JP6542600B2

JP6542600B2 - 非接触型充電器

Info

Publication number: JP6542600B2
Application number: JP2015141415A
Authority: JP
Inventors: 弘一朗尾崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: JP2017028748A

Description

本発明は、非接触で被充電機器に電力を供給する非接触型充電器に関する。

スマートフォン等の電気を動力とする機器の機能は年々向上し、便利になってきているが、機能向上に伴って電力消費量が増えている。それ故、コンセントに繋がるコネクタを装着して電力の供給を受けて電気を蓄える、いわゆる「充電」を頻繁に行なわなければならない状況にあるが、頻繁な充電に際しては、コネクタの着脱が繰り返し行なわれるため、コネクタ側または差込口側に接触不良が生じやすいという問題があった。

このような問題に対し、例えば、特許文献１には、被充電機器に対して非接触充電を行なうための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型充電器が提案されている。

特開２００８−３０１５５３号公報

このような非接触型充電器の載置部には樹脂が利用されているが、樹脂は機械的特性が低く耐傷性が低いために、充電のための載置の繰り返しによって載置部に傷が付きやすく、美観を損ねることがあった。また、樹脂は熱伝導率が低く、被充電機器に備わる畜電池の充電時に生じる熱が籠りやすいため、この籠った熱により被充電機器の正常作動を妨げたり、故障要因となったりすることがあった。それ故、非接触型充電器には、美観を長期間に亘って維持することができるとともに、放熱特性に優れていることが求められている。

本発明は、上記要求を解決すべく案出されたものであり、美観を長期間に亘って維持することができるとともに、放熱特性に優れた非接触充電器を提供することを目的とする。

本発明の非接触型充電器は、被充電機器の載置部を含む筐体と、筐体の内部に電力伝送部とを備える。非接触型充電器における前記載置部は、セラミックスからなり、内部が中空形状である。

本発明の非接触型充電器は、美観を長期間に亘って維持することができるとともに、放熱特性に優れる。

本実施形態の非接触型充電器の一例を示す断面図である。本実施形態の非接触型充電器の載置部の外表面の一例を示す、（ａ）および（ｂ）は部分平面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ線および（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面図である。本実施形態の非接触型充電器の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。本実施形態の非接触型充電器のさらに他の例を示す断面図である。

以下、本実施形態の非接触型充電器について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同様の部材においては、同様の符号を付すものとする。

図１は、本実施形態の非接触型充電器の一例を示す断面図である。本実施形態の非接触型充電器１０は、被充電機器の載置部３を含む筐体１と、筐体１の内部に電力伝送部２（例えば、コイル）とを備える。そして、図１においては、電力伝送部２を制御するための制御基板４を筐体１の内部に示す例を示している。また、電力伝送部２と制御基板４とをつなぐ配線、制御基板４と外部電源（図示しない）とをつなぐ配線を備えている例を示している。

そして、本実施形態の非接触型充電器１０は、載置部３がセラミックスからなる。このように、載置部３がセラミックスからなることにより、従来の樹脂と比較して優れた機械的特性により高い耐傷性を有しているため、美観を長期間に亘って維持することができる。また、セラミックスは、従来の樹脂と比較して、熱伝導率が高く、被充電機器に備わる畜電池の充電時に生じる熱が籠りにくい、すなわち放熱特性に優れているため、被充電機器の正常作動を妨げたり、故障要因となることが少ない。

なお、セラミックスとは、ビッカース硬さ（ＨＶ１）が９．０ＧＰａ以上であり、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものであり、具体的には、アルミナ質セラミックス、ジルコニア質セラミックス、アルミナ−ジルコニア質複合セラミックス、窒化珪素質セラミックスなどのことである。ここで、ビッカース硬さ（ＨＶ１）はＪＩＳＲ１６１０−２００３、熱伝導率はＪＩＳＲ１６１１−２０１０に準拠して測定すればよい。

