JP2012034477A - ソーラー充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源が不要で無接点充電が可能であり、本体をケースから取り出すことなく充電可能なソーラー充電器を提供する。
【解決手段】収納部３２の第一主面から第二主面にかけて外面を被覆するカバー部３３と、カバー部３３に固定されたソーラーモジュール７０と、ソーラーモジュール７０で発電された電力を、二次電池４３に充電するための第一充電回路４４と、第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれが、収納部３２に収納された電池駆動機器５０に備えられた誘導コイル５１と近接しているかを判別するための検出手段４５と、検出手段４５で判別された、第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれか電池駆動機器５０の誘導コイル５１と近接している方を、該誘導コイル５１と電磁結合させて、二次電池４３に蓄えられた電力でもって、収納部３２に収納された電池駆動機器５０を磁気誘導作用で充電するための第二充電回路４６と備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、太陽電池で携帯電話やモバイル機器等の携帯機器の内蔵電池あるいはこれらのパック電池を充電可能なソーラー充電器に関する。

近年、電池駆動機器を無接点で充電する無接点充電方式が提案されている（例えば特許文献１〜２）。このような充電方式は、電池駆動機器を一々専用の充電台の所定の位置に載置して、電池駆動機器の充電端子を充電台の放電端子に接触させるという作業を不要にでき、便利に使用できる利点が得られる。

しかしながら、このような無接点充電の充電用の電源としては、商用電源が使用されている。このため、商用電源が利用できる場所でないと充電できないという欠点があった。 一方、携帯型電池駆動機器などは屋外で使用することも多いため、商用電源が利用できない環境で、充電したいという要望も多くあった。

一方で、太陽電池で電池を充電可能なソーラー充電器は開発されている（特許文献３〜５参照）。これらのソーラー充電器は、太陽電池を利用することで、商用電源のない環境下でも充電でき、特に携帯電話等の、外出先で利用するモバイル機器の充電に便利となる。

しかしながら、これらの機器は基本的に専用の充電器であるため、外出先で使用するためにはモバイル機器と併せて充電器自体も持ち歩く必要が生じる。充電器は嵩張る上、重量もあり、常に携行するには相応しくない。また、そもそも充電器を持ち歩くことを忘れることもあり、この場合は外出先で利用できなくなる。このような事情から、携行に便利な充電器が望まれていた。

特開２００６−６０９１０号公報 特開２０００−１９４８１２号公報 特開２０１０−７４８９４号公報 特開平８−３０８１２０号公報 実開昭６４−５４７４１号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、無接点充電が可能で、携行に容易であり、かつ商用電源の不要なソーラー充電器を提供することにある。また他の目的は、本体をケースから取り出すことなく充電可能なソーラー充電器を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係るソーラー充電器によれば、誘導コイル５１を備える電池駆動機器５０を充電可能なソーラー充電器であって、対向する第一主面と第二主面とを備え、一端を開口し、該開口端から充電対象の電池駆動機器５０を収納するための有底の収納部３２と、前記第一主面に固定された第一コイル４１と、前記収納部３２の底面に配置された二次電池４３と、前記収納部３２の第一主面から第二主面にかけて外面を被覆するカバー部３３と、前記カバー部３３に固定されたソーラーモジュール７０と、前記ソーラーモジュール７０で発電された電力を、前記二次電池４３に充電するための第一充電回路４４と、前記誘導コイル５１と電磁結合させて、前記二次電池４３に蓄えられた電力でもって、前記収納部３２に収納された電池駆動機器５０を磁気誘導作用で充電するための第二充電回路４６とを備えることができる。これにより、太陽電池エネルギーでもって、商用電源のない環境でも電池駆動機器を無接点方式で充電でき、どこでも簡単に充電可能となって利便性が向上する。

また、第２の側面に係るソーラー充電器によれば、さらに、前記第二主面に固定された第二コイル４２と、前記第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれが、前記収納部３２に収納された電池駆動機器５０に備えられた誘導コイル５１と近接しているかを判別するための検出手段４５とを備えており、前記検出手段４５で判別された、前記第一コイル４１又は前記第二コイル４２のいずれか電池駆動機器５０の誘導コイル５１と近接している方を、該誘導コイル５１と電磁結合させて充電するよう構成できる。これにより、コイルを２つ備えることで、いずれか近接している方のコイルを利用して充電することで、効率よく充電できる。

さらに、第３の側面に係るソーラー充電器によれば、前記収納部３２を、可撓性を有する部材で構成できる。これにより、ソーラー充電器を水平に置かれた姿勢で、収納部が自重であるいは自然に、第一主面と第二主面が近接する方向に変形するため、内部に収納された電池駆動機器と第一主面、第二主面との距離が短くなる結果、電磁結合の効率が改善され、効率よく充電できる利点が得られる。

