(57)【要約】【課題】無接点充電器に内蔵される送電コイルの発熱による回路基板への悪影響を解消し、ノイズや放熱性の対策を実現可能な無接点充電器を提供する。【解決手段】無接点充電器は、電池駆動機器９０の受電コイル９１に磁気誘導作用で電力搬送して、内蔵される電池９２を充電する。無接点充電器は、電池駆動機器９０が載置される載置面２３を有するケース２０と、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０の受電コイル９１に電磁結合される送電コイル１１と、送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２を実現する電子部品１４を実装してなる回路基板１３とを備えている。ケース２０は、載置面２３を傾斜面として設けた載置部２１と、載置部２１を支持するベース水平部２２とを備えており、載置面２３の裏側に送電コイル１１を配置すると共に、ベース部２２に回路基板１３を配置している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器の受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送して、内蔵される電池を充電するための無接点充電器であって、
電池駆動機器が載置される載置面を有するケースと、
前記載置面にセットされる電池駆動機器の受電コイルに電磁結合される送電コイルと、
前記送電コイルに交流電力を供給する交流電源を実現する電子部品を実装してなる回路基板と
を備えており
前記ケースは、前記載置面を傾斜面として設けた載置部と、
前記載置部を支持するベース水平部と
を備えており、
前記載置面の裏側に前記送電コイルを配置すると共に、
前記ベース水平部に前記回路基板を配置してなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項２】
請求項１に記載の無接点充電器であって、
前記載置部が、前記ベース水平部の後方部に配置されると共に、前記回路基板が、前記ベース水平部の前方部に配置されてなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無接点充電器であって、
前記ケースは、平面視において、前記載置部に配置される前記送電コイルと、前記ベース水平部に配置される前記回路基板とが、左右方向の中心線に対して互いに反対側に配置されてなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一に記載の無接点充電器であって、
前記回路基板が、基板の下面側に前記電子部品を実装してなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一に記載の無接点充電器であって、
前記載置部が、断面視三角形状として、前記ベース水平部に連結されてなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一に記載の無接点充電器であって、
前記載置部が、ほぼ一定の厚さに形成されてなることを特徴とする無接点充電器。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一に記載の無接点充電器であって、
前記ベース水平部に内蔵される回路基板が、前記載置面に載置される電池駆動機器に内蔵されるアンテナとの非対向位置に配置されて、該アンテナから離れた位置に配置されてなることを特徴とする無接点充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話やスマートフォン、タブレット等の電池駆動機器に収納される電池に対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電可能な無接点充電器に関する。とくに、本発明は、電池駆動機器を傾斜する姿勢にセットして充電できる無接点充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン、タブレット、あるいは携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等のモバイル機器に代表される電池駆動機器は、携帯性を高めるため電池パックにより駆動されるものが多い。このような電池駆動機器に収納される電池パックを充電するには、電池駆動機器に電池パックを収納したまま、電池駆動機器を充電器にセットして、接点同士を物理的に接続した状態で行う。一方で、このような物理的な接続でなく、電磁誘導の作用を利用して充電台に内蔵された送電コイルから、電池パックに内蔵される受電コイルに対して電力を搬送して、電池パックを充電する充電台が開発されている（特許文献１参照）。このような無接点充電台を図１１の斜視図に示す。
【０００３】
このような充電台２９０は、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵しており、一方の電池駆動機器２９１に装着された電池パック側には、送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵している。さらに電池パックは、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵する。この構造によれば、充電台２９０の上に電池駆動機器２９１を載せて、非接触状態で電池パックの電池を充電できる。
【０００４】
