(57)【要約】      （修正有）【課題】効率よく放熱を行う背負式電源を提供する。【解決手段】二次電池セル１０と、前記二次電池セル１０を収納するケース１２と、前記ケース１２の背負壁３１に取り付けられた背負部１３とを有し、前記ケースの背負壁３１または背負部１３は、前記背負壁３１以外の前記ケース１２の外壁よりも熱伝導を低下させた背負式電源１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池セルと、
前記二次電池セルを収納するケースと、
前記ケースの背当壁に取り付けられた背負部とを有し、
前記ケースの背当壁または背負部は、前記背当壁以外の前記ケース外壁よりも熱伝導が低いことを特徴とする背負式電源。
【請求項２】
前記背当壁または背負部は、熱伝達量を小さくするための熱伝達調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の背負式電源。
【請求項３】
前記熱伝達調整手段は、前記背当壁または背負部の内部に設けられた断熱構造体であることを特徴とする請求項２に記載の背負式電源。
【請求項４】
前記熱伝達調整手段は、前記背当壁または背負部の外側に接して設けられている断熱構造体であることを特徴とする請求項２または３に記載の背負式電源。
【請求項５】
前記ケースは、前記背当壁以外の少なくとも一部分のケース厚さが、前記背当壁の厚さより薄いことを特徴とする請求項１乃至４に記載の背負式電源。
【請求項６】
前記ケースは、上部の厚さが前記背当壁の厚さより薄いことを特徴とする請求項１乃至５に記載の背負式電源。
【請求項７】
前記ケースは、前記背当壁以外の少なくとも一部分の材料が、前記背当壁を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至６に記載の背負式電源。
【請求項８】
前記ケースは、ケース上部の一部分を構成する材料が前記背当壁を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至７に記載の背負式電源。
【請求項９】
前記ケースは、前記背当壁以外の前記ケース外壁に換気部を有することを特徴とする請求項１乃至８に記載の背負式電源。
【請求項１０】
前記換気部は、前記ケースに設けられた少なくとも一つの吸気または排気を行う換気口であることを特徴とする請求項９に記載の背負式電源。
【請求項１１】
前記換気口は、ケース外壁の中央部よりも上部、または、中央部よりも下部の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の背負式電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を搭載し、電動工具に電力を供給する背負式電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等を動力とする電動の工具においては、交流の商用電源や、直流の定電圧電源等を接続して用いる工具のみならず、二次電池を装着可能な電動工具が広く用いられている。二次電池を用いた電動工具、いわゆるコードレス電動工具においては、電動工具の種類・用途の拡大により、電池容量の大容量化の需要が高まっており、工具本体に直接装着する方式の電池パックのみならず、二次電池を収容し、腰に装着可能なバッテリーホルスターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−３９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、作業者の腰に装着可能なバッテリーホルスターでは、装着可能な二次電池数に限界があり、電動工具等の携帯用電源としては、背負式等、上記バッテリーホルスターよりもさらに大容量の携帯用電源の実用化が望まれている。
【０００５】
この場合、背負式等の大容量電源には、多数の二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）が配列され収容される。二次電池は、一般に充電または放電時に温度が上昇するため、多数の二次電池を有し、高出力や長時間の使用が可能となる背負式電源においては、ユーザの快適性の向上や、二次電池セル等、電源を構成する部品の長寿命化の観点から、二次電池からの熱を効率よく放熱する必要があった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、効率よく放熱を行う背負式電源を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、二次電池セルと、前記二次電池セルを収納するケースと、前記ケースの背当壁に取り付けられた背負部とを有し、前記ケースの背当壁または背負部は、前記背当壁以外の前記ケース外壁よりも熱伝導が低いことを特徴とする背負式電源を提供している。
【０００８】
