特開 2023-2969 無線充電装置及びそれを備えた収容体

(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】P2023002969

(43)【公開日】2023-01-11

(54)【発明の名称】無線充電装置及びそれを備えた収容体

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/90 20160101AFI20221228BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20221228BHJP

   H02J 50/60 20160101ALI20221228BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221228BHJP

【ＦＩ】

H02J50/90

H02J50/10

H02J50/60

H02J7/00 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103847

(22)【出願日】2021-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】501009849

【氏名又は名称】株式会社日立エルジーデータストレージ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】市川 文仁

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB02

5G503GB08

(57)【要約】

【課題】
送電コイルを有する送電装置と受電コイルを有する受電装置の位置合わせと送電装置の送電面への異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置及びそれを備えた収容体を提供する。
【解決手段】
無線で電力を送る送電コイルを備えた無線充電装置であって、送電装置本体と、送電装置本体の送電面を覆う蓋を有し、蓋は開閉可能である構成とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線で電力を送る送電コイルを備えた無線充電装置であって、
送電装置本体と、
前記送電装置本体の送電面を覆う蓋を有し、
前記蓋は開閉可能であることを特徴とする無線充電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記蓋は前記無線充電装置の長手方向後方に後方ガイドを有していることを特徴とする無線充電装置。

【請求項3】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記蓋は第１の蓋と第２の蓋で構成され、前記第１の蓋と前記第２の蓋は前記送電装置本体の短手方向に開閉可能であることを特徴とする無線充電装置。

【請求項4】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記送電装置本体は長手方向後方に後方ガイドを有していることを特徴とする無線充電装置。

【請求項5】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記蓋は前記送電装置本体の短手方向に片側開きの１つの蓋であることを特徴とする無線充電装置。

【請求項6】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記送電コイルが前記送電装置本体の筐体外形の中央に配置されていることを特徴とする無線充電装置。

【請求項7】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記送電コイルから送られる電力を受信する第１の受電コイルを備えた第１の受電装置を収納した可搬型収容体を、前記蓋を開いて前記送電装置本体の送電面に置いた時の前記送電コイルと前記第１の受電コイルとの距離をＬ１、前記送電コイルから送られる電力を受信する第２の受電コイルを備えた第２の受電装置を、前記蓋を閉じて前記無線充電装置の上に置いた時の前記送電コイルと前記第２の受電コイルとの距離をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２がほぼ等しくなるように前記蓋の厚みを設定したことを特徴とする無線充電装置。

【請求項8】

請求項３に記載の無線充電装置において、
前記第１の蓋と前記第２の蓋は前記送電装置本体の短手方向の長さが異なっていることを特徴とする無線充電装置。

【請求項9】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記蓋に前記送電コイルの位置を示す印を設けたことを特徴とする無線充電装置。

【請求項10】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記送電コイルを複数備え、
前記蓋に複数の前記送電コイルの位置を示す複数の印を設けたことを特徴とする無線充電装置。

【請求項11】

請求項１に記載の無線充電装置を備えた収容体であって、
前記送電装置本体の前記収容体との設置面に放熱性を有する粘着シートを設けたことを特徴とする収容体。

【請求項12】

請求項１に記載の無線充電装置において、
前記蓋は前記無線充電装置の長手方向の端部に突起を有していることを特徴とする無線充電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、小型携帯機器などの二次電池に非接触により充電を行う無線充電において、効率よく送電できる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ノートパソコンやタブレットなどの小型携帯機器のバッテリは必要に応じて充電する必要があり、通常はＡＣ電源とコネクタ接続して充電を行う。これに対して、充電を忘れた場合には、二次電池である、いわゆる、小型携帯機器を充電するための電子機器であるモバイルバッテリーにより電源確保することが必要である。

【0003】

ここで、小型携帯機器などの二次電池に非接触により充電を行う無線充電においては、効率よく送電するためには、無線充電装置である送電装置と二次電池を収めた受電装置との位置合わせを行うことが重要である。

