WO2016052266A1

WO2016052266A1 - 電動工具及びこれに用いる電池パック

Info

Publication number: WO2016052266A1
Application number: PCT/JP2015/076710
Authority: WO
Inventors: 高野　信宏; 仲野　義博; 浩之塙; 一彦船橋; 翔太菅野
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2016-04-07
Also published as: JPWO2016052266A1; JP6403104B2

Abstract

全長（前後寸法）を抑えた電池パックを装着可能な電動工具及び電池パック、または、コンパクトでありながら高容量の電池パックを装着可能な電動工具及び電池パックを提供するため、複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースとを有し、該複数のセルの夫々は直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈであり、全ての該セルが電気的に直列に接続されて該電池ケースに前後方向に並ぶように収容した電動工具用電池パック及びそれを用いる電動工具とした。

Description

電動工具及びこれに用いる電池パック

本発明は電動工具及びこれに用いる電池パックに関する。

電動工具の全長（前後寸法）を抑えてコンパクトにする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－１１７７９２号

しかしながら、特許文献１では電動工具に装着される電池パックの前後寸法を抑えることは考慮されていない。

本発明は、斯かる実情に鑑み、全長（前後寸法）を抑えた電池パックを装着可能な電動工具及び電池パックを提供するものである。また、コンパクトでありながら高容量の電池パックを装着可能な電動工具及び電池パックを提供するものである。

上記課題解決のため、本発明は、複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有し、該複数のセルの夫々は直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈであり、全ての該セルが電気的に直列に接続されて該電池ケースに前後方向に並ぶように収容されることを特徴とする電池パックを提供する。

上記構成によれば、直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈのセルを備え、コンパクトでありながら高容量の、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックが得られる。

また本発明は、複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有し、該複数のセルの夫々は直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈであり、該複数のセルは、電気的に直列に接続された第１のセル群と、該第１のセル群とは別に電気的に直列に接続された第２のセル群と、を有し、該第１のセル群と該第２のセル群は互いに電気的に並列に接続されて容量５．０Ａｈとなると共に該電池ケースに前後方向に並ぶように収容されることを特徴とする電池パックを提供する。

上記構成によれば、コンパクトでありながら高容量５．０Ａｈの、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックが得られる。

該複数のセルは、前後方向と平行に並ぶ第１の層と、該第１の層の上方において前後方向と平行に並ぶ第２の層と、を構成し、該第１の層及び第２の層を構成する該複数のセルはそれぞれ、前後方向において互いに離間し、一方の層の離間した位置に他の層のセルが位置するように構成したことを特徴とすることが好ましい。

また本発明は、上記電池パックが装着可能な装着部を有することを特徴とする電動工具を提供する。

上記構成によれば、コンパクトでありながら高容量の、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックを備えた、電動工具が得られる。

また本発明は、モータと、該モータを収容する胴体部と、一端が該胴体部に接続されるハンドル部と、該ハンドル部の他端に設けられ、複数のセルを収容する電池パックが装着される装着部と、を有するハウジングと、を備え、該装着部の前後方向の寸法は、該セルの径が１８ｍｍの４つの該セルを前後方向に平行に収容した該電池パックの前後方向の寸法と略同一であると共に、該セルの径が１６ｍｍの５つの該セルを収容した該電池パックの前後方向の寸法と略同一になるように構成したことを特徴とする電動工具を提供する。

上記構成によれば、コンパクトでありながら高容量の電池パックを装着可能な電動工具を得られる。

該装着部に該電池パックを装着した際の該装着部の前端から前方への該電池パックの出っ張り量は、該セルの径が１８ｍｍの５つの該セルを前後方向に平行に収容した該電池パックの場合は該セルの１個分の寸法以上であり、該セルの径が１６ｍｍの５つの該セルを収容した該電池パックの場合は該セルの１個分の寸法未満であることが好ましい。

上記構成によれば、該セルの径が１６ｍｍの５つの該セルを収容した、コンパクトでありながら高容量の、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックが得られる。

前後方向に平行に並んだセルとセルとの間に隙間を設け、該隙間に上側と下側の少なくとも一方側からセルを配置することが好ましい。

セルとセルとの間に隙間を設け、セルを効率よく冷却することが可能となる。

該セルの軸方向視において、該複数のセルは千鳥状に配置されることが好ましい。

上記構成によれば、コンパクトでありながら高容量の、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックが得られる。

また本発明は、全てが電気的に直列に接続される複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、該複数のセルは、該電池ケースの前後方向に並ぶように該電池ケースに収容される第１のセル群と、該第１のセル群に対して上側又は下側にずれて前後方向に並ぶように該電池ケースに収容される第２のセル群と、を有し、該第１のセル群と該第２のセル群は電気的に直列に接続されていることを特徴とする電池パックを提供する。

