JP6247963B2 - 電池パッケージ及び電子時計 - Google Patents

Description

本発明は、電池パッケージ及び該電池パッケージを備えた電子時計に関する。

腕時計、懐中時計等の小型携帯式の電子時計の高機能化による消費電力の増大に伴い、リチウム二次電池等のエネルギー密度の高い電池がその電源として用いられる場合がある。

特許文献１には、そのような高エネルギー密度型の電池の個別管理の利便性を損なうことなく取り扱い時の安全性を高めるべく、底面に開口を有する電池収容部を有する絶縁性のホルダーにボタン型の電池を収容し、導電性の押えにより電池の上面の周縁部において電池をホルダーとの間に挟み込み固定した電池パッケージが示されている。

特開２０１２−２１１８９３号公報

本発明の課題は、エネルギー密度の高いボタン型電池の個別管理の利便性と取り扱い時の安全性を損なうことなく、小型で低コストとなる電池パッケージ、及び、該電池パッケージを備えた電子時計を提供することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。

（１）ボタン型の電池と、前記電池を収容する凹部と、前記凹部の底の一部分に設けられた開口を有する枠と、前記開口において前記電池の下面に接合され、上面が前記枠と突き当たるリード板と、を有する電池パッケージ。

（２）（１）において、前記リード板は、前記開口において前記電池の下面に溶接される電池パッケージ。

（３）（１）又は（２）において、前記リード板は、前記枠に水平方向に挿入され、前記底の上面に位置するとともに、両端で前記枠と突き当たる電池パッケージ。

（４）（３）において、前記枠は、前記リード板が挿入された際に、挿入方向に突き当たる付き当て部を有する電池パッケージ。

（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記枠は、外周に凹凸を有する電池パッケージ。

（６）（５）の電池パッケージと、前記電池パッケージを収容する電池パッケージ収容部を有し、前記電池パッケージ収容部の内周は、前記枠の外周の凹凸に対応する形状であるムーブメントを備えた電子時計。

（７）（６）において、前記電池パッケージに替えて、ボタン型の他の電池が前記電池パッケージ収容部に挿入された際に、前記他の電池の電極の少なくとも１の電極は前記ムーブメントと導通しない電子時計。

（８）（５）の電池パッケージと、前記電池パッケージを収容する電池パッケージ収容部と、前記枠の外周の凹凸を検出する凹凸検出部と、を有するムーブメントを備えた電子時計。

上記（１）の側面によれば、エネルギー密度の高いボタン型電池の個別管理の利便性と取り扱い時の安全性を損なうことなく、電池パッケージを小型で低コストとすることができる。

上記（２）の側面によれば、電池の枠からの脱離を抑制することができる。

上記（３）の側面によれば、電池パッケージの組み立ての際に、リード板が枠から分離しづらく、組立作業が容易となる。

上記（４）の側面によれば、リード板が枠に対し位置決めされ、リード板の位置がずれる不良が防止される。

上記（５）の側面によれば、枠の外周の凹凸を利用して、ムーブメントにおいて、枠を有しないボタン型電池が誤って挿入されることを防止したり、枠を有しないボタン型電池が挿入されたことを検出したりできる。

上記（６）の側面によれば、枠を有しないボタン型電池が誤って挿入されることを防止できる。

上記（７）の側面によれば、誤って挿入された電池に対して充電電圧が印加されるのを防止できる。

上記（８）の側面によれば、電池パッケージが挿入されたのか、枠を有しないボタン型電池が挿入されたのかを検出できる。

本発明の実施形態に係る電子時計の平面図である。 本発明の実施形態に係る電子時計のムーブメントの斜視図である。 電池パッケージの上面斜視図である。 電池パッケージの下面斜視図である。 電池パッケージの組み立て方法を示す図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 ムーブメントの分解斜視図である。 ムーブメントの電池パッケージを含む断面による断面図である。 本発明の実施形態に係る電池パッケージの一つの変形例を示す下面斜視図である。

