(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池を内蔵し、身体に装着されるベルト部と、
ベルト部に連結されるとともに、上記２次電池に導通する電極を表面に有し、この電極を携帯機器の電極に当接させた状態で当該携帯機器を保持するプレート部と、を備えることを特徴とする、電池内蔵ベルト。
【請求項２】
上記ベルト部は、複数の平板状ケーシングをヒンジ連結して構成されるとともに、上記プレート部に対してヒンジ連結されており、
各ケーシング内に収容された電池セルとプレート部表面の電極とがフレキシブル基板によって導通されていることを特徴とする、請求項１記載の電池内蔵ベルト。
【請求項３】
上記ベルト部は、薄膜状に形成された２次電池を樹脂または布で覆うことで構成されていることを特徴とする、請求項１記載の電池内蔵ベルト。
【請求項４】
上記薄膜状の２次電池は、可撓性を有するとともに、ポリマー電解質を使用する２次電池であることを特徴とする、請求項３記載の電池内蔵ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、小型デジタルカメラ、ＧＰＳ(global positioning system)端末等の携帯機器が接続される電池内蔵ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、携帯電話、小型デジタルカメラ、ＧＰＳ端末等の各種携帯機器が急速に普及しているが、大きな電池容量を確保しようとすると携帯機器に内蔵されることとなる電池自体も大型化するため、携帯機器の小型・軽量化の妨げとなる。反対に電池を小型化すると、容量が小さくなる分だけ実使用時間が短くなる。また、充電して繰り返し使用することのできない一次電池を使用すると、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００３】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みて創案されたものであり、携帯機器を身体に装着するためのベルトであって、大容量の２次電池を内蔵する電池内蔵ベルトを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
本発明の電池内蔵ベルトは、「２次電池を内蔵し、身体に装着されるベルト部」と「ベルト部に連結されるとともに、上記２次電池に導通する電極を表面に有し、この電極を携帯機器の電極に当接させた状態で当該携帯機器を保持するプレート部」とを備えることを特徴としている。本発明においてベルト部とは、腕時計のベルト部の他、ズボンのベルトやヘッドバンド等、身体に装着されるあらゆるベルト状のものを意味するものである。
【０００５】
上記構成を有する電池内蔵ベルトでは、携帯機器を身体に装着する際にどうしても必要となるベルト部分を利用して、その内部に２次電池を収容しているので、携帯機器自体の大型化を招くことなく電池の大容量化を達成することができ、したがって、長時間の実使用時間を確保できる。さらに、繰り返し充電可能な２次電池を採用しているため、ランニングコストの低減というメリットもある。
【０００６】
また、電池自体をベルト内に収容しているため、電池と人体とが直接触れ合うことがなく、汗による電池の劣化や、人体に電流が流れるといった不都合を有効に回避することができる。
【０００７】
本発明において上記ベルト部内に電池を内蔵する構成としては、複数の平板状ケーシングをヒンジ連結してベルト部を構成するとともに、このベルト部を上記プレート部に対してもヒンジ連結し、各ケーシング内に収容した電池セルとプレート部表面の電極とをフレキシブル基板によって導通させてもよい。
【０００８】
また、ベルト部内に電池を内蔵する他の構成としては、薄膜状に形成された２次電池を樹脂または布で覆うことでベルト部を構成してもよい。薄膜状の２次電池としては、例えば、日立マクセル社等によって近年開発された、薄型のポリマーリチウムイオン二次電池(PLI8654P5)を使用することが好ましい。この電池は、厚さ0.5mm程度と非常に薄く、適度の可撓性があるため、本発明において使用するのに非常に適したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る、腕時計タイプの電池内蔵ベルト１を示す斜視図である。電池内蔵ベルト１は、ベルト部10とプレート部50とから構成されている。後に詳しく説明するが、ベルト部10内には小型の電池セルが内蔵されており、各電池セルが、プレート部表面に露出する電極51と導通している。プレート部50の両側にはスライド部52が形成されており、ここに携帯機器がスライド接続される。図２は、携帯機器としてＰＨＳ(personal handy-phone system)端末90を装着した例を示している。
