(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックと、
前記電池パックを内部に収納した電池パック収納部と、
前記電池パックによって駆動されるモータと、
前記モータによって駆動され外部から空気を吸引するファンと、
前記ファンによって吸引された空気中の塵等を分離貯留するダストカップと、
内部に前記電池パック収納部、前記モータ及び前記ファンを収容するハウジングと、
を備え、
前記ファンに吸引された空気は前記ダストカップを経て前記モータの空冷に用いられた後に、前記ハウジングに形成された排気口から外部へ排気される前に前記電池パック収納部へ送られ、
前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されており、
前記蓄熱材は前記電池パック内に格納された蓄熱材容器内に収容されており、
前記蓄熱材容器は前記複数の二次電池を覆うように前記複数の二次電池の外側に配設されている
ことを特徴とする電池掃除機。
【請求項２】
前記蓄熱材容器は前記複数の二次電池の外周面と接触するように変形可能な柔軟な樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池掃除機。
【請求項３】
前記蓄熱材容器と前記二次電池との間に良熱伝導性の熱伝導シートが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電池掃除機。
【請求項４】
前記複数の二次電池の間の空隙にモールド材が充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の電池掃除機。
【請求項５】
複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックと、
前記電池パックを内部に収納した電池パック収納部と、
前記電池パックによって駆動されるモータと、
前記モータによって駆動され外部から空気を吸引するファンと、
前記ファンによって吸引された空気中の塵等を分離貯留するダストカップと、
内部に前記電池パック収納部、前記モータ及び前記ファンを収容するハウジングと、
を備え、
前記ファンに吸引された空気は前記ダストカップを経て前記モータの空冷に用いられた後に、前記ハウジングに形成された排気口から外部へ排気される前に前記電池パック収納部へ送られ、
前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されており、
前記蓄熱材は前記二次電池の間の空隙に直接的に充填されており、
前記蓄熱材は前記複数の二次電池を覆うように配設されている
ことを特徴とする電池掃除機。
【請求項６】
前記蓄熱材の主成分がポリエチレングリコール、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３ ・５Ｈ２Ｏ、またはＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏのいずれかであることを特徴とする請求項１または５のいずれかに記載の電池掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の電池により駆動される電池掃除機に係り、特に発熱する電池パックの冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的な電池掃除機を示す概略断面図である。掃除機のケーシング１の内部に設けられた電池パック収納部２は、電池パック３の交換を容易にするために、ケーシング１が外側からへこんだ形状の窪みとねじで取り外し可能な蓋で構成されている。この中に収納される電池パック３は複数の二次電池４を熱収縮チューブで束ねたものであり、ファン５が接続されたモータ７やその制御回路を動作させる。電池パック３は掃除機使用時に電池４の内部抵抗や電池４間を接続するリード線の抵抗などに起因する熱を発生する。モータ７を駆動する際には大きな電流が流れ、発熱量も大きくなる。電池４は充放電効率を高くするためには、すなわち電池４に蓄えたエネルギをなるべく多く取り出すためには、電池パック３の過度の温度上昇を抑制しなければならない。そこで、発熱する電池パック３は冷却されなければならないため、電池パック収納部２のダストカップ９側の一部にはスリット状の孔１０が複数設けられている。また、塵芥を取り込むために使用された空気の流れをモータ７に導いて、モータ７の冷却を行った後の排気を電池パック収納部２の周辺に流している。電池パック３は円筒形の二次電池４が熱収縮チューブにより束ねられ、端部より電力を取り出すための配線が引き出されている。ファン５によってホース１４を介して吸引された塵等を含む空気はダストカップ９内に導かれ、フィルタ１７を経てダストカップ９外へ排出され、フィルタ１５，１６を経てモータ７の近傍へ送られモータ７のコイル等の空冷に用いられる。モータ７の空冷に用いられた空気はハウジング１の端部に形成されて排気口１２から外部へ排気される。ケーシング１の底部には車輪１９，２０が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の構成では、電池の温度は電池パック収納部２周辺を流れる空気の温度に大きく依存し、特に外気温度の高い夏期に、電池４の温度が上昇し過ぎるという懸念がある。また、電池パック３で発生した熱が電池パック収納部２の外側周辺を流れる空気に伝わる途中に、電池パック収納部２の壁を通過するため、熱の移動経路の熱抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００４】
また電池パック収納部２には温まった空気を排出しようとして、孔１０が設けられているが、この孔１０から塵芥が混入し電池を損傷するという危険もある。
【０００５】
また、孔１０が設けられているもののその位置がダストカップ９側壁面の上部付近にのみ設けられているため、空気が流通する際の出口あるいは入口のみ設けられている状態であり、電池パック収納部２内部の温まった空気を意図したとおりには排出することができない。また、電池パック３内部の電池４間には空気層が挟まっているために、電池４と電池４の間の熱の伝わりが悪く、電池の温度上昇を促進する懸念もある。
