JP2003284250A - 電池コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池は、化学作業によって、１．５Ｖと約定
まっている。このため必要とする電圧は、電池を整数倍
用いる事によって獲得するが、電池数の多さによる大き
さが、必要とされるケースの大きさに合わなく成り得
る。又、電池の消耗と、負荷の変動も加わって、電圧は
低下し、誤作動も生じる。 【解決手段】 この用な場合、電池形状のケースに電圧
昇圧機能のコンバータが組み込まれてあり、そのケース
に電池をも内蔵されてあれば、この１ヶだけで、小電力
の場合、必要自在な電圧が、コンバータの調整によっ
て、電池の整数倍に限らず、得られる。当然、電池外付
けの場合でも、電池と形状が一致している為、電池ケー
スの中に、電池と共に組み込んで、昇圧自在の定電圧を
得られる電池となる。本発明コンバータと、電池と電池
ケースは、コンパクトに一体化した電池のようなもので
ある。旧来定型の電池形状にとらわれぬ特製のケースに
内蔵された、コンバータと電池、又は、コンバータのみ
の、本発明の電池コンバータの場合も、全く同じ事であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、市販の電池と同じ
電池形状ケースに，コンバータのみ、又はコンバータと
電池と共に内蔵し，電池形状なるが故に電池格納ケース
空間に納まって、連結する電池の数以上の電圧を、自在
に調整発生、定電圧化されると共に必要空間を小さくさ
せる。一方、旧来定型の電池形状でないケースに内蔵さ
れたコンバータ、及び電池の電源に於ても同じ機能を発
する。

【０００２】

【発明が解決しょうする課題】（イ）電池は化学作用に
よって、１．５Ｖ（充電電池１．２Ｖ）と、約定まって
いる。この為、必要とする電圧は、電池を整数倍用いる
事によって獲得する。この電池の数が、電池使用の機器
の大きさを規定する。この為、電流はさほど使わないの
に高目の電圧を必要とする時や、電子回路の殆どは、低
い目の電圧で良いのに、一ヶの部分のみが高目の電圧を
必要とする時は、この高目に合わせて電池数を使う。こ
の事が為に、ニーズに合わぬ大きさの機器と成る事も生
じている。 （ロ）又、電池の、消耗と、負荷の変動も加わって、電
圧は変動し、誤動作も生じる。 （ハ）この為、負荷機器の信頼性確保の為に（電池交換
のタイミングが不明も加わり）、電力が残る電池を交
換、廃棄する現実がある。資源のムダ使い、公害系・廃
棄物の余分な増大が、使用数の多い電池の世界でも生じ
ている。これらの電池使用電源の問題点解決の為に、 イ、 特別にスペースも取らず、逆に軽量化出来る。 ロ、取付加工、結線も要しない。 ハ、コストが非常に低く成る計算が成り立つ。 ニ、全ての電池電源に定電圧で使える。 ホ、最後まで最適状態（定電圧）で電池の電荷を使いつ
つ、消耗の限界前に検知出来る。このような、コンバー
タと電池が一体化出来る電源を目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】このような場合、電池形
状のケースに電圧昇圧機能のコンバータが組み込まれて
あり、そのケースに電池をも内蔵されてあり、図１の如
く回路構成が成されていれば、これ１ヶだけで、小電力
の場合は、必要自在な電圧が、コンバータの調整によっ
て、電池の整数倍に限らず得られる。又、電池形状のケ
ースに、コンバータのみ内蔵の電池形状コンバータの場
合は、電池と形状が一致している為、電池１ヶ、又は、
電力に合わせて、最低限の複数個の電池と、コンバータ
とが、最低限小さな電池ケースに納まって、電池数以
上、必要自在の定電圧が、コンバータの調整によって得
られる。当然、電圧の可変も固定も、可能である。この
為、電池使用機器は、電力に合わせて最低限、小形化出
来る。旧来定型の、電池形状のケースに取らわれぬ特製
のケースに内蔵された、コンバータ、及び電池の、一本
化電源の場合も、全て同じ事である。

【０００４】

【発明の実施形態】本発明の実施形態の根底を成すの
は、図１の太線によって示す、電池（７）とコンバータ
（６Ｂ）と、４つの端子（５Ｂ）（３Ａ）（１Ａ）（５
Ａ）の回路であるが、このコンバータ（６Ｂ）付属の可
変抵抗器（４）によって、必要電圧を自在に、定電圧で
得られる。固定でも良い。ブロック図で現わされるコン
バータ（６Ｂ）は、本発明の課題にとっては、昇圧回路
を必要とするが、必要によっては、昇圧・降圧・昇降
圧、いずれの回路でも使用出来る。

