(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置と、
前記負荷装置を収容するハウジングと、
電池パックが装着可能となるよう前記ハウジングに設けられ、前記電池パックの正極端子に接続可能な正極入力端子と、前記電池パックの負極端子に接続可能な負極入力端子とを有する電池パック装着部と、供給された交流電圧を直流電圧へと変換して出力する整流回路と、を備え、
交流電圧を前記整流回路に供給する交流電源装置を前記ハウジングに接続可能に構成された電気機器本体であって、
前記電池パック装着部において、前記電池パックが前記電池パック装着部に装着された場合に外部に露出しない箇所に、前記交流電源装置を接続可能に構成したことを特徴とする電気機器本体。
【請求項２】
前記ハウジングの内部において、前記正極入力端子及び負極入力端子から前記負荷装置へと繋がる回路に前記整流回路を設け、
前記電池パック装着部に前記交流電源装置が接続された場合に、前記正極入力端子及び前記負極入力端子から入力された交流電圧が、前記ハウジングの内部にある前記整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電気機器本体。
【請求項３】
電気機器本体の電池パック装着部に装着可能なケースと、
前記ケースに一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する電源コードと、
前記ケースに設けられ前記電源コードに接続される出力端子であって、交流電圧を前記電気機器本体側に出力する第１アダプタ側端子及び第２アダプタ側端子と、を備えたことを特徴とする接続アダプタ。
【請求項４】
請求項２に記載された前記電気機器本体と、
前記電池パック装着部に装着可能なケースと、前記ケースに一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する電源コードと、前記ケースに設けられ前記電源コードに接続される出力端子であって交流電圧を前記電気機器本体側に出力する第１アダプタ側端子及び第２アダプタ側端子を備えた接続アダプタと、を有する電気機器であって、
前記接続アダプタを前記電池パック装着部に装着した場合に、前記第１アダプタ側端子が前記正極入力端子に接続され、前記第２アダプタ側端子が前記負極入力端子に接続され、前記電源コードから入力された交流電圧が前記整流回路に入力されるよう構成したことを特徴とする電気機器。
【請求項５】
前記電気機器本体の前記電池パック装着部には、前記接続アダプタを案内する機器側レールが設けられ、前記接続アダプタの前記ケースには、前記機器側レールと係合するアダプタ側レールが設けられることを特徴とする請求項４記載の電気機器。
【請求項６】
前記電池パック装着部に、前記正極入力端子及び前記負極入力端子とは別に、外部から商用交流電源を入力するための第１機器側端子及び第２機器側端子を有するＡＣソケットを設け、
前記ハウジングの内部において、前記第１機器側端子及び第２機器側端子から前記負荷装置へと繋がる回路に、交流電圧を直流電圧へと変換可能な整流回路を設け、
前記電池パック装着部に前記交流電源装置が接続された場合に、前記第１機器側端子及び前記第２機器側端子から入力された交流電圧が、前記ハウジングの内部にある前記整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電気機器本体。
【請求項７】
前記電池パック装着部には前記電池パックを案内する機器側レールが前後方向に延びるように設けられ、前記電池パック装着部において、前記正極入力端子及び前記負極入力端子の前方又は後方に前記ＡＣソケットを配置したことを特徴とする請求項６記載の電気機器本体。
【請求項８】
請求項６又は７に記載された前記電気機器本体と、前記電気機器本体に接続される電源コードとを有する電気機器であって、前記電源コードは、前記電気機器本体のＡＣソケットに装着可能なコネクタ部と、前記コネクタ部に一端が接続される接続コードと、前記接続コードの他端に接続され商用交流電源と接続可能なプラグ部を有し、
前記コネクタ部には、前記電源コードから入力される交流電圧を前記電気機器本体側に出力する第１コード側端子と第２コード側端子を備え、
前記電気機器本体は、前記電源コードを前記ＡＣソケットに装着した場合に、前記電源コードの前記第１コード側端子が前記ＡＣソケットの前記第１機器側端子に接続され、前記電源コードの前記第２コード側端子がＡＣソケットの前記第２機器側端子に接続され、
前記第１機器側端子及び前記第２機器側端子から入力された交流電圧が、前記整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成したことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ、照明等の負荷装置を備えた電気機器本体に対して電源を供給する電池パックに関するものである。また、電池パックを装着することにより機器を作動させる電池パックを用いた電動工具等の電気機器、又は電池パックを取り外した電気機器本体に関するものである。さらには、電池パックで駆動する電気機器本体をＡＣ電源でも駆動できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
商用電源を用いる電動工具や電気機器が、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電動工具や電気機器のコードレス化が進んでいる。例えば、モータにより先端工具を駆動する手持ち式の電動工具においては、複数の二次電池セルを収容した電池パックが用いられ、電池パックに蓄電された電気エネルギーにてモータを駆動する。電池パックは電動工具本体に着脱可能に構成され、放電によって電圧が低下したら電池パックを電動工具本体から取り外して、外部充電器を用いて充電される。【０００３】
コードレス型の電動工具や電気機器においては所定の稼働時間の確保や、所定の出力の確保が要求され、二次電池の性能向上に伴い高出力化や高電力化が図られてきた。また、電池パックを電源とする電気機器が開発されるにつれ、様々な電圧の電池パックが準備されるようになった。通常、電池パックの出力電圧は固定であるが、特許文献１では電池を収容するハウジング内に複数のバッテリユニットを設け、それらを直列接続として出力するか、並列接続として出力するかを接続手段により選択可能とすることにより、異なる電圧の機器に対応可能とした電動機器用の電源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ユーザにとって、複数の電動工具、電気機器を使用する際に、複数種類の電池パックを準備するのは煩雑であり、電圧を切り替えることで異なる電圧の電動工具や電気機器に対応する使い勝手の良い電池パックの実現が望まれている。しかも、特許文献１のような電気機器本体とは別体型の電源装置ではなくて、電気機器に容易に装着できる電池パックで電圧切替式を実現することが望まれていた。【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電池パック又は交流電源装置のいずれによっても動作が可能な電気機器本体を提供することにある。
本発明の他の目的は、高負荷の作業に使用することのできる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願で開示される発明のうち代表的なものを説明すれば次のとおりである。第１の発明は、負荷装置と、前記負荷装置を収容するハウジングと、電池パックが装着可能となるよう前記ハウジングに設けられた電池パック装着部と、を備えた電気機器本体であって、前記ハウジングは、交流電圧を前記電気機器本体に供給する交流電源装置を接続できるよう構成したことを特徴とする電気機器本体である。第１の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、電池パック又は交流電源装置のいずれによっても動作が可能な電気機器本体を提供するという課題を解決することができる。【０００８】
第２の発明は、複数のセルを有するセルユニットと、前記セルユニットを収容するハウジングとを備えた電池パックであって、前記セルユニットが出力する電圧を１００Ｖ以上としたことを特徴とする電池パックである。第２の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、高負荷の作業に使用することのできる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供するという課題を解決することができる。【０００９】
そして上記のような特徴を備えた発明に限らず、例えば以下のような特徴を備えた発明によっても、上記の課題のうち少なくともいずれかの課題を解決することができる。またこれら発明に、発明を実施するための形態の欄に記載された実施例が備える構成を組み合わせることもできる。【００１０】
第３の発明は、負荷装置と、負荷装置を収容するハウジングと、電池パックが装着可能となるようハウジングに設けられた電池パック装着部と、 電池パックの正極端子に接続可能な正極入力端子と、電池パックの負極端子に接続可能な負極入力端子とを有する電池パック装着部と、供給された交流電圧を直流電圧へと変換して出力する整流回路と、を備え、交流電圧を整流回路に供給する交流電源装置をハウジングに接続可能に構成された電気機器本体であって、電池パック装着部の電池パックが電池パック装着部に装着された場合に外部に露出しない箇所に、交流電源装置を接続可能に構成したことを特徴とする電気機器本体である。第３の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、電池パック又は交流電源装置のいずれによっても動作が可能な電気機器本体を提供するという課題を解決することができる。そして第３の発明によれば、交流電源装置を電池パック装着部に接続することができるから、交流電源装置を電池パック装着部以外の場所に接続する場合と比べて、電気機器本体をコンパクトに構成することができるという効果を奏する。【００１１】
第４の発明は、電池パック装着部に設けられた正極入力端子及び負極入力端子から負荷装置へと繋がる回路に整流回路を設け、電池パック装着部の正極入力端子及び負極入力端子に交流電源装置が接続された場合に、正極入力端子及び負極入力端子から入力された交流電圧が、ハウジングの内部にある整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成した電気機器本体である。第４の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、電池パック又は交流電源装置のいずれによっても動作が可能な電気機器本体を提供するという課題を解決することができる。そして第４の発明によれば、交流電源装置を接続した場合に正極入力端子と負極入力端子が外部に露出せず、正極入力端子と負極入力端子が破損したり汚れたりするのを防ぐことができ、また交流電源装置を接続するために必要となる端子の数を抑えることができるという効果を奏する。【００１２】
