JP5888018B2 - 充電器 - Google Patents

Description

この発明は、充電器に関し、特に、電動工具等に使用する電池パックを充電する充電器に関するものである。

従来、電動工具等の電源として電池パックが用いられており、こうした電池パックは専用の充電器により充電が行われる。

こうした電動工具等に使用される電池パックは比較的容量が大きく電圧の高いものが使用される。そして、こうした容量が大きく電圧の高い電池パックを急速に充電するために、充電器も出力の大きいものを使用することが主流となっている。

しかしながら、出力の大きい充電器の場合、充電中の充電器内部の電気素子の温度が上昇し易い。また、別の問題として、高出力の電動工具で使用された電池パックを充電する場合、使用直後の電池パックは高温となっており、高温のままでは充電を行うことができないという問題がある。

こうした問題を解決するため、冷却ファンを使って充電器内部及び電池パックを強制的に冷却するようにした充電器が存在する（例えば特許文献１）。

特開２００９−０２６７７４号公報

しかし、上記した従来の充電器では、充電器の底部の狭い空間から外気を吸気して冷却に使用するため、空気の取り込みがスムーズにいかず、冷却性能の向上に限界があった。

そこで、本発明は、充電器内部及び電池パックを冷却するための冷却ファンを備えた充電器において、冷却性能を向上させることを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、電池パックを充電するための充電器であって、上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、を備え、前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、充電器内部の電子部品が配置された領域は表面がポッティング加工されており、前記ファンカバーは、前記ポッティング加工が施された領域と前記冷却ファンが設けられた領域との境界に配設されるとともに、少なくとも側部及び底部の一部にポッティング材の流出を防ぐためのシール部が設けられていることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、電池パックを充電するための充電器であって、上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、を備え、前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、前記ファンカバーは、前記取付部の上面に溜まって充電器の内部に侵入してくる水を受けるための排水部を備え、前記排水部は、上方が前記取付部の下部において開口するとともに、下部に外部と連通する排水孔が形成されていることを特徴とする。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、電池パックを充電するための充電器であって、上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、を備え、前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、前記水平導風路は、底面が風下に行くに従って高くなるように傾斜していることを特徴とする。

（請求項４）
請求項４に記載の発明は、上記した請求項３記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、充電器のケースは、上部ケースと下部ケースとを上下に接合して形成されており、前記水平導風路の傾斜した底面の風下側の端部は、前記下部ケースの立ち上がりの高さと略同じ高さか、または前記下部ケースの立ち上がりの高さよりも高い位置にあることを特徴とする。

本発明は上記の通りであり、回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンを備えているため、吸気口を充電器の側部に開口させることができるので、空気の取り込みがスムーズになり、冷却性能を向上させることができる。

また、冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーを備え、前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備えているため、冷却風の風量をスリット（壁）配分率によってコントロールして電池パック及び充電器内を効率的に冷却することができるため、電池パック及び充電器内が高温になることを防止でき、充電時間が長くなることを防止できる。

また、請求項１に記載の発明は上記の通りであり、充電器内部の電子部品が配置された領域は表面がポッティング加工されており、前記ファンカバーは、前記ポッティング加工が施された領域と前記冷却ファンが設けられた領域との境界に配設されるとともに、少なくとも側部及び底部の一部にポッティング材の流出を防ぐためのシール部が設けられている。このため、冷却ファンの回転軸を略水平方向に配置して側部に吸気口を設けた構造においても、側部の吸気口からポッティング材が流出することがない。

