JPH047654Y2

JPH047654Y2 -

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Publication number: JPH047654Y2
Application number: JP12050184U
Authority: JP
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1984-08-03
Publication date: 1992-02-27
Also published as: JPS6135542U

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本考案は充電式電気かみそり等の小型の充電式
電気機器に用いられる急速充電回路に係り、特に
インバータ回路と電子式スイツチ回路を併用した
充電回路に関するものである。

(ロ) 従来技術 Ni−Cd電池等の再充電可能な電池を分単位の
短かい時間内で満充電に近い状態にまで充電する
ための急速充電装置では、電池に供給される充電
電流が大きく、電池が満充電に達した後に充電電
流を供給し続けて所謂過充電の状態になると電池
が劣化し或いは破損する惧れがある。

従来の急速充電装置で上記過充電を防止するた
めに電池電圧が一定になつた時その電圧を検出し
て、インバータを構成するスイツチングトランジ
スタの発振を小さくし、大電流充電から微小電流
充電に切換えるもの（例えば特開昭58−212333号
公報）や、タイマICを利用して充電開始より一
定時間経過した時点で充電を停止したり、或いは
大電流充電から微小電流充電へ切換えるもの（例
えば特開昭57−101537号公報）が提案されてい
る。

しかしながら両従来技術ともに充電時間の設定
を行うのにタイマICを用いて、該タイマICの出
力信号によつて充電電流の制御を行うものであ
る。このタイマIC等の制御ICは寸法規格に制限
があり、且コスト的にも他の電子部品に比べて割
高であるため小型の充電式機器に対しては不向き
である。

電気かみそり等の充電回路の場合、１回のヒゲ
剃り時間に相当する電池容量を急速充電すること
が既に提案されている。しかしながらこの場合は
タイマ用のコンデンサの動作を安定させるための
放電抵抗を大きくする必要が生じ、この結果、該
コンデンサが放電するのに長時間を要し、１回目
の急速充電後２回目の急速充電を行いたい場合に
は長時間待たなければならなかつた。

第３図はコンデンサをタイマとして利用した従
来の急速充電回路である。この回路においてコン
デンサC₅１０１の充電は抵抗R₁₁１０２、抵抗
R₁₈１０３、抵抗R₁₆１０４、ダイオードD₄１０
５、抵抗R₁₅１０６を介して行われるが、コンデ
ンサC₅１０１の放電用抵抗R₂₀１０７にも分流
（コンデンサC₅１０１に蓄積された電荷は常に抵
抗R₂₀１０７で放電されている）されるため、コ
ンデンサC₅１０１の充電が充分に行われず、コ
ンデンサC₅１０１のの電圧上昇が不安定になつ
たり、センサ（タイマ作動）が不能になるなどの
欠点を有していた。この為抵抗R₂₀１０７は高い
抵抗値を有するものを使用し（分流電流を小さく
し）タイマの安定化を図つていた。

しかしこの方法では連続してタイマを作動させ
ることができない。即ちコンデンサC₅１０１の
電荷が抵抗R₂₀１０７を介して放電され、コンデ
ンサC₅１０１の電圧がPUT１０８によるセンサ
電圧以下になるまで時間がかかるので結局タイマ
の再スタートまで時間がかかる。例えば、１日に
一回程度しか超急速充電が行えない等の欠点が生
まれる。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点本考案が解決しようとする問題点は非常に簡単
な構成でタイマ回路を作り、且タイマの安定化及
び迅速な再生を行なうことである。

