JP4956285B2 - 電極保護装置付き電池 - Google Patents

Description

本発明は、電極保護装置を備えた電池および該電池を有する携帯用ライトに関する。

携帯用ライト、玩具等のポータブル用品に使用される電池は、円柱型であり、中心電極と終端電極とを備える。中心電極は通常、電池の外径よりもかなり小さな径を持つピン状突起物として形成される。中心電極は通常、正極とされる。

電池の逆側には、終端電極が形成されるが、この終端電極は中心電極よりもかなり大きな径を持つ平坦で接触可能な板状に形成される。多くの場合、電池は、物理的にも電気的にも直列に配列される。即ち、第１の電池の中心電極が、第２の電池の終端電極に直接接触する。２以上の電池を用いる時には、第２の電池の中心電極が、第３の電池の終端電極に接続し、同様にして次々に接続していく。

例えば、携帯用ライトにおいて、電気回路は典型的には次のように形成される。即ち電気回路は、まず、ある電池の１つの電極、例えば先端にある電池の中心電極から始まり、導体を通してスイッチに繋がり、スイッチから電球の一方の電極につながる。電気回路は、電球のフィラメントを通り、電球の他方の電極につながる。この電球の電極は、導電体に電気的に接続しており、この導電体は携帯用ライトの外装に電気的に接続している。携帯用ライトの外装において、外装が金属である時はそれ自身が、外装がプラスチック製である等の時は外装内面に沿って伸びた導電体が、さらに別の導電体、一般的にはスプリングに電気接続している。上記別の導電体は、電池のもう一方の電極、即ち最後尾にある電池の終端電極に接続している。上記スイッチの作動により、電気回路がつながり、フィラメントに電流が流れ、その結果発光する。発光は、一般的には反射鏡によりフォーカスされて光線となる。

中型、大型電池、または充電式蓄電池は、警察官や消防士が社会安全の目的に使用する携帯用ライトに、しばしば使用されるが、これらの場合において、携帯用ライトが受ける物理的衝撃により、電池の電極が破損する恐れがある。まず、終端電極は径が比較的大きく、それ故剛性が低いため破損する恐れがある。一方、中心電極は径が小さく、それ故比較的高い圧力を受けるため破損する恐れがある。特に、中心電極のピン状突起自身の変形に加えて、ピン状突起全体が電池の中心軸に沿って陥没する変形が起こり易い。上記のような問題は、２個の電池が直列に接続した場合にも起こるが、より多数の電池により電池カラムが構成された時、例えば４ないし５個の電池から構成された場合には、さらに変形が起こり易い。なぜなら、電池個数が多くなる程、電池カラムの重量が増すからである。

従って、電極の受ける衝撃も、電池個数の増加に伴って大きくなる。外径が大きく高重量の電池を用いた時には、衝撃がさらに大きくなり、変形の可能性がさらに高まる。電極が大きく変形した場合には、最後尾にある電池の電極は、一般的にはスプリングである導電体との接触を失う恐れがあり、先端の電池の電極は電球の片方の電極に接続した導電体との接触を失う恐れがある。さらに、電池の電極同士が接触を失い、電池が縦方向に互いに分離してしまう可能性もある。こうした場合、電気回路は接続不能となり、従って電球は点灯不能となる。

本発明は、電極の保護装置を備えた電池を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、両端にそれぞれ電極を有する円筒状の電池であって、その電池の中心電極を囲繞するよう形成された環状リムと、該環状リムおよび前記中心電極により画定されたカップ形状の受け入れ部に取り付けられる弾性導電体とを備え、前記弾性導電体の一端が電池の中心電極と電気的に接続し、他端が外方に露呈され、そして電池の中心電極に向かって弾性的に圧縮可能であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電池において、前記弾性導電体が、カップ形状の受け入れ部を横断する方向へ延びるように配置されされた一枚の板バネにより形成され、前記板バネは、受け入れ部の外方に向かって延びるように湾曲されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の電池において、前記弾性導電体が、受け入れ部を横断する方向と直交する方向に延びる渦巻きバネにより形成され、該渦巻きバネの一端がより大きな直径であり、他端がより小さな直径であり、該渦巻きバネのより大きな直径の端部がカップ形状の受け入れ部の周縁に固着されることを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の電池を少なくとも２つ有する携帯用ライトであって、該携帯用ライトが、その内部に複数の電池を物理的に直列配置される筒状部品を有し、ヘッド部品とレンズと電球と反射鏡とを備えたヘッド組立物が筒状部品の一端に取り付けられることを特徴とする。

図１に示すように、複数の電池１が円柱を形成するように、直列に接続されている。この円柱は、電気装置の筐体即ち筒状部品２の中に収納される。各々の電池１は、通常は電池の正極となる中心電極３と、通常は電池の負極となる終端電極４とを備える。電極保護装置５は、隣接する電池１によって挟まれている。電極保護装置５は、また図２及び３に単独で示されている。

