(57)【要約】【課題】充電装置および充電電源を必要としない電力源によって駆動させるコードレス電動工具およびその収納ケースを提供することにある。【解決手段】ハウジング２０ａ、２０ｂ内に装着された電池を動力電源とする電動モータ２１によってハウジング２０ａに設けられた先端工具２４を駆動するコードレス電動工具において、燃料電池本体３１と、燃料を貯蔵して該燃料を燃料電池本体３１に供給する燃料タンク３３または燃料カートリッジ３２とから構成され、燃料タンク３３または燃料カートリッジ３２を、燃料電池本体３１と共同してまたは燃料電池本体３１から独立して、ハウジング２０ｂ内に着脱可能に装着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体と、前記電動モータに電力を供給する電池とを具備するコードレス電動工具において、
前記電池は、燃料電池本体と、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器とから構成された燃料電池であることを特徴とするコードレス電動工具。
【請求項２】
前記燃料電池の前記燃料容器は、前記電動工具本体に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項１に記載されたコードレス電動工具。
【請求項３】
ハウジング内に装着された電池を動力電源とする電動モータによって前記ハウジングに設けられた先端工具を駆動するコードレス電動工具において、前記電池は、燃料電池本体と、燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料タンクまたは燃料カートリッジとから構成され、前記燃料タンクまたは燃料カートリッジを、前記燃料電池本体と共に、または前記燃料電池本体から独立して、前記ハウジング内に着脱可能に装着したことを特徴とするコードレス電動工具。
【請求項４】
前記燃料タンクまたは燃料カートリッジは、前記燃料電池本体と電池ユニットを構成し、前記電池ユニットを前記ハウジング内に着脱可能に装着することを特徴とする請求項３に記載されたコードレス電動工具。
【請求項５】
前記燃料電池本体を前記ハウジング内に内蔵させ、前記燃料カートリッジを前記ハウジング内に着脱可能に装着することを特徴とする請求項３に記載されたコードレス電動工具。
【請求項６】
前記燃料電池本体を前記ハウジング内に内蔵させ、前記燃料タンクを前記ハウジング内に着脱可能に装着することを特徴とする請求項３に記載されたコードレス電動工具。
【請求項７】
電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体と、前記電動モータに電力を供給する電池とを具備するコードレス電動工具において、
前記電池は、充電可能な二次電池と、燃料電池本体を有し、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器を有する燃料電池とを具備し、前記二次電池は、前記電動モータの動力電源として前記電動工具本体に電気的接続され、前記燃料電池は、前記二次電池を充電するための充電電源として前記二次電池に電気的接続されていることを特徴とするコードレス電動工具。
【請求項８】
前記二次電池は、前記電動工具本体に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項７に記載されたコードレス電動工具。
【請求項９】
前記燃料電池は、前記二次電池に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載されたコードレス電動工具。
【請求項１０】
前記二次電池および前記燃料電池の接続体は、前記電動工具本体に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具。
【請求項１１】
前記燃料電池の前記燃料容器は、前記燃料電池本体に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具。
【請求項１２】
前記燃料電池と前記二次電池との間には、前記燃料電池が前記二次電池を充電するための充電制御回路が電気的接続されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具。
【請求項１３】
前記燃料電池から前記二次電池への充電経路には、充電電流を供給する方向にダイオードが挿入されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１２のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具。
【請求項１４】
電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体を収納する電動工具収納部と、前記電動モータに電力を供給する電池とを収納する電池収納部とを有するコードレス電動工具用収納ケースであって、
