(57)【要約】【課題】  太陽電池を用いた充電装置の充電効率を向上させる。【解決手段】  筐体の内部に配設されるバッテリー３０と、上記筐体の表面部に配置される光発電部材１０と、上記光発電部材１０からの電力を上記バッテリー３０に供給するソーラー充電回路２０と、を備え、上記ソーラー充電回路２０は、上記バッテリー３０側から上記光発電部材１０側への電力の流れを抑制する抑制手段７０と、上記光発電部材１０側から上記バッテリー３０側へ供給される電力の電圧を規定する電圧規定手段２０とが直列に接続された構成を有する。【選択図】          図３
2007097330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部に配設されるバッテリーと、前記筐体の表面部に配置される光発電部材と、前記光発電部材からの電力を前記バッテリーに供給する光発電充電回路と、を備え、
前記光発電充電回路は、前記バッテリー側から前記光発電部材側への電力の流れを抑制する抑制手段と、前記光発電部材側から前記バッテリー側へ供給される電力の電圧を規定する電圧規定手段とが直列に接続された構成を有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記電圧規定手段がオペアンプを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記電圧規定手段が充電トランジスタを備えずに構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の充電装置。
【請求項４】
前記電圧規定手段が、前記抑制手段よりも前記バッテリー側に配設されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか一に記載の充電装置。
【請求項５】
前記抑制手段がダイオード素子であることを特徴とする請求項１〜４いずれか一に記載の充電装置。
【請求項６】
前記抑制手段がスイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜４いずれか一に記載の充電装置。
【請求項７】
外部電源からの電力を前記バッテリーに供給する外部充電回路を備え、前記光発電充電回路の出力端部が前記外部充電回路の出力端部よりも前記バッテリー側に接続されることを特徴とする請求項１〜６いずれか一に記載の充電装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか一に記載の充電装置を筐体内に備えることを特徴とする端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置及び端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光を電力に変換するソーラーパネルと、該ソーラーパネルにおいて生成された電力をバッテリーに供給するソーラー充電回路とを備える太陽電池を用いてバッテリーの充電を行う充電装置が提案されており、例えば、このような充電装置を携帯電話機の充電に用いることが提案されている（特許文献１参照）。
ところで、現状においては太陽電池が有するソーラーパネルの単位面積あたりの発電量がまだ少ない。このため、一般的には、充電装置を外付け方式とし、ソーラーパネルの設置箇所を携帯電話機の筐体と異なる部材とすることで、ソーラーパネルの設置面積を確保する方法が用いられている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４０５２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ソーラーパネルの設置箇所が携帯電話機の筐体と異なる部材である場合には、当然のことながら、携帯電話機の筐体と異なる部材、つまりは充電装置そのものを別途携帯する必要があり煩わしい。よって、ソーラーパネルを携帯電話機の筐体に設置する構成、つまり携帯電話機本体のシステムに太陽電池を組み込む構成を採用することが好ましいが、このような場合には、ソーラーパネルの設置面積を確保することができず、十分な発電量が得られないため、例えば、携帯電話機のバッテリーを満充電にするために、数日（例えば１０日）を費やす必要が生じて効率が極めて悪い。