さらにまた、第４の側面に係るソーラー充電器によれば、前記カバー部３３が前記第一主面に固定され、前記第二主面とは着脱式とされており、前記カバー部３３を略平面状に展開可能に構成できる。これにより、カバー部を平面状に展開して、ソーラーモジュールで太陽光を受光できる面積を増やすことができ、発電効率を向上できる。

さらにまた、第５の側面に係るソーラー充電器によれば、前記検出手段４５が、載置面２１を略平板状とし、該載置面２１に載置された電池駆動機器５０に対して無接点充電可能な無接点式充電台１０にソーラー充電器が載置されたこと、及び前記第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれが該載置面２１に内蔵されている電源コイル１１と近接しているかを検出し、前記検出手段４５で検出された前記第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれかを受電コイルとして、前記無接点式充電台１０から送電される電力を受電して、前記第一充電回路４４で前記二次電池４３を充電し、さらに前記第二充電回路４６で、前記二次電池４３に蓄えられた電力でもって、前記収納部３２に収納された電池駆動機器５０を磁気誘導作用で充電するよう構成できる。これにより、太陽エネルギーのみならず、商用電源等を利用した無接点式充電台による無接点充電も利用可能とできる。

さらにまた、第６の側面に係るソーラー充電器によれば、前記検出手段４５が、ソーラー充電器が無接点式充電台１０に載置されたことを検出すると、前記第一充電回路４４で前記ソーラーモジュール７０による太陽光発電のエネルギーを前記二次電池４３に蓄電する充電を中止し、前記無接点式充電台１０からの充電に切り替えるよう構成できる。これにより、無接点式充電台が利用できる場合は太陽光発電を中止して、無接点式充電台による無接点充電に切り替えることとし、より確実にかつ短時間で充電可能な充電手段を選択することができる。

さらにまた、第７の側面に係るソーラー充電器によれば、前記検出手段４５が、電池駆動機器５０の残容量に基づき、所定値以上の残容量を有する場合には充電を中止するよう構成できる。これにより、検出手段で電池駆動機器の残容量を検出して、過充電を効果的に阻止できる。

さらにまた、第８の側面に係るソーラー充電器によれば、前記検出手段４５が、前記ソーラー充電器が無接点充電台に載置されたことを検出すると共に、前記ソーラー充電器が無接点充電台に載置された状態で、前記第一コイル４１及び第二コイル４２の内、前記無接点充電台の電源コイル１１と近いコイルを判定し、該判定されたコイルを受電コイルとして、前記電源コイル１１と電磁結合させて、前記電源コイル１１から送電される電気エネルギーを受電し、前記第一充電回路４４でもって前記二次電池４３を充電可能に構成できる。これにより、無接点充電台を利用してソーラー充電器の二次電池を無接点充電できる。特に送電コイルを受電コイルに兼用する構成とすることで、構成を大幅に簡素化でき、無接点での送電と受電を実現できるという優れた特長を備えることができる。

ソーラー充電器の使用状態を示す斜視図である。 図１のソーラー充電器の外観を示す斜視図である。 図２のソーラー充電器を裏面側から見た斜視図である。 図３のソーラー充電器でソーラーモジュールを開いた状態を示す斜視図である。 図４のソーラー充電器を表面側から見た斜視図である。 図２のソーラー充電器を示す７面図であり、図６（ａ）は左側面図、図６（ｂ）は平面図、図６（ｃ）は右側面図、図６（ｄ）は裏面図、図６（ｅ）は図６（ｂ）の縦断面図、図６（ｆ）は正面図、図６（ｇ）は背面図である。 図２のソーラー充電器に電池駆動機器を挿入する状態を示す断面図である。 図７のソーラー充電器に電池駆動機器を挿入した状態を示す断面図である。 図８のソーラー充電器で電池駆動機器を充電する状態を示す模式回路図である。 ソーラー充電器を水平姿勢とした状態で送電コイルが誘導コイルと近接する様子を示す模式図である。 変形例に係るソーラー充電器の外観を示す斜視図である。 他の変形例に係るソーラー充電器を示す断面図である。 図２のソーラー充電器を無接点式充電台に載置して充電する状態を示す斜視図である。 無接点式充電台を示す斜視図である。 図１４の無接点式充電台の回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのソーラー充電器を例示するものであって、本発明はソーラー充電器を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