上記の構成によれば、前記複数の二次電池セル等、内部の発熱源から前記背当壁を介し背負部へ伝わる熱量が、前記複数の二次電池セルから前記背当壁と対向する外壁へ伝わる熱量より少なくなるため、熱は外壁から放熱され、ユーザには伝わりにくくなる。従って、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。
【０００９】
また、前記背当壁または背負部は、熱伝達量を小さくするための熱伝達調整手段を有することが好ましい。これにより、内部の発熱源から発生する熱量に応じて熱伝達調整手段を設けることにより、より効果的に熱の伝導を抑制することができ、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。
【００１０】
また、前記熱伝達調整手段は、前記背当壁または背負部の内部に設けられた断熱材であることが好ましい。断熱材により一層、二次電池セル等のケース内部の熱源から背当壁へ伝わる熱量が減少するため、ユーザはより快適に作業を行うことができる。この構成では、背当壁または背負部の内部に断熱材が設けられているため装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。なお、ここで用いる「断熱材」とは、熱の伝達を実質的に遮断するもののみならず、熱の伝達を実用的な範囲で低減する機能を有する低熱伝導率材料、連続気孔または独立気孔を有する多孔性の材料、中空の構造体等の意味である。
【００１１】
前記熱伝達調整手段は、前記背当部または背負部の内部に加えて、または、内部に代えて前記背当壁または背負部の外側に接して設けられている断熱材であることが好ましい。この場合も、断熱材によって二次電池セル等のケース内部の熱源から背当壁へ伝わる熱量が減少する。また、背当壁等の外側に断熱材が設けられているため、ユーザと二次電池セルとを空間的に隔てることができるのみならず、ユーザの背中の蒸れを防止するよう、断熱材とその隙間の大きさ、形状、個数を任意に規定することができる。そのため、ユーザはより快適に作業を行うことができる。
【００１２】
前記外壁の厚さを前記背当壁の厚さより薄くすることにより、前記複数の二次電池セルから前記背当壁へ伝わる熱量が、前記複数の二次電池セルから前記背当壁と対向する外壁へ伝わる熱量より少なくなることが好ましい。さらに、前記外壁のうち、ケース上部の厚さを薄くすることがより好ましい。このような外壁、及び、背当壁の構成により、効果的にユーザへ熱が伝わることを抑制することができ、ケース上部の厚さを薄くした場合は、ケース内部の熱された空気はケース上部に上昇するため、より効率的に排熱を行うことができる。
【００１３】
前記背当壁以外の前記ケースは、少なくとも一部分の材料が前記背当壁を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。さらに、前記背負い壁以外の前記ケースのうち、少なくともケース上部の一部分を熱伝導率の高い材料で構成することがより好ましい。このような上壁、及び、背当壁の構成により、効果的にユーザへ熱が伝わることを抑制することができ、ケース上部を熱伝導率の高い材料で構成した場合は、ケース内部の熱された空気はケース上部に上昇するため、より効率的に排熱を行うことができる。
【００１４】
前記ケースは、熱伝達調整手段として、前記背当壁以外の前記ケース外壁に換気部を有することが好ましく、前記換気部は吸気または排気を行う換気口であり、ケース外壁の中央部よりも上部、または、中央部よりも下部の少なくとも一方に設けられことがより好ましい。このような構成により、効果的に熱を帯びた空気を換気することができる。
また、前記換気部は、前記ケースに設けられた少なくとも一つの吸気または排気を行う換気口であることが好ましい。このような構成により確実に、吸気または排気を行うことができる。また、前記換気口は、ケース外壁の中央部よりも上部、または、中央部よりも下部の少なくとも一方に設けられたことが好ましい。このような構成により、吸気または排気を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の背負式電源によれば、複数の二次電池セルから発生した熱は背当壁以外のケース外壁から放熱され、背当壁には伝わりにくくなる。従って、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。また、ケースの外壁側を、高い熱伝達の構造とすることで、風等の外気による空冷の効率が向上し、ケース内部の温度上昇を軽減し、二次電池等の構成部品の劣化を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態の背負式電源の外観を示す斜視図。
【図２】本実施の形態の背負式電源の側断面図。
【図３】排気部の詳細を示す側断面図。
