JP7143204B2 - 小型電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、本体ケースの内部にヒートシンクが設けてある小型電気機器に関する。本発明の小型電気機器の具体例としては、例えば、肌面に対して温度刺激、電流刺激、振動刺激などの美容刺激を与えてスキンケアを行う美容器具を挙げることができる。

本出願人は、この種の美容器具を先に提案している（特許文献１）。特許文献１の美容器具では、本体ケースの上半部にヘッド支持部が設けられ、ヘッド支持部の前部および後部に肌刺激体と肌ヘッドが設けられている。肌刺激体の内部にはヒーターとバイブレーターが設けられており、肌ヘッドの内部にはペルチェ素子とヒートシンクが設けられている。本体ケースの内部には電池と制御基板が設けられており、制御基板に設けた複数のスイッチをスイッチボタンで切換えることにより、美容器具の運転モードを変更することができる。肌刺激体は温熱刺激と電流刺激と振動刺激を肌面に付与することができ、肌ヘッドは冷熱刺激を肌面に付与することができる。市販の美容器具においては、２次電池を電源にして上記の各機器を駆動しており、その場合には充電電流や充電電圧を制御する充電制御ＩＣが本体ケースの内部の制御基板に実装されている。

特開２０１８－１４３６１４号公報

上記のように本体ケースの内部にヒートシンクが設けられている美容器具の場合には、肌ヘッドで肌面に冷熱刺激を与える場合に、ペルチェ素子の発熱面側に接続されたヒートシンクから温熱が放出されるため、本体ケースの内部温度が高くなりやすい。さらに、２次電池を充電する場合には充電制御ＩＣ自身が発熱して、例えば５０℃まで温度が上昇する。そのため、２次電池を繰返し充電することにより、充電制御ＩＣが劣化して当該充電制御ＩＣが短命化するうえ、２次電池の充電効率や電池寿命にも悪影響を及ぼす。因みに、従来は充電制御ＩＣの放熱面に銅板を接合し、充電制御ＩＣの熱を銅板から放出することにより温度上昇を抑止していたが、銅板で放出できる総熱量が小さいため、充電制御ＩＣの短命化を防ぐことはできなかった。

本発明は、小型電気機器において、２次電池を充電する際の電池充電ＩＣの熱を効果的に逃がすことにより、電池充電ＩＣの機能が劣化することを抑えて、２次電池の充電効率が良好な状態をより長期に亘って維持できるようにすることを目的とする。

本発明に係る小型電気機器は、本体ケース１の内部に電源用の２次電池５と、制御基板６とが配置されており、本体ケース１のヘッド部２に、熱電変換素子８と、熱電変換素子８の前面に接合される刺激付与体３と、熱電変換素子８の後面に接合されるヒートシンク９とが配置されている。制御基板６には、２次電池５に充電電流を供給する充電回路３２が実装されている。充電回路３２は電池充電ＩＣ３３を含む。電池充電ＩＣ３３はヒートシンク９に対して熱移動可能に接続されており、２次電池５の充電時に生じた電池充電ＩＣ３３の熱が、ヒートシンク９を介して放熱されるように構成されていることを特徴とする。

図１に示すようにヒートシンク９は、放熱部４４と、放熱部４４から制御基板６に向かって延出される受熱部４５と、放熱部４４と受熱部４５の間に設けられる熱遮断部５７とを備えている。受熱部４５に電池充電ＩＣ３３が接合されている。熱遮断部５７に、放熱部４４の熱が受熱部４５へ伝導するのを規制する熱遮断構造が設けられている。

熱遮断構造は、熱遮断部５７に形成した複数の熱遮断穴５８で構成されている（図５参照）。

ヒートシンク９の受熱部４５と正対する制御基板６の充電用実装領域Ｒに電池充電ＩＣ３３が実装されている。充電用実装領域Ｒに挿通した締結体５４を受熱部４５に固定して、受熱部４５に電池充電ＩＣ３３が密着されている（図６、図７参照）。

図７に示すように、締結体５４は金属製のねじで形成されて、電池充電ＩＣ３３の周囲複数個所において充電用実装領域Ｒが受熱部４５に締結固定されている。

ヒートシンク９の受熱部４５の端部に、制御基板６の充電用実装領域Ｒと、同領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３を収容する受熱凹部７７とが形成されており、受熱凹部７７の内面に電池充電ＩＣ３３および充電用実装領域Ｒが密着されている（図８参照）。

本体ケース１の一端にヘッド部２が設けられ、本体ケース１の他端側の内部に２次電池５が配置されている。本体ケース１の他端には、充電回路３２に充電用電流を供給する電力供給部７が設けられている。図９に示すように、ヒートシンク９の受熱部４５と、制御基板６の充電用実装領域Ｒが、本体ケース１の他端寄りまで連出されて、充電用実装領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３が受熱部４５に接合されている。

ヒートシンク９の受熱部４５と制御基板６の充電用実装領域Ｒが、２次電池５の他端側の端部を越えて本体ケース１の他端寄りに配置されて、充電用実装領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３が受熱部４５に接合されている（図９参照）。

本体ケース１の他端寄りに位置する制御基板６にスリット状の切欠７９が形成されて、制御基板６の厚み方向へ弾性変形可能な充電用実装領域Ｒが切欠７９に沿って形成されている（図１１、図１３参照）。充電用実装領域Ｒに電池充電ＩＣ３３が配置されている。電池充電ＩＣ３３が充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、ヒートシンク９の受熱部４５に密着付勢されている。

電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の受熱部４５とは、受熱部４５の前後厚みより薄い伝熱具８０を介して接続されている（図１５参照）。

本発明の小型電気機器では、制御基板６に実装した電池充電ＩＣ３３をヒートシンク９に接続して、２次電池５の充電時に生じた電池充電ＩＣ３３の熱を、ヒートシンク９を介して放熱できるようにした。こうした小型電気機器によれば、２次電池５を充電する際に避けられない電池充電ＩＣ３３の熱を、ヒートシンク９側へ効果的に逃がすことができる。従って、小型電気機器の使用期間が長期にわたり、その間に２次電池５が繰返し充電される場合であっても、電池充電ＩＣ３３が高温になることにより電池充電ＩＣ３３の性能が低下すること、すなわち電池充電ＩＣ３３の機能劣化が進むことを抑えて、電池充電ＩＣ３３の制御機能をより長期にわたって正常な状態に維持することができる。また、２次電池５の充電効率が良好な状態をより長期にわたって維持することができる。