(ニ) 問題を解決するための手段本考案の急速充電装置は、交流電源に接続され
た整流器と、該整流器に接続された一次コイル
と、該一次コイルと直列に接続されると共にベー
スを帰還コイルに接続してなるトランジスタと、
前記一次コイル及び帰還コイルと電磁結合した二
次コイルと、該二次コイルに接続された二次電池
と、該電池を電源として駆動する負荷と、前記電
池と負荷との電気接続を制御する主スイツチング
素子と、カソード側を前記帰還コイルに接続し、
アノード側を前記整流器に接続された定電圧の分
圧回路に接続したプログラマブルユニジヤンクシ
ヨントランジスタと、該プログラマブルユニジヤ
ンクシヨントランジスタのゲートに接続され、時
定数回路を構成するコンデンサ及び抵抗と、前記
コンデンサの放電回路に介挿されたコンデンサ放
電用スイツチング素子と、該コンデンサ放電用ス
イツチング素子に直列接続された放電抵抗と、該
放電抵抗に対して並列接続され前記主スイツチン
グ素子或いは負荷の発熱を検出して抵抗値が変化
する感熱抵抗とよりなり、前記二次電池の急速充
電時、前記コンデンサは充電され、前記時定数回
路で定められた時間経過後、前記コンデンサの所
定電圧上昇により前記プログラマブルユニジヤン
クシヨントランジスタがオフして急速充電を停止
し、負荷の駆動時、前記コンデンサはコンデンサ
放電用スイツチング素子、放電抵抗及び感熱抵抗
を介して放電され、該コンデンサの電圧が前記プ
ログラマブルユニジヤンクシヨントランジスタを
オンする電圧まで下降した後、前記二次電池への
急速充電を可能としたことを特徴とするものであ
る。

(ホ) 作用第１の充電終了後にタイマ用のコンデンサは放
電抵抗及び感熱抵抗によつて短時間で放電され、
次回の急速充電にそなえる。

(ヘ) 実施例第１図に本考案充電装置を電気かみそりの充電
回路に適用した一実施例を示し、これに基いて詳
細に説明する。

１，２は商用交流電源の入力端子、３は該交流
電源の交流電流を直流電流に変換するブリツジ整
流器D₁４は該整流器D₁３と前記入力端子１との
間に介挿された電流ヒユーズRF，５はチヨーク
コイルＬ，６を介して前記整流器D₁３に接続さ
れたインバータトランスＴ，７の一次コイルN₁
８は該一次コイルN₁５に接続されベースを帰還
コイルN₂９に接続してなる発振トランジスタQ₁
である。そして前記帰還コイルN₂９は抵抗R₃１
０を介して前記整流器３に接続されている。１
１，１２は前記一次コイルN₁５に並列に接続さ
れたコンデンサC₃及び抵抗R₁１３は前記帰還コ
イルN₂９と前記整流器３との間に介挿された発
振用のコンデンサC₂１４は前記チヨークコイル
Ｌ６に前記一次コイルN₁５に対して並列に接続
された平滑コンデンサである。そして前記コンデ
ンサC₂１３と抵抗R₃１０は前記トランジスタＱ
１，８の発振に寄与する。尚前記トランジスタ
Q₁８のエミツタは抵抗R₂１５及びサーマルヒユ
ーズTF１１６を介して前記整流器D₁３に接続さ
れている。

１６，１７は前記一次コイルN₁５と前記抵抗
R₁１２との接続点１８に接続された抵抗R₁₁とツ
エナーダイオードZD，１９，２０は該ツエナー
ダイオードZD，１７と前記抵抗R₁₁１６の接続点
２１から前記トランスＴ７に対して並列に接続さ
れ分圧回路を構成する抵抗R₁₈，R₁₉２２は該抵
抗R₁₈１９，R₁₉２０の分圧点２３にアノードを
接続したプログラマブルユニジヤンクシヨントラ
ンジスタ（以下PUTと言う）、２４は該PUT２
２のゲート・アノード間に接続された抵抗R₁₆で
あり、カソードは前記帰還コイルN₂９に接続さ
れている。２６，２７，２８は前記PUT２２の
ゲートに接続されたダイオードD₄、抵抗R₁₅、電
解コンデンサC₅であり、このコンデンサC₅２８
の負極側は抵抗R₄２９を介して前記整流器３に
接続されている。

３０，３１は前記トランスＴ７によつて前記一
次コイルN₁５或いは前記帰還コイルN₂９と電磁
結合する二次コイルN₃，N₄３２は保護抵抗R₂₁
３３及び前記抵抗R₄２９を介して前記二次コイ
ルN₄３１と前記整流器D₁３との間に介挿される
発光ダイオードLEDであり、前記二次コイルN₃
３０，N₄３１の中間点３４と前記整流器D₁３と
の間は結線されている。３５は前記二次コイル
N₃３０の一端にダイオードD₂３６を介して接続
されたNi−Cd電池等の二次電池Ｂ、３６，３７
は後述するオン・オフスイツチの動作を保持する
自己保持回路KC，３８を構成するトランジスタ
Q₂Q₃である。トランジスタQ₂３６はNPN型であ
る。トランジスタQ₃３７はPNP型である。そし
てトランジスタQ₃３７のベースとトランジスタ
Q₂３６のコレクタが互いに接続されている。

