JP5046869B2 - コードレスアンカ - Google Patents

Description

本発明は、電池で加温されるコードレスアンカに関する。

商用電源で使用されるアンカは、電源コードをコンセントに接続して使用される。このアンカは、使用するときに電源コードが邪魔になる。とくに、病院などで使用されるときには、電源コードが邪魔になる。この欠点を解消するアンカとして、蓄熱材を内蔵するコードレスアンカが開発されている。（特許文献１参照）

この特許文献に記載されるコードレスアンカは、ヒーターで蓄熱材を加熱し、コードを外した状態では蓄熱材に蓄える熱で加温する。このコードレスアンカは、蓄熱材に蓄える熱を放熱して加温するので、長時間にわたって一定の温度に保持するのが難しく、使用するにしたがって温度が低下する。蓄熱材を多くして、温度の低下を少なくできるが、蓄熱材の使用量を多くすると、全体が重くなって便利に使用できなくなる欠点がある。

温度が次第に低下する欠点は、電池でヒーターを加熱する構造で解消できる。電池で加温する懐炉は開発されている（特許文献２参照）。この懐炉は、ケースに電池を内蔵し、電池でヒーターを加熱する。この懐炉は、充電式の電池と、電池に通電されて発熱するヒーターを有するヒーター回路と、ヒーター回路を収納するケースとを備える。この懐炉は、円筒形電池を平行に並べてケースに収納して、ケースに内蔵するヒーターに通電して発熱する。

アンカは、懐炉と使用される状態が異なることから放熱プレートを大きくしている。大きい放熱プレートは、全体を均一に、適温に加温するのが難しい。小さい放熱プレートの懐炉は、ひとつのヒーターで均一に加温できるが、大きな放熱プレートは、ひとつのヒーターで全体を均一に加温できない。この弊害は、放熱プレートに複数のヒーターを固定して解消できる。ただ、複数のヒーターを理想的な状態で放熱プレートに固定するのは難しい。とくに、金属板を湾曲する形状として大きくしている放熱プレートに複数のヒーターを理想的な熱結合状態で固定するのは極めて難しい。さらに、プラスチック製のケースに湾曲形状の放熱プレートを固定しているアンカは、各々のヒーターを湾曲する放熱プレートの内面に熱結合する状態で配置して組み立てるのに手間がかかる。各々のヒーターを理想的な状態で熱結合しながら、ヒーターのリード線を配線するからである。
実用新案登録第３０９２９１４号公報 特開平１１−７０１３７号公報

本発明は、このような欠点を解決することを目的として開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池でもって長い時間にわたって快適な温度に加温でき、しかも複数のヒーターを放熱プレートに理想的な状態で熱結合するように配置しながら、簡単かつ容易に組み立てして製造コストを低減できるコードレスアンカを提供することにある。

本発明のコードレスアンカは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
コードレスアンカは、ケース２と、このケース２内の収納部５に内蔵してなる充電できる電池１と、この電池１から供給される電力で発熱する発熱体３と、ケース２の表面に固定されて発熱体３で加温される金属板からなる放熱プレート４とを備える。放熱プレート４は、中央凸に湾曲している。ケース２は、放熱プレート４を上面に固定している上ケース２Ｂと、この上ケース２Ｂの下方開口部を閉塞している下ケース２Ａとからなり、上ケース２Ｂと下ケース２Ａを連結して内部に閉鎖空間の収納部５を設けている。ケース２の収納部５には、複数の発熱体３を連結している回路基板７と電池１を配置している。さらに、上ケース２Ｂは、放熱プレート４の内面であって、回路基板７と放熱プレート４との間に支持プレート３０を設けている。この支持プレート３０は、発熱体３を案内する貫通孔３３を設けている。支持プレート３０の貫通孔３３に発熱体３を配設して、発熱体３を放熱プレート４の内面に熱結合している。さらに、各々の発熱体３は、弾性体５８を介して回路基板７に連結している。各々の発熱体３は、弾性体５８を介して湾曲する放熱プレート４の内面に弾性的に押圧されて熱結合している。

本発明の請求項２のコードレスアンカは、発熱体３を複数の弾性体５８でバランスして、放熱プレート４の内面に弾性的に押圧している。

本発明の請求項３のコードレスアンカは、弾性体５８を、発熱体３を回路基板７に電気接続するリード板８としている。

本発明の請求項４のコードレスアンカは、回路基板７に、発熱体３の外周を囲む筒状の絶縁ホルダー９を固定しており、この絶縁ホルダー９は、発熱体３を放熱プレート４に向かって移動自在に内側に案内している。

さらに、本発明の請求項５のコードレスアンカは、発熱体３をＰＴＣヒーター３Ａとしている。さらにまた、本発明の請求項６のコードレスアンカは、放熱プレート４の温度をコントロールする温度センサ１３を備え、この温度センサ１３が発熱体３の温度を検出している。

さらに、本発明の請求項７のコードレスアンカは、支持プレート３０が、放熱プレート４の外周縁に沿うリング溝３８を備えている。さらにまた、本発明の請求項８のコードレスアンカは、支持プレート３０に設けたリング溝３８に接着剤５７を配置して、放熱プレート４を支持プレート３０に接着して固定している。

