JP3778869B2 - 携帯電気機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば懐中電灯等に最適な携帯電気機器に関し、特に充電用電池と乾電池の両方で使用できる携帯電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
懐中電灯等の充電用電池を電源に使用する携帯電気機器は、充電用電池を充電して何回も繰り返し使用できるので経済的に使用できる。しかしながら、充電用電池を電源に使用している携帯電気機器は、充電用電池が放電されると使用できなくなり、また充電して使用できる状態にするには、充電するために所定の時間がかかって直ちに使用できない欠点がある。たとえば、充電用電池を急速充電するにしても、満充電するまでには約１時間を必要とする。この欠点は、充電用電池のみでなく、充電用電池に代わって乾電池も使用できる構造として解消できる。充電用電池と乾電池の両方で使用できる携帯電気機器は、充電用電池が充電された状態にあるときは充電用電池を使用し、充電用電池が完全に放電されて使用できないときは、乾電池を入れて使用できる。このため、充電用電池の充電状態にかかわらず便利に使用できる特長がある。
【０００３】
このことを実現する携帯電気機器は、たとえば実開昭６０−１７２２６７号公報に記載される。この公報に記載される携帯電気機器は、ニッケル−カドミウム電池を内蔵する電池パックと、乾電池の両方で使用できるようにしている。この携帯電気機器は、乾電池には接続されない電池パックの専用端子を設けている。電池パックには、携帯電気機器に設けている専用端子に接続される位置に端子を設けている。すなわち、電池パックと乾電池とを専用の端子に接続して、電池パックと乾電池を使用できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造の携帯電気機器は、乾電池と電池パックの両方を電源に使用できるので、電池パックを完全に放電した状態では、乾電池を電源に使用して便利に使用できる。しかしながら、この構造の携帯電気機器は、乾電池と電池パックの各々に専用端子を設けるので、端子構造と配線が複雑であると共に、電池パックのケースも必要であった。
【０００５】
さらに、この構造の携帯電気機器は、乾電池を使用するときに、端子の接触不良が発生しやすくなる欠点がある。それは、充電用電池を電源に使用する携帯電気機器は、充電用電池が放電されたときに限って乾電池を使用するので、現実の使用状態にあっては、ほとんどの場合、乾電池を電源として使用する頻度は非常に少い。充電用電池の使用状態を考慮しながら、充電用電池の充電を正常に管理するかぎり、乾電池を使用する必要がないからである。このため、ほとんど使用されない乾電池用の専用端子は、ほとんど乾電池に接触することがない。長期間にわたって使用されない端子は、表面が汚れ、あるいは酸化膜等ができて、接触不良を起こしやすい状態となる。このため、非常のときに乾電池を装着して使用とようとすると、接触不良がおこって正常に動作できなくなることがある。
【０００６】
本発明は、さらにこのような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、充電用電池と乾電池の両方を電源として便利に使用でき、しかも乾電池を使用するときの接触不良を極減して、充電用電池を放電したときに乾電池を電源として正常に動作できる携帯電気機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電気機器は、円筒型電池である充電用電池３０をケース１０の収納室１１に脱着できるように入れて電源とし、さらに、充電用電池３０に代わって、円筒型乾電池５０を収納室１１に入れて電源とし、充電用電池３０と乾電池５０のいずれかを電源として使用する。充電用電池３０は、円筒型電池の電池端面に、互いに電気接続されてなる放電端子３２と充電端子３３とを備えており、放電端子３２を電池端面の中心に、充電端子３３を放電端子３２から外周方向に離して配設している。携帯電気機器は、乾電池５０の凸部電極５２、又は充電用電池３０の放電端子３２に接続される位置に設けている放電専用接点１２と、充電用電池３０の充電端子３３には接続されるが、乾電池５０の凸部電極５２には接続されない位置に設けている充電専用接点１３と、充電端子３３に接続されてなる充電ジャック１４とを備えている。携帯電気機器は、ケース１０の収納室１１に充電用電池３０が収納されると、充電用電池３０の放電端子３２が放電専用接点１２に接続されて、充電用電池３０から携帯電気機器に電力が供給される。この状態で充電ジャック１４に充電器が接続されると、充電器の出力が、充電ジャック１４と充電専用接点１３と充電端子３３を介して充電用電池３０に供給されて充電用電池３０が充電される。さらに、携帯電気機器は、ケース１０の収納室１１に乾電池５０が収納されると、乾電池５０の凸部電極５２が放電専用接点１２に接続されて、乾電池５０から携帯電気機器に電力が供給される。この状態で充電ジャック１４に充電器が接続されても、充電専用接点１３は凸部電極５２には接続されず、充電器で乾電池５０が充電されないようにしている。