【0004】

本技術分野における背景技術として特許文献１がある。特許文献１では、磁力により送電装置と受電装置の位置合わせをする構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１４８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、磁力により、送電装置の送電アンテナと受電装置の受電アンテナ間で所定の伝送効率が得られる位置に位置合わせが行われる。しかしながら、受電装置は送電装置に載置されるが、送電装置の送電面に異物が付着している場合は伝送効率が低下する点について考慮されていない。

【0007】

本発明の目的は、上記課題を鑑み、位置合わせと異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置及びそれを備えた収容体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、その一例を挙げるならば、無線で電力を送る送電コイルを備えた無線充電装置であって、送電装置本体と、送電装置本体の送電面を覆う蓋を有し、蓋は開閉可能である構成とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、位置合わせと異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置及びそれを備えた収容体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１の前提となる無線充電システムの機能構成ブロック図である。

【図2】実施例１における無線充電システムのイメージ図である。

【図3】実施例１における無線充電装置の構成を示す斜視図である。

【図4】図３で示した無線充電装置の上に図２で示した可搬型収容体をセットした状態を示す図である。

【図5】実施例２における無線充電装置の構成を示す斜視図である。

【図6】図５で示した無線充電装置の上に図２で示した可搬型収容体をセットした状態を示す図である。

【図7】実施例３における無線充電装置の構成を示す斜視図である。

【図8】図７で示した無線充電装置の上に図２で示した可搬型収容体をセットした状態を示す図である。

【図9】実施例４における無線充電装置の構成を示す図である。

【図10】実施例４における受電装置を格納した可搬型収容体の構成を示す図である。

【図11】図９で示した無線充電装置の上に図１０で示した可搬型収容体をセットした状態を示す図である。

【図12】実施例５における無線充電装置とその上にスマートフォンをセットした状態を示す図である。

【図13】実施例５における可搬型収容体とスマートフォンの場合の送電コイルと受電コイルとの距離の関係を示す図である。

【図14】実施例６における課題を説明する図である。

【図15】実施例６における無線充電装置とその上にスマートフォンをセットした状態を示す図である。

【図16】実施例７における無線充電装置を示す斜視図である。

【図17】実施例７における無線充電装置の他の構成を示す斜視図である。

【図18】実施例８における無線充電装置の構成を示す斜視図である。

【図19】図１８で示した無送無線充電装置の上に図２で示した可搬型収容体３０をセットした状態を示す図である。

【図20】実施例９における無線充電装置の構成を示す斜視図である。

【図21】実施例９における無線充電装置の他の構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例0012】

まず、本実施例の前提となる、非接触により充電を行う無線充電システムについて説明する。図１は、本実施例における無線充電システムの機能構成ブロック図である。図１において、無線充電システムは、無線で電力（高周波電流）を送る送電コイル１６を備えた無線充電装置である送電装置１０と、送電装置１０から送られる電力を受信する受電コイル２１を備えた受電装置２０で構成される。

【0013】

送電装置１０は、汎用的なＡＣ１００～１２０Ｖの電源を使用する据え置き型の充電台でもよいし、ロッカー等の収容体に格納され固定的に使用される形態でもよい。

【0014】

図１において、送電装置１０は、送電コイル１６、送電スイッチ（送電ＳＷ）１７、電源１１、整流平滑回路１２、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、送電制御部１４、送電コイル励振回路１５を有する。

【0015】

電源１１は、例えば電源コンセントから交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を入力する電源ケーブルや電源供給のオン／オフを切り替えるためのスイッチＩＣなどを有し、電源ケーブルを通じて送電される交流電圧を整流平滑回路１２に供給する。

【0016】

整流平滑回路１２は、例えば半導体ダイオードおよびコンデンサーを用いた回路であって、交流電圧の整流（直流）化および平滑化の処理を行うことにより、入力した交流電圧を一定電圧の直流電圧に変換し、変換後の電力をＤＣ／ＤＣ変換器１３に供給する。

