(57)【要約】【課題】  小型のリチウムイオン二次電池を用いて、十分な出力特性を有する小型・軽量の電動工具を提供する。【解決手段】  モータ３の回転によって先端工具を駆動する電動工具１において、１４５００サイズ（単三サイズ、Ｒ６サイズ、ＡＡサイズ）のリチウムイオン二次電池４を駆動源とした。リチウムイオン二次電池４は、電動工具１を駆動するに足りる十分な出力特性を有するように構成される。作業者が電動工具１に設けられたトリガスイッチ７を操作することによって、リチウムイオン二次電池４と、モータ３等から構成される駆動部とが接続され、出力軸１０が回転する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具であって、
前記リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成され、前記先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、
作業者が前記電動工具に設けられたスイッチを操作することによって、前記リチウムイオン二次電池から前記モータへの電力が供給されて動作することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記リチウムイオン二次電池が１４５００サイズの１セル以上で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記リチウムイオン二次電池は、１４５００サイズの複数本のセルが、直列又は／及び並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記リチウムイオン二次電池から前記モータへ供給される電圧を検出する電池電圧検出手段を設け、
検出された前記電圧が所定値以下に達した場合には、前記リチウムイオン二次電池から前記モータへの電力供給を遮断させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記リチウムイオン二次電池が複数のセルを有する場合は、前記電池電圧検出手段は各セルの電圧も検出し、前記セルのうち１セルでも電池電圧が所定値以下に達した場合には、前記リチウムイオン二次電池から前記モータへの電力供給を遮断させることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記リチウムイオン二次電池を充電するための充電装置を接続する接続端子と、前記リチウムイオン二次電池の充電時の電圧を検出する電池電圧検出手段を設け、
前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が所定値以上に達した場合には、充電を終了させることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記リチウムイオン二次電池が複数のセルを有する場合は、前記電池電圧検出手段は各セルの電圧も検出し、複数セルの中の１セルでも電池電圧が所定値以上に達した場合には、充電を終了させることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
【請求項８】
前記リチウムイオン二次電池から前記モータへ供給される電流を検出する電流検出手段を設け、
前記電流検出手段は、検出された電流値が所定の値を超えたときには、前記リチウムイオン二次電池から前記モータへの接続を遮断させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項９】
前記リチウムイオン二次電池の近傍に温度を検出する電池温度検出手段を設け、
前記電池温度検出手段において検出された電池温度が所定値以上である場合は、前記リチウムイオン二次電池から前記モータ又は前記充電装置への接続を遮断させることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項１０】
リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具であって、
前記リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成されて前記電動工具のハウジングの内部に収容され、
前記リチウムイオン二次電池は前記先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、
作業者が前記ハウジングに設けられたスイッチを操作することによって、前記リチウムイオン二次電池から前記モータへの電力が供給されることを特徴とする電動工具。
【請求項１１】
前記ハウジングには作業者が前記電動工具を把持するためのグリップ部が形成され、
前記リチウムイオン二次電池は前記グリップ部の内部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
【請求項１２】
前記ハウジングの一部に、前記リチウムイオン二次電池に充電電力を供給する充電装置を接続するための接続端子を設けたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電動工具。
【請求項１３】
リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具であって、
前記リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成され、前記電動工具のハウジングに装着可能な電池パックにて構成され、
前記電池パックは前記先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、
作業者が前記ハウジングに設けられたスイッチを操作することによって、前記電池パックから前記モータへの電力が供給されて動作することを特徴とする電動工具。
【請求項１４】
前記ハウジングには作業者が前記電動工具を把持するためのグリップ部が形成され、
前記電池パックは、その体積の半分以上又は全部が前記グリップ部の内部空間に収納されるように前記ハウジングに装着されることを特徴とする請求項１３に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池二次電池によってモータを駆動するコードレス式の電動工具に関し、特に電動工具のさらなる小型・軽量化を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