該第１のセル群及び該第２のセル群を構成する該複数のセルは、該セルの軸方向視において千鳥に配置されることが好ましい。

上記構成によれば、千鳥に複数の層を重ねるようにセルを配置するため、出力軸方向の内寸の短い電動工具用電池パックを提供できる。

また本発明は、複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、該複数の電池セルは該セルの軸方向視において千鳥に配置されると共に、該複数の電池セルの前後方向に並ぶセル間に空間が形成されるように配置され、該空間と該電池ケースの内面との間で該セルの冷却風路を形成することを特徴とする電池パックを提供する。

上記構成によれば、電池ケースとセルとの間に空間を設けることにより、セルを効率よく冷却することが可能となる。

また本発明は、複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、該複数のセルは該セルの軸方向視において千鳥に配置されると共に、該複数のセルの前後方向に並ぶセル間に空間が形成されるように配置され、該電池ケースはその内面から上方の突出するリブを有し、該リブは該空間に位置すると共に該リブによって該セルの冷却風路を形成することを特徴とする電池パックを提供する。

上記構成によれば、セルがリブによって離間して配置され、離間部分に形成された空間によってセルを冷却することが可能であるため、電池を効率よく冷却することが可能である。また、離間部分を形成することによって、空間に面したセルを増やすことができ、冷却効率の向上を図れる。

また本発明は、複数のセルと、該複数のセルを保持する保持部材と、該保持部材の上方に配置され該複数のセルの状態を監視する保護基板と、それらを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、該複数のセルは該セルの軸方向視において千鳥に配置され、該保持部材は、該複数のセルが位置しない該電池ケース内の空間に位置するリブを有し、該リブによって該保護基板を支持することを特徴とする電池パックを提供する。

上記構成によれば、保護基板との間に空間を設けることにより、セルを効率よく冷却することが可能となる。

また本発明は、上記の電池パックを装着可能な装着部を有することを特徴とする電動工具を提供する。

上記構成によれば、コンパクトでありながら高容量の電池パックであって、特に全長（前後寸法）を抑えた電池パックを備えた、電動工具が得られる。

上記課題を解決するため、本発明は、複数のセルと、出力軸を有する電動工具に着脱可能であって、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を有し、該複数のセルのうち少なくとも２つは、該出力軸方向に平行に配列され、該複数のセルの１つは、該２つのセルに共通して隣り合う中間セルであり、該中間セルの軸は、該出力軸と該複数のセルの軸とに直交する方向から投影したときに、該２つのセルの該軸との間に位置し、該２つのセルの該軸間の距離は、該２つのセルの外径の総和未満であり、該２つのセルの該軸と該中間セルの該軸とを結ぶと、該複数のセルの軸方向視において、６０度未満の内角を少なくとも１つ有する三角形を形成することを特徴とする電動工具用電池パックを提供する。

上記構成によれば、少なくとも３つのセルの配置が上下にずれた配列となる。このことにより、出力軸の方向の内寸がセルの外径の総和よりも短く、コンパクトな電動工具用電池パックを得ることが出来る。

該三角形は、底角が６０度未満の二等辺三角形であることが好ましい。

該軸方向視において該複数のセルの該軸を結ぶ線分が該出力軸と平行な複数の列を形成するように配列されることが好ましい。

該複数のセルは、該軸方向視において千鳥に配列されることが好ましい。

上記構成によれば、千鳥または複数の層を重ねるようにセルを配置するため、出力軸方向の内寸の短い電動工具用電池パックを提供できる。

また本発明は、複数のセルと、出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、該複数のセルと該電池ケースとは、リブを介して互いに離間するように配列されることを特徴とする電動工具用電池パックを提供する。

また、本発明は、複数のセルと、出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、該複数のセルのうち少なくとも２つは、リブを介して互いに離間することを特徴とする電動工具用電池パックを提供する。

複数のセルと、該複数のセルに流れる電流を制御する保護基板と、出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、該保護基板と該複数のセルは、リブを介して互いに離間することを特徴とする電動工具用電池パックを提供する。

該出力軸方向の内寸は、該複数のセルの５個分の外径の総和の９割以下であることが好ましい。

上記構成によれば、内寸をセル外径５個分の総和の９割以下に抑えた、コンパクトな電動工具用電池パックを得ることが出来る。

更に本発明は、電動モータと、該電動モータの駆動が伝達される出力軸と、該電動モータを収容するハウジングと、を備え、該ハウジングは、上記いずれかに記載の該電動工具用電池パックを着脱可能とすることを特徴とする電動工具を提供する。

