JP6225591B2

JP6225591B2 - 高気密機器

Info

Publication number: JP6225591B2
Application number: JP2013191942A
Authority: JP
Inventors: 純平石橋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: US9391307B2; US20150077912A1; JP2015060866A; CN104470299B; CN104470299A

Description

本発明は、高気密機器に関するものである。

従来、携帯型の端末機器が知られている。例えば、特許文献１には、機器本体を使用者の身体に装着させるためのバンド部材を備え、身体に装着した状態で音楽データに基づく音楽の再生を行うことのできる身体装着型音楽再生装置が開示されている。
また、近年では、スポーツ時等の心拍数・脈拍数等の生体情報や運動時間・距離・ペース等の運動情報の計測・表示を行うスポーツ用の携帯型端末機器が知られている。

このような携帯型の端末機器では、機器の各部を動作させるのに必要な電源を供給する手段としてリチウムイオン電池等の二次電池を搭載している。
リチウムイオン電池等の二次電池は、繰返し充電が可能であり、また、比較的小型で大容量であるため、収容スペースが限られる小型の端末機器において、様々な計測処理や表示処理を行うのに必要な電力を確保することが可能となる。

しかし、リチウムイオン電池等の二次電池は、電池を装着したまま機器を誤って床の上に落下させてしまう等により、外部から衝撃や圧力が加わったり変形したりした場合や激しい温度変化に晒された場合（例えば、高温のところに長時間放置した場合）等にガスが発生するおそれがある。
電池から発生したガスは僅かな隙間があれば逃がすことができる。
この点、従来リチウムイオン電池等を搭載した機器は、例えばデジタルカメラのように電池交換可能に構成され電池交換を行う度に開閉する電池カバーを有していたり、携帯電話機のようにスピーカやマイク用の通気膜を有している場合が多く、リチウムイオン電池等からガスが発生した場合でも、こうした僅かな隙間部分からガスを逃がすことができる構成となっていた。
また、高度の気密性を確保し防水性を有する機器であっても、電池の大きさに対して機器自体の大きさが大きい場合には、電池からガスが発生しても機器内にガスが逃げ込む空間があり、機器自体が破裂するほど内圧が上昇することはない。

特開２００１−１７７８８９号公報

しかしながら、スポーツ用の携帯端末機器等の場合には、汗や雨等に晒されることが想定され、高い防水性能が求められる。その上、機器の大きさが腕時計等と同等程度とかなり小型であり、防水性能を高めるために気密性の高い構成をとった場合には、ガスを逃がすための僅かな隙間も確保することができない。
このため、リチウムイオン電池等からガスが発生した場合には、ケース内の内圧が高まり、最悪の場合にはケース本体や表示パネルの破壊、あるいはケースの開口部を覆っている表示パネル等が圧力によって勢いよく飛び出してくることによって、機器を装着していたユーザや機器の近くに居合わせた者が怪我をする等の事故が生じるおそれがある。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により、ケース内の気密性を確保しつつ、電池からガスが生じたときには内圧の上昇による事故を防ぐことができる高気密機器を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、
電池が搭載された高気密機器において、
内側に内向きフランジが形成された開口部を有し、内部に前記電池を収容する本体ケースと、
前記内向きフランジの上に載置され、前記本体ケースの前記開口部を閉塞するように設けられた表示パネルと、
前記表示パネルと前記内向きフランジとの間に設けられた接着層と、
を備え、
前記表示パネルは、前記接着層を介して前記内向きフランジの上に載置されるとともに前記本体ケースの前記開口部に嵌合固定され、
前記接着層は、当該表示パネル及び前記本体ケースに比べて前記本体ケース内の内圧に対して弱い接着力を有する、ことを特徴としている。

本発明によれば、簡易な構成により、ケース内の気密性を確保しつつ、電池からガスが生じたときには内圧の上昇による事故を防ぐことができるという効果を奏する。

本実施形態における高気密機器の平面図である。図１のII-II線に沿う高気密機器の側断面図である。図１の高気密機器の分解斜視図である。図２に示す断面状態の高気密機器の分解斜視図である。本体ケース１内の内圧が上昇して接着層７が引き剥がされたときの高気密機器の側断面図である。

