JP2003045385A - 枠付二次電池および枠付組電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造時の組立作業、及び点検・修理後の再
組立作業に二次電池を加圧する治具を必要とせず、ま
た、二次電池の電槽が多少変形していても、再組立作業
が容易に行える二次電池を提供することを課題とする。 【解決手段】 一個又は複数個の角形の二次電池を整
列に配置して、枠体内に格納した二次電池において、列
端に配置した二次電池の列方向の側面とそれに対向する
枠体の面とで形成される間隙に押圧板を備え、該押圧板
の位置を枠体と相対的に変位させて二次電池を列方向に
押圧するように構成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として産業用の
バックアップ電源、鉄道車両用電源、無人搬送車用電
源、電気自動車用電源などに利用される二次電池及び組
電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、無人搬送車や電気自動車の動力源
としては、アルカリ蓄電池や鉛蓄電池に代表される二次
電池、特に高エネルギー密度や高出力の蓄電池が要求さ
れる場合は、これらの二次電池を複数個接続してなる組
電池が使用されている。

【０００３】このアルカリ蓄電池や鉛蓄電池などの二次
電池の構造（図４参照）を簡単に説明すると、正極板お
よび負極板とこの極板が接触してショートしないように
隔離するセパレーターが交互に組合わせられた極板群
と、該極板群と電解液を収納する電槽１３と、電槽１３
上部に位置する蓋１４と、蓋１４に設けられた正極端子
１１ａ及び負極端子１１ｂと、同様に蓋１４に設けられ
た安全弁１５により構成されている。該二次電池１は、
電槽１３と蓋１４とを接着することにより、密閉可能な
構造になっている。

【０００４】また、前記電槽１３の材料としては、以前
は金属製電槽が一般的であったが、二次電池の軽量化や
コストの問題、さらに金属製電槽から成る二次電池を組
電池として使用する場合は、ショートの危険性があるた
め、二次電池間に絶縁体を介設しなければならないなど
の問題があり、近年では樹脂製電槽が多用されている。

【０００５】上記構成からなる二次電池１では、原理
上、充電の際電解液が分解してガスが発生する。そし
て、充電を繰り返すことにより、二次電池１内にこのガ
スが充満し、その圧力で電槽１３の膨張を引き起こす。
電槽１３が膨張すると、本来密接されている電槽１３内
の極板とセパレータが分離するため、二次電池１内の抵
抗が増加し、電気的特性の低下を招来する。そこで、二
次電池１内の圧力が設定値以上になると、溜まったガス
は安全弁１５より放出される構造になっている。

【０００６】しかしながら、前記安全弁１５の設定値を
高く設定すると、電槽の膨張を引き起こし、また設定値
を低く設定すると、ガスの放出量が多くなって電解液の
減少を早める原因となる。

【０００７】そこで、複数個の二次電池１，…からなる
従来の組電池では、整列に配置した二次電池１，…を枠
体にて拘束し、電槽１３が膨張しにくいようにしてい
る。詳しくは、例えば一列に配置した二次電池１に対し
て、その外周側面に密接するよう形成された枠体の一つ
の面が開口するように、枠体の一面を成す枠部材を、ボ
ルト等にて着脱自在に構成し、その開口面より枠体内に
二次電池１，…を格納する。この時、枠体の開口面は二
次電池１，…の列方向に設ける。そして枠体内の二次電
池１，…を、治具を用いて列方向に加圧し、二次電池同
士を密接させた状態にして、枠体の開口面に枠部材をボ
ルト等にて着装し、枠体を形成している。

【０００８】よって、組電池における枠体は、複数個の
二次電池１，…の分散を防止するのと同時に、上記のよ
うに、電解液の分解によって発生したガスの圧力による
電槽１３の膨張を抑制する役割も果たしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の組電池では、組立作業時、及び点検・修理を行った
後の再組立作業時に複数個の二次電池１，…を列方向に
加圧し、密接させるための治具が必要になるという問題
がある。特に再組立作業時は、点検・修理現場での作業
になることが多いので、治具を持ち運ばなくてはなら
ず、その為作業効率も悪くなる。

【００１０】また、充電を繰り返した二次電池１，…
は、内部にガスが充満しているため、修理・点検時に組
電池を解体する（二次電池１，…を枠体より取出する）
と、ガスの圧力により電槽１３が膨張する。従来の枠体
は、二次電池１，…に密接するように形成しているた
め、二次電池１，…が内部圧力により膨張すると、再組
立作業が非常に困難になる。二次電池１，…の電槽１３
が樹脂性電槽の場合は、電槽１３の膨張量も多いため、
再組立作業はさらに困難になる。