【０００８】
放電端子３２と充電端子３３は、一枚の金属板とすると共に、充電端子３３をリング状として、このリング状の充電端子３３の内側に弾性的に突出する放電端子３２を配設することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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電気機器を例示するものであって、本発明は携帯電気機器を以下のものに特定しない。
【００１０】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【００１１】
図１と図２は、携帯電気機器である懐中電灯を示している。ただし、本発明は、携帯電気機器を懐中電灯に特定しない。携帯電気機器には、電池を電源として使用できる全てのもの、たとえば携帯ラジオなどとすることもできる。
【００１２】
図の携帯電気機器は、内部に収納室１１を設けている筒ケース１０Ａと、この筒ケース１０Ａの後端を閉塞する底蓋１０Ｂと、筒ケース１０Ａの先端に連結されるヘッドケース１０Ｃとを備える。この携帯電気機器は、単１ないし単４タイプの円筒型電池を直列接続したパック電池であって円筒型電池である充電用電池３０を筒ケース１０Ａに設けている収納室１１に脱着できるように入れて電源とし、さらに、充電用電池３０に代わって、単１ないし単４タイプの円筒型電池である乾電池５０を複数個（本実施例では３個）収納室１１に入れて電源とし、充電用電池３０と乾電池５０のいずれかを電源として使用できるようにしている。
【００１３】
筒ケース１０Ａは、円筒型電池である充電用電池３０と、円筒型電池である乾電池５０とを収納する収納室１１を内部に有する円筒状である。筒ケース１０Ａは、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製で、電池の一方のリード線として導電経路に併用される。筒ケース１０Ａは、後端部の内面に雌ネジを設けて、ここに底蓋１０Ｂを脱着できるようにねじ込んで連結している。底蓋１０Ｂは、筒ケース１０Ａの雌ネジにねじこむことができる雄ネジを設けている。さらに、底蓋１０Ｂは、充電用電池３０や乾電池５０のマイナス極に弾性的に押し付けられるコイルバネ１７を内部に設けている。底蓋１０Ｂは、筒ケース１０Ａと同じ材質、あるいは異なる材質の金属製で、筒ケース１０Ａにねじ込まれて、コイルバネ１７を充電用電池３０や乾電池５０のマイナス極に電気的に接続する。コイルバネ１７は底蓋１０Ｂに接続され、底蓋１０Ｂは筒ケース１０Ａに連結され、さらに筒ケース１０Ａはヘッドケース１０Ｃに接続されて、充電用電池３０と乾電池５０のマイナス極をヘッドケース１０Ｃに導いている。
【００１４】
筒ケース１０Ａの収納室１１に装着される充電用電池３０は、図３の斜視図と図４の分解斜視図に示すように、円筒型電池の正極側電池端面に、互いに電気接続されてなる放電端子３２と充電端子３３とを備えている。充電用電池３０の円筒型電池は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、あるいはリチウムイオン二次電池等の二次電池３１からなる。充電用電池３０は、複数の二次電池（本実施例では、乾電池５０と同一サイズのものを同数使用）を直線状に並べて直列に接続している。放電端子３２は、電池端面の中心に位置するように配置され、充電端子３３は、中心の放電端子３２から外周方向に離された位置に配置される。図の充電用電池３０は、放電端子３２と充電端子３３を一枚の金属板を裁断してなる端子板３４で構成している。端子板３４は、充電端子３３をリング状とし、このリング状の充電端子３３の内側に中心に向かって突出するように放電端子３２を設けている。放電端子３２は、電池端面から弾性的に突出している。さらに端子板３４は、リング状である充電端子３３の外周に３つの突出片３５を設けている。端子板３４の突出片３５の一つは、電池端面の凸部電極３１Ａに溶接しているリード板３６に溶接して連結している。突出片３５は、図５の拡大断面図に示すように、端子板３４と二次電池３１との間に配置している端子ホルダー３７の貫通孔３７Ａに挿入されて、凸部電極３１Ａに溶接されたリード板３６の先端に溶接又は半田付けして連結される。図の充電用電池３０は、凸部電極３１Ａに溶接しているリード板３６の先端に端子板３４を溶接して連結しているが、端子板を直接に凸部電極に溶接して接続することもできる。
