(57)【要約】【課題】  携帯電話機本体に連結して一体物として簡単に携帯可能であり、携帯者の緩慢な身体挙動によって有効に発電作用を営むことができる小型で軽量な携帯電話機の充電アダプタを提供する。【解決手段】  携帯電話機の充電アダプタ１０のアダプタケース１１には、コイル２１と、ばね部材と共振系を形成して往復運動するマグネット２２からなる発電機構２０が内蔵されている。アダプタケース１１は、携帯電話機本体ＴＭの充電用のコネクタＴ５に差込連結できるロック機構付きの連結コネクタ１２を備える。連結コネクタ１２を携帯電話機本体ＴＭの充電用のコネクタＴ５に差込連結すると、携帯電話機本体１０とアダプタケース１１との機械的連結と電気接続とロック動作とが同時に完了する。携帯者の緩慢な身体挙動によっても、マグネット２２は、所定の共振振動数で振動し、発電機構２０は、携帯電話機の電源バッテリの消耗を補充する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯電話機本体に連結するたあめのロック機構付きの連結コネクタを備えるアダプタケースと、アダプタケースに内蔵する発電機構とを備え、前記発電機構は、整流器とコイルとマグネットとマグネットを往復運動可能に弾性支持するばね部材との組合わせからなり、前記連結コネクタは、携帯電話機本体に備えられている充電用のコネクタに差込連結可能なプラグ部材またはジャック部材からなり、前記発電機構におけるマグネットは、携帯者の身体活動によってばね部材と共振系を形成して往復運動し、前記連結コネクタは、携帯電話機本体の充電用のコネクタに差込連結することによって携帯電話機本体とアダプタケースとの機械的連結と電気接続とロック動作とを同時に完了することを特徴とする携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項２】
前記発電機構は、コイルとマグネットとの組合わせを複数組み備えることを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項３】
前記ばね部材が引っ張りばねであり、前記マグネットは、両極側がマグネットを挟んで配置する一対の引っ張りばねの一端に連結された状態でコイルを巻いたボビン内に装填され、ボビンによって姿勢制御されて弾発的に往復運動をし、前記発電機構は、携帯者の身体活動停止直後も引っ張りばねの減衰振動によって発電することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項４】
前記ばね部材が非磁性体からなる圧縮ばねであり、前記マグネットは、一対の圧縮ばねの間に配置された状態でコイルを巻いたボビン内に装填され、ボビンによって姿勢制御されて弾発的に往復運動をし、前記発電機構は、携帯者の身体活動停止直後も圧縮ばねの減衰振動によって発電することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項５】
前記ばね部材が片持ちばねであり、前記マグネットは、片持ちばねに片持ち支持されて支点を中心とする往復円弧運動をするとともに、マグネットを挟んで少なくとも一対のコイルが円弧線方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項６】
前記アダプタケースは、前記連結部材を介して携帯電話機本体と連結したときに携帯電話機本体との間に生じる間隙の形状に倣って変形しながら間隙を埋める低反発性充填材を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【請求項７】
