(57)【要約】【課題】２次電池を備えた電源装置において、電源装置およびその電源装置が接続される外部装置の防水性を向上させ、その使用環境性を向上させる。【解決手段】外部電源に設けられた放電用コイルにおいて形成された交流磁界によりコイル２０に交流電圧を誘起し、そのコイル２０において誘起された交流電圧に応じた電力を充電回路部２１により２次電池１０に充電し、２次電池１０において発生した電圧に応じた交流電圧を放電回路部３０により発生させ、その放電回路部３０において発生した交流電圧に応じた交流磁界をコイル２０により発生させ、その交流磁界により外部装置に設けられた充電用巻線に交流電圧を誘起して外部装置に電力を供給する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池を備えた電源装置において、
外部電源に設けられた放電用巻線において形成された交流磁界により交流電圧が誘起される第１の巻線と、
該第１の巻線において誘起された交流電圧に応じた電力を前記２次電池に充電する充電回路部と、
前記２次電池において発生した電圧に応じた交流電圧を発生する放電回路部と、
該放電回路部において発生した交流電圧に応じた交流磁界を発生し、該交流磁界により外部装置に設けられた充電用巻線に交流電圧を誘起する第２の巻線と備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電源装置が前記外部装置に設置されたことを検出する外部装置検出手段と、
該外部装置検出手段により前記外部装置に設置されたことが検出されていない間は、前記第２の巻線における前記交流磁界の発生を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１の巻線および／または第２の巻線が、磁性体に巻かれていることを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１の巻線と第２の巻線とが共通の巻線からなるものであり、
前記電源装置が前記外部電源に設置されている際には、前記共通の巻線を前記充電回路部に接続し、前記電源装置が前記外部装置に設置されている際には、前記共通の巻線を前記放電回路部に接続する切換手段を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池を備えた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、充放電を繰り返し行うことができる２次電池を利用した充電式電気機器が種々提案されている。そして、上記のような充電式電気機器としては、たとえば、携帯電話や電気かみそりなどがあるが、携帯電話や電気かみそりなどは様々な場所で利用され、水分や埃の多い環境で使用されたり、直接水がかかったりするおそれがある。
【０００３】
一方、上記のような充電式電気機器においては、充電式電気機器とは別個に設けられた外部電源から電力が供給され、その電力が充電式電気機器の電源部の２次電池に充電されるため、外部電源と電源部とが接続されている必要がある。また、電源部の２次電池に充電された電力は、充電式電気機器の作動部に供給されるため、作動部と電源部との間が接続されている必要がある。
【０００４】
したがって、上記のような接続部分が機械的な接点を有するようなものである場合には、接続部分に水がかかったり、汚れたりすると機器が破壊してしまうおそれがある。そこで、特許文献１においては、上記のような充電式電気機器の電源部とこの充電式電気機器を充電するための外部電源にそれぞれコイルを設け、外部電源のコイルにおいて発生した交流磁界により磁界結合させて充電式電気機器側のコイルに交流電圧を発生させることにより非接触で電源部と外部電源とを接続し、２次電池に充電を行う方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６９６３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のような充電式電気機器においても、その電源部と充電式電気機器の作動部との間はやはり機械的な接点により接続されているため、上記のような破壊のおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑み、２次電池を備えた電源装置において、上記のような充電式機器の防水性を向上させ、その使用環境性を向上させる電源装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、２次電池を備えた電源装置において、外部電源に設けられた放電用巻線において