JP2005123504A

JP2005123504A - 携帯電子機器用充放電器

Info

Publication number: JP2005123504A
Application number: JP2003359044A
Authority: JP
Inventors: Masao Ishizu; 雅勇石津
Original assignee: TRY KK; Mitsukoshi System KK
Current assignee: TRY KK; Mitsukoshi System KK
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】外出先等に持ち運び易いコンパクトな形状で、軽量であり、さらに、容易に大量生産を行うことの可能な携帯電子機器用充放電器を提供することを目的とする。
【解決手段】電気エネルギを蓄える外装缶を有さない電気二重層コンデンサ部２と、電圧電流制御部３とを、同一ケース１内に内蔵する。さらに、ケース１の外周部１ｂに、電気二重層コンデンサ部２の充電量の残量を表示する表示部23を、付設した。また、ケース１は偏平弁当箱形状で、電力供給部から電力を入力する２極の入力端子板７，７が、ケース１の外周部１ｂに付設され、かつ、電気二重層コンデンサ部２に蓄えられた電気エネルギを電子機器25へ供給する出力コネクタ11が、電圧電流制御部３に取り付けられている。さらに、電気二重層コンデンサ部２の内部圧力の上昇分をケース１の外部へ放出するための上昇圧力逃がし手段26を、ケース１に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電子機器用充放電器に関するものである。

従来の充放電器は、陽極板と陰極板とが、極めて薄いセパレータを介して渦巻き状に巻き取られていて、短円柱形状の外装缶に収めたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１のものは、ニッケル・カドミウム蓄電池であるが、電気二重層コンデンサから成る充放電器も同様に短円柱形状の外装缶内に渦巻き状に陽極板と陰極板を積層状として、収納した構造であった。
特開平７−１８３０４８号公報

このように短円柱形状の従来の（充放電器としての）電気二重層コンデンサを、携帯に便利なように偏平弁当箱形状や直方体箱形状の外ケースに収納して使用されていた。従って、二重のケースを必要として、構造が複雑化すると共に、無駄な空隙が外ケースと内ケース（二重層コンデンサ外装缶）との間に形成されて容積が増加するといった問題があり、重量アップとコストアップの原因にもなっていた。また、出力電圧・出力電流の変動を制御する装置が組み込まれていないため、例えば外出先等で電子機器に接続する場合、別途で電圧電流制御装置を携帯する必要があり、外部への持ち運びに不便である。

そこで、本発明は、外出先等に持ち運び易いコンパクトな形状で、軽量であり、さらに、容易に大量生産を行うことの可能な携帯電子機器用充放電器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る携帯電子機器用充放電器は、電気エネルギを蓄える外装缶を有さない電気二重層コンデンサ部と、電圧電流制御部とを、同一ケース内に内蔵し、かつ、該ケースの外周部に、上記電気二重層コンデンサ部の充電量の残量を表示する表示部を、付設した。

また、ケースは偏平弁当箱形状で、電力供給部から電力を入力する２極の入力端子板が、上記ケースの外周部に付設され、かつ、上記電気二重層コンデンサ部に蓄えられた電気エネルギを電子機器へ供給する出力コネクタが、上記電圧電流制御部に取り付けられている。

さらに、上記電気二重層コンデンサ部の内部圧力の上昇分を上記ケースの外部へ放出するための上昇圧力逃がし手段を、上記ケースに設けた。
そして、上記上昇圧力逃がし手段は、上記ケース内に付設され上記電気二重層コンデンサ部をその他の電子部品と仕切る仕切板に形成された透孔と、通常時には上記透孔を塞ぐと共に上記圧力上昇時には上記透孔を開放状態にする弁球と、該弁球を上記透孔に弾発付勢して押圧するスプリング部材と、を有する。

本発明は、次のような著大な効果を奏する。
ケース内に無駄なスペースを作らずに、電気二重層コンデンサ部，電圧電流制御器等全てのセグメントを内蔵できて、ケースは一重で済み、軽量化と構造の簡素化を図り得る。そして、コンパクトな大きさ，形状に作製できるので、一体物の充放電器によって、予め電気エネルギを蓄え、その電気エネルギを一定の出力電圧にして、電子機器に供給できる。このように、充放電器を、カバンやバッグに入れて携帯して持ち運び易く、出先で必要な時に、いつでも電子機器に電気エネルギを供給することができて便利である。
さらに、表示部により、充電完了時点や、充電の必要な時期を、即座に確認でき、使い勝手がよく至便である。

