JP7207282B2 - ワイヤレス給電ケース - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス給電ケースに関する。

従来、車両内の携帯電話機などの電子機器の収容部に、電子機器のワイヤレス給電機能を付与する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、車両のドアトリムのアームレストに、電子機器を収容する収納部が設けられ、収容部の側壁の裏側、すなわちアームレストの内部にワイヤレス給電用の給電コイルが設置されたドアトリム構造が開示されている。

特開２０１９－９４０２７号公報

しかしながら、特許文献１には、ワイヤレス給電用装置の具体的な構造は開示されておらず、そのメンテナンス性については不明である。電子機器である給電用装置は、メンテナンス性を高めるため、電子機器の収容部への取り付け、取り外しが容易であることが好ましい。

本発明の目的は、上記の課題を解決するため、給電対象である電子機器を収容する収容ケースと、そのケースに容易に取り付け、取外し可能な構造を有するワイヤレス給電ユニットを備えたワイヤレス給電ケースを提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］～［７］のワイヤレス給電ケースを提供する。

［１］ワイヤレス受電用コイルを内部に有する電子機器を立てた状態で収容するポケット状のケースと、ワイヤレス給電用の給電用コイルと、前記給電用コイルに電流を流すための前記給電用コイルに接続された回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を有し、前記給電用コイルが前記ケースの側壁の裏面に対向する状態で前記ケースの側壁の裏面に着脱可能に取り付けられるワイヤレス給電ユニットと、を備えた、ワイヤレス給電ケース。
［２］前記筐体が、その平面方向の中心よりも上側の両側部から側方に突出した板状の第１の突出部と、平面方向の下端から下方に突出したネジ止め孔を有する第２の突出部と、を有し、前記ケースの側壁が、前記第１の突出部が下方から嵌め込まれる下方に開口した溝を有し、前記第１の突出部を下方から前記溝に嵌め込む際に、前記ワイヤレス給電ユニットの前記ケースに対する上下方向の位置を決めるガイドとして機能する２つの第１の固定部と、前記ネジ止め孔を貫通するネジにより前記第２の突出部がネジ止めされる第２の固定部と、を前記裏面に有する、上記［１］に記載のワイヤレス給電ケース。
［３］前記２つの第１の固定部が、前記筐体を両側から挟み込むように配置され、前記第１の突出部を下方から前記溝に嵌め込む際に、前記ワイヤレス給電ユニットの前記ケースに対する横方向の位置を決めるガイドとして機能する、上記［２］に記載のワイヤレス給電ケース。
［４］前記第２の突出部が、前記筐体の下端の中心よりも右側に１つ、中心よりも左側に１つ設けられ、前記ケースが、前記２つの第２の突出部に対応する位置に２つの前記第２の固定部を有する、上記［２］又は［３］に記載のワイヤレス給電ケース。
［５］前記ワイヤレス給電ユニットが、前記回路基板に接続された外部から電力を供給するためのコネクターを有し、前記コネクターが、上記［４］に記載のワイヤレス給電ケース。
［６］自動車のセンターコンソールに設置される、上記［１］～［５］のいずれか１項に記載のワイヤレス給電ケース。
［７］ワイヤレス受電用コイルを内部に有する電子機器を立てた状態で収容するポケット状のケースと、前記ケースの外側に、前記ケースの側壁の裏面に対向するように設置されたワイヤレス給電用の給電用コイルと、を備え、自動車のセンターコンソールに設置される、ワイヤレス給電ケース。

本発明によれば、給電対象である電子機器を収容する収容ケースと、そのケースに容易に取り付け、取外し可能な構造を有するワイヤレス給電ユニットを備えたワイヤレス給電ケースを提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケースの斜視図である。 図２は、電子機器のケースへの収容の仕方を概略的に示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケースの設置位置を概略的に示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ユニットの斜視図である。 図５は、受電用コイルを内部に有する電子機器が収容された状態のワイヤレス給電ケースの垂直断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケースの分解斜視図である。

〔実施の形態〕
（ワイヤレス給電ケースの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケース１の斜視図である。ワイヤレス給電ケース１は、ワイヤレス受電用コイルを内部に有するケース１０と、ワイヤレス給電用のコイルを有する、ケース１０内に収容された電子機器に給電するためのワイヤレス給電ユニット２０とを備える。ここで、ケース１０内に収容される電子機器は、典型的には、スマートフォンなどの携帯電話機である。

