JP6003864B2

JP6003864B2 - 電池ホルダ

Info

Publication number: JP6003864B2
Application number: JP2013213806A
Authority: JP
Inventors: 策教太田; 陽一五十嵐; 拓也仁平
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: US10056585B2; EP3057154A4; US20160240826A1; EP3057154B1; EP3057154A1; WO2015053069A1; CN105637673B; CN105637673A; JP2015076372A

Description

本発明は電池ホルダに関し、詳しくは電極の構造に関する。

図４は従来から用いられている電池ホルダの一例を示す構成説明図であり、板ばね方式の電極構造を有するものである。図４において、ベースプレート１は長辺が保持される電池ＢＡＴとほぼ等しい長さを有する矩形状に形成されていて、長手軸方向の一端には板ばねよりなる＋極接点部２が固着され、他端には板ばねよりなる−極接点部３が＋極接点部２と対向するように固着されている。そして、ベースプレート１の両側の側辺には、取り付けられる電池ＢＡＴを保持するための板ばねよりなる保持片４、５が対向するように固着されている。

＋極接点部２および−極接点部３は一端がほぼＬ字型に折り曲げられてその折り曲げ辺はベースプレート１に固着され、他端は保持される電池ＢＡＴのそれぞれの電極に対して板ばねの弾性力により押し付けられて安定した状態で接触する接点部として機能するように山形に折り曲げられている。

これら＋極接点部２および−極接点部３の先端の間隔は、山形に折り曲げられていることによりベースプレート１に固着された状態で保持される電池ＢＡＴの軸方向の長さよりもやや広くなっているので、電池ＢＡＴを容易に挿入できる。なお、これら＋極接点部２と−極接点部３は、ベースプレート１を介して電気的に絶縁されている。

保持片４、５も板ばねで形成されたものであり、中央部分はベースプレート１の長軸方向と直交するようにベースプレート１に固着されている。これら保持片４、５の両端は取り付けられる電池ＢＡＴの側面に板ばねの弾性力により押し付けられるように同一方向にほぼＬ字型に折り曲げられ、さらにほぼ密着した状態で両側から挟持するように円弧状に形成されている。これら保持片４、５の先端部分も、電池ＢＡＴを容易に着脱できるように、それぞれ外側に向かって折り曲げられている。

図５は従来から用いられている電池ホルダの他の例を示す構成説明図であり、コイルばね方式の電極構造を有するものである。図５において、ケース６には、２個の電池ＢＡＴを装着できるように仕切り壁６ａ、６ｂが設けられて２個の電池格納部６ｃ、６ｄが形成されている。各電池格納部６ｃ、６ｄの仕切り壁６ａ、６ｂと対向する辺には、それぞれ収納される電池ＢＡＴの側面に部分的に密着して保持する断面形状が円弧状のホールド部６ｅ、６ｆが形成されている。

電池格納部６ｃの軸方向に沿って対向する一方の壁面にはコイルばねよりなる＋極接点部７が固着され、他方の壁面にはコイルばねよりなる−極接点部８が固着されている。同様に、電池格納部６ｄの軸方向に沿って対向する一方の壁面にはコイルばねよりなる＋極接点部９が固着され、他方の壁面にはコイルばねよりなる−極接点部１０が固着されている。

なお、これら電極接点部７〜１０はケース６に対して絶縁されている。そして、＋極接点部７と−極接点部１０は、電池格納部６ｃ、６ｄに装着される２個の電池ＢＡＴが直列接続されるように電気的に接続されている。

図５の構成において、たとえば電池格納部６ｃに電池ＢＡＴを装着格納するのにあたっては、電池ＢＡＴを斜めにして接点コイル７または８のどちらか一方を電池ＢＡＴの一端で圧縮し、電池ＢＡＴの他端と他方の接点コイルが安定に接触した状態になるまで押し込む。