このような非接触、無接点による充電方式で電池パックの充電を行う際には、送電コイルを受電コイルと高い結合効率で電磁結合させる必要がある。このため、送電コイルを、電池駆動機器に内蔵された受電コイルと正確に位置決めされた位置に配置することが求められる。このため、例えば図１２に示すように、充電台２９３と電池駆動機器２９４との間に突起２９５と凹部２９６を設けて、突起２９５と凹部２９６とを係合させることによって位置決めを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５０４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ただ、従来の無接点充電器では、送電コイルと回路基板が接近するため、送電コイルで生じた発熱が回路基板に伝達され、ここに実装された電子部品に悪影響を与えることが懸念される。また、ノイズが伝搬することも考えられる。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、無接点充電器に内蔵される送電コイルの発熱による回路基板への悪影響を解消し、ノイズや放熱性の対策を実現可能な無接点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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る無接点充電器によれば、電池駆動機器９０の受電コイル９１に磁気誘導作用で電力搬送して、内蔵される電池９２を充電するための無接点充電器であって、電池駆動機器９０が載置される載置面２３を有するケース２０と、前記載置面２３にセットされる電池駆動機器９０の受電コイル９１に電磁結合される送電コイル１１と、前記送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２を実現する電子部品１４を実装してなる回路基板１３とを備えており、前記ケース２０は、前記載置面２３を傾斜面として設けた載置部２１と、前記載置部２１を支持するベース水平部２２とを備えており、前記載置面２３の裏側に前記送電コイル１１を配置すると共に、前記ベース部２２に前記回路基板１３を配置している。
上記構成により、回路基板と送電コイルとを離間させることができ、送電コイルで生じた熱が回路基板に伝搬することを抑制できる。また、載置面にセットされる電池駆動機器に対して回路基板の電子部品を離間させることが可能となり、電子部品が発するノイズが電池駆動機器側に伝搬される事態を低減できる。
【０００９】
本発明の第２の側面に係る無接点充電器によれば、前記載置部２１を、前記ベース水平部２２の後方部に配置して、前記回路基板１３を、前記ベース水平部２２の前方部に配置することができる。
なお、本明細書において、載置部の位置は、平面視における載置部の中心の位置で特定し、回路基板の位置は、回路基板の中心の位置で特定するものとする。したがって、「載置部を、ベース水平部の後方部に配置して、回路基板をベース水平部の前方部に配置する」とは、載置部の中心がベース水平部の前後方向の中心線ｎよりも後方に位置し、回路基板の中心がベース水平部の前後方向の中心線ｎよりも前方に位置する状態を意味するものとする。
上記構成により、回路基板と送電コイルとをケースの前後方向に離して配置でき、送電コイルで生じた熱が回路基板に伝搬することを有効に抑制できる。また、載置面にセットされる電池駆動機器に対して回路基板の電子部品を前後方向に離間させて、電子部品が発するノイズが電池駆動機器側に伝搬される事態を低減できる。
【００１０】
本発明の第３の側面に係る無接点充電器によれば、前記ケース２０が、平面視において、前記載置部２１に配置される前記送電コイル１１と、前記ベース水平部２２に配置される前記回路基板１３とを、左右方向の中心線ｍに対して互いに反対側に配置することができる。
なお、本明細書において、送電コイルの位置は、送電コイルの中心の位置で特定し、回路基板の位置は、回路基板の中心の位置で特定するものとする。したがって、「送電コイルと回路基板を、ケースの左右方向の中心線に対して互いに反対側に配置する」とは、送電コイルの中心と回路基板の中心が、平面視におけるケースの左右方向の中心線の反対側に位置する状態を意味するものとする。
上記構成により、回路基板と送電コイルとをケースの左右方向に離して配置でき、送電コイルで生じた熱が回路基板に伝搬することを有効に抑制できる。また、載置面にセットされる電池駆動機器に対して回路基板の電子部品を左右方向に離間させて、電子部品が発するノイズが電池駆動機器側に伝搬される事態を低減できる。
【００１１】
本発明の第４の側面に係る無接点充電器によれば、前記回路基板１３が、基板の下面側に前記電子部品１４を実装することができる。
上記構成により、回路基板の下面側に配置される電子部品を、載置面に載置される電池駆動機器に対して離間させて、電子部品が発するノイズが電池駆動機器側に伝搬される事態を低減できる。また、回路基板の下面側に配置される電子部品をベース水平部の底面側に対向して配置するので、電子部品の発熱を外部に効率よく放熱できる。
【００１２】
本発明の第５の側面に係る無接点充電器によれば、前記載置部２１を、断面視三角形状として、前記ベース水平部２２に連結することができる。
上記構成により、載置面の背面側に断面視三角形状の空間を設けることができ、ここに配置される送電コイルの発熱が載置部の内部空間で自然対流するようにできる。
【００１３】
本発明の第６の側面に係る無接点充電器によれば、前記載置部２１を、ほぼ一定の厚さの板状に形成することができる。
上記構成により、載置面の内側に配置される送電コイルの発熱を板状の載置部の背面側からケースの外部に放熱させて、載置部に配置される送電コイルの発熱を効果的に放熱できる。
【００１４】
本発明の第７の側面に係る無接点充電器によれば、前記ベース水平部２２に内蔵される回路基板１３を、前記載置面２３に載置される電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７との非対向位置に配置して、該アンテナ９７から離れた位置に配置することができる。
上記構成により、電池駆動機器を載置面に載置して充電する状態においても、回路基板に実装される電子部品によるノイズがアンテナに悪影響を与えるのを有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無接点充電器に電池駆動機器をセットした状態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る無接点充電器に電池駆動機器をセットする状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示す無接点充電器に電池駆動機器をセットした状態を示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２に示す無接点充電器の送電コイルと回路基板の位置関係を示す概略平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る無接点充電器に電池駆動機器をセットする状態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す無接点充電器に電池駆動機器をセットした状態を示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図５に示す無接点充電器の送電コイルと回路基板の位置関係を示す概略平面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る無接点充電器に電池駆動機器をセットする状態を示す斜視図である。
