕時計２０には、図１に示すように、バンド２１を取り付けた本体の腕時計ケース２２内に、充電装置１０から認識送信信号を受けたとき、その認識送信信号を受信する確認受信回路２３と、その確認受信回路２３で認識送信信号を受信したとき、充電装置１０に対して確認送信信号を送信する確認送信回路２４と、該電子腕時計２０の全体を制御する二次側制御回路２５と、電子腕時計２０の裏蓋側に設ける二次コイル２６と、大容量コンデンサよりなる蓄電部２７などを備えてなる。

ここで、充電装置１０に備える物体検出手段１２は、例えば図２に示すように、光や赤外線などを発する発光部１２ａと、その発光部１２ａで発した光や赤外線などを受光する受光部１２ｂとを、機器載置面１１を挟んで対向して配置してなり、発光部１２ａから発した光や赤外線が遮られて受光部１２ｂで受光しないことから、機器載置面１１上に物体があることを検出する。

図示例のような透過型の光センサに限らず、反射型の光センサで物体を検出してもよいし、光に限らず、超音波を利用するものでもよいし、重力センサにより物体を検出するようにしてもよい。

そして、図示機器充電装置では、充電装置１０の機器載置面１１上に電子腕時計２０を載置したとき、充電装置１０は、その電子腕時計２０を物体検出手段１２により検出し、物体検出信号を認識受信回路１３で受信する。その認識受信回路１３で物体検出信号を受信したとき、認識送信回路１４から電子腕時計２０に対して認識送信信号Ｓ１を送信する。認識送信信号Ｓ１を受けたとき、電子腕時計２０は、その認識送信信号Ｓ１を確認受信回路２３で受信し、確認送信回路２４から充電装置１０に対して確認送信信号Ｓ２を送信する。確認送信信号Ｓ２を受けたとき、充電装置１０は、判定回路１５により機器載置面１１上の電子腕時計２０の有無を判定する。

図３には、機器載置面１１上の物体検出の流れを示す。
この機器充電装置では、機器載置面１１上の物体の有無を常時確認しており、判定回路１５の判定結果に基づき、一次側制御回路１６で充電の開始および終了を制御する。すなわち、機器載置面１１上に電子腕時計２０があると判定したときには、充電を開始し、ないと判定したときには、充電を開始せず、または充電を終了する。

充電を行うときは、充電装置１０の一次側制御回路１６の制御によって一次コイル１７に磁界を発生し、二次側制御回路２５にて制御される二次コイル２６が、その磁界を受けて電磁誘導により電力を発生し、該電力を蓄電部２７に蓄電する。

また、この機器充電装置では、充電装置１０に、磁界を発生する一次コイル１７を備える一方、電子腕時計２０には、その一次コイル１７の磁界を受けて電力を発生する二次コイル２６を備え、それらの一次コイル１７および二次コイル２６を用いて電磁誘導により電子腕時計２０の充電を行う一方、認識送信信号Ｓ１および確認送信信号Ｓ２の授受を行う。

ところで、認識送信信号Ｓ１と、確認送信信号Ｓ２の種類としては、ＦＭ変調や、ＡＭ変調による送信が可能であり、電子腕時計２０ごとに異なる確認送信信号Ｓ２を送信させることで、確認送信信号Ｓ２を受信したとき、判定回路１５により、電子腕時計２０の機種を判別することも可能である。

判別方法としては、確認送信信号Ｓ２の送信回数を電子腕時計２０の機種によって異ならせることや、異なった波形を１度送るだけでもよい。さらに、電子腕時計２０からの確認送信信号Ｓ２を充電装置１０に対して複数回に渡って送信することによって行えば、充電装置１０の誤認識をなくし、判定回路１５の精度をより向上させることができる。

図４（Ａ）には、この発明による機器充電装置に備える充電装置の他例の模式図を示し、（Ｂ）には、その充電装置に備える物体検出手段の構成を示す。図５には、その充電装置の外観を示す。