本発明のコードレスアンカは、電池でもって長い時間にわたって放熱プレートを快適な温度に加温しながら、複数の発熱体を放熱プレートに理想的な状態で熱結合するように配置でき、しかも、簡単かつ容易に組み立てして製造コストを低減できる特徴がある。それは、本発明のコードレスアンカが、中央凸に湾曲する放熱プレートを上面に固定している上ケースと、この上ケースの下方開口部を閉塞している下ケースとでケースを構成して、このケースの内部に閉鎖空間の収納部を設けて、収納部に複数の発熱体を連結している回路基板と電池を配置し、さらに、上ケースには、放熱プレートの内面であって、回路基板と放熱プレートとの間に支持プレートを設け、この支持プレートには、発熱体を案内する貫通孔を設けており、この貫通孔に発熱体を配設して、発熱体が放熱プレートの内面に熱結合し、さらに、各々の発熱体を弾性体を介して回路基板に連結して、各々の発熱体を弾性体でもって湾曲する放熱プレートの内面に弾性的に押圧して熱結合しているからである。とくに、この構造のコードレスアンカは、発熱体を放熱プレートの内面に固定するのではなく、発熱体を回路基板に連結して、これを電池に接続して組立ユニットとし、組立ユニットを収納部に収納して能率よく組み立てできる。すなわち、回路基板をケースに配置した後、放熱プレートに固定している発熱体と回路基板とをリード線で接続する必要がない。発熱体は回路基板に連結され、発熱体と回路基板に一体構造として上ケースに組み込んで、各々の発熱体を放熱プレートに熱結合できる。しかも、湾曲する放熱プレートの内面に各々の発熱体を弾性体で押圧して理想的な状態で熱結合できる。このため、放熱プレートと回路基板をケースに組み込みした後に、発熱体と回路基板を配線して接続する必要がない。したがって、能率よく安価に製造しながら各々の発熱体を放熱プレートに理想的な状態で熱結合できる。

さらに、本発明の請求項２のコードレスアンカは、発熱体を、複数の弾性体でバランスして、放熱プレートの内面に弾性的に押圧しているので、大きい放熱プレートであっても、各々の発熱体を放熱プレートの内面に確実に熱結合させて、放熱プレート全体を均一に、しかも適温に加温できる。

また、本発明の請求項３のコードレスアンカは、弾性体を、弾性変形するリード板とする。このコードレスアンカは、弾性変形するリード板を介して発熱体を放熱プレートの内面に弾性的に押圧している。この構造は、発熱体を回路基板に電気接続して電流を供給するリード板でもって、発熱体を放熱プレートに押圧するので、発熱体を放熱プレートに押圧するバネなどを設ける必要がない。

さらにまた、本発明の請求項４のコードレスアンカは、回路基板に、発熱体の外周を囲む筒状の絶縁ホルダーを固定している。この絶縁ホルダーは、発熱体を放熱プレートに向かって移動自在に内側に案内している。この構造は、発熱体を回路基板の定位置に配置しながら、放熱プレートの内面に押圧して熱結合できる。

また、本発明の請求項６のコードレスアンカは、放熱プレートの温度をコントロールする温度センサが発熱体の温度を検出する。この構造は、温度センサが発熱体の温度を制御して、放熱プレートの温度をコントロールするので、発熱体が異常な温度に上昇するのを防止して安全性を向上できる。

さらに、本発明の請求項７のコードレスアンカは、支持プレートが、放熱プレートの外周縁に沿うリング溝を備えているので、コードレスアンカに水がかかった場合等に、放熱プレートと支持プレートの間から浸入する水をリング溝に溜めて、それ以上の内部への浸入を有効に防止できる。

さらにまた、本発明の請求項８のコードレスアンカは、リング溝に接着剤を配置して、放熱プレートを支持プレートに接着して固定しているので、放熱プレートの外周部を支持プレートにしっかりと固定して、放熱プレートの内面に押圧状態で配置される複数の発熱体を安定して放熱プレートに接触させて熱結合できる特徴がある。また、放熱プレートを上ケースに対して水密に閉塞させて、防水構造とすることができる。

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コードレスアンカを例示するものであって、本発明はコードレスアンカを以下のものに特定しない。

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」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。

図１ないし図１１に示すコードレスアンカは、ケース２と、このケース２内の収納部５に内蔵してなる充電できる電池１と、この電池１から供給される電力で発熱する発熱体３と、ケース２の表面に固定されて発熱体３で加温される放熱プレート４とを備える。さらに、図のコードレスアンカは、電池１を充電する充電回路４５と、電池１から発熱体３に供給する電力をコントロールする制御回路４０とを実装する回路基板６をケース２に内蔵している。ここで、コードレスアンカは、電池を内蔵する電気加温器である。

ケース２は、図３の分解斜視図に示すように、金属板からなる放熱プレート４の内面に支持プレート３０を設けている。さらに、図４の断面図に示すように、この支持プレート３０に対向するように支持プレート３０から離して表面プレート２０を設けて、支持プレート３０と表面プレート２０との間を収納部５としている。さらに、支持プレート３０と表面プレート２０との外周部は周壁部３１、２１で連結して、内部を閉鎖空間の収納部５としている。

さらに、ケース２は、図３と図４に示すように、支持プレート３０と表面プレート２０との中間に、放熱プレート４と表面プレート２０に対向する姿勢で中間補強プレート１０を配置している。また、この中間補強プレート１０と表面プレート２０との間には、表面プレート２０に連結している箱形支持リブ２２を設けて、この箱形支持リブ２２でもって、中間補強プレート１０を表面プレート２０側に支持している。また、支持プレート３０は、図４の断面図と、図６の下側から見た分解斜視図に示すように、その内面に、中間補強プレート１０に向かって突出する支持リブ３２を連結して設けている。支持プレート３０は、この支持リブ３２を介して中間補強プレート１０に支持される。

