JP6072564B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関し、特に電池パックの落下時の耐衝撃性向上のための技術に関する。

近年、ノートブック型ＰＣをはじめ、携帯電話機、トランシーバー、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルスチルカメラ等の携帯電子機器の電源として、電池パックが広く用いられている。
図１０に示すように、従来の電池パック９０１は、皿状をした上ケース部材９０２及び下ケース部材９０３と、これらにより構成されるケース９０４に内包される複数の素電池９０５と、それら素電池９０５の端子間を接続するリード板９０９とからなる。

上ケース部材９０２の一部９０２ａと下ケース部材９０３の一部９０３ａは外部に突出していて、電池パック９０１におけるケース９０４の凸状部９０４ａを構成する。
図１１は、従来の電池パック９０１が携帯電子機器１０１に装着された状態で、携帯電子機器１０１を背面側から見た時の模式図である。ケース９０４の凸状部９０４ａは、デザイン上の観点等から、電池パック９０１の携帯電子機器１０１と反対側の端面とともに外方に露出している。

ここで、携帯電子機器１０１は、卓上等で固定されて使用されるだけでなく、携帯されて使用される頻度も高いため、携帯電子機器１０１に電池パックが装着された状態で落下する危険性があり、落下時には電池パックに大きな衝撃が加えられることになる。
図１２に示すように、ケース９０４の凸状部９０４ａは機器装着時にも機器から露出しているので、落下時には、凸状部９０４ａの角部であって、電池パック９０１の先端部でもある９０４ｇがまず衝撃を受ける確率が高い。そして、そのことがケース９０４の破損や、ケース部材９０２及び９０３の接合部の外れ、内包する電池９０５の変形、内部短絡等に繋がる。

図１３に示すように、凸状部９０４ａの角部９０４ｇが受けた衝撃は凸状部９０４ａの壁部９０４ｄを伝わって、壁部９０４ｄの角部９０４ｉに応力が集中することになる。
そこで図１０に示すように、従来の電池パック９０１では、耐衝撃性向上のため、ケース９０４の凸状部９０４ａの壁部９０４ｄの内側に、補強のために、マイカ（雲母）からなる板片９０８を貼り付け、落下衝撃が加わった際に、潰れ方向に突っ張らせ、ケースの剛性を上げる手法が採用されている。

特開２００４−３２７２０６号公報 特開２００９−２２４０７２号公報

しかし、マイカは樹脂等に比べて高価であり、更なるコストの低減の点で課題があった。
ここで、コスト低減のために、マイカからなる板片９０８に代わり、樹脂からなる板片を壁部９０４ｄの内側に貼り付けることが考えられるが、単に樹脂からなる板片を用いただけでは強度が弱く、マイカからなる板片９０８のように剛性を上げることはできない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、落下時の耐衝撃性を確保しつつ、更なるコスト低減が可能な電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、皿状をした２つのケース部材の開口縁同士を突き合わせて構成されるケースと、前記ケース内に収納される素電池と、を備え、機器装着時に前記ケースの一部が前記機器の外方に露出する凸状部を有する電池パックであって、前記ケースにおける前記凸状部は、前記機器装着方向と交差する方向に張り出しており、前記凸状部の側壁は、前記凸状部の張り出し方向に沿っていて前記機器装着時に前記機器と反対側である第１部分と、前記第１部分の張り出し方向の端部において連続し、前記張り出し方向と交差する方向である第２部分と、前記第２部分における前記第１部分との交差部とは反対側の端部において連続し、前記張り出し方向に沿っていて前記機器装着時に前記機器と対向する側である第３部分と、前記第３部分における前記第２部分との交差部とは反対側の端部において連続し、前記張り出し方向と交差する方向であって前記機器装着時に前記機器と対向する側である第４部分と、からなり、前記ケースにおける前記凸状部の内方において、前記第１部分と前記第２部分との交差部と、前記第３部分と前記第４部分との交差部とを結ぶ仮想線に対して沿い、樹脂からなる衝撃緩衝部を有している構成とした。

