(57)【要約】【課題】円筒型電池を組み合わせたパック電池の断面積を大きくすることなく、電池の分離を確実にかつ安価に防止できるパック電池を提供する。【解決手段】パック電池は、互いに接近して平行に配列されている複数の円筒型電池１と、円筒型電池１同士の間に配設され、円筒型電池１の円筒面１９に沿う湾曲面３を両面に形成し、湾曲面３を円筒型電池１の円筒面１９に接着材で接着して固定しているスペーサ２とからなる電池ブロックと、柔軟性を有し、一面を接着面として電池ブロックの全周を捲回して固定するテープ状の保持部１０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接近して平行に配列されている複数の円筒型電池(1)と、前記円筒型電池(1)同士の間に配設され、前記円筒型電池(1)の円筒面(19)に沿う湾曲面(3)を両面に形成し、前記湾曲面(3)を円筒型電池(1)の円筒面(19)に接着材で接着して固定しているスペーサ(2)とからなる電池ブロック(18)と、柔軟性を有し、一面を接着面として電池ブロック(18)の全周を捲回して固定するテープ状の保持部(10)と、
を備えることを特徴とするパック電池。
【請求項２】
請求項１に記載のパック電池であって、前記スペーサ(2)が互いに平行に対向する平坦面(11)を有し、平坦面(11)間の距離が円筒型電池(1)の直径に略等しく、電池ブロック(18)の外形が、円筒形電池(1)の円筒面(19)とスペーサ(2)の平坦面(11)とからなる断面略長円形に形成されてなることを特徴とするパック電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパック電池であって、前記保持部(10)が位置決め用の切り欠き(15)を設けていることを特徴とするパック電池。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のパック電池であって、前記保持部(10)がパック電池のラベルであることを特徴とするパック電池。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のパック電池であって、前記円筒型電池(1)が２本、正負極性を逆向きの姿勢で並列に並ぶよう前記スペーサ(2)に固定されていることを特徴とするパック電池。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のパック電池であって、前記円筒型電池(1)が充電可能な二次電池であることを特徴とするパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円筒型電池を組み合わせたパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を内蔵する。パック電池の形状には様々ものがあり、専用のパック電池を電気機器にセットして使用するタイプの他、図１に示すように、通常の乾電池を使用する電気機器に挿入して汎用的に使用できるパック電池も存在する。図に示すパック電池は、単３電池を２本、正負極を逆向きにして並列に固定しており、通常の単３電池を２本や４本といった偶数本、並列に挿入する電気機器に、単三電池２本分として挿入して使用できる。このタイプの電池は、図１に示すように円筒形の二次電池を、スペーサを介して接着材で固定しており、予め２本分がセットされているため一方が紛失する心配がなく、また一度に２本をセットして便利に使用できる。また、物理的に２本の電池を固定した構成であるため、端子部分をリード板で連結したり保護回路を設ける等の余分な部品を要しないため、極めて簡単かつ安価に製造できる。
【０００３】
しかしながら、このタイプのパック電池は二次電池が接着材でスペーサに固定されているのみであるため、スペーサと円筒型電池とを強固に固定することが難しいという問題があった。特に、二次電池の外装缶は一般に表面が平滑であって引っ掛かりがない上、スペーサと二次電池の隙間に充填される接着材が広い面積で拡散しないと、接触面積が小さくなって接着力が弱くなる。特に円筒型の二次電池は外装缶の接触面が曲面となるため、これに密着するようにスペーサの湾曲面の曲率半径を調整しなければならず、精度が悪いと隙間が生じて接着できる接触部分が狭くなる。さらにスペーサがプラスチックや樹脂製で二次電池が金属製であるため材質の違いから接着材によっては剥離が生じやすくなるなどの問題もあり、十分な接着力が得られないことがあった。
