JP5587457B2 - 電池ユニット及び電子機器システム - Google Patents

Description

本発明は、電池ユニット及び電子機器システムに関する。

二次電池を使用した電池ユニット（電池パック）はカメラ等の電子機器の電源として広く使用されている。電池ユニットと電子機器本体との電気的接続手段として、電池ユニットに設けた端子に電子機器本体に設けた板バネ状接片を板バネ力を利用して接触させるものがある。しかし、板バネ状接片は、板バネ力によって電池ユニットの端子に押圧されていても未だ移動可能な状態であるために、衝撃や振動により瞬間的に端子から分離して電気的な切断（瞬断）を招き易い。

そこで、電池ユニットと電子機器本体の電気的接続手段としてプラグ型コネクタとソケット型コネクタを使用したものが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この接続手段は、電池ユニットのソケット型コネクタに電子機器本体のプラグ型コネクタが挿入される際に電池ユニットが電子機器に対して移動する方向と、電池ユニットと電子機器本体が接続する方向が同じである。このため、電池ユニットの移動を拘束すれば電気的接続も維持される。また、プラグ型コネクタは、板バネ状の接片と異なり、電子機器内で固定されている。この結果、振動や衝撃に対して電池ユニットと電子機器との電気的接続の信頼性を安定して維持することができる。

特開２００６−１７２９６９号公報 特開２００６−０５９６８９号公報

しかしながら、特許文献１は、電池ユニットのソケット型コネクタを、電池ユニットのケースの前面から挿入方向（長手方向）に突出させると共にケースの前面の挿入方向に関して左端に配置している。このため、電子機器本体のプラグ型コネクタは必然的に電子機器の内部に入り込み、電子機器内部のスペースの利用効率を悪化させ、ひいては電子機器の小型化を阻害する。また、ソケット型コネクタが、電池ユニットのケースから突出すると電池ユニットの携帯性が悪化すると共にソケット型コネクタが破損する可能性も大きくなる。更に、ソケット型コネクタをケースの前面の端部に設けるということはケース内部に収納された電池セルの挿入方向の上部に設けることであり、後述する特許文献２と同様に電池容量が小さくなる。

特許文献２は、電池ユニットのソケット型コネクタを、電池ユニットのケースの前面から突出させていないが、ケース内部に収納された電池セルの挿入方向の上部に設けている。このため、電池ユニットの大きさが決められている場合、ソケット型コネクタの厚み分電池セルを小型にせざるを得ず、電池容量が小さくなる。

また、充電可能な電池ユニットの端子には、電子機器に電源を供給する正極端子及び負極端子以外に、電池充電時の電池ユニットの内部温度を充電器に伝達する電池温度検出端子や、電池残量を電子機器に伝達する電池残量検出端子もある。電池ユニットと電子機器との電気的接続の全てにプラグ型コネクタとソケット型コネクタを使用すると電子機器への電池ユニットの装着力及び抜去力が大きくなり、電池ユニットの着脱性が悪化する。

そこで、本発明は、電子機器本体への電源供給の信頼性を保ちつつ電池容量を犠牲にすることなく良好な電子機器本体への着脱性及び携帯性が実現可能な電池ユニットを提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての電池ユニットは、電子機器の電池室に着脱可能に収納される電池ユニットであって、起電力を発生する２つの円筒形の電池セルを収納し、前記電池ユニットが前記電池室に着脱される着脱方向に垂直な上面と前記上面と接して前記上面に直交する側面とを有するケースと、前記電池室の内部で前記着脱方向に突出するように設けられたプラグ型コネクタが電気的に接続されるソケット型コネクタと、を備え、前記ソケット型コネクタは、前記ケースの前記上面と前記側面の縁部に前記上面及び前記側面から突出しないように設けられ、前記ソケット型コネクタは、前記電池セルに接続された正極端子及び負極端子を有し、前記正極端子及び負極端子は、前記着脱方向から前記上面を透過して見た場合に、前記２つの電池セルの間で前記２つの電池セルとは重ならない領域に設けられていることを特徴とする。