前記低反発性充填材は、アダプタケースに形成する開口部の周縁部によって把持する状態で取り付けられ、外部圧力によってアダプタケース内に膨出することを特徴とする請求項６に記載の携帯電話機の充電アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機に連結しておき、携帯電話機と共に携帯することによって、携帯電話機に内蔵されている電源バッテリに自動的に充電することができるように構成した携帯電話機の充電アダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機の携帯コンピュータ化、携帯電話機における液晶ディスプレイの大型化、デジタルカメラの内蔵等の多機能化が進展し、携帯電話機に内蔵されている電源バッテリに対する負担が急増し、使用中にバッテリ切れを起こす頻度が増している。このような問題は、電源バッテリの容量を大きくすれば解決する問題であるが、電源バッテリの大容量化は、携帯性を阻害する携帯電話機自体の大型化、大重量化および高コスト化に直結する問題であるため、この解決方法を選択することには、自ずと限界がある。
【０００３】
携帯電話機の電源バッテリには、充電可能なタイプのバッテリが使用され、付属する専用充電器を利用することによってバッテリの消耗を回復することができる。携帯電話機および付属の充電器には、電気接続用のコネクタが準備されており、電源バッテリの充電は、携帯電話機を使用する必要性の少ない夜間等に携帯電話機のコネクタと充電器のコネクタを接続することによって、所定時間後に充電を済ますことができる。なお、充電器は、商用の交流電源を低圧の直流に変換することを機能とする変換機器であり、必然的に重いトランスを含むことから携帯には適さない。
【０００４】
職業上の要求として携帯電話機の使用頻度が高い利用者にとっては、通信確保の安全性の観点から日々の充電作業が欠かせない。携帯電話機の普及にともなって公衆電話機が駆逐されていることも通信確保上の不安要素となるからである。しかし、出張先や山岳登山、海洋レジャー時においては、充電作業をすることが困難若しくは不可能であるという事態が生じる。
【０００５】
この問題を解決するものとして、携帯電話を携行する者の動作によって発電作用をする携帯電話用充電器が提案されている。一般論としては、人間の通常の生活活動における挙動を利用して発電作用を営む発電機を想定する場合においては、発電機構の発電効率と持続性が最大の課題となる。何故なら、人間の生活挙動は緩慢かつ断続的であり、このような挙動によって継続して有効な発電作用を発揮する発電機構を実現することは、困難なことである。
【特許文献１】特開２００３−１６９４２３号公報
【０００６】
上記文献に開示されている携帯電話用充電器の形態は、携帯電話機本体とは、別の筐体を備え、携帯電話機本体と電気配線によって接続した状態で別個に携帯するものである。また、採用されている発電機構は、人の身体活動によって振り子を振らし、振り子運動を歯車列を介してゼンマイばねに蓄力し、蓄力されたエネルギーを歯車列を介して一挙に放出することによって発電機を回転駆動するものである。したがって、緩慢な人間の生活挙動によって有効な発電作用が実現される。ただし、ゼンマイばねに蓄力されたエネルギーの放出動作、すなわち、発電機の作動は、充電器の携帯者が常時行動していると仮定した場合においても、比較的長い不定周期による間欠動作となる。
【０００７】
しかし、上記文献に示される携帯電話用充電器は、歯車列のような機械要素を多く含むことから、筐体が大型で重量も大きくならざるを得ない。しかも、携帯電話機本体とは別に充電器を所持しなければならない不便が伴なうとともに、バッテリに対する充電は、放電の逆化学反応であり、充電には反応時間が必要であるという充電のメカニズムの観点からは、瞬間的に大電力を供給しても有効な充電作用が期待できないのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする問題は、従来の携帯電話用の充電器が大型で重かった点、および、充電器を携帯電話機本体とは別に所持する必要があった点、また、人の通常の生活挙動によって充電に適する電力を持続的に供給しえなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る携帯電話機の充電アダプタは、携帯電話機本体に連結するたあめのロック機構付きの連結コネクタを備えるアダプタケースと、アダプタケースに内蔵する発電機構とを備え、発電機構は、整流器とコイルとマグネットとマグネットを往復運動可能に弾性支持するばね部材との組合わせからなり、また、連結コネクタは、携帯電話機本体に備えられている充電用のコネクタに差込連結可能なプラグ部材またはジャック部材からなり、そして、発電機構におけるマグネットは、携帯者の身体活動によってばね部材と共振系を形成して往復運動し、連結コネクタは、携帯電話機本体の充電用のコネクタに差込連結することによって携帯電話機本体とアダプタケースとの機械的連結と電気接続とロック動作とを同時に完了することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、携帯電話機本体と携帯電話機の充電アダプタとの機械的連結と電気接続とロック動作とは、それぞれ別個に行なう必要がなく、一挙動で完了し、両者を一個のものとして携帯することができる。この際における携帯者の身体の動きは、発電機構を構成するマグネットに不特定方向の加速力を加え、いずれかの方向の加速力によってマグネットが動く。マグネットは、これを支持しているばね部材と共振系を形成していることから、一旦動いたマグネットは、携帯者の身体活動が停止しても、ばね部材との共振によって所定の減衰振動期間中振動を継続する。マグネットが停止しない間に身体活動があれば、外部エネルギーが追加されるためにマグネットの振幅が増大する。すなわち、発電機構は、身体活動があれば、その活動の緩慢さに拘らず、共振系固有の振動数で振動するので、携帯者が適度な活動をしている限りは、安定に発電作用を営むことができる。また、発電機構は、歯車列等を伴なわず、整流器とコイルとマグネットによって構成されることから充電アダプタを小型かつ軽量に仕上げることが可能であり、携帯負担を最小限に抑えることができる。
【００１１】
本発明の携帯電話機の充電アダプタにおける発電機構は、コイルとマグネットとの組合わせを複数組み備えることができる。
【００１２】
この構成によって発電可能な電力容量を増すことができる。
【００１３】
携帯電話機の充電アダプタの発電機構を構成するばね部材を引っ張りばねとするとともに、マグネットは、両極側がマグネットを挟んで配置する一対の引っ張りばねの一端に連結された状態でコイルを巻いたボビン内に装填され、ボビンによって姿勢制御されて弾発的に往復運動をし、発電機構は、携帯者の身体活動停止直後も引っ張りばねの減衰振動によって発電する構成とすることができる。
【００１４】
この構成では、コイルはボビンの周方向に向いており、マグネットはボビン内に装填されていることから、一対の引っ張りばねと共振してボビンの軸方向に運動する。したがって、マグネットの運動方向とコイルの方向とは常に直交する関係に維持されるので、携帯者の一挙動によって効率よく長い時間発電することができる。
【００１５】
携帯電話機の充電アダプタの発電機構を構成するばね部材を非磁性体からなる圧縮ばねとするとともに、マグネットは、一対の圧縮ばねの間に配置された状態でコイルを巻いたボビン内に装填され、ボビンによって姿勢制御されて弾発的に往復運動をし、発電機構は、携帯者の身体活動停止直後も圧縮ばねの減衰振動によって発電する構成とすることができる。
【００１６】
この構成によれば、マグネットが一対の圧縮ばね間に配置されていることから、通常、マグネットが往復運動する際の直進性が問題となるが、マグネットがボビン内に装填されていることから非直進性運動の発生を抑え込むことができる。したがって、マグネットはコイルに対して最も発電効率の良好な運動方向を維持することができる。この際、圧縮ばねに非磁性材料を用いることによって、マグネットが圧縮ばねを磁力で引き付けることによる運動エネルギーの相殺現象を防止することができる。
【００１７】
携帯電話機の充電アダプタの発電機構を構成するばね部材を片持ちばねとし、マグネットは、片持ちばねに片持ち支持されて支点を中心とする往復円弧運動をするとともに、マグネットを挟んで少なくとも一対のコイルが円弧線方向に向けて配置された構成とすることができる。
【００１８】