図１と図２の斜視図に示すケース２は、全体の平面形状を四角形として、そのコーナー部と各辺を湾曲形状とし、内部に電池１と発熱体３を収納する厚さとしている。ケース２はプラスチック製で、電池１を内蔵する下ケース２Ａと、放熱プレート４を固定している上ケース２Ｂとを別々に成形して、外周縁で連結している。

下ケース２Ａは、表面プレート２０の外周部を上向きに湾曲して上ケース２Ｂに連結する周壁部２１としている。下ケース２Ａは、図７の斜視図に示すように、表面プレート２０の内面に突出して箱形支持リブ２２を一体的に成形して設けている。箱形支持リブ２２は、中間補強プレート１０を支持すると共に、内部に電池１を収納している。図の下ケース２Ａは、表面プレート２０の長手方向に細長い四角形の箱形支持リブ２２を設けている。箱形支持リブ２２は、表面プレート２０のほぼ両端まで伸びる長さであって、その幅を表面プレート２０の約半分として、表面プレート２０の中央部分を含む領域に設けている。下ケース２Ａは、箱形支持リブ２２の横に制御回路４０などを実装するメイン回路基板６を配置しているので、箱形支持リブ２２は、メイン回路基板側に突出する幅を狭く、反対側に突出する幅を広くして、表面プレート２０の広い面積に設けている。箱形支持リブ２２のメイン回路基板側の側壁リブ２２Ａは、所定の間隔で平行に配置してなる２列リブ構造として、２列のリブを所定の間隔の横連結リブ２２Ｂで連結している。メイン回路基板６と反対側の側壁リブ２２Ａは、箱形支持リブ２２に収納する電池１に接続するリード板１９を外部に引き出すために、リード板１９の引き出し隙間２３を設けている。図の箱形支持リブ２２は、表面プレート２０の中央部に近いメイン回路基板側の側壁リブ２２Ａを２列リブ構造として、２列リブを連結する複数の板状壁を設けて、耐荷重を大きくしている。このため、その反対側の側壁リブ２２Ａにリード板１９の引き出し隙間２３を設けながら、上面に固定される中間補強プレート１０を十分な強度で支持できる。さらに、図の箱形支持リブ２２は、電池１を複数のブロック、図において３ブロックに区画して収納することから、箱形支持リブ２２を複数の中間支持リブ２２Ｃで区画し、中間支持リブ２２Ｃによっても中間補強プレート１０の耐荷重を大きくしている。また、中間支持リブ２２Ｃは、電池１を複数のブロックを区画することから、電池１の熱暴走が隣に誘発されるのを阻止する作用もある。

さらに、下ケース２Ａは、箱形支持リブ２２の上に中間補強プレート１０を固定するための連結ボス２４を一体的に成形して設けている。連結ボス２４は、箱形支持リブ２２の側面に連結され、図の下ケース２Ａにあっては、箱形支持リブ２２の外側に連結して設けられる。この連結ボス２４は、中間補強プレート１０を貫通する止ネジ１５がねじ込まれて、中間補強プレート１０を箱形支持リブ２２の上面に固定する。

中間補強プレート１０は、プラスチックを板状に成形して制作される。この中間補強プレート１０は、図８の斜視図に示すように、箱形支持リブ２２の上面開口部をカバーできるように、その外形を箱形支持リブ２２の外形以上に大きくして、箱形支持リブ２２の上面に固定される。図の中間補強プレート１０は、電池１を冷却するための放熱孔１１を設けている。放熱孔１１は、各々のブロックの電池１を冷却するために、各々のブロックに開口している。図の中間補強プレート１０は、各々のブロックにふたつの放熱孔１１を開口している。さらに、図の中間補強プレート１０は、外周から突出して、複数の突出片１２を設けている。各々突出片１２は、下ケース２Ａに配線されるリード線１８などが上に移動するのを阻止して、定位置に配置する。さらに、図７と図８に示す下ケース２Ａは、リード線１９を挟着して定位置に配置する一対の挟着リブ２６を一体的に成形して設けている。挟着リブ２６で挟着され、さらに、突出片１２で上からカバーされるリード線１９は、下ケース２Ａの定位置に配置される。

さらに、下ケース２Ａは、図３と図５に示すように、中間補強プレート１０の上に、発熱体３を連結している回路基板７を固定している。また、下ケース２Ａは、図２に示すように、底面に凹部２７を設けて、凹部２７にスイッチ１７を設けている。ケース２の底面の凹部２７に設けたスイッチ１７は、使用するときに、誤操作されることがない。スイッチ１７が凹部２７の操作できない位置に配置されるからである。凹部２７には、電源スイッチと、発熱体３の供給電力をコントロールして、放熱プレート４の温度を調整する強、弱の切換スイッチを設けている。例えば、凹部２７に３つの押圧スイッチを設けるなら、以下のように動作させることができる。第１のスイッチは、押圧動作により、切／入、強、弱とを切り替え、第２のスイッチは、押圧動作により、所定の時間により、自動で切れるタイマをオンオフさせ、第３のスイッチは、押圧動作により、電池１の残量に対応した表示をオンオフさせることができる。

上ケース２Ｂは、支持プレート３０の上面に放熱プレート４を固定して、放熱プレート４をケース２の上表面に配置している。上ケース２Ｂは、支持プレート３０の周囲に湾曲する周壁部３１を設ける形状にプラスチックを成形している。上ケース２Ｂは、周壁部３１の表面から放熱プレート４を突出させないように、放熱プレート４の厚さに相当して、支持プレート３０を周壁部３１から下がる段差部３４としている。上ケース２Ｂは、放熱プレート４が上面のほぼ全面をカバーするように、支持プレート３０の周囲に幅の狭い周壁部３１を設けている。

