JP2015027142A - 非接触充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電時における電子機器の姿勢の自由度を高めることができる非接触充電装置を提供する。【解決手段】受電コイル１４を有する電子機器４を非接触で充電するための非接触充電装置２であって、第１の部材６と、第１の部材６に設けられ、且つ、電子機器４の受電コイル１４に対して非接触で電力を供給するための送電コイル２８を有する送電部２６と、第１の部材６に取り付け可能であり、且つ、受電コイル１４と送電コイル２８とが対向するように、送電部２６との間で電子機器４を挟み込むための第２の部材８と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、受電コイルを有する電子機器を非接触（ワイヤレス）で充電するための非接触充電装置に関する。

近年、携帯電話機又はスマートフォン等の電子機器に対して非接触で充電するための非接触充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の非接触充電装置は、送電コイルが内蔵された充電パッドを備えている。この充電パッドは、例えば机の天板上に水平に載置される。また、電子機器の内部には、受電コイル及び二次電池が設けられている。

電子機器の充電を行う際には、送電コイルと受電コイルとが対向するようにして、電子機器を充電パッド上に水平姿勢（すなわち、地面に対して水平な姿勢）で載置する。この状態で、送電コイルと受電コイルとの間に電磁誘導を生じさせることによって、送電コイルから受電コイルに電力が伝送される。受電コイルで発生した電力は、電子機器の二次電池に充電される。

特開２０１２−４４７３５号公報

しかしながら、上述した従来の非接触充電装置では、次のような課題が生じる。上述したように、電子機器の充電を行う際には、電子機器を充電パッド上に水平姿勢で載置する必要がある。そのため、充電パッドと電子機器との間に異物（例えば、埃、紙片及び金属片等）が挟み込まれ易くなる。充電パッドと電子機器との間に異物が挟み込まれた場合には、送電コイルから受電コイルへの電力の伝送効率が低下するという課題が生じる。なお、充電パッドと電子機器との間に金属製の異物が挟み込まれた場合には、電力の伝送効率が低下するだけでなく、電磁誘導によって異物が発熱するという課題が生じる。

本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、充電時における電子機器の姿勢の自由度を高めることができる非接触充電装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る非接触充電装置は、受電コイルを有する電子機器を非接触で充電するための非接触充電装置であって、第１の部材と、前記第１の部材に設けられ、且つ、前記電子機器の前記受電コイルに対して非接触で電力を供給するための送電コイルを有する送電部と、前記第１の部材に取り付け可能であり、且つ、前記受電コイルと前記送電コイルとが対向するように、前記送電部との間で前記電子機器を挟み込むための第２の部材と、を備える。

本態様によれば、電子機器を充電する際には、電子機器は、第２の部材と送電部との間に挟み込まれる。これにより、例えば、電子機器を垂直姿勢、傾斜姿勢又は水平姿勢等の任意の姿勢に保ちながら電子機器の充電を行うことができ、充電時における電子機器の姿勢の自由度を高めることができる。その結果、電子機器と送電部との間に異物が挟み込まれ難くなるので、送電コイルから受電コイルへの電力の伝送効率を高めることができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、さらに、前記第１の部材と前記送電部との間に設けられ、且つ、前記送電部を前記電子機器に押し当てるための弾性部材を備えるように構成してもよい。

本態様によれば、送電部を電子機器に押し当てるための弾性部材を備えているので、第２の部材と送電部との間に電子機器をより安定的に挟み込むことができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、さらに、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に設けられたフック部と、前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に設けられ、且つ、前記フック部が引っ掛かり可能な受け部と、を備え、前記フック部が前記受け部に引っ掛かることにより、前記第１の部材と前記第２の部材とが相互にロックされるように構成してもよい。

本態様によれば、フック部が受け部に引っ掛かることにより第１の部材と第２の部材とが相互にロックされるので、電子機器を充電している際に、第２の部材が第１の部材から外れるのを抑制することができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、前記第２の部材には開口部が設けられており、前記電子機器が前記送電部と前記第２の部材との間に挟み込まれた際に、前記電子機器の少なくとも一部が前記開口部を通して外部に露出されるように構成してもよい。

本態様によれば、第２の部材には開口部が設けられているので、電子機器を充電している際に、ユーザは、開口部を通して電子機器の操作等を行うことができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、さらに、前記第２の部材に設けられ、且つ、前記第１の部材側に延びるガイド部と、前記第１の部材に設けられ、且つ、前記ガイド部がスライド可能に装着されるレール部と、を備えるように構成してもよい。