この構成では、一旦マグネットに外力が作用すると、マグネットは片持ちばねとの間において、その重量と片持ちばねのばね定数とによって定まる共振系を形成しながら往復円弧運動、すなわち、マグネットにさらなる外力が加わらない場合には、徐々に振幅を減少しながら振り子運動をする。そして、振り子運動の軌跡である円弧線方向に向けて一対のコイルがマグネットを挟んで配置されることによって、発電機構は、マグネットの一往復円弧運動で２度にわたって発電作用を営むことができる。
【００１９】
携帯電話機の充電アダプタのアダプタケースは、連結部材を介して携帯電話機本体と連結したときに携帯電話機本体との間に生じる間隙の形状に倣って変形しながら間隙を埋める低反発性充填材を備える構成とすることができる。
【００２０】
この構成では、機種ごとに若干異なる携帯電話機本体と充電アダプタとの間に生じる間隙を低反発性充填材で埋めることによって、充電アダプタの不要ながたつきを解消し、連連結コネクタの負担を減少させるとともに、携帯電話機本体との一体性を安定化することができる。
【００２１】
低反発性充填材を用いる場合の低反発性充填材は、アダプタケースに形成する開口部の周縁部によって把持する状態で取り付けられ、外部圧力によってアダプタケース内に膨出する構成とすることができる。
【００２２】
この構成によって、変形は可能であるが圧縮は不可能な物質、例えば、シリコン樹脂系のゲル状充填材を低反発性充填材として利用することが可能になる。つまり、携帯電話機本体と充電アダプタとの間隙を満たし切った後の剰余部分は、開口部を介してアダプタケース内に自動的に収容されるのである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る携帯電話機の充電アダプタは、コイルとマグネットを主要部材とする簡潔な発電機構を採用することで、小型軽量化を達成するとともに、マグネットをばね部材によって支持することで発電に適する共振振動数を有する共振系を形成し、携帯者の身体活動を共振系の共振運動に変換することによって発電するので、緩慢な身体挙動によっても有効な発電作用が可能となり、また、携帯電話機本体に備えられている充電用のコネクタを連結部材として利用することによって、極めて容易に携帯電話機本体に一体化させて携帯することができるという有利性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の携帯電話機の充電アダプタ１０は、充電用のコネクタＴ５の位置によってアダプタケース１１の形状を対応させることによって、各種の携帯電話機本体ＴＭに適合することができる。ここでは、各種の操作キーＫ１…を備える操作キー側本体Ｔ１の下側端面に充電用のコネクタＴ５を配置した携帯電話機本体ＴＭ用の携帯電話機の充電アダプタ１０を例示して説明する（図１）。
【００２５】
携帯電話機本体ＴＭは、液晶パネルＥＬを装着したディスプレイ側本体Ｔ２と、各種の操作キーＫ１…を配列した操作キー側本体Ｔ１とをヒンジ連結部Ｔ３で折り畳みできるように連結した構造を有する。ディスプレイ側本体Ｔ２には、ロッドアンテナＴ４が収納され、この部分が表面側に膨出している（図１，図２）。
【００２６】
携帯電話機の充電アダプタ１０は、樹脂製のアダプタケース１１を有し、アダプタケース１１の幅は、携帯電話機本体ＴＭの幅相当に寸法設定されている。アダプタケース１１内には、発電機構２０が収納されるとともに、携帯電話機本体ＴＭの充電用のコネクタＴ５に差込連結するための連結コネクタ１２が取り付けられている。連結コネクタ１２には、ロック機構を構成するための一対のラッチ爪１２Ａ，１２Ａが付属する。
【００２７】
アダプタケース１１の一方の側端面は、携帯電話機本体ＴＭの曲線に倣った凹面に形成され、連結コネクタ１２は、凹面の中央位置に突設されている（図１，図４）。連結コネクタ１２の左右位置には、開口部１３，１３が設けられ、この開口部１３，１３には、低反発性充填材１４，１４が把持されている。各低反発性充填材１４は、変形性の大きい低密度発泡ウレタン樹脂からなる。携帯電話機の充電アダプタ１０は、連結コネクタ１２を携帯電話機本体ＴＭの充電用のコネクタＴ５に差し込むことによって携帯電話機本体ＴＭに簡単に取り付けることができる。なお、充電用のコネクタＴ５が、雄型であるときは、連結コネクタ１２には、いわゆるジャック部材が採用され、充電用のコネクタＴ５が雌型である場合には、連結コネクタ１２にはプラグ部材が採用されることとなる。
