JP6477070B2 - 防爆構造及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、防爆構造及び電子機器に関するものである。

近年携帯電話機をはじめ、各種の電子機器について小型化・薄型化・多機能化が進んでいる。
このような電子機器には消費電流の大きいデバイスも搭載されることから、なるべく電池容量の大きな電池を搭載したいとの要請があるが、機器全体も小さく、用途によっては形状も限定されてしまうことから、薄くて狭い空間に電池を組み込まざるを得ない場合も多い。
このため、こうした機器には、小型で大容量の電池として、例えばリチウムイオン電池等が採用されているものがある（例えば、特許文献１参照）。特にラミネート型のパックタイプのリチウムイオン電池は、他のタイプの電池と比べても堆積エネルギー密度が高く、小型の機器にも組み込みやすい。

しかし、リチウムイオン電池は過充電や高温環境下の放置等により電池内部にガスが発生する場合がある。
通常過充電等には、サーミスタやヒューズ等の保護回路を設けることで対応しており、電池内部でのガスの発生を抑えている。
ただ、万が一この保護回路が機能しなかった場合や想定外の高温環境下に放置された場合等にガスが発生する可能性を考慮すると、そのような場合でも機器が破裂しないように発生したガスを安全に機器の外に逃がす構造をとることが求められる。

この点、密閉性・防水性が要求されない機器であれば、機器ケースの気密性がそれほど高くない。このため、特段対策を講じなくても、電池から漏れたガスは機器ケースの隙間から自然に外に放出されてしまい、問題を生じない。

特開２０１４−１７３９２１号公報

しかしながら、防水製品等のように、機器ケースの気密性が高いものについては、電池からガスが発生した際にガスがケース外に逃げる隙間がないため、機器が破裂しないように何らかの防爆構造を設ける必要がある。
具体的な防爆構造としては、例えば、電池からガスが漏れた場合にそのガスが一旦機器内で充満して、ある程度内部に圧力がかかると防爆構造部分からガスが外部に放出される構造が考えられる。

しかし、このような構成では、ガスが発生した際、ガスが外部に放出されるまでの間電子機器の内部に圧力がかかってしまう。このため、圧力に弱いデバイスがケース内部に収容されている場合には破損してしまうおそれがある。
また、デバイスの破損を防止するためには、デバイスがガスによる内圧上昇の影響を受けないようにデバイスと電池との間を遮蔽する必要があるが、そのための部材等を配置することで電子機器全体が大型化・重量化してしまうという問題もある。

本発明の課題は、電池から漏れたガスによる機器の破裂や機器内部のデバイスの破損を避けることのできる防爆構造及び電子機器を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の防爆構造は、
電子機器内に設けられた防爆構造において、
開口部を有するユニットケースと、
前記ユニットケースの前記開口部を閉塞する保護膜と、
前記ユニットケース内であって前記保護膜の内側に配置され、突出状態において前記保護膜を突き破ることが可能な突起部を備える可動部材と、
前記電子機器内に設けられた電池の内部にガスが発生した際に前記突起部が前記突出状態となるまで前記可動部材を押圧する押圧部材と、
を有することを特徴としている。

本発明によれば、電池から漏れたガスによる機器の破裂や機器内部のデバイスの破損を避けることができる。

（ａ）は、本実施形態における電子機器を表側から見た斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態における電子機器を裏側から見た斜視図である。 図１（ａ）のII-IIに沿う電子機器の断面図である。 （ａ）は、表ケースに表示パネルユニットを取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の表ケースに基板を取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は、（ｂ）の表ケースに電池を取り付けた状態を示す斜視図である。 （ａ）は、本実施形態における電池を表側から見た斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態における電池を裏側から見た斜視図である。 （ａ）は、平常時の電池の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一点鎖線部分の拡大図であり、（ｃ）は、異常時の電池の側面図であり、（ｄ）は、（ｃ）の一点鎖線部分の拡大図である。 （ａ）は、本実施形態における防爆ユニットを下側から見た斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態における防爆ユニットを上側から見た斜視図である。 本実施形態における防爆ユニットの分解斜視図である。 本実施形態における防爆ユニットの断面斜視図である。 （ａ）は、本実施形態におけるユニットケースを下側から見た斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態におけるユニットケースを下側から見た平面図である。 （ａ）は、本実施形態における可動部材を下側から見た斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態における可動部材を下側から見た平面図である。 （ａ）から（ｄ）は、電気機器における防爆構造が設けられた部分の拡大断面図である。 （ａ）は、電子機器の一変形例を表側から見た斜視図であり、（ｂ）は、電子機器の一変形例を裏側から見た斜視図である。 図１２（ｂ）のXIII-XIIIに沿う電子機器の断面図である。 （ａ）は、表ケースに表示パネルユニットを取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の表ケースに電池及び基板を取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は、（ｂ）の裏ケースに防爆ユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る防爆構造及び電子機器の実施形態の一例を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
なお、本実施形態において、電子機器１００は、携帯電話機等の端末装置であるが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限定されず、高気密の機器ケースの内部に電池を備える電子機器であれば広く本発明を適用可能である。