【０００５】この、図１の示す、ニ点鎖線内、コンバー
タ（６Ｂ）と、電池（７）共に、電池形状のケースに納
め、負荷と電源スイッチの結合状態を図２に示す。図２
の陽極出力端子（３）は、ビス・ナット構造で、ナット
（２）を付属させるビス形状の支柱で、端子表面と支柱
中心とは金属体でコンバータ回路陽極出力と連結させ
る。コンバータ回路陰極と結線されている陰極入力端子
面（１Ａ）と、ナット（２）で負荷機器陰極からの電線
類（１Ｂ）を狭みしめつけて連結する。これで電池ケー
スに納めれば、図２の如く、導体（３Ｂ）と、バネ（１
０）とに狭まれて、電源スイッチを通して小電力の幅内
の要望通りの昇圧定電圧化された電圧が、取り出され
る。

【０００６】図１に示す、ニ点鎖線内コンバータ（６
Ｂ）と電池（７）の回路を旧来定型の電池形状にとらわ
れぬ特製のケースに内蔵。コンバータの、陽極・陰極・
陽極出力の３つの端子を外部端子とする。この実施例を
図３に示す。

【０００７】「請求項３」記載のスイッチ回路（１４）
と、電流検知回路（１５）であるが、電池とコンバータ
を連結した時に、通常、それだけで待期電流が流れ、電
池電力が消耗する。これを禁止し、負荷体（１１）へコ
ンバータ出力電力を供給するタイミングを待期し続ける
為に、図４に示す如く、コンバータ（６Ｂ）と出力端子
（３Ａ）との間に電流検知回路（１５）を中継結線し、
この電流検知回路の負荷体導通検知信号を受けて、閉、
負荷体導通遮断検知信号を受けて、開、するスイッチ回
路（１４）を、コンバータの陽極線と、陽極端子（５
Ｂ）との間に、中継結線する。この図４回路全体を、電
池形状のケースに内蔵された実施形態が、図６・７、旧
来定型の電池形状のケースとらわれぬ特製ケースに内蔵
された実施形態が図８に示す如くである。図６・７・８
の実施形態共に、図５に示す如く、コンバータの陰極
は、電池陰極とケース（６Ｄ）内で連結され、コンバー
タの陰極端子（１Ａ）は、図６の実施形態では、電気上
絶縁され、図７・８の実施形態では、ケースの外形には
表れない。

【０００８】図１の、一点鎖線で示す如く、コンバー回
路のみを、電池形状のケースに内蔵し、その上で、電池
格納ケースの中に電池と共に格納して、連結一本化す
る。その回路構成は、図９に示し、その実施形態は、図
１０・図１１、に表す。

【０００９】上記実施形態を、図１０・１１・によって
説明すれば、電池陰極端子面と形状に於て相応する、陽
極入力端子面（５Ｂ）に、外部電池陽極は、圧接して連
結。電池陰極は、バネ状端子に圧接されて、負荷陰極に
連結する電源スイッチ（１３）からの導体に連結する。
本発明体で昇圧された定電圧は、陽極出力端子（３Ａ）
より負荷体（１１）へ連結。コンバータ電子回路体（６
Ｂ）の陰極は、陽極出力端子（３Ａ）の根本の陰極端子
（丸面状）（１Ａ）で内部連結。この陰極端子と、ナッ
ト（２）に狭み締め付けられた電線類（１Ｂ）が、負荷
体陰極に連結する。陽極出力端子（３Ａ）はビス状支柱
で、ナット（２）を付属し、支柱先端面と支柱内部は導
体で、コンバータ陽極出力に連結している。回路図・図
９と、回路相応する。

【００１０】実施例・図１０は、懐中電灯の構造断面正
面図。負荷体（１２）へ連結する電線類（１Ｂ）は、こ
の場合、バネ性を有す金属板。この場合、電池陰極に導
通するバネ性金属板に付着一体のスイッチ（１３）に押
され、負荷陰極（１Ｃ）に、電池陰極と共に３者圧接連
結する。この場合の負荷体（１２）は、白色発光ダイオ
ードＬＥＤで、発光の要す電圧は、通常３．６Ｖ。２ヶ
シリーズ連結すれば、約７．２Ｖ近辺を要す。本発明体
（６Ａ）の（４）で、電池・負荷に合わせて調整・発光
出来る、実施の好例である。

