WO2000059053A1 - Battery pack for small-sized electric apparatus - Google Patents

Description

明 細 書 小型電気機器用電池パック 技術分野

この発明は、 電池を収納したケースを携帯電話機の如くの小型電気機器に対し て外側から着脱自在に装着すると、 当該小型電気 m§§における外表面の一部を構 成する電池パックに関する。

背景技術

近年、 携帯電話機の如くの電池駆動式小型電気機器の小型軽量化に対する企業 間の競争は激しく、 それに使われる主要な部品の一つである電池パックもその例 外ではない。 かかる要望に対し、 電池の外形状を薄板状に形成することによって 小型化を、 電池の外装材を従来の鉄からアルミへ変更することにより軽量化が図 られている。 更にまた、 このような電池をケース内に収納する際も、 収納ケース の肉厚を必要最小限に抑制するとともに、 電池の外表面と収納ケース内面とを密 着させることによって、 更なる小型軽量ィヒが図れることは明らかである。

発明の開示

しかしながら、 小型電気機器に必要な電池容量を維持しょうとすると、 電池と してはそれにふさわしい容積を必要としている。 例えば携帯電話機ではほぼ矩形 偏平の電池を利用しているが、 この電池について薄型化を図ろうとすると、 その 前後面の面積を大きくせざるを得ず、 また、 前後面を大きくすると電池の中央部 分における強度低下は避けられない。 ここで電池の外装材が鉄であれば、 その材 料の持つ剛性によって外形状を維持することは可能であつたが、 アルミを外装材 に使用するようになると同一の肉厚では剛性が不足し、 充放電サイクルで電池の 前後面に膨みが生じることが知られている。

携帯電話機にあっては、 電源を構成する電池は、 少なくとも一個の電池を収納 ケースに収納した電池パックの形で用いられている。 この場合、 前述の不都合に 対し、 収納ケースの肉厚を大きく設定して剛性を増したり、 電池の表面と収納ケ ースの内面との間に電池の膨みを吸収するための空隙を予め設けることによって 電池パック全体としての変形を防止し、 電池パックが装着される小型電気機器へ の影響を未然に防止することも考えられる。 しかし、 このような方策は小型軽量 化に反する方法であることは明らかである。

本発明者らは上記不都合を解消すベく、 小型電気機器と電池パックとの嵌合部 分について考察を行なった。 その結果、 小型電気機器と電池パックの嵌合部分は、 両者の嵌合強度を維持する上からも変形は可及的に抑制する必要がある。 それに 対して小型電気機器はそのケーシングの輪郭自体が丸みをもつて形成されること が多いので、 電池の変形による多少のケーシングの膨れは目立たないことを知見 した。 すなわち、 電池パック全体としての変形が問題となるのではなく、 小型電 気 m¾との接触面での電池パックの変形さえ防止できれば、 電池の変形に起因す る悪影響は発生しない。

本発明は上記した知見に基づいてなされたものであって、 電池パックにおける 小型電気機器との接触方向への収納ケースの変形を規制する一方、 小型電気機器 の外方向に電池本体の変形を誘導することにより、 電池パック全体としての小型 軽量ィ匕を可及的に図りながら、 電池パックの変形に起因する小型電気 m¾側に対 する機構的な影響を未然に防止し得る電池パックを提供することを目的とする。 本発明にかかる電池パックは、 携帯電話機の如くの小型電気機器に対して着脱 自在に装着され、 その小型電気機器の外表面の一部を構成するようになっている。 この電池パックは、 薄板状の外形状を有してその厚み外方向への変形が許容され ている電池と、 その電池の周囲を緊密に包囲する収納ケースとを備えている。 更に、 小型電気機器へ装着時における小型電気機器との接触方向への収納ケー スの変形を規制する一方、 それとは反対側の小型電気機器の外方向に対する収納 ケースの変形を許容している。

上記電池の厚み方向の一方向、 即ち、 小型電気機器のケーシングへの当該電池 の変形が抑制される電池パックを構成することができる。 その場合、 上記電池の 変形抑制は、 収納ケースにおける変形を許す面の剛性を、 同じ電池の変形が抑制 されている面の剛性より小さく設定したり、 収納ケースにおける変形が抑制され る面における中央部分に凹部を設けることで達成できる。