図１から図４を参照しつつ、本発明に係る高気密機器の一実施形態を説明する。なお、本実施形態では、高気密機器が腕に装着するタイプの腕時計型のスポーツ用端末機器である場合を例として説明する。
図１は、本実施形態に係る高気密機器の平面図であり、図２は、図１のII-II線に沿う高気密機器の側断面図である。また、図３は、高気密機器の分解斜視図であり、図４は、図２に示す断面状態の高気密機器の分解斜視図である。

図１から図４に示すように、高気密機器１００は、中空の短柱形状に形成された本体ケース１を備えている。
本体ケース１の外側面であって図１における上下両端部（すなわち、時計における１２時方向側の端部及び６時方向側の端部にあたる位置）には、バンド（図示せず）が取り付けられるバンド取付部１１が形成されている。
本実施形態において本体ケース１は、例えば各種樹脂材料やステンレス、チタニウム等の金属材料によって形成されている。なお、本体ケース１を形成する材料は特に限定されず、ここに例示した以外のものであってもよい。

本体ケース１の内部には、高気密機器１００の各機能部に電源を供給する電池としてリチウムイオン電池２が収容されている。
リチウムイオン電池２は、接点部３１等を有する内部フレーム３内に収容された状態で本体ケース１内に配置される。内部フレーム３は、ビス止め等により本体ケース１内に固定されており、これにより、リチウムイオン電池２が位置決めされている。
本実施形態では、リチウムイオン電池２は、本体ケース１内に収容された状態で外部から充電可能に構成されている。
また、内部フレーム３の接点部３１には、後述するフレキシブル配線基板６３（Flexible printed circuits、以下「ＦＰＣ６３」とする。）の端子部６３ａが電気的に接続されている。

また、本実施形態の本体ケース１は、高気密機器１００の視認側（図３及び図４において上側）に上部開口部１２を有し、高気密機器１００の裏面側（図３及び図４において下側）に下部開口部１３を有している。
上部開口部１２の内側には、内向きフランジ１５が取り付けられている。なお、内向きフランジ１５は、本体ケース１とは別体で形成されたものを本体ケース１に嵌め込む等により固定してもよいし、本体ケース１と一体的に形成してもよい。
本実施形態では、図３及び図４に示すように、内向きフランジ１５は、上部開口部１２の内周方向の全体に亘って設けられている。なお、内向きフランジ１５の設けられる範囲はこれに限定されず、上部開口部１２の内周面に沿って部分的に設けられていてもよい。

本体ケース１の下側（図３及び図４において下側、高気密機器１００の裏面側）には、裏蓋部材４が樹脂等により形成された防水リング５を介して裏面側の下部開口部１３を閉塞するように取り付けられている。
具体的には、図３及び図４に示すように、裏蓋部材４の周縁部には、ビス孔４１が形成されており、裏蓋部材４を取り付ける際には、裏蓋部材４と本体ケース１との間に防水リング５を挟みこんだ状態で、このビス孔４１に図示しないビスを挿通させる。これにより、裏蓋部材４が本体ケース１の裏面にビス止め固定され、下部開口部１３は気密性が確保された状態で閉塞される。
なお、本体ケース１と裏蓋部材４とを一体成型し、本体ケース１の下側に下部開口部１３を設けない構成としてもよい。

本体ケース１の視認側には、上部開口部１２の内向きフランジ１５の上に載置され、上部開口部１２を閉塞する表示パネル６が設けられている。
本実施形態において、表示パネル６は、図示しないガラス基板の間に液晶層を挟み込んで積層形成された液晶パネル６１と、この液晶パネル６１の裏面側に配置されたバックライト６２とを備えている。液晶パネル６１の上には、液晶パネル６１の表示部分を保護するカバーガラス６１ａが重畳されている。
本実施形態では、バックライト６２が液晶パネル６１よりも一回り小さく形成されており、内向きフランジ１５には液晶パネル６１の裏面側の周縁部が載置される。
また、液晶パネル６１及びバックライト６２には、ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）６３が接続されている。
ＦＰＣ６３には、液晶パネル６１やバックライト６２等を動作させるための電気回路やその他、高気密機器１００における各種処理を行うための電気回路等が実装されている。
前述のように、ＦＰＣ６３の端子部６３ａは、内部フレーム３の接点部３１と電気的に接続されており、この接点部３１を介してリチウムイオン電池２から電源供給を受けることができるように構成されている。

