JP7429403B2 - 非常用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の電子機器の充電や災害時等の照明に利用することのできる非常用電源装置に関する。

携帯電話用の充電器の一例が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。また携帯端末機器用の電池パックが、特許文献３に開示されている。

特開２００７－１２９８８５号公報 特開２００８－６１３２４号公報 特開２００３－３４６７５０号公報

従来の携帯電話用の充電器は、使用する乾電池を収容するための筐体又は電池収納ケースを備えており、筐体やケースのために充電器全体の容積が大きくなり、嵩高であるという欠点がある。
本発明は、使用しない時は嵩張らず、使用時に２個の乾電池を利用して電源として機能し得る嵩の小さい非常用電源装置を提供することにある。

本発明の目的は、嵩が小さく、使用しない時は嵩張らず、使用時は乾電池２個を用いて所定の出力電圧を出力し、アダプタ交換により、ほぼ全ての携帯電子機器の充電を行え、また、非常用ライトとしても利用できる電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本件発明に係る非常用電源装置は、別体で構成された出力側ユニット及び接続側ユニットを含み、出力側ユニットは、その上面に出力ポートが設けられ、上面と反対側の下面が乾電池接触面とされており、接続側ユニットは、その上面が乾電池接触面とされていて、出力側ユニットの下面を＋極と－極とが隣接するように並べられた２個の乾電池の上側端部に接触させ、接続側ユニットの上面を２個の乾電池の下側端部に接触させ、出力側ユニットと接続側ユニットによって２個の乾電池を上下から挟持して使用する非常用電源装置である。出力側ユニットは、下面に、一の乾電池の＋極に磁力で当接して当接状態を維持し得る第１磁石体と、二の乾電池の－極に磁力で当接して当接状態を維持し得る第２磁石体とを有する。第１磁石体及び第２磁石体は、電気的に分離状態で配置されている。そして、出力側ユニットの内部には、第１磁石体及び第２磁石体に電気的に接続され、第１磁石体及び第２磁石体から入力する電位差電圧を予め定める値の出力電圧に昇圧する昇圧回路が備えられている。昇圧回路で昇圧された出力電圧は、出力ポートから出力されるものであり、接続側ユニットは、上面に、一の乾電池の－極及び二の乾電池の＋極に磁力で当接して両極間を電気的に短絡接続し、当接状態を維持し得る第３磁石体を有する。

本発明の非常用電源装置は、嵩が小さく、使用しない時は嵩張らず、使用時は乾電池２個を用いて所定の出力電圧を出力し、アダプタ交換により、ほぼ全ての携帯電子機器の充電を行え、また、非常用ライトとしても利用できる。

本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置において、出力側ユニットの出力ポートに、着脱自在なマグネット式付属アダプタの一例としてＬＥＤランプが装着された状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の出力側ユニットを上面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の出力側ユニットを下面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の出力側ユニットの下面（底面）図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の出力側ユニットの模式的な縦断面図であり、図３のＶＩ－ＶＩに沿う縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の接続側ユニットを上面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の接続側ユニットの下面（底面）図である。 本発明の一実施形態に係る非常用電源装置の接続側ユニットの模式的な縦断面図であり、図７のＩＸ－ＩＸに沿う縦断面図である。 図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）は、本発明に係る非常用電源装置に装着可能なマグネット式付属アダプタの例を示す図である。 図１１（Ａ）は、取付座部の縦断面図であり、図１１（Ｂ）は、取付座部を底面側から見た斜視図である。 図１２（Ａ）は、出力ポートの変形例を示す出力側ユニットの部分平面図であり、図１２（Ｂ）は、出力ポートの変形例を示す出力側ユニットの部分縦断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る非常用電源装置１の側面図である。非常用電源装置１は、別体として構成された出力側ユニット１０及び接続側ユニット３０の対を備えている。そして、出力側ユニット１０と接続側ユニット３０との間に、＋極及び－極を逆向きに並べた２個の乾電池Ｕ１，Ｕ２を挟持することができる。
２個の乾電池Ｕ１，Ｕ２は、単三形乾電池又は単四形乾電池を使用できる。より具体的には、出力側ユニット１０は、一の乾電池Ｕ１の＋極及び二の乾電池Ｕ２の－極に磁力接触する第１磁石体及び第２磁石体を有しており、２個の乾電池Ｕ１，Ｕ２の＋極及び－極を保持する。一方、接続側ユニット３０は、一の乾電池Ｕ１の－極及び二の乾電池Ｕ２の＋極に磁力接触し、両極間を短絡接続して保持する第３磁石体を有している。

