JP2010232003A - 電池収納部およびそれを備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
酸化皮膜によって生じる接触抵抗の増大を防止し、安定した電源供給を可能としながら、省スペースで電池交換容易な電池収納部を提供するものである。また、そのような電池収納部を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】
電池収納部は複数の電池を直列に接続した直列電池が電池室101に収納されてなり、電池室101には直列電池の両端の電極と接しバネ性を有する一方の端子と他方の端子とが対峙して配置されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子521,522が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、直列電池の両端は一方の端子と他方の端子とで付勢されている。よって電池収納部は、酸化皮膜によって生じる接触抵抗の増大を防止し、安定した電源供給を可能としながら、省スペースで電池交換容易なものにできる。また電池収納部を備えた電子機器は、常に安定した動作を行うことができ、小型にできる。
【選択図】図5
Description
例えば2本の電池を直列で利用する場合は、一方の電池のプラス電極と他方の電池のマイナス電極とを接触させ、一方の電池のマイナス電極に接触させた金属端子と、他方の電池のプラス電極に接触させた金属端子の各々を電子機器の電源端子に接続する。
このとき、電子機器に安定した電源供給をするには、電池の各接触部が電子機器に加わる振動や衝撃によって離れることなく接触していることが必要となる。
ただし、この問題は金属端子と電池電極の接触部よりも、電池電極同士の接触部に生じやすい傾向がある。その理由は、一般に用いられる金属端子の材質は電池電極の材質よりも硬いため、電池電極と金属端子の接触部にはこれらが互いに擦り合うことで酸化皮膜を除去するセルフクリーニング効果が得られるが、電池同士による同じ材質の接触部にはセルフクリーニング効果が期待できないためと考えられている。
さらに、各々の電池はコイル部を有する電極を用いて個別に付勢されているので、電池の装填および取外しの際は電池ごとにコイル部を縮める方向へ力をかける必要があり、電池交換がしづらくなる。
複数の電池を直列に接続した直列電池が電池室に収納されてなる電池収納部において、
電池室には、直列電池の両端の電極と接しバネ性を有する一方の端子と他方の端子とが対峙して配置されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
直列電池の両端は、一方の端子と他方の端子とで付勢されていることを特徴としている。
前記電池室は、ケースと電池蓋とで形成され、
前記電池室には、一方の端子と他方の端子とがケースと電池蓋とに対峙して配置されているとともに、複数の電池を直列に接続した直列電池を保持する電池ホルダが収納され、
電池ホルダには、電池を保持するための保持ツメ、一方の仕切り部、および他方の仕切り部が形成されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
中間端子は針金からなることを特徴としている。
中間端子には、電池同士と接するU字状部が形成されていることを特徴としている。
ケースには、電池蓋と対向する平面の一部が突出して逆向き防止用突出部が設けられ、
電池ホルダには、基板の一角を切欠いて逆向き防止用切欠部が形成され、
電池ホルダは、逆向き防止用突出部と逆向き防止用切欠部とが噛合いながら前記電池室に収納されることで、前記電池室に対する電池ホルダの上下方向の向きの誤りを防止されることを特徴としている。
ケースには、前記電池室の長手方向の内壁に電池ホルダの収納位置を確定するガイド用突出部が形成され、
電池ホルダの他方の仕切り部には、電池ホルダの収納方向を決定するための舌片が形成され、
電池ホルダは、舌片がガイド用突出部の端部を覆いながら前記電池室に収納されることで、前記電池室に対する電池の長さ方向の向きの誤りを防止されることを特徴としている。
複数の電池を直列に接続した直列電池を保持する電池ホルダにおいて、
電池ホルダには、電池を保持するための保持ツメ、一方の仕切り部、および他方の仕切り部が形成されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
