JP2023543391A - フィードスルー - Google Patents

Abstract

本発明は、開口部を有するフィードスルー構成部材と、ガラス材料またはガラスセラミックス材料内でフィードスルー構成部材の開口部にガラス封止された少なくとも１つの導体とを含む電気的なフィードスルーに関する。電気的なフィードスルーは、フィードスルー構成部材に接合されている少なくとも１つのガイド構成部材が構成されているという特徴を有し、ガイド構成部材は、材料としてプラスチックを有する。

Description

本発明は、開口部を有するフィードスルー構成部材と、フィードスルー構成部材の開口部にガラス封止された少なくとも１つの導体と、フィードスルー構成部材に接合された少なくとも１つのガイド構成部材とを含む電気的なフィードスルーに関する。

ガラス材料またはガラスセラミックス材料にガラス封止された導体を有する電気導体用のフィードスルーは、多くの出願から公知になっている。これについては、例えば国際公開第２０１２／１１０２４６号または独国特許出願公開第１０２０１８２２０１１８号明細書を参照されたい。上で挙げた文献はすべて、貯蔵装置用ケーシング、特にバッテリケーシングに装入されるフィードスルーに関する。フィードスルーには、貯蔵装置に、または貯蔵装置から、特に蓄電池から大電流を導き出す導体が含まれている。

リチウムイオンバッテリまたはニッケル水素電池に好ましい蓄電池は、種々異なる分野において、例えば、携帯可能装置、携帯電話、電動モータツールまた電動車両に使用可能である。

バッテリは、その放電の後に処理されかつ／またはリサイクルされる使い捨てバッテリでも蓄電池であってもよい。

従来技術におけるフィードスルーはつねにバッテリ用途であったのに対し、上述の明細書のいずれからも明らかでないのは、一方ではバッテリ管理システムに、他方では貯蔵装置、特にバッテリに接合できるようにするために、電気的なフィードスルーをどのように形成しなければならないかである。

国際公開第２０１２／１１０２４６号には確かに、ガラス材料を通してガイドされかつ電極・接合構成部材に接合される、導体のフィードスルーが記載されているが、電極・接合構成部材は、例えば、溶接またはろう付けによって導体に固定に接合されている。このような接合には、極めてコストがかかり、かつこれが着脱可能ではないという欠点を有する。さらに、国際公開第２０１２／１１０２４６号による導体は、バッテリセルにまたバッテリセルから大電流を導く給電線路である。これとは異なり、本発明は、制御線路のフィードスルーを対象としている。

米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書には、ガラス封止された導体と、導体が通されてガイドされるプラスチック製の絶縁要素とを有するフィードスルーが示されている。しかしながら絶縁要素は、絶縁だけに使用され、ガイドには使用されない。特に、絶縁要素は、ガラス材料またはガラスセラミックス材料内でガラス封止される導体にプラグをタイトに押し込むことができるようにすることには使用されない。これについては、米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書にはなにも説明されていない。

さらに、米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書には、バッテリ、したがって貯蔵装置も記載されているが、米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書には、第１領域と第２領域とを互いに分離する隔壁は開示されていない。特に、米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書には、第１領域が湿潤領域であり、第２領域が乾燥領域であることは記載されていない。

米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書の他に、米国特許出願公開第２０１４／００３０９０２号明細書にもフィードスルーが示されている。米国特許出願公開第２０１９／０１３１５９１号明細書ではすでにプラスチック部分は、絶縁部としてのみ使用されており、ガラス材料またはガラスセラミックス材料内でガラス封止される少なくとも１つの導体にプラグをタイトに押し込むために使用されるガイド構成部材は、米国特許出願公開第２０１４／００３０９０２号明細書にも示されていない。

独国特許発明第１０２００９０１４３３４号明細書にも同様に、プラグブッシュに導体をガイドするために使用されるチューブ状要素を有するフィードスルーが示されている。チューブ状の構成部材がプラスチック材料から構成されることは独国特許発明第１０２００９０１４３３４号明細書に明示的に記載されていない。さらに、独国特許発明第１０２００９０１４３３４号明細書からは、導体が埋め込まれる絶縁体が、ガラス材料またはガラスセラミックス材料から構成され、したがって導体にガラス封止されることは明らかではない。

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、特に、プラグイン接続を介して導体に簡単にかつ場合によっては可逆的に接合可能であるフィードスルーを提供することである。

さらに、従来よりも良好に冷却可能な貯蔵装置を提供したい。

本発明によると、第１の課題は、請求項１記載の電気的なフィードスルーによって解決される。第２の別の課題は、請求項１１または請求項１６記載の貯蔵装置もしくは貯蔵システムによって解決される。本発明の発展形態は、従属請求項の対象である。

本発明による電気的なフィードスルーには、フィードスルー構成部材に接合されているガイド構成部材が含まれている。この手段により、ガラス材料またはガラスセラミックス材料内でガラス封止される、フィードスルー構成部材の少なくとも１つの導体にタイトにプラグを押し込むことできるフィードスルーを構成することができる。本発明では、ガイド構成部材がプラスチック材料から成り、このプラスチック材料が、好ましくは金属材料から成るフィードスルー構成部材に接合されるように構成される。ガイド構成部材をプラスチック材料、特に熱硬化性プラスチック材料から形成することは有利である。というのは、ガイド構成部材の繁雑な幾何学形状が、極めて困難および高いコスト、特に加工コストを伴ってのみ、好ましくは金属から構成されるフィードスルー構成部材と同じ材料から作製できるからである。

