バッテリパック、および、携帯型端末

【課題】落下等の衝撃に起因して防爆弁が開くことを防ぐことを可能としたバッテリパックを提供することである。
【解決手段】提案するバッテリパックは、バッテリセルを収納するバッテリセル缶と、前記バッテリセル缶を収納する外装ケースと、を備え、前記バッテリセル缶は防爆弁を有し、前記外装ケースは前記バッテリセル缶を収納した際、前記防爆弁が配置される第一の面と対向する第二の面に突起部を設けたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下等の衝撃に対する耐性を強化したバッテリパック、および、そのバッテリパックを搭載した携帯型端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型端末は携帯して持ち歩く関係から、携帯時の電力供給源としてのバッテリを内蔵している。携帯型端末８１は、図８に示すように、表示部８２とキー入力部８４とを備え、筐体本体８６表面のキー入力部８４が設けられた位置に対応する筐体本体８６内部にバッテリパック８８が収納されている。
【０００３】
バッテリパック８８は、図９に示すように、金属を巻いて扁平につぶした不図示のバッテリセルを収納し、バッテリ液を充填をして表蓋９１−１、裏蓋９１−２で密封したバッテリセル缶９３をプラスチック製の外装ケース９５に収納したものである。
【０００４】
バッテリセル缶９３の表蓋９１−１には、バッテリセル缶９３の内部に異常が発生して、バッテリセル缶９３内部の圧力が上昇した時に爆発を防止するために、バッテリセル缶９３の内側から外側に開く防爆弁（安全弁の一種）９６が設けられている。
【０００５】
持ち歩いていた携帯型端末８１が図１０に示すように何らかのはずみで地面８９に鉛直方向に落下し、地面８９に衝突すると衝撃Ａが発生する。図１１（ａ）に示すように、携帯型端末８１に内蔵されているバッテリパック８８は、落下方向とは逆向きで、落下による衝撃の反作用Ｘを受けることになる。すなわち、図１１（ｂ）や図１１（ｃ）に示すように、バッテリパック８８のＡ−Ａ断面やＣ−Ｃ断面で見たときに、外装ケース９５の底面９０全体で、落下による衝撃の反作用Ｘを受けることになる。携帯型端末８１やバッテリパック８８の外装ケース９５等により衝撃を若干吸収することから、反作用Ｘより若干減少した力Ｘ’が、バッテリセル缶９３内に伝わることになる。
【０００６】
ここで、説明としては前後するが、バッテリセル缶９３の表蓋９１−１に設けられる防爆弁９６について図１２を参照して説明する。
図１２の（Ｓ１）に示すように、通常時（携帯型端末８１の正常動作時）は、温度分布（熱分布）は適正範囲に収まり、バッテリセル缶９３内部の圧力Ｗの分布も適正範囲に収まっている。この場合、防爆弁９６は開く（開放される）ことはなく、未開放状態（閉じた状態）にある。
【０００７】
一方、例えば、携帯型端末８１の内部が何らかの原因でショートして適性範囲に収まらない熱を持ち、その熱がバッテリセル缶９３を通して内部のバッテリセルに伝わると、図１２の（Ｓ２）に示すように、バッテリセル缶９３内部の圧力が増していき、一定（圧力Ｙ）以上の圧力になったとき、構造上、防爆弁９６がバッテリセル缶９３の内側から外側に向かって開く。この結果、バッテリセル缶９３の内部からバッテリ液が漏れ出し、携帯型端末８１は使用不能となるが、防爆弁９６の本来の用途として、バッテリセルの爆発を防ぐことができる。
【０００８】
これに対し、図１０で示したように、携帯型端末８１が何らかの原因で地面等に落下した場合、落下の途中は、図１２の（Ｓ３）に示すように、図１２の（Ｓ１）と略同じ圧力分布がバッテリセル缶９３内部に生じているが、携帯型端末８１が地面と衝突したときに、落下方向とは逆方向に、落下による衝撃の反作用Ｘが生じ、この反作用Ｘの一部が携帯型端末８１の筐体本体８６底部や外装ケース９５に吸収され、やや減じられて、図１１に示したように、反作用Ｘ’として、バッテリセル缶９３内部のバッテリセルに伝えられる。
【０００９】
この反作用Ｘ’が、故障時で圧力上昇時の圧力Ｙと同等の影響を防爆弁９６に及ぼし、図１２の（Ｓ４）に示すように、防爆弁９６が開いてしまい、バッテリセル缶９３内のバッテリ液が漏れ出て、故障でバッテリセル缶９３内の圧力が上昇していないにもかかわらず、携帯型端末８１を使用不能にしてしまう、という問題がある。
【００１０】