図１〜図１１に実施例１に係るソーラー充電器１００を示す。これらの図において、図１はソーラー充電器１００の使用状態を示す斜視図、図２は図１のソーラー充電器１００の外観を示す斜視図、図３は図２のソーラー充電器１００を裏面側から見た斜視図、図４は図３のソーラー充電器１００でソーラーモジュール７０を開いた状態を示す斜視図、図５は図４のソーラー充電器１００を表面側から見た斜視図、図６は図２のソーラー充電器１００を示す７面図であり、図６（ａ）は左側面図、図６（ｂ）は平面図、図６（ｃ）は右側面図、図６（ｄ）は裏面図、図６（ｅ）は図６（ｂ）の縦断面図、図６（ｆ）は正面図、図６（ｇ）は背面図、図７は図２のソーラー充電器１００に電池駆動機器５０を挿入する状態を示す断面図、図８は図７のソーラー充電器１００に電池駆動機器５０を挿入した状態を示す断面図、図９は図８のソーラー充電器１００で電池駆動機器５０を充電する状態を示す模式回路図、図１０はソーラー充電器１００を水平姿勢とした状態で送電コイルが誘導コイル５１と近接する様子を示す模式図、図１１は変形例に係るソーラー充電器１００の外観を示す斜視図、図１２は他の変形例に係るソーラー充電器３００を示す断面図、図１３は図２のソーラー充電器１００を無接点式充電台１０に載置して充電する状態を示す斜視図、図１４は無接点式充電台１０を示す斜視図、図１５は図１４の無接点式充電台１０の回路図を、それぞれ示している。

このソーラー充電器１００は、図１に示すように電池駆動機器５０を収納する収納ケース型に形成しており、固定具３１を備えることでバッグＢＧなどに吊り下げ状態に装着できる。またソーラー充電器１００はソーラーモジュール７０を備えており、ソーラーモジュール７０で太陽光を受光して発電し、このエネルギーを内蔵された二次電池４３に蓄電することが可能であり、収納ケースに収納された電池駆動機器５０を充電できる。また、固定具３１を用いてバッグやバックパック、ベルトなど、日中太陽光を受光できる部位に固定しておくことで、太陽光エネルギーを蓄電できる。なお固定具は、ストラップ状としてもよく、携帯電話やデジタルカメラなどの電池駆動機器５０に接続しておくことも可能である。また固定具を用いなくとも、例えば車のダッシュボードなどに日中放置しておけば、同様に太陽光で充電できる。さらにソーラー充電器１００は、コネクタなどの接点の接続を要しない無接点充電であるため、ユーザは単に収納ケース内に電池駆動機器５０を収納すればよく、使い勝手に優れる。しかも、電池駆動機器５０を表裏いずれの向きで収納ケースに収納しても充電できるようにすることで、さらに使い勝手が向上する。なお、充電対象の電池駆動機器５０として、電池駆動機器を駆動するパック電池とすることもできる。この意味で本明細書において電池駆動機器には、パック電池も含める意味で使用する。

以下、図１〜図１０に基づいて詳細に説明する。このソーラー充電器１００は、図２〜図８等に示すように、対向する第一主面と第二主面とを備える収納部３２と、収納部３２の第一主面から第二主面にかけて外面を被覆するカバー部３３と、カバー部３３に固定されたソーラーモジュール７０とを備える。収納部３２は一端を開口した有底の箱形で、ここに充電対象の電池駆動機器５０を収納することができる。また、収納部３２に収納された電池駆動機器５０を磁気誘導作用で無接点充電するために、充電回路を備えている。具体的には、図９の回路図に示すように、収納部３２の第一主面に固定された第一コイル４１と、第一主面と対向する第二主面に固定された第二コイル４２と、収納部３２の底面に配置された二次電池４３と、ソーラーモジュール７０で発電された電力を、二次電池４３に充電するための第一充電回路４４と、第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれが、収納部３２に収納された電池駆動機器５０に備えられた誘導コイル５１と近接しているかを判別するための検出手段４５と、検出手段４５で判別された、第一コイル４１又は第二コイル４２のいずれか電池駆動機器５０の誘導コイル５１と近接している方を、該誘導コイル５１と電磁結合させて、二次電池４３に蓄えられた電力でもって、収納部３２に収納された電池駆動機器５０を無接点充電するための第二充電回路４６とを備えている。
（電池駆動機器５０）