ここで、前記凸状部の内方には、スペーサが嵌入されており、前記スペーサは、外面が前記第１部分及び第３部分に当接する筒状部と、前記筒状部の内側において前記筒状部の筒軸に対して傾斜し、且つ、前記筒状部の内面において前記内面の周方向全周に亘って前記筒状部と繋がっている傾斜壁部とが一体形成されてなり、前記衝撃緩衝部は、前記スペーサの傾斜壁部である構成とすることもできる。

前記傾斜壁部の肉厚は、前記第２部分の肉厚よりも厚い構成とすることもできる。
また、前記スペーサには、前記筒状部の内面と、前記傾斜壁部とを接合するリブが設けられている構成とすることもできる。
更に、前記衝撃緩衝部は、前記２つのケース部材の少なくとも一方に一体形成されている構成とすることもできる。

また、前記素電池の端子にはリード板が接続されており、前記衝撃緩衝部と前記リード板との間には、間隙が存在する構成としてもよい。

以上の構成を持つ本発明の電池パックによれば、第一に、前記ケースにおける前記凸状部の内方において、前記第１部分と前記第２部分との交差部と、前記第３部分と前記第４部分との交差部とを結ぶ仮想線に対して沿う衝撃緩衝部を有している。これにより、落下時において、前記第１部分と前記第２部分との交差部に加わる衝撃力を第２部分だけで吸収するのではなく、前記衝撃緩衝部にも分散させて、前記衝撃緩衝部でも衝撃を吸収することができる。従って、ケースの破損等を防止することができ、耐衝撃性が確保される。

また、第二に、衝撃緩衝部の材料として、樹脂を用いているので、マイカを用いる従来技術に比べて部材コストを下げることができ、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電池パック１の展開斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る電池パック１の内部に挿入されるスペーサ８の外観を表す斜視図であり、（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る電池パック１の内部に挿入されるスペーサ８の外観を表す斜視図（一部断面図）である。 本発明の実施の形態１に係る電池パック１が落下時に衝撃を受けた時の状態を示す断面図の要部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る電池パック１の断面図の要部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る電池パックの下ケース部材１３の外観を表す斜視図の要部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る電池パックの断面図の要部拡大図である。 本発明の変形例１に係る電池パックの断面図の要部拡大図である。 本発明の変形例２に係る電池パックの断面図の要部拡大図である。 本発明の変形例３に係る電池パックの断面図の要部拡大図である。 従来技術に係る電池パック９０１の展開斜視図である。 従来技術に係る電池パック９０１が携帯電子機器本体１０１に装着された状態を表す背面図である。 従来技術に係る電池パック９０１が落下時に衝撃を受けた時の状態を示す模式図である。 従来技術に係る電池パック９０１でマイカからなる板片を除いたものが落下時に衝撃を受けた時の状態を示す断面図の要部拡大図である。

本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
＜電池パック１の全体構成＞
図１は、電池パック１の展開斜視図である。図１に示すように、電池パック１は、皿状をした樹脂製の上ケース部材２及び下ケース部材３によりケース４が構成されている。ケース４の内方には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に各３本の合計９本の円筒型電池５（以下、「素電池５」と記す。）とそれら素電池５の端子間を接続するリード板９（不図示）が収納されている。上ケース部材２及び下ケース部材３の肉厚ｔ２は０．８ｍｍである。

下ケース部材３は図１における手前側の壁部に窓部３ｃがあり、窓部３ｃと最も手前側の３本の素電池５との間には、回路基板６が挿入されている。回路基板６には携帯電子機器との接続に供されるコネクタ７が実装されていて、コネクタ７が下ケース部材３の外部に露出する構造となっている。
下ケース部材３にはコネクタ７と反対側（奥側）後方から張り出す凸状部３ａがあり、上ケース部材２にも、この部分に同様に後方から張り出す凸状部２ａがある。

