(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池(4)を脱着自在に装着する装着部(2)を有するケース(1)と、このケース(1)に内蔵された充電回路と、この充電回路に接続されて、ケース(1)の装着部(2)に装着される二次電池(4)の＋−の電極に接触する＋−の充電端子(3)とを備える充電器において、
電池の＋極に接触する＋充電端子(3A)は、電極に接触される電極接点部(3a)と、プリント基板(7)に半田付けして固定される半田固定部(3b)とを備え、
電極接点部(3a)は表面を金メッキし、半田固定部(3b)は表面をニッケルメッキしてなり、
ケース(1)の装着部(2)に、単３電池と単４電池を切り換えて装着する切換片(9)を設けており、この切換片(9)は回転できるようにケース(1)に装着されており、切換片(9)に電極接点部(3a)を固定して、プリント基板(7)に半田固定部(3b)を固定しており、
切換片(9)を回転させると、切換片(9)の電極接点部(3a)が、半田固定部(3b)の表面を摺動して、電極接点部(3a)が半田固定部(3b)に電気接続されるように構成されてなることを特徴とする充電器。
【請求項２】
−充電端子(3B)が、弾性変形して電池の−極に電気接続され、＋充電端子(3A)は弾性変形しないで電池の＋極に電気接続される請求項１に記載される充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池を脱着自在に装着して充電する充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電器は、二次電池の充電状態を検出しながら充電する。二次電池が満充電されたときに、正確に充電を停止することが大切である。満充電された後に、さらに継続して充電すると二次電池は過充電になって、電池性能が著しく低下する。反対に、満充電になる前に充電を停止すると、二次電池に充分に充電されず、実際に使用できる時間が短くなって、実質的な放電容量を減少させる。
【０００３】
二次電池の充電状態を検出するために、充電回路は二次電池の電圧を検出する。電池電圧は充電が進行するにしたがって高くなる。さらに、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池は、満充電になると電池電圧がピーク電圧まで上昇した後に低下する特性を示す。したがって、ピーク電圧からの低下、すなわち、電圧のΔＶ低下を検出して、満充電を判定できる。しかしながら、ΔＶ低下は極めて小さいので、電池電圧を高い精度で検出することが大切である。
【０００４】
さらに、リチウムイオン二次電池は、さらに高い精度で電池電圧を検出する必要がある。それは、満充電する電池電圧のわずかな誤差が、電池性能を大きく左右するからである。現在市販されているリチウムイオン二次電池は、４．２Ｖを満充電と判定するものと、４．１Ｖを満充電と判定するものがある。そして、これ等の電池は、満充電と判定する電圧が０．１Ｖ高くなると、電池性能を著しく低下させ、反対に０．１Ｖ低くなると、実質的な充電容量を相当に小さくしてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、充電器は、充電している電池の電圧を極めて高い精度で検出することが大切である。電池電圧を正確に検出するには、充電端子を電池の＋−の電極に、極めて少ない接触抵抗で接続することが大切である。しかしながら、このことは、実際には相当に難しい。とくに、二次電池を脱着できるように装着して充電する充電器は、二次電池の＋−の電極に、半田付けする等の構造で、充電端子を電気接続することができないので、長期間にわたって低い電気抵抗で電池の電極に接続するが難しい。
【０００６】
充電端子を低抵抗な状態で電池の電極に接続するために、充電端子の表面を金メッキした充電器は市販されている。金メッキされた充電端子は、表面が酸化され難く、酸化膜に起因する接触抵抗の増加を防止できる。ただ、金メッキは極めて高価なために、経済的な理由で膜厚が薄く制限される。薄膜の金メッキは、損傷しやすくて、摩耗しやすい。このため、長期間にわたって、電池の電極に確実に電気接続させるのは、実際には難しい。電極表面のメッキに多く使用されるニッケルメッキは、金メッキに比較すると低コストであるために、厚膜にメッキできる。したがって、金メッキに比較して耐久性を向上できる。ただ、ニッケルメッキは、金メッキに比較すると表面が酸化されやすく、金メッキに比較して安定性が低下する。このため、ニッケルメッキされた充電端子も、長期間にわたって、電池の電極に低抵抗な状態で安定して電気接続させるのは極めて難しい。