ワイヤレス給電ケース１においては、ワイヤレス給電ユニット２０の給電用コイルと、ケース１０に収容された電子機器の受電用コイルを用いた電磁誘導によりワイヤレス給電が行われる。電子機器をケース１０に収容する（挿し入れる）ことにより、ワイヤレス給電ユニット２０の給電用コイルと電子機器の受電用コイルが平行に近い状態で近づき、電磁誘導による給電が開始される。

ケース１０は、電子機器を立てた状態で収容する、上方に開口する開口部を有するポケット状の容器である。ここで、立てた状態とは、電子機器の短辺の側面がケース１０の内側の底面に対向する状態をいう。

図２は、電子機器４０のケース１０への収容の仕方を概略的に示す図である。図２に示されるように、電子機器４０を立てた状態で上方からケース１０の開口部１０６に挿し入れ、ケース１０内に収容する。

ケース１０は、図１に示されるように、開口部１０６に被せられるキャップ１１を有していてもよい。キャップ１１はスリット１２を有し、スリット１２に電子機器を挿し込むことにより、電子機器をケース１０内に収容することができる。キャップ１１は、ケース１０に収容された電子機器を保持して走行中のガタツキを抑えたり、溢れた飲料などのケース１０内への侵入を抑えたりすることができる。

ケース１０は、例えば、板状の取り付け対象物の開口部に嵌め込まれるようにして取り付けられる。図１に示される例では、取付パネル３０の開口部に嵌め込まれて固定されている。

図３は、ワイヤレス給電ケース１の設置位置を概略的に示す図である。図３に示される例では、ワイヤレス給電ケース１は、自動車５０の運転席５１と助手席５２の間に配置されたセンターコンソール５３に設置される。この場合、センターコンソール５３のアッパーパネルが取付パネル３０として用いられる。

ワイヤレス給電ケース１に設置されるがセンターコンソール５３に設置される場合、運転席５１に座った乗員と助手席５２に座った乗員のいずれもワイヤレス給電ケース１の近傍に容易に手が届くため、ワイヤレス給電ケース１を利用することができ、かつ、窮屈でない姿勢でワイヤレス給電ケース１に電子機器を収容し、また、取り出すことができる。

比較例としては、例えば、上述の特許文献１のドアトリム構造が挙げられる。特許文献１のドアトリム構造によれば、そのドアトリム構造を備えたドアに隣接する座席に座る乗員しか利用することができず、また、電子機器の収容部がアームレストに設けられているために、乗員が電子機器を収容する際に腕を深く曲げた窮屈な姿勢を強いられる場合がある。また、ドアの内部への配線の引き込みが容易ではないため、ドア内に設置される給電が必要な機器を増やすことは好ましくない。

図４は、ワイヤレス給電ユニット２０の斜視図である。ワイヤレス給電ユニット２０は、ワイヤレス給電用の１つの給電用コイル２１と、給電用コイル２１に給電用の電流を流すための回路を有する、給電用コイル２１に接続された回路基板２５（図５参照）と、回路基板２５を収容する筐体２３と、回路基板２５に接続された外部から電力を供給するためのコネクター２４とを有する。給電用コイル２１は、典型的には平面コイルである。

筐体２３は、図１、２及び後述する図５に示される例では、回路基板２５を載せる金属製の底板２３１と、底板２３１に被せられて回路基板２５を覆う金属製の上板２３９と、底板２３１に固定される上板２３９の外側の樹脂製のカバー２３２を有する。給電用コイル２１と回路基板２５との間に上板２３９を配置することにより、電磁ノイズをカットすることができる。

ワイヤレス給電ユニット２０は、ケース１０の側壁の裏面（外側の面）１０１に着脱可能に取り付けられる。ワイヤレス給電用の機器類をワイヤレス給電ユニット２０としてケース１０に取り付け、取り外しができるため、メンテナンス性に優れる。給電用コイル２１は、ワイヤレス給電ユニット２０がケース１０の側壁の裏面１０１に取り付けられた状態で、ケース１０の側壁の裏面１０１に対向する位置に設けられている。

