JP2016119155A - 蓄電装置パック - Google Patents

Abstract

【課題】シール材の疲労によるネジの緩みを発生させ難くする蓄電装置パックを提供する。【解決手段】蓄電装置パック１は、開口部２ａの周囲に配置された縁壁部８に設けられた複数のネジ穴９を有するケース２と、ケース２内に収容された蓄電装置モジュール３と、複数のネジ穴９に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の貫通孔１０を有し、開口部２ａを覆い塞ぐ蓋４と、縁壁部８と蓋４との間に配置されたシール材５と、蓋４とケース２とを固定する複数のボルト６とを備え、ボルト６は、蓋４を押さえる頭部１２と、ネジ穴９と螺合する軸部１３と、頭部１２と軸部１３とに挟まれるように配置され、貫通孔１０を貫通して縁壁部８を押さえる段部１４とを有し、軸部１３をネジ穴９にねじ込むことで、蓋４と縁壁部８とを締め付けて固定する。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電装置パックに関する。

従来の蓄電装置パックとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の蓄電装置パックは、開口部を有するケースと、ケース内に収容された複数の蓄電装置と、ケースの開口部を覆い塞ぐ蓋と、蓋とケースとを締め付けて固定する複数のネジとを備えている。

特開２０１３−２２９１８２号公報

蓄電装置パックの密封性を確保するために、ケースと蓋との間にシール材が配置されることがある。この場合、ネジにより蓋とケースとがシール材を介して締め付けられて固定される。しかし、シール材が長期間にわたって使用されると、シール材の疲労によりシール材の反発力が低下することがある。この場合には、ネジの締結力が低くなり、ネジの緩みが発生する虞がある。

本発明の目的は、シール材の疲労によるネジの緩みを発生させ難くする蓄電装置パックを提供することである。

本発明の一側面に係る蓄電装置パックは、開口部の周囲に配置された縁壁部に設けられた複数のネジ穴を有するケースと、ケース内に収容された蓄電装置モジュールと、複数のネジ穴に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の第１貫通孔を有し、開口部を覆い塞ぐ蓋と、縁壁部と蓋との間に配置されたシール材と、蓋とケースとを固定する複数のネジとを備え、ネジは、蓋を押さえる頭部と、ネジ穴と螺合する軸部と、頭部と軸部とに挟まれるように配置され、第１貫通孔を貫通して縁壁部を押さえる段部とを有し、軸部をネジ穴にねじ込むことで、蓋と縁壁部とを締め付けて固定することを特徴とする。

このような蓄電装置パックにおいて、ネジは、頭部と軸部とに挟まれるように配置され、蓋の第１貫通孔を貫通してケースの縁壁部を押さえる段部を有している。このため、ネジの軸力は、段部でも受けることになる。つまり、ネジの軸力は、段部に加わる荷重とシール材の反力とを加算した値となる。従って、シール材が疲労することでシール材の反力が小さくなっても、ネジの軸力の変化量は少ない。これにより、ネジの緩みが発生し難くなる。

シール材は、複数のネジ穴に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の第２貫通孔を有し、段部は、第１貫通孔及び第２貫通孔を貫通して縁壁部を押さえる。この場合には、使用するシール材の数としては１つだけあれば足りるため、蓄電装置パックの部品点数を削減することができる。

シール材は、ネジにより蓋と縁壁部とが締め付けられたときに圧縮し、シール材が圧縮した状態におけるシール材の厚さは、段部の厚さから蓋の厚さを減じた値であってもよい。この場合には、段部の厚さによってシール材の圧縮量が規定されることになるため、シール材の圧縮量が管理しやすくなる。

複数のネジの全てが頭部、軸部及び段部を有してもよい。この場合には、ネジ締結が行われる全ての箇所においてシール材の圧縮量が一定となるため、複数のネジにより蓋と縁壁部とを均等に締め付けることができる。

ケース及びネジは金属で形成され、蓋は樹脂で形成されていてもよい。この場合には、蓋が電気的に絶縁されると共に、所望の形状を有する蓋を成形により容易に作ることができる。

本発明によれば、シール材の疲労によるネジの緩みを発生させ難くする蓄電装置パックが提供される。

一実施形態の蓄電装置パックの外観を概略的に示す斜視図である。 図１に示された蓄電装置パックの分解斜視図である。 図１に示されたボルトにより蓋とケースとが固定された状態を示す断面図である。 従来一般のボルトにより蓋とケースとが固定された状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態の蓄電装置パックの外観を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１に示された蓄電装置パックの分解斜視図である。各図において、本実施形態の蓄電装置パック１は、開口部２ａを有するケース２と、このケース２内に収容された複数（ここでは２つ）の蓄電装置モジュール３と、ケース２の開口部２ａを覆い塞ぐ蓋４と、ケース２と蓋４との間に配置されたシール材５と、蓋４とケース２とを固定する複数のボルト６（ネジ）とを備えている。

