JP2016071293A - 防水ケース - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器を必要に応じて充電でき、軽量な防水ケースを提供する。
【解決手段】 水密性を有し、内部に電子機器を収納すると共に、電源用接続部を備える電子機器収納部と、電子機器収納部と物理的に結合され、電源用接続部と電気的に接続されるマグネシウム電池と、マグネシウム電池に対して給水を行うために開閉自在とされた給水口とを備える防水ケースである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スマートホン、タブレット、デジタルカメラ等の携帯型電子機器の防水ケースに関する。

スマートホン等のタッチパネルを有する携帯型電子機器の防水ケースとして、防水ケースに収納した状態でも、タッチパネルを操作可能とするものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−１５６３３６号公報

この種の防水ケースは、防水のために水密のケース内に携帯機器を収納するものであり、例えばケース内の携帯機器の電池が消耗した場合、ケースから携帯機器を取り出して別の場所で充電を行う必要があった。さらに、防水ケース内にリチウムイオン二次電池等が内蔵されたモバイルバッテリを収納しておき、必要に応じて充電することも考えられる。しかしながら、モバイルバッテリは、重量が重く、防水ケース内に収納することは、操作性を低下させ、現実的ではない。しかも、重量が重い携帯機器が入った防水ケースを水中に落とした場合には、沈んでしまい、携帯機器およびモバイルバッテリの両方を紛失するおそれがある。

したがって、本発明の目的は、これらの問題点を解決することができる防水ケースを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、水密性を有し、内部に電子機器を収納すると共に、電源用接続部を備える電子機器収納部と、
電子機器収納部と物理的に結合され、電源用接続部と電気的に接続されるマグネシウム電池と、
マグネシウム電池に対して給水を行うために開閉自在とされた給水口とを備える防水ケースである。

少なくとも一つの実施形態によれば、防水ケースに電子機器を収納したままで充電することができる。充電前の状態では、マグネシウム電池の容器内が空洞であるので、軽量とでき、しかも、浮力が生じ、水中に落としても沈むことがない。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明の実施の形態中に記載されたいずれかの効果であっても良い。

本発明による防水ケースの一実施の形態の分解斜視図である。 本発明による防水ケースの変形例の説明に用いる略線図である。 本発明による防水ケースに使用できるマグネシウム電池の一例の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
本発明の説明は、以下の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．一実施の形態の変形例＞
＜３．マグネシウム電池の一例＞
＜４．変形例＞

＜１．一実施の形態＞
本発明の一実施の形態は、図１に示すように、電子機器例えばスマートフォン１を収納する凹部２を有する下ケース３と、凹部２を覆う上ケース４と、下ケース３内に収納されるマグネシウム電池５と、下ケース３の底を覆う底板６とを有する。上ケース４は、下ケース３に嵌合、ネジ止め等によって取り付けられる。同様に、底板６が下ケース３に嵌合、ネジ止め等によって取り付けられる。

電子機器としては、スマートフォンに限らず、タブレット等であっても良い。スマートフォン１は、上面側にタッチパネル７を有し、側面の一部に電源用接続部としてのポート９が設けられている。ポート９を介して供給される直流電源によって内蔵されているリチウムイオン二次電池が充電可能とされている。

下ケース３の凹部２は、かかるスマートフォン１が収納できる開口を有している。凹部２の深さは、スマートフォン１の厚みよりやや小とされている。下ケース３には、収納されたスマートフォン１のポート９と接続され、電源を供給するためのプラグ１０が設けられている。プラグ１０およびその接続コードを収納する空間を形成するために、隔壁１１ｂが形成されている。

さらに、下ケース３には、充電時に、マグネシウム電池５に対して電解液例えば水を給水するための給水口１２が形成されている。給水口１２は、栓１３によって閉塞されている。給水口１２は、好ましくは、２カ所以上形成されている。給水口１２の形成位置は、図示以外に可能である。下ケース３には、図示しないが、マグネシウム電池の出力電圧が供給され、スマートフォン１を充電するのに適した電源を形成するための回路部が収納されている。

下ケース３の上部の周縁にシール部１４が形成され、上ケース４の下部の周縁にシール部１５が形成され、下ケース３上に上ケース４をかぶせた状態では、シール部１４および１５によって凹部２が水密性を有するものとされる。さらに、下ケース３の下部の周縁にシール部１６が形成され、底板６の上部の周縁にシール部１７が形成され、下ケース３を底板６で覆った状態では、シール部１６および１７によって電池収納部が水密性を有するものとされる。シール部１４〜１７の具体的構成としては、従来のものを使用できる。例えば一方が溝で他方が突起で係合する構成、ゴム材が被着され、密着状態を別のピンチ部材で保持する構成等を使用できる。

