(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端開口の外装ケース本体と、
前記外装ケース本体内に収納された複数個の素電池および素電池を電気的に接続する配線回路を含む電池パック本体部と、
前記外装ケース本体の開口部に架張されて外装ケース本体内に収納された電池パック本体部を封止する防水性のプラスチックフィルムと、
前記プラスチックフィルムが架張された外装ケース本体の開口部を一体化封止して外装ケースを形成する蓋体と、
前記外装ケース外に導出された配線回路用外部接続用端子と
を有することを特徴とする防水・防滴構造付き電池パック。
【請求項２】
前記防水性のプラスチックフィルムは、電池パックの使用温度での水分透過率が 200×10-11 cc・cm／cm2 ・ sec・atm 以下であることを特徴とする請求項１記載の防水・防滴構造付き電池パック。
【請求項３】
前記防水性のプラスチックフィルムは、単層もしくは２層以上であることを特徴とする請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パック。
【請求項４】
前記防水性のプラスチックフィルムは、単層もしくは２層以上で、かつ少なくとも１層のプラスチックフィルムに吸水性樹脂および／または吸油性樹脂を総重量比で50〜 0.5％含有していることを特徴とする請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パック。
【請求項５】
前記防水性のプラスチックフィルムは、単層もしくは２層以上で、かつ少なくとも１層のプラスチックフィルムの表面もしくは体積電気抵抗が電池の使用温度で105 Ω・cm以下であることを特徴とする請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高湿度環境条件でも使用出来る防水・防滴構造付きパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池（素電池）複数個で構成（形成）した電源部品は、パック電池と称されて広く実用に供されている。ここで、電池パックは、一般的に電気絶縁性を有するケースの中に、複数個の素電池，これらの素電池を電気的に接続する配線回路，安全素子，接触端子などを内蔵した構造になっている。このような電源部品は、従来、一次電池が主体であったが、最近は充放電可能な二次電池にその地位が移行し、年々その用途が拡大化するとともに需要も増大化している。そして、用途の拡大などに伴って、使用条件も厳しくなっており、たとえば携帯電話機などでは浴室や屋外レジャーなどの高湿度や雨中での使用も増えている。こうした使用態様に対応して、コードレス機器には、防水や防滴構造を重要な機能に織り込んだ製品が登場している。
【０００３】
上記コードレス機器に不可欠な電源部品（電池電源）は、機器本体と一体となっているものの他、電源部品を独立させ、外部接続端子で機器本体に嵌め合わせて用いるパック電池の形態がある。ところで、複数個に分割され、かつ互いに嵌合・一体化される嵌合構造を有する外装ケ−ス内に、素電池など（電池パック本体部）を組み込み・装着する構成の携帯型機器もしくは電池パックにおいては、前記外装ケ−ス片相互の嵌合部に、シール機能を有するシール材やゴムパッキングを装着して水の侵入を阻止（防水，防滴）する方式が採られている。しかし、最近のコードレス電子機器は、ますます小形・軽量化が指向されているので、外装ケ−ス片の嵌合接触幅も狭くなる方向にあり、重量や外観デザインの観点から、前記シール材などの装着方式の採用が難しくなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした動向に対して、前記外装ケース片相互の嵌合部を超音波によって接合・一体化する方式が一般的に実用化されている。しかし、この超音波接合方式で、一部の隙間もなく嵌合部を完全に密着させ、また外観上もきれいに接合・一体化することは、高度な熟練技術を要するだけでなく、歩留まりの点で量産技術として満足できるレベルにない。また、別な方法として、外装ケース片相互の嵌合部を接着剤で貼り合わせることも知られている。しかし、この方法の場合は、接着剤の浸み出しによる外観不良の発生し易さ、あるいは所要の接着強度が得られるまである時間押さえ付ける必要があるなど、量産性が阻害されている。
【０００５】
上述したように、従来のパック電池の防水・防滴構造は、最近のコードレス電子機器の小形・軽量化に対応させるために、製造技術も踏まえて一層の改善が望まれている。すなわち、電池パックに適する防水・防滴構造は、電池パックケース内に装着・収納された素電池を含む全ての内蔵部品類を、水の侵入から信頼性高く且つ長時間の使用に亘っても保護できるとともに、量産製造技術としての作業性が良好で（作業時間および作業工程が少ない）、かつ低コストであであることが要望される。
【０００６】