上記構成によれば、コンパクトな電動工具用電池パックを備えた取り扱いのしやすい電動工具を実現可能である。そのため、作業効率の向上を図ることが出来る。

本発明によれば、全長（前後寸法）を抑えた電池パックを装着可能な電動工具及び電池パックを提供できる。

本発明の実施形態に係るインパクトドライバの左側面図。本発明の実施形態に係る電池パックの断面図。本発明の実施形態に係る電池パックの（ａ）断面及び冷却風の流れを示す図と、（ｂ）（ａ）図のｂ－ｂ線に沿った断面図。従来技術に係る電池パックの（ａ）断面及び冷却風の流れを示す図と、（ｂ）（ａ）図のｂ－ｂ線に沿った断面図。従来技術に係るインパクトドライバの左側面図。（ａ）本発明の実施形態に係る電池パックの断面図と、（ｂ）～（ｊ）本発明の変形例に係る電池パックの断面図。

＜実施の形態＞　本発明に係る電動工具をインパクトドライバ１に適用した実施の形態について添付の図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、図１に示す状態を基準としてインパクトドライバ１の上下方向及び前後方向を定義する。また、図１に示す状態を左側面、その反対側を右側面と称する。また、本明細書中で「平行」というのは、物理的に「厳密な平行」はもちろん、技術常識的からみて平行にみられる「略平行」をも含む概念である。

図１に示すインパクトドライバ１は、側面視Ｔ字状をなすハウジング２、トリガ４、及び出力軸６を備え、電池パック３を下部に装着することが可能である。

ハウジング２は、胴体部２Ａとハンドル部２Ｂとを有する。胴体部２Ａ内には駆動源である電動モータ（図示せず）、及び電動モータ等へ冷却風を送るファン（図示せず）が収容される。ハンドル部２Ｂは胴体部２Ａから下方へ一体に延び、その底部には装着部２Ｃを備える。装着部２Ｃには、電池パック３が着脱可能に装着される。装着部２Ｃの前後方向の寸法Ｌは、外径（直径）が１８ｍｍの円筒形のセルを前後方向に４個並べて収容した電池パック３の前後方向の寸法と略同一である。ここで、「略同一」とは、電池パックを装着部２Ｃに装着した際に、装着部２Ｃの前端２Ｄから前方へ出っ張る電池パックの出っ張り量Ｌ０（図５参照）が当該セルの１個分の径寸法未満のことを意味する。すなわち、外径１８ｍｍのセルを４個並べて収容した電池パックを装着部２Ｃに装着すると、装着部２Ｃの前端２Ｄから前方への出っ張り量Ｌ０はセル１個分の径寸法未満となる。

トリガ４は、ハンドル部２Ｂの上端部前面に設けられ、電池パック３から電動モータへの給電をＯＮ／ＯＦＦして電動モータを起動／停止させるように構成される。

出力軸６は、前後方向に延び、前端部において図示しない先端工具を装着可能である。また、出力軸６には減速機構を介して電動モータの駆動が伝達され、先端工具を回転駆動するように構成される。

電池パック３を図２に示す。電池パック３は、リチウムイオン二次電池であるセル３１と、全体の外殻を成し、セル３１を収容する電池ケース３２と、セル３１に取り付くセパレータ３３と、過放電、過電流等を制御する保護基板３５と、インパクトドライバ１との電気的な接続を行う端子部３４と、リブ３６とを有する。なお、保護基板３５は電池パック３が充電時には過充電を制御する。

セル３１は、外径（直径）１６ｍｍの円筒形の、電圧３．６Ｖ、容量２．５Ａｈの二次電池（リチウム電池）である。セル３１は、電気的に直列に接続される５個を１つの組（１並列、１パラ、第１のセル群、第２のセル群）として、生成された１８Ｖ電圧の電力を、保護基板３５と端子部３４とを介してインパクトドライバ１に供給可能に構成される。本実施の形態においては、略前後方向に並ぶ５本のセル３１を１パラとし、上下２層に配列された２つの組が電気的に並列に接続される（２並列、２パラ）。１パラの場合の電池パック３の容量は２．５Ａｈであり、２パラの場合の電池パック３の容量は５．０Ａｈである。すなわち、本発明によれば小型でありながら高容量の電池パック３を提供することができる。なお、２パラのセルの接続は、上記のように複数のセル３１を直列に接続したセル組を並列に接続する方法の他、２つのセルを並列に接続したセル組を複数組直列に接続する方法であってもよい。

