JP3996031B2 - 近接スイッチ機構、及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気感応スイッチと磁石を備えた近接スイッチ機構、及び近接スイッチ機構を備えた電子機器に関し、特に、携帯端末装置、パソコン、携帯電話等に好適な近接スイッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気感応スイッチであるリードスイッチ等は駆動用磁石と組み合わせて使用される。このリードスイッチと駆動用磁石は、搭載個所の状態や使用目的等に合わせて設置されるが、リードスイッチ（接点部）に対応する駆動用磁石に近接して、磁性体（液晶パネルのフレーム等）がある場合には、ない場合に比べて、駆動距離（リードスイッチの接点がＯＮ，ＯＦＦに切り替わる瞬間のリードスイッチと駆動用磁石との距離）が短くなり、極端な場合には駆動しなくなる。そのため、近接した磁性体があるような個所では、駆動用磁石の磁力を強くするか、または、リードスイッチの感動の良いもの（より弱い磁力で感動するもの）を使用する必要がある。しかし、駆動用磁石の磁力を強くする場合には、磁石を大きくするか、ヨークを設ける方法があるが、駆動用磁石の部分の体積や質量が大きくなり、取付位置が限られてしまう。また、磁力の強い材質の磁石（希土類磁石等）を使用する方法もあるが、磁石のコストが高くなる。更に、駆動用磁石の磁力を強くすると、磁石からの漏れ磁束による周辺機器への影響を考慮した対策が必要となり、コスト高となる場合がある。
【０００３】
また、一般に使用されるリードスイッチでは、感動の良いもので、感動値の下限が１３アンペアターン程度であるため、感動の良いリードスイッチを選択するとしても限界がある。
【０００４】
（従来例１）
まず、従来の近接スイッチ機構の第１の例について、図３を参照して概説する。図示の近接スイッチ機構１１は、磁気感応スイッチとして、リードスイッチ２３を使用している。ここでは、リードスイッチ２３は細長のガラス管（絶縁容器）１３を備えており、ガラス管（絶縁容器）１３内に長手方向に沿って一対のリード片１５が封入されている。そして、リード片１５は、リード片１５の一端であるリード片接点１５ａ同士がお互いに接触する位置に配置されており、外部磁界（図示せず）の有無に応じてリード片接点１５ａ同士が互いに接触・非接触状態となる。
【０００５】
リード片１５の他端は、ガラス管１３の外部に伸びており、外部端子１７として用いられる。外部端子１７は、回路基板、つまり、プリント基板等の実装基板２１上に形成された導体パターン（図示せず）と半田付け等によって接続される。
【０００６】
また、リードスイッチ駆動用磁石２５は、長手方向の一方がＮ極、他方がＳ極に着磁され、リードスイッチ２３と対向する位置に、リードスイッチ長手方向と平行に設置される。本例では、電子機器に液晶パネルのフレーム等の磁性体２７があり、この磁性体２７に近接して近接スイッチ機構を設置せざるを得ない場合である。
【０００７】
図３（ｃ）に、より具体的な例として、折り畳み型電子機器の近接スイッチ機構の例を示す。ここでは、ヒンジ部３７を介して開閉自在に連結された下側筐体３５の端部におけるプリント基板２１上にリードスイッチ２３が設けられ、このリードスイッチ２３と対向するように上側筐体３３の端部に磁石２５が設けられている。
【０００８】
この近接スイッチ機構１１では、駆動用磁石２５の端面Ｎ極からの磁束３１が駆動用磁石２５の端面Ｓ極へと流れ込む。しかし、磁性体２７が近接しているため、多くの磁束３１が磁性体２７側に漏洩し、対向するリードスイッチ２３に磁束３１がほとんど流れないことになる。このため、リードスイッチ２３をＯＮさせることが困難となる。
【０００９】
（従来例２）
次に、従来の近接スイッチ機構の第２の例について、図４を参照して概説する。図示の近接スイッチ機構において、図３に示す近接スイッチ機構と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。このリードスイッチ４５は、ガラス管（絶縁容器）１３をケース４１内に収容すると共に、このガラス管１３とケース４１の間に充填・接着剤４３を充填されたケース型リードスイッチである。
【００１０】
このリードスイッチの外部端子１７は、回路基板、つまり、プリント基板等の実装基板２１上に形成された導体パターン（図示せず）と半田付け等によって接続される。
【００１１】