また、電気二重層コンデンサ部を、ケース内にコンパクトに内蔵することができ、充放電器のコンパクト化を図ることができ、しかも、電力供給部へ差し込むだけで、簡便に充電できる。
さらに、出力コネクタにより、電子機器に、容易に電気エネルギを供給することができる。

また、ケース内に上昇圧力逃がし手段が備えられており、簡易な構造でありながら、内部圧力が所定値以上になれば、その上昇分を、自動的にケースの外部へ放出することができるので、ケースの破壊を防ぐことができる。さらに、放出完了後には、自動的に、電気二重層コンデンサ部の収納部を密封状態にでき、通常使用する際に、電解液が外部に漏れることがなく、好都合である。

以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図１，図２，図３に於て、本発明に係る充放電器10は、電気エネルギを蓄える裸状の───外装缶を有さない───電気二重層コンデンサ部２と、電気二重層コンデンサ部２からの出力電圧の変動を平準化して出力電圧として外部へ出力するための電圧電流制御器３とを、同一のケース１に（一体状に）内蔵し、かつ、ケース１の外周部１ｂに、電気二重層コンデンサ部２の充電の残量や、充電完了・充電必要状態等を表示する表示部23が、付設される。上記電圧電流制御器３としては、定電圧・定電流を出力するためのものであって、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びツェナーダイオード（ＩＣ）等から成る。

具体的には、ケース１は、前後方向細長の偏平弁当箱形状で、ケース１の前方部１ａは、左右の角部をアール状に弯曲形成されている。ケース１内の中空収納室41の（後述する仕切板27より）前方側41ｂには、電圧電流制御器３が配設され、電圧電流制御器３の前方は、出力側に相当する出力部18が形成されている。そして、開口凹部19が、ケース１の前方部１ａに形成されていて、携帯電話や電動髭剃器等の電子機器25に接続される出力コネクタ11が、開口凹部19に差し込まれ、（電圧電流制御器３の）出力部18に接続されている。あるいは、出力コネクタ11は、出力部18に接続・取外自在である。

従来のような外装缶を省略して、裸状の電気二重層コンデンサ部２は、複数の帯板状正電極板４…と、複数の帯板状負電極板５…とを、絶縁紙６…を間に挟んで交互に積層した偏平直方体形状である。なお、図２では理解し易いように、正負電極板４，５及び絶縁紙６の相互間に間隙を大きく描いているが、実際は、この間隙が生じないように積層されている。正電極板４…，負電極板５…，絶縁紙６…は、ケース１の中空収納室41の（仕切板27より）後方側41ａに於て、ケース１の底面に対して垂直状に、かつケース１の前後方向へ平行に配設されている。そして、接続板17が、全ての帯板状正電極板４…の端部に（共通に）接続してあり、別の接続板17が、全ての帯板状負電極板５…の端部に（共通に）接続している。

ケース１の前方寄りの左右側面には、電力を入力する細長帯板状の２極の入力端子板７，７が付設されている。正電極板４…の端部に付設した共通の接続板17が連結された入力端子板７が、正極側７ａであり、一方、負電極板５…の端部に付設した共通の接続板17が連結された入力端子板７が、負極側７ｂである。
なお、電気二重層コンデンサ部２と、電圧電流制御器３とは、仕切板27を貫通した配線にて電気的に接続されているが、図示省略する。

表示部23は、ＬＥＤ（発光ダイオード）や液晶表示板等を有し、入力端子板７と出力コネクタ11に接続された電流検出器，電圧検出器により、夫々に入力、放出される電流・電圧を検出し、演算回路で演算された数値を、表示部23で示すように構成されている。
図例では、表示部23は、ケース１の上面前方寄りに設けられているが、所望により、後方寄りや、側面部等に、位置を変更して設けるも自由である。

