(57)【要約】【課題】移動状態であっても携帯端末用の電池を充電し得る充電システムを提供する。【解決手段】販売員Ｐが履く履物１１には、携帯用電池を着脱可能に保持する保持部と、受電コイルと、この受電コイルに誘導される電力を利用して電池を充電する充電回路と、が設けられている。また、販売員Ｐが歩行する床１２には、複数の給電コイル３１と、電源から各給電コイル３１に対して供給される電力を制御するコントローラおよび変調回路と、が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末の携帯者が履く履物を利用した携帯端末用の電池の充電システムであって、
前記履物は、
前記電池を着脱可能に保持する保持部と、
電磁誘導を行うための履物側アンテナコイルと、
電磁誘導により前記履物側アンテナコイルに誘導される電力を利用して前記保持部に保持された前記電池を充電する充電回路と、を備え、
前記携帯者が歩行する床には、
前記履物側アンテナコイルとの間で電磁誘導を利用して電力を伝送するための複数の床側アンテナコイルと、
電源から前記複数の床側アンテナコイルに対して供給される電力を制御する制御回路と、
が設けられることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記履物側アンテナコイルは、前記履物の底面の外縁に沿うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記携帯者は、商品を移動しながら販売する販売員であって、
前記複数の床側アンテナコイルは、前記販売員が販売する販売エリアの通路にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記複数の床側アンテナコイルの少なくとも一部は、前記販売員が販売のために立ち止まりやすい位置にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項３に記載の充電システム。
【請求項５】
前記床には、前記複数の床側アンテナコイルの少なくとも一部の位置を示す目印がそれぞれ表示されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項６】
前記複数の床側アンテナコイルは、前記履物側アンテナコイルのアンテナ形状と相似形であってわずかにサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されることを特徴とする請求項５に記載の充電システム。
【請求項７】
前記複数の床側アンテナコイルは、前記履物側アンテナコイルよりもサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末用の電池を充電する充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
列車内での販売やスタジアム内での販売など、販売員が移動しながら商品を販売する販売方式では、その場で商品の売上管理や電子マネー決済等を行うために、携帯型の端末が利用されている。このような携帯端末は、利用時間が長くなると動作電源となる電池が消耗してしまい、消耗した電池の再度の充電が必要となる。
【０００３】
電池を充電する技術として、下記特許文献１に示す携帯電子機器の充電装置が知られている。この充電装置は、携帯電話などの携帯電子機器（携帯端末）に内蔵する電池を、電磁誘導作用を利用して無接点で電力を搬送して充電する装置であり、接点を介して携帯電子機器に接続される中継充電器と、この中継充電器の内蔵電池を無接点で充電する本体充電器とを備えるように構成されている。このように構成されることで、接点を介して中継充電器が接続された携帯電子機器を、本体充電器の平面プレート上に置くだけで、携帯電子機器の電池に対する充電が開始される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、販売員が移動する販売エリアでは電池を充電する装置がない場合が多いために、予備となる充電済の電池を複数個常備するか、電池がある程度消耗するごとに販売拠点等に戻って電池交換または充電作業を実施する必要があった。しかしながら、上記特許文献１に示すような充電方式では、電池を収容した携帯端末を充電器上に一定時間置いておく必要があるため、販売員により様々な場所へ持ち運ばれて常時使用される携帯端末では、十分に充電することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、移動状態であっても携帯端末用の電池を充電し得る充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、携帯端末の携帯者（Ｐ）が履く履物（１１）を利用した携帯端末用の電池（４０）の充電システム（１０）であって、前記履物は、前記電池を着脱可能に保持する保持部（２１）と、電磁誘導を行うための履物側アンテナコイル（２２）と、電磁誘導により前記履物側アンテナコイルに誘導される電力を利用して前記保持部に保持された前記電池を充電する充電回路（２５）と、を備え、前記携帯者が歩行する床（１２）には、前記履物側アンテナコイルとの間で電磁誘導を利用して電力を伝送するための複数の床側アンテナコイル（３１，３１ａ，３１ｂ）と、電源（３２）から前記複数の床側アンテナコイルに対して供給される電力を制御する制御回路（３３，３４）と、が設けられることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明では、携帯端末の携帯者が履く履物（例として靴）には、電池を着脱可能に保持する保持部と、履物側アンテナコイルと、この履物側アンテナコイルに誘導される電力を利用して電池を充電する充電回路と、が設けられている。また、携帯者が歩行する床には、複数の床側アンテナコイルと、電源から複数の床側アンテナコイルに対して供給される電力を制御する制御回路と、が設けられている。