上記収納ケースは、 電池の周縁部分を保持する一方、 電池とその厚み方向の接 触面間に、 当該電池の変形を吸収するための間隙が設けられていてもよい。 その 場合に上記収納ケースの内部に設ける間隙は、 電池との対向面における中央部分 に凹部を設けたり、 或いは、 電池の周囲を収納ケースの内面に結合する保持材の 厚みで形成してもよい。

本発明は上記の如く、 電池パックにおける小型電気 との接触方向への収納 ケースの変形を規制する一方、 小型電気機器の外方向への電池の変形を許容して いる。 従って、 電池パック全体としての小型軽量化を可及的に図りながら、 電池 パックの変形に起因する小型電気機器側に対する嵌合性を維持するとともに、 電 池パック内における電池の固定状態の信頼性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

以後、 添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態を詳述するが、 添 付図面においては同一部品に対して同一符号を用いている。

図 1は、 本発明を実施する携帯電話機であって、 電池パックが取り外された状 態にあるところを示す概略斜視図である。

図 2は、 図 1に示した携帯電話機であって、 電池パックが取付けられた状態に あるところを示す概略斜視図である。

図 3は、 図 1及び図 2に示した電池パックを構成する電池の概略斜視図である。 図 4は、 本発明の一実施の形態により構成した電池パックを示す概略斜視図で ある。

図 5は、 図 4に示した電池パックの部分側断面図である。

図 6は、 図 4と図 5に示した電池パックにおいて、 電池パックの変形が吸収さ れる様を示す説明図である。

図 7は、 本発明の別実施の形態により構成した電池パックの部分側断面図であ る。

図 8は、 図 7に示した電池パックにおいて、 電池パックの変形が吸収される様 を示す説明図である。

図 9は、 図 7に示した実施の形態の変形例を示す電池パックの部分側断面図で ある。

図 1 0は、 本発明の第三実施の形態により構成した電池パックの概略分解斜視 図である。

図 1 1は、 図 1 0に示した電池パックの概略斜視図である。

図 1 2は、 図 1 1に示した電池パックの部分側断面図である。

図 1 3は、 図 1 1に示した電池パックにおいて、 電池パックの変形が吸収され る様を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

以下の説明においては、 本発明を携帯電話機の電池パックに実施したものとし てその詳細を説明する。 し力、し、 本発明は携帯電話機に限らず、 小型軽量化を必 要とする各種小型電気機器の電池パックに対しても略同様に実施できることは勿 論である。

携帯電話機 1 0は、 図 1と図 2にその^ Iを概略的に例示するごとく、 従来と 略同様に電話機として必要な操作部 1 4および表示部 1 6をその前面 2 0に設け たほぼ矩形ボックス状の本体ケース 1 8からなる。 この本体ケース 1 8の一端に おける裏面 2 2の部分は L宇状に切り欠いて、 装着面 2 4で画成される電池パッ ク室を形成している。 電池パック 1 2はこの本体ケース 1 8に対して着脱自在に 取りつけられるようになっているが、 本体ケース 1 8に対して取り付けると、 図 2に示すように前記電池パック室に収まるようになつている。

■ 図 2に示したように電池パック 1 2が電池パック室に収まっていると、 電池パ ック 1 2の接続面 2 6と本体ケース 1 8の装着面 2 4とが密着する。 このように、 電池パック 1 2が本体ケース 1 2に対して取り付けられていると、 両者は一体と なってほぼ矩形ボックス状を呈し、 手の平で把持可能な大きさで段差のない外周 形状を構成する様にしている。

電池パック 1 2は合成樹脂製のほぼ矩形の収納ケース 3 4力 なり、 該収納ケ ース 3 4の内部には、 図 3に示す如く矩形薄板状に形成した電池 2 8と、 その側 面 3 0上に配設された電池 2 8に対する充放電時の保護回路 3 2とが封止されて いる。 携帯電話機 1 0の電気回路と電池 2 8とのインターフェースは、 従来の携 帯電話機と同様に、 収納ケース 3 4の一部に、 図示の実施の形態では接続面 2 6 に形成した開口を介して裸出する電極 3 6と、 本体ケース 1 8における対応する 電極とで構成されている。 従って、 電池パック 1 2が本体ケース 1 8に取付けら れている限り、 携帯電話機 1 0は電池パック 1 2から給電されるのである。 電池 2 8は複数回の充放電が可能なリチウムイオン電池であって、 図 3の如く 矩形状の前面 3 8及び後面 4 0を有し、 それぞれの面 3 8、 4 0の幅 Wを携帯電 話機の本体ケース 1 8の幅よりもやや小さく設定するとともに、 厚さ dを 5 mm ないしはそれ以下の薄板形状に構成している。

