JP2009266691A - 蓄電装置及び金属電槽の製造方法 - Google Patents

蓄電装置及び金属電槽の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】蓄電セルの内圧による金属電槽の変形を防止することができ、冷却媒体の通路を確保することができ、部品点数を削減して、小型化及び軽量化を図ることができると共に製造コストを削減することができる蓄電装置及び金属電槽の製造方法を提供する。
【解決手段】蓄電装置10は、角型の金属電槽13内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セル11が、電気的に接続されると共に金属電槽13間に隙間を形成するように配置され、金属電槽13は、微細な凹凸が形成された外表面20を有し、整列配置された複数の金属ケース19をインサート成形して形成される金属電槽集合体14を構成し、金属電槽集合体14は、複数の金属ケース19を一体に結合する結合部25と、金属ケース19の外表面20に形成される樹脂部24と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、燃料電池車、電気自動車、プラグインハイブリッド車、及びハイブリッド車等に搭載される蓄電装置及び金属電槽の製造方法に関する。
一般的に、電気自動車などの駆動用電源として、ニッケル水素電池やリチウム電池などの蓄電セルが複数重ね合わされて構成された蓄電装置が用いられている。このような蓄電装置では、複数の角型蓄電セルが積層されて省スペース化が図られている。また、充放電時の発熱による温度上昇を抑制するための冷却、あるいは冷えた場合の加熱が必要となる場合がある。
従来の蓄電装置として、隣接する角型電池間に、角型電池の全面を覆う断熱層を有する断熱部材を介装し、この断熱部材と角型電池との間に、冷却媒体を流通させる通路を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、単電池が組み合わされた複数の電池モジュールの両端及び単電池間の隙間を通して配設した連結部材を有する拘束治具を備えたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、金属電槽を用いた電池を複数組み合わせて、モジュールや組電池を形成する場合、金属電槽間を絶縁し、或いは金属電槽を保護するため、熱収縮チューブや貼付フィルムが、金属電槽の外表面に配置されることが知られている。
特開2004−362879号公報 特開2005−5167号公報
ところで、上記特許文献1及び特許文献2に記載の蓄電装置では、隣接する角型電池間に冷却媒体を流通させる通路を設けるため、リブなどの突起部が形成された別部品を介装して集合電池を構成しているため、小型化、軽量化、低コスト化がし難く改善の余地があった。また、金属電槽の外表面に電気的絶縁性を有する保護フィルムなどを設ける場合、熱収縮チューブによると金属電槽の角部にしわや浮きが発生する問題があった。また、貼付フィルムによると、貼付フィルムの端部に金属電槽の金属表面が露出したり、接着剤の経年劣化によって剥がれが発生したりする可能性があった。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄電セルの内圧による金属電槽の変形を防止することができ、冷却媒体の通路を確保することができ、部品点数を削減して、小型化及び軽量化を図ることができると共に製造コストを削減することができる蓄電装置及び金属電槽の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、角型の金属電槽(例えば、実施の形態での金属電槽13)内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セル(例えば、実施の形態での蓄電セル11)が、電気的に接続されると共に金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、金属電槽は、微細な凹凸が形成された外表面(例えば、実施の形態での外表面20)を有し、整列配置された複数の金属ケース(例えば、実施の形態での金属ケース19)をインサート成形して形成される金属電槽集合体(例えば、実施の形態での金属電槽集合体14)を構成し、金属電槽集合体は、複数の金属ケースを一体に結合する結合部(例えば、実施の形態での結合部25)と、金属ケースの外表面に形成される樹脂部(例えば、実施の形態での樹脂部24)と、を備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の長側面(例えば、実施の形態での長側面21)に形成されるリブ(例えば、実施の形態でのリブ26)であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の短側面(例えば、実施の形態での短側面22)及び底面(例えば、実施の形態での底面23)の少なくとも一方に形成されるリブ(例えば、実施の形態でのリブ27)であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであり、複数の金属電槽集合体を積層配置したとき、柱状の構造体を構成することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、少なくとも1組の凹部(例えば、実施の形