JP2017168184A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソケットを開口した携帯式の電源装置において、防水性を高める。【解決手段】回路基板３０と電気的に接続され、複数の二次電池２２からの出力を電気機器に出力するためのソケット部１５とを備え、ソケット部１５は、本体ケース１０を自立させた姿勢で、上端を開口した通底筒状に形成されており、底面にソケット水抜き孔１５ｂを形成しており、回路基板３０は、本体ケース１０を自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、本体ケース１０内において保持されており、複数の二次電池２２は、その長手方向が本体ケース１０を自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、本体ケース１０内において電池ホルダ２０により保持されており、本体ケース１０は、自立させた姿勢でその底面に本体水抜き孔を開口させており、本体水抜き孔とソケット水抜き孔１５ｂとを連通させている。【選択図】図６

Description

本発明は、充電可能な二次電池を内蔵した電源装置に関し、特に外部に接続される電気機器に電力を供給可能な携帯式の電源として利用可能な電源装置に関する。

携帯機器の普及と共に、補助電源やブースター等と呼ばれる携帯型の電源装置が開発、提供されている。このような携帯型電源装置は、二次電池を内蔵しており、外部から電力供給を受けて、内蔵している二次電池を充電し、また二次電池を放電して外部機器に電力を供給する。

このような携帯型電源装置として、内部に一対の円筒形電池を内蔵するものが開発されている（特許文献１参照）。この携帯型電源装置は、図２０の分解斜視図に示すように電気機器の携帯式の電源として使用されるものであり、一対の円筒形電池２０１の間に絶縁ホルダ２０３を配置して、この絶縁ホルダ２０３でもって円筒形電池２０１と回路基板２０４とを定位置に配置して電池組立２０９とし、この電池組立２０９を外ケース２０２に収納している。

このような携帯型電源装置は、屋外での利用も考えられることから、防水性が求められる。一方で、汎用性を考慮して放電用のソケットを設けた構成を考えた場合、ソケットの着脱のし易さやデザイン性を考慮すると、図２１に示す携帯型電源装置２１０のように上端側にソケットを開口することが考えられる。

しかしながらこの構成では、ソケットの開口部分から水が浸入する可能性があった。特に図２１に示すように携帯型電源装置を直立させた姿勢では、ソケットの開口部分が上面側に開口するため、ソケットの有底筒状部分に水が溜まりやすい構造となってしまう。ソケット部分は通電する部分であり、電子回路と接続されている。このため、ソケットの開口部分から水分が入り込むと、防水を確保しにくくなるという問題があった。

特開２０１３−２４６９０６号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、ソケットを開口した携帯式の電源装置において、防水性を高めることにある。

上記の目的を達成するため、本発明の電源装置によれば、給電対象の電気機器を接続して給電するための電源装置であって、その長手方向が鉛直方向となる姿勢にて自立可能な本体ケースと、前記本体ケースに内蔵される複数の二次電池と、前記複数の二次電池を保持するための電池ホルダと、前記複数の二次電池と電気的に接続された電子回路を実装した回路基板と、前記回路基板と電気的に接続され、前記複数の二次電池からの出力を前記電気機器に出力するためのソケット部とを備え、前記ソケット部は、前記本体ケースを自立させた姿勢で、上端を開口した通底筒状に形成されており、底面にソケット水抜き孔を形成しており、前記回路基板は、前記本体ケースを自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、前記本体ケース内において保持されており、前記複数の二次電池は、その長手方向が前記本体ケースを自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、前記本体ケース内において電池ホルダにより保持されており、前記本体ケースは、自立させた姿勢でその底面に本体水抜き孔を開口させており、前記本体水抜き孔と前記ソケット水抜き孔とを連通させることができる。上記構成により、本体ケースを自立させた状態で、万一ソケット部内に水分が侵入しても、ソケット水抜き孔及び本体水抜き孔を介して外部に排出することができる。また回路基板と二次電池を直立姿勢としたことで、これらが浸水される事態を回避して信頼性を高めることができる。

また本発明の電源装置によれば、さらに、前記電池ホルダを前記本体ケースの側面のみで固定するホルダ固定具とを備えることができる。上記構成により、複数の二次電池を保持して重量のある電池ホルダを、側面から本体ケース内に支持する構造としたことで、電池ホルダを本体ケース内で浮かせた状態として外力に対する衝撃吸収性を高めることができる。

また本発明の電源装置によれば、さらに、前記電池ホルダの一面に配置された前記回路基板を、前記本体ケースの内面に固定するための基板固定具と、前記回路基板上に設けられたスイッチ部と、前記スイッチ部と連動され、前記本体ケースの一部から表出されて前記スイッチ部を操作するためのスイッチ操作部とを備えることができる。上記構成により、電池ホルダ上に配置された回路基板を本体ケース内面に固定したことで、スイッチ操作部と本体ケースとの位置決めを容易に行うことが可能となる。

さらに本発明の電源装置によれば、さらに、前記スイッチ操作部の中央部と対向する位置に設けられた発光部と、前記スイッチ操作部の押し込み操作に応じて、前記スイッチ操作部の周辺部と対向する位置、或いは、前記スイッチ操作部と対向しない位置に設けられた前記スイッチ部を押圧するスイッチ連結部とを備えることができる。上記構成により、スイッチ操作部の位置に発光部を配置して、スイッチ操作部を発光させることができることに加え、スイッチ部の操作はスイッチ操作部でもって、スイッチ連結部を介して行う構成としたことで、スイッチ操作部のストロークを増し、誤操作を回避して押し込みのクリック感を高めることが可能となる。

さらに本発明の電源装置によれば、前記スイッチ操作部と前記基板固定具とを、前記本体ケースにおいて直線状に配置することができる。上記構成により、基板固定具によって回路基板を本体ケース内に位置決めして配置することで、スイッチ操作部の位置決めも同時に図られる。

