(57)【要約】【課題】電池の直列接続と並列接続とを簡単に切替え可能な電池ホルダーを提供すること。【解決手段】本発明に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダーは、電池をセット可能な第１のセット部と第２のセット部と第３のセット部とを備え、前記第１のセット部の一方の電極と、前記第３のセット部の他方の電極とを接続する第１の電極部材と、第２の電極部材と、第３の電極部材と、第４の電極部材と、第１の接続位置と第２の接続位置に移動可能な移動電極部材とを備え、前記第１の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第２のセット部にセットした電池を並列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し、前記第２の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第３のセット部にセットした電池を直列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し得るように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに電池を同じ方向に並べてセット可能な第１のセット部と第２のセット部と、
前記第１のセット部に対して直列状態に接続された状態で配設されて、電池を前記第１のセット部と同じ方向にセット可能な第３のセット部とを備え、
さらに、前記第１のセット部にセットされる電池の一方の電極と、前記第３のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第１の電極部材と、
この第１の電極部材に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第２の電極部材と、
前記第１のセット部にセットされる電池の他方の電極と、この電極に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第３の電極部材と、
前記第３のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第４の電極部材と、
前記第１の電極部材と前記第２電極部材とに電気的に接触した第１の接続位置と、前記第４電極部材と電気的に接触した第２の接続位置の２つの接続位置に移動可能な移動電極部材とを備えることによって、
前記第１の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第２のセット部にセットした電池を並列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し、
前記第２の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第３のセット部にセットした電池を直列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し得るように構成されていることを特徴とする直列・並列切替え機構付き電池ホルダー。
【請求項２】
前記移動電極部材は、前記第３のセット部の横に設けられたガイドに沿ってスライド移動に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の直列・並列切替え機構付き電池ホルダー。
【請求項３】
前記移動電極部材には、負荷に供給する電流をオン／オフ切替えするスイッチを内蔵していることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の直列・並列切替え機構付き電池ホルダー。
【請求項４】
前記第３の電極部材と、前記移動電極部材には、それぞれ導線接続手段が備えられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の直列・並列切替え機構付き電池ホルダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の電池を直列接続もしくは並列接続の何れにも簡単なつなぎ代え操作によって切替え可能な機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
理科の学習や科学実験や模型等において、複数の電池を直列接続して用いたり、並列接続にして用いたりする場合がある。このような場合には、複数の電池を直列に並べかえて、電極をつなぎ代えたり、複数の電池を並列に並べかえて、電極をつなぎ代えたりするつなぎ代え操作が面倒であった。
