JPH07170668A

JPH07170668A - ワイヤレス充電装置

Info

Publication number: JPH07170668A
Application number: JP5341216A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hashiguchi; 一徳橋口; Yasushi Saito; 靖斉藤
Original assignee: Tokyo Denpa Co Ltd
Current assignee: Tokyo Denpa Co Ltd
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【構成】電力供給器１に設けられたスイッチング電源
部５から輻射される磁界によって小電力無線機１１のコ
イル１２を誘導させ、ここから取り出される出力をＡＣ
／ＤＣ変換部１３、制御回路１４を介して充電電流とし
て蓄電池Ｅに供給して充電するようにワイヤレス充電装
置を構成する。【効果】充電が必要な場合には電力供給器１の所要に
位置に対して小電力無線機１１をセットするだけでよい
ため、充電時の使い勝手がよくなるという効果を有して
いる。また、電力供給器１のスイッチング電源部５から
輻射される磁束により小電力無線機１１のコイル１２を
誘導するようにすれば効率のよい電力伝送が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤレス充電装置に関
わり、特に小電力無線機等のように小型で携帯可能な機
器のワイヤレス充電装置に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ある広い範囲の建物や、イベント会場、
又はレース場等内にいる各種の作業者や勤務者に対して
本部から呼出しをかける場合、又はこのエリヤ内にいる
特定の人にメッセージを転送したいような場合に用いら
れるプライベート領域内伝送方式が各種考えられてい
る。

【０００３】図５はプライベート領域内情報伝送方式の
一例となる情報伝送網を概念的に示したものである。こ
の図において４０は本部で受信した情報、又は本部の指
令に係わる情報を伝達する範囲を示すプライベートエリ
ヤであり、４１はこの中に伝送する情報の発信源となる
データ端末装置（本部）である。なお、このデータ端末
装置４１はプライベートエリヤ内に設置されていてもよ
い。

【０００４】プライベートエリヤ４０内に散在している
４２（Ｒ１）、４２（Ｒ２）・・・・・・・４２（Ｒ
ｎ）は電波法で規定されている小電力無線機によって構
成されている中継局を示し、この各中継局４２は隣接す
る中継局に対し小電力の電波で交信できる距離を保って
配置されることになる。前記データ端末装置４１は最も
近接している中継局４２（Ｒ１）と小電力パワーで交信
できるように配置され、この中継局４２（Ｒ１）を第１
の中継局とすると、その周辺に隣接している第２の中継
局である中継局（Ｒ２）、中継局（Ｒ３）、中継局（Ｒ
４）と同じく小電力パワーで交信できるようになされて
いる。

【０００５】そして上記第２の中継局４２（Ｒ２）は、
さらにその外側に位置する中継局４２（Ｒ３）、中継局
４２（Ｒ４）、及び中継局４２（Ｒ５）と交信するよう
になされる。以下、同様に各中継局４２（Ｒｎ）は、そ
の周辺に配置されている中継局４２（Ｒｎ＋１）、４２
（Ｒｎ＋２）及び４２（Ｒｎ＋３）と交信するように配
置され、データ端末装置４１から発信された情報が、後
で述べるように所定の通信プロトコルによって信号処理
をされ、フレーム単位で各中継局を介してプライベート
エリヤ内に拡散するようになされている。

【０００６】上記図５に示す情報の伝送網は、プライベ
ートエリヤ４０内に存在する各中継局４２（Ｒｎ）がそ
の周辺に位置している２つの中継局（Ｒｎ＋１）、４２
（Ｒｎ＋２）を介して情報を次々と伝送し、サービスエ
リヤ内を移動する子局４３、４３、４３・・・・・・・
に対してメッセージを送信できるようにされているが、
この情報の拡散を行う伝送網は、例えばプライベートエ
リヤ内に散在している各中継局１２（Ｒｎ）が順次、次
の中継局１２（Ｒｎ＋１）を介して拡散できるようにす
ることできる。

【０００７】そして、上記図５に示した子局４３、４
３、４３・・・・・・・としての小電力無線機は例えば
図６に示すような外観とされる。この図において１１は
小電力無線機を示し、図のようにプライベートエリヤ内
にいる作業員や、監視員等が携帯に便利となるように、
例えば薄いカード形の本体によって小型に構成されてい
る。そして、この小電力無線機１１において、１１ａは
受信したメッセージ、又は図形を表示できるようにした
液晶の表示面を、１１ｂはこのメッセージの内容をスク
ロールして、ほぼ２００画面の受信情報を見ることがで
きるようにしたスクロールボタンを、そして１１ｃは電
源スイッチを示す。

