(57)【要約】【課題】二次電池への充電電流を抑制する際に、二次コイルの発熱や電力の無駄遣いを抑制することができる充電式電気機器を提供する。【解決手段】電動歯ブラシ本体１２は、非接触充電器１１における一次コイル２６との電磁誘導結合のための二次コイル３１と、該二次コイル３１に接続される共振コンデンサ３２とを有するとともに、二次コイル３１に接続された整流部としてのダイオード３３が充電電流を制御するための充電電流制御部としての第１バイポーラトランジスタ３４を介して二次電池３５に接続される。そして、電動歯ブラシ本体１２は、第１バイポーラトランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振を阻止するための第２バイポーラトランジスタ３６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触充電器における一次コイルとの電磁誘導結合のための二次コイルと、該二次コイルに接続される共振コンデンサとを有するとともに、
前記二次コイルに接続された整流部が充電電流を制御するための充電電流制御部を介して二次電池に接続される充電式電気機器であって、
前記充電電流制御部による前記充電電流を抑制するための制御と同期して前記二次コイルと前記共振コンデンサとによる正常な共振を阻止するための共振阻止手段を備えたことを特徴とする充電式電気機器。
【請求項２】
請求項１に記載の充電式電気機器において、
前記共振阻止手段は、前記二次コイルの両端を短絡するためのスイッチング素子であることを特徴とする充電式電気機器。
【請求項３】
請求項２に記載の充電式電気機器において、
前記スイッチング素子は、前記整流部より前記充電電流制御部側に設けられたことを特徴とする充電式電気機器。
【請求項４】
請求項３に記載の充電式電気機器において、
前記スイッチング素子は、一方向にのみ電流を流すことができるものであることを特徴とする充電式電気機器。
【請求項５】
請求項２に記載の充電式電気機器において、
前記スイッチング素子は、前記整流部より前記二次コイル側に設けられ、双方向に電流を流すことができるものであることを特徴とする充電式電気機器。
【請求項６】
請求項１に記載の充電式電気機器において、
前記共振阻止手段は、前記二次コイルと前記共振コンデンサとの接続を開放するためのスイッチング素子であることを特徴とする充電式電気機器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の充電式電気機器において、
前記二次コイルにおける電圧に基づいて前記非接触充電器の存在の有無を検出するための充電検出部を備え、
前記共振阻止手段は、前記充電電流制御部による前記充電電流を抑制するための制御に関わらず、予め設定した前記充電検出部による検出動作のタイミングでは共振を阻止しないことを特徴とする充電式電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、充電式の電動歯ブラシにおける電動歯ブラシ本体等の充電式電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、充電式の電動歯ブラシ等は、非接触充電器と、充電式電気機器としての電動歯ブラシ本体とを備える。このような充電式電気機器としては、非接触充電器における一次コイルとの電磁誘導結合のための二次コイルと二次コイルからの電力を蓄える二次電池を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このような充電式電気機器では、二次コイルに整流用ダイオード等の整流部が接続され、更に整流部が充電電流を制御するための充電電流制御部を介して二次電池に接続される。そして、特に過充電が好ましくない二次電池（例えばリチウムイオン電池等）を備えたものでは、充電電流制御部は、二次電池への充電電流が不要となった場合や少量でよい場合等、充電電流を抑制して過電流を防止する。又、このような充電式電気機器では、一般的に二次コイルに共振コンデンサが接続されて高効率化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９８８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような充電式電気機器では、二次電池への充電電流が不要となった場合や少量でよい場合等、二次コイルで受け取った電力を単に充電電流制御部で絞って二次電池に供給する構成であるため、受け取ったが行き場のない電力が無駄となるとともに、二次コイルを発熱させてしまう原因となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池への充電電流を抑制する際に、二次コイルの発熱や電力の無駄遣いを抑制することができる充電式電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、非接触充電器における一次コイルとの電磁誘導結合のための二次コイルと、該二次コイルに接続される共振コンデンサとを有するとともに、前記二次コイルに接続された整流部が充電電流を制御するための充電電流制御部を介して二次電池に接続される充電式電気機器であって、前記充電電流制御部による前記充電電流を抑制するための制御と同期して前記二次コイルと前記共振コンデンサとによる正常な共振を阻止するための共振阻止手段を備えたことを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、共振阻止手段にて、充電電流制御部による充電電流を抑制するための制御と同期して二次コイルと共振コンデンサとによる正常な共振が阻止される。