JP4948187B2 - 積層薄型ヒータ、リード線付き積層薄型ヒータ、ヒータ付き電池構造体、及びヒータユニット - Google Patents

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Description

本発明は、積層薄型ヒータ、この積層薄型ヒータとそのヒータ素子に電気的に導通するリード線とを備えるリード線付き積層薄型ヒータ、及び、この積層薄型ヒータまたはリード線付き積層薄型ヒータを備えるヒータ付き電池構造体、並びにヒータユニットに関する。
ヒータ素子を有する積層薄型ヒータと、ヒータ素子に電気的に導通するリード線とを備えるリード線付き積層薄型ヒータとして、様々なものが提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
特開平８−１６２２５９号 株式会社クラベ、ヒータ製品の概要、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.kurabe.co.jp/japanese/product/heater/heat.htm＞
特許文献１の従来技術には、積層薄型ヒータをその厚み方向に挿通して、ヒータ素子と導通する円筒状の金属ハトメを設け、この金属ハトメの筒内にリード線を挿入した状態でハンダ接合することで、ヒータ素子とリード線とを接続してなるリード線付き積層薄型ヒータが開示されている。
また、特許文献１の実施例には、ベースフィルム（絶縁樹脂フィルム）に開口部を設け、この開口部を通じてヒータ素子の一部（接続端子部）を、積層薄型ヒータの裏面から厚み方向外側に引き出して、積層薄型ヒータの裏面より厚み方向外側の位置で、ヒータ素子の接続端子部とリード線とを接続してなるリード線付き積層薄型ヒータが開示されている。
また、非特許文献１には、積層薄型ヒータの外周より平面方向外側で、ヒータ素子とリード線とを接続してなるリード線付き積層薄型ヒータが開示されている。
近年、積層薄型ヒータ及びリード線付き積層薄型ヒータについて、配置スペースを小さくする要求が高まっている。具体的には、例えば、近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電源である二次電池を、積層薄型ヒータ及びリード線付き積層薄型ヒータで加熱する技術が開発されているが、ハイブリッド自動車等では、積層薄型ヒータ及びリード線付き積層薄型ヒータを配置するスペースの制約が大きいため、配置スペースの小さい積層薄型ヒータ及びリード線付き積層薄型ヒータが求められている。
しかしながら、非特許文献１のリード線付き積層薄型ヒータでは、ヒータ素子とリード線との接続部が、積層薄型ヒータの外周より平面方向外側に突出しているため、積層薄型ヒータの平面方向について、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースが大きくなっていた。
また、特許文献１の従来技術にかかるリード線付き積層薄型ヒータでは、積層薄型ヒータをその厚み方向に挿通する金属ハトメを設けるために、積層薄型ヒータの裏面側に厚みの厚い補強板を積層して、積層薄型ヒータを補強している。このため、リード線付き積層薄型ヒータの厚みが厚くなり、厚み方向について配置スペースが大きくなっていた。さらに、積層薄型ヒータをその厚み方向に挿通する金属ハトメ、及びハンダを介して、箔状ヒータ素子とリード線とを接続する形態は、信頼性の高い接続形態とは言えなかった。例えば、リード線付き積層薄型ヒータをハイブリッド自動車等に設けた場合は、長期間にわたり振動を受ける影響で、ハンダに亀裂等が生じてしまう虞がある。
また、特許文献１の実施例にかかるリード線付き積層薄型ヒータでは、積層薄型ヒータの裏面より厚み方向外側の位置で、箔状ヒータ素子の接続端子部とリード線とを接続する。しかも、上記の従来技術と同様に、金属ハトメ及びハンダを介して箔状ヒータ素子の接続端子部とリード線とを接続するために、接続端子部の裏面に厚みの厚い補強板を積層している。このため、箔状ヒータ素子の接続端子部とリード線との接続部が厚み方向外側に大きく突出してしまうので、積層薄型ヒータの厚み方向について配置スペースが大きくなっていた。また、上記の従来技術と同様に、金属ハトメ及びハンダを介して箔状ヒータ素子の接続端子部とリード線とを接続する形態は、信頼性の高い接続形態とは言えなかった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、配置スペースの小さい積層薄型ヒータ、配置スペースが小さくしかもヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高いリード線付き積層薄型ヒータ、及びこの積層薄型ヒータまたはリード線付き積層薄型ヒータを設けたヒータ付き電池構造体、並びにヒータユニットを提供することを目的とする。
その解決手段は、第１絶縁樹脂フィルム、第２絶縁樹脂フィルム、及び上記第１絶縁樹脂フィルムの内表面と上記第２絶縁樹脂フィルムの内表面との間に介在するヒータ素子、を有する積層薄型ヒータであって、上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかを貫通するフィルム貫通孔、または、上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかが上記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだフィルム凹部、により構成されるフィルム空隙部を有し、上記ヒータ素子は、当該ヒータ素子に電流を導くリード線と接続可能なヒータ端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側に突出するヒータ端子部を有し、上記ヒータ素子は、金属箔からなり、帯状をなす箔状ヒータ素子であり、上記積層薄型ヒータは、上記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板と、上記第１絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第１絶縁樹脂フィルム部と上記第２絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第２絶縁樹脂フィルム部との間に、上記箔状ヒータ素子の一部である帯状のヒータ素子部が挟まれて被覆されてなるフィルム保護部、及び、上記フィルム保護部の先端から上記箔状ヒータ素子の一部が突出して露出してなる上記ヒータ端子部、からなる帯状フィルムヒータ部と、を有し、上記帯状フィルムヒータ部は、上記第２金属薄板に接着されることなく形成されてなる積層薄型ヒータである。