上ケース２Ｂの支持プレート３０は、放熱プレート４を裏面から支持する。したがって、上ケース２Ｂは、図６の斜視図に示すように、支持プレート３０の内面に、中間補強プレート１０に向かって突出する支持リブ３２を一体的に成形して設けている。支持プレート３０は、この支持リブ３２を介して中間補強プレート１０に支持される。支持リブ３２は、その下端が中間補強プレート１０に接触する長さとしている。図の上ケース２Ｂは、内面に突出して複数の支持リブ３２を設けており、各々の支持リブ３２を介して支持プレート３０の中間部分を中間補強プレート１０に支持している。さらに、図６の上ケース２Ｂは、下ケース２Ａに連結する複数の連結リブ３５を外周部分に設けている。連結リブ３５は、支持プレート３０と周壁部３１との境界部分にあって、所定の間隔で複数個を設けている。図の上ケース２Ｂは、１０個の連結リブ３５を設けている。連結リブ３５は、プラスチック製の上ケース２Ｂに一体的に成形して設けられる。上ケース２Ｂの連結リブ３５と対向する位置に、下ケース２Ａの内面にも突出して連結リブ２５を設けている。下ケース２Ａの連結リブ２５と上ケース２Ｂの連結リブ３５は、互いに先端を接触させる長さに成形される。下ケース２Ａの連結リブ２５は、中心に止ネジ１６を挿通する貫通孔２５Ａを設けている。この貫通孔２５Ａに挿入される止ネジ１６が、上ケース２Ｂの連結リブ３５にねじ込まれて、上ケース２Ｂと下ケース２Ａが連結される。

さらに、上ケース２Ｂの支持プレート３０は、発熱体３を案内する貫通孔３３を開口して設けている。この支持プレート３０は、発熱体３を連結している回路基板７を内側に配設する状態で、貫通孔３３に発熱体３を案内して、発熱体３の発熱部を内側から外側に露出させる。貫通孔３３から露出する発熱体３の発熱部を放熱プレート４の内面に接触させて、発熱体３を放熱プレート４の内面に熱結合させている。貫通孔３３は、発熱体３の発熱部の外形よりも大きくして、ここに発熱体３の発熱部を配置できるようにしている。図に示すコードレスアンカは、６個の発熱体３を備えているので、支持プレート３０には、６個の貫通孔３３を設けている。支持プレート３０は、貫通孔３３に配置される発熱体３で、放熱プレート４を内面から均一に加温できるように、複数の貫通孔３３を所定の間隔で開口している。発熱体３を連結している回路基板７は、貫通孔３３に発熱体３を案内する状態で、支持プレート３０の内面の定位置に連結して固定される。支持プレート３０は、回路基板７を定位置に連結するために、複数の係止片３６を内面に突出して設けている。係止片３６は先端に係止フックを備え、この係止フックを回路基板７の外周縁に係止して回路基板７を定位置に連結している。以上のケース２は、上ケース２Ｂを下ケース２Ａに固定して、上ケース２Ｂに固定している放熱プレート４の下に、発熱体３を熱結合状態で配置している。放熱プレート４は、発熱体３で加温される。

電池１は、複数の素電池１Ａを直列と並列に接続している。素電池１Ａを直列に接続して出力電圧を高く、並列に接続して電流容量を大きくしている。素電池１Ａは、充電できる電池であるニッケル水素電池である。ただ、素電池には、リチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる電池も使用できる。図のコードレスアンカは、素電池１Ａを単三タイプの円筒形電池としている。複数の円筒形電池は、３ブロックに分割され、各々のブロックには３本の円筒形電池を平行に並べて、全体で９本の素電池１Ａをケース２に収納している。ただし、図示しないが、各々のブロックに４本の電池を収納して全体を１２本として、放熱プレートの加温時間を長くできる。この場合、上述の図７等に開示されるように、メイン回路基板側の側壁リブを２列リブ構造に代わって１列リブ構造として、電池を収納するスペースを増加させることができる。

発熱体３は、平面状のＰＴＣヒーター３Ａが使用される。図のコードレスアンカは、複数のＰＴＣヒーター３Ａ、図５と図１０において、６個のＰＴＣヒーター３Ａを配設して、大きい放熱プレート４を均一に加温する。ただし、発熱体には、平面状のＰＴＣヒーター以外に、トランジスターの発熱を利用したものや、抵抗体等のヒーターが利用できる。平面状のＰＴＣヒーター３Ａからなる発熱体３は、略円板形であって、放熱プレート４の下面に密着して熱結合される。発熱体３であるＰＴＣヒーター３Ａは、通電されて温度が設定温度まで上昇すると、電気抵抗が急激に大きくなって実質的には電流が遮断される。したがって、ＰＴＣヒーター３Ａは、自己で温度を設定温度以下にコントロールする機能があり、温度を制御する制御回路を使用しないで、最高温度を設定温度よりも低くできる。ただ、ＰＴＣヒーターは、通電する電流をコントロールして温度を制御することもできる。

ＰＴＣヒーター３Ａは、その両面に、銀メッキされた電極が形成されており、その表面に、金属板であるリード板８が押圧した状態で接触することで、電力が供給される。リード板８は、回路基板７に電気接続されている。複数のＰＴＣヒーター３Ａは、絶縁ホルダー９を介して定位置に配置している。