表示パネル６と内向きフランジ１５との間には、接着層７が設けられており、表示パネル６は、接着層７を介して内向きフランジ１５の上に配置されている。
本実施形態の接着層７は、発泡体を含む粘着部材で構成されており、具体的には、例えば、発泡体基材両面接着テープ等である。
接着層７としての発泡体基材両面接着テープの厚みは、例えば０．２ｍｍ程度である。なお、接着層７の厚みは、これに限定されず、高気密機器１００全体の大きさや本体ケース１の厚み等により適宜選択される。
発泡体基材両面接着テープ等の発泡体を含む粘着部材は、例えば、アクリル系特殊粘着剤、特殊ポリオレフィン系発泡体等を積層することで構成されている。
このような発泡体を含む粘着部材は、発泡体が柔軟であるために形状追従性に優れている。また、粘着方向に引っ張られた際には、発泡体が引き千切られる方向に伸びながら剥がれていくため、一気に剥がれることがなく、適度な引っ張り強度を有している。
なお、発泡体を含む粘着部材の構成や材料は、ここに示したものに限定されない。

本実施形態において、接着層７は、内向きフランジ１５と表示パネル６との間の全域に亘って設けられている。
また、接着層７は、その一部が他の部分よりも接着力が弱くなるように構成されている。具体的には、例えば、接着層７の周方向の一部分（例えば、図１等における４辺のうちの１辺）に他の部分よりも幅の狭い部分を設けたり、本体ケース１の各角部周辺のみ接着層７の幅を他の部分よりも狭くする等により、他の部分よりも接着力が弱く剥がれ易い部分を設けている。また、接着層７の幅を同じとした場合でも、接着層７の厚みや、接着層７に含まれる接着剤の種類・組成等を変えることによって部分的に接着力が弱く剥がれ易い部分を設けてもよい。
このように部分的に接着力が弱く剥がれ易い部分を設けることにより、図５に示すように、表示パネル６が内圧の上昇によって外側に押し出されたとき、接着層７が剥がれ易い部分から徐々に剥がれていく。このため、表示パネル６あるいは本体ケース１が破壊されたり、あるいは表示パネル６が一気に外側に飛び出すのを防止することができる。

また、上部開口部１２の内側面と表示パネル６（本実施形態では、液晶パネル６１）の外側面との間には、パッキンとしての防水リング８が上部開口部１２の内周面に沿って設けられている。
防水リング８は、例えばフッ素樹脂等の合成樹脂により形成されている。なお、防水リング８を形成する材料はこれに限定されない。
表示パネル６は、この防水リング８を介して本体ケース１の上部開口部１２に嵌合固定（圧入固定）されている。
これにより、表示パネル６は、防水リング８を介して本体ケース１の上部開口部１２の内側面と密着し、気密性が確保された状態で上部開口部１２を閉塞する。

次に、本実施形態における高気密機器１００の作用について説明する。

本実施形態において、高気密機器１００を組み立てる際には、本体ケース１の下面側に防水リング５を介して裏蓋部材４を取り付ける。そして、リチウムイオン電池２を内部フレーム３の中に収容した状態で本体ケース１の内部に収容する。
さらに、上部開口部１２の内側に設けられている内向きフランジ１５の上に接着層７を貼り付け、その上から表示パネル６を載置する。このとき、表示パネル６の液晶パネル６１の外側面と本体ケース１の上部開口部１２の内側面との間には、防水リング８が配置され、表示パネル６は、防水リング８を介して本体ケース１の上部開口部１２に嵌合固定（圧入固定）されて、気密性が確保された状態で上部開口部１２を閉塞する。
高気密機器１００を床に落下させる等により、リチウムイオン電池２が変形したり、衝撃を受けたり、高温のところに長時間放置したりすることで、リチウムイオン電池２からガスが発生し、本体ケース１内の内圧が上昇した場合には、表示パネル６が上部開口部１２から外側に押し出される方向（図３及び４において上方向）に押圧される。これにより、表示パネル６は防水リング８から外れて上部開口部１２から外側に飛び出そうとする。このとき、図５に示すように、内向きフランジ１５と表示パネル６とを接着している接着層７が、接着力の弱い部分（例えば幅の狭い部分等）から徐々に引き剥がされて、引き剥がされた部分からガスが逃げて本体ケース１内の内圧が低下する。これにより、表示パネル６が上部開口部１２から外側に飛び出すことが防止される。