本発明の別の側面としての電子機器システムは、電子機器と、当該電子機器に形成された電池室に着脱可能に収納される電池ユニットと、を有する電子機器システムであって、前記電子機器は、前記電池ユニットが前記電池室に対して着脱される着脱方向に前記電池室の内部に突出するプラグ型コネクタを備え、前記電池ユニットは、起電力を発生する２つの円筒形の電池セルを収納し、前記着脱方向に垂直な上面と前記上面と接して前記上面に直交する側面とを有するケースと、前記電池ユニットが前記電池室に収納されたときに、前記プラグ型コネクタと電気的に接続されるソケット型コネクタと、を備え、前記ソケット型コネクタは、前記電池セルに接続された正極端子及び負極端子を有し、前記正極端子及び負極端子は、前記着脱方向から前記上面を透過して見た場合に、前記２つの電池セルの間で前記２つの電池セルとは重ならない領域に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電子機器への電源供給の信頼性を保ちつつ電池容量を犠牲にすることなく良好な電子機器への着脱性及び携帯性が実現可能な電池ユニットを提供することができる。

電池ユニットが装填されるカメラの正面図である。 図１に示すカメラの底面図である。 図１に示すカメラ本体の側面図である。 図３のＡＡ断面図である。 図１に示すカメラの電池室ユニットの斜視図である 図５に示す電池室ユニットの断面図である。 図５に示すＢＢ断面図である。 図４に示す電池ユニットの斜視図である。 図８に示す電池ユニットの上面図である。 電池ユニットと電池室ユニットのコネクタが嵌合した状態の縦断面図である。 電池ユニットと電池室ユニットのコネクタが嵌合した状態の横断面図である。

図１、図２及び図３は、それぞれ本実施例の電子機器および電子機器システムの一例であるデジタルスチルカメラ（撮像装置、電子機器）の正面図、底面図及び側面図である。図４は、図１のＡＡ断面図である。

１はカメラ本体（電子機器本体）、２はカメラのグリップ部である。３は開閉する電池蓋であり、ヒンジ軸３ａにより、図１に示すように略９０°開閉自在に構成されている。グリップ２の内部には、電池室ユニット４が設けられている。

電池室ユニット４は、カメラ下方に設けられた開口部とそれに接続された電池室３０とを有する。電池室３０は、電池蓋３の開閉により、開閉される。図５と図６は、それぞれ、電池室ユニット４の斜視図と断面図である。図７は、図５に示すＢＢ断面図である。

電池室３０は、電池ユニット５０を着脱可能に収納することができる。電池室３０は、電池ガイドレール３０ａ、３０ｂ及びガイドリブ３０ｅを有する。天面には開口部３０ｃ及び３０ｄを有し、外部電源装置等のアクセサリーと電気的接続を行なうための接点部を有したフレキシブルプリント基板４０が露出している。

３１は電池ユニット５０のソケット型コネクタ７０と嵌合するプラグ型コネクタで、正極端子接片３２と負極端子接片３３とを有する。プラグ型コネクタ３１の正極端子接片３２と負極端子接片３３は電池室３０の内部にＺ方向に突出している。Ｚ方向は、後述するように、電池ユニット５０がカメラ本体１に対して着脱される着脱方向である。プラグ型コネクタ３１の正極端子接片３２と負極端子接片３３の各基端部は、電線接続圧着コネクタを有する電源ハーネス４４が半田付けされており、電源ハーネス４４は、カメラに必要な各種電圧を生成する不示図の電源基板に接続されている。プラグ型コネクタとソケット型コネクタは接続の方向が着脱方向（Ｚ方向）と同一である。