【００１１】そして、上記問題は、複数個の二次電池か
ら成る組電池に限らず、一個の二次電池を枠体２内に格
納した場合も、同様に発生する。

【００１２】そこで、本発明はこのような問題を解決す
るためになされたもので、製造時の組立作業、及び点検
・修理後の再組立作業に、一個又は複数個の整列された
二次電池を加圧する治具を要しない二次電池又は組電池
を提供することを第一の課題とし、また、二次電池の電
槽が膨張により多少変形していても、再組立作業が容易
に行える二次電池又は組電池を提供することを第二の課
題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の枠付二次電池は、角形の二次電池を
枠体２内に格納した枠付二次電池において、二次電池１
の側面とそれに対向する枠体２の面とで形成される間隙
に押圧板３を備え、該押圧板３の位置を枠体２と相対的
に変位させて二次電池１を押圧可能に構成するものであ
る。

【００１４】前記構成からなる枠付二次電池によれば、
二次電池の組立作業、及び再組立作業を行う場合は、二
次電池１を枠体２内に格納し、枠体２と二次電池１との
間隙に設けられた押圧板３を二次電池側に移動させて、
二次電池１を押圧する。つまり、二次電池１を加圧する
ために従来用いられている治具と同等の効果を持つ押圧
板３を枠体２内に設けることにより、治具を用いなくて
も製造時の組立作業、及び点検・修理後の再組立作業を
行うことができる。

【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において、押圧板３と対向する枠体２の面に一つ以上の
ネジ穴を設け、該ネジ穴に螺着されたネジの回動によっ
て押圧板３の位置を変位させ、二次電池１を押圧可能に
構成するものである。

【００１６】かかる請求項２の発明によれば、ネジを回
動させることにより押圧板３を移動させて、二次電池１
を容易に押圧することが可能で、電槽１３が膨張により
多少変形していても再組立作業が容易に行える。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１または２の枠
付二次電池において、二次電池１の電槽１３が、樹脂に
て形成されているものである。

【００１８】請求項３の発明によれば、金属製電槽より
強度的に弱く、膨張しやすい樹脂製電槽では、再組立作
業における押圧板３での二次電池１の加圧効果はさらに
大きくなる。

【００１９】請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれ
かの枠付二次電池において、二次電池１，…を整列に配
置して枠体２内に格納し、列端に配置した二次電池１，
…の列方向の側面と、それに対向する枠体２の面とで形
成される間隙に押圧板３を備え、二次電池１，…を列方
向に押圧可能に構成するものである。

【００２０】請求項４の発明によれば、複数個の二次電
池１から成る枠付組電池では、二次電池１一個の時よ
り、電槽１３の膨張による列方向の寸法増大が大きいた
め、押圧板３による加圧効果も大きくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例に
ついて図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係
る枠付組電池の正面図であり、図２はその平面図であ
る。

【００２２】図１、及び図２に示すように、本実施形態
に係る枠付組電池は、一列に密接に整列した複数個の二
次電池１，…と、二次電池１，…を格納する枠体２と、
二次電池１，…と枠体２の間隙に設けた押圧板３により
基本構成されている。

【００２３】図４は本実施形態に係る枠付組電池におけ
る二次電池１の斜視図であり、図４に示すように二次電
池１は、正極板および負極板とこの極板が接触してショ
ートしないように隔離するセパレーターが交互に組合わ
せられた極板群と、該極板群と電解液を収納する電槽１
３と、該電槽１３上部に位置する蓋１４と、蓋１４に設
けられた正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂと、同様に
蓋１４に設けられた安全弁１５により構成されている。
該二次電池１は電槽１３と蓋１４とを接着することによ
り、密閉可能な構造になっている。該二次電池１は電槽
側面１６ａが対向するように一列に複数個（図１、及び
図２では１０個）整列されており、この時、隣接する二
次電池１の正極端子１１ａと負極端子１１ｂの向きが交
互になるよう配置し、二次電池１が直列になるように、
隣接する二次電池１の正極端子１１ａと負極端子１１ｂ
が、良導電性金属からなる接続板１２にて接続されてい
る。この二次電池１としては、本実施形態ではアルカリ
蓄電池を採用している。また、電槽１３の材質としては
ＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂製電槽が好ましい。

【００２４】枠体２は、側板２０ａ，２０ｂと、サイド
バー２１とを平面視において、矩形状になるようボルト
にて着脱自在に連結（図示せず）して形成されている。
上記の一列に整列した二次電池１は、側面１６ａが側板
２０ａ，２０ｂと対向するように枠体２に格納する。枠
体２の内寸法は、二次電池１，…の列方向に対しては、
配置した二次電池１，…の寸法よりも長く形成して間隙
を設け、二次電池１，…の列と平面視で直交方向に対し
ては、二次電池１，…と略同寸法に形成して、サイドバ
ー２１により二次電池１，…を拘束している。