電池ケース３２は、冷却風の通風を可能とする冷却孔３２ａ、３２ｂを有する。

セパレータ３３は、プラスチック等の樹脂から成り、複数のセル３１を一定の間隔を保ちつつ所定の位置に束ねる役割を果たす。図２において、セパレータ３３は、２パラを上下に重ねて配列し、１パラそれぞれについてセル３１を千鳥に配置している。詳細には、セル３１は、それぞれの円筒形の軸（中心軸）が左右方向（図２の奥行方向）に向くように並べられ、かつ、１パラのセル３１のうち、前後方向に隣り合う任意の３つのセル３１の軸が、側面視において底角θ１が略３０度となる二等辺三角形の頂点を形成するように配列されている。換言すれば、上記３つのセル３１のうち、離間する２つのセル３１の距離は、セル３１の外径２個分の総和未満に収まる。さらに、上記３つのセル３１のうち、離間する２つのセル３１の間には、共通して隣り合うセル３１（本発明の中間セルに相当）が配置される。すなわち、１パラ分のセル３１（第１のセル群であって、上下に並んだセルの内の上側のセル）において、前後方向に並んで位置するセル間は離間して空間（隙間）が設けられ、その空間に上側及び下側の少なくとも一方側から互いのセルに隣り合うセルが配置されることによりセル３１は千鳥状に配置される。別の１パラ分のセル３１（第２のセル群であって、上下に並んだセルの内の下側のセル）についても同様に千鳥状に配置される。言換えると、前後方向に平行に並んだ複数のセル３１から成る第１のセル群及び第２のセル群において、各セル群は上下方向にずれて配置されており、各セル群を構成するセルは互いに前後方向に離間して配置され、一方のセル群のその離間した位置に他方のセル群のセル３１が位置するように電池ケース３２内に収容している。

保護基板３５は、端子部３４とセル３１とに電気的に接続する。保護基板３５は、マイコン又は保護ＩＣを備え、セル３１に流れる電流やセル３１の電圧及びセル３１の温度を監視するとともに制御し、セル３１を過放電や過電流、過熱などから保護する。具体的には、保護基板３５のマイコンは、過放電、過電流、過熱が発生しそうな場合には、セル３１に流れる電流を遮断するなどの制御を行い、セル３１の品質劣化等を事前に防ぐことが出来る。また、作業時（放電時）または充電時において、電池種別等の情報をインパクトドライバ１や充電装置に送信する。

リブ３６は、セル３１の上方及び下方に配置される（図２）。セル３１の上方に配置されたリブ３６は、セル３１（セパレータ３３）の上部と保護基板３５の下面に接触し、セル３１（セパレータ３３）と保護基板３５とを互いに離間すると共に保護基板３５を電池ケース３２内で支持する役割を果たす。また、セル３１の下部に配置されたリブ３６は、セル３１（セパレータ３３）の下部を電池ケース３２の底部から支持し、セル３１（セパレータ３３）と電池ケース３２とを互いに離間する。上述の離間部分には、リブ３６以外の部材は配置されない。すなわち、電池ケース３２内でセル３１等が配置されていない空間にリブ３６を配置することで、電池ケース３２内でセル組（セル３１、セパレータ３３、保護基板３５、端子部３４からなる）を安定して支持することができる。また、上述のセル３１間の空間（電池ケース３２側に位置するセル間の空間）にリブ３６が配置され、左右方向における、リブ３６の間には、セル３１の冷却風を通す冷却風路３ａが形成される（図３（ｂ））。なお、セル間の空間にリブ３６を設けず、その空間（セル３１と電池ケース３２の内面との間の空間）に冷却風を通すようにしてもよく、その空間が風路として機能するため、セル３１に当たる風量を多くすることができる。また、本実施の形態では、セル３１の上方に配置されたリブ３６はセパレータ３３と一体に設けられ、セル３１の下方に配置されたリブ３６は電池ケース３２の内面から突出するように一体に設けた構成としているが、リブ３６は電池ケース３２或いはセパレータ３３に一体的に設けてもよいし又はそれらとは別にリブ３６単体としてもよい。本実施の形態のように電池ケース３２やセパレータ３３と一体的に設ければ、セパレータ３３にセル３１を組み込み、リブ３６に保護基板３５を取り付けた状態で電池ケース３２に収納すればよいため、電池パック３の組立を容易にすることができる。

インパクトドライバ１及び電池パック１０３の動作について説明する。作業の前に、電池パック１０３は、装着部２Ｃに装着される。装着された電池パック１０３は、端子部３４を介してインパクトドライバ１と電気的に接続され、電力を供給する。ユーザは、トリガ４を押込むことによって、図示せぬ電動モータを駆動し、出力軸６及び出力軸６に取付けられた先端工具を回転駆動させる。ユーザは、先端工具を回転駆動させることで、締付具等を被加工材に取付けるなどの作業を行う。

