(57)【要約】    【課題】  蓄電池の軽量小型化を図るとともに、蓄電池を自由にかつ簡単に装着できるようにする。    【解決手段】  容器３内に永久磁石５をリチウムイオン電池セル４と共に封入する。電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と永久磁石５との吸引力により蓄電池１を容易に所定の場所へ固定できる。その際、蓄電池１はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、永久磁石５の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。    【選択図】  図２
2005285435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に永久磁石をリチウムイオン電池セルと共に封入したことを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
リチウムイオン電池セルを封入する容器の表面に、永久磁石を固着したことを特徴とする蓄電池。
【請求項３】
リチウムイオン電池セルを封入する容器の材料として磁性材料を用いたことを特徴とする蓄電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した蓄電池を金属製の筐体に吸着させて構成されることを特徴とする蓄電池を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器の駆動に必要な電力を供給する蓄電池、およびこの蓄電池を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モバイルパソコン等の携帯用電子機器には主としてＮi−Ｃｄ蓄電池が、定置型の無停電電源装置等には鉛蓄電池が、バッテリパックとして用いられていた。例えば特許文献１には、主交流電源の停電時に、バックアップ電池から負荷に電力を供給する無停電電源装置が開示されている。
【０００３】
しかし、一般に蓄電池は質量が大きく、とりわけ鉛蓄電池は質量が大きいという欠点がある。その一方、鉛蓄電池は歴史が長く、大量生産されていることから、安価で入手が容易という長所があった。しかし、鉛蓄電池は質量が大きいだけに、電子機器の筐体への取付けに際しては、筐体に取付けできる板金などのバッテリユニットを別に作成し、このバッテリユニットにバッテリパックを収容したり、あるいは無停電電源装置の内部に補助金具などを使用して、確実に行う必要があった。また、バッテリパックを取付ける筐体も、重さによる変形などを防止するために頑丈にする必要があった。
【特許文献１】特開平３−１２４２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯用電子機器については軽量小型化が求められるのは当然としても、こうした軽量小型化の要請は、携帯用電子機器に限られるものではない。例えば無停電バッテリ装置のように、通常の用途において定置使用される機器においても、軽量小型化の要請は強い。その理由は、軽量であれば運搬が容易になるし、小型であれば設置フロアの占有面積が少なくなり、オフィスの有効活用が図られるからである。また、当然のことながら、低コスト化の要請も強い。
【０００５】
しかし、バッテリユニットや補助金具を利用して、質量の大きい鉛蓄電池を頑丈な電子機器の筐体にねじ止めで取付けている現状では、蓄電池を電子機器に自由にかつ簡単に実装することができず、蓄電池のメンテナンス交換にも手間がかかる。また、バッテリユニットや補助金具が増える分、部品コストや組立コストの低減を図ることができない。
【０００６】
そこで本発明は、蓄電池の軽量小型化を図るとともに、蓄電池を自由にかつ簡単に装着できるようにすることを、その第１の目的とする。
【０００７】
また本発明の第２の目的は、蓄電池の電子機器筐体への取付け構造を簡素化して、機器構成の自由度を高め、かつ、部品コスト・組立コストの低減を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１の蓄電池は、上記第１の目的を達成するために、容器内に永久磁石をリチウムイオン電池セルと共に封入して構成される。
【０００９】
このような手段により、例えば無停電電源装置等の電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と永久磁石との吸引力により蓄電池を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、永久磁石の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池としての安全性に優れている。さらに、永久磁石が容器内に封入されていることから、蓄電池を実装する際に不可欠な永久磁石が、容器から脱落するおそれもない。