態での凹部29)と凸部(例えば、実施の形態での凸部28)を備え、複数の金属電槽集合体を積層配置したとき、隣接する金属電槽集合体の凹部と凸部が互いに嵌合して、金属電槽集合体の相対位置が位置決めされることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明の構成に加えて、ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、金属電槽は、トリアジンジチオール誘電体の皮膜が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、金属電槽集合体は、複数の金属ケースを一体に結合する結合部と、金属ケースの外表面に形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、金属電槽は、微細な凹凸が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、金属電槽集合体は、複数の金属ケースを一体に結合する結合部と、金属ケースの外表面に配置される保護フィルム(例えば、実施の形態での保護フィルム41)と、金属ケースの保護フィルムから露出する外表面に、保護フィルムの縁部を覆うように形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の長側面に形成されるリブであることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項10に記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであり、複数の金属電槽集合体を積層配置したとき、柱状の構造体を構成することを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項9〜12のいずれかに記載の発明の構成に加えて、樹脂部は、少なくとも1組の凹部と凸部を備え、複数の金属電槽集合体を積層配置したとき、隣接する金属電槽集合体の凹部と凸部が互いに嵌合して、金属電槽集合体の相対位置が位置決めされることを特徴とする。
請求項14に記載の発明は、請求項9に記載の発明の構成に加えて、金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする。
請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の発明の構成に加えて、ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする。
請求項16に記載の発明は、角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、金属電槽は、トリアジンジチオール誘電体の皮膜が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、金属電槽集合体は、複数の金属ケースを一体に結合する結合部と、金属ケースの外表面に配置される保護フィルムと、金属ケースの保護フィルムから露出する外表面に、保護フィルムの縁部を覆うように形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする。
請求項17に記載の発明は、蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、金属ケースの外表面に微細な凹凸を形成する表面処理工程と、整列配置した複数の金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、外表面に樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする。
請求項18に記載の発明は、請求項17に記載の発明の構成に加えて、金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする。
請求項19に記載の発明は、請求項18に記載の発明の構成に加えて、ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする。
請求項20に記載の発明は、蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、金属ケースの外表面にトリアジンジチオール誘電体の皮膜を形成する表面処理工程と、整列配置した複数の金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、外表面に樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする。
請求項21に記載の発明は、蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、金属ケースの外表面に微細な凹凸を形成する表面処理工程と、金属ケースの外表面の所定位置に保護フィルムを仮止めするフィルム仮止め工程と、整列配置した複数の金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、金属ケースの保護フィルムから露出する外表面に、保護フィルムの縁部を覆うように樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする。
