(57)【要約】【課題】本発明は、精密機器であるゆえに微妙な電圧、電流の制御が必要となる携帯電話機用の充電手段を手動の動力により与える携帯電話機用の手動充電装置において、携帯電話機の内部を電気的に破壊することなく、かつ、効率よく手動の動力を変換できる充電装置を提供する。【解決手段】  握るためのレバーと、握ることにより得られた力を電力に変換する発電機２と、この発電機の回転軸の回転を安定化するためのフライホイールを備えている。また、発電機２で得られた電圧を過電圧から保護する過電圧制御回路３１と、効率よく携帯電話機で求められる必要電圧に減圧する出力ポンプ３２と、正確な基準電圧５Ｖを得るための基準電圧発生回路３３と比較器３４と電圧制御回路３５と、充電量にあわせて電流値を制御する過電流制御回路３６とを備える。【選択図】図３
2007159257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動の動力を与える駆動用レバーと、
前記駆動用レバーに与えられた手動の動力を回転力に変換する動力変換手段と、
前記回転力を電圧に変換する発電機と、
前記回転力による発電機の回転軸の回転を安定化させるフライホイールと、
を備えた発電手段と、
前記発電機で生じた電圧を過電圧から保護するよう電圧を制限する過電圧制御手段と、
前記過電圧制御回路の出力電圧を減圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記過電圧制御回路の出力電圧から基準電圧を取り出す基準電圧生成手段と、
前記基準電圧と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と、を比較して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を制御する電圧制御手段と、
電圧制御手段の出力電流を過電流から保護するよう電流値を制御する過電流制御手段と、
を備えた、携帯電話機用の手動充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、手動の動力で充電する携帯電話機用の充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機は、非常の連絡手段としても用いる場合があるので、電池がなくなった場合に、電池等がなくとも充電できることが好ましい。そこで、従来携帯電話機に用いる充電装置として、手回し等の手動による動力等により、ＡＣバッテリーや乾電池を用いない充電装置が提案されている（特許文献１〜３）。
特許文献１には、レバーを握ることにより、これを回転動力に変換し、発電させる装置が開示されている。
また、特許文献２には、ひもを引くことにより、これを回転動力に変換し、発電させる装置が開示されている。
また、特許文献３には、太陽電池を携帯電話のストラップにつけて発電させる手段が開示されている。
【０００３】
また、携帯電話機以外の用途に用いる充電装置として、特許文献４、５等が開示されている。
特許文献４には、リモコン装置について手回し式発電機が開示されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ、または低電圧レギュレータにより電圧を制御している。
特許文献５には、ビデオカメラ用の用途として、ぜんまいと、フライホイールを用いた充電装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４７１９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１２１８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２６８１９８号公報
【特許文献４】特開平１１−１８１６２号公報
【特許文献５】特開平５−２８４６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３では、携帯電話機用として提案されているが、いずれも、過充電の場合の制御についてはほとんど開示されていない。即ち、手動の動力いかんによっては、発電機により生じた電圧が過電圧となり、保護回路のない携帯電話機に用いるとメモリや他のＩＣチップを破壊する恐れがあった。また、特許文献１、２のように手動の動力で電力を供給した場合、回転力を与えたときは、大きな起電力が発生しこれが供給されるが、動力を与えないときはほとんど起電力が発生しないので、起電圧が安定せず、効率が悪かった。さらに、特に携帯電話は、精密機器であるから、充電方法に微妙な制御が必要であって、充電池の充電量が空に近い場合には、５００ｍＡ程度の電流を流す必要があり、この充電量が満たされるに従い、電流値を小さくする制御が必要であった。
【０００５】
また、特許文献４には、電圧の制御にＤＣ−ＤＣコンバータ、または低電圧レギュレータを用いているが、これらは択一的であり、前述のような携帯電話機の用途としては、十分でない。低電圧レギュレータだけでは、電圧の損失が大きく、また、ＤＣ−ＤＣコンバータだけでは、過電圧に対応できるとは必ずしもいえない。さらに、携帯電話機の用途に適用するには、電流の制御も必要でありそのまま適用することはできない。
