JP3843079B2

JP3843079B2 - 機器ケース

Info

Publication number: JP3843079B2
Application number: JP2003122775A
Authority: JP
Inventors: 雅也中野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004327342A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば素電池をケースに収納しているバッテリーパック等に好適に利用できる、第１の部材と第２の部材とを接合した機器ケースに関し、特に、第１の部材と第２の部材との接合力を向上することができる機器ケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
素電池を収納するバッテリーパックのケースは、しっかりと強靭な構造とする必要がある。このバッテリーパックは、本体ケースと蓋ケースに分離したケースをプラスチック等で成形し、本体ケースに素電池を入れて蓋ケースで本体ケースの開口部を閉塞して製作される。本体ケースは、素電池を収納できるように、側壁と端部壁のある箱形に成形される。側壁と端部壁の内側に素電池を入れ、側壁と端部壁との開口部を蓋ケースで閉塞する。このとき、本体ケースの側壁と端部壁とをしっかりと蓋ケースに連結することが大切である。本体ケースと蓋ケースを強固に固定するために、超音波溶着が利用されている。超音波溶着は、非溶融の溶接方法であって、接合に必要な原子の動きは超音波振動によって行なわれる。接合部分を重ね合わせて軽く加圧しながら２つの音極の間に挟み、音極から音波振動を与えることで、互いに接触している連結面を振動させ、発熱、溶融して溶着される。
【０００３】
超音波溶着によって本体ケースと蓋ケースが溶着されたバッテリーパックは、ネジ止めや爪による嵌合等よりも強固に固定されるので、使用者がケースを容易に開くことができない。バッテリーパック内には電池や電池の保護回路等が内蔵されているので、使用者が誤ってケースを開くと故障の原因となることがある。このように強固な固定が容易に行え、接着剤の塗布等に比べて手間もかからない超音波溶着は、バッテリーパックのような強固な固定が要求される分割式の機器ケースの固定に適している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３１３０１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方で、バッテリーパックのケースの形状は、部分的に曲面状に形成されることが要求される。これは、バッテリーパックを電気機器に装着した際に、機器側の装着面の形状に合わせたり、バッテリーパックのケースが機器の外観の一部を構成するためである。しかしながら、Ｒ形状等の曲面部分では筐体を超音波溶着によって接合することは困難であった。曲面部の周縁においては、超音波が散乱されて振動が伝搬されにくくなり、溶着が十分に行えないからである。したがって、従来では、Ｒ形状等の曲面部分を有する筐体については、曲面以外の部分については超音波溶着が可能であるが、曲面については超音波溶着を行わず、接着、ツメ等によって接合を行っていた。このため、製造工程の工数がかかり、製造コストが増大するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、第１の部材と第２の部材との接合力を向上することができる機器ケースを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る機器ケースは、上側ケースである第１の部材と下側ケースである第２の部材とを接合した機器ケースであって、第１の部材は第１のリブを有し、第２の部材は第１のリブに略直交する第２のリブを有し、第１の部材と第２の部材は第１のリブと第２のリブとの交点における溶着によって接合されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の機器ケースは、第１の部材は曲面部をさらに有し、第１のリブは曲面部の第２の部材側の端部から曲面部の内壁面にわたって曲面の断面方向に略平行に配置されることを特徴とする。この構成によって、第１の部材が曲面部を有する場合であっても、超音波等の接合に必要な作用を効率的に第１のリブと第２のリブとの交点に伝えることができる。