さらに本発明の電源装置によれば、さらに、前記回路基板の上面を被覆する曲面状のカバー部を備えることができる。上記構成により、回路基板に実装された部品をカバー部で保護できる。

さらに本発明の電源装置によれば、さらに、前記複数の二次電池及び前記回路基板を収納して被覆する、一方向を開口した防水袋を備えることができる。上記構成により、本体ケース内にソケット部側から液体が浸入しても、防水袋でもって二次電池や回路基板が濡れて意図しない導通や腐食が生じることを回避できる。

さらにまた第７の側面に係る電源装置によれば、前記防水袋は、前記本体ケースを自立させた姿勢で、その開口端を下方側に位置させることができる。上記構成により、本体ケース内にソケット部側から液体が浸入しても、防水袋の開口端を上方に開口させない姿勢としたことで、防水袋内に液体が浸入するリスクを低減できる。

さらにまた第８の側面に係る電源装置によれば、さらに前記ソケット部に挿入して連結可能な出力ユニットを備えることができる。上記構成により、ソケット部に着脱式に装着する出力ユニットを交換することで、様々な用途に電源装置を利用できる。

さらに本発明の電源装置によれば、さらに前記出力ユニットを前記ソケット部に挿入した状態で、該出力ユニットが抜け落ちないようにロックするロック機構を備えることができる。上記構成により、ソケット部に着脱式に装着された出力ユニットが意図しないで抜け落ちる事態を回避でき、信頼性高く利用できる利点が得られる。

さらに本発明の電源装置によれば、前記ロック機構が、前記出力ユニットの、前記ソケット部の開口近傍との接合部分において突出するよう設けられた鍔部と、前記ソケット部の、前記出力ユニットを該ソケット部に挿入した状態で、前記鍔部と対応する位置に形成された溝部とを備えており、前記出力ユニットを前記ソケット部に挿入後、該出力ユニットを前記ソケット部の円筒方向に回転させて前記鍔部を前記溝部に挿入させることで、前記ロック機構が前記出力ユニットをロックするよう構成できる。上記構成により、ソケット部に出力ユニットを挿入後、容易にロックすることが可能となり、意図しない抜け落ちの防止を簡単な構成で実現できる。

さらに本発明の電源装置によれば、前記出力ユニットは、一以上のＵＳＢ出力端子を備えることができる。上記構成により、汎用的なＵＳＢ端子を備える電気機器を電源装置でもって充電でき、利便性を高めることが可能となる。

さらに本発明の電源装置によれば、前記ソケット部を車両用アクセサリーソケットと同一の形状に形成できる。上記構成により、車用に広く普及しているシガーソケット等のアクセサリーソケット用の機器を電源装置で利用でき、さらに利便性を高めることが可能となる。

さらに本発明の電源装置によれば、前記二次電池の外装缶を円筒形とすることができる。

本発明によれば、本体ケースを自立させた状態で、万一ソケット部内に水分が侵入しても、ソケット水抜き孔及び本体水抜き孔を介して外部に排出することができる。また回路基板と二次電池を直立姿勢としたことで、これらが浸水される事態を回避して信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る携帯型電源装置の外観を示す斜視図である。 図１の携帯型電源装置を背面側から見た斜視図である。 図１の携帯型電源装置の透視斜視図である。 図２の携帯型電源装置の透視斜視図である。 図１の携帯型電源装置の分解斜視図である。 図５の携帯型電源装置の分解斜視図である。 防水袋に電池集合体を挿入する様子を示す分解斜視図である。 カバー部を示す斜視図である。 電池集合体の分解斜視図である。 電池ホルダの分解斜視図である。 様々な出力ユニットを携帯型電源装置に装着する様子を示す分解斜視図である。 図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における水平断面図である。 図１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における垂直断面図である。 図１４Ａはスイッチ操作部と発光部の部分を示す表側の分解斜視図、図１４Ｂはスイッチ操作部と発光部の部分を示す裏側の分解斜視図である。 図１５Ａは通常状態のスイッチ操作部とスイッチ部を示す模式断面図、図１５Ｂはスイッチ操作部を押下した状態を示す模式断面図である。 分解ロック機構の一例を示す斜視図である。 ソケット部から浸入した液体の排出経路を示す模式垂直断面図である。 本体ケース内に二次電池を水平姿勢に保持した例を示す概略断面図である。 本体ケース内に回路基板を水平姿勢に保持した例を示す概略断面図である。 従来の携帯型電源装置を示す分解斜視図である。 本願発明者らが検討した携帯型電源装置の一例を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施例１）

本発明の実施例１に係る携帯型電源装置１００を、図１〜図１０に示す。これらの図に示す携帯型電源装置１００は、給電対象の電気機器を接続して給電するための携帯型電源装置である。具体的には、携帯型電源装置１００は、本体ケース１０と、本体ケース１０に内蔵される電池ホルダ２０と、回路基板３０とを備える。本体ケース１０は、図１〜図４に示すように、外観をボトル状とし、直立させた姿勢で上端を開口してソケット部１５を設けている。ソケット部１５には、図１１に示すように出力ユニット５０を接続可能であり（詳細は後述）、この出力ユニット５０を介して他の電気機器ＢＤを駆動したり、電力を供給したりできる。すなわち、この携帯型電源装置１００は、電池ホルダ２０で保持される複数の二次電池２２の出力を回路基板３０に実装された放電回路で変換して、所定の電力をソケット部１５から出力できる。なお、給電対象の電気機器には、この出力ユニット５０も含まれる。すなわち、出力ユニット５０自体が負荷としてなんらかの動作を行う形態も、本発明に包含する。
（本体ケース１０）