【０００３】
例えば、図３に示したような、２本の電池をそれぞれセットできる２個の電池ホルダー１００、２００を用いて、理科の学習における直列・並列切替えによる豆電球の点灯実験を行う場合を説明する。
直列接続の場合には、図４に示したように、例えば、一方の第１の電池ホルダー１００の第１セット部１１０に第１の電池Ｂ１をセットし、他方の第２の電池ホルダー２００の第１セット部２１０に第２の電池Ｂ２をセットし、例えば、前記第１の電池Ｂ１のプラス側の電極１１２と、前記第２の電池Ｂ２のマイナス側の電極２１１とを導線３１０で接続し、前記第１の電池Ｂ１のマイナス側の電極１１１に豆電球４００の一方の導線４１０を接続し、前記第２の電池Ｂ２のプラス側の電極２１２に豆電球４００の他方の導線４２０を接続して点灯させる。この場合には、直列接続であるために、豆電球が明るく点灯することを確認することができる。
【０００４】
直列接続から並列接続に切り替える場合には、図５に示したように、一方の第１の電池ホルダー１００の第１セット部１１０には第１の電池Ｂ１をセットした状態のままで、他方の第２の電池ホルダー２００から第２の電池Ｂ２を取り外して、前記第１の電池ホルダー１００の第２セット部１２０に、前記第１の電池Ｂ１と同じ方向に並べてセットする。
続いて、例えば、前記第１の電池Ｂ１のマイナス側の電極１１１と、前記第２の電池Ｂ２のマイナス側の電極１２１とを導線３２０で接続し、前記第１の電池ホルダー１００と前記第２の電池ホルダー２００とを接続していた導線３１０を取り外し、さらに、前記第１の電池Ｂ１のプラス側の電極１１２と、前記第２の電池Ｂ２のプラス側の電極１２２とを導線３３０で接続する。
【０００５】
そして、前記第１の電池Ｂ１のマイナス側の電極１１１には豆電球４００の一方の導線４１０を接続した状態のままで、豆電球４００の他方の導線４２０を、前記第２の電池ホルダー２００の電極２１２から取り外して、前記第１の電池ホルダー１００の前記第１もしくは第２の電池のプラス側の電極１１２、１２２につなぎ直して、前記豆電球４００を点灯させる。この場合には、並列接続となるため、豆電球の明るさは直列接続よりは暗いが、長時間点灯継続させることができる。
【０００６】
並列接続から再び直列接続に切り替えるばあいは、前述したように、図４に示したような直列接続につなぎ変える。
【０００７】
以上のように、直列接続と並列接続とを切替えして実験するには、多くの手順が必要となり面倒になって、学習効果などが十分に得られないという問題があった。
また、導線の接続を間違うと、電池を短絡させてしまうこともあり、危険であった。
なお、２回路２接点以上の切換スイッチを利用して、直列接続と並列接続とを相互に切替え可能な回路構成は、特許文献１等において提案されているが、この場合には、直列接続と並列接続の違いを視覚的に認識できないので、理科の学習には不適切であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１０５４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、電池の直列接続と並列接続とを簡単に切替え可能な電池ホルダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダーは、
それぞれに電池を同じ方向に並べてセット可能な第１のセット部と第２のセット部と、
前記第１のセット部に対して直列状態に接続された状態で配設されて、電池を前記第１のセット部と同じ方向にセット可能な第３のセット部とを備え、
さらに、前記第１のセット部にセットされる電池の一方の電極と、前記第３のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第１の電極部材と、
この第１の電極部材に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第２の電極部材と、
前記第１のセット部にセットされる電池の他方の電極と、この電極に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第３の電極部材と、
前記第３のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第４の電極部材と、
前記第１の電極部材と前記第２電極部材とに電気的に接触した第１の接続位置と、前記第４電極部材と電気的に接触した第２の接続位置の２つの接続位置に移動可能な移動電極部材とを備えることによって、
