JP5027489B2 - 電動工具ケース - Google Patents

Description

本発明は電動工具が収納される電動工具ケースに関する。

従来、電池パックのような二次電池を動作電源として備えた手持式の電動工具が利用されており、例えば特許文献１には電動工具の二次電池を商用電源を用いて充電する充電器が開示されている。

ところで上記電動工具は付属の二次電池や充電器と共に電動工具ケースに収納されて作業現場に持ち運ばれる。しかし電動工具ケースに電動工具を収納して持ち運んでいる時には商用電源を利用できないため二次電池を充電できず、このため二次電池の充電が不十分である場合には作業現場で充電器を用いて二次電池を充電する必要があり、このように作業現場で二次電池の充電を行った場合にはその間に電動工具を利用できないという問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、電動工具ケースに電動工具を収納して持ち運んでいる際に二次電池を充電できる電動工具ケースを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明に係る電動工具ケースは、電動工具本体２ａと、電動工具本体２ａの動作電源となる二次電池６を有して電動工具本体２ａに対して着脱自在となる電池パック２ｂと、電池パック２ｂを着脱自在に取り付け可能で且つ取り付けられた電池パック２ｂの二次電池６を商用電源を用いて充電可能な充電器３とが出し入れ自在に収納される電動工具ケース１において、燃料電池９と、該燃料電池９を利用して発電する発電手段と、電池パック２ｂを所定位置に収納したときに当該電池パック２ｂの二次電池６に電気的に接続される充電端子と、発電手段で発生させた燃料電池９の電力で前記所定位置に収納した電池パック２ｂの二次電池６を充電端子を介して充電する充電手段を備えて成ることを特徴とする。このような構成とすることで、発電手段で燃料電池９を発電すると共に、充電手段により前記発電手段で発生した電力で電動工具ケース１内に収納した二次電池６を充電できる。

また請求項２は請求項１において、前記充電手段により二次電池６が満充電状態となった時に該二次電池６の充電を自動的に停止する制御手段を設けて成ることを特徴とする。このような構成により、二次電池６が満充電状態となった時に二次電池６の充電を自動的に停止して二次電池６の過充電を防止できる。

また請求項３は請求項２において、前記二次電池６を冷却するためのファン１６を備え、該ファン１６を二次電池６の充電時及び充電完了後に自動的に駆動する制御手段を設けて成ることを特徴とする。二次電池６の充電時は勿論、充電完了後にもファン１６により二次電池６を冷却できる。

また請求項４は請求項１乃至３のいずれか１項において、前記発電手段として燃料電池９を発電するために必要な電気機器を備え、燃料電池９の発電開始時における前記電気機器の動作電源を前記二次電池６とすることを特徴とする。燃料電池９の発電開始時における電気機器の動作電源を二次電池６とすることで、電気機器を起動するために別途キャパシタや二次電池６等の電力貯蔵装置を設けることなく、電気機器による燃料電池９の発電を開始できる。
また請求項５は請求項１乃至４のいずれか１項において、空気取り込み口１７と、空気排出口とを備え、前記発電手段が、空気取り込み口１７から電動工具ケース１内に酸素を含む空気を取り込み、この空気を燃料電池９のカソード１２に供給した後、空気排出口から排出するファンを１６有し、ファン１６の運転時に前記電動工具ケース１内に取り込まれた空気によって前記二次電池６が冷却されることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、電動工具ケースに電動工具及び二次電池を収納して持ち運んでいる時に燃料電池を利用して二次電池を充電でき、作業現場で二次電池を充電するなどの必要がない。

また請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加えて、二次電池が満充電状態となった時に充電を自動的に停止して二次電池の過充電を防止できる。

また請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明の効果に加えて、ファンを運転して二次電池を確実に冷却でき、二次電池で火傷することを防止でき、また二次電池の電池寿命を延ばすことができる。

また請求項４に係る発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、電気機器を起動するために別途キャパシタや二次電池等の電力貯蔵装置を設けることなく電気機器による燃料電池の発電を開始でき、コストを削減できる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１及び図２に示す本例の電動工具ケース１は、電動工具本体２ａ及び電池パック２ｂを備えた電動工具２と、該電動工具２の商用電源用の充電器３とを出し入れ自在に収納するものであり、収納される電動工具２と前記充電器３からなる付属品とで電動工具セットを構成する。

電動工具２はインパクトドライバとして利用される手持式のインパクト回転工具であり、電動工具２の主体を構成する電動工具本体２ａは、先端に出力部（図示せず）を設けた筒状の本体部４と、本体部４の出力部と反対側から突設したグリップ部５とで構成してある。出力部は電動工具本体２ａに内装した駆動用モータ（図示せず）を駆動源として回転駆動するものであり、駆動用モータを駆動して出力部に着脱自在に取付けたドライバービットなどの工具を回転し、この工具でねじ類を締め付けたり緩めたりできる。

電池パック２ｂは充放電可能なリチウムイオン電池からなる二次電池６を備え、電動工具２のグリップ部５の突端部に着脱自在に取付けられて駆動用モータの動作電源となる。

充電器３には電池パック２ｂを着脱自在に取付けられるようにしてあり、充電器３に電池パック２ｂを取付けた状態で該充電器３を商用電源に接続することで、商用電源の電力で電池パック２ｂ内の二次電池６を充電できるようになっている。

上記電動工具本体２ａ、電池パック２ｂ、充電器３を収納する電動工具ケース１は一面が開口した長方形箱状のケース本体７で主体を構成してあり、ケース本体７の底部を下にした状態で上方に位置する開口部は図示しない開閉自在な蓋によって閉塞される。ケース本体７の長辺側の外側面には把手８を設けてあり、把手８を把持して電動工具ケース１の持ち運びができるようになっている。

電動工具本体２ａ、電池パック２ｂ、充電器３の夫々はケース本体７内の所定位置に配置して収納されるものであり、このうち電池パック２ｂ及び充電器３は長方形状のケース本体７において後述のファン１６が設けられる一短辺側に収納される。これら電動工具本体２ａ、二次電池６、充電器３の夫々をケース本体７に収納した状態において所定位置に固定する手段としては、例えば各機器を嵌め込んで収納するための電動工具ケース１内に形成した凹所や、各機器を係止する係止手段などが挙げられる。

上記電動工具ケース１内には、既述の充電器３とは別に、燃料電池９と、該燃料電池９を利用して発電する発電手段と、該発電手段で発生させた燃料電池９の電力で電池パック２ｂの二次電池６を充電する充電手段とを設けている。

燃料電池９はケース本体７の底部上に設けてあり、該燃料電池９はケース本体７の底部の略全面に亘っている。燃料電池９は水素と空気中に含まれる酸素とをもとに発電が行われるものであり、アノード１０、電解膜１１、カソード１２を順に積層してなるセル１３をセパレータ１４を介して多数積層し、これらセル１３を直列で接続して構成したセルスタックからなる。各セル１３におけるアノード１０及びカソード１２は気体を通す構造をしており、水素をアノード１０に供給すると共に酸素を含む空気をカソード１２に供給することで、アノード１０側の水素は水素イオンとなって電解膜１１を通過してカソード１２に至り、カソード１２側の酸素と反応して水となる。この時、アノード１０側では水素から電子が切り離される反応が起こり、またカソード１２側では電子を利用して水が生成される反応が起こり、これにより燃料電池９には直流の電気が発生する。なお燃料電池９の発電時に生じた水は別途電動工具ケース１に設けたタンクで回収する、又は電動工具２に設けた布に染み込ませて乾燥させるものとする。

ケース本体７には燃料電池９のアノード１０に供給される水素を貯留する燃料タンク１５を設けてあり、該燃料タンク１５内の水素は図示しない水素供給路を介して燃料電池９のアノード１０に供給される。該燃料タンク１５内の水素を燃料電池９のアノード１０に供給する水素供給手段としては、例えば水素供給路に設けた開閉自在な電磁弁等の弁を開くことで燃料タンク１５の内圧によりアノード１０に水素を供給するものや、水素供給路に設けたポンプを駆動することでアノード１０に水素を供給するものなどが挙げられ、該水素供給手段は後述の制御回路部２５で制御され、これにより燃料タンク１５内の水素を燃料電池９のアノード１０に供給するか否かを切替えられるようになっている。