【００２５】図３は押圧板３近傍の構成を示す正面図で
あり、押圧板３は板材を折曲したＬ字状を成しており、
側板２０ａと、側板２０ａに対向する電槽側面１６ａに
て形成された上記間隙に垂直部を狭入するよう設けられ
ている。水平部は、側板２０ａの上面に掛かり、枠体２
内から落下しない程度の長さを有している。また、該押
圧板３の奥行き（平面視で二次電池１，…の列と直交方
向）寸法は、枠体２の同方向の内寸法より短く設け、押
圧板３が二次電池１の列方向に円滑に移動できるように
なっている。

【００２６】また側板２０ａには、二次電池１，…の列
方向に貫通した複数個（図４では４個）の穴が設けられ
ており、ナット２２が該貫通穴と同心になるように、枠
体２の外側に面して溶接されている。そして該ナット２
２には、枠体２外側よりボルト２３が回動自在に螺着さ
れており、ボルト２３を回動することにより、ボルト２
３の先端が押圧板３に当接して、押圧板３が二次電池
１，…の列方向に移動し、二次電池１，…を押圧する。
この時、側板２０ａに設けられた貫通穴径は、ボルト２
３のネジ部の直径より大きく、尚かつナット２２の外径
より小さく設ける。またボルト２３は、押圧板３が二次
電池１，…を列方向に押圧可能な十分な長さを有してい
るものとする。

【００２７】二次電池１の電槽側面１６ｂには、サイド
バー２１と係合する位置に突起１０，…が設けられてお
り、該突起１０とサイドバー２１との係合により、二次
電池１は上下方向に拘束される。

【００２８】また、整列した二次電池１，…間には、温
度センサー４０と、温度センサー４０を保護するカバー
枠４１とからなる温度検知装置４が介設されており、電
槽１３内部の温度変化を検知出来るようになっている。

【００２９】本実施形態に係る枠付組電池は前記構成か
らなり、該枠付組電池によれば、組立作業を行う際は、
枠体２の側板２０ａ，２０ｂ、又はサイドバー２１の何
れかを脱着して一面を開口した状態にし、該枠体２の開
口面側より、二次電池１，…を一列に整列させた状態で
枠体２内に格納する。二次電池１，…を枠体２内に格納
後、枠体２の開口部の部材（側板２０ａ，２０ｂ又はサ
イドバー２１の何れか）をボルトで螺着し、枠体２を形
成する。次に押圧板３を二次電池１，…と側板２０ａの
間隙に介設し、ナット２２に螺着されたボルト２３を回
動させることにより、押圧板３を二次電池１，…側に移
動させて二次電池１，…を押圧し、電槽の膨張を抑制す
る。

【００３０】また、点検・修理などで該枠付組電池の解
体作業をする時は、組立時と逆の手順で作業を行えばよ
い。再組立作業をする時も、組立作業と同手順で行えば
よいが、二次電池１，…の列方向における、枠体２の内
寸法は、二次電池１の列方向の寸法より若干長くなるよ
う形成されているため、電槽１３が若干膨張していて
も、二次電池１，…を枠体２内に容易に格納することが
できる。

【００３１】該枠付組電池には安全装置として、安全弁
１５、及び温度検知装置４が設けられている。前記安全
弁１５は、二次電池１，…を充電した際、電槽１３内の
電解液が分解して発生したガスにより二次電池１，…が
破裂しないように、二次電池１，…内の圧力が設定値以
上になると溜まったガスを放出するようになっている。

【００３２】また、温度検知装置４は、二次電池１，…
の故障や過充電などによる異常発熱を検知し、枠付組電
池に接続された機器や装置の電気回路などを強制的に遮
断できるように設けられている。

【００３３】尚、本発明に係る枠付組電池は、前記実施
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲にて種々の変更が可能である。例えば、上記実
施形態の場合、二次電池１，…は一列に整列している
が、二列以上の複数列（マトリックス状）に整列しても
よいし、複数個ではなく、一個の二次電池１を枠体
（２）に格納したものでもよい。

【００３４】また、側板２０ａに溶接されているナット
２２、及びナット２２に螺着されているボルト２３の数
量は、前記実施形態、及び図面記載の数量に限定され
ず、４個以外でもよい。

【００３５】上記実施形態では、側板２０ａにナット２
２を溶接しているが、側板２０ａにネジ穴加工を施して
もよい。つまり、側板２０ａに二次電池１，…の列方向
にボルトが螺着可能な雌ネジが設けられていればよい。
さらに言えば、ネジに限定されず、その他の周知の手段
を用いて、押圧板３を移動させてもよい。