【００１１】実施例の図１１正面図は、外付電池２ヶシ
リーズ３Ｖを本発明体（６Ａ）に電源供給する。電池と
負荷との兼ね合い上・供給電源が大きければ、より良好
と成り、小電力の域に限らない。負荷と使用条件に合わ
せて、選定する。

【００１２】「請求項２」記載の、コンバータのみを、
電池形状のケースに内蔵し、その上で、電池格納ケース
に電池と共に内蔵して１本化する。その回路構成を図１
２に示し、その実施例を図１３に示す。そして電池陰極
とコンバータ陰極端子とは図１４に示す如く導体（１
Ｄ）によって圧接導通する。

【００１３】「請求項２」記載のコンバータのみを、旧
来定型の電池形状にとらわれぬ特製ケースに内蔵し、こ
のコンバータの陽極端子（５Ｂ）・陰極端子（１Ａ）・
出力端子（３Ａ）の、３つの端子を外付け端子とし、こ
の陽極端子（５Ｂ）に、電池（７）の陽極が連結し、電
池（７）陰極は、このコンバータの陰極端子（１Ａ）に
連結され、この陰極端子が共通陰極端子として、負荷体
陰極に向けられる。図１５の如くである。回路構成は、
図１２に示す。

【００１４】「請求項２」記載の、電流検知回路及びス
イッチ回路を備えたコンバータ回路の具体的実施例は、
図１６、図１７に示す如くである。

【００１５】

【発明の効果】本来、電池使用分野に、コンバータが使
用されるのは、特殊な必要不可欠の場合であり、通常は
積極的に使用を考えられる事も、現実に使用される事も
無い。それだけコストが高く、取り付ける空間も省スペ
ースの軽量化に逆行する。又、更に基板上に回路設計し
て、コストと空間と重さを背負ったとしても、コンバー
タのノイズ対策まで待たねばならない。特殊な必要不可
欠時に限って、コストとスペースと重さのリスクを背負
ってでも使用される。このリスクの前にはコンバータが
どんな効果が有っても、通常は使用は考えられなかっ
た。しかし、コンバータの為に、特別にスペースを用
意する事も、取付及び結線する事も無く、本来電池空間
のその中にコンバータのスペースを占め、結線も特別な
事も無く、電池まで内蔵可能。コストにおいては、
（１）電池使用機器の電源という事が、コンバータの使
用電力範囲が大きく限定され、その枠内に（２）形状を
電池形状に限定統一してしまい、（３）可変抵抗によっ
て、負荷体に定電圧で適応する。この事によって、極論
すれば、たった一種類の、コンバータ等電子回路が組み
込まれた、定型（単１、単２、単３、９Ｖ角電池等は世
界的規格品で、将来もその形状は変わらないだろう）の
電池形状のコンバータがあれば、特殊な例外は除いて、
その形状の世界の電池使用機器に使える可能性がある。
一種類の本発明の電池コンバータを量産しても、世界規
模ならはけて、極端にコストが下がる。コストが下がれ
は、使われてコストが下がる。重要な問題点がある。コ
ンバータ自体が電池電力を食うのである。この事も、旧
来電池電源にコンバータが使われなかった原因でもあろ
う。電池電源使用コンバータであるためには、高い変換
効率である事が必須条件である。本発明電池コンバータ
で、出力１Ｗから４Ｗで、不適当な条件下でなければ、
変換効率が９０％±２が、実現している。この電子回路
によるものである。ここまで高い変換効率なら、通常使
用限界値まで消耗した電池を、昇圧してでも、最適状態
（定電圧）で、コンバータ使用限界まで延長して、安く
使い得る可能性で出てくる。しかも、変換のタイミング
を失わない。コンバータの回路が、限界以前に何らかの
表示伝達が可能なのである。機器の信頼性も、電池の信
頼性も、使用者が信頼できる。懐中電灯での暗所作業、
洞窟、山、海、キャンプ時の夜間歩行。電池には交換の
タイミングを伝達する事はできない。そこに予期しなか
った電池切れ。低価格では済まない危険と、重大なミス
が現実に起き、体験している。この時の懐中電灯には、
ソフトスタートにより、スイッチＯＮごとに、２０倍に
もなるダッショ電流の電力と電球フィラメントの保護・
少しおさえた定電圧使用・交換タイミングの早期伝達、
そんな、懐中電灯の有無が、重大点となるだろう。交換
のタイミングも知れず、機器の信頼性、即ち、使用者か
らの信頼性を得るために、電力の残留する電池を大量に
放棄する遊戯場の現実である。変換効率９０パーセント
±２・ソフトスタート・過電流防止・少し押さえた電力
使用・電池電圧の低下早期伝達など、コンバータに付属
させる各種電子回路による電力制御によって、電荷残留
電池の放棄・公害の増大と資源のムダ使いをおさえ、コ
ンバータ利用限界まで延長して安く使える可能性は十分
ある。大切な効果になってくるだろう。電池電源用に使
われることもなかった電子回路を、定形、不定形にかか
わらず、電池形状にする事によって、電力単１機能の電
池と、電力制御の電子回路とが、並存一体と成り、この
事によって、電子回路の特性をことごとく活用でき、し
かも、電子回路の進歩は早く、改良変化がローコストで
非常にし易く、電池電源に於て、不可能を可能にする。
「並存出来た電子回路」、全て、この事に起因する効果
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成される全実施態様を貫く基本電源
回路を、太線で示す。破線は、電源検知回路とスイッチ
回路の位置のみを示す．１点鎖線内は、コンバータのみ
内蔵、２点鎖線内は、電池をも内蔵する電池コンバータ
一体回路を示す。

