JP2020074663A - 充電スタンドおよび電気機器ユニット - Google Patents

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Tadanobu Kitagawa
忠伸 北川
誠一 岩尾
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誠一 岩尾
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Norihiro Iwamura
則宏 岩村
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Mami Tsutsui
真美 筒井
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Abstract

【課題】電気機器または設置台(充電スタンド)に付着している水分が蒸発しやすい電気機器ユニットを提供する。【解決手段】充電スタンド８０は電気機器１０に電力を供給する１次電力供給部１１１と、電気機器１０が挿入される挿入空間を含み、挿入空間に挿入された電気機器１０を支持する支持部８４とを備える。支持部８４は挿入空間に挿入された電気機器１０の底面２７Ａの下方に空間が形成され、電気機器１０の底面２７Ａが電気機器１０の底面２７Ａの下方に存在する他の物体と接触しないように電気機器１０を支持する構造を備える。１次電力供給部１１１は支持部８４に設けられる。支持部８４は電気機器１０に形成される凸部２３Ａに対応する凹部８４Ｂ、または、電気機器１０に形成される凹部に対応する凸部を備える。【選択図】図１８

Description

本発明は電気機器を充電する充電スタンド、ならびに、電気機器および充電スタンドを備える電気機器ユニットに関する。
従来の電気機器ユニットの一例として、電動歯ブラシおよびその充電スタンドが知られている。特許文献１はその一例を開示している。特許文献１の電気機器ユニットによれば、電動歯ブラシは、充電スタンドのアームに囲まれる空間を通して設置台に載せられる。充電スタンドは、非接触電力伝送により電動歯ブラシに電力を伝送する。これにより、電動歯ブラシに内蔵されている充電池が充電される。
特開平７−３２０９６４号公報
しかし、特許文献１の電気機器ユニットによれば、電動歯ブラシが設置台に載せられた場合、電動歯ブラシの底面と設置台との間に存在する水分が蒸発しにくい。なお、ここでは小型の電気機器の一例として電動歯ブラシを取り上げ、その課題について言及しているが、電気かみそり等の他の電気機器においても同様の課題が生じ得る。
本発明の目的は、電気機器または設置台(充電スタンド)に付着している水分が蒸発しやすい電気機器ユニットを提供することである。
本発明に関する充電スタンドは電気機器に電力を供給する１次電力供給部と、前記電気機器が挿入される挿入空間を含み、前記挿入空間に挿入された前記電気機器を支持する支持部とを備え、前記支持部は前記挿入空間に挿入された前記電気機器の底面の下方に空間が形成され、前記電気機器の底面が前記電気機器の底面の下方に存在する他の物体と接触しないように前記電気機器を支持する構造を備え、前記１次電力供給部は前記支持部に設けられ、前記支持部は前記電気機器に形成される凸部に対応する凹部、または、前記電気機器に形成される凹部に対応する凸部を備える。
本発明に関する電気機器ユニットは前記充電スタンドと、前記充電スタンドに支持される電気機器とを備える。
本発明によれば、電気機器または設置台(充電スタンド)に付着している水分が蒸発しやすくなる。
実施の形態の電気機器ユニットの斜視図。 電動歯ブラシのヘッドが取り外された電気機器ユニットの正面図。 電気機器ユニットの電動歯ブラシの正面図。 電気機器ユニットの電動歯ブラシの側面図。 電気機器ユニットの電動歯ブラシの背面図。 図３の６−６線の断面図。 把持部および下キャップが取り外された電動歯ブラシの側面図。 把持部、上キャップ、下キャップが取り外された電動歯ブラシの正面図。 電気機器ユニットの充電スタンドの正面図。 電気機器ユニットの充電スタンドの側面図。 電気機器ユニットの充電スタンドの背面図。 電気機器ユニットの充電スタンドの平面図。 電気機器ユニットの充電スタンドの底面図。 図９の１４−１４線の断面図。 図１０の１５−１５線の断面図。 支持部の頂面が取り外された充電スタンドの平面図。 台座の底板が取り外された充電スタンドの底面図。 図２の１８−１８線の断面図。 図２の１９−１９線の断面図。 電気機器ユニットの送電コイルと受電部との位置関係を示す模式図。 電気機器ユニットの送電装置のブロック図。 電気機器ユニットの集磁装置および受電装置のブロック図。
(充電スタンド等の形態の例示)
充電スタンドは電気機器に電力を供給する１次電力供給部と、前記電気機器が挿入される挿入空間を含み、前記挿入空間に挿入された前記電気機器を支持する支持部とを備え、前記支持部は前記挿入空間に挿入された前記電気機器の底面の下方に空間が形成され、前記電気機器の底面が前記電気機器の底面の下方に存在する他の物体と接触しないように前記電気機器を支持する構造を備え、前記１次電力供給部は前記支持部に設けられ、前記支持部は前記電気機器に形成される凸部に対応する凹部、または、前記電気機器に形成される凹部に対応する凸部を備える。
前記充電スタンドの一例では、前記支持部の形状は電気機器を挿入可能な環状であり、前記１次電力供給部は送電コイルを含み、前記送電コイルは前記支持部に設けられる。
前記充電スタンドの一例では、前記支持部は指を挿入できる空間が前記電気機器の底面の下方に形成されるように前記電気機器を支持する。
前記充電スタンドの一例では、前記支持部は前記電気機器の姿勢を保持するガイド部を備える。
前記充電スタンドの一例では、前記１次電力供給部に電力を供給する電源線を着脱可能な接続部をさらに備える。
前記充電スタンドの一例では、前記接続部を防水する防水構造をさらに備え、前記電源線は線に繋がる基部、および、前記基部から突出する先端部を含み、前記接続部は前記先端部が挿入される第１接続部、および、前記基部が挿入される第２接続部を含み、前記防水構造は前記第２接続部と前記基部との隙間が前記第１接続部と前記先端部との隙間よりも狭くなるように構成される前記接続部の構造を含む。