【０００８】そして、図７は上記小電力無線機の構成の
一例を示すブロック図で、２１は受信部、２２は局部発
振部、２３はＣＰＵ、２４は駆動部、２５は表示部であ
り、２６はＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるメモリを示してい
る。また、この子局には表示面を操作するための各種操
作キーＳを備えると共に、図示されていないが例えば情
報を受信した時に警告音を生じる発音部が設けられる。
そして、これらの各機能回路部はマイクロコンピュータ
からなるＣＰＵ２３によって、その受信動作や表示動作
がコントロールされるようになされている。そして、２
７は蓄電池を備えて構成される充電部を示す。この小電
力無線機は前述のように携帯用であることから、可搬性
及び経済性を考慮して各機能回路部の駆動電源として蓄
電池が用いられている。

【０００９】図８は、このような小電力無線機に対して
充電を行うための充電装置の構成を概念的に示す図であ
る。この図において３１は小電力無線機に充電用電力を
供給可能な電力供給器を示し、小電力無線機１１とは別
体で設けられている。そして、この電力供給器３１内部
に示す３２はトランスで一次側に対して例えば商用電源
のＡＣ１００Ｖが供給され、二次側の出力が３３のＡＣ
／ＤＣ変換部に供給される。このＡＣ／ＤＣ変換部３３
ではトランス３２の二次側から出力された交流を直流に
変換して３４の制御回路に供給する。制御回路３４では
例えば定電圧制御や定電流制御等を行い、所定レベルの
充電電流を出力端子Ｔ₁ に供給することとなる。一方、
小電力無線機１１には図７に示した各機能回路部のう
ち、充電部２７に相当する部分を示している。そしてこ
の図８に示す充電部には、例えば直流電圧によって充電
される密閉型の鉛蓄電池又はＮｉ−ｃｄ電池等からなる
蓄電池Ｅ及びこの蓄電池Ｅのプラス側と接続される入力
端子Ｔ₂ が設けられている。そして、電力供給器３１に
商用電源１００Ｖを接続した上で、電力供給器３１の出
力端子Ｔ₁ と小電力無線機１１の入力端子Ｔ₂ を接続ケ
ーブル４０で接続することで、蓄電池Ｅに対して充電電
流が供給されて充電が行われるようにされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に小電力無線機１１は小型でカード型とされており、従
って非常に薄型形状であることから、実際には入力端子
Ｔ₂ としてのジャックを小電力無線機１の本体に設ける
ことは困難であるという問題を有している。また、プラ
イベートエリアが広いような場合はこのようなカード型
の無線機を数百個も用意する必要があるため、例え本体
にこのようなジャックを設けることができたとしても、
非常に小型のジャックを用いなければならない結果、ケ
ーブル４０の接続など充電時の取り扱いが煩わしくなっ
たり、ジャック周辺やケーブル４０のプラグ部分等が強
度不十分となり、長期の耐用性に欠けるという問題を有
することになる。

【００１１】そこで、小電力無線機１１と電力供給器３
１のそれぞれの入力・出力端子をプラグとする代わりに
接点電極を設けてケーブル４０を省略し、小電力無線機
１１を電力供給器３１の所要の位置にセットすることで
互いの電極が接触して充電が行われるようにすることも
考えられるが、この場合にはそれぞれの接点間にごみ等
をはじめとする異物が挟まったりすると接触不良となっ
て、充電していたつもりでも実際には充電が行われてい
なかったというような不都合が起きやすいという問題を
有している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記した
問題点を解決するため、交流磁界を発生可能な電力供給
部と、この電力供給部から輻射される交流磁界により誘
導作用が行われるように配されたコイルの出力に基づい
て、蓄電池に対して充電電流を供給することのできる充
電部とを備えてワイヤレス充電装置を構成することとし
た。そして、電力供給部にコイルを設けることとし、こ
のコイルに対して交流を供給することにより交流磁界を
得るようにする、あるいは電力供給部にスイッチング電
源部を設けることとし、このスイッチング電源部の動作
により輻射される磁束により交流磁界を得るように構成
することとした。そして、本発明のワイヤレス充電装置
の充電部を、小電力無線機に内蔵して設けることとし
た。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、充電部が内蔵される機器本
体部と電力供給部にプラグや電極の接点を設けなくても
無接点により充電が可能となる。