【図４】変形例の背負式電源の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は本実施形態の背負式電源の概観を例示したものであり、細部の構成については省略している。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態による背負式電源１は、内部に収容された複数の電池セル１０（図２）を収容したケース部１２を背負った状態で、ケーブルを介して接続された電動工具（農業用小型作業器具等を含む）に電力を供給するものである。本実施の形態では、図１に例示するように、背負式電源の下部に接続された電源ケーブル１６、及び、アダプタ１７を介して図示しない工具等に接続される。図２に示すように、背負式電源１は、ボックス形状を有するケース部１２と、背負部１３と、電源ケーブル１６と、アダプタ１７とを備えている。なお、図２では、背負式電池１は、電動工具２０に接続されている。また、図２ではケース部１２の内部構造を示すために、ケース部１２に関しては側断面図を示している。
【００１９】
ケース部１２は、ユーザの背中側に位置する背当壁３１と、電池セル１０を介して背当壁３１と対向する外壁３２と、上壁３３と、底壁３４と、一対の側壁３５（図１）とを備えている。外壁３２、上壁３３、側壁３５の少なくとも一カ所の厚さは、背当壁３１の厚さより薄く、十分に熱の伝導がなされる部材である。ケース部１２の内部には二次電池からなる電池セル１０と、保護基板１５とが収容されている。ケース部１２は、例えば樹脂からなり、電池セル１０及び保護基板１４と、外部とを分離している。また、ケース１２の背当壁３１内部には断熱材１４が設けられている。断熱材１４は、例えば、ウレタンフォーム等の発泡性素材や、グラスウール等の繊維系断熱素材からなる。なお、断熱材１４に代えて、中空構造からなる断熱部を設ける構成としてもよく、背当壁３１のケース厚さを外壁３２等よりも十分に厚くし、熱伝導性を低下させた構造としてもよい。
【００２０】
本実施の形態では、断熱材１４の上下左右方向の大きさは、電池セル１０が配置された領域の上下左右方向の大きさより大きい。これにより、電池セル１０で発生した熱がユーザに達することを確実に防止することができる。
【００２１】
以上の背当壁３１、外壁３２、上壁３３、側壁３５、及び、断熱材１４の構成により、電池セル１０から発生した熱のうち、背当壁３１へ伝わる熱量は、外壁３２、上壁３３、及び側壁３５に伝わる熱量より少なくなる。
【００２２】
背当壁３１には、背負部１３が設けられている。背負部１３は、背負子、及び、肩ベルトを有しており、ユーザは、肩ベルトを肩にかけることにより背負式電源１を背負う。また、効率的にケース内部の熱を排出する換気手段として、外壁３２には排気部３６が設けられている。本実施の形態では、排気部３６は、外壁３２の上壁に隣接する位置に設けられている。さらに、本実施形態においては、底壁３４には吸気口３７が設けられている。
【００２３】
図３は換気口の一例として、排気部３６の詳細を示す断面図である。排気部３６は、開口部が屈曲し内部へ通じるラビリンス構造を有する壁部４１を有し、壁部４１には排気口４３と、部分的に小径の排水口４２とが形成されている。壁部４１のラビリンス構造により、排気口４３より水が流入し電池セル１０まで到達することが防止され、仮に排気口４３より水が浸入した場合であっても排気経路の途中に設けられた排水口４２より排水される。
【００２４】
本実施の形態において、ケース部１２内には、一例として、合計８０個のリチウムイオン二次電池セル（以下、電池セル）１０が備えられており、例えば１０個の直列電池を２列に並列接続した電池ユニットを４ユニット備えている。
【００２５】
保護基板１５は、電池セル１０の過放電、過充電を保護する。保護基板１５は、電池セル１０の電圧を監視し、過放電や過充電等、電池セルの障害を判断したときには、電池セル１０の放電や充電を停止する。なお、本実施の形態では、ケースの下部に保護基板を設けた構成を例示しているが、保護基板はケース内部の任意の場所に設けることができる。
【００２６】
電源ケーブル１６は、電池セル１０からの電力をアダプタ１７に供給する。アダプタ１７は、電動工具２０に接続可能な形状をしており、電動工具２０に接続されると二次電池の電力を電動工具２０に出力する。
【００２７】
上記の背負式電源１の構成によれば、外壁３２、上壁３３、及び側壁３５の厚さは、背当壁３１の厚さより薄い。このため、電池セル１０で発生した熱は、背当壁３１側より、外壁３２側および上壁３３側へ伝導しやすくなる。すなわち、電池セル１０から背当壁３１に伝わる熱量は、電池セル１０から外壁３２に伝わる熱量より少なくなる。従って、熱は外壁から放熱され、背当壁には伝わりにくくなる。これにより、ユーザに達する熱量が少なくなり、ユーザは熱気を感じずに快適に作業を行うことができる。また、ケース１２の背当壁３１の内部には、断熱材１４が備えられている。断熱材１４が電池セル１０から背当壁３１への熱の移動を遮断するため、ユーザはより熱気を感じずに作業を行うことができる。また、背当壁３１の内部に断熱材１４が設けられているため装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。
【００２８】