よって、二次電池への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイルが一次コイルから受け取る電力が抑制され、ひいては二次コイルの発熱や電力の無駄遣いを抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の充電式電気機器において、前記共振阻止手段は、前記二次コイルの両端を短絡するためのスイッチング素子であることを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、充電電流制御部による充電電流を抑制するための制御と同期して、スイッチング素子にて二次コイルの両端が短絡されることで、二次コイルと共振コンデンサとによる正常な共振が効果的に阻止される。よって、二次電池への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイルが一次コイルから受け取る電力が抑制され、ひいては二次コイルの発熱や電力の無駄遣いを効果的に抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の充電式電気機器において、前記スイッチング素子は、前記整流部より前記充電電流制御部側に設けられたことを要旨とする。
同構成によれば、二次コイルの両端は、整流された後段でスイッチング素子にて短絡されるため、二次コイルの（両端）電圧を低く抑えることができる。又、このようにすると、スイッチング素子は、双方向に電流を流す（短絡する）ものである必要がなく、一方向にのみ電流を流すことができるものであればよいため、安価なバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の充電式電気機器において、前記スイッチング素子は、一方向にのみ電流を流すことができるものであることを要旨とする。
同構成によれば、スイッチング素子は、一方向にのみ電流を流すことができるものであり、安価なバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とすることができるため、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の充電式電気機器において、前記スイッチング素子は、前記整流部より前記二次コイル側に設けられ、双方向に電流を流すことができるものであることを要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、スイッチング素子は、整流部より二次コイル側に設けられ、双方向に電流を流すことができるものであるため、二次コイルと共振コンデンサとによる正常な共振がほぼ無効化され、二次コイルの（両端）電圧を極小に抑えることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の充電式電気機器において、前記共振阻止手段は、前記二次コイルと前記共振コンデンサとの接続を開放するためのスイッチング素子であることを要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、充電電流制御部による充電電流を抑制するための制御と同期して、スイッチング素子にて二次コイルと共振コンデンサとの接続が開放されることで、二次コイルと共振コンデンサとによる正常な共振が完全に阻止される。よって、二次電池への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイルが一次コイルから受け取る電力が抑制され、ひいては二次コイルの発熱や電力の無駄遣いをより効果的に抑制することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の充電式電気機器において、前記二次コイルにおける電圧に基づいて前記非接触充電器の存在の有無を検出するための充電検出部を備え、前記共振阻止手段は、前記充電電流制御部による前記充電電流を抑制するための制御に関わらず、予め設定した前記充電検出部による検出動作のタイミングでは共振を阻止しないことを要旨とする。
【００１８】
同構成によれば、充電検出部にて、二次コイルにおける電圧に基づいて非接触充電器の存在の有無が検出される。しかも、共振阻止手段は、充電電流制御部による充電電流を抑制するための制御に関わらず、予め設定した充電検出部による検出動作のタイミングでは共振を阻止しないため、充電検出部による検出動作が正常に行われる。即ち、共振阻止手段が充電電流制御部による充電電流を抑制するための制御のみに基づいて共振を阻止するようにすると、検出動作のタイミングと共振が阻止されているタイミングが重なる可能性があり、非接触充電器が存在しているにも関わらず、存在していないという誤動作を起こす虞があるが、これを回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次電池への充電電流を抑制する際に、二次コイルの発熱や電力の無駄遣いを抑制することができる充電式電気機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における電動歯ブラシの回路図
【図２】本実施の形態における電動歯ブラシ本体の各特性図。
【図３】別例における電動歯ブラシの回路図。
【図４】別例における電動歯ブラシ本体の各特性図。
【図５】別例における電動歯ブラシの回路図。
【図６】別例における電動歯ブラシの回路図。
【図７】別例における電動歯ブラシ本体の各特性図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を電動歯ブラシに具体化した一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動歯ブラシは、非接触充電器１１と、充電式電気機器としての電動歯ブラシ本体１２とを備える。
【００２２】
非接触充電器１１は、４つのダイオードからなり外部の交流電源２１に接続されるブリッジ整流回路２２と、ブリッジ整流回路２２の出力を平滑化するための平滑コンデンサ２３とを備える。又、非接触充電器１１は、ブリッジ整流回路２２からの電圧値（外部の交流電源２１の電圧値）に関わらず、直流の出力電圧を予め設定された一定の電圧値（例えば、１００Ｖ）に制御する電圧制御部２４と、電圧制御部２４からの出力電圧を予め設定された周波数（例えば、５０ｋＨｚ）の高周波電圧に変換するための発振部２５とを備える。又、非接触充電器１１は、前記高周波電圧により磁力線を発生するための一次コイル２６と、該一次コイル２６と並列接続された共振コンデンサ２７とを備える。
