JPH11500599A - 非対称電流を用いたガルヴァーニ乾電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンデンサ（３と５）及び２個のダイオード（６と７）を利用して交流電源から「充電式」及び「非充電式」電池を充電するための改良された充電回路装置である。第１のダイオード（６）のアノードは、第１の出力端子（１０）及び第１の入力端子（１）に接続されている。第１のダイオードのカソードは、第２のダイオード（７）のアノードに接続され、第２のダイオードのカソードは、第２の出力端子（１１）に接続されている。第２の入力端子（２）には、コンデンサが接続されている。１つのコンデンサ（３）はさらに、第１のダイオード（６）のカソード、従って第２のダイオード（７）のアノードに接続されている。第２のコンデンサ（５）はさらに、第２の出力端子（１１）に接続されている。また、電流制限回路（３７）が設けられ、前記充電回路に接続されて電池を過充電から保護するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】 非対称電流を用いたガルヴァーニ乾電池の充電装置 発明の分野 本発明は電池の脱硫酸化、充電、及び硫酸化の防止をする装置に関するもので 、特に交流電源からの非対称電流によって、鉛蓄電池のような湿式電池だけでな く、充電式（rechargeable）及び非充電式（non-rechargeable）のガルヴァーニ 電池、アルカリ電池、リチウム電池、酸化水銀電池、酸化銀電池、亜鉛−炭素電 池、塩化亜鉛電池、及びニッケル−カドミウム電池等の乾電池をも繰返し充電す ることができる電池充電装置に関するものである。 発明の背景 通常電池充電装置は、電池電圧と電圧値を合わせるために、交流電源電圧を降 下させる、大きく、高価でかつ重いトランスを備えている。このような既知の充 電装置は、鉛蓄電池のような、いわゆる「充電式電池」しか充電することができ ない。いわゆるトランスレス電池充電装置も、当技術分野において周知である。 これらは通常ダイオードブリッジ回路を利用しており、少なくとも４つのダイオ ードが必要であり、また充電式電池の充電（または再充電）に限られている。 本明細書中で、「脱硫酸化（desulphation）」の用語は電池端子の清掃を意味 する。 本発明は、最小限の数の部品を備えたトランスレス回路を用いて充電式及び非 充電式両方のガルヴァーニ乾電池を充電することができる回路を備えている。こ れにより、装置のコストとサイズとが最小化される。さらに、本充電回路は、充 電される電池の数による影響を受けず、回路の蓄電容量に依存する。 関連技術の説明 出願人は、トランスレス電池充電装置に関する以下のアメリカ特許を知得して いる。 上記特許の中には本発明の特徴を備えているものもあるが、これらはすべてあ る側面で欠落している点がある。上記特許のほとんどは、大規模な回路を要する とともに動作上の制限を有し、しかも非充電式電池に使用できるように設計され ているものは皆無である。このリストの中でもっとも関係が深いのは、ウィット 、バーク、及びメイソンである。 ウィットは、放電抵抗器に接続されて電源電圧が印加される分圧器を備えた充 電式電池ユニットを示している。乾式整流器を用いて抵抗を与えることにより、 充電整流器を電圧変動中に発生する高電圧ピークから保護している。 バークは、フラッシュ用電池の充電装置を示している。バークにあっては、結 合コンデンサを介して電源電圧が供給され、その後に全波整流される。蓄積コン デンサは交流電源電圧の交互に現れる半周期の間に比較的高電圧まで充電される 。後の半周期で、蓄積コンデンサはＬＥＤ及び抵抗器を通じて放電し、電池に比 較的高電圧の制限された電流を供給する。 メイソンは、負荷と無関係に電流が調整される場合に充電に使用することがで きる調整回路を示している。 発明の概要 本発明は、従来の充電回路の短所をなくすると同時に、構造上及び動作上の利 点を追加することができる改良された電池充電回路に関する。 交流電源から充電式と非充電式との両方の電池を充電するための充電回路は、 コンデンサ及び２個のダイオードを利用している。第１のダイオードのアノード は、第１の出力端子及び第１の入力端子に接続されている。第１のダイオードの カソードは、第２のダイオードのアノードに接続され、第２のダイオードのカソ ードは、第２の出力端子に接続されている。第２の入力端子には、コンデンサが 接続されている。１つのコンデンサはさらに、第１のダイオードのカソード、従 って第２のダイオードのアノードに接続されている。第２のコンデンサはさらに 、第２の出力端子に接続されている。 本充電回路は分圧回路網からなり、放電したアルカリ型電池に陰イオンを移動 させるのに適した独自の非対称波形を伝搬することができる。