【０００９】
さらに、本発明の機器ケースは、第１の部材は、少なくとも一の辺が曲面部と接続される略四角形の平板部と、平板部の他の辺と接続される第１の側壁部とをさらに有する筐体であり、第２の部材は、第１の部材の曲面部および第１の側壁部の周縁と接する第２の側壁部を有する筐体であることを特徴とする。本発明は、曲面部と、少なくとも一の辺が曲面部と接続される略四角形の平板部と、平板部の他の辺と接続される第１の側壁部と、曲面部の第２の部材側の端部から曲面部の内壁面にわたって曲面の断面方向に略平行に配置された第１のリブとを有する筐体に対して好適である。
【００１０】
さらに、本発明の機器ケースは、第１の部材は複数の第１のリブを有し、第２の部材は複数の第１のリブにそれぞれ略直交するように、複数の第１のリブの配置される方向に延長して設けられた一つの第２のリブを有することを特徴とする。この構成によって、一つの第２のリブを延長して複数の第１のリブにそれぞれ略直交して接触することができるので、第２のリブは複数設けずとも一つで足り、簡単な構成で複数の第１のリブと確実に接合できる。また、第２のリブを一つとすることで、第２のリブのいわゆる“ヒケ”による凹みを一つとすることもできる。特に、第１の部材は複数の第１のリブを有する場合、第１の部材側の第１のリブの凹みを小さくし、複数の第１のリブと略直交する第２のリブの長い凹みを第２の部材側とすることができる。第１の部材が曲面部を有する筐体である場合、第１の部材が構造体の主な外観的なデザインを担うことが一般的であり、比較的長い凹みを第２の部材側とすることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の機器ケースは、前記機器ケースは、電池と、電池を保護する保護回路と、外部と接続される端子とを備える電池パックに使用されるケースであることを特徴とする。本発明は電池パックに対して好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための第１の部材と第２の部材とを接合した機器ケースを例示するものであって、本発明は第１の部材と第２の部材とを接合した機器ケースを以下のものに特定しない。
【００１３】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を随時省略する。
【００１４】
まず、第１の部材と第２の部材とを接合した機器ケースの一例としての電池パックの概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る第１の部材と第２の部材とを接合した機器ケースの一例としての電池パックを下面側から見た斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る電池パックの下面図である。図３は、図２の一点鎖線Ａ−Ａ’における電池パックの断面図である。図４は、図２の一点鎖線Ａ−Ａ’におけるケース１の断面図である。なお、図２における破線６は端子ホルダを示す。
【００１５】
パック電池は、ケース１に二次電池２と保護回路を有する基板３とを内蔵する。ケース１は、熱可塑性のプラスチックの成形品である。
【００１６】
第１の部材としての上側ケース１１は、断面がＲ形状である曲面部１１ａと、少なくとも一の辺が曲面部１１ａと接続される略四角形の平板部としての上面部１１ｂと、平板部の他の辺と接続される第１の側壁部１１ｃ、１１ｄと、曲面部の第２の部材側の端部から曲面部の内壁面にわたって曲面の断面方向に略平行に配置された第１のリブ１１ｅとを有する筐体である。本実施の形態においては、上面部１１ｂの一の辺に断面がＲ形状に形成された曲面部１１ａが接続されている。
