JP3131704U

JP3131704U - 蓄電池加熱用ヒータ

Info

Publication number: JP3131704U
Application number: JP2007001309U
Authority: JP
Inventors: 浩之井奈福
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2017-03-01

Abstract

【課題】展開した形にヒータを形成し、これを折り曲げ加工して所望形状のヒータとすることで、蓄電池を加熱するために、蓄電池の底部、右側部、左側部と個別に配置する作業がなくなり、更に、個別に配置したヒータを互いに結線する手間も省け、簡単かつ安価なヒータを提供する。
【解決手段】所望の箱状体を展開した形に形成したヒータを折り曲げ、加工して所望の箱状体としてなる蓄電池加熱用ヒータ１であり、具体的には、上面が開口し、長方形の下壁と、この下壁の両長辺と一方の短辺に側壁を直角に立ち上げて形成されており、他方の短辺が開口する箱状体である。
【選択図】図１

Description

本考案は、蓄電池を暖める為の蓄電池加熱用ヒータに関するものである。

従来から蓄電池の用途として、単独で蓄電池を使用する場合と複数個の蓄電池を所望の電圧となる様に直列接続や並列接続もしくは直並列接続に組み合わせて（以下、組電池と称する）使用する場合とがあり、用途に応じて該蓄電池は蓄電池収納ケースに収納し用いられる。前記する蓄電池には、例えば、繰り返し充放電が可能な鉛蓄電池やニッケル−カドミニウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などがあり、これらは自動車用、電力貯蔵用、電気自動車用およびフォークリフト車用などに使用され、所望の電圧となるように蓄電池を複数個接続した組電池として使用される場合は、一般的に隣接する蓄電池の異極性の端子同士を、接続板と呼ばれる金属製のプレートを用いて電気的に接続して作製される。

これらの蓄電池は、モノブロック式蓄電池の使用や組電池としての使用どちらの場合においても、環境温度が氷点下以下となる低温環境下で使用する場合には、蓄電池性能の低下を極力抑えるためヒータを用いて蓄電池を加熱することが行われている。これは、氷点下以下での低温環境下では該蓄電池の放電容量は常温での値に比べて２０〜３０％低下するためである。

蓄電池を加熱する方法として、例えば蓄電池を蓄電池収納ケースに収納した後、該蓄電池収納ケース全周（４側面）に等間隔にヒータ線を巻いて、ヒータ線の先端に接続された温度調整器のスイッチをＯＮ、ＯＦＦ制御することで蓄電池が所望の温度となるような制御が行われていた。しかし、該蓄電池の加熱がヒータ線を有する部分とそうでない部分とで蓄電池温度が不均一であったり、ヒータ線は蓄電池の電槽全周（４側面）に巻きつけるだけであるため、ヒータ線によって加熱された蓄電池の熱が外部に逃げてしまう、即ちヒータ線によって加熱された熱を保温する効果が殆どないため、蓄電池の温度を常に所望の温度に保つことが困難であったりするのが現状であった。

そこで、低温環境下で蓄電池の温度を所望の温度に均一に保つため、底板、側板または中仕切板の内部にカーボン繊維によりなる繊物またはマットをもって構成したシート状電気状発熱体を埋め込んだエボナイト電槽を備える鉛蓄電池（特許文献１）や、複数の単電池（鉛蓄電池）を集積してなる鉛蓄電池ユニットにおいて、該単電池の電槽間の間隙、電槽の下部、周囲の少なくとも一つに加熱手段を配置した鉛蓄電池ユニット（特許文献２）などか提案されている。

