JP2021086674A - 圧力調整弁構造及び蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】排出された電解液によって生じる短絡を抑制できる圧力調整弁構造及び蓄電モジュールを提供する。【解決手段】圧力調整弁構造は、複数の内部空間にそれぞれ連通する複数の連通孔４９を有する底壁部３２と、底壁部３２の内壁面３２ｂを基端としてそれぞれの連通孔４９を囲んで外方に突出する複数の隔壁部３７と、隔壁部３７内に収容され、連通孔４９を閉塞する弁体３０と、複数の隔壁部３７を一括して囲む外周壁３６と、外周壁３６に固定され、底壁部３２に向かって弁体３０を押圧するカバー３１と、を備え、隔壁部３７とカバー３１とは互いに離間しており、隔壁部３７の内壁面３７ｂには、弁体３０の圧縮方向を水平に沿わせた状態で隔壁部３７の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面３７ｃが形成されている。【選択図】図９

Description

本発明は、圧力調整弁構造及び蓄電モジュールに関する。

従来、特許文献１に記載された蓄電モジュールが知られている。この蓄電モジュールは、蓄電モジュールの複数の内部空間の圧力（内圧）を調整するための圧力調整弁を備えている。それぞれの内圧は、各内部空間におけるガスの発生によって上昇し得る。圧力調整弁は、各内部空間に連通した開口（連通孔）を塞ぐための弾性弁体を含んでいる。各弾性弁体は、それぞれの開口の一端が形成されたケース内において、ケースに固定されるカバー部材（蓋体）によって押圧された状態で収容されている。カバー部材によって押圧された各弾性弁体は、弾性変形した状態でそれぞれの開口の一端を塞いでいる。複数の内部空間のうち、内圧が設定圧以上に上昇した内部空間では、当該内部空間の開口からのガスの圧力によって弾性弁体が変形し、当該内部空間の開口から当該内部空間のガスが排出され得る。

特開２０１９−６１８５０号公報

蓄電モジュールの複数の内部空間の圧力調整が行われる場合、それぞれの内部空間で発生したガスと共にそれぞれの内部空間に収容されている電解液がそれぞれの連通孔を介して排出される場合がある。この場合、それぞれ異なる連通孔から排出された電解液が互いに接続されることによって、それぞれ異なる内部空間に収容されている電極同士が電解液を介して短絡することが考えられる。

本発明の一側面は、排出された電解液によって生じる短絡を抑制できる圧力調整弁構造及び蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る圧力調整弁構造は、正極、負極、セパレータ及び電解液が収容された内部空間を有するセルを複数含む蓄電モジュールに用いられる圧力調整弁構造であって、複数の内部空間にそれぞれ連通する複数の連通孔を有する壁部と、壁部の壁面を基端としてそれぞれの連通孔を囲んで外方に突出する複数の筒部と、第１端面及び第１端面と逆側の第２端面を有し、それぞれの筒部内に収容され、第１端面によって連通孔を閉塞する弾性弁体と、複数の筒部を一括して囲む外周壁と、外周壁に固定され、壁部に向かって弾性弁体の第２端面を押圧する蓋体と、を備え、筒部と蓋体とは互いに離間しており、筒部の内壁面には、弾性弁体の圧縮方向を水平に沿わせた状態で筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面が形成されている。

上記圧力調整弁構造では、複数の弾性弁体のそれぞれの第２端面が蓋体によって押圧されることで、それぞれの連通孔が対応する弾性弁体の第１端面により閉塞される。蓄電モジュールの内圧調整がされる場合、蓄電モジュール内で発生したガスが連通孔から外部に排出されるともに、蓄電モジュール内の電解液も連通孔から外部に排出され得る。一側面に係る圧力調整弁構造では、連通孔を囲んで突出する筒部内に弾性弁体が収容されている。この場合、電解液は、連通孔から筒部内に排出されることになる。弾性弁体の圧縮方向が水平に沿っている状態では、筒部内に排出された電解液が、筒部の内壁面に形成された傾斜面に沿って流動し、蓋部との間隙を介して筒部外に排出される。このように、電解液が筒部内に滞留することなく、筒部外に排出されるので、連通孔に対応する電極同士が電解液を介して短絡することが抑制される。

筒部の断面は、圧縮方向から見て略円形をなしており、筒部の内壁面は、筒部の基端から先端に向かって直径が大きくなるように形成されていてもよい。この構成では、弾性弁体の圧縮方向を水平に沿わせた状態にすると、筒体の内壁面における下側の面が傾斜面となる。

複数の筒部の内壁面は、傾斜面が筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態において、圧縮方向から見たときに左右方向に互いにずれて配置されてもよい。この構成では、隣り合う筒部同士が上下方向に重なり合うことがない。

外周壁の内壁面には、圧縮方向における筒部から蓋体までの間に、傾斜面が筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態で、蓋体側に向かって重力方向下方に傾斜する底面が形成されてもよい。この構成では、筒部と蓋体との間隙から底面に排出された電解液が傾斜にそって筒部から離れる方向に流動し得る。

蓋体には、外周壁に囲まれた空間と外部とを連通する開口が設けられており、傾斜面が蓋体側に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態において、開口の少なくとも一部の領域は、連通孔が形成されている位置よりも低い位置に形成されてもよい。この構成では、底面に排出された電解液が、蓋体に形成された開口から外部に排出されやすい。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、上記のいずれかの圧力調整弁構造を備える。