図３は、電池パック３における冷却風の流れを示す。図３（ａ）に示すように、冷却風は、セル３１の配列の周囲に流れ、冷却を行う。詳細には、電池パック３を図示せぬ充電器に接続すると、充電器内の図示せぬファンからの冷却風は、冷却孔３２ｂを介して電池ケース３２内部に流入し、セル３１の周囲に形成された冷却風路３ａを通過することによって冷却し、その後冷却孔３２ａを介して外部へと排出される。なお、電池パック３をインパクトドライバ１に接続した際に、インパクトドライバ１の図示せぬファンからの冷却風を上記と同様に流すようにしても良い。この場合、装着部２Ｃに冷却孔３２ｂと連通する孔を設け、インパクトドライバ１のファンからの風がハンドル部２Ｂ、当該孔を介して冷却孔３２ｂに流れるようにすれば良い。

そのため、最上部に配列された２つのセル３１と、最下部の３つのセル３１は、前後方向に互いに離間して配置される。また、この離間した部分には空間ができ、冷却風路３ａと連通する。そのため、最上部及び最下部以外のセル３１についても、冷却風によって冷却される部分を有することができる。

比較のため、従来の電池パック１０３を図４及び図５に示す。図４及び図５では、本発明の実施の形態と対応する部材には１００を加えた参照番号を付し、説明を省略する。　

図４（ｂ）と図３（ｂ）とを比較すると明らかであるように、本発明における冷却風路３ａの断面は、従来の電池パックの冷却風路１０３ａより大きく、冷却風の風量が増え、冷却効率を高める効果が得られる。また、保護基板３５とセル３１の間にも冷却風路３ａが形成され、その断面は従来の電池パックの冷却風路１０３ａの断面より大きいため（図３（ｂ）及び図４（ｂ））、冷却の効率が良い。また、全てのセル３１が冷却風によって冷却される部分を有することも冷却効率の向上に寄与している。

冷却効率が増すことによって、セル３１または電池パック３の長寿命化を図ることが可能となる。具体的には、セル３１は、作業時には放電と、それに伴う発熱を行う。放電した電池パック３を充電器に接続して充電する際に、冷却を効率的に行うことによって、熱を効率よく外部へ排出し、セル３１の過熱とそれに伴う性能劣化とを防ぐことが出来る。なお、作業時にインパクトドライバ１のファンによって充電器のファンと同様、冷却するようにしても良い。

また、本発明の電池パック３は、インパクトドライバ１に装着した場合、従来の電池パックに比較して作業効率の向上を見込むことができる。図３（ａ）と図４（ａ）とを比較すると明らかであるように、本発明による電池パック３の前後方向長さは、従来の電池パック１０３より短い。本実施の形態では、電池ケース３２の前後方向の内寸Ｌ３（図２参照）は、外径１８ｍｍである従来のセル１３１の４個分の外径の総和以下に抑えられている（外径１６ｍｍであるセル３１の、外径５個分の総和の９割以下）。これは、セル３１の外径が１６ｍｍであることと、セル３１が千鳥に配列されることで、従来のようにセル１３１を前後方向に直線状に並べた場合に比較して、配列長さを短くすることが出来るためである。

図１と図５を比較した場合に明らかであるように、本発明の電池パック３は、前後方向の寸法が短い。このため、作業性の向上という効果が得られる。従来の電池パック１０３をインパクトドライバ１に装着した場合（図５）、電池パック１０３は前後方向の寸法が長い（前後寸法Ｌ２は約１１７ｍｍ）ため、前方に突き出すように装着される。すなわち、装着部１０２Ｃの前端１０２Ｄからセル１３１の１個分の径寸法以上が前方に突き出している（出っ張り量Ｌ０＞セル１個分寸法（１８ｍｍ）。そのため、インパクトドライバ１及び電池パック１０３は、被加工材に当接しやすく、取回しも困難であり、作業時の取り扱いが不便となる。一方、本発明の電池パック３をインパクトドライバ１に装着した場合には（図１）、前後方向に電池パック３が短い（前後寸法Ｌ１は約９７ｍｍ）ために装着部２Ｃの前後寸法と略同一、すなわち、装着部２Ｃの前端２Ｄからの出っ張り量Ｌ０がセル３１の１個分の径寸法未満（装着部２Ｃの前端２Ｄより前方に殆ど突き出さない）であり、コンパクトな構成となり、上記困難は解消され、作業性は向上する。言換えると、外径１６ｍｍのセル３１を千鳥に配列することで、従来の外径１８ｍｍのセル１３１を前後方向で電池ケースの底面と略平行に４個並べた定格電圧１４．４Ｖの電池パック（リチウム電池の場合）と前後寸法が略同一のコンパクトな１８Ｖの電池パック３を構成することができる。