前記電池収納部は、前記電動モータの動力電源として前記電動工具本体に電気的接続するための二次電池を収納する二次電池収納部と、前記二次電池を充電するための充電電源として前記二次電池に電気的接続するための燃料電池を収納する燃料電池収納部とを備えることを特徴とするコードレス電動工具用収納ケース。
【請求項１５】
前記燃料電池は、燃料電池本体と、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器とから成り、前記燃料電池収納部は、前記燃料電池本体および前記燃料容器を収納可能に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載されたコードレス電動工具用収納ケース。
【請求項１６】
前記電池収納部は、前記燃料電池収納部に収納される前記燃料電池が、前記二次電池収納部に収納される前記二次電池を充電するための電気的配線を有することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載されたコードレス電動工具用収納ケース。
【請求項１７】
前記電池収納部は、前記燃料電池収納部に収納される前記燃料電池が、前記二次電池収納部に収納される前記二次電池を充電するための充電制御回路を有することを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具用収納ケース。
【請求項１８】
交流電源によって前記二次電池を充電するための充電器を収納する充電器収納部をさらに具備することを特徴とする請求項１４乃至請求項１７のいずれか一つに記載されたコードレス電動工具用収納ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に装着された電池を動力電源とする電動モータによって前記ハウジングに設けられた先端工具を駆動するコードレス電動工具に関し、特に、動力電源の供給を容易に実施し得るコードレス電動工具の構造、およびその収納ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動ドリル等の電動工具において、電気コードによる商用電源等の供給を不要として、建築現場等の電源設備がない場所でも使用し得るコードレス電動工具が周知である。下記特許文献１に開示されるように、従来、コードレス電動工具の動力源としては、ニッケルカドミウム電池（ニカド電池）、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池が一般に使用されていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２４０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、二次電池は、電動工具の動力源として使用可能な容量を使い切れば、商用電源等の交流電力源とする充電装置によって再度充電する必要がある。このため、例えば屋外のような商用電源の設備がない場所で使用する場合は、コードレス電動工具の動力源として二次電池を使用できても、二次電池を充電するための充電装置および充電装置を稼動させるための交流電源を用意しなければならないという煩わしさがある。特に、電動工具が使用されるような建築現場等の屋外の作業環境では、電源を容易に得ることが困難な場合が多く、また電源として発電機等の比較的大きな装置を用意することは、電動工具のユーザーにとって多くの費用負担を強いることになる。
【０００５】
また、二次電池の充電に際しては所定の充電時間を必要とするので、作業能率を上げるためには、予め複数個の二次電池を充電して予備の二次電池を用意しておく必要がある。予備の二次電池が用意できない場合は、電動工具にセットされた二次電池を充電している間、電動工具による作業が中断されることになるので、作業能率が低下するという問題が起こる。
【０００６】
さらに、電動工具用電池では、特に、大容量および大電力を必要とするため、電池パックは、十数本乃至二十本と多数の電池セルを直列接続または並列接続した構造となる。その結果、電池の重量が比較的重く、その容積が大きくなるため、作業現場への運搬が不便となるという問題もある。
【０００７】
また、電動工具に一般に使用されているニカド電池については、その構成物質としてカドミウム等の有害な物質を含んでいることから、寿命となった電池については環境汚染を発生しないような取扱上の注意も必要となる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上記したような従来技術の欠点をなくし、充電装置および充電電源を必要としない電力源によって駆動させるコードレス電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、コードレス電動工具の電源として商用電源の補給を必要としない燃料電池の使用に着目し、充電装置の使用や商用電源の使用を排除したものである。