JP5938825B2 - 電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、物体を検出する検出ユニットが装置内の電池により駆動される、電池駆動の物体検出装置に関し、特にその逆接防止構造に関する。

従来から、赤外線（ＩＲ）のような検知線を用いて物体を検出する物体検出装置が知られている。この物体検出装置は、例えば物体検出用の検知線を投光する投光器、および投光器に相対向して配置され、この検知線を受光して検出信号を出力する受光器からなる検出ユニットを備え、物体の遮光による受光量（検出信号レベル）の変化により物体を検出する。

近年、低消費電力化や配線工事の手間を少なくするなどのため、この物体検出装置を装置内に装着された電池により駆動させる場合が多くなっている。このような装置では、電池を保持する保持部に電池が誤って予め設定された極性と逆に装着されてしまう、いわゆる逆接が発生する場合があり、この場合、装置に正常に電力を供給して検出動作をさせることができず、またこれによって装置の電気回路を損傷することもある。

この逆接防止のための装置の一例として、図７のように、電池１０の保持部５０の正極接点部５１に、電池１０の凸状の正電極１１を孔５６に入り込ませる樹脂製のリング状の絶縁体５５を設けて、たとえ電池１０の逆接により負電極１２が正極接点部５１に装填されても、その絶縁体５５によって電池１０の通電を阻止することにより、電池１０の誤装填を防止する電池フォルダ（例えば、特許文献１）が知られている。

特開２０００−８２４５０号公報

ところで、装置に使用される電池１０としては、多種類の形状の電池が市場に流通しており、例えば図７の図示αのように、通常の正電極１１における端面からの突出高さＨ０に比較してかなり低い突出高さＨを有する、例えば０．５ｍｍに満たないものも存在する。しかし、樹脂製の絶縁体５５をプラスチック射出成形により作製する場合、樹脂の成形可能な肉厚は０．５〜０．６ｍｍが限界であり、凸状の正電極１１の高さが０．５ｍｍ未満のとき、絶縁体５５の厚さがこれを超えることによって、電池１０の正電極１１が保持部５０の正極接点端子５１に接触できず、接触不良を起こしてしまう。このため、物体検出装置に使用可能な電池の種類が制限されて、電池の選択許容範囲が狭くなる場合が生じていた。

また、正電極１１の高さが０．５ｍｍ以上であっても、図８のように、電池１０がその側面全体および端面の外周縁を被覆する外皮体１５を有する場合に、この外皮体１５の外周縁被覆部１５ａが電池１０の軸方向に厚みｈを有しているとき、電池１０の正電極１１の実質的な高さがより小さくなり、同様に接触不良を起こす場合もある。

本発明は、前記の問題点を解決して、低コストかつ簡単な構成で、凸状の正電極の高さの低い電池であっても、逆接防止が可能な電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造は、電池駆動の物体検出装置に用いられて、検出ユニットを駆動する電池の逆装着を防止する構造であって、前記電池の保持部は、少なくとも回路配線をもつプリント基板と、このプリント基板に形成されて、電池の凸状に突出した正電極と接触する正極接点端子と、電池の負電極と接触する負極接点端子とを有し、前記プリント基板は、前記正極接点端子に対し、電池の正装着時に前記電池の凸状の正電極との接触を許容し、電池の逆装着時に前記負電極との接触を阻止するように、厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁体が前記正極接点端子の周囲に設けられている。
ここで、検出ユニットとは、例えば投光器と受光器を有し、投光器から投光された検知線を受光器で受光し、その受光量に基づいて物体を検出するユニットをいう。

この構成によれば、プリント基板に、厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁体が電池保持部の正極接点端子の周囲に設けられているので、電池の正装着時に、この正極接点端子と、電池における突出高さの低いものであって絶縁体の厚さよりは高い正電極との接触を許容して電池による電力供給が行われる一方、電池の逆装着時にはこの絶縁体によって正極接点端子と電池の負電極との接触を阻止して電池の通電を防止することができる。これにより、低コストかつ簡単な構成で、凸状の正電極の高さの低い電池であっても、逆接防止が可能となる。

好ましくは、前記絶縁体は前記プリント基板に貼り付けられており、前記プリント基板の当該貼り付け部分には半田付着防止用のコーティングが除外されている。したがって、絶縁体が粘着剤や両面テープなどの接着部材でプリント基板に貼り付けられた場合に、剥がれにくくすることができる。

好ましくは、前記絶縁体は前記プリント基板に一体形成されている。また好ましくは、前記絶縁体は前記プリント基板に転写または印刷により形成されている。したがって、装置の製造コストを低下させることができる。