電動工具において、コードレス工具を駆動する電池として更なる高容量化、軽量化が要望されている。この要望に対して、出力密度が高いリチウムイオン電池が用いられるようになってきた。このような製品の一例として、特許文献１のように電動工具の駆動源である複数のセル及び保護回路が電池パックという形で構成され、電動工具本体と着脱可能な構成になっている製品が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電動工具の駆動源として用いられるリチウムイオン二次電池セルは、１８６５０サイズと呼ばれる形状のものが主流である。通常、１８６５０サイズのセルを電池電圧や容量に応じて直列又は並列に接続することによって用いている。かかるサイズのリチウムイオン電池セルを用いた電動工具は、従来のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と比べると、その大きさ、重量が低減されているものの、例えば、ごく軽作業の用途において子供や女性、年配の方が用いる電動工具を実現することを考えると、その大きさの小型化と重量の更なる軽減を図りたいという要望がある。また、現在市販されている電動工具と同等のモータ出力を保ちつつ、電動工具の更なる小型化、軽量化を図りたいという要望もある。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、小型・軽量な１４５００サイズのリチウムイオン電池を用いた電動工具を実現することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、１４５００サイズのリチウムイオン電池をグリップ部の内部に配置することで、重量バランスが良くてグリップ部先端に電池装着部分の出っ張りの無いコンパクトな電動工具を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、１４５００サイズのリチウムイオン電池を複数本用いた電池パックの配置方法を工夫することにより、コンパクトに電池パックを装着することができる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】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、上記目的を達成するため、リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具において、リチウムイオン二次電池は１４５００サイズ（単三サイズ、Ｒ６サイズ、ＡＡサイズ）のセルにより構成され、先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、作業者が電動工具に設けられたスイッチを操作することによって、リチウムイオン二次電池からモータへの電力が供給されて電動工具が動作する。リチウムイオン二次電池は、１４５００サイズの１セル以上で構成するのが好ましく、複数本のセルが直列に接続されるか、並列に接続されるか、又は直列に接続さえた複数本のセルが並列に接続される。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、リチウムイオン二次電池からモータへ供給される電圧を検出する電池電圧検出手段を設け、検出された電圧が所定値以下に達した場合には、リチウムイオン二次電池からモータへの電力供給を遮断させる。尚、リチウムイオン二次電池が複数のセルを有する場合は、電池電圧検出手段は各セルの電圧も検出し、セルのうち１セルでも電池電圧が所定値以下に達した場合には、リチウムイオン二次電池からモータへの電力供給を遮断させるように構成すると好ましい。
【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、リチウムイオン二次電池を充電するための充電装置を接続する接続端子と、リチウムイオン二次電池の充電時の電圧を検出する電池電圧検出手段を設け、リチウムイオン二次電池の電池電圧が所定値以上に達した場合には、充電を終了させる。尚、リチウムイオン二次電池が複数のセルを有する場合は、電池電圧検出手段は各セルの電圧も検出し、複数セルの中の１セルでも電池電圧が所定値以上に達した場合には、充電を終了させるように構成すると好ましい。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、リチウムイオン二次電池からモータへ供給される電流を検出する電流検出手段を設け、電流検出手段は、検出された電流値が所定の値を超えたときには、リチウムイオン二次電池からモータへの接続を遮断させる。また、リチウムイオン二次電池の近傍に温度を検出する電池温度検出手段を設け、電池温度検出手段において検出された電池温度が所定値以上である場合は、リチウムイオン二次電池からモータ又は充電装置への接続を遮断させる。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具であって、リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成されて電動工具のハウジングの内部に収容され、リチウムイオン二次電池は先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、作業者がハウジングに設けられたスイッチを操作することによって、リチウムイオン二次電池からモータへの電力が供給されて電動工具が動作するように構成した。ハウジングには作業者が電動工具を把持するためのグリップ部が形成され、リチウムイオン二次電池はグリップ部の内部に配置される。ハウジングの一部には、リチウムイオン二次電池に充電電力を供給する充電装置を接続するための接続端子が設けられる。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、リチウムイオン二次電池を電源としてモータを回転させて先端工具を駆動する電動工具であって、リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成され、電動工具のハウジングに装着可能な電池パックにて構成され、電池パックは先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能であり、作業者がハウジングに設けられたスイッチを操作することによって、電池パックからモータへの電力が供給されて電動工具が動作するように構成した。