更には、ファンカバーの少なくとも側部及び底部の一部がシールされることで、冷却ファンの生成した冷却風がファンカバーの側部等の隙間から逃げることを防止でき、ファンカバーを通して冷却風を効率的に冷却に使用することができる。また、ファンカバーのシールによって冷却ファン及び冷却風によるファンカバーの振動防止にもなる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記ファンカバーは、前記取付部の上面に溜まって充電器の内部に侵入してくる水を受けるための排水部を備え、前記排水部は、上方が前記取付部の下部において開口するとともに、下部に外部と連通する排水孔が形成されている。このため、取付部の隙間から水が浸入してきた場合でも、進入してきた水を排水部を介して外部に排出することができる。しかも、この排水部がファンカバーに設けられているため、排水用の部材を別に設ける必要がなく、製造コストが嵩むこともない。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記水平導風路は、底面が風下に行くに従って高くなるように傾斜している。これにより、冷却ファンの回転軸を略水平方向に配置して側部に吸気口を設けた構造において、側部の吸気口から水が浸入した場合（例えば充電器の周りに雨水などが溜まった場合）でも、この水が水平導風路を通じて充電器内部の電子部品が配置された領域へと流れ込みにくくすることができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、充電器のケースは、上部ケースと下部ケースとを上下に接合して形成されており、前記水平導風路の傾斜した底面の風下側の端部は、前記下部ケースの立ち上がりの高さと略同じ高さか、または前記下部ケースの立ち上がりの高さよりも高い位置にある。このため、下部ケースの立ち上がりの高さを超えない範囲で水没したとしても、水が水平導風路を通じて充電器内部へと流れ込むことがない。

充電器の外観図である。 電池パックを装着した充電器の外観図である。 充電器の分解図である。 上ケースを外した状態の充電器を示す図である。 ファンカバーをさまざまな方向から見た斜視図である。 ファンカバーの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）底面図、（ｄ）側面図である。 ファンカバーのＸ−Ｘ断面図である。 上ケースと冷却ファンを外した状態の充電器を示す図である。 充電器の平面図である。 充電器のＡ−Ａ断面図である。 充電器のＢ−Ｂ断面図である。 充電器のＣ−Ｃ断面図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る充電器１０は、電動工具等の電源として用いられる電池パック１００を充電するためのものであり、図１に示すように、上面に電池パック１００を取り付け可能な取付部１０ａを備えている。この取付部１０ａは、図２に示すように、電池パック１００をスライド嵌合させることで上部に電池パック１００を装着できるようになっている。

取付部１０ａの中央には、図１に示すように、端子カバー１１ａに保護された接続端子３１が半露出しており、取付部１０ａに電池パック１００を装着したときにこの接続端子３１が電池パック１００の端子と電気的に接続され、この接続端子３１を介して電池パック１００の充電を行えるようになっている。

この充電器１０の側部には、スリット状の吸気口１０ｂが複数開口しており、この吸気口１０ｂを介して外部の空気を取り入れることで充電器１０の内部（及び取付部１０ａに装着した電池パック１００）の冷却を行えるようになっている。

充電器１０は、図３に示すように、上部ケース１１と下部ケース１２とを上下に接合してケースを形成したものであり、このケースの内部に、ターミナルブロック３０、基板３５、冷却ファン１３、ファンカバー２０、などが収容されている。

ターミナルブロック３０は、前述した接続端子３１を備えた部材であり、取付部１０ａの裏面側において上部ケース１１に装着される。ターミナルブロック３０を上部ケース１１に装着すると、接続端子３１は、取付部１０ａのスリットの奥で電池パック１００と接続可能に半露出するようになっている。

なお、ターミナルブロック３０は可能な限り間隙が生まれないように上部ケース１１に装着されるが、わずかな間隙は存在するため、この間隙から雨水等が浸入する場合がある。この雨水等はターミナルブロック３０の上面に集まるようになっている。ターミナルブロック３０の上面に集まった雨水等は、後述するファンカバー２０の排水部２４へと導かれ、外部に排出される。

基板３５は、コンデンサ等の電子部品が配置されたものであり、図３に示すように、下部ケース１２の底部に嵌め込まれて固定されている。この基板３５上に形成された回路はターミナルブロック３０の接続端子３１と電気的に接続されており、これにより電池パック１００への充電を行えるようになっている。この基板３５が嵌め込まれた領域Ｄ１は、特に図示しないが、表面がポッティング加工されている。すなわち、充電器１０の内部に浸入した水から基板３５を保護するために、基板３５の上面全体がポッティングで覆われている。