請求項22に記載の発明は、請求項21に記載の発明の構成に加えて、金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする。
請求項23に記載の発明は、請求項22に記載の発明の構成に加えて、ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする。
請求項24に記載の発明は、蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、金属ケースの外表面にトリアジンジチオール誘電体の皮膜を形成する表面処理工程と、金属ケースの外表面の所定位置に保護フィルムを仮止めするフィルム仮止め工程と、整列配置した複数の金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、金属ケースの保護フィルムから露出する外表面に、保護フィルムの縁部を覆うように樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする。
請求項1に記載の蓄電装置によれば、金属電槽集合体は、微細な凹凸が形成された外表面を有する複数の金属ケースが整列配置され、インサート成形によって複数の金属ケースの外表面間を結合部によって一体に結合するため、複数の金属ケースが強固に結合された金属電槽集合体を得ることができる。また、金属ケースの外表面に樹脂部が形成されるため、金属ケースの外表面に樹脂部を強固に固定することができる。
請求項2に記載の蓄電装置によれば、金属電槽の長側面の機械的強度を向上することができるので、蓄電セルの内圧による金属電槽の長側面の変形を防止することができる。また、リブにより隣接する蓄電セル間に冷却風などを流通させる冷却媒体通路を形成することができるので、充放電に伴う蓄電セルの発熱を効果的に冷却して温度上昇を防止することができ、蓄電セルの電気的特性の低下を抑制することができる。また、冷却媒体通路を形成するための部材を別途用意する必要がないので、部品点数を削減することができ、蓄電装置の小型化及び軽量化を図ることができると共に製造コストを削減することができる。
請求項3に記載の蓄電装置によれば、金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方の機械的強度を向上することができるので、蓄電セルの内圧による金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方の変形を防止することができる。
請求項4に記載の蓄電装置によれば、リブによる柱状の構造体によって、複数の金属電槽集合体を一体的に組み付けることができるので、蓄電装置全体の剛性を高めることができる。
請求項5に記載の蓄電装置によれば、複数の金属電槽集合体を容易に積層配置することができるので、蓄電装置の組付け性を向上することができる。また、複数の金属電槽集合体の組付け剛性を高めることができるので、車両搭載用など過酷な使用条件下で使用される蓄電装置の信頼性及び安全性を向上することができる。
請求項9に記載の蓄電装置によれば、金属電槽集合体の複数の金属ケースの全外表面を隙間なく保護フィルム及び樹脂部で覆うことができるので、蓄電セルを電気的、機械的に保護することができる。また、樹脂部は、保護フィルムの縁部を覆うように金属ケースの外表面に強固に固定されるので、保護フィルムを金属ケースの外表面に固着する接着剤などが経年変化によって劣化しても、長期間に亘って保護フィルムを確実に金属ケースに固定することができる。
請求項10に記載の蓄電装置によれば、金属電槽の長側面の機械的強度を向上することができるので、蓄電セルの内圧による金属電槽の長側面の変形を防止することができる。また、リブにより隣接する蓄電セル間に冷却風などを流通させる冷却媒体通路を形成することができるので、充放電に伴う蓄電セルの発熱を効果的に冷却して温度上昇を防止することができ、蓄電セルの電気的特性の低下を抑制することができる。また、冷却媒体通路を形成するための部材を別途用意する必要がないので、部品点数を削減することができ、蓄電装置の小型化及び軽量化を図ることができると共に製造コストを削減することができる。
請求項11に記載の蓄電装置によれば、金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方の機械的強度を向上することができるので、蓄電セルの内圧による金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方の変形を防止することができる。
請求項12に記載の蓄電装置によれば、リブによる柱状の構造体によって、複数の金属電槽集合体を一体的に組み付けることができるので、蓄電装置全体の剛性を高めることができる。
請求項13に記載の蓄電装置によれば、複数の金属電槽集合体を容易に積層配置することができるので、蓄電装置の組付け性を向上することができる。また、複数の金属電槽集合体の組付け剛性を高めることができるので、車両搭載用など過酷な使用条件下で使用される蓄電装置の信頼性及び安全性を向上することができる。
請求項17に記載の金属電槽の製造方法によれば、樹脂部が金属ケースの外表面に強固に固定され、また、隣接する複数の金属ケースが結合部によって強固に結合された金属電槽集合体を容易に製作することができる。