また、前記電池がその側面および端面の外周縁を被覆する外皮体を有する場合に、前記絶縁体は、前記正極接点端子の周囲外側から、前記外皮体の外周縁被覆部の前記プリント基板における相対向部位の周囲内側までの環状エリア内で当該プリント基板に形成されているのが好ましい。この場合、凸状の正電極の高さが低く、かつ外皮体の外周縁被覆部が軸方向に厚みを有している電池でも、絶縁体はこの外周縁被覆部にかからないので、凸状の正電極の実質的な高さが小さくならないから、逆接防止が可能となる。

また好ましくは、前記絶縁体は、前記正極接点端子を中央孔部分として環状に形成されている。したがって、簡単な構造で確実に逆接防止を図ることができる。

本発明は、プリント基板に厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁体が電池の保持部における正極接点端子の周囲に設けられているので、電池の正装着時に、この正極接点端子と、電池の凸状の正電極の高さが０．５ｍｍ以上で高さの低い正電極との接触を許容して電池による電力供給が行われる一方、電池の逆装着時にはこの絶縁体によって正極接点端子と電池の負電極との接触を阻止して電池の通電を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る電池駆動の物体検出装置を示す側面図である。 図１の物体検出装置の背面側から見たその逆接防止構造を示す斜視図である。 図２の逆接防止構造を示す分解図である。 図２の物体検出装置における逆接防止構造を示す模式図である。 （Ａ）はプリント基板を示す背面図、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は絶縁体の各例を示す平面図である。 従来の物体検出装置における逆接防止構造を示す模式図である。 電池の一例を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電池駆動の物体検出装置を示す斜視図である。図２は、図１の物体検出装置の背面側から見た逆接防止構造を示す斜視図であり、図３は、図２の逆接防止構造を示す分解図である。図１のように、この物体検出装置は、例えば投光器１と、この投光器１と相対向して配置されて、投光器１から投光された例えば２つの赤外線ＩＲのような検知線をそれぞれ受光する上下に配置された受光器２とを有する検出ユニット９を備えたＡＩＲ型（能動型）のものである。投光器１および受光器２は、それぞれポール、壁等の装着部Ｋに装着される。

投光器１および受光器２は、それぞれセンサカバー７とバックボックス部８とからなるケースを有する。投光器１における例えば上下一対の投光素子３および投光レンズ４と、受光器２における上下一対の受光素子５および受光レンズ６とが、それぞれセンサカバー７内に保持され、投光器１および受光器２をそれぞれ制御する図示しない制御部および駆動電源である電池１０（図２）などがバックボックス部８内に保持されている。この物体検出装置は、例えば、物体検出信号として警報信号を出力する防犯装置に使用され、投光器１からの赤外線ＩＲが物体により遮光されたとき、相対向する受光器２で受信された検出信号の信号レベル（受光量）の変化により物体を検出して、警報信号を出力する。

図２の電池１０を保持する保持部２０は、上下一対に設けられて、少なくとも回路配線をもつ板状のプリント基板（ＰＣＢ）３０と、このプリント基板３０に形成されて、電池１０の凸状に突出した正電極１１と接触する正極接点端子２１と、電池１０の略平坦状の負電極１２と接触する負極接点端子２２とを有している。この図では、下部の保持部２０の構成のみを図示し、同様に構成される上部の図示を省略している。

正極接点端子２１は、例えば、プリント基板３０に形成された金属蒸着膜や金属メッキなどの金属薄膜からなり、プリント基板３０とほぼ同一面に形成されている。負極接点端子２２は、電池１０の負電極１２と電気的に接続されるとともに、ばね材Ｓのばね力により電池１０を軸方向に押圧して、電池１０の正電極１１と正極接点端子２１を、負電極１２と負極接点端子２２を確実に接触させている。また、電池１０はその側部が複数の湾曲状の側部支持具３５により保持される。使用する電池の種類は特に限定されないが、例えばリチウム電池を用いた場合には、図２のように正電極１１が上方となるように配置した方が電池１０の寿命を長くできる。

前記プリント基板３０は、保持部２０の正極接点端子２１に対し、電池１０の正装着時に電池１０の凸状の正電極１１との接触を許容し、電池１０の逆装着時に電池１０の負電極１２との接触を阻止するように、厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁体２３が正極接点端子２１の周囲に設けられている。絶縁体２３は、例えば環状の形状を有し、ポリカーボネート(Polycarbonate)やポリエステル(Polyester)などの材料で作製された絶縁フィルムが好ましく用いられる。この例では、絶縁フィルム２３はプリント基板３０に貼り付けられている。

