JP2012084452A - ねじ形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電源として電池を必要とする電子機器において、現状の電池はその形状のため、電池ケースの蓋を外し電極の正負極性を確認して行う作業となり、電池の交換・取付の作業が電子機器の保守にとって容易とはいえない。
【解決手段】汎用に多用される円筒形あるいはコイン形の電池の構造・形状について、その円周の一部に、ねじ部を設け、そのねじ部は電池電極を兼ねる。ねじ部側の円形の上面に絶縁物で造られた円盤状の板を固定する。この絶縁物の板の円形の外面の中央に、汎用の工具であるプラス・ドライバーなどを用いて、これを回転させるための穴加工を行う。
このねじ形電池は電気的な機能は現状の電池と同一でありながら、その皿ビスのような形状により電池自体をねじのように直接廻すことによって、取付・取外しを容易に行えることを特徴とする。
さらに取付の際、Ｏリングを挿入すると電池の機密性も保てる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電子機器に電力を供給する電池の形状とその取付などの使用方法に関するものである。

従来、電子機器の分野においてその電源として、電池が広く使用されています。特に、近年ノート型コンピュータや携帯電話などのコードレス電子機器の普及に伴い電池の需要はより増大しています。主にこのような用途に使用される電池は正極と負極の電極金属と電解液との化学反応により電力を発電する化学電池です。さらに使いきりの一次電池と充電により繰り返し使用ができる二次電池とに分類されます。いずれも電子機器に内蔵された電子回路の電源として使用されています。
電子機器に使用される、それらの電池の形状は、汎用として円筒形あるいはボタン形いわゆるコイン形をしたものが多く、電池から電力を取り出す正極と負極のそれぞれの電極は円筒形はその両端の円形の面、コイン形はその表側と裏側の円形の面に、正負それぞれの金属電導部が電極として配置されています。このような形状をした電池から電子回路へ電力を供給するには、一般的に電子機器の収納容器内に電池の収納ケースを設け、これに電池を取付する時は収納容器外壁に開閉あるいは取り外しのできる蓋を付けることにより電池の収納・保持を行い、電池ケース内に電池を収納した際、電池の各々の電極に圧し付けて接触するように設けられたバネ状の電導金具により行っています。
簡便なものでは、電子回路のプリント基板上に板バネ状の電極金具を設け、これで直接コイン形電池を挟んで保持するものもあります。電池が必要とされる電子機器は、より小型化が要求されるものが多いので、これに取り付ける電子部品の小型化も進み、電子機器を構成する部品としての電池の容積が占める割合は、相当大きいと考えられる。

さらに、電池が必要とされる電子機器において、電子回路の集積化や表示のデジタル化に伴って、電子機器のフリーメンテナンス（保守不要）化が進み、消耗品である電池の交換以外は電子機器内部の保守作業が不要なものも多くなりつつあります。また携帯電話などのように、使用者が電子機器の内部回路を触るのを嫌うものもあり、電子機器の唯一の消耗品である電池の配置や取付方法は、電子機器自体の防水性・機密性、あるいは電池取付・交換の容易さなどを考慮する必要があり、電子機器の構造設計の面でいろいろな制約になっています。
例えば、ほとんどのデジタル腕時計はその裏蓋を外すことにより電池交換を行いますが、その作業により機器本来の機密性や防水性を失うことも考えられます。 また多くの場合、現在のこのような電池の形状は容易に逆向きに電池収納ケースに収まり、さらにその場合、電池の正極と負極が容易に電池ケースの逆の電極に接触するので、電子回路へ正負逆の電力が供給されて電子回路を破損する事故も考えられます。

近年、いろんな分野での電子機器の利用が増加しています。例えば、自動車の安全装置などへの利用など、電子機器の高い信頼性が要求されています。
しかしその電子機器へ取り付けられている電池は、その形状の制約により電池収納ケースのバネ状の電極金具により電池電極と接触して電力を供給するしかなく、電子機器自体の振動や、電子機器が設置されている雰囲気による腐食などの影響で接触不良も懸念されます。
電子回路は、電源がなくてはまったく動作しないのはもちろんですが、電源“ＯＮ”で回路状態を初期化するのが多いのを考えると、電子機器の電源としての電池の用途だけでなく、メモリーのデータ保持用のバックアップ用途についても、電池を確実に保持して断続なく電力を供給する事が、電池とその取付方法に課せられた重要な課題です。