【００１５】
図の充電用電池３０は、端子板３４と二次電池３１との間に端子ホルダー３７を配設している。端子ホルダー３７は、端子板３４を電池端面の定位置に配置する。端子ホルダー３７は、プラスチック等の絶縁材を円盤状に成形している。図の端子ホルダー３７は、電池端面の外周の内側に配設できる外径としている。さらに、端子ホルダー３７は、電池端面の凸部電極３１Ａを入れる中心孔３７Ｂを開口しており、端子板３４の充電端子３３を載せる円形の凸条３７Ｃを一体的に成形して設けている。二次電池３１の封口板である電池端面は、通常、凸部電極３１Ａと同極のプラスであって、マイナスである二次電池３１の側面とは絶縁されている。図５にて、理解できるように、端子ホルダー３７の電池側は、断面視円形の凹部形状を備え、二次電池３１の電池端面とは隙間ができている。そして、図５に示されるように、二次電池３１である素電池を、複数連結した状態（図５では、先端側の二次電池３１のみを図示している）で、端子ホルダー３７の外周部３７Ｄと、連結された二次電池３１の側面を熱収縮チューブ３１Ｔで被っている。また、図示しないが、公知の技術を利用して、複数の二次電池間には、金属接続リードが溶接されると共に、絶縁リングを挿入している。他の例として、封口板の全体を凸部電極と同じ極としている二次電池では、端子ホルダーをなくして、端子板の突出片を封口板に溶接して固定することもできる。
【００１６】
さらに、外径の大きな円筒型電池である充電用電池３０は、図６の斜視図と図７の分解斜視図に示す構造で、電池端面に放電端子３２と充電端子３３とを配置できる。これらの図に示す充電用電池３０は、リング状の充電端子３３の内側に中心に向かって突出する放電端子３２を設けている端子板３４を、端子ホルダー３７を介して電池端面に配設している。端子ホルダー３７は、中心孔３７Ａに二次電池３１の凸部電極３１Ａを挿入する状態で二次電池３１に連結されて、端子板３４を電池端面の定位置に配置している。さらに、端子ホルダー３７の外周部３７Ｄに沿ってスペーサー４０を配設して、端子ホルダー３７を電池端面から外れないようにしている。
【００１７】
スペーサー４０は、プラスチック等の絶縁材をリング状に成形したもので、二次電池３１の外周の内側に配設できる外径とすると共に、内径を端子ホルダー３７の外径よりも小さくしている。このスペーサー４０は、端子ホルダー３７の外周部３７Ｄにラップさせる状態、いいかえると、端子ホルダー３７の外周部３７Ｄを外側から保持する状態で電池端面に配設されて、端子ホルダー３７が電池端面から外れるのを阻止する。図に示すスペーサー４０は、端子ホルダー３７の外周部３７Ｄを嵌入して保持する段差凹部（図示せず）を内面に成形しており、この段差凹部に端子ホルダー３７の外周部３７Ｄを嵌合させて端子ホルダー３７を保持している。さらに、図６に示す充電用電池３０は、端子ホルダー３７とスペーサー４０を電池端面に連結した状態で、スペーサー４０の外周部と二次電池３１の側面とを熱収縮チューブ３９で被覆している。外周部が熱収縮チューブ３９で被覆されるスペーサー４０は、電池端面に密着されて、内側に位置する端子ホルダー３７を確実に電池端面に保持する。
【００１８】
携帯電気機器は、図８ないし図１０に示すように、ヘッドケース１０Ｃに、単１ないし単４タイプの乾電池５０の凸部電極５２、又は充電用電池３０の放電端子３２に接続される位置に設けている放電専用接点１２と、充電用電池３０の充電端子３３には接続されるが、乾電池５０の凸部電極５２には接続されない位置に設けている充電専用接点１３と、充電端子３３に接続されてなる充電ジャック１４とを設けている。放電専用接点１２と充電専用接点１３を設けるために、図のヘッドケース１０Ｃは、筒ケース１０Ａに連結する後端に接点ホルダー２１を嵌入している。接点ホルダー２１に放電専用接点１２を設ける放電リード板２２と、充電専用接点１３を設ける充電リード板２３とを固定している。接点ホルダー２１は、ヘッドケース１０Ｃの後端に嵌入できる外形にプラスチック等の絶縁材を成形している。この接点ホルダー２１は、図８と図９に示すように、後端面の中心に放電専用接点１２を固定して、放電専用接点１２から外周の方向に離した位置に充電専用接点１３を固定している。接点ホルダー２１は、図１０（紙面左側が先端側）に示す上側部分と、図１２（紙面右側が先端側）に示す下側部分を固着して一体化する。
【００１９】