特に好ましくは、熱硬化性プラスチックの代わりに熱可塑性のプラスチック材料も使用される。というのはこの場合、ガイド構成部材は、その繁雑な幾何学形状において、射出成形法によって容易に作製可能であるからである。さらに、熱可塑性のプラスチック材料は、加熱によって溶けて再利用可能である。この際には元々の材料特性が維持される。

一般に、ガイド構成部材は、射出成形法においてプラスチックから極めて容易に得ることが可能である。

ガイド構成部材と、金属製のフィードスルー構成部材とを確実に接合するために構成されるのは、ガイド構成部材を形成して、ガイド構成部材が紛失しないようにフィードスルー構成部材に接合できるようにすることである。

紛失が生じない接合は、例えば、好ましい実施形態において、ガイド構成部材との接合のために少なくとも１つのアンダーカットがフィードスルー構成部材に含まれることによって得られる。アンダーカットには、ガイド構成部材用の射出成形法により、ガイド構成部材のプラスチックを射出加工することがきる。プラスチック材料の膨張係数は、金属の膨張係数よりも大きいため、プラスチックは、金属製のフィードスルー材料のアンダーカットにおいて入り込み、これにより、プラスチックは、ひいてはガイド構成部材は、紛失しないようにフィードスルー構成部材と接合される。

特に有利であるのは、アンダーカットが、フィードスルー構成部材の方向に円錐状に推移する形状を有する場合である。円錐状に推移する形状によって保証されるのは、プラスチックがさらに良好にアンダーカットに入り込み、これによってプラスチックと、金属製のフィードスルー構成部材とが極めて強固に互いに接合されることである。特に、このように形成することにより、あそびのない、頑強な接合が得られる。頑強な接合は、振動および加速力に対する高い抵抗力によっても際立っている。ガイド構成部材とフィードスルー構成部材との紛失が生じないような接合は、固定の接合、すなわち、異なる材料、つまり基体の金属と、ガイド構成部材のプラスチックとから成る２つの構成部材の着脱できない接合である。

ガイド構成部材は特に、少なくとも１つの導体に接合されている少なくとも１つのプラグを収容できるように構成されている。プラグは、ガイド構成部材において、フィードスルー構成部材においてガラス封止されている少なくとも１つの導体に押し込まれてもよい。好ましくは、ガラス材料またはガラスセラミックス材料では数多くの導体、例えば、並んで配置される６つの導体がガラス封止されている。この場合にプラグには同様に数多くの収容部、例えば、全部で６つの収容部が含まれ、全部で６つの導体にこれらをはめることができる。ガラス封止される導体の個数は制限されておらず、基本的には、制限のない個数の導体を多重にガラス封止することが考えられる。この場合にはこれは、多重のフィードスルーである。

特別な１つの実施形態では、プラグは、紛失しないようにガイド構成部材に接合可能に構成されている。このために、本発明の第１実施形態では、ガイド構成部材に凹部が含まれており、凹部にはめ込み可能な少なくとも１つの戻り止めがプラグに含まれるように構成されている。ガイド構成部材とフィードスルー構成部材との紛失が生じない接合であって、永続的な、すなわち着脱可能ではない接合とは異なり、プラグとガイド構成部材との紛失が生じない接合は、永続的でない接合、すなわち凹部から戻り止めを押し出すことによって着脱可能な接合である。

特に好ましい１つの実施形態では、導体は、両側導体であり、すなわち、フィードスルー構成部材の開口部にガラス封止した後、２つの側から１つのプラグを備え付けることができる導体である。

導体が一体型で実施されない場合、例えば、導体は、全部で３つの部分、すなわち、好ましくは矩形の断面を有する第１端部と、好ましくは円形の断面を有する中間部と、好ましくは矩形の断面を有する第２端部から構成可能である。この場合には、導体の円形の中間部を良好にガラス封止することができるのに対し、矩形の断面を有する第１端部および第２端部は、確実に接触接続されるようにプラグと接合可能である。異なる部分に、異なる材料が含まれることも可能である。

３つの部分から成る導体とは択一的に、一体型の導体を提供することも可能である。一体型の導体の場合も、端部、好ましくは第１端部および第２端部は、矩形の断面で構成される。矩形の断面を有する貫通型の導体、特に貫通型の四角ピンもガラス封止する、好ましくは耐圧式にガラス封止することができる。一体型の実施形態における貫通式の四角ピンは、通例、全く同じ材料から成り、すなわち、端部には、ガラス封止される中間部と同じ材料、例えば銅またはＮｉＦｅが含まれている。

これに対し、複数の部分からなる、例えば３つの部分から成るピンでは、異なる部分に異なる材料が含まれていてもよく、例えば、矩形の断面を有する端部には銅が、ガラス封止される円形の中間部にはＮｉＦｅが含まれていてもよい。プラグに接合される銅から成る端部は、導電性が高い点で優れているのに対し、ＮｉＦｅから成る中間部は、特に圧縮ガラス封止の場合にガラス封止が良好である点が優れている。一体型ではない実施形態の別の利点は、第１端部、第２端部および中間部がそれぞれ個別に作製可能であり、個別部分を作製した後はじめて、個別部分である第１端部、中間部および第２端部を互いに１つの導体に接合し、特にろう付けおよび／または溶接できることである。好ましくは、延伸または圧延加工される異型線から個別部分が作製される。特に、例えば、第１端部および第２端部が矩形の断面を有し、かつ中間部がこれとは異なり、円形の断面を有することが可能である。対称性により、円形の断面は特に良好にガラス封止可能である。１つの導線に接合される異なる複数の部分の別の利点は、異なる部分に異なる材料を使用できることである。例えば、プラグの収容部に接合される端部を良導電性の銅から、またガラス封止される中間部をＮｉＦｅから形成することが可能である。少なくとも端部を四角断面で形成することの利点は、この端部を特に良好にプラグに接合できることである。例えば、ピンの端部の四角断面の他に、別の多角断面、例えば、六角断面または八角断面も考えられる。

