JP2008537471A - 改良された端子を備えた懐中電灯用充電器 - Google Patents

Abstract

懐中電灯を保持し、懐中電灯の充電端子に電気的に接続するための改良された端子を備えた充電器を提供する。この充電器は、懐中電灯のヘッドを受ける領域と、懐中電灯の円筒部を受ける領域とを備えている。端子は、円筒部を受ける領域の近傍に配設されている。端子は湾曲可能でかつ、変形して懐中電灯の充電端子に拡がって当接する部分を備えているので、充電端子に電気的に接続しつつも、定位置に懐中電灯を保持して、懐中電灯に収容された再充電可能電池に電気エネルギーを供給する。

Description

本発明の分野は、懐中電灯用充電器である。より詳細には、本発明は、懐中電灯に収容された充電可能なエネルギー源を充電するための懐中電灯用充電器に関する。

再充電可能電池を収容する電気装置は、長年にわたって人気を得ている。典型的には、再充電可能電池の電気的充電が空になった場合には、ユーザはその電池の種類やサイズを合わせるために特に設計された充電器で再充電するために、電気装置から電池を取り外す。

上述した典型的な充電器と比べた改良点は、電気装置から電池を取り外す必要がなく、電池を充電する装置であるということである。そのような充電器は、ここで参照することにより取り入れられたアンソニ、マグリカによる米国特許第4,388,673号の中で詳述されている。この特許は、充電装置の端子を有する電気端子内に配置されるように構成された環状フランジ及び環状端子を備えた懐中電灯について詳述している。この充電装置は、懐中電灯を充電器に保持するための弓形フランジに案内されるスプリングを備えている。別個の充電接続ポイントは、懐中電灯の環状フランジ及び環状端子と電気的に接続するように構成されている。電気装置内に収容された充電電池はこの態様でなされるが、電気を充電するための別の手段は、続けて詳述する。

従って、改良された懐中電灯用充電器を提供することが本発明の目的である。

発明の概要

本発明の第１形態において、充電器は懐中電灯に収容された充電可能なエネルギー源を電気的に充電するように構成されている。充電器は、懐中電灯を受ける支持部と、持ち運び可能なエネルギー源を、電気端子を介して充電しつつも、懐中電灯の充電端子と当接して、その支持部に懐中電灯を保持するように構成された電気端子とを備えている。電気端子は、導電体の細長いストリップから形成されたスプリング端子であってもよい。スプリング端子は、その端部に湾曲スプリングを有する変形可能なＣ型クリップを備えることができる。充電器は、第１の時間間隔の間に充電可能なエネルギー源に一定電流を流し、第２の時間間隔の間に充電可能なエネルギー源に一定電圧をかけるために、電気端子に接続される充電回路を備えてもよい。

本発明の第２態様において、充電器はオープンキャビティを規定する湾曲面を有する受入れ部を備えている。充電器はまた、受入れ部内の懐中電灯と当接するように受入れ部のキャビティに向かって付勢され、懐中電灯の充電端子と当接して充電端子にエネルギーを導くのに適した少なくとも１部分を有する湾曲可能導電体を備えている。受入れ部のオープンキャビティは、長手方向に延びてもよい。湾曲可能導電体は、変形可能なＣ型クリップを備えたスプリング端子であってもよい。

本発明の第３形態において、充電器は懐中電灯の一部を受ける複数の領域を有する受け台を備えている。充電器はまた、懐中電灯の充電端子と電気的に接続して、受け台に懐中電灯を保持するように構成された端子を備えている。端子は、湾曲可能導電体の細長いストリップから形成された変形可能なスプリングであり、細長いストリップの個々の端部は折り畳まれて、湾曲スプリングを構成している。個々の湾曲スプリングは、受け台に懐中電灯を保持する。

従って、本発明の目的は懐中電灯を保持して、懐中電灯に収容された再充電可能なエネルギー源を充電するための改良された端子を備えた充電器を提供することである。

他の目的及び特徴は、添付図面と併せて得られる以下の詳述から明らかになるであろう。しかし、図面は図示するだけの目的のために提供されており、本発明の限定を規定する意図はない。