３４は電池ユニット５０の電池残量検出端子８２と接触することで電気的導通がなされる電池残量検出接片で、電池残量検出接片３４に取り付けられた不示図のフレキシブルプリント基板によって図４に示すメイン基板１１に電池残量情報が伝達される。より具体的には、電池残量検出接片３４は、電池ユニット５０の着脱方向（Ｚ方向）とは直交する方向（Ｙ方向）に電池室３０の内部に突出して板バネ機能を有する先端部３４ａを有する。先端部３４ａの板バネ力が働く方向（又は接続の方向）はＹ方向であり、着脱方向（Ｚ方向）ではない。このように、電池残量検出接片３４は板バネ機能を有する先端部３４ａが電池ユニット５０の電池残量検出端子８２に接触して電気的に接続するために、プラグ型コネクタとソケット型コネクタを利用した接続手段よりも接続力が弱い。このため、電池ユニット５０の電池室３０への着脱性を損なわない。

３５は電池ユニット５０を電池室ユニット４に装填した際、装填位置で固定するための電池ロックレバーで、回動軸３５ａを有する。回動軸３５ａは、ロックレバープレート３６と電池室ユニット４に係合し、図６の矢印方向に回動自在に構成され、ロックスプリング３７により図６に示す位置に付勢されている。なお、電池ロックレバー３５にはガイドテーパー３５ｂが設けられ、電池ユニット５０を押し込むことで電池ロックレバー３５は自動的に回避し、装填位置で再びロックスプリング３７により初期位置に戻り、電池ユニット５０を係止する。

３８は電池ユニット５０を排出するためにＺ方向下向きに電池ユニット５０に付勢力を加える排出バネである。電池ロックレバー３５を使用者が指で回動することで電池ユニット５０の係合が解除され、排出バネ３８によって電池ユニット５０が電池室３０から押し出されて取り出し可能となる。

４１は排出バネ３８及びフレキシブルプリント基板４０を固定するための押え板である。

再び、図１〜図４に戻って、５は撮影レンズからの光束をファインダーへ導くためのハーフミラーで構成された回動可能な主ミラーが取り付けられるミラーボックスである。６は前記主ミラーを駆動するためのミラー駆動ユニット、７はミラー駆動ユニット６を駆動するためのミラー駆動モーター、８はシャッターユニット、９はシャッターユニットを駆動するためのシャッター駆動モーターである。

１０はシャッターユニットの後方に配置された撮影画像を取り込むためのＣＭＯＳセンサーを用いた撮像素子である。１１は各種電気回路が実装されたメイン基板で、カメラ本体の動作を制御している基板である。１２は、例えば、ＣＦカードなどの撮影画像を記録するための記録メディアである。１３は撮影した画像や各種の撮影情報を表示する液晶モニタである。

図８は電池ユニット５０の斜視図、図９は電池ユニット５０の上面図である。電池ユニット５０はカメラ本体１に着脱可能に収納され、ケースと、ソケット型コネクタ７０と、端子部８０と、を有する。

電池ユニット５０は、図８に示すＺ方向（上向き）がカメラ本体１の電池室３０への挿入方向である。カメラ本体１の電池室３０から取り外される場合にはＺ方向下向きに移動される。このように、Ｚ方向は電池ユニット５０がカメラ本体１の電池室３０に対して着脱される着脱方向である。

ケースは、上ケース５１と下ケース５２の２つの外装部材から構成される。５３が両者の境界部であり、Ｚ方向上向きから見るとＸ方向に平行である。ケースは、着脱方向に垂直な上面５０ａと、側面５０ｂと、を有する。上面５０ａと側面５０ｂは共に平面である。図９は、上面５０ａの平面図であり、点線で電池セル５４の輪郭を透過して示している。図９に示すように、上面５０ａは上ケース５１と下ケース５２に跨るＸＹ平面である。側面５０ｂは、上面５０ａに接して上面５０ａに直交する。側面５０ｂは、図８に示すように、下ケース５２のＸＺ平面である。

