(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックを充電器に差し込んで充電すると共に、充電器内に設けたファンで電池パック内に外気を送風して冷却するようにした充電装置において、充電初期には充電電流を充電開始から充電完了までの平均電流よりも高く設定し、且つ充電途中から該平均電流よりも低くなるように切り替えるための電流切り替え手段を備えると共に、上面部に排気口を設けた電池パックケースの下面部に、接触端子を備えた突出部と、通気口とを夫々設け、充電器ケースの上面部に、上記突出部が挿入されると共に上記接触端子と接触する充電端子を備えた装着凹部と、上記通気口に対応する送気口とを夫々設け、上記ファンを送気口の下方で且つ装着凹部の側方位置に配置し、装着凹部内部と上記ファンの吸い込み側とを連通させたことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電装置に関し、詳しくは各種機器、工具等に用いられる電池パックを充電するための充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の充電装置として、例えば複数本の電池を直列に接続し、電池パックケースに組み込んで電池パックとし、これを充電器に差し込み、電池パック外面に設けられた接触端子を介して充電するようにしたものがある。
【０００３】
また、実公平５−３７６３４号公報には、充電器内にファンを設け、電池パックに開口部を設け、電池パックを充電器に装着したときに、電池パック内の熱気をファンで強制的に放出するようにしたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記実公平５−３７６３４号公報にあっては、充電初期は、電池温度とファンにより送風される送風温とが同じであり、つまり電池温度と送風温が共に外気温となっており、このため冷却効果がなく、充電が進行して電池温度が、送風される送風温（外気温）よりも十分に上昇してこないと、冷却効果が十分に得られず、初期段階にあっては冷却効率が悪いという欠点があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電の比較的早い時期から電池パックを冷却でき、しかも同一風量によって多くの熱量を効率良く排出でき、冷却効果を高めることができる充電装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電池パック２を充電器６に差し込んで充電すると共に、充電器６内に設けたファン１２で電池パック２内に外気を送風して冷却するようにした充電装置において、充電初期には充電電流を充電開始から充電完了までの平均電流よりも高く設定し、且つ充電途中から該平均電流よりも低くなるように切り替えるための電流切り替え手段を備えているから、充電初期に平均電流よりも高い電流で充電することにより、電池温度を早く上昇させることができ、これに伴いファン１２から送風される外気温と電池温度との差が大きくなり、充電の比較的早い時期から高い熱排出能力が得られると共に、充電の初期に電池温度を早く上昇させて送風温との差を大きくしておいてから、途中で充電電流を低減するようにしたから、同一風量によって多くの熱量を効率良く排出できるようになる。
さらに上面部に排気口１４を設けた電池パックケース５の下面部に、接触端子３を備えた突出部４と、通気口１０とを夫々設け、充電器ケース７の上面部に、上記突出部４が挿入されると共に上記接触端子３と接触する充電端子８を備えた装着凹部９と、上記通気口１０に対応する送気口１１とを夫々設け、上記ファン１２を送気口１１の下方で且つ装着凹部９の側方位置に配置し、装着凹部９内部と上記ファン１２の吸い込み側とを連通させたから、装着凹部９内の充電端子８付近に水素ガスが発生したときには、ファン１２によって水素ガスを吸引して送気口１１及び通気口１０から電池パックケース５の排気口１４を経て外部に排出できるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を説明する。
【０００８】