【００１０】
図２の状態では、ＰＨＳ端末90側に設けた電極がプレート部50の電極51と接触し、ベルト部10内に設けた電池から電力が供給される。プレート部50の側面には、脱着ボタン53が配置されており、これを押圧することで、ＰＨＳ端末90を取り外すことができる。
【００１１】
図３は、ベルト部10の内部に電池セルが収容されている様子を説明する概略側面図である。ベルト部10は、金属製の複数の湾曲平板状ケーシング11をピン12でヒンジ連結して構成される。図３では、図示を簡単にするために、各湾曲平板状ケーシング11を平坦状に描いているが、実際には、図１に示したように、湾曲平板状ケーシング11は、所定の曲率で湾曲している。しかし、各ケーシング11は、その数を適度に増やせば、平坦状であっても差し支えない。さらに、ベルト部10自身も、ピン13を用いてプレート部50にヒンジ連結されている。
【００１２】
各電池セル30は、フレキシブル基板20上に配置された状態で各湾曲平板状ケーシング11内に収容される。図４は、フレキシブル基板20を上方から見た平面図である。50'で示した領域はプレート部50に対応する領域で、11'で示した領域は湾曲平板状ケーシング11に対応する領域である。フレキシブル基板20には、２本の導通路21、22が形成されており、図４中上方に位置する導通路21がプラス側、下方側に位置する導通路22がマイナス側とされている。各導通路21、22には、電池セル30との接続部15、およびプレート部50の電極51(図１参照)との接続部55が設けられている。図４では１つの電池セル30のみを代表的に示しているが、各領域11'にそれぞれ電池セル30が１つ配置される。すなわち、図１の例では、湾曲平板状ケーシング11が６個存在するため、電池セル30も６個存在することとなる。
【００１３】
この例では、各電池セルを並列に接続して容量を大きくしているが、各電池セルを直列に接続して電圧を高くする構成としてもよい。
【００１４】
図５は、電池セル30を湾曲平板状ケーシング11内に配置する工程を説明する概略図である。各湾曲平板状ケーシング11は、２つのピース11ａ、11ｂで構成されている。まず、電池セル30をフレキシブル基板20の上に配置し、その後、電池セル30を両側から覆うように２つのピース11ａ、11ｂを組み合わせる。そして、各湾曲平板状ケーシング11をピン12でヒンジ連結するとともに、プレート部50に対してもピン13でヒンジ連結する。このように電池セル30およびフレキシブル基板20が湾曲平板状ケーシング11内に収容されるため、基板20が汗で劣化することや、人体に電流が流れるといった不都合を有効に回避できる。
【００１５】
電池セル30自体は、公知のものであるが、その構成を簡単に説明しておく。電池セルは、電解液および電極から構成される電池本体の内部に安全弁および充・放電制御用ＩＣ(いずれも図示せず)を備えるものである。安全弁は、電解液の化学反応により発生したガスを逃がして、爆発を防ぐものである。充・放電制御用ＩＣは、約２×２mmのサイズで電流の方向や大きさを制御するものである。ニッカド電池ではこのような制御ＩＣは不要であるが、後述するリチウム電池等の爆発の可能性がある材料を使用した電池では制御ＩＣが必要となる。
【００１６】
図６は、本発明の第２実施形態に係る電池内蔵ベルト100を示す斜視図である。この例では、プレート部150の構成は、第１実施形態に係るプレート部50の構成と同じであるが、ベルト部110の構成が異なる。これについて以下に説明する。
【００１７】
プレート部150の両側には、薄膜状に構成された２次電池を樹脂(樹脂に代えて、布等を利用してもよい)で覆って形成されるベルト部110がピン113によってヒンジ連結されている。図７(ａ)は、ベルト部110内に収容された２次電池130とプレート部150との電気的接続を示すものであるが、プレート部150とベルト部110とのヒンジ連結部や、ベルト部110同士の連結部112の図示は省略している。
