JP5469880B2 - バッテリ及び携帯電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ及びそれが装着される携帯電子機器に関する。

携帯電子機器は、商用電源が確保できない場所でも使用できるという利点がある反面、バッテリでの駆動時には、バッテリの容量によって使用可能時間が制約を受けるという問題がある。

このため、携帯電子機器とともに予備のバッテリを持ち歩き、バッテリ残量が少なくなった場合にはバッテリを交換することで機器の使用時間を伸ばす方法が採られていた。

従来の携帯型電子機器は、バッテリを交換する際に機器の電源を切る必要があったため、使用中にバッテリ残量が少なくなっても即座にバッテリを交換できなかった。

機器の電源を切ることなくバッテリを交換できるようにするために、サブバッテリやセカンドバッテリなどと称される別のバッテリを搭載し、バッテリ交換時にはそれらから電源を供給する携帯電子機器も存在している。しかし、このような構成では別のバッテリを筐体内に搭載しておく必要があるため、機器のサイズが大型化してしまうという問題があった。

電子機器の電源を切ることなくバッテリの交換を可能とすることを目的とする技術として、特許文献１に開示される「電池パック装置及びその装着方法」がある。特許文献１に開示される発明は、二つの電極を備えた電子機器本体に電池パックをスライド可能に設置し、電子機器本体に装着済みの電池パックを別の電池パックで押し出すことによって、一方の電池パックが二つの電極のいずれかと接触するようにして、電気機器本体への電力供給を維持するものである。

特開平０８−１６２０７７号公報

一般に、携帯電子機器及びバッテリには、電子機器本体からバッテリが脱落することを防止するためのロック機構が設けられており、これを解除しなければバッテリを取り外すことができないようになっている。

特許文献１に記載の発明にもこのようなロック機構は設けられており、バッテリを交換するのに先立ってロック解除の操作が必要である。

したがって、従って特許文献１に記載の発明では、一方の手で電子機器本体を保持しつつロック解除の操作を行い、他方の手で新しいバッテリを取り付ける操作を行わなければならないが、ユーザが立ったままの状態で使用されることもある携帯電子機器ではこのような操作は容易ではない。このため、バッテリを交換しようとして電子機器を落下させてしまう可能性もある。

このように、バッテリ交換時に電子機器の電源を切る必要がなく、またロック解除操作も不要なバッテリは提供されていなかった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、交換時に電子機器の電源を切る必要がなく、またロック解除操作も不要なバッテリ及びこれが装着される携帯電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、一方の端部と他方の端部との
それぞれに、互いに嵌合する形状の凹凸が形成されており、常態において、所定のスライ
ド方向と交差する方向に突出するロックピンと、一方の端部に他のバッテリの他方の端部
が嵌合した場合に、ロックピンをケース内に収容するロック解除機構とを備え、所定のスライド方向は、バッテリが、電子機器本体に設けられたバッテリ保持部によってスライド可能に保持されるときの、スライド可能な方向であることを特徴とするバッテリを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係るバッテリが装着される電子機器であって、バッテリを所定のスライド方向にスライド可能に保持するバッテリ保持部と、バッテリ保持部に隣接して所定のスライド方向と交差する方向に付勢された機器側ロックピンとを有し、ロックピンの先端部の所定のスライド方向の後側の面は、先端に近いほど所定のスライド方向の前方に近づくように曲面又はテーパ面が形成されていることを特徴とする電子機器を提供するものである。

本発明によれば、交換時に電子機器の電源を切る必要がなく、またロック解除操作も不要なバッテリ及びこれが装着される携帯電子機器を提供できる。

本発明の好適な実施の形態に係るバッテリの先端部及び後端部の構造を示す図である。 電子機器本体及びバッテリの外観並びにバッテリ保持部が概略形状を示す図である。 電子機器本体のバッテリ保持部の構造を示す図である。 装着済みのバッテリの後端部に別のバッテリの先端部を対向させて配置した状態を示す図である。 装着済みのバッテリの後端部に別のバッテリの先端部を嵌合させた状態を示す図である。 装着済みのバッテリをバッテリ装着位置から別のバッテリで押し出した状態を示す図である。 装着前のバッテリのロックピンが本体側ロックピンに近接した状態を示す図である。 装着前のバッテリのロックピンが本体側ロックピンを押し退けた状態を示す図である。 バッテリが装着され、スライドが規制された状態を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るバッテリ及び携帯電子機器の電極形状を示す図である。 バッテリが所定の装着位置に設置された状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である。 装着済みのバッテリが別のバッテリによって押し出された状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である 装着済みバッテリの＋端子が電子機器本体の後端側の＋端子とは接触しなくなった状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である。 別のバッテリの各端子が電子機器本体側の同種の端子と接触した状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である。 装着済みのバッテリの＋端子及びＧＮＤ端子は電子機器本体の先端側の＋端子及びＧＮＤ端子から離れた状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である。 別のバッテリの＋端子は電子機器の二つの＋端子の両方と接触した状態でのバッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極の導通状態を示す図である。