中間端子は針金からなることを特徴としている。
中間端子には、電池同士と接するU字状部が形成されていることを特徴としている。
よって、本発明の電池収納部を備えた電子機器は、常に安定した動作を行うことができ、小型にできる。
図1は電子機器1の正面外観図であり、図2は図1の右側から見た側面外観図である。
スイッチ40のオン/オフ情報は、電子機器1から送信され、例えば制御対象が車載用クレーンであるならばクレーンの前後の位置や傾きを制御する信号となる。
また、電池は電子機器1を構成する部品のうちで比較的重い部品なので、電子機器1の重心は電池室101付近となる。よって、操作者は電子機器1の重心付近を握持することになるので、片手でも電子機器1の操作を安定して行うことができる。
なお、本発明の電池収納部は上記電子機器1の例に限らず、例えば懐中電灯など他の電池を駆動手段とする電子機器にも利用できる。
まず、図3、図4を用いて、電池室101の内部の概要を説明する。
図3は図1のA−A線の断面図であり、電池室101の主な構成を示す図である。ただし、電池室以外の部位については省略してある。
図4は電池蓋20を開けて電池ホルダ50を取外した状態を示す断面図であり、図3と同じく図1のA−A線を断面としている。
また、電池ホルダ50は、ネジ21を緩めたあと電池蓋20を開けることで、電池室101の外へ取出すことができる。
図5は電池室101の分解斜視図である。なお、ケース10は省略してある。
311,312は端子板30に取付けられたコイル状端子である。
コイル状端子311,312の各々は、例えば直径0.6mmのニッケルメッキSUS鋼線を用いた一本の針金からなり、一端がコイル状に加工されてバネ性を有し、他端が電子機器1の電源端子に接続される。
このとき、コイル状端子312が電源のプラス電圧端子に、コイル状端子311が電源のマイナス電圧端子になり、電子機器1は電源供給される。
また、301は端子板30に設けられた逆向き防止用突出部であり、コイル状端子311,312を取付ける平面の外延の一部分が電池蓋20の方向へ向けて突出して成している。
電池蓋20には、例えばりん青銅にニッケルメッキを施したコ字状の金属板からなり、先端がバネ性を有するように曲げ加工された板バネ端子201が設けられている。このとき、板バネ端子201の各先端は2つのコイル状端子311,312の各々の一端と同一線上でバネ性を示すように対峙している。
電池ホルダ50は、電池ホルダ本体51と中間端子521,522から構成される。
図6は電池ホルダ本体51の平面図であり、図6(a)は図5の上側から、図6(b)は図5の右手前側から、図6(c)は図5の左手前側から、図6(d)は図5の右奥側から電池ホルダ本体51を見た図である。
電池ホルダ本体51には、基板511を中心にして壁512、保持ツメ513、係止穴514、溝515、仕切り部516,517、電池取出し用切欠部519が形成されており、さらに仕切り部517に舌片517a,517bが形成されている。以下にその形状を詳しく説明する。
図6(a)の上側を電池ホルダの上面、ならびに下側を電池ホルダの下面とする場合に、基板511の上面には、2枚の壁512が基板511の長手方向と平行で、かつ基板511の平面と直交して延伸し、さらにその壁512の一部が延びて内側に湾曲し、電池を保持するための保持ツメ513が形成されている。
同様にして、基板511の上面の反対側にある下面にも2枚の壁512が延伸し、保持ツメ513が形成されている。
つまり、保持ツメ513はひとつの電池あたり2対となる計4個が形成されており、基板511の上面と下面に各々4対ずつとで合わせて8対となる計16個が形成されている。
電池取出し用切欠部519は1本の電池あたり1対となる計2個が形成されており、基板511の上面と下面に各々2対ずつとで合わせて4対となる計8個が形成されている。
同様にして、基板511の下面にある2枚の壁512にも係止穴514と溝515とが形成されている。
つまり、係止穴514と溝515の各々は、基板511の上面と下面とで合わせて2対となる計4個ずつが形成されている。
仕切り部516と仕切り部517は、これらの間の距離を電池2本分の長さより長い距離に設定され、電池の長さ方向の動きを規制している。
これら逆向き防止用切欠部518や舌片517a,517bによって、電池ホルダ50は常に正しい向きで電池室101に収納される。その仕組みについては後で説明する。