本発明の積層薄型ヒータでは、ヒータ素子が、当該ヒータ素子に電流を導くリード線と接続可能なヒータ端子部であって、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側に突出するヒータ端子部を有している。すなわち、ヒータ素子のヒータ端子部を、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側に収めている。これにより、少なくとも積層薄型ヒータの平面方向について、積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
また、ヒータ素子を、金属箔からなる箔状ヒータ素子とすることで、積層薄型ヒータの厚み方向について、積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
ここで、「積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側」とは、フィルム空隙部の内側のほか、フィルム空隙部を積層薄型ヒータの厚み方向（積層方向）に仮想的に延長した仮想領域の内側も含む。すなわち、本発明のリード線付き積層薄型ヒータは、ヒータ端子部がフィルム空隙部の内部に収容されているもののほか、ヒータ端子部の一部がフィルム空隙部の内部に収容されているものも含む。さらには、ヒータ端子部の全体が、フィルム空隙部の外部に位置するが、仮想領域の内部に収まっている積層薄型ヒータも含む。
さらに、上記の積層薄型ヒータであって、前記ヒータ端子部は、上記フィルム空隙部内に収容されてなる積層薄型ヒータとすると良い。
本発明の積層薄型ヒータでは、ヒータ端子部がフィルム空隙部内に収容されている。これにより、ヒータ端子部を積層薄型ヒータの内部に収容できるので、積層薄型ヒータの平面方向のみならず厚み方向についても、積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
他の解決手段は、第１絶縁樹脂フィルム、第２絶縁樹脂フィルム、及び上記第１絶縁樹脂フィルムの内表面と上記第２絶縁樹脂フィルムの内表面との間に介在するヒータ素子、を有する積層薄型ヒータであって、上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかを貫通するフィルム貫通孔、または、上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかが上記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだフィルム凹部、により構成されるフィルム空隙部を有し、上記ヒータ素子は、当該ヒータ素子に電流を導くリード線と接続可能なヒータ端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側に突出するヒータ端子部を有し、上記ヒータ素子は、金属箔からなり、帯状をなす箔状ヒータ素子であり、上記積層薄型ヒータは、上記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板と、上記第１絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第１絶縁樹脂フィルム部と上記第２絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第２絶縁樹脂フィルム部との間に、上記箔状ヒータ素子の一部である帯状のヒータ素子部が挟まれて被覆されてなるフィルム保護部、及び、上記フィルム保護部の先端から上記箔状ヒータ素子の一部が突出して露出してなる上記ヒータ端子部、からなる帯状フィルムヒータ部と、を有し、上記帯状フィルムヒータ部は、上記第２金属薄板に接着されることなく形成されてなる積層薄型ヒータと、上記ヒータ端子部を通じて、上記ヒータ素子に電気的に導通してなるリード芯線を有する上記リード線と、を備えるリード線付き積層薄型ヒータであって、上記リード線の上記リード芯線は、上記ヒータ端子部と接続するリード端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側で、上記ヒータ端子部の表面に沿って接触した状態で、圧着部材により上記ヒータ端子部に圧着接続されてなるリード端子部を有するリード線付き積層薄型ヒータである。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、リード線のリード芯線が、ヒータ端子部と接続するリード端子部であって、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側において、ヒータ端子部の表面に沿って接触した状態で、圧着部材によりヒータ端子部に圧着接続されてなるリード端子部を有している。すなわち、ヒータ素子のヒータ端子部と、リード線（リード芯線）のリード端子部とが、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側で接続されている。
このように、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側で、ヒータ端子部とリード端子部とを接続することで、ヒータ端子部とリード線との接続部を、積層薄型ヒータの平面方向について、積層薄型ヒータの内側に収めることができる。これにより、積層薄型ヒータの平面方向について、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
前述のように、「積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側」とは、フィルム空隙部の内側のほか、フィルム空隙部を積層薄型ヒータの厚み方向（積層方向）に仮想的に延長した仮想領域の内側も含む。すなわち、本発明のリード線付き積層薄型ヒータは、ヒータ端子部とリード端子部とを圧着部材で圧着接続してなる部位（以下、圧着接続部ともいう）が、フィルム空隙部の内部に収容されているもののほか、圧着接続部の一部がフィルム空隙部の内部に収容されているものも含む。さらには、圧着接続部の全体が、フィルム空隙部の外部に位置するが、仮想領域の内部に収まっているリード線付き積層薄型ヒータも含む。
さらに、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、リード端子部が、ヒータ端子部の表面に沿って接触した状態で、圧着部材によりヒータ端子部に圧着接続されている。このような接続形態とすることで、リード線付き積層薄型ヒータを振動などを受けやすい環境下で使用したとしても、リード端子部とヒータ端子部との電気的接続を、長期間安定して維持することができるので、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高くなる。