【０００６】
また、特許文献５では、フライホイールにより回転軸の安定化を図っているものの電圧制御手段は低電圧レギュレータのみであり、前述した携帯電話機用の用途に適用するには十分でない。
【０００７】
そこで、本発明は、精密機器であるゆえに微妙な電圧、電流の制御が必要となる携帯電話機用の充電手段を手動の動力により与える携帯電話機用の手動充電装置において、携帯電話機の内部を電気的に破壊することなく、かつ、効率よく手動の動力を変換できる充電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【０００９】
（１）本発明は、
手動の動力を与える駆動用レバーと、
前記駆動用レバーに与えられた手動の動力を回転力に変換する動力変換手段と、
前記回転力を電圧に変換する発電機と、
前記回転力による発電機の回転軸の回転を安定化させるフライホイールと、
を備えた発電手段と、
前記発電機で生じた電圧を過電圧から保護するよう電圧を制限する過電圧制御手段と、
前記過電圧制御回路の出力電圧を減圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記過電圧制御回路の出力電圧から基準電圧を取り出す基準電圧生成手段と、
前記基準電圧と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と、を比較して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を制御する電圧制御手段と、
電圧制御手段の出力電流を過電流から保護するよう電流値を制御する過電流制御手段と、
を備えた、携帯電話機用の手動充電装置であることを特徴とする。
【００１０】
このように構成すれば、以下のとおり、精密機器であるゆえに微妙な電圧、電流の制御が必要となる携帯電話機用の充電手段として、最適な構成を備えることができる。
即ち、レバーのみで起電力を起こせるから、片手で起電力を生じさせることができるので利便性が良く、小型化に寄与する。また、フライホイールの働きで、手動の動力を与えていないときでも発電機の回転軸を回転できるから、電力供給を安定化させると共に、効率よく手動の動力を電力に変換できる。
また、過電圧制御手段により過電圧を制限しているから、充電方法に微妙な制御が必要な携帯電話機の充電装置において、携帯電話機を電気的に破壊することがない。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを使って電圧を減圧しているから、単に過電圧を制限しているのと異なり、無駄がなく効率よく手動の動力を電力に変換できる。
さらに、過電流制御手段を設けているので、充電電流の微妙な制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力供給を安定化させると共に、効率よく手動の動力を電力に変換できる。過電圧制御手段により過電圧を制限しているから、充電方法に微妙な制御が必要な携帯電話機の充電装置において、携帯電話機を電気的に破壊することがない。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを使って電圧を減圧しているから、単に過電圧を制限しているのと異なり、無駄がなく効率よく手動の動力を電力に変換できる。さらに、過電流制御手段を設けているので、充電電流の微妙な制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を用いて、本実施形態に係る手動充電装置の外観および内部の機構を説明する。図１は、手動充電装置の外観図および内部の機構図を表しており、図１（Ａ）は、側面図、図１（Ｂ）は、底面図を表している。
【００１３】
まず、図１（Ａ）の破断線１００の左側の部分の図および図１（Ｂ）を用いて、手動充電装置１の外観について説明する。手動充電装置１は、外観上、雨滴状の外装ケース１０に、支点１５１を介して取り付けたレバー１５と、携帯電話機に電力を供給するケーブル４を備えている。
レバー１５は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、レバー１５は、支点１５１を介して支持され、くぼみ１７に嵌合するようになっている。また、図示しないばねにより外装ケース１０に対してレバー１５が開く方向に付勢されており、レバー１５を往復して外装ケース１０側に押し付けることによって、後述する機構により、発電機２を回転させて、電力を得る仕組みとなっている。
ケーブル４は、前述のように、携帯電話機に電力を供給するものであり、携帯電話機下部のコネクタに、着脱可能に接続するようにしてもよいし、場合によってはストラップに接続するようにしても良い。
【００１４】