本発明の一側面によれば、排出された電解液によって生じる短絡を抑制できる圧力調整弁構造及び蓄電モジュールを提供することができる。

一例の蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 一例の蓄電モジュールの概略断面図である。 一例の蓄電モジュールの概略斜視図である。 一例の蓄電モジュールの一部を示す分解斜視図である。 一例の圧力調整弁の分解斜視図である。 一例の圧力調整弁の底面図である。 一例のケースの平面図である。 一例のカバーの平面図である。 ケースとカバーが組み合わされた状態を示す断面模式図である。 ケースとカバーが組み合わされた状態を示す断面模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図中には、必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示される。

図１は、本実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置の一例を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１は、積層された複数の蓄電モジュール２を含むモジュール積層体４と、モジュール積層体４に対してモジュール積層体４の積層方向Ｄに拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えている。

モジュール積層体４は、複数（ここでは４つ）の蓄電モジュール２と、複数（ここでは３つ）の導電板５とを含む。蓄電モジュール２は、バイポーラ電池であり、積層方向Ｄから見て矩形状をなしている。蓄電モジュール２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

積層方向Ｄに互いに隣り合う蓄電モジュール２同士は、導電板５を介して電気的に直列に接続されている。モジュール積層体４の積層方向Ｄの両端には、蓄電モジュール２に電気的に接続された導電板Ｐと、絶縁板Ｆとが順に積層されている。一方の導電板Ｐには正極端子６が接続され、他方の導電板Ｐには負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板Ｐの縁部から積層方向Ｄに交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。

蓄電モジュール２間に配置された導電板５の内部には、空気等の冷却用媒体を流通させる複数の流路５ａが設けられている。流路５ａは、例えば積層方向Ｄと、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向とにそれぞれ交差（直交）する方向に沿って延在している。導電板５は、蓄電モジュール２同士を電気的に接続する接続部材としての機能を有している。また、導電板５は、これらの流路５ａに冷却用媒体を流通させることにより、蓄電モジュール２で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持っている。図１の例では、積層方向Ｄから見た導電板５の面積は、積層方向Ｄから見て蓄電モジュール２の面積よりも小さくなっているが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、蓄電モジュール２の面積と同じであってもよく、蓄電モジュール２の面積よりも大きくなっていてもよい。

拘束部材３は、モジュール積層体４を積層方向Ｄに挟む一対のエンドプレート８と、エンドプレート８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０とによって構成されている。エンドプレート８は、積層方向Ｄから見た蓄電モジュール２、導電板５、及び導電板Ｐの面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。各エンドプレート８と導電板Ｐとの間には、電気絶縁性を有する絶縁板Ｆが設けられているため、この絶縁板Ｆにより、エンドプレート８と導電板Ｐとの間が絶縁されている。

エンドプレート８の縁部には、積層方向Ｄから見てモジュール積層体４よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通されている。他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、蓄電モジュール２、導電板５、及び導電板Ｐがエンドプレート８によって挟持され、モジュール積層体４としてユニット化されている。また、モジュール積層体４に対し、積層方向Ｄに拘束荷重が付加されている。

次に、蓄電モジュール２の構成について詳細に説明する。図２は、蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図３は、蓄電モジュールの概略斜視図である。図２及び図３において、蓄電モジュール２は、積層方向Ｄにおいて複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。なお、「セル」とは、電池を構成する最小単位であり、正極、負極、セパレータ及び電解液が収容された内部空間を有する。一例においては、１つの正極と、１つの負極と、正極と負極との間に配置されるセパレータと、電解液とが内部空間に収容されることで一つのセルが構成され得るが、例えば、複数の正極、複数の負極、複数のセパレータ、及び電解液が内部空間に収容されることで一つのセルが構成されてもよい。

蓄電モジュール２は、モジュール本体１１と、モジュール本体１１に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備える。モジュール本体１１は、電極積層体１５と、電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備える。電極積層体１５は、セパレータ１４を介して蓄電モジュール２の積層方向Ｄに沿って積層された複数の電極を備える。複数の電極は、複数のバイポーラ電極１３と、負極終端電極２１と、正極終端電極２０とを含む。

バイポーラ電極１３は、一方面１７ａ及び一方面１７ａの逆側の他方面１７ｂを含む電極板１７と、一方面１７ａに設けられた正極活物質層１８と、他方面１７ｂに設けられた負極活物質層１９とを有している。正極活物質層１８は、正極活物質を含む正極スラリーが電極板１７に塗工されることにより形成されている。正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極活物質層１９は、負極活物質を含む負極スラリーが電極板１７に塗工されることにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。

本実施形態では、電極板１７の他方面１７ｂにおける負極活物質層１９の形成領域は、電極板１７の一方面１７ａにおける正極活物質層１８の形成領域に対して一回り大きくなっている。電極積層体１５において、１つのバイポーラ電極１３の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向Ｄの一方に隣り合う別のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。電極積層体１５において、１つのバイポーラ電極１３の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向Ｄの他方に隣り合う別のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。

