JPS6034229B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は充電が可能な電池、更に具体的に云えば、相
異なる物理的な寸法並びに／又は電気特性を持つ充電可
能なセルを、充電の為、選択的に且つ交互に充電電流源
に接続し得る様にする簡単で低廉な充電装置に関する。

ニッケル・カドミウム・セルの様に、充電可能なセルに
よって動作する一般消費者用製品の数が次第に増えてい
る。こういう製品はいるいるな物理的な寸法及び電気特
性を持つセルを必要とする。一般的にセルは外部寸法を
基準にして表わされる。

この寸法の表わし方として、ＡＡ，Ｃ及び○寸法がよく
知られている。ゼネラル・エレクトリック・カンパニに
よって製造される一連のニッケル・カドミウム・セルの
場合、Ｃ及びＤ寸法のセルの電気特性は同じであるが、
ＡＡ寸法のセルの電気特性はＣ及びＤ寸法のものとは異
なる。

即ち下記の通りである。寸法 電 圧 容 且 推奨
充電電流里 （充電速度Ｃ／１０）ＡＡ Ｉ．２Ｖ Ｏ
．５Ａｈ ５０ｍＡＣ Ｉ．２Ｖ Ｉ Ａｈ
ｌｏｏｍＡＤ Ｉ．２Ｖ Ｉ Ａｈ
ｌｏｏｍＡ消費者市場で広く使われているセルにいろい
ろな種類がある為、こういういろいろな種類のセルに使
える１種類の充電装置を提供する必要を生じた。

こういう１つの装置が米国特許第３５７９０７５号に記
載されている。この装置は種々の形式のセルを充電する
方式として有力であるが、複雑さ並びに製造費の点で、
消費者市場に広く採用されるに至っていない。この発明
は、充電電流源と、各々が１種類のセルに対応する複数
個のセル保持体モジュールと、充電器並びにモジュール
に設けられていて、各々のモジュールを充電器に選択的
に且つ交代的に接続する相互接続手段とを有する充電装
置を提供するもので、その利点は以下図面について詳し
く説明する所から明らかになろう。

この発明の別の特徴は、モジュール内に配置されたセル
が誤って放電するのを防止する放電防止手段を含めた電
気回路を持つセル保持体モジュールを提供することであ
る。第１図及び第４図に、この発明の好ましい実施例に
従って構成された、複数個の種類のセルを充電する充電
装置が示されている。

この装置は全体的に充電電流源１１と複数個のセル保持
体モジュール１３とで構成される。第１図は分解図で、
源１１及びモジュール１３を充電の為に接続する時の関
係を示している。第４図は別の寸法のセルを充電する為
に源１１に接続し得るモジュール１５の側面図である。
この発明の好ましい実施例はＡＡ，Ｃ及びＤ形の普通の
３種類のセルに用いることが出来るが、単に例示として
、この内の２種類に対するセル保持体モジュールが示さ
れている。

Ｃ及びＤ寸法のセルに対するモジュールは、Ｃ寸法のセ
ルに対するモジュールが一層小さいＣ寸法のセルを受入
れる様な物理的な寸法であり、Ｄ寸法のセルに対するモ
ジュールが一層大きいＤ寸法のセルを受入れる様な物理
的な寸法であることを別にすれば、機械的にも電気的に
も同一の構成である。この為、両者の例として、Ｃ寸法
のセルに対するモジュールだけを説明する。然し、当業
者であれば明らかであるが、この発明はセル保持体モジ
ュールの特定の数に何等制限されるものではなく、特定
の形式のセルを充電する装置にも何等制限されるものは
ない。充電電流源１１‘ま、第７図に概略的に示す普通
の高インピーダンス中心タップつき変圧器を有する。

充電器のハウジングの一方の面に、１２０ＶＡＣの電源
に接続される２つのブレード接点１２，１４が設けられ
ている。モジュール１３，１５は相互接続手段を介して
源１１に選択的に且つ交代的に接続することが出来る様
になっている。この相互接続手段は、源１１に設けられ
た端子１９，２１，２３と、モジュール１３，１５に設
けられた端子２５，２７，２９（第２図）並びに端子３
１，３３（第５図）とで構成されている。モジュールは
プラスチック成型の構造であることが好ましく、いづれ
も特定のセルを取付ける複数個の区画を有する。

第１図乃至第３図に示す様に、モジュール１３は４個の
ＡＡセルを収容する４つの区画３９，４１，４３，４５
を有する。モジュール１３の区画３９からＡＡセル４４
を取出した所が示されている。区画４１，４３，４５に
はその中の充電位置に夫々ＡＡ寸法のセル４６，４８，
４７を入れた状態が示されている。