また、リードスイッチ駆動用磁石２５は、長手方向の一方がＮ極、他方がＳ極に着磁され、リードスイッチ２３と対向する位置に、リードスイッチ長手方向と平行に設置される。本例では、電子機器に液晶パネルのフレーム等の磁性体２７があり、この磁性体２７に近接して近接スイッチ機構を設置せざるを得ない場合であるが、ここでは、駆動用磁石２５と磁性体２７の間に非磁性のスペーサ板４９を設置している。
【００１２】
（従来例３）
次に、従来の近接スイッチ機構の第３の例について、図５を参照して概説する。図示の近接スイッチ機構において、図３、図４に示す近接スイッチ機構と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。このリードスイッチ４５は、ガラス管（絶縁容器）１３をケース４１内に収容すると共に、このガラス管１３とケース４１の間に充填・接着剤４３を充填されたケース型リードスイッチである。
【００１３】
このリードスイッチの外部端子１７は、回路基板、つまり、プリント基板等の実装基板２１上に形成された導体パターン（図示せず）と半田付け等によって接続される。更に、リードスイッチの近傍に補助磁石５７を配置している。
【００１４】
また、リードスイッチ駆動用磁石２５は、長手方向の一方がＮ極、他方がＳ極に着磁され、リードスイッチ４５と対向する位置に、リードスイッチ長手方向と平行に設置される。本例では、電子機器に液晶パネルのフレーム等の磁性体２７があり、この磁性体２７に近接して近接スイッチ機構を設置せざるを得ない場合である。
【００１５】
（従来例４）
更に、従来の近接スイッチ機構の第４の例として、特開平８−３１６０２４号公報の例を図６を参照して概説する。特開平８−３１６０２４号公報には、吸着用磁気回路と開閉用のリードスイッチとが開示されており、対向面の２面にＮＳ極を有するように面２極着磁された磁石６１ａ，６１ｂを対向させ、且つ、一方の磁石６１ｂの近傍にリードスイッチ２３を取り付け、折り畳み式携帯電話の本体を閉じた場合、対向する磁石６１ａ，６１ｂが吸着し、対向する磁石の対向裏面から発生する磁束３１がリードスイッチ２３へ流れ、リードスイッチ２３が駆動する構造となっている。
【００１６】
また、折り畳み式携帯電話６３，６５の本体を開いた場合、磁石６１ａ，６１ｂの磁束３１がリードスイッチ２３に漏洩しないため、リードスイッチ２３が作動しないように構成されている。
【００１７】
【参考文献】
【特許文献１】
特開平８−３１６０２４号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来例１は、近接する磁性体への漏れ磁束が多くなるため、リードスイッチのような磁気感応スイッチに達する駆動用磁石の磁束が少なくなるので、磁力の大きな磁石を使用するか、磁気感応スイッチとして、少量の磁束で動く様な感動の良好な物が選別して使われる。この場合、前述のような問題に加え、感動の良好な物を使用すると、動作が不安定になるという問題点がある。
【００１９】
従来例２では、従来例１の問題点である、駆動用磁石から近接する磁性体への磁束の漏洩を減らすために、駆動用磁石と磁性体との距離を設けるための非磁性のスペーサ板を使用している。このような非磁性のスペーサ板を使用するため、組立製造コストや部品コストが高くなり、また、組立パッケージ内のリードスイッチと駆動用磁石の設置位置関係が限定され、組立パッケージ内の取付自由度が小さくなるという問題点がある。
【００２０】
従来例３では、従来例１の問題点である、リードスイッチの感動の点を改善するために、補助磁石を使用している。このような補助磁石を使用するため、組立製造コストや部品コストが高くなり、また、組立パッケージ内のリードスイッチと駆動用磁石の設置位置関係が限定され、組立パッケージ内の取付自由度が小さくなるという問題点がある。
【００２１】
さらに、補助磁石でリードスイッチの感度が良い状態となるため、衝撃で瞬接（ＯＮ）、瞬断（ＯＦＦ）するといった動作が不安定になるという問題点は残っている。
【００２２】
従来例４の特開平８−３１６０２４号では、２個の磁石を使用し、磁束の流れを考慮している。しかしながら、２個の磁石を対向させ使用するため、組立製造コストや部品コストが高くなり、また、組立パッケージ内のリードスイッチと駆動用磁石の設置位置関係が限定され、組立パッケージ内の取付自由度が小さくなるという問題点がある。
【００２３】
