JP2016021277A - Backpack power source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池を搭載し、電動工具に電力を供給する背負式電源に関する。 The present invention relates to a back-fed power source that is equipped with a secondary battery and supplies electric power to a power tool.
従来、モータ等を動力とする電動の工具においては、交流の商用電源や、直流の定電圧電源等を接続して用いる工具のみならず、二次電池を装着可能な電動工具が広く用いられている。二次電池を用いた電動工具、いわゆるコードレス電動工具においては、電動工具の種類・用途の拡大により、電池容量の大容量化の需要が高まっており、工具本体に直接装着する方式の電池パックのみならず、二次電池を収容し、腰に装着可能なバッテリーホルスターが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in an electric tool powered by a motor or the like, not only a tool used by connecting an AC commercial power source or a DC constant voltage power source, but also an electric tool capable of mounting a secondary battery has been widely used. Yes. In power tools using secondary batteries, so-called cordless power tools, the demand for larger battery capacities is increasing due to the expansion of the types and applications of power tools. Only battery packs that are directly attached to the tool body In addition, a battery holster that houses a secondary battery and can be worn on the waist is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、作業者の腰に装着可能なバッテリーホルスターでは、装着可能な二次電池数に限界があり、電動工具等の携帯用電源としては、背負式等、上記バッテリーホルスターよりもさらに大容量の携帯用電源の実用化が望まれている。 However, the battery holster that can be worn on the operator's waist has a limit on the number of secondary batteries that can be worn, and the portable power source for power tools and the like has a larger capacity than the battery holster, such as the backpack type. There is a demand for commercial power supplies.
この場合、背負式等の大容量電源には、多数の二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池)が配列され収容される。二次電池は、一般に充電または放電時に温度が上昇するため、多数の二次電池を有し、高出力や長時間の使用が可能となる背負式電源においては、ユーザの快適性の向上や、二次電池セル等、電源を構成する部品の長寿命化の観点から、二次電池からの熱を効率よく放熱する必要があった。 In this case, a large number of secondary batteries (for example, lithium ion secondary batteries) are arranged and accommodated in a high-capacity power source such as a backpack type. Secondary batteries generally have a large number of secondary batteries because the temperature rises during charging or discharging, and in a back-loaded power source that can be used for a high output or for a long time, improvement of user comfort, From the viewpoint of extending the life of components constituting the power source such as secondary battery cells, it was necessary to efficiently dissipate heat from the secondary battery.
本発明は、斯かる実情に鑑み、効率よく放熱を行う背負式電源を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a back-type power source that efficiently dissipates heat.
上記課題を解決するために、本発明は、二次電池セルと、前記二次電池セルを収納するケースと、前記ケースの背当壁に取り付けられた背負部とを有し、前記ケースの背当壁または背負部は、前記背当壁以外の前記ケース外壁よりも熱伝導が低いことを特徴とする背負式電源を提供している。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a secondary battery cell, a case that houses the secondary battery cell, and a backpack that is attached to a back wall of the case. The abutment wall or the backpack portion provides a backpack type power source characterized in that heat conduction is lower than that of the case outer wall other than the abutment wall.
上記の構成によれば、前記複数の二次電池セル等、内部の発熱源から前記背当壁を介し背負部へ伝わる熱量が、前記複数の二次電池セルから前記背当壁と対向する外壁へ伝わる熱量より少なくなるため、熱は外壁から放熱され、ユーザには伝わりにくくなる。従って、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。 According to the above configuration, the outer wall facing the back wall from the plurality of secondary battery cells, such as the plurality of secondary battery cells, the amount of heat transmitted from an internal heat source to the backpack through the back wall. Therefore, the heat is radiated from the outer wall and is not easily transmitted to the user. Therefore, the user can work comfortably without feeling heat.
また、前記背当壁または背負部は、熱伝達量を小さくするための熱伝達調整手段を有することが好ましい。これにより、内部の発熱源から発生する熱量に応じて熱伝達調整手段を設けることにより、より効果的に熱の伝導を抑制することができ、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。 Moreover, it is preferable that the said backrest wall or a backpack part has a heat transfer adjustment means for making heat transfer amount small. Thereby, by providing the heat transfer adjusting means according to the amount of heat generated from the internal heat source, heat conduction can be more effectively suppressed, and the user can work comfortably without feeling heat. Can do.