本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１（ａ）に、本実施形態に係るバッテリ１の構成を示す。なお、バッテリケースの天面に相当する部分を省略して内部の構成を可視化した状態で示している。
バッテリ１は、先端及び後端のそれぞれに、他方の端と嵌合する形状の凹凸が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、バッテリ１の先端側の各凹部には、カバー９、１０、１１が装着されており、常態ではバネ６、７、８によって突出する方向に付勢されている。

図１（ｃ）に示すように、バッテリ１の後端側の凹部の一方には、ストッパ解除ピン１７が、バッテリケース内に収納可能に設置されている。ストッパ解除ピン１７は、バッテリケース内でストッパ１９と当接しており、バッテリケースに押し込まれた際にストッパ１９を先端側へ摺動させる。ストッパ１９はバネ１８によって後端側に付勢されており、ストッパ解除ピン１７を常態でバッテリケースから突出させている。

また、バッテリ１の後端側の凹部の他方には、収納ピン２０が、バッテリケース内に収納可能に設置されている。収納ピン２０は、バッテリケース内でアーム２１と当接しており、バッテリケースに押し込まれた際にアーム２１を回動させる。
アーム２１には、長穴２１ａが設けられており、ロックピン２２に設けられた突起２２ａがその中で摺動可能となっている。アーム２１は、収納ピン２０によって回動させられると、ロックピン２２をバッテリケース内に引き込む。収納ピン２０は、バネ２３によって、常態でバッテリケースから突出る方向に付勢されている。なお、アーム２１をトーションバネで所定の回転方向（図１では時計回り方向）に付勢したり、ロックピンをバネで付勢したりしてロックピン２２が常態でバッテリケースから突出するようにしても良い。

図２（ａ）に、バッテリ保持部を備えた携帯電子機器の外観を、図２（ｂ）にバッテリ保持部の概略形状を示す。バッテリ１は、電子機器本体３に設けられたバッテリ保持部によってスライド可能に保持される。図２（ｂ）では、バッテリ１の後端側から見た状態を示しており、図中の矢印方向がバッテリの取り付け方向である。なお、図示する構造はあくまでも一例であり、本発明をこの構造に限定するものではない。

図３にバッテリ保持部の構成を示す。バッテリ保持部には、バッテリ１のスライド方向と交差する方向に突出する本体側ロックピン４が設けられている。本体側ロックピン４はバネ５によってバッテリの装着スペース側に付勢されている。図３（ａ）に示すように、バッテリ１を所定の装着位置に配置した状態においては、ロックピン２２は電子機器本体３と本体側ロックピン４との隙間に配置されてバッテリ１のスライドが規制されるようになっている。
本体側ロックピン４の先端部分は、バッテリ１の装着方向の後側が曲面となっており、図３（ｂ）に示すように、バッテリ１の装着時にはロックピン２２によって押し退けられ、所定の装着位置までバッテリが進むと再び突出するようになっている。なお、ロックピン２２の先端部分のバッテリ装着方向の後側をテーパ面としても良い。

電子機器本体３に装着済みのバッテリ１を別のバッテリ１’に交換する際の動作について説明する。なお、バッテリ１及びバッテリ１’は同様の構成であるため、図４〜図９においては符号に’を付けること二つのバッテリ及びその構成要素を区別している。例えば、符号が付されていないロックピン２２はバッテリ１の構成要素であり、符号が付されているカバー１１’はバッテリ１’の構成要素である。
図４に示すように、装着済みのバッテリ１の後端に、別のバッテリ１’の先端を対向して配置する。その後、図５に示すように、装着済みのバッテリ１の後端と、別のバッテリ１’の先端とを嵌合させると、別のバッテリ１’の先端の凸部によってストッパ解除ピン１７及び収納ピン２０が装着済みバッテリ１のケース内に押し込まれ、アーム２１が回動してロックピン２２をケース内に収納する。

別のバッテリ１’をさらに装着方向へ押し込むと、図６に示すように装着済みのバッテリは別のバッテリ１’によって押し出されていく。

別のバッテリ１’をさらに装着方向へ押し込むと、図７に示すように、別のバッテリ１’のロックピン２２’が本体側ロックピン４の設置された部分に到達する。本体側ロックピン４の先端には曲面が設けられているため、図８に示すように本体側ロックピン４は別のバッテリ１’のロックピン２２’によって押し退けられる。別のバッテリ１’のロックピン２２’が本体側ロックピン４の部分を通過すると、図９に示すように本体側ロックピン４はバネ５の弾性力によって元の位置に復帰する。本体側ロックピン４が元の位置に復帰すると、ロックピン２２’は電子機器本体３と本体側ロックピン４との間に配置され、先端側及び後端側のいずれの方向へのスライドも規制された状態となる。

