(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円筒形二次電池が円筒方向を同一にして外装体内に収容され、この外装体の前記円筒方向の一方面側に正極端子及び負極端子が設けられ、外装体内面の円筒方向の両面を除く任意位置に一対の短絡端子が設けられ、かつ外装体の前記一対の短絡端子に対応する位置のそれぞれに端子窓が設けられてなり、一対の短絡端子の間を前記一対の端子窓を通して外部から短絡手段によって短絡接続することにより、前記正極端子及び負極端子に複数の二次電池が直列接続された状態になるように構成されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
外装体は、これに収容された二次電池と同数の一次電池が装填される機器の電池収容室に、複数の一次電池に代えて装填できる寸法形状に形成されてなる請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
一対の短絡端子はそれぞれ、二次電池の配列面上に外装体の端子窓を通して外部に露出するように設けられてなる請求項１または２に記載の電池パック。
【請求項４】
一対の短絡端子は、二次電池の配列面上に円筒方向のいずれか一方に偏った位置に設けられてなる請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
複数の円筒形一次電池を収容する凹部が形成され、この凹部の円筒方向の一方の壁面に一次電池の正極端子に接触する正極接続端子と一次電池の負極端子に接触する負極接続端子とが設けられ、円筒方向の他方の壁面に複数の一次電池を直列接続する直列接続端子が設けられた電池収容凹部と、この電池収容凹部を閉じる蓋体とを備え、前記電池収容凹部に、複数の円筒形二次電池を外装体内に封入して円筒方向の一方端面に正極端子と負極端子とが設けられた電池パックを複数の一次電池と互換性をもって装填可能とした電池収容室構造であって、
前記電池パックは、複数の円筒形二次電池が円筒方向を同一にして外装体内に収容され、この外装体の前記円筒方向の一方面側に正極端子及び負極端子が設けられ、外装体内面に複数の二次電池を直列接続する回路の一部を開いた両端が接続された一対の短絡端子が設けられ、かつ外装体の前記一対の短絡端子に対応する位置のそれぞれに端子窓が設けられてなり、前記蓋体はその内面に前記一対の短絡端子の間を短絡する短絡板が設けられてなり、前記電池パックを電池収容凹部に装填して蓋体を閉じたとき、前記一対の端子窓を通して前記短絡板により一対の短絡端子の間が短絡接続されるように構成されてなることを特徴とする電池収容室構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次電池を装填する電池収容室に二次電池の装填も可能として一次電池と二次電池とを互換性をもって使用できるように構成された電池使用機器に二次電池を装填するための電池パックであって、特に一次電池の電池収容室に装填するときに逆装填されることを防止する構造を備えた電池パック及びこれを収容する電池収容室構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電池を電源として動作する携帯機器等ではマンガン乾電池やアルカリ乾電池等の一次電池が広く用いられている。これらの一次電池と同形状に構成されたニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池等の二次電池は、前記一次電池と互換性をもって使用することができ、電池収容室に一次電池に代えて二次電池を装填することによって、電池の繰り返し使用が可能となる。
【０００３】
図１１（ａ）に示すように、２本の単３型一次電池１５ａ、１５ｂを収容する電池収容室３０には、２本の一次電池１５ａ、１５ｂそれぞれの正極及び負極に接触する正極接続端子３４、負極接続端子３５、正極接続片３６、負極接続片３７が設けられ、正極接続片３６と負極接続片３７との間は接続されている。この電池収容室３０内に図示するように２本の一次電池１５ａ、１５ｂを装填すると、図１１（ｂ）に示すように、２本の一次電池１５ａ、１５ｂは正極接続片３６及び負極接続片３７によって直列接続され、正極接続端子３４と負極接続端子３５との間に直列接続された状態に電池出力が得られるようになる。
【０００４】
