JP6045289B2 - 電子機器用充電台 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末装置等の電子機器用充電台に関する。

従来から、携帯端末装置等の電子機器の内蔵バッテリを充電するための充電台（クレードル）が知られている（下記特許文献１参照）。この種の充電台の中には、異常な発熱を検知するために、温度を測定するサーミスタを備えるものがある。サーミスタにより充電台の内部温度を監視して、その温度が規定の温度を超えた場合に、所定の電気回路が動作して充電台から電子機器への給電を停止させるという方法が一般的である。

このような充電台において、サーミスタは、一般に、充電台の内部のプリント基板上に配置されて、充電台の内部の雰囲気温度を測定するか、又は、電源回路の発熱部品（半導体等）に取り付けられて、発熱部品の温度を測定する。

特開２０１０−２００４４５号公報

ところで、従来一般に用いられている充電電流に比べて大電流で充電を行う場合には、充電台の出力端子もある程度の抵抗値を持つため、大きく発熱を伴う。
さらに、充電台の出力端子と電子機器の充電端子との接続部分において、異物による短絡や、接点部の接触不良により、ある一定の抵抗値を持って接続端子部分が発熱した場合には、上記の方法では、端子部分の異常発熱を検知できない虞がある。

本発明は、大電流を扱う充電台において、雰囲気温度及び出力端子の温度を精度よく測定することで、出力接点部のトラブルによる異常発熱を正しく検知して、電子機器の安全性及び故障を回避する電子機器用充電台を提供することを目的とする。

本発明は、電子機器の充電端子と接続可能な出力端子と、前記出力端子と接続される電力供給パターンを有する基板と、前記基板に配設され、前記出力端子のうち、前記電力供給パターンに接続される部分を覆うケース部と、温度を測定可能なサーミスタと、を備え、前記ケース部は、前記基板側に凹部を有し、前記サーミスタは、前記基板上であって、前記ケース部の前記凹部に対応する位置に配設される、電子機器用充電台に関する。

また、前記サーミスタにより測定される温度に基づいて、前記出力端子への通電を遮断する制御回路、を更に備え、前記制御回路は、前記出力端子に接続される前記電力供給パターンを有する前記基板とは分離された別の基板に配設されることが好ましい。

また、前記サーミスタは、前記基板上において、前記電力供給パターンから所定の間隔を置いた位置に配設されることが好ましい。

また、前記出力端子は、プラス側出力端子及びマイナス側出力端子を有し、前記電力供給パターンは、前記プラス側出力端子に接続されるプラス側電力供給パターン及び前記マイナス側出力端子に接続されるマイナス側電力供給パターンを有し、前記サーミスタは、前記プラス側電力供給パターン及び前記マイナス側電力供給パターンの両方からそれぞれ所定の間隔を置いた位置に配設される、ことが好ましい。

また、前記サーミスタの動作抵抗領域に影響を及ぼさない程度に高抵抗で、かつ良好な熱伝導特性を有する補助部品をさらに備え、前記補助部品は、前記サーミスタと前記プラス側出力端子とを繋ぐ位置、及び前記サーミスタと前記マイナス側出力端子とを繋ぐ位置に、それぞれ配置される、ことが好ましい。

本発明によれば、出力端子の温度及び雰囲気温度の両方を効率よく測定することができ、両方の温度に基づいて出力端子への通電を遮断することができる。

本発明の電子機器用充電台に装着して充電される電子機器としての携帯端末装置の一例を示す斜視図である。 本発明の電子機器用充電台に装着して充電される電子機器としての携帯端末装置の一例を示す背面図である。 本発明の電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台の第１実施形態を示す正面図である。 本発明の電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台の第１実施形態を示す側面図である。 本発明の電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台の第１実施形態において携帯端末装置を装着した状態を示す正面図である。 本発明の電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台の第１実施形態において携帯端末装置を装着した状態を示す側面図である。 第１実施形態の携帯端末装置用充電台において出力端子を含むプリント基板を出力端子の延長方向から見た図であり、ケース部を省略して示す。 第１実施形態の携帯端末装置用充電台において出力端子を含むプリント基板を出力端子の延長方向と直交する方向から見た図であり、ケース部を取り外して示す。 第１実施形態の携帯端末装置用充電台において出力端子を含むプリント基板を出力端子の延長方向から見た図であり、ケース部が取り付けられた状態を示す。 第１実施形態の携帯端末装置用充電台において出力端子を含むプリント基板を出力端子の延長方向と直交する方向から見た図であり、ケース部が取り付けられた状態を示す。 第１実施形態の携帯端末装置用充電台においてサーミスタの測定温度に応じて出力端子への給電をオンオフする制御回路を示す回路図である。 本発明の電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台の第２実施形態において出力端子を含むプリント基板を出力端子の延長方向から見た図であり、ケース部を省略して示す。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための実施形態を説明する。なお、以下では、電子機器用充電台に装着される電子機器として携帯端末装置について説明するが、本発明の電子機器用充電台に装着される電子機器は、これに制限されるものではない。以下では、電子機器としての携帯端末装置が装着される電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台について説明する。