負極終端電極２１は、電極板１７と、電極板１７の他方面１７ｂに設けられた負極活物質層１９とを有している。負極終端電極２１は、他方面１７ｂが電極積層体１５における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの一端に配置されている。負極終端電極２１の電極板１７の一方面１７ａは、電極積層体１５の積層方向Ｄにおける一方の外側面を構成し、蓄電モジュール２に隣接する一方の導電板５又は導電板Ｐ（図１参照）と電気的に接続されている。負極終端電極２１の電極板１７の他方面１７ｂに設けられた負極活物質層１９は、セパレータ１４を介して、積層方向Ｄの一端のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。

正極終端電極２０は、電極板１７と、電極板１７の一方面１７ａに設けられた正極活物質層１８とを有している。正極終端電極２０は、一方面１７ａが電極積層体１５における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの他端に配置されている。正極終端電極２０の電極板１７の他方面１７ｂは、電極積層体１５の積層方向Ｄにおける他方の外側面を構成し、蓄電モジュール２に隣接する他方の導電板５又は導電板Ｐ（図１参照）と電気的に接続されている。正極終端電極２０の一方面１７ａに設けられた正極活物質層１８は、セパレータ１４を介して、積層方向Ｄの他端のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。

電極板１７は、水平方向に延在する板形状を有する導電体であり、可撓性を示す。このため水平方向は、電極板１７の延在方向とも言える。電極板１７は、例えばニッケル箔、メッキ処理が施された鋼板、またはメッキ処理が施されたステンレス鋼板である。鋼板としては、例えばＪＩＳ Ｇ ３１４１：２００５にて規定される冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ等）が挙げられる。ステンレス鋼板としては、例えばＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４等が挙げられる。電極板１７の厚さは、例えば０．１μｍ以上１０００μｍ以下である。なお、電極板１７がニッケル箔である場合、当該ニッケル箔にメッキ処理が施されてもよい。電極板１７の縁部１７ｃ（バイポーラ電極１３の縁部）は、矩形枠状をなし、正極スラリー及び負極スラリーが塗工されない未塗工領域となっている。

セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。

枠体１６は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の枠状に形成されている。枠体１６は、それぞれの電極板１７の縁部１７ｃを包囲し、かつ電極積層体１５の側面１５ａを包囲するように設けられている。枠体１６は、縁部１７ｃを保持している。枠体１６は、電極板１７の縁部１７ｃに結合された複数の第１封止部２２と、積層方向Ｄに沿って延び、第１封止部２２のそれぞれに結合された第２封止部２３と、を有している。第１封止部２２及び第２封止部２３は、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって構成されている。第１封止部２２及び第２封止部２３の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。

第１封止部２２は、電極板１７の一方面１７ａにおいて縁部１７ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄから見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極１３の電極板１７のみならず、負極終端電極２１の電極板１７及び正極終端電極２０の電極板１７に対しても第１封止部２２が設けられている。負極終端電極２１では、電極板１７の一方面１７ａの縁部１７ｃに第１封止部２２が設けられ、正極終端電極２０では、電極板１７の一方面１７ａ及び他方面１７ｂの双方の縁部１７ｃに第１封止部２２が設けられている。

第１封止部２２は、電極板１７の縁部１７ｃに重ねられ、重なり部分Ｋが形成されている。重なり部分Ｋにおいて、第１封止部２２は、例えば超音波又は熱圧着によって電極板１７に気密に溶着されている。第１封止部２２は、例えば積層方向Ｄに所定の厚さを有するフィルムを用いて形成されている。第１封止部２２の内側は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１７の縁部１７ｃ同士の間（電極積層体１５の側面１５ａよりも内側）に位置している。第１封止部２２の外側は、電極板１７の縁よりも外側（電極積層体１５の側面１５ａよりも外側）に張り出しており、その先端部分は、第２封止部２３によって保持されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う第１封止部２２同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第１封止部２２の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに結合していてもよい。

電極積層体１５において、積層方向Ｄについて内層に位置する第１封止部２２の内縁側には、セパレータ１４の縁部を載置するための段部２２ｓが設けられている。段部２２ｓは、第１封止部２２を構成するフィルムの外縁部分を内側に折り返すことによって形成されていてもよい。段部２２ｓは、下段を構成するフィルムに上段を構成するフィルムを重ね合わせることによって形成されていてもよい。

第２封止部２３は、電極積層体１５及び第１封止部２２の外側に設けられ、蓄電モジュール２の外壁（筐体）を構成している。第２封止部２３は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、積層方向Ｄに沿って電極積層体１５の全長にわたって延在している。第２封止部２３は、積層方向Ｄを軸方向として延在する矩形の枠状である。第２封止部２３は、例えば射出成型時の熱によって第１封止部２２の外縁部分に溶着されている。

第２封止部２３は、積層方向Ｄにおける両端部にオーバーハング部２３ａをそれぞれ有している。一方のオーバーハング部２３ａは、積層方向Ｄの一端部において第１封止部２２の内縁側に張り出し、負極終端電極２１を構成する電極板１７の一方面１７ａに溶着された第１封止部２２に結合している。他方のオーバーハング部２３ａは、積層方向Ｄの他端部において第１封止部２２の内縁側に張り出し、正極終端電極２０を構成する電極板１７の他方面１７ｂに溶着された第１封止部２２に結合している。一方及び他方のオーバーハング部２３ａの張り出し長さは、互いに等しくなっており、これらのオーバーハング部２３ａの先端２３ｂは、積層方向Ｄから見て電極板１７と第１封止部２２との重なり部分Ｋに重なるように位置している。

