JPS6359226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は再充電可能な差込式電池ユニツトおよ
びそれのソケツトに関するものである。

標準品外の電気部品を回路板に装着することは
古くからの問題であつた。その上、印刷回路板接
続端子の小形化および標準化に伴つて回路板アセ
ンブリが混成接続技術に不向きとなつてきた結
果、この問題は益々厄介なものとなりつつある。

印刷回路板が初めて導入された頃、電子部品を
回路板に手で装着することは珍しくなかつた。回
路導体は印刷回路板上に印刷されるとは言え、電
子部品は独立した素子であることが多く、そのた
め個々のリード線は印刷回路板の導体に手ではん
だ付けされるのが通例であつた。つまり、各各の
回路板は「注文生産」されていたのである。回路
板上の電子部品と外部要素との相互接続は通常の
柔軟なリード線または導体によつて行われてい
た。たとえば携帯ラジオにおいて見られるごとく
電子部品への電力供給のために外部電池（通例は
交換可能な電池）を使用する場合には、回路板上
のそれぞれの位置に１対のリード線をはんだ付け
する一方、それらの他端を電池の接続端子または
印刷回路板から離隔して配置された電池ホルダに
接続するのが常であつた。

このようにして印刷回路板に接続を行う技術
は、印刷回路板をも収容する簡便なパツケージ内
に電池を装着支持するために要する特殊なパツケ
ージ技術に加え、手による配線、はんだ付けおよ
び組立てのために多くの作業が要求される結果と
して著しく非能率的であつた。かかる困難はま
た、使用される電池の大きさや形状が豊富になる
に従つて益々増大した。

更にまた、小形化および標準化の絶えざる進行
に伴い、手による配線技術は不適格となつてき
た。その理由としては、印刷回路板との接続は印
刷回路板上のエツジコネクタを通して行うことが
好ましく、従つて最新の印刷回路板上には柔軟な
リード線が使用されないことが挙げられる。これ
は、言うまでもなく、恆久的な回路接続を妨害す
ることなしに交換可能な印刷回路板を得るという
目的を達成するために望ましいことである。

印刷回路板に外部電池を接続する場合には、少
なくとも１個のエツジコネクタを電池のために使
用しなければならない。その上、従来通り、印刷
回路板から離隔した位置に電池を装着固定するた
めの独立した手段を設けなければならない。この
ように余分のエツジコネクタを必要とするばかり
でなく、従来のごとくに電池を収容するための独
立した物理的支持手段を遠隔アセンブリ、シヤ
シ、フレームなどの上を設ける必要もあることを
考えると、このようなやり方は効率的でもないし
望ましくもない。他方、電力供給を受けるべき回
路板に装着されかつそれと共に交換可能な電池を
設けることには追加の利益がある。すなわち、そ
うすれば直流電源を破壊することなしに回路板を
正規の接続ソケツトから取外せるのが通例だから
である。

今日、電池によつて印刷回路部品に電力を供給
しなければならない重要な用途は数多く存在す
る。この実例として、計算機システム、マイクロ
プロセツサ制御装置、単一チツプ形マイクロコン
ピユータおよび揮発性RAM（ランダムアクセス
読み書きメモリ）が挙げられる。これらの用途の
場合、電池は電力線の故障（停電）時における予
備電源として役立つわけで、停電から復旧までの
合間には電池が電力を供給し続けることになる。
揮発性RAMに対して電力線から独立した予備電
源が用意されていなければ、瞬間的な停電により
計算機の記憶内容の全てが容易に破壊されてしま
うのである。

さて、本発明は印刷回路板などに適合した電池
電源に関するものである。詳しく言えば、本発明
は各種の標準印刷回路板中の任意のものあるいは
半導体チツプ用の標準ソケツトまたはコンセント
に挿入するための再充電可能な電池ユニツトを提
供しようとするものである。本発明はまた、信頼
性が高く、丈夫で、しかもDIP（デユアルインラ
インピン）ソケツト形状に対して完全に適合し得
る再充電可能な電池と電池ケースとの複合物を提
供しようとするものである。

すなわち、本発明が提供するものは少なくとも
２個の電池を含む差込式電池ユニツトであつて、
かかる電池ユニツトは容易にかつコストの面で効
率良く組立てることができ、しかも再充電可能、
着脱可能および交換可能であり、かつ電力供給を
受けるべき回路板、シヤシなどによつて支持可能
なものである。