前記充電スタンドの一例では、前記支持部は口腔衛生装置または小型電気機器である前記電気機器を支持できるように構成される。
電気機器ユニットは前記充電スタンドと、前記充電スタンドに支持される電気機器とを備える。
前記電気機器ユニットの一例では、前記電気機器は充電池、前記充電池から供給される電力により駆動する駆動部、および、前記充電池に電力を供給する２次電力供給部を備え、前記１次電力供給部および前記２次電力供給部は非接触電力伝送部を構成する。
前記電気機器ユニットの一例では、前記２次電力供給部は前記電気機器における前記支持部に面する部分の内部に配置される。
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
図１〜図１９を参照して、本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１の構成について説明する。
図１に示されるように、本実施の形態の電気機器ユニット１は、電気機器である電動歯ブラシ１０および充電スタンド８０を備えている。
電動歯ブラシ１０は、柱形状の本体２０と、本体２０の駆動部３０(図６参照)の出力軸３１(図２参照)に着脱可能に取り付けられるヘッド１１とを備えている。
図２に示されるように、本体２０は、ケース２１、表示部２４および電源ボタン２５を備えている。ケース２１の内部には、図６に示すように、駆動部３０、電源部４０、基板５０、受電装置６０、および、集磁装置７０が、支持体２９に支持されて収容される。
図３に示されるように、ケース２１は、中空の把持部２２、把持部２２の上部を塞ぐ上キャップ２６、および、把持部２２の下部を塞ぐ下キャップ２７を備えている。把持部２２は、上キャップ２６から下キャップ２７に向かうにつれて外径が小さくなるテーパ形状を有する。図１９に示されるように、把持部２２の幅方向に沿う断面は、略楕円形状を有する。
図４および図５に示されるように、把持部２２の背面には、把持部２２の外方に突出した凸部２３Ａが形成されている。凸部２３Ａは、把持部２２の周方向に延びている。凸部２３Ａは、把持部２２の周方向において不連続に設けられている。把持部２２は、凸部２３Ａよりも下方の部分が充電スタンド８０(図２参照)に支持されたときに、充電スタンド８０の支持部８４に覆われる被支持部２３を有する。被支持部２３は、凸部２３Ａが上端となるように構成されている。
図６に示されるように、上キャップ２６は、表キャップ２６Ａおよび表キャップ２６Ａの内側に重ねられた内キャップ２６Ｂを備える。上キャップ２６は、把持部２２の上部に嵌め込まれる。
図７に示されるように、内キャップ２６Ｂは、下方に突出する円筒形状の連結部２６Ｃを備える。連結部２６Ｃには、孔２６Ｄが形成されている。
図８に示されるように、上キャップ２６の上面には、円盤形状の弾性部材２８Ａが取り付けられており、弾性部材２８Ａから出力軸３１が突出可能に設けられている。
図６に示されるように、上キャップ２６と把持部２２の内周との間には、弾性部材２８Ｂが配設されている。図７に示されるように、弾性部材２８Ｂには、例えばＯリングが用いられる。上キャップ２６は、孔２６Ｄに、支持体２９の外周に形成されるフック２９Ａが嵌め込まれることにより、支持体２９に取り付けられる。
図６に示されるように、下キャップ２７は二重構造を有する。下キャップ２７は、把持部２２の下部に嵌め込まれる。下キャップ２７は、下方からねじＢにより支持体２９に取り付けられている。下キャップ２７と把持部２２の内周との間には、弾性部材２８Ｃが配設されている。弾性部材２８Ｃには、例えばＯリングが用いられる。下キャップ２７と支持体２９の底面との間には、弾性部材２８Ｄが配設されている。
弾性部材２８Ａ〜２８Ｄは、ケース２１の内部に水が浸入すること、および、本体２０の内部の振動がケース２１に伝達されることを抑制する。また、上キャップ２６および下キャップ２７の二重構造により、ケース２１の内部に水が浸入すること、および、本体２０の内部の振動がケース２１に伝達されることが抑制される。
本体２０は、上キャップ２６、駆動部３０、電源部４０、基板５０、および、受電装置６０が取り付けられた支持体２９が、把持部２２の上方から挿入され、把持部２２に下キャップ２７が取り付けられることにより、組み立てられる。
図３に示すように、表示部２４は、使用者が視認可能に本体２０に取り付けられている。表示部２４は、イオン表示部２４Ａ、駆動モード表示部２４Ｂ、残量表示部２４Ｃ、および、充電表示部２４Ｄを含む。各表示部２４Ａ〜２４Ｄは、例えばＬＥＤにより構成されている。
イオン表示部２４Ａは、ヘッド１１にイオンを発生させている旨を点灯により表示する。駆動モード表示部２４Ｂは、ヘッド１１の振動の種類に応じて点灯する。ヘッド１１の振動の種類は、駆動部３０(図６参照)の駆動態様により設定される。残量表示部２４Ｃは、電源部４０の充電池４１(図６参照)の電圧に応じた表示を行う。充電表示部２４Ｄは、充電池４１が充電中である旨を点灯により表示する。
図８に示されるように、各表示部２４Ａ〜２４Ｄは、基板５０に実装されている。図３に示すように、把持部２２は、各表示部２４Ａ〜２４Ｄが点灯したときに露光するように、各表示部２４Ａ〜２４Ｄと対向する部分が光の透過性が高い材料により形成されている。なお、各表示部２４Ａ〜２４Ｄの少なくとも一部が把持部２２の表面から露出するように、把持部２２に孔が形成されていてもよい。
各表示部２４Ａ〜２４Ｄは、被支持部２３とは異なる位置に配置されている。このような構成により、図２に示されるように、本体２０が充電スタンド８０に支持されているときであっても、使用者は各表示部２４Ａ〜２４Ｄを視認できる。特に、充電表示部２４Ｄが視認可能であることにより、使用者は充電中か否かを把握しやすい。
電源ボタン２５は、使用者が操作可能なように本体２０に取り付けられている。電源ボタン２５は、少なくとも一部が把持部２２の表面から露出するように本体２０に取り付けられている。電源ボタン２５が押されたとき、駆動制御部(図示略)が、駆動部３０(図６参照)を、設定されている駆動モードに基づいて制御する。
図６に示されるように、駆動部３０は、出力軸３１がケース２１の上部から突き出るように本体２０に支持されている。駆動部３０には、例えば電動のリニアアクチュエータが用いられる。駆動部３０が駆動するとき、出力軸３１は振動する。これにより、出力軸３１に取り付けられるヘッド１１(図１参照)が振動する。