【図９】図８に示す無接点充電器に電池駆動機器をセットした状態を示すＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】送電コイルと回路基板の配置パターンの説明に使用するケースの概略平面図である。
【図１１】従来の無接点充電器を示す斜視図である。
【図１２】従来の他の無接点充電器を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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無接点充電器を例示するものであって、本発明は無接点充電器を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、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、一部の実施の形態において説明された内容は、他の実施形態等に利用可能なものもある。
【００１７】
本発明の無接点充電器は、図１ないし図９に示すように、充電できる電池９２と受電コイル９１を内蔵してなる電池駆動機器９０を載置面２３に載せて、受電コイル９１に磁気誘導作用で電力搬送して、電池駆動機器９０に内蔵された電池９２を充電する。とくに、本発明の無接点充電器は、載置面２３を傾斜面として、電池駆動機器９０を傾斜する姿勢でセットして充電する。ここで、電池駆動機器９０は、携帯電話機やスマートフォン、タブレット等の携帯電子機器とし、あるいは、ＩＣプレーヤやデジタルカメラ等の電子機器とすることができる。さらに、電池駆動機器は、パック電池やバッテリーパックとすることもできる。なお、図においては、スマートフォン型の電池駆動機器９０を横置きで載置面２３にセットして充電する状態を示している。
【００１８】
（無接点充電器１０、５０、６０）
無接点充電器１０、５０、６０は、図１ないし図９に示すように、電池駆動機器９０の載置面２３を有するケース２０と、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０の受電コイル９１に電磁結合されて、受電コイル９１に磁気誘導作用で電力を供給する送電コイル１１と、この送電コイル１１に交流電力を供給する交流電源１２を実現する電子部品１４を実装している回路基板１３とを備えており、送電コイル１１と回路基板１３をケース２０に収納している。
【００１９】
（ケース２０）
ケース２０は、プラスチック製で、電池駆動機器９０を脱着自在にセットする載置面２３を有する載置部２１と、この載置部２１を支持するベース水平部２２とを備えている。図に示すケース２０は、ベース水平部２２を水平方向に広い箱形としており、この箱形のベース水平部２２の上面に載置部２１を連結している。図に示す載置部２１は、載置面２３を傾斜面としており、傾斜面である載置面２３を前面とする姿勢で、ベース水平部２２の中央部ないし後方部に位置して連結している。ケース２０は、載置部２１に送電コイル１１を配置して、ベース水平部２２に回路基板１３を配置している。このケース２０は、送電コイル１１を載置部２１に配置して、回路基板１３をベース水平部２２に配置することで、送電コイル１１と回路基板１３とを互いに離間させて配置している。
【００２０】
載置部２１は、電池駆動機器９０を傾斜姿勢で載置する載置面２３を前面に備えている。載置部２１は、載置面２３の外形を、電池駆動機器９０の外形に沿う形状であって、長方形状としている。長方形状の載置面２３は、電池駆動機器９０を横置きできるように、長手方向が水平方向となる形状としている。載置面２３は、電池駆動機器９０の外形にほぼ等しい大きさとし、あるいはやや大きくしている。このケース２０は、電池駆動機器９０を安定して載置面の上にセットできる。ただ、載置面は、電池駆動機器の外形よりも多少小さくすることもできる。
【００２１】
載置部２１は、電池駆動機器９０を載置面２３にセットする状態で、電池駆動機器９０を所定の傾斜姿勢で保持できるようにしている。載置部２１は、図３、図６、及び図９に示すように、載置面２３を水平面に対して所定の傾斜角αで傾斜させており、電池駆動機器９０を所定の傾斜姿勢に保持できるようにしている。ケース２０は、載置部２１が電池駆動機器９０を保持する角度、すなわち載置面２３の傾斜角αを、２０度〜８０度、好ましくは３０度〜７５度、さらに、好ましくは４０度〜７０度とする。このように、傾斜角αを４０度よりも大きくして載置面２３を起立姿勢に近似させる構造は、電池駆動機器９０の主面に表示される画面の文字や映像を正面から見やすくできる特徴がある。
【００２２】
さらに、ケース２０は、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０を傾斜姿勢で保持するために、電池駆動機器９０を保持する機器保持部２５をベース水平部２２に設けている。図２と図３に示すベース水平部２２Ａは、機器保持部２５を、載置面２３の下端の前方に設けた溝部２５Ａとしている。この機器保持部２５は、溝部２５Ａに電池駆動機器９０の下端部を挿入して保持することで、電池駆動機器９０がずれ落ちるのを防止している。溝部２５Ａである機器保持部２５は、電池駆動機器９０の下端部を案内して電池駆動機器９０を傾斜姿勢で保持する状態で、電池駆動機器９０の前面に配置される画面が前方から見えるように、電池駆動機器９０の表面プレート９９Ａの中央部を表出できる深さ又は形状としている。さらに、溝部２５Ａである機器保持部２５は、その全長を電池駆動機器９０の全長とほぼ等しくし、正確にはやや大きくしている。この機器保持部２５は、特定の外形を有する電池駆動機器９０を正確に位置決めしながらセットできる特徴がある。ただ、溝部である機器保持部は、電池駆動機器の全長よりも長くして外形の異なる種々の電池駆動機器をセットすることもできる。
【００２３】