図7(a)は中間端子521,522の第1の実施形態の平面図であり、図7(b)は図7(a)のF−F矢印方向に見た断面図である。
中間端子521,522は、1本の針金をひとつの平面上で曲げて作られ、まず針金をコ字状に曲げ、さらにその中央部分を中心に向かって略U字状に曲げてU字状部52bが形成され、さらに両方の端部の各々を中心側へL字状に曲げて係止部52aが形成されている。
なお、係止部52aは、中間端子521,522を取付ける相手の形状の応じて、中心側と逆の方向へL字状に曲げて形成しても良い。
また、中間端子521,522の針金は、先に述べたコイル状端子311,312と同じ形状及び材質の針金を用いることができる。
以上のとおり、中間端子521,522は1本の針金を曲げるだけで容易に作ることができる。
中間端子521は全体に弾性を有しているので、2つの係止部52aの各々を外方に開き、係止部52aを電池ホルダ本体51の上面側にある係止穴514の位置に合せて中間端子521を通常の状態に戻せば、2つの係止部52aの各々は2つの係止穴514の各々に差込まれ、中間端子521は電池ホルダ本体51に係止される。
このとき中間端子521は、電池ホルダ本体51の上面にある2つの溝515に挟まり、溝515の幅を中間端子521を構成する針金の直径より大きく設定することで、溝515の幅の範囲でいわゆるガタを持つ。
また、係止穴514の大きさを中間端子511を構成する針金の直径より大きくしているので、係止部52aを係止穴514へ挿入することは容易にできる。
このようにして、中間端子521は係止部52aを回動中心として電池ホルダ本体51へ揺動可能に係止される。
また、中間端子521,522は電池ホルダ本体51に係止されているので、組立て後に外れることはない。よって、電池ホルダ50は取扱いやすいものとなる。
図5を用いて、電池541,542,543,544が電池ホルダ50に装填される様子を説明する。
まず、電池541,542は、図5の左奥側から電池ホルダ本体51の所定の位置(左側に電池541、右側に電池542)に押し込むことで、弾性を持つ保持ツメ513を開きながら電池ホルダ本体51に装填される。
このとき、中間端子521のU字状部52bは電池541のプラス電極と電池542のマイナス電極とで挟まれ、電池541と電池542は中間端子521を介した直列電池としてふるまう。
このとき、中間端子522のU字状部52bは電池543のプラス電極と電池544のマイナス電極とで挟まれ、電池543と電池544は中間端子522を介した直列電池としてふるまう。
さらに、電池ホルダ50は電池室101に収納され、電池室101は電子機器1の駆動手段である電源となり、電源電流はマイナス電圧端子となるコイル状端子311→電池541→中間端子521→電池542→板バネ端子201→電池543→中間端子522→電池544→プラス電圧端子となるコイル状端子312の順に各部が接触する経路で流れる。
よって、電子機器1が動いた場合に生じる直列電池の長さ方向の動きは、対峙するコイル状端子311と板バネ端子201のそれぞれ、および対峙するコイル状端子312と板バネ端子201のそれぞれが相反して伸び縮みして吸収される。
中間端子521と中間端子522は同じ形状なので、例として中間端子521が変形する様子を説明する。
図8は電池541と電池542と中間端子521を図5の左奥側から見た図であり、図8(a)は平常時を示し、図8(b)は電池541,542が電池ホルダ本体51の一方の側に動いた場合を示し、図8(c)は電池541,542が電池ホルダ本体51の他方の側に動いた場合を示す。
図8のとおり、電池541,542が動いた場合でも、針金からなる中間端子521は全体に弾性を有しているので、そのU字状部51cは常に電池電極の面と平行に位置し、電池の動きに追従するように変形する。
まず、電源電流が流れるコイル状端子311→電池541→中間端子521→電池542→板バネ端子201の経路、および板バネ端子201→電池543→中間端子522→電池544→コイル状端子312の経路において、電子機器1に振動や衝撃が加わっても直列電池の動きを吸収できるので電流が途切れないように各部の接触を保つことができる。
ここで、直列電池の一端のみをバネ性のある端子で付勢した場合は、直列電池が動くと電源電流が途切れてしまうので直列電池が動かないように端子のバネ圧を高める必要がある。しかし本発明の電池室101は直列電池を動くように保持するので端子のバネ圧を高める必要がない。よって本発明の電池室101は、電池に無理な力をかけないので電池を故障させることがないとともに、電池蓋20を閉めやすくできるので電池交換を容易にできる。