本発明による電気的なフィードスルーは好ましくは、湿潤領域、特に液体ガイド領域と乾燥領域とを分離する隔壁に使用される。湿潤領域と乾燥領域とを分離するのは有利ではあるが、必須では全くない。好ましくは湿潤領域には、液体の冷媒、例えば水またはオイル、特に液浸冷却用の液体が含まれている。液浸冷却では、電気構成部材、例えば貯蔵装置が、冷却のために熱伝導性である誘電性の液体に浸される。液浸冷却用の液体は、フッ素樹脂、合成エステルまたは炭化水素／オイル混合物であってもよい。隔壁によって湿潤領域から分離される乾燥領域には好ましくは、液体冷却および／または液浸冷却が必要ない、制御部の構成部分が配置されている。制御電子装置の部分に液浸冷却部を備え付けることも可能である。これとは択一的には、湿潤領域に電解液を充填することが考えられる。この場合、湿潤領域は、例えば、バッテリまたはコンデンサのセルを形成する。

したがって、２つの湿潤領域が互いに分離されている配置構成が考えられる。これは、例えば、液浸冷却のための液体を有する２つの領域を隔壁によって分離しなければならない場合である。液浸冷却される領域には、貯蔵装置の他に制御電子装置の部分も配置されていてもよい。２つの領域の１つまたは２つの領域に入れられる液体が、例えば貯蔵装置の電解液であることも可能である。

２つの領域を分離することをここでは説明したが、２つよりも多くの領域、例えば４つ以上の領域を隔壁によって互いに分離することも可能である。貯蔵装置を有するシステムにおいてこのような隔壁が使用される場合、第１実施形態において隔壁によって可能になるのは、液体ガイド領域と乾燥領域とを互いに分離することである。液体ガイド領域により、例えば、水またはオイルのような液体により、貯蔵装置、特にバッテリの冷却が可能になり、特に液浸冷却も可能になる。これにより、貯蔵装置の耐久性を高めることができる。さらに、冷却によって可能になるのは、貯蔵装置を大電流によって高速に充電できるようにすることである。

隔壁の一方の側には好ましくは、貯蔵装置用に液体冷却部、例えば液浸冷却部が配置されており、他方の側には、例えば、乾燥領域には貯蔵装置、例えばバッテリを制御するための制御装置が配置されている。隔壁には好ましくは、フィードスルーのフィードスルー構成部材が好ましくはＯリングで塞がれてはめ込まれる開口部が含まれている。

本発明により、フィードスルーの他に、フィードスルー用の導体、好ましくはバッテリフィードスルーも提供される。本発明の導体は、導体が、好ましくは矩形の断面を有する第１端部と、好ましくは円形の断面を有する中間部とを有することによって特徴付けられる。１つの発展形態では、導体にはさらに、好ましくは矩形の断面を有する第２端部が含まれていてもよい。

特に好ましいのは、第１端部および中間部が、互いに１つの導体に接合され、特に電気的に接続され、特にろう付けおよび／または溶接される個別部分である場合である。矩形の端部を有する一体型の実施形態も可能である。複数の部分から成る導体では、個々の部分に異なる材料が含まれていてもよい。一体型の実施形態では、端部の材料は、中間部の材料と同じである。さらに、一体型の導体では、中間部の断面は好ましくは、端部の断面と等しい。例えば、端部が四角断面を有する場合、一体型の導体では好ましくは、中間部も四角断面を有する。

したがって一般に、導体の端部の材料は、例えば、プラグ接続部の接触接続要求に適合されるように選択される。この際には、接触接続抵抗または接触抵抗が低くかつ導電率が高くなるように材料を選択することができる。高い導電率に特に好ましいのは、例えば銅である。導体の中間部の材料は好ましくは、ガラス材料およびガラス封止のタイプに適合される。ガラス封止は、圧縮ガラス封止であっても、適合型フィードスルー用のガラス封止であってもよい。中間部に特に好ましい材料は、圧縮ガラス封止についてはＮｉＦｅである。中間部にはコバールも使用可能である。圧縮ガラス封止または適合型フィードスルーのどちらが行われるかは、導体、材料および基体の膨張係数もしくはガラス封止が行われるケーシングによって決定される。適合型フィードスルーでは、導体、ガラス材料および基体の膨張係数は、ほぼ同じもしくはほぼ一致しており、圧縮ガラス封止では、基体の、または導体がガラス封止される開口部を取り囲む材料の膨張係数は、例えば基体により、圧縮圧力が、ガラスと導体とに作用するように選択される。圧縮ガラス封止では、ガラス材料の熱膨張係数は、基体またはケーシング材料の熱膨張係数よりも小さく、これにより、ケーシング材料または基体により、ガラス材料に圧力を形成され得る。多重に分割された導体により、ガラス封止およびプラグコンタクトに最適に適合化された導体が得られる。

矩形の端部を有する一体型の導体の場合にも、矩形の断面を有する導体、いわゆる貫通型の四角ピンを耐圧にガラス封止することができる。一体型の導体では、端部の断面は好ましくは、ガラス封止される中間部の断面と同じである。

第１端部および第２端部ならびに中間部または一体型の導体の材料は好ましくは、以下の材料の１つまたは複数である。すなわち、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ合金である。Ｔｉまたはチタン合金、アルミニウム、金、鋼またはステンレス鋼、鉄、真鍮、青銅またはコバールも考えられ得る材料である。導体用の材料としてＴｉまたはチタン合金は特に医学的な用途に重要である。