以上のように、本実施形態によれば、防水リング８を介して表示パネル６を本体ケース１に取り付けることで高度の気密性を確保でき、防水性能を持たせることができるとともに、リチウムイオン電池２からガスが発生して本体ケース１内の内圧が上昇した場合でも、内向きフランジ１５と表示パネル６とを接着している接着層７によって表示パネル６の飛び出しが防止される。これにより、表示パネル６あるいは本体ケース１が破壊されたり、あるいは高気密機器１００を装着しているユーザや高気密機器１００の周辺にいた者が表示パネル６の飛び出しにより怪我をしたり、周囲の物を破損することを防止することができる。
また、本実施形態では、接着層７が内向きフランジ１５と表示パネル６との間の全域に亘って設けられている場合に、接着層７の一部にあえて他の部分よりも接着力の弱い部分（例えば幅の狭い部分等）を設けている。これにより、本体ケース１内の内圧が上昇した場合には、表示パネル６が一気に剥がれずに接着層７の接着力の弱い部分から徐々に引き剥がされ、引き剥がされた部分からガスを逃がすことができる。このため、本体ケース１内の内圧を下げることができ、表示パネル６が上部開口部１２から勢いよく外側に飛び出すことが防止される。
また、本実施形態のように接着層７が発泡体を含む粘着部材で構成されている場合には、本体ケース１内の内圧が上昇して表示パネル６を内向きフランジ１５から引き剥がす方向に圧力がかかった場合に、発泡体が引き千切られる方向に伸びながら剥がれていく。このため、接着層７が一気に剥がれることがなく、表示パネル６が上部開口部１２から勢いよく外側に飛び出すことを防止することができる。
また、電池としてリチウムイオン電池２を用いた場合には、各種の動作や処理を行うのに必要な大容量の電力を比較的小型軽量な電池で実現することができる。そして、本実施形態では、こうしたリチウムイオン電池２からガスが発生した場合にもガスを徐々に逃がして本体ケース１内の内圧を下げることができるので、表示パネル６の飛び出し等の事故を未然に防ぐことができる。

なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、本実施形態では、電池としてリチウムイオン電池２を備える場合を例示したが、電池はリチウムイオン電池２に限定されない。
外部から衝撃を受けた際や高温のところに長時間放置した場合等にガスを発生させたり爆発するおそれのある電池を使用する場合に広く適用することができる。

また、本実施形態では、接着層７が内向きフランジ１５と表示パネル６との間の全域に亘って設けられている場合を例示したが、接着層７が設けられる範囲はこれに限定されない。例えば、内向きフランジ１５と表示パネル６との間の一部に接着層７が設けられていない部分があってもよい。

また、本実施形態では、接着層７の一部が他の部分よりも接着力が弱くなるように構成されている場合を示したが、接着層７の構成はこれに限定されない。接着層の接着力が全体に亘って均一となっていてもよい。
例えば、上記のように内向きフランジ１５と表示パネル６との間の一部に接着層７が設けられていない部分がある場合には、表示パネル６が内圧の上昇によって外側に押し出されたとき、当該接着層７が設けられていない部分及びその周辺から徐々に剥がれていくため、接着層７の接着力を全体に亘って均一とした場合でも表示パネル６が一気に外側に飛び出すのを防止することができる。

また、本実施形態では、接着層７が発泡体基材両面接着テープ等である場合を例示したが、接着層７は、発泡体基材両面接着テープ等の発泡体を含む粘着部材で構成されているものに限定されない。
例えば、一般的な両面接着テープでもよい。
また、接着層７は、両面接着テープでなく接着剤層で構成されていてもよい。この場合、接着層７を構成する接着剤は、適度な引っ張り強度を有し、一気に剥がれにくい種類のものが好ましい。