図１は、本発明の実施形態に係る電子時計１の平面図である。この実施形態では、電子時計１を腕時計として示したが、小型携帯式のものであれば他の形式、例えば懐中時計であっても差し支えない。

図中符号２は外装ケースであり、その１２時位置と６時位置にはバンド取付部３が設けられている。また、電子時計１の３時側側面には、竜頭４が設けられている。なお、同図中において、電子時計１の１２時方向は図中上方向であり、６時方向は図中下方向となっている。

電子時計１は図示のとおり指針式であり、時針、分針、秒針が電子時計１の中央位置を回転中心として、同軸に設けられている。なお、本実施形態では秒針が時針と同軸となっているが、クロノグラフ型の時計のように、秒針をいわゆるクロノ針に置き換え、秒針を副針として任意の位置に配置してもよい。また、文字板の６時位置には、日窓が設けられ、日車上に表示された日付表示が視認されるようになっている。なお、本実施形態の電子時計１はいわゆる電波時計であり、外装ケース２の文字板の外側の位置には、ユーザに受信状態を知らせるための表示５が刻印又は印刷されている。時刻情報を含んだ電波、本実施形態では、全地球測位システムにおける人工衛星からの電波の受信中及びその前後には、秒針がこれらの表示５のいずれかを指し示す。

図２は、本実施形態に係る電子時計１のムーブメント６の斜視図である。ムーブメント６は、ムーブメント本体７と、電池パッケージ８とからなっている。ここで、ムーブメント本体７とは、電子時計１のムーブメント６から、電源関連部品、すなわち、後述する電池パッケージ８を取り除いたものであり、時計回路を含む電子回路基板、モータ、輪列やそれらを保持する地板と呼ばれる枠を含む。電池パッケージ８とは、電池９、電池９を収容する枠１０、およびそれらと一体に構成した部材を意味しており、本実施形態では、電池９と枠１０の他、後述するリード板を含む３点の部材により電池パッケージ８が構成される。電池パッケージ８は、正極電極を兼ねる電池パッケージ押え１１をネジ１２によりムーブメント本体７に取り付けることにより固定される。図２では、電池パッケージ押え１１はムーブメント６から分離された状態で示されている。

図３は、電池パッケージ８の上面斜視図である。電池９は図示の通りボタン型であり、本実施形態ではリチウム二次電池である。図に見えている電池９の上面及び側面が正極電極となっており、図では隠れている下面が負極電極となっている。これは一般的なボタン型の電池の形式に倣ったものであるが、極性には特に限定はなく、これを逆にしてもよい。便宜上、以降では上面側の極性を持つ電極を上面電極、下面側の電極をもつ電極を下面電極と呼ぶこととする。

電池９は、絶縁性の枠１０に収容されており、電池９の側面と下面は概ね覆われて露出が少なくなっている一方、電池９の上面は枠に覆われず、ほぼ全面（この実施形態では、全面）が露出している。一般に電池９の上面にはその製造に関する情報、例えば製造番号、製造ロット番号、製造日等が印刷、刻印又はレーザマーキング等の方法により表示されているが、本実施形態に係る電池パッケージ８では、電池９の上面のほぼ全面が露出するため、かかる製造に関する情報の視認が妨げられることが無い。

枠１０は外周に凹凸が形成されている。これは、後述するように、電池パッケージ８を電子時計１の所定の位置に挿入する際に、電池パッケージ８の向きや位置を一意に定めるためと、電池パッケージ８でない任意の市販のボタン型電池の誤挿入を防止するためである。なお、枠１０の材質や製法は特に限定するものではないが、例えば、合成樹脂材料による射出成形により製造することができる。

図４は、電池パッケージ８の下面斜視図である。枠１０の電池９の下面を覆う底１３には、部分的に開口が設けられている。本実施形態では、開口として、２つの第１の開口１４と第２の開口１５が設けられている。また、枠１０の底１３の上面には銅やステンレス鋼などの適宜の金属製の板状部材であるリード板１６が配置されている。なお、同図では、リード板１６が底１３に隠されて見えない部分を破線で示した。リード板１６は、その全長が概ね枠１０の直径と等しいかやや短い短冊状の部材であり、枠１０の底と側壁に跨るように設けられた開口であるリード板挿入口１７から水平方向に挿入され、枠１０のリード板挿入口１７の反対側に形成された突起である突き当て部１８に突き当たっている。