筐体２３、給電用コイル２１を露出させるための開口部２３５をケース１０の側壁の裏面１０１に対向する面２３６に有してもよい。給電用コイル２１を開口部２３５の内側に収めることにより、給電用コイル２１をワイヤレス給電ユニット２０の表面（ケース１０側の面）近くに配置させることができる。それにより、ケース１０に収容された電子機器の受電用コイルに給電用コイル２１をワイヤレス給電に適した距離、例えば５ｍｍ程度、まで近付けることが容易になる。なお、図４に示される例では、開口部２３５はカバー２３２に設けられる。

なお、給電用コイル２１を電子機器の受電用コイルに十分に近づけることができる場合は、給電用コイル２１の表面はカバー２３２に覆われていてもよい。この場合、結露により生じる水分などの給電用コイル２１への付着を抑えることができる。また、給電用コイル２１の表面はノイズ低減フィルターなどのカバー２３２以外の部品で覆われていてもよい。

給電用コイル２１の大きさや形状は、例えば、ワイヤレス給電の規格に応じて設定される。給電用コイル２１の形状は、典型的には図４に示されるような角が丸められた四角形や円形であるが、電子機器の給電可能な位置の調整などのために、角が丸められた三角形や卵型などの他の形状を採用してもよい。

図５は、受電用コイル４１を内部に有する電子機器４０が収容された状態のワイヤレス給電ケース１の垂直断面図である。図５に示されるように、電子機器４０は、ワイヤレス給電ユニット２０が取り付けられている側の側壁の内面１０４に沿うように、かつ受電用コイル４１が配置されている側の面（例えば、電子機器４０がスマートフォンである場合は表示画面が設けられた面の反対側の面）が内面１０４側を向くように、ケース１０に収容される。

図５中の一点鎖線Ｃは、電子機器４０の面内方向の中心位置を示している。一般的には、受電用コイル４１は電子機器４０の中心近くに配置されている。このため、受電用コイル４１の面内方向の中心位置は、一点鎖線Ｃで表される位置とほぼ一致する。

ワイヤレス給電ユニット２０の給電用の給電用コイル２１と電子機器４０の受電用コイル４１は、電磁誘導によるワイヤレス給電を行うために、給電用コイル２１に流れる電流により生じる磁界が受電用コイル４１の内側を通るような位置関係にある。このため、給電用コイル２１の面内方向の中心位置と受電用コイル４１の面内方向の中心位置がある程度近ければワイヤレス給電が可能であり、種々のサイズの電子機器４０に対応することができる。

電子機器４０は、ケース１０内に立てた状態で収容されるため、上下方向の位置はケース１０の内側の底面１０５の深さにより決まる。そのため、電子機器４０の上下方向の位置ずれはほぼなく、給電用コイル２１が１つだけであっても、電子機器４０を給電可能な位置へ精度よく収めることができる。このため、ワイヤレス給電ケース１は、従来の平置き型のワイヤレス給電装置のように、複数の給電用コイルを用いる方法などにより給電可能な電子機器の設置範囲を広げる必要がなく、製造コストを抑えることができる。

ワイヤレス給電ケース１においては、電子機器４０は、その上側の部分４０１がケース１０の外に突出した状態でケース１０内に収容される。このため、この突出した部分４０１を掴んで電子機器４０をケース１０から取り出すことができる。

また、電子機器４０がケース１０に収容された状態でも部分４０１を容易に視認することができるため、電子機器４０の置き忘れなどを防ぎやすい。一般的に、電子機器に含まれるワイヤレス給電用の受電用コイルは、電子機器の中心付近に配置されるため、これを収容する収容部の深さは、特許文献１のドアトリム構造のように、電子機器の長さよりも大きく設定される。このため、収容部に収容された電子機器は収容部内に完全に隠れて、外部からの視認が困難になり、置き忘れなどの原因となるおそれがある。

なお、図５に示される例では、ケース１０は硬質樹脂からなるアウターケース１０ａとその内側に設置される軟質樹脂からなるインナーケース１０ｂを有するが、ケース１０の構成は図５に示されるものに限られない。図５に示される例では、ケース１０の側壁の裏面１０１は、アウターケース１０ａの側壁の裏面であり、ケース１０の側壁の内面１０４とケース１０の内側の底面１０５は、それぞれインナーケース１０ｂの側壁の内面とインナーケース１０ｂの内側の底面である。この場合、異なる深さを有する種々のインナーケース１０ｂを用いることにより、底面１０５の深さを変更することができる。