４５は前記トランジスタQ₃３７のベース〜エ
ミツタ間に介挿されたモータ停止用オフスイツチ
S１４６は同じくトランジスタQ₃３７のベースと
前記電池Ｂ，３５の負極との間にロツクスイツチ
S₃４７及び抵抗R₆４８を介して接続されたモー
タ始動用オンスイツチ、４９，５０は前記トラン
ジスタQ₃３７のベース〜エミツタ間に前記オフ
スイツチS₁４５と並列に接続された抵抗R７及び
コンデンサC４５１は前記トランジスタQ₂３６の
エミツタと前記電池Ｂ，３５の負極との間に介挿
された抵抗R₉５２はトランジスタQ₅４１のエミ
ツタに接続された抵抗R₁₂である。

５３は前記抵抗R₁₅２７とコンデンサC₅２８と
の接続点５４と前記トランジスタQ₄３９と抵抗
R₁₃４２との接続点５５との間にダイオードD₃５
６を介して接続された放電抵抗R₁₄である。そし
て５７は前記抵抗R１４５３に並列接続される感
熱抵抗であり、前記トランジスタQ₆４３と熱的
に結合している。

次に上記回路の動作を説明する。

入力端子１，２よりの出力を整流器D₁３にて
整流して得られた直流電流はコンデンサC₁１４
により平滑されて一次コイルN₁５及び帰還コイ
ルN₂９に供給され、トランジスタQ₁８が導通し
て、二次コイルN₃３０，N₄３１に誘導電流が流
れて発光ダイオードLED，３２が点灯し、また
電池Ｂ、３５はダイオードD₂３６を介して充電
される。また前記整流器D₁３より出力された電
流は抵抗R₁₁１６，R₁₈１９にも供給され、この
電流は抵抗R₁₆２４→ダイオードD₄，２６→抵抗
R₁₅２７→コンデンサC₅２８と流れて該コンデン
サC₅２８を充電する。一方コンデンサC₅２８が
充電されている間は、PUT２２のゲート電圧は
アノード電圧より低く、従つてPUT２２は導通
し、抵抗R₁₈１９→PUT２２→帰還コイルN₂９
→トランジスタQ₁８と電流が流れ、前記二次コ
イルN₃３０，N₄３１に流れる電流が増加し、イ
ンバータの発振周波数が大きくなり、前記電池Ｂ
３５の充電電流は二次コイルN₃３０，N₄３１の
発振周波数が小となつて大電流となる。

モータＭ４４の駆動時は、オンスイツチS₂４６
を瞬間的に閉成すると、トランジスタQ₃３７の
ベース電圧が下がるため該トランジスタQ₃３７
は導通となる。但しロツクスイツチS₃４７は閉成
している。そしてトランジスタQ₂３６のベース
電圧が上がつて該トランジスタQ₂３６が導通す
る。従つてオンスイツチS₂４６が開成されても前
記トランジスタQ₃３７のベース電圧は下がつた
状態に保たれ、該トランジスタQ₃３７は導通状
態に保持される。またトランジスタQ₄３９のベ
ース電圧も上がるので該トランジスタQ₄３９は
導通し、トランジスタQ₅４１のベース電圧は下
がつてトランジスタQ₅４１も導通し、トランジ
スタQ₆４３のベース電圧が上がつて該トランジ
スタQ₆４３が導通となるので電池B₃₅からモータ
M₄₅へ駆動電流が供給され、該モータＭ４４は駆
動を開始する。

モータＭ４４の停止時は、オフスイツチS₁４５
を瞬間的に閉成するとトランジスタQ₃３７のベ
ース電圧はそのエミツタ電圧と等しい値に迄上昇
し該トランジスタQ₃３７は非導通となる。そし
てトランジスタQ₂３６も同時に非導通となつて
前記トランジスタQ₃３７を非導通の状態で保持
する。従つてトランジスタQ₄３９，Q₅４１，Q₆
４３は共に非導通となり、モータＭ４４の駆動は
停止する。