【０００４】
この問題を解決するため、本出願人は特許文献１に示すパック電池を開発した。このパック電池は、図２に示すようにスペーサ２の湾曲面３に接着材の拡散部４と、この拡散部４に延長して湾曲面３の周縁に設けられた接着材供給部５とを設け、スペーサの湾曲面を円筒型電池の表面に密着して、スペーサと円筒型電池とを高い精度に位置決めしながら、相対位置をずらせることなく正確に固定している。ただ、このパック電池も接着材のみの接着であるため、落下時などに強い衝撃を受けると、接着部分が剥離して二次電池が外れることがあった。
【０００５】
これを防止するため、接着材以外の更なる固定手段として金属製の弾性保持体１７で二次電池を保持するパック電池が開発されている（例えば特許文献２）。このパック電池は、図３に示すように二次電池２本をスペーサを介して接着材で固定した後、二次電池の外装缶の円筒側面に沿うようにステンレス等の金属板の端面を折曲してＣ字状とした弾性保持体１７で、２本の二次電池を跨ぐように覆い、二次電池を確実に保持している。この構造のパック電池は、金属製の弾性保持体１７で二次電池の分離を防止できる。しかしながら、金属製の弾性保持体１７では、金属板の厚みによってパック電池が一回り大きくなってしまうため、電気機器の電池収納スペースの大きさによってはパック電池を挿入できないことがある。特に電気機器に乾電池を収納するために設けられる電池収納スペースは、乾電池を挿入した状態で動かないように、いわゆる遊びを少なく設計していることがある。このような電気機器では、金属製の弾性保持体１７で周囲を覆ったパック電池を挿入すること困難となり、仮に挿入できたとしても、電池収納スペースと二次電池との隙間が狭くスムーズな電池の出し入れが阻害される。また一方、金属製の弾性保持体１７を二次電池の外装缶とを隙間なく密着させる状態にパック電池を作製するには、高い精度で金属板を加工することが必要となる。図４に示すように弾性保持体１７と二次電池との間に隙間Ｇができると、さらにパック電池が一回り大きくなって、電気機器への装着がより困難となる。さらにまた、金属板の弾性保持体１７は図３や図４に示すようにパック電池の周囲を完全に捲回せず、一部分を開放したＣ字状であるため、落下時の衝撃などにより強いショックが加わると開放部分から二次電池が外れる恐れもあった。
【特許文献１】特開２００２−１７０５３３号公報
【特許文献２】実公平６−４４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、円筒型電池を組み合わせたパック電池の断面積を大きくすることなく、電池の分離を確実にかつ安価に防止できるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１のパック電池は、互いに接近して平行に配列されている複数の円筒型電池１と、前記円筒型電池１同士の間に配設され、前記円筒型電池１の円筒面１９に沿う湾曲面３を両面に形成し、前記湾曲面３を円筒型電池１の円筒面１９に接着材で接着して固定しているスペーサ２とからなる電池ブロック１８と、柔軟性を有し、一面を接着面として電池ブロック１８の全周を捲回して固定するテープ状の保持部１０とを備える。
【０００８】
また、請求項２のパック電池は、請求項１に記載のパック電池であって、前記スペーサ２が互いに平行に対向する平坦面１１を有し、平坦面１１間の距離が円筒型電池１の直径に略等しく、電池ブロック１８の外形が、円筒形電池１の円筒面１９とスペーサ２の平坦面１１とからなる断面略長円形に形成される。
【０００９】
さらに、請求項３のパック電池は、請求項１または２に記載のパック電池であって、前記保持部１０が位置決め用の切り欠き１５を設けている。
【００１０】
さらにまた、請求項４のパック電池は、請求項１から３のいずれかに記載のパック電池であって、前記保持部１０がパック電池のラベルである。
【００１１】
さらにまた、請求項５のパック電池は、請求項１から４のいずれかに記載のパック電池であって、前記円筒型電池１が２本、正負極性を逆向きの姿勢で並列に並ぶよう前記スペーサ２に固定されている。