本発明に基づく再充電可能な電池ユニツトは、
電池ケース内に収容された少なくとも２個の電池
（好ましくは蓄電池）を含んでいる。電池ケース
から突き出た端子ピンは、電池ケースの内部では
電池の端子に接続されている一方、回路板の貫通
孔または電力供給を受けるべき回路板に装着され
た対応ソケツトへの直接挿入が可能となつてい
る。

電池ケースはその内部に再充電可能な標準の円
柱状電池（たとえば密閉形ニツケル−カドミウム
電池）を受入れるためのくぼみを有するように成
形されていることが好ましく、また端子ピンは溶
接またはその他の方法により電池の端子に対して
直接に接続し得るように配置されている。

本発明の構成および利点は、添付の図面を参照
しながら以下の説明を読めば一層明確に理解され
よう。

先ず第１図を見ると、少なくとも２個の再充電
可能な電池を収容した一体のケース１２から成る
本発明の電池ユニツトが示されている。ケース１
２は、第２図に関連して一層詳しく記載されるご
とく、ベース部分１４およびカバー部分１６から
成る２部分構成型のものであることが望ましい。
ソケツト２０の孔１９に挿入するための端子ピン
１８がケース１２のベース部分１４の底面から下
方へ突き出ている。ソケツト２０は多端子型半導
体チツプ（たとえば読出し専用メモリ、ランダム
アクセス読み書きメモリ、集積回路など）を装着
するために使用される通常のもので、装着される
部分の端子ピンを挿入するために２列の孔を有し
ている。かかるソケツトはデユアルインラインピ
ン（DIP）型のソケツトとして知られていて、２
列に並んだ端子ピンを有する部品を装着するため
に役立つものである。

第１図には４個のピンが示されている。しかし
ながら、電気的に活性なピンすなわち電池の正お
よび負の端子にそれぞれ接続されたピンは２個の
みである。電気的に活性でないピンは、回路板ま
たはソケツト上における差込式電池ユニツトの正
しい位置を決定し、また電池ユニツトを回路板上
の所定位置に保持する際の機械的支持を増強する
ために使用される。第１図からわかる通り、電池
を回路中に接続するためには、ケース１２をソケ
ツト２０に差込みさえすればよい。また、ソケツ
トを使用しない場合には、ケース１２を回路板
（図示せず）の貫通孔に挿入してから他の部品と
共に量産的なはんだ付けを行えばよい。装着後の
電池は、回路板に外部から電力が供給される場合
には連続的な充電を受け、また外部からの電力が
停電または除去された場合には回路板に電力を供
給するよう電気的に接続することができる。

次の第２図は２電池型の再充電可能な差込式電
池ユニツトを示すもので、内部の構成を明らかに
するためカバー部分１６が取外されている。各各
の電池２２は、たとえば、1.2〜1.4Vの公称開路
電圧を有するゼネラル・エレクトリツク社製の
μP30ニツケル−カドミウム蓄電池である。これ
らの電池は直列に接続されている。その際、物理
的に隣接した電池の端子同士は各々の電池の該端
子に点溶接された柔軟な導電性帯金２３によつて
電気的に相互接続されている。勿論、電池２２は
目的の用途に応じた任意適宜の電力容量を有し得
る。計算機システムのバンクの記憶内容を維持す
るような典型的用途の場合、電池２２の定格容量
は25℃で65〜70ｍAHである。

第２および３図を見ると、各々の電池２２はケ
ース１２のベース部分１４に設けられた残いくぼ
み２５の中にはまり込んでいる。くぼみ２５は電
池２２の外形に合致するように成形されており、
従つて円柱状のくぼみを成している。カバー部分
１６の頂部にも同様な浅い円柱状くぼみ２６が設
けられている結果、カバー部分１６を取付けた場
合には、電池２２の下部および上部の両方がそれ
ぞれのくぼみ２５および２６にはまり込むことに
なる。これらのくぼみは、電池２２をケース１２
の内部に正しく位置ぎめすると同時に電池２２の
不必要な運動を防止するために役立つ。このよう
な関係は第３図中に最も良く示されている。