第１封止部２２及び第２封止部２３は、隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に、内部空間Ｖを封止する。より具体的には、第２封止部２３は、第１封止部２２と共に、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１３の間、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う負極終端電極２１とバイポーラ電極１３との間、及び積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う正極終端電極２０とバイポーラ電極１３との間をそれぞれ封止している。これにより、隣り合うバイポーラ電極１３の間、負極終端電極２１とバイポーラ電極１３との間、及び正極終端電極２０とバイポーラ電極１３との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。本実施形態では、電極板１７の一方面１７ａと、当該電極板１７と隣り合う一の電極板１７の他方面１７ｂと、第１封止部２２とによって囲われた空間が内部空間Ｖとなっている。この内部空間Ｖには、電解液が収容される。

すなわち、電極板１７と当該電極板１７の一方面１７ａに形成された正極活物質層１８、当該電極板１７と隣り合う一の電極板１７と当該一の電極板１７の他方面１７ｂに形成された負極活物質層１９、当該正極活物質層１８と当該負極活物質層１９との間に配置されたセパレータ１４、及び電解液によって１つのセルが構成されている。換言すると、１つのセルは隣り合う電極の間に第１封止部２２及び第２封止部２３によって封止された内部空間Ｖを有する。そして、電極板１７の一方面１７ａに形成された正極活物質層１８、当該電極板１７と隣り合う一の電極板１７の他方面１７ｂに形成された負極活物質層１９、当該正極活物質層１８と当該負極活物質層１９との間に配置されたセパレータ１４、及び電解液が当該内部空間Ｖに収容される。電解液は、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む水系の電解液である。電解液は、セパレータ１４、正極活物質層１８、及び負極活物質層１９内に含浸されている。蓄電モジュール２は、積層方向Ｄに順に配列された複数（図示例では２４個）の内部空間Ｖを含む。すなわち、蓄電モジュール２は積層方向Ｄに配列された複数のセル（図示例では２４個）を含む。

図４〜図８を更に参照して、圧力調整弁１２の構成、すなわち圧力調整弁構造について説明する。図４は、一例の蓄電モジュールの一部を示す分解斜視図である。図５は、一例の圧力調整弁を示す分解斜視図である。図６は、一例の圧力調整弁の底面図である。図７は、圧力調整弁を構成するケースの平面図である。図８は、圧力調整弁を構成するカバーの平面図である。

図３及び図４に示されるように、枠体１６を構成する１つの壁部１６ａには、圧力調整弁１２を取り付けるための複数（ここでは４つ）の取付領域２４が設けられている。一例においては、Ｙ方向に隣り合った２つの取付領域２４に対して１つの圧力調整弁１２が取り付けられる。各取付領域２４において、枠体１６は、内部空間Ｖ（図２参照）まで貫通した貫通孔１６ｂを有する。各取付領域２４には、複数（ここでは６つ）の貫通孔１６ｂが設けられている。貫通孔１６ｂは、各取付領域２４において３列２段（Ｙ方向に３列、Ｚ方向に２段）に配列されている。したがって、貫通孔１６ｂは、壁部１６ａにおいて１２列２段に配列されている。各貫通孔１６ｂは、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。

各貫通孔１６ｂは、第１封止部２２に設けられた貫通孔２５と、第２封止部２３に設けられた貫通孔２６とを含む。貫通孔１６ｂは、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、貫通孔１６ｂは、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガス（例えば水素ガス）が流れる流路となる。

第２封止部２３の各取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を貫通孔２６と協働して形成する。したがって、流路２８は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。流路２８は、Ｘ方向に垂直な面に沿った断面において矩形状を有している。接合用突起２７は、Ｘ方向から見て、格子状に形成されている。

図４及び図５に示されるように、圧力調整弁１２は、ケース２９と、複数（ここでは１２個）の弁体３０と、カバー３１とを有している。ケース２９は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース２９は、ケース２９とカバー３１とが対向する対向方向から見て略矩形状に形成されている。対向方向は、モジュール本体１１（壁部１６ａ）に対する圧力調整弁１２の取付方向であり、後述する弁体３０の圧縮方向でもある。圧力調整弁１２は、壁部１６ａに垂直な方向に、モジュール本体１１に取り付けられる。このため、対向方向は、Ｘ方向と一致している。

ケース２９は、底壁部（壁部）３２を有している。底壁部３２には、モジュール本体１１側の外壁面３２ａからカバー３１側の内壁面３２ｂ（壁面）に向けて対向方向に貫通した複数（ここでは１２個）の貫通孔３３が設けられている。これらの貫通孔３３は、モジュール本体１１の各貫通孔１６ｂと空間を介してそれぞれ接続されている。すなわち、貫通孔３３及び貫通孔１６ｂによって、モジュール本体１１に形成された内部空間Ｖに連通する連通孔４９が構成される。換言すると、貫通孔３３及び貫通孔１６ｂのそれぞれは、連通孔４９の一部を構成している。貫通孔３３は、連通孔４９の出口に相当しており、Ｘ方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面で円形状を有している（図６参照）。

