(57)【要約】【課題】携帯機器をセットしない状態での電力消費を少なくして、携帯機器がセットされたことを確実に検出し、コインなどの導電物がセットされた状態での発熱等の弊害を防止する。【解決手段】携帯機器及び給電台は、給電台２に携帯機器１をセットして、給電台２の送電コイル５から携帯機器１の受電コイル４に電力搬送して携帯機器１に給電する。給電台２は送電コイル５に所定の周期で一時的に交流電力を供給し、送電コイル５に交流電力を供給する状態で送電コイル５の電流等の検出信号を検出し、検出信号のレベルでもって携帯機器１のセット状態を検出する状態で、携帯機器１から伝送されるＩＤ信号を検出して、送電コイル５から受電コイル４に交流電力を供給して携帯機器１に給電する。【選択図】図２
2013115978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気誘導作用で電力搬送される交流が誘導される受電コイル(4)を内蔵している携帯機器(1)と、この携帯機器(1)を脱着自在にセットして、この携帯機器(1)の受電コイル(4)に電力搬送する給電台(2)とからなる携帯機器及び給電台であって、
前記携帯機器(1)は、あらかじめ記憶しているＩＤ信号を給電台(2)に伝送する伝送回路(7)を備え、
前記給電台(2)は、前記携帯機器(1)を脱着自在に配置するセット部を有するケース(8)と、このケース(8)に内蔵されて、セット部にセットされる携帯機器(1)の受電コイル(4)に電磁結合される送電コイル(5)と、この送電コイル(5)に交流電力を供給する交流電源(10)と、この交流電源(10)を制御する制御回路(9)と、携帯機器(1)から伝送されるあらかじめ特定してなるＩＤ信号を受信する受信回路(11)と、前記交流電源(10)が送電コイル(5)に一時的に交流電力を供給する状態で、送電コイル(5)の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、前記セット部に配置される携帯機器(1)のセット状態と非セット状態とを判定する検出回路(12)とを備え、
前記給電台(2)が、前記検出回路(12)でもって携帯機器(1)のセット状態を検出し、かつ前記受信回路(11)があらかじめ特定しているＩＤ信号を検出する状態で、前記制御回路(9)が前記送電コイル(5)から受電コイル(4)に交流電力を供給して、携帯機器(1)に給電するようにしてなる携帯機器及び給電台。
【請求項２】
前記検出回路(12)が、セット状態と判定する検出信号の設定範囲を記憶しており、検出信号が設定範囲にある状態でセット状態と判定する請求項１に記載される携帯機器及び給電台。
【請求項３】
前記交流電源(10)が送電コイル(5)に供給する交流の周波数を変化させる周波数調整部(20)を備えており、周波数調整部(20)が周波数を変化させて、送電コイル(5)の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、携帯機器(1)のセット状態を検出する請求項１又は２に記載される携帯機器及び給電台。
【請求項４】
前記携帯機器(1)が、前記受電コイル(4)に誘導される電力で充電される電池(3)と、前記受電コイル(4)に誘導される電力で前記電池(3)を充電する充電回路(6)とを備え、
前記給電台(2)が、前記検出回路(12)でもって携帯機器(1)のセット状態を検出し、かつ前記受信回路(11)があらかじめ特定しているＩＤ信号を検出する状態で、前記制御回路(9)が前記送電コイル(5)から前記受電コイル(4)に、電池(3)を充電する交流電力を供給して、前記携帯機器(1)の電池(3)を充電するようにしてなる請求項１ないし３のいずれかに記載される携帯機器及び給電台。
【請求項５】
前記携帯機器(1)が、受電コイル(4)に誘導される電力を伝送回路(7)に供給して、受電コイル(4)に誘導される電力で伝送回路(7)を動作状態とする請求項１ないし４のいずれかに記載される携帯機器及び給電台。
【請求項６】
給電台(2)に携帯機器(1)をセットして、給電台(2)の送電コイル(5)から携帯機器(1)の受電コイル(4)に電力搬送して携帯機器(1)に電力を供給する給電方法であって、
前記給電台(2)が送電コイル(5)に所定の周期で一時的に交流電力を供給し、送電コイル(5)に交流電力を供給する状態で送電コイル(5)の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出し、検出信号の信号レベルでもって携帯機器(1)のセット状態を検出すると、前記携帯機器(1)から伝送されるＩＤ信号を検出し、セット状態でＩＤ信号を検出すると、前記送電コイル(5)に交流電力を供給して前記携帯機器(1)に給電することを特徴とする携帯機器の給電方法。
【請求項７】
前記送電コイル(5)の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号が、あらかじめ記憶している設定範囲にあると携帯機器(1)がセットされたセット状態と判定する請求項６に記載される携帯機器の給電方法。
