JP5735805B2 - 誘導結合作業面 - Google Patents

Description

今日の世界において一般化している電子機器に関連した問題の一つとしては、各種電子機器に関連したコードやケーブルの必要性ということがある。再充電可能なコードレス機器もまた一般的には選択肢の一つである。しかし、これらの機器は、やはり充電が必要であり、また、その充電のために関連のコードやケーブルが必要である。

これらの制約に対処すべく、誘導結合電力回路を提供するという技術が発達してきた。この回路は、動的に共鳴点を探り、一次コイルから、二次コイルを備えた二次機器への電力供給を最適化する。この電力供給は、複合的な各種負荷条件の下で発生させることができる。この回路を使用することにより、一次供給回路は、自身の動作を調整して、電力を供給すべき二次機器の要求に整合させている。また、その回路により、一次供給回路が、複数の二次機器に同時に電力を供給できるようになっている。

電力源から機器に対して配線接続の必要なく電力を転送するために、インテリジェント誘導結合電力回路が開発されてきた。一次コイルは、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、及び電動工具などの機器に組み込まれた二次コイルに対して、電力を誘導的に結合させる。本発明の実施形態は、この技術を家庭や工業的な作業面に応用するものである。

作業面に組み込まれた一次コイルは、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、及び電動工具などの機器に組み込まれた二次コイルに対して、電力を誘導的に結合させる。作業面としては、テーブルや作業台のような家庭にある作業面である。一次コイルは、また、工業的人間工学的な作業台のような工業的作業面にも組み込まれ得る。誘導結合作業面は、また、車両にも搭載し得る。車両作業面は、車両の内部に搭載できるであろうし、あるいは車両の外部からアクセスできるように収納可能な作業面を搭載できるであろう。

低、中、及び高電力の一次コイルは、作業面のいかなる場所にも、またいかなる数でも、またいかなる組み合わせでも組み込むことができる。作業面上の、ＬＥＤのようなインジケータが、二次コイルを有する機器が充電するためにどこに置かれるべきかを示すようになっている。

この概要は、以下の詳細な説明で更に説明する簡略化した形態における概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、請求する主題の鍵となる特徴又は根本的な特徴を特定することを意図したものではなく、あるいは、請求する主題の範囲を限定するように使用されることを意図したものでもない。

本発明は、添付の図面を参照しつつ、以下に詳細に記述される。
図１は、人間工学的作業台の斜視図である。 図２は、低電力一次コイルの一実施形態の斜視図である。 図３は、中電力一次コイルの一実施形態の斜視図である。 図４は、調整用ハウジングを備えた一次コイルの一実施形態の斜視図である。 図５は、低電力及び中電力一次コイルが搭載された作業台の斜視図である。 図６は、車両内に搭載される誘導結合作業面の部分斜視図である。 図７は、車両内に搭載される誘導結合作業面の一部破断させた部分斜視図である。 図８は、図７の誘導結合作業面上で充電する二次コイルを含んだ工具の拡大部分斜視図である。 図９は、二次コイルを含む誘導結合作業面充電機器の斜視図である。 図１０は、車両内に搭載される誘導結合作業面の一部破断させた部分斜視図である。 図１１は、車両内に搭載される収納可能な誘導結合作業面の斜視図である。 図１２は、車両内に搭載される収納可能な誘導結合作業面の斜視図である。

本発明の実施形態が、法定要件を満たしつつ、以下詳細に説明される。しかしながら、その説明自体は、この特許の範囲を限定することを意図するものではない。むしろ、発明者は、請求する主題は、他の方法でも具現化できるということを熟慮している。

背景技術の項目で記したように、インテリジェント誘導結合電力回路を提供する技術が発展してきている。この回路は、動的に共鳴点を探り、一次コイルから、二次コイルを備えた二次機器への電力供給を最適化する。この回路により、一次コイルは、二次機器の電力必要量を決定し、それを供給することができる。この回路を使用することにより、一次供給回路は、自身の動作を調整して、電力を供給すべき二次機器の要求に整合させている。また、その回路により、一次供給回路が、複数の二次機器に同時に電力を供給できるようになっている。その回路の例やその回路の動作は、以下の米国特許に含まれており、それらはすべてここで援用するものとする。すなわち、6,436,299; 6,673,250; 6,731,071; 6,806,649; 6,812,645; 6,831,417; 6,917,163; 6,975,198; 7,116,200; 7,118,240; 7,126,450; 及び7,132,918である。