冷却ファン１３は、電池パック１００及び充電器１０内を冷却するための冷却風を生成する軸流ファンであり、図３に示すように、回転軸が略水平方向となるように、吸気口１０ｂの内側に配置される。これにより、充電開始とともに冷却ファン１３が作動し、冷却ファン１３が作動することで吸気口１０ｂから外部の空気が充電器１０の内部へと吸気され、冷却に使用される。

なお、下部ケース１２の底部は、上述したポッティング加工された領域Ｄ１と、冷却ファン１３を配置するための領域Ｄ２と、に分割されており、冷却ファン１３は、この冷却ファン１３を配置するための領域Ｄ２に配置される。すなわち、下部ケース１２の底部のうち、基板３５が設けられていない領域が冷却ファン１３を配置するための領域Ｄ２であり、冷却ファン１３はこの領域Ｄ２に固定される。なお、この冷却ファン１３を配置するための領域Ｄ２の両側は、冷却ファン１３の両側部に位置する隔壁３６によって、ポッティング加工された領域Ｄ１と隔てられている。

ファンカバー２０は、冷却ファン１３の風下に配置されて冷却ファン１３が生成した冷却風を分流させるためのものである。このファンカバー２０は、図３及び図４に示すように、ポッティング加工が施された領域Ｄ１と冷却ファン１３が設けられた領域Ｄ２との境界に配設され、冷却ファン１３側の端部付近の両側部が隔壁３６の内面に臨むように配設される。

この冷却ファン１３側の端部付近の両側部及び底部には、ウレタンなど形成された帯状のシール部２５が外周に沿って貼設されており、このシール部２５によって冷却ファン１３の両側部と隔壁３６との間の間隙、及び、冷却ファン１３の底部と下部ケース１２の底部との間の間隙が埋められている。このシール部２５は、ポッティング材の流出を防ぐために設けられている。すなわち、ポッティングは製作工程の初期においては流動的であるため、シール部２５によってシールしなければポッティングが冷却ファン１３が設けられた領域Ｄ２へと流れ込み、吸気口１０ｂから外部へと流出してしまう可能性がある。シール部２５によってポッティング加工が施された領域Ｄ１と冷却ファン１３が設けられた領域Ｄ２との境界をシールすることで、このようなポッティングの流出を防いでいる。

ファンカバー２０は、図５〜７に示すように、複数の連通路を備えた部材であり、具体的には、冷却風を上方へ導く垂直導風路２１、冷却風を水平方向へ導く第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３、充電器１０の内部に侵入してくる水を受けるための排水部２４、を備えている。

垂直導風路２１は、冷却ファン１３が生成した冷却風を充電器１０に装着された電池パック１００を冷却するために上方へ導くものであり、風上開口２１ａが冷却ファン１３に臨む位置に開口し、風下開口２１ｂが上方に向けて開口している（図８等参照）。図１１に示すように、風下開口２１ｂの上部には取付部１０ａが位置しているため、冷却ファン１３が生成した冷却風は垂直導風路２１を通過して取付部１０ａへと導かれる。これにより、取付部１０ａに装着された電池パック１００へと冷却風が到達するように形成されている。

第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３は、冷却ファン１３が生成した冷却風を、充電器１０内を冷却するために水平方向へ導くものである。第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３の風上開口２２ａ、２３ａは、いずれも冷却ファン１３に臨む位置に開口している。また、第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３の風下開口２２ｂ、２３ｂは、いずれも水平方向に開口しているものの、開口の向きが互いに異なるように開口している。詳しくは、第２水平導風路２３の風下開口２３ｂ付近に湾曲側壁部２３ｃを設けることにより、第２水平導風路２３の冷却風の経路は冷却ファン１３の回転軸方向からややずれた方向へと変えられている。この第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３により、冷却ファン１３が生成した冷却風はポッティング加工された基板３５の上を流れ、基板３５に実装された電子機器類を冷却できるようになっている。

