JP5180030B2 - 電池保持機構および該電池保持機構を備えた充電器 - Google Patents

Description

本発明は、規格化された異なる複数種の電池を収納可能な電池保持機構に関し、特に、複数種の電池とともに製造誤差等による寸法の違いを許容し、電池カバー（蓋体）等を必要とせず、電池の装着および取出しが簡単でありながら、外力による振動などに起因する脱落、接触不良を防止した電池保持機構および該電池保持機構を備えた充電器に関する。

市販されている単三および単四電池の形状は、ＪＩＳ等で規格化されており、異なる長さと直径に形成されている。これら異なる長さと直径の電池を共用できる電気機器の電池保持機構や充電器の電池保持機機構として各種の構造が開発されている。
しかし、従来の構造は各種電池ごとのプラス／マイナス接点を個別に持っている構成であることが多かった。一部に接点を共用したタイプも存在するが、プラスかマイナスのいずれかの接点のみを共用する構成であり、他方の接点についてはスペーサによる対応や、または、電池の装着角度を変えた先に追加して接点を設ける等の手段がとられていた。このような構造の例として特許文献１が存在する。

規格寸法の異なる電池に対し電池ごとにプラス／マイナスの接点を設けている従来の電池ホルダーでは、機構は単純であるが各種の電池に対応する多数の接点が必要となり保持機構の装備にスペースを取られコストがかかるという問題があった。
また、単三および単四電池の両方を保持できる構成であって、かつ、両規格についてプラス／マイナスの接点を共用する構造も開発されているが、両方の寸法に対応可能とするために構造が複雑になったり、単三電池・単四電池のいずれも確実には保持できない等の欠点があった。

また、従来型の単三および単四電池の両方を保持でき、かつ、両規格についてプラス／マイナスの接点を共用するという保持機構にあっては、箱型の充電器等の上面に電池を嵌合する溝を設け、その溝に電池を装着するという形式のものが多かった。これは、十分堅固に電池を保持することができないという欠点を補うための構成であり、従来型では電池保持機構の配置場所が制限されたり、電池保持機構を充電器等の側面や底面に配置できない欠陥があった。そのため、共用タイプでは、充電器等のデザインも制限され、電池保持機構を上面に配置する嵩張る構造にせざるを得なかったのが実情であり、改良された小さな隙間に設置可能な充電器や携帯性に優れた充電器等の開発が望まれていた。

共用タイプの電池保持機構の電池保持能力を向上させた構成として、電池保持機構のマイナス極側を電池の長さに応じて可動に形成する筒形状のものがあり、これは電池のマイナス極側から電池の大部分を覆うような構造である。この構造を充電器に装備すると、充電時に電池の放熱を妨げる結果になるだけでなく、電池の取り外しが面倒になる。その上、プラス極側の保持が十分でないため、電池のプラス極側が確実に接続されていないことから通電されず、充電が良好に行われないという事態もあった。特許文献２で開示されている技術は、このような構造の例である。

そこで、規格化された単三電池および単四電池を保持でき、かつ、両規格についてプラス／マイナスの接点を共用する構造でありながら、放熱性や充電能力を低下させることなく堅固確実に電池を保持し、充電器等における配置場所の制限を受けない電池保持機構の開発が望まれていた。
また、充電器や電池の消耗が激しい機器においては電池の脱着が頻繁であるため、電池カバーを必要とせず直接電池の装着および取出しが可能な電池保持機構であって、装着および取出しが簡単であり、また、装着、取出し時に無理な接触による電池と接点間の傷を防止して傷から生ずる腐食等を防止し長く良好な接触を保つ保持機構の構造が望まれていた。さらに、簡易構造に加えて、放熱に有利な構造の充電器が望まれていた。
また、このような電池保持機構を備えることで、デザインに制限を受けず、限られたスペースに設置でき、携帯性に優れた充電器の開発も望まれていた。

特開平０９−１３４７１３号公報 特開２００５−１１７１５号公報

本発明の目的は、単三電池および単四電池を共通に保持でき、かつ、両規格についてプラス／マイナスの接点を共用する構造の電池保持機構であって、電池カバー（蓋体）等を必要とせず、装着および取出しが簡単であり、放熱性や充電能力を低下させることなく堅固に電池を保持し、充電器等における配置場所を制限しない電池保持機構、および、前記電池保持機構を備えた充電器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る電池保持機構は、保持する電池の長さに合せて弾性体により電池を押圧するプラスの電極部と、マイナスの電極部と、からなる単三電池および単四電池を保持することができる電池保持機構において、プラス電極部またはマイナス電極部がスライドする構造であって、収容される電池の長手方向にスライドする電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、該保持部を他方の電極側に付勢するとともに前記導電板と接続する電気伝導体からなる弾性体とからなり、他方の電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、からなり、弾性体の押圧と保持部により保持された電池の両極が、スプリングの付勢により電極部と常に電気的に接触する構造である。更に、前記電池保持機構の保持部は、挟持面側が開口した形状であって、前記電極板および前記スプリングが上下可動に収納される中空部と、前記中空部の開口面側面の一端に設けられた切欠部と、前記中空部の開口面側の他端に設けられた突部と、からなり、前記切欠部と前記突部で単四電池と略同じ径に形成された円筒形状の溝を形成する構造である。