本態様によれば、ガイド部がレール部にスライド可能に装着されることにより、第２の部材を第１の部材に対してスムーズにスライドさせることができる。これにより、第２の部材の第１の部材に対する取り付け又は取り外しを容易に行うことができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、前記第２の部材には、前記送電部と前記第２の部材との間に挟み込まれた前記電子機器を支持するための支持部が設けられているように構成してもよい。

本態様によれば、第２の部材には支持部が設けられているので、支持部により電子機器を支持することができる。

例えば、本発明の一態様に係る非接触充電装置において、前記支持部には、異物を外部に排出するためのスリット部が設けられているように構成してもよい。

本態様によれば、支持部にはスリット部が設けられているので、支持部に異物が入り込んだ場合であっても、スリット部を通して異物を外部に排出することができる。

本発明の一態様に係る非接触充電装置によれば、充電時における電子機器の姿勢の自由度を高めることができる。

実施の形態１に係る非接触充電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係る非接触充電装置を分解した状態を示す分解斜視図である。 第１の部材の背面側を示す斜視図である。 第２の部材の背面側を示す斜視図である。 第２の部材の支持部を下方より見た状態を示す要部斜視図である。 実施の形態１に係る非接触充電装置を用いて電子機器を充電する前の状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る非接触充電装置を用いて電子機器を充電している状態を示す斜視図である。 図７中のＡ−Ａ線により切断した非接触充電装置及び電子機器の断面図である。 実施の形態２に係る非接触充電装置を設置する前の状態を示す斜視図である。 実施の形態３に係る非接触充電装置を設置した状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
［非接触充電装置の全体構成］
まず、図１及び図２を参照しながら、実施の形態１に係る非接触充電装置の全体構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る非接触充電装置の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る非接触充電装置を分解した状態を示す分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、非接触充電装置２は、電子機器４に対して非接触で充電するための充電装置である。非接触充電装置２は、第１の部材６及び第２の部材８を備えている。第２の部材８は、第１の部材６の前面に着脱自在に取り付けられる。第１の部材６及び第２の部材８はそれぞれ、例えば樹脂等で形成されている。第１の部材６及び第２の部材８の各々の構成については後述する。

［電子機器の構成］
図２に示すように、電子機器４は、例えばスマートフォンである。電子機器４の前面には、タッチパネル１０が設けられている。タッチパネル１０には、例えば、アプリケーションを起動するためのアイコン１２が複数個表示される。

さらに、後述する図６に示すように、電子機器４の内部には、受電コイル１４及び二次電池１６が設けられている。受電コイル１４は、例えば、銅線等の金属ワイヤが平面状に巻回された、いわゆるスパイラルコイル等で構成されている。二次電池１６は、例えば、充電及び放電が可能なリチウムイオン電池等で構成されている。

［第１の部材の構成］
次に、図１〜図３を参照しながら、第１の部材６の構成について説明する。図３は、第１の部材の背面側を示す斜視図である。

図１〜図３に示すように、第１の部材６は、矩形状のプレート状に構成されている。第１の部材６の前面（すなわち、第２の部材８が取り付けられる側の面）には、矩形状の凹部１８が設けられている。凹部１８の大きさは、例えば、電子機器４が凹部１８に入り込むことが可能な大きさに構成されている。第１の部材６の前面における上端部には、第２の部材８側に延びるフック部２０が設けられている。

図２に示すように、凹部１８には、複数のレール部２２が設けられている。複数のレール部２２の各々は、凹部１８の深さ方向（すなわち、第１の部材６から第２の部材８に向かう方向）に直線状に延びている。レール部２２は、例えば、凹部１８の一方の側部１８ａに１箇所、凹部１８の他方の側部１８ｂに２箇所配置されている。

図２及び図３に示すように、凹部１８には、さらに、複数のコイルバネ２４（複数のコイルバネ２４の各々は弾性部材を構成する）が取り付けられている。複数のコイルバネ２４の各々は、第１の部材６から第２の部材８に向かう方向に延びている。複数のコイルバネ２４の各々の先端部には、送電部２６が取り付けられている。

送電部２６は円板状に構成されており、その内部には、送電コイル２８が設けられている。送電コイル２８は、例えば、銅線等の金属ワイヤが平面状に巻回された、いわゆるスパイラルコイル等で構成されている。送電部２６は、複数のコイルバネ２４によって、第２の部材８側に付勢されている。