充放電器10は、高温場所に置かれた時や、充電中等に於て、電気二重層コンデンサ部２の内部の（後述する）電解液の温度上昇に伴い、圧力が上昇する。この内部圧力の上昇分をケース１の外部へ放出するための上昇圧力逃がし手段26が、ケース１に備えられる。

具体的には、電気二重層コンデンサ部２とその他の（電圧電流制御器３等の）電子部品とを（前後に）仕切る仕切板27が、ケース１内部に設けられている。そして、仕切板27の前方側には、受け板部材32が、仕切板27との間に空隙Ｓをもって配設される。即ち、仕切板27と、受け板部材32とは、短円筒状の空隙形成部材38を挾持しており、ねじ部材37を、受け板部材32に形成された孔部及び空隙形成部材38の孔部を通して、仕切板27に形成される雌ねじ孔に螺合する。
そして、上昇圧力逃がし手段26は、仕切板27を前後方向に貫通して形成された透孔28と、通常時には透孔28を塞ぐと共に圧力上昇時には透孔28を開放状態にする弁球29と、弁球29を透孔28に弾発付勢して押圧するスプリング部材30と、を有する。
さらに具体的に説明すると、透孔28の前方側は、テーパ状保持部28ａが形成され、弁球29は、保持部28ａに当接して透孔28の流路を塞ぐのを可能として、配設される。そして、スプリング部材30は、その一方側を受け板部材32の後ろ面に当接し、他方側を弁球29に当接して、配設される。

また、仕切板27には、電気二重層コンデンサ部２へ外部から電解液を供給するための注入口24が、ケース１の裏面側から透孔28にかけて貫通して、形成されている。そして、注入口24は、注入時に注入口24を開状態にすると共に通常時には閉状態にする注入口開閉手段36を、有する。
具体的には、注入口24は、透孔28寄りに形成されている小径部24Ａと、ケース１の裏面側寄りに形成され孔部34を有するボルト部材35に螺合される雌ねじ部24Ｃと、小径部24Ａと雌ねじ部24Ｃの中間部に形成される大径部24Ｂと、から成る。
そして、注入口開閉手段36は、ボルト部材35の孔部34の先端側34ａと、大径部24Ｂ内に保持され孔部34の先端側34ａに当接して孔部34を塞ぐことを可能とする弁球39と、大径部24Ｂ内に保持されると共に弁球39をボルト部材35に弾発付勢するスプリング部材40と、を有する。
弁球39の外径は、ボルト部材35の孔部34の内径よりも大きく設定される。
なお、注入口24の開口部は、ケース１の裏面側に形成されるに限定されず、設計変更自由であり、例えば、ケース１の上面側等に形成されてもよい。

図４は他の実施の形態を示す断面平面図で、図１，図２に図示した電気二重層コンデンサ部２との相違点は、正電極板４…，負電極板５…，絶縁紙６…が、ケース１の左右方向へ平行に配設されている点である。なお、この図４でも、理解し易いように、正負電極板４，５及び絶縁紙６の相互間に間隙を大きく描いているが、実際は、この間隙が生じないように積層されている。

ここで、電気二重層コンデンサ部２の製法の一例を説明すると、図５に示すように複数の正電極板４…の材料となるシート体４Ａと、複数の負電極板５…の材料となるシート体５Ａとを、絶縁紙６…の材料となるシート体６Ａを中間に挟んで交互に積層する。シート体４Ａ，５Ａ，６Ａは、いずれも十分に面積の大きいものである。そして、（図示省略の）切断機のカッター刃等で、切断線16のように切断すると、帯板状正電極板４…，帯板状負電極板５…，帯板状絶縁紙６…から成る偏平直方体形状の上記裸状の電気二重層コンデンサ部２が製造される。そして、図６に図示したように、電気二重層コンデンサ部２の正電極板４と負電極板５に、別々の接続板17，17を付設する。

図７，図８に示すように、ケース１は、カバン，バッグ等に入れて持ち運べる大きさで、例えば、長さ寸法Ｄを10cm乃至15cmに、幅寸法Ｗを４cm乃至７cmに、高さ寸法Ｈを２cm乃至４cmに設定する。なお、図７に２点鎖線にて示すように、このケース１は、上下に２分割構造として、合せ目22にて合体化して、（図１〜図４のように）中空収納室41を形成するのがよい。中空収納室41の後方側41ａに、電気二重層コンデンサ部２が配設されると共に、電解液が充填される。