上記課題を解決するために、本発明に従って開示される代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体と、前記電動モータに電力を供給する電池とを具備するコードレス電動工具において、前記電池は、燃料電池本体と、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器とから構成された燃料電池である。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、前記燃料電池の前記燃料容器は、前記電動工具本体に着脱可能に装着される。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、ハウジング内に装着された電池を動力電源とする電動モータによって前記ハウジングに設けられた先端工具を駆動するコードレス電動工具において、前記電池は、燃料電池本体と、燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料タンクまたは燃料カートリッジとから構成され、前記燃料タンクまたは燃料カートリッジを、前記燃料電池本体と共に、または前記燃料電池本体から独立して、前記ハウジング内に着脱可能に装着する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料タンクまたは燃料カートリッジは、前記燃料電池本体と電池ユニットを構成し、前記電池ユニットを前記ハウジング内に着脱可能に装着する。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池本体を前記ハウジング内に内蔵させ、前記燃料カートリッジを前記ハウジング内に着脱可能に装着する。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池本体を前記ハウジング内に内蔵させ、前記燃料タンクを前記ハウジング内に着脱可能に装着する。
【００１６】
本発明のさらに他の特徴によれば、電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体と、前記電動モータに電力を供給する電池とを具備するコードレス電動工具において、前記電池は、充電可能な二次電池と、燃料電池本体を有し、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器を有する燃料電池とを具備し、前記二次電池は、前記電動モータの動力電源として前記電動工具本体に電気的接続され、前記燃料電池は、前記二次電池を充電するための充電電源として前記二次電池に電気的接続される。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記二次電池は、前記電動工具本体に着脱可能に装着される。
【００１８】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池は、前記二次電池に着脱可能に装着される。
【００１９】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記二次電池および前記燃料電池の接続体は、前記電動工具本体に着脱可能に装着される。
【００２０】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池の前記燃料容器は、前記燃料電池本体に着脱可能に装着される。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池と前記二次電池との間には、前記燃料電池が前記二次電池を充電するための充電制御回路が電気的接続される。
【００２２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記燃料電池から前記二次電池への充電経路には、充電電流を供給する方向にダイオードが挿入される。
【００２３】
本発明のさらに他の特徴によれば、電動モータおよび該電動モータによって駆動される先端工具とからなる電動工具本体を収納する電動工具収納部と、前記電動モータに電力を供給する電池とを収納する電池収納部とを有するコードレス電動工具用収納ケースであって、前記電池収納部は、前記電動モータの動力電源として前記電動工具本体に電気的接続するための二次電池を収納する二次電池収納部と、前記二次電池を充電するための充電電源として前記二次電池に電気的接続するための燃料電池を収納する燃料電池収納部とを備える。
【００２４】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記収納ケースにおいて、前記燃料電池は、燃料電池本体と、該燃料電池本体の燃料を貯蔵し、かつ該燃料を前記燃料電池本体に供給する燃料容器とから成り、前記燃料電池収納部は、前記燃料電池本体および前記燃料容器を収納可能に形成される。
【００２５】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記収納ケースにおいて、前記電池収納部は、前記燃料電池収納部に収納される前記燃料電池が、前記二次電池収納部に収納される前記二次電池を充電するための電気的配線を有する。