収納部３２に収納される電池駆動機器５０は、二次電池４３で充電可能な内蔵電池５２を内蔵している。この電池駆動機器５０は、収納部３２に収納可能な大きさと外形を有している。このような電池駆動機器５０には、好ましくは携帯型の電池駆動機器５０が利用でき、例えばデジタルカメラや携帯電話などに好適に利用できる。これらの電池駆動機器５０は、誘導コイル５１を備えている。誘導コイル５１は、好ましくは図７、図８等に示すように着脱式の電池パックに内蔵されている。また誘導コイル５１は、可能な限り電池駆動機器５０の表面に近い位置に配置される。これによって電池駆動機器５０を無接点充電する際、ソーラー充電器１００側の送電コイルである第一コイル４１又は第二コイル４２と、誘導コイル５１との距離を極力短くでき、電磁結合効率を向上できる。また電池駆動機器５０は、電池駆動機器５０を駆動する電池パックの内蔵電池５２に近接して誘導コイル５１が設けられており、この誘導コイル５１で受電した電力エネルギーでもって内蔵電池５２を充電できるよう、機器側充電回路５４を備えている。また電池駆動機器５０は、デジタルカメラや携帯電話に限られるものでなく、ＩＣレコーダ、携帯音楽プレーヤ、携帯型ゲーム機、ゲーム機用のコントローラ、腕時計、テレビやレコーダのリモコン、懐中電灯等の携帯機器、あるいは外部に接続される携帯機器を充電する緊急充電器にも適用できる。なお内蔵電池５２とは、必ずしも電池駆動機器５０の内部に交換不可能な態様で内蔵されている必要はなく、電池パックのように交換可能とした態様を含む意味で使用する。
（収納部３２）

電池駆動機器５０を収納する収納部３２は、可撓性を有する部材で構成する。好ましくは、カバー部３３と同じ材質で収納部３２も構成する。このように収納部３２に可撓性を持たせることで、種々の大きさ、特に厚さの異なる電池駆動機器５０に対応できる。特に電池駆動機器はサイズが異なるため、電池駆動機器に応じて収納ケースを個別に設計し直すこととなると、製造コストが高騰する問題があるが、種々の大きさに対応可能な収納部とすることで、収納ケースを共通化できる利点が得られる。

また、可撓性を有する収納部３２は、電磁結合効率の改善にも寄与する。すなわち、図１０に示すようにソーラー充電器１００を水平に置いた姿勢で、収納部３２が自重であるいは自然に、第一主面と第二主面が近接する方向に変形する。このため、特に薄型の電池駆動機器５０Ｂを収納する場合は、電池駆動機器５０と第一主面、第二主面との距離が短くなる結果、図の例では上面側に位置する第一コイル４１と誘導コイル５１との電磁結合の効率が改善され、効率よく充電できる利点が得られる。

また一方で、収納部３２に収納する電池駆動機器５０の厚さが厚い場合は、図７等に示すように、収納部３２に収納された電池駆動機器５０と主面とが密接する結果、第一コイル４１又は第二コイル４２と誘導コイル５１との電磁結合効率を高い状態に維持できる。
（カバー部３３）

ソーラー充電器１００の外形を構成するカバー部３３は、２つ折りにして収納部３２の第一主面と第二主面とを挟み込むように配置される。図４、図５等に示す例では、収納部３２の第一主面に固定され、第二主面とは着脱式とされている。この結果、カバー部３３をほぼ平面状に展開することができる。このようにカバー部３３を展開することで、図２のような通常状態と比べ、ソーラーモジュール７０で太陽光を受光できる面積を２倍にできる。

このカバー部３３は、合成皮革やプラスチックシートなど、柔軟性、可撓性を有する素材で構成する。これにより、様々な大きさの電池駆動機器５０を収納し易くでき、電池駆動機器５０の収納ケースとして扱いやすくできる。また収納部３２の第二主面とカバー部３３との着脱構造は、面ファスナやホックなど、既知の構造を適宜利用できる。なお以上の例では、カバー部３３と収納部３２とを別部材で構成しているが、カバー部と収納部とを一体的に構成することも可能であることはいうまでもない。
（ソーラーモジュール７０）

ソーラーモジュール７０は、太陽電池セル（ソーラーセル）を基板上に多数配置した太陽電池パネルである。このソーラーモジュール７０は、表面に太陽電池セルを配置した基板と、この基板の両面を被覆する透光性シートと、さらに透光性シートの上からソーラーモジュール７０の上下面を被覆する透光性の保護シートを備える。基板はガラスエポキシ基板等が利用でき、上面を平板状として多数の太陽電池セルを規則的に実装する。太陽電池セルは、シリコン結晶系太陽電池やアモルファスシリコン太陽電池、あるいはハイブリッド型である単結晶シリコンとアモルファスシリコンのヘテロ接合（ＨＩＴ：Heterojunction with Intrinsic Thin layer）等が利用できる。特にＨＩＴは太陽光の受光に際して指向性が少なく、また高変換効率で温度特性にも優れ、設置面積当たりの発電量が高く好ましい。また基板上の太陽電池セルを実装する下地の色は、白色系等明るい色とすることが好ましい。これにより太陽光を太陽電池セルの周囲で反射あるいは乱反射させて、より多くの太陽光を受光でき、発電効率を向上できる。逆に黒色等暗い色とすれば太陽光を吸収し易くなり、発熱が多くなるので好ましくない。

