JP2005177893A - 電動工具のバッテリーパック - Google Patents

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Abstract

【課題】サーキットプロテクタによってバッテリーパックを短絡や過負荷から保護する場合において、バッテリーセルが発生する熱の影響を軽減して保護動作の安定化を図る。
【解決手段】バッテリーパック11のケース14の内部を隔壁22によってバッテリーセル収容部15とサーキットプロテクタ収容部18とに区画する。サーキットプロテクタ収容部にはスリット状の通気孔23を設けてサーキットプロテクタ収容部内に熱がこもらないようにする。手動復帰型サーキットプロテクタ19は、そのリセットボタン21が電動工具のバッテリーパック収容部によって覆われるように配置し、電動工具からバッテリーパックを取外さなければ操作できないようにして誤操作を防止する。
【選択図】図2

Description

この発明は、電動工具のバッテリーパックに関するものであり、特に、短絡や過負荷などに対する保護機能を備えた電動工具のバッテリーパックに関するものである。
充電可能なバッテリーパックを電源とする電動工具は、グリップ部などにバッテリーパックを装着して使用する構成のものが多く、バッテリーパックの充電にあたっては電動工具からバッテリーパックを取外して専用充電器で充電するものが一般的である。この種のバッテリーパックは、電動工具本体へ挿入される側の面に電極端子が露出しており、電動工具或いは充電器に装着したときに、電動工具側の電極端子とバッテリーパックの電極端子とが接触して導通するように構成されている。
したがって、バッテリーパックを単体で放置した場合、露出している電極端子に導電性の金属などが接触して短絡する虞があり、短絡したときはバッテリーパック内のバッテリーセルが破壊したり、寿命を著しく短縮したりすることになる。
このような事故を防止するための対策をとったバッテリーパックとしては、バッテリーパックにサーキットプロテクタの一種である手動復帰型サーマルプロテクタを内蔵したものが知られている（特許文献１、特許文献２）。これらのバッテリーパックは、内部の複数のバッテリーセルの間隙にサーマルプロテクタを配置し、短絡時或いは過負荷時の過電流及び発熱に応じてサーマルプロテクタの可動電極が固定電極から離れてバッテリーセルを電極端子から切離すことにより、バッテリーセルの損傷とモータや駆動回路素子の焼損を防止している。
特開平11-306938号公報（段落0043乃至0049） 特開2000-294099号公報（段落0043乃至0051）
機械的作動機構によって構成されたサーキットプロテクタは、基本的に動作設定値に対する実動作点（電流及び温度）の上下幅及び公差が大きく、雰囲気温度によっても動作点が変動するが、電動工具の保護回路としてサーキットプロテクタを用いる場合、これらの変動要素を可及的に排除する必要がある。即ち、動作点の変動幅が大きいと、雰囲気温度が高い場合に過電流以下の電流で電源が遮断されて作業に支障を来たしたり、雰囲気温度が低い場合は過電流が流れても電源が遮断されるまでに時間がかかって電動工具等のモータを焼損したりする虞がある。
特許文献１及び特許文献２記載のバッテリーパックにおいては、サーマルプロテクタを複数のバッテリーセルの間隙に配置していることにより、バッテリーセルの温度変化の影響を受けやすく、充電時や放電時のバッテリーセルの温度上昇により電流値に対する動作点が下がり、動作点の変動幅が大きいという問題が生じることが予想される。
近年は従来のニッケルカドミウム型などの二次電池よりもさらに大電流を流せる二次電池が開発されており、これらの高性能電池を従来仕様のバッテリーパックの代替品として使用する場合は、過負荷時や短絡時に極めて大きい電流が流れてモータが焼損するまでの時間が短いことから、より高精度な過電流保護動作が要求される。
そこで、電動工具のバッテリーパックにおける過電流保護動作の精度並びに安定性を向上するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