図１（ａ）は、防爆構造を備える電子機器の表面側の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す電子機器の裏面側の斜視図である。また、図２は、図１のII-II線に沿う断面図であり、図３（ａ）から図３（ｃ）は、表ケース１１を裏面側（機器ケース１の内側）から見た斜視図である。なお、図３（ａ）から図３（ｃ）では、表ケース１１への各部材の組み付け状態を組み付け順にしたがって示している。

図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２に示すように、電子機器１００は、電子機器１００の表面側に配置される表ケース１１と電子機器１００の裏面側に配置される裏ケース１２とを備えた機器ケース１を備えている。
図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、表ケース１１の裏面側には、外周に沿って図示しない溝が設けられており、この溝内には防水性及び機器ケース１内の気密性を確保するためのＯリング１３が配置されている。
図１（ｂ）に示すように、表ケース１１と裏ケース１２とはこのＯリング１３を介してネジ１７によって固定されている。これにより、機器ケース１は、内部の気密性を保った状態で一体化される。

図１（ａ）に示すように、表ケース１１の中央部近傍には、表示パネルユニット２及び表示カバー１５ａを備える表示部１５が設けられている。表示カバー１５ａは、表示パネルユニット２をカバーするように表ケース１１に嵌め込まれている。表示カバー１５ａは、例えば透明な補強ガラス等で形成されている。
また、表ケース１１の下端部近傍には、機器ケース１の内部から外部に貫通する孔部１６ａが形成された放出プレート１６が嵌め込まれ、固定されている。孔部１６ａは、機器ケース１の内部で発生したガスを外部に放出するためのものである。
なお、孔部１６ａは、放出プレート１６に設けられている場合に限定されず、機器ケース１自体に貫通孔が形成されていてもよい。
図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、表ケース１１の裏面側であって放出プレート１６（放出プレート１６の孔部１６ａ）が設けられている部分に対応する位置には、後述する防爆ユニット５が収容されるユニット収容部１１１及び防爆ユニット５を固定するためのユニット固定部１１２が設けられている。防爆ユニット５がこのユニット収容部１１１に収容された際には、放出プレート１６の孔部１６ａに対応する位置に防爆ユニット５のユニットケース５１の開口部５１５が配置されるようになっている。

図２に示すように、本実施形態の機器ケース１の内部には、表面側から順に、表示パネルユニット２、主基板３、電池４が積層されている。
すなわち、図２及び図３（ａ）に示すように、表ケース１１に配置された表示カバー１５ａの裏面側に対応する位置には、表示パネルユニット２が配置されている。
表示パネルユニット２は、例えば有機ＥＬディスプレイ（organic electroluminescence display）や液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）等の表示手段である。本実施形態では、各種操作を行うためのタッチパネルが一体的に形成されていてもよい。

また、図３（ｂ）に示すように、表ケース１１の裏面側であって、表示パネルユニット２の背面側には、各種電子部品３１が搭載された主基板３が配置されている。
表ケース１１の裏面には、ネジ固定部１１３が形成されており、主基板３には、このネジ固定部１１３に対応する位置にネジ孔３２が形成されている。
また、主基板３の一端であって、表ケース１１のユニット収容部１１１及びユニット固定部１１２に対応する位置には切欠き部３３が設けられている。ユニット収容部１１１に防爆ユニット５が収容された際には、防爆ユニット５がこの切欠き部３３から露出するようになっている。

さらに、図３（ｃ）に示すように、表ケース１１の裏面側であって、主基板３の上には電池４が配置されている。
電池４は、例えばラミネート型のパックタイプのリチウムイオン電池である。
このようなパックタイプのリチウムイオン電池は薄型であるため、表示パネルユニット２及び主基板３とともに電池４を積層した場合でも、機器ケース１内のわずかなスペースに配置することができ、機器全体が厚くならない。
また、パックタイプのリチウムイオン電池は薄型でも大容量とすることができるため、複数の電子部品を備える多機能の電子機器１００に搭載された場合でも、十分な電力を確保することができる。

