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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-146705(P2015-146705A)
(43)【公開日】2015年8月13日
(54)【発明の名称】無接点充電装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20150717BHJP
   H02J 17/00 20060101ALI20150717BHJP
【FI】
   H02J7/00 301B
   H02J17/00 B
   H02J7/00 301D
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-19210(P2014-19210)
(22)【出願日】2014年2月4日
(71)【出願人】
【識別番号】000227995
【氏名又は名称】タイコエレクトロニクスジャパン合同会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094330
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 正紀
(74)【代理人】
【識別番号】100109689
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 結
(72)【発明者】
【氏名】白井 浩史
【テーマコード(参考)】
5G503
【Fターム(参考)】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CC02
5G503FA03
5G503GB08
5G503GD04
(57)【要約】
【課題】携帯端末機を無接点で充電する、携帯性に優れた無接点充電装置を提供する。
【解決手段】この無接点充電装置10は、USBコネクタ11と、ケーブル12と、ケーブルヘッド13を備えている。このケーブルヘッド13は、磁性体もしくは磁石を具備する携帯端末機30の側面30bに(もしくは側面30bから裏面にかけて)着脱自在に吸着する磁石(もしくは磁性体)と、吸着した携帯端末機30に無接点で電力を供給する電磁コイルとを具備する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源用コネクタと、
前記電源用コネクタに一端が接続され該電源用コネクタ経由の電力を受け取って伝送するケーブルと、
磁性体もしくは磁石を具備する携帯端末機に着脱自在に吸着する磁石もしくは磁性体と、吸着した携帯端末機に無接点で電力を供給する電磁コイルとを具備し、前記ケーブルの他端に接続され該ケーブルから電力を受けて該電磁コイルを励起する充電ヘッドとを備えたことを特徴とする無接点充電装置。
【請求項2】
前記充電ヘッドが、前記携帯端末機の側面もしくは側面を含む領域に接触するものであることを特徴とする請求項1記載の無接点充電装置。
【請求項3】
前記充電ヘッドが、前記携帯端末機の側面に吸着し、吸着した側面から電力を供給するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の無接点充電装置。
【請求項4】
前記携帯端末機が表面に表示画面を備えたものであって、前記充電ヘッドが該携帯端末機の該表面に対する裏面に接触する部分を有し該裏面から電力を供給するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の無接点充電装置。
【請求項5】
前記電源用コネクタおよび前記ケーブルが、電力供給に加えさらに信号伝送を担うものであって、前記充電ヘッドがさらに、前記携帯端末機との間の無線通信を担う通信モジュールを備えたものであることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか1項記載の無接点充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯端末機を無接点で充電する無接点充電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、携帯電話機や携帯型のタブレット端末などの携帯端末機を無接点で充電する無接点充電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この従来型の無接点充電装置は、携帯端末機を上に載せる台あるいはテーブルの形状を有する。