導通時のトランジスタQ₃３７のエミツタ〜コ
レクタ間の電圧は、0.2V以下であるため、万一
電池Ｂ３５の出力電圧が0.8V以下に下がつても、
トランジスタQ₄３９を駆動するのに十分な電圧
がトランジスタQ₄３９に印加され、モータＭ４
４は正常に駆動をし続けることが可能となる。

コンデンサC₅２８、抵抗R₁₄５３、感熱抵抗
TH５０、ダイオードD₃５６、トランジスタQ₄３
９によつて前記コンデンサC₅２８の放電回路が
構成される。前記オンスイツチS₂４６を瞬時閉じ
てトランジスタQ₄３９を導通状態にすると、コ
ンデンサC₅２８に蓄積された電荷が抵抗R₁₄５３
及び感熱抵抗TH５７→ダイオードD₃５６→トラ
ンジスタQ₄３９のコレクタと流れ、放電する。
前記感熱抵抗TH５７は、温度が上がると抵抗値
が下がる特性を有している。従つて上述の如くオ
ンスイツチS₂４６を瞬時的に閉じてトランジスタ
Q₄３９を導通状態にすると同じくトランジスタ
Q₆４３が導通し、該トランジスタQ₆４３導通中
はこの素子の自己発熱作用を受けて前記感熱抵抗
TH５７の抵抗値が下がる。この様子を図表化し
たものが第２図の曲線図であり、縦軸に温度及び
電圧、横軸に時間をとつている。曲線Ｉはトラン
ジスタQ₆４３の温度上昇曲線であり、時間とと
もに温度が上昇することは明らかである。曲線
はコンデンサC₅２８の放電特性曲線であり、例
えばモータＭ４４の１回の使用時間をT₂−T₁≒
3minとした場合を示し、前記使用時間内でコン
デンサC₅２８が略完全に放電していることが該
コンデンサC₅２８の両端電圧を見ればV₁≒０と
なつていて明らかである。曲線は感熱抵抗
TH₅₇を使わなかつたときのコンデンサC₅２８の
放電特性曲線であり、前期使用時間内ではその両
端電圧はV₂（V₂》V₁）迄しか下がらず、かなり
残存電荷が存在することを表わしている。尚抵抗
R₁₄５３の抵抗値を小さくし、感熱抵抗TH５７
を使わなければ第２図の曲線のようにコンデン
サC₅２８の両端電圧が急激に低下するので、電
池Ｂ３５に容量が残つているうちにコンデンサ
C₅２８が放電してしまい。次の充電が過充電と
なる問題が起こる。

オフスイツチS₁４５を瞬時閉成してトランジス
タQ₄３９を非導通状態にした場合はコンデンサ
C₅２８からの放電は停止する。前記ダイオード
D₃５６は充電不即ちトランジスタQ₆４３の非導
通時における分流を防止し、コンデンサC₅２８
の充電を確実・円滑に行えるようにしている。こ
れは、トランジスタQ₄３９，Q₅４１が共にOFF
のため、抵抗R₁₅２７より流れる電流は全てコン
デンサC₅２８の充電に使用されるので、コンデ
ンサC₅２８の電圧上昇が安定するためである。

そしてコンデンサC₅２８の充電時間を電池B₃₅
の超急速充電時間に一致するように選んでおけ
ば、コンデンサC₅２８の充電完了時にPUT２２
を非導通にすることによつて電池Ｂ３５への供給
電流を大電流から微小電流へ切換え、該電池B₃₅
の過充電を防ぐ。

更にオンスイツチS₂４６が閉じた時にのみコン
デンサC₅２８の電荷が放電されるため、電池Ｂ
３５の充電終了後、機器を使用せずに再び交流電
源に接続して、充電を再開した場合においてコン
デンサC₅２８はタイマとして作動せず、即ち
PUT２２は非導通の状態を維持しているので微
小電流による充電のみ行われるから電池Ｂ３５の
温度の過昇が防止でき、信頼性の高い回路とする
ことができる。従つて従来のような電源のオン・
オフで作動を開始するタイマでは繰返し電源に接
続すれば常に急速充電となり温度の蓄積による電
池の温度の過昇につながり、電池の寿命が短かく
なるという不都合な点を解消できる。