なお、現在の太陽電池の発電効率を考慮すると、太陽電池のみで携帯電話機のバッテリーを充電することは現実的ではなく、従来の携帯電話機と同様に、外部電源を用いた充電装置による充電も併用することとなる。このため、太陽電池を用いた充電装置からの電力も、外部電源を用いた充電装置と同じ回路（例えば、充電電流検出抵抗、充電トランジスタ、電源ＩＣ等）を経由してバッテリーに供給される構成が考えられている。このような途中経路の回路は、外部電源から十分な電力が供給される充電装置を前提として考えられているため、太陽電池を用いた充電装置に対してみれば消費電力が非常に大きなものとなっている。これらの回路における消費電力の大きさも、太陽電池を用いた充電装置における効率の低下を招く原因の一つとなっている。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、太陽電池を用いた充電装置の充電効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の充電装置は、筐体の内部に配設されるバッテリーと、上記筐体の表面部に配置される光発電部材と、上記光発電部材からの電力を上記バッテリーに供給する光発電充電回路と、を備え、上記光発電充電回路が、上記バッテリー側から上記光発電部材側への電力の流れを抑制する抑制手段と、上記光発電部材側から上記バッテリー側へ供給される電力の電圧を規定する電圧規定手段とが直列に接続された構成を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の充電装置においては、上記電圧規定手段がオペアンプを含んで構成されているという構成を採用することができる。
【０００７】
また、本発明の充電装置においては、上記電圧規定手段が充電トランジスタを備えずに構成されているという構成を採用することができる。
【０００８】
また、本発明の充電装置においては、上記電圧規定手段が、上記抑制手段よりも上記バッテリー側に配設されているという構成を採用することができる。
【０００９】
また、本発明の充電装置においては、上記抑制手段がダイオード素子であるという構成を採用することができる。
また、本発明の充電装置においては、上記抑制手段がスイッチング素子であるという構成を採用することができる。
【００１０】
また、本発明の充電装置においては、外部電源からの電力を上記バッテリーに供給する外部充電回路を備え、上記光発電充電回路の出力端部が上記外部充電回路の出力端部よりも上記バッテリー側に接続されるという構成を採用することができる。
【００１１】
次に、本発明の端末装置は、本発明の充電装置を筐体内に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の充電装置においては、バッテリーが配設される筐体の表面部に光発電部材を配置したことにより、光発電部材によって生成された電力を従来の充電装置のように、外部電源からの電力をバッテリーに供給するための外部充電回路を介してバッテリーに供給する必要がない。このため、光発電部材によって生成された電力をバッテリーに供給するための専用回路として光発電充電回路を設計することができる。すなわち、少ない発電量に応じた光発電充電回路を設計することができる。したがって、本発明の充電装置においては、太陽電池を用いた充電装置の充電効率を向上させることが可能となる。
また、本発明の充電装置においては、光発電充電回路が、バッテリー側から光発電部材側への電力の流れを抑制する抑制手段と、光発電部材側からバッテリー側へ供給される電力の電圧を規定する電圧規定手段とを直列に接続した構成を有している。このため、光発電部材側へ電力が流出することが抑制され、光発電部材側での放電を抑制することができる。
【００１３】
次に、本発明の端末装置によれば、本発明の充電装置を備えているため、光発電部材によって生成された電力を効率的に充電に用いることが可能となり、より短時間でバッテリーを充電することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図４は、本発明に係る一実施形態を示しており、ここで説明する実施の形態は、本発明を携帯電話機（端末装置）に適用した場合のものである。
図１及び図２は、本実施形態の携帯電話機Ｋの斜視図であり、図１が本実施形態の携帯電話機Ｋを斜め上方から見た斜視図であり、図２が本実施形態の携帯電話機Ｋを斜め下方から見た斜視図である。
【００１５】