そのため、リード板１６は第１の開口１４において電池パッケージ８の下面側に露出している。また、リード板１６にはリード板開口１９が設けられており、このリード板開口１９の位置はリード板１６を枠１０に挿入した際に第２の開口１５と一致する位置とされているため、第２の開口１５において、電池９の下面が露出している。

そして、第１の開口１４の位置において、リード板１６と電池９の下面、すなわち下面電極とが接合される。この接合は、強固で、且つ、電気的に導通するような方法によりなされることが好ましい。そのため、本実施形態では、両者をスポット溶接の手法により溶接接合している。図４中、溶接がなされた個所は、溶接痕を網掛けで示すことにより示されている。なお、第２の開口１５は、スポット溶接を行う際に、電池９の下面に溶接用の電極を接触させるために使用される。なお、強度の点で溶接には劣るものの、リード板１６と電池９の負極電極とを他の手法、例えばろう付けや半田により接合することも可能である。

図５は、電池パッケージ８の組み立て方法を示す図である。まず、枠１０に対し、リード板１６を、図中白抜き矢印Ａに示す水平方向に挿入する。このとき、リード板１６は枠１０のリード板挿入口１７より挿入され、底１３に設けられた溝２０内に滑るように収容されながら、突き当て部１８に突き当たる。この例では、リード板１６の端部には、突き当て部１８に対応した切欠き２１が設けられており、リード板１６が挿入された後、リード板１６がぐらつくことなく枠１０に保持されるようになっている。また、溝２０の深さは、リード板１６の厚みとおおむね等しいものとされており、リード板１６の挿入後、リード板１６の上面と底１３の上面とがほぼ面一となるように設計されている。

この状態で、続いて図中白抜き矢印Ｂに示すように、電池９を枠１０の凹部２２に収容する。凹部２２は、ここでは、底１３と、枠１０の外周に設けられた側壁により区画される空間である。これにより、電池９の側面と下面の概ねが枠１０により覆われることになる。

最後に、下面側から、第１の開口１４において、電池９とリード板１６とを溶接し接合する。

図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。ここで、電池９とリード板１６はとは溶接接合されているため、互いに分離することなく一体となっている。このとき、電池９に上向きの力が作用したとしても、リード板１６の両端の上面が枠１０と突き当たっているため、電池９が枠１０から脱離することはない。また、電池９に下向きの力が作用した場合には、リードは１６及び電池９は枠１０の底１３により支えられる（電池９が底１３に支えられる点については、図５を参照）ため、この場合にもやはり電池９が枠１０から脱離することはない。このようにして、本実施形態では、電池９と枠１０及びリード板１６の３点のみの構成部品により、電池９が脱離することなく枠１０に収容されており、電池パッケージ８を小型でかつ低コストなものとしている。そして、特に電池９の側面と下面の大部分は枠１０に覆われており、また電池９の上面は視認可能に露出しているため、電池パッケージ８の取り扱い時の安全性と電池９の個別管理の利便性が担保されている。

図７は、ムーブメント６の分解斜視図である。ムーブメント本体７には、電池パッケージ８を収容する凹部である電池パッケージ収容部２３が設けられている。電池パッケージ収容部２３の内周面には、電池パッケージ８の枠１０の外周の凹凸と対応する形状の凹凸が設けられている。同図に示した例では、例えば、電池パッケージ収容部２３の内側に突き出す３か所の凸部２４や、電池パッケージ収容部２３の内周面の一部に設けられた平面部２５がかかる凹凸に該当する。

このような凹凸が設けられることにより、電池パッケージ８が電池パッケージ収容部２３に挿入される際に、その向きが定められたものとなり、ムーブメント本体７に設けられた接触端子（図７では見えていない）と電池パッケージ８のリード板とが、互いの位置がずれることなく確実に接触する。また、電池パッケージ収容部２３の内周面の凹凸により、電池パッケージ８と外形の等しい他のボタン電池や、形状の異なる他の電池パッケージが誤って電池パッケージ収容部２３に挿入される事態が防止される。