【0017】

ＤＣ／ＤＣ変換器１３は、入力した直流電圧を、送電コイル１６の励起に必要となる電圧に変換（降圧）し、降圧後の電力を送電制御部１４に供給する。

【0018】

送電制御部１４は、送電ＳＷ１７の状態（ＯＮ又はＯＦＦ）に応じて、ＤＣ／ＤＣ変換器１３から入力される直流電圧を、送電コイル励振回路１５に供給し又は供給停止する。なお、送電制御部１４は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサーであって、記憶装置に格納された基本プログラムをプロセッサーが実行するソフトウェア処理により、送電装置１０の全体を統括的に制御する。

【0019】

送電コイル励振回路１５は、送電コイル１６を励振させるために、直流電圧を交流電圧に変換するインバーター回路を備える。また、送電コイル励振回路１５は、送電制御部１４から供給される直流電圧を所定の電圧および周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧を送電コイル１６に出力する。

【0020】

送電コイル１６は、例えばリッツ線などの電線が平面略リング状となるように巻かれたスパイラル型のサーキュラーコイルである。

【0021】

次に、受電装置２０は、受電コイル２１と整流平滑回路２２と充電制御部２３と二次電池２４を有する。

【0022】

受電コイル２１は、上述した送電コイル１６と同等の構成によるスパイラル型のサーキュラーコイルである。整流平滑回路２２は、例えばダイオードやコンデンサーを備えた回路であり、受電コイル２１に生じた誘起電流（交流）を、整流（脈流）化及び平滑化して、安定した電圧の直流電圧を生成する。充電制御部２３は、整流平滑回路２２から入力される直流電圧を、二次電池２４に供給する。二次電池２４は、繰り返し充放電が可能な電池であり、例えばリチウムイオン電池である。

【0023】

なお、受電装置２０は、図示しない出力端子を有し、その出力端子と、ノートパソコンやタブレットなどの小型携帯機器２５とをケーブルで接続することで、二次電池２４からの電力を小型携帯機器２５のバッテリに充電することができる。

【0024】

ここで、送電コイル１６と受電コイル２１の対向する面のＸ、Ｙ方向における送受電コイル中心間の距離が大きくなるに従い電力伝送効率は低下する。そのため、Ｘ、Ｙ方向の送受電コイル中心位置からのずれを防ぐことが有用である。すなわち、所定の伝送効率が得られる位置に送電装置と受電装置の位置合わせを行うことが重要となる。

【0025】

また、受電装置は送電装置に載置されるが、送受電コイル間に例えば金属の異物が侵入すると充電トラブルが発生し、また、異物の付着により伝送効率が低下することが考えられる。

【0026】

そのため、本実施例では、位置合わせと異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置を提供する。

【0027】

一方、ノートパソコンやタブレットなどの小型携帯機器や、筆記道具、その他の小物等の荷物を収容できる、手提げタイプの収容箱や、両手をふさがず使えるショルダータイプの収容バッグなどの可搬型収容体は、会議や打ち合わせ時に手ぎわ良くきびきびと移動できる持ち運び用の道具として有用である。

【0028】

そこで、本実施例では、小型携帯機器のバッテリの電源確保のための二次電池を有する受電装置を、これらの可搬型収容体に格納し、可搬型収容体を無線充電装置に置いたときに無線送電により可搬型収容体に格納した二次電池を充電する無線充電システムを前提に説明する。

【0029】

図２は、本実施例における無線充電システムのイメージ図である。図２において、図２は斜視図を示しており、可搬型収容体３０は手提げタイプの収容箱をイメージしている。可搬型収容体３０は、その底面に受電装置２０を格納しており、可搬型収容体３０を無線充電装置１０の上に置くことで、無線充電装置１０によって可搬型収容体３０に収められた受電装置２０内の二次電池を無線送電で充電することが可能となる。