そして、本実施形態の非接触型充電器１０においては、載置部３が、ジルコニア質セラミックスからなることが好適である。このように、載置部３がジルコニア質セラミックスからなるときには、機械的強度が高いことから、載置部３の薄肉化を図ることができるため、電力伝送部２との距離を近づけることが可能となる。なお、ジルコニア質セラミックスとは、ジルコニア質セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、安定化剤成分の酸化物およびハフニアを含むジルコニアの含有量が８５質量％以上であり、ＪＩＳＲ
１６０１−２００８に準拠した測定における３点曲げ強度で７５０ＭＰａ以上のものである。

また、ジルコニア質セラミックスは、顔料を加えることによって様々な色調を呈する載置部３とすることができる。ここで顔料とは、例えば、ニッケル、コバルト、セレン、クロム、チタン、鉄または銅等の酸化物のことであり、これらの少なくとも一種を加えることにより、緑色、青色、黄色、赤色または黒色等の各種色調とすることができる。なお、顔料の含有量は、例えば、ジルコニア質セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、合計で０．５質量％以上１０質量％以下である。

また、載置部３をアルミナ質セラミックスにより形成すれば、低い作製コストでの形成が可能であり、ジルコニア質セラミックスと同様に顔料を加えることにより、様々な色調を呈する載置部３とすることができる。

なお、セラミックスを構成する成分については、載置部３から所定の大きさの試料を切
り出し、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定し、同定することによって確認することができる。また、含有量については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付設のエネルギー分散型Ｘ線分析器（ＥＤＳ）、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いることによって確認することができる。

次に、図２は、本実施形態の非接触型充電器の載置部の外表面の一例を示す、（ａ）および（ｂ）は部分平面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ線および（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

図２に示すように、被充電機器側である載置部３の外表面に、複数の突起３ａ，３ｂを備えていることきには、放熱特性がさらに向上することから、被充電機器に備わる畜電池の充電時に生じる熱が籠りにくいため、被充電機器の正常作動を妨げたり、故障要因となったりするおそれをより少なくすることができる。また、被充電機器と載置部３の接触面積が減ることとなるため、美観をさらに長期間に亘って維持することができる。なお、突起３ａ，３ｂの高さおよび間隔としては、例えば１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。

また、被充電機器の載置に際し、被充電機器に傷をつけず、突起３ａ，３ｂ自体が欠けないように、図２（ｃ）に示すような断面において突起３ａ，３ｂの角部はＲ面であることが好適である。さらに、電力伝送部２に対応する位置に突起３ａ，３ｂを配置すれば、被充電機器の位置決めとしても用いることができる。

次に、図３は、本実施形態の非接触型充電器の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図３に示すように、載置部３の周囲の位置に放熱部材５を備えているときには、非接触型充電器２０の放熱特性がさらに向上する。なお、ここで放熱部材５とは、載置部３を介して被充電機器から伝わる熱を放散可能なものであり、載置部３よりも熱伝導率の高い部材である。例えば、載置部３がジルコニア質セラミックスからなるときには、放熱部材５は、アルミナ質セラミックス、窒化珪素質セラミックスなどの高熱伝導セラミックスや、銅やアルミニウムなどの金属が挙げられる。なお、放熱部材５は、載置部３の周りに位置していればよいものであり、図３に示すように、必ずしも載置部３を囲むように位置していなければならないものではない。

次に、図４は、本実施形態の非接触型充電器のさらに他の例を示す断面図である。図４に示すように、載置部３が中空形状からなるときには、充電時に電力伝送部２が発する熱を被充電機器へ伝えにくくすることができる。また、載置部３が中空形状からなるときには、非接触型充電器３０の軽量化を図ることができる。なお、載置部３の内部においては、全面に亘って中空形状でもよいが、支柱や隔壁を設けて部分的な中空形状であってもよい。