また、この第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３の底面は、風下に行くに従って高くなるように傾斜した傾斜底部２６となっている。この傾斜底部２６の風下側の端部は、図１２に示すように、下部ケース１２の立ち上がりの高さＴと略同じ高さとなっている。このため、何らかの理由で充電器１０が水たまりに置かれるなどした場合でも、吸気口１０ｂから浸入した水は冷却ファン１３の配置領域Ｄ２までは浸入するものの、第１水平導風路２２及び第２水平導風路２３を通って基板３５の領域Ｄ１までは浸入しづらくなっており、水深が下部ケース１２の立ち上がりの高さＴになるまでは基板３５への水の浸入を防ぐことができる。

排水部２４は、上述した取付部１０ａの上面に溜まって充電器１０の内部に侵入してくる水を受けるためのものである。排水部２４は、図１０に示すように、上部で開口する上部開口２４ａと底部に設けられた排水孔２４ｂとが上下に連通した形状となっている。上部開口２４ａは、図１０に示すように、取付部１０ａの下部において開口しており、これにより、取付部１０ａの上面に溜まって充電器１０の内部に侵入してくる水を受けることができるようになっている。また、図１０に示すように、排水孔２４ｂの下部には下部ケース１２のケース排水孔１２ａが開口しており、両者が連通することで排水孔２４ｂが外部と連通するようになっている。このため、上部開口２４ａから入ってきた水は、排水部２４を通って排水孔２４ｂから外部へと排出されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、回転軸が略水平方向に配置された冷却ファン１３を備えているため、吸気口１０ｂを充電器１０の側部に開口させることができるので、空気の取り込みがスムーズになり、冷却性能を向上させることができる。

また、冷却ファン１３の風下に配置されて前記冷却ファン１３が生成した冷却風を分流させるファンカバー２０を備え、前記ファンカバー２０は、電池パック１００を冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路２１と、充電器１０内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路２２，２３と、を備えているため、冷却風の風量をスリット２７（壁）配分率によってコントロールして電池パック１００及び充電器１０内を効率的に冷却することができる。すなわちスリット２７（壁）の位置を変更することにより、電池パック１００側に多く冷却風を送るように構成したり、あるいは、充電器１０側に多く冷却風を送るように構成することが可能となる。

従って、電池パック１００及び充電器１０内が高温になることを防止でき、たとえば充電途中において高温となって充電作業の妨げとなって、充電時間が長くなることを防止できる。

また、充電器１０内部の電子部品が配置された領域Ｄ１は表面がポッティング加工されており、前記ファンカバー２０は、前記ポッティング加工が施された領域Ｄ１と前記冷却ファン１３が設けられた領域Ｄ２との境界に配設されるとともに、側部及び底部にポッティング材の流出を防ぐためのシール部２５が設けられている。このため、冷却ファン１３の回転軸を略水平方向に配置して側部に吸気口１０ｂを設けた構造においても、側部の吸気口１０ｂからポッティング材が流出することがない。

更には、ファンカバー２０の側部及び底部がシールされることで、冷却ファン１３の生成した冷却風がファンカバー２０の側部及び底部の隙間から逃げることを防止でき、ファンカバー２０を通して冷却風を効率的に冷却に使用することができる。また、ファンカバー２０の周囲に設けたシール部２５によって冷却ファン１３及び冷却風によるファンカバー２０の振動防止にもなる。

また、前記ファンカバー２０は、前記取付部１０ａの上面に溜まって充電器１０の内部に侵入してくる水を受けるための排水部２４を備え、前記排水部２４は、上方が前記取付部１０ａの下部において開口するとともに、下部に外部と連通する排水孔２４ｂが形成されている。このため、取付部１０ａの隙間から水が浸入してきた場合でも、進入してきた水を排水部２４を介して外部に排出することができる。しかも、この排水部２４がファンカバー２０に設けられているため、排水用の部材を別に設ける必要がなく、製造コストが嵩むこともない。