発熱体３であるＰＴＣヒーター３Ａが回路基板７に固定される構造を図１０の分解斜視図に示す。図において、６個のＰＴＣヒーター３Ａは、２枚の回路基板７に分割して、それぞれ３個ずつ固定している。各々の発熱体３は、弾性体５８を介して回路基板７に連結している。各々の発熱体３は、弾性体５８に弾性的に押圧されて、湾曲する放熱プレート４の内面に接触して熱結合している。図に示す弾性体５８は、弾性変形するリード板８である。すなわち、図に示す発熱体３は、弾性変形するリード板８を介して回路基板７に連結している。弾性変形するリード板８は、リン青銅などの導電性と弾性のある金属板で、発熱体３を放熱プレート４の内面に弾性的に押圧して、発熱体３を放熱プレート４の内面に広い面積で接触させて、理想的な状態で熱結合する。図に示すコードレスアンカは、支持プレート３０の貫通孔３３に配置される６個のＰＴＣヒーター３Ａを、各々独立して弾性体５８でもって放熱プレート４の内面に押圧状態で接触させている。この構造は、複数の弾性体５８でバランスして、複数の発熱体３を理想的に放熱プレート４に熱結合できる。とくに、放熱プレート４は、板状であって、ゆるやかに湾曲している形状をしているが、発熱体３は、弾性的に放熱プレート４の内面に押圧されるので、複数の発熱体３を、放熱プレート４に密着あるいは隙間を少なくして配置することができる（図４参照）。

図の発熱体３は、発熱体３の下面に接触する第１のリード板８Ａと、上面に接触する第２のリード板８Ｂとを接触させている。第１のリード板８Ａは、発熱体３を載せる部分を発熱体３と同じ外形の円盤状としている。円盤状の外周の複数カ所、図において３カ所には、複数の弾性アーム８ａを突出する形状で設けている。この弾性アーム８ａは、先端を回路基板７に連結して、円盤状の部分を弾性的に押し上げている。すなわち、第１のリード板８Ａは、弾性アーム８ａでもって、円盤状の上に載せる発熱体３を回路基板７から離れる方向に弾性的に押し上げて、発熱体３を放熱プレート４の内面に向かって弾性的に押し付けて、放熱プレート４に熱結合している。複数の発熱体３は、リード板８を介して独立して放熱プレート４の内面に弾性的に押圧される。したがって、この構造は、各々の発熱体３を理想的な状態で放熱プレート４の内面に熱結合できる特徴がある。第２のリード板８Ｂは、発熱体３の上面に接触する部分を円盤状として、その外周から回路基板６に連結する連結アーム８ｂを突出させている。連結アーム８ｂは、第１のリード板８Ａの弾性アーム８ａでもって、発熱体３を介して押し上げられる円盤部が上下に移動できるように、変形自在な長さとしている。連結アーム８ｂは、回路基板７にハンダ付けなどの方法で接続されて、発熱体３の上面に通電する。さらに、図に示す第２のリード板８Ｂは、円盤部の外周であって連結アーム８ｂと対向する位置にガイドアーム８ｃを突出させている。このガイドアーム８ｃは下向きに折曲されて、折曲片を回路基板７を貫通して、あるいは切欠して設けているガイド部７ｂに往復運動できるように挿通している。この構造の第２のリード板８Ｂは、放熱プレート４と発熱体３との間に挟着されて、発熱体３の上面に通電する。

さらに、図１０の回路基板７は、発熱体３の外周を囲む筒状の絶縁ホルダー９を固定している。絶縁ホルダー９は、嵌着構造で回路基板６の定位置に連結される。嵌着構造は、絶縁ホルダー９は下面に嵌着凸部９ａを設けて、この嵌着凸部９ａを挿入する嵌着部７ａを回路基板７に設け、嵌着凸部９ａを嵌着部７ａに入れて、絶縁ホルダー９を回路基板７の定位置に連結する。絶縁ホルダー９は、その内側に発熱体３を配設して、発熱体３が上下に移動できるように、すなわち、弾性変形するリード板８を介して発熱体３が放熱プレート４に向かって移動できるリング状にプラスチック等の絶縁材を成形している。さらに、図９に示すように、この絶縁ホルダー９は、その外形を支持プレート３０の貫通孔３３よりも小さくして、支持プレート３０の貫通孔３３に案内している。この構造は、発熱体３を放熱プレート４に向かって移動できる状態で回路基板７に連結しながら、発熱体３を放熱プレート４の内面に配置できる。このため、各々の発熱体３を理想的な状態で放熱プレート４の内面に熱結合できる。

さらに、図１０に示す回路基板７は、発熱体３の温度を検出して、放熱プレート４の温度をコントロールする温度センサ１３を備えている。図１０に示す回路基板７は、四隅に配置されるＰＴＣヒーター３Ａの温度を検出できるように、各回路基板７の両端部に各々２個ずつ、合計で４個の温度センサ１３を配設している。図１０に示す回路基板７は、図において発熱体３の下面側に温度センサ１３を配置して、第１のリード板８Ａに接触させている。図の温度センサ１３は、第１のリード板８Ａに接触させているが、温度センサは、ＰＴＣヒーターの表面に、直接に接触させることも、あるいは第２のリード板に接触させることもできる。