また、前記熱伝達調整手段は、前記背当壁または背負部の内部に設けられた断熱材であることが好ましい。断熱材により一層、二次電池セル等のケース内部の熱源から背当壁へ伝わる熱量が減少するため、ユーザはより快適に作業を行うことができる。この構成では、背当壁または背負部の内部に断熱材が設けられているため装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。なお、ここで用いる「断熱材」とは、熱の伝達を実質的に遮断するもののみならず、熱の伝達を実用的な範囲で低減する機能を有する低熱伝導率材料、連続気孔または独立気孔を有する多孔性の材料、中空の構造体等の意味である。 Moreover, it is preferable that the said heat transfer adjustment means is a heat insulating material provided in the inside of the said backrest wall or a backpack part. Since the amount of heat transferred from the heat source inside the case such as the secondary battery cell to the back wall is further reduced by the heat insulating material, the user can work more comfortably. In this configuration, since the heat insulating material is provided inside the backrest wall or the backpack, the size of the entire apparatus can be made compact. As used herein, the term “heat insulating material” refers not only to a material that substantially blocks heat transfer, but also to a low thermal conductivity material that has a function of reducing heat transfer within a practical range, continuous pores, or independent pores. It means a porous material having a hollow structure, a hollow structure or the like.
前記熱伝達調整手段は、前記背当部または背負部の内部に加えて、または、内部に代えて前記背当壁または背負部の外側に接して設けられている断熱材であることが好ましい。この場合も、断熱材によって二次電池セル等のケース内部の熱源から背当壁へ伝わる熱量が減少する。また、背当壁等の外側に断熱材が設けられているため、ユーザと二次電池セルとを空間的に隔てることができるのみならず、ユーザの背中の蒸れを防止するよう、断熱材とその隙間の大きさ、形状、個数を任意に規定することができる。そのため、ユーザはより快適に作業を行うことができる。 It is preferable that the heat transfer adjusting means is a heat insulating material provided in contact with the outside of the backrest wall or the backpack in addition to or inside the backrest or the backpack. Also in this case, the amount of heat transferred from the heat source inside the case such as the secondary battery cell to the back wall is reduced by the heat insulating material. In addition, since a heat insulating material is provided outside the back wall and the like, not only can the user and the secondary battery cell be spatially separated, but also the heat insulating material can be used to prevent the user's back from stuffiness. The size, shape, and number of the gaps can be arbitrarily defined. Therefore, the user can work more comfortably.
前記外壁の厚さを前記背当壁の厚さより薄くすることにより、前記複数の二次電池セルから前記背当壁へ伝わる熱量が、前記複数の二次電池セルから前記背当壁と対向する外壁へ伝わる熱量より少なくなることが好ましい。さらに、前記外壁のうち、ケース上部の厚さを薄くすることがより好ましい。このような外壁、及び、背当壁の構成により、効果的にユーザへ熱が伝わることを抑制することができ、ケース上部の厚さを薄くした場合は、ケース内部の熱された空気はケース上部に上昇するため、より効率的に排熱を行うことができる。 By making the thickness of the outer wall thinner than the thickness of the back wall, the amount of heat transferred from the plurality of secondary battery cells to the back wall faces the back wall from the plurality of secondary battery cells. It is preferable that the amount of heat transferred to the outer wall is smaller. Furthermore, it is more preferable to reduce the thickness of the upper part of the case among the outer walls. Such a configuration of the outer wall and the back wall can effectively prevent heat from being transmitted to the user. When the thickness of the upper part of the case is reduced, the heated air inside the case Since it raises to the upper part, it can exhaust heat more efficiently.
前記背当壁以外の前記ケースは、少なくとも一部分の材料が前記背当壁を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。さらに、前記背負い壁以外の前記ケースのうち、少なくともケース上部の一部分を熱伝導率の高い材料で構成することがより好ましい。このような上壁、及び、背当壁の構成により、効果的にユーザへ熱が伝わることを抑制することができ、ケース上部を熱伝導率の高い材料で構成した場合は、ケース内部の熱された空気はケース上部に上昇するため、より効率的に排熱を行うことができる。 It is preferable that the case other than the back wall is composed of a material having at least a part of the material having higher thermal conductivity than the material constituting the back wall. Furthermore, it is more preferable that at least a part of the upper part of the case other than the back wall is made of a material having high thermal conductivity. With the configuration of the upper wall and the back wall, heat can be effectively prevented from being transmitted to the user. When the upper part of the case is made of a material having high thermal conductivity, the heat inside the case can be reduced. The discharged air rises to the upper part of the case, so that heat can be exhausted more efficiently.