本体ケース１０は、一方向に延長され、その長手方向が鉛直方向となる姿勢にて自立可能な形状としている。この本体ケース１０は、図５の分解斜視図に示すように、内ケース１３と、内ケース１３に被せる外装ケース１４とで構成される。外装ケース１４は、好ましくは金属製として強度を向上できる。外装ケース１４には、図１に示すように側面の中間よりやや上方に、放電等を操作するためのスイッチ操作部１８を設けている。また図２の背面図に示すように、底面近傍には充電端子１９を設けている。充電端子１９には、図１１に示すようにＡＣアダプタＡＣを接続することができ、ＡＣアダプタＡＣから電力供給を受けて内蔵する二次電池２２を給電する。

なおスイッチ操作部１８は、ユーザが操作しやすいように上方に設けている。その一方で充電端子１９は、底面近傍に設けることでＡＣアダプタの接続時にＡＣアダプタのコードが邪魔にならないようにしている。またスイッチ操作部１８と給電端子とは、円筒形の本体ケース１０のほぼ反対面に設けられている。これにより、ユーザがスイッチ操作部１８を操作する際、充電端子１９が視認されず、見栄えをよくできる。
（内ケース１３）

また内ケース１３は、図６の分解斜視図に示すように、第一ケース１１と第二ケース１２に二分割される。二分割された第一ケース１１と第二ケース１２は、ネジなどで連結されて固定される。この内ケース１３は、樹脂製とすることで、絶縁性を発揮し、内部に収納される二次電池２２や回路基板３０との意図しない導通を回避する。また樹脂製の内ケース１３は軽量で、安価に成型できるといった利点も得られる。

内ケース１３内には、図６の分解斜視図に示すように、電池ホルダ２０と回路基板３０が収納される。電池ホルダ２０は、複数本の二次電池２２を保持する部材である。図１０に示す電池ホルダ２０は、片側に上下それぞれ２本ずつの二次電池２２を平行に保持し、両側で計８本の二次電池２２を保持している。この例では、４本の二次電池２２を直列に接続し、２組を並列に接続している。

ここでは、直列接続する二次電池２２を、長手方向に接続し、さらにこの電池接続体を平行に並べている。図１０、図１２、図１３に示す例では、２本の二次電池２２を長さ方向に接続し、さらにこの電池接続体を４本、平行に積層している。これにより、二次電池２２を本体ケース１０内に重量バランスよく配置できる。
（二次電池２２）

各二次電池２２には、一方向に延長された形状の外装缶を有する電池を使用できる。ここでは、外装缶を円筒形とした円筒形電池を採用している。また二次電池２２は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、既知の二次電池が適宜利用できる。特にリチウムイオン二次電池は、体積当たりのエネルギー密度が高く、小型化、大容量化の点で好ましい。リチウムイオン二次電池は規格化された仕様のものを利用でき、この例では、１８６５０型を８本使用し、４２００Ａｈを実現している。ただ、これらは一例であり、本発明は使用する二次電池の種類や数、直列や並列等の接続形態を限定せず、用途や要求される仕様に応じて適宜変更できる。
（回路基板３０）

また、電池ホルダ２０の側面には、図６の分解斜視図に示すように回路基板３０が配置される。回路基板３０には、放電回路や充電回路等の電子回路が実装されており、電池ホルダ２０に保持された二次電池２２の充放電を行う。さらに回路基板３０上には、発光部３２と、スイッチ部３３とが異なる位置に実装されている。発光部３２は、本体ケース１０の、スイッチ操作部１８の中央部と対向する位置に設けられている。この発光部３２は、スイッチ操作部１８の操作に応じて、あるいは携帯型電源装置の動作状態に応じて発光し、その発光色や発光パターンでもって状態をユーザに告知する。このような発光部３２には、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の半導体発光素子が好適に利用できる。
（スイッチ連結部３４）

またスイッチ部３３は、スイッチ操作部の周辺部と対向する位置、或いは、前記スイッチ操作部の周辺部と対向しない位置に設けられている。そのため、スイッチ部３３は、スイッチ連結部３４を介してスイッチ操作部１８と連動するように構成されており、ユーザは本体ケース１０に設けられたスイッチ操作部１８を押下すると、スイッチ連結部３４を介してその動作がスイッチ部３３に伝達され、スイッチ部３３の操作によって携帯型電源装置の動作が実行、停止される。

このような構成によって、スイッチ部３４と発光部３２とを同じ位置に設けることができなくとも、図１に示すように、スイッチ操作部１８と発光部３２とを同じ部位としてユーザの操作性、視認性を向上できる。すなわち、押しボタンとＬＥＤとを共通化した部材は開発されているが、サイズが大きいという欠点があった。このため、本体ケースの内面と回路基板との間にある程度のスペースを確保する必要があり、本体ケースの大型化に繋がるという問題があった。そこで、本実施の形態においてはこのような部材を使用せず、発光部３２とスイッチ部３３とを別部材として、異なる位置に実装した。具体的には、発光部３２はスイッチ操作部１８の直下に配置する一方、スイッチ部３３は発光部３２の隣に実装している。このままでは、スイッチ操作部１８の直下にスイッチ部３３が位置しないため、スイッチ操作部１８を押下しても、スイッチ部３３を押下できない。

そこで、図１４Ａ、図１４Ｂの分解斜視図及び図１５Ａ、図１５Ｂの模式断面図に示すように、スイッチ連結部３４を、発光部３２及びスイッチ部３３を跨ぐように配置している。スイッチ連結部３４は弾性を有する板状の部材とすることが好ましい。このようにすることで、スイッチ連結部３４と回路基板３０との位置が多少ずれても、スイッチ連結部３４でスイッチ部３３を押下できる。