図９は、図１，図２，図４，図７及び図８に図示した充放電器10に充電する電力供給部12を示す説明用の平面図である。電力供給部12に、充放電器10の前方部１ａが挿入される差込部12ａが形成されている。そして、差込部12ａの内部左右には、左右一対の電力供給端子板13，13が、挿入された充放電器10の入力端子板７，７に対応する位置に於て、内方へ弾発付勢するバネ15，15によって保持されている。電力供給端子板13，13は、充放電器10の幅寸法Ｗよりも狭く離間されていて、その先端部は、充放電器10の前方部１ａを挿入し易いように、拡開して形成されている。

図10は別の実施の形態を示す底面図で、図11は正面図である。図１，図２，図４，図７及び図８に図示した充放電器10との相違点は、ケース１の底面に、２極の左右一対の入力端子板７，７が付設されている点である。入力端子板７，７は、前後方向に細長の帯板状である。入力端子板７，７は、一方が正極側７ａで、他方が負極側７ｂである。

図12は、図10，図11に図示した充放電器10に充電する電力供給部12を示す説明用の正面図である。電力供給部12の正面に、充放電器10の前方部１ａが挿入される差込部12ａが凹設されている。そして、挿入された充放電器10の入力端子板７，７に対応する位置に於て、電力供給端子14，14が、上方へ弾発付勢するバネ15，15によって、差込部12ａの下方内部に形成された孔部から突出するよう保持されている。

図13は、横軸に時間Ｔを示し、縦軸に充放電器10から出力される電圧の関係を示したグラフ図である。電気二重層コンデンサ部２からの出力電圧は、２点鎖線にて示すＶ₁のように、出力開始時が最大で、時間Ｔの経過と共に急激に下がっていく。この出力電圧Ｖ₁が、電圧電流制御器３によって変動を制御され、出力電圧は、Ｖ₀に示したように、時間Ｔが経過しても、設定電圧電流値に保たれる。

次に、充放電器10の使用方法（作用）について説明する。図９に於て、充放電器10の前方部１ａを、電力供給部12の差込部12ａに挿入すると、弾発付勢するバネ15，15によって、左右一対の電力供給端子板13，13が、充放電器10の入力端子板７，７に確実に当接し、電気エネルギが、入力端子板７，７及び接続板17，17を介して、電気二重層コンデンサ部２へと供給される。ここで、電力供給端子板13，13の先端部が、拡開して形成されており、また、ケース１の前方部１ａは、左右の角部をアール状に弯曲形成されているので、充放電器10をスムースに差込可能である。なお、図例のケース１を設計変更して、電子機器に接続される出力コネクタ11を挿入する開口凹部19を、ケース１の後方部に形成して、電圧電流制御器３を有する出力部18を、ケース１の内部の後方に付設してもよい。

また、図12に於ても、充放電器10の前方部１ａを、電力供給部12の差込部12ａに挿入すると、上方へ弾発付勢するバネ15，15によって、電力供給端子14，14が、充放電器10の入力端子板７，７に確実に当接し、電気二重層コンデンサ部２が充電される。

充放電器10は、通常使用時には図３（ａ）の状態であるが、上記のように充電したり、高温場所に置かれて、電気二重層コンデンサ部２の内部で電解液の温度が上昇し圧力が上昇すると、圧力の上昇分が中空収納室41の後方側41ａから、矢印33のように、透孔28へ流れる。そして、上昇値が所定値以上になると、図３（ｂ）のように、圧力上昇で発生するガスが、弁球29を前方へ押して、中空収納室41の前方側41ｂへ流れ、ケース１の開口凹部19を通って、外部へ放出する。
そして、放出が完了すると、弁球29は、スプリング部材30により弾発付勢され、透孔28を塞ぎ、図３（ａ）に示す通常使用状態になる。