誘導結合電力回路は、携帯電話、ＰＤＡ、フラッシュライト、ラップトップコンピュータ、及び電動工具のようなコードレス機器に給電したり再充電したりするのに使用される。各々のコードレス機器は、二次コイルを有している。誘導結合電力回路を創り出すのに必要な一次コイルは、工業的又は家庭の作業面に埋め込まれる。組込み一次コイルを備えたそのような面の例には、テーブル、家庭用作業台、工業用作業台、人間工学的作業台、工業的人間工学的作業台、車両内の可動作業面、収納可能な作業面、及び車両内の収納可能な作業面がある。

図１は、人間工学的作業台１００を示している。作業台１００の作業面１０２は、中央作業面１０４、作業面側方翼部１０６及び１０８、並びに作業面前方及び後方翼部１１０及び１１２から成っている。いくつかの実施形態は、中央作業面１０４に加えて、作業面側方翼部１０６、作業面側方翼部１０８、作業面前方翼部１１０、又は作業面後方翼部１１２のみを備えている。付加的実施形態では、すべての翼部を備えていたり、それらのあらゆる組み合わせの翼部を備えている。

引き続き図１を参照すると、作業面側方翼部１０６及び１０８並びに作業面前方及び後方翼部１１０及び１１２は、中央作業面１０４に取り付けられたとき、人間工学的作業面を形成するように曲線形状をしている。作業面側方翼部１０６及び１０８並びに作業面前方及び後方翼部１１０及び１１２は、ねじ、ボルト、又は他の接続機構により中央作業面１０４に取り付けられる。一実施形態においては、作業面側方翼部１０６及び１０８並びに作業面前方及び後方翼部１１０及び１１２は、中央作業面１０４よりも薄いが、中央作業面１０４と実質的に同じ厚さの延長端を備えている。これにより、翼部は、その延長端を介して中央作業面１０４の側面に固定され、又はボルト付けされている。他の接続手段、例えば、中央作業面１０４並びに作業面側方翼部１０６及び１０８並びに作業面前方及び後方翼部１１０及び１１２の下に延びる支持ビームも、また考えることができる。

引き続き図１を参照すると、作業面１０２は、支持構造１１４により支えられている。支持構造１１４は、支持部材１１６，１１８，１２０及び１２２から成っている。いくつかの実施形態においては、支持部材には、車輪が取り付けられている。他の実施形態においては、支持部材は、実質的に平らな底で終端している。格納トレー１２４が、支持部材１１６，１１８，１２０及び１２２により画定される空間に取り付けられている。いくつかの実施形態においては、格納トレー１２４は、支持部材１１６，１１８，１２０及び１２２の間を走る水平支持部材上に取り付けられるか、又は置かれている。作業ステーションシールド１２６が、作業面後方翼部１１２、中央作業面１０４、又は支持構造１１４に取り付けられている。格納トレー１２８が、作業ステーションシールド１２６に取り付けられている。作業ステーションシールド１２６及び格納トレー１２８は、作業面後方翼部１１２と実質的に同様に曲がっており、それにより人間工学的作業空間が形成されている。その曲がりの窪みにより、その窪み部分が直線状であるときよりも使用者に近い、作業台１００の最遠部が提供されている。

誘導結合電力回路は、図１の作業台１００のような作業台に組み込まれる。かかる電力回路のための組込み一次コイルは、コイル位置インジケータ１３０，１３２，１３４及び１３６で示されている。コイル位置インジケータ１３０，１３２，１３４及び１３６は、必ずしもコイルサイズ又は充電領域を示すものではなく、そのコイルサイズ又は充電領域は、特定一次コイルが、低であるか、中であるか、高電力であるかに依存する。

