JP6072564B2 - 電池パック - Google Patents

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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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