電気二重層コンデンサ部２（充放電器10）への充電が完了し、表示部23（図１参照）により、充電完了を確認したら、充放電器10を電力供給部12から外して、カバンやバッグに入れ、携帯して持ち運ばれる。そして、移動先で、携帯電話や電動髭剃器等の電子機器25に接続した出力コネクタ11を、充放電器10の出力部18に接続すると、充放電器10の電気二重層コンデンサ部２に蓄えられた電気エネルギが、電子機器25へと供給される。ここで、図13に於て説明したように、電子機器25へは、電圧電流制御器３によってＶ₀に示したように所定の設定電圧電流値に制御された一定の電圧電流が、長時間にわたり供給される。

ところで、充放電器10の製作に於て、電気二重層コンデンサ部２やその他の電子部品等全てのセグメントをケース１内にセット完了後、ケース１の注入口24に、（図示省略の）注入装置により電解液を注入する方法がある（図２〜図４及び図10参照）。すると、電解液が、ボルト部材35の孔部34を通り、弁球39をスプリング部材40に抗って押し上げ、大径部24Ｂ、小径部24Ａ、透孔28を経由して、電気二重層コンデンサ部２へと供給される（図３参照）。
上昇圧力逃がし手段26のスプリング部材30のばね定数は、注入口開閉手段36のスプリング部材40のばね定数よりも大きく設定されると共に、注入装置の注入圧力を受けても、弁球29が前方へ移動しないように、設定される。

また、充放電器10が長期間使用され、ガス放出により電解液が減少するのに対し、その都度、注入口24から電解液を補充するも自由である。
また、ケース１の形状は実施例に限定されず、設計変更可能で、ケース１に装飾を施したり、デザインすることで、充放電器10を携帯する楽しみを増やすことも可能である。

以上のように、電気エネルギを蓄える外装缶を有さない電気二重層コンデンサ部２と、電圧電流制御部３とを、同一ケース１内に内蔵し、かつ、ケース１の外周部１ｂに、電気二重層コンデンサ部２の充電量の残量を表示する表示部23を、付設しているので、ケース１内に無駄なスペースを作らずに、電気二重層コンデンサ部２，電圧電流制御器３等の部品を内蔵できる。そして、ケース１は一重で済み、軽量化と構造の簡素化を図り得る。そして、コンパクトな大きさ，形状に作製できるので、一体物の充放電器によって、予め電気エネルギを蓄え、その電気エネルギを一定の出力電圧にして、電子機器に供給できる。このように、充放電器を、カバンやバッグに入れて携帯して持ち運び易く、出先で必要な時に、いつでも電子機器に出力電圧を供給することができて便利である。
さらに、表示部23により、充電完了時点や、充電の必要な時期を、即座に確認でき、使い勝手がよく至便である。

また、ケース１は偏平弁当箱形状で、電力供給部12から電力を入力する２極の入力端子板７，７が、ケース１の外周部１ｂに付設され、かつ、電気二重層コンデンサ部２に蓄えられた電気エネルギを電子機器25へ供給する出力コネクタ11が、電圧電流制御部３に取り付けられているので、電気二重層コンデンサ部２を、ケース１内にコンパクトに内蔵することができ、充放電器10のコンパクト化を図ることができ、しかも、電力供給部12へ差し込むだけで、簡便に充電できる。
さらに、出力コネクタ11により、電子機器25に、容易に電気エネルギを供給することができる。

また、電気二重層コンデンサ部２の内部圧力の上昇分をケース１の外部へ放出するための上昇圧力逃がし手段26を、ケース１に設けているので、ケース１の破壊を防ぐことができる。

また、上昇圧力逃がし手段26は、ケース１内に付設され電気二重層コンデンサ部２をその他の電子部品と仕切る仕切板27に形成された透孔28と、通常時には透孔28を塞ぐと共に圧力上昇時には透孔28を開放状態にする弁球29と、弁球29を透孔28に弾発付勢して押圧するスプリング部材30と、を有するので、簡易な構造でありながら、内部圧力が所定値以上になれば、その上昇分を、自動的にケース１の外部へ放出することができる。さらに、放出完了後には、自動的に、電気二重層コンデンサ部２の収納部を密封状態にでき、通常使用する際に、電解液が外部に漏れることがなく、好都合である。