【００２６】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記収納ケースにおいて、前記電池収納部は、前記燃料電池収納部に収納される前記燃料電池が、前記二次電池収納部に収納される前記二次電池を充電するための充電制御回路を有する。
【００２７】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記収納ケースにおいて、交流電源によって前記二次電池を充電するための充電器を収納する充電器収納部をさらに具備する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、充電装置を不要とし、または充電装置の使用を軽減したコードレス電動工具を提供できる。
【００２９】
本発明によれば、燃料を貯蔵かつ補給するための燃料タンクまたは燃料カートリッジをコードレス電動工具のハウジングに着脱可能または着脱自在に装着するので、タンクまたはカートリッジの交換のみで、交換と同時に電動工具の稼動が可能となるので、作業能率を向上させることができる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、燃料電池の燃料として汚染物質を含まないクリーンな燃料を使用できるので、環境汚染の問題も解決できる。
【００３１】
さらに、本発明によれば、商用交流電源のない作業現場でも使用可能なコードレス電動工具を提供できる。また、そのようなコードレス電動工具を作業現場へ運搬または保管するために有利な収納ケースを提供できる。
【００３２】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００３４】
まず、本発明に使用される燃料電池の構成例について、図６に示されたダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を例にして説明する。
【００３５】
周知の燃料電池には、使われている電解質によって、「アルカリ（ＡＦＣ）燃料電池」、「固体高分子型（ＰＥＦＣ）燃料電池」、「溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）燃料電池」、「固体酸化物型（ＳＯＦＣ）燃料電池」がある。いずれも水素と酸素を反応させることにより電気を作り出し、生成物として水を排出するものであるが、各タイプによって電解質が異なるものである。
【００３６】
固体高分子型（ＰＥＦＣ）燃料電池は、電解質に高分子プロトン交換膜が使用され電流を取り出すときに交換膜中を移動するのは水素イオンであり、作動温度は常温から約１００℃で、発電効率も比較的高いので、電動工具の使用として好適である。燃料の代表例としてはメタノール等の水素化合物から直接反応させて水素を使用する「ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）」が周知である。以下、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）について、図６に示した略式図を参照して説明する。
【００３７】
図６において、燃料電池３１は、メタノール水溶液の受給口３１ｃと、燃料極または水素極（マイナス極）３１ａと、空気極（プラス極）３１ｂと、燃料極３１ａと空気極（プラス極）３１ｂの間に挟まれた電解質膜３１ｄとから構成される。受給口３１ｃからメタノール水溶液が燃料極３１ａ（白金等の触媒層）に供給されると、触媒層（白金）により水素イオン、電子、二酸化炭素等に分解される。分解された電子は負荷回路２５を通り空気極３１ｂ側へ流れる。この電子の流れにより負荷回路２５に電力が供給される。一方、空気極３１ｂ側では、空気を取り込んでおり、この空気中の酸素が、空気極３１ｂ側に設けられた触媒層（白金）の作用により、流れ込んできた電子と反応して水を生成し、これを排出する。以上のような過程で、一対の電源端子３１ａと３１ｂの間に電位差が生じる。このような燃料電池３１においては、燃料（例えば、メタノール水溶液）を注ぎ足すだけで発電が可能であるので、二次電池のような充電電源による充電が不要となる。本発明は燃料電池３１を用いて電動工具のモータ駆動回路等の負荷回路２５を動作させることを着想し、構成したものである。以下、本発明に係るコードレス電動工具をインパクトドライバに適用した実施形態について説明する。
【００３８】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について図１を参照して説明する。電動工具２０は、胴体ハウジング２０ａとハンドルハウジング２０ｂとから成り、胴体ハウジング２０ａ内にはモータ２１が装着され、ハンドルハウジング２０ｂ内には、モータの駆動回路を含む制御回路装置２２が装着されている。トリガスイッチ２３は、制御回路装置２２に電気的接続され、制御回路装置２２に制御信号を供給し、電動工具２０の運転を開始させ、または運転を終了させる。
【００３９】