次に、バッテリ及び電子機器本体の電極形状について説明する。
図１０（ａ）に、バッテリ及び電子機器本体の電極形状を示す。バッテリ及び電子機器本体には、＋端子、ＣＬＫ（クロック）端子、ＳＤ（シリアルデータ）端子、ＤＥＴ（ディテクト）端子、及びＧＮＤ（グラウンド）端子の５種類の端子が設けられている。なお、電子機器本体３の＋端子は二つに分割されている。図１０（ｂ）に示すように、電子機器本体３の二つの＋端子は内部でダイオードを介して連結されている。

バッテリ及び電子機器本体に設けられた各電極のうち、パワーラインを形成する＋端子及びＧＮＤ端子、並びにバッテリが装着された状態であることを電子機器が検出するためのＤＥＴ端子は、電子機器本体への電力の供給を維持するために常時導通を確保する必要がある。すなわち、バッテリを付け替える際には、交換が完了するまでの間を通して、少なくともどちらかのバッテリに接している必要がある。これに対し、満充電容量、現在の充電容量、残り使用可能時間、充放電サイクル数などの情報を電子機器がバッテリから取得するためのＳＤ端子や、これらの情報を生成するための不図示のフュエルゲージ用ＩＣにクロックを供給するためのＣＬＫ端子は、バッテリ交換の際に一時的に切断する必要がある。

図１１（ａ）に、バッテリ１が所定の装着位置に設置された状態でのバッテリ１及び電子機器本体３の外観を、図１１（ｂ）にその状態における各電極の導通状態を示す。なお、同種の端子が図の横方向で重複する部分を含む場合にその端子は導通していることを示している。図１２〜図１６においても同様である。図１１（ｂ）では具体例としてＣＬＫ端子について横方向に重複する部分が存在することを図中に示しているが、実際には全ての端子に重複部分が存在しており、導通している。なお、装着済みバッテリ１の＋端子は、電子機器本体３の二つの＋端子の両方に接触しているため、パワーラインの接続状態は図１１（ｃ）に示すようになっている。

図１２（ａ）に示すように、装着済みのバッテリ１が別のバッテリ１’によって押し出されると、図１２（ｂ）に示すようにＣＬＫ端子及びＳＤ端子の接続が解除される。

図１３（ａ）に示すように、装着済みのバッテリ１が別のバッテリ１’によってさらに押し出されると、図１３（ｂ）に示すように装着済みバッテリ１の＋端子は電子機器本体３の後端側の＋端子とは接触しなくなる。この時のパワーラインの接続状態は図１３（ｃ）に示すようになっており、バッテリ１からの電力の供給は維持される。

図１４（ａ）に示すように装着済みのバッテリ１を別のバッテリ１’によってさらに押し出していくと、図１４（ｂ）に示すように別のバッテリ１’の＋端子、ＣＬＫ端子、ＳＤ端子、ＤＥＴ端子及びＧＮＤ端子が電子機器本体３側の同種の端子と接触する。この時のパワーラインの接続状態は、図１４（ｃ）に示す状態となっており、電子機器本体３には先端側の＋端子と後端側の＋端子とに異なるバッテリが装着された状態となる。このような状態においては二つのバッテリ１、１’の起電力に差があると、本来ならば起電力が低いバッテリに逆方向の電圧がかかることとなるが、ダイオードの整流作用によってこれが防止される。

図１５（ａ）に示すように装着済みのバッテリ１を別のバッテリ１’によってさらに押し出して行くと、図１５（ｂ）に示すように、装着済みのバッテリ１の＋端子及びＧＮＤ端子は電子機器本体３の先端側の＋端子及びＧＮＤ端子から離れる。この時のパワーラインの接続状態は図１５（ｃ）に示すようになっており、＋端子及びＧＮＤ端子に接続されている別のバッテリ１’から電力が供給されるため、装着済みバッテリ１からの電力の供給が途絶えても電子機器本体３の電源が切断されることはない。

その後、図１６（ａ）に示すように装着済みのバッテリ１を別のバッテリ１’でさらに押し出していくと、図１６（ｂ）に示すように別のバッテリ１’の＋端子は電子機器本体３の二つの＋端子の両方と接触した状態となる。この時のパワーラインの接続状態は図１６（ｃ）に示すように、バッテリ１’が所定の装着位置に設置された場合と同様となる。

その後、別のバッテリ１’が所定の装着位置に到達するまでスライドさせることによりバッテリの交換が完了する。バッテリの交換作業中は、交換前後のバッテリのいずれかから電力が供給されるため、電子機器の電源をオンした状態のまま交換作業を行える。