しかも、このような接続形態とすることで、接続端子部の裏面に厚みの厚い補強板を積層して、金属ハトメ及びハンダを介してヒータ素子の接続端子部とリード線とを接続する形態（前述の特許文献１を参照）に比べて、接続部全体の厚みを薄くすることができる。これにより、積層薄型ヒータの厚み方向についても、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
なお、圧着部材は、自身が塑性変形することで、リード端子部とヒータ端子部とを圧着接続した状態を保持できるものであれば良く、例えば、円筒状の圧着接続子（例えば、日本圧着端子製造製、Ｐ型圧着接続子）を挙げることができる。
さらに、上記のリード線付き積層薄型ヒータであって、前記リード端子部及び前記ヒータ端子部は、前記フィルム空隙部内に収容されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
リード端子部及びヒータ端子部をフィルム空隙部内に収容することで、積層薄型ヒータの平面方向のみならず、厚み方向についても、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースを小さくすることができる。
さらに、上記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであって、前記積層薄型ヒータは、前記第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第１金属薄板、及び前記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板、のうち少なくとも上記第２金属薄板を有し、上記第１金属薄板及び上記第２金属薄板の少なくともいずれかは、自身を貫通する金属貫通孔、または、前記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだ金属凹部、により構成され、前記フィルム空隙部と連通する金属板空隙部であって、前記リード線が当該金属板空隙部内を通る金属板空隙部を有し、当該金属薄板の外表面と上記金属板空隙部を構成する内周面との間に形成される金属板角部が、滑らかな外表面を有する保護部材により被覆されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、積層薄型ヒータが、第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第１金属薄板、及び第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板、のうち少なくとも上記第２金属薄板を有している。第１金属薄板及び第２金属薄板は、絶縁樹脂フィルムに比べて熱伝導に優れているため、第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に第１金属薄板を、または第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に第２金属薄板を積層することで、積層薄型ヒータの表面温度のムラを小さくできる。このため、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、第１金属薄板または第２金属薄板を加熱面とすることで、被加熱体（自動車用の電池など）への加熱ムラを小さくすることができる。さらに、第１金属薄板または第２金属薄板を設けることで、積層薄型ヒータが強固になり、積層薄型ヒータに大きな外力が作用した場合でも、ヒータ素子を、適切に保護することができる。
さらに、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、第１金属薄板が、フィルム空隙部を、第１絶縁樹脂フィルムの外表面側から覆っている。または、第２金属薄板が、フィルム空隙部を、第２絶縁樹脂フィルムの外表面側から覆っている。これにより、積層薄型ヒータの平面方向についてフィルム空隙部の内側に位置する圧着接続部（圧着部材によりヒータ端子部とリード端子部とが圧着接続してなる部位）を、第１金属薄板または第２金属薄板で保護することができる。具体的には、例えば、リード線付き積層薄型ヒータの取付作業時において、第１金属薄板側または第２金属薄板側から、誤って取付工具等をフィルム空隙部内に進入させて、圧着接続部を損傷する不具合を防止できる。このため、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性を、より一層高くすることができる。
さらに、上記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであって、前記積層薄型ヒータは、前記第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第１金属薄板、及び前記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板、のうち少なくとも上記第２金属薄板を有し、上記第１金属薄板及び上記第２金属薄板の少なくともいずれかは、自身を貫通する金属貫通孔、または、前記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだ金属凹部、により構成され、前記フィルム空隙部と連通する金属板空隙部であって、前記リード線が当該金属板空隙部内を通る金属板空隙部を有し、当該金属薄板の外表面と上記金属板空隙部を構成する内周面との間に形成される金属板角部が、滑らかな外表面を有する保護部材により被覆されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、第１金属薄板及び第２金属薄板の少なくともいずれかが、フィルム空隙部と連通する金属板空隙部であって、リード線が当該金属板空隙部内を通る金属板空隙部を有している。このような形態の第１金属薄板（第２金属薄板）では、当該金属薄板の外表面と金属板空隙部を構成する内周面とで形成される金属板角部が、鋭い角部となっていたり、この金属板角部にバリなどが生じていることがある。このような場合、金属板空隙部内を通るリード線が、鋭い金属板角部や金属板角部に位置するバリ等によって損傷する危険性がある。
これに対し、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、金属板角部が、滑らかな外表面を有する保護部材により被覆されている。これにより、リード線が、金属板角部やバリと直接に接触することがなくなり、保護部材の滑らかな外表面に接触することになるので、リード線の損傷を防止することができる。