本発明の目的は、磁石に近接する磁性体があるような場合でも、該磁性体への漏洩磁束が少なく、磁気感応スイッチへの有効磁束を充分に確保出来、使用可能な磁気感応スイッチの特性の幅が広く、誤動作の少ない安定した近接スイッチ機構及びそれを備えた電子機器を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、２つの独立した機構部同士の近接を検出する機能が必要な電子機器に、各機構部に磁気感応スイッチと駆動用磁石を設けた近接スイッチ機構に於いて、駆動用磁石を備える機構部が磁性体を有し、磁気感応スイッチに対向した磁石の片面に２極着磁する事により、近傍の磁性体への磁束の漏れを防止し確実に動作し、更に前記磁石の２極着磁面が近接する磁性体部より外に成る様に配置され、かつ前記磁石の着磁面に対して側面に前記磁性体が配置されていることを特徴とする近接スイッチ機構が得られる。
【００２６】
本発明によれば、前記磁気感応スイッチがリードスイッチからなることを特徴とする近接スイッチ機構が得られる。
【００２７】
本発明によれば、前記磁気感応スイッチがホールＩＣとスイッチング回路からなることを特徴とする近接スイッチ機構が得られる。
【００２８】
本発明によれば、前記磁気感応スイッチがＭＲ素子とスイッチング回路からなることを特徴とする近接スイッチ機構が得られる。
【００２９】
本発明によれば、前記機構部が、ヒンジを介して開閉する折り畳み型の電子機器に前記磁気感応スイッチと前記磁石を対向して備えることを特徴とする電子機器が得られる。
【００３０】
本発明によれば、前記機構部が、対向面に平行に移動するスライド型の電子機器に前記磁気感応スイッチと前記磁石を対向して備えることを特徴とする電子機器が得られる。
【００３１】
本発明によれば、前記機構部が、対向面に垂直に移動するセパレート型の電子機器に前記磁気感応スイッチと前記磁石を対向して備えることを特徴とする電子機器が得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態を示す説明図で、磁気感応スイッチとして、リードスイッチを使用している。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態の近接スイッチ機構７１は、絶縁容器１３と、一対のリード片１５で構成されるリードスイッチ２３と駆動用磁石６９から成る。このリードスイッチ２３は、プリント基板等の実装基板２１に実装され、外部端子１７がプリント基板２１上に形成された導体パターン（図示せず）と半田接続され、接点の開閉状態を検出する回路（図示せず）に接続されるように成っている。このリードスイッチは図４の従来例で示したようなケース入りのものであってもかまわない。
【００３５】
一方、リードスイッチ駆動用磁石６９は、リードスイッチ２３との対向面がリードスイッチ長手方向と平行に、片面２極着磁され、液晶パネル２９のフレームの様な磁性体２７の近傍に配置されている。このように、２つの独立した機構部の近接を検出するために、一方の機構部に磁気感応スイッチを配置し対向するようにもう一方の機構部に駆動用磁石を配置する。近接スイッチ機構の近傍に磁性体がある場合には、当該磁性体の在る機構部側に駆動用磁石を設ける方が効果的である。
【００３６】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、実施の形態１の近接スイッチ機構を示す斜視図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線での断面図を示している。
【００３７】
本実施の形態の近接スイッチ機構では、駆動用磁石６９が片面２極着磁されているため、図１（ａ）に示すように、近接する位置に磁性体２７がある場合でも、駆動用磁石６９より発生する磁束３１の一部は漏洩磁束として磁性体２７に漏れるが、リードスイッチ２３の動作に必要な充分な磁束を確保することが出来る。従って、本実施の形態では、駆動用磁石６９は磁性体２７の近傍、更には密着して配置することも可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
図１（ｃ）は、実施の形態２を示す斜視図で、図１（ｄ）は、図１（ｃ）に示すＡ’−Ａ’線での断面図を示している。図１（ｅ）は、実施の形態２の近接スイッチ機構を折り畳み型電子機器に組み込んだ場合を示す一部切り欠き側面図である。実施の形態２の近接スイッチ機構７３では、リードスイッチ駆動用磁石６９のリードスイッチ対向面は、近接する磁性体２７より図１（ｄ）にＴとして示されるように突出している。即ち、片面２極着磁されている駆動用磁石６９のリードスイッチ対向面を仮想的に延長した平面で空間を２分したときに、駆動用磁石６９がある側に磁性体２７が入るように駆動用磁石６９を配置する。
【００３９】