図１１は放電専用接点１２を構成する放電リード板２２と、充電専用接点１３を構成する充電リード板２３の配置を示す斜視図、図１２は放電リード板２２と充電リード板２３の配置を判りやすくするために、接点ホルダー２１の上半分を除去した状態を示す斜視図である。これ等の図に示す放電専用接点１２を構成する放電リード板２２は、接点ホルダー２１を後端から先端に貫通して、接点ホルダー２１の先端面に、スイッチ１９に接続される接続用接点２４を設けている。充電リード板２３は、逆電流を防止するダイオード２５を介して、接点ホルダー２１に固定している充電ジャック１４のセンターピン１５に接続している。充電ジャック１４のマイナス側に接続される弾性接点１６は、上端に弾性片１６Ａを弾性的に突出するように設けており、この弾性片１６Ａをヘッドケース１０Ｃに接続している。
【００２０】
接点ホルダー２１の先端に表出させている接続用接点２４は、スイッチ１９を介して電球１８に接続される。この携帯電気機器は、スイッチ１９をオンにすると、放電専用接点１２が電球１８に接続され、スイッチ１９をオフにすると放電専用接点１２は電球１８に接続されない状態となる。このため、スイッチ１９をオンにして電球１８を点灯し、オフにして電球１８を消灯できる。なお、充電用電池３０又は乾電池５０のマイナス極は、底蓋１０Ｂと筒ケース１０Ａとヘッドケース１０Ｃを介して電球１８に接続される。
【００２１】
以上の携帯電気機器は、図１３に示すように、筒ケース１０Ａの収納室１１に充電用電池３０を収納すると、充電用電池３０の放電端子３２を放電専用接点１２に接続する。したがって、充電用電池３０から携帯電気機器に電力を供給できる状態となり、この状態でスイッチ１９をオンにすると、充電用電池３０は、放電端子３２→放電専用接点１２→放電リード板２２→接続用接点２４→スイッチ１９→電球１８の経路で電力を電球１８に供給して、電球１８を点灯する。さらに、充電用電池３０を収納する状態で、充電ジャック１４に充電用コネクター（図示せず）を接続して充電器を接続すると、充電器の出力は、充電コネクター→充電ジャック１４→ダイオード２５→充電専用接点１３→充電端子３３の経路で充電用電池３０に供給されて充電用電池３０は充電される。そして、充電端子３３は、リング状であるので、充電用電池３０が円筒体の中心軸で回転しても常に充電端子３３と充電専用接点１３はコンタクトできる。
【００２２】
ケース１０の収納室１１に、図１４に示すように、充電用電池３０に代わって乾電池５０を収納すると、乾電池５０の凸部電極５２は放電専用接点１２に接続され、乾電池５０から携帯電気機器に電力が供給される状態となる。このため、この状態でスイッチ１９をオンにすると、乾電池５０の電力は、凸部電極５２→放電専用接点１２→放電リード板２２→接続用接点２４→スイッチ１９→電球１８の経路で電力を電球１８に供給して、電球１８を点灯する。収納室１１に乾電池５０を収納する状態で、誤って充電ジャック１４に充電コネクターを接続して充電器を接続しても、充電専用接点１３は乾電池５０の凸部電極５２には接続されず、充電器は乾電池５０を充電することはない。
【００２３】
さらに、図１５に示すように、収納室１１に充電用電池３０や乾電池５０を逆向きに入れると、充電用電池３０や乾電池５０のマイナス側は凸部電極５２や放電端子３２がないので、接点ホルダー２１の後側外周に当接するだけで、先方に位置する放電専用接点１２と充電専用接点１３の両方に接続されず、充電用電池３０や乾電池５０から電力が供給されることはない。よって、誤った方向の電池収納であったことがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の携帯電気機器は、充電用電池と乾電池の両方を電源として便利に使用でき、しかも乾電池を使用するときの接触不良を極減して、充電用電池を放電したときに乾電池を電源として正常に動作できる特長がある。それは、本発明の携帯電気機器が、互いに電気接続される放電端子と充電端子とを電池端面に備える充電用電池と、乾電池のいずれかを電源として使用できる構造としており、充電用電池の放電端子、又は乾電池の凸部電極に接続される位置に放電専用接点を設けると共に、充電用電池の充電端子には接続されるが、乾電池の凸部電極には接続されない位置に充電専用接点を設けているからである。そして、充電用電池は、電池端面に放電端子と充電端子を備えるだけなので、別途、ケースも必要なく、二次電池の外形を略そのまま利用することができる。
【００２５】