関連技術として、特許文献１には、バッテリセル缶と外装ケース（外装材）の間にクッション材（緩衝材）を入れて衝撃によるバッテリセルのダメージを緩衝する技術が示されている。しかし、クッション材を満遍なくバッテリセル缶と外装ケースの間に詰めているわけではなく、クッション材の位置決めが難しいことや、クッション材が時間経過とともに劣化する等、緩衝手段としての安定性に欠ける。また、クッション材を使用することで部品点数が増すので製造コストが増すという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１２３５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、落下等の衝撃に起因して防爆弁が開くことを防ぐことを可能としたバッテリパック、および、そのバッテリパックを搭載した携帯型端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
提案する第一のバッテリパックは、バッテリセルを収納するバッテリセル缶と、前記バッテリセル缶を収納する外装ケースと、を備え、前記バッテリセル缶は防爆弁を有し、前記外装ケースは前記バッテリセル缶を収納した際、前記防爆弁が配置される第一の面と対向する第二の面に突起部を設けたものである。
【００１４】
提案する第二のバッテリパックは、前記第一のバッテリパックにおいて、前記突起部を複数配置したものである。
以下の実施形態において、外装ケース４１、５１の天井面４１−１、５１−１は、前記第一のバッテリパックにおける第一の面に対応し、外装ケース４１、５１の底面４１−２、５１−２は、前記第一のバッテリパックにおける第二の面に対応する。実施形態にて説明するように、第一の面、第二の面の双方に突起部が設けられることもある。
【発明の効果】
【００１５】
提案する第一のバッテリパックでは、そのバッテリパックを内蔵する携帯型端末が落下して地面等に衝突したときに、その携帯型端末内のバッテリパックの防爆弁がある第一の面とは反対側の第二の面に突起部を設け、その突起部に落下による衝撃を吸収させ、バッテリセル缶内部に伝わる衝撃を分散させている。よって、突起部が衝撃を吸収した分、バッテリセル缶内部に伝わる衝撃が軽減されるので、落下等の衝撃に起因して防爆弁が開くことを防ぐことができる。
【００１６】
また、第二のバッテリパックでは、前記第二の面に例えば、外装ケースを立脚させるように複数の突起部を設けて、落下による衝撃が、それら複数の突起部を通して外装ケースの外壁に伝えられることで、その落下による衝撃を一層分散してバッテリセル缶内部に伝えている。よって、複数の突起部とそれに連結する外壁に分散した分、バッテリセル缶内部に伝わる衝撃が軽減されるので、落下等の衝撃に起因して防爆弁が開くことを防ぐことができる。また、外装ケースはプラスチック等のバッテリセル缶より柔らかい素材となっていて、外装ケースの突起部内に空洞部を設けていることにより、落下の際に衝撃を吸収することによりバッテリセル缶内部に伝わる衝撃を軽減することができ、防爆弁が開くことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリパックを内蔵した携帯型端末の全体斜視図である。
【図２】バッテリセル缶の斜視図である。
【図３】本実施形態のバッテリセル缶を収納したバッテリパックの斜視図である。
【図４】本実施形態の携帯型端末落下時の衝撃を示す図（その１）である。
【図５】本実施形態の携帯型端末落下時の衝撃を示す図（その２）である。
【図６】本実施形態の変形例のバッテリセル缶を収納したバッテリパックの斜視図である。
【図７】本実施形態の変形例のバッテリセル缶を収納したバッテリパックの断面図である。
【図８】従来のバッテリパックを内蔵した携帯型端末の全体斜視図である。
【図９】従来のバッテリセル缶を収納したバッテリパックの斜視図である。
【図１０】従来の携帯型端末落下時の衝撃を示す図（その１）である。
【図１１】従来の携帯型端末落下時の衝撃を示す図（その２）である。
【図１２】防爆弁の本来の開放と、落下時の衝撃による開放とをバッテリセル缶内の圧力状態を示して比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリパックを内蔵した携帯型端末の全体斜視図である。
【００１９】
携帯型端末は携帯して持ち歩く関係から、携帯時の電力供給源としてのバッテリパックを内蔵している。携帯型端末１１は、図１に示すように、表示部１２とキー入力部１４とを備え、筐体本体１６表面のキー入力部１４が設けられた位置に対応する筐体本体１６内部にバッテリパック１８が収納されている。バッテリパック１８は、外装ケース４１の底面４１−２（防爆弁３３の取付面とは対向した面）の両端部に突起部２３−１、２３−２が設けられている。なお、底面４１−２と対向する天井面４１−１側に後述のバッテリセル缶の防爆弁が設けられるように、バッテリセル缶２５はバッテリパック１８内に収納される。
【００２０】