【００１７】
第２の部材としての下側ケース１２は、第１のリブ１１ｅに略直交する第２のリブ１２ｅと、上側ケース１１の曲面部１１ａおよび第１の側壁部１１ｃの周縁と接する第２の側壁部１２ｃと、第２の側壁部１２ｃと接続される略四角形の底面部１２ｂとを有する筐体である。ケース１は上側ケース１１と下側ケース１２とから構成される。さらに、下側ケース１２は、正負一対の電極端子４を外部に表出させる電極窓５を開口している。電極窓５は、端子ホルダ６に保持している電極端子４を内側に配設して、電極端子４を外部に表出させる。ケース１は、二次電池２と保護回路が配置された基板３と端子ホルダ６とを下側ケース１２に内蔵させる状態で、ケース１の周縁を超音波溶着する。超音波溶着されたケース１は、接続材を使用することなく、周縁を剥離しないように強固に連結して固定できる。このため、高品質なパック電池を、安価に多量生産できる特長がある。
【００１８】
パック電池は、二次電池２として、角型電池であるリチウムイオン二次電池をケース１に内蔵させている。ただし、本発明のパック電池は、二次電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。二次電池は、現在すでに使用され、あるいはこれから開発される二次電池、たとえば、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池とすることもできる。さらに、二次電池は必ずしも角型電池とする必要はない。二次電池は、円筒電池等とすることもできる。
【００１９】
保護回路は、例えば、二次電池２と直列に接続されて電池に流れる電流を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子を、電池電圧と電池電流のいずれか、または両方を検出して制御する制御回路とを備える。
【００２０】
図５に、端子ホルダ６を示す。図５（ａ）は端子ホルダ６の上面図であり、図５（ｂ）は端子ホルダ６の正面図であり、図５（ｃ）は図５の一点鎖線Ｂ−Ｂ’における端子ホルダ６の側面断面図である。
【００２１】
端子４は、上面４ｃ、正面４ｄおよび下面４ｅから形成される略コ字形状を有するとともに上面４ｃの端部から上方に延出する延出部４ｂを有する板状部材から構成される。端子４は、コ字形状の正面４ｄの上部から上面４ｃであって金属製の板状部材の幅方向（図５ｂ中、横方向）における略中心部に開口部４ａを有する。また、端子４のコ字形状の隣接する２面、ここでは下面４ｅと正面４ｄの開口部４ａを除く領域とによってＬ型端子を構成する。延出部４ｂは基板３と接続される。なお、図５（ａ）における破線は端子４のコ字形状の下面４ｅを示す。
【００２２】
端子ホルダ６は、端子４の開口部４ａと係合する突起部６ａを有する。突起部６ａは端子４を支持する端子支持部６ｄの端部であって端子４の開口部４ａに対応する位置に配置される。突起部６ａは、端子の挿入方向（図５（ｃ）中、右方向）に向かって漸次高さが高くなるよう形成される。端子４が端子ホルダ６に挿入されて、開口部４ａの端部が突起部６ａを越えると開口部４ａと突起部６ａとが係合する。外部と接続される端子４は、開口部４ａと突起部６ａとが係合することによって端子ホルダ６に取り付けられる。この構成によって、端子４が端子ホルダ６から脱落することを防止できる。このとき、端子４の正面４ｄの内壁面とこの面に対向する端子ホルダ６の外壁面とは隙間なく取り付けられることが好ましい。一方、端子ホルダ６は突起部６ａを挟んで対向する端子位置決め部材としての端子位置決めリブ６ｂを有する。端子４は端子位置決めリブ６ｂの間にそれぞれ配置される。また、端子ホルダ６は基板３と二次電池２を分離して配置する分離部材としての分離リブ６ｃを備える。分離リブ６ｃは、端子支持部６ｄに対向する位置と、端子支持部６ｄの間とに配置される。この分離リブ６ｃと端子４の延出部４ｂとによって基板３を挟持可能である。
【００２３】