また電池は化学反応を利用して発電するため、有害または希少な物質を使用する電池もあるので交換したり、あるいは廃棄の際に旧い電池を回収して、原料として再利用することも要求されています。しかし現状では、製造時のコスト軽減や部品容積の軽量化のため、電子回路の部品取付基板に電池の電極部を直接溶着して、電池が取り外せないのもあります。
現在、広くコードレスの電子機器が利用され、これに取り付けられる電池の重要性は、計り知れません。より簡便で安全な取付・交換ができる電池と、その電池を確実に保持し電力を供給する取付方法が望まれています。さらに電子機器を製造する際の製造コストの軽減や、製造工数の減少による信頼性の向上も切望されています。

なお、本願発明にかんする公知技術として次の非特許文献を挙げることができる。

日本工業規格（ＪＩＳ） 規格番号Ｃ８５００ 一次電池通則 日本工業規格（ＪＩＳ） 規格番号Ｃ８５１５ 一次電池個別製品仕様 日本工業規格（ＪＩＳ） 規格番号Ｃ８７０８ 密閉形ニッケル・水素蓄電池

解決しようとする問題点は、電源として電池を必要とする電子機器において、現状では消耗品である電池の交換をしたり取付をするのに、電子機器本体の裏蓋を取り外したり、電池ケースの蓋を外すのに固有の要領や専用工具が必要だったりするので、専門の知識を有する技術者に依頼する場合も多い。技術の進歩により電子機器自体の信頼性は向上しているのに、電池の消耗により定期的に行う電池交換や取付時の装置の分解による電子機器の破損や機能低下などが、電子機器の保守作業を難しくしています。
さらに、現状の円筒形あるいはコイン形の電池はその形状のため、多くの場合 電子機器内に電子回路基板とは別に電池を収納して保持する電池ケースを必要とし、その電池ケースに設けられた各々のバネ状の電極金具から回路基板へ電線で配線したり、あるいはそれらをコネクタで中継しています。これは電池の交換・取付が使用者により簡便に行えるように、電子機器の外側から容易に電池のみを取り出せるのを目的としています。この場合でも、電池ケースの蓋を外し電極の正負極性を確認して行う作業となり、電池の交換・取付の作業が電子機器の保守にとって容易とはいえない。

本発明は、このような点に鑑みて成されたものであり、現在 電子機器の電源として汎用に多用されている円筒形あるいはボタン形いわゆるコイン形の電池の形状、およびその取付方法に関する。
前述したように、電子機器に使用されているこれらの電池は消耗品であるため、ほぼ
一定期間ごとに取り替える必要があります。電池交換の際、現状では、電子機器の外側にある電池ケースの蓋を外すか機器自体の裏蓋を分解して外して旧い電池を取り出し、そこへ新しい電池を旧い電池と同じ向きで取り付け、元のように電池ケースの蓋を取り付ける、あるいは裏蓋を組み立てて行います。
本発明では、電子機器の収納容器の外側から、旧い電池自体を直接廻して取り外し、そこへ新しい電池を廻して取り付けることが可能となり、電池ケースへの電池の取付はねじ部同士の締め付けにより成されるので、強固です。また電池の形状も逆の向きでは取り付けできないので、誤って正負逆に給電することもありません。
さらに電池ケース自体に機密性を持たせることも可能であり、廻して取り付けや取り外しを行い、ケース電極と電池電極との電気接触はねじ部により成されるので確実に電力の供給がされる。また電池ケースで電池を直接保持するため、別個に蓋などの電池固定用の部品を必要としないので、電子回路基板に電池ケースを取り付け、電子機器の収納容器外壁に電池ケースの電池側を合わせて取り付けるようにすると、電子機器の収納容器外側から容易に電池交換も行え、別個に電池ケースの蓋を必要としない。
このように 電源部を構成する部品数が減り、電子機器の収納容器の構造も簡単になることにより電子機器の製造に要する工数などの製造コストも減少させることができる。