【００２３】
電動歯ブラシ本体１２は、前記一次コイル２６との電磁誘導結合のための二次コイル３１と、該二次コイル３１の両端子に自身の両端子が接続される共振コンデンサ３２とを有する。又、電動歯ブラシ本体１２は、二次コイル３１の一方の端子に接続された整流部としてのダイオード３３と、該ダイオード３３を介して接続された充電電流を制御するための充電電流制御部としての第１バイポーラトランジスタ（以下、第１トランジスタという）３４と、該第１トランジスタ３４を介して正極側が接続された二次電池３５とを備える。又、電動歯ブラシ本体１２は、前記二次コイル３１の他方の端子が前記二次電池３５の負極側に接続されている。
【００２４】
そして、本実施の形態の電動歯ブラシ本体１２は、前記第１トランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振を阻止するための共振阻止手段及びスイッチング素子としての第２バイポーラトランジスタ（以下、単に第２トランジスタという）３６を備える。
【００２５】
詳しくは、第２トランジスタ３６は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであって、そのコレクタが前記ダイオード３３と前記第１トランジスタ３４との間（即ちダイオード３３のカソード）に接続され、エミッタが前記二次コイル３１の他方の端子（二次電池３５の負極側）に接続されている。
【００２６】
そして、電動歯ブラシ本体１２は、第１トランジスタ３４及び第２トランジスタ３６のベースに接続される制御部３７を備える。この制御部３７は、図示しない回路を介して二次電池３５に接続され該二次電池３５の情報（残容量）を監視するとともに、該情報等に基づいて二次電池３５への充電電流が不要となった場合や少量でよい場合等、充電電流を抑制して過電流を防止すべく、第１トランジスタ３４をオフ状態とする。又、制御部３７は、第１トランジスタ３４をオフ状態とする制御と同期して第２トランジスタ３６をオン状態とし、二次コイル３１の両端を（ダイオード３３を介して、即ち整流された後段で）短絡し、二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振（両方向の共振の内の一方）を阻止する。
【００２７】
このように構成された電動歯ブラシ本体１２は、非接触充電器１１の図示しない保持部に保持される等、二次コイル３１が一次コイル２６の近傍に配置されると、一次コイル２６と二次コイル３１間の電磁誘導により非接触で二次コイル３１側に電力伝達が行われ、二次電池３５が充電される。この際、例えば、制御部３７にて二次電池３５への充電電流が少量でよいと判断されると、図２に示すように、タイミングｔ１で第１トランジスタ３４がオフ状態とされるとともに第２トランジスタ３６がオン状態とされる。すると、図２に示すように、タイミングｔ１では、二次電池３５への充電電流が流れなくなるとともに、二次コイル３１の両端電圧が低く抑えられ、二次コイル３１が一次コイル２６から受け取る電力が（第２トランジスタ３６を有さないものに比べて）略半分に抑制される。
【００２８】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）共振阻止手段（第２トランジスタ３６）にて、第１トランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振が阻止される。よって、二次電池３５への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイル３１が一次コイル２６から受け取る電力が抑制され、ひいては二次コイル３１の発熱や電力の無駄遣いを抑制することができる。
【００２９】
（２）共振阻止手段を、二次コイル３１の両端を短絡するためのスイッチング素子（第２トランジスタ３６）としたため、第１トランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して、第２トランジスタ３６にて二次コイル３１の両端が短絡されることで、二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振が効果的に阻止される。よって、二次電池への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイル３１が一次コイル２６から受け取る電力が抑制され、ひいては二次コイル３１の発熱や電力の無駄遣いを効果的に抑制することができる。
【００３０】
（３）スイッチング素子（第２トランジスタ３６）は、整流部としてのダイオード３３より充電電流制御部（第１トランジスタ３４）側に設けられ、二次コイル３１の両端は、整流された後段でスイッチング素子（第２トランジスタ３６）にて短絡されるため、二次コイル３１の両端電圧を低く（略半分に）抑えることができる。又、このようにすると、スイッチング素子は、双方向に電流を流す（短絡する）ものである必要がなく、一方向にのみ電流を流すことができるものであればよいため、安価な第２バイポーラトランジスタ３６や電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とすることができる。よって、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、共振阻止手段を、二次コイル３１の両端を（ダイオード３３を介して、即ち整流された後段で）短絡する第２バイポーラトランジスタ３６としたが、第１トランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振を阻止できれば、他の構成に変更してもよい。