形成された交流磁界により交流電圧が誘起される第１の巻線と、その第１の巻線において誘起された交流電圧に応じた電力を２次電池に充電する充電回路部と、２次電池において発生した電圧に応じた交流電圧を発生する放電回路部と、その放電回路部において発生した交流電圧に応じた交流磁界を発生し、その交流磁界により外部装置に設けられた充電用巻線に交流電圧を誘起する第２の巻線とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、上記「外部電源」とは、上記電源装置とは別個に設けられた電源であり、上記「外部装置」とは、上記電源装置とは別個に設けられたものであって、上記電源装置から電力の供給を受けて動作するものである。
【００１０】
また、上記電源装置においては、電源装置が外部装置に設置されたことを検出する外部装置検出手段と、その外部装置検出手段により外部装置に設置されたことが検出されていない間は、第２の巻線における交流磁界の発生を禁止する禁止手段とを有するようにしてもよい。
【００１１】
ここで、上記「外部装置検出手段」と上記「禁止手段」とは、それぞれ別個に設けるようにしてもよいし、上記「外部装置検出手段」と上記「禁止手段」との両方の機能を備えたものを設けるようにしてもよい。たとえば、外部装置に設けられた磁石の検出に応じてスイッチがＯＮ・ＯＦＦされるリードスイッチを設け、上記磁石が検出されていない間はスイッチをＯＦＦして第２の巻線における交流磁界の発生を禁止するようにしてもよい。
【００１２】
また、第１の巻線および／または第２の巻線を磁性体に巻くようにしてもよい。
【００１３】
また、第１の巻線と第２の巻線とを共通の巻線からなるものとし、電源装置が外部電源に設置されている際には、共通の巻線を充電回路部に接続し、電源装置が外部装置に設置されている際には、共通の巻線を放電回路部に接続する切換手段を有するようにすることができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電源装置によれば、外部電源に設けられた放電用巻線において形成された交流磁界により第１の巻線に交流電圧を誘起し、その第１の巻線において誘起された交流電圧に応じた電力を充電回路部により２次電池に充電し、２次電池において発生した電圧に応じた交流電圧を放電回路部により発生させ、その放電回路部において発生した交流電圧に応じた交流磁界を第２の巻線により発生させ、その交流磁界により外部装置に設けられた充電用巻線に交流電圧を誘起するようにしたので、電源装置および電源装置が接続される外部装置の防水性を向上させ、その使用環境性を向上させることができる。
【００１５】
また、上記電源装置において、電源装置が外部装置に設置されたことを外部装置検出手段により検出し、外部装置に設置されたことが検出されていない間は、第２の巻線における交流磁界の発生を禁止手段により禁止するようにした場合には、無駄に交流磁界を発生させるのを防止することができる。
【００１６】
また、第１の巻線および／または第２の巻線を磁性体に巻くようにした場合には、その磁性体の形成する磁界により、第１の巻線においてより効率よく交流電圧を誘起することができ、また、外部装置に設けられた充電用巻線においてより効率よく交流電圧を誘起するようにすることができる。
【００１７】
また、第１の巻線と第２の巻線とを共通の巻線からなるものとし、電源装置が外部電源に設置されている際には、共通の巻線を切換手段により充電回路部に接続し、電源装置が外部装置に設置されている際には、共通の巻線を切換手段により放電回路部に接続するようにした場合には、装置の小型化およびコストの削減を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の電源装置の一実施形態について説明する。図１は本発明による電源装置の一実施形態のブロック図である。
【００１９】
本電源装置１は、図１に示すように、充放電を行うことができる２次電池１０と、コイル２０と、そのコイル２０において外部電源により電磁的に誘起されて発生した交流電圧に応じた電力を２次電池１０に充電する充電回路部２１と、２次電池１０において発生した電圧に応じた交流電圧を発生する放電回路部３０と、電源装置１が外部電源に設置されている際には、コイル２０を充電回路部２１に接続し、電源装置１が外部装置に設置されている際には、コイル２０を放電回路部３０に接続するスイッチ回路部４０と、電源装置１が外部装置に設置されたことを検出するとともに、電源装置１が外部装置に設置されたことが検出されていない間は、コイル２０における交流磁界の発生を禁止するリードスイッチ５０とを備えている。
