JP2015057754A - 電池収納構造、及びリズム発生装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】電池と端子部材の接触面における接触圧が高く維持されて接触不良を引き起こしにくい電池収納構造、及びリズム発生装置を提供する。【解決手段】電極端子３０は、円形断面の金属弾性線材を曲げて形成され、根元側が回路基板１３に固定され、ボタン電池１５を保持した電池ホルダ１４が頭部４に収納された状態で曲線部３６がマイナス電極１５ａに当接する。コイル部３２は、回路基板１３に固定された位置よりも逆行部３３側に配置されて回路基板１３面に当接して応力分担している。逆行部３３は、コイル部３２に連続して形成されて電池ホルダ１４が頭部４へ収納される方向の反対方向へ回路基板１３面に沿って配置される。斜め部３５は、ボタン電池１５の端部に斜めに当接して、弾性変形を伴って曲線部３６を乗り上げさせる。【選択図】図４

Description

本発明は、電池を電池保持部材に保持させて機器の筐体へ挿入する電池収納構造、詳しくは電池の一方の面に配置された電極面から回路基板へ電力を取り出す電極端子の構造に関する。

電池又は二次電池から電力供給を受ける機器は、電池本体を電池保持部材に保持させて筐体へ挿入する電池収納構造を有する場合がある（特許文献１、２）。電池収納構造は、電池本体の表面に配置されたプラスとマイナスの電極にそれぞれ電極端子を接触させて回路基板へ電力を取り出している（特許文献２）。

特許文献２の電池収納構造は、電池保持部材に保持したボタン電池の周側面のプラス電極に対してはコイルスプリング状の電極端子をほぼ垂直に突き当てて接触させている。一方、プラス電極の内側に配置された上面のマイナス電極に対しては、ばね性を有する薄板をＵ字型に折り返した電極端子をほぼ平行に摩擦して接触させている。薄板をＶ字に折り返して発生させたばね力が、ボタン電池のマイナス電極に電極端子の平坦な電極面を押し当てて接触させている。

特開２０１１−１２９４１３号公報 特開２００４−１４４１９号公報

引用文献２に示されるように、電池の交換に伴って電池の電極面をほぼ平行に摩擦する電極端子を有する電池収納構造は、長年の使用によって酸化や油分付着やごみ付着が進んだ状態で電池交換を行うと電極端子が接触不良を引き起こす場合がある。

本発明は、長年の使用によって酸化や油分付着やごみ付着が進んだ状態で電池交換が行われても接触不良を引き起こし難い電池収納構造、及びリズム発生装置を提供することを目的としている。

本発明の電池収納構造は、筐体と、一方の面に電極面を有する電池を保持して前記一方の面に沿って移動して前記筐体へ収納される電池保持部材と、前記電池の電力で作動する回路を有して前記筐体に付設された回路基板と、前記回路基板に一端側が固定され、前記筐体に収納された前記電池保持部材に保持された前記電池の前記電極面に他端側が当接する端子部材と、を備えるものである。そして、前記端子部材は、前記一端側を起点として前記一方の面に沿った所定方向から当該所定方向の反対方向へ折り返した後に前記他端側がばね力を伴って前記電極面に曲面で当接するように曲線断面の金属弾性線材を曲げて形成される。

本発明の電池収納構造は、電池保持部材が移動して端子部材の他端側が電池の電極面に摺擦する際に他端側が曲面で電極面に接触するため、弾性変形した弾性金属線材のばね力が小さくても、接触部に比較的大きな圧力が発生する。そのため、局所的に大きな加圧力で電極面と他端部とが密着して電気的な接触が良好に確保される。

また、端子部材の他端側は、電池が収納されると電池未収納時の位置から変位し、その変位に相当する弾性力が発生して、他端側と電極面との接触圧力を発生して電気的接触抵抗を減少させる。このため、電池未収納時と電池収納時とにおける端子部材の他端側の位置が同じ位置であり続ければ、電池の電極面に対する接触圧力は一定に再現されて、電気的接触抵抗は問題となりにくい。そして、本発明では、「一端側を起点として所定方向から当該所定方向の反対方向へ折り返した後に他端側がばね力を伴って電極面に当接するように金属弾性線材を曲げて形成している」ので、弾性的な形状回復力が薄板材料を用いて同一の形状に曲げて成形したものよりも大きい。