上ケース４には、ストラップ、リード等の係合穴４ａが形成されている。上ケース４は、フレーム１８とフレーム１８の中央の開口を覆う透明部材１９とを有する。透明部材１９は、スマートフォン１のタッチパネル７の全体を見ることができる大きさとされている。スマートフォン１が凹部２内に収納された状態で、タッチパネル７と透明部材１９との間隔は、極めて小例えば１mm以下とされる。したがって、透明部材１９の上からタッチパネル７を操作することが可能とされている。

透明部材１９は、タッチパネル７に表示された情報を透視可能な透明な合成樹脂例えばポリカーボネート系樹脂等で成型される。フレーム１８、下ケース３および底板６は、透明な合成樹脂で成型される。下ケース３およびマグネシウム電池５のケースが透明とされていることによって、給水時に水位を外部から容易に確認することができる。

＜２．一実施の形態の変形例＞
図１の構成では、下ケース３がマグネシウム電池５の収納部を兼用している。しかしながら、図２Ａに示すように、厚みの薄い下ケース２１を使用し、下ケース２１と別に電池収納ケース２２を設けても良い。この場合、使用済みマグネシウム電池の交換を可能とするために、下ケース２１に対して電池収納ケース２２が着脱自在の構成とされることが望ましい。

さらに、図２Ｂに示すように、厚みの薄い下ケース２１を使用し、下ケース２１に対してマグネシウム電池５を直接取り付けるようにしても良い。この場合、使用済みマグネシウム電池の交換を可能とするために、下ケース２１に対してマグネシウム電池５が着脱自在の構成とされることが望ましい。

＜３．マグネシウム電池の一例＞
本発明の一実施の形態によるマグネシウム電池について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは電池の構成例の概略を示す断面図である。なお、図３Ａは電解液が供給される前の状態を示し、図３Ｂは電解液が供給された後の状態を示す。

図３Ａ、図３Ｂに示すように、マグネシウム電池５は、負極３１と、外装部３３とを備える。外装部３３の少なくとも一部は、正極集電体３２により構成されている。電池部を反応させて外部に電力を供給する際には、図３Ａの状態に対して、ユーザにより外装部３３の内部の空間に電解液３５が供給され、図３Ｂに示すように負極３１の少なくとも一部が電解液３５に浸された状態とされる。

マグネシウム電池５は、空気中の酸素を正極活物質（電子を受け取る物質）とし、マグネシウムを負極活物質（電子を放出する物質）とする。負極のマグネシウムは、電子を放出してマグネシウムイオンとなって電解液中に溶出する。一方、正極では、酸素と水が電子を受け取って水酸化物イオンとなる。電池全体で見ると、マグネシウム、酸素、および水から水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が生成することで両極間に起電力が発生する。正極および負極でのそれぞれの反応式は、以下の通りとなる。

正極：Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−
負極：２Ｍｇ→２Ｍｇ２＋＋４ｅ−
全体：２Ｍｇ＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ →２Ｍｇ（ＯＨ）２↓

（負極）
負極３１は、負極材（負極活物質）としてマグネシウム（Ｍｇ）またはマグネシウム合金を含んでいる。マグネシウム合金は、例えばマグネシウムを主成分とする合金、すなわちマグネシウムを５０重量％以上含有する合金である。マグネシウム合金としては、例えば、マグネシウムと、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素とを含むものが挙げられ、これらのうちでも特にマグネシウムとカルシウムとを含むもの、またはマグネシウムとカルシウムとアルミニウムとを含むものが好ましい。負極３１の自己放電を抑制できるとともに、長期間に渡って安定的に電流を流すことができるからである。マグネシウム合金の具体例としては、Ｍｇ−Ｃａ系、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系などの合金が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。

負極３１は、例えば、円柱状の棒である。負極３１が、ナノポーラス構造またはメソポーラス構造などの多孔質構造を有していてもよい。必要に応じて、酸化還元電位が負極材よりも貴な金属を含む導体層を負極３１の表面にさらに設けるようにしてもよい。これにより、電流集中や望ましくない位置における負極反応の進行を抑制し、負極材の脱落や欠損を抑制することができる。導体層は、例えば、負極３１の表面のうちの少なくとも正極集電体３２に対向しない領域に設けられる。酸化還元電位が負極材よりも貴な金属としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、水銀（Ｈｇ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）などが挙げられる。負極３１は、外装部３３に対して出し入れが可能とされている。負極３１を外装部３３から出すことによって電解液３５に接触しない状態として反応を停止することができる。

