(57)【要約】【課題】停電時における電力送電の安定化を図る。【解決手段】非接触給電器は、電子機器に備えられた受電コイルに対して機械的な接続のない非接触で電力を供給する送電コイルと、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部と、前記ＡＣ−ＤＣ変換部の出力電圧を所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、前記ＤＣ−ＤＣ変換部で出力電圧を変換された後の電力を予め蓄積し、前記交流電源からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で電力を供給する補助電源装置と、前記交流電源の電源断を検出する停電検出部と、前記停電検出部により前記交流電源の電源断が検出された場合、電力源を前記交流電源から前記補助電源装置に切り替える電源制御回路と、前記ＤＣ−ＤＣ変換部からの直流電圧、または前記補助電源装置からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記送電コイルに供給するＤＣ−ＡＣ変換部と、を備える。【選択図】図２
2017017872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に備えられた受電コイルに対して機械的な接続のない非接触で電力を供給する送電コイルと、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部と、
前記ＡＣ−ＤＣ変換部の出力電圧を所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、
前記ＤＣ−ＤＣ変換部で出力電圧を変換された後の電力を予め蓄積し、前記交流電源からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で電力を供給する補助電源装置と、
前記交流電源の電源断を検出する停電検出部と、
前記停電検出部により前記交流電源の電源断が検出された場合、電力源を前記交流電源から前記補助電源装置に切り替える電源制御回路と、
前記ＤＣ−ＤＣ変換部からの直流電圧、または前記補助電源装置からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記送電コイルに供給するＤＣ−ＡＣ変換部と、
を備えることを特徴とする非接触給電器。
【請求項２】
前記ＡＣ−ＤＣ変換部は、前記停電検出部としても機能し、前記交流電源から交流電圧が入力されなくなった場合に、前記交流電源からの電力供給が遮断されたことを前記電源制御回路に通知する、
ことを特徴とする請求項１記載の非接触給電器。
【請求項３】
前記停電検出部は、前記ＤＣ−ＤＣ変換部の出力電圧を監視し、当該出力電圧が閾値以下となった場合に電源断があったことを検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の非接触給電器。
【請求項４】
前記停電検出部は、電源断検出後に、前記ＤＣ−ＤＣ変換部の出力電圧が前記閾値より大きくなった場合、前記交流電源が復帰したことを検出する、
ことを特徴とする請求項３記載の非接触給電器。
【請求項５】
前記送電コイルは、前記受電コイルと同一の共振周波数を有し、磁界共鳴方式により前記受電コイル内を流れる誘導電流を生じさせて前記受電コイルに非接触で電力を供給する、
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一記載の非接触給電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非接触給電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量バッテリを搭載しないＰＯＳ（Point  Of  Sale）端末等の電子機器は、商用交流電源（例えば家庭用コンセントであれば交流電圧１００Ｖの電源）からの電力供給を受ける必要がある。このような電子機器において停電等により商用交流電源から交流電圧が入力されなくなった場合、電子機器内のデータが失われる恐れがある。そのため、予め電子機器にＵＰＳ（Uninterruptible  Power  Supply：無停電電源装置）を接続しておくなどの対策が一般的にとられている。
【０００３】
ＵＰＳは、電源装置の一種であって、電力を蓄積する二次電池などを内蔵する。ＵＰＳは、商用交流電源からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で電子機器に電力を供給することができる。
【０００４】
上述のように電子機器にＵＰＳを接続しておくことにより、突然の停電時においてもＵＰＳの制御回路が駆動してＵＰＳからの電力が供給される。これにより、電子機器は、暫くの間、稼働を続けることができる。ユーザは、この期間を利用して電子機器内のデータを安全に記録メディア等に格納し、プログラムを正常に終了させることができる。
【０００５】