図４の例では、カバー部３３の２面にソーラーモジュール７０を設けている。これにより、上述の通りカバー部３３を広げて平面状に展開した状態では、２枚のソーラーモジュール７０で同時に太陽光を受光でき、発電量をソーラーモジュール１枚のときよりも倍にできる利点が得られる。この例では、２枚のソーラーモジュール７０は同じ大きさのものを使用しているが、異なる大きさのものを使用することもできる。

また、ソーラーモジュールは２枚に限らず、１枚としたり、あるいは３枚以上設けることもできる。一例として変形例に係るソーラー充電器２００を図１１に示す。このソーラー充電器２００では、図示する面においてはソーラーモジュールを設けておらず、この底面側にのみソーラーモジュールを１枚設けている。この構成によって、ソーラーモジュールを設けた面を太陽光に向けて配置することで、充電が可能となる。特に表裏二面にソーラーモジュールを設ける構成においては、図４で示したように展開しない限りは、いずれか一面しか利用できないため、片面のみにソーラーモジュールを設ける構成であっても実用上、２枚のソーラーモジュールと同等の発電エネルギーを得ることができる。半面、展開して発電力を２倍にすることができない。さらに別の変形例として、カバー部の大きさをより大きくして、片面に２枚以上のソーラーモジュールを配置することもできる。
（二次電池４３）

ソーラーモジュール７０で発電された電力は、図９に示すように第一充電回路４４によって二次電池４３に充電される。二次電池４３は、収納部３２の底面に近接するように設けられている。この位置に二次電池４３を配置することで、二次電池４３を設けた位置がソーラー充電器の外部に突出することなく、また収納部３２とカバー部３３との間で構成されるデッドスペースを有効利用して二次電池４３を配置でき、デザイン上、スペース効率の点から好ましい。加えて、二次電池４３はある程度の重量を有することから、収納部３２の底面に重量物である二次電池４３を配置することで、図７、図８に示すように収納部３２を立てた姿勢では収納部３２の底面が下方に引っ張られる状態となって、柔軟性を有する収納部３２が、その反作用により主面同士が互いに引き寄せ合うような状態となって、その結果主面に配置された第一コイル４１、第二コイル４２が、電池駆動機器５０に近付き、密着することとなり、充電時の電磁結合効率が向上されるという利点も得られる。この二次電池４３には、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などが好適に利用できる。

このように、ソーラーモジュール７０で発電した電力エネルギーでもって直接電池駆動機器５０を充電するのでなく、一旦二次電池４３を充電し、この二次電池４３を用いて充電するという間接的な構成を採用することによって、太陽光の光量の変動により不安定になる発電量を、二次電池４３を介在させることで安定化させた上で携帯機器に充電できる利点が得られる。

またこのような二次電池を介在させた充電方法は、一旦ソーラー充電器で二次電池の充電を完了した後、二次電池を放電して携帯機器の充電に切り替える方式とする他、ソーラー充電器から二次電池への充電と、二次電池から携帯機器への充電を同時に、あるいは時分割で行う方式とすることもできる。
（第二充電回路４６）

以上のようにしてソーラーモジュール７０で充電された二次電池４３を用いて、第一コイル４１又は第二コイル４２を送電コイルとして電池駆動機器５０に備えられた誘導コイル５１と電磁結合して、第二充電回路４６が無接点送電を行う。この例では、収納部３２の第一主面と第二主面にそれぞれ、第一コイル４１と第二コイル４２を設けており、いずれか誘導コイル５１と近い方のコイルを送電コイルとして選択して、第二充電回路４６にて無接点充電を行うことができる。なお図の例では、第二充電回路４４と第二充電回路４６とを別部材で構成しているが、これらを一部材としたり、或いは一部の部材を共通化するように構成することもできる。

このように収納部３２の主面にそれぞれ送電コイルを設けることで、いずれの向きに電池駆動機器５０を挿入しても、これを正しく充電できるという利点が得られる。すなわち、無接点充電を行う際には、受電コイルと送電コイルを高い結合効率で電磁結合させるために、両者を極力近付ける必要がある。このため、通常は電池駆動機器の、受電コイルを設けた面を充電台に接触させるように配置する。しかしながら、無接点充電において、電池駆動機器の向きを気にするようにユーザに求めることは、使い勝手を悪くし、正確な位置決めやコネクタの挿抜を要しないとする無接点充電の利点が半減することとなる。特に本実施の形態のような収納ケース型の充電器においては、電池駆動機器を収納する際の向きを気にしなければならないようでは、通常の収納ケースでは天地無用となっていることと比しても、利便性が損なわれる。そこで本実施の形態では、いずれの向きに電池駆動機器５０を収納部３２に対して挿入しても、これを正しく充電できるよう、収納部３２の両面にそれぞれ第一コイル４１、第二コイル４２を設けている。この結果、いずれの姿勢で電池駆動機器５０を挿入しても、第一コイル４１、第二コイル４２の内、電池駆動機器５０の誘導コイル５１と近い側に位置するコイルを送電コイルとして選択することで、適切な無接点充電を可能としている。一方で本実施の形態に係るソーラー充電器１００では、このため第一コイル４１と第二コイル４２のいずれが誘導コイル５１と近いかを判定するための検出手段４５を備えている。
（検出手段４５）