次に、図１の破断線１００の右側の機構図を用いて、レバー１５を往復運動を電力に変換する仕組みについて説明する。図１に示すように、手動充電装置１は、外装ケース１０の内部に、ピニオン歯車１１と、ラック１２と、歯車１３と、歯車１４と、ばね１８と発電機２と、フライホイール１６と、基板３０とを備えている。以下、それぞれの構成について説明する。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ラック１２は、平歯車であり、ピニオン歯車１１と噛み合って、レバー１５の握る力をピニオン歯車１１に伝える。
ピニオン歯車１１は、ラック１２と噛み合って、ラック１２の水平方向の力を回転力に変換する。
【００１６】
また、図１（Ａ）に示すように、ピニオン歯車１１は、ラッチ１１１を備え、歯車１３と、ラッチ１１１を介して、ラッチ１１１の角に生じる摩擦力により、歯車１３はレバー１５を外装ケース１０に押し付けたときだけ回転するようになっている。ここで、ピニオン歯車１１は、軸１９に固定されているのではなく、回転可能に支持され、ばね１８により、歯車１３側にピニオン歯車１１は、押し付けられている。
【００１７】
一方、図１（Ａ）に示すように、歯車１３は、軸１９に固定され、軸１９は、図示しない支持体、例えば、ベアリング等、または単に軸１９に嵌合する穴により回転可能に支持されている。そして、前述のピニオン歯車１１のラッチ１１１に設けている角により、角をこする方向にピニオン歯車１１が回転したときは、ラッチ１１１は、歯車１３に回転力を伝達する。角をなでる方向にピニオン歯車１１が回転したときは、歯車１３にはほとんど回転力を伝達しないようにすることができる。これにより、レバー１５を握って、外装ケース１０に押し付けたときだけ、歯車１３に回転力が伝達され、一方向にのみ歯車１３は回転する。
また、歯車１３は、ピニオン歯車１１よりも大きな直径で形成している。これにより、後述するフライホイール１６と同様、フライホイール効果を持たせることが可能となる。したがって、前述のように、角をなでる方向にピニオン歯車１１が回転したときに、ピニオン歯車１１の逆回転の力が少々伝わったとしても歯車１３の回転が持続し、ラッチ１１１の動作が安定する。
【００１８】
図１の歯車１４は、図１（Ｂ）に示すように、外周に歯を形成するようにし、同じく外周に歯を形成した歯車１３と噛み合っている。歯車１４は、歯車１３よりはるかに小さい直径の歯車で構成し、軸１９の回転速度を増大して発電機２の軸に回転力を伝達する。
【００１９】
図１（Ａ）に示す発電機２は、軸に設けたコイルと外側に設けた磁石との電磁誘導により起電力を生じさせ、基板３０に設けた回路にこの起電力を伝える。
また、フライホイール１６は、発電機２の軸２１に固定するようにし、発電機２の回転軸の回転を安定させる。
【００２０】
以上の図１の説明をまとめると、手動充電装置１の機構は以下のとおりとなる。即ち、レバー１５を握ると、この握る力は、平歯車のラック１２に伝達され、ラック１２と噛み合うピニオン歯車１１により、回転力に変換される。そして、ピニオン歯車１１は、ばね１８により歯車１３に付勢され、ピニオン歯車１１の下に設けたラッチ１１１と、歯車１３との摩擦力により、レバー１５を握ったときのみピニオン歯車１１の回転力が歯車１３に伝達される。歯車１３は、大きい直径の歯車で構成することにより、フライホイール効果が生じて歯車１３の回転が安定する。歯車１３の回転力は、これよりずっと小さい歯車１４に伝達され、軸１９の回転速度よりもを回転速度を速めて、発電機２の回転軸２１を回転させる。発電機２は、フライホイール１６により、回転を安定させる。
【００２１】
なお、フライホイール１６は、歯車１３のフライホイール効果が十分であればなくともよい。歯車１３または、フライホイール１６は、本発明の「フライホイール」に相当する。
【００２２】
次に、図２を用いて、本実施形態の手動充電装置１の応用に係る手動充電装置１Ａの構成について説明する。図２（Ａ）は、本実施形態の応用に係る手動充電装置の外観図および内部の機構図を表している。図２と図１とが異なる点は、発電機２の構造である。その他は図１と同じであり、説明を省略する。図２の破断線１０１の下図は、発電機の中心部での断面図を表している。この図に示すように、手動充電装置１Ａは、この永久磁石２２を内側に設けると共に、外周にコイル２３を設けた発電機とし、発電機２の形状を平らにして、発電機２の軸２１は、外側のコイルを回転させるようにする。また、手動充電装置１Ａのフライホイール１６は、この発電機２のコイルの外側に設けるようにする。これにより、発電機２のコイル２３と、フライホイール１６のを兼ね備えることができ、軸方向の長さが短縮され、手動充電装置１の外装ケース１０の小型化に寄与することができる。また、発電機２の軸２１は、短くできるから、軸２１のブレを抑えることができる。
【００２３】