下ケース５２には、電池室ユニット４に設けられた電池ガイドレール３０ａに係合する５２ａと電池ガイドレール３０ｂに係合する係合溝５２ｂが形成されている。係合溝５２ａ及び５２ｂが電池ガイドレール３０ａ及び３０ｂに係合することにより、電池室ユニット４の電池室３０に電池ユニット５０が正しい位置及び姿勢で収納されるように導かれ、収納後は電池室ユニット４内での電池ユニット５０のガタ付きが抑えられる。

電池ユニット５０は、本カメラ専用の電池ユニットであり、他の類似電池との互換性がないため、本カメラには他の類似電池が装填できないようにする必要がある。５２ｃ及び５２ｄは誤装填防止用溝であり、電池室ユニット４に誤装填防止用溝５２ｃ及び５２ｄに対応した後述するガイドリブを設けることにより本カメラにのみ装填可能となっている。５２ｅは電池ユニット５０を充電する際、充電器から脱落しないようにするための係止溝で、充電器から突出している係止爪に嵌合するように構成されている。

ケースは、それぞれが起電力を発生し、円筒形状を有する２つのリチウムイオン電池からなる充電可能な電池セル５４を内部に並列に収納する。２つの電池セル５４は、図９に示すように、Ｘ方向に並列に配置されている。電池セル５４の長手方向がＺ方向に平行な方向である。Ｙ方向はＸ方向とＺ方向に垂直な方向である。

ソケット型コネクタ７０は、カメラ本体１に電池セル５４から電源を供給し、電池セル５４に接続された正極端子接片７２及び負極端子接片７６を有する。図８に示すように、側面５０ｂにおいて、正極端子接片７２の下にはプラスマークが記載され、負極端子接片７６の下にはマイナスマークが記載されている。

ソケット型コネクタ７０は、上面５０ａと側面５０ｂの縁部に上面５０ａ及び側面５０ｂから突出しないように設けられる。ソケット型コネクタ７０が上面５０ａ及び側面５０ｂから突出しないので、携帯性の低下やソケット型コネクタ７０の損傷を防止することができる。

ソケット型コネクタ７０は、上面５０ａにおいて露出する露出部のＹ方向の長さＬ１と、側面５０ｂにおいて露出する露出部のＺ方向の長さＬ２が等しい。ソケット型コネクタ７０の上面５０ａにおける開口部（正極端子接片７２の開口部７３と負極端子接片７６の開口部７７）は、カメラ本体１のプラグ型コネクタ３１が挿入される受け口として機能する。

ソケット型コネクタ７０は、後述するように、カメラ本体１のプラグ型コネクタ３１にＺ方向に直交する方向に力を加えてプラグ型コネクタ３１と接触及び電気的に接続する。このように、本実施例は、電気的接続手段にプラグ型（雄型）コネクタとソケット型（雌型）コネクタを利用している。プラグ型コネクタとソケット型コネクタからなるコネクタ構造は衝撃や振動に対して接続力が板バネ構造のコネクタよりも強いため、カメラ本体１への電源供給の信頼性を高めている。

図９に示すように、正極端子接片７２及び負極端子接片７６は、Ｚ方向から上面５０ａを透過して見た場合に、２つの電池セル５４の間で２つの電池セル５４とは重ならない領域（図９においてハッチングされている領域Ｐ）に設けられる。領域Ｐは、ケースにおけるデッドスペースであるため、領域Ｐに正極端子接片７２及び負極端子接片７６の両方を設けてもケースの大型化、ひいてはカメラ本体１の大型化を招かない。また、Ｚ方向から見て正極端子接片７２及び負極端子接片７６を電池セル５４の上部に設ければ電池セル５４の電池容量が低下したり、カメラ本体１の大型化を招いたりするが、本実施例はかかる問題を回避している。