これにより、２個の乾電池Ｕ１及びＵ２の直列接続回路が形成される。そして、出力側ユニット１０は、内蔵された昇圧回路によって、出力電圧を、一例として、５Ｖに昇圧して出力する。
出力側ユニット１０の上面に設けられた出力ポートには、着脱自在なマグネット式付属アダプタの一例としての充電アダプタ５０を装着することができる。充電アダプタ５０は、一例として、マイクロＵＳＢコネクタであり、当該充電アダプタ５０を例えばスマートフォン（図示せず）の電源端子に挿入することにより、当該スマートフォンを充電できる。

図２は、本発明の一実施形態に係る非常用電源装置１において、出力側ユニット１０の出力ポートに、着脱自在なマグネット式付属アダプタの一例としてＬＥＤランプ６０が装着された状態を示す側面図である。ＬＥＤランプ６０には、出力側ユニット１０から例えば５Ｖの出力電圧が供給され、非常用電源装置１は非常用ライトとして機能する。
本発明の一実施形態に係る非常用電源装置１は、上述した通り、別体として構成され、対をなす出力側ユニット１０及び接続側ユニット３０を備えている。

図３～図６は、出力側ユニット１０の実施例を示す。図３～図６を参照して、まず、出力側ユニット１０について説明する。
出力側ユニット１０は、その外観がサイコロ（ダイス）状をしていてもよく、一例として一辺約１７～２０ｍｍの立方体形状で、樹脂等の絶縁材料で作られた成型品である。
図３に示すように、出力側ユニット１０の上面１１の中央部には、出力ポート１２が配置されている。出力ポート１２は、中央に平面視円形の＋電極１４を有し、＋電極１４の周囲を同芯円状に囲む平面視円環状の－電極１５を有している。＋電極１４及び－電極１５は、その電気的極性が逆にされてもよい。本実施例では、＋電極１４は、表面がＮ極性の磁石で形成されており、－電極１５は、表面がＳ極性の磁石で形成されている。なお、＋電極１４及び－電極１５の表面に表われる磁気極性についても、上記と逆の配置であってもよいし、両電極１４，１５の表面に表われる磁気極性が同じ磁気極性であってもよい。

一対の電極１４，１５は、上述の通り、それぞれ＋極と－極であり、直流５Ｖの電位差電圧が出力される。
図４及び図５に示すように、出力側ユニット１０の下面１６には、互いに対向する２辺１６１，１６２から、それぞれ下面１６の内方へ向って半円形に切り欠かれた小窓１７及び大窓１８が形成されている。そして、各窓１７，１８の内側には磁石板１９，２０が嵌められていて、各窓１７，１８から磁石板１９，２０が外方へ臨んでいる。磁石板１９，２０は、一例としてネオジウム磁石であり、平面視長方形の板状で、互いに電気的に分離するように、下面１６の内側に沿って配置されている。

小窓１７は、一例として、単三形乾電池の端面から突出する＋（プラス）電極の半分が嵌まり得る直径の半円形をなす。単三形乾電池の＋（プラス）電極が磁石板１９に磁力吸引されて保持され得る。
大窓１８は、一例として、単三形乾電池の－（マイナス）電極の半分が嵌まり得る直径の半円形をなす。単三形乾電池の－（マイナス）電極が磁石板２０に磁力吸引されて保持され得る。

このように、出力側ユニット１０の下面１６は、２個の単三形乾電池の＋，－を逆にして並べて端面を当接させたとき、２個の単三形乾電池の電極をそれぞれ磁力によって吸引し、受け止めて保持し得る。
なお、小窓１７及び大窓１８が、逆向きに並列された単三形乾電池の電極に係合する寸法とされているから、単三形乾電池よりも直径の小さい単四形乾電池を逆向きに並列させた場合も、適切に磁力吸引して保持され得る。