検出手段４５は、充電に先立ち、第一コイル４１と第二コイル４２のいずれのコイルが、収納部３２に収納された電池駆動機器５０の誘導コイル５１と近いか、換言すると結合効率が高いかを検出する。ここでは検出手段４５は、第一コイル４１と第二コイル４２を切り替えて、各コイルを送電コイルとしたときの充電効率をそれぞれ計算し、最も高い充電効率を示したコイルを、送電コイルとして選択する。例えば、第二コイル４２を二次電池４３から切り離すと共に、第一コイル４１を二次電池４３に接続して、この二次電池４３の直流を第二充電回路４６で交流に変換して、第一コイル４１から出力させ、このときの交流変換前の直流電圧値を検出する。次に、第一コイル４１を二次電池４３から切り離し、第二コイル４２を二次電池４３に接続して、同様に二次電池４３の直流を第二充電回路４６で交流に変換して、第二コイル４２から出力させ、このときの交流変換前の直流電圧値を検出する。このようにして得られた直流電圧値の内、低い電圧値を示したコイルを、検出手段４５は送電コイルとして選択する。

なお、検出手段４５が直流電圧値を検出する際に、電池駆動機器５０の満充電チェックを行うこともできる。すなわち、収納部３２に収納された電池駆動機器５０が既に充電されている場合は、これを検出手段４５で検出して、充電を中止する。満充電チェックは、直流電圧値が所定の閾値以下であるかどうかに基づいて行える。例えば、満充電時の直流電圧値の９０％を閾値として設定し、直流電圧値がこれよりも高い場合は、充電を中止することにより、過充電を防止できる。

このようにして、ソーラー充電器１００は太陽電池エネルギーでもって、商用電源のない環境でも電池駆動機器５０を充電できるので、便性が向上する。特に、コイルを２つ備えることで、いずれか近接している方のコイルを利用して充電することで、効率よく充電できる。特に、いずれの向きに電池駆動機器５０を収納しても、効率よく充電でき、例えば充電台での充電のような、決められた姿勢での載置が要求される接点式の充電に比べ、無接点としたことと相俟って、ユーザは単に収納部３２に電池駆動機器５０を収納するのみで充電できるようになり、極めて利便性が高い。また、この充電器を電池駆動機器５０の収納ケースとして利用することで、非使用時に収納ケースに収納したときに充電が行われることとなり、ユーザが充電を意識することなく、勝手に充電を行えるという点でも利便性が高い。

なお、上記の例では第一コイル４１と第二コイル４２の２つのコイルを使用したが、３以上のコイルを配置することも可能である。例えば図１２の変形例に係るソーラー充電器３００の断面図に示すように、左右の主面においてコイル４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂを上下にそれぞれ配置することにより、高さ方向に受電コイルが偏在するような電池駆動機器５０であっても、上述した検出手段４５でもって適切な位置のコイルを検出して、検出されたコイルを用いて充電できる利点が得られる。
（無接点式充電台１０）

さらにソーラー充電器は、太陽光による電力供給のみならず、商用電源等の外部電源を利用した電力供給も利用できる。この際、ソーラー充電器の受電にも、ケーブルを介する充電のみならず、無接点充電を利用できる。このような例を図１３に示す。図１３の例では、無接点式充電台１０上にソーラー充電器１００を載置し、商用電源ＡＣから供給される電力でもって無接点式充電台１０が二次電池４３を無接点で充電し、さらに上記と同様、二次電池４３に蓄電された電力エネルギーでもって収納部３２に収納された電池駆動機器５０を充電する。

このような充電制御においては、検出手段４５がソーラー充電器１００が無接点式充電台１０に載置されたかどうかを検出する。そして載置されたことが検出されると、さらに第一コイル４１と第二コイル４２のいずれが、この載置面２１に内蔵されている電源コイル１１と近接しているかを検出する。そして、検出されたいずれかの近接するコイルを受電コイルとして、無接点式充電台１０から送電される電力を受電して、第一充電回路４４で二次電池４３を充電する。この後の、電池駆動機器５０の充電制御は、上記と同様であるため、詳細説明を省略する。