この電池収容室３０に２本の一次電池１５ａ、１５ｂと互換性をもって装填できる電池パック３２は、図１３に示すように、２本の二次電池３２ａ、３２ｂを外装体３３内に直列接続した状態に収容し、一端側に正極端子３８及び負極端子３９を外部に露出させた形態に構成させており、図１２（ａ）に示すように、電池収容室３０に装填することができる。図示するように電池パック３２を電池収容室３０に装填すると、電池パック３２の正極端子３８は正極接続端子３４に接触し、負極はマイナス端子３５に接触して、図１２（ｂ）に示すように、２本の一次電池１５ａ、１５ｂを直列接続したものと同一の状態が得られ、二次電池を用いた電池パック３２を使用することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池パック３２を電池収容室３０に装填するとき、その正極端子３８及び負極端子３９を正極接続片３６及び負極接続片３７が設けられた側に向けて逆装填されてしまうと、正極接続片３６と負極接続片３７との間が接続されていることにより二次電池３２ａ、３２ｂの正極端子３８と負極端子３９との間が短絡され、電池破壊に陥る恐れがあった。
【０００６】
このような電池パック３２の逆装填を防止するために、電池パック３２の中央凹部４０に嵌まり合う凸部を電池収容室３０に設け、電池パック３２が一方向にしか装填できないようにした電池収容室構造が特開平１１−１７６４０４号公報に開示されているが、瞬間的な短絡を避けることはできない。電池パック３２を構成する二次電池３２ａ、３２ｂとして適用されるニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池はエネルギー密度が高く、内部抵抗が小さいため、短絡により大電流が流れ、電池破壊に陥る恐れがあった。
【０００７】
本発明が目的とするところは、複数の二次電池を外装体内に収容して構成された電池パックの短絡を防止すると共に、一次電池と互換性をもって電池収容室に装填できるようにした電池パック及び電池収容室構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池パックは、複数の円筒形二次電池が円筒方向を同一にして外装体内に収容され、この外装体の前記円筒方向の一方面側に正極端子及び負極端子が設けられ、外装体内面の円筒方向の両面を除く任意位置に一対の短絡端子が設けられ、かつ外装体の前記一対の短絡端子に対応する位置のそれぞれに端子窓が設けられてなり、一対の短絡端子の間を前記一対の端子窓を通して外部から短絡手段によって短絡接続することにより、前記正極端子及び負極端子に複数の二次電池が直列接続された状態になるように構成されてなることを特徴とするもので、一対の短絡端子の間を一対の端子窓を通して短絡手段によって短絡接続することによって正極端子と負極端子との間に複数の二次電池が直列接続される。前記短絡手段は、この電池パックを電池収容室に装填したときに一対の短絡端子の間を短絡接続するように電池収容室に設けることができ、電池収容室に収容するまでは正極端子と負極端子との間の短絡を防止することができる。また、複数の一次電池と互換性をもって使用できる電池収容室の場合に、逆装填による正極端子と負極端子との間の短絡を防止することができる。
【００１２】
上記構成において、外装体は、これに収容された二次電池と同数の一次電池が装填される機器の電池収容室に、複数の一次電池に代えて装填できる寸法形状に形成することにより、複数の一次電池と互換性をもって電池パックを使用することができ、短絡端子は逆装填による正極端子と負極端子との間の短絡を防止するのに効果的に作用する。
【００１３】
また、一対の短絡端子はそれぞれ、二次電池の配列面上に外装体の端子窓を通して外部に露出するように設けることによって、電池収容室の蓋体に設けた短絡手段によって一対の短絡端子の間を短絡することができ、電池収容室に収容して蓋体を閉じたとき、正極端子と負極端子との間に複数の二次電池の直列回路が接続される。このとき、一対の短絡端子は、二次電池の配列面上に円筒方向のいずれか一方に偏った位置に設けておくことによって、逆装填されたときには短絡手段によって一対の短絡端子の間の短絡接続はなされず、逆装填の防止に有効である。
【００１４】
本発明の電池収容構造は、複数の円筒形一次電池を収容する凹部が形成され、この凹部の円筒方向の一方の壁面に一次電池の正極端子に接触する正極接続端子と一次電池の負極端子に接触する負極接続端子とが設けられ、円筒方向の他方の壁面に複数の一次電池を直列接続する直列接続端子が設けられた電池収容凹部と、この電池収容凹部を閉じる蓋体とを備え、前記電池収容凹部に、複数の円筒形二次電池を外装体内に封入して円筒方向の一方端面に正極端子と負極端子とが設けられた電池パックを複数の一次電池と互換性をもって装填可能とした電池収容室構造であって、前記電池パックは、複数の円筒形二次電池が円筒方向を同一にして外装体内に収容され、この外装体の前記円筒方向の一方面側に正極端子及び負極端子が設けられ、外装体内面に複数の二次電池を直列接続する回路の一部を開いた両端が接続された一対の短絡端子が設けられ、かつ外装体の前記一対の短絡端子に対応する位置のそれぞれに端子窓が設けられてなり、前記蓋体はその内面に前記一対の短絡端子の間を短絡する短絡板が設けられてなり、前記電池パックを電池収容凹部に装填して蓋体を閉じたとき、前記一対の端子窓を通して前記短絡板により一対の短絡端子の間が短絡接続されるように構成されてなることを特徴とする。