また、本発明に係る電池保持機構は、保持する電池の長さに合せて弾性体により電池を押圧するプラスの電極部と、マイナスの電極部と、からなる単三電池および単四電池を保持することができる電池保持機構において、プラス電極部またはマイナス電極部がスライドする構造であって、収容される電池の長手方向にスライドする電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、該保持部を他方の電極側に付勢するとともに前記導電板と接続する電気伝導体からなる弾性体とからなり、他方の電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、からなり、前記プラスの電極部は、細長平板を略コの字に屈曲形成した上下段に形成されたプラス電極板と、前記プラス電極板の下段に設けられた単三電池のプラス電極と接触するプラス接触面と、該プラス接触面に設けられた単四電池のプラス極凸部の外周が嵌入する幅に切欠した円形状の切欠孔と、前記プラス電極板の上段に設けられた単四電池のプラス電極と接触するプラス接触面とからなり、弾性体の押圧と保持部により保持された電池の両極が、電極部と常に電気的に接触する構造でもある。

更に、電池保持機構は、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝と、前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝を備えており、前記長溝に単三電池の外周を挟持して保持する凸からなる爪が設けられている構成でもある。

また、上記目的を達成するために本発明に係る充電器は、請求項１乃至４記載の電池保持機構を備えた充電器であって、装着された電池に直流電源または交流電源から電力を入力するためにＡＣ／ＤＣ変換アダプタおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバーターを内蔵した構成でもある。
また、充電器は、電源から電力を入力するＡＣプラグおよび／またはＤＣ入力端子を備えた構成でもある。
さらに、充電器は、外部機器に電力を出力するためのＤＣ出力端子を設けた構成でもある。

本発明に係る電池保持機構および充電器は、上述のような構成から以下のような効果を有する。
（１）プラスの電極部とマイナスの電極部の構造が同一でありながら、長さと直径の異なる単三電池と単四電池を確実に保持することができる。また、製造誤差等による寸法の違いを許容し、外力による振動等に起因する脱落、接触不良を防止することができる。さらに、保持機構の寸法を変更することで、単一電池、単二電池等の複数種の電池を装着可能である。
（２）従来の電極板が単なる板バネの場合は、同一規格の電池、例えば単三電池にも大小がある為、大きい電池の場合脱着が固くなり困難となる場合があり、弾性力を失いやすく、接触不良につながっていた。また、脱落防止のためプラス電極板に突起を設けたものがあるが、脱落防止としては不十分であり、電池のプラス凸部の直径が大きい電池に対しては電極板の突起に引っ掛からない場合があり脱落防止機構が機能しなかった。さらに、プラス電極板に脱落防止用のプレス加工された凸部は電池と電極板双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となり、マイナス電極がスプリングを採用している場合が多いが、電池とスプリング双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となっていた。しかし、本発明の電池保持機構により、装着および取出しが簡単な構造でありながら、弾性体による押圧によりバネの弾性力が低下することなく使用可能である。さらに、保持機構に蓋を設けることなく強固に電池を保持することが可能である。また、マイナス極がスプリングとなる従来の方法による装着時の注意が不要であり、長期の使用で接点が外れやすくなる心配がない構造である。

（３）本発明の電池保持機構は、弾性体により電池の一方の電極部を他方の電極部側に押圧するとともに、電極板に上下段からなる接触面と切欠孔とを設けたプラス電極部とからなるので、寸法の異なる単三および単四電池を堅固に保持することができる。特に、プラス電極板に単三電池用の下部プラス接触面とは別に単四電池用に上部プラス接触面を設けたので、単四電池のプラス極凸部と確実に接触し、従来の保持機構に比べ単四電池を保持する機能を高めることができる。

（４）単三電池を挟持する爪が設けられた長溝を備えているので、単三電池を確実に保持することができ、振動等の外的要因により容易に外れない構造とすることができる。また、単四電池を挟持する保持部構造であり、凹溝により装着位置を調整でき、単四電池を堅固に保持することができるとともに、装着と取出しを容易に行うことができる。

（５）堅固に電池を保持できる電池保持機構を備えているので、デザインに制限を受けず、限られたスペースに設置できるので嵩張らない構造とすることができ、また、携帯性に優れた充電器とすることができる。さらに、本発明の充電器は、ＡＣ／ＤＣ変換アダプタおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵しているので、交流電源のみならず直流電源からも充電することができる。
（６）本発明の充電器は、入力プラグとしてＡＣプラグおよび／またはＤＣ入力端子を備えているので、ＵＳＢ端子等を備えた機器からも充電が可能である。
（７）本発明の充電器は、電力を出力するためのＤＣ出力端子を設けているので、外部機器へ、電力を供給することができる。また、直接電源から外部機器へ電力を供給することも可能である。

以下、本発明に係る電池保持機構および電池保持機構を備えた充電器について、図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本件発明に係る電池保持機構を備えた充電器の斜視図である。図２は、本件発明に係る電池保持機構を備えた充電器の分解斜視図である。図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ本件発明に係る充電器の電池装着時の縦断面図および電池未装着時の縦断面図である。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ図３（ａ）のＡ−Ａ断面図および図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
図５は、本件発明に係る電池保持機構を備えた充電器の別の実施例の分解斜視図である。図６は、本発明に係る電池保持機構を備えた充電器の別の実施例の縦断面図である。
図７は、本件発明に係る充電器の正面図である。図８は、本件発明に係る充電器の背面図である。図９は、本件発明に係る充電器の単三電池を装着した状態の側面図であり、図１０は、本件発明に係る充電器の単四電池を装着した状態の側面図である。また、図１１は、本件発明に係る充電器の底面図であり、図１２は、本件発明に係る充電器の平面図である。