前記ケースは、熱伝達調整手段として、前記背当壁以外の前記ケース外壁に換気部を有することが好ましく、前記換気部は吸気または排気を行う換気口であり、ケース外壁の中央部よりも上部、または、中央部よりも下部の少なくとも一方に設けられことがより好ましい。このような構成により、効果的に熱を帯びた空気を換気することができる。
また、前記換気部は、前記ケースに設けられた少なくとも一つの吸気または排気を行う換気口であることが好ましい。このような構成により確実に、吸気または排気を行うことができる。また、前記換気口は、ケース外壁の中央部よりも上部、または、中央部よりも下部の少なくとも一方に設けられたことが好ましい。このような構成により、吸気または排気を効率よく行うことができる。
The case preferably has a ventilation part on the outer wall of the case other than the back wall as a heat transfer adjusting means, and the ventilation part is a ventilation port for intake or exhaust, and is above the central part of the outer wall of the case Or it is more preferable that it is provided in at least one of the lower part rather than the center part. With such a configuration, the heated air can be effectively ventilated.
Moreover, it is preferable that the said ventilation part is a ventilation port which performs the at least 1 intake or exhaustion provided in the said case. With such a configuration, intake or exhaust can be reliably performed. Moreover, it is preferable that the said ventilation port was provided in at least one of the upper part rather than the center part of a case outer wall, or the lower part rather than a center part. With such a configuration, intake or exhaust can be performed efficiently.
本発明の背負式電源によれば、複数の二次電池セルから発生した熱は背当壁以外のケース外壁から放熱され、背当壁には伝わりにくくなる。従って、ユーザは熱を感じることなく快適に作業を行うことができる。また、ケースの外壁側を、高い熱伝達の構造とすることで、風等の外気による空冷の効率が向上し、ケース内部の温度上昇を軽減し、二次電池等の構成部品の劣化を抑制する。 According to the back load type power source of the present invention, heat generated from the plurality of secondary battery cells is radiated from the case outer wall other than the back abutment wall and hardly transmitted to the back abutment wall. Therefore, the user can work comfortably without feeling heat. In addition, the outer wall side of the case has a high heat transfer structure, which improves the efficiency of air cooling by outside air such as wind, reduces the temperature rise inside the case, and suppresses deterioration of components such as secondary batteries. To do.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1は本実施形態の背負式電源の概観を例示したものであり、細部の構成については省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 exemplifies an overview of a backpack type power supply according to this embodiment, and a detailed configuration is omitted.
図1に示すように、本実施の形態による背負式電源1は、内部に収容された複数の電池セル10(図2)を収容したケース部12を背負った状態で、ケーブルを介して接続された電動工具(農業用小型作業器具等を含む)に電力を供給するものである。本実施の形態では、図1に例示するように、背負式電源の下部に接続された電源ケーブル16、及び、アダプタ17を介して図示しない工具等に接続される。図2に示すように、背負式電源1は、ボックス形状を有するケース部12と、背負部13と、電源ケーブル16と、アダプタ17とを備えている。なお、図2では、背負式電池1は、電動工具20に接続されている。また、図2ではケース部12の内部構造を示すために、ケース部12に関しては側断面図を示している。