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、信頼性の高い防水・防滴が施され、量産的にも容易に実現できる電池パックの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一端開口の外装ケース本体と、前記外装ケース本体内に収納された複数個の素電池および素電池を電気的に接続する配線回路などを含む電池パック本体部と、前記外装ケース本体の開口部に架張されて外装ケース本体内に収納された電池パック本体部を封止する防水性のプラスチックフィルムと、前記プラスチックフィルムが架張された外装ケース本体の開口部を一体化封止して外装ケースを形成する蓋体と、前記外装ケース外に導出された配線回路用外部接続用端子とを有することを特徴とする防水・防滴構造付き電池パックである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の防水・防滴構造付き電池パックにおいて、前記防水性のプラスチックフィルムが、電池パックの使用温度での水分透過率が 200×10-11 cc・cm／cm2 ・ sec・atm 以下、より好ましくは 100×10-11 cc・cm／cm2 ・ sec・atm 以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パックにおいて、前記防水性のプラスチックフィルムが、単層もしくは２層以上であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パックにおいて、前記防水性のプラスチックフィルムが、単層もしくは２層以上で、かつ少なくとも１層のプラスチックフィルムに吸水性樹脂および／または吸油性樹脂を総重量比で50〜 0.5％、より好ましくは30〜 1％含有していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１または２記載の防水・防滴構造付き電池パックにおいて、前記防水性のプラスチックフィルムが、単層もしくは２層以上で、かつ少なくとも１層のプラスチックフィルムの表面もしくは体積電気抵抗が電池の使用温度で105 Ω・cm以下、より好ましくは103 Ω・cm以下であることを特徴とする。
【００１３】
そして、このような本発明は、前記問題点に対して、鋭意研究と実験を重ねて、防水性を有するプラスチックフィルムの巧みな利用・応用と、新規な電池パックの基本的な構造の採用とによって、量産性にすぐれ、かつ信頼性に富む防水・防滴機能を有する電池パックを提供するに至ったものである。
【００１４】
さらに、補足すると、前記防水性プラスチックフィルムに次のような性能を具備させることにより、パック電池の機能を高度の付加価値をもって発揮させる作用効果が期待できる。
【００１５】
すなわち、前記プラスチックフィルムに親水性樹脂および／あるいは吸油性樹脂を配合（もしくは表面に親水性樹脂膜や吸油性樹脂を形成する形も可）させた場合は、フィルムを透過しようとする僅かな水あるいは汚染水中の油分を吸収して、フィルムの機能を飛躍的に向上させることができることが実験的にも確認された。また、油分を含む水がフィルムに接触した場合、その接触表面が親水性であると油分をはじき、フィルムが脆性劣化することが回避されることも確認された。
【００１６】
他の付加価値の向上は、内圧を制御する安全弁を有する電池群を内蔵する場合であり、プラスチックフィルムが防水性とともに気体透過性も具備するときは、安全弁が作用したとき吐出する僅かな気体（電池の場合水素が多い）を、フィルムを通してケース外に逃がすことができるので、電池パックの使用安全に好ましい作用効果を発揮する。
【００１７】
また、他の場合は、パック電池に静電障害や電磁波シールド障害を回避することが望まれる場合であり、プラスチックフィルムの表面または体積抵抗を下げて半導電性や導電性機能を付加させることにより、防水・防滴機能とともに、電気的な機能が同時に具現化されて、産業上の利用価値を飛躍的に高めることができる。
【００１８】
本発明において使用する防水性プラスチックフィルムとしては、電池使用温度である常温約60℃程度の範囲における水分透化率が 200×10-11 cc・cm／cm2 ・sec ・atm 以下、より好ましくは 100×10-11 cc・cm／cm2 ・sec ・atm 以下の厚さ10〜 500μm 程度のフィルムが好ましい。具体的には、たとえばポリテトラフルオロエチレン，ポリテトラフルオロエチレン，ポリフッ化ビニル，ポリフッ化ビニリデン， PFA，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニルなどとのアロイ，塩化ゴム，メチルゴム，ポリイソプレン，ポリブタジェン，ブチルゴム， SBR， NBR，ポリイソブチレン，クロロプレン，ネオプレンなどが挙げられる。そして、防水性プラスチックフイルムの厚さは、単層形もしくは多層形のいずれの場合も、特に限定されないが、要求される機能および外装ケース本体などに対する接合性などを考慮すると、一般には10〜 500μm 程度がよい。
【００２０】
【作用】
請求項１の発明では、電池パックの外装面に水や高湿度、もしくは油状物で汚染されたこれらの水分が触れ、万一パック内部に侵入しても、内部に防水性能を有するプラスチックフィルムの架張で封止した構成を採っているため、素電池を含む全ての部品類（電池パック本体部）に対する水や湿気の影響がより確実に回避され、パック電池の電気的な信頼性が保持される。
【００２１】