これにより、電池 は熱劣化を起こすことなく指定された電圧及び充電容量レベルまで回復すること ができる。 発明の目的 本発明の主要な目的は、脱硫酸化、充電、及び硫酸化防止のための改良された 装置を提供することである。 本発明の他の目的は、交流電流からの非対称電流によって、ガルヴァーニ乾電 池を充電する装置を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、充電電流値が充電時間ではなく装置の蓄電容量に よって定まり、多数の電池を充電することができる装置を提供することである。 本発明の他の目的は、電池が十分に再充電されたときに、過充電を防止すべく 充電される電池への電流を制御する装置を提供することである。 図面の簡単な説明 上記及び他の目的は、以下の詳細な説明と添付図面とを参照することにより、 容易に明らかとなろう。 図１は本発明に従ってその特徴を具現すべく構成された電池充電回路を示す概 略回路図である。 図２は電池の過充電を防ぐために補助的に設けられた電池充電回路の概略回路 図である。 図３は本発明による概略波形図であり、充電される電池に対する充電回路の効 果を示している。 詳細な説明 本発明の回路には、図１に示すように、交流電源（120V，60Hzあるいは220V， 50Hz）に接続するために設けられた入力端子１及び２と、再充電するセルに接続 される端子１２ないし２４との接続のために設けられた出力端子１０及び１１と が含まれる。入力端子１は、ダイオード６のアノードと負極側出力端子１０とに それぞれ接続される。ダイオード６のカソードは、ダイオード７のアノードと、 コンデンサ３とにそれぞれ接続される。コンデンサ３のもう一方の端子は、入力 端子２に接続されている。また、入力端子２はコンデンサ５に接続される。コン デンサ５の他方の端子は、出力端子１１と発光ダイオード８のカソードとにそれ ぞれ接続される。発光ダイオード８のアノードは、ダイオード７のカソードに接 続される。発光ダイオード８は、抵抗器９及びコンデンサ４と並列に接続される 。なお、コンデンサ４及び抵抗器９は、発光ダイオード８に流れる電流を制限す るために設けられており、白熱電球をインジケータとして使用する場合、これら は設けられない。 作動中、交流電源電圧が端子１及び２に加えられる。ダイオード６のアノード が"正"で、コンデンサ３が"負"であるような位相においては、コンデンサ３への 充電が開始される。この充電は、ダイオード６がオフした後、コンデンサ３が電 源電圧の振幅値に到達するまで継続される。コンデンサ３の一方の電圧は、他方 の側と比較すると正に帯電していることになるが、電源及びコンデンサ３を含む 回路中では"０"である。この半周期中、電流は入力端子１、出力端子１０、端子 １２ないし２４、電池、出力端子１１、コンデンサ５、入力端子２によって構成 される回路中を流れることになる。 この半周期の後半はじめから、電源及びコンデンサ３を含む回路の電圧は、電 池の電圧にまで徐々に上昇する。この回路の電圧が電池の電圧にまで到達すると 、ダイオード７に電流が流れ、コンデンサ３はダイオード７、抵抗器９、電池、 電源を含む回路を介して電池に放電を開始する。 電源電圧の極性が変わると、充電電流は電源電圧及びコンデンサ３の電圧が電 池の電圧と等しくなるまで流され、その結果、コンデンサ３は先程と逆の極性に 充電される。ダイオード７に電流が流れると、コンデンサ３、ダイオード７、抵 抗器９、コンデンサ５からなる回路を流れる電流によって、コンデンサ３及び５ の電位は等しく保たれる。充電が完了すると、装置の構成が再度変わる。コンデ ンサ３は電源電圧の振幅値まで再度充電され、その結果、前記の過程は電源電圧 の周波数に応じて周期的に繰り返される。 電池の電圧が電源電圧の振幅値よりも高い場合、上記過程はコンデンサ３の再 充電なしに繰り返される。その代わり、コンデンサ３は電源によって余分に充電 され電池に放電する。すなわち、コンデンサ３の容量性抵抗は、電池充電電流を 制限するものである。充電中、コンデンサ３は電源電圧に連続的に、相対応して 接続されるため、補助電圧電源として動作する。そこで電池は、電源電圧の振幅 の２倍の電圧まで充電される。 実際に電池が充電されうる電荷量は、電池の質、特にセルの密封性に依存する 。一般に、ガルヴァーニ乾電池においては、ここに開示された回路の使用によっ て、その電気容量の８０％以上を再充電することができる。 図２に本発明による充電装置の好適一実施例を示す。ここに図示された回路は 、図１の回路にいくつかの部分を付加したものである。両図に共通の符号は、同 一の部分を示す。コンデンサ２６及び抵抗器２７は、コンデンサ３と並列に接続 される。抵抗器３６は、発光ダイオード８に流れる電流を制限するために発光ダ イオード８と直列に接続される。