図１に示す本発明の実施では、電池保持機構２１０が充電器３００の両側に設置されている。
本件発明に係る電池保持機構２１０は、マイナスの電極部２３０と、保持する電池５０，６０の長さに合せて弾性体２７０によりマイナスの電極側に押圧されるプラスの電極部２２０と、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝２４０と前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝２９８と前記長溝に単三電池の外周を挟持して保持する凸からなる爪２４２からなる。
また、プラスの電極部２２０と、マイナスの電極部２３０は、回路２８０の電極と接続している構成である。回路２８０には、電池保持機構２１０に装着された電池５０，６０に通電可能なようにプラスの電極部２２０と接触するプラス導電板２８３（図２及び図３参照）と、マイナスの電極部２３０と接触するマイナス導電板２８４とが接続されている。

プラスの電極部２２０は、単四電池５０と単三電池６０の両方のプラス電極と接触するプラス電極板２２２と、プラス電極板２２２を付勢するスプリング２９７と、プラス電極板２２２とスプリング２９７を上下可動に収容する保持部２９０と、保持部２９０をマイナス電極側に付勢する弾性体２７０と、スプリング２９７と弾性体２７０を接続するプラス導電板２８２とからなり、プラス導電板２８２は保持部２９０に収納される。導電板２８３は充電器本体内部に装備された回路基板２８０に接続される。プラスの電極部２２０は、保持する電池の長さに合せて上下にスライド移動する構成である。

充電器では、プラス電極板２２２から、スプリング２９７、プラス導電板２８２、そして、弾性体２７０および基板へ続くプラス導電板２８３を通じて回路基板へ通電される構成である。
本発明では、可動する電極板と電極板を収納する保持部自体もスライドするが、付勢するスプリング２９７と弾性体２７０自身が通電媒体となっている。また、最終的に回路につながるプラス導電板２８３は回路と弾性体２７０に対して位置が固定されている。可動部分はスプリングと弾性体の反発力を利用して通電されるので半田付けやリード線を必要としないので断線等の心配がなく信頼性が高い。また、プラス導電板２８３がクランク状に形成されている為、弾性体２７０が縮んだときに弾性体の収納ボックスから外れるのを防止する効果がある。

保持部２９０は、挟持側が充電器では円形に開口した構造である。図３に示すように、内部の中空部２９２には、電極板２２２とスプリング２９７が装着される。中空部は円筒形状で挟持側の開口の直径よりも大きく設定されている。また、中空部２９２の開口側の側面の一端に単四電池５０の側面の端部が嵌入するように切欠された切欠部２９４が形成されている。さらに、開口側の側面の他端は、単四電池５０の側面の端部を保持機構の外側から覆うように鉤状に形成された突部２９６が設けられている。切欠部２９４と突部２９６で単四電池と略同じ径に形成された円筒形状の溝を形成する。この溝に単四電地の端部が全周にわたって嵌入する。

プラスの電極部２２０の底面には円筒形状のプラス電極板２２２が収納されており、スプリング２９７を介してプラス導電板２８２に接続されている。電極板２２２の形状は円筒形状に限られず、電池５０、６０のプラス極およびマイナス極に接触可能な形状とすることができる。
この実施例では、プラス電極板２２２は接触面を有した凸状の円筒形に形成されており、単三電池または単四電池のプラス極凸部と円筒形上面で接触する。また、略円筒形状のプラス電極板２２２にはフランジ部が設けられている。保持部２９０の中空部は円筒形状で挟持側の開口の直径よりも大きく設定されている。この中空部にプラス電極板２２２のフランジ部が収納される。フランジ部は電極板が開口面側に外れない為のストッパーとして機能する。
また、電池の種類によりプラス極凸部の中心位置が異なるため、高さのある円筒形に形成しており、中心位置が押圧されないことによりプラス電極板２２２が回転して起こるひっくり返しを防止している。図３（ａ）（ｂ）に示すように、円筒形の高さは電池の未装着時、単三電池の装着時、単四電池の装着時で、中空部における位置がそれぞれ異なることを考慮して決定される。

プラス電極板２２２接触面の直径は特定されるものではなく、保持する電池により決定される。本実施例では、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝２４０と前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝２９８により、電池の種類によりプラス極凸部の中心位置が異なっており、電池の種類及び規格公差等の違いによりプラス極凸部の直径が異なる構造となる。その為、単三電池凸部の外側と単四電地凸部の内側の距離に公差を足した距離を接触面の直径としている。

プラス電極板２２２は円筒形の中空の内部に備えられたスプリング２９７によりマイナスの電極部２３０方向に付勢されている。マイナスの電極部２３０も同様に、保持部２９０と、スプリング２９７を装備したマイナス電極板２３４から構成されており、このスプリング２９７の挟持構造により装着された電池と導電板との接触を確実にしている。
本発明は、従来のように電極板に脱落防止用のプレス加工された凸部を設ける必要が無いという特徴がある。その為、電池の装着および取り出し時に電池のプラス極凸部との接触が滑らかであり、電池と電極板双方が傷をつけ腐食等の発生の防止となっている。
また、電極板が板バネの場合の弊害がないという特徴がある。従来は、同一規格の電池、例えば単三電池にも大小があり、大きい電池の場合脱着が固くなり困難となる場合があり、弾性力を失いやすく、接触不良につながっていた。脱落防止のためプラス電極板に突起を設けたものがあるが、脱落防止としては不十分であった。また、電池のプラス凸部の直径が大きい電池に対しては電極板の突起に引っ掛からない場合があり脱落防止機構が機能しなかった。また、電極板に脱落防止用のプレス加工された凸部は電池と電極板双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となり、マイナス電極がスプリングを採用している場合が多いが、電池とスプリング双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となっていた。本発明は、電極板およびスプリングを備えた保持部２９０の構造により、これらの弊害の無い保持機構を実現している。