特に好ましい１つの実施形態では、中間部用の材料としてＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ合金が、また第１端部および／または第２端部用にはＣｕまたはＣｕ合金が構成される。導体のこのような実施形態は、プラグ接続部の領域において高い導電率を有し、圧縮ガラス封止を可能にする。

フィードスルー、特に電気的なフィードスルーの他に、本発明により、冷却が改善された貯蔵装置も得られる。改善された冷却は、領域に貯蔵装置、例えば液浸冷却部が備え付けられることによって達成される。異なる複数の領域は、隔壁によって互いに分離される。

以下では、図面に基づき、この図に限定することなく、本発明を説明する。

本発明による電気的なフィードスルーを通る断面図である。 図１による電気的なフィードスルーの前面図である。 並んでガラス封止された、フィードスルーの２つの導体を示す図である。 本発明によるフィードスルーに使用される３つの部分から成る導体を示す図である。 ２つの領域、すなわち乾燥領域および湿潤領域を有する、本発明の実施形態を示す図である。 ２つの領域、すなわち第１湿潤領域および第２湿潤領域を有する、本発明の実施形態を示す図である。

図１には、好ましくは隔壁（図示せず）に挿入可能な本発明による電気的なフィードスルー１の断面図が示されている。隔壁は、貯蔵装置を有するシステムの一部であり、貯蔵装置は、例えば、液体、例えば水またはオイルまたは液浸冷却のための液体によって冷却されるため、隔壁により、乾燥領域と湿潤領域とが分離される。したがって、本発明による電気的なフィードスルーにより、乾燥領域と湿潤領域との間の電気的な接続が得られる。本発明による電気的なフィードスルー１には、図１に示したように、フィードスルー構成部材３が含まれており、フィードスルー構成部材３は、これに入れられた開口部５を有する。フィードスルー構成部材３の開口部５には、この実施形態では複数の導体、この実施形態では合わせて６つの導体が、ガラス材料またはガラスセラミックス材料９．１，９．２内でガラス封止されている。図１の断面図では、並んで配置されている２つの導体７．１および７．２が示されている。開口部５に挿入されるガラス材料またはガラスセラミックス材料は、９．１，９．２によって示されている。ガラス材料またはガラスセラミックス材料９．１，９．２は、導体７．１，７．２と開口部５の壁部との間に挿入されている。本発明の１つの実施形態では、ガラス材料もしくはガラスセラミックス材料の膨張係数は、フィードスルー構成部材３の材料の膨張係数よりも小さく選択可能である。このような場合、圧縮ガラス封止、すなわち密封フィードスルーが、フィードスルー構成部材３によって得られる。密封とは、１ｂａｒの圧力差において、ヘリウムの漏れ速度が、１×１０^－８ｍｂａｒ ｌ／ｓ^－１未満であり、好ましくは１×１０^－９ｍｂａｒ ｌ／ｓ^－１未満であることを意味する。圧縮ガラス封止とは択一的に、ガラスおよび周囲の金属の膨張係数が相違しないまたはわずかにのみ異なるガラス封止も可能になり得る。このような場合、適合型フィードスルーになる。しかしながら、好ましいのは圧縮ガラス封止である。というのは、これによれば、上で定めたような密な、特に密封フィードスルーが得られるからである。フィードスルー構成部材および／または導体の材料は、金属材料、特に鋼、耐食鋼、ステンレス鋼または工具鋼またはアルミニウムのような軽金属である。ケーシングには材料としてステンレス鋼が特に好ましく、微小合金鋼も特に好ましい。導体は、例えばＮｉＦｅを含んでいてもよい。金属材料の膨張係数は、１０×１０^－６ １／Ｋ～２５×１０^－６ １／Ｋ、好ましくは１０×１０^－６ １／Ｋ～１６×１０^－６ １／Ｋの範囲内にある。使用されるガラス組成のガラスは、１つの実施形態では、圧縮ガラス封止が得られるようにするためにフィードスルー構成部材の膨張係数よりも小さい膨張係数を有する。ガラス材料の膨張係数は好ましくは、８×１０^－６ １／Ｋ～２０×１０^－６ １／Ｋ、好ましくは８×１０^－６ １／Ｋ～１６×１０^－６ １／Ｋの範囲内である。ガラス材料またはガラスセラミックス材料と比較して、周囲の金属の膨張係数が大きいことにより、金属からガラス材料またはガラスセラミックス材料に圧力が形成され、密封フィードスルーが得られる。導体７．１，７．２の材料は、基体の材料と同じであってもよく、または別の金属、例えば、銅、銅合金ＣｏＳｉＣまたは特にＮｉＦｅ合金を含んでいてもよい。金属ピンの膨張係数は好ましくは、８×１０^－６ １／Ｋ～１６×１０^－６ １／Ｋ、好ましくは８×１０^－６ １／Ｋ～１２×１０^－６ １／Ｋの範囲内にある。この膨張係数に起因して、特にＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ合金が、導体７．１，７．２用の材料として好ましい。ＮｉＦｅもしくはＮｉＦｅ合金の膨張係数は、約９×１０^－６ １／Ｋにあるのに対し、金属材料は、約１３×１０^－６ １／Ｋの膨張係数を有するため、密封フィードスルーに対して十分な予圧を形成することができる。前述のように、圧縮ガラス封止の代わりに適合型フィードスルーも考えることができ、この適合型フィードスルーでは、導体、基体もしくはケーシングおよびガラス材料もしくはガラスセラミックス材料の膨張係数はほぼ同じである。