また、電動工具を使用中にバッテリーパック内の手動復帰型サーキットプロテクタが作動した場合は、安全のために、サーキットプロテクタをリセットする前に過負荷や短絡の原因を取除くことが必要であるが、電動工具にバッテリーパックを装着した状態でサーキットプロテクタを簡単にリセット可能な構造であると、誤操作によりリセットして電動工具が再起動したり、過電流が流れてモータやバッテリーセルを損傷したりする危険がある。そこで、本発明の第二の目的は、手動復帰型サーキットプロテクタを誤ってリセットする虞を解消して安全性を確保することにある。
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、バッテリーセルとサーキットプロテクタを直列接続してケース内に収容した電動工具のバッテリーパックにおいて、上記サーキットプロテクタとバッテリーセルとを可及的に離して配置したことを特徴とする電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
また、バッテリーセルとサーキットプロテクタを直列接続してケース内に収容した電動工具のバッテリーパックにおいて、上記ケース内を隔壁によって隔離して、上記バッテリーセルを収容するバッテリーセル収容部とサーキットプロテクタを収容するサーキットプロテクタ収容部とを設けたことを特徴とする電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
また、上記ケースは、上記サーキットプロテクタが配置されている部位の近傍に、上記ケースの外部へ通じる通気孔が設けられていることを特徴とする電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
また、上記サーキットプロテクタ収容部には、上記ケースの外部へ通じる通気孔が設けられていることを特徴とする電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
また、上記バッテリーパック内のサーキットプロテクタは、リセットボタンを備えた手動復帰式サーキットプロテクタであり、上記サーキットプロテクタの保護動作時に上記リセットボタンが上記ケースの外側へ突出するように配置されるとともに、上記バッテリーパックを電動工具へ装着したときに上記電動工具によりリセットボタンが被蔽されるように構成した電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
また、上記バッテリーパック内のサーキットプロテクタは、リセットボタンを備えた手動復帰式サーキットプロテクタであり、サーキットプロテクタの保護動作時に上記リセットボタンが外側へ突出するように配置されるとともに、上記ケースには、突出した上記リセットボタンの周囲を覆う保護カバー部を設けられていることを特徴とする電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
本発明の電動工具のバッテリーパックは、ケース内のサーキットプロテクタをバッテリーセルから可能な限り離して配置し、或いはバッテリーパックのケース内を隔壁によって隔離してバッテリーセルを収容するバッテリーセル収容部とサーキットプロテクタを収容するサーキットプロテクタ収容部とを設けたので、バッテリーセルが発生する熱がサーキットプロテクタの動作に与える影響を軽減でき、動作精度の向上及び安定化という効果を奏する。これにより、特に大電流型のバッテリーパックを用いる場合におけるモータの焼損やバッテリーセルの破損の虞が低下する。
また、ケースのサーキットプロテクタが配置されている部位の近傍にケースの外部へ通じる通気孔を設け、或いは、隔壁によって区画されたサーキットプロテクタ収容部にバッテリーパックのケースの外部へ通じる通気孔を設けることにより、ケースの内部に熱がこもることがなく、さらに安定度が向上する。
また、バッテリーパック内の手動復帰式サーキットプロテクタのリセットボタンが、バッテリーパックを電動工具へ装着したときに電動工具によって被蔽されるようにしたり、バッテリーパックのケースに、突出したリセットボタンの周囲を覆う保護カバー部を設けたりすることによって、リセットボタンの誤操作を防止でき、リセットボタンの誤操作に伴うモータやバッテリーの損傷の虞が解消される。