バッテリパック１８は、外装ケース４１にバッテリセル缶２５を収納したものであり、バッテリセル缶２５内には、正極と負極をセパレータを介して巻いて扁平につぶし積層したバッテリセル（不図示）とバッテリ液を充填したものを収納し両側から蓋をし収納したものである。図２に示すように、バッテリセル缶２５は、長円の柱状の形状となっている。内部は、バッテリセルを収納させるために空洞となっている。天井面（第一の面）２５−１には、バッテリセル缶２５内部の圧力が上昇時の爆発防止用として、バッテリセル缶２５の内側から外側に開く防爆弁（安全弁の一種）３３が中央近傍に設けられている。対向する面である底面２５−２は、天井面２５−１と同一形状だが防爆弁がない面となっている。また、この２つの面を連結するように、側面が形成されている。、最も広い平面を形成する正面２５−３は、天井面２５−１の長手方向の一方の端辺と対向する底面２５−２の長手方向の一方の端辺とを連結するように形成されている。背面２５−４は、天井面２５−１の長手方向の他方の端辺と対向する底面２５−２の長手方向の他方の端辺とを連結するように形成されている。正面２５−３と背面２５−４は、対向した面となっている。また、もう一対の側面は、右側面２５−５で、天井面２５−１の短手方向の一方の端辺と対向する底面２５−２の短手方向の一方の端辺とを連結するように形成されている。反対側に左側面２５−６は、天井面２５−１の短手方向の他方の端辺と対向する底面２５−２の短手方向の他方の端辺とを連結するように形成されている。天井面２５−１と底面２５−２を連結する右側面２５−５と左側面２５−６の面の形状は、短手方向が円弧状をなしていて、中央部が外側へ膨らんでいる。
【００２１】
図３は、本実施形態のバッテリセル缶を収納したバッテリパックの斜視図である。
図３に示すように、バッテリパック１８は、直方体形状をしている外装ケース（筐体本体）４１の内部に、バッテリセル缶（破線で示す）２５を収納している。直方体形状をした外装ケース４１の各面は、内部のバッテリセル缶２５の各面に対向した外側に形成されている。バッテリセル缶２５の天井面（第一の面）２５−１と外側に対向した面が外装ケース４１の天井面４１−１である。尚、外装ケース４１の天井面４１−１には、防爆弁３３が解放された時、外装ケースが破損して、飛び散らないように、防爆弁３３の周囲には、開口部が設けられている。また、外装ケース４１の天井面４１−１は、バッテリセル缶２５の天井面２５−１の外側に対向するように形成されている。
【００２２】
外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２は、バッテリセル缶２５の底面２５−２と外側に対向した面に形成されている。また、外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２は、外装ケース４１の天井面４１−１と対向した面となっている。
【００２３】
外装ケース４１の正面４１−３は、外装ケース４１の天井面４１−１の一方の長手方向の端辺と外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の一方の長手方向の端辺とを連結するように形成されている。また、外装ケース４１の正面４１−３は、バッテリセル缶２５の正面２５−３の外側に対向するように形成されている。
【００２４】
外装ケース４１の背面４１−４は、外装ケース４１の天井面４１−１の他方の長手方向の端辺と外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の他方の長手方向の端辺とを連結するように形成されている。また、外装ケース４１の背面４１−４は、バッテリセル缶２５の背面２５−４の外側に対向するように形成されている。
【００２５】
外装ケース４１の右側面４１−５は、外装ケース４１の天井面４１−１の一方の短手方向の端辺（円弧形状）と外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の一方の短手方向の端辺（円弧形状）とを連結するように形成されている。また、外装ケース４１の側面４１−５は、バッテリセル缶２５の右側面２５−５の外側に形成されている。
【００２６】
外装ケース４１の左側面４１−６は、外装ケース４１の天井面４１−１の他方の短手方向の端辺（円弧形状）と外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の他方の短手方向の端辺（円弧形状）とを連結するように形成されている。また、外装ケース４１の側面４１−６は、バッテリセル缶２５の右側面２５−６の外側に形成されている。
【００２７】