【００１８】
図７(ａ)は、電池内蔵ベルト100の側面図を示している。各ベルト部110の内部に収容された２次電池130は、近年開発された厚さ0.5mm程度の薄膜タイプのポリマーリチウムイオン２次電池である。この２次電池は、適度の可撓性があるためベルト心材として有効である上、電解液がポリマーで構成されているので液漏れの心配がなく安全性が高く、安全弁も必要ない等、本発明の電池内蔵ベルトに使用するのに特に適したものである。
【００１９】
図７(ｂ)は、図７(ａ)に示したフレキシブル基板120を上方から見た平面図である。150'で示した領域はプレート部150に対応する領域で、110'で示した領域はベルト部110の端部に対応する領域である。図７(ｂ)中、上方側の導通路121がプラス側であり、下方側の導通路122がマイナス側である。２次電池130との各接続部115は、それぞれ導通路121、122および制御ＩＣ125を介して、プレート部150の電極151との接続部155に導通される。制御ＩＣ125は、２次電池130の充・放電を制御するものである。第２実施形態のように、樹脂や布等で２次電池を覆う構成を採用した場合には、電池自体に作用するストレスをより有効に緩和することができる。勿論、電池と人体との接触を避けることができるという効果も得られる。
【００２０】
図８は、本発明の第３実施形態に係る電池内蔵ベルト200を示す斜視図である。図６および図７に示した第２実施形態では、中央のプレート部150により、その両側の薄膜２次電池130が分断された形態であったが(図７(ａ)参照)、図８の第３実施形態においては、両ベルト部210内に収容された薄膜２次電池は、プレート部250の下方を通過して延在し一体化されている。これを説明するのが図９の分解斜視図である。
【００２１】
ベルト210は、上方外装材210ａと下方外装材210ｂとで構成されており、その間に電池積層ユニット230を挟み込む。図10は、図９中の10-10線断面図である。図10から分かるように、電池積層ユニット230は、上述の薄膜タイプのポリマーリチウムイオン２次電池を４枚積層したものである。最も上方に位置する２次電池230ａの上面側には、基板235が配置されている。図11は、基板235を上方から見た平面図である。積層された４枚の薄膜２次電池230ａ〜230ｄは、ベルト側方から上方の基板235に回した配線および制御ＩＣ236を介して、並列接続状態または直列接続状態で電極251に導通されている。並列接続または直列接続を適宜選択することで所望の供給電圧を得ることができる。また、隣接して積み重ねられた２次電池同士の電極が接触してしまうことを防ぐために、電極の向きを交互に異ならせて、４枚の薄膜２次電池を積層している。組み合わされた外装材210ａ、ｂの上方からプレート部250をセットすると、基板上の電極251がプレート部の開口部251ａから露出して、図８の状態となる。
【００２２】
第３実施形態では、図６および図７に示した第２実施形態に比べて、「複数の２次電池を積層していること」および「各２次電池がプレート部250の下方側にも存在して、その分だけ容積を大きく確保していること」により、より大きな電池容量を確保できる。なお、第２実施形態の電池内蔵ベルト100においても、薄膜２次電池を積層構造として、容量アップを図ることは当然に可能である。
【００２３】
図12および図13は、電池内蔵ベルト200の変形例を示すものである。これらの変形例は、電池積層ユニットを構成する各薄膜２次電池の平面形状を変更することにより、ベルト全体のデザインのバリエーションを与えるものである。図12および図13において斜線で示した領域が薄膜２次電池の平面形状を示している。なお、図12および13では、プレート部250'、250''を併せて示しているが、各薄膜２次電池は、各プレート部の下方側にも存在している。すなわち、プレート部の左右両側の薄膜２次電池は、プレート部の下方側で連なった一体的なものである。
【００２４】