電池パック２は、図１に示すように、電池パックケース５内部に設けた電池固定板２０上に複数個の電池１が並設されている。電池１としては、例えばニッケルカドミウム電池或いはニッケル水素電池が用いられる。電池パックケース５の下面部には接触端子３を備えた突出部４が突設されており、この突出部４が配設されている下面部には突出部４と重ならない位置に複数の通気口１０が形成されている。この通気口１０は、充電器６の送気口１１に対応して設けられる第１の通気口を構成している。この実施形態では、電池パックケース５の下面部を上下に貫通する複数の通気管１０ａで通気口１０が構成されており、各通気口１０は下端部と側部とが夫々開口し、上端部が閉塞されており、図１の矢印ｃで示すように、通気口１０の下端から側面に風を分散させて電池パックケース５内に流せるようにしてある。また、電池パックケース５の上記通気口１０が形成されている下面部とは反対側の上面部５ａには複数の排気口１４が形成されている。この排気口１４は上記通気口１０（第１の通気口）が設けられる面と反対側の面に設けられる第２の通気口を構成している。この実施形態では、電池パックケース５の周側面にも排気口（図示せず）が形成されており、これら排気口１４は、電池１，１間の隙間１５、及び電池１と電池パックケース５との間の隙間１６に夫々対向して設けられており、通気口１０から電池パックケース５内に送られた風がこれら隙間１５，１６を通って排気口１４から排出されるようになっている。
【０００９】
一方、充電器６は、充電器ケース７の上面部に装着凹部９が開口していると共に、充電器ケース７の上面部における電池パックケース５の通気口１０と対向する位置に送気口１１が形成されている。この実施形態では、充電器ケース７は、上ケース７ａと下ケース７ｂとに分割されており、上ケース７ａ側に上記電池パック２の突出部４が挿入される装着凹部９と、電池パック２の通気口１０に対応する送気口１１とが夫々形成されている。送気口１１は、例えば図７（ａ）に示すように、上ケース７ａの上面部に設けた肉厚部を上下方向に貫通して形成されている。各送気口１１の下部は、送気口１１の下方位置に配置されているファン１２の吐出側の中心に向けて傾斜しており、各送気口１１の上部は上下方向に垂直に延びている。これら各送気口１１の上部は前記電池パック２の通気口１０の下端部に夫々対向している。これにより、電池パック２の突出部４を充電器６の装着凹部９内に挿入した状態で、送気口１１の上部と通気口１０の下部とが連通して、ファン１２からの多くの風を電池パック２内に送風できるようになっている。本実施形態ではファン１２からの送風量は、充電初期から充電完了まで同一風量となるように設定されている。
【００１０】
下ケース７ｂの底部には、図７（ｂ）に示すように、外気を吸入するための複数の吸気口２２が形成されている。複数の吸気口２２の周辺部にはファン１２を固定するためのネジ筒２３が突設されており、ネジ２４をファンケース２１に設けたネジ挿通孔２５からネジ筒２３に螺合させることによって、ファン１２を下ケース７ｂに固定できるようになっている。ここでファン１２は、充電器ケース７の上下方向の略中間位置に配置されており、送気口１１との間に所定の隙間１７が形成され、吸気口２２との間に所定の隙間１９が形成されている。これら隙間１７，１９によってファン１２の吸い込み側と吐出側の両方で夫々風が溜められるようになり、ファン１２の送風量を増やせるようにしてある。またファン１２は装着凹部９の側方位置に配置されており、装着凹部９とファン１２の吸い込み側とが連通している。これにより、装着凹部９内の充電端付近に水素ガスが発生したときには、ファン１２によって水素ガスを吸引して送気口１１及び通気口１０から電池パック２の排気口１４を経て外部に排出できるようになっている。
【００１１】
また、上記装着凹部９内には充電端子８が配置されており、電池パック２の突出部４を装着凹部９内に挿入したときに、突出部４の先端に設けた接触端子３が充電端子８に接触することによって、電池パック２内の電池１の充電が行われる。図１中の２６は充電端子８が実装される回路基板、２７は樹脂モールド部であり、図６中の２８は電源コードである。
【００１２】
さらに、充電器６内には、図２に示すように、電源回路６１と、制御回路６２と、電流切替回路６３等が内蔵されている。電流切替回路６３は、充電初期に充電電流を充電開始から充電完了までの平均電流よりも高く設定し、且つ充電途中から該平均電流よりも低くなるように切り替えるためのものである。充電電流を平均電流よりも高いレベルから低いレベルに切り替えるタイミングは、電池温度が所定レベルよりも高くなった時とされる。なお、充電の完了はタイマーなどにより検出される。図２中の１２はファン、６４は温度ヒューズ、６５は商用電源、６６は温度センサーである。