電極保護装置５は、スペーサー６と弾性導電体７とを備える。スペーサー６は、対向する凹部８を備えており、凹部８は、弾性導電体７を支持する。スペーサー６は、環状で、十分に広がった開口を備えており、図示されるように、携帯用ライトの筒状部品２の内面に沿うリング形状をしている。このリング状物６は電池外装１０の端部９に接触可能な径を持ち、その厚さは、標準電池における中心電極３の電池外装からの突出量よりも厚い。こうした携帯用ライトの筒状部品２は、特定の標準サイズの電池１に適合する大きさであり、リング状物６は、電池外装１０の端部９に接するように、筒状部品２中において適切に設置される。

弾性導電体７は、金属シート片を曲げ加工することにより、一体成形される。

即ち、図３に示すように、２枚の板バネが互いに一体化し、中央の領域において湾曲して隙間が空いている。この２枚の板バネは、ループ状部分によって繋がっている。

隣接する電池１の電極３と４との間の電気的導通は、弾性導電体７により付与される。弾性導電体７は、電極３及び４に押し付けられ適切な接触を保つ。

図４から６には、本発明第２の実施形態の電池用電極保護装置を示しており、装置全体に符号１１を付している。図に示すように弾性導電体１２は、渦巻きバネから成り、渦巻きバネは、円形の板をプレスし、らせん状に切り出し、それをらせん軸方向に引き伸ばして変形させることにより形成される。さらに、上記円形の板を加工して環状リム部分１３を形成する。第２の実施形態においては、スペーサー１４には、この環状リム部分１３を嵌めることができる環状の溝１５が形成されている。

図４に示す通り、スペーサー１４は、第１の実施の形態において示したように電池外装の端部９により挟み込む。中心電極３は、渦巻きバネ形状に成形された弾性導電体１２に対して、即ち渦巻きバネの最も径の小さな内周円に対して押し付けられる。一方、終端電極４は、渦巻きバネの外周円の１または２以上に対して押し付けられる。

図７は、電池１を備える携帯用ライトの断面図であり、第１の実施形態の電池用電極保護装置５が電池１の間に設置されている。電池１及び電池用電極保護装置５は、携帯用ライトの筐体１６内に配置されており、筐体１６は円筒形の筒状部品１７、キャップ１８と、ヘッド部品１９とから成る。図面の簡単のため、２個の電池のみを図示している。携帯用ライトの長さに応じて、電池１とそれに対応する数の電池用電極保護装置５とを設置する。例えば、電池１の５個については、４個の電池用電極保護装置５を挟む。

キャップ１８は、スプリング状の導電体２０を備え、最後尾の電池１の終端電極４に接続している。一方、最先端の電池１の中心電極３は、別のスプリング状導電体２１に接続している。この導電体２１は、概略図示されているスイッチ２２を介して電球２４の第１の電極２３に接続する。第１の電極２３は、電球２４のフィラメント２５に接続している。一方、フィラメント２４は電球２４のソケット２６に電気的に接続する。ソケット２６は、アルミニウム製の携帯用ライトの筐体１６に電気的に接続する。ボタン２７が押され、スイッチ２２が閉じると、電流が次のように流れる。即ち、電池１とその間にある電池用電極保護装置５を通り、最先端にある電池１の中心電極３に到達する。さらにスプリング状導電体２１、スイッチ２２、電極２３フィラメント２５、ソケット２６、携帯用ライト筐体１６、ねじ山２８、キャップ１８及びスプリング状後部導電体２０を通り、最後尾にある電池１の終端電極４に到達する。従ってスイッチ２２が閉じると、電球が発光する。電池１は電池用電極保護装置５を介して互いに電気的に接続しており、電極３と４とが直接接触していない。このため電池１は変形せず、それ故電池の電極３と４との間の電気的な接続が永続的に保たれる。

図８は、図７と同様の構造を持つ携帯用ライトの断面を示す。同一または類似の構成要素は、同一符号を付しており、それらの説明は重複を避けるため省略している。図７と図８の主な相違点は次の通りである。最先端の電池の中心電極３と接続するスプリング状の導電体２１の代わりに、実質的に非弾性の導電体３６が配置してあり、最先端に設置した電池用電極保護装置５と電気的に接続している。このことにより、電池用電極保護装置５が隣接する電池間に配置された時と同様の原理により、中心電極３が変形を起こさないことが保証され、非弾性の導電体３６と最先端にある電池１の中心電極３との間の電気的接続が保たれる。

図９は、中心電極２９と終端電極３０とが変形から保護されるように設計された電池３２を用いた、別の実施形態について示す。隣接する電池３２においては、電極２９と３０とは互いに離れているが、弾性導電体３１により隣接する電池３２間が電気的に導通する。弾性導電体３１に適合するようカップ形状となっている受け入れ部３３は、スペーサー３４によってその境界が形成されているが、スペーサー３４は中心電極２９を囲む環状リム３４として形成されている。このカップ形状の受け入れ部３３は、隣接する電池の終端電極３０によって蓋をされている。図に示すような実施形態においては、弾性導電体３１は中心電極２９に固定されている。しかし、弾性導電体３１は、受け入れ部３３に固定せずに設置し、隣接する電極２９と３０とに押し付けても良い。