ヒートシンク９は、放熱部４４と、放熱部４４から制御基板６に向かって延出される受熱部４５と、放熱部４４と受熱部４５の間に設けられる熱遮断部５７を備えるようにした。また、受熱部４５に電池充電ＩＣ３３を接合し、熱遮断部５７に熱遮断構造を設けて、放熱部４４の熱が受熱部４５へ伝導するのを熱遮断構造で規制できるようにした。こうした接合構造によれば、ヒートシンク９に伝導された温熱が、受熱部４５を介して電池充電ＩＣ３３へ伝わろうとするのを、熱遮断部５７の熱遮断構造で規制できるので、小型電気機器の通常の使用形態において、電池充電ＩＣ３３が高温になりその機能が劣化することを防止できる。従って、小型電気機器の使用期間が長期にわたり、その間に２次電池５が繰返し充電される場合であっても、電池充電ＩＣ３３が高温になりその機能が劣化することをさらに確実に防止できる。

熱遮断構造が熱遮断穴５８で構成されていると、熱遮断部５７における伝熱断面積を減少させることができるので、その分だけ放熱部４４から受熱部４５へ伝導される熱量を減少させて、電池充電ＩＣ３３の温度が上昇することを防止できる。また、熱遮断穴５８を介して空気を循環させることができるので、熱遮断部５７における放熱作用を向上させることができ、この点でも放熱部４４から受熱部４５へ伝導される熱量を減少させることができる。

受熱部４５と正対する制御基板６の充電用実装領域Ｒに電池充電ＩＣ３３を実装し、充電用実装領域Ｒに挿通した締結体５４を受熱部４５に固定して、電池充電ＩＣ３３を受熱部４５に密着させるようにした。こうした接合構造によれば、充電用実装領域Ｒと受熱部４５を締結体５４で締結固定するだけの簡単な構造を付加するだけで、電池充電ＩＣ３３と受熱部４５の密着度合いを高めて、電池充電ＩＣ３３の熱をさらに効果的に受熱部４５へ伝導することができる。

電池充電ＩＣ３３の周囲複数個所において、金属製のねじからなる締結体５４で、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結固定するようにした。こうした接合構造によれば、電池充電ＩＣ３３から受熱部４５への直接的な熱伝導に加えて、電池充電ＩＣ３３の周囲の基板面の熱を締結体５４で受熱部４５に伝導できるので、電池充電ＩＣ３３から受熱部４５へ伝導される総熱量を増加できる。従って、電池充電ＩＣ３３が高温に晒されるのをさらに確実に解消して、充電回路３２の制御機能を長期にわたって正常な状態に維持できる。

ヒートシンク９の受熱部４５の端部に受熱凹部７７を形成し、その内面に電池充電ＩＣ３３および充電用実装領域Ｒを密着させるようにした。こうした接合構造によれば、電池充電ＩＣ３３の熱を、電池充電ＩＣ３３と充電用実装領域Ｒの基板面の各接合面から受熱部４５に同時に伝導して、電池充電ＩＣ３３の温度が高くなるのをさらに効果的に防止できる。従って、電池充電ＩＣ３３の機能が劣化するのを防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。

ヒートシンク９の受熱部４５と、制御基板６の充電用実装領域Ｒを、電力供給部７が設けてある本体ケース１の端部寄りまで連出して、充電用実装領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３を受熱部４５に接合するようにした。こうした接合構造によれば、ヒートシンク９の受熱部４５を本体ケース１の端部寄りまで連出した分だけ、受熱部４５の放熱面積を大きくして、その分だけ受熱部４５の放熱熱量を向上できる。従って、２次電池５が繰返し充電される場合でも、電池充電ＩＣ３３が高温に晒されて、充電制御機能が劣化するのを効果的に防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。また、電池充電ＩＣ３３を受熱部４５の下端寄りに密着接合するので、放熱部４４から電池充電ＩＣ３３に至る熱伝導経路長を大きくすることができ、その分だけ放熱部４４から電池充電ＩＣ３３へ伝導する熱量を減少できる。

ヒートシンク９の受熱部４５と制御基板６の充電用実装領域Ｒを、２次電池５の端部を越えて本体ケース１の他端寄りに配置し、充電用実装領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３が受熱部４５に接合するようにした。こうした接合構造によれば、ヒートシンク９の受熱部４５を２次電池５の端部を越えて本体ケース１の下端寄りにまで連出するだけの単純な構造のみで、受熱部４５の放熱面積を大きくして、その分だけ受熱部４５の放熱熱量を向上し、電池充電ＩＣ３３の温度上昇を抑止できる。

制御基板６にスリット状の切欠７９を形成し、切欠７９に沿って制御基板６の厚み方向へ弾性変形可能な充電用実装領域Ｒを形成するようにした。また、充電用実装領域Ｒに配置した電池充電ＩＣ３３を、充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、ヒートシンク９の受熱部４５に密着付勢するようにした。こうした接合構造によれば、電池充電ＩＣ３３が充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、ヒートシンク９の受熱部４５に密着されるので、電池充電ＩＣ３３の熱を効果的に受熱部４５へ伝導することができる。また、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結するための締結体５４やディスタンスカラー５５を省略できる分だけ接合構造を簡素化しコストを削減できる。

電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の受熱部４５を伝熱具８０で接続して、電池充電ＩＣ３３の熱を、伝熱具８０を介して受熱部４５へ伝導するようにした。こうした接合構造によれば、電池充電ＩＣ３３の熱を伝熱具８０で受熱部４５へ伝導して、電池充電ＩＣ３３が高温になるのを防止できる。従って、２次電池５が繰返し充電される場合でも、電池充電ＩＣ３３の機能が劣化するのを防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。また、伝熱具８０の厚みを、受熱部４５の前後厚みより薄く設定したので、受熱部４５が充電用実装領域Ｒにまで連出されている場合に比べて、ヒートシンク９の重量を小さくでき、その分だけ持重りのしない小型電気機器を提供できる。