前記第１の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第２のセット部にセットした電池を並列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し、
前記第２の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第３のセット部にセットした電池を直列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し得るように構成されている。
【００１１】
請求項２では、前記移動電極部材は、前記第３のセット部の横に設けられたガイドに沿ってスライド移動に配設されている。
【００１２】
請求項３では、前記移動電極部材には、負荷に供給する電流をオン／オフ切替えするスイッチを内蔵している。
【００１３】
請求項４では、前記第３の電極部材と、前記移動電極部材には、それぞれ導線接続手段が備えられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る電池ホルダーは、上記構成を備えているので、直列接続から並列接続に切り替える場合には、電池を第３のセット部から第２のセット部に差し替え、移動電極部材を、第１の電極部材と第２の電極部材に接触する第１の接続位置に移動させるだけでよい。この状態では、第１のセット部にセットした電池と第２のセット部にセットした電池を並列接続として、第３の電極部材と移動電極部材とに接続した負荷に供給することができる。この場合は負荷の接続場所を変える必要もない。
逆に、並列接続からと直列接続に切り替える場合には、電池を第２のセット部から第３のセット部に差し替え、移動電極部材を、第４の電極部材に接触する第２の接続位置に移動させるだけでよい。この状態では、第１のセット部にセットした電池と第３のセット部にセットした電池を直列接続として、第３の電極部材と移動電極部材とに接続した負荷に供給することができる。この場合も負荷の接続場所を変える必要もない。
【００１５】
また、前記移動電極部材を、前記第３のセット部の横に設けられたガイドに沿ってスライドさせるだけで、第１の接続位置と第２の接続位置とに切り替えることができるので、移動電極の位置の移動も極めて簡単である。
また、前記移動電極部材には、負荷に供給する電流をオン／オフ切替えするスイッチを内蔵しているので、負荷に対する電源供給のオン／オフ切替えが容易に行える。
前記第３の電極部材と、前記移動電極部材には、それぞれ導線接続手段が備えられているので、負荷の導線を接続する作業が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダーの構成を説明する平面図である。
【図２】前記電池ホルダーを直列接続にした状態と、並列接続にした状態の平面図である。
【図３】従来例の２つの電池ホルダーの平面図である。
【図４】前記従来例の電池ホルダーを直列接続にした状態の平面図である。
【図５】前記従来例の電池ホルダーを並列接続にした状態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダー（以下、単に「電池ホルダー」とも標記する。）の実施の形態は、
それぞれに電池を同じ方向に並べてセット可能な第１のセット部と第２のセット部と、前記第１のセット部に対して直列状態に接続された状態で配設されて、電池を前記第１のセット部と同じ方向にセット可能な第３のセット部とを備えている。
さらに、前記第１のセット部にセットされる電池の一方の電極と、前記第３のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第１の電極部材と、この第１の電極部材に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第２の電極部材と、前記第１のセット部にセットされる電池の他方の電極と、この電極に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第３の電極部材と、前記第３のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第４の電極部材と、を備えている。
【００１８】
さらにまた、前記第１の電極部材と前記第２電極部材とに電気的に接触した第１の接続位置と、前記第４電極部材と電気的に接触した第２の接続位置の２つの接続位置に移動可能な移動電極部材とを備えている。
【００１９】
前記第１の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第２のセット部にセットした電池を並列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し、