図１、図２は、電子機器としての携帯端末装置１の一例を示す。
携帯端末装置１は、概して平行六面体の形状を有する。携帯端末装置１を構成する六面は、表示部としての例えばタッチスクリーンディスプレイ２を備える正面１１と、充電端子部３を備える裏面１２と、携帯端末装置１を縦長の姿勢にした状態で正面１１から見て左に位置する左面１３と、右に位置して電源キー４を備える右面１４と、上に位置する上面１５と、下に位置する下面１６と、からなる。
これらの各面１１〜１６は、平面に限らず曲面であってもよい。
携帯端末装置１のその他の構成要素については、本明細書では触れないため説明を省略する。

充電端子部３は、互いに所定の間隔を置いて１列に並ぶ５つの穴状の端子３１、３２、３３、３４、３５を備える。
一方の端部に位置する端子３１と、これに隣接する端子３２と合わせて２つの端子は、プラス側充電端子である。プラス側充電端子３１、３２は、携帯端末装置１の内蔵バッテリ（図示省略）のプラス側電極に接続している。
他方の端部に位置する端子３５と、これに隣接する端子３４と合わせて２つの端子は、マイナス側充電端子である。マイナス側充電端子３４、３５は、携帯端末装置１の内蔵バッテリのマイナス側電極に接続している。
中央に位置する１つの端子３３は、例えば、携帯端末装置１の内蔵バッテリが純正品であるか否かをチェックするチェック端子である。

図３〜図１１は、電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台１００の第１実施形態を示す。
携帯端末装置用充電台１００は、クレードルとも呼ばれる。そのため、以下、携帯端末装置用充電台１００をクレードル１００とも称する。
図３〜図６に示すように、クレードル１００は、携帯端末装置１を横長の姿勢にした状態で受け入れる。すなわち、携帯端末装置１は、正面１１が手前を向き、上面１５が左を向き、下面１６が右を向いた状態で、クレードル１００の所定位置に装着される。このとき、携帯端末装置１は、下を向いた左面１３よりも上を向いた右面１４が後方へやや傾斜した姿勢をとる。
クレードル１００は、携帯端末装置１が所定位置に装着されるときに携帯端末装置１の裏面１２の充電端子部３と対応する位置に、出力端子部１３０を備える。

図７、図８に示すように、出力端子部１３０は、プリント基板１２０に取り付けられる。プリント基板１２０には、出力端子部１３０の他、ライン端子部１４０と、サーミスタ１５０とが取り付けられる。

図３、図５、図７、図８に示すように、出力端子部１３０は、互いに所定の間隔を置いて１列に並ぶ５つのピン状の端子１３１、１３２、１３３、１３４、１３５を備える。
一方の端部に位置する端子１３１と、これに隣接する端子１３２と合わせて２つの端子は、プラス側出力端子１３１、１３２である。
他方の端部に位置する端子１３５と、これに隣接する端子１３４と合わせて２つの端子は、マイナス側出力端子１３４、１３５である。
中央に位置する１つの端子１３３は、例えば、携帯端末装置１の内蔵バッテリが純正品であるか否かをチェックするチェック端子である。

図７に示すように、ライン端子部１４０は、互いに所定の間隔を置いて１列に並ぶ７つのライン端子１４１〜１４７を備える。
プリント基板１２０は、プラス側出力端子１３１、１３２とライン端子１４３、１４４とを接続するプラス側電力供給パターン１２１と、マイナス側出力端子１３４、１３５とライン端子１４６、１４７とを接続するマイナス側電力供給パターン１２２と、サーミスタ１５０の各電極１５１、１５２とライン端子１４１、１４２とを接続するサーミスタ用パターン１２３、１２４と、を有する。