この発明は、バッテリーパックのケース内に収容されるサーキットプロテクタをバッテリーセルから可能な限り離して配置するか、又は隔壁によってサーキットプロテクタとバッテリーセルとを隔離することにより、バッテリーセルが発生する熱がサーキットプロテクタの動作に及ぼす影響を軽減するという目的を達成した。また、サーキットプロテクタ収容部に通気孔を設けることにより、サーキットプロテクタの雰囲気温度の変動を抑制することができる。
また、バッテリーパックの電動工具によって覆われる面に手動復帰式サーキットプロテクタのリセットボタンが位置するように構成したり、リセットボタンの周囲を覆う保護カバー部を設けたりすることによって、リセットボタンの誤操作を防止するという目的を達成した。
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１は電動工具の一例として公知の鉄筋結束機1を示し、ハウジング2の後部に捩じりモータ3を内蔵し、前部に針金送りモータ（図示せず）を内蔵している。ハウジング2と一体に成形されているグリップ部4の底面はバッテリーパック11を装着するために開放されていて、バッテリーパック11を下方からグリップ部4の底部へ挿入すると、バッテリーパック11の上面の電極端子12がグリップ部4内の板バネ電極5に接触して導通し、バッテリーパック11の側面に設けたロック爪13がグリップ部4内の凹部（図示せず）に係合してバッテリーパック11が固定される。
鉄筋結束用の針金を巻いたリール（図示せず）はハウジング2の後へ連結され、針金送り機構によってノーズ6の内周面に沿ってループ状に送出され、針金ループが鉄筋の周囲を取り囲む。そして、ハウジング2の前部に配置した把持機構７により針金ループを掴み、捩じり機構（図示せず）により把持機構全体を回転し、針金ループを捩じり上げて鉄筋を結束する。
図2はバッテリーパック11を示し、樹脂製のケース14は下部のバッテリーセル収容部15とその上部の角柱部16が一体に成形されていて、上面に電極端子12を配置した角柱部16が電動結束機1のグリップ部4へ挿入され、バッテリーセル収容部15の上面がグリップ部4の底面に接した状態でグリップ部4へ装着される。バッテリーセル収容部15には複数のバッテリーセル17を直列接続して収容し、バッテリーセル17の後方のサーキットプロテクタ収容部18内に収容したサーキットプロテクタ19をバッテリーセル17へ直列接続している。
サーキットプロテクタ19の内部構造の図示は省略するが、筒型のボディ20内にスライド自在に収容した可動接点、可動接点を固定接点から離反する方向に付勢しているバネ、可動接点を固定接点へ接触させた閉じ状態で固定するフック型バイメタルを備えた公知の構成のものである。図2及び図3に示す閉じ状態において、可動接点が取付けられているリセットボタン21はボディ20内に押込まれている。そして、過電流によりボディ20内の温度が上昇した場合は、バイメタルが反転して、ボディ20内部の係合溝へ係合しているバイメタルの先端のフック部が係合溝から外れる。これにより可動接点の固定が解除され、バネの力により可動接点が固定接点から離れて回路を遮断し、図4に示すようにリセットボタン21の頭部がボディ20から上方へ突出する。バイメタルの温度が低下して原型に復元すればリセットが可能となり、バッテリーパック11を取外してリセットボタン21の頭部を押込めば、バイメタルの先端のフック部がボディ20の係合溝に係合し、可動接点が固定接点へ接触した状態でロックされる。
本発明の要旨は、図2に示すようにサーキットプロテクタ19をバッテリーセル17から隔離するとともに、サーキットプロテクタ収容部18の背面に複数のスリット状通気孔23を形成し充電時や大電流放電時にバッテリーセル17が発生する熱がサーキットプロテクタ収容部18内のサーキットプロテクタ19へ影響しないようにしていることにある。これにより、サーキットプロテクタ19は、バッテリーセル17が発生する熱の影響を殆ど受けず、動作点（電流及び温度）の変動を抑制でき、サーキットプロテクタ19を流れる電流による発熱によってのみ開放動作をすることになり、保護動作が安定化する。
また、サーキットプロテクタ19のリセットボタン21がサーキットプロテクタ収容部18から上方へ突出するようにこれらの部品を配置しており、図1及び図3に示すように、バッテリーパック11を電動鉄筋結束機1へ装着した状態ではグリップ部4の下端のフランジ状部分4aによってリセットボタン21が覆われように形成している。したがって、図4に示すように、サーキットプロテクタ19が作動してリセットボタン21が突出した場合に、バッテリーパック11を電動鉄筋結束機1から取外さなければリセットすることができず、バッテリーパック11を電動工具へ装着した状態で誤ってリセット操作される危険を防止している。