図６に示されるように、底壁部３２の外壁面３２ａには、略枠状の一対の接合用突起３４が設けられている。一対の接合用突起３４は、接合用突起２７に対応する間隔でＹ方向に離間して形成されている。一対の接合用突起３４は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは１２個）の流路３５を形成する。接合用突起３４は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合される。接合用突起３４は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。したがって、流路３５は、Ｘ方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面において矩形状を有している。また、接合用突起３４は、Ｘ方向から見て、格子状に形成されている。なお、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とは、例えば熱板溶着によって接合される。具体的には、モジュール本体１１と圧力調整弁１２との間に熱板を配置し、その後、接合用突起２７及び接合用突起３４の先端を熱板に当接させることで、接合用突起２７及び接合用突起３４の先端が溶融する。続いて、接合用突起２７及び接合用突起３４が溶融している間に、接合用突起２７の先端に対して接合用突起３４の先端を押し付けることにより、接合用突起２７と接合用突起３４とを溶着（接合）する。その結果、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とが接合される。

図４、図５及び図７に示されるように、ケース２９は、それぞれ底壁部３２からカバー３１側に突出した外周壁３６及び隔壁部（筒部）３７を有している。本実施形態では、外周壁３６及び隔壁部３７は、底壁部３２と一体的に形成されている。外周壁３６は、複数（ここでは１２個）の弁体３０を一括して包囲するように、底壁部３２の内壁面３２ｂの縁部に立設されている。具体的には、外周壁３６は、底壁部３２の外周縁部の全周にわたって形成されており、ケース２９の外壁を構成している。より具体的には、外周壁３６は、対向方向から見て、略矩形状に形成された底壁部３２の外周縁部に沿って、略矩形枠状に形成されている。

隔壁部３７は、各弁体３０の側面３０ｃを覆うように底壁部３２の内壁面３２ｂを基端として立設されている。一例において、隔壁部３７は、各弁体３０が収容される略円柱状（より正確には、円錐台状）の収容空間Ｓ１を形成している。すなわち、隔壁部３７は、断面略円形状を有する筒状をなしている。なお、筒状とは、Ｘ方向に延在する弾性弁体を収容するための略柱状の空間を内側に形成し得る形状であればよく、それぞれの隔壁部３７が独立して筒状に形成される必要はない。本実施形態では、隔壁部３７と外周壁３６の一部とが弁体３０の側面３０ｃを包囲することによって、収容空間Ｓ１が形成されている。また、本実施形態では、一の弁体３０を収容する隔壁部３７と当該一の弁体３０に隣接する位置に配置された他の弁体３０を収容する隔壁部３７とは、一体的に形成されている。このように、互いに異なる弁体３０を収容する隔壁部３７同士は、共有する部分を有していてもよい。なお、それぞれの隔壁部３７の外周面は、互いに離間していてもよく、さらに、外周壁３６の内壁面３６ｂから離間していてもよい。

本実施形態では、底壁部３２の内壁面３２ｂを基準として、外周壁３６のカバー３１側の端面３６ａは、隔壁部３７のカバー３１側の端面３７ａよりも対向方向において高い位置にある。したがって、ケース２９にカバー３１が固定された状態において、カバー３１が外周壁３６の端面３６ａに接する一方で、カバー３１と隔壁部３７の端面３７ａとは互いに離間している。すなわち、カバー３１と隔壁部３７の端面３７ａとの間には空間Ｓ２が形成されている。当該空間Ｓ２は、内部空間Ｖから圧力調整弁１２の内部に流入したガスの流路として機能する。

弁体３０（弾性弁体）は、貫通孔３３を塞ぐように、収容空間Ｓ１に収容されている。弁体３０は、ゴム等の弾性部材によって形成された円柱状部材である。弁体３０は、底壁部３２の内壁面３２ｂ側において貫通孔３３を塞ぐ第１端面３０ａと、第１端面３０ａとは逆側に位置する第２端面３０ｂと、第１端面３０ａ及び第２端面３０ｂを接続する側面３０ｃとを有している。第２端面３０ｂは、カバー３１によって押圧される被押圧面である。弁体３０は、第１端面３０ａが底壁部３２の内壁面３２ｂに対して押し付けられた状態で配置されることで、貫通孔３３を塞いでいる。弁体３０は、内部空間Ｖの圧力に応じて、貫通孔３３を開閉させる。弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面３７ｂ又は外周壁３６の内壁面３６ｂとの間には、隙間Ｇが設けられている。

図５及び図７に示されるように、隔壁部３７の内壁面３７ｂには、弁体３０を位置決めするための突出部３８が形成されている。突出部３８は、隔壁部３７の内壁面３７ｂから内周に向かって突出している。すなわち、突出部３８は、内壁面３７ｂから収容空間Ｓ１の中心に向かって突出している。突出部３８は、貫通孔３３の中心軸線の延びる方向（Ｘ軸方向）に沿って隔壁部３７の内壁面３７ｂ全体にわたって設けられている。突出部３８は、弁体３０の側面３０ｃと接触するように形成されている。突出部３８が弁体３０と接触することにより、弁体３０の中心位置と貫通孔３３の中心軸線とが互いに一致し得る。このような突出部３８により、弁体３０の位置ずれを一定の範囲内に抑えることができる。本実施形態では、複数（ここでは６つ）の突出部３８が、貫通孔３３の中心軸線回りに等ピッチで形成されている。図示例では、Ｘ方向から見て、貫通孔３３の中心を通るＺ軸に沿った線上（すなわち、６時の位置と１２時の位置）に形成された２つの突出部３８を含む６つの突出部３８が６０°のピッチで配置されている。