より具体的には、下面１６には、相対的に小径の半円形磁石板１９、及び相対的に大径の半円形磁石板２０が露出している。
磁石板１９は、下面１６の一辺１６１に弦を有する半円形をしている。磁石板１９を形成する半円形の弦は、一辺１６１の中央部の約１／３程度を占めていて、その半円弧は下面１６内へ比較的小さな小半円を描いている。磁石板１９は、下面１６と面一に設けてもよいが、下面１６の表面から一段凹み、下面１６の表面との間に小さな段差を有するように設けられていてもよい。

磁石板２０は、下面１６の一辺１６２のほぼ全長を直径とし、当該一辺１６２を弦として、下面１６の中心部を通る弧を描く半円形をしている。磁石板２０は、下面１６と面一に設けられてもよいが、下面１６の表面から一段凹み、下面１６の表面との間に小さな段差を有するようにして設けられていてもよい。
下面１６から露出する磁石板１９及び磁石板２０の形状は、上述した通り小大の半円形であるが、磁石板１９及び磁石板２０の全体形状は、図５に破線で示す長方形の板状であってもよい。

図６に示すように、出力側ユニット１０の内部には、磁石板１９、磁石板２０、昇圧回路２１及び出力ポート１２が設けられている。昇圧回路２１は、磁石板１９及び磁石板２０から入力する電位差３Ｖの直流入力電圧を５Ｖの直流電圧に昇圧する。昇圧された直流５Ｖ電圧は、出力ポート１２の電極１４，１５から出力され得る。
出力ポート１２は、上述したように、上面１１の中央に同芯円状に配置された＋電極１４及び－電極１５を有するが、これら＋電極１４及び－電極１５は、図６に示すように、出力側ユニット１０の上面壁に埋設されている。そして、昇圧回路２１の出力側とリード線２２で繋がれ、出力電圧が取り出せるようにされている。

また、出力ポート１２の＋電極１４及び－電極１５は、磁石、例えばネオジウム磁石で形成されているので、磁力によって、出力ポート１２に装着されるマグネット式の充電アダプタ５０やＬＥＤランプ６０等の付属アダプタを固定することができる。
次に、図７～図９を参照して、接続側ユニット３０について説明をする。
接続側ユニット３０は、この実施例では、外観がサイコロ（ダイス）状をしていてもよく、一例として一辺約１７～２０ｍｍの立方体形状で樹脂等の絶縁材料の成型品であり、内部は空洞であってもよい。

図７及び図８に示すように、接続側ユニット３０の上面３１には、互いに対向する２辺３１１，３１２から、それぞれ、上面３１の内方へ向って半円形に切り欠かれた大窓３２及び小窓３３が形成されている。そして、各窓３２，３３の内側には共通の磁石板３４が嵌められていて、各窓３２，３３から磁石板３４が外方へ臨んでいる。磁石板３４は、一例としてネオジウム磁石であり、平面視正方形の板状で、上面３１の内面に沿って配置されている。

なお、接続側ユニット３０の上面３１に関する構造を、出力側ユニット１０の下面１６に関する構造と同じにしてもよい。すなわち、上面３１の内面に沿って配置する共通の磁石板３４を、平面視長方形の磁石板３４ａ及び３４ｂの２枚とし、互いに電気的に分離して配置する。そして、接続側ユニット３０内において、電気的に分離された磁石板３４ａ，３４ｂが電気的に接続するように、磁石板３４ａ，３４ｂを跨ぐように、金属製の接続板（図示せず）を磁石板３４ａ，３４ｂに磁力で積層させてもよい。

大窓３２は、一例として、単三形乾電池の－（マイナス）電極の半分が嵌まり得る直径の半円形をなす。単三形乾電池の－（マイナス）電極が磁石板３４に磁力吸引されて保持され得る。
小窓３３は、一例として、単三形乾電池の端面から突出する＋（プラス）電極の半分が嵌まり得る直径の半円形をなす。単三形乾電池の＋（プラス）電極が磁石板３４に磁力吸引されて保持され得る。