【０００９】
これにより、電池が保持部により保持された状態で上記履物を履いた携帯者が上記床を歩行すると、履物側アンテナコイルといずれかの床側アンテナコイルとが近接して電磁誘導結合されることで、これら両アンテナコイルを介して電源からの電力が電池に供給される。
したがって、携帯者が上記床を歩行する移動状態であっても携帯端末用の電池を充電することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、履物側アンテナコイルは、履物の底面の外縁に沿うように配置されるため、履物側アンテナコイルをより大きく形成できるので、床側アンテナコイルとの電磁誘導による電力伝送効率が向上し、その結果、充電効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項３の発明では、複数の床側アンテナコイルは、販売員が販売する販売エリアの通路にそれぞれ配置されるため、販売員のように頻繁に移動する場合であっても、携帯端末用の電池を充電することができる。
【００１２】
請求項４の発明では、複数の床側アンテナコイルの少なくとも一部は、販売員が販売のために立ち止まりやすい位置にそれぞれ配置される。履物側アンテナコイルと床側アンテナコイルとが接近するほど電磁誘導による電力伝送効率が向上するため、複数の床側アンテナコイルの少なくとも一部を、販売員が販売のために立ち止まりやすい位置にそれぞれ配置することで、両アンテナコイルが接近しやすくなり、電磁誘導による電力伝送効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項５の発明では、床には、複数の床側アンテナコイルの少なくとも一部の位置を示す目印がそれぞれ表示されるため、携帯者が目印を踏むように歩行することで、履物側アンテナコイルと床側アンテナコイルとが接近しやすくなり、電磁誘導による電力伝送効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項６の発明では、複数の床側アンテナコイルは、履物側アンテナコイルのアンテナ形状と相似形であってわずかにサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されるため、携帯者が目印を踏むように歩行したときに接近する履物側アンテナコイルと床側アンテナコイルとのずれが抑制されるので、電磁誘導による電力伝送効率をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項７の発明では、複数の床側アンテナコイルは、履物側アンテナコイルよりもサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されるため、履物が各床側アンテナコイルによる電磁誘導結合可能な範囲を踏み外しにくくなり、床側アンテナコイルの踏み外しに起因する電磁誘導による電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る充電システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】履物に設けられる充電装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】床に設けられる給電装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】受電コイルと給電コイルとの電磁誘導結合の強弱を説明する説明図である。
【図５】第２実施形態における各給電コイルのアンテナ形状を示す説明図である。
【図６】第２実施形態の変化例に係る充電システムの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る充電システムを具現化した第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る充電システム１０の概略構成を示す説明図である。
図１に示す充電システム１０は、携帯して使用する携帯端末の電源として採用される二次電池などの電池を、コイル間の電磁誘導を利用して電力伝送することで非接触充電するためのシステムである。充電システム１０は、携帯端末の携帯者が履く靴などの履物１１に設けられる充電装置２０と、携帯者が歩行する床１２に設けられる給電装置３０とを備えるように構成されている。なお、本実施形態では、携帯端末を携帯する携帯者として、列車内にて商品を移動しながら販売する販売員（以下、単に販売員Ｐという）を例に説明する。