【００１２】
さらにまた、請求項６のパック電池は、請求項１から５のいずれかに記載のパック電池であって、前記円筒型電池１が充電可能な二次電池である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のパック電池によれば、円筒型電池を連結したパック電池の分離を確実に防止すると共に、パック電池のサイズが大型化して電気機器に装着できなくなる事態を回避できる。それは、本発明のパック電池が、テープ状の保持部で円筒型電池を捲回して固定しているからである。これによって、接着材による円筒形電池の固定が補強され、円筒形電池は内面で接着材により固定されると共に、外部からテープ状の保持部で覆うように保持されるので、両面からの固定力が働きより確実に保護される。特に弾性や柔軟性を有するテープ状の保持部は、十分な強度を備えている一方、薄く軽量で安価であり、補強部材として理想的である。また、テープ状の保持部をパック電池のラベルに兼用でき、コストアップを避けつつ簡素な構成で円筒形電池の固定が補強できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【００１５】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１６】
図５ないし図９の電池パックは、互いに接近して平行に並べている２本の円筒型電池１の間にスペーサ２を配設した電池ブロック１８としている。スペーサ２は、円筒型電池１の表面に沿う曲率半径の湾曲面３を両面に設けている。スペーサ２は、湾曲面３を円筒型電池１の表面に接着材で接着して、２本の円筒型電池１を定位置に固定している。図の電池パックは、２本の円筒型電池１をスペーサ２で連結した電池ブロック１８であるが、本発明の電池パックは、３本以上の円筒型電池をスペーサで固定した電池ブロックとすることもできる。この電池パックは、全ての円筒型電池を平行に配設して、その間にスペーサを配設し、スペーサの湾曲面に円筒型電池を接着して固定する。さらに、スペーサの両側に円筒型電池を固定した状態で、保持部１０で電池ブロック１８の周囲を完全に捲回して固定を補強している。
【００１７】
円筒形電池は、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の二次電池が利用できる。なお、二次電池に限らず、マンガン電池やアルカリ電池等の一次電池とすることもできることはいうまでもない。図５に示すように円筒形電池の正負の電極を逆向きにした状態で、スペーサを挟んで並列に固定する。
【００１８】
［スペーサ］
スペーサ２は、全体をプラスチックで一体的に成形している。さらに、スペーサ２は、湾曲面３の表面に、接着材を拡散させる拡散部４を設けている。拡散部４は、湾曲面３の表面に形成された拡散溝４ａや拡散凹凸面とすることができる。拡散溝４ａや拡散凹凸面で形成される拡散部４は、スペーサ２をプラスチックで成形するときに一体成形され、あるいは、スペーサ２を成形した後に、加工して設けることができる。
【００１９】
加えてスペーサ２の上面および下面を略水平な平坦面１１としている。そしてスペーサ２の両面に形成した湾曲面３の端縁から水平な平坦面１１に連続するように形成することで、図５に示すように湾曲面３に円筒型電池１を固定した状態で、この平坦面１１が電池断面の円とほぼ接するようにできる。これによって図６に示すように電池の円筒面１９とスペーサ２の平坦面１１とがほぼ連続するので、テープ状の保持部１０で電池ブロック１８を捲回して固定する際、円筒型電池１の円筒面１９からスペーサ２の平坦面１１に無理なく貼付でき、保持部１０を伸張して均一な張力で保持できる。また、円筒型電池とスペーサとの間の隙間を小さくすることで保持部１０とスペーサとの接着面積を広く取り、保持部１０による固定を強固にできる。さらに、円筒型電池とスペーサとの境界部分での間の高低差を少なくすることでも、保持部１０を貼付する軌跡が円周状から直線状、あるいは直線状から円周状へとスムーズに変化できるので、より強固な固定が期待できる。
【００２０】