本発明によれば、複数の一次電池と電池パックとが互換性をもって収容する電池収容凹部に電池パックを装填するとき、電池パックが逆装填されると、複数の一次電池を直列接続する直列接続端子によって電池パックの正極端子と負極端子との間が短絡される恐れがあるが、電池パックは一対の短絡端子によって直列接続回路が開かれているため逆装填されたときにも短絡を生じることがない。電池パックを電池収容凹部に正常に装填したときには、電池収容凹部を蓋体で閉じると蓋体に設けられた短絡板によって一対の短絡端子の間が接続されて正極端子と負極端子との間に二次電池が直列接続される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１８】
本発明の第１の実施形態に係る電池パック１は、図１に分解図として示すように、円筒形に形成された２本の二次電池２ａ、２ｂを上ケース４及び下ケース５からなる外装体内に収容して構成される。二次電池２ａの正極には接合片９を介して正極端子６が接合され、負極には接続片１０を介して短絡端子３ａが接合される。また、二次電池２ｂの正極には接続片１０を介して短絡端子３ｂが接合され、負極には接合片９を介して負極端子７が接合される。この２本の二次電池２ａ、２ｂを下ケース５内に入れ、下ケース５に上ケース４を接合して閉じると、図２に示すように、正極端子６と負極端子７とを外部に露出させ、上ケース４に設けられた端子窓８、８から短絡端子３ａ、３ｂが外部に露出させた電池パック１に完成される。
【００１９】
上記構成になる電池パック１は、図３（ａ）に示すように、正極端子６と短絡端子３ａとの間に二次電池２ａが接続され、負極端子７と短絡端子３ｂとの間に二次電池２ｂが接続された状態となり、短絡端子３ａと短絡端子３ｂとの間で２本の二次電池２ａ、２ｂの直列回路が遮断された状態となり、後述する短絡手段により短絡端子３ａと短絡端子３ｂとの間を接続すると、図３（ｂ）に示すように、正極端子６と負極端子７との間に２本の二次電池２ａ、２ｂが直列接続された状態になる。前記短絡手段は、この電池パック１を装填する電池収容室に設けることにより、電池収容室に装填したときにのみ２本の二次電池２ａ、２ｂが直列接続されるので、この電池パック１の状態では正極端子６と負極端子７との間が何らかの原因で短絡されたときにも、短絡端子３ａ、３ｂの間がオープンになっているので短絡による電池破壊に至ることはない。
【００２０】
図４は、上記電池パック１を装填する電池収容室１１の構成を示すもので、電池を電源として使用する機器に設けられた電池収容凹部１２と、この電池収容凹部１２を閉じる蓋体１３とを備えて構成されている。この電池収容室１１は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、２本の乾電池（一次電池）１５ａ、１５ｂと、前記電池パック１とを互換性をもって収容できるように構成されている。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、電池収容凹部１２の相対向する側壁には正極接続端子１６及び負極接続端子１７と、正極接続端子１８及び負極接続端子１９とがそれぞれ対向配置され、正極接続端子１６と負極接続端子１７とは電池の出力端子として機器に接続されている。また、一方の正極接続端子１８と負極接続端子１９との間は連結され、電気的に接続された状態になっている。この電池収容凹部１２に図示するように２本の乾電池１５ａ、１５ｂを装填すると、乾電池１５ａの負極と乾電池１５ｂの正極とは正極接続端子１８と負極接続端子１９とにより接続され、正極接続端子１６と負極接続端子１７との間に２本の乾電池１５ａ、１５ｂが直列接続された状態に接続される。
【００２２】
上記電池収容室１１に２本の乾電池１５ａ、１５ｂに代えて電池パック１を装填すると、二次電池による電池電源となり、繰り返し使用できるようになる。図５（ｂ）に示すように、電池収容凹部１２に電池パック１を装填すると、正極接続端子１６には正極端子６、負極接続端子１７には負極端子７が接触するが、このままでは短絡端子３ａ、３ｂ間で直列接続回路が遮断されているので、電池として機能しない。電池収容凹部１２を蓋体１３で閉じると、図４に示すように、蓋体１３の内側に設けられた短絡板１４により短絡端子３ａと短絡端子３ｂとの間が接続され、図３（ｂ）に示すように、２本の二次電池２ａ、２ｂは正極端子６と負極端子７との間に直列接続された状態になる。