本発明の実施例１に係る小型電気機器のヘッド部の縦断側面図である。 実施例１に係る小型電気機器の側面図である。 実施例１に係る小型電気機器の分解断面図である。 図１におけるＡ－Ａ線断面図である。 実施例１に係る小型電気機器のグリップ部分の縦断側面図である。 電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す要部の正面図である。 図６におけるＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の実施例２に係る小型電気機器における、電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す縦断側面図である。 本発明の実施例３に係る小型電気機器における、電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す正面図である。 図９におけるＣ－Ｃ線断面図である。 本発明の実施例４に係る小型電気機器における、電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す正面図である。 図１１におけるＤ－Ｄ線断面図である。 本発明の実施例５に係る小型電気機器における、電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す正面図である。 本発明の実施例６に係る小型電気機器における、電池充電ＩＣと受熱部の接合構造を示す正面図である。 図１４におけるＥ－Ｅ線断面図である。

（実施例１） 図１から図７に、本発明に係る小型電気機器を美容器具に適用した実施例１を示す。本発明における前後、左右、上下とは、図１、図２、および図４に示す交差矢印と、矢印の近傍の前後、左右、上下の表記に従う。図２において美容器具は、グリップを兼ねる本体ケース１と、本体ケース１の上側のヘッド部２を備えており、ヘッド部２の前後に、スキンケア用の前熱刺激体（刺激付与体）３と後熱刺激体（刺激付与体）４とが設けられている。本体ケース１の内部には電源用の２次電池５と縦長四角形状の制御基板６が配置されており、２次電池５の下方のケース端に給電ソケット（電力供給部）７が設けられている。ヘッド部２の内部には、前熱刺激体３に冷熱または温熱を送給する熱電変換素子（ペルチェ素子）８と、熱電変換素子８の温熱を放出するヒートシンク９とが配置されている。後熱刺激体４の前面（内面）には、ヒートシンク９の熱を後熱刺激体４に伝導する伝熱体１０が配置されている。図２において符号１１は、２次電池５の充電時に給電ソケット７に接続される給電プラグであり、充電用アダプターの直流電流を供給する。

本体ケース１は、前後に分割された前ケース１ａと後ケース１ｂとを接合して中空ケース状に構成されている。前ケース１ａのヘッド部２の側の前面中央には、ヒートシンク９用の円形のシンク開口１３が開口され、シンク開口１３の周囲壁に設けた円形の前装着座１４に前熱刺激体３が装着固定されている。前ケース１ａの左右両側には、外部空気の出入りを許す一群の通気スリット３０が形成されている。後ケース１ｂのヘッド部２の側の後面中央に後熱刺激体４用の円形の後開口１５が開口され、後開口１５の周囲壁に設けられた円形の後装着座１６に後熱刺激体４が装着固定されている。後開口１５の内面（前面）には、垂直の内壁１７が後ケース１ｂと一体に設けられており、内壁１７の前面中央に筒軸状の締結ボス１８が一体に設けられている。後熱刺激体４の内面には、バイブレーター１９を支持するホルダー枠２０が一体に設けられている。後ケース１ｂの後面下部には、前熱刺激体３と協同して肌面に電流刺激を付与するためのグリップ電極２１が設けられている。

図５において、制御基板６の下半部には、電源スイッチ２３と、イオン導入／導出スイッチ２４と、バイブレーター１９用のスイッチ２５と、運転モードを切換える切換えスイッチ２６とが実装されており、各スイッチ２３～２６に対応して本体ケース１の前面に設けたスイッチボタン２３ａ～２６ａをオン・オフ操作することにより、美容器具の作動状態を種々に切換えることができる。制御基板６には上記のスイッチ以外に、刺激レベルを調整するスイッチを設けることができる。電源スイッチ２３の上方の制御基板６には、美容器具の各モード切換え状態に対応して点灯する３個のＬＥＤ２７が実装されており、各ＬＥＤ２７の発光を本体ケース１に設けた導光体２７ａで表示することで、ユーザーに現在の運転モードを視認させることができる。

制御基板６の後面には、２次電池５を支持する電極端子２８が固定されており、制御基板６の後面の最下部には、給電ソケット７から導出したリード線が固定されている。また、制御基板６の上部には矩形状の充電用実装領域Ｒ（図６参照）が設けられており、同領域Ｒの後面に２次電池５に充電電流を供給する充電回路３２が実装されている。充電回路３２は、充電時に充電回路３２から出力される充電電流および充電電圧を制御する電池充電ＩＣ３３を含んで構成してあり、電池充電ＩＣ３３は制御基板６に半田付けされている。制御基板６はその４個所に挿通したビス２９（図５参照）で前ケース１ａに固定されている。

前熱刺激体３はアルミニウム合金などの金属製のダイキャスト成形品からなり、鏡面処理された部分球面状の肌接触面３５を有し、その内面に熱電変換素子８用の平坦な素子接合座３６が形成され、素子接合座３６の中央部分にねじボス３７が後ろ向きに突設されている。前熱刺激体３の周縁にはリング状の接合座３８が後向きに突設されており、この接合座３８とパッキン３９とを前装着座１４に接合することで、前熱刺激体３は前ケース１ａと一体化されている。熱電変換素子８は円形リング状に形成されており、その前後面が先の素子接合座３６と、ヒートシンク９の前端の平坦な素子接合座４６に対して、シリコン樹脂製の伝熱シート４０を介して密着接合されている。伝熱シート４０は、熱電変換素子８から各素子接合座３６・４６への熱伝導を促進するために設けられている。