スペーサの平坦面１１には、パック電池を電気機器に装着する際にパック電池の向きや位置決め、固定のために位置決め部１２を突出させている。位置決め部１２は、上下の平坦面１１で形状と位置を変化させることにより、パック電池の逆向きに電気機器にセットできないようにパック電池挿入スペースの形状を設計して逆挿入による事故を防止する。
【００２１】
さらに、スペーサ２の拡散部は、表面に気泡を有する多孔質材料で構成することもできる。多孔質材料としては、たとえば、プラスチック発泡体や燒結金属等が使用できる。多孔質材料で構成される拡散部は、スペーサを硬質プラスチック発泡体や燒結金属で一体成形して湾曲面の表面を拡散部とすることができる。あるいは、プラスチックや金属で成形されたスペーサの湾曲面に、プラスチック発泡体や燒結金属を固定して拡散部とすることもできる。スペーサの湾曲面に配設される多孔質材料は、軟質のプラスチック発泡体とすることもできる。円筒型電池を接着するときに、プラスチック発泡体自体が接着材で硬化されるからである。これらの構造の拡散部も、表面の無数の気泡で、供給された接着材を湾曲面と円筒型電池の表面との間に拡散させることができる。
【００２２】
図５のスペーサ２は、湾曲面３に接着材の拡散溝４ａを設けている。拡散溝４ａは、湾曲面３に円筒型電池１を密着させる状態で接着材を充填できるように、湾曲面３の周縁まで延長している。図の拡散溝４ａは、スペーサ２の長手方向に延長している長手延長部４Ａと、この長手延長部４Ａに連結して短手方向、図において上下方向に延長してなる短手延長部４Ｂとを有し、短手延長部４Ｂをスペーサ２の上縁まで延長している。さらに、図の拡散溝４ａは、スペーサ２の長手方向における中央部分に設けた短手延長部４Ｂを湾曲面３の上縁まで延長して接着材供給部５としている。接着材供給部５に接着材を供給して、拡散溝４ａに沿って拡散させて湾曲面３と円筒型電池１との間に拡散させる。
【００２３】
円筒形電池とスペーサとの接着には、シアノアクリレート系の瞬間接着材等が利用できる。接着材はスペーサの接着材供給部５に供給されて、接着材が拡散防止部６よりも外側に拡散するのが防止される。
【００２４】
［保持部１０］
保持部１０は、一面に接着材を塗布した接着面を備えるテープ状のものが使用できる。例えば、ビニール製、紙製のテープやシールなどが使用できる。接着材が塗布された面は、保護シートに貼付されており、使用時に保護シートを剥離して円筒型電池に貼付される。また保持部１０を再剥離防止シールとして、再剥離しようとすると粘着シートが分離されて再剥離できないような構成や、再剥離すると「開封済」の文字が浮き出るような構成とすることもできる。これによって、ユーザが保持部１０のシールを剥がしたことが判別できるようにできる。あるいは、熱収縮性の合成樹脂を保持部に適用しても良い。
【００２５】
保持部１０は、電池ブロック１８の周囲を１周して完全に捲回している。これによって、保持部１０のない開放部分をなくして、円筒形電池の周囲を完全に覆い脱落を防止する。これらの保持部１０は非常に薄いため、円筒形電池の表面を被覆しても厚さは殆ど変わらず、電気機器に電池挿入スペースへの挿入に支障を来すことがない。また柔軟性を備えるテープやシール状の保持部１０は、円筒型電池の表面に密着できるため、金属板の弾性保持体１７のように電池との間に隙間が生じることもなく、この点からもパック電池の外形サイズの大型化を阻止できる。さらに金属板に比べて軽量、安価であり、パック電池への装着も容易に行える上、柔軟性を有するため金属板のエッジ部分で円筒形電池の周囲を傷付けることもない。一方で十分な伸張性と引張強度とを有しているので、パック電池を捲回した状態で円筒形電池を確実に保護する。落下などの衝撃に対しても伸縮してショックを吸収するので、破断して円筒形電池が外れることが殆どない。
【００２６】