図２−４は、作業台に組み込むことができる一次コイルの実施形態を示している。一次コイルは、低品質、中品質、又は高品質の電力を供給できるように設計されている。低電力一次コイル２００は、その一次コイル２００を介して二次機器コイルに送られる概ね２０ワットまでの電力を供給するように設計されている。低電力一次コイル２００は、電源コード２０２及びプラグ２０３を介して電気コンセントに接続される。タブ２０４，２０６及び２０８により孔２１０，２１２及び２１４が提供され、それにより一次コイル２００は、ねじ、ボルト、又は他の接続方法により作業台の下側に取り付けられる。他の実施形態においては、低電力一次コイル２００は、電源コード２０２を介してバッテリ又は他の電源に接続される。

一実施形態においては、図１の中央作業面１０４又は翼部１０６又は１０８のような作業面に、円柱孔が開けられ、低電力一次コイル２００の上端部が、その作業面と面一にされる。低電力一次コイル２００は、充電インジケータを備えてもよい。その充電インジケータは、ＬＥＤか、又は他の光源である。その充電インジケータは、また、その低電力一次コイル２００の外縁を実質的に辿るＬＥＤ又は光源のリングとすることができる。二次機器内の二次コイルが一次コイルからの電力を誘引するときに、その充電インジケータは輝く。従って、二次機器が低電力一次コイル２００の上に置かれ、充電するときに、その充電インジケータが光ることになる。他の実施形態においては、作業台のいずれの場所にも充電インジケータを置くことができるように、光パイプ又は電気的接続が使用される。更なる実施形態においては、充電インジケータは、二次機器を置いて、特定一次コイルとの誘導結合を介して充電できる概ねの領域を線で描くようなものである。

引き続き図２を参照すると、他の実施形態においては、低電力一次コイル２００は、作業面の下側の窪みに挿入されて取り付けられる。かかる実施形態においては、低電力一次コイル２００は、その作業面上からは見えないであろう。更に他の実施形態においては、低電力一次コイル２００及び何らかのインジケータライトが、その作業面の下に埋め込まれ、作業面と同じ高さとなるプレクシグラス（Plexiglas）又は他の透明材料でカバーされる。低電力一次コイル２００は、作業面のいかなる場所にも搭載できる。例えば、加えて図１を参照すると、低電力一次コイル２００は、中央作業面１０４、作業面側方翼部１０６及び１０８、又は作業面前方又は後方翼部１１０及び１１２の下に搭載できる。特定の作業面に、いくつでも低電力一次コイル２００を搭載できる。

図３は、中電力一次コイル３００を描いている。中電力一次コイル３００は、その一次コイル２００から二次機器コイルに送られる概ね２０から１００ワットまでの電力を供給するように設計されているが、それ以上又はそれ以下の電力でも供給できる。中電力一次コイル３００は、電源コード３０２及びプラグ３０４を介して電気コンセントに接続される。択一的な他の実施形態のおいては、低電力一次コイル３００は、電源コード３０２を介してバッテリ又は他の電源に接続される。中電力一次コイル３００は、低電力一次コイル２００と同様のタブ及び孔の接続を提供している。

図４は、調整ハウジング４０２を被せられた一次コイル４００を示している。ハウジング４０２の底部４０４は、ねじ切りされており、ハウジング４０２の上端部４０６にねじ込まれている。上端部４０６は、へり４０８と取付けタブ４１０，４１２及び４１４との間の距離を長くしたり短くしたりするために、締めたり緩めたりできる。調整ハウジング４０２により、一次コイル４００が、いろいろな厚さの作業面に搭載できるようになる。一次コイル４００は、作業面にドリルにより形成された、又は他の方法により形成された円柱孔に搭載できる。上端部４０６のへり４０８は、その円柱孔よりも広く、作業面の上端に載るようになり、それよりも僅かに高くなる。あるいは、作業面は、円柱孔の周りにへり４０８の高さと実質的に同じ深さの窪みを有しており、それによりへり４０８がその窪みに嵌まり、一次コイル４００が、作業面の上端と面一になるようにすることもできる。