請求項２の発明では、防水性のプラスチックフィルムの水分透過率を、電池パックの使用温度と関連させて選択した構成を採ったことにより、前記請求項１記載の作用が助長される。
【００２２】
請求項３の発明では、防水性のプラスチックフィルムを単層もしくは異種フィルムの２層以上の積層形に使い分けることで、前記請求項１または２記載の作用にさらに幅がでる。
【００２３】
請求項４の発明では、防水性のプラスチックフィルムが、単層もしくは異種フィルムの２層以上の積層形に使い分け、かつ吸水性樹脂，吸油性樹脂などを含有する構成としたことにより、透過しようとする僅かな水あるいは油分を吸収して、請求項１または２記載の作用が飛躍的に向上される。
【００２４】
請求項５の発明では、防水性のプラスチックフィルムが、単層もしくは異種フィルムの２層以上の積層形に使い分け、かつ表面電気抵抗，体積電気抵抗を電池の使用温度と関連させて選択・設定したことにより、前記請求項１または２記載の作用に加えて、静電障害や電磁波シールド障害の回避も図られる。
【００２５】
【実施例】
以下図１〜図４を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、この実施例に係る防水・防滴機能を有するパック電池の概略構成を示す断面図である。図１において、１は一端開口のプラスチィック製外装ケース本体、２は前記外装ケース本体１内に収納された複数個の素電池2aおよび素電池2aを電気的に接続する配線回路（図示省略）などで形成されている電池パック本体部、３は前記外装ケース本体１の開口部に架張されて外装ケース本体１内に収納された電池パック本体部２を封止する防水性のプラスチックフィルム、４は前記プラスチックフィルム３が架張された外装ケース本体１の開口部を一体化封止して外装ケース５を形成するプラスチィック製蓋体である。なお、図１において、6a，6b，6cは粘着テープであり、外装ケース本体１底壁面に対する電池パック本体部２の接着・固定、電池パック本体部２および蓋体４内壁面に対する防水性のプラスチックフィルム３の接着・固定にそれぞれ関与しているが、必須のものではない。
【００２７】
また、図示してないが、前記外装ケース５には、外装ケース５外へ導出した形で配線回路用の外部接続用端子が設置されている。ここで、外部接続用端子は、一般的に外装ケース本体１の成形と一体的に行われ、水の侵入に対する機密性などが保持される。さらに、前記外装ケース本体１の開口部に対する防水性プラスチックフィルム３の架張・支持（固定）は、外装ケース本体１および防水性プラスチックフィルム３の材質により適宜選択するが、一般的に接着剤，加熱溶着，高周波溶着，超音波溶着，熱シール，プリント型押しなどで行う。
【００２８】
上記電池パックの構成で、防水性プラスチックフイルム３として、厚さ約 150μm のポリプロピレン（PP）フイルム，ポリエチレンテレフタレート（ PET）フイルム，ポリフッ化ビニリデン（PVDF）フイルム，ポリ塩化ビニリデン（PVCl2 ）フイルムもしくはポリブタジェン（PB）フイルムを、外装ケース本体１の開口部に架張・支持させ、蓋体４を接合・一体化する以前の状態で、日本標準規格JIS c 0920-1993 （「電気機械器具の防水試験及び固形物の侵入に対する確認試験」）に基づいて防水試験を行った後、パック電池の電気的性能試験をした。結果を表１に示す。ここでの試験評価は、試験個数に対する合格個数の比で行っている。
【表１】
0003652402.tif 000002
表１から分かるように、この発明の実施例に係る場合は、いずれも前記規格に規定されている保護等級をも満足するものであった。なお、比較のため、防水性プラスチックフィルムを、外装ケース本体の開口部に架張・支持させずに、蓋体を外装ケース本体の開口部端面に超音波接合して封止した場合を表１に併せて示した。比較例の場合、合格率が 100％でないのは製造上の品質のバラツキに起因するもので現状の実体を反映しているといえる。
【００２９】
通常、この種の防水・防滴機能を有するパック電池においては、内蔵する素電池の種類、特に二次電池の場合、素電池の内圧を調整する安全弁が作動したときに噴出する気体（たとえばニッケル・カドムウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池では水素ガスを主体とした気体）が、電池パック中こもるのを防ぐ（外部に逃がしてやる）ために、電池パック側壁に気体透過膜を貼り付けたりするが、前記実施例の電池パックの場合は、電池パック側壁に気体透過膜を貼付けなくとも、防水性プラスチックフィルムとして気体透過性を有するものを使用すると、電池パックの内圧を調整する機能を付与したと同様になる。
【００３０】
このような両機能を備えたプラスチックフィルムとしては、たとえば表２に示すようなものが挙げられる。特に、水素ガスなどの気体の透過率がパック電池の実用上の使用温度や圧力差などの環境条件において、 500×10-11 cc・cm／cm2 ・sec ・atm 程度以上、より好ましくは1000×10-11 cc・cm／cm2 ・sec ・atm 程度以上であることが望ましい。なお、表２において、数値が範囲で示されているのは、電池パックの実用使用温度の他、プラスチックフィルムの結晶化度，配向性，歪み，分子量などの違い、さらには、ポリブタジェンや＊印で示された熱硬化性ゴムでは無機充填剤との関係による透過率の違いなどが測定結果に現れたものである。