【請求項８】
前記送電コイル(5)に供給する交流の周波数を変化させて、送電コイル(5)の検出信号を検出してセット状態を検出する請求項６又は７に記載される携帯機器の給電方法。
【請求項９】
前記携帯機器(1)が充電できる電池(3)を内蔵し、この携帯機器(1)を給電台(2)にセットして、給電台(2)の送電コイル(5)から前記携帯機器(1)の受電コイル(4)に電力搬送して、前記携帯機器(1)の電池(3)を充電する給電方法であって、
前記給電台(2)が前記送電コイル(5)に所定の周期で一時的に交流電力を供給し、前記送電コイル(5)に交流電力を供給する状態で送電コイル(5)の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出し、検出信号の信号レベルでもって前記携帯機器(1)のセット状態を検出すると、前記携帯機器(1)から伝送されるＩＤ信号を検出し、セット状態でＩＤ信号を検出すると、前記送電コイル(5)に携帯機器(1)の電池(3)を充電する交流電力を供給して電池(3)を充電することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載される携帯機器の給電方法。
【請求項１０】
前記給電台(2)の送電コイル(5)から携帯機器(1)の受電コイル(4)に誘導される電力でもって、携帯機器(1)から給電台(2)にＩＤ信号を伝送する請求項６ないし９のいずれかに記載される携帯機器の給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電コイルを内蔵している携帯機器をセットして磁気誘導作用で電力を供給する携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法に関し、とくに、給電台に特定の携帯機器がセットされる状態で速やかに携帯機器に電力を供給する携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器を給電台に載せて、電磁誘導作用で給電台から携帯機器に無接点で電力搬送する携帯機器と給電台は開発されている。（特許文献１参照）
この公報に記載されるシステムは、携帯機器に電池を内蔵し、給電台から電力搬送される電力で携帯機器の電池を充電する。このシステムは、電池を内蔵する携帯機器を充電台である給電台に載せて、磁気誘導作用で無接点充電する。この携帯機器及び給電台は、携帯機器から充電台である給電台にＩＤ信号を伝送し、給電台がこのＩＤ信号を検出して、給電台の送電コイルに交流電力を供給し、送電コイルから携帯機器の受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送して、携帯機器に内蔵される電池を充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
給電台に脱着できるように携帯機器がセットされ、給電台の送電コイルから携帯機器の受電コイルに磁気誘導作用で電力搬送するシステムは、給電台において携帯機器がセットされたことを検出して、送電コイルに交流電力を供給する必要がある。携帯機器がセットされない状態で送電コイルに交流電力が供給されると、電力が無駄に消費されるばかりでなく、周囲に交流磁場を発生させる弊害もある。また、コイン等の電導体が給電台にセットされると、誘電電流が流れて発熱する弊害も発生する。この弊害を防止するために、給電台は、携帯機器から伝送されるＩＤ信号を検出して、送電コイルに交流電力を供給している。ところが、このシステムにおいて、給電台にはいつ携帯機器がセットされるかが特定されないので、給電台は、常に携帯機器がセットされたかどうか、すなわち携帯機器からのＩＤ信号を検出する必要がある。給電台が、連続してＩＤ信号を検出すると、携帯機器がセットされない状態で検出のために無駄に電力を消費する。無駄な電力消費は、一定の周期で携帯機器のＩＤ信号を検出することで少なくできる。このシステムにおいて、無駄な電力消費は、ＩＤ信号を検出する時間を短く、すなわちＩＤ信号を検出しない休止状態を長くして、ＩＤ信号を検出する動作時間を短くすることでより少なくできる。
【０００５】