図７に示されるように、収容空間Ｓ１において、底壁部３２の内壁面３２ｂには、当該内壁面３２ｂから外方に突出するシール部（突起）３９が形成されている。すなわち、シール部３９は、対向方向から見たときに、隔壁部３７に囲まれている。また、複数のシール部３９は、一括して外周壁３６によって囲まれている。なお、一例においては、上述のとおり、２つの取付領域２４に対して１つの圧力調整弁１２が取り付けられる構成であるため、複数のシール部３９は、Ｙ方向の中央から一方側と他方側とに分けて配置されている。Ｙ方向の中央から一方側に配置されたシール部３９を囲む隔壁部３７と、他方側に配置されたシール部３９を囲む隔壁部３７とは、Ｙ方向の中央において互いに離間している。また、複数の貫通孔３３においては、Ｚ方向の中央よりも下側に形成された貫通孔３３と上側に形成された貫通孔３３とがＹ方向に沿って交互に並んでいる。そのため、Ｙ方向に隣り合うシール部３９同士では、Ｚ方向における位置が互いにずれている。また、複数の隔壁部３７は、Ｙ方向（左右方向）において互いにずれた位置に配置されている。一例では、Ｙ方向に互いに隣り合う一方の隔壁部３７の軸芯（貫通孔３３の中央を通りＸ方向に延びる線）と他方の隔壁部３７の軸芯とのＹ方向における距離は、隔壁部３７の半径よりも大きくなっていてよい。

シール部３９は、当該シール部３９に対して押し付けられた弁体３０の第１端面３０ａと接触することで、貫通孔３３と隙間Ｇとの間を開閉可能に閉塞している。シール部３９は、内壁面３２ｂにおける貫通孔３３の開口端を囲むように形成されている。シール部３９は、貫通孔３３の縁部に沿って、貫通孔３３の中心軸線を中心とする円環状に形成されている。シール部３９は、貫通孔３３の全周を隙間無く囲むように形成されている。これにより、シール部３９は、弁体３０の第１端面３０ａと隙間無く接触しており、気密性が確保されている。

図５及び図７に示されるように、ケース２９には、カバー３１に形成された一対の切り欠き３１ａ（後述）に沿った、カバー３１の縁部と溶着（接合）される接合用壁部４０が形成されている。一例の接合用壁部４０は、対向方向から見て、一方の対角位置に形成されている。接合用壁部４０は、外周壁３６と一体的に形成されている。接合用壁部４０のカバー３１側の端面４０ａは、外周壁３６の端面３６ａと同一平面上に形成されている。

カバー（蓋体）３１は、ケース２９の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３１は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。一例において、カバー３１は射出成形によって製造され得る。図８に示すように、カバー３１には、ケース２９の接合用壁部４０に対応した一対の切り欠き３１ａが形成されている。対向方向から見て、カバー３１の外周縁部のうち切り欠き３１ａに沿った縁部以外の部分の位置は、ケース２９の外周縁部（外周壁３６の外側縁部）の位置と略一致している。

カバー３１は、ケース２９の開口端面に溶着により接合されている。具体的には、カバー３１の縁部４２のうち、切り欠き３１ａに沿った部分は、接合用壁部４０の端面４０ａに溶着されており、切り欠き３１ａ以外に沿った部分は、外周壁３６の端面３６ａに溶着されている。カバー３１の縁部４２は、例えば超音波溶着によってケース２９の開口端面に接合されている。

カバー３１には、圧力調整弁１２の内部のガスを圧力調整弁１２の外部に排気するための排気口４１が設けられている。本実施形態では一例として、カバー３１のＹ方向の中央に矩形状の排気口４１が設けられている。排気口４１は、対向方向から見て弁体３０と重ならないように配置されている。排気口４１は、対向方向から見て、例えば矩形状に形成されている。

カバー３１は、弁体３０の第２端面３０ｂを押圧する平坦な内面４３を有している。それぞれの弁体３０は、対応するシール部３９に向けて、内面４３によって圧縮される。一例において、カバー３１の内面４３は、カバー３１の縁部４２に囲まれた範囲であってよい。カバー３１において、内面４３とは逆側の外面４５には、カバー３１を補強するための補強部５０が形成されている。一例の補強部５０は、カバー３１を部分的に厚肉にして形成されている。図示例では、Ｚ方向（第１の方向）に延在する複数の補強部５１と、Ｙ方向（第２の方向）に延在する一対の補強部５２と、が示されている。また、図示例では、切り欠き３１ａに沿って補強部５３が形成されている。

続いて、図９及び図１０を参照して、圧力調整弁１２の構成について更に説明する。図９はケースとカバーが組み合わされた状態を示す断面図である。図９は、圧力調整弁１２のＺ方向の中央よりも上側に形成された貫通孔の位置に沿った断面図である。図１０は、ケースとカバーが組み合わされた状態を示す断面図である。図１０は、カバーに形成された排気口の位置に沿った断面図である。なお、図９及び図１０では、弁体３０を省略している。

