(57)【要約】【課題】高い生産性の下で製造され、放熱性に優れた電池パックの提供。【解決手段】中央に孔４０を有した底面３６及び該底面３６の外縁から立ち上がる外側壁を有する容器１０と、孔４０の縁を囲むように互いに軸線方向を揃えて容器１０内に並べられた複数の単電池３４と、孔４０に連通する中空部４４及び中空部４４を囲む側面４３を有し、側面４３の外側が複数の単電池３４の外周に接着層を介して接合されている容器１０とは別体の放熱部材４２と、前記外側壁及び放熱部材４２の底面３６と反対側に配置され、孔４０に放熱部材４２の中空部４４を介して連通する空洞部２４が設けられた蓋材１６とを備えたことを特徴とする電池パック。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に孔を有した底面及び該底面の外縁から立ち上がる外側壁を有する容器と、
前記孔の縁を囲むように互いに軸線方向を揃えて前記容器内に並べられた複数の単電池と、
前記孔に連通する中空部及び該中空部を囲む側面を有し、該側面の外側が前記複数の単電池の外周に接着層を介して接合されている前記容器とは別体の放熱部材と、
前記外側壁及び前記放熱部材の前記底面と反対側に配置され、前記孔に前記放熱部材の中空部を介して連通する空洞部が設けられた蓋材とを備えたことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
中央に貫通穴を有し、複数の電池を含む電池パックは、例えば、特開２００１−１３５２９０号公報に開示されている。
この従来技術の電池パックにおいては、図５に示したように、桶状の容器１００の内壁部１０２は、底面１０４及び外壁部１０６とともに一体成形されている。また、当該容器１００の成形時の型抜きの容易性、および、電池パックに組み込まれた単電池１０８を冷却するために内壁部１０２内に送られる風の流速を考慮して、この内壁部１０２は底面１０４に対して直交せずに傾斜するように成形されている。別の表現を用いれば、蓋体１１０側での風速が速くなるように、蓋体１１０側で内壁部１０２の間口（開口断面積）が狭くなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術の電池パックにおいては、内壁部１０２が傾斜していることから、ループ状に並べられた単電池１０８の外周と、容器１００の内壁部１０２との間に空隙が存在している。そしてその結果として、この電池パックは、充放電の際に電池が生成した熱を内壁部１０２及び容器１００を通して外部へ逃散させる放熱性に関して、満足できる水準にあるとは言い難い。
【０００４】
例えば、このような電池パックを充電した場合、電池の温度が高くなりやすいことから電池の充電効率が低く、更に電池が過熱状態になれば、電池パックに内蔵されたサーモスタットが動作して充電自体がしばらくの間停止して、充電に相当の時間を要するという問題がある。
一方、放電時、すなわち電池パックを例えば電動工具等の電源として使用したときには、電池パックの出力が低下し、電動工具が所望の機能を発揮できなくなるという問題がある。
【０００５】
とりわけ、電源に大出力が求められる電動工具、例えば、鉄筋結束器等においては、電源の充電時間を含め、それを用いた施工時間を短縮するために、これらの問題の速やかな解決が望まれている。
本発明は、上記した問題を解決し、高い生産性の下で製造され、放熱性に優れた電池パックの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、中央に孔を有した底面及び該底面の外縁から立ち上がる外側壁を有する容器と、前記孔の縁を囲むように互いに軸線方向を揃えて前記容器内に並べられた複数の単電池と、前記孔に連通する中空部及び該中空部を囲む側面を有し、該側面の外側が前記複数の単電池の外周に接着層を介して接合されている前記容器とは別体の放熱部材と、前記外側壁及び前記放熱部材の前記底面と反対側に配置され、前記孔に前記放熱部材の中空部を介して連通する空洞部が設けられた蓋材とを備えたことを特徴とする電池パックが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例の鉄筋結束器用電池パックＡ（以下、単に電池パックＡという）を示している。本発明の電池パックは、種々の電源として用いることができ、鉄筋結束機に使用する電池パックのように、温度が高くなりやすい大出力の電源に用いるのが好ましい。ただ、この他にも、電動ドライバー等の電動工具や、ラジコン玩具、アシスト自転車、さらには、無停電電源装置のバックアップ電源等のように、大出力や大容量のものや、長期間使用する電池パック等、あらゆる電池パックに使用することができる。