（ワイヤレス給電ユニットのケースへの取り付け方法）
図６は、ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付ける前の状態を示すワイヤレス給電ケース１の分解斜視図である。以下、図６と、ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付けた後の状態を示す図１を用いて、ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付ける方法について説明する。

筐体２３は、ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付けるための、筐体２３の平面方向の中心よりも上側の両側部、すなわち筐体２３の両側部の給電用コイル２１を挟む位置から側方に突出した板状の第１の突出部２３３と、平面方向の下端から下方に突出したネジ止め用の孔２３７を有する第２の突出部２３４とを有する。ここで、ワイヤレス給電ユニット２０における上下などの方向は、ワイヤレス給電ユニット２０がケース１０に取り付けられた状態での方向を言うものとする。

第１の突出部２３３を筐体２３の両側部から側方に突出させることにより、筐体２３の上端から上方に突出させる場合と比較して、ワイヤレス給電ユニット２０のケース１０への取り付け位置をより上側（ケース１０の開口部１０６側）に設定することができる。これによって、電子機器４０上側のケース１０の外に突出した部分４０１の高さがより大きくなり、電子機器４０を取り出すことがより容易になる。また、第１の突出部２３３を筐体２３の両側部から側方に突出させることにより、ケース１０に対する給電用コイル２１の位置決め精度が高くなる。

図１、４に示される例では、第１の突出部２３３は底板２３１の一部である部分２３３ａとこれを覆うカバー２３２の一部である部分２３３ｂを含んで構成されている。同様に、第２の突出部２３４は底板２３１の一部である部分２３４ａとこれを覆うカバー２３２の一部である部分２３４ｂを含んで構成されている。第１の突出部２３３及び第２の突出部２３４が部分２３３ａ、２３４ａを含むことにより、第１の突出部２３３及び第２の突出部２３４の機械的強度が大きくなる。また、第１の突出部２３３が部分２３４ｂを含むことにより、後述するケース１０の第１の固定部１０２の溝１０７の内面との隙間を埋めて、ケース１０に取り付けられたワイヤレス給電ユニット２０のガタつきを抑えることができる。また、第１の突出部２３３及び第２の突出部２３４が部分２３３ｂ、２３４ｂを含むことにより、底板２３１に対するカバー２３２の位置決めや固定が容易になる。

一方、ケース１０は、第１の突出部２３３が下方から嵌め込まれる下方に開口した溝１０７を有する２つの第１の固定部１０２と、孔２３７を貫通するネジ１３により第２の突出部２３４がネジ止めされる第２の固定部１０３とをその側壁の裏面１０１に有する。

ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付けるには、まず、ワイヤレス給電ユニット２０を下方からケース１０へ近づけ、２つの第１の突出部２３３の各々を対応する第１の固定部１０２の溝１０７にスライドさせて嵌め込む。これにより、ワイヤレス給電ユニット２０のケース１０に対する上下方向の位置が決まり、第２の突出部２３４の孔２３７と第２の固定部１０３のネジ止め用の孔１０８の位置を合わせることができる。その後、第２の突出部２３４の孔２３７を通してネジ１３を第２の固定部１０３の孔１０８にねじ込み、第２の突出部２３４を第２の固定部１０３に固定する。例えば、第２の固定部１０３が樹脂からなる場合は、ネジ１３としてタッピングネジを用いて、ネジ溝が形成されていない孔１０８にねじ込むことができる。

２つの第１の固定部１０２は、ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へ取り付けたときに筐体２３を両側から挟み込むように配置されていることが好ましい。この場合、２つの第１の固定部１０２が、第１の突出部２３３を下方から第１の固定部１０２の溝１０７に嵌め込む際に、ワイヤレス給電ユニット２０のケース１０に対する横方向の位置を決めるガイドとして機能する。このため、図１、６に示されるように、２つの第１の固定部１０２は、筐体２３の幅に応じた間隔で互いに対向する面１０９を有することが好ましい。