電池４の外周端部には数か所（本実施形態では前記ネジ固定部１１３に対応して４か所）に電池押さえ６が配置されている。
主基板３及び電池４は、図２及び図３（ｃ）に示すように積層した状態において、この電池押さえ６をネジ固定部１１３にネジ１８でネジ止めすることにより、表ケース１１に共締め固定される。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しつつ、本実施形態の電池４について、詳説する。
図４（ａ）は、本実施形態における電池を表面側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、電池を裏面側から見た斜視図である。
電池４は、前述のようにラミネート型のパックタイプのリチウムイオン電池であり、図示しない発電要素を外装フィルム４１によって覆ったものである。外装フィルム４１は、外周端部が例えば熱融着等の手法によりシールされており、これにより、発電要素が外装フィルム４１の内部に密封された状態となっている。
なお、電池４の形状や発電要素を密封する手法等は特に限定されず、ラミネート型のパックタイプの電池における一般的なものを適用することができる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、電池４の一端部からは、＋極及び−極の電極部４２が外装フィルム４１の外側に露出している。
また、電池４における外装フィルム４１の外側であって電極部４２の先端部が配置されている側には、図示しない異常温度検知用のサーミスタやヒューズ等の保護回路が搭載された保護回路基板４３が配置されている。
この保護回路基板４３は、主基板３と電気的に接続されている。
この保護回路基板４３と主基板３とが接続されることにより、主基板３側の制御にしたがって電池４の充放電が行われる。

電池４の一端側（本実施形態では、電極部４２及び保護回路基板４３が設けられている側とは反対側）には、膨出部４４が設けられている。
膨出部４４は、外装フィルム４１の一部に一体的に形成された蛇腹状のガス溜り袋であり、電池４から発生したガスが外装フィルム４１内に充満すると、外装フィルム４１内の圧力によって膨出部４４が、対向して配置される防爆ユニット５に向けて膨張して突出しようとするように設定されている。膨出部４４は、電子機器１００内に設けられた電池４の内部にガスが発生した際に、後述する突起部が突出状態となるまで可動部材を押圧する押圧部材である。膨出部４４は被膜が薄く、外装フィルム４１内の圧力によって外装フィルム４１よりも高く突出する構造になっている。

図５（ａ）及び図５（ｃ）は、電池４の側面図であり、図５（ｂ）及び図５（ｄ）は、図５（ａ）及び図５（ｃ）において一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、電池４の内部の発電要素からガスが発生していない正常時においては、外装フィルム４１内の圧力が低く、膨出部４４は、蛇腹状の袋が畳まれて萎んだ状態となっている。
これに対して、何らかの原因により電池４の内部の発電要素からガスが発生した異常時には、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、ガスが電池４の両面（すなわち外装フィルム４１の内側）に充満して電池４全体が膨らむとともに、膨出部４４内にガスが充填されていく。膨出部４４は、ガスが内部に充填されることによって電池４の厚み方向（図５（ａ）から図５（ｄ）及び図２における縦方向）に膨出する。
後述するように、膨出部４４はこのように電池４の厚み方向に膨出した際、防爆ユニット５のユニットケース５１内に進入するようになっている。

なお、電池４の内部から発生するガスは、電池容積の１００倍以上の量となることもあるため、ガスが発生し続けると電池４の外装フィルム４１のシール部分が剥がれてガスが電池４の外に放出される。
このガスの成分は、主としてＣＯ２等であるので化学的に人体に著しい悪影響を及ぼすものではない。ただ、本発明のような構造でない場合、小型の電子機器のように機器ケース内の空間が狭いと、ガスが大量に発生すると機器ケース内の内圧が上昇し、膨張した電池が接触することで内部の電子部品や表示パネルユニット等を圧迫し、損傷するおそれがあり、ひいては機器ケースの破損に伴い、人体に物理的な怪我を負わせる恐れが生じる。
このため、本実施形態の電子機器１００には、発生したガスを機器ケース１の外部に逃がすための放出路を確保する防爆ユニット５が設けれている。

防爆ユニット５は、図３（ｂ）等に示すように、ユニット収容部１１１に収容されている。本実施形態では、防爆ユニット５と電池４に設けられている膨出部４４とによって、電池４を内蔵する電子機器において、電池４から発生したガスによる電子機器１００の破裂、破損を防止する防爆構造をなしている。
以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）から図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照しつつ、本実施形態における防爆ユニット５について詳説する。

図６（ａ）は、防爆ユニット５を機器への取付状態における下側（図２における下側）から見た斜視図であり、図６（ｂ）は、防爆ユニット５を機器への取付状態における上側（図２における上側）から見た斜視図である。
また、図７は、図６（ａ）に示す防爆ユニット５の分解斜視図であり、図８は、図６（ａ）に示す防爆ユニット５の断面斜視図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）から図８に示すように、防爆ユニット５は、ユニットケース５１、Ｏリング５２、保護膜５３、可動部材５４、付勢部材５５、可動部材押さえ５６を備えている。