【００２０】
２次電池１０としては、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケルカドニウム電池、ニッケル水素電池などを利用することができる。
【００２１】
充電回路部２１は、図１に示すように、コイル２０に発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路部２２と、２次電池１０への電力の充電を制御する充電制御回路部２３とを備えている。そして、整流回路部２２は、詳細には、図２に示すように、整流回路２２ａおよび定電圧回路２２ｂを備えている。また、充電制御回路部２３は、定電流回路２３ａ、基準電圧発生回路２３ｂ、充電停止回路２３ｃ、トランジスタ２３ｄおよびオペアンプ２３ｅを備えている。
【００２２】
放電回路部３０は、図１に示すように、２次電池１０において発生した電圧により発振する発振回路３１および発振回路３１において発振された信号を分周して数ｋＨｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生する信号発生器３２を備えている。
【００２３】
スイッチ回路部４０は、図２に示すように、コイル２０の充電回路部２１への接続と放電回路部３０への接続の切換えを行うリレースイッチ４１、コイル２０において発生した交流電圧に応じてリレースイッチ４１に直流電流を流し、リレースイッチ４１のスイッチを充電回路部２１へ切り換える整流回路４２、放電回路部３０において発生した交流電圧を検出して発光する発光ダイオードを有するフォトカプラ４３、フォトカプラ４３の発光ダイオードが発光している間はリレースイッチ４１に直流電流が流れないようにし、フォトカプラ４３の発光ダイオードが発光していない間はリレースイッチ４１に直流電流が流れるようにするトランジスタ４４を備えている。
【００２４】
リードスイッチ５０は、外部装置に取り付けられた磁石を検出することにより２次電池１０と放電回路部３０とを導通させるものである。
【００２５】
図３に、上記のようにして構成された電源装置１を外部装置２に設置した際の概略構成図を示す。
【００２６】
外部装置２は、図３に示すように、電源装置１のリードスイッチ５０をＯＮさせる磁石６０、コイル２０において発生した磁界により交流電圧が誘起される充電用コイル６１および該充電用コイル６１が巻かれた磁性体６２を備えている。そして、電源装置１におけるコイル２０と外部装置２における充電用コイル６１とは互いに近接して設置されるように構成されている。なお、電源装置１における充電回路部２１、放電回路部３０およびスイッチ回路部４０は、電源装置１に設けられた基板６３に積載されている。また、電源装置１におけるリードスイッチ５０は、外部装置２の磁石６０に近接して設置されるように基板６３に設けられている。
【００２７】
次に、本電源装置の作用を図４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００２８】
まず、電源装置１に外部装置２も外部電源も近接して設置されていない状態、つまり待機状態においては、図２に示すように、スイッチ回路部４０のリレースイッチ４１はコイル２０と放電回路部２０とを接続している。そして、リードスイッチ５０はＯＦＦしており、放電回路部２０と２次電池とは接続されていない状態となる。したがって、コイル２０においては充電も放電も行われていない状態となる。
【００２９】
ここで、コイル２０に近接して外部電源が設置されると、外部電源に設けられた放電用コイルに交流電圧が印加されて発生した磁界により電源装置１のコイル２０において交流電圧が発生する。コイル２０において交流電圧が発生するとスイッチ回路部４０の整流回路４２において交流電圧が直流化され、その直流電圧がトランジスタ４４のベース端子に印加されることによりトランジスタ４４がＯＮし、スイッチ回路部４０のリレースイッチ４１に直流電流が流れる。そして、リレースイッチ４１は、コイル２０が充電回路部２１に接続されるよう切り換える。コイル２０と充電回路部２１が接続されると、充電回路部２１における整流回路２２ａにコイル２０において発生した交流電圧が印加され、整流回路２２ａにおいてはこの交流電圧を直流電圧にして充電制御回路部２３に出力する。なお、このとき出力される交流電圧は整流回路部２２の定電圧回路２２ｂにより定電圧となるように制御されている。
【００３０】