外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２と外装ケース４１の右側面４１−５との接する端部（外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の長手方向の端部）に、外側に向かって、突設するように突起部２３−１が形成されている。また、他方の端部にも外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２と外装ケース４１の左側面４１−６との接する端部（外装ケース４１の底面（第二の面）４１−２の長手方向の端部）に、外側に向かって、突設するように突起部２３−２が形成されている。この突起部２３−１、２３−２は、内部が空洞部４４−１、４４−２となっている。
【００２８】
なお、外装ケース４１の材料としては、プラスチック等が考えられるが、これに限定されるものではなく、他の素材等でも良い。
【００２９】
持ち歩いていた携帯型端末１１が図４に示すように、何らかのはずみで地面４５に鉛直方向に落下し、衝撃Ａが発生すると、図５（ａ）に示すように、携帯型端末１１に内蔵されているバッテリパック１８は、落下方向とは逆向きに、落下による衝撃の反作用Ｘを受けることになる。
【００３０】
すなわち、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、バッテリパック１８をＡ−Ａ断面やＣ−Ｃ断面で見たときに、携帯型端末１１の地面衝突時の衝撃の反作用Ｘは、地面衝突時にバッテリパック４０の外装ケース４１の底面４１−２の両端部に設けられた突起部２３−１、２３−２、その突起部２３−１、２３−２に接する外装ケースの各面、例えば右側の突起部２３−１の場合は、外装ケースの上面４１−３、背面４１−４、右側面４１−５に反作用Ｘ１として吸収されることで分散されて、これらの断面において、バッテリセル４８内を分散後に残存する力Ｘ２が伝わることになる。よって、突起部２３−１、外壁４１−３〜５に吸収し分散した分、突起部２３−１の内側の面２３−５から外装ケース４１の底面４１−２に伝わる衝撃のみが、バッテリセル缶２５内部に伝わる衝撃となるので、衝撃が軽減され、落下等の衝撃に起因して防爆弁３３が開くことを防ぐことができる。また、対面側の突起部２３−２についても同様であり、説明は省略する。なお、突起部２３−１、２３−２の内部には空洞部４４−１、４４−２が設けられている。内部を空洞とすることで、内部を詰めた場合と比較し、衝撃が直接伝わりにくくなり、地面落下時等に受ける衝撃に対する軽減効果を一層高めることができる。
【００３１】
なお、本実施形態の方法は、外装ケースの形状変更で落下時のバッテリセルに対する衝撃を緩衝するものであるから、上記特許文献１のように部品点数（クッション材）を追加する必要がなく、安価に製造できる。また、外装ケースの形状は一旦作成したら動いて変形していくことがないので、クッション材のように設置位置のバラツキで緩衝効果にバラツキがでることもなくなり、安定した落下時の衝撃に対する緩衝効果が得られる。
【００３２】
続いて、図６および図７（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
図６の変形例では、バッテリパック５０において、外装ケース５１の正面５１−３と背面５１−４を連結する天井面５１−１、および底面（第二の面）５１−２の、両端部に突起部５４−１、５４−２、５４−３、５４−４が形成されている。
【００３３】
衝撃の緩衝という目的にとっては、外装ケースの複数の突起部を、防爆弁が設けられたバッテリセル缶２５の底面２５−２側（外装ケース５０の底面（第二の面））に設ければ十分であるが、バッテリセル缶２５を外装ケース５１に収納するときに、向きも考慮しなければいけないというのは、製造工程における制御方法の複雑化につながり、好ましくない。
【００３４】
変形例のように、突起部５３−１〜４を外装ケース５１の上面５１−３と背面５１−４の短手方向を連結する天井面５１−１（第三の面）、底面（第二の面）５１−２の双方に設けることで、バッテリセル缶２５を外装ケース５１に収納するときに向きを考慮する必要がなくなり、製造工程における制御方法を簡素化することができる。
【００３５】
この変形例でも、図７（ｂ）や図７（ｃ）に示すように、バッテリパック５０をＡ−Ａ断面やＣ−Ｃ断面で見たときに、携帯型端末１１の地面衝突時の衝撃の反作用Ｘは、地面衝突時にバッテリパック５０の外装ケース５１の天井面５１−１（第三の面）および底面５１−２（第二の面）の両端部に設けられた突起部５４−１〜４、その突起部５４−１〜４に接する各面、例えば底面右側の突起部５３−１の場合は、外装ケースの正面５１−３、背面５１−４、右側面５１−５に反作用Ｘ１として吸収されることで分散されて、これらの断面において、バッテリセル４８内を分散後に残存する力Ｘ２が伝わることになる。よって、突起部５３−１に接する各面に吸収し分散した分、バッテリセル缶２５内部に伝わる衝撃が軽減されるので、落下等の衝撃に起因して防爆弁３３が開くことを防ぐことができる。また、各突起部５３−２、５３−３、５３−４についても同様なので、説明は省略する。