第５の発明によれば、電気機器本体の電池パック装着部に装着可能なケースと、ケースに一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する電源コードと、ケースに設けられ電源コードに接続される出力端子であって、交流電圧を電気機器本体側に出力する第１アダプタ側端子及び第２アダプタ側端子を備えた接続アダプタを構成した。また、電気機器本体の電池パック装着部に装着可能なケースと、ケースに一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する電源コードと、ケースに設けられ電源コードに接続される出力端子であって交流電圧を電気機器本体側に出力する第１アダプタ側端子及び第２アダプタ側端子を備えた接続アダプタと、を有する電気機器であって、接続アダプタを電池パック装着部に装着した場合に、第１アダプタ側端子が正極入力端子に接続され、第２アダプタ側端子が負極入力端子に接続されることにより、電源コードから入力された交流電圧が整流回路に入力されるように構成した。電気機器本体の電池パック装着部には、接続アダプタを案内する機器側レールが設けられ、接続アダプタのケースには、機器側レールと係合するアダプタ側レールが設けられる。【００１３】
第６の発明によれば、電気機器本体の電池パック装着部に、正極入力端子及び負極入力端子とは別に、外部から商用交流電源を入力するための第１機器側端子及び第２機器側端子を有するＡＣソケットを設け、ハウジングの内部において、第１機器側端子及び第２機器側端子からモータへと繋がる回路に、交流電圧を直流電圧へと変換可能な整流回路を設け、電池パック装着部に電源装置が接続された場合に、第１機器側端子及び第２機器側端子から入力された交流電圧が、ハウジングの内部にある整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成した。電池パック装着部には電池パックを案内する機器側レールが前後方向に延びるように設けられ、正極入力端子及び負極入力端子の前方又は後方にＡＣソケットが配置される。【００１４】
第７の発明によれば、電気機器本体に接続される電源コードを有する電気機器であって、電源コードは、電気機器本体のＡＣソケットに装着可能なコネクタ部と、コネクタ部に一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する。コネクタ部に設けられる端子は、電源コードから入力される交流電圧を電気機器本体側に出力する第１コード側端子及び第２コード側端子を備える。電気機器本体は電源コードをＡＣソケットに装着した場合に、電源コードの第１コード側端子がＡＣソケットの第１機器側端子に接続され、電源コードの第２コード側端子がＡＣソケットの第２機器側端子に接続され、第１機器側端子及び第２機器側端子から入力された交流電圧が、整流回路に入力されて直流電圧へと変換されるよう構成した。【００１５】
第８の発明によれば、複数のセルを直列接続したセルユニットを複数収容するハウジングを有し、セルとして１４５００規格のリチウムイオン二次電池を用い、直列接続されたｎ本のセルを、ユニット毎にｍ個まとめてハウジング内に収容した電池パックであって、ｍ個のセルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、又は、ｍ個のセルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切替え可能とした。１４５００規格のセルは、直径１４ｍｍ、長さ５０ｍｍ、定格出力３．６Ｖであり、ｍ＝３とし、ｎ＝１０とすることで、低電圧時に３６Ｖ、高電圧時に１０８Ｖの出力を得ることができる。この際の、電池パックとしてのパワーウェイトレシオを、２１７３Ｗ／Ｋｇ以上、且つ、１４４Ｖ／Ｋｇ以上とした。また、第８の発明では１４５００規格のセルだけに限られずに、その他の規格のセルを用いるようにしても良い。さらに、ｍ（但しｍ≧２）とｎの数は任意であり、例えばｍ＝２、ｎ＝５として１８Ｖと３６Ｖの電圧切替とした電池パックとしても良いし、ｍ＝２、ｎ＝１０として３６Ｖと７２Ｖの電圧切替とした電池パックとしても良いし、ｍ＝２、ｎ＝１５として５４Ｖと１０８Ｖの電圧切替とした電池パックとしても良いし、その他の電圧の組合せとしても良い。【００１６】
第９の発明によれば、電池パックのハウジング内に電圧切替手段が設けられ、電池パックが接続される電気機器本体の端子取付部から延びる切替要素によって電圧切替手段を移動させることで電池パックの出力電圧が切り替えられるように構成した。電圧切替手段は、電気機器本体の端子取付部に択一的に形成された第１の切替要素又は第２の切替要素に当接する可動式の接続子を有し、第１の切替要素を有する電気機器本体が接続された場合には第１の切替要素が電圧切替手段と接触して接続子を第１の位置に移動させ、第２の切替要素を有する電気機器本体が接続された場合には第２の切替要素が電圧切替手段と接触して接続子を第２の位置に移動させる。また、電気機器本体の端子取付部には、接続方向に対して交差する方向に離れて正極端子と負極端子が形成され、交差する方向における正極端子と負極端子の間に第１の切替要素又は第２の切替要素が配置される。この交差する方向において、第１の切替要素と第２の切替要素の配置される位置が異なるように配置される。【００１７】
第１０の発明によれば、電圧切替手段は、シーソー式の揺動部材と、揺動部材の揺動軸から対向する両側に向けて放射状に配置された複数の接続子と、接続子により接続または遮断される接点（電極）を有する。ここで、揺動部材の揺動軸にクリック機構又はラッチ機構を設けて、第１の切替要素又は第２の切替要素によって揺動部材に所定以上の回転トルクを加えないと揺動部材が揺動しないように構成すると良い。【００１８】
第１１の発明によれば、電池パックの重量が８００ｇ以下で、１００Ｖ以上の出力を可能とした。このような電池パックを用いて、電気機器本体側の重量を１２００ｇ以下として、合計２０００ｇ以下の携帯操作可能な電気機器、電動工具を実現することができた。また、モータを有する電気機器、即ち電動工具においてブラシレスモータの駆動電圧を１００Ｖ以上と商用電圧と同等としたので、電動工具本体に直流入力端子と交流電源が接続可能な交流入力端子の双方を設けて、電池パック及び交流電源の一方から選択的に電力供給させることによりブラシレスモータを駆動することができる。交流電源は、着脱可能なコネクタ部を有する電源コードを介して交流入力端子に供給される。コネクタ部と接続されるソケット部は、電動工具本体の電池パックの装着部であって電池パックを装着された際に露出しない部分に設けると良い。また、電源コードと接続されるソケット部は、電動工具本体のハウジングのうち電池パックの装着時にも接続可能な位置に設けられるように構成しても良い。【００１９】
第１２の発明によれば、電池パック又は交流電源のいずれの電源による駆動が可能とされた電動工具において、直流入力端子からブラシレスモータに至る回路にスイッチング素子を設け、電池パックが直流入力端子に接続され、かつ交流電源が交流入力端子に接続された場合に、制御部がスイッチング素子を遮断させて交流電源からブラシレスモータに電力が供給されるように構成した。また、電動工具に、半導体スイッチング素子を複数有しブラシレスモータを駆動するための駆動電流を生成するインバータ回路と、交流電源を整流してインバータ回路に直流電流を供給するダイオードブリッジ回路とを設け、直流入力端子と交流入力端子の出力をダイオードブリッジ回路を介してインバータ回路に供給するように構成した。さらに、交流入力端子を、電池パックと同等形状であって内部にセルが収容されないダミーケースに設け、交流入力端子としてコネクタ部をダミーケースに接続し、電池パックと互換のダミーケースの接続端子群を介してダイオードブリッジ回路へ電力を供給するように構成しても良い。【００２０】
第１３の発明によれば、モータと、モータを収容するハウジングであって、略上下方向に延びるハンドル部を有するハウジングと、ハンドル部の上部においてハンドル部の前部に設けられモータの動作を制御するために操作される動作スイッチと、ハンドル部の下方に設けられ、電池パックが電池パック装着部に装着された場合に電池パック側の正極端子と負極端子に接続可能な正極入力端子及び負極入力端子を有する電池パック装着部と、を備えた電気機器本体であって、ハンドル部の下方においてハウジングに外部から電源コードを用いて商用交流電源を入力するための第１端子及び第２端子を設け、第１端子及び第２端子からモータへと繋がる回路に、交流電圧を直流電圧へと変換可能な整流回路を設けた。また、電気機器本体のＡＣソケットに装着可能なコネクタ部と、コネクタ部に一端が接続され他端に商用交流電源と接続可能なプラグ部を有する電源コードと、コネクタ部に設けられる端子であって電源コードから入力される交流電圧を電気機器本体側に出力する第１端子及び第２端子を備えるように構成した。【００２１】
第１４の発明によれば、可変電池パックと、可変電池パックに接続可能な高電圧電気機器本体と、高電圧電気機器本体に接続可能な電源アダプタとを有する電気機器システムであって、可変電池パックは、複数のセルユニットを有し、複数のセルユニットを互いに並列に接続して低電圧を出力する低電圧状態か、あるいは複数のセルユニットを互いに直列に接続して高電圧を出力する高電圧状態を切り替え可能に構成される。また、高電圧電気機器本体は、可変電池パックを１つだけ接続可能であり、可変電池パックが接続された場合に、可変電池パックを高電圧状態に切り替えるよう構成されており、電源アダプタは、高電圧電気機器本体に接続された場合に、商用電源から入力した電力を高電圧電気機器本体に出力するよう構成されるように構成した。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電池パック又は交流電源装置のいずれによっても動作が可能な電気機器本体を提供することができる。また本発明によれば、高負荷の作業に使用することのできる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。
【図２】図１の電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。
【図３】電動工具本体３０Ａを示す図であって、（１）は電源コード９０から給電される状態での側面図であり、（２）は電池パック装着部４０の底面図であり、（３）は電源コード９０とコネクタ部９３の形状を示す図である。
【図４】モータ３５の駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】電動工具本体への電源コード９０の接続状況を説明するための図であって、（１）は電動工具本体３０Ａでの接続例であり、（２）及び（３）はその変形例に係る電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃへの接続例を示す図である。
【図６】（１）は電動工具本体３０Ｂの駆動制御系の回路ブロック図であり、（２）は電動工具本体３０Ｃの駆動制御系の回路ブロック図である。
【図７】第１の実施例の電池パック１００の外観形状を示す斜視図である。