端子部８０は、板バネ状の切片が板バネ力により圧接されて電気的に接続可能で、電池ユニット５０の状態を検出可能にする端子を有する。具体的には、端子部８０は、電池セル５４の残量をリアルタイムにカメラ本体１に検出するための電池残量検出端子８２と、ケースの内部温度を検出するための電池温度検出端子８６と、を有する。電池温度検出端子８６は、電池充電時の電池ユニット５０の内部温度を不図示の充電器に伝達し、充電制御を行なうことで異常充電による電池ユニット５０の過度な発熱、発火、破裂などを防止する。図８に示すように、側面５０ｂにおいて、電池残量検出端子８２の下にはＣのマークが記載され、電池温度検出端子８６の下にはＴのマークが記載されている。

端子部８０は、上面５０ａと側面５０ｂの縁部に上面５０ａ及び側面５０ｂから突出しないように設けられる。端子部８０が上面５０ａ及び側面５０ｂから突出しないので、携帯性の低下や端子部８０の損傷を防止することができる。

電池残量検出端子８２及び電池温度検出端子８６は、ソケット型コネクタ７０が配置された縁部に側面５０ｂの露出部のＺ方向の長さＬ３が上面５０ａの露出部のＹ方向の長さＬ４よりも長くなるようにＬ字形状に配置されている。これにより、電池ユニット５０が電池室ユニット４に収納される際に、電池温度検出端子８６が電池ユニット５０の下ケース５２に干渉することなく直接に電池残量検出端子８２に接することができ、ゴミの発生を防ぐことができる。なお、電池温度検出端子８６は電池ユニット５０の充電の際に充電器に対して使用されるものであり、カメラ本体１と接続を行なうものではない。

電池残量検出端子８２の側面５０ｂにおける開口部８３は、カメラ本体１の電池残量検出接片３４の板バネ状の先端部３４ａが挿入される受け口として機能する。Ｌ字形状に構成された電池残量検出端子８２の主要部は側面５０ｂに平行に（Ｚ方向に平行に）延びており、Ｌ字形状に構成された電池温度検出端子８６の主要部は側面５０ｂに平行に（Ｚ方向に平行に）延びている。これにより、カメラ本体１の電池残量検出接片３４の板バネ状の先端部３４ａはＺ方向に十分広い範囲で電池残量検出端子８２の主要部と接触することができる。

本実施例は、電池温度検出端子８６をソケット型コネクタ７０と電池残量検出端子８２の間に配置しているが、これに限定するものではない。例えば、電池残量検出端子８２をソケット型コネクタ７０と電池温度検出端子８６の間に配置してもよいし、電池残量検出端子８２と電池温度検出端子８６をソケット型コネクタ７０で挟んで配置してもよい。

なお、電池ユニット５０は、電池セル５４の上面に配置された不示図の回路基板を更に有する。該回路基板には電池セル５４の電極とソケット型コネクタ７０の正極端子接片７２及び負極端子接片７６と電池残量検出端子８２と電池温度検出端子８６がそれぞれ接続されている。

電池ユニット５０を装着する際には、図１に示す電池蓋３を点線で示す位置に開口し、カメラ本体１の下方から電池ユニット５０を電池室ユニット４の電池室３０に排出バネ３８のバネ力に抗して装着し、電池蓋３を閉口する。図１０は図６のＣＣ断面図に対応する。図１１は図７のＤＤ断面図に対応する。図１０と図１１は、共に、電池室ユニット４のプラグ型コネクタ３１と電池ユニット５０のソケット型コネクタ７０が嵌合している状態を説明する図である。

図１０及び図１１において、ソケット型コネクタ７０の正極端子接片７２と負極端子接片７６は、プラグ型コネクタ３１の正極端子接片３２と負極端子接片３３と接触する半球形状の接点（接触部）７４及び７８がそれぞれ対向するように２つ有する。電池ユニット５０を電池室ユニット４へ装填しようとすると、接点７４及び７８が正極端子接片３２及び負極端子接片３３それぞれの両面を擦りながら図１０に示すＺ方向へ区間Ｄ及び区間Ｅの距離を移動する。区間Ｄ及び区間Ｅは接片クリーニング作用が働いており、接触の信頼性が向上している。電池ユニット５０とカメラ本体１との電気的接続の信頼性向上のために、プラグ型コネクタ３１に対する正極端子接片３２と負極端子接片３３の取り付け位置に段差を設けている。まず正極端子接片３２と接点７４を接触させ、ついで負極端子接片３３と接点７８を接触させる構造としている。