ハウジングには作業者が電動工具を把持するためのグリップ部が形成され、電池パックは、その体積の半分以上又は全部がグリップ部の内部空間に収納されるようにハウジングに装着される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、リチウムイオン二次電池は１４５００サイズのセルにより構成され、先端工具を駆動するために十分なモータ出力で駆動可能なので、小型・軽量なリチウムイオン電池を用いた小型・軽量な電動工具をユーザーに提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、リチウムイオン二次電池が１４５００サイズの１セル以上で構成されるので、小型サイズのセルを用いつつも必要な電圧を得ることができ、必要十分や出力を有する電動工具を実現できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、リチウムイオン二次電池は、１４５００サイズの複数本のセルが、直列又は／及び並列に接続されるので、要求される仕様に合わせて任意の電圧、任意の容量の電源を実現できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、電池電圧検出手段を設けて、電圧が所定値以下に達した場合には、リチウムイオン二次電池からモータへの電力供給を遮断させるので、電池の過放電を防止することができ電池寿命の低下を防ぐことができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、リチウムイオン二次電池の各セルの電圧を検出し、１セルでも電池電圧が所定値以下に達した場合にはモータへの電力供給を遮断させるので、特定セルの過放電を防止することができ電池寿命の低下を防ぐことができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、リチウムイオン二次電池の充電時の電圧を検出する電池電圧検出手段を設け、電池電圧が所定値以上に達した場合には充電を終了させるので、過充電を防止することができ電池寿命の低下を防ぐことができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば電池電圧検出手段はセル毎の電圧を検出し、複数セルの中の１セルでも電池電圧が所定値以上に達した場合には、充電を終了させるので、特定セルだけが劣化することがなく電池寿命の低下を防ぐことができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、電流検出手段は検出された電流値が所定の値を超えたときには、リチウムイオン二次電池からモータへの接続を遮断させるので、過大電流による電池の寿命低下やモータの損傷を防止することができる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、リチウムイオン二次電池の温度が所定値以上である場合は、リチウムイオン二次電池からモータ又は充電装置への接続を遮断させるので、電池の過温による損傷や寿命低下を効果的に防止することができる。
【００２４】
請求項１０の発明によれば、リチウムイオン二次電池を電源とする電動工具において、１４５００サイズの電池をハウジングの内部に収容するので、電池収容部分がハウジングの外部に突出することなく、すっきりとした外観を有して小型で使いやすい電動工具を実現できる。
【００２５】
請求項１１の発明によれば、リチウムイオン二次電池はグリップ部の内部に配置されるので、比較的重量のある電池を把持部分に集中させることにより重量バランスの良い電動工具を実現できる。
【００２６】
請求項１２の発明によれば、ハウジングの一部に充電装置を接続するための接続端子を設けたので、容易に電池を充電することができる。
【００２７】
請求項１３の発明によれば、電動工具を１４５００サイズのセルによりなる電池パックにて構成されるので、非常にコンパクトな電池パックを有する小型軽量の電動工具を実現することができる。
【００２８】
請求項１４の発明によれば、電池パックは、その体積の半分以上又は全部がグリップ部の内部空間に収納されるように装着されるので、ハウジングから突出する部分が少なく、コンパクトで使いやすい電動工具を実現できる。
【００２９】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電動工具に用いられるリチウムイオン電池の寸法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す電動工具（インパクトドライバ）の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す電動工具（ジグソー）の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す電動工具（ジグソー）の構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す電動工具（ディスクグラインダ）の構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第１〜第４の実施例を示す電動工具の回路ブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す電動工具（インパクトドライバ）の構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第６の実施例を示す電動工具（ジグソー）の構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第５及び第６の実施例を示す電動工具の回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本明細書においては、前後、上下の方向は各図に示す方向であるとして説明する。
【００３２】