図６は、特許文献１に記載されている電池ホルダの構成説明図である。図６において、＋極接点部１１は板ばねで形成され、−極接点部１２はコイルばねで形成されている。

特開平１１−１３５０９５号公報

図４に示す板ばね方式の電極構造は、電池の脱着性が良く構造も単純であるが、機械的な振動に対しては直流電源出力に瞬断を発生させる可能性がある。

すなわち、電池ＢＡＴの各電極と＋極接点部２および−極接点部３との接触状態に着目すると、電池ＢＡＴの長手軸方向の移動に対しては＋極接点部２および−極接点部３の板ばねが柔軟性を有することから追従できるが、長手軸方向以外のその他の方向への移動に対しては板ばねが変形しないため電池ＢＡＴの各電極と＋極接点部２および−極接点部３との間にすべりを生じることになる。

保持片４、５は、主に電池ＢＡＴの長手軸方向と直交する方向について位置を拘束する機能を発揮するものである。これらの保持片４、５は、振動に対しても電池ＢＡＴの長手軸方向への影響を抑制する一定の効果を有するものの、より強い振動に対する抑制力を強化するためには板ばねの弾性力を強くして位置拘束保持力を強くする必要がある。

ところが、これら保持片４、５の位置拘束保持力を強くすると電池ＢＡＴの脱着性を悪化させることになり、十分な対策を講じることはできない。

電池ＢＡＴの各電極におけるすべりの発生は直ちに直流電源出力の瞬断に繋がるものではないが、連続的に強い振動が発生すると接点部分の金属摩耗により絶縁性の摩耗粉を生じて絶縁不良となる。これらの現象は微摺動摩耗として報告されている。

これに対し、図５に示すコイルばね方式の電極構造は、振動に対しては一定の効果がある。コイルばねの圧縮状態が伸縮可能な状態であれば、コイルばね先端に外力を受けてもばねの弾性変形の範囲であらゆる方向に変形可能である。接点として機能するコイルばね７〜１０の先端は、コイルばね７〜１０の圧縮力により電池ＢＡＴの各極に対して押圧し接触している。

電池ＢＡＴが振動により長手軸方向に沿って移動した場合、コイルばね７〜１０が弾性変形で追従変化し、電池ＢＡＴも長手軸方向の一定の範囲であれば接点部分の摩擦力により追従変化する。

電池ＢＡＴの長手軸方向の振動に対して追従変化させるためには、接点として機能するコイルばね７〜１０のばね定数および長さを、電池ＢＡＴが長手軸方向の一端方向に移動した時に他端方向のコイルばねの先端部が電池ＢＡＴの電極から離れて瞬断しないような値にする必要がある。

しかし、電池ＢＡＴの脱着性を向上させるためには、一方のコイルばねの長さを他方よりも短くしておき、電池ＢＡＴを傾けながら他方のコイルばねの押し込み量を少なくする必要があるが、この場合には強い振動によって瞬断が発生する恐れがある。

図６の従来例においても、図５の従来例と同様の理由から、強い振動によって瞬断が発生する可能性がある。

本発明は、このような課題を解決するものであって、その目的は、外部からの連続的な激しい振動や衝撃による外部への直流電源出力の瞬断発生を抑制し、電池の脱着性の良い電池ホルダを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
収納される電池と電気的に接続される電極を備えた電池ホルダにおいて、
前記電池ホルダの電極は、絶縁体よりなり直方体状に成形された弾力性を有するベースの一方の面に金属板が取り付けられるとともに前記電極の金属板周辺のベースは前記電池の電極周辺と接触するように形成され、前記ベースの他方の面は前記電池ホルダの壁面に取り付ける取付面として形成され、電池格納部の対向する壁面に取り付けられていることを特徴とする。