【０００６】
また、空冷に使用する空気としてごみを吸い取るために使用された空気が用いられることに起因して導電性の塵芥の付着等による信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
このように、従来は発熱する電池パックを簡易な構成で確実に冷却することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、発熱する電池パックを安定して確実に冷却可能とし、この冷却可能な電池パックを備えた電池掃除機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明に係る電池掃除機は、複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックと、前記電池パックを内部に収納した電池パック収納部と、前記電池パックによって駆動されるモータと、前記モータによって駆動され外部から空気を吸引するファンと、前記ファンによって吸引された空気中の塵等を分離貯留するダストカップと、内部に前記電池パック収納部、前記モータ及び前記ファンを収容するハウジングと、を備え、前記ファンに吸引された空気は前記ダストカップを経て前記モータの空冷に用いられた後に、前記ハウジングに形成された排気口から外部へ排気される前に前記電池パック収納部へ送られ、前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されており、前記蓄熱材は前記電池パック内に格納された蓄熱材容器内に収容されており、前記蓄熱材容器は前記複数の二次電池を覆うように前記複数の二次電池の外側に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記蓄熱材容器は前記複数の二次電池の外周面と接触するように変形可能な柔軟な樹脂材料で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記蓄熱材容器と前記二次電池との間に良熱伝導性の熱伝導シートが配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記複数の二次電池の間の空隙にモールド材が充填されてなることを特徴とする。
【００１４】
また、複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックと、前記電池パックを内部に収納した電池パック収納部と、前記電池パックによって駆動されるモータと、前記モータによって駆動され外部から空気を吸引するファンと、前記ファンによって吸引された空気中の塵等を分離貯留するダストカップと、内部に前記電池パック収納部、前記モータ及び前記ファンを収容するハウジングと、を備え、前記ファンに吸引された空気は前記ダストカップを経て前記モータの空冷に用いられた後に、前記ハウジングに形成された排気口から外部へ排気される前に前記電池パック収納部へ送られ、前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されており、前記蓄熱材は前記二次電池の間の空隙に直接的に充填されており、前記蓄熱材は前記複数の二次電池を覆うように配設されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記蓄熱材の主成分がポリエチレングリコール、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３ ・５Ｈ２Ｏ、またはＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
本願発明に係る電池パックは、複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックであって、前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されていることを特徴とする。
【００１７】
上述の発明において、発熱した電池パックの熱は蓄熱材によって吸収されるので、電池の冷却を行うことができる。また、蓄熱材を選択することにより、外気温に関わらず電池を蓄熱材の融点に近い温度に制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の電池掃除機の実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明の電池掃除機は、電池パック３の詳細構造を除けば概略的には図７に示す電池掃除機と共通の構成を有し、複数の二次電池（以下に単に、電池という）４を束ねて電線を取り付けた電池パック３と、電池パック３を内部に収納した電池パック収納部２と、電池パック３によって回転駆動されるモータ７と、モータ７によって駆動され外部から空気を吸引するファン５と、ファン５によって吸引された空気中の塵等を分離貯留するダストカップ９と、ファン５によって吸引される空気をモータに導く空気流路２５と、内部に電池パック収納部２、モータ７及びファン５を収容し、内部の空気を外部へ排気する排気口１２が形成されたハウジング１とを備えている。
【００２０】
ファン５によってホース１４を介して吸引された塵等を含む空気はダストカップ９内に導かれ、フィルタ１７を経てダストカップ９外へ排出され、フィルタ１５，１６を経て空気流路３０を介してモータ７の近傍へ送られ、モータ７のコイル等の空冷に用いられる。モータ７の空冷に用いられた空気１は、ハウジング１の端部に形成されて排気口１２から外部へ排気される前に、電池パック収納部２へ送られる。
【００２１】
次に、図１乃至図６を参照して本発明の電池掃除機に係る電池パック３について以下に説明する。
【００２２】
図１に示す電池パック３では、熱収縮チューブによって電池パック容器３０が構成されている。電池パック容器３０内には配列された複数の電池４を間にして２個の長細の直方体状の蓄熱材容器３３が格納されており、蓄熱材容器３３内には蓄熱材３２が収納されている。図１に示す蓄熱材容器３３は固形の材料で形成されている。ここで、熱収縮チューブによって形成された電池パック容器３０は、側周面だけが熱収縮チューブによって形成されており、上下面は開口されていてもよい。
【００２３】