図１は、電動工具に用いられるリチウムイオン電池の寸法を示す図であり、（１）は従来良く用いられていたサイズで、（２）は本発明において用いられるサイズである。リチウムイオン二次電池（以下、「リチウムイオン電池」と称する）は、現在市販されている二次電池のひとつであり、電解質中の含まれるリチウムイオンが電気伝導を担い、一般的なニッケル水素電池に比べて密度あたりの容量が大きいという特徴がある。図１（１）において、従来から広く用いられるリチウムイオン電池は、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒形で、これは１８６５０サイズと呼ばれる。尚、数字の最初の２桁“１８”は直径を示し、下３桁“６５０”は長さを示す（０．１ｍｍ単位で表示）。図１（２）は、本発明に係る電動工具で用いられるリチウムイオン電池のサイズであり、円筒形であって直径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍである。このサイズは、乾電池（１次電池）の“単三サイズ”、“Ｒ６サイズ”、又は、“ＡＡサイズ”と呼ばれるものとほぼ同じ大きさである。
【実施例１】
【００３３】
図２は本発明の第１の実施例を示す電動工具（インパクトドライバ１）の構成を示す縦断面図である。インパクトドライバ１のハウジング２は円筒形の胴体部２ａとグリップ部２ｂにより構成される。胴体部２ａには、モータ３と、ギア部８と、打撃部９が同軸上に収容され、先端の出力軸１０に図示しない先端工具が装着される。グリップ部２ｂは、胴体部２ａの下側中央付近から斜め下方に延在するように設けられ、作業者が右手（又は左手）で把持することによりインパクトドライバ１を保持する。グリップ部２ｂの上方であって、胴体部２ａとの付け根付近には、前方側に突出するトリガスイッチ７が設けられる。
【００３４】
本実施例のインパクトドライバ１では、グリップ部２ｂの内部に１４５００サイズのリチウムイオン電池４が３本と、リチウムイオン電池４の充電及び放電を監視して保護するための保護回路基板５と、保護回路基板５と外部充電装置（図示せず）を接続するためのソケット６が収容される。グリップ部２ｂの下方には、図示しない外部充電装置から延びる図示しないコネクタをソケット６に装着するための貫通穴２ｃが設けられる。尚、図示していないが、接続コネクタをソケット６に装着しないときに貫通穴２ｃを塞ぐためのゴム製のキャップ等を設けても良い。本実施例ではグリップ部２ｂのリチウムイオン電池４を収容する部分の直径（外径）Ｂは、約３４ｍｍである。グリップ部２ｂの直径Ｂは、例えば３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とするのが好ましい。グリップ部２ｂは、矢印Ａで示す範囲において作業者が片手で把持するが、リチウムイオン電池４が占める軸方向の長さはＡ１であり、長さＡ１は長さＡの範囲内に完全に収まるように配置される。従って、グリップ部２ｂの下端部Ｃ付近にはグリップ部２ｂの直径Ｂよりも太い部分が存在せずに、すっきりとした外観のインパクトドライバ１が実現できる。
【００３５】
ソケット６は例えば５つの端子を有し、この端子のそれぞれはリード線１２によって保護回路基板５に接続される。本実施例のリチウムイオン電池４は、１４５００サイズという小型サイズでありながら、電動工具を十分に駆動することにできる出力特性を有する。例えば、本実施例ではリチウムイオン電池４によって十分なモータ出力を得ることができる。以上のように、本実施例によればモータを必要十分な出力にて駆動することができる小型・軽量なリチウムイオン電池４を用いて電動工具を実現できるので、操作性が良く、小型・軽量の電動工具を実現できる。
【実施例２】
【００３６】
図３は、本発明の第２の実施例を示す電動工具（ジグソー２１）の構成を示す縦断面図である。ジグソー２１は、ハウジング２２の内部に駆動源であるモータ２３と、モータ２３の回転運動を、往復運動機構部２９の往復運動に変換する回転運動機構部２８を含んで構成される。往復運動機構部２９の下端には、図示しないブレード等の先端工具が装着される。ハウジング２２は図３のように側面視で略円環状の形状であり、ハウジング２２の上側部分は作業者が右手又は左手で把持するためのグリップ部２２ｂとなり、ハウジング２２の下側部分は、モータ２３を収容するためのモータ収容部２２ａとなる。ハウジング２２のモータ収容部２２ａとグリップ部２２ｂは、前方側で連結される形となり、その部分に回転運動機構部２８が収容される。ハウジング２２の前方下方に切断作業時の案内部材となるベース３０が取り付けられる。
【００３７】
グリップ部２２ｂの前方下側には、作業者が工具の動作を操作するトリガスイッチ２７が設けられる。本実施例では、グリップ部２２ｂは長さＣの部分となるが、このグリップ部２２ｂの内側と一部がオーバーラップするように、１４５００サイズの６本のリチウムイオン電池２４が設けられる。リチウムイオン電池２４は３本ずつ直列接続されたものを並列接続して一つの電池組とされ、小さな電池を用いて電動工具を駆動するために必要十分な出力を得ることができる。
【００３８】
リチウムイオン電池２４が占める前後方向の長さはＣ１となる。本実施例では、リチウムイオン電池２４の長さＣ１の大部分（半分以上）が、グリップ部２２ｂの長さＣとオーバーラップするように配置される。また、リチウムイオン電池２４の電池組の前方側であって、トリガスイッチユニット２７ａとの間には、リチウムイオン電池２４の充電及び放電を監視して保護するための保護回路基板２５が配置される。保護回路基板２５の近傍には外部充電装置（図示せず）を接続するためのソケット２６が設けられる。
【００３９】
本実施例のようにジグソーを構成することにより、グリップ部２２ｂの内部に効果的に電池を収容することができ、電池がハウジング２２から外部に突出しないので、すっきりとした外見を有し、コンパクトで軽量なジグソー２１を実現することができる。
【実施例３】
【００４０】
図４は、本発明の第３の実施例を示す電動工具（ジグソー４１）の構成を示す縦断面図である。第３の実施例では、基本的な構成は図３で示した構成と同じであるが、使用する電池の本数を少なくして合計３本としたと共に、複数のリチウムイオン電池が離れた位置に設置される。即ち、１本のリチウムイオン電池４４ａをグリップ部４２ｂの内側に、２本のリチウムイオン電池４４ｂをモータ４３の後方側に収容した。リチウムイオン電池４４ａの前後方向の長さはＥ１であり、グリップ部４２ｂの長さＥの範囲内に収まるように配置される。また、２本のリチウムイオン電池４４ｂは、ハウジング４２のモータ収容部４２ａの後端付近に配置され、そのリチウムイオン電池４４ｂの占める長手方向の長さはＥ２である。リチウムイオン電池４４ａとリチウムイオン電池４４ｂの間であってハウジング４２の後端付近には、保護回路基板４５と図示しない外部充電装置から延びる図示しないコネクタを装着するためのソケット４６が配置される。