【００１０】
本発明の請求項２の蓄電池は、上記第１の目的を達成するために、リチウムイオン電池セルを封入する容器の表面に、永久磁石を固着して構成される。
【００１１】
このような手段により、例えば無停電電源装置等の電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と永久磁石との吸引力により蓄電池を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、永久磁石の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池としての安全性に優れている。さらに、永久磁石が容器の表面に固着されていることから、露出した永久磁石によって蓄電池を実装する位置を直接確認できる。
【００１２】
本発明の請求項３の蓄電池は、上記第１の目的を達成するために、リチウムイオン電池セルを封入する容器の材料として磁性材料を用いたことを特徴とする。
【００１３】
この場合は、容器そのものが吸引力を有する磁性材料で形成されるため、例えば無停電電源装置等の電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と容器との吸引力により蓄電池を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、容器の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池としての安全性に優れている。さらに、容器そのものを磁性材料とすることで、リチウムイオン電池セルを封入できる必要最小限の厚さで蓄電池を形成することができる。
【００１４】
本発明の請求項４の蓄電池を備えた電子機器は、上記第２の目的を達成するために、請求項１〜３のいずれか１項に記載した蓄電池を、特に金属製の筐体に吸着させて構成される。
【００１５】
この場合、蓄電池そのものがリチウムイオン電池セルを封入したもので小形軽量化されている上に、蓄電池は永久磁石若しくは磁性材料からなる容器を有するので、電子機器を構成する筐体の任意の位置に、蓄電池を自由にかつ簡単に着脱できる。また、永久磁石や磁性材料からなる容器の吸引力だけで蓄電池が装着されるため、バッテリユニットや補助金具をわざわざ用いてねじ止めする必要はなく、その分だけ部品コストや組立コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１の蓄電池により、蓄電池の軽量小型化を図るとともに、蓄電池を自由にかつ簡単に装着できる。さらに、蓄電池を実装する際に不可欠な永久磁石を、容器から脱落しないようにすることができる。
【００１７】
本発明の請求項２の蓄電池により、蓄電池の軽量小型化を図るとともに、蓄電池を自由にかつ簡単に装着できる。さらに、露出した永久磁石によって蓄電池を実装する位置を直接確認できる。
【００１８】
本発明の請求項３の蓄電池により、蓄電池の軽量小型化を図るとともに、蓄電池を自由にかつ簡単に装着できる。さらに、リチウムイオン電池セルを封入できる必要最小限の厚さで蓄電池を形成できる。
【００１９】
本発明の請求項４の蓄電池を備えた電子機器により、蓄電池の電子機器筐体への取付け構造を簡素化して、機器構成の自由度を高め、かつ、部品コスト・組立コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明における好ましい実施態様について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、パッケージングされた蓄電池の外観を示す図である。蓄電池１は、概ね偏平板状に形成され、外部からの湿気の進入を防止するために、ラミネート状の例えばプラスチック材料やアルミニウムシートからなる容器３に、リチウムイオン電池セル４（図２および図３参照）を封入して構成される。また、容器３の短辺一側には、リチウムイオン電池セル４に接続する一対の電極２が突出して設けられる。この電極２は半田付け可能な導電性部材で形成され、外部との電気的接続を図るために設けられている。
【００２２】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。本実施例における蓄電池１は、容器３の内部にいずれも板状のリチウムイオン電池セル４と永久磁石５が封入してある。蓄電池セル４と永久磁石５は接着剤等で容器３内に固着され、相互に移動できないようになっている。本発明に使用する永久磁石５は、吸引力を利用するだけであるから、蓄電池１を他の金属材料に吸着させたときに、蓄電池１の自重で脱落しない程度の吸引力があれば、どのような種類でも問わない。たとえば、安価なフェライト磁石でも十分である。ただし、容器３の材厚が厚過ぎると、永久磁石５の吸引力が減少することから、蓄電池１を他の金属材料に吸着させたときに、蓄電池１の自重で脱落しない程度の吸引力が確保されるように、容器３の厚さを決めるのが好ましい。