また、電池パッケージ収容部２３に挿入された電池パッケージ８は、電池パッケージ押え１１により固定される。さらに電池パッケージ押え１１以外のムーブメント本体７の面は耐磁板２６に覆われ、電池９の上面電極は電池パッケージ押え１１及び耐磁板２６を介して図示しない電子時計１の外装ケースと導通がとられている。

図８は、ムーブメント６の電池パッケージ８を含む断面による断面図である。ここで、ムーブメント本体７は地板や回路基板、各種電子部品や輪列、モータ等の種々の部品からなる組立体であるが、ここではその詳細な構造を示すことはせず、外形のみを示した。

図示の通り、電池パッケージ８は、ムーブメント本体７に設けられた電池パッケージ収容部２３に収容され、電池パッケージ押え１１により固定されている。そして、ムーブメント本体の電池パッケージ収容部２３の上面側（同図上方向は電子時計１の裏蓋側、下方向は文字板等が配置される風防側となっているが、本明細書では、裏蓋側を向く面を上面、風防を向く面を下面と称している。）の外周部には、接触端子２７が設けられており、電池パッケージ８のリード板１６の端部と弾性的に接触し、導通が得られるようになっている。ムーブメント本体７は、この接触端子２７を介して電池９より電力を得る。

実用上は、この接触端子２７の位置は、リード板１６と接触し得る位置であればどの位置でもよいが、本実施形態では特に電池パッケージ収容部２３の外周部に配置するようにしている。これは、電池パッケージ８に換えて、ボタン型の他の電池、例えば、電池パッケージ収容部２３の外周の凸部２４（図７参照）のさらに内側に収まる大きさのボタン電池が電池パッケージ収容部２３に誤って収容された場合に、接触端子２７がかかるボタン電池の少なくとも１の電極、この場合は下面電極と接触しないようにするためである。この構造により、他の電池として一次電池や、本実施形態で予定している電池９と異なる充電特性を有する二次電池が挿入された場合に、その両極間に充電電圧が印加されることに起因する液漏れや破裂等を防止するようにしている。

また、ムーブメント本体７に、電池パッケージ８の枠１０の外周の凹凸を検出する凹凸検出部を設けてもよい。この凹凸検出部を用いて正常に凹凸が検出された場合には、電池パッケージ８が挿入されていることがわかるので、太陽電池等を用いて電力を発生した場合にはその充電電圧を印加し、凹凸の検出に失敗した場合には電池パッケージでないボタン型の他の電池、一次電池や充電特性の異なる二次電池が挿入されている可能性があるので、充電電圧を印加しないようにする制御が可能である。このように、凹凸検出部を設けることにより、二次電池を有する電池パッケージ８と、一次電池あるいは二次電池であるボタン型の他の電池の両方を使用可能とすることもできる。凹凸検出部の具体的構造は特に限定されないが、例えば、接触式あるいは光学式センサにより枠１０の外周の凹凸を検出するように構成することにより容易に実現できる。

なお、以上説明した電池パッケージ８の構造及び形状は、その製造の容易さ、取り扱い時の強度、及び製造コスト等を総合的に勘案して選択されたものであり、必ずしも図示した通りのものでなくともよく、適宜の変形を施してもよい。

例えば、図９は、本実施形態に係る電池パッケージ８の一つの変形例を示す下面斜視図である。同図は、先の図４に対応する図となっている。

この変形例では、枠１０の底１３には、先の図５に示したような溝２０に替えて、リード板１６と外形がほぼ等しいかやや大きい開口２８が設けられている。したがって、リード板１６を配置しない状態では、かかる開口２８からは電池９の下面電極が帯状に見えることになる。その状態で短冊状のリード板１６を開口２８内に配置し、電池９の下面にあてがって、リード板開口１９を用いて、リード板１６と電池９の負極電極とをスポット溶接し固定する。図９でも、図４と同様に溶接がなされた個所は、溶接痕を網掛けで示すことにより示した。