本発明の特徴の一つとしては、本発明の電池ユ
ニツトが簡単に組立てられることが挙げられる。
詳しく言えば、ピン１８ａおよび１８ｂはケース
１２のベース部分１４を貫通して下方へ突き出て
いる一方、ケース１２の内部では電池２２の両端
に近接した位置において上方に突き出ている。ピ
ン１８ａおよび１８ｂを電池２２に接続するため
には、電池２２の対応する金属製端部への溶接を
行えばよい。すなわち、ピン１８ｂは溶接部２９
によつて接続され、またピン１８ａは溶接部３１
によつて接続されている。ピン１８ｃおよび１８
ｄは案内ピンであつて、これらはソケツトへの挿
入時に電池ユニツトの正しい位置を決定するのに
役立ち、また電池ユニツトの機械的支持を増強す
るのに役立つ。ピン１８ｃおよび１８ｄは電気的
に活性なピン１８ａおよび１８ｂと共に回路を成
してはいないが、１個以上の電池端子に内部また
は外部から接続することによつて電気的に活性と
することもできる。

電池ユニツトに機械的強度を与えかつケース１
２の内部における電池１２の不必要な運動を防止
するため、電池２２の間に配置されたスペーサ部
材３３がベース部分１４の両側に設けられ、それ
によつて電池２２同士が離隔状態に保持されてい
る。電池ユニツトに偶発的な衝撃が加わつた場合
（たとえば誤つて落とした場合）、かかるスペーサ
部材３３は電池２２のケース長軸に沿つた過度の
運動を防止するのに役立つ。

かかる電池ユニツトの組立ては迅速かつ能率的
に達成される。すなわち、相互接続用の柔軟な帯
金２３は２個の電池２２を直立させた状態で溶接
される。次いで、帯金２３を折り曲けながら電池
２２を軸方向に沿つて整列させた後、ケース１２
のベース部分１４に設けられたそれぞれのくぼみ
２５の中に電池２２が配置される。その後、ピン
１８ａおよび１８ｂがケース１２の両端において
電池２２の自由端に溶接される。必要ならば、電
池２２の自由端に接触させるためにピンを僅かだ
け曲げてもよい。次に、カバー部分１６がベース
部分１４上に配置されかつ超音波溶接される。か
かる目的のため、ベース部分１４はその外周に沿
つて突き出た下部フランジ３４およびカバー部分
１６の内面に接触するボス３６を有している。フ
ランジ３４は組立ての際にカバー部分１６を正し
く配置するのに役立つ。ベース部分１４はカバー
部分１６に超音波溶接される。

言うまでもなく、カバー部分１６およびボス３
６の寸法は両者の接触面同士が締りばめの状態と
なるように決定されているから、超音波エネルギ
ーの印加によつて局部的な融解および変形が起こ
り、そして最終的にベース部分１４とカバー部分
１６との融合が生じる。なお、ケース部品は適当
に選定された丈夫なプラスチツク（たとえばガラ
ス繊維入りポリフエニレンスルフイド）から作ら
れている。また、ピン１８は金めつきされたニツ
ケル製のものである。

次の第４および５図には、３個以上の電池に対
して有用な別の実施例が示されている。電池２
２′自体は第２および３図に示されたものと同じ
である。しかるにこの場合には、電池２２′がケ
ースの長軸を横切るように横に並んで配置されて
いる。隣接した電池端子４２同士は反対の極性を
有し、そして溶接された導電性帯金４４および４
５により直列に接続されている。従つて、かかる
電池ユニツトはピン１８a′および１８b′の間に
3.6Vの公称電圧を与える。第２および３図の場
合と同じく、ピン１８c′および１８d′は案内ピン
であつて電気的に不活性である。一般に、ピン１
８b′および１８d′はピン１８c′および１８a′と同
じくケースの長軸に沿つて整列しているが、これ
ら２組のピンはケースの反対側に位置している点
で相異なる。

第４および５図の３電池型電池ユニツトにおい
ては、電池２２′の正しい配置のために役立つ円
柱状のくぼみ４６がベース部分１４に設けられて
いる。これらのくぼみは、カバー部分１６′の内
側に設けられた対応するくぼみ４７と共に、ケー
スの長軸を横切るように配置されている。この場
合にもまた、電気的に活性なピン１８a′および１
８b′は溶接部４９および５０によつて示されるご
とく第１および第３の電池の自由端に対して直接
に溶接されている。ピン１８a′のケース内部に突
き出た部分は右端の電池２２′の負端子と整列す
るように曲げられている。ピン１８a′および１８
b′、帯金４４および４５、並びにくぼみ４６およ
び４７の協働により、電池の正しい配置が達成さ
れると同時に、使用および取扱いの際における電
池の運動が防止される。勿論、くぼみの寸法が十
分な運動防止効果をもたらすように選定されてい
ればピン１８a′および１８b′がそのような機能を
果す必要はない。