【００１８】
まず、充電装置２０について、図２を用いて詳細に説明する。図２は、履物１１に設けられる充電装置２０の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
図２に示す充電装置２０は、携帯端末から取り外した携帯用電池４０を充電するための装置であって、販売員Ｐが履く履物１１の底部等に設けられている。なお、充電装置２０は、履物１１の右足用および左足用のいずれか一方に設けられてもよいし、双方にそれぞれ設けられてもよい。
【００１９】
充電装置２０は、携帯用電池４０を着脱可能に保持する保持部２１と、受電コイル２２と、変調回路２３と、コントローラ２４と、充電回路２５とを備えている。保持部２１は、携帯用電池４０を充電可能に収容して保持するための収容部と、携帯用電池４０が収容された収容部を閉塞するための蓋部とが、履物１１の底部等に設けられることで構成されている。なお、蓋部により収容部が閉塞された状態では、履物１１の概観は他の一般的な履物の概観とほぼ同じである。
【００２０】
受電コイル２２は、後述する各給電コイル３１のいずれかと電磁誘導結合されて電磁誘導を行うためのアンテナコイルとして機能するコイルである。受電コイル２２は、当該受電コイル２２を介した電力伝送効率を向上させるため、履物１１の底面１１ａの外縁に沿わせることで、アンテナとして機能するアンテナサイズをできるだけ大きくするように配置されている。なお、受電コイル２２は、特許請求の範囲に記載の「履物側アンテナコイル」の一例に相当し得る。
【００２１】
変調回路２３は、電磁誘導結合時に受電コイル２２に電磁誘導された交流電流を変調するための回路である。コントローラ２４は、変調回路２３を制御することで、当該変調回路２３により変調される交流電流の周波数等を制御する回路として機能する。
【００２２】
充電回路２５は、変調回路２３により変調された交流電流を整流して直流電流に変換し、この変換された直流電流を利用して保持部２１に保持された携帯用電池４０を充電する回路である。
【００２３】
次に、給電装置３０について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、床１２に設けられる給電装置３０の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
図３に示す給電装置３０は、床１２を歩行する販売員Ｐが履く履物１１に設けられる充電装置２０に対して非接触で給電するための装置である。この給電装置３０は、複数の給電コイル３１と、電源３２と、コントローラ３３と、変調回路３４とを備えている。
【００２４】
各給電コイル３１は、受電コイル２２と電磁誘導結合されることで電磁誘導を行うためのアンテナコイルとして機能するコイルである。これら各給電コイル３１は、図１からわかるように、販売員Ｐが販売等のために歩行する販売エリアの通路に沿うように、それぞれ床１２に埋め込まれて配置されている。また、各給電コイル３１は、通路の一側の端から他側の端に渡り受電コイル２２よりもアンテナサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されている（図１参照）。なお、給電コイル３１は、特許請求の範囲に記載の「床側アンテナコイル」の一例に相当し得る。
【００２５】
コントローラ３３および変調回路３４は、電源３２から各給電コイル３１に対して供給される電力を制御する制御回路として機能する回路である。すなわち、変調回路３４は、給電時に各給電コイル３１に供給する交流電流を変調するための回路であり、コントローラ３３は、変調回路３４を制御することで、当該変調回路３４により変調される交流電流の周波数等を制御する回路として機能する。
【００２６】
ここで、図４を用いて受電コイル２２および給電コイル３１間の電磁誘導結合およびその電力伝送効率について説明する。なお、図４は、受電コイル２２と給電コイル３１との電磁誘導結合の強弱を説明する説明図であり、図４（Ａ）は、電磁誘導結合が弱い状態を示し、図４（Ｂ）は、電磁誘導結合が強い状態を示す。
【００２７】
受電コイル２２および給電コイル３１間の電磁誘導結合は、両コイル２２，３１が接近するほど大きくなり、最も接近したときが最大となる。すなわち、図４（Ａ）に示すように、履物１１が床１２を踏んでいない状態では、受電コイル２２および給電コイル３１間の隙間が大きいことから両コイル２２，３１間の電磁誘導結合が弱くなり、両コイル２２，３１を介した電磁誘導による電力伝送効率が低くなる。そして、履物１１が給電コイル３１近傍の床１２に近づくほど、両コイル２２，３１間の電磁誘導結合が強くなる。特に、図４（Ｂ）に示すように、履物１１が給電コイル３１近傍の床１２を踏んでいることから受電コイル２２および給電コイル３１が最接近すると上記電磁誘導結合が最も強くなり、両コイル２２，３１を介した電磁誘導による電力伝送効率が高くなる。また、履物１１が各給電コイル３１による電磁誘導結合可能な範囲を踏み外しても、両コイル２２，３１間の電磁誘導結合が弱くなり、両コイル２２，３１を介した電磁誘導による電力伝送効率が低くなる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、販売員Ｐが歩行中であっても両コイル２２，３１を接近させやすくするために、各給電コイル３１の少なくとも一部は、販売員Ｐが販売のために立ち止まりやすい位置、具体的には、座席に座っている乗客と対話する際に立ち止まる位置にそれぞれ配置されている（図１参照）。