ケース本体７内の燃料タンク１５と反対側の端部にはファン１６を設けてあり、燃料電池９に対向するケース本体７の底部には多数の空気取り込み口１７を形成し、ファン１６に対向するケース本体７の側面部には空気排出口（図示せず）を形成している。ファン１６を運転すると、空気取り込み口１７から電動工具ケース１内に酸素を含む空気を取り込み、この空気が燃料電池９を通過して空気排出口から排出される。ここでファン１６の運転は制御回路部２５により制御されて燃料電池９のカソード１２に酸素を含む空気を供給する酸素供給手段を構成するものであり、このファン１６と、燃料タンク１５、水素供給手段、制御回路部２５で発電手段を構成している。また上記のようにファン１６を運転した場合、燃料電池９を通過した空気は電動工具ケース１内を通って二次電池６近傍を通過し、この後、空気排出口から排出されるようになっており、即ちファン１６は二次電池６や電動工具ケース１を冷却するための冷却手段を兼用している。またケース本体７の底面部の四隅には複数の脚部２０を突設してあり、各脚部２０を床などの載置面に載置した状態で空気取り込み口１７と載置面との間に隙間が形成されるようにしてある。従って電動工具ケース１の各脚部２０を載置面に載置した状態では前記隙間を利用して空気取り込み口１７から電動工具ケース１内に確実に空気を取り込めるようになっている。

電動工具ケース１のケース本体７の内部には充電手段として燃料電池９に接続された回路装置２１を設けてあり、該回路装置２１の回路構成図を図３に示す。なお図３では二次電池６を接続可能な充電端子間に二次電池６を接続した状態を示すものであり、充電端子を二次電池６に替えて図示してあり、また水素供給手段の図示を省略している。

回路装置２１は、燃料電池９の正極及び負極間に順に直列で接続したインダクタ２２、ダイオード２３、充電端子を備えると共に、ダイオード２３及び充電端子（二次電池６）と並列に接続したスイッチング素子２４と、該スイッチング素子２４に接続されて出力電圧及び出力電流を監視しながらスイッチング素子２４をＰＷＭ制御するマイコン２６を備えた制御回路部２５とを備えており、インダクタ２２、ダイオード２３、スイッチング素子２４、制御回路部２５とで昇圧回路部１８を構成している。

回路装置２１における昇圧回路部１８の出力側には、充電端子（二次電池６）と並列にファン１６及びファン１６に直列で接続したファン用スイッチング素子２７を接続してあり、スイッチング素子２７に接続したマイコン２６からの信号によりスイッチング素子２７のＯＮ／ＯＦＦを切替えてファン１６のＯＮ／ＯＦＦを切替えられるようにしている。

ケース本体７の所定位置に電池パック２ｂを収納した場合、該電池パック２ｂの二次電池６は充電端子に電気的に接続されるようになっている。二次電池６を充電端子に接続した状態では、マイコン２６を備えた制御回路部２５、ファン１６、水素供給手段などの燃料電池９を発電するために必要な電気機器の電源は二次電池６及び燃料電池９によって構成され、これにより燃料電池９の発電開始時及び発電開始直後には制御回路部２５、ファン１６、水素供給手段の電源として二次電池６を利用できるようになっている。

このように充電端子に二次電池６を接続した時には、制御回路部２５のマイコン２６は、二次電池６の電力によりファン１６の運転を開始して燃料電池９のカソード１２に酸素を含む空気を送ると共に、同じく二次電池６の電力により水素供給手段を制御して燃料タンク１５内の水素を燃料電池９のアノード１０に供給し、これにより燃料電池９の発電を開始し、またこれと同時にスイッチング素子２４を制御して二次電池６の充電を開始する。マイコン２６は二次電池６の充電時において二次電池６の電圧値及び電流値を監視しながら定電流定電圧方式で二次電池６を充電するものであり、即ち図４に示すように二次電池６の充電は最初に定電流充電を行い、二次電池６の電池電圧が規定値に達すると定電圧充電に移行し、この後、二次電池６に流れる電流値が徐々に低下して規定値となるとスイッチング素子２４をＯＦＦにして充電を完了し、これにより二次電池６が満充電状態となった時に充電を自動的に停止するようにしている。なおマイコン２６は二次電池６の電池電圧が高くなった時もスイッチング素子２４をＯＦＦにして充電を停止するように設定してある。

また図４に示すようにマイコン２６は二次電池６の充電が完了した時から所定時間ｔ経過した後にスイッチング素子２７をＯＦＦにしてファン１６を停止するように設定してある。即ちファン１６は二次電池６の充電開始時点から二次電池６の充電完了後の所定時間ｔが経過する時点まで継続して行われる。