また、前記水平導風路２２，２３は、底面（傾斜底部２６）が風下に行くに従って高くなるように傾斜している。これにより、冷却ファン１３の回転軸を略水平方向に配置して側部に吸気口１０ｂを設けた構造において、側部の吸気口１０ｂから水が浸入した場合（例えば充電器１０の周りに雨水などが溜まった場合）でも、この水が水平導風路２２，２３を通じて充電器１０内部の電子部品が配置された領域Ｄ１へと流れ込みにくくすることができる。

また、充電器１０のケースは、上部ケース１１と下部ケース１２とを上下に接合して形成されており、前記水平導風路２２，２３の傾斜した底面（傾斜底部２６）の風下側の端部は、前記下部ケース１２の立ち上がりの高さＴと略同じ高さにある。このため、下部ケース１２の立ち上がりの高さＴを超えない範囲で水没したとしても、水が水平導風路２２
，２３を通じて充電器１０内部へと流れ込むことがない。

なお、上記した実施形態においては、傾斜底部２６の風下側の端部は、下部ケース１２の立ち上がりの高さＴと略同じ高さとしたが、これに限らず、下部ケース１２の立ち上がりの高さＴよりも高い位置としてもよい。

また、上記した実施形態においては、水平導風路として２つの導風路を設けたが、これに限らず、導風路を１つとしてもよいし、導風路を３つ以上設けてもよい。

１０ 充電器
１０ａ 取付部
１０ｂ 吸気口
１１ 上部ケース
１１ａ 端子カバー
１２ 下部ケース
１２ａ ケース排水孔
１３ 冷却ファン
２０ ファンカバー
２１ 垂直導風路
２１ａ 風上開口
２１ｂ 風下開口
２２ 第１水平導風路
２２ａ 風上開口
２２ｂ 風下開口
２３ 第２水平導風路
２３ａ 風上開口
２３ｂ 風下開口
２３ｃ 湾曲側壁部
２４ 排水部
２４ａ 上部開口
２４ｂ 排水孔
２５ シール部
２６ 傾斜底部
２７ スリット（壁）
３０ ターミナルブロック
３１ 接続端子
３５ 基板
３６ 隔壁
１００電池パック
Ｄ１ ポッティング領域
Ｄ２ 冷却ファン配置領域
Ｔ 立ち上がりの高さ

Claims (4)

1. 電池パックを充電するための充電器であって、
   上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、
   回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、
   前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、
   を備え、
   前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、
   充電器内部の電子部品が配置された領域は表面がポッティング加工されており、
   前記ファンカバーは、前記ポッティング加工が施された領域と前記冷却ファンが設けられた領域との境界に配設されるとともに、少なくとも側部及び底部の一部にポッティング材の流出を防ぐためのシール部が設けられていることを特徴とする、充電器。
2. 電池パックを充電するための充電器であって、
   上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、
   回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、
   前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、
   を備え、
   前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、
   前記ファンカバーは、前記取付部の上面に溜まって充電器の内部に侵入してくる水を受けるための排水部を備え、
   前記排水部は、上方が前記取付部の下部において開口するとともに、下部に外部と連通する排水孔が形成されていることを特徴とする、充電器。
3. 電池パックを充電するための充電器であって、
   上面に電池パックを取り付け可能な取付部と、
   回転軸が略水平方向に配置された冷却ファンと、
   前記冷却ファンの風下に配置されて前記冷却ファンが生成した冷却風を分流させるファンカバーと、
   を備え、
   前記ファンカバーは、電池パックを冷却するために冷却風を上方へ導く垂直導風路と、充電器内を冷却するために冷却風を水平方向へ導く水平導風路と、を備え、
   前記水平導風路は、底面が風下に行くに従って高くなるように傾斜していることを特徴とする、充電器。
4. 充電器のケースは、上部ケースと下部ケースとを上下に接合して形成されており、
   前記水平導風路の傾斜した底面の風下側の端部は、前記下部ケースの立ち上がりの高さと略同じ高さか、または前記下部ケースの立ち上がりの高さよりも高い位置にあることを特徴とする、請求項３記載の充電器。

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