プラス電極板２２２は、回路２８０のプラス導電板２８３と接続されている。単三電池６０と単四電池５０は、それぞれのプラス極凸部６２、５２がプラス電極板２２２に接触することで通電可能な状態となる。プラス電極板２２２がスプリング２９７の付勢により常に電池との接触が保たれることで、外力による振動などに起因する接触不良を防止している。
電池５０、６０は、プラス電極板２２２から、スプリング２９７、プラス導電板２８２、そして弾性体２７０および基板へ続く導電板２８３の順序で回路２８０へ通電される。

本発明は、単四電地５０の装着時、弾性体２７０によって保持部２９０を付勢する構造とすることで、単四電地５０のプラス極の肩面を切欠部２９４の上端に押圧するとともに、単四電地５０のプラス極の側面の端部が、突部２９６により保持機構の外側から鉤状に覆われることで、単四電地５０のプラス極端部は、突部２９６と切欠部２９４を有する保持部２９０に嵌入して固定される。従来の電池保持機構よりも単四電池５０の保持機能を向上させており、保持機構から単四電池の装着が外れ難い構成である。
電池保持機構２１０に単四電池５０を装着すると、弾性体２７０により保持部２９０がマイナス電極部側に押圧されて保持されるとともに、単四電池５０のプラス極凸部５２が保持部２９０の開口内に収容されプラス電極板２２２とスプリング２９７の付勢により押圧接触する。プラス電極板２２２はプラス極凸部５２による押圧と内部のスプリング２９７の反発力により、振動等の外力に起因する接触不良を防止して電池のプラス極と確実に接触する。

電池保持機構２１０に単三電池６０を装着すると、電池の固定は弾性体２７０の押圧で保持部２９０に保持される。単三電池６０のプラス極凸部６２はプラス電極板２２２と内部のスプリング２９７の付勢により接続され、振動等の外力に起因する接触不良を防止して電池のプラス極と確実に接触する。この際、単三電池はその径が突部２９６と切欠部２９４が形成する保持部の径より大きいので保持部２９０には嵌入しない。図３（ａ）に示すように、単三電池６０のプラス極側の肩面は、保持部２９０の開口側の側面に設けられた突部２９６端面に当接され、切欠部２９４の凹部にプラス極凸部６２が収容されプラス極凸部６２の突起側壁が保持部２９０の側面に設けられた突部２９６の内壁に当接する構造である。
プラス極凸部６２を保持機構の突部２９６が外側から鉤状に覆うことで電池６０の横方向への動きを抑えて充電器から脱落することを防止している。従来の電池保持機構よりも単三電池６０の保持機能を向上させており、保持機構から単三電池の装着が外れ難い構成である。

図１に示される実施例では、プラスの電極部２２０は、保持する電池の長さに合せて弾性体２７０によりマイナスの電極側に付勢されてスライド移動する。プラスの電極部２２０は、弾性体２７０の付勢により装着した電池をマイナスの電極側に押圧し、電池を挟持して保持している。弾性体２７０の押圧により電池５０、６０は確実に保持される構成である。

マイナスの電極部２３０は、単四電池５０と単三電池６０の両方のマイナス電極と接触するマイナス電極板２３４と、マイナス電極板２３４を付勢するスプリング２９７と、マイナス電極板２３４とスプリング２９７を上下可動に収容する保持部２９０とからなり、マイナス電極板は回路２８０のマイナス導電板２８４に接続されている。
充電器では、マイナス電極板２３０から、スプリング２９７、マイナス導電板２８４を通じて回路基板へ通電される構成である。本実施例では、マイナス導電板２８４が上下に対称に形成されており、充電器の左右に取り付けた保持機構に対して左右共通に使用可能な構造となっている。図２に示す上下に突き出た舌片は回路接続とケース固定の為に使用される構造となっている。

マイナス電極板２３４は、プラス電極板２２２と同様に接触面を有した凸状の円筒形に形成されているが、電極板２３４の形状は円筒形状に限られない。円筒形の中空の内部にはスプリング２９７が備えられ、マイナス極の接触を確実にするために２３４をプラスの電極部２２０側に押圧している。
マイナス電極板２３４はプラス電極板２２２と同形状に形成されており、この実施例では、略円筒形状のマイナス電極板２３４にはフランジ部が設けられている。フランジ部により接点が外れることを防止している。電池のマイナス極は規格公差により、端部全体が電極となっている電池と、端部の一部が電極となっている電池があり、特に単四電池の場合は電池の端部と電極板の中心がずれる構造となっているので、マイナス電極板２３４の位置と直径はこれらを考慮して決定される。
従来の電極板が板バネやスプリングのみによる構造では、同一規格の電池、例えば単三電池も製造誤差や規格公差等により大小があり、大きい電池の場合脱着が固くなり困難となる場合があり、弾性力を失いやすく、接触不良につながっていた。脱落防止のためプラス電極板に突起を設けたものがあるが、脱落防止としては不十分であり、また電池のプラス凸部の直径が大きい電池に対しては電極板の突起に引っ掛からない場合があり脱落防止機構が機能しなかった。さらに、電極板に脱落防止用のプレス加工された凸部は電池と電極板双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となっており、マイナス電極がスプリングを採用している場合が多くあるが、電池とスプリング双方が傷をつけ腐食等の発生の要因となっていた。本発明の保持機構は単三、単四の両規格の電池が保持可能でありながら、これらの問題を解決している。