上述の目的を達成する本発明のねじ形電池は、現在 電子機器の電源として汎用に多用されている円筒形あるいはボタン形いわゆるコイン形の電池の構造・形状について、円筒形ではその円筒部の端側の一部に、コイン形電池ではその円周の一部に、ねじ部を設ける。
そのねじ部は電池電極を兼ねるので、銅など電導性の材料で造られ、電池素子の一方の
電極と接続される。既存の電池では電極となっている円形の面の上に、プラスチックなどの絶縁物で造られた円盤状、または円錐体を途中で切断した形状で円形の面の小さい方が電池部の円形の面とほぼ同じ大きさとした板を固定する。この電池部に固定した絶縁物の板の固定されてない方の大きい円形の面の中央に、汎用の工具であるプラス・ドライバー、あるいは六角レンチなどを用いて、これを回転させるための穴加工を行う。
このねじ形電池を横から見ると、その外形形状はビスの種類で言う“皿ビス”と似ています。ねじ形電池の他方の電極は、ねじ部と遠い方の円形の面に、ねじ部の電極と絶縁体により絶縁して電導部が配置され、電池素子の他方の電極と接続される。
このように、ねじ形電池は電気的な機能は現状の電池と同一でありながら、その皿ビスのような形状により電池自体をねじのように直接廻すことによって、ねじ形電池を取り付けたり取り外したりを容易に行えることを特徴とする。

前記のねじ形電池を取り付けて使用するために、ねじ形電池用の電池ケースの内側は、円筒形、コイン形にかかわらず電池が収納できる容積で筒形の形状とし、電池部のねじ部に合致する位置に内ねじ部を設ける。この内ねじ部は電池電極と接触して一方の電路となるので銅などの電導性の材料で造られる。さらに内ねじ部は電池ケース外へ電路を引き出す接続端子へ接続される。
電池ケース内側の底面には他方の電池電極と接触するために銅板などで弾性があり電導体のバネ状の金具を設け、これも電池ケース外へ電路を引き出す接続端子へ接続される。
さらにねじ形電池を廻して電池ケースへ取り付ける際に、皿ねじの皿の斜面に当たる、電池ケース筐体の入口の円周部に、ゴムなど弾性体のＯリングを納めるための階段状の窪みを設ける。ここにＯリングを取り付けてねじ形電池を取り付け締め付けることにより、電池ケース内の機密性を保ち、電池の防塵・防水や、電池からの漏液などによる腐食を避けるために、電子機器内の電子回路との隔離もできることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、ねじ形電池は電池部の円周部に設けられたねじ部により、電池自体を回転させることによって電池ケースに直接保持され、ねじ部は一方の電極も兼ねているので電池ケースの電極との電気接触も確実に行われる。
さらにねじ形電池を取り付ける際に、汎用の工具であるプラス・ドライバー、あるいは六角レンチなどで回転させるために中央に＋形などの穴加工をした円形の板は絶縁体なので、ねじ形電池を取り付けると、そのまま電子機器の収納容器外壁の一部とすることも可能である。
また電池ケースにＯリングを取り付けると、電池ケース内と外部との機密も保たれます。
このように本発明のねじ形電池とその取付方法によれば、電子機器の電源として電池を確実に保持し電気的な接触も確実となる。さらに消耗品である電池の交換に際しても、電池ケースの電池取付側を電子機器収納容器の外面と合わせることにより、電子機器の外側からねじ形電池だけを取り外し交換できるので、内部の電子回路にまったく影響を与えない。さらに電池ケース自体がＯリングにより機密性を保つ構造なので、電子機器自体の防水や防塵の性能も高められる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基き詳細に説明する。

図１〜図４は本発明のねじ形電池の第１の形態に係り、図１は円筒形、図２はボタン形いわゆるコイン形の例の外観斜視図、図３はその横面から観た外観図、図４は横面から見た中央部の縦断面図である。
図５、６は、ねじ形電池の取付方法の第１の形態に係り、図５は電池ケースの外観斜視図、図６はねじ形電池と電池ケースを組み合わせた際の、横面から見た中央部の縦断面図である。