また二次電池４３の充電に際しては、第一コイル４１又は第二コイル４２は、まず二次電池４３を所定の容量以上に充電するまで、無接点充電台からの電力エネルギーを受電する受電コイルとして機能する。そして二次電池４３の充電終了後には、上述の通り電池駆動機器５０の誘導コイル５１に対して送電コイルとして機能させる。このように、同一のコイルを送電コイル兼用受電コイルとして利用することで、部品点数を減らして低コスト化、構成の簡素化を図ることができ、装置の小型化にも有利となる。

なお検出手段４５は、ソーラー充電と商用電源ＡＣによる充電とが併存する場合に、商用電源ＡＣによる充電を優先するように制御することもできる。すなわち、第一充電回路４４でソーラーパネルによる太陽光発電のエネルギーを二次電池４３に蓄電する充電を行っている最中に、ソーラー充電器１００が無接点式充電台１０に載置されたことを検出手段４５で検出すると、ソーラー充電を中止し、無接点式充電台１０からの充電に切り替える。これによって、より安定的な充電が見込まれる充電方式を選択し、充電の信頼性向上が図られる。あるいは、同時に充電するよう構成しても良い。

図１３に示す無接点式充電台１０は、板状で上面をほぼ平板状の載置面２１としており、ここに載置されるソーラー充電器１００を充電できる。また、無接点式充電台１０に電池駆動機器５０、または電池駆動機器５０から取り外した電池パック等を、直接載置して充電可能としてもよい。また充電対象のソーラー充電器１００等を載置する位置は、例えば固定式として、所定の定位置に載置することで充電可能とする他、フリーポジション式として、任意の位置に載置して充電可能としてもよい。固定式とする場合は、所定の位置にソーラー充電器１００などの充電対象物を位置決めするための位置決め手段を配置する。位置決め手段としては、例えば突起とこの突起を挿入する穴を、無接点式充電台と充電対象物の接触面に設け、これらを嵌合させることによって、所定の位置に充電対象物を配置することができる。この場合は、無接点式充電台に内蔵される電源コイル１１は、位置決め手段で規定される位置において、充電対象物の受電コイルと電磁結合するように設けられる。

一方、フリーポジション式とする場合は、例えば図１４の斜視図及び図１５の回路図に示すように、商用電源ＡＣに接続されて誘導コイル５１に起電力を誘導する電源コイル１１と、この電源コイル１１を内蔵すると共に、上面には電池駆動機器５０を載せる載置面２１を有するケース２０と、このケース２０に内蔵されて、電源コイル１１を載置面２１の内面に沿って移動させる移動機構１３と、載置面２１に載せられる電池駆動機器５０の位置を検出して、移動機構１３を制御して電源コイル１１を電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近させる位置検出制御器１４とを備える。充電台１０は、電源コイル１１と、交流電源１２と、移動機構１３と、位置検出制御器１４とをケース２０に内蔵している。

この充電台１０は、以下の動作で電池駆動機器５０の内蔵電池５２を充電する。
（１）ケース２０の載置面２１に電池駆動機器５０が載せられると、この電池駆動機器５０の位置が位置検出制御器１４で検出される。
（２）電池駆動機器５０の位置を検出した位置検出制御器１４は、移動機構１３を制御して、移動機構１３でもって電源コイル１１を載置面２１に沿って移動させて電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近させる。
（３）誘導コイル５１に接近する電源コイル１１は、誘導コイル５１に電磁結合されて誘導コイル５１に交流電力を搬送する。
（４）電池駆動機器５０は、誘導コイル５１の交流電力を整流して直流に変換し、この直流で内蔵電池５２を充電する。

以上の動作で電池駆動機器５０の内蔵電池５２を充電する充電台１０は、交流電源１２に接続している電源コイル１１をケース２０に内蔵している。電源コイル１１は、ケース２０の載置面２１の下に配設されて、載置面２１に沿って移動するように配設される。電源コイル１１から誘導コイル５１への電力搬送の効率は、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔を狭くして向上できる。好ましくは、電源コイル１１を誘導コイル５１に接近する状態で、電源コイル１１と誘導コイル５１の間隔は７ｍｍ以下とする。したがって、電源コイル１１は、載置面２１の下にあって、できるかぎり載置面２１に接近して配設される。電源コイル１１は、載置面２１の上に載せられる電池駆動機器５０の誘導コイル５１に接近するように移動するので、載置面２１の下面に沿って移動できるように配設される。

本発明に係るソーラー充電器は、携帯電話や携帯型音楽プレーヤ、緊急充電器等を充電するための充電器、特に商用電源が利用不能な場所でも利用可能な携帯可能な充電器として好適に利用できる。