一方、近年、電源ケーブルを使用せずに電子機器に電力を供給する非接触給電システム（ワイヤレス給電システム）が登場してきている。非接触給電システムは、電子機器に対して、例えば電磁界の共鳴現象等を利用して非接触状態で電力を供給するものである。
【０００６】
このような非接触給電システムは、ＰＯＳ端末やＰＯＳ端末の周辺機器などの電子機器への導入も検討されている。
【０００７】
非接触給電システムをＰＯＳ端末等の電子機器に導入する場合には、上述したＵＰＳとの組み合わせによる電力送電の安定化が望まれている。
【発明の概要】
【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課題は、停電時における電力送電の安定化を図ることができる非接触給電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の非接触給電器は、電子機器に備えられた受電コイルに対して機械的な接続のない非接触で電力を供給する送電コイルと、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部と、前記ＡＣ−ＤＣ変換部の出力電圧を所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、前記ＤＣ−ＤＣ変換部で出力電圧を変換された後の電力を予め蓄積し、前記交流電源からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で電力を供給する補助電源装置と、前記交流電源の電源断を検出する停電検出部と、前記停電検出部により前記交流電源の電源断が検出された場合、電力源を前記交流電源から前記補助電源装置に切り替える電源制御回路と、前記ＤＣ−ＤＣ変換部からの直流電圧、または前記補助電源装置からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記送電コイルに供給するＤＣ−ＡＣ変換部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態にかかるＰＯＳシステムの構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図２は、ＰＯＳ端末および非接触給電器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、非接触給電器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、非接触給電器の一実施形態であって、その構成や仕様等を限定するものではない。本実施形態は、非接触給電器が給電する電子機器を、スーパーマーケット等の店舗に導入されていて一取引にかかる商品の売上登録・精算（商品販売データ処理）を行うＰＯＳ（Point  Of  Sales）端末に適用した例である。
【００１２】
ここで、図１は実施形態にかかるＰＯＳシステム１の構成を概略的に示す模式図である。図１に示すように、ＰＯＳシステム１は、商品販売データ処理を実行する電子機器であるＰＯＳ端末１０と、非接触給電器２０とを備える。ＰＯＳ端末１０は、外部に設けられた非接触給電器２０から、非接触状態で電力の供給（ワイヤレス給電）を受ける。ここで、非接触とは、機械的な接続のないことを意味する。例えば、非接触とは、配線を介して接続されていないことや、コネクタを介して接続されていないことなどを意味する。
【００１３】
図１に示すように、ＰＯＳ端末１０は、ケース１１の内部であってケース１１の底面に、非接触受電部１２を備えている。非接触受電部１２は、電力が供給される側の受電コイル１３を備えている。非接触受電部１２は、受電コイル１３を介して非接触状態で非接触給電器２０から電力を供給される。
【００１４】
また、ＰＯＳ端末１０は、ケース１１内に二次電池１４を備えている。二次電池１４は、充電により電気を蓄えることが可能であり、例えば、リチウムイオン電池などから構成される。二次電池１４は、非接触受電部１２からの電力の供給を受けて充電される。二次電池１４は、ＰＯＳ端末１０が備える各種の装置や回路に電力を供給する。なお、二次電池１４は、リチウムイオン電池以外の種類であってもよい。
【００１５】
図１に示すように、非接触給電器２０は、ＰＯＳ端末１０のケース１１の下方であってＰＯＳ端末１０が設置される設置面に設けられている。ＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２と非接触給電器２０とは、数センチメートルの距離を置いて機械的な接続のない非接触状態で互いの面がほぼ平行に対向している。
【００１６】
非接触給電器２０は、電力を供給する側の送電コイル２２および商用交流電源から電力が供給されるプラグ２１を備える。例えば、非接触給電器２０側の送電コイル２２は、プラグ２１を商用交流電源に接続することで電流を流すことができる。すると対向しているＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２側の受電コイル１３には、誘導電流が流れることになる。このようにして、非接触給電器２０は、ＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２に電力を供給することができる。