制御回路３７は、出力端子１０と１１との間に 接続されるセルの過充電を防ぐために充電回路に接続される。 制御回路３７は、そのアノードがダイオード６のカソードとダイオード７のア ノードとに接続されたダイオード２８を含む。ダイオード２８のカソードは、シ リコン制御整流素子３０のアノードに接続される抵抗器２９と直列につながれる 。ＳＣＲ３０のゲートは、ツェナーダイオード３２のアノードと、抵抗器３１の 一方の端子に接続される。抵抗器３１の他方の端子はＳＣＲ３０のカソードに接 続される。ＳＣＲ３０のカソードは出力端子１０に接続される。ツェナーダイオ ード３２のカソードは、ポテンショメータ３３のワイパーに接続される。ポテン ショメータ３３の一方の端子は抵抗器３５と直列に接続され、また、他方の端子 は抵抗器３４と接続される。抵抗器３４の他方の端子は出力端子１１と接続され 、また、抵抗器３５の他方の端子は出力端子１０に接続される。 作動中、ポテンショメータの作動レベルは、出力端子１０と１１間の充電器に 設置される充電を要する電池セルの数量と種類に応じて、本充電器の使用者によ って設定されるものとする。セルが上記回路の作動によって十分充電され、また 、端子２が端子１に対して正である場合、ダイオード７とダイオード２８はＯＮ 状態で、ダイオード６はＯＦＦ状態である。充電の完了に伴う端子１０と１１と の間の電圧の上昇によって、ツェナーダイオード３２にブレークダウン電圧が生 じる。端子１０と１１との間の再充電されたセルは抵抗値が高いため、電流はセ ル方向から反れて抵抗器３４を流れる。この逆方向電流は、ツェナーダイオード ３２を通じて、さらにはＳＣＲ３０のゲートへと流れる。これによりＳＣＲ３０ が作動され、電流がＳＣＲのアノードからカソード方向へと流れるようになる。 すなわち、電流は上記のように充電回路からこの制御回路の方へ導かれ、これに より再充電されたセルはバイパスされ過充電を防ぐことができるのである。 端子１が端子２に対して正であるとき、ダイオード２８とダイオード７はとも にＯＦＦ状態で、ダイオード６はＯＮ状態である。電流はダイオード６、コンデ ンサ５、一連の抵抗器３４，３３，３５からなる回路を流れる。 図３に示されるように、本充電回路は特徴的な非対称波形を伝達し、陰イオン を放電されたアルカリ型電池に移動させることができる。これにより、熱劣化を 生じることなく電池を指定された電圧及び充電容量レベルにまで再充電すること ができる。さらに、充電しているアルカリ電池を含む電圧フィードバック回路網 が動作しており、電池が満充電となるとなだれ的な電流降下が生じて、充電電流 を一定に保持する。このような安全策によって、過充電による電池の破壊を防止 している。 すなわち、分極が発生すると、アルカリ電池の正極端子ＡＯは水酸化物（hydr ogen oxide）のバリアに取り囲まれてその酸化カリウム（potassium oxide）（K OH）電解質から分離され、外部電気回路への自由電子の通路が妨害される。分極 が起こると、アルカリ電池の内部抵抗は増大し、電池の起電力（emf）が減少す る。内部抵抗が最大となると、電池は放電した状態であり、使用できないものと 考えられる。 本電池充電装置独自の非対称波形は、正極の分極を崩壊させ、排除された水酸 イオン（OH^-1）はカリウムと化学的に再結合して元の電解質を生成する。これに より、電池の内部抵抗は減少されて、電池は再度満充電の状態に回復される。本 発明の充電装置は、２つの成分を生成する。基準直流電流キャリアと、その基準 直流電流キャリアに重畳される重畳交流電流ベクトルとである。交流電流ベクト ルは充電ベクトルであり、その大きさと方向とは変わることがない。一方、基準 直流電流キャリアは、交流充電ベクトルの影響（affectivity）に従って、アル カリ電池の初期の直流電圧まで上昇する。 要するに、この充電装置は、交流電流を直流パルス電流（交流成分）に変換し 、その直流パルス電流は上昇する直流成分に重畳される。この組合せにより、ア ルカリ電池をはじめとする他の形式の電池を充電し、また再充電することができ る。この充電装置が発生する独特の波形は、初期値から第１のピークまで上昇し 、わずかに降下した後に前記第１のピークより低い第２のピークまで上昇する。 そして初期値まで降下してその値をしばらく維持した後、第１のピークと同様の レベルまで上昇する。図３に示されるように、これは電池が充電されるまで反復 される。上記以外の充電成分から同様の波形を得ることもできるであろうが、本 発明はこの波形を得ることができるようないかなる成分をも包含するものである 。 代替実施例 以上説明した回路は、種々改変して様々な容量の様々な電池を取り扱うことが できる。例えば、ガルヴァーニ電池、アルカリ電池、リチウム電池、酸化水銀電 池、酸化銀電池、亜鉛−炭素電池、塩化亜鉛電池、ニッケル−カドミウム電池な どであり、充電式のものであっても非充電式のものであってもよく、また鉛蓄電 池のような湿式電池であってもよい。