JP2012146531A - 電池モジュール及び通気制御弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池モジュールは、発電要素の収容される電槽13が複数連なって設けられている。電池モジュールは、隣接する電槽13の隔壁12にそれら電槽13同士を連通するように設けられた連通孔18と、連通孔18に設けられ、隣接する電槽13の内部圧力の差に応じて連通孔18の開放面積を変化させる弁体30を有する通気制御弁と、を備える。
【選択図】図1
Description
そのため特許文献1に記載の電池モジュールのように、発電要素の充放電に伴って発生するガスを他の発電要素に移動させたとき、その移動されたガスが移動先の発電要素の電池性能に及ぼす影響などについても考慮されるようになってきている。例えば、ニッケル水素電池では、発電要素により発生された酸素ガスが移動先の発電要素に吸蔵されている水素を消費して、同移動先の発電要素の電池性能(残存容量など)に影響を及ぼすようになることが発明者によって確認されている。
。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、前記通気制御弁は、前記弁体として、前記連通孔に膜状に付着されて連通孔の中央部に対応する部分において前記隣接する収容部の内部圧力の差に応じた千切れと弾性復帰とが可能な弾性体からなる弁体を有し、該弁体の前記千切れと前記弾性復帰とによって前記連通孔の開放面積を拡大又は縮小変化させることを要旨とする。
請求項12に記載の発明は、請求項8〜11のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、前記隔壁には前記連通孔が複数設けられており、前記複数の連通孔を覆うように前記弾性体からなる一つの弁体が付着されていることを要旨とする。
らなる弁体を有し、該弁体の前記千切れと前記弾性復帰とによって前記連通孔の開放面積を拡大又は縮小変化させることを要旨とする。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第1の実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
続いて、隔壁12に形成された連通孔18と、そこに嵌合挿入される弁体30とにより構成される通気制御弁について、図3〜5を参照して説明する。
図5(a)に示すように、隔壁12の連通孔18に嵌合挿入された弁体30は、嵌合部31の表面が連通孔18の内周面の全周に当接するため、連通孔18を介して隔壁12の両側に設けられる電槽13をガス(気体)が移動しないようになる。
図2に示されるように、電池モジュールの図において左側の端部の電槽13の内部圧力が高くなると、それより内部圧力の低い隣接する左から2番目の電槽13との間の弁体30が変形して、左側の端部の電槽13内のガスが左から2番目の電槽13に移動する。これにより、左側の端部の電槽13の内部圧力が低く維持されるようになる。逆に、左から2番目の電槽13の内部圧力が高くなると、それより内部圧力の低い隣接する左側の端部の電槽13との間の弁体30が変形して、左から2番目の電槽13内のガスが左側の端部の電槽13に移動する。これにより、左から2番目の電槽13の内部圧力が低く維持されるようになる。このような気体の移動が、左側の端部の電槽13と左から2番目の電槽13との間でそれらの内部圧力に差が生じたときに、生じた内部圧力の差に応じて繰り返される。
(1)隣接する電槽13同士の内部圧力の差に応じて、いわば自動的に、連通孔18の
開放面積が変化して、例えば開放又は閉鎖して、すなわち隣接する電槽13間での通気の有無が制御されるようになる。例えば、隣接する電槽13の内部圧力の差が小さいときには連通孔18を閉鎖することにより、隣接する電槽13のそれぞれの内部空間を分離することができる。これにより、一つの電槽13に生じたガスが隣接する他の電槽13に移動することが防止されるようになる。その一方、隣接する電槽13の内部圧力の差が大きいときには、それら内部圧力の差に応じて弁体30が変形されることで開放面積が拡大して連通孔18が開放される。これにより、それら発電要素の収容される電槽13で発生したガスを内部圧力の高い方から低い方に通気(移動)させて、発生したガスにより電槽13(一体電槽10)が過度に変形したり、変形により破壊されたりすることを防ぐことができるようになる。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第2の実施形態について、図6を参照して説明する。本実施形態では、連通孔の一部を蓋体に形成したことが、先の第1の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
(5)蓋体20が一体電槽10に結合されて形成される結合体において、連通孔を電槽13及び蓋体20とに跨るように設け、そこに弁体30を配置させることができるようになる。これにより、通気制御弁の隔壁12,23への配置の自由度が高くなり、通気制御弁の形状の自由度も高くすることができるようになる。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第3の実施形態について、図7及び8を参照して説明する。本実施形態では、連通孔を連通させる内部貫通穴を弁体に形成したことが、先の第1の実施形態との相違点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