次に、図３を用いて、手動充電装置１の電気回路について説明する。図３は、本実施形態に係る手動充電装置の電気回路のブロック図を示している。この電気回路３は、図１（Ｂ）に示した基板３０に構成するものであり、発電機２で発電した電気を効率よく、安全に携帯電話機に供給するためのものである。携帯電話機で必要な電圧は、各社ともほぼ５Ｖ程度の一定電圧であり、この一定電圧を安定して供給する必要がある（以下この電圧を５Ｖとして説明する。）。また、図１の説明で説明したように、レバー１５を握ったときだけ、歯車１３、歯車１４の回転力が増強されるから、フライホイール１６以外にも、発電機２で得られる電圧を電気的に安定化することが望ましい。そこで、電気回路３は、過電圧制御回路３１と、出力ポンプ３２と、基準電圧発生回路３３と、比較器３４と、電圧制御回路３５と、過電流制御回路３６とを備えている。以下、それぞれの構成について説明する。
【００２４】
図３の過電圧制御回路３１は、発電機２で生じた起電圧により、出力３７の端子間電圧で過電圧とならないよう電圧を制限する。過電圧制御回路３１は、例えば、３端子レギュレータ等で構成し、１６Ｖを越えないようにする。
出力ポンプ３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータで構成し、過電圧制御回路３１を経て得られた発電機２で生じた電圧を５Ｖ＋α（αは所定電圧、例えば１Ｖ程度とすることができる。）の電圧に減圧する。出力ポンプ３２のＤＣ−ＤＣコンバータは、過電圧制御回路３１の出力電圧を、１００ｋＨｚ程度の交流電圧に変換し、トランスで減圧して得られた交流電流を整流することにより、上記５Ｖ＋αの出力電圧を得る。この出力ポンプ３２を用いれば、過電流制御回路３６により、いきなり５Ｖにするよりも、効率的に発電機２の電力を取り出すことが可能となる。また、このように出力ポンプ３２を設けると過電圧制御回路３１での電力の損失を少なくすることができ、過電圧制御回路３１の放熱器は小さくて済む。
【００２５】
図３の基準電圧発生回路３３は、出力３７の電圧を正確に５Ｖにするためのものである。基準電圧発生回路３３は、ツェナーダイオードや、３端子レギュレータやこれらの組み合わせ等により正確な５Ｖを生成する。この基準電圧発生回路３３は、過電圧制御回路３１の１６Ｖ以下の出力を５Ｖ程度に制限するものであるが、この基準電圧発生回路３３で得られた電圧は、比較器３４で出力ポンプ３２の出力と比較するためだけに用いるから、基準電圧発生回路３３では、ほとんど電流を必要とせず、電力の減少分は少なくて済み、また放熱器も小さくて済む。
【００２６】
図３の比較器３４は、出力ポンプ３２の出力電圧と、基準電圧発生回路３３で得られた基準電圧と比較する。比較器３４は、例えばオペアンプで構成する。
電圧制御回路３５は、比較器３４での比較により、基準電圧発生回路３３で得られた基準電圧より大きい場合には、出力電圧をこの基準電圧５Ｖに制限する。
【００２７】
図３の過電流制御回路３６は、出力３７の電圧を監視して、充電量が小さい場合には、最大５００ｍＡの電流を流すよう電流値を制限し、充電量が多くなるにつれ、より一層出力電流が小さくなるよう制限する。過電流制御回路３６は、例えば、定電流回路の制御電圧に、出力３７の電圧を分圧して出力することが考えられる。過電流制御回路３６の出力は、出力３７であり、図１のケーブル４より、携帯電話機に充電の電源を供給する。
【００２８】
なお、以上の説明で用いた数値は本発明を限定するものではない。
【００２９】
また、本発明は以下の構成を備えている。
（Ａ）本発明は、
前記発電機は、内側が永久磁石で、その外側にコイルが形成され、
前記フライホイールのうちの少なくとも１つは、当該コイルと一体となって回転するものである、
請求項１に記載の携帯電話機用の手動充電装置。
【００３０】
このように構成すれば、小型化が求められる手動充電装置１において、フライホイールと、発電機のコイルとが機能を「兼ね備える」ことができるから、発電機の軸方向の長さを節約することができ、小型化に寄与することができる。本発明は、この「兼ね備え」ていることに特徴があり、単にこれらの機能を寄せ集めただけでなく、小型化という新たな効果を発揮している。
【００３１】
なお、「フライホイールのうちの少なくとも１つ」とは、フライホイールは複数あってもよいが、そのうちの１つという意味である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る手動充電装置の外観図および内部の機構図を示す。
【図２】本実施形態の応用に係る手動充電装置の外観図および内部の機構図を示す。
【図３】本実施形態に係る手動充電装置の電気回路のブロック図を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１−手動充電装置
１Ａ−手動充電装置
１０−外装ケース
１１−ピニオン歯車
１１１−ラッチ
１２−ラック
１３−歯車
１４−歯車
１５−レバー
１５１−支点
１６−フライホイール
１７−くぼみ
１８−ばね
１９−軸
１００−破断線
１０１−破断線
２−発電機
２１−回転軸
２２−永久磁石
２３−コイル
３−電気回路
３０−基板
３１−過電圧制御回路
３２−出力ポンプ
３３−基準電圧発生回路
３４−比較器
３５−電圧制御回路
３６−過電流制御回路
３７−出力
４−ケーブル
【図１】
2007159257.tif 000003
【図２】
2007159257.tif 000004
【図３】
2007159257.tif 000005