実施の形態２と実施の形態１の主要部としては、駆動用磁石６９の近接する磁性体２７に対する配置が異なるだけであるが、実施の形態２の方が実施の形態１に比べ、駆動用磁石６９より発生する磁束３１の内、磁性体２７に漏れる磁束が少なくなり、リードスイッチ２３の動作に必要な充分な磁束をより良く確保することが出来る。即ち、実施の形態２の方がより磁性体２７の影響を軽減出来る。
【００４０】
図１（ｅ）に示す折り畳み型電子機器では、上側筐体３３と下側筐体３５から成る２つの機構部の開閉による近接を検出するために、下側筐体３５にリードスイッチを設け、上側筐体に駆動用磁石６９を設けている。上側筐体３３と下側筐体３５は、ヒンジ部３７を介して開閉自在に連結されている。この場合は、リードスイッチ２３を下側筐体３５の端部のプリント基板２１上に設け、上側筐体３３端部のリードスイッチ２３と対向する位置に駆動用磁石６９を設けているが、２つの機構部の状況により、駆動磁石とリードスイッチが対向するような配置を適宜選択して実装すればよい。
【００４１】
折り畳み型電子機器の筐体を閉じた状態では、リードスイッチ２３と磁石６９とは接近しているので、リードスイッチ２３は動作状態になり、筐体を開いた時はリードスイッチ２３と磁石６９とが離れるので、リードスイッチ２３は不動作状態になり、折り畳み型電子機器の筐体の開閉動作が行われたことを示す信号を発生する。もちろん、磁石が接近したときに不動作状態になり、離れたときに動作状態となるようなリードスイッチを用いても開閉動作を示す信号を得ることが可能である。
【００４２】
（実施の形態３）
図２は、実施の形態３を示す説明図で、磁気感応スイッチとしてホールＩＣ及びＭＲ素子（Magnetic Resistor）を使用した近接スイッチ機構である。
【００４３】
実施の形態３は、磁気感応スイッチの構成をリードスイッチからホールＩＣ及びＭＲ素子に変更した以外は実施の形態１、２と略同じ構成である。同構成の部分については、図２に、図１と同じ参照番号を付して、その説明を簡略化し、構成の異なる部分について説明する。
【００４４】
実施の形態３の磁気感応スイッチ７７は、ホールＩＣ７９又は、ＭＲ素子７９とスイッチング回路８１から成る。また、この磁気感応スイッチ７７は、プリント基板２１上の導体パターン（図示せず）とそれぞれ半田付け等によって固定接続される。
【００４５】
一方、リードスイッチ駆動用磁石６９は、磁気感応スイッチ７７との対向面は片面２極着磁され、液晶パネル２９のフレームの様な磁性体２７の近傍に配置されている。
【００４６】
また、駆動用磁石６９は、実施の形態２のように近接する磁性体２７の磁気感応スイッチ対向面側より下側に突出するように配置する方が磁性体２７の影響を軽減することが出来る。
【００４７】
本実施の形態の近接スイッチ機構においても，近接する位置に磁性体２７があっても、駆動用磁石６９より発生する磁束から、磁気感応スイッチの動作に必要な磁束を確保できるので、磁気感応スイッチとしてホールＩＣ、ＭＲ素子等の場合にも実施の形態１、２と同様の効果が得られる。
【００４８】
また、本発明の近接スイッチ機構については、磁気感応スイッチであれば、ケース型リードスイッチ、樹脂モールド型リードスイッチ、基板実装型近接スイッチ、汎用実装型近接スイッチ（ハーネスタイプ）の場合にも同様の効果が得られ、応用可能である。
【００４９】
また、本発明の電子機器への適用として、折り畳み型の電子機器への実施の形態２の例のみを示したが、他の独立した機構部を持つ電子機器、スライド型、セパレート型等の場合にも、機構部が近接したときに駆動磁石と磁気感応スイッチが対向するように電子機器に近接スイッチ機構を配置することで同様の効果が得られる。
【００５０】
また、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、磁気感応スイッチの動作状態と不動作状態とに於ける、オン、オフの関係は逆であっても良い。また、磁気感応スイッチと磁石の上側筐体と下側筐体とに於ける位置関係は、逆であっても良い。また、磁気感応スイッチと磁石の位置は、図示の端部に限らず他の場所でも良い。また、磁石の極性（Ｎ極，Ｓ極）の関係は逆であっても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、磁気感応スイッチに対向して設置する駆動用磁石を片面２極着磁とするため、磁石に近接する磁性体があっても、該磁性体への漏洩磁束を少なくし、磁気感応スイッチへの有効磁束を充分に確保出来、使える磁気感応スイッチの特性の幅が増え、誤動作の無い安定した近接スイッチ機構が得られる。さらに、実装構造が簡素化出来るため、組立製造コスト及び、部品点数の削減による部品コストが安い近接スイッチ機構を提供出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の近接スイッチ機構の説明図、図１（ａ）は、実施の形態１を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線での断面図、図１（ｃ）は、実施の形態２を示す斜視図、図１（ｄ）は、図１（ｃ）に示すＡ’−Ａ’線での断面図、図１（ｅ）は、実施の形態２を適用した電子機器を示す一部切り欠き側面図。