このようにしても、電池９に作用する上向きの力に対してはリード板１６の両端の上面が枠１０と突き当たり、電池９に作用する下向きの力に対しては電池９の下面が底１３により支えられるから、やはり電池９が枠１０から脱離することはない。

この変形例では、電池パッケージ８の組み立て時、特に電池９とリード板１６を溶接固定する際にリード板１６の位置がずれることが無いよう留意する必要があるものの、枠１０及びリード板１６の形状は単純なもので済むことになる。

なお、以上の変形例において、リード板１６の形状は、必ずしもここで示した短冊状でなくともよく、電池９と固定された際にその上面が枠１０に突き当たり、電池９の脱離を防ぐことができる形状であればどのようなものであってもよい。また、リード板開口１９に替えて、枠１０の底１３の適宜の位置に開口を設けて電池９の下面に溶接用の電極を接触させるようにしてもよい。

あるいは、さらなる変形例として、枠１０を成形する際に、リード板１６を成形用の金型内に組み込み、いわゆるインサート成形の方法により両者を一体として成形し、かかる成形品に電池９を収容し、溶接等の適宜の方法により電池９とリード板１６とを固定するようにしてもよい。この場合には、電池パッケージ８の組み立て時に、枠１０にリード板１６を取り付ける工程を削減できる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、この実施形態に示した具体的な構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１ 電子時計、２ 外装ケース、３ バンド取付部、４ 竜頭、５ 表示、６ ムーブメント、７ ムーブメント本体、８ 電池パッケージ、９ 電池、１０ 枠、１１ 電池パッケージ押え、１２ ネジ、１３ 底、１４ 第１の開口、１５ 第２の開口、１６ リード板、１７ リード板挿入口、１８ 突き当て部、１９ リード板開口、２０ 溝、２１ 切欠き、２２ 凹部、２３ 電池パッケージ収容部、２４ 凸部、２５ 平面部、２６ 耐磁板、２７ 接触端子、２８ 開口。

Claims (8)

1. ボタン型の電池と、
   前記電池を収容する凹部と、前記凹部の底の一部分に設けられた開口を有する枠と、
   前記開口において前記電池の下面に接合され、上面が前記枠と突き当たるリード板と、
   を有し、
   前記リード板は、前記開口において前記電池の下面に溶接又はろう付けされる電池パッケージ。
2. 前記リード板は、前記枠に水平方向に挿入され、前記底の上面に位置するとともに、両端で前記枠と突き当たる請求項１に記載の電池パッケージ。
3. 前記枠は、前記リード板が挿入された際に、挿入方向に突き当たる付き当て部を有する請求項１又は２に記載の電池パッケージ。
4. 前記枠は、外周に凹凸を有する請求項１〜３のいずれかに記載の電池パッケージ。
5. 請求項４に記載の電池パッケージと、
   前記電池パッケージを収容する電池パッケージ収容部を有し、
   前記電池パッケージ収容部の内周は、前記枠の外周の凹凸に対応する形状であるムーブメントを備えた電子時計。
6. 前記電池パッケージに替えて、ボタン型の他の電池が前記電池パッケージ収容部に挿入された際に、前記他の電池の電極の少なくとも１の電極は前記ムーブメントと導通しない請求項５に記載の電子時計。
7. 請求項４に記載の電池パッケージと、
   前記電池パッケージを収容する電池パッケージ収容部と、
   前記枠の外周の凹凸を検出する凹凸検出部と、を有するムーブメントを備えた電子時計。
8. ボタン型の電池と、
   前記電池を収容する凹部と、前記凹部の底の一部分に設けられた開口を有する枠と、
   前記開口において前記電池の下面に接合され、上面が前記枠と突き当たるリード板と、
   を有する電池パッケージを備え、
   前記枠は、外周に凹凸を有し、
   前記電池パッケージを収容する電池パッケージ収容部と、
   前記枠の外周の凹凸を検出する凹凸検出部と、を有するムーブメントを備えた電子時計。

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