このように端子４が取り付けられた端子ホルダ６を下側ケース１２の正面側の第２の側壁部の内壁面と支持凸状部１２ｇとの間に端子４が電極窓５から表出されるように、二次電池２、基板３等とともに下側ケース１２内に配置し、上側ケース１１によって閉塞する。上側ケース１１は、端子４のコ字形状の一の面、ここではコ字形状の上面を付勢する付勢部としての付勢リブ１１ｆを有する。端子４はコ字形状の上面が付勢リブ１１ｆによって下側ケース１２側に付勢されて固定される。
【００２４】
次に、第１の部材としての上側ケース１１と第２の部材としての下側ケース１２の接合方法について説明する。図６は、上側ケース１１の下面図と側面図である。図７は、下側ケース１２の上面図と側面図である。
【００２５】
第１の部材としての上側ケース１１は、曲面部１１ａと、少なくとも一の辺が曲面部１１ａと接続される略四角形の平板部としての上面部１１ｂと、平板部の他の辺と接続される第１の側壁部１１ｃ、１１ｄと、曲面部の第２の部材側の端部から曲面部の内壁面にわたって曲面の断面方向に略平行に配置された第１のリブ１１ｅとを有する筐体である。曲面部１１ａおよび第１の側壁部１１ｃ、１１ｄの周縁の略中心部には溝部が形成される。本実施の形態においては、上面部１１ｂの一の辺に断面がＲ形状に形成された曲面部１１ａが接続されている。第１の側壁部１１ｄは、上面部１１ｂと接続される部分が略矩形状であり、曲面部１１ａと接続される部分がＲ形状に対応する扇形状に形成される。第１の側壁部１１ｄは、矩形部分に電池パックを携帯端末に挿入するためのガイド溝１１ｇを有する。二つの第１の側壁部１１ｄの間に配置される第１の側壁部１１ｃは、略矩形状に形成される。上側ケース１１は、端子４のコ字形状の上面を付勢する付勢リブ１１ｆを有する。
【００２６】
第１のリブ１１ｅは、曲面部１１ａの第２の部材側の端部から曲面部１１ａの内壁面にわたって曲面の断面方向、ここではＲ面の中心軸に対して垂直な面に略平行に複数配置されている。本実施の形態においては、第１のリブ１１ｅは第１の側壁部１１ｄと平行に配置される。第１のリブ１１ｅの第２のリブとの交点部分は溝１１ｈが形成される。第１のリブ１１ｅは、曲面部１１ａの中央領域に配置されることが好ましい。曲面部１１ａの周縁と下側ケース１２の側壁部１２ｃの周縁との超音波溶着は中央領域において低下するからである。また、第１のリブ１１ｅは、曲面部１１ａの内壁面全面にわたって形成される必要はないが、曲面部１１ａと上面部１１ｂとの接続部近傍まで形成されることが好ましい。超音波を効率的に第１のリブ１１ｅと第２のリブ１２ｅとの交点に伝えることができるからである。
【００２７】
第２の部材としての下側ケース１２は、第１のリブ１１ｅに略直交する第２のリブ１２ｅと、上側ケース１１の曲面部１１ａおよび第１の側壁部１１ｃの周縁と接する第２の側壁部１２ｃと、第２の側壁部１２ｃと接続される略四角形の底面部１２ｂとを有する筐体である。下側ケース１２は、端子４を表出させる電極窓５を有する。第２の側壁部１２ｃの周縁の略中心部には凸状部が形成される。下側ケース１２は、支持凸状部１２ｇを有する。本実施形態においては、一つの第２のリブ１２ｅが、第２のリブ１２ｅと略直交する複数の支持リブ１２ｆと接続される。第２のリブ１２ｅに対応する下側ケース１２の底面部１２ｂには、いわゆる“ヒケ”による凹み１２ｈが生じる。この構成によって第２のリブ１２ｅの強度を高めることができる。第２リブ１２ｅは支持リブ１２ｆより上方に突出して形成される。
【００２８】
上側ケース１１と下側ケース１２との周縁における溝部と凸状部、および第１のリブ１１ｅの溝部１１ｈと第２のリブ１２ｅとが嵌合される。このとき、曲面部１１ａのＲ形状の外壁面と対応する形状の支持台に上側ケース１１を載置する。そして下側ケース１２の底面側から超音波ホーンを押し付け、第１のリブ１１ｅと第２のリブ１２ｅとの交点に加えて、上側ケース１１の周縁と下側ケース１２との周縁とを超音波溶着する。これによって、電池２と、電池を保護する保護回路が配置された基板と、外部と接続される端子を保持する端子ホルダ６とをケース１内に内蔵する電池パックが得られる。
【００２９】