前記第２の接続位置においては、前記第１のセット部にセットした電池と第３のセット部にセットした電池を直列接続として、前記第３の電極部材と前記移動電極部材とに接続した負荷に供給し得るように構成されている。
【００２０】
なお、前記各電池において一方の電極をプラス極とする場合には、他方の電極はマイナス極であり、逆の場合もある。
【００２１】
前記移動電極部材は、前記第３のセット部の横に設けられたガイドに沿ってスライド移動に配設されている。
前記移動電極部材Ｄ５をスライドさせることによって、前記第１の電極部材Ｄ１、または第２の電極部材、または第４の電極部材Ｄ４から離間させると、スイッチをオフした状態と同様の状態になるので、前記移動電極部材Ｄ５を移動させることによって、負荷に供給する電流のオン／オフを切り替えることができるので、スイッチは必須ではない。
しかし、操作性を改善するためやスイッチの学習のために、前記移動電極部材Ｄ５にスイッチを内蔵してもよい。
前記第３の電極部材と、前記移動電極部材には、それぞれ導線接続手段が備えられている。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダー１は、図１に示したように、
それぞれに破線で示した電池を同じ方向に並べてセット可能な第１のセット部Ｓ１と第２のセット部Ｓ２と、前記第１のセット部Ｓ１に対して直列状態に接続された状態で配設されて、電池を前記第１のセット部Ｓ１と同じ方向にセット可能な第３のセット部Ｓ３とを備えている。
さらに、前記第１のセット部Ｓ１にセットされる電池の一方の電極と、前記第３のセット部Ｓ３にセットされる電池の他方の電極とを接続する第１の電極部材Ｄ１と、この第１の電極部材１に隣接し、前記第２のセット部Ｓ２にセットされる電池の一方の電極に接続される第２の電極部材Ｄ２と、前記第１のセット部Ｓ１にセットされる電池の他方の電極と、この電極に隣接し、前記第２のセット部Ｓ２にセットされる電池の他方の電極とを接続する第３の電極部材Ｄ３と、前記第３のセット部Ｓ３にセットされる電池の一方の電極に接続される第４の電極部材Ｄ４とを備えている。
【００２３】
さらにまた、前記第３のセット部Ｓ３の側部には、前記第３のセット部Ｓ３に沿ってシャフトやレールを用いたガイド機構２が配設されており、このガイド機構２に沿ってスライド移動可能な移動電極部材Ｄ５を備えている。
前記移動電極部材Ｄ５のスライド操作を、当該電池ホルダー１の裏面から行えるように、前記ガイド機構２の裏面は、前記電池ホルダー１の裏面の開口部に露出させておくとよい。
前記移動電極部材Ｄ５の外側面には、むき出しの導線もしくは導電性の金属板などが巻かれて表面電極Ｄ５１が形成されており、前記移動電極部材Ｄ５の表面には、オン／オフ切替えのためのスイッチＤ５２と、導線接続手段Ｄ５３とが配設され、前記表面電極Ｄ５１と前記スイッチＤ５２の一方の端子は内部導線で接続され、前記スイッチＤ５２の他方の端子と前記導線接続手段Ｄ５３は内部導線で接続されている。
前記第１の電極部材Ｄ１、前記第２の電極部材Ｄ２、および前記第４の電極部材Ｄ４は、弾性を備えた金属板等で構成することにより、前記移動電極部材Ｄ５と当接した状態では若干弾性変形を受け、その弾性復元力により電気的な接続を確実にする。
【００２４】
前記移動電極部材Ｄ５は、図２の（Ａ）に示したように、前記第４電極部材Ｄ４と電気的に接触した第１の接続位置Ｐ１から、図２の（Ｂ）に示したように、前記第１の電極部材Ｄ１と前記第２電極部材Ｄ２の両方に電気的に接触した第２の接続位置Ｐ２まで、前記ガイド機構２に沿ってスライド移動可能に構成されている。
【００２５】
また、前記電池ホルダー１は、図１に示したように、豆電球３がセットされたソケット４を備えている。前記ソケット４は２つの導線接続手段４１、４２を備えている。
また、前記第３の電極部材Ｄ３は導線接続手段Ｄ３１を備えている。
【００２６】
前記電池ホルダー１を、豆電球を用いた理科の学習実験に用いるときには、前記ソケット４の一方の導線接続手段４１と、前記前記第３の電極部材Ｄ３の導線接続手段Ｄ３１とを導線で接続し、前記ソケット４の他方の導線接続手段４２と、前記移動電極部材Ｄ５の導線接続手段Ｄ５３とを導線で接続する。
豆電球以外の負荷に接続する場合には、負荷に接続する一方の導線を前記前記第３の電極部材Ｄ３の導線接続手段Ｄ３１に接続し、前記負荷に接続する他方の導線を前記移動電極部材Ｄ５の導線接続手段Ｄ５３と接続する。
【００２７】