ヒートシンク９は、アルミニウム合金などの金属製のダイキャスト成形品からなり、後面に一群の放熱フィン４３が形成された円形の放熱部４４と、放熱部４４から制御基板６に向かって延出される矩形状の受熱部４５とを備えている。放熱部４４の前面には、素子接合座４６を備えた円形のシンク基部４７が設けられており、シンク基部４７の後面中央に前後面が開口する筒ボス４８が設けられ、筒ボス４８の上下に一対の伝熱ボス４９が設けられている。また、シンク基部４７の基端周囲の平坦壁と、同壁と正対する前装着座１４の内面には、互いに係合してヒートシンク９を位置決めするＶ字状の位置決め凹部５０と、Ｖ字状の位置決めリブ５１とがリング状に形成されている。なお、放熱部４４を構成する放熱フィン４３は省略してもよい。なお、締結ボス１８、ねじボス３７、および筒ボス４８とビス７２は、シンク基部４７の後面中央の１個所に設けたが、シンク基部４７の後面の複数個所に設けることができる。その場合には、前熱刺激体３がヒートシンク９に対して回転変位し、あるいはずれ動くのを確実に防止できる。

２次電池５を充電するとき、電池充電ＩＣ３３は発熱し、１００℃前後にまで温度が上がる。そのため、２次電池５が繰返し充電されると、電池充電ＩＣ３３の機能劣化が進んで、電池充電ＩＣ３３の寿命が短くなるおそれがある。こうした不具合を解消するために、本実施例では、電池充電ＩＣ３３の後面をヒートシンク９の受熱部４５にシリコン樹脂製の伝熱シート５３を介して接合することにより、電池充電ＩＣ３３の熱を受熱部４５の側へ効果的に逃がすようにしている。

具体的には、図６および図７に示すように、電池充電ＩＣ３３を間に挟んで、充電用実装領域Ｒの左右に挿通したビス（締結体）５４を、ディスタンスカラー５５を介して受熱部４５のねじ穴５６にねじ込んで、電池充電ＩＣ３３および伝熱シート５３が受熱部４５に密着する状態で、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結固定している。このように、電池充電ＩＣ３３の熱を表面積が大きなヒートシンク９の側へ逃がすことにより、２次電池５を充電するときの電池充電ＩＣ３３の温度が高温になるのを防止できる。従って、２次電池５が繰返し充電される場合でも、電池充電ＩＣ３３の機能が劣化することを抑えて、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。

上記の接合構造によれば、充電用実装領域Ｒと受熱部４５を一対のビス５４で締結固定するだけの簡単な構造を付加するだけで、電池充電ＩＣ３３と受熱部４５の密着度合いを高めて、電池充電ＩＣ３３の熱をさらに効果的に受熱部４５へ伝導することができる。また、電池充電ＩＣ３３の周囲複数個所において、金属製のビス５４で、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結固定するので、電池充電ＩＣ３３から受熱部４５への直接的な熱伝導に加えて、電池充電ＩＣ３３の周囲の基板面の熱をビス５４で受熱部４５に伝導して、電池充電ＩＣ３３から受熱部４５へ伝導される総熱量を増加できる。従って、電池充電ＩＣ３３が高温に晒されるのをさらに確実に解消して、充電回路３２の制御機能を長期にわたって正常な状態に維持できる。

しかし、美容器具の使用時、例えば熱電変換素子８の冷熱が前熱刺激体３に供給され、熱電変換素子８の温熱がヒートシンク９の放熱部４４から放出される状況では、放熱部４４の熱が受熱部４５側へ伝導されて、電池充電ＩＣ３３の温度が上昇するおそれがある。こうした不具合を解消するために、放熱部４４と受熱部４５の間に熱遮断部５７を設け、熱遮断部５７に放熱部４４の熱が受熱部４５へ伝導するのを規制する熱遮断構造を設けている。図６に示すようにこの実施例では、熱遮断部５７に縦長長方形状の３個の熱遮断穴５８を前後に貫通する状態で設けて熱遮断構造とした。このように熱遮断部５７に熱遮断穴５８を設けると、熱遮断部５７における伝熱断面積を減少させることができるので、その分だけ放熱部４４から受熱部４５へ伝導される熱量を減少して、電池充電ＩＣ３３の温度が上昇するのを防止できる。また、熱遮断穴５８を形成するのに伴い熱遮断部５７の表面積を大きくして、熱遮断部５７における放熱作用を向上できる。

後熱刺激体４はプラスチック成形品からなり、部分球面状の肌接触面６１を有し、その周縁内面の４個所に弾性係合爪６２が一体に設けられている（図１参照）。また、後熱刺激体４の内面中央にはバイブレーター１９を水平姿勢で支持するホルダー枠２０が設けられている。後熱刺激体４の周縁にはリング状の接合部６３が設けられており、この接合部６３をパッキン６４と共に後装着座１６に接合し、弾性係合爪６２を後ケース１ｂの係合壁６５に係合することにより、後熱刺激体４を後ケース１ｂと一体化できる。図４に示すように、バイブレーター１９は、小型のモーター６６と、その出力軸に固定した偏心錘６７を備えており、モーター６６を回転駆動することにより振動を発生させることができる。後熱刺激体４の肌接触面６１の球面半径は、前熱刺激体３の肌接触面３５の球面半径より大きく設定してある。このように、後熱刺激体４の肌接触面６１の球面半径が大きく設定してあると、肌接触面６１の肌面に対する当りをソフトにして、バイブレーター１９による振動刺激が肌面に対して必要以上に付与されるのを防止できる。

伝熱体１０は、アルミニウム合金などの金属製のダイキャスト成形品からなり、後熱刺激体４の内面（前面）に密着する部分球殻状の本体部１０ａと、本体部１０ａの内面の上下に突設される受熱軸１０ｂとを一体に備えている。本体部１０ａの中央部分にはバイブレーター１９を受入れる逃げ開口６９が形成されている。受熱軸１０ｂを伝熱ボス４９に内嵌連結させるために、後ケース１ｂの内壁１７には上下一対の挿通穴７０が形成されている。また、挿通穴７０の上下にはヒートシンク９の放熱フィン４３に接当する押圧リブ７１が突設されている。