【００４１】
本実施例では複数の電池のすべてを側面視で略円環状又はドーナッツ状のハウジング４２の内部に収まるように配置し、その一部たるリチウムイオン電池４４ａがグリップ部４２ｂに収まるように配置した。さらにリチウムイオン電池４４ａと４４ｂを上側と下側に分散配置し、それらの間に保護回路基板４５を配置した。この際、上下方向で上側の電池（リチウムイオン電池４４ａ）を下側の電池（リチウムイオン電池４４ｂ）よりも軽くした（本数を少なくした）。この結果、比較的重い電池をグリップ部４２ｂ部分とモータ４３に近い部分に分散して配置することができ、軽量化を図りつつ、低重心で使い勝手に良いジグソーを実現することができる。また、要求される電動工具の形状に合わせて、ハウジング４２の内部においてリチウムイオン電池４４の配置を任意に行うことができる。
【実施例４】
【００４２】
次に図５を用いて本発明の第４の実施例を説明する。図５は電動工具として、ディスクグラインダ６１の構成を示す縦断面図である。ディスクグラインダ６１は、円筒状のハウジング６２の内部に６本のリチウムイオン電池６４と、回転工具６８を回転させるためのモータ６３と、モータ６３のオンオフするスイッチユニット６７ａが収容される。ハウジング６２の前端には、回転軸方向を９０度変換するギア部６９が設けられ、スピンドル７０の下側先端には砥石等の回転工具６８が装着される。作業者がスイッチレバー６７を揺動させてオンにするとモータ６３が回転し、それにより回転工具６８が所定の回転速度で回転する。
【００４３】
ハウジング６２に収納されるリチウムイオン電池６４は、６本の１４５００サイズの電池であって、ハウジング６２のほぼ中央付近であって、モータ６３とスイッチユニット６７ａの間に配置される。本形式のディスクグラインダ６１では、ハウジングのほぼ全体がグリップ部であって、その長さはＦ程度となる。軸方向（長手方向、前後方向）にみて、そのグリップ部に完全に含まれる長さＦ１の部分にリチウムイオン電池６４が配置される。電池の後方側下方であってスイッチユニット６７ａの下側には、保護回路基板６５と図示しない外部充電装置から延びる図示しないコネクタを装着するためのソケット６６が配置される。ソケット６６は図では２つの端子しか描かれていないが、実際には５つ程度の端子を設けられる。ソケット６６の付近のハウジング６２には、外部充電装置から延びる図示しないコネクタをソケットに装着するために、貫通穴６２ｃが設けられる。図では、貫通穴６２ｃには蓋等が設けられないが、ゴム製のキャップ等を設けても良い。
【００４４】
以上のように配置したディスクグラインダ６１とすることにより、全長が短くてコンパクトで、グリップ部分が細くて小型で軽量な扱い易い電動工具を提供することで可能となる。
【００４５】
次に、図６を用いて第１〜第４の実施例を示す電動工具の回路ブロック図を説明する。図６には、リチウムイオン電池４を充電するための充電装置８２も示す。充電装置８２は、電動工具７１（インパクトドライバ１、ジグソー２１、４１等）の本体側と着脱可能な構成になっており、充電が必要な場合は、電動工具７１と接続して充電を行い、電動工具７１を用いて作業を行う場合や、充電が必要でない場合は充電装置８２の図示しないコネクタを電動工具７１から取り外すことができる。
【００４６】
電動工具７１内には、リチウムイオン電池や保護回路等が内蔵される。モータ６３は電動工具７１の本体内部に内蔵される駆動部である。スイッチユニット６７ａは作業者が操作することにより、モータ６３を回転させる。第４の実施例ではスイッチユニット６７ａはオン又はオフの揺動スイッチにより構成されるが、第１〜第３の実施例においては、スイッチユニット６７ａに相当するトリガスイッチ７、２７、４７が可変抵抗器で構成される。可変抵抗器であるトリガスイッチ７、２７、４７を用いると、その引き量に応じてモータ６３の回転速度が変わることになる。ＦＥＴ７４はスイッチユニット６７ａと電池組６４の負極の間に配置され、通常時はオン状態であり、作業者がスイッチユニット６７ａをオンにした場合には、電池組６４がモータ６３と接続される。一方、電池組６４が過放電、過電流、高温状態である場合はＦＥＴ７４がオフにされ、電池組６４とモータ６３との接続が遮断される。
【００４７】
電池組６４は、２つのリチウムイオン電池６４ａ、６４ｂから構成される。本実施例において電池組６４は、リチウムイオン電池６４ａ、６４ｂの２つのセルが直列の接続されている構成となっているが、このような形態に限るものではなく、例えば１セル、又は３セル以上のリチウムイオン電池が直列に接続されていてもよい。さらに、直列接続に加えて並列にセルが接続されていてもよい（例えば、２セルの並列接続の組が１ブロック以上直列に接続されている等。）。電池組６４の状態は保護ＩＣ７６によって監視される。保護ＩＣ７６は、電池組６４からモータ６３へ供給される電圧を検出する電池電圧検出手段として、電池組６４の充電時の電圧を検出する電池電圧検出手段として、電池組６４から前記モータ６３へ供給される電流を検出する電流検出手段としての複数の機能を果たす集積回路である。
【００４８】
モータ６３から電池組６４に至る配線中には、シャント抵抗７７が直列に接続され、シャント抵抗７７の両端の電圧は保護ＩＣ７６に入力されることにより、保護ＩＣ７６はモータ６３に流れる電流を測定することができる。保護ＩＣ７６は、通常状態においては出力端子７６ａから電池電圧に相当する電圧を出力し、過放電又は過電流状態にある場合には、信号が出力されなくなるようにする。この信号に対応してＦＥＴ制御回路８１はＦＥＴ７４へのゲート信号を出力して制御を行うことができる。保護ＩＣ７６は、シャント抵抗７７に電流が流れることにより電圧降下（電流と比例した電圧降下）を検出し、電圧降下が所定値以上（流れる電流が所定値以上）に達した場合は、出力端子７６ａから過電流状態にあることを示す信号（以下、「過電流信号」と称す）をＦＥＴ制御回路８１に出力する。保護ＩＣ７６は、さらに電池組６４のセル毎の電池電圧を検出し、複数のセル（６４ａ、６４ｂ）中の１つでも所定電圧以下に達した場合は、出力端子７６ａから電池電圧に相当する電圧がＦＥＴ制御回路８１に出力されないようにする。
【００４９】