さらに、図５と図６に示すベース水平部２２Ｂは、機器保持部２５を、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０の下端部の前面側を係止する凸部２５Ｂとしている。図のベース水平部２２Ｂは、電池駆動機器９０の両側に対向して凸部２５Ｂを設けており、これらの凸部２５Ｂに電池駆動機器９０の下端部の前面を当接させる状態で電池駆動機器９０をセットして、電池駆動機器９０がずれ落ちるのを防止している。凸部２５Ｂである機器保持部２５は、電池駆動機器９０の下端部を当接させて電池駆動機器９０を傾斜姿勢で保持する状態で、電池駆動機器９０の前面に配置される画面が前方から見えるように、電池駆動機器９０の表面プレート９９Ａの中央部を表出できる高さ又は形状としている。ただ、機器保持部は、載置面にセットされる電池駆動機器を傾斜姿勢に保持できる他の形状、たとえば、電池駆動機器の下端を係止する凸条や凹部等とすることもできる。
【００２４】
載置部２１は、載置面２３の内側面に送電コイル１１を配置している。載置部２１は、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０の受電コイル９１と対向する位置に送電コイル１１を固定している。載置部２１は、載置面２３に電池駆動機器９０がセットされる状態で、電池駆動機器９０に内蔵される受電コイル９１と対向する位置に送電コイル１１を配置している。
【００２５】
載置部２１は、送電コイル１１の位置、いいかえると、電池駆動機器９０をセットする位置を載置面２３に表示しており、送電コイル１１に対して電池駆動機器９０の受電コイル９１を確実に電磁結合できるようにしている。図２、図５、及び図８の載置部２１は、載置面２３に電池駆動機器９０の載置位置を示すガイド２４を設けている。図に示す載置部２１は、ガイド２４として、電池駆動機器９０のセット位置を図形２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃで表示している。図において、図形２４Ａは、セットされる電池駆動機器９０の外形を表示し、図形２４Ｂは、電池駆動機器９０の受電コイル９１の位置を表示し、図形２４Ｃは、電池駆動機器９０の特定位置に表示されたマーク９８（詳細には後述する。）のセット位置を表示している。載置部２１は、これらの図形２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを単独で表示し、あるいは複合して表示することができる。また、これらの図形以外の表示により、電池駆動機器の載置位置を表示することもできる。このようなセット位置を示す表示は、載置部２１の載置面２３に印刷や刻印等により設けることができ、あるいは、シールなどを貼付して表示することもできる。これら無接点充電器１０、５０、６０は、ガイド２４で示される位置に電池駆動機器９０をセットして、正常なセット位置に配置できる。
【００２６】
さらに、特定の外形を有する電池駆動機器のみを載置面にセットする無接点充電器は、載置面の外形を特定の電池駆動機器の外形とほぼ等しくし、あるいは、機器保持部である溝部の全長を、特定の電池駆動機器の全長と等しくすることにより、載置面にガイドを設けることなく電池駆動機器を載置面の定位置に配置することができる。それは、電池駆動機器の外周縁を載置面の外周縁に沿って配置し、あるいは、電池駆動機器の下端部を機器保持部である溝部に挿入する状態で電池駆動機器のセット位置を特定できるからである。
【００２７】
また、載置面の外形を電池駆動機器の外形よりも大きくする無接点充電器は、複数種の電池駆動機器を載置面の正しいセット位置に配置できるように、複数のセット位置を示すガイドを設けることもできる。この無接点充電器は、複数種の電池駆動機器を、正確な位置にセットして充電できる。
【００２８】
図２ないし図７に示す載置部２１Ａ、２１Ｂは、横断面形状を略三角形状としてベース水平部２２に連結している。この形状のケース２０Ａ、２０Ｂは、載置面２３の背面側に断面視三角形状の空間２６が形成されるので、ここに配置される送電コイル１１の発熱を、図３と図６の矢印で示すように載置部２１Ａ、２１Ｂの内部の空間２６で自然対流させて効果的に放熱できる特徴がある。
【００２９】
図３に示すケース２０Ａは、載置部２１Ａとベース水平部２２Ａとを一体的に連結して、載置部２１Ａとベース水平部２２Ａとを内部で連通する構造としている。この構造は、載置部２１Ａとベース水平部２２Ａとを一体成形して製造コストを低減できる。また、図６に示すケース２０Ｂは、載置部２１Ｂとベース水平部２２Ｂとを別々に成形して、これらを互いに連結している。図のケース２０Ｂは、別々に成形される載置部２１Ｂとベース水平部２２Ｂとを内部で連通することなく、境界部分に隔壁２７が形成された構造として、載置部２１Ｂの内部とベース水平部２２Ｂの内部とを区画している。このように、載置部２１Ｂの内部とベース水平部２２Ｂの内部とを隔壁２７で区画するケース２０Ｂは、送電コイル１１の発熱が回路基板１３に伝搬されるのを有効に防止できる特徴がある。
【００３０】
さらに、図８と図９に示す載置部２１Ｃは、ほぼ一定の厚さの板状に形成して、下端部をベース水平部２２Ｃに連結している。板状の載置部２１Ｃは、前面を載置面２３とする本体プレート２１Ｘと、この本体プレート２１Ｘの背面に固定されたホルダー３０とからなる。板状の載置部２１Ｃは、載置面２３の傾斜角αが所定の角度となるように、下端部をベース水平部２２Ｃに固定している。この構造のケース２０Ｃは、載置面２３の内側に配置される送電コイル１１の発熱を、板状の載置部２１Ｃの背面側から外部に放熱させて、載置部２１Ｃに配置される送電コイル１１の発熱を効果的に放熱できる特徴がある。また、ベース水平部２２Ｃに配置される回路基板１３に実装される部品から生じる熱を、ベース水平部２２Ｃの上面から効果的に放熱できる特徴もある。さらに、板状の載置部は、図示しないが、載置面の傾斜角αを変更できるように、回動自在にベース水平部に連結することもできる。このケースは、回動する載置部をベース水平部に対して所望の位置で停止して固定できる構造とすることで、載置面の傾斜角αを最適な角度に調整できる。
【００３１】
以上のように、載置面２３を傾斜姿勢で配置する無接点充電器１０、５０、６０は、傾斜姿勢の載置面２３に電池駆動機器９０をセットすることで、電池駆動機器９０を傾斜姿勢に保持して、電池駆動機器９０の画面を見やすい姿勢としながら充電できる。とくに、図に示すように、電池駆動機器９０を横置きの姿勢で無接点充電器１０、５０、６０にセットして、電池駆動機器９０の画面を見ながら充電できる。また、載置面２３を傾斜姿勢とすることで、電池駆動機器９０と載置面２３との間に金属などの異物が入り込む事態を確実に回避できる特徴もある。