実開昭３９−２８１６５号公報特開２００５−１５００６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるようにシート状電気発熱体に電流を送ってこれを発熱させることで電槽を温め、耐寒用鉛蓄電池として有効であるとしているが、電槽内の底板、側板または中仕切板の内部にシート状電気発熱体を埋め込んでいるため、該シート状電気発熱体を埋め込む作業が必要となり、また、シート状発熱体が一部破損した場合に、鉛蓄電池に異常が無くても鉛蓄電池毎の交換が必要となりコストがかかってしまう。更に、電槽内の夫々の位置にシート状電気発熱体を埋め込むため、電槽のサイズ、即ち鉛蓄電池のサイズが大きくなってしまい、鉛蓄電池を複数個必要とし該鉛蓄電池を収納ケースに収納し使用する場合には、鉛蓄電池の電槽内の夫々の位置にシート状電気発熱体を埋め込んでいないものと比べ設置スペースも増大してしまう。
また、特許文献２に記載されるように単電池の電槽間の隙間、電槽の下部、周囲の少なくとも一つに加熱手段を配置することで、鉛蓄電池の温度を常温付近に維持すると共に、該鉛蓄電池の充放電特性を常温特性付近に維持することが可能であるが、電気ヒータ等からなる加熱手段を複数個の単電池の周囲に夫々配置するため、加熱手段の配置は鉛蓄電池を集積してなる鉛蓄電池ユニットが大きくなればなるほど、即ち使用する単電池の個数が増えれば増えるほど加熱手段を配置や配線する作業が増え煩わしい。更に、加熱手段を配置する部位に応じた形状が必要となるためコストがかかってしまう。

このような背景の下、蓄電池の加熱手段として、簡単かつ安価なものが望まれる。

蓄電池を加熱するヒータにおいて、ヒータを予め予想される箱状体を展開した平面状の形に形成し、これを折り曲げて所望の箱状体のヒータにすることを特徴とするものである。

本考案は、展開した形にヒータを形成し、これを折り曲げ加工して所望形状のヒータとするものであるから、蓄電池を加熱するために、蓄電池の底部、右側部、左側部と個別に配置する作業がなくなり、更に、個別に配置したヒータを互いに結線する手間も省け、簡単かつ安価なヒータを提供することができるものである。

以下に本考案の実施の形態を図１（ａ）、（ｂ）および図２を用いて説明する。図１（ａ）は、本考案一実施形態を示す蓄電池加熱用ヒータの概観図であり、図１（ｂ）は本考案一実施形態を示す蓄電池加熱用ヒータの展開図であり、個別の蓄電池を加熱するヒータを示したものであり、図２は本考案のその他の実施形態を示す組電池用の蓄電池加熱用ヒータの概観図を示したものである。
なお、同一符号は同一構成部材を示す。

本考案において、加熱手段を用いて単独の蓄電池または複数個の蓄電池を所望の電圧となる様に組み合わせた組電池を加熱することは従来と変わりはない。本考案によれば、これら単独の蓄電池または組電池の底部および全側部に当接して加熱する蓄電池加熱用ヒータを、展開した形状で一体形成し、これを折り曲げ加工して箱状体としたことが従来と相違し、このような構成をとることで加熱手段を個別に設置する必要がないため組込みや交換時の作業性が向上すると共に、各部に当接させるヒータを一体に形成し得るため安価に作製することが可能である。

以下、単独のモノブロック式蓄電池の蓄電池加熱用ヒータについて説明する。図１（ａ）において、１は箱状の蓄電池加熱用ヒータで、３は一端に設けられた端子部、４は端子部から導出されるリード線、５はリード線に形成された接続端子、６はリレーボックス、８は蓄電池収納部である。