充電装置８２を用いて電池組６４を充電しているときには、保護ＩＣ７６は充電状態を監視する機能を果たし、電池組６４のセル毎の電池電圧を検出し、複数セルのうち１セルでも所定電圧以上に達した場合は、出力端子７６ｂから信号（以下、「過充電信号」と称する）を充電装置８２に出力する。この信号を受けた充電装置８２は充電を停止させる。サーマルプロテクタ７８は温度が所定値以上に達した場合はオフになり、所定値以下である場合はオンになるスイッチである。サーマルプロテクタ７８は電池組６４の近傍に設置され、放電時又は充電時の電池の温度によってオン又はオフの動作をする。電動工具７１の動作時（電池の放電時）に電池温度が高温になったときは、出力端子７６ｂからＦＥＴ制御回路８１に電池電圧相当の電圧が入力されなくなるため、ＦＥＴ７４がオフとなる。充電の際に電池組６４の温度が上昇して許容値を超えた場合には、サーマルプロテクタ７８が作動して、電池組６４と充電装置８２との接続を遮断する。一方、電池組６４の温度が許容値まで上昇していない状態であっても、サーミスタ７９を用いてその温度情報が充電装置８２にフィードバックされる。サーミスタ７９は温度によりその抵抗値が変化するもので、電池組６４の近傍に設置される。サーミスタ７９の一方の端子は、端子６６ｃ、８４ｃを介して充電装置８２に接続される。判別抵抗８０は、電池組６４の電圧（例えば２セル接続であるか、３セル接続であるか等）を判別するために設けられ、その出力は端子６６ｄ、８４ｄを介して充電装置８２に伝達される。
【００５０】
ＦＥＴ制御回路８１は、ＦＥＴ７４のオンオフを制御するためのもので、保護ＩＣ７６の出力端子７６ａから出力される過放電信号が入力され、過放電信号がハイ（過放電状態を示す）の時にＦＥＴ７４をオフさせるように、ＦＥＴ７４のゲート信号をローにする。また、ＦＥＴ制御回路８１にはサーマルプロテクタ７８からの信号（電池電圧に相当）が入力され、電動工具７１の稼働時に電池組６４が高温になってサーマルプロテクタ７８が作動すると、ＦＥＴ制御回路８１はＦＥＴ７４のゲート信号をローにすることによりＦＥＴ７４を遮断する。
【００５１】
充電装置８２は、商用交流電源を用いて電動工具７１側に電池の充電用の電力を供給する機器である。電動工具７１と充電装置８２には、それぞれ端子６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、及び８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅが設けられ、これらの端子間が図示しないケーブルによって接続される。端子６６ａはサーマルプロテクタ７８を介して電池組６４のプラス端子と接続される。この端子は充電装置８２の８４ａと接続される。端子６６ｂは保護ＩＣ７６の“過充電信号”が出力される出力端子７６ｂと接続される。充電装置８２は、端子８４ｂ、６６ｂを介して保護ＩＣ７６からの信号を検出し、過充電であると判別した場合は、電動工具７１への充電用の電力供給を停止させる。端子６６ｃは、サーミスタ７９と接続される。充電装置８２は、端子８４ｃ、６６ｃを介してサーミスタ７９の値（すなわち電池の現在温度）を検出し、検出値（電池温度）に基づいて充電電圧や充電電流の調整を行う（例えば、温度が所定値以上に達している場合は、充電を停止する等の制御）。端子６６ｄは、判別抵抗８０と接続される。充電装置８２は、端子８４、６６ｄを介して検出される電圧値から電池組６４の種類（リチウムイオン電池の直列接続の本数）を判別し、判別した電池の種類に基づき充電の制御を行う（例えば、２セルの電池組であると判別した場合と、３セルの電池組であると判別した場合とで、充電の際の定電圧設定を変更する）。端子６６ｅは電池組６４のマイナス端子と接続される。この端子は充電装置８２の８４ｅと接続される。前記したプラス端子６６ａ、８４ａ及びマイナス端子６６ｅ、８４ｅを介して充電装置８２は電池組６４に充電電力を供給する。
【００５２】
以上のように、本実施例においては、リチウムイオン電池６４ａ、６４ｂ及び電池を保護するための保護回路がインパクトドライバ１の内部に内蔵されるので、安定して動作して信頼性の高い電動工具を実現できる。
【実施例５】
【００５３】
次に図７を用いて本発明の第５の実施例を説明する。第１〜第４で説明した電動工具（１、２１、４１、６１）には、ハウジング（２、２２，４２、６２）の内部に、駆動部であるモータ、作業者が工具の動作を操作するためのトリガスイッチ、動力伝達機構が内蔵された。そして、リチウムイオン電池（４、２４、４４、６４）は、ハウジング（２、２２、４２、６２）の内部に収容され、リチウムイオン電池を交換するには、メーカーのサービスセンタにて、ハウジングを分解して行う交換作業が必要なように構成された。第５の実施例においては、リチウムイオン電池をパック形式として、ハウジングに簡単に着脱できるようにしたことに特徴がある。
【００５４】
図７は、本発明の第５の実施例を示す電動工具（インパクトドライバ１０１）の構成を示す縦断面図である。インパクトドライバ１０１には、ハウジング１０２（１０２ａ、１０２ｂ）の内部に、駆動部であるモータ１０３、作業者が工具の動作を操作するためのトリガスイッチ１０７、ギア部１０８、打撃部１０９が内蔵され、打撃部１０９の先端には図示しない先端工具を装着するための出力軸１１０が設けられる。そして図７のように側面視で略Ｌ字状の形状をした電池パック１１１の筐体の一部がグリップ部１０２ｂの内部空間に入りこむようにして装着される。電池パック１１１には、グリップ部１０２ｂの内部空間に大部分が入り込む４本のリチウムイオン電池１１４ａと、グリップ部１０２ｂの下側（グリップ部１０２ｂの外部空間）に配置される２本のリチウムイオン電池１１４ｂが収容される。
【００５５】
リチウムイオン電池１１４ａ、１１４ｂの各セルは１４５００サイズであり、電池パック１１１にはリチウムイオン電池１１４ａ、１１４ｂの充電及び放電を監視して保護するための保護回路が保護回路基板１１５上に搭載される。また、電池パック１１１の筐体の一部であって、インパクトドライバ１０１のグリップ部１０２ｂの内部空間に位置する複数の端子１０６と対向する位置に、電力をインパクトドライバ１０１側に供給するための複数の接点１１６が設けられる。
【００５６】