【図８】電池パック１００の内部に収容されるセルパック１５０を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）はセル１５１の軸線方向から見たセルパック１５０の側面図である。
【図９】（１）は電池パック１００を定格３６Ｖの電動工具本体に装着した際のターミナル部２０Ａ付近の状態を示す図であり、（２）はその接続回路図である。
【図１０】（１）は電池パック１００を定格１０８Ｖの電動工具本体に装着した際のターミナル部８０付近の状態を示す図であり、（２）はその接続回路図である。
【図１１】第２の実施例に係る電池パック２００とそれに接続されるターミナル部の形状を示す斜視図であり、（１）は定格３６Ｖの電気機器に接続される際の状態を示し、（２）は定格１０８Ｖの電気機器に接続される際の状態を示す。
【図１２】図１１の電池パック２００の接続回路図である。
【図１３】図１２の端子２３１〜２３５の形状を示す図であり、（１）は上面図、（２）は端子群２３２の側面図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。
【図１４】電池パック２００をターミナル部２７０、２８０に装着した時の状態を示す図であり、（１）は３６Ｖ出力状態、（２）は１０８Ｖ出力状態である。
【図１５】第２の実施例の変形例に係る１０８Ｖ専用の電池パック２００Ａ、２００Ｂの回路図を説明するための図であり、（１）は図１１及び図１２と同じターミナル部２８０を用いる場合を示し、（２）は変形例のターミナル部２８０Ａを用いる場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を例示して説明するものとし、電動工具の本体側の前後左右の方向は図２に示す方向とし、電池パックの単体で見た際の前後左右、上下の方向は、電池パックの装着方向を基準として図３に示す方向であるとして説明する。尚、電池パックの装着方向は、説明の都合上、電動工具本体側を動かさずに電池パック側を移動させる状況を基準とした方向として説明する。【００２５】
図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具は、電池パックを有し、ビット等の先端工具によりボルトやナット、ねじ等を締結する工具であって、いわゆるインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１の先端には、軸方向と垂直な断面形状が六角形の装着孔を有する出力軸を有し、出力軸の外周側に前後方向に可動に保持されるスリーブを用いてワンタッチでドライバビット等の先端工具９を装着孔に取り付け又は取り外し可能な先端工具保持部８が形成される。電動工具本体３０は、図示しないソケットレンチ等の先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより図示しないボルトやナット等の締め付け作業を行う工具である。これらの電動工具本体１、３０は、外形を形成する外枠たるハウジング２、３２を備え、ハウジング２，３２にはハンドル部３、３３が形成される。作業者が片手で、又は片手で把持して他方の手を添えながら電動工具本体１、３０を保持して作業を行う。電動工具本体１、３０は電池パック１５又は１００から供給される直流を電源として、ハウジング２、３２の内部に収容された図示しないモータを駆動する。ハンドル部３、３３の一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ４、３４が設けられ、ハンドル部３、３３の下方には電池パック１５、１００を装着するための電池パック装着部１０、４０が形成される。【００２６】
電動工具本体１は定格電圧３６Ｖの従来技術による電池パック１５を用いる電気機器であって、負荷装置としてモータを駆動する。従って、矢印ａの組み合わせのように、電池パック１５を３６Ｖ対応の電気機器（電動工具本体１）の電池パック装着部１０に装着できる。一方、電動工具本体３０は、定格電圧１０８Ｖという商用電圧並の高電圧を必要とし、矢印ｂ１に示すように１０８Ｖの出力が可能な電池パック１００を電池パック装着部４０に装着する。高電圧を出力可能な電池パック１００の内部には、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが３０本収容される。以上のように、電動工具本体１、３０においては定格電圧に応じた専用の電池パック１５、１００を装着するのが通常であるが、本実施例では電池パック１００を複数電圧対応に構成し、低電圧での出力も可能とすることにより、矢印ｂ２で示すように電池パック１００を３６Ｖ対応の電動工具本体１にも装着できるようにした。電池パック１００を矢印ｂ１、ｂ２のように異なる電圧の電動工具本体１、３０に装着できるようにするためには、電池パック装着部１０、４０の形状をほぼ同じ形状にすることと、電池パック１００の電圧を切り替え可能にすることが重要である。また、電池パック１００の設定された電圧が、装着される電気機器や電動工具の電圧と対応しない場合には、電池パック１００を装着できないように、又は装着できても動作しないように構成することが重要である。尚、図１の例では電気機器本体の例として電動工具本体１、３０を示したが、電池パックの電力にて動作する負荷装置として、電気エネルギーを運動エネルギー、熱エネルギー、磁気エネルギー、又は、光エネルギーに変換するような任意の電気機器が考えられる。【００２７】
図２は電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。ここで示す電動工具本体１はインパクトドライバであって、ハウジング２の胴体部分から下方に延びるハンドル部が設けられ、ハンドル部の下側に電池パック装着部１０が形成される。ハンドル部にはトリガスイッチ４が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図示せず）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバビットが装着されている。電動工具だけに限られずに、電池パックを用いた電気機器全般では、装着される電池パックの形状に対応させた電池パック装着部１０が形成され、電池パック装着部１０に適合しない電池パックを装着できないように構成する。電池パック装着部１０には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びるレール溝１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部２０が設けられる。ターミナル部２０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子２１、負極入力端子２２、ＬＤ端子（異常信号端子）２３が鋳込まれる。ターミナル部２０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面２０ａと、水平面２０ｂが形成され、水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１５（図３にて後述）と隣接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１３２（図７にて後述）と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部２４が形成される。突起部２４は左右方向に２分割で形成される電動工具本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。突起部２４の左右方向の幅Ｓ１は、電池パック１００側に形成されるストッパ部１３１（図７で後述）に対応する幅とされる。【００２８】
図３は１０８Ｖ対応の別の電動工具本体３０Ａを示す図であって、（１）は電源コード９０から給電される状態での側面図であり、（２）は電池パック装着部４０の底面図であり、（３）は電源コード９０とコネクタ部９３の形状を示す図である。電動工具本体３０Ａは、使用されるモータが交流１００Ｖと同等仕様のブラシレスモータ、例えば、インバータ回路（図４にて後述）によって駆動されるブラシレスＤＣモータである。従って、インバータ回路に電池パック１００から出力される直流１０８Ｖが入力されるか、又は、交流１００Ｖ（６０Ｈｚ）のような商用電源（交流電源装置）を、後述する整流回路によって整流させた後にインバータ回路に入力する。このように電池パック１００の出力電圧を商用電圧と同程度まで高めることによって、電池パックでも商用電圧でも動作するＡＣ／ＤＣ兼用の高出力の電動工具本体３０Ａを実現できる。電動工具本体３０Ａに装着される電源コード９０は、接続コード９４の一方側に２つの端子９２ａ、９２ｂを保持し、商用電源のコンセントに装着されるためのプラグ部９１を有し、他方側に電動工具本体３０Ａに接続されるコネクタ部９３が形成される。本実施例では、コネクタ部９３を接続する箇所を、電池パック１００を取り外した後の電池パック装着部４０内に配置した。つまり、電源コード９０を電動工具本体３０Ａに接続する場合は、電池パック１００を電動工具本体３０Ａから取り外す必要があり、逆に、電池パック１００を電動工具本体３０Ａに装着する場合には電源コード９０を取り外す必要がある。【００２９】
図３（２）は電動工具本体３０Ａの電池パック装着部４０を下から見た図であり、（１）のＡ方向からの矢視図である。この図は電池パック１００及び電源コード９０のいずれもが取り外された状態を示している。電池パック装着部４０には、後方側から前方側（図中右から左）にかけて電池パック１００をスライドさせるようにして、電池パック１００が装着される。そのため取付面４０ａには、装着方向上流側に開口部分が形成され、側方側に２本のレール溝（機器側レール）４８ａ、４８ｂが形成される。また、開口部分よりも上流側（後方側部分）には上方向に窪むように形成された窪み部４０ｂが形成される。取付面４０ａのレール溝４８ａ、４８ｂに挟まれた部分のほぼ中央付近には、電池パック１００の正極端子や負極端子と接続されるターミナル部４１が設けられる。本実施例では、ターミナル部４１よりもやや後方部分にＡＣソケット４９を設けた。ＡＣソケット４９には、周方向においてピン状の第１機器側端子４９ａ、第２機器側端子４９ｂ、第３機器側端子４９ｃが形成される。【００３０】
図３（３）は電源コード９０のコネクタ部９３の形状を示す図であり、左側がコネクタ部９３を長手方向外側から見た図であって、右側がコネクタ部９３を含む電源コード９０の全体形状を示す側面図である。コネクタ本体９３ａの外周面には雄ねじが形成され、その雄ねじの外周側に円筒状の固定用ネジ９３ｂが相対回転可能であって軸方向の移動量を制限された状態で保持される。コネクタ部９３の外形は円形であって、内周部分において３つの雌型の端子、第１コード側端子９５ａ、第２コード側端子９５ｂ、第３コード側端子９５ｃが周方向に並んで配置される。ここでは、商用電源供給のためには第１コード側端子９５ａと第２コード側端子９５ｂの２つだけを結線すれば良く、第３コード側端子９５ｃに接続される第３機器側端子４９ｃは、電動工具本体３０Ａ内で非配線状態としても良いし、アース線として利用するようにしても良い。固定用ネジ９３ｂは電源コード９０が電動工具本体３０Ａから抜け落ちないように保持するもので、固定用ネジ９３ｂの内周側の雌ねじ部が、ＡＣソケット４９の外周面に形成された雄ねじ部４９ｄと螺合する。このように、コネクタ本体９３ａをＡＣソケット４９に挿入した後に、固定用ネジ９３ｂを締めてＡＣソケット４９側の雄ねじと螺合させることによって電源コード９０が電動工具本体３０Ａから抜け落ちないように固定できる。尚、図３では電気機器本体の一例として電動工具本体３０Ａで説明したが、電池パック装着部４０を有して電池パック１、３０を装着することができる任意の電気機器本体であれば、電池パックが電池パック装着部４０に装着された場合に外部に露出しない箇所に、電源コード９０を接続する構成にすることが可能である。また、図３においては、電源コード９０が、本発明の交流電源装置に相当するが、電源コード９０と電動工具本体３０Ａへの固定方法は、ネジ式にしなくても、端子部の嵌合圧力にて保持されるような電源コードとしても良いし、その他の公知の固定又は保持方法を用いた電源コードとしても良い。【００３１】