【０００７】
本発明は、このような実状を考慮して開発されたもので、本発明の重要な目的は、理想的な状態で充電端子を電池に電気接続できるにもかかわらず、製造コストを低減できる充電器をを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の充電器は、二次電池４を脱着自在に装着する装着部２を有するケース１と、ケース１に内蔵された充電回路と、この充電回路に接続されて、ケース１の装着部２に装着される二次電池４の＋−の電極に接触する＋−の充電端子３とを備える。電池の＋極に接触する＋充電端子３Ａは、電極に接触される電極接点部３ａと、プリント基板７に半田付けして固定される半田固定部３ｂとを備える。電極接点部３ａは表面を金メッキしており、半田固定部３ｂは表面をニッケルメッキしている。
【０００９】
さらに、本発明の請求項２の充電器は、−充電端子３Ｂを、弾性変形して電池の−極に電気接続し、＋充電端子３Ａを弾性変形しないで電池の＋極に電気接続する。−充電端子３Ｂは、弾性変形して電池の−極に接続されるように、弾性板や弾性線で製作される。
【００１０】
本発明の充電器は、ケース１の装着部２に、単３電池と単４電池を切り換えて装着する切換片９を設けている。切換片９は回転できるようにケース１に装着している。＋充電端子３Ａは、電極接点部３ａを切換片９に固定して、半田固定部３ｂをプリント基板７に固定している。切換片９を回転させると、切換片９の電極接点部３ａは、半田固定部３ｂの表面を摺動し、半田固定部３ｂに電気接続される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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充電器を例示するものであって、本発明は充電器を以下のものに特定しない。
【００１２】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【００１３】
図１ないし図５に示す充電器は、ケース１と、このケース１に内蔵された充電回路と、充電回路に接続されて、ケース１の装着部２に装着される二次電池４の＋−の電極に接触する＋−の充電端子３とを備える。
【００１４】
ケース１は、図１と図６に示すように、上面に開口して、二次電池４を脱着自在に装着する装着部２を設けている。図のケース１は、装着部２の形状を、４列に並べて二次電池４を装着できるようにしている。装着部２は、二次電池４を装着した状態で、上面の開口部を閉塞する開閉蓋５を設けている。開閉蓋５は、図６において右端部を、蝶番を介してケース１に開閉できるように連結している。
【００１５】
この図の充電器は、開閉蓋５を閉じたことを検出するリミットスイッチ６を備える。リミットスイッチ６は、開閉蓋５をケース１に連結する蝶番の近傍に内蔵される。リミットスイッチ６は、充電回路に接続されて、開閉蓋５を閉じたことを検出して、装着部２に装着された二次電池４を充電する。開閉蓋５を開いた状態では、二次電池４を充電しない。
【００１６】
さらに、ケース１には、図４と図５に示すように、プリント基板７を内蔵している。プリント基板７は、ケース１の底部に水平に固定される。このプリント基板７には、二次電池４を充電するための充電回路を構成する部品を実装している。さらに、ケース１は、底面に、電源プラグ８を、起こしたり折り畳んだりできるように装着している。電源プラグ８は、充電回路に接続されており、充電回路は電源プラグ８から入力される商用電源を、二次電池４を充電できる電圧と電流に制御して出力する。
【００１７】
図のケース１は、装着部２に、単３電池と単４電池の両方を装着できる構造としている。単３電池と単４電池は全長が異なるので、これ等を切り換えするために、装着部２の＋側に切換片９を設けている。切換片９は、回転できるようにケース１に装着される。切換片９が、図４に示す位置に回転されると、装着部２には単３電池が装着される。切換片９を図５に示す位置に回転させると、装着部２には単４電池が装着される。
【００１８】
図の切換片９は、９０度回転させて、単３電池と単４電池とを切り換える。切換片９は、図４に示すように、垂直に立てる姿勢で単３電池を装着し、図５に示すように、水平に倒した状態で、単４電池を装着する。切換片９は、立てる姿勢において、装着部２の全長を長くして単３電池を装着し、水平に倒した姿勢では、装着部２の全長を短くして、単４電池を装着する。
【００１９】