ワイヤレス給電ユニット２０をケース１０へより確実に固定するため、第２の突出部２３４は、図１、６に示されるように、筐体２３の下端の中心よりも右側に１つ、中心よりも左側に１つ設けられていることが好ましい。この場合、ケース１０が、２つの第２の突出部２３４に対応する位置に２つの第２の固定部１０３を有する。

また、この場合、回路基板２５に接続されたコネクター２４が、ワイヤレス給電ユニット２０の下側の２つの第２の突出部２３４の間に配置されることが好ましい。ワイヤレス給電ユニット２０のコネクター２４の両側がケース１０に固定されているため、コネクター２４に電源ケーブルを抜き挿しするなどの際のワイヤレス給電ユニット２０の位置ずれを抑えることができる。図１、６に示される例では、コネクター２４は、２つの第２の突出部２３４の間に設けられた筐体２３の開口部２３８から下方に露出し、電源ケーブルの差込口が下方を向いている。

（実施の形態の効果）
上記の本発明の実施の形態に係るワイヤレス給電ケース１によれば、給電用コイル２１や回路基板２５などのワイヤレス給電用の機器類がワイヤレス給電ユニット２０としてユニット化されており、ケース１０に容易に取り付け、取り外しができるため、それら機器類のメンテナンス性に優れる。

また、ワイヤレス給電ケース１を自動車５０のセンターコンソール５３に設置することにより、運転席５１に座った乗員と助手席５２に座った乗員のいずれもワイヤレス給電ケース１の近傍に容易に手が届くため、ワイヤレス給電ケース１を利用することができ、かつ、窮屈でない姿勢でワイヤレス給電ケース１に電子機器を収容し、また、取り出すことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ ワイヤレス給電ケース
１０ ケース
１３ ネジ
１０１ 裏面
１０２ 第１の固定部
１０３ 第２の固定部
１０７ 溝
２０ ワイヤレス給電ユニット
２１ 給電用コイル
２２ 口出線
２３ 筐体
２３３ 第１の突出部
２３４ 第２の突出部
２５ 回路基板
４０ 電子機器
４１ 受電用コイル
５３ センターコンソール

Claims (5)

1. ワイヤレス受電用コイルを内部に有する電子機器を立てた状態で収容するポケット状のケースと、
   ワイヤレス給電用の給電用コイルと、前記給電用コイルに電流を流すための前記給電用コイルに接続された回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を有し、前記給電用コイルが前記ケースの側壁の裏面に対向する状態で前記ケースの側壁の裏面に着脱可能に取り付けられるワイヤレス給電ユニットと、
   を備え、
   前記筐体が、その平面方向の中心よりも上側の両側部から側方に突出した板状の第１の突出部と、平面方向の下端から下方に突出したネジ止め孔を有する第２の突出部と、を有し、
   前記ケースの側壁が、前記第１の突出部が下方から嵌め込まれる下方に開口した溝を有し、前記第１の突出部を下方から前記溝に嵌め込む際に、前記ワイヤレス給電ユニットの前記ケースに対する上下方向の位置を決めるガイドとして機能する２つの第１の固定部と、前記ネジ止め孔を貫通するネジにより前記第２の突出部がネジ止めされる第２の固定部と、を前記裏面に有する、
   ワイヤレス給電ケース。
2. 前記２つの第１の固定部が、前記筐体を両側から挟み込むように配置され、前記第１の突出部を下方から前記溝に嵌め込む際に、前記ワイヤレス給電ユニットの前記ケースに対する横方向の位置を決めるガイドとして機能する、
   請求項１に記載のワイヤレス給電ケース。
3. 前記第２の突出部が、前記筐体の下端の中心よりも右側に１つ、中心よりも左側に１つ設けられ、
   前記ケースが、前記２つの第２の突出部に対応する位置に２つの前記第２の固定部を有する、
   請求項１又は２に記載のワイヤレス給電ケース。
4. 前記ワイヤレス給電ユニットが、前記回路基板に接続された外部から電力を供給するためのコネクターを有し、
   前記コネクターが、前記２つの第２の突出部の間に配置される、
   請求項３に記載のワイヤレス給電ケース。
5. 自動車のセンターコンソールに設置される、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のワイヤレス給電ケース。
   

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