モジュール１５（第４図）は１対の区画５２，５３に２
個のＣ寸法のセルを収容する。モジュール１３の各々の
区画３９，４１，４３，４５は同じ様な構成である。

例えば区画３９は１対の弾力性側壁片６０，６１、隔壁
６２及び１対の端整５８，６３で構成される。区画３９
の１端には、その中に配置されたセルに弾力的にぴった
りとはまる様にした導電性のコイルばね６４が端壁６３
にはと目６５によって取付けられている。ばね６４は区
画３９内のセルの負の端子に対する電気接点にもなる。
区画３９の反対側では、端整６３の中に接点用はと目６
６が取付けられてし、て、この端壁を通抜け、区画３９
内に配置されたセルの正の端子と端子２５との間を電気
的に接続する。区画４１が１対の弾刀性壁片６７，６８
、端壁５８，６３及び隔壁６２によって同様に構成され
ている。

セル４６の負の端子に対する電気接点が、取付け用はと
目７２によって壁５８に固定されたコイルばね７４によ
って構成される。はと目７２は端整５８と、端子２７を
設けた金属の接続板５０を弾抜ける様に取付けられてし
、て、ばね７４と端子２７との間を電気的に接続する。
セル４６の正の端子に対する電気懐点が接点用はと目７
８によって構成される。ダイオード７７によってはと目
６５及び７８の間が電気的に接続されるが、その理由は
後で第８図について詳しく説明する。モジュール１３（
第２図）の残りの２つの区画４３，４５も上に述べた区
画３９，４１と同一の構成である。

区画４１に於ける端子２９とセル４７の正の端子との間
の蚕気援綾、セル４７の負の端子と区画４３にあるセル
の正の端子との間のダイオード７９による電気接続、並
びにセル４８の負の端子と端子２７との間の接続板５０
‘こよる電気接続は、いづれも区画３９．４１について
前に述べたのと同様に行なわれる。次に第４図乃至第６
図について説明すると、区画５２が端壁１０１，１０３
，側壁片１０５，１０７及び隔壁１０９によって構成さ
れている。

区画５３が端壁１０１，１０３、側壁片１１１，１１３
及び隔壁１１５によって構成されている。端子３１，３
３（第５図）が任意の普通の手段によって端壁１０１に
取付けられる。端子３３が区画５２内に装着されたセル
の正の端子に接続線１１６及び接点用はと目１１７を介
して接続される。コイルばね１１９が端壁１０３の内側
に取付けられ、室５２内のセルを弾力的にぴったりと取
付けると共に、その負の端子との導蟹路を形成する。区
画５２内にあるセルの負の端子と区画５３内にあるセル
の正の端子との間の電気後続が、コイル‘まね１１９、
接点用はと目１２０、ダイオード８５及び接点用はと目
１２１によって行なわれる。

はと目１２１は区画５３内にあるセルの正の端子との導
電路を形成する。区画５３内にあるセルの負の端子が、
側壁１０１の内側に取付けたコイルばね１２３を介して
、端子３１に電気的に接続される。

この発明の好ましい実施例に於ける別の特徴は、装着片
１２５，１２７である。

装着片が区画５２，５３の広さを縮小し、例えば区画５
３にセルを装着並びに取外す時、セルを装着するには、
セルの負の端子部分を側壁片１１１，１１３の間の領域
に挿入し、セルを略軸方向に摺動させてばね１２３と接
触させてそれを押す様にし、その後セルの正の端子を室
５３の中に押込んで接点用はと目１２１と接触させなけ
ればならない様になっている。装着片１２５，１２７が
ある為に要求されるこの装着の手順は、前掲米国特許第
３６８４５８３号に記載されたＣ及び○寸法のニッケル
・カドミウム・セルに使う場合特に有利である。こうい
うセルは１端が金属円板によって密閉された外側のプラ
スチックの管状ぐゥジングを設けることが好ましい。金
属円板がセルの負の端子として作用する。装着片を使わ
ないと、コイルばねが管状ハウジングの丸めた緑を掴む
傾向があることが判った。この為にセルの装着並びに取
外しが困難になり、或いは場合によってはセルのハウジ
ングをきずつける煤れがある。第７図、第８図及び第９
図は充電装置の充電回路の好ましい実施例の回路図であ
る。第７図は充電電流源１１の回路図である。第８図は
２つ又は４つのＡＡ寸法のセルを充電する為のモジュー
ル１３の回路図である。第９図は２つのＣ寸法のセルを
充電する為のセル保持体モジュール１５の回路図である
。前に述べた様に、Ｄ寸法のセル保持体モジュールの回
路は、第８図に示すモジュール１５の回路と電気的に同
一であるので、図に示してない。第７図に示す様に、源
１１は変圧器７１を持ち、標準的な１１０乃至１２０ボ
ルトの交流線路から、夫々モジュール１３，１５の負荷
に適切な大きさの出力電流を取出すことが出来る様にし
ている。