さらに、図に示す回路基板７は、温度センサ１３を第１のリード板８Ａに押圧状態で接触させるために、温度センサ１３をＰＴＣヒーター３Ａに向かって押圧する押圧部材１４を固定している。図に示す押圧部材１４はゴム状弾性体またはプラスチック発泡体で、温度センサ１３を第１のリード板８Ａに向かって弾性的に押圧して、ＰＴＣヒーター３Ａの温度を第１のリード板８Ａを介して正確かつ速やかに検出できるようにしている。さらに、この押圧部材１４は、ＰＴＣヒーター３Ａを、放熱プレート４の内面に向かって押圧する弾性体に併用することもできる。すなわち、押圧部材１４は、温度センサ１３を、第１のリード板８Ａを介してＰＴＣヒーター３Ａに押圧すると共に、ＰＴＣヒーター３Ａを第２のリード板８Ｂを介して放熱プレート４の内面に押圧して、ＰＴＣヒーター３Ａを湾曲する放熱プレート４の内面に弾性的に押圧させることができる。押圧部材を弾性体とするコードレスアンカは、弾性変形するリード板を使用することなく、押圧部材の弾性力で発熱体を放熱プレートの内面に弾性的に押圧して熱結合させることもできる。

放熱プレート４は、アルミニウムや銅等の熱伝導の優れた金属板で製作される。図４の放熱プレート４は、中央部が突出するように、わずかに湾曲する形状に成形している。放熱プレート４は、支持プレート３０の上面であって、上ケース２Ｂの上面に設けた段差部３４に嵌合するように、上ケース２Ｂに連結して固定される。図４と図６に示す放熱プレート４は、中心部の内面に、内側に突出するネジ部５５を固定している。この放熱プレート４は、このネジ部５５を、上ケース２Ｂの支持プレート３０の中心部に開口した連結孔３７に挿通する状態で、ネジ部５５の先端にナット５６がねじ込まれて支持プレート３０に固定される。この構造は、中央凸に湾曲する放熱プレート４の中心部を、しっかりと支持プレート３０に固定できる。

さらに、図４の放熱プレート４は、外周部の内面を、接着剤５７を介して支持プレート３０の上面に固定している。図に示す上ケース２Ｂは、支持プレート３０の上面に、放熱プレート４の外周縁に沿うリング溝３８を設けており、このリング溝３８に接着剤５７を塗布している。図に示す上ケース２Ｂは、複数列である３列のリング溝３８を互いに平行に設けており、放熱プレート４の外周部の内面と、支持プレート３０の上面とを、水密構造として固定している。３列に設けられるリング溝３８は、例えば、真ん中に位置するリング溝３８に接着剤５７を塗布して、放熱プレート４を固定することで、真ん中のリング溝３８からはみ出した接着剤５７が、内側のリング溝３８と外側のリング溝３８に広がって入り込み、適量の接着剤５７を配置できることになる。図４の支持プレートは、３列のリング溝３８のうち、外側のリング溝３８を、内側と真ん中のリング溝３８よりも、幅を広く、また、深く成形している。このように、広くて深いリング溝３８は、真ん中のリング溝３８からはみ出した接着剤５７を確実に収容して、余剰な接着剤５７が上ケース２Ｂの表面にあふれ出して外観を悪くするのを有効に防止できる。さらに、外側のリング溝３８は、図４に示すように、放熱プレート４の外周縁を嵌入して、上ケース２Ｂの表面から突出しないように保持している。

リング溝３８に塗布する接着剤５７には、たとえば、シリコンボンドが使用できる。ただ、接着剤には、金属板である放熱プレート４を、プラスチック製の上ケース２Ｂに水密に接着できる他の全てのものが使用できる。ここで、放熱プレート４は、上ケース２Ｂに対して水密に閉塞されているが、完全に水の浸入を防止することは必ずしも必要でなく、水の浸入を阻害できるようにすることで、本実施例を防水構造とすることができる。本実施例においては、放熱プレート４を設け、上ケース２Ｂに支持プレート３０を設けているので、発熱体３及びこれらを案内する貫通孔３３に、水が浸入するのを阻止できる。また、接着剤を配置しない場合であっても、放熱プレートの外周縁に沿って、リング状の溝であるリング溝を設けているので、不所望にもアンカに水がかかった場合でも、放熱プレートと支持プレートの間から浸入する水を、リング状の溝に溜めて、それ以上の内部への水の浸入を妨げることができる。とくに、リング溝を複数列とし、また、外側のリング溝を深く成形することで、より効果的に水の浸入を防止できる。

以上の連結構造は、中央凸に湾曲する放熱プレート４を、中心部と外周部の両方で支持プレート３０に固定するので、放熱プレート４の内面に押圧状態で配置される複数の発熱体３を安定して接触させて熱結合できる特徴がある。さらに、放熱プレートは、支持プレートに係止構造で連結して固定し、あるいは、両面接着テープを介して支持プレートの上面に接着して固定することもできる。さらに、図示しないが、上ケースは、段差部のリング溝にＯリングを配設して、放熱プレートの外周部と支持プレートの上面とを水密構造で連結することもできる。

以上のコードレスアンカの回路図を図１１に示す。この回路図のコードレスアンカは、充電できる電池１と、この電池１から電力が供給されて発熱する発熱体３と、外部電力で電池１を充電する充電回路４５と、発熱体３への電力供給をコントロールする制御回路４０と、発熱体３または放熱プレート４の温度を検出する温度センサ１３とを備える。

制御回路４０は、ＰＴＣヒーター３Ａへの供給電力をコントロールして、発熱体３の温度、すなわち放熱プレート４の温度を制御する。この制御回路４０は、電池１とＰＴＣヒーター３Ａとの間に接続しているスイッチング素子４１と、このスイッチング素子４１をオンオフに制御するマイコンを含む制御部４２とを備える。このコードレスアンカは、ＰＴＣヒーター３Ａがスイッチング素子４１を介して電池１と直列に接続されるので、ＰＴＣヒーター３Ａが電池１の保護回路に併用される。たとえば、スイッチング素子４１が内部短絡あるいは溶着されてオン状態に保持されても、ＰＴＣヒーター３Ａは設定温度になる電気抵抗が急激に大きくなって、電流を実質的に遮断して電池１を保護するからである。