具体的には、上面３１には、相対的に大径の半円形の磁石板３４、及び相対的に小径の半円形の磁石板３４が露出している。大径の磁石板３４は、上面３１の一辺３１１のほぼ全長を直径とし、当該一辺３１１を弦として、上面３１の中心部を通る弧を描く半円形をしている。磁石板３４は、上面３１の表面と面一に設けられていてもよいが、上面３１の表面から一段凹み、上面３１の表面との間に小さな段差を有するように設けられていてもよい。

小径の磁石板３４は、上面３１の一辺３１２（この一辺３１２は、一辺３１１に対向する辺である。）に弦を有する半円形をしている。磁石板３４を形成する半円形の弦は、一辺３１１の中央部の約１／３程度を占めていて、その半円弧は下面３１内へ比較的小さな小半円を描いている。磁石板３４は、上面３１の表面と面一に設けられていてもよいが、上面３１の表面から一段凹み、上面３１の表面との間に小さな段差を有するように設けられていてもよい。

接続側ユニット３０は、並列に配置される２個の乾電池の＋（プラス）極と－（マイナス）極とを短絡接続する機能を実施するものである。そのため、基本的には、前述した共通の磁石板３４が設けられていればよく、接続側ユニット３０の内部は空洞となっている。
そこで、図９に示すように、この実施例では、空洞３６を活用すべくマグネット式付属アダプタ（一例として、図では、充電アダプタ５０及びＬＥＤランプ６０を示す）を収容できるように構成されている。使用時には、マグネット式付属アダプタは、必要に応じて、接続側ユニット３０の内部（空洞３６）から取り出され、出力側ユニット１０の出力ポート１２に装着される。

図１０（Ａ）～（Ｅ）は、本発明に係る非常用電源装置に装着可能なマグネット式付属アダプタの例を示す図である。
マグネット式付属アダプタは、共通構成として、取付座部４０を有している。
取付座部４０は、図１１（Ａ）の縦断面図及び図１１（Ｂ）の底面側から見た斜視図に示すように、同芯円状に配置された中心円磁石４１及び外周円環磁石４２を有している。そして、中心円磁石４１の下面には、例えばＮ極が表われ、外周円環磁石４２の下面には、例えばＳ極が表われるように配置されている。これにより、取付座部４０は、磁力で出力側ユニット１０の上面１１の出力ポート１２に装着できる構造をしている。取付座部４０が、出力ポート１２に磁石装着されたとき、出力ポート１２の電極１４及び１５と、中心円磁石４１及び外周円環磁石４２とがそれぞれ電気的に接続され、アダプタに電力が供給される。

マグネット式付属アダプタは種々のものを準備することができる。一例として、ＵＳＢコネクタのＭｉｃｒｏＢ（図１０（Ａ））、ＴｙｐｅＣ（図１０（Ｂ））、ＴｙｐｅＡ（図１０（Ｄ））、ライトニングコネクタ（図１０（Ｃ））を例示できる。
また、マグネット式付属アダプタは、ＬＥＤランプ（図１０（Ｅ））であってもよい。
以上説明した実施形態において、次のような変形を施してもよい。

（１）出力ポート１２に関し、上記の構成に代えて図１２（Ａ）（Ｂ）に示す構成としてもよい。
図１２（Ａ）は、出力ポート１２の変形例を示す出力側ユニット１０の部分平面図であり、図１２（Ｂ）は、出力ポート１２の変形例を示す出力側ユニット１０の部分縦断面図である。

図１２（Ａ）（Ｂ）を参照して、出力ポート１２は、上面１１からわずかに突出した円形又は長円形の輪郭をした位置決めステップ１３と位置決めステップ１３内に配列された一対の電極１４，１５を含んでいる。一対の電極１４，１５は、上面壁を上下に貫通するように埋設された磁石体（例えばネオジウム磁石）で形成されている。一対の電極１４，１５は、＋極と－極であり、昇圧回路２１から直流５Ｖの電位差電圧が与えられる。