図９（ａ）は、ユニットケース５１を機器への取付状態における下側（図２における下側）から見た斜視図であり、図９（ｂ）は、ユニットケース５１を機器への取付状態における上側（図２におけ上下側）から見た平面図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、ユニットケース５１は、上下に開口する筒状部５１１と、筒状部５１１における機器への取付状態における下側（図２における下側）に外向きに設けられたフランジ部５１２とを有している。
フランジ部５１２の一端には、ネジ１９で防爆ユニット５をユニット固定部１１２にネジ止めするためのネジ孔５１３が形成されている。
また、筒状部５１１の上部の開口部分には、内向きに上部フランジ部５１４が設けられており、筒状部５１１の上部の開口部５１５の内径は、筒状部５１１の内部の径、及び後述する可動部材５４の台座部５４２の外径よりも小さくなっている。

ユニットケース５１の筒状部５１１の内側面には、後述する可動部材５４のガイド溝５４３と嵌り合って可動部材５４をガイドするガイド突部５１６が筒状部５１１の延在方向（図２における上下方向）に沿って形成されている。同様にガイド溝５４３が筒状部５１１の延在方向に沿って形成されている。
本実施形態では、筒状部５１１内に互いに対向する位置に２本のガイド突部５１６が配置されている。なお、ガイド突部５１６を設ける位置や数等は特に限定されない。
ユニットケース５１の内側面であってこのガイド突部５１６の突出している部分の先端が刃形状の開放部５１７が筒状部５１１の内側に向けて突出するように設けられている。
開放部５１７は、突起部５４１が突出して保護膜５３を突き破る状態となるまで膨出部４４が可動部材５４を押圧した後に、突起部５４１の突出に伴い膨出部４４に接することで膨出部４４の少なくとも一部を破るものであり、ガイド突部５１６に沿って設けられている。換言すれば、突起部５４１が保護膜５３に達する前に開放部５１７が膨出部４４に接することがないように設定されている。
開放部５１７は、突起部５４１が突出状態となった後で膨出部４４の少なくとも一部にガスを放出する切れ目又は穴を開けて、膨出部４４の膨張を止め、ガスを放出させることができるものであればよく、開放部５１７の形状や、設けられる範囲等は特に限定されない。

ユニットケース５１の筒状部５１１の外側面には、溝部５１８が設けられており、溝部には、Ｏリング５２が嵌め込まれている。
ユニットケース５１は、Ｏリング５２を介してユニット収容部１１１に収容されることにより、表ケース１１との間で気密性が保たれるようになっている。

保護膜５３は、ユニットケース５１の上部の開口部５１５を閉塞し、外部から機器ケース１内への水や塵の進入を防止するものである。
保護膜５３は、例えば、樹脂等で形成された防水性の膜であり、筒状部５１１の上部フランジ部５１４に接着固定等により取り付けられている。なお、保護膜５３を形成する材料や、ユニットケース５１への取付手法等は特に限定されない。

可動部材５４は、先端側が鋭利な形状となっている突起部５４１と、この突起部５４１の基端側に設けられたほぼ円盤状の台座部５４２とを備えている。
可動部材５４は、ユニットケース５１の筒状部５１１内であって保護膜５３の内側に、突起部５４１の先端側が保護膜５３に対向するように配置されている。
台座部５４２の外径は、筒状部５１１の内径よりもわずかに小さく、筒状部５１１の上部の開口部５１５の内径よりは大きく形成されており、可動部材５４は、筒状部５１１の内部を筒状部５１１の延在方向（図２における上下方向）に沿って移動可能であるとともに、開口部５１５よりも外側には飛び出さないようになっている。
また、台座部５４２の外周であって、筒状部５１１内に設けられている２つのガイド突部５１６に対応する位置には、このガイド突部５１６と嵌り合うガイド溝５４３がそれぞれ形成されており、可動部材５４は、ガイド溝５４３がガイド突部５１６に沿ってスライドすることで筒状部５１１内において傾いたりがたついたりせずに円滑にほぼ垂直に移動することができる。
さらに、台座部５４２には、ガスを通す貫通孔５４５が複数設けられている。本実施形態では、図６（ａ）及び図７に示すように、４つの貫通孔５４５が形成されている。

電池４からガスが発生した際には、ガスによる内圧で機器ケース１が破損するよりも前に、膨張した電池４の膨出部４４がユニットケース５１の筒状部５１１内に進入し可動部材５４を台座部５４２の側から保護膜５３に向かって押し上げ、突起部５４１の先端部が保護膜５３に突き当たる。
可動部材５４は、さらに膨出部４４によって押圧されることにより突起部５４１の先端部が保護膜５３を突き破って保護膜５３の上方の空間と下方の空間を連通させる突出状態となる。