【００２８】
携帯電話機本体ＴＭにおいて充電用のコネクタＴ５を収納している凹部の左右の側壁には、ラッチ爪１２Ａ，１２Ａに対応する掛止爪Ｔ６，Ｔ６が形成されており、連結コネクタ１２を差し込んだ時点で、ラッチ爪１２Ａ，１２Ａと係合して自動的にロックされる（図４）。また、このとき、低反発性充填材１４，１４は、携帯電話機本体ＴＭとの間に挟まれて両者間の間隙を埋めるように変形し、アダプタケース１１の取付け状態を安定化させる。なお、アダプタケース１１の左右の側面には、ロック解除ボタン１５，１５が配置され、ロック解除ボタン１５，１５は、ラッチ爪１２Ａ，１２Ａに連結されている。
【００２９】
発電機構２０は、コイル２１…とマグネット２２，２２との組合わせからなるシンプルな構成を有する。ボビン２１Ｂには、一定間隔を保って４回路のコイル２１…が巻かれており、ボビン２１Ｂ内部には、２個のマグネット２２，２２が直列状態に連結して装填されている。各マグネット２２は、円柱形のフェライトマグネットであり、２個のマグネット２２，２２は、それぞれ２回路のコイル２１，２１を振幅範囲に収める間隔で連結されている。連結されたマグネット２２，２２の両端は、ボビン２１Ｂの外に設ける一対のばね部材によって、弾性的に支持されている。したがって、マグネット２２，２２とばね部材とは、必然的に共振系を形成する。
【００３０】
この形態の発電機構２０で使用するばね部材は、引っ張りばねＳ１，Ｓ１である。各引っ張りばねＳ１の一端は、アダプタケース１１に固定され、他端は、極細のテンションワイヤ２３を介して各マグネット２２に連結されている。なお、テンションワイヤ２３の中間位置には、プーリ２９が介装され、一対の引っ張りばねＳ１，Ｓ１は、ボビン２１Ｂの軸方向とは異なる方向から軸方向に沿ってマグネット２２，２２を支持している。これによって、アダプタケース１１の幅寸法を抑えているのである。
【００３１】
発電機構２０を構成する４個のコイル２１…は、いずれも独立の整流器２４…を介して並列結線されている（図５）。各整流器２４は、４個のダイオードをブリッジ接続してなる一般的な構成である。整流器２４は、４個のコイル２１…から発生する交流の位相の不一致によって打ち消しが生じるのを防止するとともに、携帯電話機本体ＴＭの電源バッテリＴ７に充電するために必要となる直流を得るためである。そして、整流された後、定電圧回路２８を経て電源バッテリＴ７に接続されている。一般には、高めの電圧を確保し、これを降圧して電源バッテリＴ７に供給することにより回路の動作は安定する。ただし、定電圧回路２８は、省略しても差し支えない。電圧が不安定で充電効率が低下しても充電すること自体は可能だからである。
【００３２】
携帯電話機の充電アダプタ１０における発電機構２０については、任意に選択可能な数タイプの変形例を挙げることができる（図６，図７，図８）。
【００３３】
例えば、発電機構２０においてマグネット２２を支持している一対の引っ張りばねＳ１，Ｓ１は、ボビン２１Ｂに沿って近接した配置とすることができる（図６）。この形態を採用する場合には、テンションワイヤ２３，２３の方向を１８０度変換する必要があり、マグネット２２に連結された各テンションワイヤ２３に付き、２個のプーリ２９，２９が介装されている。なお、一対の引っ張りばねＳ１，Ｓ１は、両者の中間位置で固定されている。この形態によって発電能力を減殺することなく発電機構２０全体の実装密度が高まり、アダプタケース１１の小型化が可能である。
【００３４】
