JP5986404B2

JP5986404B2 - インターホンシステム

Info

Publication number: JP5986404B2
Application number: JP2012063891A
Authority: JP
Inventors: 由晴羽田野
Original assignee: Aiphone Co Ltd
Current assignee: Aiphone Co Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP2013197962A

Description

本発明は、親機から送受話器に非接触で電力供給を行うとともに音声信号の送受信により通話を成立させるインターホンシステムに係り、特に、親機から非接触で電力供給される送受話器の充電効率を高めたインターホンシステムに関する。

従来から、送電部から受電部に非接触で電力供給を行うにあたり、電力を送電するための送電部と、電力を受電するための受電部とを備え、送電部から受電部へ電磁誘電作用を利用して非接触に電力を伝送して、受電部に備えられた二次電池を充電可能な非接触充電器が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平１１−９８７０６号公報

しかしながら、背景技術に記載した特許文献１の非接触充電器において、送電部及び受電部にはそれぞれ、電磁誘電作用として備えられるコイル（渦巻コイル）と共振コンデンサが並列接続されており、並列共振による電力供給の態様であるため、図２のグラフ図に破線で示すように、二次電池を充電させるにあたって、その充電効率が低かった。

また、特許文献１の非接触充電器によれば、その効果として、前述のように送電部から受電部への電磁誘電作用を利用して非接触に電力を伝送し、受電部に備えられた二次電池を充電可能であるものの、送電部及び受電部の間で通話を成立させるための音声信号を伝送する機能が何ら備えられていなかった。

本発明は、このような難点を解消するためになされたもので、親機の共振部と送受話器の共振部との間で発生する磁界結合により、親機にて発生する電力を直列共振の態様をもとに非接触で送受話器にて受電させることで、送受話器の充電機能の効率化を図るとともに、通話を成立させるための音声信号の送受信が可能なインターホンシステムを提供することを目的とするとしている。

前述の目的を達成するため、本発明のインターホンシステムは、近傍電磁界において所定の共振周波数をそれぞれ有する親機の送電側共振部と送受話器の受電側共振部との間で発生する磁界結合により、親機にて発生する電力を非接触で送受話器に供給するとともに、通話を成立させるための音声信号を送受信するインターホンシステムであって、親機は、音声信号が重畳された送電信号を高周波信号で送出するための高周波信号発生部と、高周波信号発生部より送出された高周波信号を増幅し、増幅された高周波信号を非接触で送受話器の受電側共振部に伝送するための高周波信号増幅部とを備え、送電側共振部は、直列接続されたピックアップコイル及び共振コンデンサを有する直列共振回路にて構成され、送受話器は、受電側共振部にて受信される高周波信号の送電信号を直流電源に変換し、二次電池等の蓄電部に充電するための整流部を備え、受電側共振部は、直列接続されたピックアップコイル及び共振コンデンサを有する直列共振回路にて構成され、整流部は、受電側共振部のピックアップコイルに並列接続されるダイオードブリッジにて構成されるインターホンシステムにおいて、親機の高周波信号発生部にはマイクが接続され、送電側共振部で取出される音声信号を受信する受話部には受話音声として出力するスピーカが接続され、送受話器の受電側共振部を構成する直列共振回路には、入力側がマイクに接続された送話部の出力側と、出力側がレシーバに接続された受話部の入力側とがそれぞれ並列接続されるものである。

このインターホンシステムによれば、親機にて発生する電力として高周波信号の送電信号を非接触で送受話器に供給するにあたり、この送電信号が受信される送受話器の受電側共振部が直列共振回路で構成されるため、当該受電側共振部が有する共振周波数で電流が最大となり、送受話器の受電側共振部が有する共振周波数で電流が最大となる電力を、整流部を経由して蓄電部に充電させることができ、この蓄電部の充電効率が高められ、親機にて発生する電力として高周波信号の送電信号を非接触で送受話器に供給するにあたり、この高周波信号の送電信号に重畳させて音声信号の伝送が可能となるばかりでなく、送受話器から親機への音声信号の伝送についても高周波信号の伝送が可能となるため、親機及び送受話器の間で通話を成立させることができ、親機にて発生する電力として高周波信号の送電信号を非接触で送受話器に供給するにあたり、この送電信号を送出する送電側共振部が直列共振回路で構成されるため、当該送電側共振部が有する共振周波数で電流が最大となる送電信号の伝送が可能となる。