１００、２００、３００…ソーラー充電器
１０…無接点式充電台
１１…電源コイル
１２…交流電源
１３…移動機構
１４…位置検出制御器
２０…ケース
２１…載置面
３１…固定具
３２…収納部
３３…カバー部
４１…第一コイル
４２…第二コイル
４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ…コイル
４３…二次電池
４４…第一充電回路
４５…検出手段
４６…第二充電回路
５０、５０Ｂ…電池駆動機器
５１…誘導コイル
５２…内蔵電池
５４…機器側充電回路
７０…ソーラーモジュール
ＢＧ…バッグ
ＡＣ…商用電源

Claims (8)

1. 誘導コイル(51)を備える電池駆動機器(50)を充電可能なソーラー充電器であって、
   対向する第一主面と第二主面とを備え、一端を開口し、該開口端から充電対象の電池駆動機器(50)を収納するための有底の収納部(32)と、
   前記第一主面に固定された第一コイル(41)と、
   前記収納部(32)の底面に配置された二次電池(43)と、
   前記収納部(32)の第一主面から第二主面にかけて外面を被覆するカバー部(33)と、
   前記カバー部(33)に固定されたソーラーモジュール(70)と、
   前記ソーラーモジュール(70)で発電された電力を、前記二次電池(43)に充電するための第一充電回路(44)と、
   前記誘導コイル(51)と電磁結合させて、前記二次電池(43)に蓄えられた電力でもって、前記収納部(32)に収納された電池駆動機器(50)を磁気誘導作用で充電するための第二充電回路(46)と、
   を備えることを特徴とするソーラー充電器。
2. 請求項１に記載のソーラー充電器であって、さらに、
   前記第二主面に固定された第二コイル(42)と、
   前記第一コイル(41)又は第二コイル(42)のいずれが、前記収納部(32)に収納された電池駆動機器(50)に備えられた誘導コイル(51)と近接しているかを判別するための検出手段(45)と、
   を備えており、
   前記検出手段(45)で判別された、前記第一コイル(41)又は前記第二コイル(42)のいずれか電池駆動機器(50)の誘導コイル(51)と近接している方を、該誘導コイル(51)と電磁結合させて充電するよう構成してなることを特徴とするソーラー充電器。
3. 請求項１又は２に記載のソーラー充電器であって、
   前記収納部(32)が、可撓性を有する部材で構成されてなることを特徴とするソーラー充電器。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載のソーラー充電器であって、
   前記カバー部(33)が前記第一主面に固定され、前記第二主面とは着脱式とされており、
   前記カバー部(33)を略平面状に展開可能に構成してなることを特徴とするソーラー充電器。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載のソーラー充電器であって、
   前記検出手段(45)が、載置面(21)を略平板状とし、該載置面(21)に載置された電池駆動機器(50)に対して無接点充電可能な無接点式充電台(10)にソーラー充電器が載置されたこと、及び前記第一コイル(41)又は第二コイル(42)のいずれが該載置面(21)に内蔵されている電源コイル(11)と近接しているかを検出し、
   前記検出手段(45)で検出された前記第一コイル(41)又は第二コイル(42)のいずれかを受電コイルとして、前記無接点式充電台(10)から送電される電力を受電して、前記第一充電回路(44)で前記二次電池(43)を充電し、さらに前記第二充電回路(46)で、前記二次電池(43)に蓄えられた電力でもって、前記収納部(32)に収納された電池駆動機器(50)を磁気誘導作用で充電するよう構成してなることを特徴とするソーラー充電器。
6. 請求項５に記載のソーラー充電器であって、
   前記検出手段(45)が、ソーラー充電器が無接点式充電台(10)に載置されたことを検出すると、前記第一充電回路(44)で前記ソーラーモジュール(70)による太陽光発電のエネルギーを前記二次電池(43)に蓄電する充電を中止し、前記無接点式充電台(10)からの充電に切り替えるよう構成してなることを特徴とするソーラー充電器。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載のソーラー充電器であって、
   前記検出手段(45)が、電池駆動機器(50)の残容量に基づき、所定値以上の残容量を有する場合には充電を中止するよう構成してなることを特徴とするソーラー充電器。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載のソーラー充電器であって、
   前記検出手段(45)が、前記ソーラー充電器が無接点充電台に載置されたことを検出すると共に、
   前記ソーラー充電器が無接点充電台に載置された状態で、前記第一コイル(41)及び第二コイル(42)の内、前記無接点充電台の電源コイル(11)と近いコイルを判定し、
   該判定されたコイルを受電コイルとして、前記電源コイル(11)と電磁結合させて、前記電源コイル(11)から送電される電気エネルギーを受電し、前記第一充電回路(44)でもって前記二次電池(43)を充電可能に構成してなることを特徴とするソーラー充電器。

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