図１は円筒形、図２はコイン形の例の斜視図に示すように、電池の円筒部２あるいは円周部２の一部にねじ部３を設ける。このねじ部３は電池電極（２）を兼ねるので銅など電導性の材料で造られ、電池素子の一方の電極と接続される。
既存の電池では電極となっている円形の面の上に、プラスチックなどの絶縁物で造られた円盤状、または円錐体を途中で切断した形状で円形の面の小さい方が電池部の円形の面とほぼ同じ大きさとした板４を固定する。
この電池部に固定した絶縁物の板４の固定されてない方の大きい円形の面の中央に、汎用の工具であるプラス・ドライバー、あるいは六角レンチなどを用いて、これを回転させるための穴加工５を行う。
このねじ形電池を横から見ると、その外形形状はビスの種類で言う“皿ビス”と似ています。ねじ形電池の他方の電極（１）１は、ねじ部３と遠い方の円形の面に、ねじ部の電極（２）３と絶縁体により絶縁して電導部が配置され、電池素子の他方の電極と接続される。
このように、ねじ形電池は電気的な機能は既存の電池と同等でありながら、その皿ビスのような形状により電池自体をねじのように直接廻すことによって、ねじ形電池を取り付けたり取り外したりを容易に行える。

以降の詳細説明は、図１の円筒形の例でも、図２からのコイン形とほぼ同じ構造なのでコイン形で行う。
図３の図２を横から見た外観図、図４の図２を横から見た中央部位での縦断面図で、ねじ形電池の電気的な機能いわゆる電池素子はねじ部電極（２）３・電解液６・電池部電極（１）１の３つで構成されます。ねじ部電極（２）３と電池部電極（１）１は、絶縁板７により絶縁して配置されています。さらに円周部の電極でない部分２はねじ部電極（２）３と同電位となるので、不要な電気接触を避けるため絶縁性の被服で覆います。

つぎに、上述の構造・形状を持つことを特徴とするねじ形電池を収納する電池ケースを図５で説明します。
図５で、電池の収納筐体１０は内部に電池が収納できる容積をもつ筒形の形状とします。
ねじ形電池のねじ部電極（２）３のねじに合致する位置に内ねじ部１３を設けます。この内ねじ部１３は、電池電極（２）３と接触して一方の電路となるので、銅などの電導性の材料で造られる。さらに内ねじ部１３は電池ケース１０外へ電路を引き出す接続端子１４へ接続される。
電池ケース１０内側の底面には他方の電池電極（１）１と接触する位置に、銅板などで弾性があり電導体のバネ状の電極金具１１を設け、これも電池ケース１０外へ電路を引き出す接続端子１２へ接続される。

さらにねじ形電池９を廻して電池ケースへ取り付ける際に、皿ねじの皿の斜面に当たる、電池ケース筐体１０の入口の円周内面部に、ゴムなど弾性体のＯリング１５を納めるための階段状の窪みを設ける。ここにＯリング１５を取り付けて、ねじ形電池を取り付け締め付けることにより、電池ケース１０内の機密性を保ち、電池の防塵・防水や、電池部からの漏液などによる腐食を避けるために、電子機器内１７の電子回路との隔離もできる。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る、電池ケースを電子機器装置の収納容器１８外面に合うように配置した場合に、この電池ケースへねじ形電池９を取り付けた際の、組み合わせ部位の縦断面図です。電池からの一方の電路は、電池部の電極（１）１→電極（１）
受け金具１１→電極（１）接続端子１２→電子回路の部品取付基板、他方の電路は、ねじ部電極（２）３→電極（２）内ねじ１３→電極（２）接続端子１４→電子回路の部品取付基板、となります。電池を廻して取り付ける際に、ゴムなど弾性体のＯリング１５を電池ケースの階段状の窪みに挿入して、取付・締め付けすると、電池の収納筐体１０内の電池部と電子機器装置の収納容器１８外面、さらに電子機器装置の収納容器１８内部に取り付けられた電子回路基盤１６とも隔離されます。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。例えば、ねじ形電池の電池部ねじ電極（２）のねじ部外形寸法を既存の電池外形寸法と同じとし、電池性能が同じであれば回転取付用の絶縁板４を除く構造・形状を同様にすることにより、通常固定されている絶縁板４を取外すと、現在広く使用されている既存の電池ケースでの使用も容易に可能である。