そして、上ケース部材２と下ケース部材３をそれらの開口縁同士を突き合わせて接合することで電池パック１のケース４を形成した際に、ケース４の凸状部４ａがＹ軸方向の外向きに張り出す。この張り出し方向であるＹ軸方向は、機器装着方向であるＸ軸方向と交差する方向である。
凸状部４ａは、携帯電子機器に装着された状態でも、外部に露出しているため、落下時に凸状部４ａが衝撃を受ける。

そこで、図１に示すように、実施の形態１の電池パック１では、ケース４の凸状部４ａにおいて、素電池５と凸状部４ａの壁部４ｄとの間にスペーサ８が挿入されている。スペーサ８は上ケース部材２及び下ケース部材３とは別部品であり、樹脂からなる。
図３は、上ケース部材２と下ケース部材３との突き合わせ方向であるＺ軸方向から見た時の落下時における、ケース４の凸状部４ａのＸ−Ｙ断面図における要部拡大図である。

凸状部４ａの側壁は、凸状部４ａの張り出し方向（Ｙ軸方向）に沿っていて機器装着時に機器と反対側である第１部分４ｃと、第１部分４ｃの張り出し方向の端部４ｇにおいて連続し、張り出し方向と交差する方向（Ｘ軸方向）である第２部分４ｄと、第２部分４ｄにおける第１部分４ｃとの交差部４ｇとは反対側の端部４ｉにおいて連続し、凸状部４ａの張り出し方向（Ｙ軸方向）に沿っていて機器装着時に機器と対向する側である第３部分４ｅと、第３部分４ｅにおける第２部分４ｄとの交差部４ｉとは反対側の端部４ｈにおいて連続し、凸状部４ａの張り出し方向と交差する方向（Ｘ軸方向）であって機器装着時に機器と対向する側である第４部分４ｆとからなる。

＜スペーサ８＞
次に、素電池５と凸状部４ａの壁部４ｄとの間に挿入される、スペーサ８について、図２を用いて詳細に説明する。
スペーサ８は樹脂製であり、樹脂とは具体的にはポリカーボネートである。スペーサ８の材質はこれに限るものではなく、例えば、ＰＥＴ、ＡＢＳ等であってもよい。

図２（ｃ）は、スペーサ８の外観を表す斜視図（一部断面図）である。図２（ｃ）に示すように、スペーサ８は、筒状をなした筒状部８ｆと、筒状部８ｆの筒軸（図２のＹ軸方向）に対して傾斜し、且つ、筒状部の内面において内面の周方向全周に亘って筒状部と繋がっている傾斜壁部８ａとが一体形成されてなる。
筒状部８ｆ及び傾斜壁部８ａの肉厚ｔ１は、１．０ｍｍである。筒状部８ｆ及び傾斜壁部８ａの肉厚はこれに限るものではなく、上ケース部材２及び下ケース部材３の肉厚ｔ２である０．８ｍｍよりは少なくとも厚く、１．５ｍｍ以下の範囲であってもよい。

図２（ｃ）には、スペーサ８の断面図も合わせて図示しているが、傾斜壁部８ａは、筒軸方向（Ｙ軸方向）に対して、角度θ分だけ傾斜している。ここではθはほぼ７０°である。
後で述べるように、凸状部４ａの側壁における断面おいて、第１部分４ｃの長さに対する第２部分４ｄの長さの比率が、略ｔａｎθに等しいように設定されている。

ただし、角度θはこれに限るものではなく、例えば、６０°以上、８０°以下の範囲であってもよい。スペーサ８の断面は、略Ｚ字形状である。
また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に図示しているように、筒状部の内面８ｂ、８ｄと、傾斜壁部８ａとを接合するリブ８ｃ、８ｅが配設されている。このリブ８ｃ、８ｅによって、傾斜壁部８ａが補強されている。