この図４および図５に示す例では、物体検出手段１２を、充電装置１０の筐体１００内に備え、電圧監視手段３２と、該電圧監視手段３２の監視結果に基づいて認識受信回路１３へ物体検出信号を送信する検出回路３３とで構成してなる。そして、図１ないし図３に示す例と対応する部分には、同一の符号を付している。

図６には、図４および図５に示す充電装置１０の回路構成を示す。
図中符号Ｖは交流電源であり、Ｒは抵抗、Ｃは静電容量、Ｌは一次コイル１７のインダクタンスである。この回路のインピーダンスＺは、次の数１で表すことができる。単位は、Ω（オーム）である。

インピーダンスＺの大きさは、Ｒ、Ｃ、Ｌとω（＝２πｆ、ｆは電源の周波数）の大きさで決まる。

ここで、Ｒｘをリアクタンスとインダクタンスによる抵抗成分とすると、回路のインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒ＋Ｒｘとして与えられる。よって、図６に示すＶαの電圧は、次の数２で与えられる。

共振状態であるとき、（ωＬ−１／ωＣ）は、ほぼ０として計算することができ、図６に示す電圧Ｖαは、ほぼ０となる。図５に示す機器載置面１１に電子腕時計２０を載せると、共振関係が崩れ、前記（ωＬ−１／ωＣ）は、特定の値に変化し、前記電圧Ｖαは、図７に記載の電圧Ｖｘへと電圧が変わる。そこで、前記電圧ＶαおよびＶｘの間に、例えばＡＤコンバータ等の電圧監視手段３２を備えることで、機器載置面１１上における物体の有無を監視することができる。

なお、電圧監視手段３２の変わりに電流監視手段を備えても、同様に機器載置面１１上における物体の有無を監視することができ、共振周波数ｆを監視してもよい。

また、図６に示す回路は、図８に示す回路構成でも可能である。図８に示す構成では、回路のインピーダンスＺは、回路のリアクタンス成分とインダクタンス成分の合成をＲｙとすると、Ｚ＝Ｒ＋Ｒｙで示される。ここで、Ｒｙは、次の数３によって示される。

共振状態では（ωＬ−１／ωＣ）は０となるので、Ｒｙの値は極大になる。すなわち、図８に示すＶβの電圧は、交流電源のＶと同値になる。ここで、電子腕時計２０を充電装置１０上に置くと、前記共振状態が崩れることによってＶβの値が変化して、図９に示すようにＶｙとなり、外変化を監視する電圧監視手段３２によって、機器載置面１１上における物体の有無を監視することができる。

前記電圧監視手段３２および電流監視手段によって、機器載置面１１上に物体があると確認ができれば、検出回路３３はコイル１７、２６を介した認識送信信号Ｓ１を、電子腕時計２０側に向けて送信する。そして、以降は、前例と同様に、認識送信信号Ｓ１を受けたとき、電子腕時計２０は、その認識送信信号Ｓ１を確認受信回路２３で受信し、確認送信回路２４から充電装置１０に対して確認送信信号Ｓ２を送信する。確認送信信号Ｓ２を受けたとき、充電装置１０は、判定回路１５により機器載置面１１上の電子腕時計２０の有無を判定する。

本例でも、機器載置面１１上に電子腕時計２０がないときは、検出回路３３によって認識送信信号Ｓ１が送信されることはないので充電は開始されず、機器載置面１１上に電子腕時計２０が確認できれば充電を開始する。また、電子腕時計２０を取り除くと、充電装置１０は、充電を終了する。

さて、充電装置には、複数種の電子機器の情報を記憶する機種記憶手段を備えるようにすることもできる。例えば、機種記憶手段に記憶する情報が必要充電時間である場合について、以下に説明する。

図１０に示すように、電子機器である電子腕時計２０に、充電の完了を察知して充電装置１０に対して充電完了信号Ｓ３を送信する充電完了察知手段３４を備える一方、充電装置１０には、電子腕時計２０の機種別の必要充電時間を記憶する機種記憶手段３５と、その機種記憶手段３５で記憶する必要充電時間と実際に充電に要した時間とを比較してそれらが一定以上相違するときには、そのことを報知する報知手段を備えてなる。