図５及び図６は、電動工具のグリップ部の形状や寸法的制約などのために、グリップ部でサーキットプロテクタ19のリセットボタン21を覆うことができない場合の対応例を示し、バッテリーパック11のケース14の背面にリセットボタン21を囲む保護カバー部24を設けている。保護カバー部24は、リセットボタン21が突出した状態でも、その頭部が外部に露出しない高さに形成されており、意図的に棒状工具などを用いてリセットボタン21を押さない限りリセット操作が困難であるので誤操作を防止できる。また、バッテリーパック11を電動工具から取外せば、保護カバー部24の前面は開放されているので指などで簡単にリセットボタン21を押下げてリセットすることができる。
上記実施例においては、過電流によって回路を遮断する装置としてサーキットプロテクタを用いているが、このサーキットプロテクタに代えてオーバーカレントプロテクタやサーマルプロテクタと呼称される装置を用いてもよいことは言及するまでもない。要は、過電流を検出して回路を遮断する装置であればよい。
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
本発明の実施の一形態を示し、電動鉄筋結束機の一部切欠側面図。 本発明のバッテリーパックの側面断面図。 図1におけるグリップ部分の一部切欠側面図。 図1におけるグリップ部分の一部切欠側面図。 他の実施形態を示し、バッテリーパックの側面断面図。 電動鉄筋結束機のグリップ部分とバッテリーパックの一部切欠側面図
符号の説明
1 電動鉄筋結束機
2 ハウジング
4 グリップ部
5 板バネ電極
11 バッテリーパック
12 電極端子
13 ロック爪
14 ケース
15 バッテリーセル収容部
17 バッテリーセル
18 サーキットプロテクタ収容部
19 サーキットプロテクタ
21 リセットボタン
22 隔壁
23 通気孔
24 保護カバー部

Claims (6)

  1. バッテリーセルとサーキットプロテクタを直列接続してケース内に収容した電動工具のバッテリーパックにおいて、上記サーキットプロテクタとバッテリーセルとを可及的に離して配置したことを特徴とする電動工具のバッテリーパック。
  2. バッテリーセルとサーキットプロテクタを直列接続してケース内に収容した電動工具のバッテリーパックにおいて、上記ケース内を隔壁によって隔離して、上記バッテリーセルを収容するバッテリーセル収容部とサーキットプロテクタを収容するサーキットプロテクタ収容部とを設けたことを特徴とする電動工具のバッテリーパック。
  3. 上記ケースは、上記サーキットプロテクタが配置されている部位の近傍に、上記ケースの外部へ通じる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項1記載の電動工具のバッテリーパック。
  4. 上記サーキットプロテクタ収容部には、上記ケースの外部へ通じる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の電動工具のバッテリーパック。
  5. 上記バッテリーパック内のサーキットプロテクタは、リセットボタンを備えた手動復帰式サーキットプロテクタであり、上記サーキットプロテクタの保護動作時に上記リセットボタンが上記ケースの外側へ突出するように配置されるとともに、上記バッテリーパックを電動工具へ装着したときに上記電動工具によりリセットボタンが被蔽されるように構成した請求項１，２，３又は４記載の電動工具のバッテリーパック。
  6. 上記バッテリーパック内のサーキットプロテクタは、リセットボタンを備えた手動復帰式サーキットプロテクタであり、サーキットプロテクタの保護動作時に上記リセットボタンが外側へ突出するように配置されるとともに、上記ケースには、突出した上記リセットボタンの周囲を覆う保護カバー部を設けられていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の電動工具のバッテリーパック。
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