ユニットケース５１の上部フランジ部５１４の内側面（図２における下側の面）と可動部材５４の台座部５４２の上側面（図２における上側の面）との間には、可動部材５４を保護膜５３から離間する方向に付勢する付勢部材５５が配置されている。
付勢部材５５は、例えば図７等に示すようなコイルバネである。付勢部材５５の下端は台座部５４２に接しており、付勢部材５５の上端は上部フランジ部５１４の下面に接している。なお、可動部材５４を保護膜５３から離間する方向に付勢することのできる弾性部材等であれば、付勢部材５５はバネに限定される必要はない。
ガスが入ることで膨張した膨出部４４の押圧力によって可動部材５４が筒状部５１１内で上昇すると、付勢部材５５は、可動部材５４の台座部５４２によって押し縮められる。また開放部５１７により破れたために膨出部４４からガスが抜けて膨出部４４による押圧状態が解消されたときは、付勢部材５５はバネ性によって元の状態まで復帰する。これにより、可動部材５４は、突起部５４１が保護膜５３よりも内側に収まる初期位置まで押し戻される。

ユニットケース５１の下側のフランジ部５１２の下側（図２における下側）には、可動部材押さえ５６が配置される。
可動部材押さえ５６におけるユニットケース５１の筒状部５１１に対応する位置には筒状部５１１の内径及び可能部材５４の台座部５４２の外径よりも小さい内径を有する孔部５６１が形成されている。
また、可動部材押さえ５６におけるフランジ部５１２のネジ孔５１３に対応する位置には、ネジ孔５１３とほぼ重なり合うネジ孔５６２が形成されている。
防爆ユニット５は、フランジ部５１２のネジ孔５１３と可動部材押さえ５６のネジ孔５６２の位置を合せ、ユニットケース５１のフランジ部５１２に可動部材押さえ５６を重ね合わせた状態で、ネジ孔５１３及びネジ孔５６２にネジ１９を挿通させて、ユニット固定部１１２にネジ止めすることにより、表ケース１１に固定される。

次に、図１１等を参照しつつ、本実施形態における防爆構造及びこれを備える電子機器の作用を説明する。
防爆ユニット５を組み立てる際は、ユニットケース５１の上側の上部フランジ部５１４に開口部５１５を閉塞するように保護膜５３を取り付け、ユニットケース５１の内部であって保護膜５３の内側に、付勢部材５５を配置する。
そして、ユニットケース５１の内側面に形成されているガイド突部５１６と台座部５４２に形成されているガイド溝５４３とが嵌り合うように位置を合せるとともに、突起部５４１の先端が保護膜５３と対向する向きで可動部材５４をユニットケース５１の内部に収容する。
さらに、ユニットケース５１の下側のフランジ部５１２に可動部材押さえ５６を重ね合わせる。

電子機器１００にこの防爆ユニット５を含む防爆構造を組み込む際は、表示パネルユニット２を主基板３と電気的に接続した上で、機器ケース１の表ケース１１の裏面側の所定位置に、表示パネルユニット２及び主基板３を重畳配置する（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。
そして、防爆ユニット５のユニットケース５１の溝部にＯリング５２を嵌め込んだ上で、筒状部５１１を、放出プレート１６の孔部１６ａに対応する位置に設けられているユニット収容部１１１に収容する。そして、ネジ孔５１３及びネジ孔５６２にネジ１９を挿通させ、防爆ユニット５をユニット固定部１１２にネジ止めする。これにより、防爆ユニット５が表ケース１１に固定される。

さらに、電池４の保護回路基板４３を主基板３と電気的に接続した上で、電池４を表ケース１１の裏面側に、主基板３に重畳するようにして配置する。このとき、電池４の膨出部４４が、防爆ユニット５に対応する位置にくるように位置を調整する。
そして、電池４の上から電池押さえ６を配置し、この電池押さえ６をネジ固定部１１３にネジ止めすることにより、主基板３及び電池４を表ケース１１に共締め固定する。
最後に、表ケース１１の裏面側に裏ケースを重ね合わせ、ネジ１７によりネジ止め固定する。
これにより、防爆構造を備える電子機器１００の組み立てが完了する。

図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、図２に示す電子機器１００における防爆構造の組み込み部分を拡大した要部断面図である。
図１１（ａ）は、電池４からガスが発生していない平常時の状態を示している。
この場合には、電池４の膨出部４４が全く膨張していない状態であり、防爆ユニット５内の可動部材５４は、付勢部材５５によって保護膜５３から離間する方向（図１１（ａ）において下方向）に付勢されている。

これに対して、図１１（ｂ）から図１１（ｄ）は、何らかの異常により電池４内部にガスが発生した異常時の状態を示している。
電池４内部にガスが発生し始めると、電池４の変形可能な領域（すなわち、外装フィルム４１の間）にガスが回り込み始める。本実施形態のように電池４を機器ケース１内に組み込んだ場合には、電池４は主基板３と裏ケース１２との間に挟まれており、外装フィルム４１が膨らむことのできる隙間は裏ケース１２の側にしかない。このため、ガスは裏ケース１２側と、膨出部４４内に充満していく。
電池４の膨出部４４にガスが溜まることで膨出部４４は徐々に膨張し、これに伴い、図１１（ｂ）に示すように、膨出部４４は防爆ユニット５の筒状部５１１内に進入する。そして、膨出部４４は、付勢部材５５の付勢力に抗して徐々に可動部材５４を保護膜５３の方に押圧していき、やがて可動部材５４の突出部の先端が保護膜５３に突き当たる。
そして、さらにガスが大量に発生してくると、膨出部４４がさらに大きく膨張して可動部材５４を押圧し、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、突起部５４１が保護膜５３を突き破る突出状態となるまで可動部材５４を押し上げる。
突起部５４１が保護膜５３を突き破ると、機器ケース１の気密性が破られ、機器ケース１の内部と外部との間に気体の流れる隙間が生じる。