したがって、長年の使用によって酸化や油分付着やごみ付着が進んだ状態で電池交換が行われても接触不良を引き起こし難い電池収納構造、及びリズム発生装置を提供できる。

実施例１のリズム発生装置の斜視図である。 リズム発生装置の組み立て構造の説明図である。 ボタン電池の電極に接触する一対の電極端子の説明図である。 一対の電極端子とボタン電池の接触状態の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（リズム発生装置）
図１は実施例１のリズム発生装置の斜視図である。図１に示すように、リズム発生装置１は、クリップ３で耳殻（外耳）を挟み込んで、リズム音を発生する円筒状の頭部４を耳の孔の入り口の窪みに沈み込ませるようにして、耳に装着される。頭部４とクリップ３の間を連絡する胴部２にリズム発生回路及び液晶表示ユニット２５が収納されている。

リズム発生装置１の胴部２のクリップ側背面にスタート／ストップスイッチ２１が配置される。リズム発生装置１の胴部２のクリップ側端面に音量切り替えスイッチ２２が配置される。リズム発生装置１の胴部２のクリップ側の対向する両側面に一対のリズム設定スイッチ２３、２４が配置される。

リズム発生装置１は、スタートストップスイッチ２１を１回押すごとにリズム音を発生する状態とリズム音を発生しない状態とに切り替わる。音量切り替えスイッチ２２をスライドさせて、リズム音の音量を二段階に切り替え可能である。

リズム発生装置１は、スタートストップスイッチ２１を長押しすると、液晶表示ユニット２５に現在設定されているリズムの毎分拍数が表示される。液晶表示ユニット２５にリズムの毎分拍数が表示された状態でリズム設定スイッチ２４を押すと、１回押すごとに表示された毎分拍数が１刻みで増加する。また、リズム設定スイッチ２３を押すと、１回押すごとに表示された毎分拍数が１刻みで減少する。このようにして、リズム発生装置１に所望の毎分拍数を設定する。

液晶表示ユニット２５にリズムの拍子の種類が表示された状態でリズム設定スイッチ２４を押すと、１回押すごとに表示されたリズムの種類が一拍子、二拍子、三拍子、四拍子、五拍子、六拍子の順に切り替わる。また、リズム設定スイッチ２３を押すと、１回押すごとに表示された毎分拍数が六拍子、五拍子、三拍子、二拍子、一拍子１の順に切り替わる。

（内部構造）
図２はリズム発生装置の組み立て構造の説明図である。図２に示すように、クリップ３は、ピン３ｐによって下筐体１２に回動可能に取り付けられている。クリップ３に設けたばね構造３ｂによって、クリップ３は、下筐体１２との間に耳殻を挟み込む。

上筐体１１と下筐体１２の間にリズム発生装置１のリズム発生回路及び制御回路を構成するマイコン素子２６を装備した回路基板１３が配置される。回路基板１３の上面にリズムの毎分拍数又はリズムの種類を表示するための液晶表示ユニット２５が配置される。回路基板１３の回路パターン上に、図１のスタートストップスイッチ２１の電極であるドーム接点２１ｂが配置される。ドーム接点２１ｂを押圧する押しボタン２１ａは、上筐体１１に昇降可能に保持される。

回路基板１３の上面に、図１のリズム設定スイッチ２３、２４の電極である共通電極２７、及びスイッチ電極２３ｂ、２４ｂが固定される。共通電極２７の端部２７ａ、２７ｂに対向させてスイッチ電極２３ｂ、２４ｂの可動部が配置される。スイッチ電極２３ｂ、２４ｂの可動部を外側から押圧する押しボタン２３ａ、２４ａは、上筐体１１に胴部２を横断する方向へ移動可能に保持される。

回路基板１３は、胴部２に付設されてボタン電池１５から電力供給を受ける。ボタン電池１５は、一方の面にマイナス電極１５ａを有し、それ以外の面にプラス電極１５ｂを有する。回路基板１３の下面に電極端子３０、４０が固定されている。電極端子３０は、電池ホルダ１４に収容されたボタン電池１５の一方の面に配置されたマイナス電極に接触する。電極端子４０は、電池ホルダ１４に収容されたボタン電池１５の円周側面に配置されたプラス電極に接触する。