【００３６】また、前記実施形態では、押圧板３を落下
防止用にＬ字状に曲折しているが、側板２０ａ底部に落
下防止用の板材を設けてもよいし、サイドバー２１に係
止される切欠きを押圧板３に設ける、などの方法で落下
を防止してもよい。

【００３７】さらに、上記実施形態では、押圧板３は側
板２０ａ側の一箇所にのみ設けているが、二次電池１，
…を列方向に押圧する作用がある方向であれば、枠体２
のどの面に設けてもよいし、また、二箇所以上に設けて
もよい。

【００３８】前記実施形態では、枠体２は、側板２０
ａ，２０ｂと、サイドバー２１とをボルトにて着脱自在
に連結して形成しているが、溶接などの手段で連結して
もよい。かかる場合の枠付組電池の組立手順は、平面視
矩形枠状に形成した枠体２に対して、サイドバー２１の
たわみを利用して、枠体２が外側に膨らむようにサイド
バー２１をたわませ、枠体２の中央部より二次電池１，
…を一個ずつ枠体２内に格納し、左右（二次電池１，…
の列方向）に移動させて整列に配置すればよい。

【００３９】また、上記実施形態において、二次電池
１，…の側面１６ｂに設けられた突起１０，…は、必ず
しも必要ではなく、枠体２に底板を設けて箱体とし、二
次電池１，…の落下を防止してもよい。

【００４０】さらに、本発明において、上記実施形態の
温度検知装置４は、付加的要素であって、必ずしも必要
なものではない。

【００４１】また、枠付組電池に用いられる二次電池１
は、アルカリ蓄電池に限定されず、鉛蓄電池などであっ
てもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上の如く、本発明に係る枠付枠付組電
池は、複数個の角形の二次電池を整列に配置して、枠体
内に格納した枠付組電池において、列端に配置した二次
電池の列方向の側面とそれに対向する枠体の面とで形成
される間隙に押圧板を備え、該押圧板の位置を枠体と相
対的に変位させて二次電池を列方向に押圧するように構
成したことにより、二次電池の組立作業時、および修理
・点検後の再組立作業時に二次電池を加圧するための治
具が不要になり、作業時間の短縮も可能となる。

【００４３】また、複数個の二次電池から成る枠付枠付
組電池に限らず、一個の二次電池から成る枠付二次電池
の場合も同様の効果が得られる。

【００４４】さらに、枠体と二次電池は列方向には間隙
を設けているため、枠体の内部に発生したガスなどによ
り、二次電池が膨張して多少変形していても再組立作業
を容易に行うことができる。

【００４５】また、該二次電池に使用される二次電池が
樹脂性電槽である場合は、押圧板による加圧作用はより
効果的になる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池の全体概
略正面図を示す。

【図２】同一実施の形態に係る二次電池の全体概略平面
図を示す。

【図３】同押圧板近傍の構成を示す正面図である。

【図４】二次電池の斜視図を示す。

【符号の説明】

１… 二次電池 ２… 枠体 ３… 押圧板 ４… 温度検知装置 １０… 突起 １１ａ… 正極端子，１１ｂ… 負極端子 １２… 接続板 １３… 電槽 １４… 蓋 １５… 安全弁 １６ａ，１６ｂ… 電槽側面 ２０ａ，２０ｂ… 側板 ２１… サイドバー ２２… ナット ２３… ボルト ４０… 温度センサー ４１… カバー枠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角形の二次電池（１）を枠体内に格納し
   た枠付二次電池において、二次電池（１）の側面と、そ
   れに対向する枠体（２）の面とで形成される間隙に押圧
   板（３）を備え、該押圧板（３）の位置を枠体（２）と
   相対的に変位させて、二次電池（１）を押圧可能にした
   ことを特徴とする枠付二次電池。
2. 【請求項２】 前記押圧板（３）と対向する枠体（２）
   の面に１つ以上のネジ穴を設け、該ネジ穴に螺着された
   ネジの回動によって押圧板（３）の位置を変位させ、二
   次電池（１）を押圧可能にしたことを特徴とする請求項
   １記載の枠付二次電池。
3. 【請求項３】 二次電池（１）の電槽（１３）が樹脂に
   て形成されていることを特徴とする請求項１または２記
   載の枠付二次電池。
4. 【請求項４】 複数個の二次電池（１，…）を整列に配
   置して枠体（２）内に格納し、列端に配置した二次電池
   （１，…）の列方向の側面と、それに対向する枠体
   （２）の面とで形成される間隙に押圧板（３）を備え、
   二次電池（１，…）を列方向に押圧可能にしたことを特
   徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の枠付組電池。