単四電池５０を装着した場合、図３（ａ）（ｂ）に示すように、マイナス極の保持はプラス極の保持とほぼ同様であり、開口面は円形に形成され、中空部は円筒形状で挟持側の開口の直径よりも大きく設定されている。マイナス極側の保持部２９０の切欠部２９４と突部２９６で単四電池と略同じ径に形成された円筒形状の溝を形成する。この溝に単四電地の端部が全周にわたって嵌入する。プラス極と異なり、凸部５２がないため、図３（ａ）に示すように、マイナス電極板２３４の位置はプラス電極板の位置と異なり、マイナス電極板２３４がスプリング２９７により保持部２９０の切欠部２９４の位置まで上昇し、単四電池５０のマイナス極と面で接触する構造である。マイナス極は保持部２９０の切欠部２９４と突部２９６の中に嵌り込んだ状態となり、強固に挟持される。

単三電池６０の場合は、径が保持部の径より大きいため保持部２９０に嵌入せず、図３（ａ）に示すように電池のマイナス極が保持部２９０の突部２９６の上端面に載置される。また、図３（ａ）に示すように、マイナス電極板２３４はスプリング２９７によって突部２９６の上端面と同じ高さに押圧され、単三電池６０のマイナス極と面接触する。

電池の保持および装着と取出しを容易にするために本件発明に係る電池保持機構２１０には、図４で示すように単三電池の装着位置を調整し嵌着する略同じ径に形成された長溝２４０と、単四電地の装着位置を調整し嵌着する長溝２４０の奥部に設けられた凹溝２９８が設けられている。また、単三電池のマイナス極側の外周を保持するための凸部からなる爪２４２が設けられている。

単三電池６０を電池保持機構２１０に嵌合装着する場合、端面２４４上に単三電池６０の外周と略一致する場所に半円形の凸状の爪２４２が設けられる。凸状の爪２４２の形状は半円形の凸状に限られず、電池６０のマイナス極側の外周を外側から覆うように形成された形状であればよい。
この爪２４２により、装着された単三電池６０の保持機構からのズレおよび外れを防止する。本件実施例では、爪２４２はマイナス電極側の端面２４４の２ヶ所に形成されている。
爪２４２の場所は上記構造に限定されるものではなく、長溝２４０の端面上で保持部２９０をスライドさせて単三電池の装着と取出しが可能となる位置で１ヶ所以上設ける構造であればよい。また、保持部２９０端部からプラス極側への距離を大きく取ることが望ましい。爪２４２により確実に単三電池を保持することができ、振動等の外的要因により容易に外れない構造とすることができる。

また、単三電池と単四電池では、直径が異なるため、長溝２４０の奥部に凹溝２９８を設けることにより単四電池の装着位置を調整して電池の保持、および装着と取出しを容易にしている。図４（ａ）に示すように、単四電池５０を挿入した場合は、凹溝２９８により単四電池５０装着時の側面を固定されるため、容易に単四電地のプラス極およびマイナス極の端部を保持部２９０の切欠部２９４と突部２９６で単四電池と略同じ径に形成された円筒形状の溝に導き嵌入させることができる。
単四電池５０と単三電池６０は直径が異なるが、各直径に合わせた異なる挟持構造を備えるため、単一の保持機構により二つの異なる大きさの電池を確実に挟持することができる。

図３（ａ）は、充電器に装備した本発明に係る電池保持機構２１０の縦断面図であり、単三電池６０と単四電池５０を装着した状態を表している。
図１および図２に示される実施例では、プラスの電極部２２０は、保持する電池の長さに合せてマイナスの電極側にスライド移動する。外形の構造は変らないので単三電池６０を装着した場合と単四電池５０を装着した場合の構造は同じである。マイナス電極部２３０は固定されているが、図３（ａ）に示す電池装着図からも明らかであるように、単三電池か単四電池かによってマイナスの電極板２３４の接触位置が異なることになる。これに対し、プラスの電極部２２０は、保持する単三電池６０と単四電池５０のそれぞれの長さに合せてスライド移動し、寸法の異なる単三電池６０および単四電池５０の保持を可能にしている。

弾性体２７０の押圧力は、プラス電極部とマイナス電極部のスプリング力を加えた押圧力よりも強固であり、プラス電極部２２０とマイナス電極部２３０との各構造に加えて、プラス電極側の保持部２９０は、弾性体２７０の付勢により装着した電池をマイナス電極側に強固に押圧し、電池をプラス極側とマイナス極側とから確実に挟持して保持する構成である。

また、マイナスの電極部２３０が上下にスライド移動してもマイナス導電板２８４は導電面と接触し続ける構造とすることもできる。図示しないが、プラスの電極部２２０を固定し、マイナスの電極部２３０を電池の寸法に合せてスライド移動した状態でも装着した電池に通電可能な状態を保つ構造とすることも可能である。

本発明に係る電池保持機構２１０は、上述のような構成であることから、電池の脱落防止用の蓋体が無くても単三電池６０ならびに単四電池５０を共通にかつ堅固に保持することができる。また、設置位置が自由となる。単三電池６０および単四電池５０の両規格についてプラス／マイナスの接点を共用する構造でありながら、放熱性や充電能力を低下させることなく堅固に電池を保持し、充電器等における配置場所の制限を受けず、充電器等の側面のみならず底面にも配置することもできる。
また、電池の直径および長さに合わせて寸法を変更することで同じ構造で単一電池、単二電池にも対応することが可能である。