(ヘ) 考案の効果本考案は以上の説明の如く、交流電源に接続さ
れた整流器と、該整流器に接続された一次コイル
と、該一次コイルと直列に接続されると共にベー
スを帰還コイルに接続してなるトランジスタと、
前記一次コイル及び帰還コイルと電磁結合した二
次コイルと、該二次コイルに接続された二次電池
と、該電池を電源として駆動する負荷と、前記電
池と負荷との電気接続を制御する主スイツチング
素子と、カソード側を前記帰還コイルに接続し、
アノード側を前記整流器に接続された定電圧の分
圧回路に接続したプログラマブルユニジヤンクシ
ヨントランジスタと、該プログラマブルユニジヤ
ンクシヨントランジスタのゲートに接続され、時
定数回路を構成するコンデンサ及び抵抗と、前記
コンデンサの放電回路に介挿されたコンデンサ放
電用スイツチング素子と、該コンデンサ放電用ス
イツチング素子に直列接続された放電抵抗と、該
放電抵抗に対して並列接続され前記主スイツチン
グ素子或いは負荷の発熱を検出して抵抗値が変化
する感熱抵抗とよりなり、前記二次電池の急速充
電時、前記コンデンサは充電され、前記時定数回
路で定められた時間経過後、前記コンデンサの所
定電圧上昇により前記プログラマブルユニジヤン
クシヨントランジスタがオフして急速充電を停止
し、負荷の駆動時、前記コンデンサはコンデンサ
放電用スイツチング素子、放電抵抗及び感熱抵抗
を介して放電され、該コンデンサの電圧が前記プ
ログラマブルユニジヤンクシヨントランジスタを
オンする電圧まで下降した後、前記二次電池への
急速充電を可能としたことを特徴とするものであ
るから、主スイツチング素子の温度上昇を感熱抵
抗で検出し、極めて有効にコンデンサの残留電荷
を短時間で放電してしまうことができ、このコン
デンサを極めて信頼度の高いタイマとすることが
できるので、充電時間が安定化する効果がある。

尚、前記感熱抵抗は負荷稼動中の温度を検出し
てその抵抗値を可変せしめることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案急速充電回路の一実施回路図、
第２図はコンデンサの放電特性図、第３図は第１
図に相当する従来の回路図である。３……整流器、５……一次コイル、９……帰還
コイル、８……トランジスタ、３０，３１……二
次コイル、３５……二次電池、２２……PUT、
１９，２０……分圧回路、２８……コンデンサ、
４３……主スイツチング素子、３９……コンデン
サ放電用スイツチング素子、４１……補助スイツ
チング素子、５３……放電抵抗、５７……感熱抵
抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

交流電源に接続された整流器と、該整流器に接
続された一次コイルと、該一次コイルと直列に接
続されると共にベースを帰還コイルに接続してな
るトランジスタと、前記一次コイル及び帰還コイ
ルと電磁結合した二次コイルと、該二次コイルに
接続された二次電池と、該電池を電源として駆動
する負荷と、前記電池と負荷との電気接続を制御
する主スイツチング素子と、カソード側を前記帰
還コイルに接続し、アノード側を前記整流器に接
続された定電圧の分圧回路に接続したプログラマ
ブルユニジヤンクシヨントランジスタと、該プロ
グラマブルユニジヤンクシヨントランジスタのゲ
ートに接続され、時定数回路を構成するコンデン
サ及び抵抗と、前記コンデンサの放電回路に介挿
されたコンデンサ放電用スイツチング素子と、該
コンデンサ放電用スイツチング素子に直列接続さ
れた放電抵抗と、該放電抵抗に対して並列接続さ
れ前記主スイツチング素子或いは負荷の発熱を検
出して抵抗値が変化する感熱抵抗とよりなり、前
記二次電池の急速充電時、前記コンデンサは充電
され、前記時定数回路で定められた時間経過後、
前記コンデンサの所定電圧上昇により前記プログ
ラマブルユニジヤンクシヨントランジスタがオフ
して急速充電を停止し、負荷の駆動時、前記コン
デンサはコンデンサ放電用スイツチング素子、放
電抵抗及び感熱抵抗を介して放電され、該コンデ
ンサの電圧が前記プログラマブルユニジヤンクシ
ヨントランジスタをオンする電圧まで下降した
後、前記二次電池への急速充電を可能としたこと
を特徴とする急速充電装置。