【００２３】
このように蓋体１３で収容凹部１２を閉じることによって２本の二次電池２ａ、２ｂは直列接続されるので、電池パック１を間違った方向に電池収容凹部１２に装填する逆装填がなされたときには電池として機能せず、逆装填をユーザに察知させることができ、逆装填が防止される。また、従来構成になる電池パック３２のように逆装填により短絡事故を発生させることもなく、エネルギー密度の高い二次電池２ａ、２ｂをより安全に使用することができる。
【００２４】
ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池はエネルギー密度が高く内部抵抗が小さいので、正極端子６と負極端子７との間が短絡されたとき大きな短絡電流が流れて電池破壊に陥る恐れがある。従来構成になる電池パック３２のように複数の二次電池が直列接続された状態に正極端子３８と負極端子３９との間に接続されていると、電池収容室１１に逆装填されると短絡が生じることになる。また、従来構成になる電池パック３２をバッグやポケットに入れて携帯されたとき、ネックレスや鍵などの金属物によって正極端子３８と負極端子３９との間が短絡される恐れがある。このような場合でも、本実施形態に係る電池パック１では一対の短絡端子３ａ、３ｂ間で直列接続回路が遮断されているので、短絡板１４により一対の短絡端子３ａ、３ｂ間が短絡接続されるまで電池として機能せず、取り扱いの安全を図ることができる。
【００２５】
以上説明した実施形態では２本の二次電池２ａ、２ｂを一体化した電池パック１について示したが、３本以上の二次電池２ａ〜２ｎを用いた場合でも直列回路の一部を短絡端子３ａ、３ｂに接続することにより、同様の効果を得ることができる。また、この電池パック１の構成は、一次電池と互換性をもって使用する場合に限らず、電池パックの正極、負極間の短絡防止に有効なものとなる。
【００２６】
また、短絡手段（短絡板１４）は、蓋体１３に設けた例を示したが、電池収容凹部１２の底面に設けて構成することも、電池収容凹部１２の側壁面に設けて構成することも可能で、それに対応して電池パック１に設ける短絡端子３ａ、３ｂの位置を変更することによって短絡防止、逆装填防止を図ることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態の構成について、図６及び図７を参照して説明する。
【００２８】
図６は、第２の実施形態に係る電池パック５０の構成を示すもので、２本の二次電池１ａ、１ｂを上ケース５１と下ケース５２とを接合した間に、二次電池１ａ、１ｂの一部が露出するように収容されている。この二次電池１ａ、１ｂを含む上ケース５１及び下ケース５２の表面には仮想線で示すようにラベル５５が貼着される。２本の二次電池１ａ、１ｂは、図８に示すように、ケース内で直列接続板５６によって直列に接続され、その正極端は正極端子５３に、負極端は負極端子５４に接続されている。
【００２９】
この正極端子５３及び負極端子５４が外部に露出する短側面には、図７（ａ）に示すように、上ケース５１から下ケース５２に至る切り割り５７が形成されている。また、この反対側の短側面から長側面にかけて、図７（ｂ）に示すように、挿入用凹部５９が形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、電池パック５０の長側面の一方面には、位置決め用凹部５８が形成されている。
【００３０】
図９は、上記構成になる電池パック５０を装填する電池収容室６０の構成を平面図として示すもので、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、２本の一次電池１ａ、１ｂと、電池パック５０とを互換性をもって装填できるように構成されている。電池収容室６０の一方の短側壁には電池使用機器に接続される正極接続端子６１と負極接続端子６２とが取り付けられ、他方の短側壁には正極接続端子６３と負極接続端子６４とが連結板６５で電気的に接続された状態に取り付けられている。尚、負極接続端子６２、６４は、コイルスプリングにより電池方向に付勢が加えられるように構成されたものである。
【００３１】
図１０（ａ）に示すように、電池収容室６０に２本の一次電池１ａ、１ｂを装填すると、正極接続端子６３と負極接続端子６４とが連結板６５で電気的接続されていることにより直列接続された状態に正極接続端子６１と負極接続端子６２との間に出力できるようになる。図９（ａ）に示すように、正極接続端子６１、６３は電池収容室６０の壁面から窪んだ位置に配設されているので、一次電池１ａ、１ｂについても逆装填すると正極接続端子６１、６３には接触しないので、電池回路は形成されず機器は動作しないので逆装填が察知でき、逆装填防止の作用がなされる。