電池パック３中の電池４は蓄熱材容器３３でほぼ覆われている。これによって、塵芥などの混入により電池バック３が損傷される危険も少なくできる。蓄熱材容器３３は熱伝導性に優れかつ強度のある金属、例えばアルミなどで形成される。また、蓄熱材３２の熱を外部に放出するために蓄熱材容器３３に放熱用のフィンをつけてもよい。
【００２４】
図２に示す電池パック３では、蓄熱材容器３３が柔軟な樹脂材料で形成されている。この場合、蓄熱材容器３３は柔軟な樹脂などで形成しているため、蓄熱材容器３３は変形可能である。このため蓄熱材容器３３と電池４の接触面積が広がり、電池４からの熱を良好に蓄熱材３２に伝えることができる。また、熱収縮チューブの代わりに電池パック３の外周全体の形状を拘束する容器として電池パック容器３０を形成してもよく、例えば電池パック容器３０を金属製あるいは樹脂製の容器として形成し内部に電池４を配列し、配列した電池４と電池パック容器３０の内壁面との間に内部に蓄熱材３２を収納した変形可能な蓄熱材容器３３を格納するようにしてもよい。
【００２５】
図３に示す電池パック３では、蓄熱材容器３２と配列された電池４との間に良熱伝導性の熱伝導シート３５が配設されている。これによって、電池４と蓄熱材容器３２との間の熱的接続が確実なものとなりこの間の熱抵抗が低減され、蓄熱材容器３２中の蓄熱材３２と電池４との間の熱伝導性を上げることができる。
【００２６】
図４に示す電池パック３では、電池４と電池４との間の空隙に樹脂材や熱伝導性グリス等のモールド材を充填されている。これによって、熱抵抗の低減を図るとともに電池４を均一に冷却することが可能になる。また、他の電池４との間の空隙にモールド材が充填されているため、万が一ひとつの電池４に破裂などが起こっても、他の電池４に波及する危険を少なくすることができる。
【００２７】
図５に示す電池パック３では、配線などを予めモールド材などにより電気絶縁を確実なものにしておき、電池パック容器３０内に複数の配列した電池４および蓄熱材３２が封じ込められている。蓄熱材３２は電池４と電池４の間のすべての空隙に充填されている。これによって、電池４からの熱は直接的に蓄熱材３２に伝えられ、良好に冷却することができる。この実施例では充電に要する端子のみ電池パック容器３０から突き出していればよい。なお、充電に要する端子をも含めて全体を電池パック容器３０内に封じ込め、電磁誘導で充電するようにしてもよい。
【００２８】
図６に示す電池パック３では、断面が矩形状の複数の電池４が配列されている。この場合、断面が矩形状の蓄熱材容器３３と配列された電池４との間の密着性を高くし、両者間の熱伝導抵抗を低くすることができる。
【００２９】
上述の図１乃至図６を参照して本発明の電池掃除機に係る電池パック３において、蓄熱材３２は以下のように作用する。
【００３０】
電池４で発熱した熱は蓄熱材３２を内部に含んだ蓄熱材容器３３の壁面に伝わり、さらに蓄熱材容器３３内の蓄熱材３２に伝わる。蓄熱材３２は顕熱あいるは潜熱により熱を吸収する。融解潜熱で熱を吸収する蓄熱材３２では、すべての蓄熱材３２が溶けるまで蓄熱材３２は融点で一定温度となっており、電池４を一定温度に保つことができる。例えば蓄熱材３２としてＮａ２Ｓ２Ｏ３ ・５Ｈ２Ｏ（チオ硫酸塩・５水和物）を主成分に含むもの用いれば、融点は約４８℃なので、電池４を５０℃程度保つことができる。また電池パック３全体での発熱量を例えば１５Ｗ、掃除機の使用時間を２０分とすれば総発熱利用は１８０００Ｊになる。一方Ｎａ２Ｓ２Ｏ３ ・５Ｈ２Ｏの融解潜熱は約２００Ｊ／ｇなので、約９０ｇのＮａ２Ｓ２Ｏ３ ・５Ｈ２Ｏで冷却が可能になる。
【００３１】
融点が約５８℃のＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏ（酢酸ナトリウム・３水和物）を主成分に含む蓄熱材３２に用いれば、電池を約６０℃程度に冷却できる。ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏの融解潜熱は２２６Ｊ／ｇ、密度は１．４５ｇ／ｃｍ３  なので１８０００Ｊの蓄熱に要するＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏは約８０ｇでその容積は約５５ｃｍ３となる。
【００３２】
また、蓄熱材３２として、ポリエチレングリコールを主成分として有する蓄熱材も用いることができる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、電池パック３内に電池４との間で熱伝導可能に蓄熱材３２が配設されているので、比較的小形の蓄熱材容器３３で電池４の冷却を行うことができる。
【００３４】
また、蓄熱材３２を選択することにより、外気温にかかわらず電池４を蓄熱材３２の融点に近い温度に制御することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、発熱する電池パックを安定して確実に冷却可能な電池掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池掃除機の電池パックの一実施形態を示す平面図（ａ）と（ａ）におけるＡ−Ａにおける断面図。
【図２】本発明の電池掃除機の電池パックの他の実施形態を示す平面図。
【図３】本発明の電池掃除機の電池パックの他の実施形態を示す平面図。
【図４】本発明の電池掃除機の電池パックの他の実施形態を示す平面図。
【図５】本発明の電池掃除機の電池パックの他の実施形態を示す平面図。
【図６】本発明の電池掃除機の電池パックの他の実施形態を示す平面図。
【図７】一般的な電池掃除機の（ｂ）におけるＡ−Ａにおける横断面図（ａ）と縦断面図（ｂ）。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  電池パック収納部
３  電池パック
４  二次電池
５  ファン
７  モータ
９  ダストカップ
３０  電池パック容器
３２  蓄熱材
３３  蓄熱材容器
【図１】
0003787283.tif 000002
【図２】
0003787283.tif 000003
【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】
0003787283.tif 000008