【０００８】
電池パックＡは、樹脂製の容器１０を備え、容器１０は上部が開口した有底の角柱形状を有している。より詳しくは、容器の１０の底面は、中央に孔（図示しない）を有している。そして、この底面の外縁から立ち上がる４つの外側壁はいずれも外側に僅かに傾いており、容器１０の外径は下部に比べて上部の方が大きくなっている。また、外側壁が互いに交わる容器１０の４つの角部はいずれも丸められている。
【０００９】
容器１０の対向する一対の外側壁の上部には切欠き部が設けられ、そこには、ラッチ１２の下部が遊嵌されている。ラッチ１２はその上端に鍵部１４を有する。鍵部１４は、ラッチ１２の裏側に配置された板ばねによって容器１０の外側に付勢されている。そのため、この鍵部１４が図示しない鉄筋結束器に設けられた接続用の穴と嵌合した後には、両側のラッチ１２を同時に押してこの嵌合状態を解除するまで、電池パックＡと鉄筋結束器とは互いに固定される。
【００１０】
容器１０の上部には、蓋材１６が図示しないネジによって固定されている。そして、蓋材１６の一対の外壁も下部に切欠き部を有し、ラッチ１２の上部がそこに部分的に遊嵌されている。さらに、蓋材１６の上面１８には、上方に突出したラッチカバー２０が設けられており、このラッチカバー２０は上面１８よりも突出したラッチ１２の鍵部１４が障害物との衝突によって破損することを防止している。
【００１１】
また、蓋材１６の上面１８の略中央には、上面１８の上方に突出した、平面視形状が略コの字形状の端子部２２が形成されている。すなわち、端子部２２は３つの側部に囲まれた空洞部２４を有し、その上面が開口している。この空洞部２０を囲む３つの側部の外側には、後述する、プラス（＋）極端子２６、マイナス（−）極端子（図示せず）、サーミスタ用（Ｔｈ）端子２８、充電用マイナス（Ｃ−）極端子、および電池パック識別用（ＩＤ）端子（図示せず）が露出している。なお、これら端子部２２の全ての端子を指して、以下、単に端子ともいう。
【００１２】
次に、電池パックＡの概略内部構造を図２を用いて説明する。なお、図２は、充電器Ｂに電池パックＡが接続された状態を示しており、便宜上、図２と図１とでは電池パックＡの上下方向が逆転している。
充電器Ｂは上面に凹部３０が形成されている。この凹部３０の側壁には、端子部２２の端子に対応して、５つの端子（図示せず）が露出している。そして、電池パックＡの端子部２２が充電器Ｂの凹部３０に挿入されると、端子部２２の端子と、充電器Ｂの端子とが接触し、後述する態様にて電池パックＡを充電することが可能となる。
【００１３】
充電器Ｂによって充電されるのは、容器１０の内部に収容された組電池３２である。組電池３２は複数の単電池３４からなり、これら単電池３４は電気的に直列に接続されている。なお、端子部２２の＋極端子及び−極端子のそれぞれと、組電池との間を結ぶリード材は図２中には図示されていない。
電池パックＡにおいては、図２に示したように、その中央部を容器１０の底面３６側から蓋材１６側にかけて貫通する貫通穴３８が形成されている。具体的には、この貫通穴３８は、上記した端子部２２の空洞部２４、容器１０の底面３６に設けられた孔４０、および、これらに加え、組電池３２により囲まれた金属製の放熱部材４２の中空部４４が互いに連通されてなる。
【００１４】
ここで、放熱部材４２と組電池３２についてより詳しく説明する。
まず、組電池３２は図３に示したように８つの単電池３４からなる。そして、各単電池３４は円筒形状を有し、それぞれその軸線方向を容器１０の底面３６と直交する方向に揃えて、容器１０内側に突出した当該底面３６の孔４０の縁を囲むように配列されている。各単電池３４は両端がそれぞれプラス極端子とマイナス極端子になっており、隣り合う単電池３４同士は、プラス極端子とマイナス極端子が同じ側に位置付けられている。そして、単電池３４が直列に接続されるように、組電池３２の両端をなすプラス極端子とマイナス極端子端子間を除いて、隣り合って対をなすプラス極端子とマイナス極端子との間は板状の電池接続部材４６を介して接続されている。