請求項１記載の電池ホルダにおいて、前記電極の−極側の金属板は前記電池の＋極が電気的に接触しないように部分的に切り欠かれていることを特徴とする。

これらにより、外部からの連続的な激しい振動や衝撃による外部への直流電源出力の瞬断発生を抑制でき、電池の脱着性の良い電池ホルダを実現できる。

本発明の一実施例を示す構成説明図である。＋極接点部１４の具体例を示す構成説明図である。 −極接点部１３の具体例を示す構成説明図である。従来から用いられている電池ホルダの一例を示す構成説明図である。従来から用いられている電池ホルダの他の例を示す構成説明図である。特許文献１に記載されている電池ホルダの構成説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成説明図である。図１において、ケース１１には、２個の電池ＢＡＴを装着できるように仕切り壁１１ａ、１１ｂが設けられて２個の電池格納部１１ｃ、１１ｄが形成されている。各電池格納部１１ｃ、１１ｄの長手方向に沿って対向する各壁面にはそれぞれ矩形の取付穴１１ｅ〜１１ｈが設けられている。各電池格納部１１ｃ、１１ｄの仕切り壁１１ａ、１１ｂと対向する辺には、それぞれ収納される電池ＢＡＴの側面に部分的に密着して保持する断面形状が円弧状のホールド部１１ｉ、１１ｊが形成されている。

電池格納部１１ｃの長手方向に沿って対向する一方の壁面に設けられている取付穴１１ｅを介して＋極接点部１２が取り付けられ、他方の壁面に設けられている取付穴１１ｆを介して−極接点部１３が取り付けられている。同様に、電池格納部１１ｄの軸方向に沿って対向する一方の壁面に設けられている取付穴１１ｇを介して＋極接点部１４が取り付けられ、他方の壁面に設けられている取付穴１１ｈを介して−極接点部１５が取り付けられている。ここで、＋極接点部１２と＋極接点部１４は同一構造であり、−極接点部１３と−極接点部１５も同一構造である。

なお、これら電極接点部１２〜１５はケース１１に対して絶縁されている。そして、−極接点部１３と＋極接点部１４とは、電池格納部１１ｃ、１１ｄに装着される２個の電池ＢＡＴが直列接続されるように電気的に接続されている。

図２は＋極接点部１４の具体例を示す構成説明図であって、（Ａ）は裏面を示し、（Ｂ）は正面を示している。図２において、＋極接点部１４は、たとえばゴムなどの弾力性を有する絶縁体よりなり直方体状に成形されたベース１４１と、導電性を有し所定の形状に折り曲げ加工されベース１４１にたとえば接着剤により固着される金属プレート１４２とで構成されている。

ベース１４１の裏面側には電池格納部１１ｄの一方の壁面に設けられている取付穴１１ｇに嵌め合わされて係止される２個のフック１４１ａと１４１ｂが設けられていて、ケース１１への取付面として機能する。なお、これら２個のフック１４１ａと１４１ｂは、自由辺が互いに外向きになるように断面形状がＬ字形に成形されている。

ベース１４１の正面側と上面の稜線部分は斜めに切除されて電池ＢＡＴの挿入を容易にするための傾斜部１４１ｃが形成されていて、ベース１４１の正面側は電池格納部１１ｄに装着される電池ＢＡＴを支持する支持面として機能する。

金属プレート１４２の一端はベース１４１の支持面に密着して傾斜部１４１ｃにほぼ沿うように傾斜部１４１ｃの傾斜角度に応じた角度で折り曲げ加工され、他端はベース１４１をケース１１の取付穴１１ｇに嵌め合わせて係止した状態でケース１１の底面から突出するようにＬ字形に折り曲げ加工されている。Ｌ字形の折り曲げ辺には、図示しない配線材をはんだ接合するための配線穴１４２ａが設けられている。

図３は−極接点部１３の具体例を示す構成説明図であって、（Ａ）は裏面を示し、（Ｂ）は正面を示している。図３において、−極接点部１３は、たとえばゴムなどの弾力性を有する絶縁体よりなり直方体状に成形されたベース１３１と、導電性を有し所定の形状に折り曲げ加工されベース１３１にたとえば接着剤により固着される金属プレート１３２とで構成されている。

ベース１３１の裏面側には電池格納部１１ｃの一方の壁面に設けられている取付穴１１ｆに嵌め合わされて係止される２個のフック１３１ａと１３１ｂが設けられていて、ケース１１への取付面として機能する。なお、これら２個のフック１３１ａと１３１ｂは、自由辺が互いに外向きになるように断面形状がＬ字形に成形されている。

ベース１３１の正面側と上面の稜線部分は斜めに切除されて電池ＢＡＴの挿入を容易にするための傾斜部１３１ｃが形成されていて、ベース１３１の正面側は電池格納部１１ｃに装着される電池ＢＡＴを支持する支持面として機能する。