図５は、低電力及び中電力一次コイルが搭載された人間工学的作業台５００を示している。中電力及び低電力一次コイルは、中央作業面５０２の下に搭載されている。中電力一次コイルは、ラップトップコンピュータ５０４の下に搭載されており、そのコイルは、中央作業面５０２の上側からは見えないようになっている。ラップトップコンピュータ５０４は、その中電力一次コイルの上に置かれると充電される。低電力一次コイルは、ＰＤＡ５０６の下に搭載されている。ＰＤＡ５０６は、その低電力一次コイルの上に置かれると充電される。コードレスドリル５０８は、作業面側方翼部５１０の下に搭載されている第二中電力一次コイルの上に置かれている。コードレスドリル５０８は、その第二中電力一次コイルの上に置かれると充電される。フラッシュライト５１２は、作業面側方翼部５１４の下に搭載されている第二低電力一次コイルの上に置かれている。フラッシュライト５１２は、その第二低電力一次コイルの上に置かれると充電される。一次コイルが搭載されている各位置では、作業面の上端に再充電ゾーンが形成される。なお、形成されるべき再充電ゾーンに応じて、一次コイルは、いかなる場所にも、いくつでも搭載できることが理解されるべきである。また、示された再充電機器は、単なる例であり、また、適切な二次コイルが備わっている限り、理論的には無制限の数の各種の機器が、作業台に搭載された一次コイルを介して充電できることを理解すべきである。

新たに製作された作業台に含まれる誘導結合電力回路に加えて、誘導結合電力回路を備えた現存の作業台及び他の工業用作業面を改良するためのキットが考案されている。そのキットは、例えば、図２の低電力一次コイル２００、又は図４の中電力一次コイル４００などの１つ以上の一次コイルと、そのコイルを作業面に取り付けるための手段と、搭載取扱説明書とから成っている。

図６は、車両に搭載された誘導結合作業面を示している。低、中、及び高電力一次コイルが、作業面６００内に組み込まれている。それらの一次コイルのいかなる組み合わせも利用できる。一次コイルには、バッテリ、車両エンジン、又は他の手段により、電力を供給できる。再充電フラッシュライト６０２及びコードレスドリル６０４が、作業面６００内に組み込まれた一次コイルの上に示されている。作業面６００は、車両の壁もしくは天井から吊るされていてもよいし、車両の床から支持されていてもよいし、車両の側面に取り付けられていてもよい。一実施形態においては、作業面６００を支持する支持構造は、格納コンパートメント６０６を含んでいる。棚６０８も、作業面６００上に搭載されていてもよい。車両に搭載された誘導結合作業面の他の見かけが、図７に示されている。図８は、再充電フラッシュライト６０２、作業面６００、及び格納コンパートメント６０６の詳細図である。

図９は、充電領域を示す誘導結合作業面を描いている。作業面９００は、充電領域９０２，９０４及び９０６に分割されている。中電力一次コイルが充電領域９０２の下に位置付けされており、二次コイルを有するコードレスドリル９０８を充電している。また、位置インジケータ９１０が、作業面９００内に含まれていてもよい。位置インジケータ９１０は、ＬＥＤもしくは他の光源であり、又は、二次コイルを含む機器が、十分な充電のために置かれるべき場所を示す非発光インジケータであってもよい。充電領域９０２は、二次コイルを含む機器が、作業面９００の充電領域９０２の下に組み込まれた一次コイルにより充電できるような物理的な範囲を示している。再充電フラッシュライト９１２及びＰＤＡ９１４を充電するために、低電力一次コイルが、充電領域９０６及び９０４の下に位置付けされている。

図１０は、更に、車両に搭載された誘導結合作業面を示している。ラップトップコンピュータ１００２及びＰＤＡ１００４が、作業面６００に組み込まれた一次コイルの上で充電されている。