電池ユニット５０を取り外す際には、図１に示す電池蓋３を点線で示す位置に開口する。すると、排出バネ３８のバネ力により電池ユニット５０は電池室ユニット４の電池室３０から排出される。その後、電池蓋３を閉口する。電池残量検出接片３４の先端部３４ａと電池残量検出端子８２とは先端部３４ａのバネ力で接触しており、排出バネ３８のバネ力を高めなくても電池ユニット５０の排出は安定的に行われる。

また、ソケット型コネクタ７０と端子部８０は、上面５０ａ及び側面５０ｂから突出していないので破損するおそれがなく、電池ユニット５０の携帯性は向上している。

以上、本実施について説明したが、電子機器の形状や構成、電池ユニットの形状や構成、電池ユニット及び電池室のコネクタの形状や構成及び設置箇所などについては限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１ カメラ本体（電子機器、電子機器システム）
４ 電池室ユニット
３０ 電池室
３１ プラグ型コネクタ
３２ 正極端子接片
３３ 負極端子接片
３４ 電池残量検出接片
３４ａ 先端部
５０ 電池ユニット
５３ 電池セル
７０ ソケット型コネクタ
７２ 正極端子接片
７６ 負極端子接片
８０ 端子部
８２ 電池残量検出端子
８６ 電池温度検出端子

Claims (3)

1. 電子機器の電池室に着脱可能に収納される電池ユニットであって、
   起電力を発生する２つの円筒形の電池セルを収納し、前記電池ユニットが前記電池室に着脱される着脱方向に垂直な上面と前記上面と接して前記上面に直交する側面とを有するケースと、
   前記電池室の内部で前記着脱方向に突出するように設けられたプラグ型コネクタが電気的に接続されるソケット型コネクタと、を備え、
   前記ソケット型コネクタは、前記ケースの前記上面と前記側面の縁部に前記上面及び前記側面から突出しないように設けられ、
   前記ソケット型コネクタは、前記電池セルに接続された正極端子及び負極端子を有し、
   前記正極端子及び負極端子は、前記着脱方向から前記上面を透過して見た場合に、前記２つの電池セルの間で前記２つの電池セルとは重ならない領域に設けられていることを特徴とする電池ユニット。
2. 電子機器と、当該電子機器に形成された電池室に着脱可能に収納される電池ユニットと、を有する電子機器システムであって、
   前記電子機器は、
   前記電池ユニットが前記電池室に対して着脱される着脱方向に前記電池室の内部に突出するプラグ型コネクタを備え、
   前記電池ユニットは、
   起電力を発生する２つの円筒形の電池セルを収納し、前記着脱方向に垂直な上面と前記上面と接して前記上面に直交する側面とを有するケースと、
   前記電池ユニットが前記電池室に収納されたときに、前記プラグ型コネクタと電気的に接続されるソケット型コネクタと、を備え、
   前記ソケット型コネクタは、前記電池セルに接続された正極端子及び負極端子を有し、
   前記正極端子及び負極端子は、前記着脱方向から前記上面を透過して見た場合に、前記２つの電池セルの間で前記２つの電池セルとは重ならない領域に設けられていることを特徴とする電子機器システム。
3. 前記ソケット型コネクタの前記正極端子に接続される前記プラグ型コネクタの正極端子接片と前記ソケット型コネクタの前記負極端子に接続される前記プラグ型コネクタの負極端子接片は、前記着脱方向において段差を有するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器システム。