そして、その台あるいはテーブルには、無接点充電用の電磁コイル等が内蔵されている。携帯端末機をその台あるいはテーブルの上に載せて電磁コイルに通電すると、電磁誘導によりその携帯端末機が充電される。この無接点充電装置は、その上に携帯端末機を置くだけで簡便に充電することができ、便利である。また、この無接点充電装置は、携帯端末機の防水や防塵にも寄与することが期待される。さらに、特許文献1には、上に載せた携帯端末機を充電するとともに、その携帯端末機との間で無線通信を行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−501000号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の、台あるいはテーブルの形状を有する無接点充電装置は、常に同じ場所に置いておく据え付けタイプであり、携帯端末機とともに持ち運ぶには不便である。例えば旅行や出張などでその携帯端末機を持ち出すことを考える。その旅行先あるいは出張先等には無接点で充電する設備があることは通常は期待できない。
【0005】
このため無接点充電ができる携帯端末機であっても、その無接点充電用の部品に加え、充電用ケーブルと接続するコネクタも搭載しておく必要がある。旅行先あるいは出張先で携帯端末機を充電することを考えるときは、携帯端末機とともに充電用ケーブルを一緒に持っていく。そして、その充電用ケーブルを携帯端末機のコネクタに接続して充電する。この充電用コネクタを備える必要があるという点が、その携帯端末機の完全な防水や防塵を難しくしている一因である。また、そのコネクタの搭載を必要する分、コスト面、寸法面でも不利である。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑み、携帯性に優れた無接点充電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成する本発明の無接点充電装置は、
電源用コネクタと、
電源用コネクタに一端が接続され電源用コネクタ経由の電力を受け取って伝送するケーブルと、
磁性体もしくは磁石を具備する携帯端末機に着脱自在に吸着する磁石もしくは磁性体と、吸着した携帯端末機に無接点で電力を供給する電磁コイルとを具備し、上記ケーブルの他端に接続されそのケーブルから電力を受けて電磁コイルを励起する充電ヘッドとを備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明の無接点充電装置は、磁石もしくは磁性体で携帯端末機の磁性体もしくは磁石に吸着する構造を備えている。このため、吸着により携帯端末機に対し容易に位置決めされる。したがって、台もしくはテーブルのような大型ではなく、携帯に適する程度の小型の装置であっても、携帯端末機の一部に吸着させて無接点充電を行なうことが可能である。
【0009】
ここで、本発明の無接点充電装置において、上記充電ヘッドが、前記携帯端末機の側面もしくは側面を含む領域に接触するものであることが好ましい。
【0010】
本発明の無接点充電装置は、小型化に伴い、携帯端末機の側面を利用するものであることが好ましい。
【0011】
特に、本発明の無接点充電装置において、上記充電ヘッドが、携帯端末機の側面に吸着し、吸着した側面から電力を供給するものであることが好ましい。
【0012】
携帯端末機の側面に吸着させ、携帯端末機をその吸着した側面から充電することで、極めて小型の無接点充電装置が実現する。
【0013】
あるいは、携帯端末機が表面に表示画面を備えたものであって、充電ヘッドがその携帯端末機の表面に対する裏面に接触する部分を有し、その裏面から電力を供給するものであることも好ましい態様である。
【0014】
裏面に接する部分に電磁コイルを設けることにより、単位時間あたりの充電能力の高い無接点充電装置を構成することができる。
【0015】
ここで、本発明の無接点充電装置において、電源用コネクタおよびケーブルが、電力供給に加えさらに信号伝送を担うものであって、充電ヘッドがさらに、携帯端末機との間の無線通信を担う通信モジュールを備えたものであることも好ましい態様である。
【0016】
この構成によれば、無接点で充電と通信との双方が行なわれる。
【発明の効果】
【0017】
以上の本発明によれば、携帯性に優れた無接点充電装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の第1実施形態の無接点充電装置の外観斜視図である。