図１の充電器は、切換片９を左右に２分割して、それぞれの切換片９を独立して回転できるようにしている。この充電器は、図６に示すように、２本の二次電池４を１組として、単３電池と単４電池を充電できる。
【００２０】
プリント基板７は、装着部２に表出するように、＋−の充電端子３を設けている。＋−の充電端子３は、装着部２に装着される電池の＋−の電極に接続できる位置に設けられる。充電端子３は、プリント基板７の充電回路に接続されて、電池を充電回路に接続する。−充電端子３Ｂは、電池の−極に接続され、＋充電端子３Ａは、電池の＋極に接続される。−充電端子３Ｂは、下端をプリント基板７に固定して、単３電池と単４電池の両方の−極に電気接続される。
【００２１】
−充電端子３Ｂは、図４と図５に示すように、電池の−極に接続されるときに弾性変形する。したがって、−充電端子３Ｂは、弾性変形できる金属板、または、金属線で製作される。単３電池と単４電池は、太さが多少は異なるので、図の−充電端子３Ｂは、電池の−極に接触する部分を山形に折曲する形状として、単３電池と単４電池の両方に接続させるようにしている。
【００２２】
−充電端子３Ｂは、電池を装着するときに弾性変形しながら、電池の−極の表面に弾性的に押圧される状態で摺動して接触される。電池の−極に押圧されて摺動する−充電端子３Ｂは、電池を脱着するときに、表面の酸化膜が除去される。−充電端子３Ｂは、低抵抗な状態で電池の−極に接続するために、表面をニッケルメッキしている。−充電端子３Ｂは、全表面をニッケルメッキして、上端部を電池の−極に接触させ、下端部をプリント基板７に半田付けして固定している。
【００２３】
＋充電端子３Ａは、電池の＋極に接続される電極接点部３ａと、プリント基板７に固定される半田固定部３ｂとからなる。電極接点部３ａは、切換片９に固定されて、電池の＋極に接続される。電極接点部３ａは、切換片９を回転させて、単３電池と単４電池とに切り換えて接続できるように、切換片９の回転方向に延長されて、切換片９の外周面に固定される。図の電極接点部３ａは、金属板を溝形に折曲して、切換片９の外周に固定される。さらに、電極接点部３ａは、両端を内側に折曲し、折曲片３ｃを切換片９に挿入して、切換片９に装着される。電極接点部３ａは、−充電端子３Ｂのように弾性変形して電池の電極に押圧されず、切換片９に動かないように固定されて、＋電極に接触する。
【００２４】
電極接点部３ａは、全体の形状を溝形に形成して、切換片９を垂直から水平に回動させた状態で、電池の＋電極と、半田固定部３ｂに接触する。電極接点部３ａは、表面の全面を金メッキしている。＋電極に対する接触抵抗を小さくするためである。電極接点部３ａは、下地処理をして表面を金メッキすることもできるが、好ましくは、ニッケルメッキをして、ニッケルメッキの上に金メッキを積層する。ニッケルメッキと金メッキを２層にメッキした電極接点部３ａは、仮に金メッキが摩耗し、あるいは破損しても、ニッケルメッキが表出して、＋電極に接続できる。ニッケルメッキは、金メッキに比較して酸化膜を作りやすいが、電極接点部３ａの金属表面が直接に表出するのに比較して、接触抵抗を小さくできる。
【００２５】
半田固定部３ｂは、電極接点部３ａの下方に位置して、プリント基板７に半田付けして固定されている。半田固定部３ｂは、弾性変形できる金属板を所定の幅に切断して、その表面の全面をニッケルメッキしたものである。半田固定部３ｂは、電極接点部３ａの下面に弾性的に押圧されるように、プリント基板７から突出する部分をＵ曲して、折曲片３ｄとしている。折曲片３ｄは、電極接点部３ａの下面に弾性的に押圧されて電気的に接続される。切換片９が回転されるとき、電極接点部３ａは折曲片３ｄの表面を摺動する。切換片９を回動させるときに、電極接点部３ａは半田固定部３ｂの表面を摺動するが、このときの金メッキの摩耗は問題にならない。それは、切換片９を回転させて単３電池と単４電池とを切り換える頻度が極めて少ないからである。互いに押圧される状態で電気接続される、電極接点部３ａと半田固定部３ｂは、より低抵抗な状態で接続するために、むしろ多少は摺動させて、表面の酸化膜や汚れを除去するのがよい。したがって、切換片９を回転させることにより、電極接点部３ａと半田固定部３ｂとの接触状態を向上させる。
【００２６】
以上の構造の充電器は、単３電池と単４電池の両方を充電できると共に、切換片９を回転させて、電極接点部３ａを半田固定部３ｂに低抵抗な状態で接続できる。さらに、この構造の充電器は、＋充電端子３Ａを、互いに別々に分離して製作される電極接点部３ａと半田固定部３ｂとで構成し、電極接点部３ａを金メッキし、半田固定部３ｂをニッケルメッキするので、電極接点部３ａを能率よく金メッキできる。それは、電極接点部３ａの全面を金メッキできるからである。