請求項21に記載の金属電槽の製造方法によれば、樹脂部が金属ケースの外表面に強固に固定され、また、金属ケースの全外表面が隙間なく保護フィルム及び樹脂部で覆われ、また、隣接する複数の金属ケースが結合部によって強固に結合された金属電槽集合体を容易に製作することができる。
以下、本発明に係る蓄電装置及び金属電槽の製造方法の各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
(第1実施形態)
まず、図1〜図6を参照して、本発明に係る蓄電装置及び金属電槽の製造方法の第1実施形態について説明する。
本実施形態の蓄電装置10は、図1〜図6に示すように、例えば、リチウム電池などの4個の蓄電セル11を直線状に一体結合した蓄電セルモジュール12が、4段に積層配置されて構成される。即ち、蓄電装置10は16個の蓄電セル11から構成されている。
蓄電セルモジュール12は、図3及び図4に示すように、主として、直方体状の外形を有する4個の角型の金属電槽13が直線状に一体結合された金属電槽集合体14と、正極端子15及び負極端子16が電気的に接続されてそれぞれの金属電槽13内に収容される不図示の蓄電要素と、それぞれの金属電槽13の上部開口を閉塞する蓋部17と、備える。また、図5に示すように、4個の蓄電セル11は、正極端子15及び負極端子16が交互となるように配置されており、隣接する正極端子15及び負極端子16は、銅板などの導電部材31で電気的に接続される。
蓋部17は、正極端子15及び負極端子16を外部に露出させて金属電槽13の上部開口に接合されており、その略中央部には、蓄電セル11内で発生したガスを排出するためのガス排出弁18が設けられる。
金属電槽集合体14は、図2及び図3に示すように、直線状に整列配置された4個の金属ケース19と、金属ケース19の外表面20に形成される樹脂部24と、隣接する4個の金属ケース19の短側面22間を結合する結合部25と、を備える。そして、樹脂部24及び結合部25は、4個の金属ケース19をインサート成形することにより形成される。また、金属ケース19は、図1に示すように、アルミニウムや銅系金属などの薄板をプレス加工によって有底の直方体箱状に形成したものである。
そして、本実施形態では、金属ケース19の外表面20は、射出成形に先立って特殊表面処理が施され、ナノメータレベル(20nm〜30nm)の超微細な凹凸を有する。なお、アルミニウムや銅系金属などの特殊表面処理については、後述する。
樹脂部24は、通常の射出成形装置によって、例えば、PBT樹脂やPPS樹脂などの合成樹脂を金属ケース19にインサート成形することにより形成されており、金属ケース19の長側面21に縦断的に形成される複数のリブ26と、金属ケース19の短側面22及び底面23に横断及び縦断的に形成される複数のリブ27と、を有する。
リブ26には、金属電槽13の左右上方に円柱状の凸部28がそれぞれ形成されると共に、左右下方に円形状の凹部29がそれぞれ形成される。また、金属電槽集合体14の左端の金属電槽13の樹脂部24の左上角部、及び右端の金属電槽13の樹脂部24の右下角部にも凸部28がそれぞれ形成される。また、金属電槽集合体14の左端の金属電槽13の樹脂部24の左下角部、及び右端の金属電槽13の樹脂部24の右上角部にも凹部29がそれぞれ形成される。また、金属電槽13の裏面側においては、表面側の凸部28に対応する位置に凹部29が形成され、表面側の凹部29に対応する位置に凸部28が形成される。また、リブ27には、円柱状の一対の凸部30が形成される。
結合部25は、図3(c)に示すように、整列配置された4個の金属ケース19の短側面22間を一体に結合するものであり、その表面側の下端部に円柱状の凸部28がそれぞれ形成されると共に、表面側の上端部に円形状の凹部29がそれぞれ形成される。また、結合部25の裏面側においては、表面側の凸部28に対応する位置に凹部29が形成され、表面側の凹部29に対応する位置に凸部28が形成される。
そして、凸部28の外径と凹部29の内径は同じ大きさで嵌合可能であり、4段の蓄電セルモジュール12が積層されたとき、凸部28及び凹部29が互いに嵌合して、隣接する4段の蓄電セルモジュール12の相対位置が位置決めされる。
また、本実施形態では、図6に示すように、4段の蓄電セルモジュール12は、正極端子15及び負極端子16が交互となるように配置され、隣接する蓄電セルモジュール12の凸部28と凹部29を嵌合させることによって位置決めされながら積層される。このとき、金属電槽集合体14のリブ26,27が互いに密接して、柱状の構造体を構成することによって、蓄電装置10全体の剛性が高められる。
また、本実施形態では、図6に示すように、4段に積層された蓄電セルモジュール12の長側面21側の両端に、剛性の高い緊圧板32を配置する。また、積層された蓄電セルモジュール12の短側面22側の両面に、係合穴34が一定間隔で形成される拘束板33を配置して、リブ27の凸部30に係合穴34を嵌合させて拘束板33の両端部を緊圧板32に固定して、積層された蓄電セルモジュール12を一体的に固定する。そして、蓄電セルモジュール12の両端部の正極端子15及び負極端子16を導電部材31で電気的に接続することによって、蓄電装置10が完成する。
このように構成された蓄電装置10では、隣接する蓄電セルモジュール12(蓄電セル11)間に、リブ26と蓄電セル11の長側面21によって画成された冷却媒体通路35が形成されるので、この冷却媒体通路35に冷却風などを流通させることによって、充放電に伴う蓄電セル11の発熱を効果的に冷却して温度上昇が防止されるので、蓄電セル11の電気的特性の低下が抑制される。