モータ２１は、例えば、ブラシレス直流モータによって構成され、モータ２１から動力伝達機構（図示なし）を介して先端工具２４へ動力を伝達する。先端工具２４は、胴体ハウジング２０ａの一端部から突出するように着脱自在に胴体ハウジング２０ａに取り付けられ、例えば、ネジを締付けるためのプラスビットから構成される。
【００４０】
燃料電池ユニット３０は、プラスチック材料等のケース内に収納されたユニットで、上述したような構造を持つ燃料電池本体３１と、燃料電池本体３１へメタノール水溶液等の燃料を供給するための燃料カートリッジ３２とから成る。燃料電池本体３１は、一対の電極端子３１ａおよび３１ｂ、および燃料の受給口３１ｃを有する。燃料カートリッジ３２は燃料電池本体３１へ着脱自在に装着できる構造を有し、燃料カートリッジ３２が燃料電池本体３１へ装着された場合、燃料カートリッジ３２の供給口３２ａは燃料電池本体３１の受給口３１ｃへ挿入されて燃料カートリッジ３２から燃料電池本体３１へ燃料が供給される。これによって、燃料電池本体３１は、燃料カートリッジ３２の燃料に基づいて電力を発生することができる。
【００４１】
一方、燃料電池本体３１および燃料カートリッジ３２が結合された燃料電池ユニット３０は、電動工具２０のハンドルハウジング２０ｂの下端部側に着脱自在に取り付けられる構造を有する。すなわち、燃料電池ユニット３０は、電動工具本体２０と着脱自在に装着される構造を有している。ハンドルハウジング２０ｂの下端部に装着された場合、燃料電池本体３１の一対の電極端子３１ａおよび３１ｂは制御回路装置２２の一対の電源入力端子２２ａおよび２２ｂに電気的接続される構造を有する。これによって、燃料電池本体３１の一対の電極端子３１ａおよび３１ｂに発生した電力を、一対の電源入力端子２２ａおよび２２ｂを介して、制御回路装置２２へ供給し、電動工具２０のモータ２１の動力源として用いることができる。
【００４２】
このような構成によれば、予備の燃料カートリッジ３２を電動工具２０と共に作業現場に運搬すれば、電動工具２０の使用に伴い使用中の燃料カートリッジ３２の燃料が無くなった場合、予備の新しい燃料カートリッジ３２に交換することによって常に電動工具２０を稼動させることができる。この場合、燃料カートリッジ３２の交換は、燃料電池ユニット３０を電動工具２０から取り外し、さらに、電動工具２０から離脱させた燃料電池ユニット３０から燃料カートリッジ３２を取り外す手順で短時間に行うことができる。なお、燃料の量をチェックするための燃料計は、燃料電池本体３１（燃料電池ユニット３０のケース）または燃料カートリッジ３２に設けることができる。
【００４３】
以上の構成により、商用電源等の電源設備または充電装置の設備がないような作業現場でも電動工具２０を長時間、容易に使用することができる。
【００４４】
［第２の実施形態］
図２は第２の実施態様の構成図を示す。上記第１の実施態様と同様に、燃料電池ユニット３０が、電動工具２０のハンドルハウジング２０ｂの下端部側に着脱自在に取り付けられる構造を有する。
【００４５】
特に、上記第１の実施形態と異なる点は、燃料電池ユニット３０には使い捨ての燃料カートリッジ３２（図１参照）の代わりに、燃料タンク３３が使用されていることである。燃料タンク３３は、燃料電池本体３１の受給口３１ｃと結合され、燃料タンク３３内の燃料を燃料電池本体３３へ送り込める構造になっている。燃料タンク３３の容量インジケータ（図示なし）によって燃料タンク３３内の燃料が減少していることを確認した場合、燃料タンク３３の受給口３４を介して燃料補給器３５より燃料を注ぎ足すか、或いは、燃料を入れ替えることが可能な構造となっている。これによって、燃料電池本体３１は電力を発生し、発生した電力は電動工具２０のモータ２１の動力源として用いられる。
【００４６】
この実施形態では、燃料電池ユニット３１内に設置された燃料タンク３３は、外部から燃料を注入することができる構造となっているので、燃料を満たした燃料補給器３５を作業現場へ持参すれば、電動工具２０を長時間使用することができる。
【００４７】
［第３の実施形態］
図３は、第３の実施形態を示す構成図である。基本的には上記第２の実施態様と同様な構造を有し、燃料電池ユニット３０は、電動工具２０のハンドルハウジング２０ｂ内に着脱自在に収納できるような構造を有する。燃料電池ユニット３０には、燃料電池本体３１の受給口３１ｃと結合された燃料タンク３３が使用されている。燃料タンク３３は、燃料補給器３５から燃料タンク３３の受給口３４を介して燃料が注入できるような構造を有し、かつその他端部は燃料電池本体３１の受給口３１ｃと結合され、燃料タンク３３内の燃料を燃料電池本体３１へ送り込める構造になっている。これによって、燃料電池本体３１は電力を発生し、発生した電力を電動工具２０の動力源として供給する。
【００４８】
この構成では、外部より燃料タンク３３に燃料を補給する場合、ハンドルハウジング２０ｂ内に着脱可能に装着された燃料電池ユニット３０を、ハンドルハウジング２０ｂより取り外した後に、燃料補給器３５によって燃料電池ユニット３０の燃料タンク３３の受給口３４へ燃料を注入する。
【００４９】
［第４の実施形態］