ところが、従来の携帯機器及び給電台は、あらかじめ特定しているＩＤ信号を受信し、受信したＩＤ信号が正確な信号かどうかを判定して、特定の携帯機器がセットされたことを判定するので、ＩＤ信号から正常な携帯機器がセットされたかどうかを判定するのに時間がかかり、携帯機器がセットされない状態で給電台の平均的な消費電力を小さくするのが難しい。とくに、携帯機器が、給電台から電力搬送される電力でＩＤ信号の伝送回路を動作状態とする回路構成にあっては、送電コイルが交流電力を搬送した後、さらにＩＤ信号の検出に時間遅れがあって、無駄な電力消費が大きくなる欠点がある。磁気誘導作用を利用して無接点で電力搬送するシステムは、携帯機器をセットしない状態では電力搬送しない。したがって、この状態では消費電力を０とするのを理想とする。ただ、携帯機器がセットされたことを検出するために、現実には消費電力を０にできない。携帯機器に電力搬送する給電台は、使用台数が相当に多いので、携帯機器をセットしない状態でいかに消費電力を小さくできるかは極めて大切である。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、携帯機器をセットしない状態における無駄な電力消費を少なくして、著しく省電力としながら、携帯機器がセットされたことを速やかに検出して携帯機器に電力を供給できる携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、正常な携帯機器を速やかに判定しながら、携帯機器でないコインなどの導電物がセットされた状態をも確実に判別して、導電物による発熱や異常な給電状態を回避できる携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の携帯機器及び給電台は、携帯機器１を給電台２に脱着できるようにセットして、携帯機器１に電力搬送する携帯機器１と給電台２である。携帯機器１は、送電コイルに電磁結合されて電力を誘導する受電コイル４と、あらかじめ記憶しているＩＤ信号を給電台２に伝送する伝送回路７とを備えている。給電台２は、携帯機器１を脱着自在に配置するセット部を有するケース８と、このケース８に内蔵されて、セット部にセットされる携帯機器１の受電コイル４に電磁結合される送電コイル５と、この送電コイル５に交流電力を供給する交流電源１０と、この交流電源１０を制御する制御回路９と、携帯機器１から伝送されるあらかじめ特定してなるＩＤ信号を受信する受信回路１１と、交流電源１０が送電コイル５に交流電力を供給する状態で、送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、セット部に配置される携帯機器１のセット状態と非セット状態とを判定する検出回路１２とを備えている。給電台２は、検出回路１２でもって携帯機器１のセット状態を検出し、かつ受信回路１１があらかじめ特定しているＩＤ信号を検出する状態で、制御回路９が送電コイル５から受電コイル４に交流電力を供給して、携帯機器１に給電する。
【０００８】
本発明の携帯機器の給電方法は、給電台２に携帯機器１をセットして、給電台２の送電コイル５から携帯機器１の受電コイル４に電力搬送して携帯機器１に給電する給電方法であって、給電台２が送電コイル５に所定の周期で一時的に交流電力を供給し、送電コイル５に交流電力を供給する状態で送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出し、検出信号の信号レベルでもって携帯機器１のセット状態を検出し、セット状態を検出すると、携帯機器１から伝送されるＩＤ信号を検出し、セット状態でＩＤ信号を検出すると、送電コイル５に交流電力を供給して携帯機器１に給電する。
【０００９】
以上の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、携帯機器を給電台にセットしない状態で、無駄に消費する電力を少なくして、著しく省電力にできる。また、携帯機器がセットされたことを速やかに検出して、携帯機器に給電できる。また、正常な携帯機器を速やかに判定して、携帯機器でないコインなどの導電物がセットされたことも判別して、導電物が発熱したり、異常な給電状態となるのを回避できる特徴がある。
【００１０】
それは、以上の携帯機器及び給電台と給電方法が、従来のように、携帯機器から伝送されるＩＤ信号を検出して携帯機器がセットされたことを確認するのではなく、送電コイルに一瞬だけ交流電力を供給して、送電コイルの電流や電圧で携帯機器がセットされたことを検出するからである。送電コイルの電流や電圧は、携帯機器がセットされた状態とセットされない状態で変化する。携帯機器がセットされると、送電コイルが受電コイルに電磁結合され、送電コイルに負荷が接続された状態となる。したがって、携帯機器をセットする状態で送電コイルの電流は増加し、送電コイルの電圧は低下する。送電コイルに交流電力を供給する状態での電流や電圧は、送電コイルに交流電力を供給する状態で変化する。したがって、本発明は、送電コイルに一瞬に交流電力を供給して、携帯機器がセットされたかどうかを判定できる。ただ、送電コイルの電流や電圧は、携帯機器のみでなく、コイン等の金属製の導電体がセットされた状態でも変化する。したがって、送電コイルの電流や電圧の変化では、給電台にセットされた機器が携帯機器か、あるいはコイン等の導電体であるかを判別できないが、本発明は、送電コイルの電流や電圧で携帯機器などがセットされたことを検出した後、携帯機器からのＩＤ信号を検出して、正常に給電できる携帯機器かどうかを判定する。ＩＤ信号の検出は、携帯機器や導電体がセットされたことを検出する状態に限られ、つねに検出する必要はない。したがって、常時は、一定の周期で瞬間的に短いタイミングで送電コイルに交流電力を供給して、携帯機器や導電体がセットされたことを検出するので足りる。このため、携帯機器がセットされるまでの給電台の無駄な消費電力を著しく小さくできる。