端子２１が変圧器７１の２次側の中心タップに接続され
、モジュール１３に対して大きさが等しく反対向きの交
流入力電圧を供給する。第８図に示す様に、モジュール
１３の回路は、充電の為に２個又は４個のＡＡセルを収
容する２つの部分７３，７５を有する。一度に２つのセ
ルしか充電しない場合、両方のセルは同じ回路部分内に
配置し、充電電流通路を閉じる様にしなければならない
。部分７３は区画３９，４１内に配置された１対のＡＡ
セル４４，４６を直列に接続し、モジュール端子２５，
２７を充電器の端子１９，２１に夫々接続することによ
って形成された充電電流通路によって充電される。同様
に、部分７５が区画４３，４５内に配置された１対のＡ
Ａセル４７，４８を直列に接続し、モジュール端子２７
，２９を夫々充電器の端子２１，２３に接続することに
よって形成された充電電流通路によって充電する。この
発明の別の特徴は、源１１から切離した時、枝路７３，
７５が誤って短絡されるのを防止する様に部分７３，７
５に接続された１対の放電電流防止手段７７，７９であ
る。

図示の実施例では、防止手段７７，７９はダイオードで
あって、夫々接点８７，６５で対のセル４４，４６に、
そして接点８８，７０で対のセル４７，４８の間に接続
される。セルをモジュール１３に装着した時、部分７３
，７５にあるセルは、端子２５，２７，２９の間に接続
された負荷に対して過剰の電力を送出することが出来な
い。この為、利用者がセルを装着したま）モジュールを
持ち運んでも、端子２５，２７，２９の所で枝路７３，
７５を誤って短絡する幌れがなく安全である。ダイオー
ド７７，７９は、モジュール１３が源１１に接続された
時、源から供給される電流を整流する作用もある。セル
４４，４６の極性をセル４７，４８に対して反対にした
ことも、この発明の重要な特徴である。

この配置にすると、充電電流が部分７３を反時計廻りの
向きに流れ、部分７５を時計廻りの向きに流れることが
必要であることにより、接点８７，８８の間を短絡する
負荷に過剰の電力が送出されることが防止される。この
配置の別の利点は、セル４４，４６が交流信号の正の半
サイクルで充電され、セル４８，４７が負の半サイクル
で充電されることである。

この為交流の両波が充電に利用され、その結果変圧器の
動作効率がよい。第９図には、区画５２，５３に配置さ
れた１対のＣセル８１，８３を直列に接続して、モジュ
ール端子３１，３３を充電電流源の端子１９，２３に夫
々接続することによって形成された充電電流通路によっ
て充電する回路が示されている。

中心タップの源端子２１には接続されず、この為変圧器
７１によって発生された交流電圧全体がモジュール１５
の回路に印加される。モジュール１５の回路には、セル
８１及び８３の間に放電電流防止手段８５が接続される
。モジュール１３の防止手段７３，７５と同様に、防止
手段８５は、端子３１，３３の間が短絡されたことによ
るセルの誤った高い割合の放電を防止すると共に、充電
の際、源１１からの交流出力を整流するという２重の作
用をする。ダイオード７７，７９及び８５の好ましい位
置は、第８図及び第９図に示す様に、直列接続された隣
合うセルの間に直列に接続することであるが、ダイオー
ドをモジュール端子と、直列接続された対の内の一方の
セルとの間に電気的に直列に接続してもよいことが理解
されよう。

例えば、第９図で、ダイオード８５は端子３１とセル８
１の正の端子との間に直列に入れることが出来る。充電
電流を整流にすると共にモジュール内のセルの高い割合
の放電を防止する両方の作用をする様に、ダイオードを
モジュムルに入れるのが好ましいが、充電電流の整流は
、充電電流源１１にある変圧器７１の回路に整流手段を
設けることによって行なってもよく、高い割合の放電を
防止する作用は、モジュールの夫々の部分の回路にヒュ
ーズ又は抵抗を入れることによって行なってもよいこと
は勿論である。この発明の別の特徴により、電気特性が
異なるセルを同じ充電電流源で充電することが出来る。