第１の部材６には、さらに、送電回路（図示せず）が設けられている。送電回路は、インバータ回路等を含んでおり、送電コイル２８に所定の交流電力を供給する。なお、送電回路は、ＡＣアダプタ（図示せず）を介して商用電源と電気的に接続されている。

なお、後述する図６〜図８に示すように、第１の部材６は、例えば、地面に対して垂直に延びる壁面４０に取り付けられる。第１の部材６の取り付けには、例えば、粘着テープ、ネジ又は磁石等を用いることができる。

［第２の部材の構成］
次に、図１、図２、図４及び図５を参照しながら、第２の部材８の構成について説明する。図４は、第２の部材の背面側を示す斜視図である。図５は、第２の部材の支持部を下方より見た状態を示す要部斜視図である。

図１、図２及び図４に示すように、第２の部材８は、矩形状の枠状に構成されている。すなわち、第２の部材８には、その厚み方向に貫通する矩形状の開口部８ａが設けられている。なお、開口部８ａの大きさは、電子機器４の大きさよりも小さく構成されている。

第２の部材８の上端面には、受け部３０が設けられている。受け部３０の形状は、第１の部材６のフック部２０の先端部の形状に対応した凹形状に構成されている。これにより、受け部３０には、フック部２０の先端部が着脱自在に引っ掛かり可能である。フック部２０の先端部が受け部３０に引っ掛かることにより、第１の部材６と第２の部材８とが相互にロックされる。

図２及び図４に示すように、第２の部材８には、複数のガイド部３２が設けられている。複数のガイド部３２の各々は、第２の部材８の厚み方向（すなわち、第２の部材８から第１の部材６に向かう方向）に延びている。複数のガイド部３２はそれぞれ、上述した複数のレール部２２に対応して配置されている。すなわち、ガイド部３２は、例えば、第２の部材８の一方の側部８ｂに１箇所、第２の部材８の他方の側部８ｃに２箇所配置されている。複数のガイド部３２はそれぞれ、対応するレール部２２にスライド可能に装着される。これにより、第２の部材８の第１の部材６に対する移動方向が規制され、第２の部材８は、第１の部材６に対して近付く方向又は離隔する方向にスライドされる。

図４及び図５に示すように、第２の部材８の下端部には、垂直姿勢（すなわち、地面に対して垂直な姿勢）の電子機器４を下方より支持するための支持部３４が設けられている。支持部３４は、断面Ｌ字状に構成されている。すなわち、支持部３４は、第２の部材８の下端部から第２の部材８の厚み方向に延びる第１の部分３４ａと、第１の部分３４ａの先端部から第１の部分３４ａに対して垂直に延びる第２の部分３４ｂと、を有している。

第１の部分３４ａには、直線状に延びる複数のスリット部３６が設けられている。複数のスリット部３６は、互いに平行に配置されている。なお、複数のスリット部３６の各々の大きさは、例えば、硬貨（図示せず）が通過可能な大きさに設定されている。

第２の部分３４ｂには、円弧状の切り欠き部３８が設けられている。この切り欠き部３８は、後述するように第２の部材８を第１の部材６に取り付けた際に、送電部２６が第２の部分３４ｂに当たらないように送電部２６を逃がすためのものである。

［電子機器の充電手順］
次に、図６〜図８をも参照しながら、上述した非接触充電装置２を用いて電子機器４を充電する手順について説明する。図６は、実施の形態１に係る非接触充電装置を用いて電子機器を充電する前の状態を示す斜視図である。図７は、実施の形態１に係る非接触充電装置を用いて電子機器を充電している状態を示す斜視図である。図８は、図７中のＡ−Ａ線により切断した非接触充電装置及び電子機器の断面図である。

本実施の形態では、第１の部材６が地面に対して垂直に延びる壁面４０に取り付けられている場合について説明する。まず、図６に示すように、ユーザは、電子機器４の前面が第２の部材８の開口部８ａ側を向くようにして、電子機器４を垂直姿勢で第２の部材８の支持部３４に支持させる。このとき、第１の部分３４ａは、電子機器４が落下しないように電子機器４を下方より支持し、第２の部分３４ｂは、電子機器４が第１の部材６側に倒れないように電子機器４の背面（すなわち、タッチパネル１０が設けられた面とは反対側の面）を支持する。

その後、ユーザは、複数のガイド部３２がそれぞれ対応するレール部２２に装着されるようにして、第２の部材８を第１の部材６に取り付ける。その後、ユーザが第２の部材８を第１の部材６側に押し込むことによって、第２の部材８が第１の部材６に対して近付く方向にスライドされる。このとき、図７及び図８に示すように、フック部２０の先端部が受け部３０に引っ掛かることにより、第１の部材６と第２の部材８とが相互にロックされる。第１の部材６と第２の部材８とが相互にロックされた状態では、第２の部材８が第１の部材６に対してスライドされるのが規制される。