さらに、上記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであって、前記ヒータ端子部と前記リード端子部とを前記圧着部材で圧着接続してなる圧着接続部の少なくとも一部は、前記フィルム空隙部からなる、または、前記フィルム空隙部及び前記金属板空隙部からなる、ヒータ空隙部内に収容されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、圧着接続部の少なくとも一部が、ヒータ空隙部内に収容されている。これにより、圧着接続部が積層薄型ヒータの表面から厚み方向外側に突出する突出量を小さくできるので、積層薄型ヒータの厚み方向について、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースをより一層小さくすることができる。
さらに、上記のリード線付き積層薄型ヒータであって、前記圧着接続部は、前記ヒータ空隙部内に収容されてなるリード線付き積層薄型ヒータとするのが好ましい。
圧着接続部の全体をヒータ空隙部内に収容することで、積層薄型ヒータの厚み方向について、リード線付き積層薄型ヒータの配置スペースをより一層小さくすることができる。しかも、圧着接続部が積層薄型ヒータの表面から外部に突出していないので、例えば、リード線付き積層薄型ヒータの取付作業時において、取付工具等で圧着接続部を損傷する不具合も抑制できるので、より一層、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、上記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであって、前記リード線は、その少なくとも一部が、前記積層薄型ヒータの最外表面に固定されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、リード線の少なくとも一部が、積層薄型ヒータの最外表面に固定されている。これにより、リード線付き積層薄型ヒータの取り扱い時に、リード線を通じて、圧着接続部（ヒータ端子部及びリード端子部）に力が加わるのを抑制できる。具体的には、例えば、リード線付き積層薄型ヒータの取付作業等でリード線を取り回しても、積層薄型ヒータの最外表面に固定されている部位、及びこれよりもリード端子部側の部位は、ほとんど動かない。これにより、圧着接続部（ヒータ端子部及びリード端子部）に、リード線を通じて力が加わるのを抑制できるので、ヒータ端子部とリード端子部との電気的接続を安定して維持することができる。従って、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、より一層、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、上記のリード線付き積層薄型ヒータであって、前記リード線は、少なくとも前記リード端子部に近接する近接リード部が、前記積層薄型ヒータの前記最外表面に固定されてなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、リード線のうち少なくともリード端子部に近接する近接リード部が、積層薄型ヒータの最外表面に固定されている。これにより、リード線について、積層薄型ヒータの最外表面に固定されている部位よりもリード端子部側に位置する部分、の長さを短くできるので、リード線付き積層薄型ヒータの取り扱い時に、リード線のうちリード端子部側に位置する部分が、より一層動き難くなる。このため、圧着接続部（ヒータ端子部及びリード端子部）に、リード線を通じて力が加わるのをより一層抑制できる。従って、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、より一層、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、上記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであって、前記リード線の少なくとも一部は、固定部材により、前記積層薄型ヒータの前記最外表面に固定されてなり、上記固定部材は、前記フィルム空隙部からなる、または上記フィルム空隙部及び前記金属板空隙部からなる、ヒータ空隙部を、前記ヒータ端子部と前記リード端子部とを前記圧着部材で圧着接続してなる圧着接続部と共に、上記積層薄型ヒータの上記最外表面側から覆ってなるリード線付き積層薄型ヒータとすると良い。
本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、リード線を積層薄型ヒータの最外表面に固定する固定部材により、圧着接続部と共にヒータ空隙部を、積層薄型ヒータの最外表面側から覆っている。これにより、圧着接続部を、固定部材で保護することができる。また、外部からフィルム空隙部内に水滴等が進入するのを抑制できる。従って、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性を、より一層高くすることができる。
なお、固定部材としては、接着剤層を有する金属フィルムや、接着剤層を有する樹脂フィルムや、接着剤層を有するガラスクロスなどを挙げることができる。
他の解決手段は、発電要素を含み、被加熱面を有する電池構造体と、１または複数のヒータであって、上記被加熱面を加熱することにより上記発電要素を加熱するヒータと、を備えるヒータ付き電池構造体であって、上記１または複数のヒータは、前記いずれかの積層薄型ヒータ、または、前記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであるヒータ付き電池構造体である。
本発明のヒータ付き電池構造体は、前述のいずれかの積層薄型ヒータ、または、前述のいずれかのリード線付き積層薄型ヒータを備えている。前述のいずれかの積層薄型ヒータ、及び、前述のリード線付き積層薄型ヒータは、いずれも、配置スペースが小さいため、本発明のヒータ付き電池構造体についても、配置スペースを小さくすることができる。
しかも、前述のリード線付き積層薄型ヒータは、いずれも、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高いため、本発明のヒータ付き電池構造体では、リード線付き積層薄型ヒータにより、適切に、電池構造体の発電要素を加熱することができる。
なお、電池構造体としては、例えば、１つの発電要素を電池ケース内に収容してなる単電池を挙げることができる。また、発電要素を収容する収容部が複数、一体成形された電池ケースを備え、それぞれの収容部内に発電要素を収容してなる電池モジュールも含む。また、単電池や電池モジュールを複数、直列または並列に接続して、筐体や保持枠等で保持してなる組電池も含む。
また、発電要素とは、電池の機能（充電・放電など）を生じさせる電池の構成要素をいい、例えば、正極板、負極板、セパレータ、及び電解液などが含まれる。