ボタン電池の残量が無くなると液晶表示ユニット２５の表示が薄くなる。リズム音も発生しなくなる。そのとき、ユーザーは、頭部４から電池ホルダ１４を引き出した状態でボタン電池１５を新品に交換して、電池ホルダ１４を元通りに頭部４へ押し込む。これにより、リズム発生装置１は、ボタン電池１５を新品交換されて、元のように使用できるようになる。

（電池ホルダ）
図３はボタン電池の電極に接触する一対の電極端子の説明図である。図４は一対の電極端子とボタン電池の接触状態の説明図である。図３に示すように、電池保持部材の一例である電池ホルダ１４は、ボタン電池１５を保持してマイナス電極１５ａの面に沿った方向へ移動して、図４に示すように頭部４へ収納される。図２に示すように、電池ホルダ１４は、上筐体１１と下筐体１２とを複数のネジで固定した状態で、頭部４に、ピン１２ｐによって回動可能に取り付けられている。ピン１２ｐを中心にして電池ホルダ１４を外側へ回動させると、頭部４から電池ホルダ１４を引き出すことができる。ボタン電池１５を新品交換する際には、電池ホルダ１４を頭部４の外側へ引き出してボタン電池１５を取り出して新品に交換し、電池ホルダ１４を元通りに頭部４へ押し込む。

図３に示すように、電池ホルダ１４に収容されたボタン電池１５は、電池ホルダ１４の回動に伴って矢印Ａ方向に移動して電極端子３０、４０に接触する。図４に示すように、電池ホルダ１４が頭部４に収納された状態では、電極端子（V−接片）３０は、ボタン電池１５の上面に配置されたマイナス電極１５ａに接触する。電極端子（Ｖｄｄ接片）４０は、ボタン電池１５の周面に配置されたプラス電極１５ｂに当接する。

電極端子４０は、電池を側方から付き当てれば良いため、単純な形状でコイルばねを導入できる。コイルばねは、ボタン電池１５に当接する作用点の広範な変位に対して弾性領域を確保でき（小さな荷重変化に対して大きな変位量が得られる）、降伏して塑性変形することがない。このような利点を電極端子３０にも応用することが考えられるが、電極端子３０は、ボタン電池１５のマイナス電極１５ａを摺擦してスライドするため、単純な形状では実現できない。ボタン電池１５の挿入過程でスムーズに電極端子３０が乗り上げるためには、１）緩やかな傾斜を有した斜め部３５が必要である。また、乗り上げた以降は、２）接触点として曲線部３６が必要となる。また、電池を出す時のひっかかりを防止するために、３）逆スロープを有した先端部３７が必要となる。そして、４）先端部３７、曲線部３６、斜め部３５をコイル部３２に繋げるために逆行部３３、折り返し部３４が必要となる。このようにして電極端子３０の複雑な曲げ形状が誕生した次第である。

端子部材の一例である電極端子３０は、一端側が回路基板１３に固定され、ボタン電池１５を保持した電池ホルダ１４が頭部４に収納された状態で他端側がマイナス電極１５ａに当接する。電極端子３０は、曲線断面の金属弾性線材を曲げて形成される。

コイル部３２は、回路基板１３に固定された一端側に連続してコイル状に形成される。コイル部３２は、曲線部３６にマイナス電極１５ａへ向かうばね力を付与するため、コイル部３２をねじり変形させるばね力と、曲線部３６の昇降ストロークが追加される。コイル部３２は、回路基板１３に固定された位置よりも逆行部３３側に配置されて回路基板１３面に当接して応力分担している。このため、回路基板１３に固定された根元位置に応力集中が発生せず、根本部分が曲がって永久変形することがない。

逆行部３３は、コイル部３２に連続して形成されて電池ホルダ１４が頭部４へ収納される方向の反対方向へ回路基板１３面に沿って配置される。逆行部３３の長さを調整することで、回路基板１３の任意の位置の上空で曲線部３６をマイナス電極１５ａに当接できる。逆行部３３は、その全長にわたって回路基板１３面から離間している。このため、コイル部３２のねじり変形が逆行部３３を昇降させて、曲線部３６のマイナス電極１５ａに対する加圧力を小さく保って曲線部３６の昇降ストロークを大きく確保できる。