（正極集電体）
正極集電体３２は、空気電極とも称される部材であり、正極材（正極活物質）としての空気中の酸素に電子を供給する役割を有している。正極集電体３２の材料は、導電性を有する材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、活性炭、炭素繊維、カーボンフェルトなどの炭素質材料、鉄、銅などの金属材料などを用いることができる。正極集電体３２の材料としては、空気中の酸素との接触面積が大きく集電効率に優れているという観点から、炭素粉末を用いることが特に好ましい。

正極集電体３２上に多孔質シートを積層した構成としてもよい。この場合、多孔質シート側が外装部３３の外周面側となるように、それらは配置される。また、正極集電体３２上に多孔質シート、網状支持体を順次積層した構成としてもよい。この場合、網状支持体が外装部３３の外周面側となるように、それらは配置される。

（電解液）
電解液３５は、負極３１で発生したマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）を溶出させるとともに、酸素と反応する水（Ｈ２Ｏ）を正極集電体３２に供給する役割を有している。電解液３５としては、酸性、アルカリ性、あるいは中性の水溶液を用いることができる。例えば、水、塩化ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、および過炭酸ナトリウム水溶液からなる群から選ばれる少なくとも１つを用いることができる。また、フッ化物の水溶液、ハロゲンを含む水溶液、多価カルボン酸の水溶液などを用いることもできる。

（外装部）
外装部３３は、電解液３５および負極３１を収容するための中空状の空間を有している。外装部３３の全体形状としては、例えば立方体とされている。外装部３３の少なくとも一部が、正極集電体３２により構成されている。外装部３３としては、透明な合成樹脂が使用される。外装部３３は、周壁と、その下端を閉鎖する底面部と、その上端を閉鎖する蓋部とを備える。周壁の一部は、正極集電体３２により構成されている。周壁の外周は、大気に開放された状態となっている。

外装部３３の底面部の内側の面には、負極受け部として負極ソケット３４が設けられている。負極ソケット３４は、円柱状の負極３１の一端が収容される浅い収容空間３４ａを有する。負極３１の上端面には、負極端子３６が設けられている。外装部３３の周壁には、電解液３５を外装部３３内に供給するための給水口１２が設けられている。なお、上述したマグネシウム電池５は、本発明に使用できる電池の一例であり、他の構造のマグネシウム電池を使用することができる。

本発明によれば、防水性能を有するので、ケース内にスマートフォン等の携帯機器を収納してプール、海等に持ち出すことができる。マグネシウム電池５に給水されていない状態では、軽量のため携帯が楽となる。これと共に、マグネシウム電池５が起動されていない状態では、内部が空間のために浮力が発生し、誤って水中にケースを落としても、水中に沈むことを防止することができる。さらに、使用中に電源がなくなった場合には、栓１３を開けてマグネシウム電池５から電力を発生することができ、ケース内のスマートフォン１を充電することができる。すなわち、ケースから取り出さないで充電を行うことができる。

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。例えば給水口としては、穴を栓で開閉する構成以外に、回転またはスライドする蓋で給水口を開閉しても良い。また、電子機器としては、スマートフォン、タブレットのような偏平な形状に限らず、デジタルカメラのような形状のものを使用しても良い。

１・・・スマートフォン
２・・・凹部
３，２１・・・下ケース
４・・・上ケース
５・・・マグネシウム電池
６・・・底板
７・・・タッチパネル
１２・・・給水口
１４〜１７・・・シール部
１９・・・透明部材
２２・・・電池収納ケース

Claims (6)

1. 水密性を有し、内部に電子機器を収納すると共に、電源用接続部を備える電子機器収納部と、
   前記電子機器収納部と物理的に結合され、前記電源用接続部と電気的に接続されるマグネシウム電池と、
   前記マグネシウム電池に対して給水を行うために開閉自在とされた給水口とを備える防水ケース。
2. 前記マグネシウム電池の出力に接続される電圧安定化回路を含む回路部を有する請求項１に記載の防水ケース。
3. 前記電子機器収納部は、前記電子機器を収納する凹部を有する下ケースと、前記凹部を覆う上ケースとからなり、
   前記凹部の下側に前記マグネシウム電池の収納部が設けられる請求項１に記載の防水ケース。
4. 前記電子機器収納部は、前記電子機器を収納する凹部を有する下ケースと、前記凹部を覆う上ケースとからなり、
   前記下ケースと別に前記マグネシウム電池の電池収納ケースが設けられる請求項１に記載の防水ケース。
5. 前記下ケースに対して前記電池収納ケースが着脱自在とされる請求項４に記載の防水ケース。
6. 前記電子機器収納部は、前記電子機器を収納する凹部を有する下ケースと、前記凹部を覆う上ケースとからなり、
   前記下ケースに対して前記マグネシウム電池が直接取り付けられる請求項１に記載の防水ケース。

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