一方、電池パックの上下方向の寸法については、図５に示す従来の電池パック１０３の上下寸法Ｈ２は約６９ｍｍに対し、図１に示す本発明の電池パック３の上下寸法Ｈ１は約７３ｍｍとなり、若干大きくなってしまう。しかしながら、図５の従来の電池パック１０３において、前後寸法（出っ張り量Ｌ０）を抑えるために最前に位置する２つのセル１３１を、上下方向に並べて他のセル（前から２列目及び３列目のセル）の下側にそれぞれ配置すると、少なくともセル外径（１８ｍｍ）分だけ高さ方向の寸法が大きくなってしまい、少なくとも上下寸法Ｈ２は８７ｍｍ（６９ｍｍ＋１８ｍｍ）となってしまう。外径１６ｍｍのセルの場合には、上下方向に３つのセルが並ぶためセル分が４８ｍｍ（１６×３）、残りの部分は３３ｍｍとなり、上下寸法は８１ｍｍとなってしまう。ここで、残り部分については、本発明の電池パック３で上下方向のセル分は２個半（上下方向において隣り合うセルの径方向の半分が重複）であるから４０ｍｍ（１６×２＋８）、残りの部分は３３ｍｍ（７３－４０）となることから、残りの部分の寸法は本発明と同じとした。これに対し、本発明の電池パック３はセルを千鳥状（前後方向に平行な４層）に配置することにより、従来の配置に対してセルが上下方向に重複している分、上下寸法を抑えることができる。

上記の電池パック３は、前後方向の内寸Ｌ３をセル３１の外径５個分の９割以下（従来のセル１３１の外径４個分以下）に抑えた、コンパクトな構成とすることが出来る。また、セル３１がリブ３６を介して離間して配置され、離間部分に形成された空間によってセル３１を冷却することが可能であるため、セル３１を効率よく冷却することが可能である。また、離間部分を形成することによって、空間に面したセル３１を増やすことができ、冷却効率の向上を図れる。すなわち、電池パック３の過熱を防止し、長寿命化を図ることが出来る。

また、複数の層を重ねるようにセル３１を配置するため、出力軸方向（前後方向）の内寸Ｌ３の短い電池ケース３２を有する電池パック３を提供できる

また、本発明の電池パック３はセル径が１６ｍｍで小型でありながら高容量（２．５Ａｈ）であり、１パラで５セル直列の場合には１８Ｖで２．５Ａｈの電池パック、２パラで５セル直列の場合には１８Ｖで５．０Ａｈの電池パックとすることができ、小型でありながら高容量の電池パック及びそれを用いる電動工具を提供できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記セル３１の配列は一例であり、本実施の形態に限定されるものではない。例えば、セル３１を外径１６ｍｍではなく、１８ｍｍとすることも可能である。この場合でも、本実施の形態のように配列を千鳥にすることで、セル３１を直線状に並べたときよりも前後方向を短くした電池ケース３２を得ることが可能である。また、上下方向の寸法も、セルを前後及び上下に直線状に並べた場合と比べて短くすることができる。

また、１パラを略前後方向に並ぶセル３１の５本組の構成として説明したが、このような実施の形態に限定されるものではない。１パラを６本など、５本以外の組としても良い。また、前後方向に並ぶ１組とする必要はなく、任意のセル３１の組としても良い。例えば図２において、上下に隣り合う２本×２列とその他１本を組み合わせても良い。

本実施の形態においては、リブ３６を用いてセル３１の周囲に冷却風路３ａを形成したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。例えばセパレータ３３を用いてセル３１を保護基板３５及び電池ケース３２から離間して冷却風路３ａを形成する構成とすることもできる。

本実施の形態においては、１パラの隣り合う任意の３つのセル３１の軸は、側面視略３０度の底角θ１を有する二等辺三角形の頂点を形成したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。上記３つのセル３１のうち、冷却風路３ａに面する２つが離間していればよい。

＜変形例＞　本発明の変形例を図６に示す。本発明では、各変形例に示されるように、多様なセルの配列が可能である。なお、図６においては、本実施の形態と同様の部材には、１００の倍数の符号を付し、説明を省略する。図の左側には、セルを１０個用いた場合（５個組×２、２パラ）の配列を、右側にはセルを５個用いた場合（５個組×１、１パラ）の配列を示す。