本発明の電池内蔵ベルトは、電池として２次電池を使用するものであり、充電して繰り返し使用することができる。図14は、充電器の一例を示す斜視図である。充電器300は、直方体形状の本体301の前面に、充電用接点303ａを備える充電用プレート303を有する。本体301の下方コーナ部には、充電中ランプ304および充電完了ランプ305が配置されている。図14(ｂ)に示したように、充電用プレート303に電池内蔵ベルトをセットし、本体背面側に設けたプラグ302をコンセント308に差し込んで充電を開始すると、充電中ランプ304が点灯する。その後、充電が完了すると、充電完了ランプ305が点灯する。
【００２５】
図14の例では、電池内蔵ベルトのプレート部表面に露出した電極(例えば、図８に示した電極251)を充電器300の充電用接点303ａに当接させることにより充電を行っているが、携帯機器に電力を供給するプレート部上の電極とは別個に、充電専用の電極を設けてもよい。また、充電用プレート303を複数設けて、複数の電池内蔵ベルトを一度に充電するようにすることも可能である。
【００２６】
以上説明した実施形態では、腕時計のように腕に装着されるものとして、本発明の電池内蔵ベルトを説明した。しかし、本発明はそのような実施形態に限定されるものではなく、例えば、ズボンのベルトのように腰回りに装着するベルトに本発明を適用することができる。また、携帯機器として夜間作業等に使用されるヘッドライドを考える場合には、ヘッドバンド等に対しても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る電池内蔵ベルトを示す斜視図である。
【図２】  図１の電池内蔵ベルトにＰＨＳ端末を装着した状態を示す斜視図である。
【図３】  図１の電池内蔵ベルトのベルト部の構成を説明する概略側面図である。
【図４】  図１の電池内蔵ベルトのベルト部に収容されるフレキシブル基板を示す平面図である。
【図５】  図１の電池内蔵ベルトのベルト部を構成する湾曲平板状ケーシングの組立を説明する概略斜視図である。
【図６】  本発明の第２実施形態に係る電池内蔵ベルトを示す斜視図である。
【図７】  図６の電池内蔵ベルトの構造を説明する説明図である。
【図８】  本発明の第３実施形態に係る電池内蔵ベルトを示す斜視図である。
【図９】  図８の電池内蔵ベルトの構造を説明する分解斜視図である。
【図１０】  図９中の10-10線断面図である。
【図１１】  図９中に示される基板235を上方から見た平面図である。
【図１２】  図８に示した電池内蔵ベルトの変形例を示す平面図である。
【図１３】  図８に示した電池内蔵ベルトの変形例を示す平面図である。
【図１４】  本発明の電池内蔵ベルトの充電に使用される充電器を説明する説明図である。
【符号の説明】
１、100、200  電池内蔵ベルト
10、110、210  ベルト部
11  湾曲平板状ケーシング
12、13、113  ヒンジ連結用ピン
15、115  電池セル(２次電池)との接続部
20、120  フレキシブル基板
21、22、121、122  導通路
30、130、230ａ〜230ｄ  電池セル(２次電池)
50、150、250  プレート部
51、151、251  電極
52  スライド部
53  脱着ボタン
55、155  プレート部の電極との接続部
90  ＰＨＳ端末
112  ベルト部同士の連結部
125、236  充・放電制御用ＩＣ
210ａ  上方外装材
210ｂ  下方外装材
230  電池積層ユニット
235  基板
251ａ  開口部
300  充電器
301  充電器本体
302  プラグ
303  充電用プレート
303ａ  充電用接点
304  充電中ランプ
305  充電完了ランプ
308  コンセント
【図１】
0003794213.tif 000002
【図２】
0003794213.tif 000003
【図３】
0003794213.tif 000004
【図４】
0003794213.tif 000005
【図５】
0003794213.tif 000006
【図６】
0003794213.tif 000007
【図７】
0003794213.tif 000008
【図８】
0003794213.tif 000009
【図９】
0003794213.tif 000010
【図１０】
0003794213.tif 000011
【図１１】
0003794213.tif 000012
【図１２】
0003794213.tif 000013
【図１３】
0003794213.tif 000014
【図１４】
0003794213.tif 000015