金属プレート１３２の一端はベース１３１の支持面に密着して傾斜部１３１ｃにほぼ沿うように傾斜部１３１ｃの傾斜角度に応じた角度で折り曲げ加工され、他端はベース１３１をケース１１の取付穴１１ｆに嵌め合わせて係止した状態でケース１１の底面から突出するようにＬ字形に折り曲げ加工されている。Ｌ字形の折り曲げ辺には、図示しない配線材をはんだ接合するための配線穴１３２ａが設けられている。

なお、金属プレート１３２のベース１３１の支持面から傾斜部１３１ｃにかけて対向する面の中央部分には打抜き穴１３２ｂが設けられている。この打抜き穴１３２ｂは、電池ＢＡＴの＋、−極を間違えて挿入した場合には電池ＢＡＴの＋電極が金属プレート１３２と電気的に接触しないための安全機構として機能するとともに、電池ＢＡＴが正常に装着された状態では金属プレート１３２が弾力性を有するベース１３１の支持面に押し付けられることによって支持面の一部が相対的に打抜き穴１３２ｂから膨らみ出て電池ＢＡＴの−極を密着保持する保持機構としても機能する。

このような構成において、電池ＢＡＴを電池格納部１１ｃ、１１ｄに装着するのにあたっては、電池ＢＡＴの＋、−極の方向を電池格納部１１ｃ、１１ｄの＋、−極に合わせて概ねの位置合わせをした後、電池格納部１１ｃ、１１ｄの上からほぼ水平の状態で電池ＢＡＴの＋、−極を電池格納部１１ｃ、１１ｄの＋、−極に押し付けるという単純な操作を行う。

電池ＢＡＴの電池格納部１１ｃ、１１ｄからの取り外しも、電池ＢＡＴを上に引き上げるだけの単純な操作を行えばよく、従来の板ばね方式の電極構造と同様な電池ＢＡＴの脱着性がより単純な操作で実現できる。

電池ＢＡＴを電池格納部１１ｃ、１１ｄに装着した状態では、各極接点部の弾力性を有するベースの圧縮状態が伸縮可能な状態であれば、ベースの弾性変形範囲であらゆる方向に変形可能となっているため、電池ＢＡＴが振動により移動した場合でも電池ＢＡＴの長手軸方向にはベースの弾性変形で追従する。

電池ＢＡＴの長手軸方向と直交する方向は、一定の範囲であれば接点部の摩擦力により電池ＢＡＴの移動に追従する。

また、ベースの正面が電池ＢＡＴの各電極面に接触しているため、電池ＢＡＴの長手軸方向と直交する方向に追従する場合の摩擦力を補強している。したがって、従来のコイルばね方式の電極構造と同様な振動に対する追従性を有し、外部からの連続的な激しい振動や衝撃が加わっても対向する電極相互間のすべりによる瞬停が発生しにくい電極構造が得られる。

なお、上記実施例では、ベースとして絶縁体よりなり弾力性を有するゴムを用いる例を説明したが、ゴムに限るものではなく、エラストマーやゲルを用いることもできる。

また、ベースはたとえば導電ゴムで構成されていて、必要な部分が絶縁部材により電気的に絶縁されているものであってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、外部からの連続的な激しい振動や衝撃による外部への直流電源出力の瞬断発生を抑制でき、電池の脱着操作性の良い電池ホルダを実現することができる。

１１ケース
１２、１４＋極接点部
１３、１５ −極接点部
ＢＡＴ電池

Claims

収納される電池と電気的に接続される電極を備えた電池ホルダにおいて、
前記電池ホルダの電極は、絶縁体よりなり直方体状に成形された弾力性を有するベースの一方の面に金属板が取り付けられるとともに前記電極の金属板周辺のベースは前記電池の電極周辺と接触するように形成され、前記ベースの他方の面は前記電池ホルダの壁面に取り付ける取付面として形成され、電池格納部の対向する壁面に取り付けられていることを特徴とする電池ホルダ。
前記電極の−極側の金属板は前記電池の＋極が電気的に接触しないように部分的に切り欠かれていることを特徴とする請求項１記載の電池ホルダ。