図８に示すように、第２の部材８が第１の部材６に取り付けられた状態では、受電コイル１４と送電コイル２８とが対向するようにして、電子機器４の一部が凹部１８に入り込むようになる。このとき、電子機器４の背面は、送電部２６を複数のコイルバネ２４の弾性復元力に抗して押し込むようになる。これにより、送電部２６は、複数のコイルバネ２４の弾性復元力によって、電子機器４の背面に押し当てられる。その結果、電子機器４は、第２の部材８と送電部２６との間に挟み込まれるようになる。

この状態で、第１の部材６に設けられた送電回路（図示せず）から送電コイル２８に所定の交流電力が供給されることにより、受電コイル１４と送電コイル２８との間で電磁誘導が生じ、送電コイル２８からの電力が受電コイル１４に伝送される。受電コイル１４で発生した交流電力は、電子機器４の内部に設けられた整流器（図示せず）で直流電力に整流された後に、二次電池１６に充電される。なお、電子機器４の充電は、例えば、非接触充電の標準規格Ｑｉ（チー）に準拠した非接触充電モジュールによって実現される。

図７に示すように、第２の部材８が第１の部材６に取り付けられた状態では、電子機器４のタッチパネル１０の少なくとも一部が第２の部材８の開口部８ａを介して外部に露出される。これにより、図８に示すように、ユーザは、電子機器４を充電している際に、第２の部材８の開口部８ａを通してタッチパネル１０に表示されたアイコン１２等を指４２で操作することができる。

あるいは、電子機器４のタッチパネル１０にデジタル時計を表示させておくことにより、ユーザは、第２の部材８の開口部８ａを通してタッチパネル１０に表示されたデジタル時計を見ることができ、電子機器４を壁掛け時計として利用することもできる。

なお、例えば硬貨等の異物（図示せず）が支持部３４に入り込んだ場合であっても、この異物は、複数のスリット部３６を通して非接触充電装置２の外部に排出される。

電子機器４の充電が完了した際には、ユーザは、フック部２０を受け部３０から引き離しながら、第２の部材８を第１の部材６に対して離隔する方向にスライドさせる。これにより、第２の部材８が第１の部材６から取り外されるので、電子機器４を外部に取り出すことができる。

なお、本実施の形態では、第１の部材６を壁面４０に取り付けたが、第２の部材８を壁面４０に取り付けることもできる。

［効果］
次に、本実施の形態の非接触充電装置２により得られる効果について説明する。上述したように、電子機器４を充電する際には、電子機器４は、第２の部材８と送電部２６との間に挟み込まれる。これにより、例えば、本実施の形態のように第１の部材６を壁面４０に取り付けることによって、電子機器４を垂直姿勢に保ちながら電子機器４の充電を行うことができ、充電時における電子機器４の姿勢の自由度を高めることができる。その結果、電子機器４と送電部２６との間に異物が挟み込まれ難くなるので、送電コイル２８から受電コイル１４への電力の伝送効率を高めることができる。

（実施の形態２）
次に、図９を参照しながら、実施の形態２に係る非接触充電装置の構成について説明する。図９は、実施の形態２に係る非接触充電装置を設置する前の状態を示す斜視図である。なお、以下の各実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、本実施の形態の非接触充電装置２では、第１の部材６は、地面に対して水平に延びる机の天板４４に設けられた取付凹部４６に埋め込まれる。取付凹部４６の形状は、第１の部材６の形状に対応した形状に構成されている。第１の部材６が取付凹部４６に埋め込まれた状態では、第２の部材８が天板４４の上側に突出されるようになる。

従って、本実施の形態の非接触充電装置２では、電子機器４を水平姿勢に保ちながら電子機器４の充電を行うことができる。さらに、第１の部材６が取付凹部４６に埋め込まれるので、非接触充電装置２の天板４４からの突出量を小さく抑えることができる。これにより、ユーザが天板４４上で作業を行う際に、非接触充電装置２が作業の邪魔になるのを抑制することができる。

なお、天板４４に取付凹部４６を設けることなく、非接触充電装置２を単に天板４４上に設置することが可能であるのは言うまでも無い。

（実施の形態３）
次に、図１０を参照しながら、実施の形態３に係る非接触充電装置の構成について説明する。図１０は、実施の形態３に係る非接触充電装置を設置した状態を示す図である。