より嵌合部41は、弁体40が連通孔18に嵌合挿通されたとき、連通孔18の内周面に嵌合部41の表面が押しつぶされて内部方向に変形される。そしてこの内部方向への変形が、内部貫通穴45を押しつぶして、その内部貫通穴45を塞ぎ同穴の内部をガスが通気できないようにする。すなわち、嵌合部41の外径は、弁体40が連通孔18に嵌合挿通されたとき、ガスが通気できないように内部貫通穴45が押しつぶされる外径である。このため、嵌合部41の外径と連通孔18の内径との差が大きくなることに対応して内部貫通穴45を押しつぶして閉鎖する力が強くなる。
図8(a)に示すように、隔壁12の連通孔18に嵌合挿入された弁体40は、嵌合部41の表面が連通孔18の内周面の全周に当接するとともに内部貫通穴45が閉鎖されるため、隔壁12の両側に設けられる電槽13間でガス(気体)を移動させない。
(6)内部貫通穴45の開放面積が隣接する電槽13の内部圧力に応じて拡大(開放)又は縮小もしくは閉鎖されるので、内部貫通穴45の開閉に対して弁体40に当接する連通孔18の影響を小さくすることができるようになる。すなわち、連通孔18への弁体40の嵌合挿入を容易にすることができるようになる。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第4の実施形態について、図9〜11を参照して説明する。本実施形態では、弁体に連通孔の隔壁を跨ぐ凹溝を形成したことが、先の第2の実施形態に対する相違点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
が矩形の通気制御弁を構成する連通孔18Cが形成される。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第5の実施形態について、図12〜14を参照して説明する。本実施形態では、弁体として膜状の弁体を用いたことが、先の第1の実施形態に対する相違点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
連通孔18Aに設けられた膜状の弁体70は当初、その中央部72に千切れ等を有さないため、隔壁12の両側にある電槽13の内部空間を分離して、各電槽13のガスの相互移動を禁止する。
、各電槽13のガスの相互移動が抑制されるようになる。
(8)連通孔18Aの開放面積の拡大(開放)もしくは開放面積の縮小(閉鎖等)が、隣接する電槽13の内部圧力の差に応じて弁体70の中央部に生じる千切れと弾性復帰によって行われる。すなわち、弾性体により構成される弁体70であれば、一旦千切れて連通孔を開放した後であれ、隣接する電槽13の内部圧力の差が小さくなれば、千切れて形成された開放面積が弾性復帰により小さくなることから、隣接する電槽13とのガスの移動が抑制されるので、発電要素の電池性能を維持することができるようになる。
(第6の実施形態)
以下、本発明にかかる電池モジュールの第6の実施形態について、図15を参照して説明する。本実施形態では、膜状の弁体の周辺部が隔壁の一方の側面にのみ形成されたことが、先の第5の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
以上説明したように、本実施形態の電池モジュールによれば、先の第1及び第5の実施形態で記載した効果(1)〜(4)及び(8)〜(10)に加え、以下に列記するような効果が得られるようになる。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第7の実施形態について、図16を参照して説明する。本実施形態では、膜状の弁体の付着する周辺部において隔壁に凹凸が形成されていることが、先の第5の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
以上説明したように、本実施形態の電池モジュールによれば、先の第1及び第5の実施形態で記載した効果(1)〜(4)及び(8)〜(10)に加え、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(第8の実施形態)
以下、本発明にかかる電池モジュールの第8の実施形態について、図17を参照して説明する。本実施形態では、膜状の弁体が複数の連通孔を覆うことが、先の第5の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では主に相違点について説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第9の実施形態について、図18を参照して説明する。本実施形態では、弁体が液状体から形成されていることが、先の第2の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では相違点を中心に説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
成される。
図18(b)に示すように、隣接する電槽13の内部圧力の差が無い又は小さい場合、連通孔を封鎖する弁用液状体81は、連通孔を閉鎖して隔壁12の両側に設けられる電槽13のガス(気体)の相互移動を禁止する。
(15)液状体収容部80を区画することによっても連通孔が形成され、隔壁12の両側にそれぞれ液状体収容部を配置することができるようになるので、隔壁12への液状体収容部の形成が容易になる。