他の解決手段は、１または複数のヒータと、上記１または複数のヒータを保持する保持部材と、を備え、発電要素を有する電池構造体を加熱することにより上記発電要素を加熱するヒータユニットであって、上記１または複数のヒータは、前記いずれかの積層薄型ヒータ、または、前記いずれかのリード線付き積層薄型ヒータであり、上記保持部材は、上記ヒータユニットを上記電池構造体に取付可能とする構成を有するヒータユニットである。
本発明のヒータユニットは、前述のいずれかの積層薄型ヒータ、または、前述のいずれかのリード線付き積層薄型ヒータを備えている。前述のいずれかの積層薄型ヒータ、及び、前述のリード線付き積層薄型ヒータは、いずれも、配置スペースが小さいため、本発明のヒータユニットも、配置スペースが小さくなる。
しかも、前述のリード線付き積層薄型ヒータは、ヒータ素子とリード線との電気的接続の信頼性が高いため、本発明のヒータユニットを用いれば、適切に、電池構造体の発電要素を加熱することができる。
さらに、上記のヒータユニットであって、保持部材が、ヒータユニットを電池構造体に着脱可能とする構成を有するヒータユニットとするのが好ましい。
このヒータユニットを用いれば、ヒータユニットを電池構造体に取り付けた後も、電池構造体から容易に取り外すことができる。これにより、積層薄型ヒータ、及び、リード線付き積層薄型ヒータのメンテナンス作業等の作業性が良好となるので好ましい。
（実施形態）
次に、本発明の実施形態にかかるヒータ付き電池構造体１０について、図面を参照しつつ説明する。
ヒータ付き電池構造体１０は、図１及び図２に示すように、組電池５０と、第１ヒータユニット６０と、第２ヒータユニット７０とを有している。
このうち、組電池５０は、図３に示すように、第１収容部材２０及び第２収容部材３０を備える収容ケース４０と、その内部に収容された複数（本実施形態では４０ヶ）の二次電池１００とを有している。なお、本実施形態では、組電池５０が電池構造体に相当する。
二次電池１００は、図４に示すように、電池ケース１０１と、正極端子１６１と、負極端子１６２とを備える、密閉型のニッケル水素蓄電池である。電池ケース１０１は、図５に示すように、樹脂製で矩形略箱形状をなす電槽１０２と、樹脂製で矩形略板形状をなす蓋体１０３とを有している。このうち、電槽１０２は、その内部が、隔壁部１２５によって、６つの収容部１２４に区分されている。それぞれの収容部１２４内には、極板群１５０（正極板１５１、負極板１５２、セパレータ１５３）と、電解液（図示しない）とが収容されている。各収容部１２４内に収容されている極板群１５０は、それぞれ、直列に接続されている。従って、本実施形態の二次電池１００は、６つの単電池が直列に接続された電池モジュールを構成している。
なお、極板群１５０及び電解液（図示しない）は、発電要素に相当する。また、蓋体１０３には、安全弁１２２が設けられている。
本実施形態では、図３に示すように、このような二次電池１００が４０ヶ、列置方向Ｘ（図３において左右方向）に一列に列置されると共に、互いに直列に接続されている。
第１収容部材２０は、図３に示すように、金属製で矩形凹状をなし、複数の二次電池１００を内部に収容する収容部２４と、この収容部２４の開口端側に位置する矩形環状の鍔部２３とを有している。第２収容部材３０は、金属製で矩形凹状をなす凹部３４と、この凹部３４の開口端側に位置する矩形環状の鍔部３３とを有している。
第２収容部材３０の鍔部３３上には、複数の二次電池１００が載置・固定されている（図３及び図４参照）。さらに、第１収容部材２０が、その鍔部２３を第２収容部材３０の鍔部３３に突き当て、収容部２４内に複数の二次電池１００を収容した状態で、取付ボルト１１により、第２収容部材３０に固定されている。
なお、この組電池５０において、第２収容部材３０の凹部３４の底部３４ｂのうち、複数の二次電池１００と空隙Ｓを介して離間する部位を、離間部３５とする。これにより、本実施形態では、後述するように、離間部３５の外表面が、被加熱面３５ｂとなる。
第１ヒータユニット６０は、図６に示すように、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と、第１シート体６２と、これらを保持する第１保持部材６５と、断熱材６８とを有している。第１リード線付き積層薄型ヒータ６３は、第１シート体６２の主面６２ｂに接着されており、第１シート体６２は、第１保持部材６５の保持面６５ｆに接着されている。また、断熱材６８は、第１保持部材６５のうち保持面６５ｆの反対側に位置する反対面６５ｇに接着されている。従って、第１ヒータユニット６０は、その構成部品である、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と第１シート体６２と第１保持部材６５と断熱材６８とが、接着により一体とされてなる。
このうち、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３は、図７に示すように、薄板状の第１積層薄型ヒータ６１と、リード線６４とを有している。
第１積層薄型ヒータ６１は、図８に示すように、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃ、第２絶縁樹脂フィルム６１ｅ、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃの内表面６１ｃ１と第２絶縁樹脂フィルム６１ｅの内表面６１ｅ１との間に位置する箔状ヒータ素子６１ｄ、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃの外表面６１ｃ２上に積層された第１金属薄板６１ｂ、及び第２絶縁樹脂フィルム６１ｅの外表面６１ｅ２上に積層された第２金属薄板６１ｆを有する積層薄型ヒータである。
なお、箔状ヒータ素子６１ｄは、ニッケル−クロム合金箔からなり、図７で破線で示すように、平面に沿って所定のパターンで帯状に延びている。また、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃ及び第２絶縁樹脂フィルム６１ｅは、ポリイミドフィルムにより形成されている。また、第１金属薄板６１ｂ及び第２金属薄板６１ｆは、アルミニウム薄板により形成されている。第１絶縁樹脂フィルム６１ｃ、第２絶縁樹脂フィルム６１ｅ、箔状ヒータ素子６１ｄ、第１金属薄板６１ｂ、及び第２金属薄板６１ｆは、接着により一体とされている。
本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、箔状ヒータ素子６１ｄを、絶縁樹脂フィルム（第１絶縁樹脂フィルム６１ｃ及び第２絶縁樹脂フィルム６１ｅ）を介して、２枚の金属薄板（第１金属薄板６１ｂ及び第２金属薄板６１ｆ）で挟んでいる。これにより、外部から第１リード線付き積層薄型ヒータ６３に大きな力が作用した場合でも、箔状ヒータ素子６１ｄを適切に保護することができる。