【００１３】
図３は本実施形態の充電電流と平均電流との関係を示し、図４は本実施形態の充電電流で充電した場合を示しており、図５は平均電流で充電した場合を示している。図３中のラインＤは充電開始から充電完了までの平均電流値、ラインＥは本実施形態の充電電流値を示している。図４中のラインＦ１は本実施形態の電池温度、ラインＬは送風量を示しており、図４及び図５中のラインＦ２は平均電流で充電した場合の電池温度を示している。
【００１４】
しかして、図１のように電池パック２の突出部４を充電器６の装着凹部９に挿入して、突出部４の先端の接触端子３を装着凹部９内の充電端子８に接触させることにより、充電が開始される。このとき、電池パックケース５の突出部４が形成されている面に設けた通気口１０が、充電器ケース７の上面部に設けた送気口１１に一致するために、充電器ケース７内のファン１２が作動して、充電器ケース７の吸気口２２から図１の矢印ａで示す方向に外気が吸引されると、ファン１２からの風は、図１の矢印ｂ，ｃで示すように、送気口１１から通気口１０を通って電池パック２内に送り込まれ、図１の矢印ｄ，ｅ，ｆで示すように、電池１，１間の隙間１５、及び電池１と電池パックケース５との間の隙間１６を夫々通って各電池１を十分に冷却した後に、電池パックケース５の上面部及び周側面に設けた排気口１４より外部に排出される。
【００１５】
ここで、図３に示すように、充電初期には、充電電流を平均電流レベルＡ１よりも高いレベルＡ２に設定して充電を行い、所定時間経過した時点Ｔ１で充電電流を平均電流よりも低いレベルＡ３に切り替え、充電完了時点Ｔ２までそのレベルＡ３で充電を行うようにしている。このように、充電初期に平均電流よりも高い電流で充電することにより、図４のラインＦ１に示すように電池温度を早く上昇させることができる。ちなみに、平均電流で充電した場合にあっては、図４及び図５のラインＦ２に示すように、電池温度が充電開始時から充電完了時点Ｔ２まで徐々に上昇していくため、充電の比較的早い時期には電池温度と送風温が共に外気温となっているために冷却効果が十分得られず、冷却効率が悪いという欠点があるが、本実施形態では、上記図３に示すような充電電流レベルの切り替えを行うことによって、図４のラインＦ１に示すように電池温度をいち早く上昇させることができ、平均電流による電池温度Ｆ２との差Ｇを大きくすることができ、これに伴い、ファン１２から送風される外気温と電池温度Ｆ１との差が大きくなり、この結果、充電の比較的早い時期から高い熱排出能力が得られ、効率良く電池を冷却できるものである。しかも、充電初期に電池温度を早く上昇させて、送風温との差を大きくしておいてから、ある程度電池温度が上がった時点Ｔ１で充電電流を低減するようにしたから、電力消費量を従来と同じ程度に抑えながら、より多くの熱量を同一風量によって排出できるようになる。つまり、充電電流を平均電流を基準として、それよりも高いレベルと低いレベルとに切り替えるだけでよく、そのうえ送風量は同じでよいので、ファン１２の制御も必要でなくなり、この結果、節電を図りながら、電池パック内の熱量を同一風量によって効率良く排出でき、冷却効果をより向上させることができるものである。
【００１６】
図８及び図９は充電器６の他の実施形態を示している。充電電流の切り替え構造に関しては前記実施形態と同様である。
【００１７】
図８は、充電器６内に設けた発熱回路部品とファン１２との間に熱遮断用の遮壁部３１を設ける一方で、充電器６の装着凹部９内に設けた充電端子８とファン１２との間には遮壁部を設けないようにしたものである。図中の５０は発熱回路部品を実装する回路基板である。この実施形態では、図８（ａ）に示すように、上ケース７ａ内に平面視Ｌ字形をした熱遮断用の仕切壁３０が一体形成され、仕切壁３０の一片は遮壁部３１となっており、他片は複数の切欠き部３３を備えた壁部３２となっている。しかして、充電器６内に設けた発熱回路部品とファン１２との間に熱遮断用の仕切壁３０を設けたから、充電回路であるトランス等の発熱によって暖められた空気が電池パック２内に向けて送風されるのを仕切壁３０によって防止できる。従って、発熱回路部品からファン１２への熱の伝達を少なくできるので、ファン１２からの風の温度を低く維持でき、電池１の冷却効果を高めることができる。また、充電端子８とファン１２の間に設けられる壁部３２には切欠き部３３を設けてあるので、充電端子８とファン１２との間で風が遮られることがなくなり、切欠き部３３を介して充電端子８からファン１２への風の通りを良くすることができる。