【００３２】
この２本の一次電池１ａ、１ｂに代えて電池パック５０を電池収容室６０に装填するとき、電池収容室６０には逆装填防止用凸部６６、位置決め用凸部６７、挿入用凸部６８がそれぞれ電池パック５０に形成された切り割り５７、位置決め用凹部５８、挿入用凹部５９に対応するので逆装填が防止される。即ち、電池収容室６０に挿入用凸部６８が設けられていることにより、電池パック５０は挿入用凹部５９を挿入用凸部６８に挿入する方向でしか電池収容室６０に挿入することができず、更に、電池パック５０の位置決め用凹部５８には電池収容室６０の位置決め用凸部６７が、電池パック５０の切り割り５７には電池収容室６０の逆装填防止用凸部６６が入る方向でしか電池パック５０を電池収容室６０に装填することができず、電池パック５０は電池収容室６０に正しい方向に装填することができ、電池パック５０の正極端子５３は正極接続端子６１に、負極端子５４は負極接続端子６２に接触して電池パック５０は機器に接続される。このように電池パック５０の３か所の凹部は電池収容室６０の３か所の凸部に対応しているので、逆向きの装填は不可能で確実な逆装填防止を図ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明に係る電池パックは、短絡端子で複数の二次電池の直列回路をオープンにした状態に構成されているので、複数の一次電池を装填する電池収容室に一次電池との互換性をもって装填するとき、逆装填されても正極、負極間に短絡を生じさせることがなく、電池パック単体で取り扱われたときに正極、負極間が短絡されても二次電池は短絡状態とならず、エネルギー密度が高く内部抵抗の小さい二次電池の安全使用を図ることができる。
【００３４】
また、上記電池パックを装填する電池収容室は、複数の一次電池と電池パックとを互換性をもって装填することを可能とし、電池パックに設けられた短絡端子を接続する短絡手段を備えて、一次電池と二次電池とを併用するときの短絡事故等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る電池パックの外観を示す斜視図である。
【図３】同上電池パックを（ａ）の単体状態、（ｂ）の電池収容室に装填状態で示す電気的構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る電池パックを装填する電池収容室の構成を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る電池収容室に（ａ）は一次電池を装填した状態、（ｂ）は電池パックを装填した状態を示す平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る電池パックの構成を示す（ａ）（ｃ）は短側面図、（ｂ）は平面図、（ｄ）は長側面図である。
【図７】同上電池パックの（ａ）は端子構成面、（ｂ）はその反対面の斜視図である。
【図８】同上電池パックの電気回路図である。
【図９】第２の実施形態に係る電池パックを装填する電池収容室の構成を示す（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図１０】同上電池収容室に（ａ）は一次電池を装填した状態、（ｂ）は電池パックを装填した状態を示す平面図である。
【図１１】従来構成になる電池収容室に一次電池を装填した状態を示す平面図である。
【図１２】従来構成になる電池パックを電池収容室に装填した状態を示す平面図である。
【図１３】従来構成になる電池パックの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、５０  電池パック
２ａ、２ｂ  二次電池
３ａ、３ｂ  短絡端子
４、５１  上ケース（外装体）
５、５２  下ケース（外装体）
６、５３  正極端子
７、５４  負極端子
１１、６０  電池収容室
１２  電池収容凹部
１３  蓋体
１４  短絡板（短絡手段）
１５ａ、１５ｂ  乾電池（一次電池）
１６、１８、６１、６３  正極接続端子
１７、１９、６２、６４  負極接続端子
５７  切り割り
５８  位置決め用凹部
５９  挿入用凹部
６６  逆装填防止用凸部
６７  位置決め用凸部
６８  挿入用凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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