本発明では、電気的なフィードスルーが少なくとも１つのガイド構成部材１０．１，１０．２を含むように構成されており、ガイド構成部材１０．１，１０．２は、本発明によると、プラスチック材料、例えば熱硬化プラスチックから、または熱可塑性プラスチックからも構成される。ガイド構成部材１０．１，１０．２は、ガイド構成部材１０．２についてのみ示されているプラグ１２をフィードスルーの導体７．１，７．２に押すために使用される。ガイド構成部材１０．１，１０．２用の材料として金属ではなくプラスチックが設けられ、このプラスチックは、射出成形法によって極めて容易に得ることができ、ひいては、コストがかかる場合に高い作製コストを生じる金属製の構成部分とは異なり、特にコスト的に有利に作製可能である。

特に好ましいのは、ガイド構成部材１０．１，１０．２が、紛失しないように金属製のフィードスルー構成部材３に接合されている場合である。紛失しないように接合されるとは、本明細書のケースでは、フィードスルー構成部材とガイド構成部材とが着脱不能に接合されていることを意味する。特に紛失が生じない接合、特にプラスチック部分と金属製のフィードスルー構成部材３との固定の接合が達成されるのは、金属部分が、アンダーカット２０．１，２０．２を有する場合である。アンダーカット２０．１，２０．２を有する中空部には、例えば、ガイド構成部材１０．１，１０．２を生じるプラスチック材料が注入される。このために、例えば、噴射ツールが、アンダーカット２０．１，２０．２を有する中空部に挿入される。射出成形加工により、プラスチック・ガイド構成部材が作製され、紛失しないようにこれにプラグを挿入することができる。この場合には、プラスチック材料は、アンダーカット２０．１，２０．２に入り込み、プラスチック部分が金属よりも高い熱膨張係数αを有する事実に起因して、固定の座を有する。紛失安全性もしくは固定接合は、アンダーカットが円錐状に内側に向かって推移するように構成されることによってサポートされる。ガイド１０．２の領域において２つの導体７．１，７．２に押し込まれるプラグ１２は、プラグの突出部もしくは係止部１４により、紛失しないようにガイド構成部材の凹部もしくは開口部２２に保持される。しかしながら、紛失しないようにとは、ガイド構成部材に差し込まれるプラグの場合には、フィードスルー構成部材とガイド構成部材との、紛失が生じない接合とは異なり、固定接合ではなく、解除可能な接合のことであると理解される。したがって、突出部もしくは係止部１４を下方に押すことにより、プラグはガイド構成部材１０．１，１０．２から解除可能である。図１からわかるように、個々の導体７．１，７．２は、ガラス材料もしくはガラスセラミックス材料９．１，９．２においてこれらをガラス封止できるように実施されている。このようなケースにおいて、導体は、フィードスルー構成部材において両側が開口部から突出しており、フィードスルーの開口部の両側において接続可能である。フィードスルー構成部材３は、環状溝３０を有する。環状溝３０は、開口部を含む隔壁に、ガイド構成部材と共にフィードスルー構成部材を密接してはめ込めるようにするために使用される。このために溝３０にＯリングをはめ込む。好ましくは、フィードスルーのフィードスルー構成部材がはめ込まれる隔壁により、濡れた領域もしくは湿潤領域と、特に、例えば、制御装置を収容することができる乾燥領域とが分離される。

図２には、本発明による電気的なフィードスルーの前面図が示されている。明瞭に識別できるのは、フィードスルー構成部材３であり、これは、フィードスルー構成部材３から突出する、全部で６つのガラス封止された導体７．１，７．２，７．３，７．４，７．５，７．６を有する。図示した実施形態では、複数のガラス封止された導体はそれぞれ個別に開口部にガラス封止されている。すなわち、フィードスルー構成部材３もしくは基体３は、全部で６つの開口部を有し、これらの開口部にそれぞれ１つの導体７．１，７．２，７．３，７．４，７．５，７．６がガラス封止されている。それぞれ１つの導体がガラス封止される、基体における数多くの個別の開口部の代わりに、基体にただ１つの開口部を設けることも可能であり、この際には、このただ１つの開口部に、複数の導体、例えば、６つのすべての導体がまとめてガラス封止される。さらに、好ましくは金属材料から構成されるフィードスルー構成部材３には、フィードスルー構成部材３が紛失しないように隔壁に取り付けるために、ねじをはめ込んで締めることできる開口部５０が含まれている。

図３には、フィードスルー構成部材３の両側にコンタクト要素を有する導体のガラス封止が示されている。導体７．１，７．２は、ガラス材料９．１，９．２内で、金属から成るフィードスルー構成部材３にガラス封止されている。フィードスルー構成部材３のうち、開口部に導体がガラス封止されている壁部だけが示されている。

本発明の別の１つの態様によると、個別部分を接合することによって得られる導体が提供される。図４に示した導体において、導体７．１，７．２には全部で３つの個別部分が含まれている。このことは、導体７．１について示した図４に詳細に示されている。導体７．１には、この実施例では３つの部分２００．１，２００．２，２００．３が含まれている。部分２００．１，２００．２は好ましくは、矩形の断面を有し、部分２００．３は、ガラス封止のために円形の断面を有する。１ｂａｒの圧力差において、１０^－８ｍｂａｒ ｌ／ｓ未満のヘリウム漏れ率が得られるようにする密封のガラス封止には、中間部が回転対称、すなわち円形に構成されていることが必要である。本発明による電気的なフィードスルーの導体は、本発明の実施形態において、異なる３つの部分で実施可能であるが、その必要はなく、ただ１つの材料から成る導体または一体型の導体も可能である。