また、一次コイルは、構造物に取り付けられた収納可能な誘導結合作業面に搭載できる。その構造物とは、限定するものではないが、車両、オフィスもしくはビル内装もしくは外装壁、机、ポディウム、又はテーブルである。図１１及び１２は、収納可能な誘導結合作業面が車両に取り付けられ、その車両の外側からアクセス可能である実施形態を示している。より具体的には、車両には、折畳み棚１１０２が備わっている。棚１１０２は、その下端において、車両とヒンジ接続されている。全開されたときに棚が水平方向に保たれるようにストッパーが設けられている。従って、棚１１０２は、車両の側面と面一の格納位置から、水平作業面を提供する使用位置まで、動作することができるようになっている。棚は、それを格納位置に保持するようなロック機構を有している。棚１１０２は、据え付けられた充電ステーション１１０４を有している。ステーション１１０４は、カバー１１０６内にいくつかの一次コイルを有している。また、ステーション１１０４は、カバー１１０６の上に直接置かれた充電テンプレート１１０８を有している。テンプレート１１０８は、好ましくは、図９に示された作業面９００用のものと同様な充電領域及び充電インジケータを有している。内部の作業面９００と同様、ステーション１１０４には、二次コイルを含む機器が置かれて充電されるときに輝く、充電領域に隣接したインジケータライトが設けられている。故に、ステーション１１０４は、車両の外部の外部作業面にごく近接するところに、複数の再充電領域を備えた再充電ステーションを提供している。これにより、使用者は、車両の内部に入ることなく、コードレス機器（例えば、図１１及び１２に示すコードレスドリル、ラップトップ、携帯電話、及びフラッシュライト）を充電することができる。

ここで説明した複数の複数の一次コイルを備えた実施形態においては、単一回路が、その複数の一次コイルのすべてを制御できる。
上述の面に搭載された一次コイルの実装は、すべて、販売される前に１つ以上の一次コイルが搭載された新製品としても、販売後に１つ以上の一次コイルが搭載されるキットとしても、考えられる。

本発明は、特定の実施形態に関して記述されてきたが、それらは、あらゆる点に関し、限定的というよりは一例である。択一的な他の実施形態が、その範囲を逸脱することなく、本発明が属する技術分野の当業者には明らかであろう。

以上から、この発明は、前述のすべての目標及び目的を達成するようにうまく調整されたものであり、そのシステム及び方法で自明であり、それらに固有の他の利点も備えるものである、ということが分かるであろう。特定の特徴及びサブコンビネーションが有用であり、また、他の特徴やサブコンビネーションを参照することなく採用できるであろう。これは、特許請求の範囲に予期されるものであり、その範囲に含まれる。

Claims (19)