【００１１】
本発明の携帯機器及び給電台は、検出回路１２が、セット状態と判定する検出信号の設定範囲を記憶して、検出信号が設定範囲にある状態でセット状態と判定することができる。
さらに、本発明の携帯機器の給電方法は、送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号が、あらかじめ記憶している設定範囲にあると携帯機器１がセットされたセット状態と判定することができる。
【００１２】
以上の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、携帯機器のセット状態を判定する送電コイルの電流や電圧を設定範囲に記憶しているので、送電コイルの電流や電圧を検出することで、携帯機器でない導電体を雑に分別できる。このため、ＩＤ信号を判定する頻度を少なくして、携帯機器に給電しない状態での消費電力をより少なくできる。
【００１３】
本発明の携帯機器及び給電台は、交流電源１０に、送電コイル５に供給する交流の周波数を変化させる周波数調整部２０を設けて、周波数調整部２０が周波数を変化させて、送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、携帯機器１のセット状態を検出することができる。
また、本発明の携帯機器の給電方法は、送電コイル５に供給する交流の周波数を変化させて、送電コイル５の検出信号を検出してセット状態を検出することができる。
【００１４】
以上の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、送電コイルに供給する交流の周波数を変化させて、送電コイルの電流や電圧から携帯機器のセット状態を判別するので、受電コイルを有する携帯機器と、受電コイルのない導電体を雑に分別できる。周波数を変化して、送電コイルの電流や電圧で携帯機器のセット状態を判別できるのは、送電コイルに電磁結合される受電コイルが共振回路を構成して、周波数に対してインピーダンスが変化するからである。
【００１５】
さらに、本発明の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、携帯機器１が充電できる電池３を内蔵し、給電台２を充電台として給電台２から携帯機器１に電力搬送して、携帯機器１の電池３を充電することができる。
【００１６】
以上の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、携帯機器を給電台にセットしない状態で、無駄に消費する電力を少なくして省電力にしながら、充電する電池を内蔵している携帯機器がセットされたことを速やかに検出して、携帯機器の電池を確実に充電できる。
【００１７】
さらに、本発明の携帯機器と給電台は、携帯機器１においては、受電コイル４に誘導される電力を伝送回路７に供給して、受電コイル４に誘導される電力で伝送回路７を動作状態とすることができる。
さらにまた、本発明の携帯機器の給電方法は、給電台２の送電コイル５から携帯機器１の受電コイル４に誘導される電力でもって、携帯機器１から給電台２にＩＤ信号を伝送することができる。
【００１８】
以上の携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法は、携帯機器が受電コイルに誘導される電力で動作状態となるので、携帯機器は伝送回路を動作させるための電源を必要とせず、回路構成を簡単にして低コストにできる。また、携帯機器が電池を内蔵する構造においては、携帯機器が給電台にセットされない状態で、伝送回路が電池を消耗せず、携帯機器を使用しない状態で、電池の無駄な消費電力を小さくできる特徴がある。また、この回路構成によっても、給電台は携帯機器を充電しない状態で無駄に電力を消費しない特徴も実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例にかかる携帯機器及び給電台のブロック図である。
【図２】図１に示す携帯機器及び給電台の回路図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる携帯機器及び給電台のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる携帯機器及び給電台のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための携帯機器及び給電台と携帯機器の給電方法を例示するものであって、本発明は携帯機器及び給電台を以下のものに特定せず、また携帯機器の給電方法も以下の方法には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