As shown in FIG. 1, the backpack-
ケース部12は、ユーザの背中側に位置する背当壁31と、電池セル10を介して背当壁31と対向する外壁32と、上壁33と、底壁34と、一対の側壁35(図1)とを備えている。外壁32、上壁33、側壁35の少なくとも一カ所の厚さは、背当壁31の厚さより薄く、十分に熱の伝導がなされる部材である。ケース部12の内部には二次電池からなる電池セル10と、保護基板15とが収容されている。ケース部12は、例えば樹脂からなり、電池セル10及び保護基板14と、外部とを分離している。また、ケース12の背当壁31内部には断熱材14が設けられている。断熱材14は、例えば、ウレタンフォーム等の発泡性素材や、グラスウール等の繊維系断熱素材からなる。なお、断熱材14に代えて、中空構造からなる断熱部を設ける構成としてもよく、背当壁31のケース厚さを外壁32等よりも十分に厚くし、熱伝導性を低下させた構造としてもよい。
The
本実施の形態では、断熱材14の上下左右方向の大きさは、電池セル10が配置された領域の上下左右方向の大きさより大きい。これにより、電池セル10で発生した熱がユーザに達することを確実に防止することができる。
In the present embodiment, the size of the
以上の背当壁31、外壁32、上壁33、側壁35、及び、断熱材14の構成により、電池セル10から発生した熱のうち、背当壁31へ伝わる熱量は、外壁32、上壁33、及び側壁35に伝わる熱量より少なくなる。
Due to the configuration of the
背当壁31には、背負部13が設けられている。背負部13は、背負子、及び、肩ベルトを有しており、ユーザは、肩ベルトを肩にかけることにより背負式電源1を背負う。また、効率的にケース内部の熱を排出する換気手段として、外壁32には排気部36が設けられている。本実施の形態では、排気部36は、外壁32の上壁に隣接する位置に設けられている。さらに、本実施形態においては、底壁34には吸気口37が設けられている。
A
図3は換気口の一例として、排気部36の詳細を示す断面図である。排気部36は、開口部が屈曲し内部へ通じるラビリンス構造を有する壁部41を有し、壁部41には排気口43と、部分的に小径の排水口42とが形成されている。壁部41のラビリンス構造により、排気口43より水が流入し電池セル10まで到達することが防止され、仮に排気口43より水が浸入した場合であっても排気経路の途中に設けられた排水口42より排水される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing details of the
本実施の形態において、ケース部12内には、一例として、合計80個のリチウムイオン二次電池セル(以下、電池セル)10が備えられており、例えば10個の直列電池を2列に並列接続した電池ユニットを4ユニット備えている。
In the present embodiment, a total of 80 lithium ion secondary battery cells (hereinafter referred to as battery cells) 10 are provided in the
保護基板15は、電池セル10の過放電、過充電を保護する。保護基板15は、電池セル10の電圧を監視し、過放電や過充電等、電池セルの障害を判断したときには、電池セル10の放電や充電を停止する。なお、本実施の形態では、ケースの下部に保護基板を設けた構成を例示しているが、保護基板はケース内部の任意の場所に設けることができる。
The
電源ケーブル16は、電池セル10からの電力をアダプタ17に供給する。アダプタ17は、電動工具20に接続可能な形状をしており、電動工具20に接続されると二次電池の電力を電動工具20に出力する。
The
上記の背負式電源1の構成によれば、外壁32、上壁33、及び側壁35の厚さは、背当壁31の厚さより薄い。このため、電池セル10で発生した熱は、背当壁31側より、外壁32側および上壁33側へ伝導しやすくなる。すなわち、電池セル10から背当壁31に伝わる熱量は、電池セル10から外壁32に伝わる熱量より少なくなる。従って、熱は外壁から放熱され、背当壁には伝わりにくくなる。これにより、ユーザに達する熱量が少なくなり、ユーザは熱気を感じずに快適に作業を行うことができる。また、ケース12の背当壁31の内部には、断熱材14が備えられている。断熱材14が電池セル10から背当壁31への熱の移動を遮断するため、ユーザはより熱気を感じずに作業を行うことができる。また、背当壁31の内部に断熱材14が設けられているため装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。
According to the configuration of the back load
また、排気部36は、外壁32の上壁33に隣接する位置に設けられている。熱を帯びた空気は上昇するため、当該空気を排気部36から効率よく排出することができる。また、本実施の形態では、底壁34に吸気口37を設けたため、効率的に外気を吸気口37から取り入れ、熱を帯びた空気を排気部36から排出することができる。なお、自然対流により換気を行う方式のみならず、吸気口または排気口の近傍にファンを設け、強制的に吸排気を行う構成としてもよい。
The
本発明による背負式電源は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。 The backpack type power supply according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made within the scope described in the claims.