図４は、第４の実施形態を示す構成図である。電動工具２０は、胴体ハウジング２０ａ内に収納されたモータ２１と、ハンドルハウジング２０ｂ内に収納されたモータ２１を制御する制御回路装置２２および燃料電池本体３１とから構成されている。すなわち、燃料電池本体３１は電動工具２０内に内蔵されている。
【００５０】
一方、メタノール水溶液等の燃料が入った燃料カートリッジ３２は、燃料電池本体３１に対して着脱自在に装着され、燃料電池本体３１の受給口３１ｃに着脱できる供給口３２ａを具備する。これによって、燃料カートリッジ３２内の燃料は、燃料電池本体３１に送り込まれ、燃料電池本体３１は電力を発生する。発生した電力は電動工具４２の動力源として用いられる。
【００５１】
電動工具２０の使用に従って燃料電池本体３１の容量が低下してきた場合は、燃料カートリッジ３２を新しい燃料カートリッジに交換すればよい。
【００５２】
［第５の実施形態］
図５は、第５の実施形態を示す構成図である。上記第４の実施態様と同様に、電動工具２０は、胴体ハウジング２０ａ内に収納されたモータ２１と、ハンドルハウジング２０ｂ内に収納されたモータ２１を制御する制御回路装置２２および燃料電池本体３１とから構成されている。
【００５３】
一方、上記第４の実施態様における燃料カートリッジ３２（図４参照）の代わりに、メタノール水溶液等の燃料が入った燃料タンク３３が使用され、燃料タンク３３は、燃料電池本体３１に対して着脱自在に装着され、燃料電池本体３１の受給口３１ｃに着脱できる供給口３３ａを有している。すなわち、燃料タンク３３は、電動工具２０内に内蔵されている燃料電池本体３１と着脱可能な構成になっている。また、燃料タンク３３内の燃料は、燃料電池本体３１に送り込める構造になっており、これによって、燃料電池本体３１は電力を発生し、電動工具２０の動力源として用いられる。
【００５４】
また、電動工具２０の使用に伴い容量が低下してきた場合は、燃料が入った燃料補給器３５より燃料タンク３３の受給口３４に燃料を注ぎ足し、あるいは、燃料を入れ替えればよい。
【００５５】
［第６の実施形態］
図７は、第６の実施形態に係るコードレス電動工具の概略構造図を示し、図８は、図７に示したコードレス電動工具の機能ブロック図を示す。本実施形態は、モータ２１への電気エネルギーの供給源として、従来のリチウムイオン電池を使用する二次電池ユニット（電池パック）４０と、上述した燃料電池ユニット３０との両者を使用する、所謂、ハイブリッド方式のコードレス電動工具に向けられている。ここで二次電池ユニット４０とは、二次電池４１（図８参照）の構造体または該二次電池４１に電気的に接続される保護回路４２（図８参照）を含む構造体を意味する。保護回路４２は、特にリチウムイオン電池４１に適用される回路で、リチウムイオン電池４１の過充電、および過放電または過電流による電池の損傷を防止するために設けられる従来技術に従った保護ＩＣを含む回路である。二次電池ユニット４０は、リチウムイオン電池以外にニカド電池、ニッケル水素電池等の他の二次電池を使用することもできる。
【００５６】
二次電池ユニット４０は、電動工具本体２０に着脱可能に装着され、かつ、燃料電池ユニット３０は、二次電池ユニット４０の下端面において着脱自在に二次電池ユニット４０に結合され、かつ電気的に接続されている。なお、二次電池ユニット４０と工具本体２０との着脱機構は、従来技術と同様に、二次電池ユニット４０側にラッチ部材、工具本体２０側にラッチ部材が係合するラッチ溝を設ける構造とすることができる。また、二次電池ユニット４０と燃料電池ユニット３０との着脱機構については、両者の着脱部について、一方に弾力性のあるラッチ部材（つめ部材）３１ｅ、他方にラッチ部材に係合するラッチ溝（係合溝）４１ａを設ける等の従来知られる係合機構を適用できる。なお、上記第１の実施形態等においても、燃料電池ユニット側にラッチ、工具本体側にラッチ溝を設けることで、工具本体に対して燃料電池ユニットを着脱可能に構成している。
【００５７】
燃料電池ユニット３０は、上述した他の実施態様と同様に、燃料電池本体３１と燃料容器３６（上記燃料カートリッジ３２および上記燃料タンク３３を含む容器）とから構成される。また、上記二次電池ユニット４０の二次電池セル４１を充電するための充電制御回路３７を具備する。本実施態様では、充電制御回路３７は、燃料電池ユニット３０の中に一体に構成したが、二次電池ユニット４０の中に組込むか、別個の独立したユニットとして構成してもよい。なお、燃料電池ユニット３０を二次電池ユニット４０の下方に着脱可能に取り付けることにより、電動工具２０を把持した際に作業者に邪魔にならず、また、重心バランスも従来の電動工具と変わらず作業性を維持することができる。充電制御回路３７は、電気的には二次電池ユニット４０と燃料電池ユニット３０との間に電気的接続され、これによって、二次電池ユニット４０の出力電圧が低下し、かつ電動モータ２１の運転が停止されたとき、燃料電池ユニット３０が二次電池ユニット４０を充電するように制御する。この動作について以下に述べる。
【００５８】