前熱刺激体３、熱電変換素子８、ヒートシンク９と、制御基板６は、以下の手順で前ケース１ａに組むことができる。まず、給電ソケット７が接続された制御基板６の充電用実装領域Ｒを、ヒートシンク９の受熱部４５に正対させ、伝熱シート５３および電池充電ＩＣ３３が受熱部４５に密着する状態で、充電用実装領域Ｒを２個のビス５４で受熱部４５に締結して、制御基板６とヒートシンク９を一体化する。次に、前ケース１ａの前装着座１４にパッキン３９と前熱刺激体３を仮組みし、さらに前熱刺激体３の素子接合座３６に伝熱シート４０と熱電変換素子８を組み、熱電変換素子８の後面に２枚目の伝熱シート４０を組む。この状態で、制御基板６が一体化されたヒートシンク９を、前ケース１ａの内面に組んで、位置決め凹部５０を位置決めリブ５１に係合させて、ヒートシンク９を前ケース１ａに対して位置決めしたのち、制御基板６を４個のビス２９で前ケース１ａに固定し、給電ソケット７を前ケース１ａの係合溝に嵌め込む。

以上の組付けが終了したら、後ケース１ｂを前ケース１ａに被付けて締結ボス１８を筒ボス４８の内部に挿入し、締結ボス１８の前端を前熱刺激体３のねじボス３７に外嵌させる。この状態で、筒ボス４８に挿入したビス（締結具）７２をねじボス３７にねじ込み、さらに後ケース１ｂの下部に挿通したビス７３（図３参照）を前ケース１ａのねじボス７４にねじ込むことにより、前後ケース１ａ・１ｂを一体化できる。前後ケース１ａ・１ｂを一体化した状態では、前熱刺激体３が後ケース１ｂ側へ引寄せられ、さらに、後ケース１ｂに設けた押圧リブ７１が放熱フィン４３に接当して、ヒートシンク９を前ケースに押付けている。つまり、熱電変換素子８とヒートシンク９は、前ケース１ａに装着した前熱刺激体３と後ケース１ｂで挟持固定されており、前ケース１ａは、前熱刺激体３と後ケース１ｂで挟持固定されている。以後は、伝熱体１０の受熱軸１０ｂの前部を挿通穴７０から伝熱ボス４９のボス内に係合して、伝熱体１０をヒートシンク９に連結する。最後に、パッキン６４と後熱刺激体４を後ケース１ｂの後装着座１６に接合し、後熱刺激体４の弾性係合爪６２を後ケース１ｂの係合壁６５に係合することにより、美容器具を完成できる。

美容器具を使用するときは、電源スイッチ２３をオン状態に切換えたのち、運転モードの切換えスイッチ２６を操作して、温熱モードと、冷熱モードと、温冷交互モードのいずれかを選択する。さらに、イオン導入／導出スイッチ２４をオン操作し、さらにバイブレーター１９用のスイッチ２５をオン操作することにより、美容器具をユーザーの目的に応じた運転状態に設定できる。温熱モードにおいては、前熱刺激体３が熱電変換素子８で加熱され、冷熱モードにおいては、前熱刺激体３が熱電変換素子８で冷却される。

イオン導入時には、前熱刺激体３にマイナス極性のパルス電流が供給され、グリップ電極２１にはプラス極性のパルス電流が供給されている。グリップ電極２１を手で握り、前熱刺激体３を顔肌に押し付けることにより閉ループが形成されて、顔肌に電流刺激を付与しながら化粧水をしみこませることができる。イオン導出時には、前熱刺激体３にプラス極性、グリップ電極２１にマイナス極性のパルス電流が供給される。グリップ電極２１を手で握り、前熱刺激体３を顔肌に押し付けることにより閉ループが形成されて、顔肌に電流刺激を付与しながら毛穴などに入り込んでいる汚れを取除くことができる。バイブレーター１９用のスイッチ２５はユーザーの好みでオン・オフできるが、特定の運転モードではバイブレーター１９が自動的に起動される。

以上のように構成した実施例１の小型電気機器は、以下のように表現できる。
本体ケース１のヘッド部２（一端）に、熱電変換素子８と、熱電変換素子８の前面に接合される刺激付与体３と、熱電変換素子８の後面に接合されるヒートシンク９とを備えた肌刺激構造が配置されており、
本体ケース１は、前後に分割された前ケース１ａと後ケース１ｂを接合して中空ケース状に構成されており、
本体ケース１のヘッド部２（一端）の前ケース１ａにはシンク開口１３が開口されて、シンク開口１３の外面に刺激付与体３が配置され、シンク開口１３の内面にヒートシンク９が配置されており、
後ケース１ｂは前ケース１ａに接合された状態で、後ケース１ｂの後面側から刺激付与体３にねじ込んだ締結具７２で締結固定されて、刺激付与体３と熱電変換素子８、およびヒートシンク９が前ケース１ａおよび後ケース１ｂと一体化されており、
一体化された状態における熱電変換素子８とヒートシンク９が、刺激付与体３と後ケース１ｂで挟持固定されており、
さらに、前ケース１ａがヒートシンク９および後ケース１ｂと刺激付与体３で挟持固定されており、
刺激付与体３が前ケース１ａに対してパッキン３９を介して接合されている小型電気機器。

上記のように構成した小型電気機器によれば、刺激付与体３、熱電変換素子８、およびヒートシンク９を前ケース１ａに仮組みし、さらに後ケース１ｂを前ケース１ａに接合した状態で、後ケース１ｂの後面側から刺激付与体３に締結具７２をねじ込むことで、肌刺激構造を前後ケース１ａ・１ｂと一体化できる。つまり、刺激付与体３、熱電変換素子８、ヒートシンク９と前後ケース１ａ・１ｂの５者を、１個の締結具７２のみで一体化し固定できるので、刺激付与体３、熱電変換素子８、ヒートシンク９を、例えば前ケース１ａに順に締結固定する必要がなく、しかも締結具７２の使用個数を最小限化して、その分だけ組立に要する手間とコストを軽減できる。さらに、刺激付与体３を前ケース１ａに対してパッキン３９を介して接合するので、化粧液を併用して刺激付与体３でスキンケアを行う場合に、化粧液がヘッド部２の内部に浸入するのを確実に防止でき、化粧液の侵入を原因とする電気的故障を解消できる。なお、シンク基部４７の後面の複数個所に締結構造が設けてある場合でも、個々の締結構造を１個の締結具７２のみで一体化し固定できる。