インパクトドライバ１０１の本体と電池パック１１１とは着脱できる構造とされ、電池パック１１１の一部は、インパクトドライバ１０１のグリップ部１０２ｂの内部空間に入り込むような構造となる。電池パック１１１をハウジング１０２のグリップ部１０２ｂに着脱するためのラッチ機構等の構成は、公知の電動工具で用いられる機構を用いればよいのでここでの詳細な説明は省略する。本実施例では、インパクトドライバ１０１のグリップ部１０２ｂの長さ（作業者によって把持される部分の範囲）がＧであるのに対して、円筒形のリチウムイオン電池１１４ａの占める軸方向長さがＧ１であり、その大部分がグリップ部１０２ｂの長さＧに含まれるように配置される。また、円筒形のリチウムイオン電池１１４ｂの占める軸方向長さがＧ２であり、リチウムイオン電池１１４ｂはグリップ部１０２ｂからは完全に外部側に配置される。本実施例では、１４５００タイプの電池の体積比で半分以上又は全部をグリップ部１０２ｂ内に収容し、体積比の半分以下をグリップ部１０２ｂの外部に配置するようにした。このように構成することにより、グリップ部１０２ｂから下方に突出する電池パック１１１の突出量（突出体積）を少なくすることができ、ハウジング１０２のグリップ部１０２ｂ下部の形状がすっきりとしていて使い勝手が良くコンパクトな電動工具を実現することができる。
【実施例６】
【００５７】
図８は、本発明の第６の実施例を示す電動工具（ジグソー１２１）の構成を示す縦断面図である。本実施例では図３で示したジグソー２１と違って、電池をハウジング１２２に内蔵するのではなく、図７で示した電池パック１１１と同じものを用いて実現した。電池パック１１１には１４５００サイズのリチウムイオン電池１１４ａ、１１４ｂ及び保護回路基板１１５が搭載される。この搭載箇所はハウジング１２２のグリップ部１２２ｂの端部付近であり、電池パック１１１はハウジング１２２から着脱可能である。ジグソー１２１のハウジング１２２の内部のモータ収容部１２２ａには駆動部であるモータ１２３が配置され、グリップ部１２２ｂには作業者が工具の動作を操作するトリガスイッチ１２７が設けられ、モータ収容部１２２ａとグリップ部１２２ｂを連結するハウジング１２２の前方側には回転運動機構部１２８、往復運動機構部１２９が内蔵される。ハウジングの下部には、ベース１３０が設けられる。
【００５８】
本実施例では電池パック１１１の一部は、ジグソー１２１のグリップ部１２２ｂの内部空間に入り込むような配置とした。ハウジング１２２のグリップ部１２２ｂの長さ（作業者によって把持される部分の範囲）がＨであるのに対して、円筒形のリチウムイオン電池１１４ａの占める軸方向長さがＧ１であり、その大部分がグリップ部１２２ｂの長さＨに含まれるように配置される。また、円筒形のリチウムイオン電池１１４ｂの占める軸方向長さがＧ２であり、リチウムイオン電池１１４ｂはグリップ部１２２ｂからは完全に外部側に配置される。本実施例では、１４５００タイプの電池の体積比で半分以上又は全部をグリップ部１２２ｂ内に収容し、電池の体積比で半分以下をグリップ部１２２ｂの外部に配置するようにした。このように構成することにより、グリップ部１２２ｂから後方に突出する電池パック１１１の突出量（突出体積）を少なくすることができ、ハウジング１２２のグリップ部１２２ｂの後端付近の形状がすっきりとしていて使い勝手が良くコンパクトな電動工具を実現することができる。
【００５９】
次に図９を用いて第５〜第６の実施例を示す電動工具の回路ブロック図を説明する。図９には、電動工具１３１（インパクトドライバ１０１、ジグソー１２１等）とは別に用意され、電池パック１１１に充電を行うための充電装置１６２も示している。図９では、充電装置１６２と電池パック１１１と電動工具１３１の３つが同時に接続されたように記載されているが、実際には、充電装置１６２と電池パック１１１の接続、あるいは、電池パック１１１と電動工具１３１の接続、のいずれの接続形態となり、３つを同時に接続することはできない。
【００６０】
充電装置１６２は、電動工具１３１から取り外した電池パック１１１と着脱可能な構成とする。充電が必要な場合は、電動工具１３１から電池パック１１１を取り外して、充電装置１６２に装着することにより充電を行う。電動工具１３１を使用する場合、及び充電が必要でない場合は充電装置１６２から電池パック１１１を取り外す。電池パック１１１の内部に含まれる保護回路の基本的な構成は図６で示したものと同じであり、保護ＩＣ１４６、ＦＥＴ制御回路１５１、サーマルプロテクタ１４８、サーミスタ１４９、判別抵抗１５０を含んで構成される。電池パック１１１には、電池組１１４が収容される。図では、リチウムイオン電池１１４ａ、１１４ｂが２セルしかないように図示しているが、実際には２〜８セル程度の直列接続、あるいは、並列接続の任意の組み合わせであって良い。
【００６１】
本実施例では、保護ＩＣ１４６やＦＥＴ制御回路１５１等により構成される電池の保護回路を電池パック１１１の内部に収容した。この結果、電動工具１３１側には電池パック１１１側からオン又はオフの制御ができるＦＥＴ１３４を設けるだけで済むので、電動工具１３１側の構成をシンプルにすることができる。
【００６２】
電池パック１１１は電動工具１３１のハウジングに装着されることによって、電池パック１１１と電動工具１３１は接点１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、及び端子１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃを介して着脱できる。接点１１６ａ及び端子１２６ａはモータ１３３のプラス端子及び電池組１１４のプラス端子に接続される。接点１１６ｂ及び端子１２６ｂはＦＥＴ１３４及びＦＥＴ制御回路１５１に接続され、この端子の信号に応じてＦＥＴ１３４の制御が行われる。接点１１６ｃ及び端子１２６ｃはＦＥＴ１３４のソース及び電池組１１４のマイナス端子に接続される。前記したプラス接点１１６ａ、プラス端子１２６ａ及びマイナス接点１１６ｃ、マイナス端子１２６ｃを介して電池組１１４からモータ１３３に電力が供給される。
【００６３】