以下、本発明の実施例として、充電できる電池を内蔵する携帯機器と、この携帯機器に内蔵している電池を充電する充電台として使用される給電台について詳述する。ここで、充電できる電池を内蔵する携帯機器として、機器本体に内蔵する電池で駆動される種々の電子機器、例えば、携帯電話機や携帯式の音響機器、ＩＣレコーダ、ＭＰプレイヤー、無線機、マイコン等とすることができ、あるいは、パック電池とすることができる。
【００２２】
図１は携帯機器１と給電台２のブロック図を示し、図２は携帯機器１と給電台２の回路図を示している。これ等の図に示す携帯機器１は、充電できる電池３を内蔵している。給電台２は、携帯機器１を脱着できるようにセットして、内蔵している電池３を無接点で充電する。
【００２３】
携帯機器１は、電池３を充電する電力を誘導する受電コイル４と、この受電コイル４に誘導される電力で電池３を充電する充電回路６と、あらかじめ記憶しているＩＤ信号を給電台２に伝送する伝送回路７とを備えている。携帯機器１は、充電できる電池３として、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の電池を内蔵している。
【００２４】
図１の携帯機器１は、携帯機器１を給電台２に載せてセットする状態で、受電コイル４を送電コイル５に接近して配置できるように、ケース８の底部に受電コイル４を、図において水平姿勢に配置している。受電コイル４と送電コイル５は平面コイルで、互いに接近して効率よく電磁結合して電力搬送できる構造としている。給電台２は、携帯機器１を載せる天板の下に水平姿勢に送電コイル５を配置している。携帯機器１が給電台２の定位置にセットされて、受電コイル４は送電コイル５に接近して電磁結合される。
【００２５】
伝送回路７は、あらかじめ記憶しているＩＤ信号を給電台２に伝送する回路である。図２の伝送回路７は、ＩＤ信号をメモリ１３に記憶している変調回路１４と、この変調回路１４でスイッチングされる一対のスイッチング素子１５と、各々のスイッチング素子１５と直列に接続しているコンデンサー１６とを備える。コンデンサー１６とスイッチング素子１５の直列回路は、直列コンデンサー１７を介して受電コイル４と並列に接続される。図の伝送回路７は、コンデンサー１６とスイッチング素子１５の直列回路を２組設けて、その中点をグランドライン１８に接続している。
【００２６】
変調回路１４は、受電コイル４に誘導される電力で動作状態となって、メモリ１３に記憶しているＩＤ信号でスイッチング素子１５をオンオフに切り換えて、給電台２にＩＤ信号を伝送する。図２の携帯機器１は、受電コイル４に誘導される交流を整流回路１９で整流して、伝送回路７の変調回路１４に供給している。受電コイル４の出力は、整流回路１９で整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）で出力電圧を安定化して変調回路１４や充電回路６に供給することができる。
【００２７】
図２の伝送回路７は、変調回路１４でスイッチング素子１５をオンオフに切り換えて、受電コイル４の負荷インピーダンスを変化させる。受電コイル４の負荷インピーダンスが変化すると、これに電磁結合している送電コイル５の電流や電圧が変化するので、給電台２は送電コイル５の電流や電圧を変化を受信回路１１で検出してＩＤ信号を検出する。
【００２８】
図２の伝送回路７は、受電コイル４にコンデンサー１６を接続し、コンデンサー１６で受電コイル４の負荷インピーダンスを変化させて、ＩＤ信号を給電台２に伝送する。この伝送回路７は、受電コイル４と送電コイル５を介してＩＤ信号を給電台２に伝送できる。ただ、本発明は、伝送回路をこの回路構成には特定しない。伝送回路は、ＩＤ信号を給電台に伝送できる全ての回路、たとえば、受電コイルを、変調回路でオンオフに切り換えられるスイッチング素子を介して電池、負荷抵抗、コイルなどに接続して、受電コイルの負荷インピーダンスを変化させる伝送回路も使用でき、また、ＩＤ信号を給電台に無線伝送する回路も使用できる。
【００２９】
充電回路６は、受電コイル４に誘導される電力で電池３を充電する。図２の充電回路６は、受電コイル４に誘導される交流を整流回路１９で整流して直流に変換して電池３を充電する。受電コイル４の出力は、整流回路１９の出力をＤＣ／ＤＣコンバータで電池３の充電に最適や電圧と電流に変換して電池３を充電することで、電池３を理想的な状態に充電できる。充電回路６は、電池３の満充電を検出して充電を停止する。充電回路６は、電池３の満充電を検出して満充電信号を変調回路１４に出力する。変調回路１４が満充電信号を給電台２に伝送すると、給電台２はこの信号で送電コイル５に交流電力の供給を停止して電池３の充電を停止する。
【００３０】