また、リード線６４は、図８に示すように、金属線からなるリード芯線６４ｄと、これを被覆する絶縁性の被覆樹脂６４ｃとを有している。このリード線６４は、リード芯線６４ｄの一端部に位置するリード端子部６４ｄｔが、箔状ヒータ素子６１ｄのヒータ端子部６１ｄｔに電気的に接続され（図８参照）、他端部が図示しない家庭用交流電源に接続可能とされている。このため、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、家庭用交流電源から箔状ヒータ素子６１ｄに電力を供給して、箔状ヒータ素子６１ｄで発熱させることができる。
ここで、リード線６４のリード芯線６４ｄと箔状ヒータ素子６１ｄとの電気的接続方法について、詳細に説明する。
本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３は、図８に示すように、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃ及び第２絶縁樹脂フィルム６１ｅを貫通するフィルム貫通孔により構成されるフィルム空隙部Ｋ２を有している。そして、第１積層薄型ヒータ６１の平面方向（図８において左右方向）についてフィルム空隙部Ｋ２の内側（詳細には、フィルム空隙部Ｋ２の内部）に、箔状ヒータ素子６１ｄのヒータ端子部６１ｄｔが突出している。
さらに、第１積層薄型ヒータ６１の平面方向（図８において左右方向）についてフィルム空隙部Ｋ２の内側で、リード線６４のリード端子部６４ｄｔが、ヒータ端子部６１ｄｔに接続されている。これにより、圧着接続部７６が、第１積層薄型ヒータ６１の外周から平面方向外側に突出することがないので、第１積層薄型ヒータ６１の平面方向について、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３の配置スペースを小さくすることができる。
ここで、「第１積層薄型ヒータ６１の平面方向についてフィルム空隙部Ｋ２の内側」とは、フィルム空隙部Ｋ２（詳細形状は、図９を参照）の内部のほか、フィルム空隙部Ｋ２を第１積層薄型ヒータ６１の厚み方向（図８において上下方向）に仮想的に延長した仮想領域ＫＲの内部も含む。
その上、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、リード端子部６４ｄｔ及びヒータ端子部６１ｄｔを、フィルム空隙部Ｋ２内に収容している。これにより、第１積層薄型ヒータ６１の平面方向のみならず、厚み方向についても、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３の配置スペースを小さくすることができる。
しかも、リード端子部６４ｄｔが、ヒータ端子部６１ｄｔの表面に沿って接触した状態で、ヒータ端子部６１ｄｔに圧着接続されている。詳細には、筒状の圧着部材６６の筒内で、ヒータ端子部６１ｄｔの表面にリード端子部６４ｄｔを接触させた状態で、圧着部材６６を加締めることにより、ヒータ端子部６１ｄｔの表面にリード端子部６４ｄｔを圧着接続している。このような接続形態とすることで、リード端子部６４ｄｔとヒータ端子部６１ｄｔとの電気的接続を、長期間安定して維持することができるので、箔状ヒータ素子６１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、圧着部材６６によりリード端子部６４ｄｔとヒータ端子部６１ｄｔとが圧着接続してなる部位を、熱収縮ゴムからなる被覆部材６７により液密に被覆して、圧着接続部７６を形成している。これにより、リード端子部６４ｄｔ及びヒータ端子部６１ｄｔに水滴などの液体が付着するのを防止できるので、より一層、箔状ヒータ素子６１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
なお、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、第１金属薄板６１ｂが、自身を貫通する金属貫通孔により構成され、フィルム空隙部Ｋ２と連通する金属板空隙部Ｋ１を有している。同様に、第２金属薄板６１ｆも、自身を貫通する金属貫通孔により構成され、フィルム空隙部Ｋ２と連通する金属板空隙部Ｋ３を有している。すなわち、金属板空隙部Ｋ１、フィルム空隙部Ｋ２、及び金属板空隙部Ｋ３が連なって、第１積層薄型ヒータ６１をその厚み方向（図８において上下方向）に貫通するヒータ空隙部Ｋを形成している。これにより、リード線６４を、ヒータ空隙部Ｋ内から、金属板空隙部Ｋ１を通じて、第１積層薄型ヒータ６１の外部に取り出すことができる。
さらに、リード端子部６４ｄｔとヒータ端子部６１ｄｔとの接続形態を、上述のような圧着接続形態とすることで、圧着接続部７６全体の厚みを薄くすることができる。これにより、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、圧着接続部７６の全体を、ヒータ空隙部Ｋ内に収容することができる。このため、積層薄型ヒータ６１の厚み方向にかかる第１リード線付き積層薄型ヒータ６３の配置スペースを、小さくすることができる。さらには、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３（第１ヒータユニット６０）の取付作業時等において、取付工具等で、圧着接続部７６を損傷する不具合を抑制することもできるので、より一層、箔状ヒータ素子６１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
ところで、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、リード線６４を、第１金属薄板６１ｂの金属板空隙部Ｋ１を通じて、ヒータ空隙部Ｋ内から外部に取り出している。しかしながら、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２と金属板空隙部Ｋ１を構成する内周面６１ｂ３とで形成される金属板角部６１ｂ４が、鋭い角部となっていたり、金属板角部６１ｂ４にバリなどが生じていることがある。このような場合、金属板空隙部Ｋ１内を通るリード線６４が、鋭い金属板角部６１ｂ４や金属板角部６１ｂ４に位置するバリ等によって損傷する危険性がある。
これに対し、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、金属板角部６１ｂ４が、滑らかな外表面６９ｂを有する保護部材６９により被覆されている。これにより、リード線６４が、金属板角部６１ｂ４やバリと直接に接触することがなくなり、保護部材６９の滑らかな外表面６９ｂに接触することになるので、リード線６４の損傷を防止することができる。なお、本実施形態では、保護部材６９として、ポリイミドフィルムを用いている。