なお、駆動部３０を電動モータとし、出力軸３１を電動モータの回転軸に対して偏心する偏心軸とする構成も可能である。この場合、電動モータの駆動にともなって偏心軸が振動するため、ヘッド１１(図１参照)を振動させることができる。
電源部４０は、充電池４１を備えている。充電池４１は、例えばリチウムイオン蓄電池である。充電池４１は、上端と下端とを支持体２９に支持される板金４２により支持されている。基板５０は、把持部２２の内周に沿うように、把持部２２の内部に配置されている。電源部４０は、駆動部３０に電力を供給する。
受電装置６０の２次電力供給部である受電部６１は、把持部２２のうちの底面２７Ａ付近に配置されている。受電部６１は、受電コイル６２、および、集磁装置７０の集磁コイル７１を備えている。
受電コイル６２および集磁コイル７１は、ボビン形状の磁性体コア６３に巻回されている。受電コイル６２は、集磁コイル７１の外周に巻回されている。磁性体コア６３は、フェライトに樹脂が取り付けられている。集磁コイル７１と受電コイル６２の間は、絶縁テープが巻かれている。
受電コイル６２と基板５０の素子とは、図７に示すリードフレーム５１により接続されている。リードフレーム５１は、基板５０の下端部に配置され、基板５０を支持する。
図６に示されるように、把持部２２の内部において、上キャップ２６付近に駆動部３０が配置され、下キャップ２７付近に受電コイル６２が配置されている。また、駆動部３０と受電コイル６２との間に、電源部４０が配置されている。
充電スタンド８０は、図９に示されるように、ケース８１、交流電源ＡＣ(図２１参照)を接続するための電源線１２０(図１０参照)が接続される接続部９０(図１０参照)、図１４に示す基板１００および送電装置１１０を備えている。基板１００および送電装置１１０は、ケース８１の内部に収容される。
ケース８１は、家具等に設けられる設置面に設置される台座８２、台座８２の外周部の一部から上方に延びる柱８３、および、柱８３の上端から横方向に突出した支持部８４を備えている。
図１０に示されるように、支持部８４および台座８２は、柱８３に対して同一方向に延びている。このため、支持部８４と台座８２とは対向する。
台座８２は、上方から見た平面視において略円形形状を有している。図１１に示されるように、台座８２は、天板８２Ａおよび底板８２Ｃを備えている。
台座８２の天板８２Ａにより構成される台座８２の頂面８２Ｂは、扁平な形状を有する。これにより、使用者が頂面８２Ｂの汚れを拭き取りやすい。
なお、天板８２Ａを台座８２に着脱可能に取り付けることもできる。この場合、天板８２Ａを取り外すことにより天板８２Ａを水洗いすることもできる。
図１３に示されるように、台座８２の底板８２Ｃにより構成される底面８２Ｄは、扁平な形状を有する。これにより、充電スタンド８０が、各種方向に対する倒れに対し安定して自立することができる。
図１２に示されるように、支持部８４は、高さ方向に延びる孔８４Ａが形成されている。支持部８４は、本体２０(図１参照)が挿入されることが可能な環状の形状を有する。孔８４Ａは、上方から見た平面視において楕円形状を有する。
図１４に示されるように、支持部８４の頂面および孔８４Ａの内周面は一体的に形成されている。このような構成により、支持部８４の頂面および孔８４Ａの内周面が、別部材が組み合わされて形成される場合と比較して、支持部８４の内部に液体が浸入しにくい。
図１９に示されるように、孔８４Ａの楕円形状は、把持部２２の楕円形状に相似する。孔８４Ａの内径は、本体２０の把持部２２のうちの被支持部２３の外径よりも僅かに大きい。このため、孔８４Ａに被支持部２３が挿入されることができる。孔８４Ａおよび被支持部２３は、断面が楕円形状を有するため、本体２０が孔８４Ａの内部において回転することを抑制できる。
図１４に示されるように、孔８４Ａの上側の開口は、上方に向かうにつれて孔８４Ａの内径が広がる緩やかな曲面形状を有する。このような構成により、本体２０(図１８参照)が上方から孔８４Ａに挿入されるときに、本体２０の底面２７Ａ(図１８参照)が孔８４Ａの開口に沿って孔８４Ａの内部に案内される。孔８４Ａの開口には、２つの凹部８４Ｂが形成されている。凹部８４Ｂの上面は、高さ方向と直交する平面形状を有する。
図１８に示されるように、本体２０の凸部２３Ａは、支持部８４の孔８４Ａの上方側の開口の縁に形成される凹部８４Ｂに引っかかる。凹部８４Ｂから台座８２の頂面８２Ｂまでの距離ＬＡは、凸部２３Ａから本体２０の下キャップ２７により形成される底面２７Ａまでの距離ＬＢよりも大きい。このような構成により、本体２０が孔８４Ａに挿入されたとき、本体２０の底面２７Ａと台座８２の頂面８２Ｂとの間には、隙間Ｓが形成される。すなわち、本体２０は、底面２７Ａが台座８２の頂面８２Ｂから浮いた状態で充電スタンド８０に支持される。隙間Ｓの大きさ(頂面８２Ｂからの高さ)は、例えば、１〜３０ｍｍであり、好ましくは１６ｍｍ程度である。
なお、孔８４Ａの開口には、凹部８４Ｂが２つ形成されている。また、孔８４Ａは、楕円形状を有する。このような構成により、本体２０は、充電スタンド８０に対して周方向に１８０度異なる位置で孔８４Ａに挿入されることができる。また、使用者は２つの凹部８４Ｂのいずれに凸部２３Ａを引っかけるかを選択できる。
図１４に示されるように、孔８４Ａの内周には、孔８４Ａの中心軸に向かって突出する２つのガイド部８４Ｃが形成されている。２つのガイド部８４Ｃは、孔８４Ａの中心軸を挟んで反対の位置に形成されている。２つのガイド部８４Ｃは、孔８４Ａの軸方向において互いに異なる位置に形成されている。
このような構成により、孔８４Ａに本体２０(図１８参照)が挿入されているとき、２つのガイド部８４Ｃにより、本体２０(図１８参照)の高さ方向が孔８４Ａの軸方向に平行するように本体２０(図１８参照)の姿勢が保持される。
図１５に示されるように、接続部９０は、柱８３の下部かつ台座８２とは反対側に形成される。接続部９０は、凹部形成を有する。接続部９０の内部には、端子９３が設けられており、端子９３は、電源線１２０の端子(図示略)と接続される。これにより、電源線１２０からの電力を送電装置１１０に供給する。
接続部９０は、防水構造である段差構造を有する。例えば、接続部９０は、ケース８１の表面側の大径部９１、および大径部９１よりも奥側の小径部９２を有する。電源線１２０の接続部９０に挿入される部分は、先端部の小径部１２２、および小径部１２２と連続する大径部１２３を有する。電源線１２０が接続部９０に接続されるとき、小径部１２２は小径部９２に挿入され、大径部１２３は大径部９１に挿入される。
