JP4911381B2 - コネクタ装置、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、防水対応のコネクタ装置と、そのコネクタ装置を備える電子機器に関する。

コネクタの各ピン毎に防水シール部を設けた防水コネクタを用い、外部デバイスのピンコネクタをソケットに装着する際、各ピンを独立して防水する構造の技術（特許文献１参照）が存在する。
また、コネクタの結合を電気的、磁気的、機械的に検出する技術（例えば特許文献２参照）もある。
実開平６−８６２７７号公報 特開２００２−３４３５０２号公報

特許文献１では、完全に装着されている状態では各ピンに対する短絡（ショート）と防水とを図れるが、ソケット部にピンコネクタが完全に装着される前の状態、即ち、各ピンが独立した空間内で接続される前の状態にあって、そのソケット部と全体が水中につかるような状況があった場合に、そのソケット側各接点端子が水を介して導通して各端子間で短絡を起こしてしまう問題を起こす可能性がある。
また、特許文献２では、各ピンに対する水滴付着時での対処などはなされていないため、コネクタ結合を検出して電気的接続をした段階で、端子間に存在する水を介して端子間での短絡を起こして回路を破壊してしまう可能性があった。
即ち、従来の技術にあっては、水中でのコネクタ接続に対処できるものでもなかった。

本発明の課題は、水中でのコネクタ接続に対処できるようにすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、外部デバイスの装着で電気的接続を行うソケット部を備えた電子機器であって、当該電子機器内部の電気回路と前記ソケット部内の複数の接点端子との電気的接続の有無を切り替える内部接続スイッチと、ユーザ操作可能なマニュアルスイッチと、前記ソケット部への前記外部デバイス装着の有無を検出する検出手段と、を備え、前記マニュアルスイッチに対するスイッチ操作があった際に、前記検出手段での検出結果を判別し、前記外部デバイス有りと判別された場合に、前記内部接続スイッチをオンにして前記ソケット部内の各接点端子を当該電子機器内部の電気回路と電気的接続するコネクタ装置を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコネクタ装置であって、前記検出手段で外部デバイス接続状態から非接続状態への変化を検出した際に、前記内部接続スイッチをオフすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のコネクタ装置を備える電子機器を特徴とする。

本発明によれば、水中などの特殊環境下で、実際はコネクタ接続していないのにコネクタ結合と検出してしまうこと等による問題を回避でき、またコネクタ結合の有無検出のための無用な電流消費を回避できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明を適用した電子機器の一実施形態の構成として携帯電話と外部デバイスを示したもので、１は防水筐体、２は操作部、３は表示部、４はソケット部、５は外部デバイスである。

図示例において、携帯電話は、防水筐体１の一表面に操作部２及び表示部３を備える一体型のもので、下筐体１１及び上筐体１２をネジ止め及び防水結合して構成される防水筐体１の一側面にソケット部４を備えている。また、外部デバイス５は、防水筐体１のソケット部４にコネクタ接続される、例えばＵＳＢ通信用等のプラグである（以下、実施形態では、プラグ５と呼ぶ）。

図２はソケット部４及びプラグ５のコネクタ嵌合前を断面で示すもので、１３は回路基板、１４はＦＰＣ、１５は磁気検出センサ（検出手段）、４１は雄ピンコネクタ（接点端子）、４２は筒状部、４３は嵌合金具、４４は固定ネジ、５１は雌ピンコネクタ（接点端子）、５２は筒状部、５３は嵌合金具、５４はプラグカバー、５５は磁石である。

図示のように、ソケット部４には、接点端子として複数（図示では四本）の雄ピンコネクタ４１が並んで備えられ、各雄ピンコネクタ４１の周囲に防水シール面をなす筒状部４２がそれぞれ形成されている。図示例では、五個の筒状部４２が並び、その一端側で雄ピンコネクタ４１が無い筒状部４２の奥方には、防水筐体１内の電気回路を搭載した回路基板１３に接続されたＦＰＣ１４に搭載した検出手段としての磁気検出センサ１５が配置されている。そして、五個の筒状部４２を囲む嵌合金具４３が固定ネジ４４で防水筐体１内に固定されている。

また、プラグ５には、接点端子として複数（図示では四本）の雌ピンコネクタ５１が並んで備えられ、各雌ピンコネクタ５１の周囲に防水シール面をなす筒状部５２がそれぞれ形成されている。図示例では、五個の筒状部５２が並び、これら五個の筒状部５２を囲む嵌合金具５３にプラグカバー５４を一体成形することで、外部との水密構造が保たれている。そして、一端側の筒状部５２内に磁石５５が取り付けられている。