保持部１０は、好ましくはパック電池のラベルと兼用する。これによって新たな部材を追加することなく円筒形電池の脱落を効果的に防止できる。図７に、ラベルと兼用した保持部１０の平面図を示す。ラベルは、電池の電圧等の仕様や電極の極性といった詳細をラベル表面に印刷して表記している。ラベルの形状は略矩形状で、幅広の円筒型電池接着領域１３と、凹状に幅を狭くしたスペーサ接着領域１４とを合わせた形状とされる。具体的には、図８の情報斜視図および図９の下方斜視図に示すように、ラベルの一方の端部を捲回して他方の端部と重ね合わせるようにして貼付したとき、スペーサの位置決め部１２を回避しながら平坦面１１を覆い、かつ円筒型電池の側面を広く覆って確実に固定できるように、ラベルの幅および長さが設計される。また、ラベルの重ね合わせ位置を目立たせなくするように、一端を幅広とし、他方を幅狭として、図９に示すようにスペーサの下側の平坦面１１でこれらの端部が一部重ね合わせられるようにしている。これによりラベルの境界部分を折曲させて、境界部分がラベル全体を横断しないので境界部分を目立たなくできる。同様に重ね合わせ位置がずれても、位置ずれによる段差が生じるのは一箇所のみとなって、境界部分のラベルの両側で段差が生じず目立たなくできる。
【００２７】
さらに保持部１０には、位置決め用の切り欠き１５を設けている。スペーサ平坦部の切り欠き１５に対応する位置には、円筒状に突出するピン１６が形成される。図７に示すラベルには、一方のスペーサ接着領域１４に半円状の切り欠き１５が２箇所に形成されており、切り欠き１５同士を中心線としてラベルをスペーサに貼付することで、ラベルを電池ブロック１８の正しい位置に位置決めして固定できる。
【００２８】
以上の構造の電池パックは、以下の工程で製作される。
（１）互いに接近して平行に並べている円筒型電池１の間にスペーサ２を配設する。いいかえると、スペーサ２の両面の湾曲面３に円筒型電池１を密着する状態で押圧して、スペーサ２と円筒型電池１とを連結する位置に固定する。
（２）スペーサ２の湾曲面３に円筒型電池１の表面に接触させる状態で、湾曲面３の周縁の接着材供給部５に液状の接着材を充填する。
（３）接着材供給部５に供給される接着材は、拡散部４である拡散溝４ａに沿って拡散し、円筒型電池１をスペーサ２の湾曲面３に接着して固定し、電池ブロック１８を構成する。
（４）保持部１０の保護シートを剥離して接着面を露出させ、接着面が電池ブロック１８側となるように円筒形電池およびスペーサの周囲を捲回させ、電池ブロック１８の周囲を一周して保持部１０の端部が重なるように固定する。このとき、保持部１０の切り欠き１５とスペーサのピン１６とが一致するように位置決めされる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のパック電池は、携帯電話や充電器、ＭＤプレーヤなどのメディア再生装置やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機等のパック電池に適用できる。特に、円筒型の乾電池を複数本個別に挿入する代わりに、複数本が組になった本発明のパック電池を挿入して同様に使用することができる。このように、複数の電池をセットする電気機器においては本発明のパック電池はこれらの電池と互換性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の電池パックのスペーサと円筒型電池を接着材で固定する状態を示す斜視図である。
【図２】従来の他の電池パックを示す分解斜視図である。
【図３】従来のさらに別の電池パックを示す分解斜視図である。
【図４】従来のさらに別の電池パックを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態にかかる電池パックを示す分解斜視図である。
【図６】図５の電池パックの断面図である。
【図７】保持部であるラベルを示す平面図である。
【図８】図５の電池パックを組み立てた状態を示す斜視図である。
【図９】図８の電池パックを下方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…円筒型電池
２…スペーサ
３…湾曲面
４…拡散溝    ４Ａ…長手延長部    ４Ｂ…短手延長部
４ａ…拡散溝
５…接着材供給部
６…拡散防止部
９…接着材
１０…保持部
１１…平坦面
１２…位置決め部
１３…円筒型電池接着領域
１４…スペーサ接着領域
１５…切り欠き
１６…ピン
１７…弾性保持体
１８…電池ブロック
１９…円筒面
Ｇ…隙間
【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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