図３のように、プリント基板３０は、雄ねじ２５およびワッシャー２６からなる基板固定具２４によって、ワッシャー２６をプリント基板３０に押し当てて、ワッシャー２６に雄ねじ２５をねじ孔３６にねじ込んで、保持部２０に固定される。ばねＳからなる負極接点端子２２は、雄ねじ２８およびワッシャー２９からなるばね固定具２７によって、ワッシャー２９を介して雄ねじ２８をねじ孔３７にねじ込んで、保持部２０に固定される。この例では、２つの電池１０が接続線Ｃにより直列に接続されており、ばねＳの基端および接続線Ｃの端子とともにばね固定具２７により固定されて、電気的に接続されている。投光器１および受光器２は、それぞれプリント基板３０からの電源供給線３４を介して給電される。

図４は、電池１０を保持する保持部２０の模式図を示す。厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁フィルム２３が保持部２０の正極接点端子２１を中央孔部分として外周囲に環状に設けられている場合、絶縁フィルム２３の厚さＨ１は、正極接点端子２１に接触する電池１０の凸状の正電極１１における端面からの突出高さＨよりも小さく、外皮体１５の外周縁被覆部１５ａの厚さｈよりも大きくなっている（外皮体の厚さｈ＜絶縁フィルム厚さのＨ１＜正電極の突出高さＨ）。この場合、絶縁フィルム厚さＨ１よりも高い、通常の電池１０の正電極１１の突出高さをもつものも当然に許容される。なお、プリント基板３０が外皮体１５の外周縁被覆部１５ａの後述する内接円Φ２よりも小さく形成されている場合には、絶縁フィルム２３の厚さＨ１が外皮体１５の外周縁被覆部１５ａの厚さｈよりも小さくとも、電池１０の凸状の正電極１１は正極接点端子２１に接触することができる。

また、図８のように、電池１０がその側面および端面の外周縁を被覆する外皮体１５を有する場合に、図４のように、絶縁フィルム２３は、正極接点端子２１の周囲外側（外接する円よりも大きい）から、外皮体１５の外周縁被覆部１５ａのプリント基板３０における相対向部位の周囲内側（内接する円よりも小さい）までの環状エリア内で当該プリント基板３０に形成されている。

すなわち、図５のように、環状の絶縁フィルム２３は、内環円の内径Φ３および外環円の外径Φ４を有するとともに、図４のように、正極接点端子２１に接触する電池１０の正電極１１の外接円の径Φ１よりも、絶縁フィルム２３の内環円の内径Φ３が大きく（Φ１＜Φ３）、外皮体１５の外周縁被覆部１５ａの内接円の径Φ２よりも、絶縁フィルム２３の外環円の外径Φ４が小さく形成されている（Φ４＜Φ２）。

電池１０を正しく装着した場合、正極接点端子２１の周囲に厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁フィルム２３が介在しても、当該正極接点端子２１と、電池１０における突出高さの低いものであって、絶縁フィルム２３の厚さよりは高い０．５ｍｍ以上である正電極１１とが接触できるので、電池１０からの電力供給が行われる。その一方、電池１０を逆装着した場合にはこの厚さをもつ絶縁フィルム２３の介在によって正極接点端子２１と電池１０の負電極１２との接触が阻止されるので、電池１０の通電が防止される。

図５（Ａ）はプリント基板３０を示す背面図、（Ｂ）はその平面図である。図５（Ａ）のように、プリント基板３０は、上記した正極接点端子２１のほかに、電池１０の正電極１１と接触する正極接点端子２１と接続する正極外部端子３８、負電極１２と接続線Ｃ（図３）を介して接続する負極外部端子３９を有している。電源供給線３４は正極外部端子３８に接続されている。また、図５（Ｂ）のように、プリント基板３０は、正極接点端子２１、正極外部端子３８および負極外部端子３９を接続する回路配線３１を有している。

通常、プリント基板の表裏面には、半田がプリント基板の不要な銅箔部に付着するのを防止するレジストやソルダーマスクなどのコーティングが形成されるが、仮にプリント基板のレジストの上に粘着材や両面テープなどの接着部材で絶縁フィルムが貼り付けられた場合、レジストにおける接着部材の接着力が弱いので、電池の横方向からの抜き差しによって、絶縁フィルムが電池の凸状の正電極に引っ掛けられて剥がれるおそれがある。