図面の中で、複数の図面を通じて同じ参照番号は同じ要素を示している。

図面を詳細に参照すると、図１に示すように、懐中電灯１０が充電器２０上に置かれている。懐中電灯１０は、充電可能なまたは再充電可能なエネルギー源（図示せず）を収容している。充電可能なエネルギー源は、再充電可能電池、高容量の記憶装置であるコンデンサ、または他の適するエネルギー源であってもよい。好適には、充電可能なエネルギー源とは再充電可能電池である。懐中電灯１０は、ヘッド１２と、円筒部１４と、第１充電端子１６と、第２充電端子１８とを備えている。第１及び第２充電端子１６、１８は再充電可能電池に接続されている。第１及び第２充電端子１６、１８は環状であり、懐中電灯１０の円筒部１４の周りを延在している。しかし、円筒部の周りを延在しない別のタイプの充電端子も使用し得る。

充電器２０は、図１に示すように、懐中電灯１０の少なくとも１部分を受けるように構成されている。図２を参照すると、充電器２０は、支持部２２と、第１電気端子２４と、第２電気端子２６とを備えている。好適な実施形態においては、充電器２０の支持部２２は、ヘッド部２８と、基礎アセンブリ３０とを備えている。ヘッド部２８は、懐中電灯１０のヘッド１２を受けるように構成されており、ヘッド収容域３４とフランジ３６とを備えている。ヘッド収容域３４は、湾曲面によって規定されたオープンキャビティである。図示された実施形態において、ヘッド収容域３４は全体的に懐中電灯１０のヘッド１２の形に合致する形状に形成されている。フランジ３６は、ヘッド収容域３４の前端に配設されており、懐中電灯１０を位置決めする。

図２〜４を参照すると、基礎アセンブリ３０がヘッド部２８に隣接して配設されている。基礎アセンブリ３０は、上基部３２と下基部３３とを備え、第１及び第２電気端子２４、２６と、発光ダイオード（ＬＥＤ）表示部３８と、充電回路６２（図示せず）とを有する。上基部３２は、１つの円筒部収容域４２と、２つの内部スロット４４ａ、４４ｂと、４つの開口部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄとを備えている。円筒部収容域４２は、懐中電灯１０の円筒部１４の少なくとも１部分を受けるように構成されている。好適な実施形態においては、容器収容域４２は、長手方向に延びる湾曲面によって規定されたオープンキャビティである。個々の内部スロット４４ａ、４４ｂはそれぞれ、第１及び第２電気端子２４、２６を収容するように構成されている。内部スロット４４ａ、４４ｂは、互いに平行に配置されていて、それぞれが２カ所において円筒部収容域４２を貫通して、４つの開口部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを規定している。図３を参照すると、第１電気端子２４は、内部スロット４４ａ内に嵌り、開口部４６ａ、４６ｂを貫通して延びている。第２電気端子２６は、内部スロット４４ｂ内に嵌り、開口部４６ｃ、４６ｄを貫通して延びている。

個々の第１及び第２電気端子２４、２６は、充電器２０に懐中電灯１０を保持する機能と、懐中電灯１０に収容された再充電可能電池にエネルギーを導くという２つの機能を備えている。好適な実施形態において、第１及び第２電気端子２４、２６は、同一の特徴を有し、スロット４４ａ、４４ｂも同一の特徴を有する。従って、以下に示す第１電気端子２４及びスロット４４ａの説明はそれぞれ、第２電気端子２６及びスロット４４ｂにも当てはまる。しかし、ここで特に留意すべきことは、ここに説明した本発明を実行するにあたって、電気端子２４と２６を、または内部スロット４４ａと４４ｂを区別する必要はない、ということである。

図４を参照すると、第１電気端子２４は、変形可能なＣ型クリップ部４８と、円形端部５２ａ、５２ｂと、湾曲スプリング５４ａ、５４ｂとを備えている。Ｃ型クリップ部４８は、内部スロット４４ａ内に嵌り、懐中電灯１０の第１充電端子１６に当接するようにサイズが決められている。第１電気端子２４の個々の端部は、円筒部収容域４２により規定されるキャビティの方に曲がるように形成され、そこから円筒部収容域４２から離れる方向に折り曲げられて、円形端部５２ａ、５２ｂと湾曲スプリング５４ａ、５４ｂを規定している。

好適な実施形態においては、第１電気端子２４は、例えばりん青銅（phosphor bronze）ないしは他の適する素材等、導電体の細長いストリップからなる。

更に図４を参照すると、内部スロット４４ａは、第１電気端子２４を収容するように構成され、キャビティ５６と側壁５８ａ、５８ｂとを備えている。第１電気端子４２のＣ型クリップ部４８は、キャビティ５６内に嵌り、円形端部５２ａ、５２ｂは、それぞれ開口部４６ａ、４６ｂを貫通して延びている。湾曲スプリング５４ａ、５４ｂは、それぞれ、側壁５８ａ、５８ｂに当接している。下基部３３は上基部３２に固定されており、更に第１電気端子２４をスロット４４ａ内に収容している。