中間端子521,522と電池電極との接触部は、直列電池が電池の長さ方向へ動くように保持されているので、中間端子521,522と電池電極が互いに擦り合うことによって酸化膜が除去されるセルフクリーニング効果が得られる。同様に直列電池の両端と各端子の接触部にもセルフクリーニング効果が得られるので、電池541,542,543,544はすべての電池電極でセルフクリーニング効果が得られる。よって電池室101は電池電極と端子の各接触部に接触抵抗が増大する問題が生じない。
このとき、直列に並べた電池と電池の間に中間端子521,522を挟んでも、電池間の距離は針金の直径分でしかない小さい距離ですむので、電池室101は省スペースなものにできる。
また、予備の電池ホルダ50を用意し、電池ホルダ50を交換することで複数の電池を一括して短時間に交換できるので、電子機器1は電池交換のために動作停止する時間を短くできる。
図11は図2のC−C線の断面図である。
凸形状である端子板30の逆向き防止用突出部301は、電池室101に電池ホルダ50を正しい向きで挿入されたとき、凹形状である電池ホルダ本体51の逆向き防止用切欠部518と噛合う。
仮に、電池ホルダ50を電池ホルダ50の上下方向に対して逆向きで電池室101に挿入したとき、逆向き防止用突出部301は電池ホルダ本体51の一端の角にぶつかるので、電池ホルダ50は電池室101に収納されない。
つまり、電池ホルダ50は、電池ホルダ50の上下方向を誤って電池室101に収納されることはない。
図12は図1のB−B線の断面を示した図である。ただし、電池ホルダ50は省略してケース10のみの断面を示してある。
図13は図12のD−D線およびE−E線の断面を示した図である。ただし、電池蓋20と電池ホルダ50は省略して電池蓋20付近のケース10のみの断面を示してある。
102a,102bはケース10の内側に突設されたレール状のガイド用突出部であり、ガイド用突出部102a,102bは図2のD−D線およびE−E線の位置の2箇所に設けられている。また、ガイド用突出部102a,102bは電池室101の奥から長手方向へ直線状に延伸し、電池蓋20に接する手前まで設けられている。
ガイド用突出部102a,102bは、電池室101に電池ホルダ50を収納する際に、電池ホルダ50の動きを規制して収納位置をガイドする。
図14のとおり、電池室101に電池ホルダ50を正しい向きで挿入したとき、電池ホルダ本体51の他方にある舌片517a,517bはガイド用突出部102bの端部を覆うこととなる。
仮に、電池ホルダ50を電池の長さ方向に対して逆向きで電池室101に挿入したとき、ガイド用突出部102aまたはガイド用突出部102bのいずれかの端部は舌片517a,517bにぶつかるので、電池ホルダ50は電池室101に収納されない。
つまり、電池ホルダ50は、電池ホルダ50の電池の長さ方向を誤って電池室101に収納されることはない。
また、ガイド用突出部102a,102bはレール状に連続していなくてもよい。
よって、本発明の電池収納部を備えた電子機器は、常に正しく電源供給されるとともに、電池交換を安全に行うことができる。
図9は中間端子521,522の第2の実施形態であり、中央部分にU字状部52bを持たないので、第1の実施形態より容易に加工できる。
第3の実施形態は、電池ホルダ本体51の係止穴514に圧入するなど、係止部52aのみで中間端子521,522を電池ホルダ本体51へ固定できる場合に使用するものであり、先端のL字状に曲げてなるL字状部52cが電池の電極と接する。
上記実施形態の電池ホルダ50は、4本の電池を電池の長さ方向に2本ずつ、基板511の上下の面に2列に並べて保持したが、別の実施形態として4本の電池を電池ホルダ本体51の基板511の上面のみに、例えば電池の長さ方向に2本ずつ2列に並べて保持しても良い。
以下に電池ホルダ50の別の実施形態について説明する。
電池ホルダ本体51には、基板511の上面のみに保持ツメ513を形成し、各列の電池と電池の間に中間端子521,522のそれぞれを配置する。
またこの場合は、電池室101の構造を、例えば図12に相当する断面が下側を平らにした略半円形の上下非対称で、ガイド用突出部102a,102bの位置を下側に寄せることで、電池ホルダ50は誤った向きで電池室101に収納されることを防げる。