本発明では、３つの部分から成る導体が、一体型の構成部材として作製されず、全部で３つの個別部分、すなわち、１つずつのプラグが押し込められ、ガラス封止されず、矩形の断面を有する２つのエンド部２００．１，２００２と、ガラス封止のために円形の断面を有する中間部２００．３とを有するように構成されてもよい。個別部分２００．１，２００．２，２００．３はそれぞれ、専用の手順において作製され、例えば、ろう付けおよび／または溶接によって全体導体７．１に接合される。すべての導体部分は、１つのワイヤから得られる。３つの部分からなる導体の利点は、個別部分が、個別に大量に前もって作製されることが可能であり、前もって作製された個別部分が、最後のステップにおいて１つの導体につなぎ合わされることである。

特に、複数の個別部分から組み立てられる導体において、断面および形状だけでなく、それぞれの個別部分の材料も別々に選択することが可能である。例えば、端部の材料は好ましくは、これらが、導体に接合されるプラグの接触接続要求に適合するように選択される。好ましくは材料により、低い接触接続抵抗および接触抵抗が得られる。高い導電率も有利である。高い導電率を得るために、端部もしくはエンド部２００．１，２００．２は好ましくは、銅または銅合金から構成される。導体の中間部の材料は好ましくは、ガラス材料およびガラス封止のタイプ、すなわち、適合型フィードスルーまたは圧縮ガラス封止のタイプに適合される。１つの実施形態では、中間部もしくは部分２００．３は好ましくはＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ合金から構成される。中間部にこの材料を選択することにより、例えば、Ｃｕとは異なり、簡単な密封ガラス封止が可能になる。というのは、ＮｉＦｅの膨張係数はわずかに約９×１０^－６ １／Ｋであるが、周囲の金属は約１３×１０^－６ １／Ｋの膨張係数を有するからである。導体の中間部および／または端部用の考えられ得る別の材料は、真鍮、青銅、チタン、鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよび対応する合金である。導体部分には、導体に接合されるプラグの材料に適合されたコーティングが含まれていてもよい。導体に接続されるべきプラグへのより良好な挿入のために、導体の端部には、先端部に導入傾斜部が含まれていてもよい。

図５および図６には、個々の領域を分離するために、好ましくは本発明による電気的なフィードスルーを有する隔壁の使用の、それぞれ２つの領域を有する２つの実施例が例示的に示されている。当然のことながらこれは２つよりも多くの領域、例えば３つまたは４つの領域であってもよい。

図５には、システム、例えば、２つの領域、第１の乾燥領域１０００および第２の湿潤領域１１００を有する貯蔵システムが示されている。第１の乾燥領域１０００にはこの実施例では制御電子装置１２００が配置されている。第２の湿潤領域１１００にはこの実施例では、貯蔵装置、例えばバッテリセル１３００．１，１３００．２，１３００．３，１３００．４が配置されている。冷却のために貯蔵装置１３００．１，１３００．２，１３００．３，１３００．４には、液浸冷却部が備え付けられている。このために貯蔵装置１３００．１，１３００．２，１３００．３，１３００．４は、液浸液体、例えばフッ素樹脂、合成エステルまたは炭化水素／オイル混合物に浸される。第１領域１０００と第２領域１１００との間の隔壁２０００には、本発明による電気的なフィードスルー１が挿入されている。電気的なフィードスルー１により、第１領域１０００と第２領域１１００とを、例えば、第１領域１０００に収容された制御電子装置１２００と、第２領域１１００に収容された貯蔵装置１３００．１，１３００．２，１３００．３，１３００．４とを互いに電気的に接続することが可能になる。

図６には、ここでも２つの領域、第１領域３０００および第２領域３１００を有するシステムが示されている。図６による実施形態では、２つの領域は湿潤領域である。図６による実施例では、複数の貯蔵装置３３００．１，３３００．２，３３００．３，３３００．４，３３００．５，３３００．６，３３００．７，３３００．８は、これらに限定されることなく２つの湿潤領域に配置されている。図示した実施例では、貯蔵装置は、第１領域においても第２領域においても共に冷却液体、例えば液浸液体に浸される。すでに図５による実施形態において示したのと同様に、２つの領域３０００と３１００は、本発明によるフィードスルー１によって互いに電気的に接続されている。例えば、複数の貯蔵装置の直列接続を行うことができる。図５と同じ構成部材には、図６でも同じ参照符号が付されている。

湿潤領域３０００，３１００において貯蔵装置、特にバッテリを配置するのとは択一的に、湿潤領域、例えば、領域３０００に、制御電子装置の要素を備えた貯蔵装置を代わりに備え付けることも可能である。このような場合には、制御電子装置、または制御電子装置の部分も液浸冷却されることになる。

本発明によるフィードスルーは特に、貯蔵装置と、異なる領域、例えば湿潤領域と乾燥領域とを分離する隔壁とを有する構成部材、特にシステムにおいて使用される。システムの乾燥領域には、例えば、特に貯蔵装置用の制御装置が配置可能である。湿潤領域には、液体、例えば水またはオイルまたは液浸液体によって冷却されるかもしくは温度制御することができる貯蔵装置それ自体が配置されている。