また、本実施形態では、表示パネル６として、液晶パネル６１及びバックライト６２を有する液晶表示パネルを備える場合を例示したが、表示パネル６は液晶表示パネルに限定されない。例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等を採用した表示パネルであってもよい。

また、上記実施形態では、高気密機器１００が腕時計型のスポーツ用端末機器である場合を例示したが、高気密機器１００はこれに限定されない。
比較的小型で、かつ高い防水性が要求され、電池からガスが発生した場合にガスの逃げ道がない構成となっている機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、表示パネル６がほぼ矩形状である場合を例示したが、表示パネル６の形状はこれに限定されない。例えば、表示パネル６はほぼ円形状等であってもよい。この場合、本体ケース１も表示パネル６の形状に合わせて上面視においてほぼ円形状であってもよいし、本体ケース１の形状は上面視において矩形状等であってもよい。

以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
電池と、
内側に内向きフランジが形成された開口部を有し、内部に前記電池を収容する本体ケースと、
前記内向きフランジの上に載置され、前記本体ケースの前記開口部を閉塞するように設けられた表示パネルと、
前記表示パネルと前記内向きフランジとの間に設けられた接着層と、
を備え、
前記表示パネルは、前記接着層を介して前記内向きフランジの上に載置されるとともに前記本体ケースの前記開口部に嵌合固定され、
前記接着層は、当該表示パネル及び前記本体ケースに比べて前記本体ケース内の内圧に対して弱い接着力を有する、ことを特徴とする高気密機器。
＜請求項２＞
前記接着層は、前記内向きフランジと前記表示パネルとの間の全域に亘って設けられており、
前記接着層は、その少なくとも一部が他の部分よりも接着力が弱くなっていることを特徴とする請求項１に記載の高気密機器。
＜請求項３＞
前記接着層は、発泡体を含む粘着部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高気密機器。
＜請求項４＞
前記電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高気密機器。
＜請求項５＞
前記高気密機器はさらに、前記開口部の内側面と前記表示パネルの外側面との間に配置されたパッキンを有し、
前記表示パネルは、前記接着層を介して前記内向きフランジの上に載置されるとともに前記パッキンを介して前記本体ケースの前記開口部に嵌合固定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高気密機器。

１本体ケース
２リチウムイオン電池
６表示パネル
７接着層
８防水リング
１２上部開口部
１３下部開口部
１５内向きフランジ
１００高気密機器

Claims

電池が搭載された高気密機器において、
内側に内向きフランジが形成された開口部を有し、内部に前記電池を収容する本体ケースと、
前記内向きフランジの上に載置され、前記本体ケースの前記開口部を閉塞するように設けられた表示パネルと、
前記表示パネルと前記内向きフランジとの間に設けられた接着層と、
を備え、
前記表示パネルは、前記接着層を介して前記内向きフランジの上に載置されるとともに前記本体ケースの前記開口部に嵌合固定され、
前記接着層は、当該表示パネル及び前記本体ケースに比べて前記本体ケース内の内圧に対して弱い接着力を有する、ことを特徴とする高気密機器。
前記接着層は、前記内向きフランジと前記表示パネルとの間の全域に亘って設けられており、
前記接着層は、その少なくとも一部が他の部分よりも接着力が弱くなっていることを特徴とする請求項１に記載の高気密機器。
前記接着層は、発泡体を含む粘着部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高気密機器。
前記電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高気密機器。
前記高気密機器はさらに、前記開口部の内側面と前記表示パネルの外側面との間に配置されたパッキンを有し、
前記表示パネルは、前記接着層を介して前記内向きフランジの上に載置されるとともに前記パッキンを介して前記本体ケースの前記開口部に嵌合固定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高気密機器。
前記本体ケースはさらに内壁部を有し、
前記内向きフランジは、前記内壁部の周囲の少なくとも一部に形成され、
前記パッキンは、前記内壁部と前記表示パネルとの間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の高気密機器。