図2】携帯端末機にケーブルヘッドを吸着させた状態の無接点充電装置を示す斜視図である。
図3】ケーブルヘッドの、携帯端末機への吸着面を示した斜視図である。
図4】ケーブルヘッドの内部構造を示した斜視図である。
図5】本発明の第2実施形態の無接点充電装置の外観斜視図である。
図6】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドの拡大斜視図である。
図7】携帯端末機にケーブルヘッドを吸着させた状態の、第2実施形態の無接点充電装置を示した斜視図である。
図8】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドを2つに分解して示した分解斜視図である。
図9】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドの内部構造を示した斜視図である。
図10】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドを構成する外装カバーを、板部の表面があらわれる向きに示した斜視図である。
図11】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドを構成する外装カバーを、板部の裏面があらわれる向きに示した斜視図である。
図12】第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドを構成する内装体に内蔵されている回路基板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0020】
図1は、本発明の第1実施形態の無接点充電装置の外観斜視図である。
【0021】
また、図2は、携帯端末機にケーブルヘッドを吸着させた状態の無接点充電装置を示す斜視図である。
【0022】
ここに示す第1実施形態の無接点充電装置10は、USBコネクタ11と、ケーブル12と、ケーブルヘッド(充電ヘッド)13とを備えている。尚、ここではケーブル12は、図示の便宜のため短く描かれているが、このケーブル12は適切な長さのものが用いられる。
【0023】
また、図2に示す携帯端末機30は、その表面30aに大きく広がる表示画面301を備えている。
【0024】
USBコネクタは、USB(Universal Serial Bus)規格に準拠したコネクタである。このUSBコネクタ11は、例えばラップトップ型パーソナルコンピュータ等、USB規格に準拠した相手コネクタを備えた様々な電子機器や電源アダプタから電力供給を受けることができる。このUSBコネクタ11は、本発明にいう電源用コネクタの一例に相当する。
【0025】
ケーブル12は、その一端がUSBコネクタ11に接続され、USBコネクタ11経由の電力を受け取って伝送する役割を担っている。
【0026】
ケーブルヘッド13は、図2に示すように携帯端末機30の側面30bに吸着する。そして、ケーブル12の他端に接続されてそのケーブル12から電力供給を受け、その電力で携帯端末機30を充電する役割を担っている。このケーブルヘッド13は本発明にいう充電ヘッドの一例に相当する。
【0027】
図3は、ケーブルヘッドの、携帯端末機への吸着面を示した斜視図である。
【0028】
このケーブルヘッド13の吸着面13aは、携帯端末機30の厚み、すなわち携帯端末機30の側面30bの幅とほぼ同一の幅を有する。このケーブルヘッド13の吸着面13aには、その長手方向両端部に磁石131の端面があらわれている。このケーブルヘッド13は、磁石131と、携帯端末機30に埋め込まれた磁性体あるいは磁石との間の吸着により、十分な位置精度をもって携帯端末機30の側面30bに吸着する。
【0029】
尚、ここでは吸着面13aに磁石131の端面があらわれているが、磁石131は、吸着面13aにはあらわれないように覆うことによって吸着面13aの内側に配置してもよい。
【0030】
図4は、ケーブルヘッドの内部構造を示した斜視図である。
【0031】
ここでは、携帯端末機30への吸着用の磁石131の周りに電磁コイル132が配置されている。すなわち、吸着用の磁石131がそのままコイルの磁芯として使用されている。また、ここには、回路基板133が備えられている。その回路基板133には、複数の電子部品134が搭載されている。これらの電子部品134は、ケーブル12を経由して受け取った電力を充電に適した周波数の電力に変換して電磁コイル132を励振させる役割の回路である。携帯端末機30の側面30b(図2参照)の内側には、ケーブルヘッド13が吸着する磁石あるいは磁性体と電磁場の電力を受け取るコイル(不図示)が備えられている。このケーブルヘッド30の電磁コイル132が励振されると電磁場が形成される。そして、その電磁場を介して携帯端末機30側のコイルに電力が伝送され、その電力で携帯端末機30が充電される。