充電電流は負荷の値、すなわち同時に充電 する電池の数及びその形式には関係なく、コンデンサ３の蓄電容量によって定ま る。従って、発光ダイオードを単なる表示灯に置き換えてもよい。さらに、回路 に拡張を加えて、装置の機能または安全性を増すようにしてもよい。例えば、ス イッチを設けて、使用者が装置に電池を装填している間は電源を切り離すように することができる。回路ユニットを電池と同じケースに組み込むことができ、そ れにより充電用スタンドをなくすことができる。さらに、含まれる回路は限られ ているので、充電装置と電池とをそれが使用される装置に直接組み込んでもよい 。 本発明による目的達成の概要 以上述べたことからすでに明らかであるが、乾電池及び湿式電池の脱硫酸化と 充電とを行うための方法及び装置を改良する発明であり、充電式、非充電式いず れにも適用でき、また、従来よりもより経済的に行うことができるものである。 なお、以上の説明及び特定の実施例は、本発明のベストモードとその原理とを 単に例示したものに過ぎず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本装 置に当業者によって種々の改変と追加とを行うことが可能である。従って、その 本発明の精神と範囲とは、付属の請求の範囲のみによって限定されるべきもので ある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月２７日 【補正内容】 第２のコンデンサはさらに、第２の出力端子に接続されている。 本充電回路は分圧回路網からなり、放電したアルカリ型電池に陰イオンを移動 させるのに適した独自の非対称波形を伝搬することができる。これにより、電池 は熱劣化を起こすことなく指定された電圧及び充電容量レベルまで回復すること ができる。 この交流電流は反復される波形を有し、初期値から第１のピークまで上昇し、 わずかに降下した後に前記第１のピークより低い第２のピークまで上昇し、そし て前記初期値まで降下してその値をしばらく維持した後、前記第１のピークと同 様のレベルまで上昇してこれを反復する。そして、電池を充電するのに十分な時 間の間電池の端子を通じて前記交流電流を供給する。 発明の目的 本発明の主要な目的は、電池の脱硫酸化、充電、及び硫酸化防止のための改良 された装置を提供することである。 本発明の他の目的は、交流電流からの非対称電流によって、ガルヴァーニ乾電 池を充電する装置を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、充電電流値が充電時間ではなく装置の蓄電容量に よって定まり、多数の電池を充電することができる装置を提供することである。 本発明の他の目的は、電池が十分に再充電されたときに、過充電を防止すべく 充電される電池への電流を制御する装置を提供することである。 図面の簡単な説明 上記の及び他の目的は、以下の詳細な説明と添付図面とを参照することにより 、容易に明らかとなろう。 図１は本発明に従ってその特徴を具現すべく構成された電池充電回路を示す概 略回路図である。 図２は電池の過充電を防ぐために補助的に設けられた電池充電回路の概略回路 図である。 図３は本発明による概略波形図であり、充電される電池に対する充電回路の効 果を示している。 詳細な説明 本発明の回路には、図１に示すように、交流電源（120V，60Hzあるいは220V， 50Hz）に接続するために設けられた入力端子１及び２と、再充電するセルに接続 される端子１２ないし２４との接続のために設けられた出力端子１０及び１１と が含まれる。入力端子１は、ダイオード６のアノードと負極側出力端子１０とに それぞれ接続される。ダイオード６のカソードは、ダイオード７のアノードと、 コンデンサ３とにそれぞれ接続される。コンデンサ３のもう一方の端子は、入力 端子２に接続されている。また、入力端子２はコンデンサ５に接続される。コン デンサ５の他方の端子は、出力端子１１と発光ダイオード８のカソードとにそれ ぞれ接続される。発光ダイオード８のアノードは、ダイオード７のカソードに接 続される。発光ダイオード８は、抵抗器９及びコンデンサ４と並列に接続される 。なお、コンデンサ４及び抵抗器９は、発光ダイオード８に流れる電流を制限す るために設けられており、白熱電球をインジケータとして使用する場合には、こ れらは設けられない。 作動中、交流電源電圧が端子１及び２に加えられる。ダイオード６のアノード が"正"で、コンデンサ３が"負"であるような位相においては、コンデンサ３への 充電が開始される。この充電は、ダイオード６がオフした後、コンデンサ３が電 源電圧の振幅値に到達するまで継続される。