蓄電装置モジュール３は、複数の蓄電装置７を有している。複数の蓄電装置モジュール３は、複数の蓄電装置７を横に寝かせた状態で積み重ねるように並んで配置されている。蓄電装置７としては、例えばリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等が挙げられる。

ケース２は、矩形の箱形状を呈している。ケース２には、断面矩形状の開口部２ａが設けられている。開口部２ａは、ケース２の一面に開口している。ケース２における開口部２ａの周囲には、矩形環状の縁壁部８が設けられている。縁壁部８は、ケース２の一端の４辺の縁から内側に張り出して開口部２ａを形成している。縁壁部８の幅（張り出し量）は、全体的に等しくなっている。ケース２は、金属（例えば鉄）からなっている。

縁壁部８には、雌ネジが切られた複数のネジ穴９が設けられている。ネジ穴９は、縁壁部８を貫通している（図３参照）。縁壁部８の互いに対向する上部及び下部には、ネジ穴９が複数（ここでは５つ）ずつ等間隔で配置されている。縁壁部８の互いに対向する両側部には、ネジ穴９が複数（ここでは６つ）ずつ等間隔で配置されている。なお、ネジ穴９の数及び隣り合う２つのネジ穴９間の間隔については、必要に応じて適宜変更可能である。

蓋４は、矩形状の板である。蓋４の縁部における各ネジ穴９に対応する位置には、断面円形状の貫通孔１０（第１貫通孔）がそれぞれ設けられている。貫通孔１０は、蓋貫通孔を構成している。図３に示されるように、貫通孔１０の内径はネジ穴９の内径よりも大きい。蓋４は、樹脂（例えばポリアミド樹脂）からなっている。

シール材５は、蓄電装置パック１の密封性を確保するために使用される。シール材５は、ケース２の縁壁部８と蓋４との間に配置されている。シール材５は、縁壁部８に沿った矩形環状を呈している。ここでは、シール材５の幅は、縁壁部８の幅よりも小さい。なお、シール材５の幅は、縁壁部８の幅と等しくてもよい。シール材５は、例えばゴム発泡体等の弾性材料からなっている。

シール材５における各ネジ穴９に対応する位置には、断面円形状の貫通孔１１（第２貫通孔）がそれぞれ設けられている。貫通孔１１は、シール貫通孔を構成している。図３に示されるように、貫通孔１１の内径は貫通孔１０の内径と同等である。なお、貫通孔１１の内径は、貫通孔１０の内径よりも大きくてもよいし、貫通孔１０の内径よりも小さくてもよい。

ボルト６は、図３に示されるように、蓋４を押さえる頭部１２と、ネジ穴９と螺合する軸部１３と、頭部１２と軸部１３とに挟まれるように配置され、蓋４の貫通孔１０及びシール材５の貫通孔１１を貫通してケース２の縁壁部８を押さえる段部１４とを有している。段部１４は、頭部１２及び軸部１３と隣り合うように配置されている。頭部１２、段部１４及び軸部１３は、一体化されている。これらの頭部１２、段部１４及び軸部１３を有するボルト６は、金属（例えば鉄）からなっている。

頭部１２は、正六角柱状を呈している。スパナ等の工具により頭部１２を回転させることで、ボルト６を締めたり緩めたりすることができる。軸部１３の外周面には、雄ネジが切られている。

段部１４は、円柱状を呈している。段部１４の外径は、軸部１３の外径よりも大きく、且つ頭部１２の六角の頂点を結んだ仮想円の外径よりも小さい。また、段部１４の外径は、貫通孔１０，１１の内径よりも小さい。段部１４の厚さは、蓋４の厚さよりも大きく、且つ蓋４の厚さとシール材５の初期状態（シール材５が圧縮する前の状態）の厚さとの加算値よりも小さい。

このようなボルト６を用いて蓋４とケース２とを固定するときは、蓋４とケース２の縁壁部８とでシール材５を挟み込む。このとき、蓋４の各貫通孔１０及びシール材５の各貫通孔１１の位置が縁壁部８の各ネジ穴９の位置と一致するように、縁壁部８に対してシール材５及び蓋４を配置する。その状態で、ボルト６の軸部１３をネジ穴９にねじ込むことにより、蓋４と縁壁部８とがシール材５を介して締め付けられて固定される。

