JP5718518B2

JP5718518B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP5718518B2
Application number: JP2014228648A
Authority: JP
Inventors: 拓郎小西; 正規古澤
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: JP2015039294A

Description

この発明は、各種の電気機器の電源として用いることができる電源装置に関する。

近年、例えばねじ締め機や穴明け用の電気ドリル等の主として手持ち式の電動工具では、例えば１００Ｖの交流電源を電源とするものに加えて、充電により繰り返し使用可能なリチウムイオンバッテリ（直流電源）を電源とする充電式電動工具が普及してきている。後者の充電式電動工具の場合には、前者の交流電源式の場合のような長い電源コードを電源コンセントに接続する必要がないので、特に屋外での高い作業性若しくは使い勝手を得ることができる。
また、充電式電動工具の場合、複数のバッテリを用意することにより、その一つを工具本体に取り付けて電源として使用する最中に、別の一つを別途用意した充電器で充電しておくことができ、これにより電動工具の長時間連続使用を実現して作業の効率化を図ることができる。但し、充電済みのバッテリに交換する手間があるため、従来これを補うために、複数のバッテリを並列に取り付けて大きな残容量を出力可能な電源装置が提供されている。例えば、下記の特許文献にはこの電源装置に関する技術が開示されている。この電源装置によれば、複数のバッテリについて並列接続と直列接続を併存させることにより電力の長時間出力と高出力化の双方を実現することができ、各バッテリの残容量の適切な制御により出力の効率化を図ることができる。

特開２０１１−９７７６６号公報

しかしながら、上記従来の電源装置の使い勝手を改善する必要があった。
本発明は、本体部の背面に取り付けることができる背負いベルトを用いて背負って携帯することができる電源装置とすることを目的とする。

第１の発明は、上下方向に並列状態で取り付けたバッテリから、手持ち式の電動工具に３６Ｖの直流を供給可能な電源装置であって、バッテリが取り付けられ前記電動工具に接続される電源コードが出されている本体部と、前記本体部の正面側に位置し前記バッテリを覆う蓋部と、を備え、前記本体部の背面には横置き用の脚部が備えられ、ねじ部の締め込みにより前記本体部の背面に沿って背負いベルトを取り付けることが可能な電源装置である。
第２の発明は、第１の発明において、蓋部は上下方向に並列状態で取り付けた４つのバッテリを覆うことが可能である電源装置である。
第３の発明は、第２の発明において、ねじ部が背負いベルトと前後方向でオーバーラップする位置に配置されている電源装置である。
第４の発明は、第３の発明において、電源コードを出す位置が背負いベルトと前後方向でオーバーラップする位置に配置されている電源装置である。
第５の発明は、第４の発明において、本体部の右側部若しくは左側部の何れか一方を任意に選択して電源コードを出すことが可能な電源装置である。

本発明の実施形態に係る電源装置の正面図である。電源装置の縦断面図である。蓋を開けた状態における電源装置の正面図である。図３の(IV)-(IV)線矢視図であって、残容量報知部の横断面図である。図３の(V)-(V)線矢視図であって、本体部の横断面図である。電動工具の一例としての充電式電気カンナの全体斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は、本実施形態の電源装置１を示している。この電源装置１は、４つのバッテリ１１〜１４を取り付けた本体部１０と、この本体部１０の正面側であって４つのバッテリ１１〜１４を覆う蓋部２を備えている。蓋部２は、ヒンジ部３を介して本体部１０の上部に上下に回動可能に支持されている。蓋部２はヒンジ部３を中心にして上方へ回動させれば開くことができ、下方へ回動させれば閉じることができる。蓋部２の閉じ位置は、当該蓋部２の下部に設けたロックレバー４を本体部１０の下部に設けた引き掛け爪５に引き掛けておくことによりロックされる。ロックレバー４は圧縮ばね６によってロック側に付勢されている。
本体部１０と蓋部２の下面側には、合計４箇所の脚部７〜７が設けられている。この脚部７〜７によって、当該電源装置１を上方へ立てた自立状態（縦置き状態）に設置できる。また、本体部１０の上部には持ち運び用のキャリングハンドル８が設けられている。このキャリングハンドル８は、ヒンジ部３を中心にして上下に回動可能に設けられている。このキャリングハンドル８は、上方へ起立させて使用者が把持することができ、下方へ傾倒させて収納しておくことができる。図２は、キャリングハンドル８を下方へ傾倒させて収納した状態を示し、図３は上方へ起立させた状態を示している。
本体部１０の背面四隅には、横置き用の脚部９〜９が設けられている。この脚部９〜９を接地させて当該電源装置１は横置き姿勢に設置することもできる。