1. 上側表面を有する、人間工学的に形成された作業面であって、孔が、前記上側表面と反対側にある下側表面を通って前記作業面へと貫通する、前記作業面と、
   ハウジングと、該ハウジングに略垂直に該ハウジングから径方向に延びる拡張部材とを有する一次コイルであって、前記ハウジングは、前記上側表面の下方に前記孔の中に配置され、取り付け手段が前記拡張部材を前記作業面の前記下側表面に取り付け、前記一次コイルは、前記上側表面に配置される二次コイルを含む機器に誘導的に電力を与えることができる、前記一次コイルと、
   前記一次コイルが前記機器を充電していることを示すため前記上側表面の下方に配置された１つ以上のインジケータと、
   を備え、前記１つ以上のインジケータは、前記上側表面と面一に配置された透明材料によって覆われ、前記透明材料を通して前記１つ以上のインジケータを見ることができることを特徴とする誘導結合作業面。
2. 透明材料が前記孔の中に配置されて前記一次コイルを覆い、前記透明材料は、前記上側表面と面一であり、前記透明材料を通して前記１つ以上のインジケータを見ることができることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合作業面。
3. 前記一次コイルは、前記上側表面と面一であることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合作業面。
4. 前記一次コイルは、高電力一次コイルを備えることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合作業面。
5. 前記作業面は、車両に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合作業面。
6. 複数の一次コイルが前記作業面に取り付けられ、当該複数の一次コイルは、単一回路により制御されることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合作業面。
7. 前記作業面から上側に延在する作業ステーションシールドをさらに備え、格納トレーが、前記作業ステーションシールドに取り付けられ、該作業ステーションシールドは、前記作業面の曲がった周辺部に沿って形成されている、請求項１に記載の誘導結合工業用作業面。
8. 前記ハウジングは、いろいろな厚さを有する前記作業面に適合するように高さを調節可能な調整式ハウジングを備えることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合工業用作業面。
9. 第１の表面を有する、収容可能な作業面であって、孔が、前記第１の表面と反対側にある第２の表面を通って前記作業面へと貫通し、該作業面は、車両の外側表面に沿ってヒンジ式に接続され、閉位置にあるとき前記車両の外側表面の一部を形成する、前記作業面と、
   ハウジングと、該ハウジングに略垂直に該ハウジングから径方向に延びるタブとを有する一次コイルであって、前記ハウジングは、前記第１の表面の下方に前記孔の中に配置され、取り付け手段が前記タブを前記作業面の前記第２の表面に取り付け、前記一次コイルは、二次コイルを含む機器に誘導的に電力を与えることができ、前記機器の電力の必要性に個々に適合することができる、前記一次コイルと、
   前記一次コイルが前記機器を充電していることを示すため前記第１の表面の下方に配置された１つ以上のインジケータと、
   を備え、前記１つ以上のインジケータは、前記第１の表面と面一に配置された透明材料によって覆われ、前記透明材料を通して前記１つ以上のインジケータを見ることができることを特徴とする収納可能な誘導結合作業面。
10. 前記一次コイルについての充電領域を示すインジケータを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の収納可能な誘導結合工業用作業面。
11. 前記作業面は、前記車両の格納コンパートメントにヒンジ式に収納されることを特徴とする請求項９に記載の収納可能な誘導結合作業面。
12. 作業面を改良するためのキットであって、
    現存する中央の作業面の側方に取り付けられるように構成された側方拡張部であって、該側方拡張部は、第１の表面を有し、孔が、前記第１の表面と反対側にある第２の表面を通って前記側方拡張部へと貫通する、前記側方拡張部と、
    ハウジングと、該ハウジングに略垂直に該ハウジングから径方向に延びるタブとを有する一次コイルであって、前記ハウジングは、前記第１の表面の下方に前記孔の中に配置され、取り付け手段が前記タブを前記側方拡張部の前記第２の表面に取り付け、前記一次コイルは、二次コイルを含む機器に誘導的に電力を与えることができる、前記一次コイルと、
    前記一次コイルが前記機器を充電していることを示すため前記第１の表面の下方に配置された１つ以上のインジケータと、
    を備え、前記１つ以上のインジケータは、前記第１の表面と面一に配置された透明材料によって覆われ、前記透明材料を通して前記１つ以上のインジケータを見ることができることを特徴とするキット。
13. 前記ハウジングは、いろいろな厚さを有する側方拡張部に適合するように高さを調節可能な調整式ハウジングを備えることを特徴とする請求項１２に記載のキット。
14. 前記現存する中央の作業面は、車両の内部の表面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載のキット。
15. 前記現存する中央の作業面の前部エッジに取り付けられるように人間工学的に構成された前方拡張部であって、該前方拡張部は、前記中央の作業面に向かって内側に湾曲した周辺部を備え、前記中央の作業面に取り付けられたとき該中央の作業面と面一になる、前記前方拡張部と、
    前記現存する中央の作業面の後部エッジに取り付けられるように人間工学的に構成された後方拡張部であって、該後方拡張部は、前記前方拡張部と同様の弧状に前記中央の作業面から外側に湾曲した周辺部を備え、前記中央の作業面に取り付けられたとき該中央の作業面と面一になる、前記後方拡張部と、
    を備えることを特徴とする請求項１２に記載のキット。
16. 前記後方拡張部の周辺部から上側に延在する作業ステーションシールドをさらに備え、格納トレーが、前記作業ステーションシールドに取り付けられ、該作業ステーションシールドは、前記後方拡張部の曲がった周辺部に沿って形成され、これによって前記格納トレーは前記前方拡張部の中心部に向かっている、請求項１５に記載のキット。
17. 各一次コイルについての充電領域を示すインジケータを更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のキット。
18. 透明材料が前記孔の中に配置されて前記一次コイルを覆い、前記透明材料は、前記第１の表面と面一であり、前記透明材料を通して前記インジケータを見ることができることを特徴とする請求項１７に記載のキット。
19. 複数の一次コイルが前記中央の作業面内に組み込まれ、当該複数の一次コイルは、単一回路により制御されることを特徴とする請求項１２に記載のキット。

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