これらの図に示すように、本実施形態の携帯電話機Ｋは、第１の筐体１及び第２の筐体２を備えている。これら２つの筐体１、２は、ヒンジ部３を介して折り畳み自在に連結されることにより相互に開閉できるよう構成されている。また、折り畳まれた際に第２の筐体２と対向する第１の筐体１の対向面１ａには、表示部４とスピーカ部５とが配置されている。また、折り畳まれた際に第１の筐体１と対向する第２の筐体２の対向面２ａには、キー操作部７とマイクロフォン９とが配置されている。さらに第２の筐体２のヒンジ部３近傍には、基地局と通信するためのアンテナ１１が配置されている。そしてこのアンテナ１１は、第２の筐体２内に収納可能とされかつ第２の筐体２内から引き出し可能とされている。キー操作部７には、４方向キーや決定キー等を有する多機能操作キー１２、操作ガイダンスに関する操作キー１３、メールに関する操作キー１４、Ｗｅｂ閲覧に関する操作キー１５、電話帳に関する操作キー１６、０〜９・＊♯等のキーからなる操作キー１７等が配置されている。
【００１６】
そして、本実施形態の携帯電話機Ｋは、太陽光発電を用いた充電装置１００（図３参照）を備えており、その１構成であるソーラーパネル１０（光発電部材）が、図２に示すように、第２の筐体２の裏面部２ｂ（表面部）に配設されている。
【００１７】
図３は、充電装置１００の回路図である。この図に示すように、充電装置１００は、ソーラーパネル１０と、ソーラー充電回路２０（光発電充電回路）と、バッテリー３０と、ＡＣアダプタ入力端子４０と、外部充電回路５０とを備えて構成されている。
なお、充電装置１００のうち、ソーラーパネル１０と、ＡＣアダプタ入力端子４０とが筐体１、２の外側に露出して配置され、その他は、第１の筐体１あるいは第２の筐体２の内部に配置されている。
【００１８】
ソーラーパネル１０は、光を電力に変換するものであり、上述のように、第２の筐体の裏面部２ｂに配設されている。なお、一般的な携帯電話機であれば、ソーラーパネル１０の設置面積は、４ｃｍ×７ｃｍ程度確保することができる。
【００１９】
ソーラー充電回路２０は、ソーラーパネル１０によって生成された電力をバッテリー３０に供給するものであり、本実施形態においては、図３に示すように、レギュレータ６０（電圧規定手段）と逆流防止ダイオード７０（抑制手段）とが直列に接続された構成を有している。
【００２０】
レギュレータ６０は、ソーラーパネル１０側からバッテリー３０側へ供給される電力の電圧を規定するものである。
図４は、レギュレータ６０の具体的な一例を示した回路図である。この図に示すように、レギュレータ６０は、オペアンプ６１と、制御用トランジスタ６２と、基準電圧回路６３と、過電流保護回路６４とを備えて構成されている。このレギュレータ６０においては、オペアンプ６１が、制御用トランジスタ６２のドレイン出力電圧を２つの抵抗６５、６６で抵抗分圧した電圧Ｖａと基準電圧回路６３によって規定される基準電圧Ｖｒとを比較することによって制御用トランジスタ６２のゲート電圧Ｖｃを規定する。この結果、制御用トランジスタ６２のドレイン出力の電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒと同じに規定される。また、レギュレータ６０に過電流が印加された場合には、過電流保護回路６４によって、過電流がバッテリー３０に供給されることを防止する。
図３に戻り、逆流防止ダイオード７０は、バッテリー３０側からソーラーパネル１０側への電力の流れを抑制するものである。
【００２１】
バッテリー３０は、供給される電力を一時的に蓄え、必要に応じて電力を携帯電話機Ｋの駆動のために出力するものであり、具体的には、リチウムイオン電池等を用いることができる。
【００２２】
外部充電回路５０は、ＡＣアダプタ入力端子４０を介してＡＣアダプタから供給される電力、すなわち外部電源からの電力をバッテリー３０に供給するものであり、充電電流検出抵抗５１と、充電トランジスタ５２と、電源ＩＣ５３とを備えて構成されている。
なお、本実施形態の携帯電話機Ｋにおいては、上述のソーラー充電回路２０の出力端部２１が外部充電回路５０の出力端部５４よりもバッテリー３０側に接続されている。
【００２３】
また、ＡＣアダプタ入力端子４０と外部充電回路５０との間には、過電流あるいは過電圧が印加した場合に接続を切断するためのヒューズ８０と外部充電回路５０側からＡＣアダプタ入力端子４０側への電力の流れを抑制する逆流防止ダイオード９０とが配設されている。
【００２４】
なお、ソーラー充電回路２０と外部充電回路５０とが、両方駆動している場合においては、電圧の高い方の充電回路が優先され、電圧が高い方の充電回路からバッテリー３０に電力が供給されるように構成されている。