可動部材５４の突起部５４１が突出状態となるまで膨出部４４が膨張すると、図１１（ｄ）に示すように、膨出部４４の端部がユニットケース５１の筒状部５１１の内側面に配置されたガイド突部５１６に設けられている開放部５１７に接触する。
膨出部４４は薄いフィルム状の部材で形成されているため、開放部５１７に接触すると、孔が開いたり、切れ目ができることによりその部分から裂ける。これにより、膨出部４４内部に溜まったガス及び膨出部４４に連通している外装フィルム内に溜まっているガスが放出される。
放出されたガスは、可動部材５４の台座部５４２に形成されている貫通孔５４５から上方（図１１（ｄ）において上方）に抜け、突起部５４１によって突き破られることで形成された保護膜５３の孔や裂け目を通り、さらに機器ケース１の放出プレート１６に形成された孔部１６ａを通って電子機器１００の外部に放出される。

また、膨出部４４はガスの放出によって萎むため、可動部材５４を押圧する力が失われ、可動部材５４は、再び付勢部材５５によって保護膜５３から離間する方向（図１１（ｄ）において下方向）に付勢されて初期位置に戻る。これにより、突起部５４１が防爆ユニット５の外に飛び出したり、放出プレート１６に突き当たってこれを破損すること等が防止される。

リチウムイオン電池等の電池４は、一般的な使用の下においては、電池寿命まで繰り返し充放電を行った場合でも、多少膨らむ程度であって、機器ケース１内の空間で許容できる程度の膨張である。
また、電池４の内部で電極部４２の短絡が生じたり、過充電、過放電が生じることについては、保護回路基板４３或いは主基板３側において異常を検知できるため、通常は回避することが可能であり、電池４が多少膨らむ程度で済む場合が多い。
しかし、例えば主基板３及び保護回路基板４３が正常に機能しなかった場合のようなレアケースや、８０度以上のような高温環境化で長時間放置されてしまった場合には、電池４の内部で大量のガスが発生することがある。
この場合ガスは、数十分程度でも電池容積の数倍程度発生してしまうことがあるため、ユーザが気がつかないうちに電池４の外装フィルム４１のシール部分が剥がれ、ガスが電池４内部から機器ケース１の内部に流れ出て、機器ケース１内部にガスが充満してしまう場合がある。
このような場合に、そのまま更にガスが発生し続けると、機器ケース１の一部が破損し機器ケース１外にガスが放出される。
この時、破損した部品はかなりの勢いで散乱するために、周囲の人が怪我をしたり、周りにある他の機器を破損してしまうおそれがある。

このため、通常は機器ケース部分に防爆構造を設けて、ある程度の内部圧力がかかったときにはガスが抜ける構造を採用する。
しかし、この方式では機器ケース内部に、例えばフィルムタイプの有機ＥＬのような圧力に弱いデバイスが搭載されていた場合には、過度の圧迫を受けることで破損してしまうおそれがあり、こうしたデバイスが破損すると、機器自体が不良品となってしまう。
これを避けるために、電池と他のデバイスとを隔離して、電池からガスが発生した際の影響がデバイス側に及ぶのを防止することも考えられる。しかし、この場合デバイスを電池から隔離するための場所が必要となり、機器自体が大型化してしまう。
電池をガスの圧力に耐えるようなケースに入れることも考えられるが、電池から発生するガスの圧力は１ＭＰａ以上となることも想定されるため、この圧力に耐えるケースとするためには非常に厚い金属ケース等が必要となる。したがってこの場合でも機器自体の大型化、重量化が避けられない。

この点、本実施形態では、電池４からガスが発生した際には、まず機器ケースの気密をとっている保護膜５３を破って機器ケース１にガスが逃げる隙間を確保し、その後電池４の内部からガスを放出させて、機器ケース１に生じた隙間から逃がす仕組みとなっている。
このため、電子機器１００自体の小型化・薄型化を維持したままで、電池４からガスが発生した場合でも機器内部のデバイスや電子部品を保護することができる。
なお、ガスの発生をセンサ等で検知して機器ケース１の一部が電気的に開閉するようなことも考えられるが、電池４に異常が生じている場合にセンサ等を制御する回路が正常に動作するとは限らない。
また、ガスの発生を検知するセンサや、機器ケース１を電気的に開閉させる回路機構を組み込むことは、それ自体電子機器の大型化、重量化、装置の複雑化につながる。
このため、電池４から発生するガスによって機器ケース１が破損する恐れがある前に、電池４による電力を利用することなく自動的にガスを外部に逃がすことが、機器ケース１内部の部品を守るデバイスとして好ましい。