折り返し部３４は、逆行部３３から電池ホルダ１４が頭部４へ収納される方向へ折り返すように形成されて斜め部３５に連続する。このため、逆行部３３と斜め部３５との交差角を変化させるばね力と、曲線部３６の昇降ストロークが追加される。斜め部３５は、電池ホルダ１４が頭部４へ収納される過程で前記一方の面の縁に斜めに当接する。斜め部３５は、電池ホルダ１４が頭部４へ収納される過程でボタン電池１５の端部に斜めに当接して、弾性変形を伴って乗り上げるため、電池ホルダ１４の移動に伴う曲線部３６のマイナス電極１５ａへの乗り上げが円滑で不必要な摩擦を生じない。

曲線部３６は、斜め部３５に連続して形成されて電池ホルダ１４が頭部４へ収納された状態でマイナス電極１５ａに当接する。斜め部３５が変形してマイナス電極１５ａに対する姿勢、傾きが変化しても、曲面がマイナス電極１５ａに接触するので不必要な摩擦を生じない。

コイル部３２の曲率半径０．８５ｍｍよりも折り返し部３４の曲率半径１ｍｍが大きい。このため、逆行部３３と斜め部３５との間隔が柔軟に変化して、曲線部３６に電極１５ａを傷つけるような過剰な圧力を生じない。金属弾性線材は、円形断面で直径０．３ｍｍである。０．７ｍｍ以下であるため、小さな加圧力でも大きな面圧力を発生する。小さな面圧力でも円形断面と基板面の当接領域から外側へ異物を押し出す力が大きい。

（比較例との対比）
特許文献２の図２には、ボタン電池を電池ホルダに保持して筐体から引き出し可能に構成したリズム発生装置が示される。特許文献２のリズム発生装置において、ボタン電池の上面のマイナス電極に接触する電極端子を比較例として、図３に示す実施例の電極端子３０と比較する。

特許文献２のリズム発生装置は、回路基板に一端を固定して起立させた円形断面の金属弾性線材の電極端子をボタン電池の周面のプラス電極に接触させている。一方、回路基板に一端を固定してＵ字型に曲げて成形した金属薄板の電極端子をボタン電池の上面のマイナス電極に接触させている。

実施例の電極端子３０は、曲面をボタン電池のマイナス電極１５ａに接触させるから、比較例のように平面もしくは円筒面をボタン電池のマイナス電極に接触させる場合よりも小さな加圧力で接触部の当接圧力を高めることができる。実施例の電極端子３０では、曲線部３６とマイナス電極１５ａの接触面において接触の中心から周囲へ向かって低くなる圧力分布が形成されるため、接触面の油脂や異物は外へ押し出されて接触を妨げにくい。曲面と平面とが接触する実施例の接触面には、比較例における平板同士の接触面よりも浸透圧によって水や油脂が侵入しにくい。

実施例の電極端子３０は、比較例の電極端子よりもばね定数が小さく、慣性質量も小さいため、振動や衝撃を受けた際に接触が外れにくい。実施例の電極端子３０は、比較例の電極端子よりもばねのストロークが大きいため、塑性変形しにくい。実施例の電極端子３０は、円形断面なので体積／表面積が大きく耐久性がある。

したがって、実施例のリズム発生装置１は、特許文献２のリズム発生装置よりもボタン電池の上面のマイナス電極と電極端子の接触が確実である。

（実施例の効果）
携帯用電子機器の電池及び電極端子は、汗、外気、湿気、体温、塩分等に晒されて接触不良を引き起こし易い。電極がさびていたり、電極に油がついていたりする電池は、そのような携帯用電子機器で使用すると、接触不良で電力を取り出せない場合がある。特に、 高湿度、大気汚染の環境で製造され、保管された電池を使用すると接触不良を引き起こし易い。

実施例のリズム発生装置は、このような過酷な使用環境で品質の良くないボタン電池の交換を繰り返した場合でも、電極端子３０、４０とボタン電池１５との接触圧が高く維持されて接触不良を引き起こしにくい。

電極面に電極端子を押し付ける形式の電池収納構造では、電極端子に加圧方向の大きな力が作用すると、電極端子が塑性変形してばね力が失われ、電極面に対する電極端子の接触圧が低下することがある。この場合、隙間に水分や油膜が侵入して接触不良を引き起こす場合がある。

実施例のリズム発生装置は、ボタン電池１５のマイナス電極１５ａに押されて斜め部３５を後退させるように弾性変形した弾性金属線材のばね力が曲線部３６の曲線断面をマイナス電極１５ａの電極面に押し当てる。そのため、局所的に大きな加圧力でマイナス電極１５ａと曲線部３６とが密着して電気的な接触を保つことができる。また、曲面と平面とを接触させるため、電極端子３０の摺擦に伴って界面に汚れや油脂を巻き込みにくく、高圧の接触部には水や油脂が侵入しにくい。