【００２７】
参考例としては、単一タイプの二次電池４のみを充電する構造とすることもできる。単一タイプの二次電池４を充電する充電器は、ひとつの＋充電端子３Ａを、電極接点部３ａと半田固定部３ｂに分離する。この＋充電端子３Ａは、図７に示すように、上端部を電極接点部３ａとして、下部を半田固定部３ｂとする。この＋充電端子３Ａは、＋電極に接触する電極接点部３ａの表面を金メッキし、プリント基板７に半田付けして固定される半田固定部３ｂの表面をニッケルメッキする。この＋充電端子３Ａは、最初に全面にニッケルメッキを施し、その後に、上部に電極接点部３ａとなる部分を金メッキして製造する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の充電器は、理想的な状態で充電端子を電池に電気接続できるにもかかわらず、製造コストを低減できる特長がある。それは、本発明の充電器が、ケースの装着部に脱着自在に装着される二次電池の＋−の電極に接触する＋−の充電端子を備えており、二次電池の＋極に接触する＋充電端子が、電極に接触される電極接点部と、プリント基板に半田付けして固定される半田固定部とを備え、さらに、電極接点部は表面を金メッキしており、半田固定部は表面をニッケルメッキしているからである。本発明の充電器は、電池の電極に押圧されながら摺動されることの少ない＋充電端子の電極接点部の表面に金メッキをしている。したがって、金メッキの膜厚を薄くしても、損傷や摩耗し難く、長期間にわたって電池の電極に確実に電気接続させることができる。金メッキされた充電端子は、表面が酸化され難く、酸化膜に起因する接触抵抗の増加を防止できる。したがって、本発明の充電器は、充電端子を低抵抗な状態で電池に電気接続して、充電している電池の電圧を極めて高い精度で検出できる特長がある。しかも、高価な金メッキを薄膜にできるので、製造コストを低減できる特長がある。
【００２９】
さらに、この構造の充電器は、＋充電端子を、互いに別々に分離して製作される電極接点部と半田固定部とで構成すると共に、電極接点部を金メッキし、半田固定部をニッケルメッキしているので、電極接点部を能率よく金メッキできる特長がある。それは、電極接点部の全面を金メッキできるからである。このため、簡単かつ低コストに充電端子を製造できる特長も備える。
【００３０】
さらに、本発明の請求項２の充電器は、−充電端子を、弾性変形して電池の−極に電気接続し、＋充電端子を弾性変形しないで電池の＋極に電気接続している。このため、金メッキを施した＋充電端子の損傷や摩耗を少なくし、長期間にわたって電池の電極に確実に電気接続できると共に、弾性変形する−充電端子で装着される電池を確実に定位置に保持できる特長がある。
【００３１】
さらに、本発明の充電器は、ケースの装着部に、単３電池と単４電池を切り換えて装着する切換片を設けているので、この切換片を切り換えて、単３電池と単４電池の両方を充電できる特長がある。とくに、切換片は回転できるようにケースに装着されているので、極めて簡単に切換片を切り換えて、便利に使用できる特長がある。
【００３２】
さらに、本発明の充電器は、＋充電端子の電極接点部を切換片に固定し、半田固定部をプリント基板に固定しており、切換片を回転させると、切換片の電極接点部が半田固定部の表面を摺動して、半田固定部に電気接続されるように構成されている。このため、電極接点部と半田固定部は、互いに押圧される状態で摺動して電気接続され、このとき、表面の酸化膜や汚れが除去されて、より低抵抗な状態で接続することができる。すなわち、この構造の充電器は、切換片を回転させることにより、電極接点部と半田固定部との接触状態を向上できる特長も備える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の充電器の開閉蓋を開けた状態を示す平面図
【図２】  本発明の実施例の充電器の平面図
【図３】  本発明の実施例の充電器の電源プラグを起した状態を示す側面図
【図４】  本発明の実施例の充電器に単３電池を装着する状態を示す縦断面図
【図５】  本発明の実施例の充電器に単４電池を装着する状態を示す縦断面図
【図６】  本発明の実施例の充電器に単３電池と単４電池を装着する状態を示す横断面図
【図７】  参考例の充電器に単３電池を装着する状態を示す縦断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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