また板状のスイッチ連結部３４は、先端の自由端側をスイッチ部３３側に配置して離間させ、後端の固定端側にスイッチ操作部１８の下端が触れるように配置している。スイッチ操作部１８を押下しない通常の状態では、図１５Ａに示すようにスイッチ連結部３４はスイッチ部３３と離間されている。一方、図１５Ｂに示すようにスイッチ操作部１８を押下すると、スイッチ操作部１８の下端の突起がスイッチ連結部３４に触れる。この状態で、スイッチ連結部３４の弾性力に抗してスイッチ操作部１８をさらに押下すると、これに応じてスイッチ連結部３４は撓むように変形する。その結果、スイッチ連結部３４の自由端側が変形して、スイッチ部３３を押下し、結果としてスイッチ部３３が操作される。このような構成とすることで、限られた省スペースにスイッチ部３３と発光部３２を配置することができる。さらにスイッチ操作部１８を単に押下しただけではスイッチ部３３が押下されず、しっかりと押し込むことでスイッチ部３３に力が伝達されるため、誤ってスイッチ操作部１８にユーザが手を触れた場合等に起きる誤動作等の事態を回避できる。このようにスイッチ操作部１８のストロークを増し、押し込みのクリック感を高めつつ誤操作を回避することが可能となる。
（電池ホルダ２０）

二次電池２２を収納する電池ホルダ２０は、絶縁性に優れた樹脂製とする。図１０の分解斜視図に示す例では、４本の二次電池２２の延長方向の半分を保持する電池サブホルダ２１を４個接合して、一つの電池ホルダ２０を構成している。

このような二次電池２２を多数保持する電池ホルダ２０は、重量も相当なものとなるため、これを収納する本体ケース１０にも相応の強度が求められる。特に携帯型の電源装置は、持ち歩きや屋外仕様されることを考慮する必要があり、落下や衝突など、外力を受けても壊れ難くした構造が望まれる。そこで本実施の形態においては、図６の分解斜視図や図１２の水平断面図、図１３の垂直断面図等に示すように、本体ケース１０の内部において電池ホルダ２０の側面のみを本体ケース１０にホルダ固定具２４と基板固定具２６で固定し、図１２の水平断面図において下方向には本体ケース１０との固定構造を直接設けていない。さらに図１３の垂直断面図に示すように、本体ケース１０の底面側においても、電池ホルダ２０との間に隙間を設けている。このようにして重い電池ホルダ２０を本体ケース１０内において側面のみを保持して浮かせたような構造とすることで、電池ホルダ２０と本体ケース１０との間に隙間を形成している。この結果、落下の衝撃など、意図しない外力が加えられた場合に、外力が直接電池ホルダ２０に作用する事態を回避、低減して、外力の影響を緩和でき、このような衝撃から二次電池２２を保護できる。

また内ケース１３の底面には、必要に応じて電池ホルダ２０に接触しないリブを設けるなどして、内ケース１３の機械強度の向上を図ることができる。
（ホルダ固定具２４）

電池ホルダ２０を本体ケース１０に固定するホルダ固定具２４は、ネジによる螺合が好適に利用できる。特に、内ケース１３の第一ケース１１と第二ケース１２を結合するネジを、電池ホルダ２０を本体ケース１０に固定するネジと共用することで、部品点数を低減し、かつ製造工程を省力化して低コスト化を実現できる。この例では、ホルダ固定具２４としてネジを、図３、図４、図６、図１３に示すように各側面の鉛直方向に２箇所、さらに左右対称位置にそれぞれ、計４箇所に設けて螺合している。

またホルダ固定具２４は、好ましくは図３、図４、図１２に示すように、二次電池２２同士を長手方向に接続した電池接続体同士の間に配置する。これにより、電池ホルダ２０の中間を固定して、本体ケース１０内で重心を安定させて保持できる。

その一方で、本体ケース１０内に電池ホルダ２０を固定する際には、回路基板３０の位置決めを図る必要がある。すなわち、回路基板３０上に実装された発光部３２及びスイッチ部３３並びにスイッチ連結部３４が、本体ケース１０に設けられたスイッチ操作部１８と合致するように、これらの位置を合わせる必要がある。そこで本実施の形態においては、図１２の水平断面図に示すように、回路基板３０を電池ホルダ２０の側面に配置すると共に、回路基板３０を本体ケース１０と基板固定具２６で固定している。いいかえると、電池ホルダ２０を本体ケース１０と固定するホルダ固定具２４とは別の部材でもって、回路基板３０を本体ケース１０と固定することで、本体ケース１０と回路基板３０との位置決めを個別に図ることが可能となり、このような位置合わせ作業を簡易に、且つ確実に行える。特に回路基板３０には、図１４Ａ等に示すようにスイッチ部３３を実装する一方、スイッチ操作部１８は回路基板３０でなく内ケース１３側に設けている。このため、内ケース１３と回路基板３０との相対的な位置決めがなされないと、外部に表出するスイッチ操作部１８を操作しても、スイッチ部３３に伝達されない虞がある。そこで図６等に示すように、内ケース１３を構成する第一ケース１１と第二ケース１２を固定する基板固定具２６であるネジを、回路基板３０に挿通させることで、内ケース１３と回路基板３０との相対的な位置決めを図ることができる。さらにこの構成では、基板固定具２６を回路基板３０の固定にも兼用できる。このように基板固定具２６を、スイッチ操作部１８と近接した位置に設けることで、基板固定具２６の固定による位置決めを効果的に発現できる。また好ましくは、スイッチ操作部１８と基板固定具２６とが、本体ケース１０表面において直線状に配置する。これにより、スイッチ操作部１８を操作する押圧力を基板固定具２６で固定された回路基板３０のスイッチ部３３で伝達しやすくなる。