このため、図５（Ａ）において、プリント基板３０の絶縁フィルム２３の貼り付け部分には半田付着防止用のコーティング３２が除外されている。すなわち、貼り付け面（除外部）３３には、半田がプリント基板３０の不要な銅箔部に付着するのを防止するレジストやソルダーマスクなどのコーティング３２が形成されていない。したがって、プリント基板３０上であっても接着部材の接着力が強くなり、絶縁フィルム２３がプリント基板３０に強固に貼り付けられるので、剥がれにくくすることができる。

また、正極接点端子２１と配線回路３１を含むプリント基板３０に、絶縁フィルム２３が単に貼り付けられるだけの構成により、装置の低コスト化が可能となる。さらに、図５（Ｂ）のように、プリント基板３０は回路配線３１を有しているので、リード線の接続工数を減らすことができる。また、プリント基板３０上にさらに制御などに使用されるＩＣ等の電子部品を実装することにより、装置の小型化を図ることもできる。

この例では、絶縁フィルム２３は、図６（Ａ）のように、プリント基板３０の正極接点端子２１を中央孔部分として環状に形成されているが、何ら環状に限定されるものではなく、（Ｂ）のように一部切り欠いたＣ型形状や、（Ｃ）のように所定長さの複数のフィルム片を周方向に離間させた形状も含まれる。

このように、本逆接防止構造では、プリント基板３０に、厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁フィルム２３が電池１０の保持部２０の正極接点端子２１の周囲に設けられているので、電池１０の正装着時に、この正極接点端子２１と、電池１０における突出高さの低いものであって絶縁フィルム体２３の厚さよりは高い正電極１１との接触を許容して電池１０による電力供給が行われる一方、電池１０の逆装着時にはこの絶縁フィルム２３によって正極接点端子２１と電池１０の負電極１２との接触を阻止して電池１０の通電を防止することができる。これにより、低コストかつ簡単な構成で、凸状の正電極の高さの低い電池であっても、逆接防止が可能となる。

なお、上記実施形態では、絶縁フィルム２３はプリント基板３０に貼り付けられているが、プリント基板３０に一体形成されてもよい。または、絶縁フィルム２３がプリント基板３０に転写または印刷により形成されてもよい。この場合、絶縁フィルムがより剥がれにくくなり、製造コストを低下させることができる。

なお、上記実施形態では、ＡＩＲ型の物体検出装置に適用しているが、ＰＩＲ型の物体検出装置に適用してもよい。また、検知線として赤外線を使用しているが、これに何ら限定されず、可視光線、マイクロウェーブ、レーザーなどを使用してもよい。

１：投光器
２：受光器
９：検出ユニット
１０：電池（バッテリー）
１１：正電極
１２：負電極
１５：外皮体
１５ａ：外周縁被覆部
２０：保持部
２１：正極接点端子
２２：負極接点端子
２３：絶縁体（絶縁フィルム）
３０：プリント基板
３１：回路配線

Claims (6)

1. 電池駆動の物体検出装置に用いられて、検出ユニットを駆動する電池の逆装着を防止する構造であって、
   前記電池の保持部は、少なくとも回路配線をもつプリント基板と、このプリント基板に形成された正極接点端子であって電池の凸状に突出した正電極と接触する正極接点端子と、この電池の負電極と接触する負極接点端子とを有し、
   前記プリント基板は、前記正極接点端子に対し、電池の正装着時に電池の凸状の正電極との接触を許容し、電池の逆装着時に負電極との接触を阻止するように、厚さ０．５ｍｍ未満の絶縁体が前記正極接点端子の周囲に設けられている、
   電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。
2. 請求項１において、
   前記絶縁体は前記プリント基板に貼り付けられており、前記プリント基板の当該貼り付け部分には半田付着防止用のコーティングが除外されている、電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。
3. 請求項１において、
   前記絶縁体は前記プリント基板に一体形成されている、電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。
4. 請求項１において、
   前記絶縁体は前記プリント基板に転写または印刷により形成されている、電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。
5. 請求項１において、
   前記電池がその側面および端面の外周縁を被覆する外皮体を有する場合に、前記絶縁体は、前記正極接点端子の周囲外側から、前記外皮体の外周縁被覆部の前記プリント基板における相対向部位の周囲内側までの環状エリア内で当該プリント基板に形成されている、電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。
6. 請求項５において、
   前記絶縁体は、前記正極接点端子を中央孔部分として環状に形成されている、電池駆動の物体検出装置における逆接防止構造。

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