そして、整流回路部２２から出力された直流電圧に応じた直流電流が、定電流回路２３ａにより定電流とされた後、トランジスタ２３ｄを介して２次電池１０に流れ、２次電池１０が充電される。そして、２次電池の端子電圧は充電される電力量とともに上昇する。そして、オペアンプ２３ｅにおいて、２次電池の端子電圧値と基準電圧発生回路２３ｂにおいて発生した基準電圧値とが比較され、２次電圧の端子電圧が基準電圧値よりも大きくなった場合には、オペアンプ２３ｅの出力端子から信号が出力され、その信号により充電停止回路２３ｃが動作し、充電停止回路２３ｃがトランジスタ２３ｄをＯＦＦすることにより２次電池１０への充電が自動的に停止される。
【００３１】
次に、図３に示すように、電源装置１が外部装置２に設置されると、外部装置２の磁石６０が電源装置１のリードスイッチ５０に近接して設置され、リードスイッチ５０が磁石６０を検出してＯＮする。リードスイッチ５０がＯＮすると２次電池１０と放電回路部３０とが接続されて２次電池において発生した電圧が放電回路部３０に供給される。この電圧の供給により放電回路部３０の発振回路３１において所定の周波数の信号が発生し、この信号は信号発生器３２において分周され、その所望の周波数の分周信号が後段の論理回路において交流電圧の波形とされた後、スイッチ回路部４０に出力される。一方、上記のようにして発生した交流電圧はスイッチ回路部４０におけるフォトカプラ４３に印加され、フォトカプラ４３における発光ダイオードが発光することによりトランジスタ４４がＯＦＦの状態となりリレースイッチ４１には電流が流れず、リレースイッチ４１はコイル２０と放電回路部３０とを接続するように切り換えられる。したがって、放電回路部３０において発生した交流電圧はコイル２０に印加されることになる。なお、上記のように交流電圧がコイル２０に印加されることにより整流回路４２に電圧が印加されることになるが、上記のようにスイッチ回路部４０におけるフォトカプラ４３が動作することによりトランジスタ４４がＯＦＦしているのでリレースイッチ４１には直流電流は流れず、リレースイッチ４１が充電回路部２１にスイッチを切り換えることはない。
【００３２】
そして、上記のようにしてコイル２０において交流電圧が発生することによりコイル２０において交流磁界が発生し、この交流磁界に応じた交流電圧が外部装置２の磁性体６２に巻かれた充電用コイル６１において発生し、外部装置２に交流電圧が供給される。
【００３３】
そして、電源装置１が外部装置２から取り外されると、リードスイッチ５０は再びＯＦＦし、電源装置１は再び待機状態となる。
【００３４】
本発明の電源装置１によれば、外部電源に設けられた放電用コイルにおいて形成された交流磁界によりコイル２０に交流電圧を誘起し、そのコイル２０において誘起された交流電圧に応じた電力を充電回路部２１により２次電池１０に充電し、２次電池１０において発生した電圧に応じた交流電圧を放電回路部３０により発生させ、その放電回路部３０において発生した交流電圧に応じた交流磁界をコイル２０により発生させ、その交流磁界により外部装置２に設けられた充電用巻線６１に交流電圧を誘起するようにしたので、電源装置１および電源装置１が接続される外部装置２の防水性を向上させ、その使用環境性を向上させることができる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、コイル２０において充放電の両方を行うようにしたが、充電用の第１のコイルと放電用の第２のコイルとを別々に設けるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態におけるコイル２０を磁性体に巻くようにしてもよい。
【００３７】
また、充電回路部２１、放電回路部３０およびスイッチ回路部４０の回路構成は、必ずしも上記のような回路構成でなくてもよく、その他の回路構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源装置の一実施形態の概略構成図
【図２】図１に示す電源装置の回路図
【図３】図１に示す電源装置が外部装置に設置された際の概略構成図
【図４】図１に示す電源装置の作用を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
１０    ２次電池
２０    コイル
２１    充電回路部
２２    整流回路部
２３    充電制御回路
３０    放電回路部
３１    発振回路
３２    信号発生器
４０    スイッチ回路部
４１    リレースイッチ
４２    整流回路
４３    フォトカプラ
５０    リードスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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