本発明によるフィードスルー構成部材によってはじめて可能になるのは、異なる媒体を含む領域を分離する隔壁を通る確実な貫通ガイドを提供するフィードスルーが簡単な仕方で得られることである。本発明によるフィードスルーには、耐圧性であり、冷却媒体に耐性を有し、かつ／または電解液に耐性を有するガラス封止が含まれている。さらにフィードスルーには、一体型である、または組み立て可能な固定耳が含まれている。好ましくは、導体により、駆動制御対象のバッテリの制御電流だけが制御装置にまたこの逆に導かれる。バッテリにおける極めて大きな電流と異なり、制御電流は、電流値が小さくかつ実質的に熱を発生しない電流である。フィードスルー構成部材を本発明にしたがって使用することにより、ガラスまたはガラスセラミックスにおいてフィードスルー構成部材内に入れられた導体にプラグを紛失しないように取り付けることができ、このプラグは、フィードスルー構成部材の導体から元のように容易に取り外すこともできる。

本発明には、以下のセクションに開示される態様が含まれており、これらは、特許請求の範囲ではなく、欧州特許庁のＪ１５／８８に開示される明細書の一部である。

セクション
１．電気なフィードスルー（１）であって、
開口部（５）を有するフィードスルー構成部材（３）と、
ガラス材料またはガラスセラミックス材料（９．１，９．２）においてフィードスルー構成部材の開口部（５）にガラス封止される少なくとも１つの導体（７．１，７．２）とを含む、電気的なフィードスルー（１）において、
フィードスルー構成部材（３）に接合されている少なくとも１つのガイド構成部材（１０．１，１０．２）が設けられており、
ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は材料として、プラスチック、好ましくは熱硬化性プラスチックを有する、ことを特徴とする、電気的なフィードスルー（１）。

２．ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は、紛失しないようにフィードスルー構成部材（３）と接合可能に形成されている、ことを特徴とする、セクション１記載の電気的なフィードスルー。

３．フィードスルー構成部材（３）は、紛失しないようにガイド構成部材（１０．１，１０．２）と接合するために少なくとも１つのアンダーカット（２０．１，２０．２）を含む、ことを特徴とする、セクション２記載の電気的なフィードスルー。

４．アンダーカット（２０．１，２０．２）は、フィードスルー構成部材（３）の方向に円錐状に推移する形状を有する、ことを特徴とする、セクション１から３までのいずれか１セクション記載の電気的なフィードスルー。

５．ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は、少なくとも１つの導体（７．１，７．２）に接合されている少なくとも１つのプラグ（１２）を収容するように構成されている、ことを特徴とする、セクション１から４までのいずれか１セクション記載の電気的なフィードスルー。

６．プラグ（１２）は、紛失しないようにガイド構成部材（１０．１，１０．２）に接続可能に構成されている、ことを特徴とする、セクション５記載の電気的なフィードスルー。

７．ガイド構成部材（１０．１，１０．２）とプラグ（１２）との紛失が生じない接合のために、ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は凹部（２２）を含み、プラグ（１２）は少なくとも１つの係止部または突出部（１４）を含む、ことを特徴とする、セクション６記載の電気的なフィードスルー。

８．導体（７．１，７．２）は、
好ましくは矩形の断面を有する第１端部（２００．１）と、
好ましくは円形の断面を有する中間部（２００．３）と、
好ましくは矩形の断面を有する第２端部（２００．２）と、
を含む、ことを特徴とする、セクション１から７までのいずれか１セクション記載の電気的なフィードスルー。

９．第１端部（２００．１）、中間部（２００．３）および第２端部（２００．２）は互いに導体（７．１，７．２）に好ましくは電気的に接続されている、特にろう付けまたは溶接されている個別部分である、ことを特徴とする、セクション８記載の電気的なフィードスルー。

１０．貯蔵システムであって、この貯蔵システムは、
少なくとも１つの第１領域および第２領域と、
第１領域と第２領域とを分離する隔壁と、
を有し、
第１領域は、液体、特に水および／またはオイルを有しかつ少なくとも１つの貯蔵装置を含む湿潤領域であり、
第２領域は乾燥領域である、貯蔵システムにおいて、
貯蔵システムは、セクション１から９までのいずれか１セクション記載の電気的なフィードスルーを隔壁に含む、ことを特徴とする、貯蔵システム。

１１．第２領域には、貯蔵装置を制御するための少なくとも１つの制御部が含まれている、ことを特徴とする、セクション１０記載の貯蔵システム。

１２．制御信号が、フィードスルーを介して制御装置から貯蔵装置に導かれる、ことを特徴とする、セクション１１記載の貯蔵システム。

１３．湿潤領域、特に、水をガイドする、またはオイルをガイドする領域と乾燥領域とを分離する隔壁における、セクション１から９までのいずれか１セクション記載の電気的なフィードスルーの使用。

１４．隔壁は、開口部を含み、当該開口部に、セクション１から９までのいずれか１セクション記載のフィードスルーのフィードスルー構成部材が、好ましくは密にＯリングではめ込まれている、ことを特徴とする、セクション１４記載の使用。

１５．特にフィードスルー、好ましくはバッテリフィードスルー用の導体であって、導体（７．１，７．２）は、好ましくは矩形の断面を有する第１端部（２００．１）と、好ましくは円形の断面を有する中間部（２００．３）とを有する、ことを特徴とする、導体。

１６．導体にはさらに、好ましくは矩形の断面を有する第２端部（２００．２）が含まれている、ことを特徴とする、セクション１５記載の導体。

１７．第１端部（２００．１）および中間部（２００．３）は、導体（７．１，７．２）に互いに好ましくは電気的に接続されている、特にろう付けかつ／または溶接されている個別部分である、ことを特徴とする、セクション１５または１６記載の導体。

１８．第１端部および第２端部料ならびに中間部の材料は、次の材料、すなわち、
－Ｃｕ、Ｃｕ合金、
－ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ合金、
－アルミニウム、アルミニウム合金、
－真鍮、真鍮合金、
－青銅、青銅合金、
－チタン、チタン合金、
－鋼、鋼合金、
－コバール
の１つまたは複数である、ことを特徴とする、セクション１５から１７までのいずれか１セクション記載の導体。