本発明のインターホンシステムによれば、親機の送電側共振部と送受話器の受電側共振部との間で発生する磁界結合により、親機にて発生する電力を高周波信号の送電信号として直列共振の態様をもとに非接触で送受話器にて受電させることで、この直列共振にかかる共振周波数（直列共振周波数）で電流が最大となるため、送受話器の蓄電部にかかる充電効率が高められる。また、高周波信号の送電信号に重畳させて送受話器への音声信号の伝送が可能となるばかりでなく、送受話器から親機への音声信号の伝送についても高周波信号の伝送が可能となるため、親機及び送受話器の間で通話を成立させることができる。

図１（Ａ）は、本発明の実施例によるインターホンシステムの全体構成を示すシステム説明図である。また、図１（Ｂ）は、本発明の実施例によるインターホンシステムの具体的な構成を示す回路ブロック図である。図２は、本発明の実施例によるインターホンシステムにおいて、送受話器に備えられる蓄電部の充電特性を示すグラフ図である。

以下、本発明のインターホンシステムを適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。

図１（Ａ）は、本発明の実施例によるインターホンシステムの全体構成をシステム説明図である。このインターホンシステムは、例えば、４００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数環境である近傍電磁界において、後述する所定の共振周波数ｆ1、ｆ2をそれぞれ有する親機１の送電側共振部１４と送受話器２の受電側共振部２２との間で発生する磁界結合（電磁界結合）により、親機１にて発生する電力を非接触で送受話器２に供給するとともに、通話を成立させるための音声信号を送受信するものである。

図１（Ａ）に示す親機１には、前述の通話を成立させるにあたって使用されるマイク１０及びスピーカ１１が備えられている。また、同図に示す送受話器２には、前述の通話を成立させるにあたって使用されるマイク２０及びレシーバ２１が備えられている。

次に、図１（Ａ）に示すインターホンシステムの具体的な構成について、図１（Ｂ）の回路ブロック図を参照して説明する。

図１（Ｂ）に示す親機１には、前述のマイク１０及びスピーカ１１と、高周波信号発生部１２、高周波信号増幅部１３、送電側共振部１４及び受話部（親機受話部）１５とが備えられている。

この親機１において、前述のマイク１０を有する高周波信号発生部１２は、マイク１０に送話音声として入力される音声信号に、送受話器２の駆動電源である送電信号を重畳させた高周波信号を生成するためのものである。また、高周波信号増幅部１３は、高周波信号生成部１２にて生成された高周波信号を増幅し、例えば、１００Ｗの強電波信号として送出するためのものである。

送電側共振部１４は、式（１）に示す直列共振周波数ｆ1の条件を有するピックアップコイルＬ1及び共振コンデンサＣ1が直列接続されており、高周波信号増幅部１３にて増幅された高周波信号を非接触で送受話器２に伝送させるとともに、送受話器２から伝送されてくる高周波信号を非接触で受信し、受信された高周波信号である、送受話器２のマイク２０に送話音声として入力された音声信号を取出して受話部１５に送出するためのものである。

受話部１５は、送電側共振部１４にて取出される音声信号を受信し、スピーカ１１から受話音声として出力するためのものである。

ここで、親機１の具体的な接続の態様として、高周波信号発生部１２には、高周波信号増幅部１３、送電側共振部１４の直列接続された共振コンデンサＣ1及びピックアップコイルＬ1を順次経由して基準電位点が接続されている。また、高周波信号増幅部１３と送電側共振部１４の共振コンデンサＣ1との間には、受話部１５を経由してスピーカ１１が接続されている。

また、同図に示す送受話器２には、前述のマイク２０及びレシーバ２１と、受電側共振部２２、整流部２３、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）２４、蓄電部２５、送話部（送受話器送話部）２６及び受話部（送受話器受話部）２７とが備えられている。