加えて、スイッチ操作部１８の操作をスイッチ部３３に正しく伝達させるためには、二次元的な位置合わせに加えて、高さ方向、すなわち図１５Ａ、図１５Ｂに示したように、スイッチ部３３を実装した回路基板３０とスイッチ操作部１８を設けた内ケース１３との距離も調整する必要がある。このため、回路基板３０の、内ケース１３内における高さ方向の位置を位置決めする機構も設けることが好ましい。このような高さ位置決め機構として、図１４Ｂの分解斜視図に示す例では、カバー部３６に基板固定具２６であるネジを挿通するボス３６ｃを設けている。ボス３６ｃは、カバー部３６の裏面側から突出させると共に、カバー部３６と回路基板３０とを基板固定具２６で固定した際に、ボス３６ｃの先端が回路基板３０表面と当接するよう構成している。このボス３６ｃの突出高さを調整することで、内ケース１３内における回路基板３０の高さ、すなわちスイッチ操作部１８とスイッチ部３３との距離を規定できる。
（ソケット部１５）

さらに本体ケース１０の上端側には、ソケット部１５を設けている。ソケット部１５は、回路基板３０に実装された放電回路と電気的に接続され、回路基板３０に実装された電圧変換回路で所定の電圧に変換された二次電池２２の出力を外部の電子機器などに出力するため部材である。このソケット部１５は有底筒状に形成され、本体ケース１０を直立させた状態で上端にて開口している。ソケット部１５には、出力ユニット５０を挿抜可能に連結できる。出力ユニット５０は、ソケット部１５と電気的に接続されて、ソケット部１５から供給される電力でもって、様々な出力や動作を行う。このように、出力ユニット５０をソケット部１５に着脱式とすることで、様々な出力ユニット５０を用意し、用途に応じて交換可能とし、様々な目的に携帯型電源装置を活用できる。
（出力ユニット５０）

図１１に示す例では、出力ユニット５０Ａとして最大２Ａの出力が可能なＵＳＢ（商品名）端子Ｂタイプを２基備えている。ＵＳＢ端子の仕様はこれに限らず、例えばＵＳＢ端子を１基のみ、あるいは３基以上設けたり、フルサイズのＵＳＢ端子以外にマイクロＵＳＢ端子などを設けてもよい。あるいはＵＳＢ端子に限らず、他の規格化された給電可能な端子（例えばライトニング（商品名））を設けることもできる。さらに出力ユニット５０は、このような規格化された給電可能な端子に限らず、専用の給電端子としてもよい。例えば、スマートフォンや携帯電話、音楽プレーヤ、タブレット、ノートＰＣなど、使用する電子機器に応じた給電端子を設けることも可能であり、これら使用する電子機器に応じた給電端子を備えた出力ユニット５０を用意することで、携帯型電源装置を共通としつつ、出力ユニット５０のみを変更して、様々な電子機器への充電に対応できる。

あるいは出力ユニット５０は、このような給電端子に限らず、他の負荷を設けてもよい。例えば出力ユニット５０Ｂを、ＬＥＤや蛍光灯、白熱電球などの発光体を設けた照明ユニットとすれば、ランタンや照明として利用でき、アウトドアでの利用に好適となる。

あるいは電気毛布や電気あんか、ヒータなどの発熱体や、ファンを設けた扇風機なども出力ユニット５０Ｃとして利用できる。さらに、ＤＣ−ＡＣコンバータを内蔵しＡＣ１００Ｖ等の出力が可能なコンセントを設けた出力ユニット５０Ｄとしてもよい。あるいはまた、ＡＣアダプタ等に利用されている、数字の「８」の字状の断面形状を有するめがね型コネクタなどを設けた出力ユニット５０Ｅとしてもよい。

さらに出力ユニット５０は、好ましくは車両用のアクセサリーソケット（いわゆるシガーソケット）と共通の形状、仕様に設計する。これにより、アクセサリーソケット用に開発された既存のアダプタを適宜差し替えて利用できるので、より多くの用途に対応できる。例えばＤＣ１２Ｖ用、あるいはＤＣ２４Ｖ用のアクセサリーソケットと同様に利用可能とすれば、従来車内でしか利用できなかったこれらのアダプタ類を車外に持ち出して利用可能となり、利便性が高まる。
（ロック機構）

さらに、出力ユニット５０をソケット部１５に挿入した状態で、出力ユニット５０が抜け落ちないようにロックするためのロック機構を備えることができる。これにより、ソケット部１５に出力ユニット５０を着脱式とした場合に問題となる、意図しない抜けや接触不良といった問題を回避し、携帯型電源装置を信頼性高く利用できるようになる。

図１６に示す例では、ロック機構は、出力ユニット５０に設けた鍔部５２と、ソケット部１５に設けた溝部５４で構成される。鍔部５２は、出力ユニット５０の、ソケット部１５の開口近傍との接合部分において突出するよう設けられている。鍔部５２は、約１２０°間隔で出力ユニット５０の周囲３箇所に設けられている。

一方溝部５４は、出力ユニット５０をソケット部１５に挿入した状態で、鍔部５２と対応する位置に形成されている。ソケット部１５の開口端には、図５の分解斜視図に示すように、鍔部５２の形状と対応させて、これよりも大きく開口させた開口リング１６を配置している。すなわち開口リング１６には、鍔部５２を通過できる切り欠き１６ｂが形成されている。また開口リング１６の裏面側に、溝部５４を形成している。さらに鍔部５２と溝部５４は、出力ユニット５０をソケット部１５に挿入した状態で、鍔部５２を溝部５４に挿入できるよう、予めこれらの位置を設計している。