また、図１〜図４に示すように、充放電器10は、従来の外装缶を有さない───裸状の───電気二重層コンデンサ部２と、電圧電流制御器３とを、同一ケース１に内蔵したものであるので、一体物の充放電器10によって、予め電気エネルギを蓄え、その電気エネルギを一定の出力電圧にして、電子機器に供給できる。

さらに、図５に於て説明したように、正電極板４，負電極板５，絶縁紙６の材料となるシート体を何層にも積層し、切断機で切断するだけで、容易に本発明のような電気二重層コンデンサ部２を製造できるので、従来のように、コイル状に巻き付けていく等の手間が少なくなり、容易に大量生産できる。

また、入力端子板７，７が、図１，図２，図４，及び図７〜図９に示すように、ケース１の左右側面に付設されれば、図９にて説明した電力供給部12に差し込むだけで、容易に充電することができる。入力端子板７，７が、図10〜図12に示すように、ケース１の底面に付設されていても同様で、電力供給部12に差し込むだけで、容易に充電することができる。そして、ケース１は偏平弁当箱形状で、ケース１の前方部１ａは、左右の角部をアール状に弯曲形成されており、差し込む向き，方向を容易に分別できるので、電力供給部12に接続する際に、入力端子板７，７の正極側７ａと負極側７ｂを間違えることはない。また、端子が突状ではないので、持ち運ぶ際に邪魔にならない。

また、図２〜図４及び図10に於て、充放電器10は、注入口24及び注入口開閉手段36を有しており、ケース１内に電気二重層コンデンサ部２やその他の電子部品等全てのセグメントをセット完了後に、外部から電解液を注入できるので、短時間で多くの充放電器10を量産することができる。また、（上述したように）ガス放出による電解液が減少した場合にも、その都度、電解液を外部から容易に補充することができ、至便である。

本発明の携帯電子機器用充放電器の実施の一形態を示す斜視図である。一部断面平面図である。要部拡大断面側面図である。他の実施の形態を示す一部断面平面図である。裸状電気二重層コンデンサ部の製法の説明用斜視図である。裸状電気二重層コンデンサ部の斜視図である。携帯電子機器用充放電器の側面図である。正面図である。充放電器に充電する電力供給部を示す説明用の平面図である。別の実施の形態を示す底面図である。正面図である。充放電器に充電する電力供給部を示す説明用の正面図である。時間と、充放電器から出力される電圧の関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ケース
１ｂ外周部
２電気二重層コンデンサ部
３電圧電流制御器
７入力端子板
11 出力コネクタ
12 電力供給部
23 表示部
25 電子機器
26 上昇圧力逃がし手段
27 仕切板
28 透孔
29 弁球
30 スプリング部材

Claims

電気エネルギを蓄える外装缶を有さない電気二重層コンデンサ部（２）と、電圧電流制御部（３）とを、同一ケース（１）内に内蔵し、
かつ、該ケース（１）の外周部（１ｂ）に、上記電気二重層コンデンサ部（２）の充電量の残量を表示する表示部（23）を、付設したことを特徴とする携帯電子機器用充放電器。
ケース（１）は偏平弁当箱形状で、電力供給部（12）から電力を入力する２極の入力端子板（７)(７）が、上記ケース（１）の外周部（１ｂ）に付設され、かつ、上記電気二重層コンデンサ部（２）に蓄えられた電気エネルギを電子機器（25）へ供給する出力コネクタ（11）が、上記電圧電流制御部（３）に取り付けられている請求項１記載の携帯電子機器用充放電器。
上記電気二重層コンデンサ部（２）の内部圧力の上昇分を上記ケース（１）の外部へ放出するための上昇圧力逃がし手段（26）を、上記ケース（１）に設けた請求項１又は２記載の携帯電子機器用充放電器。
上記上昇圧力逃がし手段（26）は、上記ケース（１）内に付設され上記電気二重層コンデンサ部（２）をその他の電子部品と仕切る仕切板（27）に形成された透孔（28）と、通常時には上記透孔（28）を塞ぐと共に上記圧力上昇時には上記透孔（28）を開放状態にする弁球（29）と、該弁球（29）を上記透孔（28）に弾発付勢して押圧するスプリング部材（30）と、を有する請求項３記載の携帯電子機器用充放電器。