コンデンサ３の一方の側の電圧は、 他方の側と比較すると正に帯電していることになるが、電源及びコンデンサ３を 含む回路中では"０"である。この半周期中、電流は入力端子１、出力端子１０、 端子１２ないし２４、電池、出力端子１1、コンデンサ５、入力端子２によって 構成される回路中を流れることになる。 この半周期の後半はじめから、電源及びコンデンサ３を含む回路の電圧は、電 池の電圧にまで徐々に上昇する。この回路の電圧が電池の電圧にまで到達すると 、ダイオード７に電流が流れ、コンデンサ３はダイオード７、抵抗器９、電池、 電源を含む回路を介して電池に放電を開始する。 電源電圧の極性が変わると、充電電流は電源電圧及びコンデンサ３の電圧が電 池の電圧と等しくなるまで流され、その結果、コンデンサ３は先程と逆の極性に 充電される。ダイオード７に電流が流れると、コンデンサ３、ダイオード７、抵 抗器９、コンデンサ５からなる回路を流れる電流によって、コンデンサ３及び５ の電位は等しく保たれる。充電が完了すると、装置の構成が再度変わる。コンデ ンサ３は電源電圧の振幅値まで再度充電され、その結果、前記の過程は電源電圧 の周波数に応じて周期的に繰り返される。 電池の電圧が電源電圧の振幅値よりも高い場合、上記過程はコンデンサ３の再 充電なしに繰り返される。その代わり、コンデンサ３は電源によって余分に充電 され電池に放電する。すなわち、コンデンサ３の容量性抵抗は、電池充電電流を 制限するものである。充電中、コンデンサ３は電源電圧に連続的に、相対応して 接続されるため、補助電圧電源として動作する。そこで電池は、電源電圧の振幅 の２倍の電圧まで充電される。 実際に電池が充電されうる電荷量は、電池の質、特にセルの密封性に依存する 。一般に、ガルヴァーニ乾電池においては、ここに開示された回路の使用によっ て、その電気容量の８０％以上を再充電することができる。 図２に本発明による充電装置の好適一実施例を示す。ここに図示された回路は 、図１の回路にいくつかの部分を付加したものである。両図に共通の符号は、同 一の部分を示す。コンデンサ２６及び抵抗器２７は、コンデンサ３と並列に接続 される。抵抗器３６は、発光ダイオード８に流れる電流を制限するために発光ダ イオード８と直列に接続される。制御回路３７は、出力端子１０と１１との間に 接続されるセルの過充電を防ぐために充電回路に接続される。 制御回路３７は、そのアノードがダイオード６のカソードとダイオード７のア ノードとに接続されたダイオード２８を含む。ダイオード２８のカソードは、シ リコン制御整流素子３０のアノードに接続される抵抗器２９と直列につながれる 。ＳＣＲ３０のゲートは、ツェナーダイオード３２のアノードと、抵抗器３１の 一方の端子に接続される。抵抗器３１の他方の端子はＳＣＲ３０のカソードに接 続される。ＳＣＲ３０のカソードは出力端子１０に接続される。ツェナーダイオ ード３２のカソードは、ポテンショメータ３３のワイパーに接続される。ポテン ショメータ３３の一方の端子は抵抗器３５と直列に接続され、また、他方の端子 は 抵抗器３４と接続される。抵抗器３４の他方の端子は出力端子１１と接続され、 また、抵抗器３５の他方の端子は出力端子１０に接続される。 作動中、ポテンショメータの作動レベルは、出力端子１０と１１間で充電器に 設置される充電を要する電池セルの数量と種類に応じて、本充電器の使用者によ って設定されるものとする。セルが上記回路の作動によって十分充電され、また 、端子２が端子１に対して正である場合、ダイオード７とダイオード２８はＯＮ 状態で、ダイオード６はＯＦＦ状態である。充電の完了に伴う端子１０と１１と の間の電圧の上昇によって、ツェナーダイオード３２にブレークダウン電圧が生 じる。端子１０と１１との間の再充電されたセルは抵抗値が高いため、電流はセ ル方向から反れて抵抗器３４を流れる。この逆方向電流は、ツェナーダイオード ３２を通じて、さらにはＳＣＲ３０のゲートへと流れる。これによりＳＣＲ３０ が作動され、電流がＳＣＲのアノードからカソード方向へと流れるようになる。 すなわち、電流は上記のように充電回路からこの制御回路の方へ導かれ、これに より再充電されたセルはバイパスされ過充電を防ぐことができるのである。 端子１が端子２に対して正であるとき、ダイオード２８とダイオード７はとも にＯＦＦ状態で、ダイオード６はＯＮ状態である。電流はダイオード６、コンデ ンサ５、直列抵抗器３４，３３，３５からなる回路を流れる。 図３に示されるように、本充電回路は特徴的な非対称波形を伝達し、陰イオン を放電されたアルカリ型電池に移動させることができる。これにより、熱劣化を 生じることなく電池を指定された電圧及び充電容量レベルにまで再充電すること ができる。さらに、充電しているアルカリ電池を含む電圧フィードバック回路網 が動作しており、電池が満充電となるとなだれ的な電流降下が生じて、充電電流 を一定に保持する。