図３はコネクタ嵌合状態を示したもので、図示のように、ソケット部４の嵌合金具４３の外周に、プラグ５の嵌合金具５３が嵌合するとともに、雄ピンコネクタ４１が雌ピンコネクタ５１に挿入して接続され、さらに、その周囲に独立の筒状部４２の内周に筒状部５２が嵌合する。以上のコネクタ嵌合状態は、嵌合金具４３・５３のフリクションによりロック状態に保たれる。そして、接続状態の雄ピンコネクタ４１及び雌ピンコネクタ５１の各組において、筒状部４２及び筒状部５２の嵌合状態により独立した防水シール状態が得られる。

以上において、回路基板１３に搭載された電気回路には、図示しないが、当該電気回路とソケット部４内の雄ピンコネクタ４１との電気的接続の有無を切り替える内部接続スイッチが含まれるとともに、次に説明する制御回路が含まれている。

すなわち、制御回路により、磁石５５を磁気検出センサ１５が検出することで外部デバイスであるプラグ５が有ることを検出した場合、内部接続スイッチをオンにして回路基板１３に搭載された電気回路とソケット部４内の雄ピンコネクタ４１とが電気的接続される。
また、制御回路は、プラグ５が無いと検出されると、内部接続スイッチをオフする。従って、プラグ５が接続されていない外部デバイス非装着状態での無駄な電力消費を回避できる。

以上、実施形態の防水コネクタ装置によれば、ソケット部４内の各雄ピンコネクタ４１に対する装置内部回路との電気的接続を、嵌合された筒状部４２・５２により各雄ピンコネクタ４１が独立した空間で外部デバイスのプラグ５の雌ピンコネクタ５１と接続されたことを検出した場合にのみ行うようにしたので、外部デバイス結合時はソケット部４内の各雄ピンコネクタ４１が空間的に独立した状態で接続状態にある。
従って、その独立した空間内に水が存在したとしても、すなわち、装着時に各雄ピンコネクタ４１に水が付着（例えば大量に付着）した状態にあったとしても、電気的接続後にプラグ５とソケット部４との結合により電気が流れる場合も、その電気が他の接点端子と短絡（ショート）することを防止できる。

なお、検出手段について、実施形態１では、磁気的検出方式としたが、他に電気的検出方式やメカ的検出方式であっても良い。

（実施形態２）
図４は実施形態２として携帯電話と外部デバイスを示したもので、前述した実施形態１と同様、１は防水筐体、２は操作部、３は表示部、４はソケット部、５はプラグであって、６はマニュアルスイッチである。

図５は防水筐体１を分解して示したもので、図６はソケット部４及びプラグ５のコネクタ嵌合前を断面で示すものである。これら図５及び図６において、前述した実施形態１と同様、１３は回路基板、１４はＦＰＣ、４１は雄ピンコネクタ、４２は筒状部、４３は嵌合金具、４４は固定ネジ、５１は雌ピンコネクタ、５２は筒状部、５３は嵌合金具、５４はプラグカバーであって、新たに、１６はＦＰＣコネクタ、６１は押しボタン、６２はプッシュスイッチである。
すなわち、実施形態２では、コネクタ嵌合の検出手段が無く、押しボタン６１とプッシュスイッチ６２からなるマニュアルスイッチ６を設けている。

図示のように、ソケット部４には、四本の雄ピンコネクタ４１が並んで備えられ、各雄ピンコネクタ４１の周囲に筒状部４２がそれぞれ形成されて、その四個の筒状部４２を囲む嵌合金具４３が固定ネジ４４で防水筐体１内に固定されている。
なお、図５に示したように、下筐体１１にソケット部４及びＦＰＣ１４に相当する穴が設けられ、回路基板１３に搭載されたＦＰＣコネクタ１６にＦＰＣ１４を挿入して接続する。

また、プラグ５には、四本の雌ピンコネクタ５１が並んで備えられ、各雌ピンコネクタ５１の周囲に筒状部５２がそれぞれ形成されて、その四個の筒状部５２を囲む嵌合金具５３にプラグカバー５４を一体成形して外部との水密構造が保たれている。

そして、防水筐体１の一側面にソケット部４と並んでマニュアルスイッチ６が備えられている。このマニュアルスイッチ６は、防水筐体１の一側面でソケット部４と並ぶ位置において、下筐体１１に設けられた穴に防水シールして組み付けた押しボタン６１と、回路基板１３に搭載したプッシュスイッチ６２とから構成されている。
なお、図７はコネクタ嵌合状態を示したものである。