大径部１２３と大径部９１との間に形成される隙間(例えば０〜０．４ｍｍ)は、小径部１２２と小径部９２との間に形成される隙間(例えば１ｍｍ以上)よりも小さくなるように、接続部９０が形成されている。このように接続部９０の防水構造が形成される。
このような構成により、接続部９０の内部に侵入した水は、毛細管現象により小径部９２よりも大径部９１に留まりやすい。これにより、水が端子９３に付着することを抑制できる。
基板１００は、台座８２の内部に配置されている。図１６に示されるように、送電装置１１０の１次電力供給部である送電コイル１１１は、支持部８４に配置されている。
図１７に示されるように、基板１００の素子と送電コイル１１１とは、柱８３の内部を通過するリード線１０１により接続されている。
次に、図２０を参照して、送電コイル１１１と受電部６１との位置関係について説明する。
本体２０が充電スタンド８０に支持されている状態において、送電コイル１１１の軸方向の中心と受電部６１の集磁コイル７１の軸方向の中心は、ずれている。すなわち、充電スタンド８０の軸方向において、集磁コイル７１の中心は、送電コイル１１１の中心よりも下方に位置し、かつ、集磁コイル７１の上端は、送電コイル１１１の下端よりも上方に位置する。
すなわち、充電スタンド８０の軸方向において、集磁コイル７１と送電コイル１１１とは、互いに重複する部分を有するように配置されている。送電コイル１１１の軸方向の中心と受電部６１の集磁コイル７１の軸方向の中心との距離ＬＣは、送電コイル１１１の軸方向の長さの半分以下であることが好ましい。
次に、図２１および図２２を参照して、送電装置１１０および受電装置６０の回路構成について説明する。
送電装置１１０は、電源線１２０および接続部９０を介して交流電源ＡＣに接続される。電源線１２０には、交流電源ＡＣの交流電力を直流電力に変換する電源回路１２１が備えられている。
送電装置１１０は、送電コイル１１１、第１のスイッチング素子１１２Ａ、第２のスイッチング素子１１２Ｂ、コンデンサ１１３Ａ，１１３Ｂ、第１のドライブ回路１１４Ａ、第２のドライブ回路１１４Ｂ、送電制御部１１５、送電共振コンデンサ１１６、電流検出回路１１７、および、電圧検出回路１１８を備えている。
スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂ、コンデンサ１１３Ａ，１１３Ｂ、ドライブ回路１１４Ａ，１１４Ｂ、送電制御部１１５、送電共振コンデンサ１１６、電流検出回路１１７、および、電圧検出回路１１８は、基板１００(図１４参照)に実装される。
第１のスイッチング素子１１２Ａおよび第２のスイッチング素子１１２Ｂは、電源回路１２１により生成された直流電流を送電コイル１１１に供給する。第１のスイッチング素子１１２Ａおよび第２のスイッチング素子１１２Ｂは、互いに直列に接続されている。
第１のスイッチング素子１１２Ａ、および、第２のスイッチング素子１１２Ｂには、例えば電界効果型トランジスタ(ＦＥＴ； Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)が用いられる。この場合、第１のスイッチング素子１１２Ａおよび第２のスイッチング素子１１２Ｂの一方は、ＮチャンネルＦＥＴであり他方はＰチャンネルＦＥＴである。
２つのスイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂにより、ハーフブリッジ回路が構成されている。２つのスイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂには、コンデンサ１１３Ａ，１１３Ｂが接続されている。コンデンサ１１３Ａ，１１３Ｂは、本実施の形態においては同一容量である。
第１のスイッチング素子１１２Ａには、第１のドライブ回路１１４Ａが接続されている。第２のスイッチング素子１１２Ｂには第２のドライブ回路１１４Ｂが接続されている。
送電制御部１１５は、各ドライブ回路１１４Ａ，１１４Ｂから各スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂに供給する電力を制御する。送電制御部１１５は、ＰＷＭ(ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)の指令信号を各ドライブ回路１１４Ａ，１１４Ｂに出力する。各ドライブ回路１１４Ａ，１１４Ｂは、入力されたＰＷＭ信号に基づいた電力を各スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂに供給する。各スイッチング素子１１２Ａ、１１２Ｂに供給された電力により、各スイッチング素子１１２Ａ、１１２Ｂがそれぞれオンとオフとを繰り返すことによって、直流電流から交流電流が生成される。
送電共振コンデンサ１１６は、スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂと送電コイル１１１との間において、スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂおよび送電コイル１１１と直列接続されている。送電共振コンデンサ１１６および送電コイル１１１は、送電共振回路を構成する。スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂに供給される電力の動作周波数より送電共振コンデンサ１１６および送電コイル１１１の送電共振周波数が小さくなるように設定されている。
電流検出回路１１７は、送電装置１１０のグランド側に接続される入力電流を検出するための抵抗１１７Ａ、および、抵抗１１７Ａの両端に発生する電圧を増幅する増幅回路１１７Ｂを備えている。増幅回路１１７Ｂは、電流の大きさを電圧に変換して送電制御部１１５に出力する。
送電共振コンデンサ１１６と送電コイル１１１との間には、送電共振回路の電圧である共振電圧Ｖを検出するための、２つの抵抗から構成される電圧検出回路１１８が接続されている。電圧検出回路１１８は、共振電圧Ｖを送電制御部１１５に出力する。