出力ユニット５０をソケット部１５に挿入する際は、鍔部５２が開口リング１６の切り欠き１６ｂを通過できる姿勢に、出力ユニット５０とソケット部１５との相対角度を調整し、鍔部５２が開口リング１６を通過した状態で、図１６に示すように出力ユニット５０とソケット部１５とを相対的に回転させ、鍔部５２を溝部５４に嵌入させる。この状態でロック機構は出力ユニット５０をロック状態とする。一方、ロック状態を解除するには、逆向きに出力ユニット５０を回転させ、鍔部５２が開口リング１６の切り欠き１６ｂを通過できる角度に戻した上で、出力ユニット５０をソケット部１５から抜き出す。このような構成によって、ソケット部１５に出力ユニット５０を挿入後、容易にロックし、またロックを解除することが可能となり、意図しない抜け落ちの防止を簡単な構成で実現できる。

なおロック機構はこの構成に限られず、出力ユニットがソケット部から抜け落ちないように保持できる既知の構造が適宜利用できる。このようなロック機構の例としては、スクリュー式の溝を設けたり、クランプ機構やピンの挿入による固定等が挙げられる。
（ソケット水抜き孔１５ｂ）

また図１７に示すようにソケット部１５は、その底面にソケット水抜き孔１５ｂを形成している。さらに本体ケース１０は、その底面に本体水抜き孔１０ｂを開口させている。この本体水抜き孔１０ｂとソケット水抜き孔１５ｂとは本体ケース１０内部で連通されている。これにより、ソケット部１５の開口部分から水分が侵入しても、図１７の模式垂直断面図に示すように、ソケット水抜き孔１５ｂ及び本体水抜き孔１０ｂを介して外部に排出することができ、長期に渡って水分が本体ケース１０内に溜まる事態を回避できる。特に本体ケースを直立させた状態で、有底筒状のソケット部を上端に開口させた形態では、この部分から水分が入り込む可能性がある。そこで、万一水分がここから本体ケース１０内部に入り込んでも、これを効果的に排出できる排水経路を設けることで、携帯型電源装置の安全性を高められる。加えて、上述の通り本体ケース１０の内面において、電池ホルダ２０を若干底面から浮かしていることで、本体ケース１０の底面にスペースが確保され、この部分に水分が溜まることで、直接電池ホルダ２０が浸漬される事態を回避できる。また、強度向上のためのリブを本体ケース１０の底面に設けている場合は、リブでもって液体の溜まる領域を区画し、水抜き孔に案内できるような経路を形成する。

また、二次電池２２と回路基板３０とは、本体ケース１０を直立させた姿勢で、いずれも直立姿勢としたことで、これらが浸水される事態を回避して信頼性を高めることができる。仮に複数の二次電池２２を本体ケース内において水平姿勢に配置すると、図１８に示すように、本体ケース８１０内に液体が侵入して溜まった場合に、二次電池９２２の全体が水没することが考えられる。特に円筒形の二次電池２２では、円筒形の両側端面に正負の電極が露出する構造のため、この状態では水没すると短絡することが考えられる。同様に回路基板を水平姿勢とすると、図１９に示すように本体ケース９１０内に液体が溜まると回路基板９３０の全体が水没する可能性があり、好ましくない。

これに対して本実施の形態では、二次電池２２と回路基板３０を共に縦置き姿勢としたことで、仮に本体ケース１０内に液体が溜まることがあっても、直ちに短絡することを回避して安全性を高めることが可能となる。このように本体ケース１０内に侵入した液体の流れ方向に沿って、二次電池２２と回路基板３０を平行に配置することで、短絡等のリスクを大幅に低減できる。
（防水袋４０）

また二次電池２２や回路基板３０の防水性を一層高めるため、これらを防水袋４０に収納して被覆している。防水袋４０は、耐水性を有する材質とし、一方向を開口した袋状に形成している。防水袋４０を行使する材質は、可撓性を有する素材とする。好ましくは透光性を有する素材とすることで、防水袋４０で被覆した後の内部の様子を視認でき、断線などの異常が発生してないことを確認し易くできる。このような材質としては、プラスチックシートが使用でき、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が使用できる。これらのプラスチックシートは、可撓性と耐熱性に優れている特長がある。また、二次電池２２の安全弁が開弁されたときに排出される電解液によって、溶融し化学反応を起こすこともない。ただ、防水袋４０に使用される可撓性シートには、上述したもの以外の他のプラスチックシートも使用することができる。

防水袋４０は、本体ケース１０を自立させた状態で、その開口端が下方側となる姿勢に配置することが好ましい。このような構成によって、本体ケース１０内にソケット部１５側から液体が浸入しても、防水袋４０の上側が開口していないので、防水袋４０内に液体が浸入するリスクを低減できる。図７の分解斜視図に示すように、開口端を下方に向けた姿勢で、この開口端から電池ホルダ２０と回路基板３０とカバー部３６とを合わせた電池集合体１を収納している。
（リード線４２）

一方、回路基板３０に実装された電子回路を、ソケット部１５や充電端子１９と電気的に接続する必要がある。そこで、回路基板３０から延長されたリード線４２を、開口端から引き出している。リード線４２の引き出し部分から浸水しないよう、防水袋４０の開口端は防水構造として、リード線４２を引き出している。このリード線４２は、ソケット部１５や充電端子１９に接続される。特にソケット部１５とは、防水袋４０の下方から引き出されたリード線４２を折り返して、上方のソケット部１５と接続している。この際、リード線４２は、電池ホルダ２０の側面の内、図１２の断面図に示すように、回路基板３０を配置した側と反対側に配置することが好ましい。特に電池ホルダ２０は、図１２において左右をホルダ固定具２４で固定しており、上側に回路基板３０を配置している一方、下側には空間が形成されるので、このスペースを有効に利用して、本体ケース１０を大型化することなく、配線の取り回しを実現できる。