【００１７】
より詳細には、非接触給電器２０は、電磁誘導方式、磁界共鳴方式またはその他の方式によって、機械的な接続のない非接触状態でＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２に電力を供給する。本実施形態では、非接触給電器２０は、磁界共鳴方式を採用しているものとする。磁界共鳴方式を用いた場合、非接触給電器２０は、当該非接触給電器２０とＰＯＳ端末１０とが数センチメートルから２メートル程度離れていても、非接触給電器２０からＰＯＳ端末１０に電力を供給できる。
【００１８】
ここで、磁界共鳴方式とは、共鳴現象を利用して非接触により電力を供給する方式である。共鳴現象とは、同じ周波数で振動する物体を近づけて置き、一方の物体を振動させると他方の物体も振動する現象である。磁界共鳴方式では、電力を供給する送電側（非接触給電器２０）と、電力の供給を受ける受電側（ＰＯＳ端末１０）とに振動させる物体として同一の共振周波数を有するコイル１３，２２を備える。送電コイル２２は、交流電流が供給されると振動した磁界を生じさせる。この時、受電コイル１３は、送電コイル２２と共振周波数が一致しているため、受電コイル１３の周辺にも磁界を生じさせる。これにより、受電コイル１３は、送電側と機械的な接続のない非接触状態であっても、受電コイル１３内を流れる誘導電流を生じさせる。従って、送電コイル２２は、受電コイル１３に非接触で電力を供給することができる。そして、磁界共鳴方式は、送電コイル２２と、受電コイル１３とは互いに強く結合しているため、コイル間の距離が長くても、高い給電効率を得ることができる。
【００１９】
ＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２は、非接触給電器２０から供給された電力によって、二次電池１４を充電する。また、ＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２は、非接触給電器２０から供給された電力の全部または一部を使用して、ＰＯＳ端末１０が備える各種の装置や回路に電力を供給する。
【００２０】
次に、ＰＯＳ端末１０および非接触給電器２０の構成について詳述する。ここで、図２はＰＯＳ端末１０および非接触給電器２０の構成を示すブロック図である。なお、図２においては、各実線矢印および各破線矢印は共に供給電力の流れを示し、二点鎖線で示す矢印は信号線の接続関係と信号の向きを示している。
【００２１】
まず、非接触給電器２０の構成について説明する。図２に示すように、非接触給電器２０は、送電コイル２２に加え、ＡＣ−ＤＣ変換部２３と、ＵＰＳ（Uninterruptible  Power  Supply）バッテリ２４と、ＤＣ−ＤＣ変換部２５と、停電検出部２６と、電源制御回路２７と、ＤＣ−ＡＣ変換部２８と、を備えている。
【００２２】
ＡＣ−ＤＣ変換部２３は、プラグ２１を介した商用交流電源からの入力電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣ変換部２５に出力する。ＡＣ−ＤＣ変換部２３は、停電等により商用交流電源から交流電圧が入力されなくなった場合に、商用交流電源からの電力供給が遮断されたことを電源制御回路２７に通知する。ＡＣ−ＤＣ変換部２３は一例として、従来一般的に用いられているＡＣＦＡＩＬ信号を出力することにより、電源制御回路２７に停電検出を通知することができる。すなわち、ＡＣ−ＤＣ変換部２３は、商用交流電源の電源断を検出する停電検出部としても機能する。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣ変換部２５は、ＡＣ−ＤＣ変換部２３の出力電圧を各負荷部の動作に必要な所定レベルの直流電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）に変換する。また、ＤＣ−ＤＣ変換部２５は、ＵＰＳバッテリ２４の充電時にＡＣ−ＤＣ変換部２３の出力電圧をＤＣ−ＤＣ変換してＵＰＳバッテリ２４に出力する。
【００２４】
ＵＰＳバッテリ２４は、停電等により商用交流電源からの電力供給が停止した際に、各負荷部への電力供給をバックアップするバックアップ電源（補助電源装置）として動作する。具体的には、ＡＣＦＡＩＬ信号等を受信した電源制御回路２７の制御の下で、各負荷部への電源供給を行う。
【００２５】
ＵＰＳバッテリ２４は、二次電池など電力を蓄積する装置を内蔵するものであり、商用交流電源からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で給電することができるようになっている。この二次電池には、ＡＣ−ＤＣ変換部２３の出力電圧をＤＣ−ＤＣ変換部２５によって各負荷部の動作に必要な所定レベルの直流電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）に変換したものを蓄積する。
【００２６】