次に、モータ３５の駆動制御系の構成と作用を図４に基づいて説明する。図４はモータ３５の駆動制御系の構成を示すブロック図である。本実施例の電動工具では、電池パック１００から供給される直流を、インバータ回路７０を用いて励磁電流を生成し、モータ３５の所定のコイルに励磁電流を切り替えながら流すことによりブラシレス方式のモータ３５を回転させる。電池パック１００からの入力は、電池パック１００の正極端子１６１に接続される正極入力端子８１と、電池パック１００の負極端子１６２に接続される負極入力端子８２を介して入力される。モータ３５は、例えばインナーロータ型とすることができ、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３５ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３５ｂと、回転子３５ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）６５を有する。これらの出力は回転位置検出回路５３によりパルス列に変換され、演算部５１に出力される。回転数検出回路５４は回転位置検出回路５３の出力を用いてモータ３５の回転数を検出して演算部５１に出力する。演算部５１では、これらの出力を用いて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を決定する。【００３２】
制御信号出力回路５２は、印加電圧設定回路５８と回転位置検出回路５３の出力信号に基づいて演算部５１の指示により所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号をインバータ回路７０に出力する。インバータ回路７０は、３相ブリッジ形式に接続されたＩＧＢＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは制御信号出力回路５２に接続され、各エミッタまたは各コレクタはスター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５２から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ１〜Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路７０に印加される電池パック１００の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに印加する。【００３３】
演算部５１は、動作スイッチ５６を操作するためのトリガ３４Ａ（又は図１の動作スイッチ４、３４）の操作の有無をスイッチ操作検出回路５７により設定し、操作量（ストローク）の大きさによって変化する印加電圧設定回路５８からの信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させ、制御信号出力回路５２を介して６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動する。この駆動制御によって、モータ３５への電力供給量を調整し、モータ３５の起動／停止と回転速度を制御する。ここでＰＷＭ信号は、インバータ回路７０の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって電池パック１００の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力量を制御する。【００３４】
演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するためのマイクロコンピュータを含んで構成される。演算部５１には、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。コンデンサ６１の両端電圧は、入力電源の電圧として電圧検出回路５９にて検出され演算部５１に出力される。【００３５】
電動工具本体３０Ａの電源は、電池パック１００だけでなく電源コード９０を用いた供給も可能であり、電動工具本体３０Ａに設けられたＡＣ入力用のＡＣソケット４９の第１機器側端子４９ａと第２機器側端子４９ｂがダイオードブリッジ６０の入力側に接続される。ダイオードブリッジ６０は、４つの整流用のダイオードを用いて全波整流を行うことで電流をどちらか一方にのみ流れるようにする整流回路であり、交流電圧を直流電圧に変換する。ダイオードブリッジ６０の出力はインバータ回路７０に接続される。ダイオードブリッジ６０の出力は脈流であるので、ダイオードブリッジ６０とインバータ回路７０の間に、平滑回路を介在させても良い。インバータ回路７０に流れる電流の大きさは、シャント抵抗６２を用いて電流検出回路５５によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力がモータ３５に印加されるように調整される。【００３６】
図５は電動工具本体への電源コード９０の接続状況を説明するための図であって、（１）は電動工具本体３０Ａでの接続例であり、（２）及び（３）はその変形例に係る電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃへの接続例を示す図である。電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃは電源コード９０の接続位置や接続方法が異なるだけで、電源コード９０の接続に関係しないその他の構成は図３にて示した電動工具本体３０Ａの構成と同じである。従って、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃのいずれにも図１で示した電圧切替式の電池パック１００を装着することが可能である。また、ここでは図示していないが電圧固定式の１０８Ｖ電池パックや、後述の実施例２、３にて説明する電池パック２００、３００を電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃに取り付けることも可能である。尚、電池パック２００、３００を装着できるために、電池パック装着部４０の形状を装着する電池パックに対応させて形成する必要があることは言うまでもない。【００３７】
図５（１）に示す本実施例の形態では、電池パック装着部４０にＡＣソケット４９（図３参照）が設けられるため、電池パック１００を装着した際には電源コード９０を取り付けることができない。また、電源コード９０を装着する際には電池パック１００を必ず取り外す必要がある。このように電池パック１００の装着時にはアクセスできない位置に、電源コード９０用のＡＣソケット４９を設けたので、電池パック１００からの電源供給と電源コード９０からの電源供給を誤ること無く確実に区別していずれか一方を選択できる。また、電動工具本体３０に定格入力電圧が１００Ｖ以上のブラシレスモータを搭載しているので、商用交流電源にて駆動させることも、電池パック１００で駆動させることも可能であり、ＡＣ／ＤＣ共用の電動工具を実現できた。【００３８】
電源コード９０は、作業者が電動工具本体３０Ａのハンドル部３３を片手で把持した状態で作業できる程度に十分な長さとすれば良いが、電源コード９０の長さが届かないような場所での一時的な作業では、電源コード９０を取り外して電池パック１００を装着すれば、電動工具本体３０Ａの出力低下を気にせずに同等に作業を行うことができる。また、図５（１）に示す形態での電動工具本体３０Ａへの電源コード９０の接続の仕方は、ＡＣ電源での作業時に電池パック１００を必ず取り外すために電動工具本体３０Ａの重量が軽くなるという利点がある。さらに、電源コード９０から電池パック１００を用いた運転に切り替える際には、電源コード９０を取り外さない限り電池パック１００を装着できないために、電源コード９０の取り外し忘れを確実に防止できる。また、電池パック１００を装着した際にはＡＣソケット４９が外部に露出しないために、ＡＣソケット４９が粉塵や水等に曝される虞を大幅に低下でき、ＡＣソケット４９を覆うカバーの設置も省略できる。【００３９】
図５（２）は、同図（１）の電動工具本体３０Ａの変形例に係る電動工具本体３０Ｂであって、ここでは、ＡＣソケット４９Ａの位置を、電動工具本体３０Ｂのハウジングの下面であって、電池パック１００よりも前方側に形成した点にある。符号４９Ａの下の枠内には、ＡＣソケット４９Ａの底面図を示している。ここで理解できるようにＡＣソケット４９Ａの形状は図３（２）で示したＡＣソケット４９と完全に同一であり、商用電源供給のために結線される第１機器側端子４９ａと第２機器側端子４９ｂに加えて、第３機器側端子４９ｃが設けられる。第３機器側端子４９ｃを電動工具本体３０Ｂ内で配線するか非配線状態とするかは任意である。このように配置すれば、電池パック１００を装着したままで電源コード９０を接続することが可能となる。電源コード９０を取り外した際に、ＡＣソケット４９Ａが外部に露出されることを防ぐために、ＡＣソケット４９Ａの開口を塞ぐような何らかのキャップやカバーを設けても良い。本実施例では、電池パック１００の出力電圧が直流接続時で１０８Ｖであって、商用交流電力が交流１００Ｖ〜１２０Ｖであるので、両方の入力を任意に用いて電動工具本体３０Ｂを駆動させることができる。但し、両方の電源の利用が可能な場合は、電源コード９０から供給される商用交流電力を用いる方が、電池パック１００の放電を防止できるので好ましい。そこで、図５（２）による電動工具本体３０Ｂでは、電池パック１００と商用交流電力が双方利用可能である場合に、商用交流電力側を使用するような入力自動切替手段を設けた。図５（１）、（２）においては、電源コード９０が、本発明の交流電源装置に相当する。【００４０】