以上のように、本実施形態によれば、保護膜５３によって開口部５１５が閉塞されたユニットケース５１内に、平常時には付勢部材によって保護膜５３から離間する方向に付勢されるとともに、電池４内部にガスが発生した際には当該ガスによって膨出した膨出部４４によって保護膜５３の方に押圧される可動部材５４を配置し、可動部材５４の突起部５４１が突出状態となるまで膨出部４４によって押圧されると、突起部５４１が保護膜５３を突き破ることで電池４内部に充満したガスを機器ケース１の外部に放出させるようになっている。
このように、電池４から発生したガス自体を利用して、機器ケース１の気密性を破ることによりガスの逃げ道を確保するので、簡易な構造によって電子機器１００の内部の各種デバイスや電子部品を破損から守ることができる。
また、本実施形態の防爆構造は、防爆ユニット５と電池４自体に設けられている膨出部４４でなしており、電池４からガスが発生した場合でも機器ケース１自体や内部の電子部品等には変形や破損を生じない。このため、電池４からガスが発生した場合には、機器ケース１を開けて、防爆ユニット５及び電池４を交換するだけで機器ケース１を再び通常通りの使用をすることができる。
また、本実施形態では、ガスが内部に充填されることによって膨出部４４が膨出したとき、突起部５４１が保護膜５３を破る突出状態となるまで可動部材を押圧した後は、開放部５１７によって膨出部４４を破ることで内部に充填されたガスを抜く。このように、ガスを抜くための構造も防爆ユニット５内に簡易な機械的構造として備わっているため、何ら制御機構等を備える必要がなく、簡易かつ安価に防爆構造を実現することができる。
また、上記の防爆構造により、膨出部４４がガスにより膨張し続けるのを防ぐことができるため、可動部材を押圧しすぎて機器内部の部品等に影響を及ぼすのを防止することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ガスを放出させる孔部１６ａが設けられた放出プレート１６が装置の表ケース１１側にある場合を例示したが、孔部１６ａが設けられるのは電子機器１００の表面側に限定されない。
例えば、図１２（ａ）に示すように、電子機器１００の表面側のほぼ全体に広く表示部１５が設けられている場合等には、図１２（ｂ）に示すように、電子機器の裏面側にガスを放出させる孔部１６ａが設けられた放出プレート１６を設けてもよい。
この場合には、図１３及び図１４（ａ）から図１４（ｃ）に示すように、表ケース１１に表示パネルユニット２、電池４、主基板３の順に積層する。そして裏ケース１２側に防爆ユニット５を収容するユニット収容部１１１を設ける。
なお、主基板３には、ユニット収容部１１１に対応する位置に切欠きを設け、電池４は、膨出部４４が裏ケース１２のユニット収容部１１１に収容されている防爆ユニット５に対向する位置にくるように配置する。

このような構造とした場合には、電池４からガスが発生した場合には、膨出部４４が裏面側に向かって膨出し、防爆ユニット５の可動部材５４を押圧して保護膜５３を破ることで機器ケース１の裏面側からガスを放出させることができる。
このため、電子機器１００の表面側にはガスを放出するための孔部１６ａ等が現れず、デザイン的に優れるとともに、機器ケース１の縁部分近くまで広く表示部１５を設けることができ、各種表示が見やすく、操作もしやすい電子機器１００を実現することができる。

また、ガスを放出させる位置は、機器ケース１の表面側や裏面側に限定されない。
例えば、ガスを放出させる孔部１６ａを機器ケース１の側部に設けるとともに、機器ケース１内のこれに対応する位置に防爆ユニット５を配置することにより、電池４からガスが発生した際には機器ケース１の側部からガスを放出させる構造としてもよい。この場合には、外から見えにくい場所に孔部１６ａを配置することができ、電子機器１００の外観が向上する。

また、本実施形態では、電池４がパックタイプのリチウムイオン電池である場合を例示したが、電池４はこれに限定されない。リチウムイオン電池以外のパックタイプの電池であってもよいし、缶タイプの電池であってもよい。

また、本実施形態では、電子機器１００が表示パネルユニット２を備えるものである場合を例示したが、電子機器１００はこれに限定されない。
電子機器１００が内部にガスを発生させるおそれのある電池４と圧力の上昇によって破損しやすいような電子部品３１等とを備えている場合には、本発明の防爆構造を適用することで電子部品３１の破損等を回避する効果を得ることができる。