【0032】
尚、ここでは、携帯端末機30への吸着用の磁石131がそのまま電磁コイル132の磁芯として使用されているが、吸着用の磁石と磁芯は別体のものであってもよい。それらを別体に構成すると磁芯としてより性能の優れた材質のものを選択することができ、充電の効率を向上させることができる。ただし、この場合、別体にした分、コストや寸法では不利となる。
【0033】
また、ここでは、電力変換用の電子回路134がケーブルヘッド13内に備えられている。ただし、充電のための電力変換用の電子回路134は、USBコネクタ11内に備えてもよく、ケーブル12の途中に備えてもよい。そうすることによって、ケーブルヘッド13を大型化させずに、携帯端末機30との間の無線通信用の電子部品をケーブルヘッド13に組み込むことができる。
【0034】
また、ここでは、携帯端末機30との吸着用の磁石131が使われている。ただし、携帯端末機30に磁石を備え、このケーブルヘッド13には、その携帯端末機30の磁石に吸着する磁性体を備えてもよい。
【0035】
図5は、本発明の第2実施形態の無接点充電装置の外観斜視図である。
【0036】
また、図6は、図5に示す無接点充電装置のケーブルヘッドの拡大斜視図である。
【0037】
さらに、図7は、図5に示す携帯端末機にケーブルヘッドを吸着させた状態の、第2実施形態の無接点充電装置を示した斜視図である。
【0038】
ここに示す第2実施形態の無接点充電装置20は、前述の第1実施形態の無接点充電装置10(図1参照)と同様、USBコネクタ21とケーブル22とケーブルヘッド(充電ヘッド)23を備えている。USBコネクタ21およびケーブル22は、第1実施形態の無接点充電装置10(図1参照)のUSBコネクタ11およびケーブル12とそれぞれ同様であり、説明は省略する。ただし、後述するように、この第2実施形態の無接点充電装置20のケーブルヘッド23には無線通信用の電子回路を備えている。このため、USBコネクタ21およびケーブル22は、電力の伝送だけでなく、通信用の信号の伝送も担っている。
【0039】
この第2実施形態の無接点充電装置20のケーブルヘッド23は、図6に示すように、基部23Aと、その基部23Aから広がる板部23Bとを有する。基部23Aは、前述の第1実施形態の無接点充電装置10におけるケーブルヘッド13に近似した形状を有する。この基部23Aの吸着面23aには、2つの磁石231の端面が覗いている。これら磁石231は、上述の第1実施形態における磁石131とは異なり、磁芯としての役割はなく、携帯端末機40への吸着のみを担っている。この基部23Aの吸着面23aは、図7に示すように、携帯端末機40の側面40bに吸着される。そのとき板部23Bは、その携帯端末機40の裏面40cに宛てがわれることになる。この板部23Bには電磁コイル232(図9参照)が収容されている。この板部23Bの、図7に示されている裏面238にはその電磁コイル232を覆うカバー238aが嵌められている。この携帯端末機40は、図2に示す携帯端末機30と同様、図2に示す携帯端末機30の表面30aに相当する表面に表示画面301に相当する表示画面が備えられている。図7に示す携帯端末機40の裏面40cは、表示画面が備えられた表面に対する裏側の面である。この携帯端末機40は、その側面40bの内側に、ケーブルヘッド23の磁石231が吸着する磁石あるいは磁性体を備えている。このため、このケーブルヘッド23の基部23Aは、十分な位置精度を持って携帯端末機40の側面40bに吸着する。
【0040】
図8は、第2実施形態の無接点充電装置のケーブルヘッドを2つに分解して示した分解斜視図である。
【0041】
ここには、内装体23_1と外装カバー23_2が示されている。ただし、吸着面23aは内装体23_1に設けられている。この内装体23_1は、この吸着面23aと、ケーブル22から最も離れた先端面23bが、組立状態においても外部にあらわれる構造となっている。
【0042】