このような安全策によって、過充電による電池の破壊を防止 している。 すなわち、分極が発生すると、アルカリ電池の正極端子ＡＯは水酸化物（hydr ogen oxide）のバリアに取り囲まれてその酸化カリウム（potassium oxide）（K OH）電解質から分離され、外部電気回路への自由電子の通路が妨害される。分極 が起こると、アルカリ電池の内部抵抗は増大し、電池の起電力（emf）が減少す る。内部抵抗が最大となると、電池は放電した状態であり、使用できないものと 考え られる。 本電池充電装置独自の非対称波形は、正極の分極を崩壊させ、排除された水酸 イオン（OH^-1）はカリウムと化学的に再結合して元の電解質を生成する。これに より、電池の内部抵抗は減少されて、電池は再度満充電の状態に回復される。本 充電装置は、２つの成分を生成する。基準直流電流キャリアと、その基準直流電 流キャリアに重畳される重畳交流電流ベクトルとである。交流電流ベクトルは充 電ベクトルであり、その大きさと方向とは変わることがない。一方、基準直流電 流キャリアは、交流充電ベクトルの影響（affectivity）に従って、アルカリ電 池の初期の直流電圧まで上昇する。 要するに、この充電装置は、交流電流を前記上昇する直流成分に重畳した直流 パルス電流（交流成分）に変換する。この組合せにより、アルカリ電池をはじめ とする他の形式の電池を充電し、また再充電することができる。この充電装置は 交流及び直流電流を重畳した直接の結果として、独特の波形を発生する。この独 特の波形は充電装置に依存し、初期値から第１のピークまで上昇し、わずかに降 下した後に前記第１のピークより低い第２のピークまで上昇する。そして初期値 まで降下してその値をしばらく維持した後、第１のピークと同様のレベルまで上 昇する。図３に示されるように、これは電池が充電されるまで反復される。上記 以外の充電成分から同様の波形を得ることもできるであろうが、本発明はこの波 形を得ることができるようないかなる成分をも包含するものである。 代替実施例 この改良された充電回路は、コンデンサと２個のダイオードとを利用して、「 充電式」及び「非充電式」いずれの電池も充電する。本回路は、基準直流電流キ ャリアとその基準直流電流に重畳された交流電流充電ベクトルとによって電池を 充電する。本回路は反復する波形を有する交流電流を生成する。その反復波形は 、一波長について２位相の変位を有し、交流電流のピーク値Imに関する実効値（ 自乗平均平方根値）電流Ｉrms（Ｉrmsはほぼ０．７０７Ｉmに等しい。）をとる 。また、第１の振幅増加及び第２の振幅増加を備え、各振幅増加はそれに引き続 いて起こる振幅の減少を伴う。それによって、その第２の振幅増加は、交流電流 充 電ベクトルの位相角が０度に戻るのとほぼ同時に始まる。第２の振幅減少は、交 流電流充電ベクトルの位相角が４５度まで戻るのとほぼ同時に終わり、その後、 波形は一定の角周波数、位相期間、及び振幅をもって周期的に反復される。 以上説明した回路は、種々改変して様々な容量の様々な電池を取り扱うことが できる。例えば、ガルヴァーニ電池、アルカリ電池、リチウム電池、酸化水銀電 池、酸化銀電池、亜鉛−炭素電池、塩化亜鉛電池、ニッケル−カドミウム電池な どであり、充電式のものであっても非充電式のものであってもよく、また鉛蓄電 池のような湿式電池であってもよい。充電電流は負荷の値、すなわち同時に充電 する電池の数及びその形式には関係なく、コンデンサ３の充電容量によって定ま る。従って、発光ダイオードを単なる表示灯に置き換えてもよい。さらに、回路 に拡張を加えて、装置の機能または安全性を増すようにしてもよい。例えば、ス イッチを設けて、使用者が装置に電池を装填している間は電源を切り離すように することができる。回路ユニットを電池と同じケースに組み込むことができ、そ れにより充電用スタンドをなくすことができる。さらに、含まれる回路は限られ ているので、充電装置と電池とをそれが使用される装置に直接組み込んでもよい 。 本発明による目的達成の概要 以上述べたことからすでに明らかであるが、乾電池及び湿式電池の脱硫酸化と 充電とを行うための方法及び装置を改良する発明であり、充電式非充電式いずれ にも適用でき、また、従来よりもより経済的に行うことができるものである。 なお、以上の説明及び特定の実施例は、本発明のベストモードとその原理とを 単に例示したものに過ぎず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本装 置に当業者によって種々の改変と追加とを行うことが可能である。従って、その 本発明の精神と範囲とは、付属の請求の範囲のみによって限定されるべきもので ある。 請求の範囲 １．