また、排気部３６は、外壁３２の上壁３３に隣接する位置に設けられている。熱を帯びた空気は上昇するため、当該空気を排気部３６から効率よく排出することができる。また、本実施の形態では、底壁３４に吸気口３７を設けたため、効率的に外気を吸気口３７から取り入れ、熱を帯びた空気を排気部３６から排出することができる。なお、自然対流により換気を行う方式のみならず、吸気口または排気口の近傍にファンを設け、強制的に吸排気を行う構成としてもよい。
【００２９】
本発明による背負式電源は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。
【００３０】
排気部３６は、外壁３２の上壁３３に隣接する領域に設けられていたが、上壁３３における電池セル１０の上部、または、上壁３３の外壁３２に隣接する領域に設けられていてもよい。この場合にも、二次電池１０からの熱を排気部３６から効率よく放熱することができる。また、排気部３６は側壁３５の上壁３３に隣接する領域に設けられていてもよい。あるいは、排気部３６は、上記の外壁３２、上壁３３、側壁３５の少なくとも１つ以上の領域に複数設けられていてもよい。なお、排気部３６、及び、吸気口３７は、電池セル１０等の発熱量に対し外壁３２等の放熱が十分であれば必須の構成ではなく、排気部３６、及び、吸気口３７を有しない構成、もしくは、どちらか一方のみの構成とすることも可能であり、ケース部の少なくとも一部分に通気性を有する素材を採用し、ケース部自体に該吸気や排気の機能を持たせる構成であってもよい。
【００３１】
外壁３２、上壁３３、および側壁部３５の厚さは、背当壁３１の厚さより薄くなるように構成されていたが、外壁３２等の少なくとも一部の厚さが、背当壁３１の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。例えば、外壁３２の上半分の領域の厚さ、及び、上壁３３の前側半分の領域の厚さが、背当壁３１の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。また、側壁３５の少なくとも一部分の厚さ、例えば、外壁３２及び上壁３３に隣接する領域の厚さが背当壁３１の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、ケース部１２が樹脂で構成される例を示したが、他の材料、たとえば、金属やセラミック系材料、もしくは、樹脂を含めこれらの材料が複合化した構造や積層化した構成であってもよい。一般に金属等の導電性材料は絶縁性の樹脂等よりも熱伝導率が大きいため、外壁３２等の材料にこれらを採用することによってさらに効率よく放熱することができる。また、この場合には、ケース部１２と電池セル１０との間、例えば、電池セル１０を収容しているケース部１２の内壁等に、必要に応じてシート形状等の絶縁部材を設けてもよく、電池セル１０がケース部１２に電気的に接触することを防ぐことができる。また、ケース部１２の素材として、防水かつ通気の機能を備えたナイロン繊維等の積層体からなる布状素材を用いることも可能であり、この場合、ケース部１２自体に吸排気の機能を持たせることができる点で効率よく放熱を行うことができるのみならず、ケース部１２の軽量化の点でも好適である。
【００３３】
上記実施の形態では、ケース部１２の背当壁３１側の内部には断熱材１４が設けられていたが、断熱材１４が背当壁３１の外部においてユーザの背中や、背負子部等と接するように設けられていてもよく、例えば図４のような構成であってもよい。この場合には、断熱材１４が熱を遮断するだけでなく、熱源である電池セル１０等とユーザの背中とを空間的に隔てることになるため、ユーザが熱気を感じることをより抑制することができる。さらに、上記実施の形態では、ケースの背当壁に断熱材１４を設ける構成を例示したが、背負部１３を構成する背負子部分の内部、または外部に断熱材１４等の熱伝達を調整する手段を設ける構成としてもよく、これらを併用することも当然可能である。
【００３４】
断熱材１４の上下左右方向の大きさは、電池セル１０が配置された領域の上下左右方向の大きさより大きくなくてもよく、断熱材１４が複数の小片であってもよい。この場合には、例えば、ユーザに接する箇所の少なくとも一部分のみに当該小片を設け、ユーザと接触しない箇所には設けないようにしてもよい。なお、断熱材１４は、上記実施の形態に例示したケース内部に設けた構成（図２）、または、熱伝導性の低い樹脂などを厚く形成した構成（図４の背当壁３１）と、背当壁３１の外部や背負子に設ける構成とを併用した構造としてもよく、この場合は、断熱性がより一層向上する。
【符号の説明】
【００３５】
１      背負式電源
１２    ケース部
１３    背負部
１０    電池セル
１４    断熱材
【図１】
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【図２】
2016021277.tif 000004
【図３】
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【図４】
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