また、電池ホルダ１４の出し入れ、ボタン電池１５の交換を繰り返しても塑性変形が発生せず、先端部３７が同じ位置に復原する。このため、接触面の摩擦力が増大して電極端子３０の塑性変形に至ったり、接触面の加圧力が減少して接触不良に至ったりしにくい。

したがって、接触圧が高く維持されて接触不良を引き起こしにくい電池収納構造、及びリズム発生装置を提供できる。

＜その他の実施例＞
本発明は、電池の電極に曲線断面の金属弾性線材を曲げてばね性を持たせて当接させる限りにおいて、実施形態の構成の一部を別の構成で置き換えた別の実施形態でも実施可能である。

したがって、電池ホルダは、筐体から回動式に引き出す形態に限らず、スライド式に引き出す形態で実施してもよい。電池収納構造は、耳に装着するリズム装置には限らず、電池はボタン電池に限らない。したがって、本発明は、携帯電話に二次電池を収納する実施形態で実施してもよい。

１ リズム発生装置
２ 胴部
３ クリップ
４ 頭部
１１ 上筐体
１２ 下筐体
１３ 回路基板
１４ 電池ホルダ
１５ ボタン電池
２１ スタート／ストップスイッチ
２２ 音量切り替えスイッチ
２３、２４ リズム設定スイッチ
２５ 液晶表示ユニット
２６ マイコン回路
２７ 共通電極
３０、４０ 電極端子
３２ コイル部
３３ 逆行部
３４ 折り返し部
３５ 斜め部
３６ 曲線部

Claims (8)

1. 筐体と、
   一方の面に電極面を有する電池を保持して前記一方の面に沿って移動して前記筐体へ収納される電池保持部材と、
   前記電池の電力で作動する回路を有して前記筐体に付設された回路基板と、
   前記回路基板に一端側が固定され、前記筐体に収納された前記電池保持部材に保持された前記電池の前記電極面に他端側が当接する端子部材と、を備え、
   前記端子部材は、前記一端側を起点として前記一方の面に沿った所定方向から当該所定方向の反対方向へ折り返した後に前記他端側がばね力を伴って前記電極面に曲面で当接するように曲線断面の金属弾性線材を曲げて形成されることを特徴とする電池収納構造。
2. 前記端子部材は、前記電池保持部材が前記筐体へ収納される過程で前記一方の面の縁に斜めに当接する斜め部と、前記斜め部に連続して形成されて前記電池保持部材が前記筐体へ収納された状態で前記電極に当接する曲線部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電池収納構造。
3. 前記回路基板は、前記一方の面と平行に配置され、
   前記端子部材は、前記一端側に連続して形成されたコイル部と、前記コイル部に連続して前記電池保持部材が前記筐体から取り出される方向へ前記回路基板に沿って配置される逆行部と、前記逆行部から前記電池保持部材が前記筐体へ収納される方向へ折り返して前記斜め部に連続する折り返し部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の電池収納構造。
4. 前記コイル部は、前記一端側よりも前記逆行部側に配置されて前記回路基板面に当接していることを特徴とする請求項３に記載の電池収納構造。
5. 前記逆行部は、その全長にわたって前記回路基板から離間していることを特徴とする請求項３又は４に記載の電池収納構造。
6. 前記コイル部の直径よりも前記折り返し部の曲率半径が大きいことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電池収納構造。
7. 前記金属弾性線材は、円形断面で直径０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池収納構造。
8. 筐体と、
   一方の面に電極面を有する電池を保持して前記一方の面に沿って移動して前記筐体へ収納される電池保持部材と、
   リズム発生回路を有して前記筐体に付設された回路基板と、
   前記回路基板に一端側が固定され、前記筐体に収納された前記電池保持部材に保持された前記電池の前記電極面に他端側が当接する端子部材と、を備え、
   前記端子部材は、前記一端側を起点として前記一方の面に沿った所定方向から当該所定方向の反対方向へ折り返した後に前記他端側がばね力を伴って前記電極面に曲面で当接するように曲線断面の金属弾性線材を折り曲げて形成されることを特徴とするリズム発生装置。