この構造の携帯電気機器は、充電用電池を収納する状態では、充電用電池の放電端子が放電専用接点に接続されるので、充電用電池から携帯電気機器に電力を供給できると共に、充電端子が充電専用接点に接続されるので、充電ジャックに充電器を接続して充電用電池を充電できる。さらに、携帯電気機器は、ケースの収納室に乾電池を収納する状態では、乾電池の凸部電極が放電専用接点に接続されるので、乾電池から携帯電気機器に電力が供給できるが、充電専用接点は凸部電極に接続されないので、充電器で乾電池が充電されることがない。したがって、充電用電池と乾電池の両方を電源として便利に使用できる。とくに、本発明の携帯電気機器は、充電用電池の放電端子と乾電池の凸部電極の両方を放電専用接点に接続する構造としているので、充電用電池に比べて少ない頻度で使用される乾電池を使用する場合においても、接触不良を極減して乾電池を電源として正常に動作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる携帯電気機器の斜視図
【図２】図１に示す携帯電気機器の分解平面図
【図３】携帯電気機器に収納される充電用電池の電池端面の斜視図
【図４】図３に示す充電用電池の分解斜視図（チューブを省略した状態）
【図５】図３に示す充電用電池のＡ−Ａ線断面図
【図６】充電用電池の他の一例を示す斜視図
【図７】図６に示す充電用電池の分解斜視図
【図８】図２に示すヘッドケースの後端を示す斜視図
【図９】ヘッドケースに嵌入される接点ホルダーの一部断面斜視図
【図１０】接点ホルダーの上側部分を示す斜視図
【図１１】接点ホルダーの内部に配線されるリード板を示す斜視図
【図１２】接点ホルダーの下側部分を示す斜視図
【図１３】携帯電気機器に充電用電池を収納した状態を示す断面図
【図１４】携帯電気機器に乾電池を収納した状態を示す断面図
【図１５】携帯電気機器に充電用電池や乾電池を逆向きに収納した状態を示す断面図
【符号の説明】
１０…ケース １０Ａ…筒ケース １０Ｂ…底蓋
１０Ｃ…ヘッドケース
１１…収納室
１２…放電専用接点
１３…充電専用接点
１４…充電ジャック
１５…センターピン
１６…弾性接点 １６Ａ…弾性片
１７…コイルバネ
１８…電球
１９…スイッチ
２１…接点ホルダー
２２…放電リード板
２３…充電リード板
２４…接続用接点
２５…ダイオード
３０…充電用電池
３１…二次電池 ３１Ａ…凸部電極 ３１Ｔ…チューブ
３２…放電端子
３３…充電端子
３４…端子板
３５…突出片
３６…リード板
３７…端子ホルダー ３７Ａ…貫通孔 ３７Ｂ…中心孔
３７Ｃ…凸条 ３７Ｄ…外周部
３９…熱収縮チューブ
４０…スペーサー ４０Ａ…段差凹部
５０…乾電池
５２…凸部電極

Claims (2)

1. 円筒型電池である充電用電池(30)をケース(10)の収納室(11)に脱着できるように入れて電源とし、さらに、充電用電池(30)に代わって、円筒型乾電池(50)を収納室(11)に入れて電源とし、充電用電池(30)と乾電池(50)のいずれかを電源として使用できる携帯電気機器であって、
   充電用電池(30)は、円筒型電池の電池端面に、互いに電気接続されてなる放電端子(32)と充電端子(33)とを備えており、放電端子(32)を電池端面の中心に、充電端子(33)を放電端子(32)から外周方向に離して配設しており、
   携帯電気機器は、乾電池(50)の凸部電極(52)、又は充電用電池(30)の放電端子(32)に接続される位置に設けている放電専用接点(12)と、充電用電池(30)の充電端子(33)には接続されるが、乾電池(50)の凸部電極(52)には接続されない位置に設けている充電専用接点(13)と、充電端子(33)に接続されてなる充電ジャック(14)とを備えており、
   ケース(10)の収納室(11)に充電用電池(30)が収納されると、充電用電池(30)の放電端子(32)が放電専用接点(12)に接続されて充電用電池(30)から携帯電気機器に電力が供給され、この状態で充電ジャック(14)に充電器が接続されると、充電器の出力が、充電ジャック(14)と充電専用接点(13)と充電端子(33)を介して充電用電池(30)に供給されて充電用電池(30)が充電され、
   ケース(10)の収納室(11)に乾電池(50)が収納されると、乾電池(50)の凸部電極(52)が放電専用接点(12)に接続されて乾電池(50)から携帯電気機器に電力が供給され、この状態で充電ジャック(14)に充電器が接続されると、充電専用接点(13)は凸部電極(52)には接続されず、充電器で乾電池(50)が充電されないようにしてなる携帯電気機器。
2. 放電端子(32)と充電端子(33)が一枚の金属板で、充電端子(33)がリング状で、このリング状の充電端子(33)の内側に弾性的に突出する放電端子(32)を配設している請求項１に記載される携帯電気機器。

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