これにより、ボルト６の段部１４が貫通孔１０，１１に挿入された状態となり、段部１４の底面（軸部１３側の面）が縁壁部８に接すると共に、ボルト６の頭部１２の底面（段部１４側の面）が蓋４に接する。そして、段部１４により縁壁部８が押圧されると共に、頭部１２により蓋４が押圧される。このため、シール材５が圧縮し、シール材５の厚さが初期状態よりも小さくなる。具体的には、シール材５が圧縮した後のシール材５の厚さは、下記式で表される。
シール材５が圧縮した後のシール材５の厚さ＝段部１４の厚さ−蓋４の厚さ

このとき、段部１４は、ボルト６の軸力を受けることになる。つまり、段部１４には、ボルト６の軸力による荷重が加わる。このため、ボルト６の軸力は、下記式で表される。
ボルト６の軸力＝段部１４に加わる荷重＋シール材５の反力

図４は、蓋４とケース２との固定に使用される従来一般のボルトを示す断面図である。図４において、ボルト５０は、頭部１２及び軸部１３を有し、上記の段部１４を有していない。

軸部１３を縁壁部８のネジ穴９にねじ込むことにより、蓋４と縁壁部８とを締め付けると、頭部１２により蓋４が押圧される。このとき、ボルト５０の軸力は、シール材５の反力と等しくなる。

ところで、シール材５が長期間にわたって使用されると、シール材５が疲労し、シール材５の反発力（反力）が低下することがある。ボルト５０を用いて蓋４とケース２とを固定する場合には、上述したようにボルト５０の軸力がシール材５の反力と等しくなるため、シール材５が疲労することでシール材５の反力が小さくなると、ボルト５０の軸力が低下し、ボルト５０の締結力が低下する。このため、ボルト５０の緩みが発生する虞がある。また、蓄電装置パック１に振動または衝撃が付加されたときに、蓋４のすべりが発生する虞もある。

また、ボルト５０を締めるほどシール材５の圧縮量が増えるため、シール材５の圧縮量を管理することが困難である。シール材５を圧縮し過ぎると、シール材５の弾性力が低下してしまう。

これに対し本実施形態では、ボルト６は、頭部１２と軸部１３とに挟まれるように配置され、蓋４の貫通孔１０及びシール材５の貫通孔１１を貫通してケース２の縁壁部８を押さえる段部１４を有している。このため、ボルト６の軸力は、段部１４でも受けることになる。つまり、ボルト６の軸力は、段部１４に加わる荷重とシール材５の反力とを加算した値となる。従って、シール材５が疲労することでシール材５の反力が小さくなっても、ボルト６の軸力の低下量は少ないため、ボルト６の締結力への影響が少なくなる。これにより、シール材５の疲労によるボルト６の緩みが発生しにくくなる。また、蓄電装置パック１に振動または衝撃が付加されても、蓋４のすべりが発生しにくくなる。

また、シール材５は、ケース２の複数のネジ穴９に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の貫通孔１１を有している。従って、使用するシール材５の数としては１つだけあれば足りるため、蓄電装置パック１の部品点数を削減することができる。

また、ボルト６の締結によりシール材５が圧縮された状態におけるシール材５の厚さは、段部１４の厚さから蓋４の厚さを減じた値である。従って、段部１４の厚さによってシール材５の圧縮量が規定されることになるため、シール材５の圧縮量が管理しやすくなる。その結果、シール材５を圧縮し過ぎてシール材５の弾性力が低下してしまうという不具合を防ぐことができる。

さらに、蓋４とケース２との固定に使用される全てのボルト６が頭部１２、軸部１３及び段部１４を有しているので、ボルト６が締結される全ての箇所においてシール材５の圧縮量が一定となる。従って、複数のボルト６により蓋４と縁壁部８とを均等に締め付けることができる。また、使用するネジの種類としては、ボルト６のみあれば足りる。

また、蓋４は樹脂で形成されているので、蓋４が電気的に絶縁されると共に、例えばコネクタを取り付けるために段差が設けられた複雑の形状を有する蓋４を成形により容易に作ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、ケース２の縁壁部８に設けられた全てのネジ穴９に、段部１４を有するボルト６の軸部１３をねじ込むようにしたが、特にその形態には限られず、複数のネジ穴９のうち一部のネジ穴９のみに、段部１４を有するボルト６の軸部１３をねじ込み、他の一部のネジ穴９に、段部１４を有しないボルト５０（図４参照）の軸部１３をねじ込むようにしてもよい。この場合には、一般的なボルト５０も使用するので、コストを抑えることができる。