刺激付与体３に締結具７２用のねじボス３７が設けられ、後ケース１ｂにねじボス３７に連結される締結ボス１８が設けられており、
ヒートシンク９に前後貫通状の筒ボス４８が形成されており、
締結ボス１８およびねじボス３７は、筒ボス４８の内部で係合連結されて、ねじボス３７に挿通した締結具７２を締結ボス１８にねじ込むことにより固定されている美容器具。

上記のように、締結ボス１８およびねじボス３７を筒ボス４８の内部で接合し、両ボス１８・３７を締結具７２で一体化すると、締結ボス１８およびねじボス３７、あるいはいずれか一方のボスで筒ボス４８を支持することにより、ヒートシンク９を刺激付与体３および後ケース１ｂに対して正確に位置決めし、さらにヒートシンク９が刺激付与体３および後ケース１ｂに対して遊動するのを阻止できる。従って、刺激付与体３、熱電変換素子８、ヒートシンク９と前後ケース１ａ・１ｂの５者を、１個の締結具７２のみで一体化できるにも拘らず、ヒートシンク９を刺激付与体３および後ケース１ｂに対して、常に適正に組立てることができる。シンク基部４７の後面の複数個所に締結構造が設けてある場合でも、個々の締結構造を１個の締結具７２のみで一体化し固定しながら、ヒートシンク９を刺激付与体３および後ケース１ｂに対して、常に適正に組立てることができる。

シンク開口１３の周囲壁の外面および内面に、刺激付与体３およびヒートシンク９がそれぞれ接合されて、刺激付与体３およびヒートシンク９がシンク開口１３の周囲壁を内外に挟持しており、
シンク開口１３の周囲壁の内面と、同壁と対向するヒートシンク９に、互いに係合して、ヒートシンク９を前ケース１ａに対して位置決めする位置決め凹部５０と位置決めリブ５１が設けられており、
刺激付与体３およびヒートシンク９に作用する締結具７２の締結力を、シンク開口１３の周囲壁で受止めている小型電気機器。

上記のように、刺激付与体３およびヒートシンク９に作用する締結具７２の締結力を、シンク開口１３の周囲壁で受止めるようにすると、刺激付与体３とヒートシンク９の間に配置した熱電変換素子８を常に適正な挟持力で挟持固定して、仕様通りの熱特性を発揮させることができる。因みに、刺激付与体３およびヒートシンク９の締結力が、熱電変換素子８の前後面に直接作用する場合には、刺激付与体３に過剰な挟持力が作用して、熱特性が変化するなどの故障を発生し、あるいは破損するおそれがある。また、位置決め凹部５０と位置決めリブ５１を互いに係合させることにより、ヒートシンク９を前ケース１ａに対して位置決めした状態で常に適正に組むことができる。

本体ケース１のヘッド部２（一端）に、熱電変換素子８と、熱電変換素子８の前面に接合される刺激付与体３と、熱電変換素子８の後面に接合されるヒートシンク９を備えた肌刺激構造が配置されており、
本体ケース１のヘッド部２（一端）の後面に後側の刺激付与体４が配置されて、後側の刺激付与体４の内面に、ヒートシンク９の熱を後側の刺激付与体４に伝導する伝熱体１０が設けられており、
刺激付与体４の内面に、振動を生起するバイブレーター１９が配置されている小型電気機器。

本体ケース１のヘッド部２の後面に、後側の刺激付与体４を設けるようにした美容器具によれば、熱電変換素子８からヒートシンク９に伝導された冷熱または温熱を、伝熱体１０で後側の刺激付与体４に伝導して、後側の刺激付与体４によって肌面に熱刺激を付与しながらスキンケアを行うことができる。また、刺激付与体４の内面に配置したバイブレーター１９を作動させてスキンケアを行うことにより、振動刺激と熱刺激を同時に付与して、後側の刺激付与体４によるスキンケアをさらに効果的に行うことができる。

伝熱体１０は、後側の刺激付与体４の内面に密着する部分球殻状の本体部１０ａと、本体部１０ａの内面に突設されて、ヒートシンク９の熱を本体部１０ａへ伝導する複数の受熱軸１０ｂを一体に備えており、
バイブレーター１９が、後側の刺激付与体４の内面に設けたホルダー枠２０に装着されて、バイブレーター１９およびホルダー枠２０が、本体部１０ａの中央に形成した逃げ開口６９を介して伝熱体１０の内面側に位置されている小型電気機器。

上記のように、本体部１０ａと複数の受熱軸１０ｂで伝熱体１０を構成し、ヒートシンク９の熱を受熱軸１０ｂで本体部１０ａへ伝導し、さらに本体部１０ａの熱を後側の刺激付与体４に伝導するようにすると、ヒートシンク９の冷熱または温熱を部分球殻状の本体部１０ａで後側の刺激付与体４にむらなく伝導でき、同時に後側の刺激付与体４の中央付近に配置したバイブレーター１９で、刺激付与体４の全体をむらなく振動させながら、肌接触面６１によるスキンケアをさらに効果的に行うことができる。また、バイブレーター１９およびホルダー枠２０が、本体部１０ａの中央に形成した逃げ開口６９を介して伝熱体１０の内面側に位置されているので、伝熱体１０がバイブレーター１９およびホルダー枠２０と直接接触してがたつき、騒音源になるのを防止できる。

（実施例２） 図８に、電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の接合構造を変更した、本発明の実施例２に係る小型電気機器（美容器具）を示す。実施例２では、ヒートシンク９の受熱部４５の肉壁に受熱凹部７７を形成し、受熱凹部７７の内部に制御基板６の充電用実装領域Ｒと電池充電ＩＣ３３を収容して、充電用実装領域Ｒの基板面と電池充電ＩＣ３３を、受熱凹部７７の前後の対向面に伝熱シート５３を介して密着させるようにした。受熱凹部７７は、受熱部４５の左右両側と下面に向かって開口している。充電回路３２は、受熱凹部７７より下方の基板面に配置した。また、実施例２では、熱遮断部５７の前後面に、断面が半円状の熱遮断溝５８を形成して、当該熱遮断溝５８を熱遮断構造とした。他は実施例１と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付して、その説明を省略する。以下の実施例においても同じとする。