図３は、蓋部２を開放若しくは取り外した状態を示している。このため、図３では本体部１０の正面が見えている。本体部１０の正面に、何れもスライド取り付け形式の４つのバッテリ１１〜１４が上下に並列状態に取り付けられている。以下の説明では、上側から第１バッテリ１１、第２バッテリ１２、第３バッテリ１３、第４バッテリ１４とも称する。第１〜第４バッテリ１１〜１４は、例えば図６に示す充電式の電気カンナ５０等の電動工具の電源として用いられるもので、本実施形態では４つとも同じく１８Ｖ仕様のリチウムイオンバッテリが用いられている。各バッテリ１１〜１４は、バッテリケース１１ａ（１２ａ，１３ａ，１４ａ）内に、複数本のバッテリセル１１ｂ〜１１ｂを収容したもので、別途充電器で充電することにより繰り返し使用することができる（二次電池）。この各バッテリ１１〜１４自体については既に公知のものをそのまま用いることができる。各バッテリ１１〜１４の側部には、工具本体の後部に設けたバッテリ取り付け部５１に対する取り付け状態をロックするためのロック爪１１ｃ〜１４ｃが設けられている。

本体部１０の正面に、この４つのバッテリ１１〜１４を取り付けるためのバッテリ取り付け部２１〜２４が上下方向に４箇所並列状態で配置されている。本体部１０は正面側に開放する箱体形状の本体ケース１５と、この本体ケース１５の開口部に沿ってねじ止めした台座部１６を備えている。台座部１６に４つのバッテリ取り付け部２１〜２４が取り付けられている。各バッテリ取り付け部２１〜２４は、上記充電式電気カンナ５０（電動工具）のバッテリ取り付け部５１と同様のスライド取り付け構造で、４箇所とも同じスライド取り付け構造を有している。各バッテリ取り付け部２１〜２４には、上下一対のスライドレール２１ａ，２１ａ〜２４ａ，２４ａが設けられている。各スライドレール２１ａ，２１ａ〜２４ａ，２４ａ間には、コネクタ接続部２１ｂ〜２４ｂが配置されている。図３において、各バッテリ１１〜１４を各バッテリ取り付け部２１〜２４に対して、左側から右側へ横方向にスライドさせることにより各バッテリ１１〜１４を取り付けることができ、逆に右側から左側へ横方向にスライドさせることにより各バッテリ１１〜１４をバッテリ取り付け部２１〜２４から取り外すことができる。各バッテリ１１〜１４を各バッテリ取り付け部２１〜２４に取り付けると、各コネクタ接続部２１ｂ〜２４ｂを介して各バッテリ１１〜１４が電気的に接続される。４つのバッテリ１１〜１４は、それぞれ個別に取り付け、取り外しすることができる。各バッテリ１１〜１４のロック爪１１ｃ〜１４ｃをばね付勢力に抗して指先でアンロック操作するとロックが解除されて取り外すことができる。
この第１〜第４バッテリ１１〜１４は、何れも全てのバッテリ取り付け部２１〜２４に対して取り付けの互換性を有している。取り付けた第１〜第４のバッテリ１１〜１４は、その２つが並列接続されて長時間出力が実現され、並列接続された二組が相互に直列接続されて３６Ｖ出力が実現される。

本実施形態の電源装置１は、取り付けたバッテリ１１〜１４の残容量を示す残容量報知機能Ｚを備えている。この残容量報知機能Ｚは、各バッテリ１１〜１４の個別の残容量Ｚｅを報知する個別残容量報知部３０〜３０と、４つのバッテリ１１〜１４の合計の残容量Ｚｔを報知する全体残容量報知部３１により達成される。
図３に示すように前者の個別残容量報知部３０〜３０は、各バッテリ取り付け部２１〜２４の左側に配置されている。各個別残容量報知部３０は、台座部１６に取り付けた２個のインジケータランプ３０ａ，３０ａを備えている。それぞれ２つのインジケータランプ３０ａ，３０ａが以下のように点灯若しくは点滅することにより対応する第１〜第４バッテリ１１〜１４の個別残容量Ｚｅが個別に報知される。
各個別残容量報知部３０において、インジケータランプ３０ａ，３０ａが２つとも緑色に点灯することにより、バッテリ１１〜１４の個別残容量Ｚｅが十分な満充電状態が報知される。一方が緑色で他方が赤色に点灯した状態では、個別残容量Ｚｅが少ない状態が報知される。２つとも赤色に点灯した状態では、個別残容量Ｚｅが不足して電源供給できない状態（要充電状態）が報知される。また、インジケータランプ３０ａ，３０ａが２つとも赤色に点滅した状態では、バッテリ１１〜１４の温度や電流値に関するエラー状態が報知される。