図６（１）は、図５（２）で示す電動工具本体３０Ｂの駆動制御系の回路ブロック図である。基本的には図４で示した回路と同様であるが、電池パック１００からの正極側入力線の途中に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体のスイッチング素子６６を介在させている。スイッチング素子６６のゲート信号は、演算部５１からの制御信号線６６ａに接続され、演算部５１によってスイッチング素子６６のソース・ドレイン端子間を接続又は遮断を制御する。また、電池パック１００の電圧を監視する電池電圧検出回路６７と、ＡＣ電圧の有無（又は電圧）を監視する商用電源検出回路６８を設けて、それぞれの出力を演算部５１に入力する。演算部５１は商用電源９９が利用可能な状態にあるときには、スイッチング素子６６のゲート信号をオフにすることにより電池パック１００からの入力回路を遮断する。一方、商用電源９９が利用不能な状態になったら演算部５１はスイッチング素子６６のゲート信号をオンにすることにより電池パック１００からの入力回路を接続状態とする。【００４１】
このような回路構成とすることにより電動工具本体３０Ｂにおいて、電池パック１００が接続されると直流１０８Ｖ（定格）が供給され、その状態で電源コード９０によりＡＣコンセントに接続されると自動的にＡＣ電源が供給されるようになり、電源コード９０が取り外されると自動的に電池パック１００による駆動に切り替わるので、使い勝手の良い電動工具本体３０Ｂを実現できた。また、電池パック１００の着脱と電源コード９０の接続状態、特に一方を接続した際の他方の取り外し忘れを気にする必要が無いので、電池パック１００の装着と取り外しの扱いも容易になる。尚、図６の例では入力電圧の自動切り替え手段をスイッチング素子６６を用い、演算部５１が制御するように構成したが、他の方法で実現しても良い。例えば、ダイオードブリッジ６０の出力電圧によって作動するリレー手段を用いて、ダイオードブリッジ６０の出力がある場合にはダイオードブリッジ６０の出力がインバータ回路７０に接続されるようにし、電池パック１００とインバータ回路７０との接続を遮断する。一方、電源コード９０のプラグ部９１（図５参照）をコンセントから抜いた場合にはインバータ回路７０からの出力電圧がゼロになるので、リレー手段の切替動作によってダイオードブリッジ６０とインバータ回路７０との接続を遮断して、電池パック１００の出力がインバータ回路７０に接続されるように構成すれば良い。使用中の電動工具３０Ｂが、どちらの電力で稼働しているかを示す識別手段、例えば商用交流電力による駆動中にはＬＥＤが表示するように構成しても良い。【００４２】
再び図５に戻る。図５（３）は本実施例の別の変形例に係る電動工具本体３０Ｃである。電動工具本体３０Ｃは、直流１０８Ｖの電池パック１００による駆動と電源コード９０を介したＡＣ電源による駆動が可能である点は同図（１）、（２）と同じであるが、電源コード９０を接続アダプタ７５を介して接続するようにした。ここでは、接続アダプタ７５は電源コード９０からの２本の出力線を、電池パック１００用の正極入力端子８１と負極入力端子８２に接続させるための、いわゆるダミーケースである。接続アダプタ７５の外観形状、特に上側半分の形状（上ケース）は電池パック１００と互換性があるように構成されるが、その内部には電池セルは収容されない。接続アダプタ７５の下ケースの形状は任意であるが、上ケースと下ケースによる接続アダプタ７５のケース形状を、電池パック１００と同一にしても良い。また、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃ内に、ダイオードブリッジ６０を用いた整流回路が含まれているので、接続アダプタ７５内に整流回路を含める必要は無い。尚、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃに含まれる電気回路の動作を助けるための補助電気回路を接続アダプタ７５内に配置することを排除するものではない。接続アダプタ７５には、上段面の左右両側に図示しないレール（アダプタ側レール）が形成され、アダプタ側レールが電気機器本体３０Ｂ側に形成されたレール溝（形状は図３（２）にて示すレール溝４８ａ、４８ｂと同じ）と係合する。接続アダプタ７５には電池パック１００と同じラッチ機構が設けられ、その操作用のラッチボタン７８が設けられる。左右両側に配置されるレールに囲まれる領域には、複数のスロット（図では見えない）が形成され、そのうちの２つのスロットからアクセス可能な部分に正極端子と負極端子の２つだけが形成される（図６（２）で後述）。接続アダプタ７５のケースの下面には、図３（２）で示したＡＣソケット４９と同じ形状のＡＣソケット７９が設けられる。図５（３）の符号７９の下の枠内には、接続アダプタ７５の下面に設けられたＡＣソケット７９の底面図を示している。ここで理解できるようにＡＣソケット７９の形状は図３（２）で示したＡＣソケット４９と完全に同一であり、商用電源供給のために結線される第１アダプタ側端子７９ａと第２アダプタ側端子７９ｂに加えて、第３アダプタ側端子７９ｃが設けられる。第３アダプタ側端子７９ｃを接続アダプタ７５内で配線して、電動工具本体側への何らかの端子と結線するか、又は、非配線状態とするかは任意である。ここでは、ＡＣソケット７９の第１アダプタ側端子７９ａが、接続アダプタ７５内に配線される電力線７６ａによりアダプタ側正極端子７７ａを介して、電動工具３０側の正極入力端子８１（図４参照）に接続される。同様に、第２アダプタ側端子７９ｂが、接続アダプタ７５内に配線される電力線７６ｂによりアダプタ側負極端子７７ｂを介して、電動工具３０側の負極入力端子８２（図４参照）に接続される。図５（３）においては、電源コード９０及び接続アダプタ７５が、本発明の交流電源装置に相当する。尚、接続アダプタ７５の下面において、ＡＣソケット７９とコネクタ部９３を用いて電源コード９０を着脱可能に構成したが、接続アダプタ７５と接続コード４４を直結して、接続アダプタ７５のケースから直接接続コード４４が伸びるように構成しても良い。また、電源コード９０を取り外した際に、ＡＣソケット７９が外部に露出されることを防ぐために、ＡＣソケット７９の開口を塞ぐような何らかのキャップやカバーを設けても良い。【００４３】
電動工具本体３０Ｃの回路図は、図４に示したブロック図において電池パック１００の入力経路を変更して、電池パック１００の使用時にもダイオードブリッジ６０を介してインバータ回路７０に接続されるようにした。図６（２）は図５（３）で示す電動工具本体３０Ｃの駆動制御系の回路ブロック図である。基本的には図４で示した回路と同様であるが、ダイオードブリッジ６０の入力端子８１、８２に電池パック１００の正極端子１６１と負極端子１６２が装着されるように配線した。電池パック１００は直流１０８Ｖであるので、ダイオードブリッジ６０を介してインバータ回路７０に接続しても問題はない。また、接続アダプタ７５を装着して、接続アダプタ７５に形成されたアダプタ側正極端子（第１端子）７７ａを正極入力端子８１に接続し、アダプタ側負極端子（第２端子）７７ｂを負極入力端子８２装着しても、ダイオードブリッジ６０によって交流電流が整流されるので、インバータ回路７０を同様に作動させてモータ３５を駆動できる。接続アダプタ７５の内部には電池セルは含まれないため、アダプタ側正極端子７７ａとアダプタ側負極端子７７ｂ以外のその他の信号伝達用の接続端子を設けなくても良い。但し、接続アダプタ７５が接続されている旨を電動工具本体３０Ｃ側に識別させるために、いずれかの接続端子を活用しても良い。本実施例では、直流１０８Ｖの直流入力とインバータ回路７０を介してブラシレスＤＣモータを駆動するようにしたが、使用するモータの種類はブラシレスモータだけに限られずに、ＡＣ１００〜１２０Ｖ程度で駆動される別のモータ、例えば交流整流子モータであっても良い。この構成により、交流整流子モータを用いた電動工具を電池パック１００にて駆動することも可能となり、ＡＣ／ＤＣ共用の電動工具を容易に実現できる。【００４４】
次に図７〜図９を用いて出力電圧を３６Ｖと１０８Ｖに切替可能とした電池パック１００について説明する。図７は電池パック１００の外観形状を示す斜視図である。電池パック１００の筐体は、上下方向に分割される下ケース１０１と上ケース１１０により形成され、下ケース１０１と上ケース１１０は図示しない４本のネジによって固定される。上ケース１１０は、電池パック装着部４０に取り付けるために２本のレール１３８ａ、１３８ｂが形成された装着部が形成される。電池パック側のレール１３８ａ、１３８ｂは、電池パック１００の装着方向と平行な方向であって、上ケース１１０の左右側面に平行するように形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体３０の電池パック装着部４０に形成されたレール溝４８ａ、４８ｂ（図３(２)参照）と対応して形成され、レール１３８ａ、１３８ｂがレール溝４８ａ、４８ｂと嵌合した状態で、ラッチ機構が動作することにより電池パック１００が電動工具本体３０に固定される。上ケース１１０の前方側は平らな下段面１１１が形成され、中央付近は下段面１１１よりも高く形成された上段面１１５が形成される。下段面１１１と上段面１１５の接続部は段差状に形成された段差部１１２となり、段差部１１２から上段面１１５の前方側領域がスロット群配置領域１２０（図７（２）参照）になる。スロット群配置領域１２０には、前方の段差部１１２から後方側に延びる複数のスロット（１２１〜１２４）が形成される。ここでは、左側のレール１３８ｂに近い側に正極端子挿入口１２１が配置され、右側のレール１３８ａに近い側に負極端子挿入口１２２が形成される。正極端子挿入口１２１と負極端子挿入口１２２に挟まれる部分には、低電圧切替部材挿入口１２３と高電圧切替部材挿入口１２４が形成される。正極端子挿入口１２１と負極端子挿入口１２２の内部には、図では見えない金属製の正極端子と負極端子が配置される。また、低電圧切替部材挿入口１２３と高電圧切替部材挿入口１２４の位置に重複する部分（上ケース１１０の内部空間）には、後述する電圧切替手段が配置される。尚、図７ではスロット群配置領域１２０には４つのスロット（１２１〜１２４）だけを有するように図示して、４つ以外のスロットを図示していないが、その他の接続端子を収容するためのスロットを形成しても良い。また、上述したようにスロット群配置領域１２０が位置する上ケース１１０の内部空間には端子や電圧切替手段（例えば切替端子）が配置されるため、スロット群配置領域１２０は端子配置領域となる。【００４５】
上段面１１５の後方側には、隆起するように形成された隆起部１３２が形成される。隆起部１３２はその外形が上段面１１５より上側に隆起しており、その中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部１０の突起部２４（図２参照）に装着した際の収容及び突き当て面となるもので、電動工具本体１側の突起部２４がストッパ部１３１に当接するまで挿入されると、電動工具本体１に配設された複数の端子２１〜２３（図２参照）と電池パック１００に配設された端子群が接触して導通状態となる。ストッパ部１３１の内側には、電池パック１００の内部とつながる冷却風取入口たるスリット１３４が設けられる。また、電池パック１００のラッチ１４１の係止部がばねの作用によりレール１３８ａ、１３８ｂの下部で垂直方向外側に飛び出して、電動工具本体３０のレール溝４８ａ、４８ｂに形成された図示しない凹部と係合することにより、電池パック１００の脱落が防止される。この電池パック１００が電動工具本体１に装着された状態では、スリット１３４が外部から視認できないように覆われる。スリット１３４は、電池パック１００を図示せぬ充電器に連結して充電を行う際に、電池パック１００の内部に冷却用の空気を強制的に流すために用いられる風窓であって、電動工具本体３０に装着されている際には冷却風取入口たるスリット１３４が閉鎖状態とされる。【００４６】