次に、金属電槽集合体14(金属電槽13)の製造方法について説明する。まず、図1に示すように、アルミニウムなどの薄板に深絞り加工を行って有底の直方体箱状に形成し、金属ケース19を製作する(加工工程)。次いで、金属ケース19の外表面20に、ナノメータレベルの超微細な凹凸を形成する特殊表面処理を施す(表面処理工程)。そして、外表面20に特殊表面処理が施された4個の金属ケース19を、図2に示すように、直線状に整列配置し、通常の射出成形機によってインサート成形して、図3に示すように、隣接する4個の金属ケース19の短側面22間を結合部25によって結合すると共に、長側面21、短側面22、及び底面23に、樹脂部24であるリブ26,27、凸部28,30、及び凹部29を形成する(成形工程)。これにより、特殊表面処理によって外表面20に形成された、例えば、20〜300nm径のディンプルに合成樹脂が入り込んで樹脂部24及び結合部25が成形されて、樹脂部24及び結合部25が強固に外表面20に固定された金属電槽集合体14が製作される。
なお、本実施形態の特殊表面処理としては、例えば、アルカリ液に浸漬するアルカリ処理、酸液に浸漬する酸処理を行った後、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理、または、トリアジンジチオール誘導体を水又は有機溶液に溶解した電解液を入れた電解槽において、金属ケース17の外表面18にトリアジンジチオール誘電体による有機メッキ処理を行って、金属表面にトリアジンジチオール誘電体の皮膜を形成する有機メッキ皮膜処理が適用される。
そして、それぞれの金属電槽13の内部に、不図示の蓄電要素を収容し、電解液を注入して蓄電要素に含侵させた後、図4に示すように、金属電槽13の上部開口に蓋部17を気密に接合して、蓄電セルモジュール12を製作する。
以上説明したように、本実施形態の蓄電装置10によれば、金属電槽集合体14は、ナノメータレベルの凹凸が形成された外表面20を有する4個の金属ケース19が整列配置され、インサート成形によって4個の金属ケース19の外表面20間を結合部25によって一体に結合するため、4個の金属ケース19が強固に結合された金属電槽集合体14を得ることができる。また、金属ケース19の外表面20に樹脂部24が形成されるため、金属ケース19の外表面20に樹脂部24を強固に固定することができる。
また、本実施形態の蓄電装置10によれば、樹脂部24は、金属電槽13の長側面21に形成されるリブ26であるため、金属電槽13の長側面21の機械的強度を向上することができるので、蓄電セル11の内圧による金属電槽13の長側面21の変形を防止することができる。また、リブ26により隣接する蓄電セル11間に冷却風などを流通させる冷却媒体通路35を形成することができるので、充放電に伴う蓄電セル11の発熱を効果的に冷却して温度上昇を防止することができ、蓄電セル11の電気的特性の低下を抑制することができる。また、冷却媒体通路35を形成するための部材を別途用意する必要がないので、部品点数を削減することができ、蓄電装置10の小型化及び軽量化を図ることができると共に製造コストを削減することができる。
また、本実施形態の蓄電装置10によれば、樹脂部24は、金属電槽13の短側面22及び底面23に形成されるリブ27であるため、金属電槽13の短側面22及び底面23の機械的強度を向上することができるので、蓄電セル11の内圧による金属電槽13の短側面22及び底面23の変形を防止することができる。
また、本実施形態の蓄電装置10によれば、樹脂部24は、金属電槽13の短側面22及び底面23に形成されるリブ27であり、4段の金属電槽集合体14を積層配置したとき、柱状の構造体を構成するため、4段の金属電槽集合体14を一体的に組み付けることができるので、蓄電装置10全体の剛性を高めることができる。
また、本実施形態の蓄電装置10によれば、樹脂部24は、少なくとも1組の凹部29と凸部28を備え、4段の金属電槽集合体14を積層配置したとき、隣接する金属電槽集合体14の凹部29と凸部28が互いに嵌合して、金属電槽集合体14の相対位置が位置決めされるため、4段の金属電槽集合体14を容易に積層配置することができるので、蓄電装置10の組付け性を向上することができる。また、4段の金属電槽集合体14の組付け剛性を高めることができるので、車両搭載用など過酷な使用条件下で使用される蓄電装置10の信頼性及び安全性を向上することができる。
また、本実施形態の金属電槽13の製造方法によれば、金属板をプレス加工して角型の金属ケース19を形成する加工工程と、金属ケース19の外表面20にナノメータレベルの凹凸を形成する表面処理工程と、整列配置した4個の金属ケース19をインサート成形して結合部25により一体に結合すると共に、外表面20に樹脂部24を一体成形する成形工程と、を備えるため、樹脂部24が金属ケース19の外表面20に強固に固定され、また、隣接する4個の金属ケース19が結合部25によって強固に結合された金属電槽集合体14を容易に製作することができる。
(第2実施形態)
次に、図7〜図9を参照して、本発明に係る蓄電装置及び金属電槽の製造方法の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態の蓄電装置では、金属ケースの長側面に保護フィルムが配置されて樹脂部及び結合部が射出成形されている以外は、第1実施形態の蓄電装置と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