【００２９】
次に、上述のように構成される充電システム１０による携帯用電池４０の充電について、以下に説明する。
まず、給電装置３０を給電状態とすることで、コントローラ３３により制御された変調回路３４によって電源３２からの電力が各給電コイル３１に交流電流としてそれぞれ供給される。これにより、各給電コイル３１は、それぞれ、受電コイル２２に対して電磁誘導結合可能な状態となる。
【００３０】
このような状態で、販売員Ｐが、履物１１の保持部２１に充電対象の携帯用電池４０を保持させて床１２の歩行する際、図１に示すように、いずれかの給電コイル３１近傍を歩行すると、その給電コイル３１と受電コイル２２とが近接することから両コイル２２，３１が電磁誘導結合される。これにより、電源３２からの電力が両コイル２２，３１を介して伝送されて携帯用電池４０に供給される。販売員Ｐが床１２を歩行することから、両コイル２２，３１間の電磁誘導結合状態は、図４（Ａ），（Ｂ）に例示するように、コイル間距離に応じて強弱するように変化し、このような電磁誘導結合状態が所定時間経過することで、携帯用電池４０が満充電状態となる。
【００３１】
本実施形態にて採用される携帯用電池４０では、電磁誘導を利用した充電時間は、最も効率よく電磁誘導が行われて充電されたとして、例えば、１．５時間程度である。そうすると、移動販売中にお客への販売で立ち止まったりなどすることで、履物１１の受電コイル２２がいずれかの給電コイル３１と電磁誘導結合されることから３０〜４０％程度の充電効率と想定すると、約４時間程度で満充電になる見込みである。携帯用電池４０は、上記充電時間で一般的に連続で４〜５時間程度使用できると想定され、移動販売業務を１２時間継続して行った場合、従来は予備の満充電状態の携帯用電池４０を２個保持する必要があったが、本充電システム１０を採用することで履物１１の保持部２１に保持させる１つの予備の携帯用電池４０で済むことなる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る充電システム１０では、販売員Ｐが履く履物１１には、携帯用電池４０を着脱可能に保持する保持部２１と、受電コイル２２と、この受電コイル２２に誘導される電力を利用して電池を充電する充電回路２５と、が設けられている。また、販売員Ｐが歩行する床１２には、複数の給電コイル３１と、電源３２から各給電コイル３１に対して供給される電力を制御するコントローラ３３および変調回路３４と、が設けられている。
【００３３】
これにより、携帯用電池４０が保持部２１により保持された状態で履物１１を履いた販売員Ｐが上記床１２を歩行すると、受電コイル２２といずれかの給電コイル３１とが近接して電磁誘導結合されることで、これら両コイル２２，３１を介して電源３２からの電力が携帯用電池４０に供給される。
したがって、販売員Ｐが上記床１２を歩行する移動状態であっても携帯用電池４０を充電することができる。
【００３４】
また、受電コイル２２は、履物１１の底面１１ａの外縁に沿うように配置されるため、受電コイル２２のアンテナサイズをより大きく形成できるので、給電コイル３１との電磁誘導による電力伝送効率が向上し、その結果、充電効率を向上させることができる。なお、受電コイル２２は、履物１１の底面１１ａの外縁に沿うように配置されることに限らず、履物１１や充電装置２０の他の回路等を考慮したアンテナ形状となるように配置されてもよい。
【００３５】
さらに、各給電コイル３１は、販売員Ｐが販売する販売エリアの通路にそれぞれ配置されるため、販売員Ｐのように頻繁に移動する場合であっても、携帯用電池４０を充電することができる。
【００３６】
また、各給電コイル３１の少なくとも一部は、販売員Ｐが販売のために立ち止まりやすい位置にそれぞれ配置されるため、販売員Ｐが移動する場合でも両コイル２２，３１が接近しやすくなり、電磁誘導による電力伝送効率を向上させることができる。
【００３７】
さらに、各給電コイル３１は、受電コイル２２よりもアンテナサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されるため、履物１１が各給電コイル３１による電磁誘導結合可能な範囲を踏み外しにくくなり、給電コイル３１の踏み外しに起因する電磁誘導による電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本第２実施形態に係る充電システムについて、図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態における各給電コイル３１ａのアンテナ形状を示す説明図である。なお、図５では、目印１３にハッチングを付して図示している。
【００３９】