【００３２】
載置部２１は、載置面２３の内側の定位置に、送電コイル１１を固定している。送電コイル１１は、載置面２３の内面に接近するように配置して、受電コイル９１との間隔を狭くして、送電コイル１１から受電コイル９１に効率よく電力搬送できる。図３、図６、及び図９に示す載置部２１は、載置面２３の内側に、送電コイル１１を定位置に配置するホルダー３０を備えている。載置部２１は、ホルダー３０を介して送電コイル１１を載置面２３の内側の定位置に固定している。なお、図３、図６、及び図９においては、ホルダー３０の構造をわかりやすくするために、ホルダー３０及び送電コイル１１を断面表示している。図に示すホルダー３０は、送電コイル１１を定位置に配置するコイル嵌着凹部３１を備えている。コイル嵌着凹部３１は、渦巻き状の平面コイルである送電コイル１１の外形に等しい内形に成形された円形の凹部で、中央部には、送電コイル１１の空芯部を案内する嵌入凸部３２を形成している。このホルダー３０は、送電コイル１１をコイル嵌着凹部３１に嵌入する状態で、載置面２３の内面側に固定されて、送電コイル１１を載置部２１の定位置に位置決めしながら配置できる。この送電コイル１１は、ホルダー３０を介して載置部２１の定位置に配置される。さらに、ホルダー３０は、嵌入凸部３２にコアを配置して、送電コイル１１の磁界を強くすることもできる。このコアには、透磁率が大きいフェライト等の磁性材料が使用できる。この構造は、送電コイル１１の磁束をコアで集束して、効率よく受電コイルに電力搬送できる。
【００３３】
ただ、送電コイルは、ホルダーを介することなく載置面の内側に固定することもできる。載置部は、たとえば、載置面の内面側に、送電コイルを嵌着させる嵌着凹部を成形して、この嵌着凹部に送電コイルを配置して載置面の定位置に固定することができる。さらに、送電コイルは、載置面の内面側にインサートして固定することができる。この構造は、載置面にセットされる電池駆動機器の受電コイルとの距離をさらに短くできる。
【００３４】
ベース水平部２２は、内部に回路基板１３を収納して固定している。ベース水平部２２は、回路基板１３を水平姿勢で配置すると共に、載置部２１に配置される送電コイル１１から離して配置している。このように、ベース水平部２２の内部に配置される回路基板１３を送電コイル１１から離して配置する構造は、送電コイル１１の発熱が回路基板１３に悪影響を与えるのを有効に防止しながら、回路基板１３を送電コイル１１の発熱から保護できる。とくに、送電コイル１１と回路基板１３を内蔵するケース２０は、載置部２１に配置される送電コイル１１の位置とベース水平部２２に配置される回路基板１３の位置とを、平面視において前後方向または左右方向に離すことによって、より理想的に離間できる。なお、本明細書において、送電コイル１１の位置は、送電コイル１１の中心の位置で特定し、回路基板１３の位置は、回路基板１３の中心の位置で特定するものとする。また、ベース水平部２２に連結される載置部２１の位置も、平面視における載置部２１の中心の位置で特定するものとする。
【００３５】
ここで、図２ないし図４に示す無接点充電器１０は、載置部２１Ａをベース水平部２２Ａの後方部に配置して、回路基板１３を、ベース水平部２２Ａの前方部に配置している。この無接点充電器１０は、図４に示すように、載置部２１Ａに配置される送電コイル１１を、ベース水平部２２Ａの前後方向の中心線ｍよりも後方に配置し、ベース水平部２２Ａに配置される回路基板１３を前後方向の中心線ｍよりも前方に配置している。この構造は、送電コイル１１とベース水平部２２とを、上下方向だけでなく前後方向においても離間させる状態で配置できる。
【００３６】
さらに、図５ないし図７に示す無接点充電器５０は、平面視において、載置部２１Ｂに配置される送電コイル１１と、ベース水平部２２Ｂに配置される回路基板１３とを、左右方向の中心線ｎに対して互いに反対側に配置している。図７に示す無接点充電器５０は、載置部２１Ａに配置される送電コイル１１を、ベース水平部２２Ａの左右方向の中心線ｎよりも左側に配置し、ベース水平部２２Ａに配置される回路基板１３を左右方向の中心線ｎよりも右側に配置している。この構造は、送電コイル１１とベース水平部２２とを、上下方向だけでなく左右方向においても離間させる状態で配置できる。
【００３７】
ただ、平面視における、載置部に配置される送電コイルの位置とベース水平部に配置される回路基板の位置は、以上の例には特定しない。無接点充電器は、送電コイルと回路基板とを、互いに離れる位置関係となる種々のパターンで配置することができる。ここで、送電コイルと回路基板の平面視における配置パターンを図１０に基づいて説明する。なお、図１０は、ケース２０の外形を示す平面図であって、ケース２０の領域を、前後方向の中心線ｍと左右方向の中心線ｎによって領域Ａ〜Ｄの４つの領域に区画する状態を示している。この図において、送電コイルを領域Ａに配置する状態においては、回路基板を領域Ｂ〜Ｄの領域に配置することで、これらをより理想的に離間できる。とくに対角位置となる領域Ｃに配置することで最も理想的に離間できる。同様に、送電コイルを領域Ｂに配置する状態においては、回路基板を領域Ａ、Ｃ、Ｄの領域に配置することで、これらをより理想的に離間できる。とくに対角位置となる領域Ｄに配置することで最も理想的に離間できる。さらに、送電コイルを領域ＡとＢの中間に配置する状態においては、回路基板を領域ＣまたはＤに配置することで、これらをより理想的に離間できる。
【００３８】
以上のように、送電コイル１１と回路基板１３とを、平面視において前後方向または左右方向に離間して配置する構造は、送電コイル１１の発熱が回路基板１３に悪影響を与えるのをより確実に防止して、回路基板１３を送電コイル１１の発熱から保護できる。ただ、送電コイルと回路基板の配置は、必ずしも平面視において前後方向と左右方向に離れる位置関係に特定するものではなく、平面視において前後左右に接近する位置関係であっても、上下方向に離間されるので、回路基板１３を送電コイル１１の発熱から保護できる。
【００３９】
（送電コイル１１）