さらに、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図７に示すように、リード線６４の一部が、固定部材７９（接着剤層を有する樹脂フィルム）により、積層薄型ヒータ６１の最外表面（第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２）に固定されている。これにより、リード線付き積層薄型ヒータ６３の取り扱い時に、リード線６４を通じて、圧着接続部７６（詳細には、ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）に力が加わるのを抑制できる。具体的には、例えば、リード線付き積層薄型ヒータ６３の取付作業等でリード線６４を取り回しても、リード線６４のうち第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２に固定されている部位、及びこれよりも圧着接続部７６（リード端子部６４ｄｔ）側の部位は、ほとんど動かない。これにより、圧着接続部７６（詳細には、ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）に、リード線６４を通じて力が加わるのを抑制できるので、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとの電気的接続を安定して維持することができる。
特に、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図７に示すように、リード線６４のうち圧着接続部７６（リード端子部６４ｄｔ）に近接する近接リード部６４ｆが、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２に固定されている。これにより、リード線６４について、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２に固定されている部位よりも圧着接続部７６（リード端子部６４ｄｔ）側に位置する部分の長さを短くできるので、リード線付き積層薄型ヒータ６３の取り扱い時に、リード線６４のうち圧着接続部７６（リード端子部６４ｄｔ）側に位置する部分が、より一層動き難くなる。このため、圧着接続部７６（詳細には、ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）に、リード線６４を通じて力が加わるのを、より一層抑制できるので、箔状ヒータ素子６１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性がより一層高くなる。
ここで、本実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３の製造方法について、簡単に説明する。まず、図９に示すように、第２金属薄板６１ｆ、第２絶縁樹脂フィルム６１ｅ、箔状ヒータ素子６１ｄ、及び第１絶縁樹脂フィルム６１ｃを、この順に積層しつつ接着する。このとき、帯状の第１絶縁樹脂フィルム６１ｃと第２絶縁樹脂フィルム６１ｅとの間に帯状の箔状ヒータ素子６１ｄが挟まれてなるフィルム保護部６１ｔ１、及びその先端から箔状ヒータ素子６１ｄが突出して露出してなるヒータ端子部６１ｄｔからなる帯状フィルムヒータ部６１ｔが形成される。
ところで、本実施形態の製造方法では、この帯状フィルムヒータ部６１ｔを、第２金属薄板６１ｂに接着しない。詳細には、第２絶縁樹脂フィルム６１ｅのうち、帯状フィルムヒータ部６１ｔを構成する、帯状第２絶縁樹脂フィルム部６１ｅｔ（図１０参照）を、第２金属薄板６１ｆの内表面６１ｆ１上に積層するが、接着しない。このため、図１０に示すように、その後、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとを接続する際、帯状の帯状フィルムヒータ部６１ｔを湾曲等させることで第２金属薄板６１ｆから離間させて、十分な接続作業スペースを確保することができる。これにより、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとの接続作業を円滑に行うことができる。
しかも、帯状フィルムヒータ部６１ｔは、ヒータ端子部６１ｄｔに比べて十分に長いフィルム保護部６１ｔ１を有しているので、フィルム保護部６１ｔ１を湾曲等させても、ヒータ端子部６１ｄｔに余計な力がかかる虞がない。このため、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとの接続作業時に、ヒータ端子部６１ｄｔを損傷するなどの不具合を抑制できる。なお、フィルム保護部６１ｔ１は、大きく湾曲させたり屈曲させなくても、十分な接続作業スペースを確保できる長さにしてあるので、接続作業時に、フィルム保護部６１ｔ１に位置する箔状ヒータ素子６１ｄを破損する虞もない。
さらに、その後、第１絶縁樹脂フィルム６１ｃの外表面６１ｃ２上に、第１金属薄板６１ｂを積層する際も、図１０に示すように、帯状フィルムヒータ部６１ｔのフィルム保護部６１ｔ１を湾曲等させて、リード線６４を、第１金属薄板６１ｂの金属板空隙部Ｋ１内を通すことができる。これにより、第１金属薄板６１ｂを積層する際にも、圧着接続部７６（ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）に余計な力がかかる虞がないので、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとの電気的接続の信頼性が高くなる。
なお、本実施形態では、第１金属薄板６１ｂの金属板空隙部Ｋ１及び第２金属薄板６１ｆの金属板空隙部Ｋ３を構成する貫通孔を、フィルム空隙部Ｋ２を構成する貫通孔よりも小さくしているので、帯状フィルムヒータ部６１ｔのフィルム保護部６１ｔ１を、第１金属薄板６１ｂと第２金属薄板６１ｆとの間に挟んで固定することができる。これにより、振動を受けやすい環境下で使用しても、圧着接続部７６の振動を抑制できるので、ヒータ端子部６１ｄｔとリード端子部６４ｄｔとの電気的接続を安定して維持することができる。
その後、図７及び図８に示すように、保護部材６９で金属板角部６１ｂ４等を被覆し、リード線６４の近接リード部６４ｆを、固定部材７９により第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２に固定することで、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３が完成する。