電動モータ２１を運転させる場合、図８に示すように、二次電池ユニット４０は、モータ２１の駆動電源としてモータ駆動回路を含むモータ制御回路２２に直接的に電力を供給する。このため、トリガスイッチ２３に連動して電源スイッチ２３ａがオンすると、スイッチ検出回路２６は、電源スイッチ２３ａのオン状態を検知して充電制御回路３７へオン検知信号を出力する。この二次電池ユニット４０は、モータ制御回路２２に電源を供給してモータ２１を駆動する。
【００５９】
電動モータ２１の運転を停止した場合、電源スイッチ２３ａがオフする。スイッチ検出回路２６は、電源スイッチ２３ａのオフ状態を検知して充電制御回路３７へオフ検知信号を出力する。この検知信号に基づいて、充電制御回路３７は、燃料電池ユニット３０から二次電池４１を充電するように制御する。つまり、燃料電池ユニット３０は、電動工具本体２０の運転が停止している時に、二次電池４１に電気エネルギーを供給するための充電器として機能する。ここで、一方向性ダイオード４３を、充電電流が通電する方向に充電経路に挿入することによって、二次電池４１の電圧が燃料電池ユニット３０の電圧を超えた場合、もしくは燃料電池ユニット３０の電圧が低下した場合、燃料電池ユニット３０が二次電池４１に対して負荷とならないように充電経路を遮断する機能を持たせている。
【００６０】
かかる第６の実施態様によれば、比較的負荷電流が多いコードレス電動工具２０については、高出力のリチウムイオン二次電池４１によって電力を供給し、該二次電池４１の電力消費に対しては燃料電池（燃料電池ユニット）３０によって電力を補給するので、商用電源設備がない建築現場等の作業現場においてもコードレス電動工具の運転時間を長く保持させることができる。
【００６１】
上記第６の実施態様は、二次電池４０の充電を容易にするために、または燃料電池３０の燃料補給を容易にするために、さらに以下の変形例に従って実施できる。
（１）二次電池４０は、電動工具本体２０に着脱可能に装着され、かつ燃料電池３０は、二次電池４０に着脱可能に装着することができる。これにより、二次電池４０は、充電器（図示されてない）を介して商用交流電源からも充電することができる。また、燃料電池３０の燃料容器３６の交換が容易となる。
（２）二次電池４０および燃料電池３０を接続構造体として組立てて、この両者の構造体（４０および３０）を電動工具本体２０に着脱可能に装着するように構成してもよい。
（３）燃料電池３０の燃料容器３６は、上述した他の実施態様と同様に、燃料電池本体３１に着脱可能に装着してもよい。
（４）燃料電池３０と二次電池４０との間には、燃料電池３０が二次電池４１を充電するための充電制御回路３７が電気的に接続されているが、燃料電池３０は、充電制御回路３７に電気的に接続自在に、かつ二次電池４０に着脱自在に装着してもよい。
（５）二次電池ユニット４０の保護回路４２は、過充電、過放電を検出しているため、燃料電池ユニット３０からの充電によりリチウムイオン電池４１が過充電になったことを保護回路４２により検出した場合、充電制御回路３７は保護回路４２から過充電信号を受けて充電を停止することができる。また、保護回路４２が過放電を検出した場合は、スイッチ検出回路２６からの信号にかかわらず燃料電池ユニット３０から二次電池ユニット４０を充電することができる。この場合、燃料電池ユニット３０から電動工具２０を駆動できるように構成しても良い。
【００６２】
［第７の実施形態］
図９および図１０は、上記実施態様に係るコードレス電動工具を収納して作業現場への運搬を容易にし、またはコードレス電動工具を使用しない時に収納して保管するための電動工具用収納ケース６０の構成図を示す。特に、この収納ケース６０は、電動工具の二次電池を充電するための商用交流電源の使用が制限される作業現場、または商用交流電源の設備がない作業現場に、上記コードレス電動工具を運搬するためのキャリングケースとして使用して好適な収納ケースである。
【００６３】
収納ケース６０は、図９に示すように、収納側ケース部６１と、収納側ケース部（下側ケース部）６１に対して一対の蝶番６３および６４によって開閉可能に取り付けられた蓋側ケース部（上側ケース部）６２と、取っ手（握り手）６５とから成る。収納側ケース部６１の収納部は、図１０のレイアウト図に示すように、電動工具本体２０（二次電池４０および燃料電池３０付）を収納する部位６１ａと、電動工具本体２０から取り外した状態の予備の二次電池４０および燃料電池３０を収納する部位６１ｂと、燃料電池３０の予備を収納する部位６１ｃと、二次電池４０を交流電源から充電するための充電器５０を収納する部位６１ｄとを有する。
【００６４】
各部位（収納部）６１ａ〜６１ｄは、図１１に示すように、収納される工具部材の外形形状に係合する溝部または分離部（ネスト）によって形成され、相互に区画されている。この収納側ケース部６１の各収納部６１ａ〜６１ｄに電動工具本体２０等を所定の方向に収納して蓋側ケース部６２を閉じることによって、電動工具本体２０および電池３０、４０等を容易に持ち運ぶことができる。
【００６５】