制御部４２は、スイッチング素子４１を所定の周期でオンオフに切り換えるデューティーを制御して、放熱プレート４の温度をコントロールする。制御部４２がスイッチング素子４１をオンにする時間を長くして、ＰＴＣヒーター３Ａの温度を高く、すなわち放熱プレート４の温度を高くできる。また、反対に制御部４２がスイッチング素子４１のオン時間を短くして、ＰＴＣヒーター３Ａと放熱プレート４の温度を低くできる。また、制御部４２は放熱プレート４の温度を検出する温度センサ１３からの信号で、スイッチング素子４１のデューティーをコントロールして、平面状ＰＴＣヒーター３Ａと放熱プレート４を設定温度とすることもできる。

制御回路４０は、設定温度を記憶するメモリ４３を制御部４２に内蔵している。ＰＴＣヒーター３Ａが、メモリ４３に記憶される設定温度となるように、制御部４２はスイッチング素子４１をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。制御部４２は、必ずしもスイッチング素子４１を所定の周期でオンオフに切り換えてデューティーで温度を制御する必要はない。制御部４２は、温度センサ１３からの信号で、ＰＴＣヒーター３Ａが設定温度よりも高くなるとスイッチング素子４１をオフに切り換え、ＰＴＣヒーター３Ａが設定温度よりも低くなるとスイッチング素子４１をオンに切り換える制御をして、ＰＴＣヒーター３Ａを設定温度に保持することもできる。

制御回路４０のメモリ４３は、たとえば、初期設定温度とノーマル設定温度を記憶して、初期設定温度をノーマル設定温度よりも高く設定することができる。この制御回路４０は、コードレスアンカのスイッチ１７を入れた最初に、ＰＴＣヒーター３Ａを初期設定温度に加温し、その後、ノーマル設定温度に制御する。この特性でＰＴＣヒーター３Ａを加温するコードレスアンカは、短時間で速やかに加温して、ユーザーが冷えたときに暖かく加温できる。その後は、ノーマル設定温度とするので、ＰＴＣヒーター３Ａの平均電流を少なくして、長時間使用できる。

さらに、図１１のコードレスアンカは、ケース２に電池１の充電回路４５を内蔵している。充電回路４５は、ケース２に内蔵される回路基板６に実装される。充電回路４５は、電池１であるリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池を充電する充電制御部４６を備える。この充電制御部４６は、入力される外部電力である商用電源の１００Ｖの交流を、電池１の充電に適した直流電圧に変換して出力する。充電制御部４６は、電池１を定電流・定電圧充電して満充電を検出して、充電を停止する。さらに、図の充電回路４５は、電池１と直列に保護用ＦＥＴ４７を接続しており、この保護用ＦＥＴ４７を保護回路４８で制御する。保護回路４８は、電池１の過充電や過放電を検出して、保護用ＦＥＴ４７をオンオフに制御する。充電している電池１が満充電されて過充電される状態になると、保護回路４８は保護用ＦＥＴ４７をオフに切り換えて充電を停止する。また、放電している電池１が過放電される状態になると、保護回路４８は、保護用ＦＥＴ４７をオフに切り換えて電池１の放電を停止する。

図１１の回路図のコードレスアンカは、ＡＣアダプタ４４に接続されて、ＡＣアダプタ４４から電池１を充電する直流が入力される。コードレスアンカは、ＡＣアダプタ４４を接続するＤＣジャック４９を設け、このＤＣジャック４９を充電回路４５に接続している。ＤＣジャック４９は、図４に示すように、下ケース２Ａに固定して定位置に配置しており、ケース２から外部に表出させている。ＤＣジャック４９は、ここにＡＣアダプタの端子が挿入されて電力が供給される。また、コードレスアンカは、ＡＣアダプタ４４を装着したとき、ＡＣアダプタ４４から電力供給を受けて、ＰＴＣヒーター３Ａを加熱して使用できるし、ＡＣアダプタ４４を外した状態で、電池１より電力供給を受けて、ＰＴＣヒーター３Ａを加熱して使用できる。

さらに、コードレスアンカは、図示しないが、ＵＳＢ端子を設けて、このＵＳＢ端子を制御回路に接続することもできる。制御回路は、ＵＳＢ端子を介してコンピュータに接続され、コンピュータから入力される制御信号で、メモリに記憶している設定温度を変更することができる。このコードレスアンカは、コンピュータに接続されて、ユーザーが自分に最適な設定温度に調整できる。また、このＵＳＢ端子を充電回路に接続して、ＵＳＢ端子から電力を供給して電池を充電することもできる。

さらに、図に示すコードレスアンカは、電池１の充電状態や、残容量等を外部に表示する発光ダイオード５０を備える。図４に示すコードレスアンカは、上ケース２Ｂの内側に発光ダイオード５０を配設しており、発光ダイオード５０の光をケース２に透過させて外部に放射している。したがって、上ケース２Ｂは、透光性を有するプラスチックで製作して、発光ダイオード５０から放射される光を透過させる透光部５１を設けている。発光ダイオード５０は、回路基板６に固定されて、上ケース２Ａ内の定位置に配置している。この発光ダイオード５０は、図１１に示すように、制御回路４０に接続している。制御回路４０は、発光ダイオード５０を点灯する点灯パターンを制御部４２のメモリ４３に記憶している。発光ダイオード５０は、制御回路４０でもって、発光色を時間と共に変化し、あるいは点滅して、透光部５１の発光色、輝度、点滅などをコントロールできる。さらに、ＵＳＢ端子を備えるコードレスアンカにあっては、制御部のメモリに記憶される発光ダイオードの点灯パターンを、ＵＳＢ端子を介して接続されるコンピュータで変更することもできる。このコードレスアンカは、コンピュータを接続して、発光ダイオードの点灯状態をコントロールして、ユーザーが自分の好む点灯パターンに変更できる。