【００２３】
図３は、別な変形例における図１のＡ−Ａ断面を示すものであるが、ここでは容器３の表面に永久磁石５を固着している。この場合、永久磁石５が容器３の下面より露出するため、容器３の材料によって永久磁石５の吸引力が減少することはないが、容器３の強度はある程度十分なものが必要である。
【００２４】
また、容器３と別部品である永久磁石５を用いることなく、図４に示すように、例えば容器３に磁粉６を混入させて、容器３を磁石材料として成形することにより、容器３を直接筐体などの金属材料に組み付けることもできる。容器３は成形のし易さを考慮してプラスチック系の材料が用いられるが、そのプラスチック材料に磁粉６を混入することにより、容器３自体が永久磁石として作用する。そのため、容器３そのものを金属材料からなる例えば電子機器の筐体に容易に固定することができる。さらに、磁紛６が容器３に均一に混入されていれば、蓄電池１の下面のみならず上面においても、その吸引力により金属材料への装着が可能になる。
【００２５】
つぎに、上述した蓄電池１を実際の電子機器に組み込んだ実施例について詳細に説明する。図５は、負荷に交流電力を供給する無停電バッテリ装置（ＵＰＳ）のブロック構成図を示している。同図において、11は装置に交流入力電圧を給電する例えばＡＣ100Ｖの交流電源、12は負荷（図示せず）への給電を切換える切換スイッチであって、交流電源11からの交流入力電圧を直接負荷に供給するためのバイパスライン13が、交流電源11と切換スイッチ12の一つの入力端子との間に設けられる。また、このバイパスライン13とは別に、安定化した交流電圧を負荷に供給するために、交流電源11からの交流入力電圧を整流して直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器としての整流器14と、整流器14若しくは後述するバッテリ21からの直流電圧を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器としてのインバータ15とを直列接続したものが、交流電源11と切換スイッチ12の他の入力端子との間に設けられる。これにより、切換スイッチ12の接点を一方の入力端子に接続すると、交流電源11からの交流入力電圧が、そのまま切換スイッチ12を通して負荷に送られる。また、切換スイッチ12の接点を他方の入力端子に接続すると、インバータ15からの交流電圧が切換スイッチ12を通して負荷に送られるようになっている。
【００２６】
21は停電バックアップ用のバッテリであり、ここでは図１〜図４に示すリチウムイオン電池セル４を内蔵する蓄電池（リチウムイオン蓄電池）１が用いられる。ここでのバッテリ21は、所望の電圧および電流を取り出すために、複数のリチウムイオン電池セル４を直列および並列に接続して構成される。リチウムイオン蓄電池１は、鉛蓄電池に比べて軽量，薄型で、高電力密度を有する。その質量比は約１／８である。リチウムイオン蓄電池１の単セル当りの充電電圧は約４Ｖで、鉛蓄電池の単セルあたりの充電電圧の２倍である。したがって、リチウムイオン蓄電池１の場合は、鉛蓄電池の半分の直列接続数で同一の充電電圧を取り出せる。一方、単セル当りの容量は鉛蓄電池よりも低く、鉛蓄電池と同一の容量を得るには並列接続数を増やす必要がある。そして、同一の容量および充電電圧を得るのに、リチウムイオン蓄電池１は鉛蓄電池よりも小形，軽量に構成できる。したがって、リチウムイオン蓄電池１の機器筐体への取付けは、固定金具とビスを用いて機械的に行う必要はなく、永久磁石５の吸引力だけで十分固定できる。
【００２７】
図６は、カバーを外した状態における無停電バッテリ装置全体の斜視図である。同図において、31は外形が概ね箱状からなる筐体としての装置本体で、この装置本体31の外郭は、図示しないカバーの他に、正面側に立設される正面パネル32と、金属板材を折曲げ形成してなるシャーシ33と、背面側に立設される背面パネル34とを組み合わせて構成される。本実施例では、リチウムイオン蓄電池はシャーシ33に取付けているが、永久磁石５を吸引し得る金属材料であれば、シャーシ33以外の部分に取付けることも可能であることは言うまでもない。
【００２８】
また、正面パネル32には、装置本体31に前記交流入力電圧を投入するための電源スイッチ35と、通電時に連続点灯する電源ランプ36がそれぞれ設けられる。さらに、装置本体31の内部上面側には、制御基板37が水平に設けられると共に、背面パネル34に対向して、電源基板38が縦置きに設けられる。これらの制御基板37や電源基板38と、それに実装される各電子部品が、前述の図４におけるバッテリ21を除く各部を構成する。