図５を参照すると、懐中電灯１０は、開口部４６ａ、４６ｂを貫通して互いの方に延びる円形端部５２ａ、５２ｂの上方から、充電器２０に設置される。懐中電灯１０に十分な下方への力を加えることによって、円形端部５２ａ、５２ｂは互いから離れるように変形して、湾曲スプリング５４ａ、５４ｂが圧縮される。懐中電灯１０が更に下方に動かされて円筒部収容域４２に達すると、湾曲スプリング５４ａ、５４ｂは円形端部５２ａ、５２ｂを互いに近づくように押し戻して、支持部２２に懐中電灯１０を保持、ないしは固定する。ヘッド収容域３４の形状により、懐中電灯１０のヘッド１２はヘッド収容域３４の中に案内される。ヘッド部２８のフランジ３６は、充電器２０に対して懐中電灯１０が軸方向前方に移動することを防ぐ。ヘッド収容域３４に対する第１電気端子２４の相対位置を適切に配置することによって、第１電気端子２４は、懐中電灯１０の第１充電端子１６と電気的に接続するように位置合わせされる。充電器２０から懐中電灯１０を取り外すために、ユーザが上方に力を加えるとＣ型クリップ部４８が拡がり、円形端部５２ａ、５２ｂは互いに離れる方向に移動する。

湾曲スプリング５４ａ、５４ｂからの固定力ないしは保持力は、第１電気端子２４と第１充電端子１６との間の接続をより強める。また、懐中電灯を繰り返し設置/取り外しする間の懐中電灯１０と第１電気端子２４との間の摩擦作用は、電気端子２４に発生し得る酸化物、または他の外部からの物質を有効に取り除き、電気的接続をより強化する。

第２電気端子２６は、充電器のヘッド収容域３４と相対的に配置されて、懐中電灯１０の第２充電端子１８と位置決めされ当接する。第２電気端子２６を、第１電気端子２４に関して上述したのと同じ態様で構成し配置すると、懐中電灯１０を所定の位置に保持する充電器２０の能力が高まる。

ここに開示した電気端子２４、２６はそれぞれ、一組の湾曲スプリングを有するが、本発明は、スプリングの特定の形または特定の数に限定されない。例えば１つのスプリングが、懐中電灯を保持し懐中電灯の充電端子との電気的な接続を維持する十分な力を与えるように構成されてもよい。また、スプリングは、懐中電灯の充電端子と電気的に接続しつつも、保持力を作用するように適切に抑制されたコイルスプリングであってもよい。しかし、ここで開示した２つの湾曲スプリングであれば、好適に、充電器２０に懐中電灯１０を保持するためのバランスのよい、効果的な手段を提供する。

また、ここに開示した充電器の形態は、それぞれが開口部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄから部分的に突き出て延びる第１及び第２電気端子２４、２６を備えているが、本発明はそのような構成に限定されない。本発明はいずれの開口部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄもなく、かつ完全にむき出しにされ円筒部収容域４２の上部に配置された１つないしは両方の電気端子を備えて実施してもよい。しかし、ここで開示したように内部のキャビティ内に配設された変形可能な電気端子を備えることは、懐中電灯の充電端子に電気的に接続しつつ、充電器に懐中電灯１０を効果的に保持するしっかりと収容された端子を提供する。

このように、第１及び第２電気端子２４、２６が提供されており、この第１及び第２電気端子２４、２６が、第１及び第２充電端子１６、１８と接続して、充電器２０に懐中電灯１０を保持する。充電回路６２は、再充電可能電池の充電工程を制御する。充電工程は、固定されたまたは可変期間に一定電流を流し、続いて固定されたまたは可変期間に一定電圧をかけることから構成される。好適な実施形態において、充電回路６２は、過渡電圧（transition voltage）に達するまで再充電可能電池に一定の充電電流を供給する。一旦、過渡電圧に達すると、充電電流が徐々に減りゼロになるまで、一定の電圧が再充電可能電池にかけられる。リチウムイオンの再充電可能電池にとって、過渡電圧は典型的には、セルあたり４.２ボルトである。