後者の全体残容量報知部３１は、本体部１０の正面ほぼ中央に配置されている。この全体残容量報知部３１は、本体部１０の正面ほぼ中央であって台座部１６の上下左右ほぼ中央に設けた断面長円形の支持筒部３２の上面に設けられている。この全体残容量報知部３１及び支持筒部３２は、上から２つ目の第２バッテリ１２と上から三つ目の第３バッテリ１３との間であって、本体部１０の上下方向及び左右幅方向のほぼ中央に設けられている。
この全体残容量報知部３１は、図示するように５つのインジケータランプ３５〜３５と一つの操作スイッチ３６を備えている。４つのバッテリ１１〜１４の合計残容量Ｚｔが多いほど赤色に点灯するインジケータランプ３５〜３５の個数が多くなる。インジケータランプ３５〜３５が５つとも赤色に点灯することにより、バッテリ１１〜１４の合計残容量Ｚｔが十分であることが報知される。インジケータランプ３５〜３５の点灯個数が少なくなることにより、バッテリ１１〜１４の合計残容量Ｚｔが少なくなっていることが報知される。４つのバッテリ１１〜１４の全ての個別残容量Ｚｅがなくなると合計残容量Ｚｔもなくなるので、インジケータランプ３５〜３５は５つとも点灯しない状態となる。
このことから、例えば４つ若しくは全てのインジケータランプ３５〜３５が点灯することにより合計残容量Ｚｔが十分である場合であっても、個別残容量報知部３０〜３０を確認することにより何れかのバッテリ１１（又は１２，１３，１４）の個別残容量Ｚｅが不足している場合（インジケータランプ３０ａ，３０ａの一方又は双方が赤色に点灯している場合）があり、これにより充電が必要なバッテリ１１（又は１２，１３，１４）を確実に特定することができる。

本実施形態では、インジケータランプ３５〜３５が点灯するか否かは、操作スイッチ３６を押し操作した状態でのみ確認できるようになっている。このため、仮に全体残容量Ｚｔが不足する場合であっても操作スイッチ３６を押し操作しない状態ではインジケータランプ３５〜３５は点灯しない。操作スイッチ３６を押し操作すると、全体残容量Ｚｔが不足する場合に一部若しくは全てのインジケータランプ３５〜３５が点灯しない状態となり、これにより使用者は第１〜第４バッテリ１１〜１４の合計残容量Ｚｔが不足していることを確認することができる。操作スイッチ３６を押し操作した時点で全てのインジケータランプ３５〜３５が点灯することにより第１〜第４バッテリ１１〜１４の合計残容量Ｚｔが十分であることを確認することができる。
このように、必要時のみ操作スイッチ３６を押し操作してインジケータランプ３５〜３５を点灯させる構成であるので消費電力を節約することができる。
本実施形態の電源装置１では、蓋部２を閉じた状態でも外部からこの全体残容量報知部３１を目で確認することができるようになっている。蓋部２のほぼ中央には、全体残容量報知部３１の長円形と相似形をなす長円形の窓部２ａが設けられている。本体部１０に対して蓋部２を閉じると、この窓部２ａ内に全体残容量報知部３１が進入して塞がれた状態となる。これにより、蓋部２を閉じた状態でこの全体残容量報知部３１を外部から目で見て確認できるようになっている。
前記したように第１〜第４バッテリ１１〜１４は、電気的にその２つが並列接続され、並列接続された二組が相互に直列接続されている。このため、本実施形態の電源装置１は、全てのバッテリ取り付け部２１〜２４にバッテリ１１〜１４を取り付けた状態だけでなく、少なくとも２箇所のバッテリ取り付け部２１，２２（又は２３，２４又は２１，２３又は２２，２４又は２１，２４）にバッテリ１１〜１４を一つずつ取り付けることにより少なくとも直列接続が成立するよう制御され、これにより３６Ｖ電力が確実に出力されるようになっている。