送電コイル１１は、載置部２１の載置面２３の内面側に、載置面２３と平行に配置できるように、線材を渦巻き状に巻いた平面状のコイルとしている。この送電コイル１１は、載置面２３と平行な面内で渦巻き状に巻かれており、載置面２３に直交する方向に交流磁束を放射する。送電コイル１１は、渦巻きを複数層に巻いて、厚みのあるコイルとしている。さらに、送電コイルは、上下方向に長い長円形とすることもできる。この形状の送電コイルは、載置面にセットされる状態で受電コイルの上下位置が異なる電池駆動機器であっても、受電コイルに電磁結合させて充電できる特徴がある。載置面２３の内側面に配置される送電コイル１１は、図３、図６、及び図９に示すように、載置面２３と反対側の対向面に、シールド板４１を配設して磁気シールドしている。シールド板４１は、透磁率の高い金属やフェライトからなるプレートである。このシールド板４１は、ホルダー３０のコイル嵌着凹部３１の底面に固定されている。
【００４０】
送電コイル１１のインダクタンスは、交流電力の周波数により最適値に設定される。たとえば、供給される交流電力の周波数を１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚとする送電コイル１１は、インダクタンスを数十μＨないし数ｍＨとする。ただし、無接点充電器は、送電コイル１１に供給する交流電力の周波数をこの範囲には特定しない。送電コイル１１には、１００ｋＨｚよりも低く、あるいは５００ｋＨｚよりも高い周波数の交流電力を供給して、電池駆動機器９０に磁気誘導作用で電力搬送できるからである。送電コイル１１のインダクタンスは、交流電力の周波数が高くなると小さく、周波数が低くなると大きくして、磁気誘導作用で効率よく受電コイル９１に電力搬送できる。
【００４１】
(回路基板１３)
回路基板１３はプリント基板で、送電コイル１１に電力を供給する交流電源１２を実現する電子部品１４を実装している。さらに、回路基板１３は、交流電源１２を実現する電子部品以外の電子部品１４も実装できる。図３に示す回路基板１３は、下面側に電子部品１４を実装している。この回路基板は、図３に示すように、下面側に配置される電子部品１４を、ベース水平部２２の底面２２Ｘの内面に対向する姿勢で配置している。この構造は、回路基板１３の下面側に配置される電子部品１４を、載置面２３に載置される電池駆動機器９０に対して離間できるので、電子部品１４が発するノイズが電池駆動機器９０側に悪影響を与えるのを有効に防止できる。また、この構造は、とくに発熱しやすい部品を底面２２Ｘに対向させることで、ベース水平部２２の下面から効果的に放熱できる特徴がある。ただ、回路基板１３は、図６や図９に示すように、上面側に電子部品１４を実装することもできる。
【００４２】
回路基板１３は、止ネジ４０を介してベース水平部２２に固定されている。図３、図６、及び図９に示すベース水平部２２は、回路基板１３を固定する連結ボス２８を一体成形して設けている。回路基板１３は、ベース水平部２２の内側に設けた連結ボス２８に固定されて、所定の姿勢で保持される。回路基板１３は、これを貫通する止ネジ４０が連結ボス２８にねじ込まれて、ベース水平部２２の定位置に固定される。ただ、回路基板は、係止構造や接着等の方法でベース水平部に固定することもできる。
【００４３】
（交流電源１２）
交流電源１２は、入力される電力を送電コイル１１に供給する周波数の交流に変換して出力する。交流電源１２は、発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプと備えている。交流電源１２は、ＡＣアダプタから直流が入力され、あるいはＵＳＢコネクタなどのコネクタから直流が入力される。また、交流電源は、交流の商用電源を入力して、これを送電コイル１１に供給する周波数の交流に変換して出力することもできる。図１に示す無接点充電器１０は、外部電源であるＡＣアダプタ４９から入力される直流を交流電源１２に入力している。無接点充電器１０、５０、６０は、図２、図５、及び図８に示すように、ＡＣアダプタ４９に接続される入力コネクタ１９をケース２０に設けている。図に示す入力コネクタ１９は、ＡＣアダプタ４９の出力端子４９Ａを挿入できるピン端子としている。ただ、入力コネクタには、ＵＳＢコネクタも使用できる。この無接点充電器は、図示しないが、電子機器に接続されるＵＳＢケーブルを外部電源として、このＵＳＢケーブルのＵＳＢ端子をＵＳＢコネクタに接続して電力を供給することができる。この構造は、オフィス等の机上において、パソコン等の電子機器から便利に給電できる。交流電源１２は、入力される直流や交流を所定の周波数と電圧の交流に変換して、送電コイル１１に出力する。ＡＣアダプタ４９やコネクタから直流電力を入力する交流電源１１は、ＤＣ／ＡＣインバータで直流を交流に変換して出力する。商用電源の交流を入力する交流電源は、交流を整流回路で直流に変換し、整流回路から出力される直流をＤＣ／ＡＣインバータで交流に変換して送電コイル１１に出力する。
【００４４】
交流電源１２は、電池駆動機器９０がセットされたことを検出し、あるいはユーザーが電源スイッチ（図示せず）をオンに切り換えて、送電コイル１１に交流電力を出力する。電池駆動機器９０を検出する交流電源１２は、電池駆動機器９０に設けている受電コイル９１の検出回路（図示せず）を備えている。さらに、交流電源１１は、電池駆動機器９０の内蔵電池９２が満充電されたことを検出して、送電コイル１１の交流電力の出力を停止する。交流電源１２は、送電コイル１１の電流変化を検出して、内蔵電池９２の満充電を検出する。電池駆動機器９０の内蔵電池９２が満充電されると、受電コイル９１が無負荷となって受電コイル９１の電流がほぼ遮断された状態となる。受電コイル９１の電流がほぼ遮断されると、送電コイル１１の電流も減少する。したがって、交流電源１２は送電コイル１１の電流が設定値よりも小さくなったことを検出して、電池駆動機器９０の内蔵電池９２が満充電されたことを検出できる。さらに、無接点充電器は、電池駆動機器との間の通信などによって、電池の充電状態、たとえば満充電や充電異常を検出することもできる。
【００４５】
さらに、図１ないし図３、図５、図６、図８及び図９に示す無接点充電器１０、５０、６０は、電池駆動機器９０のセット状態や内蔵される電池９２の充電状態を外部に表示するための表示部１５を備えている。図に示す無接点充電器１０、５０、６０は、表示部１５としてケース２０の外部に光で表示するＬＥＤ１６と、このＬＥＤ１６から照射される光を透過させて、ケース２０に設けた表示窓２９から外部に照射するランプリーダー１７とを備えている。図に示すＬＥＤ１６は、チップタイプのＬＥＤで回路基板１３に固定している。ランプリーダー１７は、透光性のプラスチック製で、一端をＬＥＤ１６に対向して配置すると共に、他方の端部をケース２０に設けた表示窓２９から外部に露出させている。ランプリーダー１７は、ＬＥＤ１６から照射される光を内部に透過させて表示窓２９から外部に照射する。