図１（ａ）に示す通り、本考案の蓄電池加熱用ヒータ１は、上面が開口し、長方形の下壁と、該下壁の両長辺と一方の短辺に側壁を直角に立ち上げて形成されており、他方の短辺が開口する箱状体である。そして、開口する短辺側に位置する長側面の一端下部には端子部３が形成され、そこからリード線４が三相三線でアース線を含む計４本導出され、リード線４の先端には接続端子５が設けてあり、該接続端子５を介してリレーボックス６が設けられている。蓄電池加熱用ヒータ１は蓄電池収納ケース（図示せず）に収納された後、箱状体とした該蓄電池用加熱ヒータ１の蓄電池収納部８に１個のモノブロック式蓄電池（図示せず）を収納し、該蓄電池用加熱ヒータ１の下壁と各側壁を収納された蓄電池の底部および各側部に当接させ、モノブロック式蓄電池を収納した後、蓄電池収納ケースの上蓋を被せた。この様に、蓄電池加熱用ヒータ１にモノブロック式蓄電池を挿入した後、上蓋を被せることで、蓄電池加熱用ヒータ１内の熱が対流し、より一層効率よく蓄電池を加熱することが可能であり、蓄電池を一定温度に保つことがより容易となる。ここで、蓄電池収納ケースは蓄電池用ヒータ１より寸法が大きいので、モノブロック式蓄電池の端子等が上蓋に当接し短絡するなどの危険性は考慮しなくても良い。
なお、本考案の一実施形態に係る蓄電池加熱用ヒータ１は、一つの短辺が開口した形状を示したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、４側面を完全に囲繞した形状とすることも可能であり、この場合、蓄電池加熱用ヒータ１から突出する接続端子４等を側壁に当接するように折り曲げることが好ましい。
また、蓄電池加熱用ヒータ１はモノブロック式蓄電池の底壁、側壁に当接する面のみでなく上部も含めて一体形成することは可能である。
また、蓄電池加熱用ヒータ１は交流電源（三相三線）で使用する場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、直流電源（ＣＤ単層二線）を用いることも可能であり、この場合、端子部３から導出されるリード線４は２本となる。

前記蓄電池加熱用ヒータ１は、耐熱性・耐薬品性・高温時の耐磨耗性などの特徴を併せ持った合成ゴム（例えば、ネオプレンゴム）製の板状体を、図１（ｂ）に示される如く、箱状体を展開した形に裁断し、その表面にニクロム線からなる発熱体を蛇行（蛇状型）させて配置し、その後同様に形成した合成ゴム製の板状体を重ね合わせ、相対向する同一形状の合成ゴムで発熱体を挟み込みこんだ。そして、合成ゴムを加硫プレス機（図示せず）内にあるテーブル上（図示せず）に載置し、加硫プレス機内をとなるように減圧し、発熱体を挟み込んだ合成ゴムを１５０℃で、４０分間の加硫プレスを行って一体形成した。次いで、図１（ｂ）に示される破線部分に沿って内側に折り曲げ蓄電池加熱用ヒータ１を作製した。
なお、本考案において発熱体を挟み込む板状体のものは合成ゴムの例を挙げたが、耐熱性・耐薬品性・高温時の耐磨耗性などを有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂などを用いることも可能である。
また、発熱体は蓄電池加熱用ヒータ１と蓄電池とが当接する面密集して設け、折り曲げられる箇所には疎に設けるか、当接する部分にのみ発熱体を設け折り曲げられる箇所は発熱体を接続するだけの接続線で構成しても良い。更に、発熱体はニクロム線に限定されるものではなく、例えば、炭素を用いたカーボンヒータや、セラミックを用いたＰＣＴヒータ等を用いることが可能である。
また、本考案においては発熱体の形状は蛇状型としたが、蛇状型に限定されるものではなく、その形状は任意に選別することが可能であり、例えば並列蛇状型、グリット型などを用いることが可能である。

ここで、蓄電池の加熱時の制御方法について説明する。蓄電池の加熱は、合成ゴムで発熱体を挟み込みこんだ蓄電池加熱用ヒータ１により行い、蓄電池の加熱時の制御は、蓄電池加熱用ヒータ１の一端から導出されるリード線４に接続端子５を形成し、該接続端子５を介して接続されるリレーボックス６により行い、該リレーボックス６内には、蓄電池の温度を蓄電池に取付けたサーモスタットによりＯＮ、ＯＦＦ動作するリレー（図示せず）が内蔵されている。そして、蓄電池温度が所望の温度より低い場合にはリレーボックス６内のリレーが自動的にＯＮとなり、蓄電池加熱用ヒータ１による加熱が開始され、逆に蓄電池の温度が所望の温度より高い場合にはリレーボックス６内のリレーが自動的にＯＦＦとなり、蓄電池加熱用ヒータ１による加熱が停止される。リレーボックス６による蓄電池加熱用ヒータ１のＯＮ、ＯＦＦ動作の切替温度は任意に設定することが可能であり、本考案においてサーモスタットのＯＮ、ＯＦＦ動作の切替温度は、蓄電池の温度が５℃になるまではスイッチを常時ＯＮであり、蓄電池の温度が５℃超過となった場合にＯＦＦとなるように制御を行った。
なお、リレーボックス６内のスイッチのＯＮ、ＯＦＦ制御の切替は、蓄電池の温度をサーモスタットにより常時監視しており、前記するようにサーモスタットのＯＮ、ＯＦＦ動作によりリレーボックス６内のスイッチ（リレー）のＯＮ、ＯＦＦ制御を行った。
なお、リレーボックス６の電源は商用電源を用いたが、商用電源が使用できない山岳地帯等で用いる場合は、自然エネルギー（例えば、太陽光発電や風力発電）による電力を使用することも可能であり、この場合、リレーボックス６と太陽光発電等の間にコンバータなどを用いることが好ましい。