ライン端子１４１、１４２は、サーミスタ１５０が検出した温度に基づいて給電をオンオフする制御回路１６０（図１１参照）に接続している。
ライン端子１４３、１４４は、クレードル１００に内蔵されるＡＣアダプタのＡＣ／ＤＣ変換部１７０（図１１参照）のＤＣプラス側ラインに接続している。
ライン端子１４６、１４７は、クレードル１００に内蔵されるＡＣアダプタのＡＣ／ＤＣ変換部１７０のＤＣマイナス側ラインに接続している（図示省略）。

図８〜図１０に示すように、出力端子部１３０の端子１３１〜１３５は、ケース部１３６によって覆われる。ケース部１３６は、いわゆるモールドである。したがって、出力端子部１３０の端子１３１〜１３５は、ケース部１３６によって一体に覆われる。
ケース部１３６は、プリント基板１２０側に凹部１３７を有する。

プリント基板１２０は、クレードル１００の内部において可動支持体（図示省略）に支持される。そのため、プリント基板１２０は、格納位置と、充電位置とを切り替えられる。
図３、図４に示すように、プリント基板１２０が格納位置にあるとき、出力端子部１３０の端子１３１〜１３５は、クレードル１００の被装着面（すなわち、携帯端末装置１が装着されるときに携帯端末装置１の裏面１２と接する面）からクレードル１００の内側へ格納される。
図５、図６に示すように、プリント基板１２０が充電位置にあるとき、出力端子部１３０の端子１３１〜１３５は、クレードル１００の被装着面から前方へ突出する。

図３、図４に示すように、携帯端末装置１がクレードル１００の所定位置に装着されないときには、出力端子部１３０は、格納位置に格納されている。
図５、図６に示すように、携帯端末装置１がクレードル１００の所定位置に装着されたときに、出力端子部１３０は、充電位置に切り替わる。これにより、出力端子部１３０のプラス側出力端子１３１、１３２は、携帯端末装置１の充電端子部３０のプラス側充電端子３１、３２に嵌合して接続される。出力端子部１３０のマイナス側出力端子１３４、１３５は、携帯端末装置１の充電端子部３０のマイナス側充電端子３４、３５に嵌合して接続される。出力端子部１３０のチェック端子１３３は、携帯端末装置１の充電端子部３０のチェック端子３３に嵌合して接続される。

サーミスタ１５０は、負の抵抗温度係数を有する温度測定エレメントであり、プリント基板１２０上に実装される。
具体的には、図７に示すように、サーミスタ１５０は、プリント基板１２０上において、プラス側電力供給パターン１２１及びマイナス側電力供給パターン１２２の両方からそれぞれ所定の間隔を置いた位置に取り付けられる。
サーミスタ１５０が取り付けられるこの位置は、図８、図１０に示すように、ケース部１３６の凹部１３７に対応する。
また、この取り付け位置において、図９に示すように、サーミスタ１５０の大きさの略半分は、ケース部１３６の凹部１３７の内側に配置され、残りの略半分は、ケース部１３６の外側に配置される。

制御回路１６０は、プリント基板１２０とは別の基板（図示省略）に設けられる。
図１１に示すように、制御回路１６０は、ＡＣアダプタのＡＣ／ＤＣ変換部１７０と、ライン端子部１４０との間に設けられる。
具体的には、制御回路１６０は、スイッチングエレメント（例えば、ＦＥＴスイッチ）１６１と、判定部１６２とを備える。
スイッチングエレメント１６１は、ＡＣ／ＤＣ変換部１７０のプラス側と、ライン端子部１４０のプラス側端子（１４３、１４４）とを結ぶラインの途中に配置される。
判定部１６２は、サーミスタ１５０の出力を監視して、サーミスタ１５０の出力抵抗値が所定の閾値レベルを上回っている間には、サーミスタ１５０の検出温度が所定の温度を下回っていることから、スイッチングエレメント１６１を導通状態に維持する。
サーミスタ１５０の出力抵抗値が所定の閾値レベルを下回ると、サーミスタ１５０の検出温度が所定の温度を上回ることから、判定部１６２は、スイッチングエレメント１６１を遮断状態に切り替える。