リブ８ｃは素電池５の端子５ａに対向するので、落下時の衝撃がスペーサ８から直接、素電池５の端子５ａに伝わるのを防止するために短くしてある。
一方、リブ８ｅは素電池５の端子５ａと反対側に位置するので、スペーサ８の剛性を向上させるために長くしてある。
＜電池パック１の効果＞
図３に示すように、凸状部４ａの内方において、素電池５と凸状部４ａの側壁の断面における第２部分４ｄとの間には、スペーサ８が嵌入されている。スペーサ８の傾斜壁部８ａは、第１部分４ｃと第２部分４ｄとの交差部４ｇと、第３部分４ｅと第４部分４ｆとの交差部４ｈとを結ぶ仮想線４ｊに対して沿っている。

これにより、落下時の衝撃方向と、スペーサ８の傾斜壁部８ａの方向とが沿っているので、衝撃の一部を傾斜壁部８ａに分散させることができる。従って、ケース４の破損等が防止される。
また、傾斜壁部８ａの厚みｔ１を凸状部４ａの第２部分４ｄの厚みｔ２よりも厚くしているので、落下時の衝撃を第２部分４ｄよりも傾斜壁部８ａの方に大きく分散させることが可能となる。

さて、図３に示したが、凸状部４ａの内方において、素電池５と素電池５の端子５ａ及びリード板９が占める部分を除いた部分のＸ軸方向の長さをｌ、Ｙ軸方向の幅をｗとする。スペーサ８の傾斜壁部８ａは、このｌとｗとからなる矩形状のスペースを対角線状に結んだ方向に設置されている。
従って、傾斜壁部８ａのＹ軸方向とのなす角度θはおよそ、
θ＝ｔａｎ^-1（ｌ／ｗ）・・・・・（式１）
で表される。

実施の形態１では、ｌ＝１８．４ｍｍ、ｗ＝６．３ｍｍであるので、θはほぼ７０°となる。
ただし、θはこの角度に限定されるものではなく、上述のように、６０°≦θ≦８０°の範囲内にあれば、上記と同様の耐衝撃性の効果を示す。
また、図４は、Ｚ軸方向から見た時の凸状部４ａのＸ−Ｙ断面図の要部拡大図を示している。素電池５の端子５ａに接続されたリード板９と、スペーサ８との間には、間隙１０が存在するので、落下時の衝撃がスペーサから直接、素電池５の端子５ａに伝わるのを防止できる。

そして、スペーサ８の材料として、樹脂を用いているので、マイカからなる板片９０８を用いる従来に比べて部材コストを下げることができ、製造コストの低減を図ることができる。
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る電池パックの外観を表す斜視図の要部拡大図である。ここでは簡単のため、上ケース部材２は除いた状態で、下ケース部材１３のみを示している。

実施の形態２では、衝撃緩衝部１３ｄを下ケース部材１３と同じ樹脂で、下ケース部材１３と一体形成している。
図６は、実施の形態２の電池パックのＹ−Ｚ断面図の要部拡大図である。ここでは上ケース部材２も図示している。
図５及び図６では図示していないが、実施の形態２においてもＸ−Ｙ断面においては衝撃緩衝部１３ｄのうちでＺ軸方向に沿っている部分１３ｄ２が、実施の形態１と同様に、−Ｙ方向からほぼ７０°傾斜した傾斜壁部を構成しており、落下時の衝撃の一部を分散させて、ケースの破損等が防止される。