図７（１）において、３６Ｖで駆動される電動工具本体１側のターミナル部２０Ａは、金属製の正極入力端子２１と負極入力端子２２が合成樹脂製の端子取付部にて固定されたものである。ここではさらに電池パック１００の出力を低電圧側に切り替えるための切替用突起２４Ａが形成される。切替用突起２４Ａはターミナル部２０Ａの基台部分と一体に形成された切替要素であって合成樹脂製とする。切替用突起２４Ａ自体は、回動式ターミナル基台１７１（図９参照）を移動させるだけのものであり、電力または信号を伝達させる端子としては用いないため、導電材料で作る必要は無くターミナル部の基台部分と同様の絶縁材料で一体に形成しても良い。【００４７】
図７（２）は１０８Ｖにて駆動される電動工具本体３０側のターミナル部８０に装着される状態を示している。ターミナル部８０は、金属製の正極入力端子８１と負極入力端子８２が合成樹脂製の基台部分にて固定されたものである。ここではさらに電池パック１００の出力を高電圧側に切り替えるための切替用突起８４が形成される。切替用突起８４はターミナル部８０の基台部分と一体に形成された部材であって合成樹脂製とする。本実施例によれば、電池パック１００の外観形状は、３６Ｖ出力でも１０８Ｖ出力でも同じである。作業者は電池パック１００の出力電圧の設定を何ら気にすること無く、３６Ｖ用の電気機器本体又は１０８Ｖ用の電気機器本体に単に装着するだけで、切替用突起２４Ａ又は切替用突起８４によって装着された電気機器本体に最適な出力電圧が選択される（切り替えられる）。【００４８】
図８は、電池パック１００の内部に収容されるものであって、複数のセル１５１をスタックさせて１つのパックにまとめたセルパック１５０の外観を示す斜視図である。同図（１）は斜視図であり、（２）はセル１５１の軸線方向から見た側面図である。ここでは１４５００サイズと呼ばれる、直径１４ｍｍ、長さ５０ｍｍの複数回充放電可能な二次電池によるセル１５１を合計３０本スタックした。セル１５１は、１０本ずつを１つのユニットとし、３つのセルユニット１５６〜１５８を形成した。各セルユニット１５６〜１５８内においては、各セル１５１の軸線Ａ１がそれぞれ平行になるように積み重ねられ、隣接するセル１５１の向きが交互に逆になるように配置して、隣接するセル１５１の正極端子と負極端子を金属の薄板１５９により接続して１０本の直列接続とする。スタックされたセル１５１の最外側の円筒部分は、絶縁体となる合成樹脂製のセパレータ１５２によって覆われることにより、セル１５１がセパレータ１５２に対して動かないように保持される。セル１５１としてリチウムイオン電池（１本の定格出力３．６Ｖ）を用いる場合は、各セルユニット１５６〜１５８からは、定格３６Ｖの出力が得られるので、セルユニット１５６〜１５８の＋出力（プラス出力、正極端子）と−出力（マイナス出力、負極端子）を並列に接続した状態で電池パック１００からの出力を取り出すことによって３６Ｖの大容量の電源として利用できる。一方、セルユニット１５６〜１５８の＋出力と−出力を直列に接続した状態とすると、１０８Ｖの高電圧の電源として利用できる。【００４９】
１４５００サイズのセル１５１を３０本スタックすると、軸方向の長さが５０ｍｍ、軸方向と直交する幅方向が１２４．８ｍｍ、軸方向と直交する高さ方向が５７．３ｍｍとなる。また、セル１５１の単体重量は約２３ｇであるので、セル１５１の合計重量が６９０ｇになる。体積的には、セル１５１が占める部分の体積が２３０，９０７ｍｍ３であり、セパレータ１５２の占める体積が６７，３９２ｍｍ３であり、合計体積が２９８，２９９ｍｍ３となった。従って、電池パック１００の全体重量を８００ｇ又は２ｌｂ（ポンド）未満に収めることが可能となった。現在、電動工具の電池パックで広く用いられているリチウムイオン電池は、いわゆる１８６５０サイズと呼ばれるものである。１８６５０サイズとは、直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍであって体積的には１４５００サイズの２倍をわずかに超える。重量的には、１４５００サイズのセルの２倍の４６ｇである。直流１０８Ｖを得るために、仮に１８６５０サイズのセルを３０本スタックすると、セルの重量だけで１３８０ｇとなり、電池パック自体の重量が重くなってしまうため、作業者が片手で把持しながらの作業を可能とする電動工具においては実用性のない大きさと重さになってしまう。【００５０】
発明者らの実験によると、作業者が片手で快適に作業を行うことができる上限は、電池パックを装着した後の電動工具の総重量で２ｋｇ又は５ｌｂ以内であることがわかった。従って、１８６５０サイズのセル３０本を用いて１０８Ｖの出力を得る場合には、片手で操作可能な携帯型の電動工具の実現が難しいことになる。本実施例では、１４５００サイズという、いわゆる単三乾電池と同じサイズのリチウムイオン電池をスタックすることにより携帯性を維持しながら高電圧の電動工具を実現することができた。本実施例の電池パック１００では、ＡＣ電源と同等の出力電圧１００Ｖ以上を確実に確保でき、しかもそのセルパック１５０のセル重量を０．６９ｋｇに抑えることできた。このリチウムイオン電池からは１５Ａほどの電流を得ることができるので、電池パックとしてのパワーウェイトレシオは１００Ｖ×１５Ａ／０．６９ｋｇ＝２１７３Ｗ／ｋｇ以上、１００Ｖ／０．６９ｋｇ＝１４４Ｖ／ｋｇ以上の値をクリアすることができた。尚、片手で携帯できるという携帯性よりも、重さを犠牲にしても電池容量を重視する場合は、１８６５０サイズの電池セルを用いたり、またはその他のサイズの電池セルを用いた電池パックとして良い。【００５１】
図９（１）は、電池パック１００を定格３６Ｖの電動工具本体又は電気機器本体に装着した際の状態を示す図である。電池パック１００には、セルユニット１５６〜１５８の出力を並列接続とするか、又は、直列接続をするかを切り替えるための電圧切替機構１７０を含んで構成される。電池パック１００の出力電圧を切り替える電圧切替要素である電圧切替機構１７０は、基板１６０上に固定された揺動軸１７２により軸支される回動式ターミナル基台１７１を含んで構成され、電池パック１００の装着方向において電源用の接続端子が配置される端子配置領域に設けられる。回動式ターミナル基台１７１は、揺動軸１７２から２つの方向に延びる部材に、複数の角棒状の接続端子１７３ａ〜１７３ｄを設置することにより、接続端子１７３ａ〜１７３ｄの内周側に位置する複数の接点と、外周側に位置する接点を短絡又は開放させるための部材である。回動式ターミナル基台１７１は合成樹脂製であって、揺動軸１７２の一方側と他方側に金属製の接続端子１７３ａ〜１７３ｄを間隔を空けて２本ずつ鋳込んだものである。負極端子１６２に近い側には、接続端子１７３ａと１７３ｂが基板１６０に対向する側一面を露出するように配置され、正極端子１６１に近い側には、接続端子１７３ｃと１７３ｄが基板１６０に対向する側一面を露出するように配置される。【００５２】
基板１６０は、正極端子１６１と負極端子１６２を固定すると共に、これらの端子からセルユニット１５６〜１５８への電気的な接続経路を確立又は変更するために用いられる複数の電極（接点）１７６ａ〜１７６ｊを配置するために用いられる。基板１６０の上部であって回動式ターミナル基台１７１の回動領域と部分的に重複する領域には、複数の接点１７６ａ〜１７６ｊが設けられ、回動式ターミナル基台１７１の下面に露出する接続端子１７３ａ〜１７３ｄがこれら接点１７６ａ〜１７６ｊのいずれかと接触することにより、正極端子１６１から負極端子１６２へと至る電気的な接続経路を変更する。３６Ｖ用の電動工具本体１においては、ターミナル部２０Ａに切替用突起２４Ａが形成される。切替用突起２４Ａは出力電圧を切り替える切替素子又は接続素子としての機能を果たし、正極入力端子が挿入される第１のスロット１２１と、負極入力端子が挿入される第２のスロット１２２との間にある第３のスロット１２３又は１２４に挿入される。電池パック１００が電動工具本体に装着されると、切替用突起２４Ａが矢印２５の位置で回動式ターミナル基台１７１を押すことにより、回動式ターミナル基台１７１が上面視で反時計回りに回転して図９（１）に示す第１の位置になる。この第１の位置では、接続端子１７３ａは電極（接点）１７６ｄと１７６ｂを短絡し、接続端子１７３ｂは電極（接点）１７６ｅと１７６ｃを短絡することが理解できよう。同様にして、接続端子１７３ｃは接点１７６ｉと１７６ｇを短絡し、接続端子１７３ｄは接点１７６ｊと１７６ｈを短絡することが理解できよう。電圧切替要素たる電圧切替機構１７０は、正極端子１６１及び負極端子１６２が配置された位置と略同じ高さに収まるように配置される。このため、電池パック１００の下段面１１１から上段面１１５に至る段差の位置関係を変更する必要が無い。【００５３】
図９（２）は、（１）のように切替用突起２４Ａによって回動式ターミナル基台１７１が上面視で反時計回りに回転した位置、即ち第１の位置にある状態の接続を示している。セルユニット１５６の＋側出力は正極端子１６１に直接接続される。セルユニット１５７の＋側出力は接点１７６ｂに接続され、セルユニット１５８の＋側出力は接点１７６ｇに接続される。セルユニット１５６の−側出力は、接点１７６ｅに接続され、セルユニット１５７の−側出力は接点１７６ｊに接続され、セルユニット１５８の−側出力は負極端子１６２に直接接続される。この状態では、接点１７６ｄと１７６ｂ、接点１７６ｅと１７６ｃ、接点１７６ｉと１７６ｇ、接点１７６ｊと１７６ｈが接続状態となる。この結果、セルユニット１５６〜１５８が並列接続状態となり、正極端子１６１と負極端子１６２の間には、定格３６Ｖの直流が出力される。尚、回動式ターミナル基台１７１が第１の位置にない場合に、電池パックを１８Ｖ用の電気機器本体（第１の電気機器本体）に接続する際には、装着の途中で切替用突起２４Ａが回動式ターミナル基台１７１と係合して第１の位置へと移動させることになる。【００５４】
図１０（１）は、電池パック１００を定格１０８Ｖの電動工具本体又は電気機器本体に装着した際の状態を示す図である。定格１０８Ｖの電動工具では、ターミナル部８０に切替用突起８４が形成され、３６Ｖ機器のターミナル部２０の切替用突起２４Ａの位置には突起は形成されていない。切替用突起８４は出力電圧を切り替える切替素子又は接続素子としての機能を果たし、正極入力端子が挿入される第１のスロット１２１と、負極入力端子が挿入される第２のスロット１２２との間にある第３のスロット１２４に挿入される。この状態で電池パック１００を電動工具本体又は電気機器本体に装着すると、正極入力端子８１と正極端子１６１が接触し、負極入力端子８２と負極端子１６２が接触するが、同時に切替用突起８４が回動式ターミナル基台１７１の一方のアームに矢印８４ａのように接触することにより、回動式ターミナル基台１７１を上面視で時計回りに回転させて第２の位置に位置づける。この回転によって回動式ターミナル基台１７１の接続端子１７３ａ〜１７３ｄと、接点１７６ａ〜１７６ｊとの接続関係が切り替わる。切り替え後の接続状態を示すのが同図（２）である。ここでは、回動式ターミナル基台１７１の位置が図９（２）の第１の位置から図１０（２）の第２の位置に切り替わることにより、接点１７６ｄと１７６ａ、接点１７６ｅと１７６ｂ、接点１７６ｉと１７６ｆ、接点１７６ｊと１７６ｇが接続状態となる。この結果、セルユニット１５６〜１５８が直列接続状態となり、正極端子１６１と負極端子１６２からは定格１０８Ｖの直流が出力されることになる。尚、揺動部材たる回動式ターミナル基台１７１の揺動軸１７２にクリック機構又はラッチ機構を設けて、切替用突起２４Ａ又は切替用突起８４によって揺動部材に所定以上の回転トルクを加えないと揺動しないように構成すると良い。また、接点１７６ａと１７６ｆはどこにも結線されていない電極であるので、これらを無くして接点１７６ｂと１７６ｃ、接点１７６ｇと１７６ｈの電極間隔を大きくすることで、切り替え時に隣接する電極間の短絡のリスクを低減させても良い。【００５５】