図１０、１１及び１２は電池３２のみを示す。図１０に示すように、本実施の形態における弾性導電体３１は環状リム３４から突出していない。終端電極３０がカップ形状の受け入れ部３３の内に突出するからである。しかし、終端電極３０を平坦若しくは凹み形状とし、弾性導電体３１を環状リム３４よりも突出させて隣接する電池の終端電極３０に接触させても良い。また、中心電極２９と終端電極３０とを同一形状として、両方に弾性導電体３１を取りつけても良い。

図１０及び１１において明らかなように、弾性導電体３１は、実施の形態１における弾性導電体７にいくらか類似している。電池３２と類似した実施例を図１３から１６に示す。同一または類似の構成要素は、同一符号を付しており、それらの説明は重複を避けるため省略している。図９から１２に示す実施形態と、図１３から１６に示す実施形態との主な相違点は、弾性導電体３５の設計である。

この弾性導電体３５は、図４から６において示した第２の実施形態に係る弾性導電体１２に類似している。さらに、終端電極３０は図１３及び１４に示すようにカップ形状の受け入れ部の内に突出するが、弾性導電体３５は図１４に示すようにスペーサー３４よりも突出している。

図１から６に示す電池用電極保護装置に代えて、図９から１６に示したような一体成形された電池用電極保護装置と弾性導電体３１または３５とを備えた電池３２を、図７または８に示す携帯用ライトに使用することにより、電極を変形より保護しても良い。

本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の実施に当たり、多くの変更、変形、形態の変更、材料の変更が可能であり、これらは当業者の考え得るところである。全てのこうした変更実施態様は、添付の請求の範囲の記載により定められる本発明の技術的範囲に入るものであると考えられる。

隣接する電池の間に設置された、本発明第１の実施形態に係る電池用電極保護装置の断面図を示す。 本発明第１の実施形態に係る電池用電極保護装置の正面図を示す。 本発明第１の実施形態に係る電池用電極保護装置の断面図を示す。 隣接する電池の間に設置された、本発明第２の実施形態に係る電池用電極保護装置の断面図を示す。 本発明第２の実施形態に係る電池用電極保護装置の正面図を示す。 本発明第２の実施形態に係る電池用電極保護装置の断面図を示す。 上記電池用電極保護装置を備えた携帯用ライトの断面図を示す。 電池先端にさらに上記電池用電極保護装置を備えた図７類似の携帯用ライトの断面図を示す。 本発明に係る別の実施形態断面図であり、本発明に従い、電池間に弾性導電部分を設けた電池を示す。 本発明第３の実施形態に係る電池用電極保護装置の側面図を示す。 図１０に示す電池用電極保護装置の正面図を示す。 図１０に示す電池の背面図を示す。 本発明第４の実施形態の断面図であり、電池間に弾性導電部分を設けた本発明に係る別種類の電池用電極保護装置を示す。 本発明第４の実施形態における電池用電極保護装置の側面図を示す。 図１３に示す電池用電極保護装置の正面図を示す。 図１３に示す電池の背面図を示す。

符号の説明

１ 電池 ２、１７ 筒状部品
３、２９ 中心電極 ４、３０ 終端電極
５、１１ 電極保護装置 ６、１４ スペーサー
７、１２ 弾性導電体 ８ 凹部
９ （電池外装の）端部 １０ 電池外装
１３ 環状リム部分 １５ 環状の溝
１６ 筐体 １８ キャップ
１９ ヘッド部品 ２０、２１ スプリング状導電体
２２ スイッチ ２３ 電球の第１の電極
２４ 電球 ２５ フィラメント
２６ ソケット ２７ ボタン
２８ ねじ山 ３１ 弾性導電体
３２ 電池 ３３ 受け入れ部
３４ スペーサー（環状リム） ３５ 弾性導電体
３６ 非弾性の導電体

Claims (4)

1. 両端にそれぞれ中心電極と終端電極とを有する円筒状の電池であって、該電池の中心電極を囲繞するよう形成された環状リムと、該環状リムおよび前記中心電極により画定されたカップ形状の受け入れ部に取り付けられる弾性導電体とを備え、前記弾性導電体の一端が電池の中心電極と電気的に接続し、他端が外方に露呈され、そして電池の中心電極に向かって弾性的に圧縮可能であることを特徴とする電池。
2. 前記弾性導電体が、カップ形状の受け入れ部を横断する方向へ延びるように配置された一枚の板バネにより形成され、前記板バネは、受け入れ部の外方に向かって延びるように湾曲されていることを特徴とする請求項１記載の電池。
3. 前記弾性導電体が、受け入れ部を横断する方向と直交する方向に延びる渦巻きバネにより形成され、該渦巻きバネの一端がより大きな直径であり、他端がより小さな直径であり、該渦巻きバネのより大きな直径の端部がカップ形状の受け入れ部の周縁に固着されることを特徴とする請求項１記載の電池。
4. 請求項１記載の電池を少なくとも２つ有する携帯用ライトであって、該携帯用ライトが、その内部に複数の電池を物理的に直列配置させる筒状部品を有し、ヘッド部品とレンズと電球と反射鏡とを備えたヘッド組立物が筒状部品の一端に取り付けられることを特徴とする携帯用ライト。

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