図１１には、充電時間と電池容量との関係を示す。
充電完了察知手段３４は、この図１１に示す充電時間と電池容量との関係を利用して充電の完了を察知する。すなわち、充電をしている範囲Ａの傾斜と、充電が完了したとされる範囲Ｂの傾斜の差から充電の完了を察知し、範囲Ｂに入ったところで充電完了信号Ｓ３を送信する。充電装置１０は、判定回路１５が充電完了信号Ｓ３を受信することにより、充電が完了したことを知ることができる。

いま、仮に充電装置１０に備えた機種記憶手段３５の必要充電時間と、実際に充電した場合の充電時間が、大幅に異なっていたとする。充電装置１０は、そのことを報知手段によって報知することで、使用者は電池の容量が少なくなっていることに容易に気づくことができる。報知手段としては、例えば前述した例の表示部３０などが考えられるが、それに限らず、別途音発生装置を備えて音を鳴らす方法などでもよい。なお、電池容量が少なくなる一事例としては、メモリ効果等がある。

この発明による機器充電装置の模式図である。その機器充電装置に備える充電装置の外観斜視図である。その充電装置の機器載置面上に載置した物体の検出の流れを示すブロック図である。（Ａ）には、この発明による機器充電装置に備える充電装置の他例の模式図を示し、（Ｂ）には、その充電装置に備える物体検出手段の構成図を示す。図４（Ａ）に示す充電装置の外観斜視図である。図４および図５に示す充電装置の回路構成図である。その充電装置の機器載置面上に電子腕時計があるときとないときの電圧変化を示す図である。充電装置の別の回路構成図である。その充電装置の機器載置面上に電子腕時計があるときとないときの電圧変化を示す図である。別の充電装置の機器載置面上に載置した物体の検出の流れを示すブロック図である。充電時間と電池容量との関係を示す図である。（Ａ）には、従来の機器充電装置の模式図を示し、（Ｂ）には、その機器充電装置に備える充電装置の外観斜視図を示す。

符号の説明

１０充電装置
１１機器載置面（機器設置位置）
１２物体検出手段
１４認識送信回路
１５判定回路
１６一次側制御回路
１７一次コイル
２０電子腕時計（電子機器）
２３確認受信回路
２４確認送信回路
２５二次側制御回路
２６二次コイル
２７蓄電部
３０表示部（報知手段）
３４充電完了察知手段
３５機種記憶手段
Ｓ１認識送信信号
Ｓ２確認送信信号
Ｓ３充電完了信号

Claims

充電装置で電子機器を充電する機器充電装置において、
前記充電装置に、
機器設置位置と、その機器設置位置に設置した物体を検出する物体検出手段と、その物体検出手段で物体を検出したとき、その物体に対して認識送信信号を送信する認識送信回路と、前記機器設置位置の電子機器からの確認送信信号に基づき、前記機器設置位置の電子機器の有無を判定する判定回路と、該充電装置の全体を制御する一次側制御回路とを備える一方、
前記電子機器に、
前記充電装置から認識送信信号を受けたとき、その認識送信信号を受信する確認受信回路と、その確認受信回路で認識送信信号を受信したとき、前記充電装置に対して前記確認送信信号を送信する確認送信回路と、該電子機器の全体を制御する二次側制御回路とを備えてなり、
前記確認送信信号の送信回数を前記電子機器の機種によって異ならせ、前記判定回路により前記電子機器の機種を判別することを特徴とする機器充電装置。
前記電子機器からの前記確認送信信号を前記充電装置に対して複数回に渡って送信することを特徴とする、請求項１に記載の機器充電装置。
前記電子機器に、充電の完了を察知して前記充電装置に対して充電完了信号を送信する充電完了察知手段を備える一方、前記充電装置に、前記電子機器の機種別の必要充電時間を記憶する機種記憶手段と、その機種記憶手段で記憶する必要充電時間と実際に充電に要した時間とを比較してそれらが一定以上相違するときには、そのことを報知する報知手段を備えてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の機器充電装置。