【００４６】
以上の表示部１５は、電池駆動機器９０が載せプレート２１にセットされた状態で、電池駆動機器９０の受電コイル９１が送電コイル１１に対して正確な位置にあるかどうかを点灯状態で表示することができる。また、表示部１５は、電池駆動機器９０の電池９２が満充電されたことを検出してこのことを外部に表示することもできる。したがって、ユーザーは、表示部１５の表示によって電池駆動機器９０が正しくセットされたかどうか、あるいは電池駆動機器９０の電池９２が満充電されたかどうかを正確に判定することができる。
【００４７】
表示部１５のＬＥＤ１６は、回路基板１３に実装される点灯回路１８で点灯状態が制御される。点灯回路１８は、ＬＥＤ１６の発光色（例えば緑色、赤色）や、点灯のパターン（例えば連続点灯、ゆっくりした点滅、早い点滅）等を変化させることで、電池駆動機器９０に内蔵される電池９２の充電状態や異常を外部に表示できる。例えば、充電中はＬＥＤ１６を点灯させて、充電完了後に消灯させたり、あるいは発光色を変化可能なＬＥＤの場合は、赤色から緑色に変更させることで、ユーザに対して充電中又は充電の終了を告知できる。また、点灯回路１８は、電池駆動機器９０が正しい位置にセットされない状態では、ＬＥＤ１６を点滅させることで異常を表示することができる。
【００４８】
さらに、以上の無接点充電器１０、５０、６０は、ベース水平部２２に内蔵される回路基板１３を、載置面２３に載置される電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７と非対向位置に配置して、回路基板１３をアンテナ９７から離れた位置に配置している。言い換えると、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７が、ベース水平部２２に内蔵される回路基板１３から離れる方向となるように、電池駆動機器９０の載置位置を特定している。ここで、電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７とは、ワンセグ放送やマルチメディア放送等を受信するための受信アンテナであり、このようなアンテナ９７を内蔵する電池駆動機器９０には、これらの受信機能を有する携帯電話機やスマートフォン、タブレット等があげられる。このアンテナ９７は、図２、図５、及び図８に示すように、電池駆動機器９０の一方の端部に内蔵されている。したがって、無接点充電器１０、５０、６０は、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７から回路基板１３が離れた位置となるように、図４と図７に示すように、平面視において、回路基板１３の中心をベース水平部２２の左右方向の中心線ｎから偏心させて配置している。このように、ベース水平部２２に内蔵される回路基板１３を、載置面２３にセットされる電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７から離間させる無接点充電器１０、５０、６０は、電池駆動機器９０の充電中においても、ワンセグ放送やマルチメディア放送等の映像を受信しながら、回路基板１３に実装される電子部品１４によるノイズがアンテナ９７に悪影響を与えるのを有効に防止できる。とくに、このノイズは、アンテナ９７からの距離の二乗に反比例して小さくなるので、回路基板１３をベース水平部２２の中心線ｎから偏心させて配置してその反対側にアンテナ９７を配置することで、アンテナ９７との距離を大きくしてノイズの影響を低減できる。さらに、図に示す無接点充電器１０、５０、６０は、回路基板１３に加えて、ＬＥＤ１６、入力コネクタ１９、及びこれらの配線も、電池駆動機器９０に内蔵されるアンテナ９７から離れる方向に偏在させており、これらの部材によるアンテナ９７への悪影響を防止している。
【００４９】
ただ、電池駆動機器に内蔵されるアンテナは、ワンセグ放送やマルチメディア放送等を受信する受信アンテナには限定しない。たとえば、携帯機電話機やスマートフォンである電池駆動機器においては、図示しないが、音声通信やデータ通信を送受信するための送受信用アンテナも内蔵している。無接点充電器は、このアンテナに対しても、ベース水平部に内蔵される回路基板を非対向位置に配置して、回路基板をアンテナから離れた位置に配置することができる。この無接点充電器は、電池駆動機器の充電中においても、電話の着信やメール等のデータ通信の送受信に対して、ノイズによる悪影響を有効に防止できる。
【００５０】
以上の無接点充電器１０、５０、６０は、図３、図６、及び図９に示すように、ケース２０の載置面２３の定位置にセットされる電池駆動機器９０に磁気誘導作用で電力搬送して、電池駆動機器９０に内蔵される電池９２を充電する。
【００５１】
（電池駆動機器９０）
電池駆動機器９０は、図１に示すように、無接点充電器１０の送電コイル１１に電磁結合されて、送電コイル１１から搬送される電力を受け取る受電コイル９１と、この受電コイル９１に誘導される電力で充電される電池９２と、受電コイル９１に誘導される電力で内蔵する電池９２を充電する充電回路９３とを備えている。図に示す電池駆動機器９０は、受電コイル９１と電池９２と充電回路９３とを、機器ケース９９に内蔵している。図に示す機器ケース９９は、ケース２０の載置面２３に沿う外形であって、平面視を長方形としている。
【００５２】
充電できる電池９２と受電コイル９１とを内蔵する電池駆動機器９０は、受電コイル９１と電池９２とを機器本体に脱着自在な電池パックとして内蔵し、あるいは、機器本体に脱着できない構造で内蔵し、あるいは電池のみを脱着自在な電池パックに内蔵して、受電コイルを機器本体に脱着できない構造で内蔵することができる。受電コイルを機器本体に内蔵して、電池を脱着できる電池パックに内蔵する電池駆動機器は、受電コイルと電池パックとを接点で接続して、受電コイルに誘導される電力で電池を充電する。さらに、充電できる電池を電池パックとして機器本体に内蔵する電池駆動機器においては、電池を充電する充電回路を、機器本体側に内蔵することも、電池パック側に内蔵することもできる。
【００５３】