【００１４】

【実施例】ところで、通常の電源トランス、高周波電源
用トランスやフライバックトランス等に用いられるＥ
Ｉ、ＥＥ、ＰＱ、ＥＣ、ＥＰ、ＲＭ、ＬＰ型等の各種コ
アは閉磁路型で一体化されて磁束密度を高くして使用し
ている。図３はＥＩ型コアのトランスの構造を断面によ
り概念的に示しており、この場合には図のようにＥ型コ
アＣ₁ に対して一次側巻線Ｌ₁ と二次側巻線Ｌ₂ が巻回
されている。そしてこのようなトランスにおいては、飽
和磁束密度を低くして誘磁率を調整するために図のよう
にＥ型コアＣ₁ とＩ型コアＣ₂ 間に間隙部であるギャッ
プＧが設けられている。そこで本発明では、上記のよう
にトランスにギャップが形成されていることを利用し
て、一次側巻線が巻回されたコアを電力供給器に内蔵
し、二次側巻線が巻回されたコアを小電力無線機に内蔵
してそれぞれ別体として構成することで、ワイヤレスか
つ無接点による充電を実現しようとするものである。

【００１５】例えば、図４に示すように電力供給器１の
内部に図のように一次側巻線Ｌ₁ が巻回されたＥ型コア
Ｃ₃ を設け、また、小電力無線機１１の内部に二次側巻
線Ｌ₂ が巻回された小型のＥ型コアＣ₄ を設ける。な
お、このように電力供給器１と小電力無線機１１をセッ
トした場合にはそれぞれの筐体（樹脂等により形成され
る）を挟んで、図に示すようにギャップＧが生じること
になるが、このギャップＧは例えば数ミリ程度となるよ
うにされる。そして、この状態で電力供給器１側の一次
側巻線Ｌ₁ に交流電流が供給されると電磁誘導の作用に
より二次側巻線Ｌ₂ にて電力を得ることができることに
なる。なお、一次側巻線Ｌ₁ と二次側巻線Ｌ₂ の巻線比
等は当該充電装置の条件に基づいて任意に設定可能であ
る。

【００１６】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、この場合には小電力無線機に対して充電を行う
ワイヤレス充電装置について示しているが、この小電力
無線機の外観及び構成は図６及び図７に示したと同様で
よいものとされる。また、この図では小電力無線機側は
本発明に関係する充電部のみを示し、図７に示したよう
な他の機能回路部等については図示及び説明を省略して
いる。この図において１は電力供給器を示し、この電力
供給器１において２はＡＣ／ＡＣ変換部で、例えば商用
電源のＡＣ１００Ｖを入力して所定電圧の交流に変換す
る。またＡＣ／ＡＣ変換部２の構成部分として破線で示
す３はコイルである。また、１１は小電力無線機（充電
部のみ）を示し、この小電力無線機１１において１２は
コイルを、１３はコイル１２の出力を入力してこれを所
定電圧の直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換部（整流部）、
１４はＡＣ／ＤＣ変換部１３の出力である直流につい
て、例えば定電圧制御や定電流制御、更には蓄電池の充
電電圧を検出して満充電時には例えば充電停止など所要
の処理を行うようにされた制御回路であり、Ｅは蓄電池
を示す。

【００１７】上記構成のワイヤレス充電装置では、例え
ば電力供給器１の所要に位置に小電力無線機１１をセッ
トすることで、電力供給器１のコイル３と小電力無線機
１のコイル１２が図４に示したような位置関係となるよ
うにされる。そして、上記のように電力供給器１に対し
て小電力無線機１１をセットした上で、電力供給器１の
ＡＣ／ＡＣ変換部に商用電源（例えばＡＣ１００Ｖ）を
供給すると、交流電流がコイル３に流れて交流磁界が生
じる。これに誘導されて小電力無線機１１側のコイル１
２には所定の電圧の交流が生じ、このコイル１２から取
り出された出力はＡＣ／ＤＣ変換部１３に供給されて直
流（例えば更に平滑化される）に変換される。そして、
この直流は制御回路１４を介して所定レベルの充電電流
として蓄電池Ｅに供給されて充電が行われることとな
る。なお、この場合に電力供給器１のコアの断面積を大
きくしておけば、薄型とされているカード型の小電力無
線機１１を重ねて対向して配置させることで、１回で数
枚の子局（小電力無線機１１）に対して充電をするよう
に構成することもできる。