また、上記実施形態では、ボルト６の締結によりシール材５が圧縮された状態におけるシール材５の厚さを、段部１４の厚さから蓋４の厚さを減じた値としたが、特にその形態には限られず、シール材５の初期状態（前述）の厚さを、段部１４の厚さから蓋４の厚さを減じた値としてもよい。つまり、段部１４の厚さを、蓋４の厚さとシール材５の初期状態の厚さとを加算した値としてもよい。この場合でも、段部１４によりケース２の縁壁部８が押さえられると共に、頭部１２により蓋４が押さえられる。

また、上記実施形態では、ケース２の複数のネジ穴９に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の貫通孔１１を有する１つの矩形環状のシール材５を使用しているが、特にその形態には限られない。例えば、外形寸法が異なる２つの矩形環状のシール材を用意し、これらのシール材を各ネジ穴９を挟むように配置してもよい。この場合には、２つのシール材に貫通孔を設けなくて済む。このとき、シール材におけるネジ穴９に対応する部位をラビリンス構造としてもよい。

さらに、上記実施形態では、ネジ穴９はケース２の縁壁部８を貫通しているが、特にそれに限られず、ネジ穴は有底の穴であってもよい。

また、上記実施形態では、縁壁部８がケース２の一端の４辺の縁から内側に張り出しているが、特にその形態には限られず、ケース２の肉厚がネジ穴９の内径よりも大きい場合には、縁壁部をケース２の一端の４辺の縁から内側に張り出さないような構造、つまりケース２の一端の４辺の縁自体を縁壁部としてもよい。

さらに、上記実施形態では、蓋４が樹脂からなっているが、蓋４の材料としては、特に樹脂には限られず、金属であってもよい。

また、上記実施形態では、ボルト６の段部１４が円柱状を呈しているが、段部１４の形状としては、特にそれには限られず、直方体状等であってもよい。また、蓋４の貫通孔１０及びシール材５の貫通孔１１の形状についても、特に断面円形状には限られず、断面四角形状等であってもよい。

また、上記実施形態では、蓋４とケース２とを固定するネジとして、頭部１２が正六角柱状を呈するボルト６を用いているが、使用するネジとしては、特にそのようなボルト６には限られない。例えば、頭部の形状が断面円形状であると共に頭部の頂面に工具で頭部を回すための十字溝、六角穴または四角穴等が設けられたネジを使用してもよい。

さらに、上記実施形態では、複数の蓄電装置モジュール３がケース２内に収容されているが、ケース２内に収容される蓄電装置モジュール３の数は１つであってもよい。また、蓄電装置モジュール３を構成する複数の蓄電装置７は、立てられた状態で横に並んで配置されていてもよい。

１…蓄電装置パック、２…ケース、２ａ…開口部、３…蓄電装置モジュール、４…蓋、５…シール材、６…ボルト（ネジ）、８…縁壁部、９…ネジ穴、１０…貫通孔（第１貫通孔）、１１…貫通孔（第２貫通孔）、１２…頭部、１３…軸部、１４…段部。

Claims (5)

1. 開口部の周囲に配置された縁壁部に設けられた複数のネジ穴を有するケースと、
   前記ケース内に収容された蓄電装置モジュールと、
   前記複数のネジ穴に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の第１貫通孔を有し、前記開口部を覆い塞ぐ蓋と、
   前記縁壁部と前記蓋との間に配置されたシール材と、
   前記蓋と前記ケースとを固定する複数のネジとを備え、
   前記ネジは、前記蓋を押さえる頭部と、前記ネジ穴と螺合する軸部と、前記頭部と前記軸部とに挟まれるように配置され、前記第１貫通孔を貫通して前記縁壁部を押さえる段部とを有し、前記軸部を前記ネジ穴にねじ込むことで、前記蓋と前記縁壁部とを締め付けて固定することを特徴とする蓄電装置パック。
2. 前記シール材は、前記複数のネジ穴に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の第２貫通孔を有し、
   前記段部は、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通して前記縁壁部を押さえることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置パック。
3. 前記シール材は、前記ネジにより前記蓋と前記縁壁部とが締め付けられたときに圧縮し、
   前記シール材が圧縮した状態における前記シール材の厚さは、前記段部の厚さから前記蓋の厚さを減じた値であることを特徴とする請求項１または２記載の蓄電装置パック。
4. 前記複数のネジの全てが前記頭部、前記軸部及び前記段部を有することを特徴とする請求項３記載の蓄電装置パック。
5. 前記ケース及び前記ネジは金属で形成され、
   前記蓋は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の蓄電装置パック。

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