図９に示すように、それぞれの隔壁部３７の内壁面３７ｂには、弁体３０の圧縮方向（Ｘ方向）を水平に沿わせた状態で基端から先端に向かって重力方向（Ｚ方向）下方に傾斜する傾斜面が形成されている。一例においては、隔壁部３７の内壁面３７ｂは、基端から先端に向かって直径が大きくなる逆テーパ状に形成されている。そのため、図示のようにＸ方向及びＹ方向を水平に沿わせた状態では、内壁面３７ｂのうちの下側を構成する面は、基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面３７ｃとなる。また、内壁面３７ｂのうちの上側を構成する面は、基端から先端に向かって上方に傾斜している。Ｘ方向及びＹ方向を水平に沿わせた状態において、水平面に対する傾斜面３７ｃの角度は、貫通孔３３から排出された電解液がカバー３１側に流動し得る角度であり、例えば約０．１°〜５°程度であってよい。

図示されるように、内壁面３７ｂからの突出部３８の高さは、隔壁部３７の基端から先端にかけて一定となっている。そのため、内壁面３７ｂ内に形成された複数（ここでは６つ）の突出部３８は、隔壁部３７の基端から先端にかけて互いの間隔が大きくなるように配置されている。また、Ｘ方向及びＹ方向を水平に沿わせた状態では、下側（例えば６時の位置）に配置された突出部３８は、カバー３１側に向かって下方に傾斜する。

また、外周壁３６の内壁面３６ｂには、圧縮方向における隔壁部３７の端面３７ａからカバー３１までの間に、底面３６ｃが形成されている。底面３６ｃは、傾斜面３７ｃが基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態で、基端から先端向かって（すなわち、カバー３１側に向かって）重力方向下方に傾斜している。Ｘ方向及びＹ方向を水平に沿わせた状態において、水平面に対する傾斜面３７ｃの角度は、隔壁部３７内から排出された電解液がカバー３１側に流動し得る角度であり、例えば約０．１°〜５°程度であってよい。一例においては、底面３６ｃの角度は、傾斜面３７ｃの角度と同じであってよい。

図１０に示すように、カバー３１に形成された排気口４１は、外周壁３６に囲まれた空間Ｓ２とカバー３１の外部とを連通する開口となっている。一例の圧力調整弁１２においては、排気口４１は、貫通孔３３から排出されたガスだけでなく、貫通孔３３から排出された電解液の排出口にもなっている。傾斜面３７ｃが基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態において、排気口４１の下側端面４１ａの位置は、底面３６ｃのカバー３１側の端縁の位置以下である。図示例では、排気口４１の下側端面４１ａは、Ｙ方向に沿っており、底面３６ｃのカバー３１側の端縁と同一平面上に形成されている。なお、排気口４１は、例えば切欠き状に形成されてもよい。

以上説明した圧力調整弁１２の構造では、複数の弁体３０のそれぞれの第２端面３０ｂが、カバー３１によって押圧されることで、第１端面３０ａが貫通孔３３（連通孔４９）を囲むシール部３９に当接する。これにより、弁体３０の第１端面３０ａとシール部３９とが密着し、それぞれの貫通孔３３が対応する弁体３０によって閉塞され得る。ケース２９の貫通孔３３は、第２封止部２３の貫通孔２６及び第１封止部２２の貫通孔２５を介してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、貫通孔３３が弁体３０によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３０が底壁部３２から離間するように弾性変形し、貫通孔３３の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスは、弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面３７ｂとの隙間Ｇ（収容空間Ｓ１）を介して、隔壁部３７とカバー３１との間に形成された空間Ｓ２へと流通する。そして、当該ガスは、空間Ｓ２から排気口４１を介して圧力調整弁１２の外部へと排気される。

モジュール本体１１の内圧調整がされる場合、内部空間Ｖで発生したガスが貫通孔３３から隔壁部３７の収容空間Ｓ１に排出されるともに、内部空間Ｖ内の電解液も貫通孔３３から収容空間Ｓ１に排出され得る。この場合、２つの連通孔から排出された電解液が互いに接続されると、当該２つの連通孔が同時に開弁された時に、対応する電極同士が電解液を介して短絡することが考えられる。

上述の圧力調整弁構造において、電極の積層方向が鉛直方向に一致し、弁体３０の圧縮方向が水平に沿っている状態では、収容空間Ｓ１に排出された電解液が、隔壁部３７の内壁面３７ｂに形成された傾斜面３７ｃに沿って流動し、カバー３１との間隙を介して収容空間Ｓ１外に排出される。このように、電解液が収容空間Ｓ１内に滞留することないので、貫通孔３３に対応する電極同士が電解液を介して短絡することが抑制される。

また、収容空間Ｓ１の断面は、略円形をなしており、隔壁部３７の内壁面３７ｂは、基端から先端に向かって直径が大きくなる逆テーパ状に形成されている。この構成では、弁体３０の圧縮方向（Ｘ方向）を水平に沿わせた状態にすると、内壁面３７ｂにおける下側の面が傾斜面３７ｃとなる。この場合、圧力調整弁１２のＹ方向が水平に沿っていない状態であっても、傾斜面３７ｃがカバー３１側に向かって下方に傾斜する。