【００２９】
正面パネル32，制御基板37，および電源基板38に囲まれた空間は、本来従来の蓄電池である鉛蓄電池の収容部として形成していたものであるが、本実施例におけるバッテリ21はリチウムイオン蓄電池であるので、同じ出力電圧および容量であればバッテリ21を小形にできる。したがって、鉛蓄電池を収容できる装置本体31の外形であれば、バッテリ21を装置本体31に装着した後も、比較的大きな空間40が形成される。
【００３０】
ここでの空間40は、制御基板37や電源基板38に実装した発熱部品の放熱空間としてもよい。その場合、空間40を利用して例えば熱伝導性に優れた部材からなる放熱器や冷却ファンを組み込むことができる。こうすれば、バッテリ21に対する装置本体31内部の熱影響を極力防ぐことができる。また、空間40そのものを小さくして、装置本体31の小形化を図ることもできる。いずれにせよ、バッテリ21が小形化され、自由に配置可能となることで、装置本体31内の部品配置における融通性をより広げることができる。
【００３１】
なお、図５は負荷に交流電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）を対象にしているが、負荷に直流電力を供給する無停電電源装置（ＤＣ−ＵＰＳ）においても、同様に実現できる。
【００３２】
図７は、そうしたＤＣ−ＵＰＳのブロック構成図を示している。この場合は、前記インバータ15に代わって、負荷に一乃至複数の所望の直流電圧を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ29が接続される。また、整流器14からの直流出力が蓄電池21に入り込まないように、整流器14からインバータ15に至る直流電圧ライン17と、充電器22からバッテリ21に至る直流電圧ライン23との間には、一方向導通素子であるダイオード27が接続されると共に、バッテリ21からの充電電圧が充電器22に逆流しないように、直流電圧ライン23には別のダイオード28が挿入接続される。
【００３３】
図５および図７の各構成において、バッテリ21である蓄電池１は装置本体31と一体ではなく、別体で着脱可能に設けられていてもよい。こうすれば、装置本体31内において蓄電池１を収容する空間40が不要になり、装置本体31の小形化を図ることができる。
【００３４】
また特に、蓄電池１が装置本体31と別体に設けられる構成では、装置本体31から蓄電池１を収容するスペースが不要になるため、装置本体31の小形化が可能になる。
【００３５】
そして本実施例では、蓄電池１を小形軽量なリチウムイオン電池セル４で構成すると共に、蓄電池１の容器３に永久磁石５を設けるか、さもなければ容器３自身を磁性材料で構成することにより、電子機器の外郭をなす金属ケース（金属材料）のどこにでも簡単に蓄電池１を装着できる。しかも、永久磁石５の吸引力だけで蓄電池１が装着されるため、従来の鉛蓄電池のようにバッテリユニットや補助金具をねじ止めする必要はなく、その分だけ部品コストや組立コストの低減を図ることができる。しかも、ユーザーの要求によりパッケージ化された蓄電池１を自由に着脱できることから、蓄電池１のメンテナンス交換や増設なども容易になる。
【００３６】
以上のように本実施例では、容器３内に永久磁石５をリチウムイオン電池セル４と共に封入して構成される（図２参照）。
【００３７】
このような手段により、例えば無停電電源装置等の電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と永久磁石５との吸引力により蓄電池１を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池１はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、永久磁石５の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池１の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池１としての安全性に優れている。さらに、永久磁石が容器３内に封入されていることから、蓄電池１を実装する際に不可欠な永久磁石５が、容器３から脱落するおそれもない。
【００３８】
また本実施例では、リチウムイオン電池セル４を封入する容器３の表面に、永久磁石５を固着して構成される（図３参照）。
【００３９】