以上の実施の形態においては、第１の部材のみが曲面部を有する例を示したが、第１の部材および第２の部材の両方が曲面部を有するよう構成してもよい。また曲面部はＲ形状に限定されず、球状面、回転楕円体面の一部等種々の形状とすることができる。ここで、断面方向とはＲ面においてはＲ面の中心軸に対して垂直な面をいい、球面においては球面の中心を通る面を指すものとする。第１のリブが複数ある場合、球面において第１のリブは球面の中心を通る複数の面であってもよく、球面の中心を通る一の面とそれに平行な複数の面であってもよい。この場合、第１のリブが球面の中心を通る複数の面であるとき、第２のリブは円形あるいは多角形に例えば形成される。また、第１のリブが球面の中心を通る一の面とそれに平行な複数の面であるとき、第２のリブは例えば直線状に形成される。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明により上側ケースである第１の部材と下側ケースである第２の部材との接合力を向上することができる機器ケースを提供することができる。また、第１の部材が曲面部を有する場合であっても、超音波等の接合に必要な作用を効率的に第１のリブと第２のリブとの交点に伝えることができる。したがって、従来、超音波による溶着が十分に行えなかったＲ形状等の曲面部を有する筐体を、本発明により超音波溶着を用いて十分な接合力で接合することが可能である。これにより、Ｒ形状等の曲面部を有する筐体を接着、ツメ等によって接合を行う必要がなく、製造工程の工数を低減することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電池パックを下面側から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電池パックの下面図である。
【図３】図２の一点鎖線Ａ−Ａ’における電池パックの断面図である。
【図４】図２の一点鎖線Ａ−Ａ’におけるケース１の断面図である。
【図５】端子ホルダ６を示す概略図である。
【図６】上側ケース１１の下面図と側面図である。
【図７】下側ケース１２の上面図と側面図である。
【符号の説明】
１・・・ケース
２・・・電池
３・・・基板
４・・・端子
４ａ・・・開口部４ｂ・・・延出部４ｃ・・・上面
４ｄ・・・正面４ｅ・・・下面
５・・・電極窓
６・・・端子ホルダ６ａ・・・突起部
６ｂ・・・端子位置決めリブ６ｃ・・・分離リブ
６ｄ・・・端子支持部
１１・・・上側ケース
１１ａ・・・曲面部１１ｂ・・・上面部
１１ｃ，１１ｄ・・・第１の側壁部
１１ｅ・・・第１のリブ１１ｆ・・・付勢リブ
１１ｇ・・・ガイド溝１１ｈ・・・溝
１２・・・下側ケース
１２ｂ・・・底面部
１２ｃ・・・第２の側壁部
１２ｅ・・・第２のリブ
１２ｆ・・・支持リブ
１２ｇ・・・支持凸状部１２ｈ・・・凹み

Claims

上側ケースである第１の部材と下側ケースである第２の部材とを接合した機器ケースであって、
第１の部材は第１のリブを有し、
第２の部材は第１のリブに略直交する第２のリブを有し、
第１の部材と第２の部材は第１のリブと第２のリブとの交点における溶着によって接合されており、
第１の部材は曲面部をさらに有し、
第１のリブは曲面部の第２の部材側の端部から曲面部の内壁面にわたって曲面の断面方向に略平行に配置されることを特徴とする機器ケース。
第１の部材は、少なくとも一の辺が曲面部と接続される略四角形の平板部と、平板部の他の辺と接続される第１の側壁部とをさらに有する筐体であり、
第２の部材は、第１の部材の曲面部および第１の側壁部の周縁と接する第２の側壁部を有する筐体であることを特徴とする請求項１に記載の機器ケース。
第１の部材は複数の第１のリブを有し、第２の部材は複数の第１のリブにそれぞれ略直交するように、複数の第１のリブの配置される方向に延長して設けられた一つの第２のリブを有することを特徴とする請求項１及び２に記載の機器ケース。
前記機器ケースは、電池と、電池を保護する保護回路と、外部と接続される端子とを備える電池パックに使用されるケースであることを特徴とする請求項１から３に記載の機器ケース。