【００１５】
次に、放熱部材４２は、同じく図３に示したように、単電池３４の軸線方向に沿って延びる４つの側面４３を有し、その中央はこれら側面４３に囲まれた中空部４４になっている。これら側面４３の外側は、対向して配置される単電池３４の外周と密接するように、単電池３４の外周の曲率と略同じ曲率を有する凹曲面をなしている。また、これら４つの側面４３が２つずつ互いに交わる放熱部材４２の角部は、そこを囲む単電池３４の外周の箇所と密接するように外側に突出し、この突出した角部の外側は、単電池３４の外周の曲率と略同じ曲率を有する凹曲面をなしている。ただし、側面４３同士が交わる角部は、凹曲面とせずに、直線状に面取りした形状でも構わない。
【００１６】
このような放熱部材４２の側面４３の外側を囲むように、組電池３２の単電池３４が互いに軸線方向を揃えて配列されている。より詳しくは、単電池３４は、軸線方向に沿ってみたときに、単電池３４の中心間を結んだ線が正方形となるように配列されている。そして、この正方形の各辺の中心に位置する単電池３４が放熱部材４２の側面４３に密接し、正方形の角に位置する単電池３４が側面４３のなす角部に密接している。
【００１７】
なお、図３においては、便宜上放熱部材４２を組電池３２に対して上方向にずらして図示している。
このように互いに密接した放熱部材４２の側面４３の外側と単電池３４の外周との間は、単電池３４から放熱部材４２への熱伝導率を高めるために、高い熱伝導率を有する公知のシリコーン系の接着剤によって接着されている。すなわち、放熱部材４２と単電池３４とは接着剤からなる接着層（図示しない）を介して接合されている。そして、この接着層は、放熱部材４２の側面４３が単電池３４の軸線方向に沿って延びていることから、この側面４３と各単電池３４との間の接着層の厚みは、軸線方向にみてほぼ一定である。
【００１８】
なお、放熱部材４２の材料としては、アルミニウム等の金属の外、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂や、アクリロニトリロ・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂等を用いることができる。アルミニウムを用いると熱伝導率が高く放熱性を高めることができるが、ＰＣ樹脂等の樹脂を用いると成形加工を簡単に行うことができる。
【００１９】
また、接着層の接着剤はシリコーン系に限定されることはなく、高い熱伝導率を有するものであれば何であっても良い。
このようにして、組電池３２が接着された放熱部材４２は、その一端側が、容器１０の底面３６の孔４０の縁に接着剤によって接着されている。そして、放熱部材４２の他端側は、蓋材１６に設けられた立ち下がり壁に接着剤にて接着されている（図２参照）。
【００２０】
以下、電池パックＡ内に適宜配置されたサーモスタット素子、サーミスタ素子及び抵抗素子を含め、上記した電池パックＡの有する電気回路について、図４に基づいて説明する。
電池パックＡは、出力用のプラス極端子２６及びマイナス極端子４８を備えている。電池パックＡが電源として使用される際には、これらプラス極端子２６及びマイナス極端子４８に鉄筋結束器のプラス極端子及びマイナス極端子がそれぞれ接続される。
【００２１】
また、電池パックＡは、充電用のプラス極端子及びマイナス極端子を備え、このうち充電用のプラス極端子は出力用のプラス極端子２６が兼ねている。充電用のマイナス極端子５０は、サーモスタット素子５２を介して組電池３２に電気的に接続されている。サーモスタット素子５２は、組電池３２のうちの一つの単電池３４の外周に密接して配置され、単電池３４が異常な過熱状態になったときには開状態になり、充電のための回路を開いて充電を停止する保護回路をなしている。
【００２２】
そして、電池パックＡはサーミスタ用端子２８を備え、このサーミスタ用端子２８はサーミスタ素子５４に電気的に接続されている。このサーミスタ素子５４は、組電池３２のうちの一つの単電池３４の外周に密接して配置され、電池パックＡの充電時における単電池３４の温度に応じて抵抗値が変化する。充電器Ｂはこのサーミスタ素子５４の抵抗値の変化を監視することで、組電池３２の温度を監視しながら電池パックＡを充電することができる。