【００１８】次に、図２を参照して他の実施例について
説明する。なお、この図において図１と同一部分は同一
符号を付して説明を省略する。本実施例においては電力
供給器１の内部にＡＣ／ＤＣ変換部４、スイッチング電
源部５、整流回路６が設けられる。そして、このＡＣ／
ＤＣ変換部４に例えばＡＣ１００Ｖが供給されると直流
に変換されてスイッチング電源部５に対して出力され
る。スイッチング電源部５では入力された直流について
スイッチングすることで、例えば、キロヘルツ単位の周
波数の交流として整流回路６に供給し、整流回路６では
この交流を所定電圧の直流電源（＋ＤＣで示す）として
外部に出力することができる。なお、この直流電源を利
用する機器は電圧や消費電流等の条件が適合すればに特
に限定されず任意でよい。そして、このように電力供給
器１が動作する際にスイッチング電源部５からは例えば
内部のコイルからスイッチング動作に応じた（交流）磁
界が輻射される。そこで、本実施例ではこのスイッチン
グ電源部５から輻射される磁束により電磁誘導を行っ
て、小電力無線機１１のコイル１２に交流電圧を生じさ
せるものである。そして、以後は図１と同様にして蓄電
池Ｅに対する充電が行われることになる。このようにス
イッチング電源部５を用いてスイッチング動作に対応す
るかなり高い周波数でコイル１２に交流を生じさせれ
ば、これにより生じる漏洩磁束はより外部に放出されや
すくなるという理由から、比較的効率のよい電力を小電
力無線機の充電部側で得ることができる。

【００１９】なお、上記各実施例における電力供給器１
の具体的形状は示していないが、例えば据置型や壁掛型
など各種考えられる。また、この電力供給器１に対して
小電力無線機１１をセットする形態も例えば所要の位置
に置くだけであったり、あるいはセット時に小電力無線
機１１が固定されるように構成するなど各種考えられ
る。また、上記各実施例においては充電する機器を小電
力無線機としているがこれに限定されるものではなく、
蓄電池を備えている各種機器に対して応用が可能であ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のワイヤレス
充電装置は、電力供給器から機器本体側の充電部に対し
て、例えば相互に設けたコイルを利用した電磁誘導によ
り電力の伝送が行われるため、電気的接点を一切設けず
に機器に対する充電が可能とされている。これにより、
たとえば充電を行おうとした場合には、電力供給器の所
要の位置に対して機器本体をセットするだけで適性に充
電が行われるため、充電のためのユーザーの操作手順が
非常に簡略になり使い勝手がよくなるという効果を有
し、特に小型な機器においては有効となる。また、電力
供給器側にスイッチング電源部を設け、このスイッチン
グ電源部から輻射される磁束を利用して機器本体部の充
電部のコイルを誘導するように構成することで、例えば
電磁誘導による電力伝送を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤレス充電装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明のワイヤレス充電装置の他の実施例を示
すブロック図である。

【図３】トランスの構成を概念的に示す図である。

【図４】本発明の基本概念を示す説明図である。

【図５】小電力無線機が用いられるプライベート領域内
伝送方式の一例を示す説明図である。

【図６】小電力無線機の外観の一例を示す斜視図であ
る。

【図７】小電力無線機の構成を示すブロック図である。

【図８】従来例における充電装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１電力供給器２ＡＣ／ＡＣ変換部３、１２コイル４、１３ＡＣ／ＤＣ変換部５スイッチング電源部６整流回路１１小電力無線機１４制御回路Ｅ蓄電池Ｃ₁ 〜Ｃ₄ コアＬ₁ 一次側巻線Ｌ₂ 二次側巻線Ｇギャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流磁界を発生可能な電力供給部と、該電力供給部から輻射される交流磁界により誘導作用が
行われるように配されたコイルの出力に基づいて、蓄電
池に対して充電電流を供給することのできる充電部と、を備えていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
【請求項２】前記電力供給部にコイルを設け、該コイ
ルに対して交流を供給することにより前記交流磁界を得
るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
載のワイヤレス充電装置。
【請求項３】前記電力供給部にスイッチング電源部を
設け、該スイッチング電源部の動作により輻射される磁
束により前記交流磁界を得るように構成されていること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤレス
充電装置。
【請求項４】前記充電部は小電力無線機に内蔵して設
けられることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請
求項３に記載のワイヤレス充電装置。