上記のように、充電用実装領域Ｒの基板面と電池充電ＩＣ３３を、受熱凹部７７の前後の対向面に密着させると、電池充電ＩＣ３３の熱を、電池充電ＩＣ３３と充電用実装領域Ｒの基板面の各接合面から受熱部４５に同時に伝導して、電池充電ＩＣ３３の温度が高くなるのをさらに効果的に防止できる。従って、電池充電ＩＣ３３の機能が劣化するのを防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。

（実施例３） 図９および図１０に、電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の接合構造を変更した本発明の実施例３に係る小型電気機器（美容器具）を示す。実施例３では、ヒートシンク９の受熱部４５と制御基板６の充電用実装領域Ｒを本体ケース１の下端寄りにまで連出し、充電用実装領域Ｒに実装した電池充電ＩＣ３３を受熱部４５の下端寄りに密着接合した。受熱部４５と充電用実装領域Ｒは、２次電池５の下端を越えた位置まで連出されている。また、この実施例では、熱遮断部５７に一群の熱遮断穴５８を前後に貫通する状態で設けて、当該熱遮断穴５８を熱遮断構造とした。熱遮断穴５８の一群は、上下一対の４個の直線列の間に３個の直線列を配置して、熱伝導通路がジグザグになるようにした。

実施例３の接合構造では、ヒートシンク９の受熱部４５を本体ケース１の下端寄りにまで連出するだけの単純な構造のみで、受熱部４５の放熱面積を大きくして、その分だけ受熱部４５の放熱熱量を向上し、電池充電ＩＣ３３の温度上昇を抑止できる。従って、２次電池５が繰返し充電される場合でも、電池充電ＩＣ３３が高温に晒されて、充電制御機能が劣化するのを効果的に防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。また、電池充電ＩＣ３３を受熱部４５の下端寄りに密着接合するので、放熱部４４から電池充電ＩＣ３３に至る熱伝導経路長を大きくすることができ、その分だけ放熱部４４から電池充電ＩＣ３３へ伝導する熱量を減少できる。さらに、熱遮断部５７における熱伝導通路をジグザグに設けたため、放熱部４４から電池充電ＩＣ３３への熱移動を阻害できる利点もある。

（実施例４） 図１１および図１２に、電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の接合構造を変更した本発明の実施例４に係る小型電気機器（美容器具）を示す。実施例４では、本体ケース１の下端寄りに位置する制御基板６に縦長のスリット状の切欠７９を形成し、この切欠７９に沿って制御基板６の厚み方向へ弾性変形可能な充電用実装領域Ｒを形成した。また、充電用実装領域Ｒに充電回路３２と電池充電ＩＣ３３を配置し、電池充電ＩＣ３３を充電用実装領域Ｒの下端側に位置させるようにした。制御基板６を前ケース１ａの内部に固定し、ヒートシンク９を本体ケース１の内部に組んだ状態では、図１２に示すように、電池充電ＩＣ３３が受熱部４５で伝熱シート５３を介して押圧されるので、充電用実装領域Ｒが弾性変形する。

実施例４の接合構造では、電池充電ＩＣ３３が充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、ヒートシンク９の受熱部４５に密着されるので、電池充電ＩＣ３３の熱をさらに効果的に受熱部４５へ伝導することができる。また、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結するためのビス５４やディスタンスカラー５５を省略できる分だけ接合構造のコストを削減できる。

（実施例５） 図１３に、電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の接合構造を変更した本発明の実施例５に係る小型電気機器（美容器具）を示す。実施例５では、本体ケース１の下端寄りに位置する制御基板６に上下一対の横長のスリット状の切欠７９を形成し、この切欠７９の間を充電用実装領域Ｒとして、同領域Ｒの受熱部４５との対向面の先端寄りに電池充電ＩＣ３３を配置した。充電用実装領域Ｒは、実施例４の充電用実装領域Ｒと同様に、制御基板６の厚み方向へ弾性変形可能であり、電池充電ＩＣ３３を充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、受熱部４５に密着付勢する。充電回路３２は、下側の切欠７９より下方の基板に配置されている。

実施例５の接合構造によれば、実施例４の接合構造と同様に、充電用実装領域Ｒの基板の弾性力で、電池充電ＩＣ３３が受熱部４５に密着付勢されるので、電池充電ＩＣ３３の熱をさらに効果的に受熱部４５へ伝導することができる。また、充電用実装領域Ｒを受熱部４５に締結するためのビス５４やディスタンスカラー５５を省略できる分だけ接合構造のコストを削減できる。

（実施例６） 図１４および図１５に、電池充電ＩＣ３３とヒートシンク９の接合構造を変更した本発明の実施例６に係る小型電気機器（美容器具）を示す。実施例６では、制御基板６の下部の充電用実装領域Ｒに、充電回路３２と電池充電ＩＣ３３を配置した。また、放熱部４４の下部一側に上下寸法が小さな受熱部４５と熱遮断部５７を設け、電池充電ＩＣ３３と受熱部４５を上下に長い銅製の伝熱具８０で接続して、電池充電ＩＣ３３の熱を伝熱具８０で受熱部４５に伝導するようにした。帯板状の伝熱具８０の上端はビス８１で受熱部４５に締結されており、伝熱具８０の下部はビス５４とナット８２で制御基板６に締結されている。伝熱具８０の厚みは、受熱部４５の前後厚みより薄く設定されており、伝熱具８０の左右幅は、受熱部４５の左右幅より小さく設定されている。また、熱遮断部５７の前面に、スリット状の熱遮断溝５８を形成して、当該熱遮断溝５８を熱遮断構造とした。