排気部36は、外壁32の上壁33に隣接する領域に設けられていたが、上壁33における電池セル10の上部、または、上壁33の外壁32に隣接する領域に設けられていてもよい。この場合にも、二次電池10からの熱を排気部36から効率よく放熱することができる。また、排気部36は側壁35の上壁33に隣接する領域に設けられていてもよい。あるいは、排気部36は、上記の外壁32、上壁33、側壁35の少なくとも1つ以上の領域に複数設けられていてもよい。なお、排気部36、及び、吸気口37は、電池セル10等の発熱量に対し外壁32等の放熱が十分であれば必須の構成ではなく、排気部36、及び、吸気口37を有しない構成、もしくは、どちらか一方のみの構成とすることも可能であり、ケース部の少なくとも一部分に通気性を有する素材を採用し、ケース部自体に該吸気や排気の機能を持たせる構成であってもよい。
The
外壁32、上壁33、および側壁部35の厚さは、背当壁31の厚さより薄くなるように構成されていたが、外壁32等の少なくとも一部の厚さが、背当壁31の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。例えば、外壁32の上半分の領域の厚さ、及び、上壁33の前側半分の領域の厚さが、背当壁31の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。また、側壁35の少なくとも一部分の厚さ、例えば、外壁32及び上壁33に隣接する領域の厚さが背当壁31の厚さより薄くなるように構成されていてもよい。
Although the thickness of the
本実施の形態では、ケース部12が樹脂で構成される例を示したが、他の材料、たとえば、金属やセラミック系材料、もしくは、樹脂を含めこれらの材料が複合化した構造や積層化した構成であってもよい。一般に金属等の導電性材料は絶縁性の樹脂等よりも熱伝導率が大きいため、外壁32等の材料にこれらを採用することによってさらに効率よく放熱することができる。また、この場合には、ケース部12と電池セル10との間、例えば、電池セル10を収容しているケース部12の内壁等に、必要に応じてシート形状等の絶縁部材を設けてもよく、電池セル10がケース部12に電気的に接触することを防ぐことができる。また、ケース部12の素材として、防水かつ通気の機能を備えたナイロン繊維等の積層体からなる布状素材を用いることも可能であり、この場合、ケース部12自体に吸排気の機能を持たせることができる点で効率よく放熱を行うことができるのみならず、ケース部12の軽量化の点でも好適である。
In the present embodiment, an example in which the
上記実施の形態では、ケース部12の背当壁31側の内部には断熱材14が設けられていたが、断熱材14が背当壁31の外部においてユーザの背中や、背負子部等と接するように設けられていてもよく、例えば図4のような構成であってもよい。この場合には、断熱材14が熱を遮断するだけでなく、熱源である電池セル10等とユーザの背中とを空間的に隔てることになるため、ユーザが熱気を感じることをより抑制することができる。さらに、上記実施の形態では、ケースの背当壁に断熱材14を設ける構成を例示したが、背負部13を構成する背負子部分の内部、または外部に断熱材14等の熱伝達を調整する手段を設ける構成としてもよく、これらを併用することも当然可能である。
In the above embodiment, the
断熱材14の上下左右方向の大きさは、電池セル10が配置された領域の上下左右方向の大きさより大きくなくてもよく、断熱材14が複数の小片であってもよい。この場合には、例えば、ユーザに接する箇所の少なくとも一部分のみに当該小片を設け、ユーザと接触しない箇所には設けないようにしてもよい。なお、断熱材14は、上記実施の形態に例示したケース内部に設けた構成(図2)、または、熱伝導性の低い樹脂などを厚く形成した構成(図4の背当壁31)と、背当壁31の外部や背負子に設ける構成とを併用した構造としてもよく、この場合は、断熱性がより一層向上する。
The size of the
1 背負式電源
12 ケース部
13 背負部
10 電池セル
14 断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記二次電池セルを収納するケースと、
前記ケースの背当壁に取り付けられた背負部とを有し、
前記ケースの背当壁または背負部は、前記背当壁以外の前記ケース外壁よりも熱伝導が低いことを特徴とする背負式電源。 A secondary battery cell;
A case for storing the secondary battery cell;
A backpack attached to the back wall of the case;
The backpack type power supply according to claim 1, wherein the backrest wall or the backpack portion of the case has lower heat conduction than the case outer wall other than the backrest wall.
The back-type power source according to claim 1, wherein the case is made of a material having a higher thermal conductivity than a material constituting the backrest wall.
The backpack type power supply according to claim 10, wherein the ventilation port is provided in at least one of an upper part of a case outer wall or a lower part of the case.
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