また、このように衝撃緩衝部をケース部材と一体形成することで、部品点数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
（変形例１）
図７は、変形例１に係る電池パックのＹ−Ｚ断面図の要部拡大図である。ここでは上ケース部材１２も図示している。衝撃緩衝部は、上ケース部材１２と同じ樹脂で上ケース部材１２と一体形成された衝撃緩衝部１２ｄと、下ケース部材２３と同じ樹脂で下ケース部材２３と一体形成された衝撃緩衝部２３ｄから構成されている。そして、上ケース部材１２と下ケース部材２３とを組み合わせた時に、衝撃緩衝部１２ｄのうちでＺ軸方向に沿っている部分１２ｄ２と衝撃緩衝部２３ｄのうちでＺ軸方向に沿っている部分２３ｄ２との端面同士が突き合わされた状態となって、電池パックの衝撃緩衝部として作用する。

図７では図示していないが、変形例１においてもＸ−Ｙ断面においては衝撃緩衝部１２ｄ２と衝撃緩衝部２３ｄ２が、実施の形態１と同様に、−Ｙ方向からほぼ７０°傾斜した傾斜壁部を構成しており、落下時の衝撃の一部を分散させて、ケースの破損等が防止される。
また、このように両方のケース部材と一体形成することでも、部品点数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
（変形例２）
図８は、変形例２に係る電池パックのＸ−Ｙ断面図の要部拡大図である。素電池５とケース４の凸状部４ａの側壁の断面における第２部分４ｄとの間には、中実構造からなるスペーサ１８を有している。

この場合も、第１部分４ｃと第２部分４ｄとの交差部４ｇと、第３部分４ｅと第４部分４ｆとの交差部４ｈとを結ぶ仮想線４ｊの方向に沿った衝撃緩衝部１８ａがあるとみなすことができる。
従って、落下時の衝撃の一部を衝撃緩衝部１８ａに分散させて、ケースの破損等が防止される。スペーサ１８を中実構造とし、ケース部材とは別部品とした場合には、複雑な成形が不要となり、部品製造歩留まりが向上する。

また、スペーサ１８に凹部１８ｂを形成しておけば、素電池５の端子５ａに接続されたリード板９と凹部１８ｂとの間に間隙２０が存在するので、落下時の衝撃がスペーサ１８から直接、電池５の端子５ａに伝わるのを防止できる。
尚、スペーサ１８は、ケース部材とは別部品としてもよいし、少なくとも一方のケース部材と一体形成されていてもよい。
（変形例３）
図９は、変形例３に係る電池パックのＸ−Ｙ断面図の要部拡大図である。素電池５とケース４の凸状部４ａの側壁の断面における第２部分４ｄとの間には、中実構造で発泡構造からなるスペーサ２８を有している。

この場合も、第１部分４ｃと第２部分４ｄとの交差部４ｇと、第３部分４ｅと第４部分４ｆとの交差部４ｈとを結ぶ仮想線４ｊの方向に沿った衝撃緩衝部２８ａがあるとみなすことができる。
従って、落下時の衝撃の一部を衝撃緩衝部２８ａに分散させて、ケースの破損等が防止される。スペーサ２８を中実構造で発泡構造とし、ケース部材とは別部品とした場合には、複雑な成形が不要となり、部品製造歩留まりが向上する。

変形例３のように特に発泡構造とした場合には、スペーサ２８の内部に空洞２８ｃが存在するので、スペーサ２８が弾性変形し、より効果的に衝撃を分散させることが可能となる。
また、スペーサ２８に凹部２８ｂを形成しておけば、素電池５の端子５ａに接続されたリード板９と凹部２８ｂとの間に間隙３０が存在するので、落下時の衝撃がスペーサから直接、電池５の端子５ａに伝わるのを防止できる。

尚、スペーサ２８は、ケース部材とは別部品としてもよいし、少なくとも一方のケース部材と一体形成されていてもよい。
（その他の事項）
以上、実施の形態や変形例では、電池パックの凸状部は、機器と反対側の後方において左右両端に１つずつ形成された構成としたが、これに限定されない。一端のみに形成されていても構わない。

上下のケース部材は皿状の略長方形状としたが、これに限定されるものではなく、略正方形状であっても、その他の形状であってもよい。素電池は円筒状としたが、これに限定されるものではなく、角型の形状でも多角形型の形状であっても、扁平状であっても、その他の形状であってもよい。
また、ラミネート外装を有する素電池を採用することもできる。