【００３１】
【表２】
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実施例２
図２はこの実施例で用いた防水性プラスチックフィルム３の構造例を示す断面図である。すなわち、この実施例の防水・防滴機能を有する電池パックは、前記図１に図示した電池パックの構成で、防水性プラスチックフィルム３として、たとえば厚さ10μm 程度の疎水性プラスチックフィルム（たとえばPVDFフイルム）3aおよび厚さ15μm 程度の親水性プラスチックフィルム（たとえばナイロン系フイルム）3bをラミネートした構成のものを用いた他は、実施例１の場合と同様の条件で、電池パックを構成した。なお、ここでは、２層構造の防水性プラスチックフィルム３を例示したが、３層以上の多層フィルム構造であってもよいし、さらに、この多層構造は同種材料製のフイルムもしくは異種材料製フイルムの組み合わせでよい。あるいは、前記多層の形成は、プラスチックフイルム面に塗料や表面処理のようなコーティング蒸着などで行った形態でもよい。
【００３２】
防水性プラスチックフィルム３として、このようなラミネート構造を用いた場合は、次に示すような電池パックの機能性を多様化することができる。
【００３３】
(a)多層膜によりプラスチックフィルムの防水・防滴機能の一層の向上。
【００３４】
(b)吸水性樹脂あるいは／および吸油性樹脂の配合や薄膜形成による防水・防滴機能の向上。
【００３５】
実験によれば、これら樹脂の配合総量は50〜 0.5質量（重量）％、より好ましくは30〜 1質量（重量）％程度がよく、塗布膜などの形成で多層化する場合は、内蔵部品類とは反対面に厚さ10〜 200μm 程度に設ければよい。
【００３６】
(c)最近パック電池にしばしば望まている静電防止あるいは電磁波シールド性能の付与。
【００３７】
これらの機能を充足するには、表面または体積固有抵抗が約105 Ω・cm以下、より好ましくは103 Ω・cm以下である。ただし、十分な電磁波シールド性を発揮させるためには、放射電磁波に見合った周波数領域をカバーする 1Ω・cm以下の導電性が要求されるので、内蔵部品類と接触しないフィルム構成であることが望ましい。
【００３８】
(d)ナイロン，ポリビニルアルコール，セロファンなどは親水性があるので、単独では防水性プラスチックフィルムに適さないが、一方、油分で汚れた水に接触する態様を採る場合は、親水性プラスチックフィルムが油分をはじくので、気体透過性も具備するとき、その特性を阻害しない傾向に作用するので、水に接触し易い表面側に用いるとよい。
【００３９】
また、この実施例において、外装ケース本体１の開口部に対して、一体的に接合されて、電池パック本体部２および防水性プラスチックフイルム３を封装する蓋体４の接合構造は、たとえば図３および図４にそれぞれ要部構造を断面的に示すようにしてもよい。すなわち、外装ケース本体１の開口部端面および蓋体４のの開口部端面を互いに係合する段付き構造とし、その内周側の段付面に防水性プラスチックフイルム３の端縁部を固定・支持する構成、あるいは外装ケース本体１の開口部に、防水性プラスチックフイルム３の端縁部を固定・支持した形で蓋体４の開口部を嵌合する構成など採ってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の防水・防滴構造付き電池パックによれば、素電池および配線回路などの必須構成部が、容易に防水・防滴など保護され、さらに、必要に応じて気体透過性や電気的な低抵抗性なども付与されて静電気障害なども防止されるので、電気的に信頼性の高い機能の保持・発揮が可能となる。しかも、電池パックの組み立て作業もしくは工程も簡略で、歩留まりよく電池パックを構成することもできる。つまり量産性も良好なので、前記高度な防水・防滴構造の具現に伴う高信頼性化と相俟って、より有効な携帯用電池電源としての電池パックを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る防水・防滴構造付き電池パックの概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の他の実施例に係る防水・防滴構造付き電池パックの構成で用いた防水性プラスチックフィルム構成例を示す断面図。
【図３】本発明の他の実施例に係る防水・防滴構造付き電池パックの概略構成の要部を示す断面図。
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る防水・防滴構造付き電池パックの概略構成の要部を示す断面図。
【符号の説明】
１………外装ケース本体
２………電池パック本体部
2a………素電池
３………防水性プラスチックフィルム
3a，3b………多層化された各プラスチックフィルム
４………蓋体
５………外装ケース
6a，6b，6c………粘着テープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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