本第２実施形態では、電磁誘導による電力伝送効率を向上させるため、各給電コイル３１に代えて各給電コイル３１ａを採用する点が、上記第１実施形態に係る充電システムと主に異なる。したがって、第１実施形態の充電システムと実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の給電装置３０にて採用される各給電コイル３１ａは、上述した各給電コイル３１と異なり、受電コイル２２のアンテナ形状と相似形であってわずかにアンテナサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されている。具体的には、図５に例示するように、受電コイル２２が履物１１の底面１１ａの外縁に沿うように形成されることから、各給電コイル３１ａは、そのアンテナ形状が底面１１ａの外縁よりもわずかに大きくなるように形成されている。
【００４１】
また、床１２には、各給電コイル３１ａの位置を示す目印がそれぞれ表示されている。具体的には、例えば、図５に示すように、給電コイル３１ａの外形よりもわずかに小さな足型状の目印１３が、各給電コイル３１ａを床１２に投影した領域の内側に位置するように、それぞれ表示されている。
【００４２】
このように、本実施形態では、床１２には、各給電コイル３１ａの位置を示す目印１３がそれぞれ表示されるため、販売員Ｐが目印１３を踏むように歩行することで、受電コイル２２と給電コイル３１ａとが接近しやすくなり、電磁誘導による電力伝送効率を向上させることができる。なお、目印１３は、全ての給電コイル３１ａの位置を示すようにそれぞれ表示されることに限らず、一部の給電コイル３１ａの位置を示すようにそれぞれ表示されてもよい。
【００４３】
特に、各給電コイル３１ａは、受電コイル２２のアンテナ形状と相似形であってわずかにアンテナサイズが大きくなるようにそれぞれ形成されるため、販売員Ｐが目印１３を踏むように歩行したときに接近する受電コイル２２と給電コイル３１ａとのずれが抑制されるので、電磁誘導による電力伝送効率をさらに向上させることができる。
【００４４】
なお、目印１３は、足型状の目印として床１２に表示されることに限らず、足型と異なる形状であって、当該目印１３を踏んだ履物１１の受電コイル２２と対応する給電コイル３１ａとの電磁誘導結合が最も強くなるような床１２の位置に表示されてもよい。このようにしても、販売員Ｐが目印１３を踏むように歩行したときに接近する受電コイル２２と給電コイル３１ａとのずれが抑制されて、電磁誘導による電力伝送効率をさらに向上させることができる。
【００４５】
図６は、第２実施形態の変化例に係る充電システム１０の概略構成を示す説明図である。
図６に例示するように、第２実施形態の変化例として、受電コイル２２と電磁誘導結合される各給電コイル３１ｂは、受電コイル２２よりもアンテナサイズが大きくかつより多くの個数が設けられるように、給電コイル３１より小さな略円形状のアンテナコイルとして販売員Ｐの歩幅にあわせて配置されてもよい。
【００４６】
このようにしても、履物１１が各給電コイル３１ｂによる電磁誘導結合可能な範囲を踏み外しにくくなり、給電コイル３１ｂの踏み外しに起因する電磁誘導による電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
特に、本変形例においても、各給電コイル３１ｂの位置を示すように目印１３が床１２に表示されて、販売員Ｐが目印１３を踏むように歩行することで、受電コイル２２と給電コイル３１ｂとが接近しやすくなり、電磁誘導による電力伝送効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）充電装置２０は、履物１１として靴に設けられることに限らず、販売員Ｐ等の携帯者が履く履物であればどのような履物にも設けることができる。特に、受電コイル２２を、そのアンテナサイズをより大きくするために上記履物の底面の外縁に沿うように配置することで、各給電コイル３１（３１ａ，３１ｂ）との電磁誘導による電力伝送効率が向上し、その結果、充電効率を向上させることができる。
【００４９】
（２）携帯端末を携帯する携帯者は、列車内にて商品を移動しながら販売する販売員Ｐに限らず、他の車両内にて商品を移動しながら販売する販売員やスタジアム内にて商品を移動しながら販売する販売員であってもよい。この場合、各給電コイル３１（３１ａ，３１ｂ）は、販売時に歩行する通路等に、それぞれ床１２に埋め込まれて配置される。また、携帯端末を携帯する携帯者は、販売員に限らず、各給電コイル３１（３１ａ，３１ｂ）が配置される床１２を繰り返し歩行する歩行者であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…充電システム
１１…履物
１２…床
１３…目印
２０…充電装置
２１…保持部
２２…受電コイル（履物側アンテナコイル）
２５…充電回路
３０…給電装置
３１，３１ａ，３１ｂ…給電コイル（床側アンテナコイル）
３２…電源
３３…コントローラ（制御回路）
３４…変調回路（制御回路）
Ｐ…販売員（携帯者）
【図１】
2014050205.tif 000003
【図２】
2014050205.tif 000004
【図３】
2014050205.tif 000005
【図４】
2014050205.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014050205.tif 000008