また外装カバー23_2は、板部23Bと筒部238とで構成されている。筒部238は、板部23B側に吸着面23aを露出させる開口239を有する。この外装カバー23_2を、筒部238の内側に内装体23_1を収容するように矢印A方向にスライドさせることにより、ケーブルヘッド23が組み立てられる。
【0043】
図9は、ケーブルヘッドの内部構造を示した斜視図である。
【0044】
この図9では、内装体23_1の吸着面23a(図6参照)が取り外されており、これに伴って磁石231も取り外されている。また、外装カバー23_2については、そこに内蔵されている電磁コイル232およびその中央の磁芯233が示されている。
【0045】
内装体23_1には、上述の吸着用の磁石231(図6参照)のほか、回路基板233が備えられている。この回路基板233には、上述の第1実施形態における回路部品134(図4参照)と同様の、電磁コイル232を励振させるための回路部品(図示省略)が搭載されている。そのほか、この回路基板233には、携帯端末機40との間の無線通信用の回路部品235が搭載されている。すなわち、このケーブルヘッド23は、携帯端末機40の充電と、携帯端末機40との間の無線通信との双方を担っている。この第2実施形態では、電磁コイル232は板部23B(図6参照)に備えられており、基部23A(図6参照)には備えられていない。このため、基部23Aを大型化することなく、その基部23Aに無線通信用の回路部品235を配置することができる。
【0046】
上記の通り、このケーブルヘッド23の板部23B(例えば図6参照)には、磁芯232等とその磁芯233の周りに設けられた電磁コイル232が備えられている。すなわち、この第2実施形態での携帯端末機40の背面40cにあてがわれる板部23Bに電磁コイル232等を設けている。これにより、この第2実施形態の場合、上述の第1実施形態よりも寸法の大きな電磁コイル232を備え、単位時間あたりの充電量を高めている。この第2実施形態の無接点充電装置20が適用される携帯端末機40には、その基部23Aが側面40bに吸着されたときに、裏面40cの板部23Bがあてがわれる領域に、電力受け取り用のコイルが備えられている。このケーブルヘッド20の電磁コイル232を形成しているワイヤの両端232aは、金属製の端子234に半田付けされ(後述する図11を合わせて参照)、端子234を介して回路基板233に接続されている。
【0047】
図10は、第2実施形態におけるケーブルヘッドを構成する外装カバーを、板部の表面があらわれる向きに示した斜視図である。
【0048】
板部23Bの、この図10にあらわれている表面237は、携帯端末機40の裏面40c(図7参照)に宛てがわれる側の面である。この外装カバー23_2の筒部238の内側には、図9および以下に説明する図11に示す金属製の端子234の一面234aが露出している。尚、この図10では、この端子234の面234aを示すために、筒部238の一部が切除されている。このため、この図10に示されている筒部238は、本来の形状(図8参照)とは異なった形状となっている。
【0049】
図11は、第2実施形態におけるケーブルヘッドを構成する外装カバーを、板部の裏面があらわれる向きに示した斜視図である。この図11では、図10と同様、筒部238の一部が切除されている。また、この図11は、板部23Bの裏面238に嵌め込まれて電磁コイル232を覆うカバー238a(図7参照)が取り外されている。さらに、電磁コイル23の中央の磁芯(図9参照)も図示省略されている。この図11には、電磁コイル232を形成しているワイヤの両端232aそれぞれが金属製の2つの端子234それぞれに接続されている状態が示されている。このワイヤの両端232aと端子234は、半田付けにより接続されている。そして、図10に示すように、その端子234の一面234aが筒部238の内側に露出している。
【0050】
図12は、第2実施形態におけるケーブルヘッドを構成する内装体に内蔵されている回路基板の斜視図である。この図12には、回路基板233の、図9にあらわれている面に対する裏面が示されている。この図12には、外被が剥がされた状態のケーブル22が示されている。このケーブル22の芯線221は剥き出しにされ、回路基板233に半田付けされている。この図12には、回路基板233に搭載されている回路部品のうち、図9にも示した無線通信用の回路部品235と、以下に説明する2つの端子236が示されている。他の搭載部品については図示省略されている。
【0051】
ここに示す2つの端子236には、それぞれ、回路基板233に半田接続される半田接続部236aと、その半田接続部236aから立ち上がった立上がり部236bと、その立上がり部236bから延びて湾曲した接点部236cを有する。