図６を参照すると、充電回路６２は、集積回路６４と、ＭＯＳＦＥＴ６６（metal oxide semiconductor field effect transistor）と、電流検知抵抗６８と、赤色ＬＥＤ７２と、緑色ＬＥＤ７４と、電源投入部７６とを備えている。集積回路６４は、ＭＯＳＦＥＴ６６に接続されて、直流電源から懐中電灯１０内の再充電可能電池へのエネルギーの流れを制御する。電流検知抵抗６８を使用して、集積回路６４は、再充電可能電池への電流の流れ、及び再充電可能電池の電圧レベルをモニターすることができる。この情報に基づいて、集積回路６４は、ＭＯＳＦＥＴ６６を制御し、上述のように好適な充電アルゴリズムを実行し、管理することができる。

充電回路６２を、電源投入部７６を介して、いずれかの適当な電源ソースに電気的に接続するができる。例えば、電源投入部７６は、電気コイルを介して直流電源アダプタに接続されてもよい。

集積回路６４はまた、赤色ＬＥＤ７２と緑色ＬＥＤ７４とに接続されて、充電状況を視覚的に表示する。好適な実施形態においては、赤色ＬＥＤ７２が作動するとユーザに充電が進行中であることを示し、緑色ＬＥＤ７４が作動すると充電が完了したことを示す。更に、懐中電灯１０が充電器２０に設置されていなければ、緑色ＬＥＤ７４が作動して、充電器２０の充電準備ができていることを示す。

好適な充電回路６２は、充電工程を管理するための集積回路６４を備えているが、マイクロプロセッサないしはマイクロコンピュータ等、他の適する装置も使用し得る。同様に、トランジスタないしは他の適する電源制御装置を、ＭＯＳＦＥＴの代わりに使用し得る。

また、図示された充電回路６２は、２つの電気端子２４、２６に接続されているが、充電回路６２は例えば、懐中電灯１０内のエネルギー源の種類やセルの数に関する情報を受け取るための第３の電気端子に接続するように構成されてもよい。そのような情報は、適切な充電アルゴリズムを選択し、適用するために使用することができる。この第３の電気端子は、充電過程中の充電情報を受け取ってモニタリングするために使用されてもよい。そのような実施形態において、第３の電気端子は、好ましくは、第１及び第２電気端子に関して上述したのと同じ態様で構成される。図７に示すように、第３の電気端子は、第１及び第２電気端子２４、２６と平行に配置されてもよい。

更に、リチウムイオンの再充電可能電池を上に説明しているが、本発明において懐中電灯１０に収容される再充電可能電池の種類は限定されない。ニッケルカドミウム電池やニッケルメタルハイブリッド電池、シールド鉛酸蓄電池、または他の適する化学的性質を有する電源等、他の再充電可能な電源も使用し得る。選択された再充電可能な電源を効果的に充電するのに最も適する充電アルゴリズムは、集積回路６４、または他の適する管理装置によって管理されてもよい。

好適な実施形態においては、充電回路６２は回路基盤上にある。回路基盤は、基礎アセンブリ３０内に収容され、第１及び第２電気端子２４、２６に電気的に接続されている。赤色及び緑色ＬＥＤ７２、７４は、ＬＥＤ表示がユーザに見えるようにＬＥＤ表示部３８の近傍に配設することができる。

このように、改良された端子を有する新規な充電器が、図示され詳述されている。もちろん、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、種々の変形が可能である。それゆえ本発明は、以下に述べるクレームや、それらの均等物以外のものに限定されるべきではない。

本発明に係る懐中電灯と充電器の上面図。 図１の充電器の斜視図。 図１の充電器の上面図。 図３の４ー４線に沿った充電器の横断面図。 図１の５ー５線に沿った懐中電灯及び充電器の横断面図。 図１の充電器の充電回路の回路図。 本発明に係る充電器の別例の斜視図。

Claims (27)