また、本実施態様によれば、収納部６１ｃに収納された燃料容器３６、および燃料電池本体３１、充電制御回路装置３７は、上記図８に示したように、二次電池４０に対する充電回路装置を形成し、配線６６を介して二次電池４０に電気的に接続されている。これにより、予備の二次電池４０は、収納ケース６０に収納されている間、すなわち、工具本体の運搬中、もしくはその保管中に、充電されるように構成する。この場合、充電制御回路装置３７のスイッチ検出回路２６（図８参照）からの入力信号端子には擬似信号（スイッチオフ信号）を入力する。他の変形例として、充電制御回路３７に切換スイッチを設け、二次電池ユニット４０が収納ケース６０に収納されている場合には、切換スイッチにより、電動工具２０のトリガスイッチ２３がオン状態でない場合でも燃料電池ユニット３０により二次電池ユニット４０を充電できるように構成してもよい。
【００６６】
また、収納ケース６０内に、燃料電池ユニット３０を組込んでおき（図１０の部位６１ｃの部分）、二次電池ユニット４０が収納され配線６６を接続すれば自動的あるいは手動により燃料電池ユニット３０から二次電池ユニット４０を充電できるように構成してもよい。この場合、燃料容器３６を収納ケース６０に着脱可能に交換できるように構成してもよいし、燃料タンクを設けて燃料を継ぎ足すようにしてもよい。
【００６７】
かかる収納ケース６０によれば、商用交流電源の設備がある作業現場では、電動工具２０に駆動電源を供給する二次電池４０を充電器４５によって充電することが可能となり、また、商用交流電源の設備がない作業現場では、燃料電池３０によって二次電池４０を充電することが可能となる。作業現場に適応するコードレス電動工具の運搬ができる。
【００６８】
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、燃料を貯蔵かつ補給するための燃料タンクまたは燃料カートリッジをコードレス電動工具のハウジングに着脱可能または着脱自在に装着するので、タンクまたはカートリッジから成る燃料容器の交換のみで、その交換と同時に電動工具を稼動させることができる。従って、作業能率を向上させることができる。しかも、燃料電池の燃料として汚染物質を含まないクリーンな燃料を使用できるので、環境汚染の問題も解決できる。
【００６９】
さらに、本発明は、従来の二次電池を使用するコードレス電動工具に適用して長時間の作業を可能とするコードレス電動工具を提供できる。
【００７０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではコードレス電動工具としてインパクトドライバを例に説明したが、本発明は、ジグソーや丸鋸等の他のコードレス電動工具に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図２】本発明の第２の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図３】本発明の第３の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図４】本発明の第４の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図５】本発明の第５の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図６】本発明のコードレス電動工具に用いられる燃料電池の構造図。
【図７】本発明の第６の実施態様に係るコードレス電動工具の構成図。
【図８】本発明の第６の実施態様に係るコードレス電動工具の機能ブロック図。
【図９】本発明の第７の実施態様に係る電動工具用収納ケースの外観図。
【図１０】本発明の第７の実施態様に係る電動工具用収納ケースのレイアウト図。
【図１１】本発明の第７の実施態様に係る電動工具用収納ケースの収納部の構成図。
【符号の説明】
【００７２】
２０：電動工具      ２０ａ：胴体ハウジング      ２０ｂ：ハンドルハウジング
２１：モータ      ２２：モータ制御回路      ２２ａ、２２ｂ：一対の電源入力端子
２３：トリガスイッチ      ２３ａ：電源スイッチ      ２４：先端工具（プラスビット）
２５：負荷      ２６：スイッチ検出回路      ３０：燃料電池ユニット
３１：燃料電池本体      ３１ａ、３１ｂ：一対の電源端子      ３１ｃ：受給口
３１ｄ：電解質膜      ３１ｅ：ラッチ部材      ３２：燃料カートリッジ
３２ａ：供給口      ３３：燃料タンク      ３３ａ：供給口      ３４：受給口
３５：燃料補給器      ３６：燃料容器      ３７：充電制御回路
４０：二次電池ユニット      ４１：二次電池（リチウムイオン電池）
４１ａ：ラッチ溝      ４２：保護回路       ４３：ダイオード
５０：充電器      ６０：収納ケース      ６１：収納側ケース部
６１ａ〜６１ｄ：収納部位      ６２：蓋側ケース部      ６３、６４：蝶番
６５：取っ手（握り手）      ６６：配線
【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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