図２の給電台２は、携帯機器１を脱着自在に配置するセット部を上面に設けているケース８と、このケース８に内蔵されて、セット部にセットされる携帯機器１の受電コイル４に電磁結合される送電コイル５と、この送電コイル５に交流電力を供給する交流電源１０と、この交流電源１０を制御する制御回路９と、携帯機器１から伝送されるあらかじめ特定してなるＩＤ信号を受信する受信回路１１と、交流電源１０が送電コイル５に交流電力を供給する状態で、送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、セット部に配置される携帯機器１のセット状態と非セット状態とを判定する検出回路１２とを備えている。
【００３１】
ケースは、図示しないが、上面にセット部を設けて、携帯機器を脱着自在に配置できるようにしている。このようなケースとして、ケース上面を平面状とし、このケース上面をセット部として携帯機器を載せてセットすることができる。このケースは、例えば、厚みのある板状、すなわち薄い直方体形状である携帯機器を、上面に載せて安定して支持できる。このケースは、携帯機器がセットされるセット部の外形を携帯機器の外形に沿う形状とすることで、給電台に携帯機器を載せて外形を合わせることにより、簡単かつ確実に受電コイルと送電コイルとの位置を合わせて、これらを電磁結合できる。ただ、ケースは、携帯機器よりも大きな外形とすることもできる。このケースは、上面に載せる携帯機器を特定することなく、種々の外形の携帯機器を載せて給電できる。
【００３２】
送電コイル５は、交流電源１０から交流電力が供給される状態で、これに電磁結合される受電コイル４に電力を搬送する。送電コイル５をケース８の定位置に固定している給電台２は、携帯機器１を定位置にセットして、送電コイル５を受電コイル４に接近させる。送電コイル５は、ケース８内に移動できるように配置することもできる。この給電台２は、例えば、携帯機器１の位置を検出して送電コイル５を移動させる機構を内蔵することができる。携帯機器１がセットされると、携帯機器１の位置を検出して、送電コイル５を携帯機器１の定位置、すなわち受電コイル４に接近するように移動させる構造としてもよい。この給電台２は、携帯機器１を自由な位置に配置して、送電コイル５から受電コイル４に電力搬送できる。
【００３３】
交流電源１０は、送電コイル５に１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚの交流電力を供給する。交流電源１０は、制御回路９に制御されて送電コイル５に交流電力を供給する。交流電源１０は、携帯機器１がセットされない状態で、所定の周期で、一時的に交流電力を送電コイル５に供給する。この状態で交流電源１０が送電コイル５に交流電力を供給する時間は、検出回路１２が送電コイル５の電流や電圧を検出して、携帯機器１などのセット状態を検出できる時間とする。たとえば、交流電源１０が２００ＫＨｚの交流を送電コイル５に供給して、検出回路１２が交流の１０サイクルでセット状態を検出できるとすれば、送電コイル５に一時的に交流電力を供給する時間は５０μｓｅｃ、３サイクルでセット状態を検出できるとすれば交流電力の供給時間は１５μｓｅｃとなる。交流電源１０が送電コイル５に交流電力を供給する周期、すなわち交流電力の供給を停止する時間は、１ｓｅｃないし数十秒である。交流電力の供給を停止する時間を長くして、携帯機器１がセットされない状態における無駄な消費電力を少なくできる。ただ、交流電力の供給を停止する状態で携帯機器１がセットされたことを検出できないので、この周期を短くして速やかに携帯機器１のセット状態を検出できる。
【００３４】
検出回路１２は、送電コイル５に交流電力を供給する状態で、送電コイル５の電流を検出信号として検出して携帯機器１のセット状態を検出する。携帯機器１が給電台２にセットされると、送電コイル５に受電コイル４が電磁結合された状態となって、送電コイル５の負荷が変化して、送電コイル５の電流が変化する。携帯機器１がセットされない状態の送電コイル５の電流に比較して、携帯機器１がセットされる状態では送電コイル５の電流が増加するので、送電コイル５の電流を検出信号として検出し、電流が設定電流よりも大きいと携帯機器１がセットされたと判定する。携帯機器１のセット状態は、送電コイル５の電流に代わって電圧を検出信号として検出して、検出することもできる。送電コイル５の負荷によって、送電コイル５に供給される交流の電圧が変化するからである。送電コイル５は、受電コイル４が電磁結合されて電流が増加すると、交流電源１０の出力インピーダンスによって出力電圧は低下する。したがって、検出回路１２は、送電コイル５の電圧を検出信号として検出し、この検出信号をあらかじめ記憶している設定範囲に比較して、携帯機器１がセットされたことを検出することもできる。また、電流と電圧の両方を検出して、携帯機器１のセット状態を判定することもできる。
【００３５】