上記の携帯端末装置用充電台１００において、サーミスタ１５０の検出温度が所定の温度以下にある間は、サーミスタ１５０の出力抵抗値は、所定の閾値レベルを上回っている。そのため、判定部１６２は、サーミスタ１５０のこの出力抵抗値に基づいて、スイッチングエレメント１６１を導通状態に維持する。
サーミスタ１５０の検出温度が所定の温度以上になると、サーミスタ１５０の出力抵抗値は、所定の閾値レベルを下回る。そのため、判定部１６２は、サーミスタ１５０のこの出力抵抗値に基づいて、スイッチングエレメント１６１を遮断状態に切り替える。これにより、携帯端末装置用充電台１００から携帯端末装置１への電力供給は、停止される。

第１実施形態の携帯端末装置用充電台１００によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態によれば、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５と接続される電力供給パターン１２１、１２２を有するプリント基板１２０に配置されて出力端子１３１、１３２、１３４、１３５を覆うケース部１３６は、プリント基板１２０側に凹部１３７を有する。そして、プリント基板１２０上においてケース部１３６の凹部１３７に対応する位置には、サーミスタ１５０が配置される。そのため、サーミスタ１５０は、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５の温度及び雰囲気温度の両方を効率よく測定することができ、その結果、両方の温度に基づいて出力端子１３１、１３２、１３４、１３５への通電を遮断する遮断動作のトリガを果たすことができる。

また、本実施形態によれば、サーミスタ１５０により測定される温度に基づいて出力端子１３１、１３２、１３４、１３５への通電を遮断する制御回路１６０を備え、制御回路１６０は、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５に接続される電力供給パターン１２１、１２２を有するプリント基板１２０とは分離された別の基板上に配置される。そのため、制御回路１６０は、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５の発熱などプリント基板１２０側で発生する熱的トラブルの影響を受けなくて済み、誤動作による遮断動作を未然に防止することができる。

また、本実施形態によれば、サーミスタ１５０は、プリント基板１２０上において電力供給パターン１２１、１２２から所定の間隔を置いた位置に配置される。そのため、サーミスタ１５０の取り付け位置を決めることにより、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５から電力供給パターン１２１、１２２を介してサーミスタ１５０に伝わる温度を精度よく測定することができる。

また、本実施形態によれば、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５は、プラス側出力端子１３１、１３２及びマイナス側出力端子１３４、１３５を有する。電力供給パターン１２１、１２２は、プラス側出力端子１３１、１３２に接続されるプラス側電力供給パターン１２１及びマイナス側出力端子１３４、１３５に接続されるマイナス側電力供給パターン１２２を有する。そして、サーミスタ１５０は、プラス側電力供給パターン１２１及びマイナス側電力供給パターン１２２の両方からそれぞれ所定の間隔を置いた位置に配置される。これにより、プラス側出力端子１３１、１３２からプラス側電力供給パターン１２１を介してサーミスタ１５０に伝わる温度、及びマイナス側出力端子１３４、１３５からマイナス側電力供給パターン１２２を介してサーミスタ１５０に伝わる温度の両方を精度よく測定することができる。

また、本実施形態によれば、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５の温度を測定できるため、金属物等による短絡等での発熱による事故や、携帯端末装置の損傷を防ぐことができる。
また、出力端子１３１、１３２、１３４、１３５の温度を測定するので、接続される携帯端末装置の充電端子から伝わる熱も検知できるため、携帯端末装置側の充電端子の異常発熱も検知して、給電を停止することができる。

図１２は、電子機器用充電台としての携帯端末装置用充電台２００の第２実施形態を示す。第１実施形態の携帯端末装置用充電台１００と同様の部分には、第１実施形態で用いた符号に１００を加えた符号を付けて示すことで、重複する説明を省略する。
携帯端末装置用充電台２００において、サーミスタ２５０とプラス側電力供給パターン２２１とは、補助部品としての高抵抗の（アルミナ素材の）チップ抵抗２８１を用いて接続される。同様に、サーミスタ２５０とマイナス側電力供給パターン２２２とは、高抵抗のチップ抵抗２８２を用いて接続される。

チップ抵抗２８１、２８２は、サーミスタ２５０の動作抵抗領域に影響を及ぼさない程度に高抵抗で、かつ良好な熱伝導特性を有するものである。
サーミスタ２５０の抵抗値をＲｔｈ、チップ抵抗２８１の抵抗値をＲ＋、チップ抵抗２８２の抵抗値をＲ−とする。サーミスタ２５０の動作を阻害させないように、サーミスタ２５０、チップ抵抗２８１、チップ抵抗２８２の三者の抵抗値の比率は、下記のようにする必要がある。
Ｒｔｈ＜＜Ｒ＋、Ｒ−