また必要に応じて、電子回路のソフトウェアを書き換えるための信号端子３１を設けてもよい。図８の例では、回路基板３０とは別にサブ基板３０Ｂを設けており、サブ基板３０Ｂ上に信号端子３１を実装しており、防水袋４０の外に配置し、内ケース１３上から信号端子３１を突出させている。これにより、外装ケース１４を外した状態で信号端子３１にアクセス可能とできる。
（カバー部３６）

上述した防水袋４０には、電池ホルダ２０と共に回路基板３０も収納される。この際、回路基板３０上にはスイッチ部３３や半導体素子等が実装されているため、その凹凸が防水袋４０に挿入時に引っかかったり、あるいは使用時にこれらの凹凸が防水服路の内面と擦れて、防水袋４０を破損することが考えられる。そこで、回路基板３０の上面には、カバー部３６を配置して、これらの凹凸が直接防水袋４０に触れることを阻止し、防水袋４０を保護している。カバー部３６は、本体ケース１０の内面に沿うように、断面視を曲面状とすることが好ましい（図１２参照）。またカバー部３６は、回路基板３０と絶縁するため、絶縁性の素材とすることが好ましい。さらにカバー部３６は、十分な強度を発揮するよう、硬質な素材で構成することが好ましい。加えてカバー部３６を装着した状態で、回路基板３０を視認できるよう、透光性を有する素材とすることが好ましい。このような素材としては、軽量で成形が容易な樹脂が好ましく、例えばＰＰやＰＳ、ＰＥＴ等のプラスチック製とできる。

さらに上述したスイッチ連結部３４は、カバー部３６に一体に形成することが好ましい。これにより、カバー部３６を回路基板３０上に固定することで、同時にスイッチ連結部３４を設けることができ、部品点数や製造工数の削減が図られる。図８、図９に、このようなカバー部３６の一例を示す。この例では、カバー部３６を電池ホルダ２０の側面形状とほぼ合致する形状に形成し、係合させている。具体的には、図８、図９において電池ホルダ２０正面の凹部と合致するよう、カバー部３６の上面を凸状に形成して、回路基板３０を挟み込んだ状態でこれらを係合させている。またカバー部３６の背面の曲面は、上述の通り本体ケース１０の内面とほぼ一致するように、曲率半径を本体ケース１０の内径とほぼ等しい半径としている。このカバー部３６の曲面と、電池ホルダ２０の上面の、左右に位置する二次電池２２の端面を保護する円板形状とが連なるようにして、全体として本体ケース１０の内面の曲面と合致させ、図６の分解斜視図に示すように円筒形の内ケース１３内で纏まりよく配置できる。

またカバー部３６の背面の上方において、スイッチ操作部１８と対応する部位は、曲面から段差状に窪ませた段差部３６ｂを形成し、第一ケース１１に設けられたスイッチ操作部１８がカバー部３６と干渉しないようにしている。さらに、この段差部３６ｂにスイッチ連結部３４を形成している。スイッチ連結部３４は、カバー部３６と一体に形成している。このようにスイッチ連結部３４をカバー部３６に作り込むことで、上述の通り部品点数の削減や製造工程の省力化に寄与する。図８の例では、カバー部３６の段差部３６ｂに、スイッチ連結部３４の外形に沿ってコ字状のスリット３７を形成することで、左側を固定端、右側を自由端として弾性変形可能なスイッチ連結部３４が形成される。また左側の固定端には、断面をＵ字状に折曲させた折曲部を形成することで、固定端側の変形を吸収し易くして耐久性を増すと共に、スイッチ操作部１８の押し込み動作をよりスムーズに行わせることが可能となる。

このようなカバー部３６を、図９の分解斜視図に示すように、電池ホルダ２０の、回路基板３０を配置する基板装着面側に係合させて電池集合体１とする。なおこの状態では、回路基板３０と電池ホルダ２０、カバー部３６とは固定されていない。その後、図７の分解斜視図に示すように電池ホルダ２０を防水袋４０に収納して開口端からリード線４２を引き出しつつ密封、防水する。さらに図６の分解斜視図に示すように、電池ホルダ２０を防水袋４０の前後から挟み込むように、第一ケース１１及び第二ケース１２で覆ってホルダ固定具２４及び基板固定具２６で固定し、内ケース１３に収納する。ホルダ固定具２４であるネジで第一ケース１１及び第二ケース１２を連結しつつ、内部の電池ホルダ２０の両側側面を螺合する。この際、防水袋４０をネジで貫通するよう、ネジは木ねじとする。また、木ねじで穿孔された箇所から防水袋４０内に浸水しないよう、木ねじの刺入部分には防水構造が施される。例えば、ねじ穴の部分にパッキンを配置して、穿孔された防水袋４０の周囲をパッキンで押圧することにより、防水袋４０と本体ケース１０内面とを密着させて、防水を図る。

同様に、基板固定具２６でカバー部３６と回路基板３０、電池ホルダ２０を内ケース１３に、ホルダ固定具２４とは異なる位置にて固定する。ホルダ固定具２４も同様に、防水袋４０をネジで貫通するよう木ねじとし、さらにこの貫通部分から防水袋４０に浸水しないよう、パッキン等の防水構造が施される。このように回路基板３０の固定構造と電池ホルダ２０の固定構造とを分離したことで、重い電池ホルダ２０をカバー部３６内に浮かせた状態で固定しつつ、スイッチ部３３とスイッチ操作部１８の位置決めを、基板固定具２６でもって実現できる。

基板固定具２６は、ホルダ固定具２４と離した位置に設けることが好ましい。これにより、基板固定具２６でもって回路基板３０の位置決めを図る際、ホルダ固定具２４で固定された固定位置の影響を、極力抑制できるからである。例えば、電池ホルダ２０や内ケース１３の僅かな変形によって、多少の位置ずれを吸収する。図６に示す例では、基板固定具２６はホルダ固定具２４と９０°異なる位置に設けている。これにより、基板固定具２６をホルダ固定具２４から最大限離間させて、基板固定具２６による位置決め効果を確保している。