図９および図１０は、充電器に装備した本発明に係る電池保持機構２１０の側面図である。図９は、単三電池６０を、図１０は、単四電池５０を装着した状態を表している。単三電池６０を装着した場合と単四電池５０を装着した場合のいずれもマイナスの電極部２３０の位置は同じである。これに対し、プラスの電極部２２０は、保持する単三電池６０と単四電池５０のそれぞれの長さに合せてスライド移動する。保持部２９０のスライド移動が、寸法の異なる単三電池６０および単四電池５０の保持を可能にしている。

単三電池６０のマイナス極は、図９に示す爪２４２により、外的要因によるズレや外れを防止している。また、単四電池５０のプラス極とマイナス極、および、単三電池６０のプラス極凸部６２は、保持部２９０へ嵌入されているため、蓋を設けることなく確実に保持できる。

次に、本発明に係る電池保持機構２１０を装備した充電器３００の構造について説明する。本発明に係る充電器３００は、筐体３１０にＡＣ／ＤＣ変換アダプタおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバーターを内蔵し、外部電源から充電器に電力を入力するＡＣプラグ３３０および／またはＤＣ入力端子と、外部機器に電力を供給するＤＣ出力端子３１４とからなる構成である。

筐体３１０は、本発明に係る電池保持機構２１０を側面に配置している。図７は、本発明に係る充電器の正面図である。筐体３１０は、側面が中央に向かうに従い窪む湾線をもつ立体形状からなる。側面を湾曲形状とすることで、側面に配置された電池保持機構２１０への電池の着脱を行い易くしている。

筐体３１０は、ＡＣ／ＤＣ変換アダプタおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバーターを内蔵している。電池保持機構２１０に保持された電池に交流電源または直流電源から充電を可能とするためである。交流電源としては家庭用ＡＣプラグ等が考えられ、直流電源としてはＰＣ等に備えられたＵＳＢ端子等が考えられる。
外部電源から充電器に電力を入力するプラグは、ＡＣプラグおよび／またはＤＣ入力端子から構成される。充電器は、外部電源から充電器に電力を入力するプラグを外部の電源に接続し、充電器３００に装着した電池に充電を行う。

図８は、本発明に係る充電器の背面図である。図８に示す実施例では、外部電源から充電器に電力を入力するプラグは、ＡＣプラグ３３０を使用している。
筐体３１０の底面には、ＡＣプラグ３３０と略同形状の溝３１２を形成することができる。ＡＣプラグ３３０を外部の電源と接続していない場合には、ＡＣプラグ３３０は筐体３１０の溝３１２に収納可能な構成とすることができる。
ＡＣプラグ３３０は、シャフト等で筐体３１０に固定された基部３３２を備えており、図１で示すように基部３３２のシャフトを中心に回動する構造である。外部電源と接続可能なようにＡＣプラグ３３０は外側を向いている必要がある。従って、ＡＣプラグ３３０を使用する場合には、ＡＣプラグ３３０が筐体３１０の外側に向くように基部３３２のシャフトを軸に回動させてから使用する。また、ＡＣプラグの代わり、または、同時にＤＣ入力端子を設ける構造とすることも可能である。
図８は、ＡＣプラグ３３０が収納された状態を示している。ＡＣプラグ３３０の基部３３２は、シャフトにより回動自在に筐体３１０に固定されている。

さらに、充電器に装着された電池等の電力を外部機器に供給するために、充電器３００に出力端子を設けることも可能である。本実施例では図１１に示すように、充電器本体にＵＳＢ端子３１４を設けている。各機種に対応したコネクタに接続可能な構成とすることで様々な機器に電力を供給することができ、充電器３００を装着した電池から電力を供給する外部電源として使用することができる。さらに、充電器に装着した電池の充電と、出力端子に接続された外部機器の充電を同時に行うことも可能である。

さらに、充電器３００に電池が装着されていなくても外部機器に電力の供給を行うことができるので、ＵＳＢ出力のＡＣアダプタとしても使用することができる。

本発明に係る充電器３００は、（１）単三電池と単四電池兼用の充電器、（２）装着した電池の電力を利用したＵＳＢ出力の外部電源、（３）ＵＳＢ出力のＡＣアダプターとして多機能で便利な機器としての使用することが出来る。また、電池の装着位置を両側面に設置しているために嵩張らずコンパクトで、さらに外力による振動などに起因する脱落、接触不良を防止しているため携帯性に優れている。
また、本発明の構造により、充電器の保持機構を電池の直径および長さに合わせて寸法変更を行うことにより単一電池、単二電池にも対応することも可能である。

次に、図５及び図６に示す本発明に係る電池保持機構１０および電池保持機構を備えた充電器１００の他の実施例について詳細に説明する。

本実施例に係る電池保持機構１０は、マイナスの電極部３０と、保持する電池５０，６０の長さに合せて弾性体７０によりマイナスの電極側に押圧されるプラスの電極部２０と、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝４０と前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝１９８と前記長溝に単三電池の外周を挟持して保持する凸からなる爪４２からなる。
また、プラスの電極部２０と、マイナスの電極部３０は、回路８０の電極と接続している構成である。回路８０には、電池保持機構１０に装着された電池５０，６０に通電可能なようにプラスの電極部２０と接触するプラス導電板８３と、マイナスの電極部３０と接触するマイナス導電板８４とが接続されている。
マイナスの電極部３０と、電池保持機構１０に設けられた長溝４０、凹溝１９８、爪４２は、図１〜図３に示す実施例と同様の形状となっている。