【００１８】
図９は電池パックケース５の通気口１０を設けた面５ｃと反対側の上面部５ａ、及び電池パックケース５の周側面５ｂにおける上面部５ａに近い位置に、夫々排気口１４を設け、各排気口１４を電池１，１間の隙間１５、及び電池１と電池パックケース５との間の隙間１６に夫々対向させてある。この電池パックケース５の上面部５ａの排気口１４は、同（ａ）に示すように、複数個の長孔状に開口しており、電池パックケース５の周側面５ｂの排気口１４は、同（ａ）に示すように、電池パックケース５の上面部５ａに近い位置で角孔状に開口している。また、電池固定板２０には、同（ｂ）に示すように、電池固定板２０の外周部に沿って多数の外周側開口部１１０ａが形成され、中央側に複数の中央側開口部１１０ｂが形成されている。外周側開口部１１０ａは電池パック２内部における電池１と電池パックケース５との間の隙間１６に夫々対向しており、中央側開口部１１０ｂは電池１，１間の隙間１５に夫々対向している。しかして、通気口１０から電池パックケース５内に送風された風は、電池固定板２０の中央側開口部１１０ｂから電池１，１間の隙間１５に流れ込み、電池固定板２０の外周側開口部１１０ａから電池１と電池パックケース５との間の隙間１６に流れ込み、さらに電池パックケース５の上面部５ａ及び上面部５ａに近い周側面５ｂ部分に夫々設けた排気口１４から放出されるので、電池固定板２０で遮られることなく、風が電池パック２内部の全域にまわり易くなり、効率的に各電池１に行き渡るようになるので、ファン１２の風が各電池１に一層行き渡るようになる結果、各電池１を十分に且つ均等に冷却できるものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、電池パックを充電器に差し込んで充電すると共に、充電器内に設けたファンで電池パック内に外気を送風して冷却するようにした充電装置において、充電初期には充電電流を充電開始から充電完了までの平均電流よりも高く設定し、且つ充電途中から該平均電流よりも低くなるように切り替えるための電流切り替え手段を備えているから、充電初期に平均電流よりも高い電流で充電することにより、電池温度を早く上昇させることができ、これに伴いファンから送風される外気温と電池温度との差が大きくなり、充電の比較的早い時期から高い熱排出能力が得られ、効率良く電池を冷却できるようになる。しかも、充電の初期に電池温度を早く上昇させて、送風温との差を大きくしておいてから、途中で充電電流を低減するようにしたから、多くの熱量を同一風量によって排出できるようになり、冷却効果をより向上させることができる。さらに電池パックケースの充電端子付近に水素ガスが発生したときには、上記ファンによって水素ガスを吸引して送気口及び通気口から電池パックケースの排気口を経て外部に排出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の充電器と電池パックの概略構成図である。
【図３】同上の平均電流と充電電流とを説明するグラフである。
【図４】同上の充電電流で充電した場合の電池温度を説明するグラフである。
【図５】同上の平均電流で充電した場合の電池温度を説明するグラフである。
【図６】同上の電池パックを充電器にセットした状態の平面図である。
【図７】（ａ）は同上の充電器ケースの上面図、（ｂ）は下面図である。
【図８】（ａ）は同上のファンによる風の流れ状態を説明する平面図、（ｂ）は仕切壁を説明する側面断面図である。
【図９】更に他の実施形態を示し、（ａ）は電池パックの上面図、（ｂ）は下面図である。
【符号の説明】
２  電池パック
６  充電器
１２  ファン
【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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