このように、本実施形態に係るバッテリ及びこれを装着する携帯電子機器は、交換作業時にロック解除の操作を行う必要がないため、ユーザが電子機器を手で保持していなければならない状況であっても容易にバッテリを交換できる。
しかも、電子機器の電源を切る必要がない。
さらに、サブバッテリやセカンドバッテリを搭載しなくても電源を切ることなくバッテリを交換できるため、サブバッテリ等を搭載するためのスペースが不要となり、装置の小型化が可能である。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態で示したロック機構はあくまでも一例であり、本発明は図示した構造に限定されることはない。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

１ バッテリ
３ 電子機器本体
４ 本体側ロックピン
５、６、７、８、１８ バネ
９、１０、１１ カバー
１７ ストッパ解除ピン
１９ ストッパ
２０ 収納ピン
２１ アーム
２１ａ 長穴
２２ ロックピン
２２ａ 突起

Claims (8)

1. 一方の端部と他方の端部とのそれぞれに、互いに嵌合する形状の凹凸が形成されており、
   常態において所定のスライド方向と交差する方向に突出するロックピンと、前記一方の端部に他のバッテリの他方の端部が嵌合した場合に、前記ロックピンをケース内に収容するロック解除機構とを備え、
   前記所定のスライド方向は、バッテリが、電子機器本体に設けられたバッテリ保持部によってスライド可能に保持されるときの、スライド可能な方向であることを特徴とするバッテリ。
2. 前記ロックピンが前記ケース内に収納されることを規制するストッパ部材を備え、
   前記一方の端部に他のバッテリの他方の端部が嵌合することにより前記ストッパ部材による規制が解除されることを特徴とする請求項１記載のバッテリ。
3. 前記一方の端部に前記他のバッテリの他方の端部が嵌合した場合に、前記ケース内に押し込まれる収納部材と、前記収納部材がケース内に押し込まれた際に回動するアームとを有し、
   前記ロックピンは前記アームの回動に連動して前記ケースから出没することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリ。
4. 取り付け対象機器へ装着された状態において前記一方の端部に前記他のバッテリの他方の端部を嵌合させて前記スライド方向にスライドさせた際に、他のバッテリの給電用の端子が前記取り付け対象機器の受電用の端子と導通するまでは、前記取り付け対象機器の受電用の端子との導通が維持されるように、前記所定のスライド方向に沿って帯状に給電用の端子が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のバッテリ。
5. フュエルゲージ用ＩＣを備え、
   前記所定のスライド方向に沿って帯状に形成された前記フュエルゲージ用ＩＣの通信用の端子は、前記給電用の端子よりも短く、前記スライド方向の前方側に寄って配置されていることを特徴とする請求項４記載のバッテリ。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のバッテリが装着される電子機器であって、
   前記バッテリを前記所定のスライド方向にスライド可能に保持するバッテリ保持部と、
   前記バッテリ保持部に隣接して前記所定のスライド方向と交差する方向に付勢された機器側ロックピンとを有し、
   前記ロックピンの先端部の前記所定のスライド方向の後側の面は、先端に近いほど前記所定のスライド方向の前方に近づくように曲面又はテーパ面が形成されていることを特徴とする携帯電子機器。
7. 請求項５記載のバッテリが装着される電子機器であって、
   前記バッテリを前記所定のスライド方向にスライド可能に保持するバッテリ保持部と、
   前記バッテリ保持部に隣接して前記所定のスライド方向と交差する方向に付勢された機器側ロックピンとを有し、
   前記ロックピンの先端部の前記所定のスライド方向の後側の面は、先端に近いほど前記所定のスライド方向の前方に近づくように曲面又はテーパ面が形成されており、
   前記バッテリ保持部には、前記所定のスライド方向に沿って帯状に受電用の正極端子及びＧＮＤ端子並びに前記フュエルゲージ用ＩＣとの通信用の端子が形成されており、
   前記正極端子は、二分割されて前記スライド方向の前方及び後方寄りにそれぞれ配置されており、
   前記フュエルゲージ用ＩＣとの通信用の端子は、前記ＧＮＤ端子よりも短く、前記スライド方向の後端側に寄って配置されており、
   装着された前記バッテリの前記一方の端部に前記他のバッテリの他方の端部を嵌合させて前記スライド方向にスライドさせた際には、他のバッテリの給電用の端子の正極側の端子が前記スライド方向の後方寄りに配置された前記正極端子と導通するまでは、前記バッテリの給電用の端子の正極側の端子と前記スライド方向の前方寄りに配置された前記正極端子との導通が維持されることを特徴とする携帯電子機器。
8. 前記正極端子のそれぞれは、整流素子を介して並列に接続されていることを特徴とする請求項７記載の携帯電子機器。

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