更に、 電池 2 8の外装シェル 4 2の材質としてアルミニウムの如くの比重が小 さい材質を使用するとともに、 その肉厚を規格内で許容できる最小値に設定する ことによって、 電池全体として出来る限りの軽量化を図っている。 かかる軽量小 型化を行なっても、 外装シェル 4 2の側面 3 0ないしはその近傍部分の形状は正 確に維持される。 しかし、 充放電サイクルを通じて内圧が増加した際、 電池 2 8 の前面 3 8及び後面 4 0の中央部分は図 6において 4 4 aと 4 4 bで示すように 互いに反対方向に膨張するが、 この膨張による当該中央部分の突出は 0 . 3 mm 程度、 許容するようにしている。

一方、 収納ケース 3 4は絶縁性を有する合成樹脂材で形成され、 電池 2 8の周 囲をできるだけ密着して包囲することにより、 外部から電池 2 8を直接的に接触 することを阻止している。

ここで収納ケース 3 4は、 その肉厚を例えば 0 . 6 mmあるいはそれ以下の出 来るだけ小さく設定することにより、 電池パック全体としての重量および容積の 減少を図っている。 一方、 それに伴って収納ケース 3 4としての強度が低下する のは避けられなレ、。 しかし、 電池 2 8の側面 3 0又はその近傍部の如く比較的変 形が少なく剛性が高い部分で収納ケース 3 4の内面と接着して両者を接合すると ともに、 電池 2 8の外表面と収納ケース 3 4の内表面とをできるだけ密着させる ことにより、 収納ケース 3 4それ自体の変形を許しながら、 電池 2 8の剛性を利 用して、 電池パック全体としての強度が維持できるようにしている。

本発明は上記した構成にあって更に、 電池パック 1 2における携帯電話機 1 0 との接触位置における変形を Hjtしながら、 内蔵する電池 2 8の変形を携帯用電 話機 1 0の外周方向へ誘導している。

力かる特徴的な構成を実現するため、 電池パック 1 2を構成する電池 2 8と、 収納ケース 3 4と、 両者の接合を保持する後述の接合保持材 4 6からなる 3つの 主要部材の何れか少なくとも一つの形状を、 以下で詳述する如くに設定している。 先ず電池 2 8にあっては外装シェル 4 2における前面 3 8が膨れて電池パック 1 2の中央部が本体ケース 1 8の装着面 2 4の方へと突出するのを防止している。 この防止方法としては、 例えば図 4及ぴ図 5に例示する如く、 外装シェル 4 2に おける膨れを防止すべき前面 3 8の中央部分に予め製造段階で凹部 4 8を設けて いる。 従って、 例えシュル 4 2の内圧が増大して前面 3 8及ぴ後面 4 0の中央に 図 6に示す膨み部 4 4が発生しても、 携帯電話機 1 0の装着面 2 4の方向へは凹 部 4 8がその膨み部 4 4 aを吸収し、 収納ケース 3 4における接続面 2 6の中央 が突出するのを防止するのである。 他方、 接続面 2 6とは反対側の収納ケース 3 4の外面 5 0に対しては膨み部 4 4 bによる中央部の変形を許容している。

別の方法としては、 或いは、 それに加わって、 外装シェル 4 2における前面 3 8を後面 4 0より厚くして剛性を異ならせるてもよく、 その場合、 シェル 4 2の 内圧力が増大した場合にあってもその増大の影響が剛性の小さレ、後面 4 0側に集 中し、 携帯電話機 1 0との接触面 2 6の変形が防止される。

図 7と図 8とに示す本発明の別実施の形態では、 電池 2 8の前面 3 8と対峙す る収納ケース 3 4の内面上に、 電池 2 8の変形に伴う電池 2 8の膨み部 4 4 aが 嵌まる凹部 5 2を形成している。 かかる凹部 5 2は、 収納ケース 3 4における携 帯電話機 1 0との翻虫方向にのみに望む個所に設けている。 しかし、 図 9に示し たように、 収納ケース 3 4の後面 4 0に対峙する収納ケース 3 4の他方の面にも 同様な凹部 5 2 aを設けて、 電池 2 8の膨張を吸収するようにしてもよい。