充電装置１６２は、商用交流電源を用いて電池パック１１１側に電池の充電用の電力を供給する機器である。電池パック１１１と充電装置１６２には、それぞれ端子１１７ａ〜１１７ｅ及び１６２ａ〜１６２ｅが設けられ、これらの端子間は、電池パック１１１を充電装置１６２に装着することにより接触して導通状態となる。端子１６２ａはサーマルプロテクタ１４８を介して電池組１１４のプラス端子と接続される。端子１６２ｂは保護ＩＣ１４６の“過充電信号”が出力される出力端子１４６ｂと接続される。充電装置１６２は、端子１６２ｂから保護ＩＣ１４６からの信号を検出し、過充電であると判別した場合は、電池パック１１１への充電用の電力供給を停止させる。端子１６２ｃは、サーミスタ１４９と接続され、充電装置１６２はサーミスタ１４９の値（すなわち電池の現在温度）を検出し、検出値（電池温度）に基づいて充電電圧や充電電流の調整を行う。端子１６２ｄは、判別抵抗１５０と接続され、充電装置１６２は検出される電圧値から電池組１１４の種類（リチウムイオン電池の直列接続の本数）を判別し、判別した電池の種類に基づき充電の制御を行う。端子１６２ｅは電池組１１４のマイナス端子と接続される。
【００６４】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣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、本実施例では電動工具の例として、インパクトドライバ、ジグソー、ディスクグラインダの例で説明したが、これだけに限られずにその他のコードレス式の電動工具であれっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１  インパクトドライバ                ２  ハウジング
２ａ  胴体部                          ２ｂ  グリップ部
２ｃ  貫通穴                          ３  モータ
４  リチウムイオン電池                ５  保護回路基板
６  ソケット                          ７  トリガスイッチ
８  ギア部                            ９  打撃部
１０  出力軸                        １２  リード線
２１  ジグソー                      ２２  ハウジング
２２ａ  モータ収容部                ２２ｂ  グリップ部
２３  モータ                        ２４  リチウムイオン電池
２５  保護回路基板                  ２７  トリガスイッチ
２７ａ  トリガスイッチユニット      ２８  回転運動機構部
２９  往復運動機構部                ３０  ベース
４１  ジグソー                      ４２  ハウジング
４２ａ  モータ収容部                ４２ｂ  グリップ部
４３  モータ
４４、４４ａ、４４ｂ  リチウムイオン電池
４５  保護回路基板                  ４６  ソケット
４７  トリガスイッチ                ４８  回転運動機構部
４９  往復運動機構部                ５０  ベース
６１  ディスクグラインダ            ６２  ハウジング
６２ｃ  貫通穴                      ６３  モータ
６４  電池組                        ６４ａ、６４ｂ  リチウムイオン電池
６５  保護回路基板                  ６６  ソケット
６６ａ  プラス端子                  ６６ｂ〜６６ｄ  端子
６６ｅ  マイナス端子                ６７  スイッチレバー
６７ａ  スイッチユニット            ６８  回転工具
６９  ギア部                        ７０  スピンドル
７１  電動工具                      ７４  ＦＥＴ
７６  保護ＩＣ                      ７６ａ、７６ｂ  出力端子
７７  シャント抵抗                  ７８  サーマルプロテクタ
７９  サーミスタ                    ８０  判別抵抗
８１  ＦＥＴ制御回路                ８２  充電装置
８４ａ〜８４ｄ  端子                １０１  インパクトドライバ
１０２  ハウジング                  １０２ａ  胴体部
１０２ｂ  グリップ部                １０３  モータ
１０６  端子                        １０７  トリガスイッチ
１０８  ギア部                      １０９  打撃部
１１０  出力軸                      １１１  電池パック
１１４  電池組
１１４ａ、１１４ｂ  リチウムイオン電池
１１５  保護回路基板                １１６  接点
１１６ａ  プラス接点                １１６ｂ〜１１６ｄ  接点
１１６ｅ  マイナス接点              １２１  ジグソー
１２２  ハウジング                  １２２ａ  モータ収容部
１２２ｂ  グリップ部                １２６  端子
１２６ａ  プラス端子                １２６ｂ  端子
１２６ｃ  マイナス端子              １２７  トリガスイッチ
１２８  回転運動機構部              １２９  往復運動機構部
１３０  ベース                      １３１  電動工具
１３３  モータ                      １３４  ＦＥＴ
１３７  トリガスイッチ              １４６  保護ＩＣ
１４８  サーマルプロテクタ          １４９  サーミスタ
１５０  判別抵抗                    １５１  ＦＥＴ制御回路
１６２  充電装置                    １６２ａ〜１６２ｅ  端子
【図１】
2013094877.tif 000003
【図２】
2013094877.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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【図８】
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【図９】
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