交流電源電圧から生成される非対称電流によって電池を充電する回路であっ て、 前記交流電源電圧に接続するための接続手段を備えた第１及び第２の入力端子 と、 前記電池に接続するための接続手段を備えた第１及び第２の出力端子と、 アノード及びカソードを備え、そのアノードが前記第１の出力端子と第１の入 力端子とに接続されている第１のダイオードと、 アノード及びカソードを備え、そのカソードが前記第２の出力端子に接続され ている第２のダイオードと、 ２つの端子を有し、その一方の端子が前記第２の入力端子に接続されるととも に、他方の端子が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのア ノードとに接続されている第１のコンデンサと、 ２つの端子を有し、その一方の端子が前記第２の入力端子に接続されるととも に、他方の端子が前記第２の出力端子に接続されている第２のコンデンサと、 前記電池が所定のレベルまで充電された後に前記出力端子に接続された電池を 流れる電流を制限するための手段とを備え、その電流制限手段は、 アノード及びカソードを備えた第３のダイオードと、 ２つの端子を有する第１の抵抗器と、 アノード、カソード、及びゲートを有するシリコン制御整流器と、 ２つの端子を有する第２の抵抗器と、 アノード及びカソードを有するツェナーダイオードと、 ２つの端子を有する第３の抵抗器と、 ２つの端子を有する第４の抵抗器と、 ３つの端子を有し、そのうちの１つの端子がその抵抗値を可変させるようにな っているポテンショメータとを有しており、 前記第３のダイオードのアノードは前記第１のダイオードのカソードに接続さ れ、 前記第１の抵抗器の一方の端子は、前記第３のダイオードのカソードに接続さ れ、他方の端子は前記シリコン制御整流器のアノードに接続され、 前記シリコン制御整流器のゲートは、前記ツェナーダイオードのアノードと前 記第２の抵抗器の一方の端子とに接続され、 前記シリコン制御整流器のカソードは、前記第２の抵抗器の第２の端子と前記 第１の出力端子とに接続され、 前記ツェナーダイオードのカソードは、前記ポテンシヨメータの可変端子に接 続され、 前記第３の抵抗器の一方の端子は前記第２の出力端子に接続され、他方の端子 は前記ポテンショメータの１つの端子に接続され、 前記第４の抵抗器の一方の端子は、前記ポテンショメータの第２の端子に接続 され、他方の端子は前記第１の出力端子に接続されている電池充電回路。 ２．充電電流に応じて回路が動作していることを表示するための表示手段をさら に備えている請求の範囲第１項に記載の回路。 ３．充電される電池が装填されていないときに前記交流電源電圧を切り離すため のスイッチ手段をさらに備えている請求の範囲第１項に記載の回路。 ４．充電される電池は乾電池である請求の範囲第１項に記載の回路。 ５．充電される電池が、充電式あるいは非充電式のガルヴァーニ電池、アルカリ 電池、リチウム電池、酸化水銀電池、酸化銀電池、亜鉛−炭素電池、塩化亜鉛電 池、ニッケル−カドミウム電池からなるグループから選択される請求の範囲第４ 項に記載の回路。 ６．充電される電池は湿式電池である請求の範囲第１項に記載の回路。 ７．第５の抵抗器と第３のコンデンサとをさらに備え、それら第５の抵抗器及び 第３のコンデンサは、前記第１のコンデンサの端子間で分路を形成している請求 の範囲第１項に記載の回路。 ８．アノードとカソードとを有し、そのカソードは前記第２の出力端子に接続さ れており、そのアノードは前記第２のダイオードのカソードに接続されている発 光ダイオードをさらに備えた請求の範囲第２項に記載の回路。 ９．前記第２のダイオードのカソードと前記発光ダイオードのアノードとの間に 第６の抵抗器がさらに接続されている請求の範囲第８項に記載の回路。 １０．それぞれ第１及び第２の端子を有し、第１の端子は各々前記第１のダイオ ードのカソードに接続され、第２の端子は各々前記第２の出力端子に接続されて いる第７の抵抗器と第４のコンデンサとをさらに備えた請求の範囲第９項に記載 の回路。 １１．放電した電池を充電する方法であって、 基準直流電流キャリアとその基準電流に重畳される交流電流充電ベクトルとを 生成し、 その交流電流は一波長について２つの位相の変位を有し、 その２つの位相の変位は、 第１及び第２の振幅増加と、第１及び第２の振幅減少とを備え、 前記第２の振幅増加は前記交流電流充電ベクトルの位相角が０度に戻るのとほ ぼ同時に始まり、 前記第２の振幅減少は前記交流電流充電ベクトルの位相角が４５度に戻るのと ほぼ同時に終了し、 前記波形を一定の角周波数、位相期間、及び振幅をもって周期的に反復し、 この交流電流を前記交流電流充電ベクトルの影響に従って前記基準直流電流キ ャリアが電池の初期の直流電圧に上昇するまで電池の端子を通じて印加する 充電方法。 【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．