また HE]部 5 2は、 電池 2 8の膨れを吸収できるものであれば、 その形状および 形成位置は任意に設定することが可能であるが、 球面の一部を構成する様に形成 すれば、 射出成型が容易に行なえるとともに、 凹部 5 2の周縁における強度が維 持される。

本発明の第三実施の形態を図 1 0から図 1 3に示す。 この実施の形態では、 電 池 2 8と収納ケース 3 4との間に接合保持材 4 6を用いている。 この接合保持材 4 6としては、 その厚みが無視できる程度に小さい両面テープ又は接着剤を用い ている。 しかしながら本実施例にかかる接合保持材 4 6は、 図 1 0から図 1 3に 例示する如く、 外装シェル 4 2に発生する膨み部 4 4 aの高さに対応した例えば 0 . 3 mm程度の厚さを有する両面テープを使用している。

かかる接合保持材 4 6の形状としては、 図 1 0と図 1 1とに例示する如く、 外 装シェル 4 2の前面 3 8における周縁部分を帯状に接合する、 中央部分に矩形開 口 5 4のあるシート状であって、 図 1 2と図 1 3とに示すように中央部に設けた 開口 5 4に電池 2 8の膨み部 4 4 aが嵌まり、 収納ケース 3 4の変形を防止する ようにしている。

ここまで本発明の幾つかの好ましい実施の形態を詳述したが、 当業者には、 幾 つかの変形ないし改変などが想到し得るところである。 例えば、 前述の各実施例 にあっては、 携帯電話機 1 0の本体ケース 1 8における端部を切り欠いて電池パ ック室を形成し、 この電池パック室に電池パック 1 2を嵌めるように構成してい る。 し力 し、 電池パック室は本体ケース 1 8の中央部分を切り欠いて形成しても よく、 また、 本体ケース 1 8の上端ないし下端に嵌めるものなど、 その装着位置 は限定されるものではない。

また収納ケース 3 4に内蔵する電池 2 8は、 アルミニウム外装シェルを用いた リチウムイオン電池に限らず、 その電池の種類、 外観形状あるいは外装シェル 4 2の材質は適宜変更して実施できることは勿論である。 まだ電池パック全体とし ての外観形状やその寸法は、 適用する小型電気機器に対応させて変更される。 従って、 これらの変形例も本発明の真髄から逸脱しない限り、 本発明の範囲に 含まれるものと解すべきである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 小型電気觸に対して着脱自在に装着され、 該小型電気機器

の外周面の一部を構成する電池パックであって、

厚みのある薄板状の外形状を有し、 その厚み外方向への変形が許容されている 電池と、

その電池を緊密に包囲する収納ケースと、

小型電気機器へ装着時における、 小型電気機器の外周方向に対する電池の変形 を許容するが、 小型電気機器との翻虫方向に対する収納ケースの変形を吸収する 手段とからなる小型電気 m¾i用の電池パック。

2 . 上記した電池は、 その厚み方向における一方向への変形が抑制されている 請求項 1記載の電池パック。

3 . 上記した電池の変形抑制は、 収納ケースにおける変形を許する第 2面の剛 性を、 当該収納ケースにおける変形を抑制する第 1面の剛性より小さく設定した 請求項 2記載の電池パック。

4 . 上記した電池の変形抑制は、 変形を抑制する収納ケースの第 1面における 中央部分に凹部を設けている請求項 2記載の電池パック。

5 . 上記した電池の表面と対向する収納ケースの^^なくとも第 1表面に、 電池 側の膨み部に対応した大きさの凹部が予め形成されている請求項 3または 4記載 の電池パック。

6 . 上記収納ケースは、 電池の周縁部分を保持する一方、 電池とその厚み方向 の接触面間に、 電池の変形を吸収するための間隙を設けている請求項 1記載の電 池パック。

7 . 上記収納ケース内部に設ける間隙は、 電池との対向面における中央部分に 形成した、 電池側の膨み部に対応した大きさの凹部である請求項 6記載の電池パ ック。

8 . 上記収納ケース内部に設ける間隙は、 電池の周囲を収納ケース内面に接合 するための保持材の厚みによつて構成される請求項 6記載の電池パック。