基板固定具２６による固定の際にも、木ねじを利用することで、防水袋４０を介在させたまま内ケース１３にカバー部３６、回路基板３０及び電池ホルダ２０を固定できる。また防水構造を設けて、木ねじにより穿孔された部位からの浸水を回避できる。

以上、本発明の実施の形態及び／又は実施例を図面に基づいて説明した。ただし、上述した実施の形態乃至実施例、変形例等は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は上記例に特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略している。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

本発明に係る電源装置は、携帯電話やスマートフォン、タブレット（スレート）型ＰＣ、携帯型音楽プレーヤ等を充電する緊急充電器、あるいは緊急充電器を充電するための充電器、あるいは屋外で使用するランタン用の電源等として好適に利用できる。

１００、２１０…携帯型電源装置
１…電池集合体
１０、８１０、９１０…本体ケース
１０ｂ…本体水抜き孔
１１…第一ケース
１２…第二ケース
１３…内ケース
１４…外装ケース
１５…ソケット部
１５ｂ…ソケット水抜き孔
１６…開口リング
１６ｂ…切り欠き
１８…スイッチ操作部
１９…充電端子
２０…電池ホルダ
２１…電池サブホルダ
２２、９２２…二次電池
２４…ホルダ固定具
２６…基板固定具
３０、９３０…回路基板
３０Ｂ…サブ基板
３１…信号端子
３２…発光部
３３…スイッチ部
３４…スイッチ連結部
３６…カバー部
３６ｂ…段差部
３６ｃ…ボス
３７…スリット
４０…防水袋
４２…リード線
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ…出力ユニット
５２…鍔部
５４…溝部
２０１…円筒形電池
２０２…外ケース
２０３…絶縁ホルダー
２０４…回路基板
２０９…電池組立
ＡＣ…ＡＣアダプタ
ＢＤ…電気機器

Claims (14)

1. 給電対象の電気機器を接続して給電するための電源装置であって、
   その長手方向が鉛直方向となる姿勢にて自立可能な本体ケースと、
   前記本体ケースに内蔵される複数の二次電池と、
   前記複数の二次電池を保持するための電池ホルダと、
   前記複数の二次電池と電気的に接続された電子回路を実装した回路基板と、
   前記回路基板と電気的に接続され、前記複数の二次電池からの出力を電気機器に出力するためのソケット部と
   を備え、
   前記ソケット部は、前記本体ケースを自立させた姿勢で、上端を開口した通底筒状に形成されており、底面にソケット水抜き孔を形成しており、
   前記回路基板は、前記本体ケースを自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、前記本体ケース内において保持されており、
   前記複数の二次電池は、その長手方向が前記本体ケースを自立させた姿勢で鉛直姿勢となるよう、前記本体ケース内において前記電池ホルダにより保持されており、
   前記本体ケースは、自立させた姿勢でその底面に本体水抜き孔を開口させており、前記本体水抜き孔と前記ソケット水抜き孔とを連通させてなることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、さらに、
   前記電池ホルダを前記本体ケースの側面のみで固定するホルダ固定具と
   を備えることを特徴とする電源装置。
3. 請求項２に記載の電源装置であって、さらに、
   前記電池ホルダの一面に配置された前記回路基板を、前記本体ケースの内面に固定するための基板固定具と、
   前記回路基板上に設けられたスイッチ部と、
   前記スイッチ部と連動され、前記本体ケースの一部から表出されて前記スイッチ部を操作するためのスイッチ操作部と
   を備えることを特徴とする電源装置。
4. 請求項３に記載の電源装置であって、さらに、
   前記スイッチ操作部の中央部と対向する位置に設けられた発光部と、
   前記スイッチ操作部の押し込み操作に応じて、前記スイッチ操作部の周辺部と対向する位置、或いは、前記スイッチ操作部の周辺部と対向しない位置に設けられた前記スイッチ部を押圧するスイッチ連結部と
   を備えることを特徴とする電源装置。
5. 請求項４に記載の電源装置であって、
   前記スイッチ操作部と前記基板固定具とが、前記本体ケースにおいて直線状に配置されてなることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
   前記回路基板の上面を被覆する曲面状のカバー部を備えてなることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
   前記複数の二次電池及び前記回路基板を収納して被覆する、一方向を開口した防水袋を備えてなることを特徴とする電源装置。
8. 請求項７に記載の電源装置であって、
   前記防水袋は、前記本体ケースを自立させた姿勢で、その開口端を下方側に位置させてなることを特徴とする電源装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに
   前記ソケット部に挿入して連結可能な出力ユニットを備えることを特徴とする電源装置。
10. 請求項９に記載の電源装置であって、さらに
    前記出力ユニットを前記ソケット部に挿入した状態で、該出力ユニットが抜け落ちないようにロックするロック機構を備えてなることを特徴とする電源装置。
11. 請求項１０に記載の電源装置であって、
    前記ロック機構が、
    前記出力ユニットの、前記ソケット部の開口近傍との接合部分において突出するよう設けられた鍔部と、
    前記ソケット部の、前記出力ユニットを該ソケット部に挿入した状態で、前記鍔部と対応する位置に形成された溝部と
    を備えており、
    前記出力ユニットを前記ソケット部に挿入後、該出力ユニットを前記ソケット部の円筒方向に回転させて前記鍔部を前記溝部に挿入させることで、前記ロック機構が前記出力ユニットをロックするよう構成されてなることを特徴とする電源装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記出力ユニットが、一以上のＵＳＢ出力端子を備えることを特徴とする電源装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記ソケット部が車両用アクセサリーソケットと同一の形状に形成されてなることを特徴とする電源装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記二次電池が外装缶を円筒形としてなることを特徴とする電源装置。

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