以下、本発明にかかる電池モジュールの第10の実施形態について、図19を参照して説明する。本実施形態では、蓋体における隔壁の突出部に連通孔が形成されていることが、先の第9の実施形態との相違点であり、その他の構成については同様なので、以下では相違点を中心に説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
(第11の実施形態)
以下、本発明にかかる電池モジュールの第11の実施形態について、図20を参照して説明する。本実施形態では、突出部に形成される連通孔が溝であることが、先の第10の実施形態との相違点であり、その他の構成については同様なので、以下では相違点を中心に説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
(第12の実施形態)
以下、本発明にかかる電池モジュールの第12の実施形態について、図21を参照して説明する。本実施形態では、連通孔の周囲に液状体を保持する構成が設けられた点が、先の第1の実施形態に対して相違する点であり、その他の構成については同様なので、以下では相違点を中心に説明し、同様な構成には同一の符号を付してその説明を割愛する。
図22(a),(b)に示すように、隣接する電槽13の内部圧力の差が無い又は小さい場合、連通孔18Dを封鎖する弁用液状体88は、連通孔18Dを閉鎖して隔壁12の両側に設けられる電槽13のガス(気体)の相互移動を禁止する。
Dの反対側にも同様のガス通路を形成して、一時的に連通孔18Dを開放する。これにより連通孔を介して内部圧力の高い電槽13から内部圧力の低い電槽13にガス(気体)が移動して、高い内部圧力の電槽13の内部圧力が低下する。
・上記各実施形態では、連通孔の開放面積が拡大(連通孔が開放)された後、弁体が連通孔の開放面積を縮小(連通孔を閉鎖もしくは小さく)させる場合について例示した。しかしこれに限らず、一旦開放された連通孔を閉鎖しなくてもよい。例えば、図24(a),(b)に示すように、小径の端面53とそれよりも大きな形の大径の端面52を有するテーパ面51からなる、頂部のない円錐型の弁体50を、図25(a)に示すように、隔壁12に設けた連通孔18に嵌合挿入させてもよい。この場合、小径の端面53側の電槽13の圧力が高くなったとき、連通孔18の内周面に当接されているテーパ面51が変形され、それにより弁体50と連通孔18の内周面との間に緩みが生じ、図25(b)に示すように、弁体50が連通孔18から抜け落ちるようにしてもよい。これによっても、当初は、電槽13の内部空間におけるガスの相互移動を防止し、その後、隣接する電槽13間の内部圧力の差に応じて弁体50が変形し、電槽13の内部圧力の差が小さくされるようになる。これによれば、弁体の構造の自由度が向上して、通気制御弁の設計自由度が向上するようになる。
収容部の上方に1つ設けられた共通空間であるガス集合部に接続されていてもよい。さらに各安全弁からの放出ガスは前記ガス集合部を通り、同ガス集合部に接続された排出チューブから排出される構造であってもよい。
…周辺部、72…中央部、73…裂孔、75…弁体、76…周辺部、77…中央部、78…弁体、80…液状体収容部、81…弁用液状体、85…液状体支持板、85a…上平面、86…液状体誘導板、86a…対向面、88…弁用液状体、TM…接続端子。
Claims (20)
- 発電要素の収容される収容部が複数連なって設けられている電池モジュールであって、
隣接する収容部の隔壁にそれら収容部同士を連通するように設けられた連通孔と、
前記連通孔に設けられ、前記隣接する収容部の内部圧力の差に応じて前記連通孔の開放面積を変化させる弁体を有する通気制御弁と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。 - 前記収容部のうちの少なくとも1つには、収容部で発生するガスを当該電池モジュールの外部に排出して収容部の内部圧力を規定値以下に保持する安全弁が設けられており、
前記通気制御弁が前記連通孔の開放面積を拡大する前記隣接する収容部の内部圧力の差は、前記規定値よりも小さい値に設定されている
請求項1に記載の電池モジュール。 - 前記通気制御弁は、前記連通孔の開放面積を拡大した後、前記隣接する収容部の内部圧力の差の減少に応じて前記拡大した連通孔の開放面積を縮小するかもしくは前記連通孔を閉鎖する
請求項1又は2に記載の電池モジュール。 - 前記通気制御弁は、前記弁体として、前記連通孔に嵌合挿入された弾性体からなる弁体を有し、前記隣接する収容部の内部圧力の差に応じた前記弁体の前記連通孔との嵌合面の変形に基づいて前記連通孔の開放面積を拡大するものである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記通気制御弁は、前記弁体として、前記連通孔に嵌合挿入されるとともに、その内部に前記収容部の連設方向に貫通された内部貫通穴が形成されている弾性体からなる弁体を有し、前記連通孔への嵌合挿入状態では前記内部貫通穴が閉鎖され、前記隣接する収容部の内部圧力の差に応じた前記弁体の前記内部貫通穴の変形に基づいて前記連通孔の開放面積を拡大するものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記収容部は、前記発電要素を挿入するための開口を有する収容体と前記開口を封鎖する蓋体とから構成され、
前記隔壁は、前記収容体に前記蓋体が装着されたときのそれら収容体と蓋体との結合体からなり、