上記実施形態の電池室101は、ケース10と電池蓋20とで形成され、バネ性を有する一方の端子と他方の端子とがケース10と電池蓋20とに対峙して配置され、電池を保持した電池ホルダ50が端子板30と電池蓋20との間に収納されていたが、別の実施形態としてケースのみにバネ性を有する一方の端子と他方の端子を配置し、一方の端子と他方の端子の間に電池を装填した後、電池蓋を用いて電池室に蓋をしても良い。
以下に電池室101の別の実施形態について、2本の電池を直列に収納する場合を例にして説明する。
中間端子521は、係止部52aが係止穴に差込まれて、係止部52aを回動中心としてケースへ揺動可能に係止される。
次に、2本の電池は中間端子521を挟みながらバネ性を有する一方の端子と他方の端子の間に装填され、中間端子521を介した直列電池としてふるまい、その直列電池の両端はバネ性を有する端子で付勢される。
そして電池室は、電池蓋をケースに取付けることで蓋をされる。
以上のとおり、本実施形態は、電池ホルダ50を用いずに電池を収納できるので、さらに省スペースなものにできる。
よって、本発明の電池収納部を備えた電子機器は、常に安定した動作を行うことができ、小型にできる。
10 ケース
101 電池室
102a,102b ガイド用突出部
20 電池蓋
201 板バネ端子
21 ネジ
30 端子板
301 逆向き防止用突出部
311,312 コイル状端子
40 スイッチ
50 電池ホルダ
51 電池ホルダ本体
511 基板
512 壁
513 保持ツメ
514 係止穴
515 溝
516,517 仕切り部
517a,517b 舌片
518 逆向き防止用切欠部
519 電池取出し用切欠部
521,522 中間端子
52a 係止部
52b U字状部
52c L字状部
541,542,543,544 電池
Claims (8)
- 複数の電池を直列に接続した直列電池が電池室に収納されてなる電池収納部において、
電池室には、直列電池の両端の電極と接しバネ性を有する一方の端子と他方の端子とが対峙して配置されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
直列電池の両端は、一方の端子と他方の端子とで付勢されていることを特徴とする電池収納部 - 請求項1に記載の電池収納部において、
前記電池室は、ケースと電池蓋とで形成され、
前記電池室には、一方の端子と他方の端子とがケースと電池蓋とに対峙して配置されているとともに、複数の電池を直列に接続した直列電池を保持する電池ホルダが収納され、
電池ホルダには、電池を保持するための保持ツメ、一方の仕切り部、および他方の仕切り部が形成されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
中間端子は針金からなることを特徴とする電池収納部 - 請求項2に記載の電池収納部において、
中間端子には、電池同士と接するU字状部が形成されていることを特徴とする電池収納部 - 請求項3に記載の電池収納部において、
ケースには、電池蓋と対向する平面の一部が突出して逆向き防止用突出部が設けられ、
電池ホルダには、基板の一角を切欠いて逆向き防止用切欠部が形成され、
電池ホルダは、逆向き防止用突出部と逆向き防止用切欠部とが噛合いながら前記電池室に収納されることで、前記電池室に対する電池ホルダの上下方向の向きの誤りを防止されることを特徴とする電池収納部 - 請求項3乃至4のいずれかに記載の電池収納部において、
ケースには、前記電池室の長手方向の内壁に電池ホルダの収納位置を確定するガイド用突出部が形成され、
電池ホルダの他方の仕切り部には、電池ホルダの収納方向を決定するための舌片が形成され、
電池ホルダは、舌片がガイド用突出部の端部を覆いながら前記電池室に収納されることで、前記電池室に対する電池の長さ方向の向きの誤りを防止されることを特徴とする電池収納部 - 請求項1乃至5のいずれかに記載された電池収納部を備えたことを特徴とする電子機器。
- 複数の電池を直列に接続した直列電池を保持する電池ホルダにおいて、
電池ホルダには、電池を保持するための保持ツメ、一方の仕切り部、および他方の仕切り部が形成されているとともに、直列電池を構成する電池の間に中間端子が電池の長さ方向へ揺動可能に係止しており、
中間端子は針金からなることを特徴とする電池ホルダ - 請求項7に記載の電池ホルダにおいて、
中間端子には、電池同士と接するU字状部が形成されていることを特徴とする電池ホルダ
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