【００３２】
例えば、図３に示すように、上記実施の形態の第２トランジスタ３６を、二次コイル３１の一方の端子（即ちダイオード３３のアノード）と二次コイル３１の他方の端子（二次電池３５の負極側）とに接続された共振阻止手段及びスイッチング素子としてのトライアック４１に変更してもよい。
【００３３】
このように構成された電動歯ブラシ本体１２では、例えば、制御部３７にて二次電池３５への充電電流が少量でよいと判断されると、図４に示すように、タイミングｔ１で第１トランジスタ３４がオフ状態とされるとともにトライアック４１がオン状態とされる。すると、図４に示すように、タイミングｔ１では、二次電池３５への充電電流が流れなくなるとともに、トライアック４１が双方向に電流を流すことができるものであるため、二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振がほぼ無効化され、二次コイル３１の両端電圧を極小（ほぼ０）に抑えることができる。よって、二次コイル３１が一次コイル２６から受け取る電力が（トライアック４１を有さないものに比べて）極小に抑制され、ひいては二次コイル３１の発熱や電力の無駄遣いをより抑制することができる。
【００３４】
又、例えば、図５に示すように、上記実施の形態の第２トランジスタ３６を、二次コイル３１と共振コンデンサ３２との間に接続され二次コイル３１と共振コンデンサ３２との接続を開放するためのスイッチング素子及び共振阻止手段としてのトライアック４２に変更してもよい。尚、この例（図５参照）では、通常の充電時にトライアック４２がオン状態とされ、例えば、制御部３７にて二次電池３５への充電電流が少量でよいと判断されると、第１トランジスタ３４がオフ状態とされるとともにトライアック４２もオフ状態とされる。
【００３５】
このようにすると、第１トランジスタ３４による充電電流を抑制するための制御と同期して、トライアック４２にて二次コイル３１と共振コンデンサ３２との接続が開放されることで、二次コイル３１と共振コンデンサ３２とによる正常な共振が完全に阻止される。よって、二次電池３５への充電電流が抑制される際には、それに同期して二次コイル３１が一次コイル２６から受け取る電力が（トライアック４２を有さないものに比べて）極小に抑制され、ひいては二次コイル３１の発熱や電力の無駄遣いをより効果的に抑制することができる。
【００３６】
・上記実施の形態及び別例（図３及び図５参照）では、特に言及していないが、電動歯ブラシ本体１２は、二次コイル３１における電圧に基づいて非接触充電器１１の存在の有無を検出、具体的には、自身が非接触充電器１１の図示しない保持部に保持されているか否か等を検出するための充電検出部を備えたものとしてもよい。例えば、図６に示すように、二次コイル３１の一方の端子に接続（詳しくはトライアック４２を介して接続）されるとともに制御部３７に接続され、二次コイル３１における電圧に基づいて非接触充電器１１の存在の有無を検出するための充電検出部４３を備えたものとしてもよい。この場合、前記充電電流を抑制するための制御に関わらず、予め設定した充電検出部４３による検出動作のタイミングでは（優先して）トライアック４２が共振を阻止しないように、即ちオフ状態とならないように、制御部３７はトライアック４２を制御する。尚、予め設定した充電検出部４３による検出動作のタイミングとは、例えば、予め設定された時間（例えば０．０１秒）毎に瞬間的に発生されるタイミングであって、例えば、二次コイル３１における電圧が４回連続したタイミングで高い場合に充電検出部４３は電動歯ブラシ本体１２が非接触充電器１１に保持されていると判断する。
【００３７】
このように構成された電動歯ブラシ本体１２では、例えば、制御部３７にて二次電池３５への充電電流が少量でよいと判断されると、図７に示すように、タイミングｔ１で第１トランジスタ３４がオフ状態とされる。又、このタイミングｔ１では、基本的にトライアック４２がオフ状態（前記共振を阻止する状態）とされるが、予め設定した充電検出部４３による検出動作のタイミングｔ２では、優先的にトライアック４２がオン状態とされる。よって、タイミングｔ２では、正常な共振が行われて二次コイル３１における両端電圧が大きく発生し、充電検出部４３にて二次コイル３１における電圧に基づいて非接触充電器１１の存在の有無が正常に検出される。即ち、共振阻止手段（トライアック４２）が充電電流制御部（第１トランジスタ３４）による充電電流を抑制するための制御のみに基づいて（如何なる時も同期して）共振を阻止するようにすると、検出動作のタイミングｔ２と共振が阻止されているタイミングが重なる可能性があり、非接触充電器１１が存在しているにも関わらず、存在していないという誤動作を起こす虞があるが、これを回避することができる。
【００３８】
・上記実施の形態では、充電式電気機器が電動歯ブラシ本体１２である電動歯ブラシに具体化したが、これに限定されず、例えば、非接触充電器から非接触で電力伝達が行われる充電式電気機器が電気カミソリ本体である電気カミソリに具体化してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１１…非接触充電器、２６…一次コイル、３１…二次コイル、３２…共振コンデンサ、３３…ダイオード（整流部）、３４…第１バイポーラトランジスタ（充電電流制御部）、３５…二次電池、３６…第２バイポーラトランジスタ（共振阻止手段及びスイッチング素子）、４１，４２…トライアック（共振阻止手段及びスイッチング素子）、４３…充電検出部。
【図１】
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【図２】
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【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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