【００２３】
更に、電池パックＡは、電池パック識別用（ＩＤ）端子５６を備え、この電池パック識別用端子５６は電池パックＡ内に配置された抵抗素子５８に電気的に接続されている。この抵抗素子５８は、電池パックＡの仕様、例えば容量等に対応づけされた抵抗値を有している。充電器Ａはこの抵抗素子５８の抵抗値を検出することで、電池パックＡの仕様を認識し、その仕様に応じて予め設定された充電モードにて電池パックＡを充電することができる。
【００２４】
上記した構成を有する電池パックＡを充電器Ｂを用いて充電した場合を例にして電池パックＡの作用を説明する。
充電によって各単電池３４において生成された熱は、その一部が各単電池３４の外周に接する雰囲気を昇温させながら、残りが各単電池３４の外周に接する接着層を介して放熱部材４２へ逃散する。一方、充電時には、電池パックＡの昇温を抑制するために、充電器Ｂに組み込まれたファン６０が電池パックＡの貫通孔３８へ、図２中矢印で模式的に示したように送風を行なう。したがって、単電池３４から逃散した熱を受け取って昇温した放熱部材４２は、その側面によって囲われた空洞部４４を流れる風に熱を奪われて冷却される。
【００２５】
ここで、電池パックＡにおいては、放熱部材４２は、各単電池３４の軸線方向すなわち長手方向に沿ってのび、容器１０の底面３６に対して傾斜していない。そのため、放熱部材４２の側面と単電池３４の外周面との間の距離は、単電池３４の長手方向に沿って略一定である。更に述べれば、放熱部材４２と単電池３４とは、長手方向に沿ってみたときいずれの箇所でも同じように密接状態にある。そのゆえ、放熱部材４２と各単電池３４との間を、長手方向のいずれの箇所においても粘性を有する液状の接着剤を用いて接合することができる。そして、厚みが長手方向に沿って略一定であるこの接着層を介して、長手方向全体に亘って各単電池３４から放熱部材４２へ熱が速やかに伝わり、単電池３４あるいは組電池３２の昇温が有効に抑制され、電池パックＡは優れた放熱性を有する。
【００２６】
また、電池パックＡを製造するにあたっては、容器１０は、底面３６及び外側壁からなるので、従来技術に記載された内壁部を一体に備える容器の場合に比べて射出成形後の型抜きが容易である。
更に、電池パックＡにおいては放熱部材４２と容器１０とは別体であることから、放熱部材４２に組電池３２を接着した後に、組電池３２とともに放熱部材４２を容器１０内に配置すれば良く、電池パックの組立て作業が容易である。
【００２７】
このように型抜き性及び組立て作業性が良好であることから、電池パックＡは高い生産性の下で製造される。
また、電池パックＡにおいては、充放電時に高温となる放熱部材４２が電池パックＡの外周にて露出せず、貫通孔３８内においてのみ露出するので、放熱部材４２が熱くなった場合にも、電池パックＡを取扱う際の危険性は極めて低い。
【００２８】
本発明は上記した一実施例に限定させることはなく、種々変形が可能であって、例えば、組電池を構成する単電池の数は８つに限定されず、それ以上もしくはそれ以下であってもよい。
【００２９】
【本発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高い生産性の下で製造され、放熱性に優れた電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の鉄筋結束器用電池パックの斜視図である。
【図２】充電器に接続された状態における図１の電池パックの概略断面図である。
【図３】図１の電池パックに組み込まれる組電池及び放熱部材を互いに軸線方向にずらした状態にて示した部分分解斜視図である。
【図４】図１の電池パックの電気回路の説明図である。
【図５】従来技術の電池パックの概略断面図である。
【符号の説明】
１０　容器
１６　蓋材
２４　蓋材１６の空洞部
３６　容器１０の底面
４０　底面３６の孔
３４　単電池
４２　放熱部材
４３　放熱部材４３の側面
４４　放熱部材４２の中空部
【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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