図６（ａ）は、本発明の実施の形態に相当するセル３１の配列である。このように、２パラとする場合に前後方向に平行な４層の配列とし、更にセル３１同士を間隔を置いて配置する構成によって、効率の良い冷却とコンパクトな構成を実現している。図６（ｆ）に示すように、１パラにおいても、千鳥の配列、すなわち、前後方向に平行な２層の配列とすることによって、同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態に限られず、図６（ｂ）、（ｃ）に示されるように、２パラの場合、前後方向に平行な３層からなるセル配列とすることも可能である。図６（ｂ）においては、隣り合う任意の３つのセル２３１の軸が、側面視で底角θ２が６０度未満の二等辺三角形の頂点を形成するように配列している。この場合、電池ケース２３２の前後方向の内寸及び全長が図６（ｃ）に比較して長くなるものの、図５の従来の配置に比較して短くなり、さらに、セル２３１それぞれの上下左右に空間が形成されるため、高効率の冷却が実現できる。また、上下方向でセルが重複している分、上下寸法も抑えることができる。また、１パラにおいても、前後方向に平行な複数の層からなる配列とすることにより、同様の効果が得られる（図６（ｇ）、（ｈ））。

図６（ｄ）、（ｅ）、（ｉ）、（ｊ）において、配列は前後方向に一列に並んでいるが、外径１８ｍｍのセルを用いず、外径１６ｍｍとすることで、電池ケース４３２、５３２、９３２、１０３２の前後方向の内寸及び全長を短くしている。これにより、各電池パックをコンパクトな構成とし、インパクトドライバ１に装着した際の作業性の向上を実現している。特に図６（ｅ）の電池パック５０３は、セル５３１の配列をずらすことによって、電池パック４０３に比較し、高さを抑える効果が得られる。すなわち、電池パック５０３によれば前後寸法は従来の電池パック１０３の前後寸法Ｌ２と同寸法であっても、高さ寸法（上下寸法）を抑えることができる。

上記実施の形態及び変形例で説明した事項は、明示的に例示するまでもなく、例えば、ブラシレスタイプのモータ等、モータの駆動に際しＦＥＴ素子を用いる駆動部を有する電動工具に適用可能であることは当業者にとって自明な事項であり、また、モータを使用した電動工具に限定されるものでないことも当業者にとって明らかである。一例を挙げれば、作業用ライト／ランタン等に採用することも好適であり、上記実施の形態と同様の制御を行うことで、本発明の効果を奏することが可能である。

本発明の電動工具用電池パックが取り付け及び取り外しされる電動工具は、前述したインパクトドライバ１の他、グラインダ（研削工具）、サンダ（研磨工具）、釘打ち機、ねじ打ち機、タッカ、集塵機（クリーナ）、送風機（ファン、ブロワ）、ポンプ、高圧洗浄機、チェンソー（切断工具）、園芸工具（草刈機、植木バリカン）、耕耘機等を含む。すなわち、本発明の電気機器は、電池パックの電力で電動モータを回転させ、その回転運動を動作部材の往復運動または回転運動の少なくとも一方に変換する機器を含む。また、本発明の電動工具は、トーチライト（懐中電灯）等を含む。すなわち、本発明の電動工具は、電池パックから供給される電気エネルギを光エネルギに変換する照明機器を含む。

本発明のセルは、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、リチウムイオンポリマー電池セル、ニッケルカドミウム電池セル等を含む。

１…インパクトドライバ、２… ハウジング、２Ａ… 胴体部、２Ｂ…ハンドル部、２Ｃ…装着部、３…電池パック、４…トリガ、６…出力軸、３１…セル、３２…電池ケース、３３…セパレータ、３４…端子部、３５…保護基板、３６…リブ