本実施例によれば、コードレス電動工具においても、商用電源駆動の電動工具と同等の高い電圧を電池パック１００から得ることができ、高出力の携帯型の電動工具や電気機器を実現できる。また、電圧を上げるためにセルの本数を増やしたものであっても、１８６５０サイズのセルでは無くて１４５００サイズのリチウムセルを３０本使用したので、高出力でありながら小型軽量であり、パワーウェイトレシオを大きくすることができる。さらに、本実施例の電池パック１００は、電池パック１００の内部に並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素（電圧切替機構１７０）を配置してセルユニット１５６〜１５８の接続を切り替えることで、３６Ｖと１０８Ｖの出力切替を可能としたので、広く用いられている定格３６Ｖの電動工具や電気機器を動作させることができる。また本実施例の電池パック１００においては、電圧切替要素として機能する電圧切替機構１７０が、電源端子として機能する正極端子１６１及び負極端子１６２が配置された位置と略同じ高さの位置に配置されているから、電池パック１００の上下方向のサイズをコンパクトに構成することができる。
【実施例２】
【００５６】
次に図１１〜図１４を用いて本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例では、第１の実施例と同様に、出力電圧を低電圧側の３６Ｖと高電圧側の１０８Ｖの２段階に切り替えることができる電池パック２００を提供するものである。図１１は電池パック２００とそれに接続されるターミナル部の形状を示す斜視図であり、（１）は定格３６Ｖの電気機器に接続される際の状態を示し、（２）は定格１０８Ｖの電気機器に接続される際の状態を示す。電池パック２００の外観形状は、基本的には図１〜図８で示した第１の実施例の電池パック１００の形状と一部（スロット群の配置領域付近の形状）を除いて同じである。【００５７】
電池パック２００は、下ケース２０１と上ケース２１０を接合することによって形成されるハウジング内に、図８に示したのと同様に１４５００サイズのリチウムイオン電池によるセル１５１が３０本収容される。ハウジングが大きくなることが許容されるならば、セルとして１８６５０サイズを用いても良いし、その他の形状やサイズのセルを用いても良い。電池パック２００の上ケース２１０には電動工具本体１又は電動工具本体３０側への装着のための取付機構が形成されるが、その構成や形状は図７で示した第１の実施例の電池パック１００の形状とほとんど同じである。上ケース２１０には、電気機器側のターミナル部を案内するための下段面２１１と、その上側に配置される上段面２１５が形成され、下段面２１１と上段面２１５の境界となる段差部２１２において、複数の端子挿入口（スロット）が形成される。上段面２１５の左右両側縁部には、電気機器本体側溝レール溝と嵌合するレール部２３８ａ、２３８ｂが形成される。ここでは、左右方向に５つの端子挿入口が図示されているが、配置される端子挿入口の数は任意であり、さらに増やしても良い。上段面２１５の上側には隆起部２４０が形成され、隆起部２４０の左右両側にはラッチ部２４１が設けられる。ラッチ部２４１はラッチ爪２４１ａに連動している。隆起部２４０内にはストッパ部や冷却風取入口たるスリットが形成されるが、その形状は図７で示した第１の実施例と同型状であるので、ここでの説明は省略する。【００５８】
図１１（１）は、３６Ｖ定格の電気機器本体、電動工具本体１等に接続される場合を示している。電気機器本体１側に設けられるターミナル部２７０は、左右方向に狭い幅を有し、電池パック２００は、正極入力端子２７１と負極入力端子２７２が中央寄りの２つの端子挿入口２２２、２２４に挿入されるように移動される。図１１（２）は、１０８Ｖ定格の電気機器本体、電動工具本体３０等に接続される場合を示している。電動工具本体３０のターミナル部２８０は、ターミナル部２７０に対して左右方向に広い幅を有し、この間の領域が端子配置領域となる。端子配置領域では左右両端近くに配置された正極入力端子２８１と負極入力端子２８２を有し、左右方向のほぼ中央に接続素子２８３が形成される。接続素子２８３の長手方向の長さは、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２とほぼ同じ（厳密にはわずかに短い）である。また、高さ方向においては同一寸法である。このことは、電圧切替要素を操作するための接続素子２８３を付加したことによって、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２の寸法関係を変更しなくてもすむので、電圧切替要素を付加したことによる電池パック２００の大型化を回避できることである。電池パック２００が電動工具本体３０に装着されると、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２が端子挿入口２２１と２２５に挿入され、接続素子２８３が端子挿入口２２３に挿入されることになる。【００５９】
図１２は、電池パック２００の接続回路図である。電池パック２００内には３つのセルユニット１５６〜１５８（図８（２）参照）が収容される。セルユニット１５６〜１５８は図８で示したセルパック１５０として形成され、セパレータ１５２によって保持されたものであり、それぞれ１４５００サイズのリチウムイオン電池のセル１５１が１０本ずつ直列接続されている。尚、図１２では１０本分のセルをまとめて１つの電池として図示しているので注意されたい。ターミナル部２７０、２８０側の入力端子を挿入するための端子挿入口（スロット）２２１〜２２５にはそれぞれ１〜４個の接続端子が、ターミナル部２７０、２８０の挿入方向に並べて配置される。ここに配置される接続端子群は、電池パック２００の並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素となるものである。端子挿入口２２２と端子挿入口２２４の組は、３６Ｖ用のターミナル部２７０に対応するものあり、そこには低電圧を出力するための切替端子群（端子群２３２と端子群２３４）が配置される。正極入力端子２７１は端子群２３２の３つの端子と接触するように装着され、負極入力端子２７２は端子群２３４の３つの端子と接触するように装着される。【００６０】
端子挿入口２２１と端子挿入口２２５の組は１０８Ｖ用のターミナル部２８０に対応するものあり、そこには高電圧を出力するための切替端子（端子２３１と端子群２３５）が配置される。正極入力端子２８１は端子２３１と接触するように装着され、負極入力端子２８２は端子２３５と接触するように装着される。ターミナル部２８０の左右中央部には、出力電圧を切り替えるための接続素子２８３がさらに設けられる。並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素となる接続素子２８３は端子挿入口２２３に挿入される。接続素子２８３は先端側（図中、電池パック２００に近い側）の導通部２８３ａと後端側の導通部２８３ｃを有し、それらの導通部２８３ａと２８３ｃの間に絶縁体２８３ｂを配置することによって、導通部２８３ａと導通部２８３ｃが電気的に非導通状態とされる。導通部２８３ａと２８３ｃの目的は、端子群２３３中の所定の端子間を短絡させる短絡子として機能させるものであって、電気機器本体側では導通部２８３ａと２８３ｃから配線する必要がない。従って、接続素子２８３はターミナル部２８０と一体成形で形成される非導電体による接続素子基台に、導通部２８３ａと２８３ｃを形成する金属板を鋳込むようにして製造するか、又は非導電体による接続素子基台の外周面に金属板を張り付けるか又は外周面を金属メッキ等による導電処理することで製造すると良い。このようにターミナル部２８０には複数のセルユニットを互いに直列に接続する短絡子を付加して形成した。【００６１】
図１３は端子２３１〜２３５の形状を示す図であり、（１）は上面図であり、（２）は端子群２３２の側面図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。ここでは端子２３１、２３５と、端子２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは従来から広く用いられている端子と同じ形状であり、平板をＵ字形状に曲げ、開口端部付近の両側側面を内側に向けて凸状にへこませたような形状にし、凸状部分による最狭部がターミナル部側の板状の端子の両面と接触するように形成される。端子２３１、２３５、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは、嵌合するターミナル部側の金属端子が後方側に貫通しないため、後方側が閉鎖された形状とされる。一方、その他の端子群、即ち端子２３２ｂ、２３２ｃ、２３３ｂ〜２３３ｄ、２３４ｂ、２３４ｃは、接触するターミナル部側の金属端子を前方から後方に貫通させた状態で嵌合するため、前方側だけでなく後方側にも開口部が形成される。（２）の側面図においてその具体型な形状を示しており、端子２３２ａは上端の後方付近（矢印２３６ａ）が閉鎖されているが、端子２３２ｂ、２３２ｃは前方側だけで無く後方側（矢印２３６ｂ、２３６ｃで示す付近）が開放されているような形状とされる。このため、図に示すようなターミナル部２７０が矢印２６５の方向に挿入されると、正極入力端子２７１が３つの端子２３２ａ〜２３２ｃに同時に接触することにより、それぞれが電気的に導通状態になる。この接続状態は、負極入力端子２７２と３つの端子２３４ａ〜２３４ｃにおいても同様となる。このように一つの端子挿入口において、複数の端子を装着方向と同方向（平行方向）に並べ、ターミナル部の電極板を用いて電池パック２００内のセルユニット１５６〜１５８の接続状態を並列接続と直列状態のいずれかに設定することができるようにした。【００６２】