【0030】

図３は、本実施例における無線充電装置１０の構成を示す斜視図である。図３において、（ａ）は無線充電装置１０を正面右上部から見た斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の白抜き矢印で示す背面である、無線充電装置１０の長手方向後方から見た斜視図であり、無線充電装置１０は、送電装置本体１と、左ガイド２と後方ガイド４から構成される第１の蓋と、右ガイド３と後方ガイド５から構成される第２の蓋を有している。また、（ｃ）は、（ａ）において左ガイド２と右ガイド３を開いた状態を示しており、（ｄ）は（ｃ）の白抜き矢印で示す背面である無線充電装置１０の長手方向後方から見た斜視図である。すなわち、左ガイド２と右ガイド３は、送電装置本体１の短手方向に開閉可能である。

【0031】

図３に示すように、無線充電装置１０は、送電装置本体１と、その送電面である上部を覆い後方ガイドを有する第１、第２の蓋を有している。

【0032】

図４は、本実施例における図３で示した無線充電装置１０の上に、図２で示した、受電装置２０を格納した可搬型収容体３０（手提げタイプの収容箱）をセットした状態を示す図である。図４において、無線充電装置１０の左右ガイド２、３を開き、可搬型収容体３０を左右ガイド２、３の間に置き、可搬型収容体３０を白抜き矢印で示すように後方ガイド４、５に突き当てることで、送電装置と受電装置の位置合わせを行うことができる。また、無線充電装置１０による充電を行わない場合は、無線充電装置１０の左右ガイド２、３を閉じておくことで、送電装置本体１の載置面での異物付着の低減を図ることができる。

【0033】

なお、後方ガイド４、５は何れか1つでも後方の位置合わせが可能であり、また、後方の位置合わせを他の手段で実施することで後方ガイド４、５を不要としてもよい。例えば、無線充電装置１０に載置する可搬型収容体３０に突起を設けるとか、無線充電装置１０を壁面に接して設置することで、その壁面を位置合わせ手段とすることで実現できる。また、受電装置は可搬型収容体に格納せず単独で使用してもよい。

【0034】

このように、本実施例によれば、送電装置本体の送電面を覆う開閉可能な蓋を設けることで、比較的簡素な機構のみで送電コイルと受電コイルの位置合わせを容易にし、且つ送電面への異物付着を低減できる。これにより、位置合わせと異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置を提供できる。

【実施例0035】

実施例１では、第１、第２の蓋が左または右ガイドと後方ガイドをそれぞれ有していたが、本実施例では他の構成について説明する。

【0036】

図５は、本実施例における無線充電装置の構成を示す斜視図である。図５において、（ａ）は無線充電装置１０を正面右上部から見た斜視図であり、無線充電装置１０は、送電装置本体１と、第１の蓋である左ガイド２と、第２の蓋である右ガイド３と、送電装置本体１に設けた後方ガイド６を有している。（ｂ）は、（ａ）において左ガイド２と右ガイド３を開いた状態を示している。

【0037】

図５に示すように、無線充電装置１０は、送電装置本体１と、その上部を覆い左右ガイドである第１、第２の蓋を有し、さらに送電装置本体１が後方ガイド６を有している。

【0038】

図６は、本実施例における図５で示した無線充電装置１０の上に、図２で示した、受電装置２０を格納した可搬型収容体３０（手提げタイプの収容箱）をセットした状態を示す図である。図６において、実施例１と同様に、無線充電装置１０の左右ガイド２、３を開き、可搬型収容体３０を左右ガイド２、３の間に置き、可搬型収容体３０を白抜き矢印で示すように後方ガイド６に突き当てることで、送電装置と受電装置の位置合わせを行うことができる。また、無線充電装置１０による充電を行わない場合は、無線充電装置１０の左右ガイド２、３を閉じておくことで、送電装置本体１の載置面での異物付着の低減を図ることができる。

【0039】

このように、本実施例によれば、実施例１と同様に、送電装置本体の送電面を覆う開閉可能な蓋を設けることで、比較的簡素な機構のみで送電コイルと受電コイルの位置合わせを容易にし、且つ送電面への異物付着を低減できる。これにより、位置合わせと異物付着低減を兼ねた構成を有する無線充電装置を提供できる。