前に述べたように、或るＡＡセルに対する推奨充電電流
は５肌Ａであるが、或るＣ及びＤセルに対する好ましい
充電電流は１０仇ｈＡである。充電電流源１１（第７図
）は、モジュール１５（第９図）が源１１の２次側の全
起電力に接続された時、対のＣセル８ １，８３に約１
０仇ｈＡの充電電流を送出す様に設計されている。この
為、モジュール１３（第８図）が源１１に接続された時
、源１ １はＡＡセルの各々の対４４，４６及び４７，
４８に対し約５肌Ａの充電電流を送出す。こういうこと
が出来るのは、各対のＡＡセルが源１１の２次側の起電
力の半分に接続されているからである。従って、この発
明によれば、ＡＡ，Ｃ及びＤ寸法のセルの様な普通に入
手し得る消費者用セルを充電する簡単で低廉な充電装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による充電電流源及びＡＡ寸法のセル
保持体モジュ−ルの分解斜視図、第２図は第１図のモジ
ュールの下半分を線２−２から見た部分斜視図、第３図
は第１図のモジュールを線３−３で切った部分断面図、
第４図はこの発明によるＣ寸法のセル保持体モジュール
を片側から見た側面図、第５図は第４図のモジュールの
上を線５−５から見た平面図、第６図は第４図のモジュ
ールの下側を線６−６から見た平面図、第７図は第１図
の充電電流源の回路図、第８図は第１図のモジュールの
回路図、第９図は第４図のモジュールの回路図である。 主な符号の説明、１１：電流源、１３，１５：モジュー
ル、１９，２１，２３：端子、２５，２７，２９：モジ
ュール端子、３９，４１，４３，４５：区画、７１：変
圧器。ＦＩＧ．２． Ｆ！Ｇ．４． ＦＩＧ．５． ＦＩＧ．ｌ． ＦＩＧ．３． ＦＩＧ．６． ＦＩＧ．７． ＦＩＧ．８． ＦＩＧ．９．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 充電電流源、第１のセル保持体モジユール及び第２
   のセル保持体モジユールを備え、前記充電電流源が、ハ
   ウジングと、該ハウジング内に配置された２次巻線を持
   つ変圧器と、所定の配列形式に配置された第１、第２及
   び第３の源端子とを有し、第１及び第３の源端子が前記
   巻線に接続され、前記第２の源端子が前記巻線と第１及
   び第３の源端子との接続点の間の中間の点で前記巻線に
   接続されており、前記第１のセル保持体モジユールが、
   夫々前記第１、第２及び第３の源端子に選択的に接続す
   るために前記第１、第２及び第３の源端子と同じ所定の
   配列形式に配置された第１、第２及び第３のモジユール
   端子と、充電の為に複数個のセルを保持する区画手段と
   、少なくとも１つのセルを前記第１及び第２のモジユー
   ル端子の間並びに第２及び第３のモジユール端子の間に
   夫々直列に接続する回路手段とを有し、前記の第２のセ
   ル保持体モジユールが、前記第１のセル保持体モジユー
   ルの区画手段とは異なる物理的な寸法を持つ少なくとも
   １つのセルを保持する区画手段と、夫々前記第１及び第
   ３の源端子だけに結合するために前記第１及び第３の源
   端子と同じ配列形式に配置された第１及び第２のモジユ
   ール端子を有することを特徴とする充電装置。 ２ 特許請求の範囲１に記載した充電装置に於て、前記
   モジユール端子から流れる放電電流の大きさを制限する
   放電制限手段を有する充電装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した充電装置に於て、放電
   制限手段が充電電流源からの充電電流を整流する様に作
   用する充電装置。 ４ 特許請求の範囲２に記載した充電装置に於て、放電
   制限手段が前記回路手段と回路をなす様に接続されたダ
   イオードである充電装置。 ５ 充電電流源及び第１のセル保持体モジユールを備え
   、前記充電電流源が、ハウジングと、該ハウジング内に
   配置された２次巻線を持つ変圧器と、第１、第２及び第
   ３の源端子とを有し、該第１及び第３の源端子が前記巻
   線に接続され、前記第２の源端子が前記巻線と第１及び
   第３の源端子との接続点の間の中間の点で前記巻線に接
   続されており、前記第１のセル保持体モジユールが、夫
   々前記第１、第２及び第３の源端子に選択的に接続する
   ための第１、第２及び第３のモジユール端子と、第１の
   １対のセルを極性を物理的に反対の向きにそろえて横に
   並べて保持し、且つ第２の１対のセルを極性を物理的に
   反対の向きにそろえて横に並べて保持し、該第１及び第
   ２の対を背中合せの関係にした区画手段と、前記第１の
   対のセルを前記第１及び第２のモジユール端子と直列に
   接続し、前記第２の対のセルを前記第２及び第３のモジ
   ユール端子と直列に接続して、前記第１の対のセルの極
   性を前記第２の対のセルの極性と反対となる回路に構成
   する回路手段とを有し、該回路手段が、前記第１の対の
   セルの間の回路に接続された第１のダイオードと、前記
   第２の対のセルの間の回路に接続された第２のダイオー
   ドとを含んでいることを特徴とする充電装置。