実施例６の接合構造によれば、電池充電ＩＣ３３の熱を伝熱具８０で受熱部４５へ伝導できるので、２次電池５が繰返し充電される場合でも、電池充電ＩＣ３３の機能が劣化するのを防止して、２次電池５の充電を効率良く行うことができる。また、伝熱具８０の厚みを受熱部４５の前後厚みより薄く設定したので、受熱部４５が充電用実装領域Ｒにまで連出されている場合に比べて、ヒートシンク９の重量を小さくでき、その分だけ持重りのしない美容器具を提供できる。

実施例で説明した制御基板６は、ガラス系の絶縁基材で形成することが多いが、必要があれば、アルミニウム板材の表面に絶縁層と銅の配線層を形成した熱伝導性に優れた金属基板や、さらに放熱特性が大きなセラミック基板で形成することができる。位置決め凹部５０および位置決めリブ５１の断面形状はＶ字状に形成する必要はなく、矩形や半円形など任意の形状に形成することができる。また、締結体５４はビスである必要はなく、ボルトやリベットであってもよい。本発明は美容器具以外に、熱電変換素子を備えた温熱治療器（小型電気機器）に適用することができる。

１ 本体ケース
２ ヘッド部
３ 前熱刺激体（刺激付与体）
４ 後熱刺激体（刺激付与体）
５ ２次電池
６ 制御基板
８ 熱電変換素子
９ ヒートシンク
１０ 伝熱体
１３ シンク開口
１４ 前装着座
１５ 後開口
１６ 後装着座
１９ バイブレーター
２０ ホルダー枠
２１ グリップ電極
３２ 充電回路
３３ 電池充電ＩＣ
３６ 素子接合座
４３ 放熱フィン
４４ 放熱部
４５ 受熱部
４６ 素子接合座
５４ 締結体（ビス）
５７ 熱遮断部
５８ 熱遮断穴
７７ 受熱凹部
８０ 伝熱具

Claims (10)

1. 本体ケース（１）の内部に電源用の２次電池（５）と制御基板（６）とが配置されており、
   本体ケース（１）のヘッド部（２）に、熱電変換素子（８）と、熱電変換素子（８）の前面に接合される刺激付与体（３）と、熱電変換素子（８）の後面に接合されるヒートシンク（９）とが配置されており、
   制御基板（６）に、２次電池（５）に充電電流を供給する充電回路（３２）が実装されており、
   充電回路（３２）は電池充電ＩＣ（３３）を含み、
   電池充電ＩＣ（３３）がヒートシンク（９）に対して熱移動可能に接続されており、２次電池（５）の充電時に生じた電池充電ＩＣ（３３）の熱が、ヒートシンク（９）を介して放熱されるように構成されていることを特徴とする小型電気機器。
2. ヒートシンク（９）が、放熱部（４４）と、放熱部（４４）から制御基板（６）に向かって延出される受熱部（４５）と、放熱部（４４）と受熱部（４５）の間に設けられる熱遮断部（５７）とを備えており、
   受熱部（４５）に電池充電ＩＣ（３３）が接合されており、
   熱遮断部（５７）に、放熱部（４４）の熱が受熱部（４５）へ伝導するのを規制する熱遮断構造が設けられている請求項１に記載の小型電気機器。
3. 熱遮断構造が、熱遮断部（５７）に形成した複数の熱遮断穴（５８）で構成されている請求項２に記載の小型電気機器。
4. ヒートシンク（９）の受熱部（４５）と正対する制御基板（６）の充電用実装領域（Ｒ）に電池充電ＩＣ（３３）が実装されており、
   充電用実装領域（Ｒ）に挿通した締結体（５４）を受熱部（４５）に固定して、受熱部（４５）に電池充電ＩＣ（３３）が密着されている請求項２、または３に記載の小型電気機器。
5. 締結体（５４）は金属製のねじで形成されて、電池充電ＩＣ（３３）の周囲複数個所において充電用実装領域（Ｒ）が受熱部（４５）に締結固定されている請求項４に記載の小型電気機器。
6. ヒートシンク（９）の受熱部（４５）の端部に、制御基板（６）の充電用実装領域（Ｒ）と、同領域（Ｒ）に実装した電池充電ＩＣ（３３）とを収容する受熱凹部（７７）が形成されており、
   受熱凹部（７７）の内面に電池充電ＩＣ（３３）および充電用実装領域（Ｒ）が密着されている請求項２、または３に記載の小型電気機器。
7. 本体ケース（１）の一端にヘッド部（２）が設けられ、本体ケース（１）の他端側の内部に２次電池（５）が配置されており、
   本体ケース（１）の他端には、充電回路（３２）に充電用電流を供給する電力供給部（７）が設けられており、
   ヒートシンク（９）の受熱部（４５）と、制御基板（６）の充電用実装領域（Ｒ）が、本体ケース（１）の他端寄りまで連出されて、充電用実装領域（Ｒ）に実装した電池充電ＩＣ（３３）が受熱部（４５）に接合されている請求項２、または３に記載の小型電気機器。
8. ヒートシンク（９）の受熱部（４５）と制御基板（６）の充電用実装領域（Ｒ）が、２次電池（５）の他端側の端部を越えて本体ケース（１）の他端寄りに配置されて、充電用実装領域（Ｒ）に実装した電池充電ＩＣ（３３）が受熱部（４５）に接合されている請求項７に記載の小型電気機器。
9. 本体ケース（１）の他端寄りに位置する制御基板（６）にスリット状の切欠（７９）が形成されて、制御基板（６）の厚み方向へ弾性変形可能な充電用実装領域（Ｒ）が切欠（７９）に沿って形成されており、
   充電用実装領域（Ｒ）に電池充電ＩＣ（３３）が配置されており、
   電池充電ＩＣ（３３）が充電用実装領域（Ｒ）の基板の弾性力で、ヒートシンク（９）の受熱部（４５）に密着付勢されている請求項７、または８に記載の小型電気機器。
10. 電池充電ＩＣ（３３）とヒートシンク（９）の受熱部（４５）とが、受熱部（４５）の前後厚みより薄い伝熱具（８０）を介して接続されている請求項２に記載の小型電気機器。

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