すなわち、ソーラー充電回路２０によってソーラーパネル１０で生成された電力がバッテリー３０に供給されている場合に外部充電回路５０によって外部電源から電力供給された場合、外部電源の電圧がソーラーパネル１０の電圧より高ければ外部充電回路５０からバッテリー３０に電力が供給される。
逆にソーラーパネル１０の電圧が外部電源の電圧より高ければソーラー充電回路２０からバッテリー３０に電力が供給される。
【００２５】
このように構成された本実施形態の携帯電話機Ｋにおいて、ソーラーパネル１０に光が照射されると、ソーラーパネル１０において電力が生成される。このソーラーパネル１０において生成される電力は、ソーラーパネル１０に照射される光の照度によって変化するため、時々刻々と変化する。
そして、このような時々刻々と変化する電力がレギュレータ６０によって所定の電圧に規定され、バッテリー３０に供給される。この結果、バッテリー３０が充電される。
なお、上述のように、ソーラー充電回路２０によってソーラーパネル１０で生成された電力がバッテリー３０に供給されている場合に外部電源が接続された場合には、ソーラーパネル１０の電圧が外部電源より高ければ外部充電回路５０からバッテリー３０に電力が供給されることはない。
【００２６】
このような本実施形態の携帯電話機Ｋが備える充電装置１００によれば、ソーラーパネル１０によって生成された電力を従来の充電装置のように、外部電源からの電力をバッテリーに供給するための外部充電回路を介してバッテリー３０に供給する必要がない。このため、ソーラーパネル１０によって生成された電力をバッテリー３０に供給するための専用回路としてソーラー充電回路２０を設計することができる。すなわち、少ない発電量に応じたソーラー充電回路２０を設計することができる。したがって、本実施形態の充電装置１００においては、太陽電池を用いた充電装置の充電効率を向上させることが可能となる。
なお、具体的には、ソーラー充電回路２０における電圧規定手段を図４に示すように、オペアンプ６１を有するレギュレータ６０で構成し、なおかつレギュレータ６０が外部充電回路５０に用いられるような充電トランジスタを備えない構成とすることによって、ソーラー充電回路２０の消費電力を低減させることができる。
そして、上述のような充電装置１００を備える本実施形態の携帯電話機Ｋは、ソーラーパネル１０によって生成された電力を効率的に充電に用いることが可能となり、より短時間でバッテリー３０を充電することが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態の携帯電話機Ｋにおいて、ソーラーパネル１０に照射される光が弱い場合には、ソーラーパネル１０の電位が低下し、バッテリー３０の電位以下となる場合がある。しかしながら、本実施形態の携帯電話機Ｋが備える充電装置１００においては、ソーラー充電回路２０が、バッテリー３０側からソーラーパネル１０側への電力の流れを抑制する逆流防止ダイオード７０と、ソーラーパネル１０側からバッテリー３０側へ供給される電力の電圧を規定するレギュレータ６０とを直列に接続した構成を有している。このため、ソーラーパネル１０側へ電力が流出することが抑制され、ソーラーパネル１０側での放電を抑制することができる。
また、本実施形態の携帯電話機Ｋが備える充電装置１００においては、レギュレータ６０が、逆流抑止ダイオード７０よりもバッテリー３０側に配設されている。つまり、レギュレータ６０によって電圧が規定された電力の電圧を乱すことなくバッテリー３０に供給することができる。
【００２８】
また、ＡＣアダプタ入力端子４０を介して外部電源からの電力が供給されている場合には、外部電源からの電力が外部充電回路５０によって所定の電圧に規定されてバッテリー３０に供給される。
なお、上述のように、外部電源が接続されて外部充電回路５０によって外部電源からの電力がバッテリー３０に供給されている場合には、外部電源の電圧がソーラーパネル１０より高ければソーラー充電回路２０からバッテリー３０に電力が供給されることはない。
【００２９】
このように本実施形態の携帯電話機Ｋの充電装置１００は、外部電源からの電力をバッテリー３０に供給する外部充電回路５０を備えているため、ソーラー充電回路２０からの電力がバッテリー３０の充電に十分でない場合には、外部電源の電力によってバッテリー３０を充電することができる。