【００３６】
なお、図７（ａ）および（ｃ）突起部５４−１〜４内部には空洞部６４−１〜４が設けられている。内部を空洞とすることで、内部を詰めた場合と比較し、衝撃が直接伝わりにくくなり、地面落下時等に受ける衝撃に対する軽減効果を一層高めることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリセル（缶）の外装ケースの形状を工夫したことで、落下時の衝撃を緩和し、バッテリ液漏れの不具合をなくし、落下時の衝撃に対する抵抗力を強めている。すなわち、バッテリセル缶の強度のある部分（外壁、面）で落下時の衝撃を受けることにより、外壁の内側にあるバッテリセルに伝わる衝撃を分散・軽減して、缶内部の圧力上昇という本来の目的以外での防爆弁の開放を阻止している。
【００３８】
なお、以上の説明では、外装ケース４１の底面４１−２あるいは外装ケース４１の正面４１−３の短手方向を連結する天井面４１−１の双方の両端部に突起部を設けていたが、これ以外の設置パターンも考えられる。例えば座卓のように４本の脚（突起部）を外装ケースの底面に設けるようにしてもよい。つまり、外装ケースの外壁で衝撃を受け止め、吸収し、分散できるように複数の突起部を設ける任意の構成が採用可能である。また、突起の形状等も本実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１１、８１携帯型端末
１２、８２表示部
１４、８４キー入力部
１６、８６筐体本体
１８、５０、８８バッテリパック
２３−１〜２、５３−１〜４突起部
２３−５〜６、５３−５〜８突起部の内側の面
２５、９３バッテリセル缶
２５−１バッテリセル缶の天井面（第一の面）
２５−２バッテリセル缶の底面
２５−３バッテリセル缶の正面
２５−４バッテリセル缶の背面
２５−５バッテリセル缶の右側面
２５−６バッテリセル缶の左側面
３３、９６防爆弁
４１、５１、９５外装ケース
４１−１、５１−１外装ケースの天井面（第三の面）
４１−２、５１−２、９０外装ケースの底面（第二の面）
４１−３、５１−３外装ケースの正面
４１−４、５１−４外装ケースの背面
４１−５、５１−５外装ケースの右側面
４１−６、５１−６外装ケースの左側面
４４−１〜２、６４−１〜４空洞部
４５、８９地面
４８、９２バッテリセル
９１−１表蓋
９１−２裏蓋

【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルを収納するバッテリセル缶と、
前記バッテリセル缶を収納する外装ケースと、を備え、
前記バッテリセル缶は防爆弁を有し、
前記外装ケースは前記バッテリセル缶を収納した際、前記防爆弁が配置される第一の面と対向する第二の面に突起部を設けたことを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】
前記突起部は、複数配置されていることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパック
【請求項３】
前記突起部は、前記第二の面に対し鉛直方向に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
【請求項４】
前記第一の面には、突起部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のバッテリパック。
【請求項５】
前記突起部は、前記第一の面および第二の面にそれぞれ複数配置されていることを特徴とする、請求項４記載のバッテリパック。
【請求項６】
前記突起部は、前記第一の面および第二の面に対しそれぞれ鉛直方向に設けられている、ことを特徴とする請求項４記載のバッテリパック。
【請求項７】
前記突起部は、内部が空洞になっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに一つに記載のバッテリパック。
【請求項８】
電力系統接続時以外の電力供給源としてのバッテリパックを着脱可能に内蔵する携帯型端末において、
前記バッテリパックは、
バッテリセルを収納するバッテリセル缶と、
前記バッテリセル缶を収納する外装ケースと、を備え、
前記バッテリセル缶は防爆弁を有し、
前記外装ケースは前記バッテリセル缶を収納した際、前記防爆弁が配置される第一の面と対向する第二の面に突起部を設けたことを特徴とする携帯型端末。

【図２】