以上のように構成された電池ホルダー１を直列接続と並列接続とに切り替えて実験する場合には、まず、直列接続とするために、図２の（Ａ）に示したように、移動電極部材Ｄ５を前記第１の接続位置Ｐ１に移動させ、前記第１のセット部Ｓ１にセットした電池Ｂと第３のセット部Ｓ３にセットした電池Ｂを直列接続として、前記第３の電極部材Ｄ３の導線接続手段Ｄ３１と前記移動電極部材Ｄ５の導線接続手段Ｄ５３とに接続した豆電球等の負荷に供給することができる。このとき、前記スイッチＤ５２を操作して、前記負荷への供給をオン／オフ制御することができる。
【００２８】
つぎに、並列接続とするためには、図２の（Ｂ）に示したように、移動電極部材Ｄ５を前記第２の接続位置Ｐ２に移動させ、前記第３のセット部Ｓ３にセットした電池Ｂを、第２のセット部Ｓ２に移し替えるだけで、前記第１のセット部Ｓ１にセットした電池Ｂと、第２のセット部Ｓ２にセットした電池Ｂを並列接続に切り替えることができる。
【００２９】
このように、電池の１つを入れ替え、移動電極部材Ｄ５をスライドさせるという２つの操作だけで、直列接続と並列接続の何れにでも相互に切り替えることができるので、理科の学習や実験や模型等の操作が極めて操作しやすくなる。
また、前記第３の電極部材Ｄ３と、前記移動電極部材Ｄ５には、負荷に接続される導線を接続するために、それぞれ導線接続手段Ｄ３１、Ｄ５３が備えられているので、負荷の導線の接続もしくは取り外し作業が極めて容易に行える。
また、前記移動電極部材Ｄ５には、負荷に供給する電流をオン／オフ切替えするスイッチＤ５２を内蔵しているので、負荷に対する電源供給のオン／オフ切替えが容易に行えるとともに別途スイッチを準備する必要がない。
【００３０】
なお、前記移動電極部材Ｄ５をガイドするガイド機構２は必須ではなく、ガイド機構２を省いて、前記第１の接続位置Ｐ１と、前記第２の接続位置Ｐ２の何れかに相互に差し替え可能な構造としてもよい。
また、各セット部にセットする電池の方向は、同じ方向であれば良く、図示した方向とはプラス極とマイナス極を逆にした方向でもよい。
第３のセット部Ｓ３は、第２のセット部Ｓ２と、直線状に並べるとよい。
前記第３のセット部Ｓ３の横に第４のセット部を備えて、最大で４本の電池をセットして、２本ずつ直列接続したものを、さらに並列接続して使用することも可能である。
【実施例２】
【００３１】
本発明の実施例２では、前記構成の電池ホルダー１を、モーター５を内蔵した模型のモーターカーに取り付けている。
この場合、前記電池ホルダー１の第３の電極部材Ｄ３の導線接続手段Ｄ３１と、前記モーターの一方の接続端子とを導線で接続し、前記移動電極部材Ｄ５の導線接続手段Ｄ５３と、前記モーターの他方の接続端子とを導線で接続する。
このよう接続した状態で、上述したように、１つの電池を入れ替える操作と、前記移動電極部材Ｄ５を前記第１の接続位置Ｐ１もしくは前記第２の接続位置Ｐ２の何れかに移動させる操作だけで、２つの電池の直列接続によるモーターの駆動と、並列接続によるモーターの駆動とを切り替えて実験することができる。
なお、前記３つのセット部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の全てにそれぞれ電池をセットしておけば、電池を入れ替えることなく、前記移動電極部材Ｄ５をスライドさせるだけで、直列接続と並列接続とを簡単に切り替えて実験することができる。
さらに、前記電池ホルダー１の裏面と、前記モーターカーの下部カバーの両方に、前記ガイド機構２の移動電極部材Ｄ５をスライド操作するための開口部を設けておけば、前記モーターカーの裏面から直列接続と並列接続を簡単に切り替えることができる。
この場合には、モーターカーの上部カバーを装着した状態でも、前記モーターカーの裏面から直列接続と並列接続を簡単に切り替えることができるので、便利である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る直列・並列切替え機構付き電池ホルダーは、学習や実験用の教材に限らず、電池を用いた実用的な電気器具に応用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  直列・並列切替え機構付き電池ホルダー
２  ガイド機構
Ｓ１  第１のセット部
Ｓ２  第２のセット部
Ｓ３  第３のセット部
Ｄ１  第１の電極部材
Ｄ２  第２の電極部材
Ｄ３  第３の電極部材
Ｄ４  第４の電極部材
Ｄ５  移動電極部材
【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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