図１４は電池パック２００をターミナル部２７０、２８０に装着した時の状態を示す図であり、（１）は３６Ｖ出力状態、（２）は１０８Ｖ出力状態である。（１）に示す３６Ｖ出力の時のターミナル部２７０は、正極入力端子２７１と負極入力端子２７２を有する。正極入力端子２７１は、端子２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと接触することによりこれらが導通する。端子２３２ａはセルユニット１５６の＋端子（正極）に接続されており、端子２３２ｂはセルユニット１５７の＋端子に接続されており、端子２３２ｃはセルユニット１５８の＋端子に接続されている。従って、正極入力端子２７１が３つのセルユニット１５６〜１５８の＋端子に接続されたことになる。同様にして負極入力端子２７２は、端子２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃと接触することによりこれらが導通する。端子２３４ａはセルユニット１５６の−端子（負極）に接続されており、端子２３４ｂはセルユニット１５７の−端子に接続されており、端子２３４ｃはセルユニット１５８の−端子に接続されている。従って、負極入力端子２７２が３つのセルユニット１５６〜１５８の−端子に接続されたことになる。尚、端子群２３３には何も接続されないため、端子２３３ａ〜２３３ｄは開放状態にされる。これらの結果、セルユニット１５６〜１５８が並列接続され、即ち定格３６Ｖの直流が正極入力端子２７１と負極入力端子２７２に出力されることになる。【００６３】
図１４（２）は電池パック２００をターミナル部２８０に装着した時の状態を示す図である。１０８Ｖ出力の時のターミナル部２８０は、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２と接続素子２８３を有する。正極入力端子２８１は、セルユニット１５６の＋端子と接続される端子２３１とだけ接触する。同様にして負極入力端子２８２は、セルユニット１５８の−端子と接続される端子２３５とだけ接触する。また接続素子２８３（接続端子）が４つの端子群（直列端子要素２３３ａ〜２３３ｄ）と接触するようにして挿入される。この接続素子２８３により、端子２３３ａと端子２３３ｂが導通部２８３ａ（図１２参照）により短絡し、端子２３３ｃと端子２３３ｄが導通部２８３ｃ（図１２参照）により短絡する。ここで、端子２３３ｂと端子２３３ｃの間は、接続素子２８３に形成された絶縁体２８３ｂ（図１２参照）によって非導電状態で保たれる。端子２３３ａはセルユニット１５６の−端子に接続され、端子２３３ｂはセルユニット１５７の＋端子に接続されるため、セルユニット１５６、１５７間の直列接続状態が確立される。同様にして、端子２３３ｃはセルユニット１５７の−端子に接続され、端子２３３ｄはセルユニット１５８の＋端子に接続されるため、セルユニット１５７、１５８間の直列接続状態が確立される。これらの導通状態の結果、セルユニット１５６〜１５８が直列接続され、定格１０８Ｖの直流が正極の端子２３１と負極の端子２３５に出力されることになる。尚、端子群２３２と端子群２３４の各端子は開放状態にされる。【００６４】
以上、第２の実施例では電圧を切替えるための複数の端子（端子群）を備えて、切替端子群は複数のセルユニットのそれぞれから延びる端子を隣接して配置するように構成したので、複数電源に対応できる電池パック２００を実現できた。特に、スロット２２３内に複数のセルユニットの正極又は負極に接続されたものであって、複数のセルユニットを直列に接続するための直列端子群（直列端子要素２３３ａ〜２３３ｄ）を備えたので３６Ｖと１０８Ｖの切り替えが可能な電池パック２００を実現できた。この際、電動工具本体（電気機器本体）側のターミナル部２７０又は２８０を図示したような形状に設定しておくことによって、正極入力端子が挿入されるスロット（２２１又は２２２）と、負極入力端子が挿入されるスロット（２２４と２２５）とは別に、出力電圧を切り替える切替素子（接続素子２８３）が挿入される第３のスロット（２２３）を設けたので、電池パック２００を装着するだけで電池パック２００側からの出力電圧が自動的に切り替わる。よって、作業者は電池電圧の切り替え作業に注意する必要は無い上に、設定電圧ミスによって電気機器本体側を破損する虞もない。さらに、電池パック２００を取り外した際に、３つのセルユニット１５６〜１５７が開放状態（非接続状態）とされるため、保管時や輸送時に最適な状態とすることができる。第２の実施例の電池パック２００においては、電圧切替要素として機能する端子群２３２、端子群２３４及び接続素子２８３と、電源端子として機能する端子２３１、端子２３５、端子群２３２及び端子群２３４が、上下方向において略同じ高さの位置に配置されているから、電池パック２００の上下方向のサイズをコンパクトに構成することができる。【００６５】
第２の実施例を用いた電池パック２００の構造は、電圧切替式の電池パックだけに限られずに、電圧固定の電池パックにおいても有効に適用できる。そのような電池パックの構造を示したのが図１５である。図１５は１０８Ｖ専用の電池パック２００Ａの回路図を説明するための図である。ここでは、図１４（２）の端子群２３２、２３４を取り除いたものと同じ構造であり、端子群２３２、２３４の挿入位置に形成される端子挿入口２２２、２２４（共に図１１参照）は閉鎖される。１０８Ｖ用の電動機器本体は、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２と接続素子２８３を有するターミナル部２８０を用いる。ターミナル部２８０の構造は図１２で示した構造と同一であり、接続素子２８３は先端側の導通部２８３ａと後端側の導通部２８３ｃを有し、それらの導通部２８３ａと２８３ｃの間が絶縁体２８３ｂによって電気的に非導電状態で接続されるものである。このように複数の端子群を用いて、ターミナル部２８０が接続されたときにセルユニット１５６〜１５８の直列接続状態を確立させるので、電気機器に電池パック２００Ａが装着されていない際に（取り外した際に）３つのセルユニット１５６〜１５８が非接続状態とされるため、保管時や輸送時に最適な状態とすることができる。また、スロット２２２、２２４の開口部分を閉鎖すれば、１０８Ｖ用電池パック２００Ａが、３６Ｖ用電気機器本体に装着できないように構成できるので、誤装着を効果的に防止できる。【００６６】
図１５（２）は別の変形例の電池パック２００Ｂを示す回路図である。正極入力端子２８１Ａと負極入力端子２８２Ａは、左右方向の間隔を広くした点を除いて、端子形状や嵌合対象（端子２３１と２３５）は、（１）の構造と同様である。しかしながら、（２）は（１）の接続素子２８３を左右方向に２つに分けて、第１接続端子２８５と第２接続端子２８６に分割したものである。この分割に併せて端子２３３ａ〜２３３ｄを横方向に分けて配置した。第１接続端子２８５は、セルユニット１５７の＋端子側と接続される端子２３３ｂと、セルユニット１５６の−端子側と接続される端子２３３ａを短絡させるための金属板である。同様にして、第２接続端子２８６は、セルユニット１５７の−端子側と接続される端子２３３ｃと、セルユニット１５８の＋端子側と接続される端子２３３ｄを短絡させるための金属板である。この変形例でも（１）と同等の効果を得ることができる上に、端子２３３ａと２３３ｂ、２２３ｃと２３３ｄの設置スペースが小さくて済むので、既存の電池パックに実装する上では有利である。尚、図１５（２）の変形例において、端子挿入口を横方向に６列設けるようにすれば、（２）の構成に３６Ｖ出力用の端子群２３２、２３４（図１３参照）を配置することができ、前後方向の端子の長さを短くした電池パックを実現できる。【００６７】
上述の実施例は種々の変更が可能である。上述の実施例では１８Ｖと３６Ｖの電圧切り変えに対応させたが、その他の電圧比としても良い。また、上ケールと下ケースの接合方法は揺動式でラッチを用いて固定する構造だけに限られずに、その他の公知の固定方法によっても良い。下ケースに対してセルパックを上下方向に反転させる構成に限らず、左右方向（前後方向）に反転させる構成でも良い。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ａ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ…電動工具本体，２、３２…ハウジング，３、３３…ハンドル部，４、３４…動作スイッチ（トリガ），１０…電池パック装着部，１１ａ…レール溝，１２…湾曲部，１５…電池パック，１８ａ…レール，２０、２０Ａ…ターミナル部，２０ａ…垂直面，２０ｂ…水平面，２１…正極入力端子，２２…負極入力端子，２３…ＬＤ端子，２４…突起部，２４Ａ…切替用突起，２６…ネジ，３５…モータ，３５ａ…回転子，３５ｂ…固定子，３８…先端工具保持部，３８ａ…ピン穴，４０…電池パック装着部，４０ａ…取付面，４０ｂ…窪み部，４１…ターミナル部，４８ａ、４８ｂ…レール溝，４９、４９Ａ…ＡＣソケット，４９ａ…第１機器側端子，４９ｂ…第２機器側端子，４９ｃ…第３機器側端子，５１…演算部，５２…制御信号出力回路，５３…回転位置検出回路，５４…回転数検出回路，５５…電流検出回路，５６…動作スイッチ，５７…スイッチ操作検出回路，５８…印加電圧設定回路，５９…電圧検出回路，６０…ダイオードブリッジ，６１…コンデンサ，６２…シャント抵抗，６６ａ…制御信号線，６６…スイッチング素子，６７…電池電圧検出回路，６８…商用電源検出回路，７０…インバータ回路，７５…接続アダプタ，７６ａ、７６ｂ…電力線，７７ａ…アダプタ側正極端子，７７ｂ…アダプタ側負極端子，７８…ラッチボタン，７９…ＡＣソケット，７９ａ…第１アダプタ側端子，７９ｂ…第２アダプタ側端子，７９ｃ…第３アダプタ側端子，８０…ターミナル部，８１…正極入力端子，８２…負極入力端子，８４…切替用突起，９０…電源コード，９１…プラグ部，９２ａ…端子，９３…コネクタ部，９３ａ…コネクタ本体，９３ｂ…固定用ネジ，９４…接続コード，９５ａ…第１コード側端子，９５ｂ…第３コード側端子，９５ｃ…第３コード側端子，１００…電池パック，１０１…下ケース，１１０…上ケース，１１１…下段面，１１２…段差部，１１５…上段面，１２０…スロット群配置領域，１２１…正極端子挿入口，１２２…負極端子挿入口，１２３…低電圧切替部材挿入口，１２４…高電圧切替部材挿入口，１３１…ストッパ部，１３２…隆起部，１３４…スリット（冷却風取入口），１３８ａ、１３８ｂ…レール，１４１…ラッチ，１４２…スプリング，１５０…セルパック，１５１、１５１Ａ…セル，１５２、１５２Ａ…セパレータ，１５６〜１５８…セルユニット，１５９…薄板，１６０…基板，１６１…正極端子，１６２…負極端子，１７０…電圧切替機構，１７１…回動式ターミナル基台，１７２…揺動軸，１７３ａ〜１７３ｄ…接続端子，１７６ａ〜１７６ｊ…接点，２００、２００Ａ、２００Ｂ…電池パック，２０１…下ケース，２１０…上ケース，２１１…下段面，２１２…段差部，２１５…上段面，２２１〜２２５…端子挿入口，２３１、２３５…端子，２３２、２３３、２３４…端子群，２３２ａ〜２３２ｃ、２３３ａ〜２３３ｄ、２３４ａ〜２３４ｃ…端子，２３８ａ、２３８ｂ…レール部，２４０…隆起部，２４１…ラッチ部，２４１ａ…ラッチ爪，２７０、２８０、２８０Ａ…ターミナル部，２７１、２８１…正極入力端子，２７２、２８２…負極入力端子，２８３…接続素子，２８３ａ…導通部，２８３ｂ…絶縁体，２８３ｃ…導通部
【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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【図１４】
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【図１５】
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