図２２に示されるように、集磁装置７０は、集磁コイル７１および集磁共振コンデンサ７２を備えている。集磁共振コンデンサ７２は基板５０に実装される。
受電装置６０は、集磁コイル７１と磁気結合する受電コイル６２、ダイオード６４、平滑コンデンサ６５、電流検出回路６６、受電制御部６７、スイッチ６８、タイミング検出回路６９、および、充電表示部２４Ｄを備えている。
ダイオード６４、平滑コンデンサ６５、電流検出回路６６、受電制御部６７、スイッチ６８、および、タイミング検出回路６９は、基板５０(図８参照)に実装される。
図２１に示す送電コイル１１１から発生した交番磁束は、図２２に示す集磁コイル７１に鎖交し、集磁コイル７１に磁気共振により電力が伝送される。集磁コイル７１に伝送された電力は、受電コイル６２に伝送され、受電コイル６２に交番電力を発生させる。
すなわち、送電コイル１１１(図２１参照)は、受電コイル６２に電力を伝送する。送電コイル１１１(図２１参照)および受電部６１は非接触電力伝送部を構成する。受電コイル６２に発生した交番電力は、ダイオード６４により交流電流から直流電流に変換される。
ダイオード６４には、ダイオード６４により変換された直流電流のノイズを低減するための平滑コンデンサ６５、および、ダイオード６４により変換された直流電流が供給される負荷である充電池４１が接続されている。ダイオード６４と充電池４１との間には、スイッチ６８が配置されている。
電流検出回路６６は、受電装置６０のグランド側に接続される入力電流を検出するための抵抗６６Ａ、および、抵抗６６Ａの両端に発生する電圧を増幅する増幅回路６６Ｂを備えている。増幅回路６６Ｂは、電流の大きさを電圧に変換して受電制御部６７に出力する。
受電制御部６７は、スイッチ６８のオンとオフとを切り替える。すなわち、受電制御部６７は、充電池４１への電力の供給の実行と非実行とを切り替える。受電制御部６７は、充電池４１の電圧が所定電圧以上から所定電圧未満になったときにスイッチ６８をオンに切り替える。また、充電池４１の電圧が所定電圧未満から所定電圧以上になったときにスイッチ６８をオフに切り替える。
受電制御部６７は、充電表示部２４Ｄの表示を切り替える。受電制御部６７は、充電池４１への充電が行われているときに充電表示部２４Ｄを点灯させ、充電池４１への充電が行われていないときに充電表示部２４Ｄを点灯させない。
受電制御部６７は、スイッチ６８のオンとオフとを切り替えることにより、送電制御部１１５(図２１参照)と通信を行う。送電制御部１１５(図２１参照)は、受電制御部６７がスイッチ６８を切り替えることにより変化する共振電圧Ｖを、電圧検出回路１１８(図２１参照)により検出する。
タイミング検出回路６９は、受電コイル６２が生成した交番電力の所定期間における波形の有無を検出する。タイミング検出回路６９により検出される波形は、送電コイル１１１(図２１参照)に供給される交番電力の出力と相関している。
すなわち、タイミング検出回路６９は、送電コイル１１１(図２１参照)に供給される交番電力を検出する。タイミング検出回路６９は、例えばトランジスタにより構成される。
受電コイル６２に交番電力が発生するときには、受電コイル６２に連続して電圧が印加されるため、トランジスタがオンの状態を継続する。このため、タイミング検出回路６９は、第１のタイミング信号ＳＡを受電制御部６７に出力する。
他方、受電コイル６２に交番電力が発生していないときには、トランジスタがオフの状態になる。このため、タイミング検出回路６９は、第２のタイミング信号ＳＢを受電制御部６７に出力する。
受電制御部６７は、タイミング信号ＳＡ、ＳＢに基づいて送電装置１１０(図２１)を検出し、スイッチ６８および充電表示部２４Ｄの制御を実行する。
次に、図１８を参照して、電気機器ユニット１の作用について説明する。
充電スタンド８０により電動歯ブラシ１０が支持されているとき、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａの下方に空間が形成される。このため、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａを外気に触れさせることができる。
集磁コイル７１は、本体２０の底部に配置されており、充電スタンド８０により電動歯ブラシ１０が支持されているとき、送電コイル１１１の軸方向の中心と集磁コイル７１の軸方向の中心とがずれている。送電コイル１１１の軸方向の中心と集磁コイル７１の軸方向の中心とがずれることにより、送電コイル１１１と集磁コイル７１の結合係数は小さくなる。
送電コイル１１１が空芯であって、集磁コイル７１が磁性体コア６３に巻回されていることにより、送電コイル１１１の軸方向において送電コイル１１１の中心から集磁コイル７１の中心がずれるほど、送電コイル１１１のインダクタンスは小さくなり、送電コイル１１１と送電共振コンデンサ１１６(図２１参照)との送電共振周波数が大きくなる。
送電共振周波数は、スイッチング素子１１２Ａ，１１２Ｂの動作周波数より小さくなるよう設定されている。このため、送電コイル１１１の中心から集磁コイル７１の中心がずれるほど、送電共振周波数は動作周波数に近づく。送電共振周波数と動作周波数とが近いほど入力電流は大きくなる。このため、送電コイル１１１と集磁コイル７１の結合係数は小さくなるが、入力電流を大きくできるため、出力電流の低下を抑制できる。
また、磁性体コア６３がボビン形状を有するため、交番磁束は磁性体コア６３に集磁されやすい。このため、ボビンの芯を通る磁束がつば部分で磁性体コア６３を通って曲げられ、送電コイル１１１へ戻りやすくなる。このため、磁束の漏れが低減し、送電コイル１１１と集磁コイル７１の結合係数の結合度が上がる。これにより、電力の伝送効率の低下を抑制できる。
以上説明したような構成を有する本実施の形態の電気機器ユニット１は、以下のような効果を奏する。