図２に示すように、本体部１０内には、取り付けた第１〜第４バッテリ１１〜１４及びバッテリ取り付け部２１〜２４、さらには残容量表示機能Ｚを電気的に制御するための制御回路と直流３６Ｖ電力を出力するための電源回路を含む制御基板４０が配置されている。この制御基板４０はその全体（表裏両面）を樹脂でモールドされた状態で台座部１６の背面側に沿って固定されている。
本体部１０の右側部下側からは、直流３６Ｖ電源供給用の電源コード４１が引き出されている。この電源コード４１を経て外部機器に電力を供給することができる。図１において、二点鎖線で示すように、この電源コード４１の引き出し位置は、本体部１０の左側部に変更することができる。いずれか一方の引き出し位置を任意に選択して電源コード４１の取り回しを容易にすることにより当該電源装置１の使い勝手を良くすることができる。
また、本体部１０の右側部には、メインスイッチ４２が設けられている。このメインスイッチ４２をオン操作することにより、電源コード４１を経て電力供給可能な状態となる。メインスイッチ４２をオフ操作した状態では電源回路が遮断されて、電力供給されない状態となり、これにより無駄な待機電力の消費が抑制されるようになっている。
図１及び図２に示すように本体部１０の背面には、背負い用のベルト（背負いベルト４３）を取り付けることができる。この背負いベルト４３は、横置き用の脚部９〜９を利用して本体部１０の背面に沿って取り付けることができる。脚部９〜９は、ねじ部の締め込みにより取り付ける構成のもので、これを一旦外して背負いベルト４３を本体部１０の背面に共締めすることにより当該背負いベルト４３を取り付けることができる。使用者は、この背負いベルト４３を用いて当該電源装置１を背負って携帯することができる。

以上のように構成した本実施形態の電源装置１によれば、充電式電気カンナ５０等の電動工具の電源として用いられるバッテリ１１〜１４を４つ取り付けて、その合計電力（３６Ｖ）を長時間にわたって出力することができる。このため、特に屋外において交流電源を利用できないような作業環境であっても効率よく作業を行うことができる。
また、電源装置１は、第１〜第４バッテリ１１〜１４の残容量報知機能Ｚを備えている。この残容量報知機能Ｚは、第１〜第４バッテリ１１〜１４の個別の残容量Ｚｅを報知する個別残容量報知部３０に加えて、本体部１０に取り付けた第１〜第４バッテリ１１〜１４の全て若しくは一部の合計の残容量Ｚｔを報知する全体残容量報知部３１を備えている。このため、第１〜第４バッテリ１１〜１４の個々の残容量Ｚｅだけでなく、当該電源装置１の全体としての出力可能な残容量Ｚｔを確認して、当該電源装置１の運用を効率よく行うことができる。特に、例示した実施形態によれば、第１〜第４バッテリ１１〜１４の個々の残容量Ｚｅを個別残容量報知部３０のインジケータランプ３０ａ〜３０ａにより目で見て確認できる他、全体の残容量Ｚｔについても全体残容量報知部３１のインジケータランプ３５〜３５により一目で確認することができるので、夜間等の暗所であっても離れた場所から瞬時に確認することができ、この点で当該電源装置１の使い勝手を高めることができる。
また、全体残容量報知部３１のインジケータランプ３５〜３５は、蓋部２を閉じた状態であっても窓部２ａを経て外部から目視することできる。このため、蓋部２をわざわざ開放しなくとも、第１〜第４バッテリ１１〜１４の全体残容量Ｚｔを離れた場所から瞬時確認することができ、この点でも当該残容量報知機能の取り扱い性が一層高められている。
さらに、全体残容量報知部３１の操作スイッチ３６についても、蓋部２を閉じた状態で窓部２ａを経て外部から操作可能となっている。全体残容量報知部３１は、この操作スイッチ３６をオン操作した状態でのみインジケータランプ３５〜３５を点灯させる等して報知機能を発揮する構成となっている。このため、操作スイッチ３６をオン操作しない状態では残容量Ｚｔが不足する状態であってもインジケータランプ３５〜３５は点灯せず、これにより待機電力等の不必要時の無駄な電力消費をなくすことができるので、常時報知する構成に比してバッテリ１１〜１４を長持ちさせることができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、４つのバッテリ１１〜１４を取り付け可能な電源装置１を例示したが、取り付け可能な複数のバッテリの個数については任意に設定することができる。なお、前記したように本体部１０に設定したバッテリ取り付け部２１〜２４の全てにバッテリ１１〜１４を取り付けた状態の他、一部のバッテリ取り付け部についてバッテリを取り付けない状態であっても取り付けたバッテリについて当該電源装置１を用いることができ、残容量報知機能Ｚを取り付けたバッテリについて同等に機能させることができる。
また、本体部１０の正面ほぼ中央であって、第２バッテリ１２と第３バッテリ１３との間に全体残容量報知部３１を設けた構成を例示したが、例えば本体部１０の側部あるいは蓋部２に設ける構成としてもよい。
さらに、全体残容量報知部３１に操作スイッチ３６を設けて、この操作スイッチ３６をオン操作した状態でのみ報知する構成を例示したが、係る操作スイッチ３６を省略して常時報知する構成としてもよい。
また、全体残容量報知部３１に５つのインジケータランプ３５〜３５を設けた構成を例示したが、インジケータランプの個数については変更して実施することができる。例えば、一つのインジケータランプであってもその点灯色を変化させたり、点滅させ、その点滅の間隔を変化させることによっても全体残容量Ｚｔの変化を報知させることができる。
また、インジケータランプに代えて残容量を数値表示（デジタル表示）する構成としてもよい。
蓋部２の窓部２ａを省略して、蓋部２を開放して全体残容量報知部３１を目視により確認する構成としてもよい。
また、個別残容量報知部３０のインジケータランプ３０ａ〜３０ａ及び全体残容量報知部３１のインジケータランプ３５〜３５を目で見る（目視により）ことにより、個別残容量Ｚｅ及び全体残容量Ｚｔが報知される構成を例示したが、これらの報知手段としては目視に限らず、ブザーやメロディ等の音あるいは音声や振動等によって報知する構成としてもよい。
また、メインスイッチ４２は省略して、バッテリをバッテリ取り付け部に取り付けた時点で、電源を出力可能な状態となるよう構成してもよい。
さらに、電源コード４１により直流３６Ｖ電源を出力する構成を例示したが、昇圧回路等を用いることによりさらに高い電圧の電力を出力する構成としてもよい。また、直流電源ではなく交流電源を出力する構成、あるいはその双方を出力する構成としてもよい。