【0052】
図8を参照して説明した通り、このケーブルヘッド23は、外装カバー23_2を、図8に示す矢印A方向にスライドさせることにより組み立てられる。図10に示す通り、電磁コイル232の形成しているワイヤの端部232aが端子234(図11参照)に半田付けされている。そして、その端子234の一面234aが外装カバー23_2の筒部238の内側に露出している。この外装カバー23_2を図8に示す矢印A方向にスライドさせると、端子234の、筒部238の内側に露出している面234aが、図12に示す回路基板233に搭載されている端子236の接点部236cを押すようにして、その接点部236cに接する。接点部236cが端子234に押されると、立上がり部236bと接点部236cとの接続部分が弾性的に変形する。これにより、接点部236cが外装カバー23_2側の端子234に弾性的に接し、半田付け等の処理なしに、電磁コイル232(図11参照)と回路基板233(図12参照)との間が電気的に導通する。
【0053】
この第2実施形態の無接点充電装置20を採用すると、充電もデータ通信も無接点で行なわれる。このため、携帯端末機40は一切のコネクタ開口部を持つ必要がない。したがって、携帯端末機40の耐水性、防塵性を高度に高めることが可能になる。
【0054】
尚、この第2実施形態の無接点充電装置20は、そのケーブルヘッド23の基部23Aの、携帯端末機40の側面40bに接する吸着面23aに磁石231を備えている。そして、このケーブルヘッド23は、前述の第1実施形態におけるケーブルヘッド13と同様、携帯端末機40の側面40bに吸着される。ただし、ケーブルヘッド23の基部23Aに代えて板部23Bに磁石を備え、携帯端末機40の裏面40cに吸着されるように構成してもよい。あるいは、基部23Aと板部23Bとの双方に磁石を備え、携帯端末機40の側面40bと裏面40cとの双方に吸着させてもよい。また、携帯端末機40に磁石を備え、ケーブルヘッド23には磁石ではなく磁性体を備えてもよい。
【0055】
また、この第2実施形態においても、前述の第1実施形態と同様、電磁コイル232を励振するための回路は、USBコネクタ21内に備えてもよく、ケーブル22の途中に備えてもよい。
【0056】
また、この第2実施形態の無接点充電装置20には、ケーブルヘッド23に、携帯端末機40との間の無線通信用の回路部品235が備えられている。ここでの無線通信は、その方式を問うものではなく、ワイファイ(Wi−Fi)やブルートゥース(Bluetooth)(登録商標)の技術を採用したものであってもよい。あるいは、60GHz帯の近距離無線通信技術を用いれば、通信帯域を1ユーザで独占できるため、USB3.0のような5Gbpsクラスの非常に高速な通信に対しても、有線と変わらない速度での通信が可能となる。
【0057】
また、本発明の無接点充電装置による充電の対象となる携帯端末機は、特定の種類の携帯端末機に限定されるものではない。本発明は、例えば、スマートフォンやタブレット端末、さらには、携帯音楽プレーヤー、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラなど含む、広い意味での携帯端末機一般を充電対象とすることができる。
【0058】
また、上述の第1,第2実施形態では、本発明にいう電源用コネクタとしてUSBコネクタが使われている。ただし、本発明にいう電源用コネクタは、USBコネクタに限定されるものではなく、電源用として利用可能なコネクタであればその種類を問うものではない。
【0059】
さらに、上述の実施形態は2個の磁石131,231を有していたが、1個の磁石と、ケーブルヘッド及び携帯端末機に設けられた凹凸係合構造等の機械的位置決め手段とを有してもよい。
【符号の説明】
【0060】
10,20 無接点充電装置
11,21 USBコネクタ
12,22 ケーブル
13,23 ケーブルヘッド(充電ヘッド)
13a,23a 吸着面
23_1 内装体
23_2 外装カバー
23A 基部
23B 板部
30,40 携帯端末機
30a 表面
30b,40b 側面
40c 裏面
131,231 磁石
132,232 電磁コイル
133,233 回路基板
134,235 回路部品
221 芯線
233 磁芯
234,236 端子
238 筒部
301 表示画面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12