１９．端部の材料は、プラグとの接触接続要求に適合されており、かつ／または中間部の材料は、ガラス封止についての要求に適合されている、ことを特徴とする、セクション１５から１８までのいずれか１セクション記載の導体。

２０．中間部には材料としてＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ合金が、第１端部および／または第２端部にはＣｕまたはＣｕ合金が含まれている、ことを特徴とする、セクション１５から１９までのいずれか１セクション記載の導体。

２１．端部には、プラグに適合された導入傾斜部および／またはコーティングが含まれている、ことを特徴とする、セクション１５から２０までのいずれか１セクション記載の導体。

２２．セクション１５から２１までのいずれか１セクション記載の導体のバッテリフィードスルーにおける使用。

２３．バッテリフィードスルーにおける導体は、大電流導体および／または信号導体である、ことを特徴とする、セクション２２記載の使用。

Claims (17)

1. 電気的なフィードスルー（１）であって、
   開口部（５）を有するフィードスルー構成部材（３）と、
   ガラス材料またはガラスセラミックス材料（９．１，９．２）内で前記フィードスルー構成部材の前記開口部（５）にガラス封止された少なくとも１つの導体（７．１，７．２）と
   を含む、電気的なフィードスルー（１）において、
   前記フィードスルー構成部材（３）に接合されている少なくとも１つのガイド構成部材（１０．１，１０．２）が設けられており、
   前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は材料として、プラスチックを有する、ことを特徴とする、電気的なフィードスルー（１）。
2. 前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は、紛失しないように前記フィードスルー構成部材（３）と接合可能に形成されている、ことを特徴とする、請求項１記載の電気的なフィードスルー。
3. 前記フィードスルー構成部材（３）は、紛失しないように前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）と接合するために少なくとも１つのアンダーカット（２０．１，２０．２）を含む、ことを特徴とする、請求項２記載の電気的なフィードスルー。
4. 前記アンダーカット（２０．１，２０．２）は、前記フィードスルー構成部材（３）の方向に円錐状に推移する形状を有する、ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルー。
5. 前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）は、少なくとも１つの前記導体（７．１，７．２）に接合されている少なくとも１つのプラグ（１２）を収容するように構成されている、ことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルー。
6. 前記プラグ（１２）は、紛失しないように前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）に接続可能に構成されている、ことを特徴とする、請求項５記載の電気的なフィードスルー。
7. ガイド構成部材（１０．１，１０．２）とプラグ（１２）との紛失が生じない接合のために、前記ガイド構成部材（１０．１，１０．２）には凹部（２２）が、前記プラグ（１２）は、少なくとも１つの係止部またはと突出部（１４）を含む、ことを特徴とする、請求項６記載の電気的なフィードスルー。
8. 前記導体（７．１，７．２）は、
   好ましくは矩形の断面を有する第１端部（２００．１）と、
   好ましくは円形の断面を有する中間部（２００．３）と、
   好ましくは矩形の断面を有する第２端部（２００．２）と、
   を含む、ことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルー。
9. 前記第１端部（２００．１）、前記中間部（２００．３）および前記第２端部（２００．２）は互いに前記導体（７．１，７．２）に好ましくは接合されている、特にろう付けされている個別部分である、ことを特徴とする、請求項８記載の電気的なフィードスルー。
10. 前記導体は、矩形の断面で一体に構成されている、ことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルー。
11. 貯蔵システムであって、前記貯蔵システムは、
    少なくとも１つの第１領域および第２領域と、
    前記第１領域と前記第２領域とを分離する隔壁と、
    を有し、
    前記第１領域（１０００，３０００）は好ましくは、液体、特に水および／またはオイルおよび／または液浸液体を有する、または電解液を有する湿潤領域であり、
    前記第２領域（１１００，３１００）は好ましくは乾燥領域である、または湿潤領域である、貯蔵システムにおいて、
    前記貯蔵システムは、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルーを隔壁に含む、ことを特徴とする、貯蔵システム。
12. 前記第２領域（３１００）は、貯蔵装置を制御するための少なくとも１つの制御装置（１２００）を含む、ことを特徴とする、請求項１１記載の貯蔵システム。
13. 制御信号が、前記フィードスルーを介して前記制御装置（１２００）から前記貯蔵装置に導かれる、ことを特徴とする、請求項１２記載の貯蔵システム。
14. 湿潤領域、特に、水をガイドする、またはオイルをガイドする領域と乾燥領域とを分離する隔壁における、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気的なフィードスルーの使用。
15. 前記隔壁は、開口部を含み、当該開口部に、請求項１から１０までのいずれか１項記載の前記フィードスルーのフィードスルー構成部材が、好ましくは密にＯリングではめ込まれている、ことを特徴とする、請求項１４記載の使用。
16. 貯蔵システムであって、前記貯蔵システムは、
    少なくとも１つの第１領域および第２領域と、
    前記第１領域と前記第２領域とを分離する隔壁と、
    を有し、
    前記第１領域は乾燥領域および／または湿潤領域であり、前記第１領域には、冷却のために液体、特に水および／またはオイルおよび／または液浸液体が含まれている、貯蔵システムにおいて、
    前記第２領域は、貯蔵セル、特に貯蔵装置の貯蔵セルを有する湿潤領域である、ことを特徴とする、貯蔵システム。
17. 前記隔壁は、電気的なフィードスルー、特に、請求項１から１０までのいずれか１項記載のフィードスルーを含む、ことを特徴とする、請求項１６記載の貯蔵システム。

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