【図２】本発明の近接スイッチ機構の説明図で実施の形態３を示す斜視図。
【図３】従来の近接スイッチ機構（従来例１）を示す説明図、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＤ−Ｄ線での断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）を組み込んだ電子機器を示す一部切り欠き側面図。
【図４】従来の近接スイッチ機構（従来例２）を示す説明図、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＦ−Ｆ線での断面図。
【図５】従来の近接スイッチ機構（従来例３）を示す説明図、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＨ−Ｈ線での断面図。
【図６】従来の折畳式携帯電話機の近接スイッチ機構（従来例４）を示す説明図、図６（ａ）は、電子機器が閉じた場合を示す説明図、図６（ｂ）は、電子機器が開いた場合を示す説明図、図６（ｃ）は、電子機器が開いた場合の磁石とリードスイッチ間の磁束を示す説明図。
【符号の説明】
１１，４７，５５，５９，７１，７３，７５ 近接スイッチ機構
１３ ガラス管（絶縁容器）
１５ リード片
１５ａ リード片接点
１５ｂ 封入部分
１７，１７ａ 外部端子
１９ 圧延外部端子
２１ プリント基板（実装基板）
２１ａ，２１ｂ 導体パターン
２３，４５ リードスイッチ（磁気感応スイッチ）
２５，６１ａ，６１ｂ，６９ 磁石
２７ 磁性体
２９ 液晶パネル
３１ 磁束
３３ 上側筐体
３５ 下側筐体
３７ ヒンジ部
４１ ケース
４３ 充填・接着剤
４９ スペーサ板
５７ 補助磁石
６３，６５ 折り畳み式携帯電話
７７ 磁気感応スイッチ
７９ ホールＩＣ又はＭＲ素子
８１ スイッチング回路

Claims (8)

1. 一方の機構部に磁石を備え、もう一方の機構部に前記磁石に対向するように磁気感応スイッチを備え、前記磁石と前記磁気感応スイッチとの近接により、複数の独立した機構部の近接を検出する近接スイッチ機構に於いて、前記磁石の磁気感応スイッチとの対向面を片面２極着磁とし、前記磁石を備える機構部が磁性体を有し、前記磁石の着磁面を含む仮想的な平面で空間を２分した場合に、前記磁性体が前記磁石を含む側で、かつ前記磁石の着磁面に対して側面に配置されていることを特徴とする近接スイッチ機構。
2. 前記磁石が、近接した場合の前記感応スイッチの長手方向と平行に着磁されていることを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ機構。
3. 前記磁気感応スイッチがリードスイッチからなることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の近接スイッチ機構。
4. 前記磁気感応スイッチがホールＩＣとスイッチング回路からなることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の近接スイッチ機構。
5. 前記磁気感応スイッチがＭＲ素子とスイッチング回路からなることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の近接スイッチ機構。
6. 前記機構部がヒンジを介して開閉する折り畳み型の電子機器に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の近接スイッチ機構を備えたことを特徴とする電子機器。
7. 前記機構部が前記対向面に平行に移動するスライド型の電子機器に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の近接スイッチ機構を備えたことを特徴とする電子機器。
8. 前記機構部が前記対向面に垂直に移動するセパレート型の電子機器に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の近接スイッチ機構を備えたことを特徴とする電子機器。

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