電池９２は、リチウムイオン電池、又はポリマー電池である。ポリマー電池はリチウムポリマー電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての電池とすることができる。
【００５４】
受電コイル９１は、線材を平面に渦巻き状に巻いた平面コイルである。この平面コイルの受電コイル９１は、渦巻きを１層又は複数層に巻いて、全体の形状を円板状として外形を円形としている。平面コイルである受電コイル９１は、電池駆動機器９０の内部に省スペースに内蔵できる。ただ、受電コイルは、厚みのあるコイルとすることもできる。図２と図３に示す電池駆動機器９０は、載置面２３の定位置にセットされる状態で、送電コイル１１と対向する位置に受電コイル９１を内蔵している。図に示す電池駆動機器９０は、機器ケース９９の背面プレート９９Ｂの内側に受電コイル９１を内蔵している。電池駆動機器９０は、受電コイル９１を、背面プレート９９Ｂの内面に密着状態で固定し、あるいは、背面プレート９９Ｂにインサートして定位置に配置することができる。
【００５５】
充電回路９３は、図１のブロック図に示すように、受電コイル９１に誘導される交流を整流して直流に変換する整流回路９４と、この整流回路９４で整流された脈流を平滑化する平滑回路９５の平滑コンデンサー９５Ａと、この平滑回路９５で平滑化された直流で電池９２を充電する充電制御回路９６とを備えている。充電回路９３は、電池９２を好ましい電圧と電流で充電する。電池９２をリチウムイオン電池とする電池駆動機器９０の充電回路９３は、充電制御回路９６を、電池９２を一定の電圧と電流で充電する定電圧・定電流回路とする。電池をニッケル水素電池などのアルカリ電池とする電池駆動機器は、充電制御回路を定電流回路とする。
【００５６】
さらに、電池駆動機器は、電池が満充電されたことを検出して充電を停止し、満充電信号を無接点充電器に伝送することもできる。電池駆動機器は、受電コイルに満充電信号を出力し、この満充電信号を受電コイルから送電コイルに伝送して、無接点充電器に満充電の情報を伝送することができる。この電池駆動機器は、交流電源と異なる周波数の交流信号を受電コイルに出力し、無接点充電器はこの交流信号を送電コイルで受信して満充電を検出することができる。また、電池駆動機器が特定周波数の搬送波を満充電信号で変調する信号を受電コイルに出力し、無接点充電器が特定周波数の搬送波を受信し、この信号を復調して満充電信号を検出することもできる。さらに、電池駆動機器は、満充電信号を無接点充電器に無線伝送して、満充電の情報を伝送することもできる。この電池駆動機器は満充電信号を送信する送信器を内蔵し、無接点充電器は満充電信号を受信する受信器を内蔵する。無接点充電器は、電池駆動機器から伝送される満充電信号を検出して送電コイルからの電力搬送を停止する。
【００５７】
以上の電池駆動機器９０は、無接点充電器１０、５０、６０の載置面２３のセット位置にセットされる状態で、内蔵する受信コイル９１が載置面２３の送電コイル１１に電磁結合される。電池駆動機器９０は、載置面２３に設けたガイド２４を目安としてセット位置にセットされる。さらに、電池駆動機器９０は、より正確に載置面２３にセットするために、載置方向を示すマーク９８を表示することができる。図２、図５、及び図８に示す電池駆動機器９０は、主面となる機器ケース９９の表面プレート９９Ａの側縁に、三角形状のマーク９８を表示している。図に示す電池駆動機器９０は、長方形の表面プレート９９Ａの長辺であって、載置面２３にセットされた状態で上辺となる辺の中点に三角形状のマーク９８を表示している。この電池駆動機器９０は、載置面２３にセットされる状態で、電池駆動機器９０の下端の位置が機器保持部２５によって位置決めされ、マーク９８とガイド２４によって電池駆動機器９０の左右位置が特定される。この電池駆動機器９０は、載置面２３に表示された三角形状のマークである図形２４Ｃに表面プレート９９Ａのマーク９８が対向するように配置されて、載置面２３の正確な位置に配置される。なお、図に示す例では、スマートフォン型の電池駆動機器９０としているが、これに限るものではなく、例えば携帯電話機等の電池駆動機器とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る無接点充電器は、充電できる電池を内蔵している電池駆動機器、たとえば、携帯電話機やスマートフォン、タブレット等の充電に好適に利用できる。とくに、電池駆動機器を傾斜する姿勢にセットした状態での充電に最適である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…無接点充電器
１１…送電コイル
１２…交流電源
１３…回路基板
１４…電子部品
１５…表示部
１６…ＬＥＤ
１７…ランプリーダー
１８…点灯回路
１９…入力コネクタ
２０…ケース                  ２０Ａ…ケース
２０Ｂ…ケース
２０Ｃ…ケース
２１…載置部                  ２１Ａ…載置部
２１Ｂ…載置部
２１Ｃ…載置部
２１Ｘ…本体プレート
２２…ベース水平部            ２２Ａ…ベース水平部
２２Ｂ…ベース水平部
２２Ｃ…ベース水平部
２２Ｘ…底面
２３…載置面
２４…ガイド                  ２４Ａ…図形
２４Ｂ…図形
２４Ｃ…図形
２５…機器保持部              ２５Ａ…溝部
２５Ｂ…凸部
２６…空間
２７…隔壁
２８…連結ボス
２９…表示窓
３０…ホルダー
３１…コイル嵌着凹部
３２…嵌入凸部
４０…止ネジ
４１…シールド板
４９…ＡＣアダプタ            ４９Ａ…出力端子
５０…無接点充電器
６０…無接点充電器
９０…電池駆動機器
９１…受電コイル
９２…電池
９３…充電回路
９４…整流回路
９５…平滑回路                ９５Ａ…平滑コンデンサー
９６…充電制御回路
９７…アンテナ
９８…マーク
９９…機器ケース              ９９Ａ…表面プレート
９９Ｂ…背面プレート
２９０…充電台
２９１…電池駆動機器
２９３…充電台
２９４…電池駆動機器
２９５…突起
２９６…凹部
ｍ…中心線
ｎ…中心線
【図１】
2014087137.tif 000003
【図２】
2014087137.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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