停電検出部２６は、ＤＣ−ＤＣ変換部２５の出力電圧を監視し、当該出力電圧が閾値以下となった場合に電源断（停電）があったことを検出する。また、停電検出部２６は、停電検出後に、ＤＣ−ＤＣ変換部２５の出力電圧が上記閾値より大きくなった場合、商用交流電源が復帰（復電）したことを検出する。なお、停電検出部２６が監視する電圧値は、ＤＣ−ＤＣ変換部２５の出力電圧値に限定されない。その他の例として、停電検出部２６はＡＣ−ＤＣ変換部２３の入力電圧または出力電圧を監視してもよいし、ＤＣ−ＤＣ変換部２５の入力電圧を監視してもよい。
【００２７】
また、停電検出部２６は、停電検出時において、停電検出を通知するための停電信号を電源制御回路２７に対して出力する。加えて、停電検出部２６は、復電検出時において、復電検出を通知するための復電信号を電源制御回路２７に対して出力する。
【００２８】
一例として、停電検出部２６は、ＦＡＩＬ信号の出力状態を変化させて停電信号または復電信号を出力する。即ち、停電検出部２６は、ＦＡＩＬ信号の出力状態をＬＯからＨＩとすることで停電を通知するための停電信号を出力する。また、停電検出部２６は、ＦＡＩＬ信号の出力状態をＨＩからＬＯとすることで復電を通知するための復電信号を出力する。
【００２９】
電源制御回路２７は、ＡＣ−ＤＣ変換部２３から停電検出が通知された場合、または停電検出部２６から停電検出が通知された場合に、各負荷部への電力源をＡＣ−ＤＣ変換部２３からＵＰＳバッテリ２４に切り替える。
【００３０】
電源制御回路２７は、例えばバイポーラトランジスタやＦＥＴ（電圧降下型トランジスタ）などの電子式スイッチで構成され、ＡＣ−ＤＣ変換部２３や停電検出部２６からの停電を知らせる信号の入力があるとスイッチをＯＮにしてＵＰＳバッテリ２４からの給電を許可する。
【００３１】
ＤＣ−ＡＣ変換部２８は、商用交流電源からの電力供給がある場合には、ＤＣ−ＤＣ変換部２５からの直流電圧を交流電圧に変換し、送電コイル２２に出力する。また、停電等により商用交流電源から交流電圧が入力されなくなった場合（停電検出時）には、ＤＣ−ＡＣ変換部２８は、ＵＰＳバッテリ２４からの直流電圧を交流電圧に変換し、送電コイル２２に出力する。これにより、非接触給電器２０の送電コイル２２に電流が流れ、対向しているＰＯＳ端末１０の非接触受電部１２側の受電コイル１３に誘導電流が流れる。
【００３２】
次に、ＰＯＳ端末１０の構成について簡単に説明する。図２に示すように、ＰＯＳ端末１０は、受電コイル１３および二次電池１４に加え、ＡＣ−ＤＣ変換部１５と、ＤＣ−ＤＣ変換部１６と、ハードウェア１７と、を備えている。
【００３３】
ハードウェア１７は、商品の売上登録・精算（商品販売データ処理）を行うためにＰＯＳ端末１０が備える各種の装置や回路である。
【００３４】
ＡＣ−ＤＣ変換部１５は、非接触受電部１２側の受電コイル１３からの交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣ変換部１６に出力する。
【００３５】
ＤＣ−ＤＣ変換部１６は、ＡＣ−ＤＣ変換部１５の出力電圧をハードウェア１７の動作に必要な所定レベルの直流電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）に変換し、ハードウェア１７に出力する。
【００３６】
また、ＤＣ−ＤＣ変換部１６は、二次電池１４の充電時にＡＣ−ＤＣ変換部１５の出力電圧をＤＣ−ＤＣ変換して二次電池１４に出力する。二次電池１４は、必要な場合、所定の電力をハードウェア１７に供給する。
【００３７】
このように本実施形態によれば、非接触給電器２０にＵＰＳバッテリ２４を搭載することにより、停電等により商用交流電源からの電力供給が停止した場合、電力源をＡＣ−ＤＣ変換部２３からＵＰＳバッテリ２４に切り替えるので、非接触給電器２０側の停電時における電力送電の安定化を図ることができる。
【００３８】
一方、ＰＯＳ端末１０は、突然の停電時には商用交流電源からの電力に代えてＵＰＳバッテリ２４からの電力を非接触給電器２０から非接触で供給される。これにより、ユーザは、ＵＰＳバッテリ２４からの電力供給可能期間を利用してＰＯＳ端末１０内のデータを安全に記録メディア等に格納し、プログラムを正常に終了させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、電子機器としてＰＯＳ端末を適用したが、これに限るものではない。例えば、ＰＣ（Personal  Computer）や、印字装置をはじめとするＰＯＳ端末に接続される周辺機器などを電子機器として適用するようにしても良い。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０      電子機器
１３      受電コイル
２０      非接触給電器
２２      送電コイル
２３      ＡＣ−ＤＣ変換部、停電検出部
２４      補助電源装置
２５      ＤＣ−ＤＣ変換部
２６      停電検出部
２７      電源制御回路
２８      ＤＣ−ＡＣ変換部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開２０１５−０２９４０４号公報
【図１】
2017017872.tif 000003
【図２】
2017017872.tif 000004