上記電動工具ケース１に設けた充電手段で電動工具２の二次電池６を充電するには、電動工具本体２ａから取り外した二次電池６を電動工具ケース１内の所定位置に収納し、二次電池６の端子を充電端子に接続する。二次電池６を充電端子に接続すると、充電端子に接続した二次電池６を動作電源としてマイコン２６が作動すると共に該マイコン２６の指令によりファン１６や水素供給手段が作動し、燃料電池９の発電が開始され、またこれと同時に二次電池６の充電を開始する。そして二次電池６の充電が完了する時点までファン１６及びポンプが継続して運転され、該充電が完了した時点でポンプが停止し、この所定時間ｔ後にファン１６が停止する。

以上説明したように本発明の電動工具ケース１は、発電手段で燃料電池９を発電すると共に充電手段により発電手段で発生した電力で電動工具ケース１内に収納した二次電池６を充電できるので、電動工具ケース１に電動工具２及び二次電池６を収納して持ち運んでいる時に燃料電池９を利用して二次電池６を充電でき、電動工具２を電動工具ケース１で持ち運んだ後に作業現場などで二次電池６を充電する必要がない。

また本例では充電手段により二次電池６が満充電状態となった時に該二次電池６の充電を自動的に停止する制御手段（マイコン）を設けているので、二次電池６の過充電を防止できる。また二次電池６を冷却するためのファン１６を二次電池６の充電時及び充電完了後に自動的に駆動する制御手段（マイコン２６）を設けているので、ファン１６により充電時及び充電完了直後の二次電池６を確実に冷却できる。従って二次電池６で火傷することを防止でき、また二次電池６の電池寿命を延ばすことができる。

また発電手段を構成する制御回路部２５、ファン１６、水素供給手段からなる各電気機器は、燃料電池９の発電開始時における動作電源を二次電池６とするものであるので、各電気機器を起動するために別途キャパシタや二次電池６等の電力貯蔵装置を設けることなく、電気機器による燃料電池９の発電を開始でき、コストを削減できる。

なお本例の燃料電池９は燃料として水素を用いるものであるが、燃料としてメタノールやエタノールなどのアルコール燃料を用いても良いものとする。

本発明の実施の形態の一例を示す電動工具ケースの蓋を開いた状態を示す平面図である。 同上の電動工具ケースの側面図である。 同上の回路装置の回路構成図である。 （ａ）は充電中及び充電完了後におけるファンの運転状態を示すグラフであり、（ｂ）は充電中及び充電完了後において二次電池に流れる充電電流を示すグラフである。

符号の説明

１ 電動工具ケース
２ 電動工具
２ａ 電動工具本体
６ 二次電池
９ 燃料電池
１６ ファン

Claims (5)

1. 電動工具本体と、
   電動工具本体の動作電源となる二次電池を有して電動工具本体に対して着脱自在となる電池パックと、
   電池パックを着脱自在に取り付け可能で且つ取り付けられた電池パックの二次電池を商用電源を用いて充電可能な充電器とが出し入れ自在に収納される電動工具ケースにおいて、
   燃料電池と、
   該燃料電池を利用して発電する発電手段と、
   電池パックを所定位置に収納したときに当該電池パックの二次電池に電気的に接続される充電端子と、
   発電手段で発生させた燃料電池の電力で前記所定位置に収納した電池パックの二次電池を充電端子を介して充電する充電手段を備えて成ることを特徴とする電動工具ケース。
2. 前記充電手段により二次電池が満充電状態となった時に該二次電池の充電を自動的に停止する制御手段を設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具ケース。
3. 前記二次電池を冷却するためのファンを備え、該ファンを二次電池の充電時及び充電完了後に自動的に駆動する制御手段を設けて成ることを特徴とする請求項２に記載の電動工具ケース。
4. 前記発電手段として燃料電池を発電するために必要な電気機器を備え、燃料電池の発電開始時における前記電気機器の動作電源を前記二次電池とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動工具ケース。
5. 空気取り込み口と、
   空気排出口とを備え、
   前記発電手段が、空気取り込み口から電動工具ケース内に酸素を含む空気を取り込み、この空気を燃料電池のカソードに供給した後、空気排出口から排出するファンを有し、
   ファンの運転時に前記電動工具ケース内に取り込まれた空気によって前記二次電池が冷却されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動工具ケース。

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