３電池型電池ユニツトの組立ては２電池型の場
合と同様である。先ず導電性帯金４４および４５
が電池２２′の端部に溶接され、電池２２′がくぼ
み４６の中に配置され、ピン１８a′および１８
b′が電池２２′の自由端に溶接され、そして最後
にカバー部分１６′およびベース部分１４′が超音
波溶接される。

65〜70ｍAHの定格容量を有する典型的なニツ
ケル−カドミウム蓄電池を使用した場合、2.4V
（２電池型）の差込式電池ユニツトは所要電流
10μAの小形記憶装置をほぼ３ケ月間にわたつて
維持し、また所要電流1/2Ａの大形記憶装置を５
分間以上にわたつて維持するのが通例である。記
載のごとき３電池型の差込式電池ユニツトの重量
は１オンス（約30グラム）未満である。いずれの
実施例においても、放電時には−20〜＋50℃の温
度下で動作が可能である。長期の自己放電時にお
ける電池の内部抵抗は小さいから、本発明の差込
式電池ユニツトは広範囲の使用条件に対して適合
し得る。その上、回路板上に２つ以上の電池ユニ
ツトを装着しかつそれらの電池ユニツトのピン同
士を適当に相互接続しさえすれば、電池電圧を上
昇させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の差込式電池ユニツトおよびそ
れに関連するソケツトの分解斜視図、第２図は再
充電可能な電池を収容した電池ケースのベース部
分およびカバー部分を示す本発明の２電池型電池
ユニツトの分解斜視図、第３図は電池ケースのカ
バー部分を取付けた状態を示す第２図の線３−３
にほぼ沿つた断面図、第４図は本発明の３電池型
電池ユニツトの部分切欠き斜視図、そして第５図
は第４図の線５−５にほぼ沿つた断面図である。 図中、１２は電池ケース、１４はベース部分、
１６はカバー部分、１８はピン、２０はソケツ
ト、２２は電池、２３は帯金、２５および２６は
くぼみ、２９および３１は溶接部、３３はスペー
サ部材、４４および４５は帯金、そして４６およ
び４７はくぼみを表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 印刷回路板等に適合する電池ユニツトであつ
   て、正の端子および負の端子を有する少なくとも
   ２個の密閉形の電気化学的に再充電可能な蓄電池
   と、前記蓄電池を囲む電池ケースとを含み、前記
   電池ケースは、前記端子を露出させるように前記
   蓄電池を支持し且つ回路板によつて支持される実
   質的に平らなベース部分と、カバー部分とを有
   し、前記電池ケースは、ベース部分及びカバー部
   分のうち少なくとも一方に設けられたくぼみから
   なる蓄電池を移動しないように拘束するための手
   段を内部に含み、前記電池ケースから前記ベース
   部分を貫通して延びていてそれぞれの端子に直接
   繋がれ電気的に接続されている少なくとも２つの
   端子ピンをさらに含み、前記端子ピンは、前記蓄
   電池の入つた前記電池ケースを印刷回路板に装着
   し且つ前記蓄電池を前記印刷回路板に電気的に接
   続するため、前記電池ケースの前記ベース部分を
   貫通して突出していることを特徴とする電池ユニ
   ツト。 ２ 少なくとも２個の蓄電池は密封型円筒状蓄電
   池であり且つ電池ケースの内部で直列に配置され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の電池ユニツト。 ３ 前記電池ケースと一体の隣接する蓄電池間に
   配置され、隣接する蓄電池間の移動を拘束するた
   めのスペーサ手段をさらに含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の電池ユニツト。 ４ 前記蓄電池は、蓄電池の組み立て前に蓄電池
   の隣接する端子の接続を可能にするため、端子に
   直接装着され且つ蓄電池の端子から端子の距離を
   越える長さを有する柔軟な帯金によつて相互に連
   結されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の電池ユニツト。 ５ 前記蓄電池は密封型円筒状電池であり且つ電
   池ケースと並設関係をなして配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電池
   ユニツト。 ６ 少なくとも２個の電気的に相互に接続された
   蓄電池を有し、端子ピンは、それぞれの蓄電池の
   端子端に隣接して電池ケースの内部に突出するよ
   うに位置決めされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の電池ユニツト。 ７ 前記電池ケースから延び且つこれの軸線方向
   に沿つて前記端子ピンの一方と整合した少なくと
   も１つの位置決めピンをさらに含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の電池ユニツ
   ト。 ８ 電池ユニツトのピンを着脱自在に受け入れる
   ためのソケツトと、これを電気回路板に接続する
   ための手段とを含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の電池ユニツト。