この送受話器２において、受電側共振部２２は、式（２）に示す直列共振周波数ｆ2の条件を有するピックアップコイルＬ2及び共振コンデンサＣ2が直列接続されており、電磁誘導を利用しＭピックアップコイルＬ2で非接触によって親機１からの高周波信号の送電信号を取出して整流部２３に送出するとともに、同様に取出した高周波信号の音声信号を受話部２７に送出する受信機能と、マイク２０に送話音声として入力される音声信号を高周波信号で親機１に非接触で伝送させるための送信機能とを有している。

整流部２３は、受電側共振部２２にて受信される高周波信号の送電信号を直流電源に変換するためのものであり、ダイオードブリッジＤＢにて構成されている。また、定電圧ダイオード２４は、整流部２３にて変換された直流電源をもとに当該ダイオードに逆方向の電流を流すことで、このダイオードの両端に一定の電圧レベルを確保するためのものである。さらに、蓄電部２５は、二次電池等を構成するコンデンサＣ3にて構成され、定電圧ダイオード２４にて確保された一定の電圧レベルの直流電源を、当該送受話器の駆動電源として充電するためのものある。

送話部２６は、マイク２０に送話音声として入力される音声信号を、高周波信号で受電側共振部２２から非接触で親機１に伝送させるためのものである。また、受話部２７は、受電側共振部２２にて取出される音声信号を受信し、レシーバ２１から受話音声として出力するためのものである。

ここで、送受話器２の具体的な接続の態様として、整流部２３を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方は、受電側共振部２２の共振コンデンサＣ2を経由してピックアップコイルＬ2の一端側に接続されており、ダイオードブリッジＤＢの整流側の他方は、ピックアップコイルＬ2の他端側及び基準電位点の間に接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子及び（−）端子の両端子間には、定電圧ダイオード２４と、蓄電部２５を構成するコンデンサＣ3がそれぞれ並列接続されている。さらに、ダイオードブリッジＤＢの整流側の一方と共振コンデンサＣ2との間、ダイオードブリッジＤＢの整流側の他方とピックアップコイルＬ2の他端側及び基準電位点との間には、入力側がマイク２０に接続された送話部２６の出力側と、出力側がレシーバ２１に接続された受話部２７の入力側とがそれぞれ接続されている。

このように構成された本発明の実施例によるインターホンシステムにおいて、以下、具体的な動作について説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示す親機１の高周波信号発生部１２は、マイク１０に入力された当該親機のユーザの送話音声である音声信号に、送受話器２の駆動電源である送電信号を重畳させた高周波信号（以下、親機高周波信号という。）を生成する。この親機高周波信号は、高周波信号増幅部１３を経由して例えば、１００Ｗの強電波信号に増幅される。この後、高周波信号増幅部１３を経由して増幅された親機高周波信号は、送電側共振部１４から送受話器２の受電側共振部２２に非接触で伝送される。ここで、送電側共振部１４は、図示のように直列接続されたピックアップコイルＬ1及び共振コンデンサＣ1で構成されているため、この共振部１４が有する前述の式（１）に示す直列共振周波数ｆ1で、送電信号にかかる電流が最大となる。

また、送受話器２の受電側共振部２２は、図示のように直列接続されたピックアップコイルＬ2及び共振コンデンサＣ2で構成されているため、電磁誘導を利用してピックアップコイルＬ2で非接触によって受信された親機高周波信号の送電信号にかかる電流が、この共振部２２が有する前述の式（２）に示す直列共振周波数ｆ2で最大となり、整流部２３
を構成するダイオードブリッジＤＢを経由して整流された後、定電圧ダイオード２４を経由して一定の電圧レベルが確保された直流電源を、蓄電部２５を構成するコンデンサＣ3に充電させることができる。

ここまでの動作によって、送受話器２によれば、受電側共振部２２にて取出される送電信号を、受電側共振部２２にかかる共振電流で蓄電部２５を構成するコンデンサＣ3に充電させることができるため、図２（のグラフ図）に実線（太実線）で示すように、蓄電部２５を構成するコンデンサＣ3への急速な充電が可能となり、充電にかかる時間が短縮され、その充電効率が高められる。