【図２】図１の２点鎖線内回路の、実施例・電池形状ケ
ース型の内部一部露出斜視図と負荷体（１１）との結合
回路。

【図３】図１の２点鎖線内回路の実施例・旧来定型の電
池形状にとらわれぬケース型の内部一部露出斜視図。

【図４】電流検知回路（１５）と、スイッチ回路（１
４）を付属したコンバータと電池を連結した「請求項
２」記載の、電池コンバータ回路。

【図５】図４記載の回路構成全体を、電池形状ケース又
は、旧来定形の電池形状にとらわれぬ特製ケースに内蔵
される事を表す回路図。

【図６】図５の、２点鎖線内回路全体を、丸型の電池形
状ケースの中に内蔵した本発明実施例。内部一部露出斜
視図。

【図７】図５の回路２点鎖線内全体内蔵の、角型の、電
池形状ケース型、実施例の、内部一部露出斜視図。

【図８】図５の２点鎖線内回路全体を、旧来定形の電池
形状にとらわれぬ特製ケースの中に内蔵した本発明実施
例の内部一部露出斜視図。

【図９】図１の１点鎖線内コンバータ回路のみを、電池
形状ケースに内蔵する事を表して、電池及び負荷体全体
との関係を表す回路図。

【図１０】本発明の電池コンバータを実施する懐中電灯
の構造断面正面図。

【図１１】図９表示回路の電池２個外付けの本発明実施
正面図。

【図１２】「請求項５」記載の実施様態の回路図。

【図１３】図１２に示す回路の１点鎖線内コンバータ回
路のみを、電池形状ケースに内蔵され、電池と共に電池
格納ケースで連結した本発明実施正面図。電池陰極と、
コンバータ陰極は、導体１Ｄで圧接導通。

【図１４】電池陰極とコンバータ陰極端子とを連結する
導体１Ｄと，圧接導通構成図。

【図１５】図１２に示す点線内コンバータ回路のみを、
旧来定型の電池形状にとらわれぬ特製ケースに内蔵さ
れ、このコンバータの陽極端子・陰極端子・出力陽極端
子の３つの端子を外付け端子として備えた本発明電池コ
ンバータの斜視図。