プラスの電極部２０は、単四電池５０と単三電池６０の両方のプラス電極と接触するプラス電極板２２と、プラス電極板２２とプラス電極板２２をマイナス電極側に付勢するスプリング９７と、プラス電極板２２とスプリング９７を上下可動に収納する保持部２９と、保持部２９をマイナス電極側に付勢する弾性体７０と、スプリング９７と弾性体７０を接続するプラス導電板８２とからなり、プラス導電板８２は保持部２９に収納される。導電板８３は充電器本体内部に装備された回路基板８０に接続される。プラスの電極部２２は、保持する電池の長さに合せて上下にスライド移動する構成である。

充電器では、プラス電極板２２から、スプリング９７、プラス導電板８２、そして、弾性体７０および基板へ続くプラス導電板８３を通じて回路８０へ通電される構成である。
本発明では、可動する電極板と電極板を収納する保持部自体もスライドするが、付勢するスプリング９７と弾性体７０自身が通電媒体となっている。また、最終的に回路につながるプラス導電板８３は回路と弾性体７０に対して位置が固定されている。可動部分はスプリングと弾性体の反発力を利用して通電されるので半田付けやリード線を必要としないので断線等の心配がなく信頼性が高い。また、プラス導電板８３がクランク状に形成されている為、弾性体７０が縮んだときに弾性体の収納ボックスから外れるのを防止する効果がある。

保持部２９は、挟持側が充電器では開口した構造である。図６に示すように、内部の中空部１９２には、電極板２２とスプリング９７が装着される。開口側の側面は、単三電池６０のプラス極凸部６２側面の端部を保持機構の外側から覆うように鉤状に形成された突部１９６が設けられている。

プラス電極板２２は、図５及び図６に示すように、細長平板を略コの字に屈曲形成した上下段に形成されており、下段を単三電池のプラス極凸部６２と接触する下部プラス接触面２４とするとともに、下部プラス接触面２４を切欠して切欠孔２８を設けている。図６に示すように、上段にある上部プラス接触面２６には切欠孔２８を通して単四電池のプラス極凸部５２が接触する。切欠孔２８は、下部プラス接触面２４上に円形状に切欠きされた孔であり、円の直径は単四電池５０のプラス極凸部５２が嵌入する幅に形成されている。

電池保持機構１０に単四電池５０を装着すると、単四電池５０のプラス極凸部５２は、切欠孔２８に嵌入し固定される。従来の電池保持機構よりも単四電池５０の保持機能を向上させており、保持機構から単四電池の装着が外れ難い構成である。
電極板２２の上部プラス接触面２６は、保持部２９に収納されたスプリング９７でマイナス電極側に付勢され、切欠孔２８に嵌入して突出した単四電池５０のプラス電極凸部５２と常に電気的に接触する。

電池保持機構１０に単三電池６０を装着すると、電池の固定は弾性体７０の押圧で保持部２９に保持される。単三電池６０のプラス極凸部６２はプラス電極板２２と内部のスプリング９７の付勢により接続され、振動等の外力に起因する接触不良を防止して電池のプラス極と確実に接触する。この際、図６に示すように、単三電池のプラス極凸部６２はその径が切欠孔の径より大きいので切欠孔２８に嵌入することはない。図６に示すように、単三電池６０のプラス極側の肩面は、保持部２９の開口側の側面に設けられた突部１９６端面に当接され、プラス極凸部６２の突起側壁が保持部２９の側面に設けられた突部１９６の内壁に当接する構造である。
プラス極凸部６２を保持機構の突部１９６が外側から鉤状に覆うことで電池６０の横方向への動きを抑えて充電器から脱落することを防止している。従来の電池保持機構よりも単三電池６０の保持機能を向上させており、保持機構から単三電池の装着が外れ難い構成である。
電極板２２の下部プラス接触面２４は、保持部２９に収納されたスプリング９７でマイナス電極側に付勢され、単三電池６０のプラス極凸部６２と常に電気的に接触する。

装着される単三電池６０および単四電池５０は、プラスの電極部２０の弾性体７０によるマイナス電極側への押圧と、プラス電極側からの押圧に対するマイナス電極部３０のプラスの電極部２０側への反発力により双方向から堅固に挟持される。

従来の電池保持機構は、マイナスの電極側を単にプラスの電極側に押圧することだけで電池を押圧挟持する構造であり、電池のプラス電極の構造は双方向からの堅固な挟持をサポートするような構造ではなかった。本発明は、プラスの電極部２０のプラス電極板２２を略コの字型の上下二段に構成して弾性を持たせるとともに下部プラス接触面２４と上部プラス接触面２６を設けて、単四電池のプラス極凸部５２が切欠孔２８に嵌合する構成とすることにより、単四電池５０の装着時のプラス極凸部５２を固定し、従来の電池保持機構よりも単四電池５０の保持機能を向上させている。また、単三電池の保持についても、プラス極凸部６２を保持機構の突部１９６が外側から鉤状に覆うことで電池６０の横方向への動きを抑えて充電器から脱落することを防止している。従来の電池保持機構よりも単三電池６０の保持機能を向上させている。

図６に示される実施例では、プラスの電極部２０は、保持する電池の長さに合せて弾性体７０によりマイナスの電極側に付勢されてスライド移動する。プラスの電極部２０は、弾性体７０の付勢により装着した電池をマイナスの電極側に押圧し、プラスの電極部２０の弾性力による反発を利用して固定されたマイナスの電極部３０と双方向からの押圧で電池を挟持して保持する構成である。

本実施例の電池保持機構１０はプラス電極部がスライドする構成となっているが、電池保持機構２１０と同様にプラスの電極部が電池の長さに合せて移動する構成に限定されるものではない。例えばプラスの電極部に替えてマイナスの電極部がスライド移動する構成であっても、また、導体からなる弾性体により装着した電池のマイナス極側をプラスの電極側に押圧する構成であっても良い。