さらに、送受話器２の受電側共振部２２は、前述のように非接触で受信した親機高周波信号から音声信号を取出し、受話部２７を経由してレシーバ２１に送出することで、親機１のユーザによる送話音声を、受話音声としてレシーバ２１から出力させることができる。

一方、送受話器２のユーザによる送話音声は、送話部２０から高周波信号の音声信号として送出される。この高周波信号（以下、送受話器高周波信号という。）は、受電側共振部２２から親機１の送電側共振部１４に非接触で伝送される。

親機１の送電側共振部１４は、非接触で受信した送受話器高周波信号である音声信号を取出し、受話部１５を経由してスピーカ１１に送出することで、送受話器２のユーザによる送話音声を、受話音声としてスピーカ１１から出力させることができる。

前述までの説明から明らかなように、本発明の実施例によれば、親機１の送電側共振部１４と送受話器２の受電側共振部２２との間で発生する磁界結合により、親機１にて発生する電力を高周波信号の送電信号として直列共振の態様をもとに非接触で送受話器２にて受電させることで、この直列共振にかかる共振周波数（直列共振周波数）ｆ1、ｆ2で電流が最大となるため、送受話器２の蓄電部２５にかかる充電効率が高められる。また、高周波信号の送電信号に重畳させて送受話器２への音声信号の伝送が可能となるばかりでなく、送受話器２から親機１への音声信号の伝送についても高周波信号の伝送が可能となるため、親機１及び送受話器２の間で通話を成立させることができる。

本発明のインターホンシステムにおいては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成の当該システムであっても採用できるということはいうまでもないことである。

１・・・親機
１４・・・送電側共振部
Ｌ1・・・ピックアップコイル
Ｃ1・・・共振コンデンサ
ｆ1・・・（送電側共振部が有する）共振周波数（直列共振周波数）
１０・・・マイク
１１・・・スピーカ
１２・・・高周波信号生成部
１３・・・高周波信号増幅部
１５・・・受話部
２・・・送受話器
２０・・・マイク
２１・・・レシーバ
２２・・・受電側共振部
Ｌ2・・・ピックアップコイル
Ｃ2・・・共振コンデンサ
２３・・・整流部
ＤＢ・・・ダイオードブリッジ
２５・・・蓄電部
２６・・・送話部
２７・・・受話部
ｆ2・・・（受電側共振部が有する）共振周波数（直列共振周波数）

Claims

近傍電磁界において所定の共振周波数（ｆ1、ｆ2）をそれぞれ有する親機（１）の送電側共振部（１４）と送受話器（２）の受電側共振部（２２）との間で発生する磁界結合により、前記親機にて発生する電力を非接触で前記送受話器に供給するとともに、通話を成立させるための音声信号を送受信するものであって、前記親機は、前記音声信号が重畳された送電信号を高周波信号で送出するための高周波信号発生部（１２）と、前記高周波信号発生部より送出された前記高周波信号を増幅し、前記増幅された高周波信号を非接触で前記送受話器の前記受電側共振部に伝送するための高周波信号増幅部（１３）とを備え、前記送電側共振部は、直列接続されたピックアップコイル（Ｌ1）及び共振コンデンサ（Ｃ1）を有する直列共振回路にて構成され、前記送受話器は、前記受電側共振部にて受信される前記高周波信号の送電信号を直流電源に変換し、二次電池等の蓄電部（２５）に充電するための整流部（２３）を備え、前記受電側共振部は、直列接続されたピックアップコイル（Ｌ2）及び共振コンデンサ（Ｃ2）を有する直列共振回路にて構成され、前記整流部は、前記受電側共振部の前記ピックアップコイルに並列接続されるダイオードブリッジ（ＤＢ）にて構成されるインターホンシステムにおいて、
前記親機の前記高周波信号発生部にはマイク（１０）が接続され、前記送電側共振部で取出される音声信号を受信する受話部（１５）には受話音声として出力するスピーカ（１１）が接続され、
前記送受話器の前記受電側共振部を構成する直列共振回路（Ｌ2、Ｃ2）には、入力側がマイク（２０）に接続された送話部（２６）の出力側と、出力側がレシーバ（２１）に接続された受話部（２７）の入力側とがそれぞれ並列接続されることを特徴とするインターホンシステム。