１…電源装置
２…蓋部、２ａ…窓部
３…ヒンジ部
４…ロックレバー
５…引き掛け爪
６…圧縮ばね
７…脚部（縦置き用）
８…キャリングハンドル
９…脚部（横置き用）
１０…本体部
１１…第１バッテリ
１１ａ…バッテリケース、１１ｂ…バッテリセル、１１ｃ…ロック爪
１２…第２バッテリ
１２ａ…バッテリケース、１２ｂ…バッテリセル、１２ｃ…ロック爪
１３…第３バッテリ
１３ａ…バッテリケース、１３ｂ…バッテリセル、１３ｃ…ロック爪
１４…第４バッテリ
１４ａ…バッテリケース、１４ｂ…バッテリセル、１４ｃ…ロック爪
１５…本体ケース
１６…台座部
２１〜２４…バッテリ取り付け部
２１ａ〜２４ａ…スライドレール
２１ｂ〜２４ｂ…コネクタ接続部
Ｚ…残容量報知機能
Ｚｅ…個別残容量
Ｚｔ…全体残容量（合計残容量）
３０…個別残容量報知部、３０ａ…インジケータランプ
３１…全体残容量報知部
３２…支持筒部
３５…インジケータランプ
３６…操作スイッチ
４０…制御基板
４１…電源コード
４２…メインスイッチ
４３…背負いベルト
５０…充電式電気カンナ
５１…バッテリ取り付け部

Claims

上下方向に並列状態で取り付けたバッテリから、手持ち式の電動工具に３６Ｖの直流を供給可能な電源装置であって、
バッテリが取り付けられ前記電動工具に接続される電源コードが出されている本体部と、前記本体部の正面側に位置し前記バッテリを覆う蓋部と、を備え、
前記本体部の背面には横置き用の脚部が備えられ、ねじ部の締め込みにより前記本体部の背面に沿って背負いベルトを取り付けることが可能な電源装置。
請求項１に記載の電源装置であって
前記蓋部は上下方向に並列状態で取り付けた４つのバッテリを覆うことが可能である電源装置。
請求項２に記載の電源装置であって
前記ねじ部が背負いベルトと前後方向でオーバーラップする位置に配置されている電源装置。
請求項３に記載の電源装置であって、
前記電源コードを出す位置が背負いベルトと前後方向でオーバーラップする位置に配置されている電源装置。
請求項４に記載の電源装置であって、
前記本体部の右側部若しくは左側部の何れか一方を任意に選択して電源コードを出すことが可能な電源装置。