検出回路１２は、携帯機器１に代わってコイン等の導電体がセットされる状態においても、送電コイル５の負荷が変化してセット状態と判定する。携帯機器１でなく、導電体が誤ってセットされて、送電コイル５に交流電力が供給されると、導電体に電流が流れて発熱する等の弊害が発生する。したがって、検出回路１２がセット状態を検出した後も、ただちに制御回路９は送電コイル５に電池３を充電する交流電力を供給しない。制御回路９は、セット状態において、受信回路１１がＩＤ信号を受信して、正常な携帯機器１がセットされたことを確認した後、送電コイル５に電池３を充電する交流電力を供給する。
【００３６】
携帯機器１のセット状態の検出は、交流電源１０から送電コイル５に供給する交流の周波数を変化させて、周波数に対する送電コイル５の電流や電圧から検出することもできる。この給電台２は、図１に示すように、交流電源１０が、送電コイル５に供給する交流の周波数を変化させる周波数調整部２０を備えて、この周波数調整部２０が周波数を変化させる状態において、検出回路１２が周波数に対する送電コイル５の電流と電圧のいずれか又は両方からなる検出信号を検出して、携帯機器１のセット状態を検出する。この検出回路１２は、周波数に対する電流や電圧などの検出信号の設定範囲を記憶しており、検出された検出信号を設定範囲に比較して、携帯機器１のセット状態を検出する。
【００３７】
受信回路１１は、携帯機器１から伝送されるＩＤ信号を受信する。図２の受信回路１１は、伝送回路７から伝送されるＩＤ信号を、送電コイル５の負荷インピーダンスの変化から検出する。受信回路１１は、伝送回路７から伝送されるＩＤ信号を受信するので、携帯機器がＩＤ信号を無線伝送する回路構成にあっては、受信回路は無線伝送されるＩＤ信号を受信する受信器となる。図２の伝送回路７は、受電コイル４の負荷インピーダンスを変化してＩＤ信号を伝送するので、受信回路１１は、受電コイル４に電磁結合される送電コイル５の負荷インピーダンスの変化からＩＤ信号を検出する。
【００３８】
図２の携帯機器１は、送電コイル５に誘導される電力で伝送回路７を動作状態とするので、給電台２は伝送回路７を動作状態するために、セット状態を検出した後は、伝送回路７がＩＤ信号を伝送できる時間は、送電コイル５に交流電力を供給する。この交流電力で動作状態になった伝送回路７はＩＤ信号を伝送する。図２の携帯機器１は、受電コイル４に誘導される電力で伝送回路７を動作状態とするので、給電台２はセット状態を検出して、伝送回路７を動作状態とする電力を送電コイル５から受電コイル４に伝送する必要がある。したがって、この給電台２は、セット状態を検出すると、伝送回路７を動作状態とする時間は、送電コイル５に交流電力を供給し、セット状態を検出しない状態では、伝送回路７を動作状態する交流電力を送電コイル５に供給しない。
【００３９】
ただ、伝送回路７は携帯機器１に内蔵している電池３で動作状態となるように制御することもできるので、この回路構成にあっては、セット状態を検出した後、送電コイル５に伝送回路７を動作状態とする交流電力を供給する必要はない。電池３で動作状態となる伝送回路７は、通常はスリーブ状態として電力消費を少なくし、携帯機器１が給電台２にセットされて、受電コイル４に交流信号が誘導されると、この信号をトリガー信号として、伝送回路７を動作状態として、ＩＤ信号を給電台２に伝送する。
【００４０】
検出回路１２がセット状態を検出しても、携帯機器１がセットされずに、導電体がセットされると、導電体からはＩＤ信号が伝送されてこない。したがって、セット状態を検出しても受信回路１１がＩＤ信号を検出しない状態にあると、制御回路９は送電コイル５に交流電力を供給しない。すなわち、交流電源１０を動作状態としない。制御回路９は、検出回路１２でセット状態を検出した後、受信回路１１からＩＤ信号が入力されると、送電コイル５に交流電力を供給し、ＩＤ信号が入力されないと、送電コイル５に交流電力を供給しない。すなわち、制御回路９は、検出回路１２がセット状態にある信号が入力された後、さらに受信回路１１からＩＤ信号が入力されて、交流電源１０を動作状態として、送電コイル５に電池３を充電する交流電力を供給する。
【００４１】
以上の給電台２は、以下の動作をして携帯機器１の電池３を充電する。
携帯機器１がセットされない状態で、給電台２は、制御回路９でもって、所定の周期で、一時的に交流電源１０を動作状態として、送電コイル５に交流電力を供給する。送電コイル５に交流電力が供給される時間は極めて短く、この状態において、給電台２が消費する平均電力は極めて小さい。すなわち、ほとんどの時間帯で、送電コイル５には交流電力を供給しない。
【００４２】
送電コイル５に所定の周期で一時的に交流電力が供給される状態で、検出回路１２は送電コイル５の電流や電圧を検出して、この検出信号を設定範囲に比較して、携帯機器１やコイン等の導電体がセットされたかどうかを判定する。携帯機器１や導電体がセットされると、送電コイル５の電流や電圧が変化するので、検出回路１２が送電コイル５の電流や電圧の検出信号を設定範囲に比較して、携帯機器１や導電体がセットされたかどうか、すなわちセット状態と非セット状態とを判定する。検出回路１２が非セット状態と判定すると、所定の周期で短い時間、送電コイル５に交流電力を供給する動作を繰り返す。