上記のようなチップ抵抗２８１、２８２によって、サーミスタ２５０とプラス側電力供給パターン２２１、サーミスタ２５０とマイナス側電力供給パターン２２２をそれぞれ接続することにより、プラス側出力端子２３１、２３２からサーミスタ２５０に伝わる温度は、チップ抵抗２８１を介して、マイナス側出力端子２３４、２３５からサーミスタ２５０に伝わる温度は、チップ抵抗２８２を介して、それぞれ伝わる。

第２実施形態の携帯端末装置用充電台２００によれば、つぎのような効果を奏する。
本実施形態によれば、サーミスタ２５０の動作抵抗領域に影響を及ぼさない程度に高抵抗で、かつ良好な熱伝導特性を有する補助部品としてのチップ抵抗２８１、２８２をさらに備える。そして、チップ抵抗２８１、２８２は、サーミスタ２５０とプラス側出力端子２３１、２３２とを繋ぐ位置、及びサーミスタ２５０とマイナス側出力端子２３４、２３５とを繋ぐ位置に、それぞれ配置される。これにより、プラス側出力端子２３１、２３２及びマイナス側出力端子２３４、２３５からサーミスタ２５０に伝わる温度がチップ抵抗２８１、２８２を介して伝わることにより、サーミスタ２５０のより高温側領域の特性を利用することができ、そのため、サーミスタ２５０に伝わる温度をより高精度に測定することができる。

また、本実施形態によれば、追加する部品はチップ抵抗２８１、２８２のみで済むため、安価で構成できる。

前記実施形態では、本発明を携帯端末装置用の充電台に適用した例について説明した。これに限らず、本発明を、携帯端末装置以外の電子機器、例えば、タブレット端末装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置など用の充電台に適用することができる。

１ 携帯端末装置（電子機器）
３１、３２、３４、３５ 充電端子
１００ 携帯端末装置用充電台（電子機器用充電台）
１２０ プリント基板（基板）
１２１ プラス側電力供給パターン（電力供給パターン）
１２２ マイナス側電力供給パターン（電力供給パターン）
１３１、１３２ プラス側出力端子（出力端子）
１３４、１３５ マイナス側出力端子（出力端子）
１３６ ケース部
１３７ 凹部
１５０ サーミスタ
１６０ 制御回路
２８１、２８２ チップ抵抗（補助部品）

Claims (5)

1. 電子機器の充電端子と接続可能な出力端子と、
   前記出力端子と接続される電力供給パターンを有する基板と、
   前記基板に配設され、前記出力端子のうち、前記電力供給パターンに接続される部分を覆うケース部と、
   温度を測定可能なサーミスタと、を備え、
   前記ケース部は、前記基板側に凹部を有し、
   前記サーミスタは、前記基板上であって、前記ケース部の前記凹部に対応する位置に配設される
   ことを特徴とする電子機器用充電台。
2. 前記サーミスタにより測定される温度に基づいて、前記出力端子への通電を遮断する制御回路、を更に備え、
   前記制御回路は、前記出力端子に接続される前記電力供給パターンを有する前記基板とは分離された別の基板に配設される
   請求項１に記載の電子機器用充電台。
3. 前記サーミスタは、前記基板上において、前記電力供給パターンから所定の間隔を置いた位置に配設される
   請求項１に記載の電子機器用充電台。
4. 前記出力端子は、プラス側出力端子及びマイナス側出力端子を有し、
   前記電力供給パターンは、前記プラス側出力端子に接続されるプラス側電力供給パターン及び前記マイナス側出力端子に接続されるマイナス側電力供給パターンを有し、
   前記サーミスタは、前記プラス側電力供給パターン及び前記マイナス側電力供給パターンの両方からそれぞれ所定の間隔を置いた位置に配設される、請求項３に記載の電子機器用充電台。
5. 前記サーミスタの動作抵抗領域に影響を及ぼさない程度に高抵抗で、かつ良好な熱伝導特性を有する補助部品をさらに備え、
   前記補助部品は、前記サーミスタと前記プラス側出力端子とを繋ぐ位置、及び前記サーミスタと前記マイナス側出力端子とを繋ぐ位置に、それぞれ配置される、請求項４に記載の電子機器用充電台。

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