この場合も、金属材料と永久磁石５との吸引力により蓄電池１を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池１はリチウムイオン電池からなるため、永久磁石５の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池１の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池１としての安全性に優れている。さらに、永久磁石５が容器３の表面に固着されていることから、露出した永久磁石５によって蓄電池１を実装する位置を直接確認できる。
【００４０】
また本実施例では、リチウムイオン電池セル４を封入する容器３の材料として磁性材料を用いている（図４参照）。
【００４１】
この場合は、容器３そのものが吸引力を有する磁性材料で形成されるため、例えば無停電電源装置等の電子機器の筐体として金属材料が使用されていれば、この金属材料と容器３との吸引力により蓄電池１を容易に所定の場所へ固定することができる。その際、蓄電池１はリチウムイオン電池からなるため、鉛蓄電池などに比べて軽量であり、容器３の吸引力のみで十分金属材料に取付け可能である。したがって、蓄電池１の取付け姿勢は天地を問わず、あらゆる姿勢での取付けが可能である。また、鉛蓄電池と異なり、液漏れも心配もなく、蓄電池１としての安全性に優れている。さらに、容器３そのものを磁性材料とすることで、リチウムイオン電池セル４を封入できる必要最小限の厚さで蓄電池１を形成することができる。
【００４２】
そして本実施例では、上記図２〜図４に示す蓄電池１を、特に金属製の筐体である装置本体31に吸着させて構成される。
【００４３】
この場合、蓄電池１そのものがリチウムイオン電池セル４を封入したもので小形軽量化されている上に、蓄電池１は永久磁石５若しくは磁性材料からなる容器３を有するので、電子機器を構成する装置本体31の任意の位置に、蓄電池１を自由にかつ簡単に着脱できる。また、永久磁石５や磁性材料からなる容器３の吸引力だけで蓄電池１が装着されるため、バッテリユニットや補助金具をわざわざ用いてねじ止めする必要はなく、その分だけ部品コストや組立コストの低減を図ることができる。
【００４４】
その他、好ましい変形例を列記すると、図２および図３に示す蓄電池１は、いずれも永久磁石５を容器３の下面側に設けているが、配設箇所は特に限定されず、容器３の上面，下面，側面，前面，後面の一乃至複数箇所に永久磁石５を配設してよい。さらに、蓄電池１の装置本体31への取付けは永久磁石５の吸引力のみで行ってもよいが、例えば振動が激しい設置環境においては、補助固定具と併用することも可能である。すなわち、電子機器の筐体などの金属材料に対する永久磁石５の固定強度を増加させるために、例えば補助固定用のねじを併用したり、或いは金属材料に形成したスリットに永久磁石５を挿入固定する構造を採用してもよい。それ以外に、金属材料を切起こすなどして形成される引掛け部に永久磁石５を嵌合させて、金属材料と永久磁石５との固定をさらに確実なものとしてもよい。要するに、金属材料に蓄電池１を簡単に実装できる構造であればよい。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、容器３に封入される板状のリチウムイオン電池セル４の個数は、特に限定されない。また、永久磁石５や磁性材料からなる容器３の磁気的な影響を避けるために、リチウムイオン電池セル４の周囲に防磁材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の一例を示すリチウムイオン蓄電池の外観図である。
【図２】本発明の別の実施形態であるリチウムイオン蓄電池の断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態であるリチウムイオン蓄電池の断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態であるリチウムイオン蓄電池の断面図である。
【図５】本発明の一実施例を示す負荷に所望の交流電圧を供給する無停電バッテリ装置（ＵＰＳ）のブロック構成図である。
【図６】同上、カバーを外した状態における無停電バッテリ装置全体の斜視図である。
【図７】本発明の別の一実施例を示す負荷に所望の直流電圧を供給する無停電バッテリ装置（ＤＣ−ＵＰＳ）のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  蓄電池
３  容器
４  リチウムイオン電池セル
５  永久磁石
21  バッテリ（蓄電池）
31  装置本体（筐体）
【図１】
2005285435.tif 000003
【図２】
2005285435.tif 000004
【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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