また、本実施形態では、膨出部４４が、電池４の外装フィルム４１の一部に形成された蛇腹状のガス溜り部であり、電池４からガスが発生した際にはこの膨出部４４にガスによる膨張が集中し、これにより防爆ユニット５の可動部材５４を押圧する場合を例示したが、膨出部はこのように膨張が一か所に集中するようなガス溜り部である場合に限られない。
例えば、電池４の外装フィルム４１全体を膨出部とし、外装フィルム４１全体が膨張することで防爆ユニット５の可動部材５４を押圧してもよい。

また、本実施形態では、可動部材５４を保護膜５３から離間させる方向に付勢する付勢部材５５を設ける場合を例示したが、付勢部材５５を設けず、膨出部４４の膨出及び収縮の動作のみによって可動部材５４を保護膜５３に対して接離させてもよい。

また、本実施形態では、図７等において、可動部材５４の台座部５４２の下側面が平面状の場合を図示したが、台座部５４２の下側面に凸部等を設けて、膨出部４４が可動部材５４を押し上げた際、台座部５４２と膨出部４４との間に隙間が生じるようにしてもよい。
このようにした場合には、開放部５１７によって膨出部４４に切れ目が入った際に大きく孔が開かなかった場合でも膨出部４４から放出されたガスが台座部５４２との隙間から逃げやすく、ガスをより効率よく放出させることが期待できる。

また、本実施形態では、防爆ユニット５を電池４と別体のものとして説明したが、防爆ユニット５は電池４に固定されていてもよい。
防爆ユニット５を電池４と一体化させた場合には、交換の際に容易に防爆ユニット５及び電池４を取り出すことができ、また、両者の位置合わせ等を要せずに簡易に機器ケース１内に配置することができる。
また本実施形態では、開放部５１７は刃形状であったが、膨出部４４を破ることができればこれに限らず針等の鋭利な形状であってもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
＜請求項１＞
開口部を有するユニットケースと、前記ユニットケースの前記開口部を閉塞する保護膜と、前記ユニットケース内であって前記保護膜の内側に配置され、突出状態において前記保護膜を突き破ることが可能な突起部を備える可動部材と、を備え、電子機器に設けられる防爆ユニットと、
前記電子機器内に設けられた電池の内部にガスが発生した際に前記突起部が前記突出状態となるまで前記可動部材を押圧する膨出部と、
を有することを特徴とする防爆構造。
＜請求項２＞
前記膨出部は、前記ガスが内部に充填されることによって膨出するものであり、
前記ユニットケースの内側面には、前記突起部が前記突出状態となるまで前記可動部材を押圧した後に前記膨出部の少なくとも一部を破る開放部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の防爆構造。
＜請求項３＞
前記可動部材を前記保護膜から離間する方向に付勢する付勢部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防爆構造。
＜請求項４＞
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の防爆構造と、
電池と、
電子部品と、
前記防爆構造、前記電池、及び前記電子部品を内部に収容する機器ケースと、
を備え、
前記機器ケースに、前記防爆構造により排出された前記電池の内部で発生したガスを外部に放出する孔部が設けられていることを特徴とする電子機器。

１ 機器ケース
３ 基板
４ 電池
５ 防爆ユニット
１５ 表示部
１６ 放出プレート
４１ 外装フィルム
４４ 膨出部
５１ ユニットケース
５３ 保護膜
５４ 可動部材
５５ 付勢部材
１００ 電子機器
５１５ 開口部
５１６ ガイド突部
５１７ 開放部
５１８ 溝部
５４１ 突起部
５４３ ガイド溝

Claims (4)

1. 電子機器内に設けられた防爆構造において、
   開口部を有するユニットケースと、
   前記ユニットケースの前記開口部を閉塞する保護膜と、
   前記ユニットケース内であって前記保護膜の内側に配置され、突出状態において前記保護膜を突き破ることが可能な突起部を備える可動部材と、
   前記電子機器内に設けられた電池の内部にガスが発生した際に前記突起部が前記突出状態となるまで前記可動部材を押圧する押圧部材と、
   を有することを特徴とする防爆構造。
2. 前記押圧部材は、前記ガスが内部に充填されることによって前記可動部材を押圧するものであり、
   前記ユニットケースの内側面には、前記突起部が前記突出状態となるまで前記可動部材を押圧した後に前記押圧部材の少なくとも一部を破る開放部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の防爆構造。
3. 前記可動部材を前記保護膜から離間する方向に付勢する付勢部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防爆構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の防爆構造と、
   電池と、
   電子部品と、
   前記防爆構造、前記電池、及び前記電子部品を内部に収容する機器ケースと、
   を備え、
   前記機器ケースに、前記防爆構造により排出された前記電池の内部で発生したガスを外部に放出する孔部が設けられていることを特徴とする電子機器。

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