本実施の形態の電気機器ユニット１によれば、充電スタンド８０の支持部８４により電動歯ブラシ１０が支持されていることにより、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａの下方に空間が形成されるため、電動歯ブラシ１０または台座８２に付着している水分を蒸発させやすくすることができる。また、電動歯ブラシ１０が充電スタンド８０の支持部８４に支持された状態で、すなわち、電動歯ブラシ１０を充電スタンドから取り外さなくても、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａおよび台座８２の頂面８２Ｂを掃除することができる。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、送電コイル１１１および受電コイル６２が非接触電力伝送部を構成するため、１次電力供給部および２次電力供給部を互いに接触することにより、電力を供給する端子として構成する場合と比較して、充電効率が低下するおそれを低減できる。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、送電コイル１１１が支持部８４の内部に配置されるため、支持部内の空間が有効に活用される。また、送電コイル１１１に水分および汚れが付着しにくい。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、受電コイル６２が電動歯ブラシ１０の内部に配置されるため、受電コイル６２に水分および汚れが付着しにくい。また、集磁コイル７１が電動歯ブラシ１０の内部に配置されるため、集磁コイル７１に水分および汚れが付着しにくい。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、送電コイル１１１が支持部８４の全周に配置されることができる。このような構成により、受電コイル６２および集磁コイル７１に効率よく磁束を鎖交させることができる。これにより、送電コイル１１１および集磁コイル７１から受電コイル６２への電力の伝送効率が高められる。
また、本実施の形態の電気機器ユニット１は、送電コイル１１１が環形状のため、孔８４Ａの中心と本体２０の中心とがずれたとき、集磁コイル７１と送電コイル１１１との最長距離は長くなる一方、最短距離は短くなる。このため、本体２０が径方向にずれた場合であっても電力の伝送効率が低下することを抑制できる。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａが台座８２から浮いている。送電コイル１１１が台座８２に配置された場合、送電コイル１１１と集磁コイル７１との結合係数が小さくなり、電力の伝送効率が低下する。しかしながら、本実施の形態の電気機器ユニット１は、支持部８４に送電コイル１１１が配置され、被支持部２３に集磁コイル７１が配置されているため、電力の伝送効率の低下を抑制できる。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、支持部８４が、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａの下方に指が挿入されることが可能な空間が形成されるとともに、電動歯ブラシ１０を支持する構造を有する。このため、電動歯ブラシ１０が充電スタンド８０により支持された状態において、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａ、および、その底面２７Ａに対向する充電スタンド８０の頂面８２Ｂを使用者が容易に清掃できる。
本実施の形態の電気機器ユニット１によれば、支持部８４の凹部８４Ｂに電動歯ブラシ１０の凸部２３Ａが載せられる。このような構成により、支持部８４により支持された電動歯ブラシ１０の姿勢が変化しにくい。また、凸部２３Ａが凹部８４Ｂに嵌め込まれることにより、高さ方向における本体２０と支持部８４との位置関係がずれにくい。このため、本体２０の底面２７Ａと台座８２との間の空間の大きさを維持しやすい。また、高さ方向における送電コイル１１１と受電コイル６２および集磁コイル７１との位置関係がずれにくくなる。このため、高さ方向における送電コイル１１１と受電コイル６２および集磁コイル７１との位置関係がずれることにより充電効率が低下することを抑制できる。
また、本実施の形態の電気機器ユニット１は、電動歯ブラシ１０に設けられた凸部２３Ａおよび支持部８４に設けられた凹部８４Ｂを備えることにより、本体２０の把持部２２が支持部８４の孔８４Ａに深く嵌まり込むことが抑制されるため、本体２０が孔８４Ａから抜けにくくなることが抑制される。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、電動歯ブラシ１０に設けられた凸部２３Ａが、把持部２２の周方向において不連続に設けられているため、凸部２３Ａが全周に形成される場合と比較して、凸部２３Ａに水が溜まりにくい。また、凸部２３Ａの把持部２２の周方向の段差により、本体２０が洗面台等に倒されて置かれたときに本体２０が転がりにくくなる。
本実施の形態の電気機器ユニット１は、支持部８４の凹部８４Ｂが、孔８４Ａの開口の２か所に形成される。このような構成により、本体２０の正面と背面とが反対になるように、本体２０が充電スタンド８０の孔８４Ａに挿入されることができる。
本実施の形態の電気機器ユニット１によれば、支持部８４の内周に設けられたガイド部８４Ｃにより、充電スタンド８０に電動歯ブラシ１０が置かれているときの姿勢が保持されるため、美観を向上させることができる。また、支持部８４の内周に設けられたガイド部８４Ｃにより、送電コイル１１１、受電コイル６２および集磁コイル７１の位置関係がずれにくくなる。このため、送電コイル１１１と受電コイル６２および集磁コイル７１との位置関係がずれることにより充電効率が低下することを抑制できる。
本実施の形態の電気機器ユニット１によれば、電源線１２０は、充電スタンド８０に着脱可能に設けられている。このような構成により、充電スタンド８０を持ち運ぶことができるため、利便性を向上させることができる。
本実施の形態の電気機器ユニット１によれば、接続部９０は、段差構造により形成された防水構造を有する。このような構成により、接続部９０に流れ込んだ液体を制御できる。このため、電源線１２０と接続する端子９３に液体が付着することを抑制できる。これにより、接続部９０から漏電するおそれが低減される。
(変形例)
以上説明してきた本発明の実施の形態には、例えば以下に示される変形例も含まれる。
(変形例１)本実施の形態の電気機器ユニット１において、１次電力供給部および２次電力供給部は、非接触電力伝送部を構成する態様に限られず、接触することにより電力を供給する構成とすることもできる。この場合、例えば孔８４Ａの内周に１次電力供給部である端子が設けられ、被支持部２３の外周に２次電力供給部である端子が配設される。