Claims

複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有し、
該複数のセルの夫々は直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈであり、全ての該セルが電気的に直列に接続されて該電池ケースに前後方向に並ぶように収容されることを特徴とする電池パック。
複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有し、
該複数のセルの夫々は直径が１６ｍｍ、容量が２．５Ａｈであり、該複数のセルは、電気的に直列に接続された第１のセル群と、該第１のセル群とは別に電気的に直列に接続された第２のセル群と、を有し、
該第１のセル群と該第２のセル群は互いに電気的に並列に接続されて容量５．０Ａｈとなると共に該電池ケースに前後方向に並ぶように収容されることを特徴とする電池パック。
該複数のセルは、前後方向と平行に並ぶ第１の層と、該第１の層の上方において前後方向と平行に並ぶ第２の層と、を構成し、
該第１の層及び第２の層を構成する該複数のセルはそれぞれ、前後方向において互いに離間し、一方の層の離間した位置に他の層のセルが位置するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
請求項１乃至３のいずれか一項の電池パックが装着可能な装着部を有することを特徴とする電動工具。
モータと、
該モータを収容する胴体部と、一端が該胴体部に接続されるハンドル部と、該ハンドル部の他端に設けられ、複数のセルを収容する電池パックが装着される装着部と、を有するハウジングと、を備え、
該装着部の前後方向の寸法は、該セルの径が１８ｍｍの４つの該セルを前後方向に平行に収容した該電池パックの前後方向の寸法と略同一であると共に、該セルの径が１６ｍｍの５つの該セルを収容した該電池パックの前後方向の寸法と略同一になるように構成したことを特徴とする電動工具。
該装着部に該電池パックを装着した際の該装着部の前端から前方への該電池パックの出っ張り量は、該セルの径が１８ｍｍの５つの該セルを前後方向に平行に収容した該電池パックの場合は該セルの１個分の寸法以上であり、該セルの径が１６ｍｍの５つの該セルを収容した該電池パックの場合は該セルの１個分の寸法未満であることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
前後方向に平行に並んだ該セルと該セルとの間に隙間を設け、該隙間に上側と下側の少なくとも一方側から該セルを配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の電動工具。
該セルの軸方向視において、該複数のセルは千鳥状に配置されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
全てが電気的に直列に接続される複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、
該複数のセルは、該電池ケースの前後方向に並ぶように該電池ケースに収容される第１のセル群と、該第１のセル群に対して上側又は下側にずれて前後方向に並ぶように該電池ケースに収容される第２のセル群と、を有し、
該第１のセル群と該第２のセル群は電気的に直列に接続されていることを特徴とする電池パック。
該第１のセル群及び該第２のセル群を構成する該複数のセルは、該セルの軸方向視において千鳥に配置されることを特徴とする請求項９に記載の電池パック。
複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、
該複数のセルは該セルの軸方向視において千鳥に配置されると共に、該複数のセルの前後方向に並ぶ該セル間に空間が形成されるように配置され、
該空間と該電池ケースの内面との間で該セルの冷却風路を形成することを特徴とする電池パック。
複数のセルと、該複数のセルを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、
該複数のセルは該セルの軸方向視において千鳥に配置されると共に、該複数のセルの前後方向に並ぶセル間に空間が形成されるように配置され、
該電池ケースはその内面から上方に突出するリブを有し、
該リブは該空間に位置すると共に該リブによって該セルの冷却風路を形成することを特徴とする電池パック。
複数のセルと、該複数のセルを保持する保持部材と、該保持部材の上方に配置され該複数のセルの状態を監視する保護基板と、それらを収容する電池ケースと、を有する電池パックであって、
該複数のセルは該セルの軸方向視において千鳥に配置され、
該保持部材は、該複数のセルが位置しない該電池ケース内の空間に位置するリブを有し、該リブによって該保護基板を支持することを特徴とする電池パック。
請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の電池パックを装着可能な装着部を有することを特徴とする電動工具。
複数のセルと、出力軸を有する電動工具に着脱可能であって、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を有し、
該複数のセルのうち少なくとも２つは、該出力軸方向に平行に配列され、
該複数のセルの少なくとも１つは、該２つのセルに共通して隣り合う中間セルであり、
該中間セルの該軸は、該出力軸と該複数のセルの該軸とに直交する方向から投影したとき、該２つのセルの該軸との間に位置し、
該２つのセルの該軸間の距離は、該２つのセルの外径の総和未満であり、
該２つのセルの該軸と該中間セルの該軸とを結ぶと、該複数のセルの該軸方向視において、６０度未満の内角を少なくとも１つ有する三角形を形成することを特徴とする電動工具用電池パック。
該三角形は、底角が６０度未満の二等辺三角形であることを特徴とする請求項１５に記載の電動工具用電池パック。
該軸方向視において、該複数のセルの該軸を結ぶ線分が該出力軸と平行な複数の列を形成するように配列されることを特徴とする請求項１５または１６に記載の電動工具用電池パック。
該複数のセルは、該軸方向視において千鳥に配列されることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の電動工具用電池パック。
複数のセルと、
出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、
該複数のセルと該電池ケースとは、リブを介して互いに離間するように配列されることを特徴とする電動工具用電池パック。
複数のセルと、出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、
該複数のセルのうち少なくとも２つは、リブを介して互いに離間することを特徴とする電動工具用電池パック。
複数のセルと、
該複数のセルに流れる電流を制御する保護基板と、
出力軸を有する電動工具に着脱可能で、該複数のセルを該複数のセルの軸が互いに平行となるように配列する電池ケースと、を備え、
該保護基板と該複数のセルとは、リブを介して互いに離間することを特徴とする電動工具用電池パック。
該出力軸方向の内寸は、該複数のセルの５個分の外径の総和の９割以下であることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の電動工具用電池パック。
電動モータと、
該電動モータの駆動が伝達される出力軸と、
該電動モータを収容するハウジングと、を備え、
該ハウジングは、請求項１５乃至２２のいずれか１項に記載の該電動工具用電池パックを着脱可能とすることを特徴とする電動工具。