なお、ソーラー充電回路２０の出力端部２１が外部充電回路５０の出力端部５４よりもバッテリー３０側に接続されているため、充電装置１００が外部充電回路５０を備える場合であっても、ソーラーパネル１０によって生成された電力を外部充電回路５０を介することなくバッテリー３０に供給することができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、バッテリー３０側からソーラーパネル１０側への電力の流れを抑制する抑制手段として、逆流防止ダイオード７０を用いた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、抑制手段として、スイッチング素子を用いることもできる。
【００３１】
また、低消費電力のソーラー充電回路としては、上述のオペアンプを備えるものの他にも、ツェナーダイオードを備えるものを使用することもできる。
【００３２】
また、本実施形態においては、充電装置１００を備える本発明の端末装置として、携帯電話機Ｋを挙げて説明したが、本発明の端末装置は、これに限定されるものではなく、充電可能なバッテリーを備える端末全般に適応することが可能である。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。
【００３４】
（実施例）
次に、上記実施形態の実施例について説明する。なお、本実施例においては、上記実施形態のソーラーパネル１０として、出力電圧が２．４〜４．２Ｖにおいて出力電流が最大となるアモルファスシリコンからなるソーラーパネルを用い、このソーラーパネル１０を携帯電話機の筐体に４ｃｍ×７ｃｍの広さで設置した。また、バッテリー３０として、２．８Ｖ〜４．２Ｖの範囲で充電可能なリチウムイオン電池を用いた。
【００３５】
まず、バッテリー電圧が２．８Ｖの状態でソーラーパネルを太陽に向けた場合には、図５のグラフＡに示すように、ソーラーパネルから２７ｍＡ程度の出力電流が得られる。そして、この場合には、グラフＢに示すように、バッテリー電圧が２．８Ｖから３．６Ｖまで約８０分で上昇し、バッテリーが短時間で充電されることが確認された。
【００３６】
また、ソーラーパネルに照度が変位する光が照射されることによって、図６のグラフＣに示すように、ソーラーパネルから出力される電流にばらつきが生じた場合であっても、図６のグラフＤに示すように、バッテリーが約５０％充電された状態（バッテリー電位３．７Ｖ）からバッテリーが短時間で充電されることが確認された。
【００３７】
なお、従来の充電装置が備える外部充電回路の消費電流が１２ｍＡであるのに対し、本実施例の充電装置が備えるソーラー充電回路の消費電流は、０．００９ｍＡとなった。
【００３８】
なお、本実施例においては、ソーラーパネルとして、変換率が５〜７％であり、照度１００ｋＬｘ当たり約３０ｍＡの出力電流が得られるアモルファスシリコンからなるソーラーパネルを使用したが、ソーラーパネルとして、変換率が１５〜１８％であり、照度１００ｋＬｘ当たり約８０ｍＡの出力電流が得られる多結晶シリコンからなるソーラーパネルを使用することもできる。この場合には、さらに短時間でバッテリーが充電可能になると想定される。また、この他にも、単結晶シリコンからなるソーラーパネル、ガリウムヒ素からなるソーラーパネル、硫化カドミウムからなるソーラーパネル等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態である携帯電話機の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である携帯電話機の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態である携帯電話機が備える充電装置の回路図である。
【図４】レギュレータの一例を示す回路図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２……筐体、１０……ソーラーパネル（光発電部材）、２０……ソーラー充電回路（光発電充電回路）、３０……バッテリー、５０……外部充電回路、６０……レギュレータ（電圧規定手段）、６１……オペアンプ、７０……逆流防止ダイオード（抑制手段）、１００……充電装置、Ｋ……携帯電話機（端末装置）
【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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