本発明は、現在 電子機器の電源として広く使用されている、円筒形あるいはボタン形いわゆるコイン形の電池の構造・形状に係るものであり、既存の電池が使用されている分野においては、その機能を損なわず、多くの欠点を補うものである。その欠点により使用することができなかった安全装置などの分野においても、より低コストで安価に使用できるので、利用範囲が拡大することが期待できる。さらに電池交換などの取扱いに際しても、より安全で簡易になるので、民生用電子機器だけでなく他の特殊用途へも使われると思われる。

本発明の第１の実施の形態に係る円筒形の例の外観斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るコイン形の例の外観斜視図である。 図２の横方向から見た外観図である。 図２の横方向から見た中央部位での縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電池収納ケースの外観斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る、図５に図２を取り付けて組み合わせた際の、横方向から見た中央部位での縦断面図である。。

１ 電池部電極（１）
２ 電池円筒部（あるいは円周部）
３ ねじ部電極（２）
４ 回転取付用の絶縁板
５ 絶縁板の回転用の穴加工
６ 電池素子（電解液）
７ 正負電極間の絶縁板
９ ねじ形電池
１０ 電池の収納筐体
１１ 電池部電極（１）受け金具
１２ 電極（１）の接続端子
１３ ねじ部電極（２）の内ねじ
１４ 電極（２）の接続端子
１５ Ｏリング
１６ 電子回路の部品取付基板
１７ 電子機器装置
１８ 電子機器装置の収納容器

Claims (3)

1. 現在 電子機器の電源として汎用に多用されている円筒形あるいはボタン形いわゆるコイン形の電池の構造・形状について、円筒形ではその円筒部の端側の一部に、コイン形電池ではその円周の一部に、ねじ部を設ける。そのねじ部は電池電極を兼ねるので銅など電導性の材料で造られ、電池素子の一方の電極と接続される。
   既存の電池では電極となっている円形の面の上に、プラスチックなどの絶縁物で造られた円盤状、または円錐体を途中で切断した形状で円形の面の小さい方が電池部の円形の面とほぼ同じ大きさとした板を固定する。この電池部に固定した絶縁物の板の固定されてない方の大きい円形の面の中央に、汎用の工具であるプラス・ドライバー、あるいは六角レンチなどを用いて、これを回転させるための穴加工を行う。
   このねじ形電池を横から見ると、その外形形状はビスの種類で言う“皿ビス”と似ています。ねじ形電池の他方の電極は、ねじ部と遠い方の円形の面に、ねじ部の電極と絶縁体により絶縁して電導部が配置され、電池素子の他方の電極と接続される。
   このように、ねじ形電池は電気的な機能は現状の電池と同一でありながら、その皿ビスのような形状により電池自体をねじのように直接廻すことによって、取り付けたり取り外したりを容易に行えることを特徴とするねじ形電池。
2. 前記のねじ形電池を取り付けて使用するために、ねじ形電池用の電池ケースの内側は、円筒形、コイン形にかかわらず電池が収納できる容積で筒形の形状とし、ねじ形電池の電池部のねじ部に合致する位置に内ねじ部を設ける。この内ねじ部は電池電極と接触して一方の電路となるので銅などの電導性の材料で造られる。さらに内ねじ部は電池ケース外へ電路を引き出す接続端子へ接続される。
   電池ケース内側の底面には他方の電池電極と接触するために銅板などで弾性があり電導体のバネ状の金具を設け、これも電池ケース外へ電路を引き出す接続端子へ接続されることを特徴とする、請求項1記載のねじ形電池の電池ケース。
3. ねじ形電池を廻して電池ケースへ取り付ける際に、皿ねじの皿の斜面に当たる、電池ケース筐体の入口の円周部に、ゴムなど弾性体のＯリングを納めるための階段状の窪みを設ける。ここにＯリングを取り付けてねじ形電池を取り付け締め付けることにより、電池ケース内の機密性を保ち、電池の防塵・防水や、電池からの漏液などによる腐食を避けるために、電子機器内の電子回路との隔離もできることを特徴とする、請求項２記載のねじ形電池の電池ケース。

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