なお、この形態の出力ポート１２とした場合、出力ポート１２に磁力で装着するマグネット式付属アダプタの取付座部４０の構成も、この出力ポート１２に合わせて変形すればよい。
（２）別体として構成され、その外観がサイコロ（ダイス）状をした出力側ユニット１０及び接続側ユニット３０を、例えば各ユニット１０，３０の角に小孔を空け、その小孔にストラップを取り付けて、一対のユニット１０，３０をストラップで繋いだ状態としてもよい。そうすると、保管時などの取り扱いが便利になる。

（３）接続側ユニット３０は、ユニット３０の大半部が空洞となっているから、その嵩をより小さくするために、共通磁石板３４を主体とする薄板状とすることもできる。
（４）出力側ユニット１０及び接続側ユニット３０の寸法を大きくし、単二形乾電池又は単一形乾電池にも対応できるようにしてもよい。
（５）出力側ユニット１０及び接続側ユニット３０を、外観がサイコロ（ダイス）状の形態に替え、例えば、出力側ユニット１０を、人形や動物模型等の頭部で形成し、接続側ユニット３０を、人形や動物模型等の胴部で形成し、両部分の分割端面に、前述した磁石板１９，２０，３４が臨む構成としてもよい。

この発明は、以上説明した実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

１ 非常用電源装置
１０ 出力側ユニット
１１ 上面
１２ 出力ポート
１３ 位置決めステップ
１４，１５ 電極
１６ 下面
１７，３３ 小窓
１８，３２ 大窓
１９，２０，２２，３４，３４ａ，３４ｂ 磁石板
２１ 昇圧回路
２２ リード線
３０ 接続側ユニット
３１ 上面
３６ 空洞
４０ 取付座部
４１ 中心円磁石
４２ 外周円環磁石
５０ 充電アダプタ
６０ ＬＥＤランプ
１６１，１６２，３１１，３１２ 一辺

Claims (3)

1. 別体で構成された出力側ユニット及び接続側ユニットを含み、
   前記出力側ユニットは、その上面に出力ポートが設けられ、前記上面と反対側の下面が乾電池接触面とされており、
   前記接続側ユニットは、その上面が乾電池接触面とされていて、
   前記出力側ユニットの前記下面を＋極と－極とが隣接するように並べられた２個の乾電池の上側端部に接触させ、前記接続側ユニットの前記上面を前記２個の乾電池の下側端部に接触させ、前記出力側ユニットと前記接続側ユニットによって２個の乾電池を上下から挟持して使用する非常用電源装置であって、
   前記出力側ユニットは、前記下面に、一の乾電池の＋極に磁力で当接して当接状態を維持し得る第１磁石体と、二の乾電池の－極に磁力で当接して当接状態を維持し得る第２磁石体とを有し、
   前記第１磁石体及び第２磁石体は、電気的に分離状態で配置されており、さらに
   前記出力側ユニットの内部には、前記第１磁石体及び第２磁石体に電気的に接続され、前記第１磁石体及び第２磁石体から入力する電位差電圧を予め定める値の出力電圧に昇圧する昇圧回路が備えられ、
   前記昇圧回路で昇圧された出力電圧は、前記出力ポートから出力されるものであり、
   前記接続側ユニットは、前記上面に、一の乾電池の－極及び二の乾電池の＋極に磁力で当接して両極間を電気的に短絡接続し、当接状態を維持し得る第３磁石体を有し、
   前記接続側ユニットの内部には、前記出力ポートに装着可能な付属アダプタを収納可能な空洞が備えられていることを特徴とする、非常用電源装置。
2. 前記出力側ユニット及び前記接続側ユニットは、それぞれ、立方体のさいころ型をしている、請求項１に記載の非常用電源装置。
3. 前記出力ポートは、前記出力側ユニットの表面に露出する磁石で形成された＋電極及び－電極を含み、当該出力ポートには、マグネット式付属アダプタが磁力で装着できることを特徴とする、請求項１または２に記載の非常用電源装置。

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