また、複数の隔壁部３７は、Ｙ方向において互いにずれた位置に配置されている。すなわち、複数の隔壁部３７は、傾斜面３７ｃが基端から先端に向かって下方に傾斜するように配置されている状態において、圧縮方向から見たときに左右方向に互いにずれて配置されている。この構成では、隣り合う隔壁部３７同士が上下方向に重なり合うことがない。すなわち、Ｚ方向の中央よりも上側に配置された隔壁部３７から、Ｚ方向の中央よりも下側に配置された隔壁部３７に向かって電解液が排出されることが抑制される。特に、互いに隣り合う一方の隔壁部３７の軸芯と他方の隔壁部３７の軸芯とのＹ方向における距離が、隔壁部３７の半径よりも大きい場合、上側に配置された隔壁部３７の最下端の位置が、下側に配置された隔壁部３７とＹ方向において重複しない。この場合、上側の隔壁部３７から排出される電解液は、下側の隔壁部３７を経由せずに底面３６ｃに流れ落ちやすい。

また、外周壁３６の内壁面３６ｂには、圧縮方向における隔壁部３７からカバー３１までの間に、底面３６ｃが形成されている。この構成では、隔壁部３７とカバー３１との間隙から底面３６ｃに排出された電解液が底面３６ｃの傾斜にそって隔壁部３７の端面３７ａから離れる方向に流動し得る。排出された電解液が端面３７ａから離間し易くなるため、電解液を介して異なる貫通孔３３同士が接続されることが抑制される。

カバー３１には、外周壁３６に囲まれた空間Ｓ２と外部とを連通する開口として、排気口４１が設けられている。傾斜面３７ｃが底壁部３２の内壁面３２ｂに接続される基端から先端に向かって下方に傾斜するように配置されている状態において、排気口４１の少なくとも一部の領域は、最も低い位置に形成された貫通孔３３の位置よりも低い位置に形成されている。一例の排気口４１の下側端面４１ａの位置は、外周壁３６における底面３６ｃのカバー３１側の端縁の位置以下となっている。上記の構成では、収容空間Ｓ１から底面３６ｃに排出された電解液が、底面３６ｃ上に溜まることが抑制される。すなわち、電解液が排気口４１から外部に排出されやすい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られない。

一例では、２つの取付領域２４に対して１つの圧力調整弁１２が取り付けられる構成を示したが、例えば、１つの取付領域に対して１つの圧力調整弁が取り付けられてもよい。また、４つの取付領域に対して１つの圧力調整弁１２が取り付けられてもよい。

また、モジュール本体１１の枠体１６に圧力調整弁１２を構成するケース２９が取り付けられる構成を示したが、例えば、モジュール本体の枠体と圧力調整弁のケースとが射出成形によって一体的に形成されてもよい。

また、弁体３０が収容される収容空間Ｓの断面形状は、略円形に限定されず、例えば、四角形、六角形等の多角形状であってもよい。

また、排気口４１の下側端面４１ａの位置が、外周壁３６における底面３６ｃのカバー３１側の端縁の位置以下となっている例を示したが、例えば、排気口４１の下側端面４１ａの位置は、底面３６ｃのカバー３１側の端縁の位置よりも高い位置にあってもよい。

２…蓄電モジュール、１２…圧力調整弁、４９…連通孔、３０…弁体（弾性弁体）、３０ａ…第１端面、３０ｂ…第２端面、３１…カバー（蓋体）、３２ｂ…内壁面（壁面）、３６…外周壁、３７…隔壁部（筒部）、３７ｂ…内壁面、３９…シール部（突起）、Ｖ…内部空間。

Claims (6)

1. 正極、負極、セパレータ及び電解液が収容された内部空間を有するセルを複数含む蓄電モジュールに用いられる圧力調整弁構造であって、
   複数の前記内部空間にそれぞれ連通する複数の連通孔を有する壁部と、
   前記壁部の壁面を基端としてそれぞれの前記連通孔を囲んで外方に突出する複数の筒部と、
   第１端面及び前記第１端面と逆側の第２端面を有し、それぞれの前記筒部内に収容され、前記第１端面によって前記連通孔を閉塞する弾性弁体と、
   前記複数の筒部を一括して囲む外周壁と、
   前記外周壁に固定され、前記壁部に向かって前記弾性弁体の前記第２端面を押圧する蓋体と、を備え、
   前記筒部と前記蓋体とは互いに離間しており、
   前記筒部の内壁面には、前記弾性弁体の圧縮方向を水平に沿わせた状態で前記筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面が形成されている、圧力調整弁構造。
2. 前記筒部の断面は、前記圧縮方向から見て略円形をなしており、
   前記筒部の内壁面は、前記筒部の基端から先端に向かって直径が大きくなるように形成されている、請求項１に記載の圧力調整弁構造。
3. 前記複数の筒部の内壁面は、前記傾斜面が前記筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態において、前記圧縮方向から見たときに左右方向に互いにずれて配置されている、請求項１又は２に記載の圧力調整弁構造。
4. 前記外周壁の内壁面には、前記圧縮方向における前記筒部から前記蓋体までの間に、前記傾斜面が前記筒部の基端から先端に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態で、前記蓋体側に向かって重力方向下方に傾斜する底面が形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力調整弁構造。
5. 前記蓋体には、外周壁に囲まれた空間と外部とを連通する開口が設けられており、
   前記傾斜面が前記蓋体側に向かって重力方向下方に傾斜するように配置されている状態において、前記開口の少なくとも一部の領域は、前記連通孔が形成されている位置よりも低い位置に形成されている、請求項４に記載の圧力調整弁構造。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力調整弁構造を備える蓄電モジュール。
   

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