【図１６】「請求項２」記載のスイッチ回路及び、電流
検知回路の、具体的実施例１。

【図１７】「請求項２」記載の具体的回路実施例２

【符号の説明】

１Ａ コンバータ回路と連結する陰極端子。 １Ｂ 負荷陰極につながる電線類。 １Ｃ 負荷陰極。負荷体陰極に導通する導体。 １Ｄ 電池陰極と、コンバータ陰極端子とを連結する導
体。 図１５に於いては、バネ性導体。 ２ （１Ａ）の陰極面に電線類（１Ｂ）を狭み、締め
付ける、ナット。 ３Ａ 昇圧された陽極出力端子。実施例図２・１０・１
１・１３・１４の場合は、ナット（２）を付属する、ビ
ス支柱形状、支柱先端面と支柱中心部は、コンバータ回
路陽極と、導通する金属体。支柱の外部表面は絶縁体。 ３Ｂ ３Ａと負荷とを結び付ける導体。 ４ 本発明のコンバータ出力電圧を可変する可変抵抗
器。 ５Ａ 内蔵電池の陰極に連らなる陰極端子。 ５Ｂ 電池非内蔵型本発明電池コンバータの陽極端子。 ６Ａ 本発明のコンバータ全体を表す。電池内蔵・非内
蔵共通。 ６Ｂ コンバータ電子回路体。 ６Ｄ 本発明のコンバータの外面ケース。本コンバータ
構成の全ユニットを納め、固定し、支える。電池形状ケ
ース、旧来定型の電池形状にとらわれぬ特製のケースと
もに（６Ｄ）を符す。。 ７ 電池。全図面内全電池の共通符合。２ヶでも、７
を連記。 ８ 電池ケース全体を示す。 ９ 電池陰極に導通する、金属導体。 １０ 電池陰極面と連結されるバネ、及び、バネ性金属
板類。 １１ 本発明コンバータに連結する負荷体。 １２ 白色ＬＥＤ（３．６Ｖ）と電流制限抵抗入りのラ
ンプ口金。 １３ 電源スイッチ。 １４ スイッチ回路。 １５ 電流検知回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 正和 京都市東山区渋谷通り本町東入る北棟梁町 317番地 Ｆターム(参考） 5G003 DA16 GB04 5H040 AA02 AA38 AS11 AT01 AT02 AY03 AY04 DD02 DD05 GG03 GG06 5H730 AA15 AS04 BB02 BB14 DD02 EE02 ZZ01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】旧来定型の電池（単１、２、３、４、
   ５、及び９Ｖ角型及びその他の電池）及び、機器対応
   の特殊電池（、共、充電式（二次電池）非充電式
   （一次電池）を含む） 上記、の電池の外形状と、類似の外形状をしたケー
   スの内に、（イ）電池と、コンバータ（直流電圧変換
   器、コンバータ名で統一する。）両方共が組み込まれて
   いる、又は、（ロ）コンバータのみが組み込まれてい
   る、これらを特徴とする、「電池コンバータ」
2. 【請求項２】上記コンバータ（６Ｂ）の出力線と陽極出
   力端子（３Ａ）の間に、「電流検知回路」（１５）を中
   継結線し、この電流検知回路の信号を受けて、開・閉す
   る「スイッチ回路」（１４）を、上記コンバータの陽極
   ＶＤＤと陽極入力端子（５Ｂ）との間に、中継結線する
   コンバータを特徴とする「請求項１」記載の電池コンバ
   ータ。
3. 【請求項３】「請求項２」記載のコンバータ（６Ｂ）
   と、電池が、電池形状のケース、又は、旧来定型の電池
   形状にとらわれぬ特製のケースに内蔵され、このコンバ
   ータの陰極は、内蔵されるケースの中で、電池陰極と連
   結し、コンバータの陰極端子は端子としては、このケー
   スの外形には無く、陰陽２極外部２端子外部形状を特徴
   とする「請求項２」及び「請求項１」記載の、電池コン
   バータ。
4. 【請求項４】「請求項１」記載のコンバータのみを、電
   池形状のケースに、内蔵し、その上で、電池を格納する
   電池ケースの中に電池と共に格納して、連結一本化する
   事を特徴とする、「請求項１」記載の、電池コンバー
   タ。
5. 【請求項５】「請求項２」記載のコンバータのみを、電
   池形状のケースに内蔵し、その上で、電池を格納する電
   池ケースに電池と共に格納して、連結一本化する事を特
   徴とする「請求項２」及び「請求項１」記載の、電池コ
   ンバータ。
6. 【請求項６】「請求項２」記載のコンバータのみを、旧
   来定型の電池形状のケースにとらわれぬ特製のケースに
   内蔵し、このコンバータの陽極端子・陰極端子・陽極出
   力端子の３つの端子を外付け端子として備え、この陽極
   端子に電池陽極が連結し、電池陰極は、このコンバータ
   の陰極端子に連結され、この陰極端子が共通陰極端子に
   成る事を特徴とする、「請求項２」及び「請求項１」記
   載の電池コンバータ。