マイナスの電極部３０は、図１から図３に示す実施例と同様の構造となっており、単四電池５０と単三電池６０の両方のマイナス電極と接触するマイナス電極板３４と、マイナス電極板３４を付勢するスプリング９７と、マイナス電極板を可動に収容する保持部９０とからなり、マイナス電極板は回路８０のマイナス導電板８４に接続される構造である。
また、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝４０と前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝１９８と前記長溝に単三電池の外周を挟持して保持する凸からなる爪４２も図１から図３に示す実施例と同様の構造となっており、電池の保持および装着と取出しが容易で、単四電池５０と単三電池６０は直径が異なるが、各直径に合わせた異なる挟持構造を備えるため、単一の保持機構により二つの異なる大きさの電池を確実に挟持することができる。

本件発明に係る充電器の斜視図 本件発明に係る充電器の分解斜視図 本件発明に係る充電器の縦断面図 図３に示す充電器のＡ−Ａ断面図 本件発明に係る充電器の別の実施例の分解斜視図 本件発明に係る充電器の別の実施例の縦断面図 本件発明に係る充電器の正面図 本件発明に係る充電器の背面図 単三電池を装着した状態の側面図 単四電池を装着した状態の側面図 本件発明に係る充電器の底面図 本件発明に係る充電器の平面図

符号の説明

１０、２１０ 電池保持機構
２０、２２０ プラスの電極部
２２、２２２ プラス電極板
２４ 下部プラス接触面
２６ 上部プラス接触面
２８ 切欠孔
２９、２９０ 保持部
３０、２３０ マイナスの電極部
３４、２３４ マイナス電極板
４０、２４０ 長溝
４２、２４２ 爪
２４４ 端面
５０ 単四電池
５２、６２ プラス極凸部
６０ 単三電池
７０、２７０ 弾性体
８０、２８０ 回路
８２、２８２ プラス導電板
８３、２８３ プラス導電板
８４、２８４ マイナス導電板
９７、２９７ スプリング
１００、３００ 充電器
１１０、３１０ 筐体
１１２、３１２ 溝
１９２、２９２ 中空部
１９４、２９４ 切欠部
１９６、２９６ 突部
１９８、２９８ 凹溝
１１４、３１４ ＵＳＢ端子
１３０、３３０ ＡＣプラグ
１３２、３３２ 基部

Claims (7)

1. 保持する電池の長さに合せて弾性体により電池を押圧するプラスの電極部と、マイナスの電極部と、からなる単三電池および単四電池を保持することができる電池保持機構において、プラス電極部またはマイナス電極部がスライドする構造であって、収容される電池の長手方向にスライドする電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、該保持部を他方の電極側に付勢するとともに前記導電板と接続する電気伝導体からなる弾性体とからなり、他方の電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、からなり、弾性体の押圧と保持部により保持された電池の両極が、スプリングの付勢により電極部と常に電気的に接触する構造であることを特徴とする電池保持機構。
2. 前記電池保持機構の保持部は、挟持面側が開口した形状であって、前記電極板および前記スプリングが上下可動に収納される中空部と、前記中空部の開口面側面の一端に設けられた切欠部と、前記中空部の開口面側の他端に設けられた突部と、からなり、前記切欠部と前記突部で単四電池と略同じ径に形成された円筒形状の溝を形成する構造であることを特徴とする請求項１記載の電池保持機構。
3. 保持する電池の長さに合せて弾性体により電池を押圧するプラスの電極部と、マイナスの電極部と、からなる単三電池および単四電池を保持することができる電池保持機構において、プラス電極部またはマイナス電極部がスライドする構造であって、収容される電池の長手方向にスライドする電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、該保持部を他方の電極側に付勢するとともに前記導電板と接続する電気伝導体からなる弾性体とからなり、他方の電極部が、電極板と、該電極板を付勢する電気伝導体からなるスプリングと、該スプリングを介して前記電極板と連結される導電板と、前記電極板と前記スプリングと前記導電板とを収納する保持部と、からなり、前記プラスの電極部は、細長平板を略コの字に屈曲形成した上下段に形成されたプラス電極板と、前記プラス電極板の下段に設けられた単三電池のプラス電極と接触するプラス接触面と、該プラス接触面に設けられた単四電池のプラス極凸部の外周が嵌入する幅に切欠した円形状の切欠孔と、前記プラス電極板の上段に設けられた単四電池のプラス電極と接触するプラス接触面とからなり、弾性体の押圧と保持部により保持された電池の両極が、電極部と常に電気的に接触する構造であることを特徴とする電池保持機構。
4. 前記電池保持機構は、保持する電池の直径に合せて装着位置を調整する単三電池を嵌着する略同じ径に形成された長溝と、前記長溝の奥部に設けられた単四電地を嵌着する凹溝を備えており、前記長溝に単三電池の外周を挟持して保持する凸からなる爪が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池保持機構。
5. 請求項１乃至４記載の電池保持機構を備えた充電器であって、装着された電池に直流電源または交流電源から電力を入力するためにＡＣ／ＤＣ変換アダプタおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバーターを内蔵したことを特徴とする充電器。
6. 前記充電器は、電源から電力を入力するＡＣプラグおよび／またはＤＣ入力端子を備えたことを特徴とする請求項５記載の充電器。
7. 前記充電器は、外部機器に電力を出力するためのＤＣ出力端子を設けたことを特徴とする請求項５又は６記載の充電器。

Images