本実施形態の金属電槽40は、図7〜図9に示すように、上記第1実施形態と同様にナノメータレベルの凹凸が形成される外表面20を有し、直線状に整列配置される4個の金属ケース19(図1参照)をインサート成形して形成される金属電槽集合体45を構成し、金属電槽集合体45は、4個の金属ケース19を一体に結合する結合部25と、金属ケース19の長側面21に接着剤や粘着テープなどで仮止めされる保護フィルム41と、金属ケース19の保護フィルム41から露出する外表面20に、保護フィルム41の縁部を覆うように形成される樹脂部24と、を備える。
保護フィルム41は、絶縁性を有し、長側面21と略同じ大きさであり、長側面21のほぼ全面を覆っている。また、保護フィルム41には、長側面21を縦断する方向に複数(本実施形態では13本)のスリット穴42が形成されており、このスリット穴42からは金属ケース19の長側面21が露出している。なお、保護フィルム41は、金属ケース19の長側面21だけでなく、必要に応じて短側面22や底面23に配置してもよい。
次に、金属電槽集合体45(金属電槽40)の製造方法について説明する。まず、図1に示すように、アルミニウムなどの薄板に深絞り加工を行って有底の直方体箱状に形成し、金属ケース19を製作する(加工工程)。次いで、金属ケース19の外表面20に、ナノメータレベルの超微細な凹凸を形成する特殊表面処理を施す(表面処理工程)。次いで、図7に示すように、金属ケース19の長側面21に、保護フィルム41を接着剤や粘着テープで仮止めする(フィルム仮止め工程)。そして、長側面21に保護フィルム41が仮止めされた4個の金属ケース19を、図8に示すように、直線状に整列配置し、通常の射出成形機によってインサート成形して、図9に示すように、隣接する4個の金属ケース19の短側面22間を結合部25によって結合すると共に、長側面21、短側面22、及び底面23に、樹脂部24であるリブ26,27、凸部28,30、及び凹部29を形成する(成形工程)。これにより、図9(b)に示すように、保護フィルム41のスリット穴42から露出する外表面20に形成された、例えば、20〜300nm径のディンプルに合成樹脂が入り込んで樹脂部24及び結合部25が成形されて、樹脂部24及び結合部25が強固に外表面20に固定された金属電槽集合体45が製作される。また、樹脂部24は、スリット穴42の縁部を覆うように成形されるので、仮に経年変化などによって接着剤や粘着テープなどが劣化しても、保護フィルム41は剥がれることなく金属ケース19に確実に固定される。
以上説明したように、本実施形態の蓄電装置10によれば、金属電槽40は、ナノメータレベルの凹凸が形成された外表面20を有し、整列配置された4個の金属ケース19をインサート成形して形成される金属電槽集合体45を構成し、金属電槽集合体45は、4個の金属ケース19を一体に結合する結合部25と、金属ケース19の外表面20に配置される保護フィルム41と、金属ケース19の保護フィルム41のスリット穴42から露出する外表面20に、保護フィルム41のスリット穴42の縁部を覆うように形成される樹脂部24と、を備えるため、金属電槽集合体45の4個の金属ケース19の全外表面20を隙間なく保護フィルム41及び樹脂部24で覆うことができるので、蓄電セル11を電気的、機械的に保護することができる。また、樹脂部24は、保護フィルム41のスリット穴42の縁部を覆うように金属ケース19の外表面20に強固に固定されるので、保護フィルム41を金属ケース19の外表面20に固着する接着剤などが経年変化によって劣化しても、長期間に亘って保護フィルム41を確実に金属ケース19に固定することができる。
また、本実施形態の蓄電装置10によれば、保護フィルム41がシート状であるため、従来のように金属電槽40を熱収縮チューブなどで覆う場合と比較して、しわや浮きが発生することなく金属電槽40を覆うことができる。
また、本実施形態の金属電槽40の製造方法によれば、金属板をプレス加工して角型の金属ケース19を形成する加工工程と、金属ケース19の外表面20にナノメータレベルの凹凸を形成する表面処理工程と、金属ケース19の外表面20の所定位置に保護フィルム41を仮止めするフィルム仮止め工程と、整列配置した4個の金属ケース19をインサート成形して一体に結合すると共に、金属ケース19の保護フィルム41のスリット穴42から露出する外表面20に、保護フィルム41のスリット穴42の縁部を覆うように樹脂部24を一体成形する成形工程と、を備えるため、樹脂部24が金属ケース19の外表面20に強固に固定され、また、金属ケース19の全外表面20が隙間なく保護フィルム41及び樹脂部24で覆われ、また、隣接する4個の金属ケース19が結合部25によって強固に結合された金属電槽集合体45を容易に製作することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したもの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おいて適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、樹脂部はリブとして説明したが、これに限定されず、隣接する蓄電セル間に冷却媒体を通過させる冷却媒体通路(隙間)を形成できるようなものであればよく、円形、楕円形、長方形、多角形など、その形状は任意である。