また、載置部３の内部である中空形状の部分が、例えば、２０ｋＰａ以下の低圧空間であれば、さらなる断熱効果を有することができるため好適である。

次に、本実施形態の非接触型充電器の作製方法の一例として、図１に示す非接触型充電器１０の作製方法を説明する。

まず、黒色を呈するジルコニア質セラミックスからなる載置部３の作製方法について説明する。安定化剤（イットリア）およびハフニアを含むジルコニア原料粉末、着色剤として、酸化鉄粉末、酸化クロム粉末、酸化コバルト粉末を用意する。また、バインダ、溶媒等を用意する。そして、各種所定量秤量して混合することによりスラリーを作製する。ここで、着色剤の添加量としては、例えば、ジルコニア粉末と着色剤粉末の合計１００質量％のうち、０．５質量％以上１０質量％以下とすればよい。

次に、成形方法としては、このスラリーを用いてドクターブレード法により成形体を形成したり、スラリーを噴霧乾燥することによって造粒した顆粒を用いて、粉末圧延法、粉末プレス法、冷間静水圧加圧成形（ＣＩＰ）法により成形体を形成したりすればよい。また、上述した原料を用いて坏土に調整すれば、押出し成形法による成形体の形成も可能である。

また、上述した何れかの方法により成形体を得た後、レーザー加工、ドリル加工、マシニング加工を施すことにより、所望形状の成形体としてもよい。

次に、得られた成形体を脱脂した後、バッチ炉や連続トンネル炉に入れて、大気雰囲気にて１３００℃以上１５５０℃以下で焼成することにより、ジルコニア質セラミックスからなる載置部３を得ることができる。なお、焼成後に研削加工を施したり、バレル研磨による鏡面加工等を施したりしてもよい。

また、載置部３の外表面に、複数の突起３ａ，３ｂを備えるには、所望形状の金型を用いて成形したり、成形体の時点でレーザー加工、ドリル加工、マシニング加工などの加工処理を施したり、または、焼結後に研削加工やブラスト加工を施せばよい。

そして、筐体１内に電力伝送部２と制御基板４とを備えた後、得られた載置部３を公知の接着剤を用いて接合することにより、図１に示す例の非接触型充電器１０を得ることができる。

また、載置部３よりも熱伝導率の高い放熱部材５を用意し、筐体１内に電力伝送部２と制御基板４とを備えた後、接着剤を用いて筐体１と放熱部材５、放熱部材５と載置部３を接合することにより、図３に示す例の非接触型充電器２０を得ることができる。

さらに、図４に示す例の非接触型充電器３０を得るには、中空形状の載置部３を用意し、非接触型充電器１０と同様の方法で作製すればよい。なお、中空形状の載置部３とするには、凹部を有する成形体と、凹部を覆うことが可能な板状の成形体を用意し、接合部分に上記スラリーを塗布した後に焼成したり、凹部を有する焼結体と、凹部を覆うことが可能な板状の焼結体を用意し、接着剤で接合したりすればよい。また、板状の成形体２枚と枠状の成形体とを用いて、上記スラリーを接合剤として積み重ねた後に焼成しても中空形状の載置部３とすることができる。

また、中空形状の載置部３の内部を低圧空間とするには、焼結体同士を接合する際に、低圧環境とすることが可能なグローブボックスなどを利用して接合すればよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。また、本発明の非接触型充電器は、スマートフォンのみならず、電気シェーバーや電動歯ブラシなど電気を動力とするものに用いることができることは言うまでもない。

１：筐体
２：電力伝送部
３：載置部
１０，２０，３０：非接触型充電器

Claims

被充電機器の載置部を含む筐体と、該筐体の内部に電力伝送部とを備える非接触型充電器であって、
前記載置部は、セラミックスからなり、内部が中空形状であることを特徴とする非接触型充電器。
前記載置部が、ジルコニア質セラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載の非接触型充電器。
前記載置部の外表面に、複数の突起を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触型充電器。
前記載置部の周りの位置に、放熱部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の非接触型充電器。