交流電源電圧から生成される非対称電流によって電池を充電する回路であっ て、 前記交流電源電圧に接続するための接続手段を備えた第１及び第２の入力端子 と、 前記電池に接続するための接続手段を備えた第１及び第２の出力端子と、 アノード及びカソードを備え、そのアノードが前記第１の出力端子と第１の入 力端子とに接続されている第１のダイオードと、 アノード及びカソードを備え、そのカソードが前記第２の出力端子に接続され ている第２のダイオードと、 ２つの端子を有し、その一方の端子が前記第２の入力端子に接続されるととも に、他方の端子が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのア ノードとに接続されている第１のコンデンサと、 ２つの端子を有し、その一方の端子が前記第２の入力端子に接続されるととも に、他方の端子が前記第２の出力端子に接続されている第２のコンデンサと、 前記電池が所定のレベルまで充電された後に前記出力端子に接続された電池を 流れる電流を制限するための手段とを備え、その電流制限手段は、 アノード及びカソードを備えた第３のダイオードと、 ２つの端子を有する第１の抵抗器と、 アノード、カソード、及びゲートを有するシリコン制御整流器と、 ２つの端子を有する第２の抵抗器と、 アノード及びカソードを有するツェナーダイオードと、 ２つの端子を有する第３の抵抗器と、 ２つの端子を有する第４の抵抗器と、 ３つの端子を有し、そのうちの１つの端子がその抵抗値を可変させるようにな っているポテンショメータとを有しており、 前記第３のダイオードのアノードは前記第１のダイオードのカソードに接続さ れ、 前記第１の抵抗器の一方の端子は、前記第３のダイオードのカソードに接続さ れ、他方の端子は前記シリコン制御整流器のアノードに接続され、 前記シリコン制御整流器のゲートは、前記ツェナーダイオードのアノードと前 記第２の抵抗器の一方の端子とに接続され、 前記シリコン制御整流器のカソードは、前記第２の抵抗器の第２の端子と前記 第１の出力端子とに接続され、 前記ツェナーダイオードのカソードは、前記ポテンショメータの可変端子に接 続され、 前記第３の抵抗器の一方の端子は前記第２の出力端子に接続され、他方の端子 は前記ポテンショメータの１つの端子に接続され、 前記第４の抵抗器の一方の端子は、前記ポテンショメータの第２の端子に接続 され、他方の端子は前記第１の出力端子に接続されている電池充電回路。 ２．充電電流に応じて回路が動作していることを表示するための表示手段をさら に備えている請求の範囲第１項に記載の回路。 ３．充電される電池が装填されていないときに前記交流電源電圧を切り離すため のスイッチ手段をさらに備えている請求の範囲第１項に記載の回路。 ４．充電される電池は乾電池である請求の範囲第１項に記載の回路。 ５．充電される電池が、充電式あるいは非充電式のガルヴァーニ電池、アルカリ 電池、リチウム電池、酸化水銀電池、酸化銀電池、亜鉛−炭素電池、塩化亜鉛電 池、ニッケル−カドミウム電池からなるグループから選択される請求の範囲第４ 項に記載の回路。 ６．充電される電池は湿式電池である請求の範囲第１項に記載の回路。 ７．第５の抵抗器と第３のコンデンサとをさらに備え、それら第５の抵抗器及び 第３のコンデンサは、前記第１のコンデンサの端子間で分路を形成している請求 の範囲第１項に記載の回路。 ８．アノードとカソードとを有し、そのカソードは前記第２の出力端子に接続さ れており、そのアノードは前記第２のダイオードのカソードに接続されている発 光ダイオードをさらに備えた請求の範囲第２項に記載の回路。 ９．前記第２のダイオードのカソードと前記発光ダイオードのアノードとの間に 第６の抵抗器がさらに接続されている請求の範囲第８項に記載の回路。 １０．それぞれ第１及び第２の端子を有し、第１の端子は各々前記第１のダイオ ードのカソードに接続され、第２の端子は各々前記第２の出力端子に接続されて いる第７の抵抗器と第４のコンデンサとをさらに備えた請求の範囲第９項に記載 の回路。 １１．放電した電池を充電する方法であって、 初期値から第１のピークまで上昇し、わずかに降下した後に前記第１のピーク より低い第２のピークまで上昇し、そして前記初期値まで降下してその値をしば らく維持した後、前記第１のピークと同様のレベルまで上昇してこれを反復する 反復波形を有した交流電流を生成し、 電池を充電するのに十分な時間の間電池の端子を通じて前記交流電流を供給す る充電方法。 １２．放電した電池を充電するのに有用な波形であって、初期値から第１のピー クまで上昇し、わずかに降下した後に前記第１のピークより低い第２のピークま で上昇し、そして前記初期値まで降下してその値をしばらく維持した後、前記第 １のピークと同様のレベルまで上昇してこれを反復する波形。