【００４３】
検出回路１２がセット状態を検出した後、制御回路９は、受信回路１１がＩＤ信号を検出するかどうかで、送電コイル５の交流電力の供給を制御する。ＩＤ信号が受信されないと、セット状態にある物体が、充電する電池３を内蔵する正規の携帯機器１と判定せず、導電体と判定して、送電コイル５に交流電力を供給することなく、所定の周期で一時的に送電コイル５に交流電力を供給する状態を繰り返す。ところが、検出回路１２がセット状態を検出した後、受信回路１１がＩＤ信号を検出すると、給電台２に正規の携帯機器１がセットされたと判定して、制御回路９は交流電源１０を動作状態として、送電コイル５に電池３を充電する交流電力を供給する。この状態で送電コイル５から受電コイル４に電力搬送されて、電池３が充電される。
【００４４】
電池３が満充電されると、携帯機器１から満充電信号が給電台２に伝送され、あるいは、携帯機器１から充電停止信号が給電台２に伝送される。給電台２は、この信号を検出して、送電コイル５への交流電力の供給を停止する。その後、給電台２は、所定の周期で一時的に送電コイル５に交流電力を供給して、携帯機器１や導電体が外されたかどうかを検出する。給電台２は、検出回路１２が送電コイル５の電流や電圧の検出信号を設定範囲に比較して、携帯機器１や導電体が外されたかどうかを判定する。ただ、満充電された携帯機器が外されたことは、給電台にリミットスイッチを設けて、ユーザーがこのリミットスイッチを操作することで検出することもできる。
【００４５】
その後、電池３の満充電された携帯機器１が給電台２から外されると、給電台２は再び、所定の周期で一時的に送電コイル５に交流電力を供給して、携帯機器１や導電体がセットされたかどうかを検出する。
【００４６】
以上の実施例では、携帯機器を、充電できる電池を内蔵する機器とし、この携帯機器がセットされる状態を給電台で検出して、給電台の送電コイルから携帯機器の受電コイルに電池を充電する電力を搬送して、携帯機器の電池を充電している。ただ、本発明は、給電台から電力が供給される携帯機器を、必ずしも充電できる電池を内蔵する携帯機器には特定しない。携帯機器には、給電台にセットして、給電台から電力搬送して使用できる種々の用途の機器が使用できるからである。
【００４７】
図３に示す携帯機器１は、給電台２から電力搬送される交流を電池の充電電力に変換して出力し、外部接続される電池内蔵機器３０に供給して、電池内蔵機器３０に内蔵される電池３３を充電する充電アダプタ１Ａとしている。さらに、携帯機器は、必ずしも給電台から供給される電力を電池の充電に使用する必要はなく、図４に示すように、機器本体に内蔵される負荷２２を駆動する駆動電力として使用する駆動機器１Ｂとすることもできる。このような駆動機器１Ｂとして、例えば、ＬＥＤ等の光源を内蔵して給電台２から給電される電力で光源を点灯する照明器具、あるいは、ファンモータを備えて給電台２から給電される電力でファンモータを運転する小型扇風機等が使用できる。これらの携帯機器１も、電池を内蔵しない以外、前述の実施例と同じようにして、給電台２から搬送される電力を用途に適した電力として使用する。すなわち、給電可能な携帯機器１がセットされる状態を給電台２で検出して、給電台２の送電コイル５から携帯機器１の受電コイル４に電力搬送して、携帯機器１に給電する。
【００４８】
図３と図４に示す携帯機器１は、給電台２の送電コイル５から受電コイル４に搬送される交流を整流する整流回路１９と、この整流回路１９の出力を安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ等の安定化回路２１とを備えている。充電アダプタ１Ａである携帯機器１は、図３に示すように、安定化回路２１から出力される電力を、外部接続される電池内蔵機器３０に供給する。この電池内蔵機器３０は、充電回路３６を内蔵しており、充電アダプタ１Ａから供給される電力で電池３３を充電する。また、駆動機器１Ｂである携帯機器１は、図４に示すように、光源やモータ等からなる負荷２２を機器本体に備えており、安定化回路２１から出力される電力を、これらの負荷２２に供給して負荷２２を駆動する。
【符号の説明】
【００４９】
１…携帯機器                      １Ａ…充電アダプタ
１Ｂ…駆動機器
２…給電台
３…電池
４…受電コイル
５…送電コイル
６…充電回路
７…伝送回路
８…ケース
９…制御回路
１０…交流電源
１１…受信回路
１２…検出回路
１３…メモリ
１４…変調回路
１５…スイッチング素子
１６…コンデンサー
１７…直列コンデンサー
１８…グランドライン
１９…整流回路
２０…周波数調整部
２１…安定化回路
２２…負荷
３０…電池内蔵機器
３３…電池
３６…充電回路
【図１】
2013115978.tif 000003
【図２】
2013115978.tif 000004
【図３】
2013115978.tif 000005
【図４】
2013115978.tif 000006