(変形例２)本実施の形態の電気機器ユニット１において、電動歯ブラシ１０の凸部２３Ａおよび支持部８４の凹部８４Ｂの少なくとも一方は、省略されることもできる。この場合も、本体２０の把持部２２のテーパ形状により、底面２７Ａと台座８２との間に空間が形成されるように、電動歯ブラシ１０は支持されることができる。
(変形例３)本実施の形態の電気機器ユニット１において、充電スタンド８０の支持部８４は、上方から見た平面視において、Ｕ字形状を有していてもよい。すなわち、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａと台座８２との間に空間が形成されるように、電動歯ブラシ１０が支持されることが可能な形状であればよい。
(変形例４)本実施の形態の電気機器ユニット１において、送電コイル１１１は、台座８２に配置されることもできる。
(変形例５)本実施の形態の電気機器ユニット１において、送電コイル１１１は、支持部８４の内部に配置されるとともに、上方から見た平面視において、Ｕ字形状を有するように配設されることもできる。
(変形例６)本実施の形態の電気機器ユニット１において、受電部６１は、本体２０のうちの被支持部２３とは異なる部分の内部に配置されることもできる。
(変形例７)本実施の形態の電気機器ユニット１において、把持部２２は、テーパ形状を有しない筒形状を有していてもよい。この場合、上キャップ２６と把持部２２とが一体に形成されていてもよい。
(変形例８)本実施の形態の電気機器ユニット１において、下キャップ２７と把持部２２とが一体に形成されていてもよい。
(変形例９)本実施の形態の電気機器ユニット１において、柱８３において、接続部９０の上方に、防水構造として機能する溝、孔、または、リブ等が設けられることもできる。これにより、柱８３に付着した液体は、溝または孔に流れ込む、または、リブにより堰き止められる。すなわち、このような防水構造により、液体の流れを制御し、接続部９０の内部に液体が浸入することを抑制することができる。
(変形例１０)本実施の形態の電気機器ユニット１において、台座８２は、柱８３から、支持部８４とは異なる方向に突出して設けられていてもよい。この場合でも、電動歯ブラシ１０の底面２７Ａと台座８２を設置する家具等の表面との間に空間が形成される。
(変形例１１)本実施の形態の電気機器ユニット１において、集磁装置７０は、充電スタンド８０に配設されていてもよい。
(変形例１２)本実施の形態の電気機器ユニット１において、集磁装置７０は、省略されることもできる。この場合、集磁共振コンデンサ７２に代えて、受電コイル６２に受電共振コンデンサが接続され、受電コイル６２および受電共振コンデンサにより共振回路が構成される。
(変形例１３)本実施の形態の電気機器ユニット１において、送電装置１１０は、フルブリッジ回路により構成されていてもよい。
(変形例１４)本実施の形態の電気機器ユニット１は、口腔衛生装置である、水を吐出し口腔内を洗浄する口腔洗浄機、または、歯を研磨してステインを除去するステインクリーナを備える電気機器ユニットに適用されることもできる。
(変形例１５)本実施の形態の電気機器ユニット１は、小型電気機器であるシェーバまたは脱毛機を備える電気機器ユニットに適用されることもできる。
以上説明したように、本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、充電池４１、充電池４１から供給される電力により駆動する駆動部３０、および、充電池４１に電力を供給する２次電力供給部６１を有する電気機器１０と、２次電力供給部６１に電力を供給する１次電力供給部１１１、および、電気機器１０の底面の下方に空間が形成されるように電気機器１０を支持する支持部８４を有する充電スタンド８０とを備える。このような構成によれば、充電スタンド８０に支持された電気機器１０の底面の下方に空間が形成されるため、電気機器１０の底面が充電スタンド８０に載せられる場合と異なり、電気機器１０の底面が外気に触れる。このため、電気機器１０または充電スタンド８０に付着している水分を蒸発させやすくすることができる。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、１次電力供給部１１１および２次電力供給部６１により、非接触電力伝送部が構成されていてもよい。このような構成によれば、端子の接触不良が生じるおそれがない。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、支持部８４の内部に１次電力供給部１１１が配置されていてもよい。このような構成により、支持部８４内の空間が有効に活用される。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、電気機器１０において支持部８４と面する部分の内部に、２次電力供給部６１が配置されていてもよい。このような構成によれば、電気機器１０が充電スタンド８０により支持された状態において、２次電力供給部６１が１次電力供給部１１１の近くに配置される。このため、１次電力供給部１１１から２次電力供給部６１への電力の伝送効率が高められる。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、電気機器１０が柱形状で形成され、支持部８４は電気機器１０が挿入されることが可能な環状で形成され、１次電力供給部１１１を構成する送電コイルが支持部８４に配置されていてもよい。このような構成によれば、電気機器１０が充電スタンド８０により支持された状態において、２次電力供給部６１の周囲の全体に１次電力供給部１１１が配置される。このため、１次電力供給部１１１から２次電力供給部６１への電力の伝送効率が高められる。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１において、支持部８４は、電気機器１０の底面の下方に指が挿入されることが可能な空間が形成されるように、電気機器１０を支持する構造を有していてもよい。このような構成によれば、電気機器１０が充電スタンド８０により支持された状態において、電気機器１０の底面、および、その底面に対向する充電スタンド８０の面を使用者が容易に清掃できる。