前記連通孔は、前記結合体からなる隔壁を形成する部分において前記収容体と前記蓋体とに跨って設けられている
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記収容部は、前記発電要素を挿入するための開口を有する収容体と前記開口を封鎖する蓋体とから構成され、
前記隔壁は、前記収容体に前記蓋体が装着されたときのそれら収容体と蓋体との結合体からなり、
前記連通孔は、前記結合体からなる隔壁を形成する部分において前記収容体又は前記蓋体に設けられ、
前記通気制御弁は、前記弁体として、前記連通孔に嵌合されてかつ、前記収容体及び前記蓋体の少なくとも一方の前記隔壁を形成する部分を挟み込む凹溝が形成された弾性体からなる弁体を有している
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記通気制御弁は、前記弁体として、前記連通孔に膜状に付着されて連通孔の中央部に対応する部分において前記隣接する収容部の内部圧力の差に応じた千切れと弾性復帰とが可能な弾性体からなる弁体を有し、該弁体の前記千切れと前記弾性復帰とによって前記連通孔の開放面積を拡大又は縮小変化させる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記連通孔に膜状に付着された弁体は、前記連通孔の外周部の厚みよりも中央部に対応する部分の厚みが薄く形成されている
請求項8に記載の電池モジュール。 - 前記連通孔に膜状に付着された弁体は、前記隔壁の一方の側面にのみ付着されている
請求項8又は9に記載の電池モジュール。 - 前記膜状の弁体が付着された連通孔の周囲の隔壁は、前記弁体との付着面積を拡大する凹凸面となっている
請求項8〜10のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記隔壁には前記連通孔が複数設けられており、前記複数の連通孔を覆うように前記弾性体からなる一つの弁体が付着されている
請求項8〜11のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記通気制御弁は、前記弁体として、前記隔壁の両側面に液状体を収容可能に上部に開口を有して形成された箱状の液状体収容部に収容された液状体からなる弁体を有し、
前記連通孔は、前記液状体収容部の各々を相互に連通するように設けられており、
前記液状体収容部には、前記連通孔を没するように前記液状体からなる弁体が充填されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記収容部は、前記発電要素を挿入するための開口を有する収容体と前記開口を封鎖する蓋体とから構成されており、
前記液状体収容部は、前記収容体の隔壁の上部に、隔壁の両方に張り出すように設けられており、
前記蓋体から前記液状体収容部の中に突出された部分が前記液状体収容部をその底面を残して区画することで前記連通孔が形成されている
請求項13に記載の電池モジュール。 - 前記連通孔の下側には、同連通孔の連通方向に沿って水平に拡がる液状体支持板が設けられているとともに、
前記連通孔の上側には、前記液状体支持板に対向するとともに前記連通孔からの距離が離れることに応じて前記液状体支持板との距離が離間するように構成された液状体誘導板が設けられており、
前記通気制御弁は、前記弁体として、前記液状体支持板と前記液状体誘導板との間に配置された液状体からなる弁体を有している
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 容器内の圧力を保持するために同容器内の圧力に応じて気体の排出を制御する通気制御弁であって、
前記容器に形成された連通孔に設けられ、前記容器内部の圧力と該容器にかかる外部からの圧力との差に応じて前記連通孔の開放面積を変化させる弁体を有する
ことを特徴とする通気制御弁。 - 前記弁体として、前記連通孔に嵌合挿入された弾性体からなる弁体を有し、前記容器内部の圧力と該容器にかかる外部からの圧力の差に応じた前記弁体の前記連通孔との嵌合面の変形に基づいて前記連通孔の開放面積を拡大する
請求項16に記載の通気制御弁。 - 前記弁体として、前記連通孔に嵌合挿入されるとともに、その内部に前記連通孔の連設方向に貫通された内部貫通穴が形成されている弾性体からなる弁体を有し、前記連通孔への嵌合挿入状態では前記内部貫通穴が閉鎖され、前記容器内部の圧力と該容器にかかる外部からの圧力の差に応じた前記弁体の前記内部貫通穴の変形に基づいて前記連通孔の開放面積を拡大するものである
請求項16に記載の通気制御弁。 - 前記弁体として、前記連通孔に膜状に付着されて連通孔の中央部に対応する部分において前記容器内部の圧力と該容器にかかる外部からの圧力の差に応じた千切れと弾性復帰とが可能な弾性体からなる弁体を有し、該弁体の前記千切れと前記弾性復帰とによって前記連通孔の開放面積を拡大又は縮小変化させる
請求項16に記載の通気制御弁。 - 前記弁体として、前記容器の隔壁の両側面に液状体を収容可能に上部に開口を有して形成された箱状の液状体収容部に収容された液状体からなる弁体を有し、
前記連通孔は、前記液状体収容部の各々を相互に連通するように設けられており、
前記液状体収容部には、前記連通孔を没するように前記液状体からなる弁体が充填されている
請求項16に記載の通気制御弁。
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