本発明に係る蓄電装置及び金属電槽の製造方法の金属ケースを説明するための斜視図である。 図1に示す金属ケースを直線状に整列配置した状態を説明するための斜視図である。 本発明に係る蓄電装置の第1実施形態を説明するための図であり、(a)は金属電槽集合体の斜視図、(b)は(a)のA−A線矢視断面図、(c)は(a)のB−B線矢視断面図である。 本発明に係る蓄電装置の第1実施形態の蓄電セルモジュールの斜視図である。 図4に示す蓄電セルモジュールの正極端子及び負極端子を導電部材で接続した状態を説明するための斜視図である。 本発明に係る蓄電装置の第1実施形態の斜視図である。 本発明に係る蓄電装置の第2実施形態を説明するための図であり、(a)は外表面に保護フィルムが仮止めされた金属ケースの斜視図、(b)は(a)のC−C線矢視断面図である。 図7に示す金属ケースを直線状に整列配置した状態を説明するための斜視図である。 第2実施形態の金属電槽を説明するための図であり、(a)は金属電槽集合体の斜視図、(b)は(a)のD−D線矢視断面図である。
符号の説明
10 蓄電装置
11 蓄電セル
12 蓄電セルモジュール
13 金属電槽
14 金属電槽集合体
19 金属ケース
20 外表面
21 長側面
22 短側面
23 底面
24 樹脂部
25 結合部
26 リブ(樹脂部)
27 リブ(樹脂部)
28 凸部
29 凹部
30 凸部
35 冷却媒体通路(隙間)
40 金属電槽
41 保護フィルム
42 スリット穴
45 金属電槽集合体

Claims (24)

  1. 角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に前記金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、
    前記金属電槽は、微細な凹凸が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、
    前記金属電槽集合体は、複数の前記金属ケースを一体に結合する結合部と、前記金属ケースの外表面に形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする蓄電装置。
  2. 前記樹脂部は、前記金属電槽の長側面に形成されるリブであることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
  3. 前記樹脂部は、前記金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであることを特徴とする請求項2に記載の蓄電装置。
  4. 前記樹脂部は、前記金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであり、複数の前記金属電槽集合体を積層配置したとき、柱状の構造体を構成することを特徴とする請求項2に記載の蓄電装置。
  5. 前記樹脂部は、少なくとも1組の凹部と凸部を備え、複数の前記金属電槽集合体を積層配置したとき、隣接する前記金属電槽集合体の前記凹部と前記凸部が互いに嵌合して、前記金属電槽集合体の相対位置が位置決めされることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の蓄電装置。
  6. 前記金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
  7. 前記ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする請求項6に記載の蓄電装置。
  8. 角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に前記金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、
    前記金属電槽は、トリアジンジチオール誘電体の皮膜が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、
    前記金属電槽集合体は、複数の前記金属ケースを一体に結合する結合部と、前記金属ケースの外表面に形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする蓄電装置。
  9. 角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に前記金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、
    前記金属電槽は、微細な凹凸が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、
    前記金属電槽集合体は、複数の前記金属ケースを一体に結合する結合部と、前記金属ケースの外表面に配置される保護フィルムと、前記金属ケースの前記保護フィルムから露出する外表面に、前記保護フィルムの縁部を覆うように形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする蓄電装置。
  10. 前記樹脂部は、前記金属電槽の長側面に形成されるリブであることを特徴とする請求項9に記載の蓄電装置。
  11. 前記樹脂部は、前記金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであることを特徴とする請求項10に記載の蓄電装置。