発電機構２０におけるマグネット２２，２２は、ボビン２１Ｂの両端に配置する一対の圧縮ばねＳ２，Ｓ２によって、適度な遊び運動範囲を与えて支持する構成とすることができる（図７）。各圧縮ばねＳ２は、磁石に吸着されないステンレス鋼からなる。ボビン２１Ｂ内には、２個のマグネット２２，２２が樹脂製の連接棒２２Ｓで連結してスライド動作可能に装填され、ボビン２１Ｂには、マグネット２２，２２に対応する２回路のコイル２１，２１が巻かれている。ボビン２１Ｂの両端は、それぞれ、圧縮ばねＳ２を取り付けたキャップ２１Ｔによって閉止されている。各圧縮ばねＳ２の端部には突当て部材２２Ｐが取り付けられ、両側の突当て部材２２Ｐ，２２Ｐと連接棒２２Ｓの端部間には、遊び運動範囲が設定されている。携帯者の挙動によって２個のマグネット２２，２２は、この遊び運動範囲で十分に加速して勢いよく左右の圧縮ばねＳ２，Ｓ２に衝突し、往復運動をすることができる。
【００３５】
発電機構２０におけるばね部材には、片持ちばねＳ３を用いることができる（図８）。片持ちばねＳ３は、マグネット２２に対しての用法上の片持ちばねＳ３であればよく、ばね形状自体は、コイルばねであっても、板ばねであっても、棒ばねであってもよい。
【００３６】
図８に示す片持ちばねＳ３は、コイルばねを片持ちばねＳ３として使用する形態である。片持ちばねＳ３の一端は、アダプタケース１１に固定され、他端には。２個のマグネット２２，２２がスペーサ部材２２Ｄの両端に固定された状態で取り付けられている。２個のマグネット２２，２２は、片持ちばねＳ３の固定端を支点とする円弧線Ｌ１上を振り子運動することができる。マグネット２２，２２の左右には、円弧線Ｌ１方向を向けて一対のコイル２１，２１が配置され、さらに、各コイル２１の外側には、圧縮ばねＳ２が配設されている。この形態の発電機構２０は、２個のマグネット２２，２２が振り子運動によって交互に左右のコイル２１，２１内を通過し、圧縮ばねＳ２，Ｓ２に反発されて折返す動作によって発電作用を営むことができる。
【００３７】
なお、この形態の発電機構２０を選択するときには、アダプタケース１１を発電機構２０の収容に適する外形に変更すれば足りる。例えば、アダプタケース１１に、携帯電話機の操作に支障のない操作キー側本体Ｔ１の裏面に沿って突出部１１Ｂを設け、突出部１１Ｂ内に片持ちばねＳ３の部分を収納する等である（図３）。
【００３８】
また、各形態の発電機構２０における発電電力は、コイル２１の巻き線量およびマグネット２２の種類を選択することによって簡単に調節することができる。例えば、フェライトマグネットに代えて、コバルト、ストロンチューム、ネオジウム等を含む希土類系マグネットを採用すれば、発電効率を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】携帯電話機の充電アダプタの取付け状態を示す平面図である。
【図２】携帯電話機の充電アダプタの取付け状態を示す側面図である。
【図３】外形の異なる充電アダプタの取付け状態を示す側面図である。
【図４】携帯電話機の充電アダプタの取付け状態を示す要部の拡大断面図である。
【図５】発電機構の電気系統図である。
【図６】発電機構の変形例を示す模式図である。
【図７】発電機構の変形例を示す断面図である。
【図８】発電機構の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
ＴＭ      携帯電話機本体
Ｔ１      操作キー側本体
Ｔ２      ディスプレイ側本体
Ｔ６      電源バッテリ
Ｌ１      円弧線
Ｓ１      ばね部材である引っ張りばね
Ｓ２      ばね部材である圧縮ばね
Ｓ３      ばね部材である片持ちばね
１０      携帯電話機の充電アダプタ
１１      アダプタケース
１２      連結コネクタ
１２Ａ    ロック機構を構成するラッチ爪
１３      アダプタケースの開口部
１４      低反発性充填材
２０      発電機構
２１      コイル
２１Ｂ    ボビン
２２      マグネット
２４      整流器
【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】
2005117825.tif 000009
【図８】
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