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、支持部８４に凹部８４Ｂが形成され、電気機器１０に凹部８４Ｂと対応する形状を有する凸部２３Ａが形成される、または、支持部８４に凸部が形成され、電気機器１０に凸部と対応する形状を有する凹部が形成されていてもよい。このような構成によれば、支持部８４の凹部８４Ｂに電気機器の凸部２３Ａが載せられる、または、挿入される。あるいは、電気機器１０の凹部に支持部８４の凸部が挿入される。このため、支持部８４により支持された電気機器１０の姿勢が安定する。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、支持部８４が、充電スタンド８０に対して電気機器１０の姿勢を保持するガイド部８４Ｃを有していてもよい。このような構成によれば、電気機器１０が充電スタンド８０により支持された状態において、支持部８４に対する電気機器１０の姿勢が変化しにくい。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、充電スタンド８０が、１次電力供給部１１１に電力を供給する電源線１２０が着脱されることが可能な接続部９０をさらに有していてもよい。このような構成により、例えば電源線１２０が充電スタンド８０から外された状態で、充電スタンド８０が持ち運ばれることができる。このため、利便性が向上する。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１は、充電スタンド８０が、接続部９０に流れ込んだ液体を制御する防水構造をさらに有していてもよい。このような構成によれば、接続部９０から漏電するおそれが低減される。
本発明の実施の形態の一例による電気機器ユニット１において、電気機器１０は、口腔衛生装置であってもよい。このような構成によれば、液体の付着しやすい口腔衛生装置において、口腔衛生装置または充電スタンド８０に付着している水分が蒸発しやすい。
以上述べたように、本発明は、電気機器または設置台(充電スタンド)に付着している水分を蒸発させやすい電気機器ユニットを提供することができ、家庭、医療機関、または、それらに準ずる環境において用いられる各種の電気機器ユニット等に利用されることができる。
１ ：電気機器ユニット
１０ ：電動歯ブラシ(電気機器、口腔衛生装置)
１１ ：ヘッド
２０ ：本体
２１ ：ケース
２２ ：把持部
２３ ：被支持部
２３Ａ：凸部
２４ ：表示部
２５ ：電源ボタン
２６ ：上キャップ
２６Ａ：表キャップ
２６Ｂ：内キャップ
２６Ｃ：連結部
２６Ｄ：孔
２７ ：下キャップ
２７Ａ：底面
２９ ：支持体
２９Ａ：フック
３０ ：駆動部
３１ ：出力軸
４０ ：電源部
４１ ：充電池
５０ ：基板
６０ ：受電装置
６１ ：受電部(２次電力供給部)
６２ ：受電コイル
７０ ：集磁装置
７１ ：集磁コイル
７２ ：集磁共振コンデンサ
８０ ：充電スタンド
８１ ：ケース
８２ ：台座
８２Ａ：天板
８２Ｂ：頂面
８２Ｃ：底板
８２Ｄ：底面
８３ ：柱
８４ ：支持部
８４Ａ：孔
８４Ｂ：凹部
８４Ｃ：ガイド部
９０ ：接続部
９１ ：大径部
９２ ：小径部
１００：基板
１０１：リード線
１１０：送電装置
１１１：送電コイル(１次電力供給部)
１２０：電源線
１２２：小径部
１２３：大径部

Claims (10)

  1. 電気機器に電力を供給する１次電力供給部と、
    前記電気機器が挿入される挿入空間を含み、前記挿入空間に挿入された前記電気機器を支持する支持部とを備え、
    前記支持部は前記挿入空間に挿入された前記電気機器の底面の下方に空間が形成され、前記電気機器の底面が前記電気機器の底面の下方に存在する他の物体と接触しないように前記電気機器を支持する構造を備え、
    前記１次電力供給部は前記支持部に設けられ、
    前記支持部は前記電気機器に形成される凸部に対応する凹部、または、前記電気機器に形成される凹部に対応する凸部を備える
    充電スタンド。
  2. 前記支持部の形状は前記電気機器を挿入可能な環状であり、
    前記１次電力供給部は送電コイルを含み、
    前記送電コイルは前記支持部に設けられる
    請求項１に記載の充電スタンド。
  3. 前記支持部は指を挿入できる空間が前記電気機器の底面の下方に形成されるように前記電気機器を支持する
    請求項１または２に記載の充電スタンド。
  4. 前記支持部は前記電気機器の姿勢を保持するガイド部を備える
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電スタンド。
  5. 前記１次電力供給部に電力を供給する電源線を着脱可能な接続部をさらに備える
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電スタンド。
  6. 前記接続部を防水する防水構造をさらに備え、
    前記電源線は線に繋がる基部、および、前記基部から突出する先端部を含み、
    前記接続部は前記先端部が挿入される第１接続部、および、前記基部が挿入される第２接続部を含み、
    前記防水構造は前記第２接続部と前記基部との隙間が前記第１接続部と前記先端部との隙間よりも狭くなるように構成される前記接続部の構造を含む
    請求項５に記載の充電スタンド。
  7. 前記支持部は口腔衛生装置または小型電気機器である前記電気機器を支持できるように構成される
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電スタンド。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電スタンドと、
    前記充電スタンドに支持される電気機器とを備える
    電気機器ユニット。
  9. 前記電気機器は充電池、前記充電池から供給される電力により駆動する駆動部、および、前記充電池に電力を供給する２次電力供給部を備え、
    前記１次電力供給部および前記２次電力供給部は非接触電力伝送部を構成する
    請求項８に記載の電気機器ユニット。
  10. 前記２次電力供給部は前記電気機器における前記支持部に面する部分の内部に配置される
    請求項９に記載の電気機器ユニット。
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