  12. 前記樹脂部は、前記金属電槽の短側面及び底面の少なくとも一方に形成されるリブであり、複数の前記金属電槽集合体を積層配置したとき、柱状の構造体を構成することを特徴とする請求項10に記載の蓄電装置。
  13. 前記樹脂部は、少なくとも1組の凹部と凸部を備え、複数の前記金属電槽集合体を積層配置したとき、隣接する前記金属電槽集合体の前記凹部と前記凸部が互いに嵌合して、前記金属電槽集合体の相対位置が位置決めされることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載の蓄電装置。
  14. 前記金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする請求項9に記載の蓄電装置。
  15. 前記ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする請求項14に記載の蓄電装置。
  16. 角型の金属電槽内に蓄電要素を収容した複数の蓄電セルが、電気的に接続されると共に前記金属電槽間に隙間を形成するように配置される蓄電装置であって、
    前記金属電槽は、トリアジンジチオール誘電体の皮膜が形成された外表面を有し、整列配置された複数の金属ケースをインサート成形して形成される金属電槽集合体を構成し、
    前記金属電槽集合体は、複数の前記金属ケースを一体に結合する結合部と、前記金属ケースの外表面に配置される保護フィルムと、前記金属ケースの前記保護フィルムから露出する外表面に、前記保護フィルムの縁部を覆うように形成される樹脂部と、を備えることを特徴とする蓄電装置。
  17. 蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、
    金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、
    前記金属ケースの外表面に微細な凹凸を形成する表面処理工程と、
    整列配置した複数の前記金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、前記外表面に樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする金属電槽の製造方法。
  18. 前記金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする請求項17に記載の金属電槽の製造方法。
  19. 前記ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする請求項18に記載の金属電槽の製造方法。
  20. 蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、
    金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、
    前記金属ケースの外表面にトリアジンジチオール誘電体の皮膜を形成する表面処理工程と、
    整列配置した複数の前記金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、前記外表面に樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする金属電槽の製造方法。
  21. 蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、
    金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、
    前記金属ケースの外表面に微細な凹凸を形成する表面処理工程と、
    前記金属ケースの外表面の所定位置に保護フィルムを仮止めするフィルム仮止め工程と、
    整列配置した複数の前記金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、前記金属ケースの前記保護フィルムから露出する外表面に、前記保護フィルムの縁部を覆うように樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする金属電槽の製造方法。
  22. 前記金属ケースの外表面の凹凸は、ナノメータレベルの凹凸であることを特徴とする請求項21に記載の金属電槽の製造方法。
  23. 前記ナノメータレベルの凹凸は、凹凸表面形成液に浸漬する浸漬処理により形成されることを特徴とする請求項22に記載の金属電槽の製造方法。
  24. 蓄電要素を収容して蓄電セルを構成する角型の金属電槽の製造方法であって、
    金属板をプレス加工して角型の金属ケースを形成する加工工程と、
    前記金属ケースの外表面にトリアジンジチオール誘電体の皮膜を形成する表面処理工程と、
    前記金属ケースの外表面の所定位置に保護フィルムを仮止めするフィルム仮止め工程と、
    整列配置した複数の前記金属ケースをインサート成形して一体に結合すると共に、前記金属ケースの前記保護フィルムから露出する外表面に、前記保護フィルムの縁部を覆うように樹脂部を一体成形する成形工程と、を備えることを特徴とする金属電槽の製造方法。
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