素電池の本数もＸ軸方向及びＹ軸方向に各３本の合計９本としたが、これに限定されるものではなく、１本であっても、複数本であっても構わない。
スペーサも樹脂製としたが、ゴム製であってもよい。
スペーサの傾斜壁に配設されるリブは、傾斜壁の両側に３個ずつとしたが、これに限定されるものではない。片側のみであっても構わないし、２個以下あるいは４個以上でもよい。

衝撃緩衝部がケース部材に一体形成される場合としては、一方のケース部材に一体形成される場合と、両方のケース部材に対称に一体形成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、両方のケース部材にそれぞれ非対称に一体形成されていてもよい。
更に、一方のケース部材に両ケース部材の間隔よりも狭い高さで一体形成されていてもよい。

本発明の電池パックは、ノートブック型ＰＣをはじめ、携帯電話機、トランシーバー、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルスチルカメラ等の携帯電子機器の主電源として利用することが可能である。

１ 電池パック
２、１２ 上ケース部材
３、１３、２３ 下ケース部材
４ ケース
４ａ 凸状部
４ｃ 第１部分
４ｄ 第２部分
４ｅ 第３部分
４ｆ 第４部分
４ｊ 仮想線
５ 素電池
６ 回路基板
７ コネクタ
８、１８、２８ スペーサ
８ａ 傾斜壁部
８ｆ 筒状部
９ リード板
１０、２０、３０ 間隙
１２ｄ、１３ｄ、２３ｄ、１８ａ、２８ａ 衝撃緩衝部
１８ｂ、２８ｂ 凹部
１０１ 携帯電子機器

Claims (6)

1. 皿状をした２つのケース部材の開口縁同士を突き合わせて構成されるケースと、
   前記ケース内に収納される素電池と、
   を備え、
   機器装着時に前記ケースの一部が前記機器の外方に露出する凸状部を有する電池パックであって、
   前記ケースにおける前記凸状部は、前記機器装着方向と交差する方向に張り出しており、
   前記凸状部の側壁は、前記凸状部の張り出し方向に沿っていて前記機器装着時に前記機器と反対側である第１部分と、前記第１部分の張り出し方向の端部において連続し、前記張り出し方向と交差する方向である第２部分と、前記第２部分における前記第１部分との交差部とは反対側の端部において連続し、前記張り出し方向に沿っていて前記機器装着時に前記機器と対向する側である第３部分と、前記第３部分における前記第２部分との交差部とは反対側の端部において連続し、前記張り出し方向と交差する方向であって前記機器装着時に前記機器と対向する側である第４部分と、からなり、
   前記ケースにおける前記凸状部の内方において、前記第１部分と前記第２部分との交差部と、前記第３部分と前記第４部分との交差部とを結ぶ仮想線に対して沿い、樹脂からなる衝撃緩衝部を有していることを特徴とする電池パック。
2. 前記凸状部の内方には、スペーサが嵌入されており、
   前記スペーサは、外面が前記第１部分及び第３部分に当接する筒状部と、前記筒状部の内側において前記筒状部の筒軸に対して傾斜し、且つ、前記筒状部の内面において前記内面の周方向全周に亘って前記筒状部と繋がっている傾斜壁部とが一体形成されてなり、
   前記衝撃緩衝部は、前記スペーサの傾斜壁部であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記傾斜壁部の肉厚は、前記第２部分の肉厚よりも厚いことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記スペーサには、前記筒状部の内面と、前記傾斜壁部とを接合するリブが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電池パック。
5. 前記衝撃緩衝部は、前記２つのケース部材の少なくとも一方に一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
6. 前記素電池の端子にはリード板が接続されており、前記衝撃緩衝部と前記リード板との間には、間隙が存在することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電池パック。

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