次に、他の実施形態として本考案の蓄電池加熱用ヒータ１を組電池に用いた場合について説明する。図２に示すように、３個の単独の蓄電池から成る組電池に蓄電池加熱用ヒータ１を適応する場合は、上記の一実施形態で説明した様に一体形成した蓄電池加熱用ヒータ１を用いるものであるが、３個の蓄電池の全ての底部と両端部に位置する蓄電池の３方の側面を覆うべく、展開した形状がエの字状のものを折り曲げ加工して形成した箱状体からなる蓄電池加熱用ヒータ１０と、中央に位置する蓄電池には、下壁はなく、長辺に該当する部分の相対峙する側壁と一方の短辺に該当する部分の側壁を展開した形状が長方形のものを折り曲げて形成したコ字状の箱状体からなる蓄電池加熱用ヒータ１１を形成したものである。これらは、蓄電池加熱用ヒータ１０の箱状体内に、端部に位置する２個の蓄電池を並べ、該２個の蓄電池の間にもう一つの蓄電池加熱用ヒータ１１を配置し、その後中央に位置する蓄電池を蓄電池加熱用ヒータ１１の蓄電池収納部８に収納することで、蓄電池加熱用ヒータ１０、１１が組電池に施される。そして夫々の蓄電池加熱用ヒータ１０、１１に設けた端子部３０、３１からリード線４と接続端子５を介してリレーボックス６に接続され、使用に供される。
ここで、夫々の蓄電池加熱用ヒータ１０、１１に設けた端子部３０、３１から４本ずつ導出されるリード線４（ＤＣ単層二線または三相三線でアース線を含む計４本）は接続端子５部で夫々統合され、リレーボックス６に接続される。そして、前記するようにサーモスタットによりＯＮ、ＯＦＦ動作するリレー（図示せず）によって蓄電池の温度制御を行った。
なお、本考案の他の実施形態、即ち本考案を組電池に適応する場合、隣接する蓄電池の異極性の端子同士を接続する接続板が必要となるため、蓄電池加熱用ヒータ１０が蓄電池の電槽のみに当接する背の低いものの場合は問題とならないが、蓄電池の電槽上部に被せられた蓋およびその上方に突出する端子の高さ位置まで伸びる背の高いものである場合は、図２に示す様に、蓄電池加熱用ヒータ１０の相対峙する側壁の上端に切欠部７を設けて端子同士の接合を可能としたが、この形状に限定されるものではない。例えば、接続板を逆Ｕ字状として相対峙する側壁上端の上方を差し渡る様にしても良い。
また、本考案において蓄電池加熱用ヒータ１の蓄電池収納部８に収納される蓄電池の個数は夫々１個ずつの例を示したが、例えば、図１に示される蓄電池加熱用ヒータ１に収納する蓄電池を複数個とすることも可能であり、用途に応じて電池加熱用ヒータに収納する蓄電池の個数を適宜選択することが可能である。

本考案一実施形態を示す蓄電池加熱用ヒータで、（ａ）は概観図、（ｂ）は展開図。本考案の他の実施形態を示す組電池用の蓄電池加熱用ヒータの概観図。

符号の説明

１、１０、１１蓄電池加熱用ヒータ
３、３０、３１端子部
４リード線
５接続端子
６リレーボックス
７切欠部
８蓄電池収納部

Claims

所望の箱状体を展開した形に形成したヒータを折り曲げ加工して所望の箱状体としてなる蓄電池加熱用ヒータ。