図１０に示すように、本実施の形態の非接触充電装置２Ａでは、第１の部材６Ａの背面（すなわち、凹部１８が設けられた面とは反対側の面）には、スタンド４８が着脱自在に取り付けられる。このスタンド４８は、例えばプレート状に構成されており、第１の部材６Ａの背面に対して傾斜するようにして取り付けられる。これにより、非接触充電装置２Ａを地面に対して水平に延びる机の天板５０上に設置した際に、非接触充電装置２Ａは、スタンド４８により天板５０に対して傾斜した状態で支持される。

従って、本実施の形態の非接触充電装置２Ａでは、電子機器４を傾斜姿勢（すなわち、地面に対して傾斜した姿勢）に保ちながら電子機器４の充電を行うことができる。

なお、本実施の形態では、スタンド４８を用いることによって電子機器４を傾斜姿勢に保つように構成したが、このような構成に代えて、例えば次のように構成することもできる。すなわち、上述したスタンド４８を省略するとともに、第１の部材６Ａの背面における四隅にそれぞれゴム製の脚部（図示せず）を取り付けることにより、非接触充電装置２Ａを地面に対して傾斜して延びる斜面上に設置することができる。このような構成によっても、電子機器４を傾斜姿勢に保ちながら電子機器４の充電を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態に係る非接触充電装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態を組み合わせてもよい。

上記各実施の形態では、電子機器をスマートフォンで構成したが、これに限定されず、例えば、携帯電話機、タブレット端末、デジタルカメラ又は電気シェーバー等の各種電子機器で構成することもできる。

上記各実施の形態では、第１の部材にフック部を設け、第２の部材に受け部を設けたが、これとは反対に、第１の部材に受け部を設け、第２の部材にフック部を設けることもできる。

上記各実施の形態では、弾性部材をコイルバネで構成したが、これに限定されず、例えば、コイルバネ以外の各種バネ又は弾性変形可能なゴム部材等で構成することもできる。

本発明は、受電コイルを有する電子機器を非接触で充電するための非接触充電装置として適用することができる。

２，２Ａ 非接触充電装置
４ 電子機器
６，６Ａ 第１の部材
８ 第２の部材
８ａ 開口部
８ｂ，８ｃ，１８ａ，１８ｂ 側部
１０ タッチパネル
１２ アイコン
１４ 受電コイル
１６ 二次電池
１８ 凹部
２０ フック部
２２ レール部
２４ コイルバネ
２６ 送電部
２８ 送電コイル
３０ 受け部
３２ ガイド部
３４ 支持部
３４ａ 第１の部分
３４ｂ 第２の部分
３６ スリット部
３８ 切り欠き部
４０ 壁面
４２ 指
４４，５０ 天板
４６ 取付凹部
４８ スタンド

Claims (7)

1. 受電コイルを有する電子機器を非接触で充電するための非接触充電装置であって、
   第１の部材と、
   前記第１の部材に設けられ、且つ、前記電子機器の前記受電コイルに対して非接触で電力を供給するための送電コイルを有する送電部と、
   前記第１の部材に取り付け可能であり、且つ、前記受電コイルと前記送電コイルとが対向するように、前記送電部との間で前記電子機器を挟み込むための第２の部材と、を備える
   非接触充電装置。
2. さらに、前記第１の部材と前記送電部との間に設けられ、且つ、前記送電部を前記電子機器に押し当てるための弾性部材を備える
   請求項１に記載の非接触充電装置。
3. さらに、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に設けられたフック部と、
   前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に設けられ、且つ、前記フック部が引っ掛かり可能な受け部と、を備え、
   前記フック部が前記受け部に引っ掛かることにより、前記第１の部材と前記第２の部材とが相互にロックされる
   請求項１又は２に記載の非接触充電装置。
4. 前記第２の部材には開口部が設けられており、
   前記電子機器が前記送電部と前記第２の部材との間に挟み込まれた際に、前記電子機器の少なくとも一部が前記開口部を通して外部に露出される
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触充電装置。
5. さらに、前記第２の部材に設けられ、且つ、前記第１の部材側に延びるガイド部と、
   前記第１の部材に設けられ、且つ、前記ガイド部がスライド可能に装着されるレール部と、を備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触充電装置。
6. 前記第２の部材には、前記送電部と前記第２の部材との間に挟み込まれた前記電子機器を支持するための支持部が設けられている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触充電装置。
7. 前記支持部には、異物を外部に排出するためのスリット部が設けられている
   請求項６に記載の非接触充電装置。

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