1. 懐中電灯内に収容された充電可能なエネルギー源を電気的に充電する充電器であって、
   懐中電灯を受ける支持部と、
   支持部に保持された第１電気端子であって、懐中電灯上の第１充電端子と当接し、第１電気端子を介して持ち運び可能なエネルギー源が充電されている間、支持部に懐中電灯を保持する第１電気端子と、
   を備えた充電器。
2. 前記支持部が、
   懐中電灯の円筒部を受ける第１収容域と、
   懐中電灯のヘッドを受ける第２収容域と、
   を備えた、請求項１記載の充電器。
3. 前記第１電気端子は、支持部の第１収容域に配設された、請求項２記載の充電器。
4. 前記第２収容域は、懐中電灯のヘッドの形に全体的に一致する形の表面を備えた、請求項２記載の充電器。
5. 前記第１電気端子は、導電体の細長いストリップから形成されたスプリング端子である、請求項１記載の充電器。
6. 前記スプリング端子は、支持部に懐中電灯を取り外し可能に保持する変形可能なＣ型クリップを備えた、請求項５記載の充電器。
7. 前記スプリング端子は更に、Ｃ型クリップの第１及び第２端部から延びる第１及び第２湾曲スプリング部をそれぞれ備え、該第１及び第２湾曲スプリング部は互いに近づく方向に第１及び第２端部を付勢する、請求項６記載の充電器。
8. 前記Ｃ型クリップの端部を折り畳んで湾曲スプリングを構成している、請求項６記載の充電器。
9. 前記充電器は更に、
   支持部に保持され、懐中電灯上の第２充電端子と当接する第２電気端子を備え、
   該第２電気端子は、支持部に懐中電灯を取り外し可能に保持する変形可能なＣ型クリップ部位を有するスプリング端子である、請求項５記載の充電器。
10. 前記充電器は更に、
    第１電気端子に接続された充電回路を備え、
    該充電回路は、第１の時間間隔の間に充電可能なエネルギー源に一定電流を流し、第２の時間間隔の間に充電可能なエネルギー源に一定電圧をかける、請求項１記載の充電器。
11. 前記充電回路は、集積回路を備えた、請求項１０記載の充電器。
12. 懐中電灯のための充電器であって、
    オープンキャビティを規定する湾曲面を有する受入れ部と、
    該受入れ部に保持され、湾曲面近傍に配設された第１湾曲可能導電体であって、該第１湾曲可能導電体の少なくとも１部分が、受入れ部内に懐中電灯を位置決めするように受入れ部のキャビティに向かって付勢されており、懐中電灯上の充電端子と当接して該充電端子にエネルギーを導くのに適した第１湾曲可能導電体と、
    を備えた充電器。
13. 前記受入れ部のオープンキャビティが長手方向に延びている、請求項１２記載の充電器。
14. 前記第１湾曲可能導電体は、導電体の細長いストリップから形成されたスプリング端子である、請求項１２記載の充電器。
15. 前記スプリング端子は、受入れ部に懐中電灯を取り外し可能に保持する変形可能なＣ型クリップを備えた、請求項１４記載の充電器。
16. 前記スプリング端子は更に、Ｃ型クリップの第１及び第２端部から延びる第１及び第２湾曲スプリング部をそれぞれ備え、該第１及び第２湾曲スプリング部は互いに近づく方向に第１及び第２端部を付勢する、請求項１５記載の充電器。
17. 前記Ｃ型クリップの端部を折り畳んで湾曲スプリングを構成している、請求項１５記載の充電器。
18. 前記第１湾曲可能導電体は、２カ所で受入れ部のキャビティに向かって付勢されている、請求項１２記載の充電器。
19. 前記第１湾曲可能導電体は、青銅製である、請求項１２記載の充電器。
20. 前記充電器が更に、受入れ部に保持された第２湾曲可能導電体を備えた、請求項１２記載の充電器。
21. 充電器であって、
    第１領域と、該第１領域に隣接する第２領域とを有する受け台であって、第１領域は懐中電灯の第１部位を受け、第２領域は懐中電灯の第２部位を受ける受け台と、
    該受け台の第１領域近傍に配設された端子であって、該端子は懐中電灯の充電端子に電気的に接続して受け台に懐中電灯を保持し、端子は、導電体の細長いストリップから形成された変形可能なスプリングであり、細長いストリップの個々の端部は折り畳んで、懐中電灯を受け台に保持する個々の湾曲スプリングを構成する端子と、
    を備えた充電器。
22. 前記懐中電灯の第２部位は、懐中電灯のヘッドである、請求項２１記載の充電器。
23. 前記受け台の第１領域は、全体的に円筒の半分によって規定されている、請求項２１記載の充電器。
24. 前記受け台の第１領域はキャビティを備え、湾曲スプリングが受け台のキャビティに向かって付勢されている、請求項２１記載の充電器。
25. 前記端子は、懐中電灯内に収容された持ち運び可能なエネルギー源を充電するために、懐中電灯の充電端子に電気的に接続された、請求項２１記載の充電器。
26. 前記端子は、青銅製である、請求項２１記載の充電器。
27. 充電器であって、
    充電可能なエネルギー源を収容する懐中電灯を受ける受入れ手段と、
    該受入れ手段に懐中電灯を保持して、懐中電灯内に収容された充電可能なエネルギー源を充電する手段と、
    を備えた充電器。

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