以上、実施形態２の構成によっても、前述した実施形態１と同様の作用効果が得られる。

次に、図８はソケット部４内の各雄ピンコネクタ４１を防水筐体１内部の電気回路と電気的接続する処理の一例を示すフローチャートで、この処理は制御回路によりなされる。具体的には、外部デバイスであるプラグ５の有無確認を、マニュアルスイッチ６のオン（信号立ち上がり）にて検出信号を発生し、デバイス回路からの応答確認後に通信を開始する。なお、コネクタ接続無しの状況でマニュアルスイッチ６がオンされ続けた場合のために、スイッチ信号の立ち下がりを使用し、立ち下がり信号が発生しなければデバイス回路を再度確認しに行かないものとする。

すなわち、図８のフローチャートに従い、ステップＳ１でマニュアルスイッチ６がオンされると、続くステップＳ２で回路有無検出信号が発生され、続くステップＳ３で回路有無が判別される。
ステップＳ３において、回路無しの場合は、ステップＳ４に進んで立ち下がり信号の有無が判別され、立ち下がり信号有りであれば、ステップＳ１からの処理に戻り、立ち下がり信号無しであれば、ステップＳ４の処理を継続する。
また、ステップＳ３において、回路有りの場合は、ステップＳ５に進んでＵＳＢ通信が開始される。その後、ステップＳ６で信号回路無しが出力されると、続くステップＳ７で電源回路が切断されて処理を終了する。

このように、外部デバイスの接続有無検出を、ユーザによるマニュアルスイッチ操作時にのみ行うようにしたので、水中などの特殊環境下で、実際はコネクタ接続していないのにコネクタ結合と検出してしまうこと等による問題を回避でき、またコネクタ結合の有無検出のための無用な電流消費を回避できる。

（実施形態３）
他の実施形態として、前述した実施形態１において、さらに、前述した実施形態２のようなマニュアルスイッチ６を設け、そのマニュアルスイッチ６に対するスイッチ操作があった際に、検出手段１５による検出を行うようにしても良い。

なお、以上の実施形態においては、携帯電話としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電卓、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ、ノートパソコン、ウェアラブルパソコン等の携帯端末装置や充電器などの電子機器であっても良い。
また、コネクタについて、実施形態では、雌ピンコネクタに雄ピンコネクタが挿入されるナイフ・フォークタイプとしたが、ベローズタイプのコネクタであっても良い。
さらに、コネクタの嵌合ロック方法についても、実施形態では、フリクションロックタイプとしたが、別構造のロック機構を設けても良い。
また、マニュアルスイッチについて、実施形態では、別部品の押しボタンとプッシュスイッチから構成したが、押しボタンは筐体との一体成形でも良く、プッシュスイッチはドームスイッチ等でも良く、プッシュ方式に限らず他のタッチ方式のスイッチ等であっても良い。
さらに、外部デバイスの種類等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した電子機器の一実施形態の構成を示すもので、携帯電話と外部デバイスを示した分解斜視図である。 図１のコネクタ嵌合前を示す要部断面図である。 図１のコネクタ嵌合状態を示した要部断面図である。 実施形態２を示すもので、携帯電話と外部デバイスを示した分解斜視図である。 図４の携帯電話を構成する防水筐体の分解斜視図である。 図４のコネクタ嵌合前を示す要部断面図である。 図４のコネクタ嵌合状態を示した要部断面図である。 ソケット部内の各接点端子を電子機器内部の電気回路と電気的接続する処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 防水筐体
１５ 検出手段
４ ソケット部
４１ 雄ピンコネクタ（接点端子）
４２ 筒状部
４３ 嵌合金具
５ 外部デバイス
５１ 雌ピンコネクタ（接点端子）
５２ 筒状部
５３ 嵌合金具
５５ 磁石
６ マニュアルスイッチ

Claims (3)

1. 外部デバイスの装着で電気的接続を行うソケット部を備えた電子機器であって、
   当該電子機器内部の電気回路と前記ソケット部内の複数の接点端子との電気的接続の有無を切り替える内部接続スイッチと、
   ユーザ操作可能なマニュアルスイッチと、
   前記ソケット部への前記外部デバイス装着の有無を検出する検出手段と、を備え、
   前記マニュアルスイッチに対するスイッチ操作があった際に、前記検出手段での検出結果を判別し、前記外部デバイス有りと判別された場合に、前記内部接続スイッチをオンにして前記ソケット部内の各接点端子を当該電子機器内部の電気回路と電気的接続することを特徴とするコネクタ装置。
2. 前記検出手段で外部デバイス接続状態から非接続状態への変化を検出した際に、前記内部接続スイッチをオフすることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ装置。
3. 請求項１または２に記載のコネクタ装置を備えることを特徴とする電子機器。

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