本発明の一実施例にかかるコードレスアンカの斜視図である。 図１に示すコードレスアンカの底面斜視図である。 図１に示すコードレスアンカの分解斜視図である。 図１に示すコードレスアンカのＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すコードレスアンカの上ケースと放熱プレートを分解した斜視図である。 図５に示すコードレスアンカの底面斜視図である。 図１に示すコードレスアンカの内部構造を示す背面斜視図であって、電池の配列を示す図である。 図１に示すコードレスアンカの内部構造を示す背面斜視図であって、中間補強プレートの配置を示す図である。 図１に示すコードレスアンカの放熱プレートを取り外した状態を示す分解斜視図である。 回路基板と発熱体の連結構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるコードレスアンカのブロック図である。

符号の説明

１…電池 １Ａ…素電池
２…ケース ２Ａ…下ケース
２Ｂ…上ケース
３…発熱体 ３Ａ…ＰＴＣヒーター
４…放熱プレート
５…収納部
６…回路基板
７…回路基板 ７ａ…嵌着部
７ｂ…ガイド部
８…リード板 ８Ａ…第１のリード板
８ａ…弾性アーム
８Ｂ…第２のリード板
８ｂ…連結アーム
８ｃ…ガイドアーム
９…絶縁ホルダー ９ａ…嵌着凸部
１０…中間補強プレート
１１…放熱孔
１２…突出片
１３…温度センサ
１４…押圧部材
１５…止ネジ
１６…止ネジ
１７…スイッチ
１８…リード線
１９…リード板
２０…表面プレート
２１…周壁部
２２…箱形支持リブ ２２Ａ…側壁リブ
２２Ｂ…横連結リブ
２２Ｃ…中間支持リブ
２３…引き出し隙間
２４…連結ボス
２５…連結リブ ２５Ａ…貫通孔
２６…挟着リブ
２７…凹部
３０…支持プレート
３１…周壁部
３２…支持リブ
３３…貫通孔
３４…段差部
３５…連結リブ
３６…係止片
３７…連結孔
３８…リング溝
４０…制御回路
４１…スイッチング素子
４２…制御部
４３…メモリ
４４…ＡＣアダプタ
４５…充電回路
４６…充電制御部
４７…保護用ＦＥＴ
４８…保護回路
４９…ＤＣジャック
５０…発光ダイオード
５１…透光部
５５…ネジ部
５６…ナット
５７…接着剤
５８…弾性体

Claims (8)

1. ケース(2)と、このケース(2)内の収納部(5)に内蔵してなる充電できる電池(1)と、この電池(1)から供給される電力で発熱する発熱体(3)と、ケース(2)の表面に固定されて発熱体(3)で加温される金属板からなる放熱プレート(4)とを備えるコードレスアンカであって、
   前記放熱プレート(4)は中央凸に湾曲しており、前記ケース(2)は放熱プレート(4)を上面に固定している上ケース(2B)と、この上ケース(2B)の下方開口部を閉塞している下ケース(2A)とからなり、上ケース(2B)と下ケース(2A)が連結されて内部に閉鎖空間の収納部(5)を設けており、この収納部(5)には、複数の発熱体(3)を連結している回路基板(7)と電池(1)を配置しており、
   さらに、前記上ケース(2B)は、放熱プレート(4)の内面であって、回路基板(7)と放熱プレート(4)との間に支持プレート(30)を設けており、この支持プレート(30)には、発熱体(3)を案内する貫通孔(33)を設けており、この貫通孔(33)に発熱体(3)を配設して、発熱体(3)が放熱プレート(4)の内面に熱結合されており、
   さらに、各々の発熱体(3)は弾性体(58)を介して回路基板(7)に連結され、各々の発熱体(3)が弾性体(58)を介して湾曲する放熱プレート(4)の内面に弾性的に押圧されて熱結合されてなるコードレスアンカ。
2. 前記発熱体(3)が、複数の弾性体(58)でバランスして放熱プレート(4)の内面に弾性的に押圧されてなる請求項１に記載されるコードレスアンカ。
3. 前記弾性体(58)が、発熱体(3)を回路基板(7)に電気接続する弾性変形するリード板(8)である請求項１に記載されるコードレスアンカ。
4. 前記回路基板(7)に、発熱体(3)の外周を囲む筒状の絶縁ホルダー(9)を固定しており、この絶縁ホルダー(9)は発熱体(3)を放熱プレート(4)に向かって移動自在に内側に案内している請求項１に記載されるコードレスアンカ。
5. 前記発熱体(3)がＰＴＣヒーター(3A)である請求項１に記載されるコードレスアンカ。
6. 前記放熱プレート(4)の温度をコントロールする温度センサ(13)を備え、この温度センサ(13)が発熱体(3)の温度を検出する請求項１に記載されるコードレスアンカ。
7. 前記支持プレート(30)が、放熱プレート(4)の外周縁に沿うリング溝(38)を備える請求項１に記載されるコードレスアンカ。
8. 前記リング溝(38)に接着剤(57)を配置して、放熱プレート(4)を支持プレート(30)に接着して固定してなる請求項７に記載されるコードレスアンカ。

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