また、第１シート体６２は、薄板状の発泡ウレタンであり、図６に示すように、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と第１保持部材６５との間に介在している。この第１シート体６２は、その厚み方向（図６において上下方向）に、弾性変形可能とされている。
また、第１保持部材６５は、矩形凹状をなし、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３及び第１シート体６２を内部に収容する収容部６５ｃと、この収容部６５ｃの開口端側に位置する矩形環状のフランジ部６５ｂとを有している。このフランジ部６５ｂには、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを挿通可能とする貫通孔６５ｄが複数形成されている。
第２収容部材３０の底部３４ｂには、第１ヒータユニット６０の貫通孔６５ｄに対応する位置に、取付ボルト１２のネジ部１２ｂが螺合するネジ孔３４ｃが形成されている。本実施形態では、取付ボルト１２のネジ部１２ｂを、フランジ部６５ｂの貫通孔６５ｄに挿通し、第２収容部材３０の底部３４ｂに設けられたネジ孔３４ｃに螺合させることで、第１ヒータユニット６０を、第２収容部材３０の底部３４ｂの外表面３４ｆ上に着脱可能に固定している。
このように、第１ヒータユニット６０を、収容ケース４０の外側（具体的には、第２収容部材３０の底部３４ｂの外表面３４ｆ上）に着脱可能に設けているため、組電池５０の収容ケース４０から第１ヒータユニット６０を容易に取り外すことができ、また、収容ケース４０に第１ヒータユニット６０を容易に取り付けることができる。これにより、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３にかかるメンテナンス作業や交換作業等の作業性が良好となる。
しかも、本実施形態では、第１シート体６２が、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３の厚み方向（図６において上下方向）に弾性圧縮変形した状態で、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と第１保持部材６５との間に介在している。このため、第１シート体６２の弾性圧縮変形によって生じる弾性力により、第２金属薄板６１ｆの外表面６１ｆ２を、被加熱面３５ｂに密着させることができる。これにより、第２金属薄板６１ｆの外表面６１ｆ２と被加熱面３５ｂとの間に隙間が生じる虞がないので、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３により、組電池５０を適切に加熱することができる。
なお、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、図８に示すように、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２上にリード線６４が突出して配置されているが、第１シート体６２の変形により、リード線６４の突出量を吸収している。これにより、第１シート体６２により、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２を適切に押圧して、第２金属薄板６１ｆの外表面６１ｆ２を、被加熱面３５ｂに密着させることができる。
また、第１積層薄型ヒータ６１の熱を組電池５０に適切に伝えることができることから、第１積層薄型ヒータ６１が局部的に過昇温となるのを防止することもできる。
第２ヒータユニット７０は、図６にカッコ書きで示すように、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３と、第２シート体７２と、これらを保持する第２保持部材７５と、断熱材７８とを有している。この第２ヒータユニット７０も、第１ヒータユニット６０と同様に、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３と第２シート体７２と第２保持部材７５と断熱材７８とが、接着により一体とされている。
なお、第２ヒータユニット７０を構成する第２リード線付き積層薄型ヒータ７３、第２シート体７２、第２保持部材７５、及び断熱材７８は、いずれも、前述の第１ヒータユニット６０を構成する第１リード線付き積層薄型ヒータ６３、第１シート体６２、第１保持部材６５、及び断熱材６８と同様な構成を有している。従って、第２ヒータユニット７０のうち、第１ヒータユニット６０と同様な点については、説明を簡略化または省略する。
第２リード線付き積層薄型ヒータ７３は、図７にカッコ書きで示すように、薄板状の第２積層薄型ヒータ７１と、リード線６４とを有している。この第２リード線付き積層薄型ヒータ７３は、図７及び図８にカッコ書きで示すように、前述の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と同様な構成を有しているので、以下に、簡略化して説明する。
第２リード線付き積層薄型ヒータ７３は、第２積層薄型ヒータ７１の平面方向（図８において左右方向）についてフィルム空隙部Ｋ２の内側（詳細には、フィルム空隙部Ｋ２の内部）で、リード線６４のリード端子部６４ｄｔが、ヒータ端子部７１ｄｔに接続されている。これにより、圧着接続部７７が、第２積層薄型ヒータ７１の外周から平面方向外側に突出することがないので、第２積層薄型ヒータ７１の平面方向について、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３の配置スペースを小さくすることができる。
しかも、リード端子部６４ｄｔが、ヒータ端子部７１ｄｔの表面に沿って接触した状態で、ヒータ端子部７１ｄｔに圧着接続されている。詳細には、筒状の圧着部材６６の筒内で、ヒータ端子部７１ｄｔの表面にリード端子部６４ｄｔを接触させた状態で、圧着部材６６を加締めることにより、ヒータ端子部７１ｄｔの表面にリード端子部６４ｄｔを圧着接続している。このような接続形態とすることで、リード端子部６４ｄｔとヒータ端子部７１ｄｔとの電気的接続を、長期間安定して維持することができるので、箔状ヒータ素子７１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３では、図８に示すように、圧着部材６６によりリード端子部６４ｄｔとヒータ端子部７１ｄｔとが圧着接続してなる部位を、熱収縮ゴムからなる被覆部材６７により液密に被覆して、圧着接続部７７を形成している。これにより、リード端子部６４ｄｔ及びヒータ端子部７１ｄｔに水滴などの液体が付着するのを防止できるので、より一層、箔状ヒータ素子７１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、リード端子部６４ｄｔとヒータ端子部７１ｄｔとの接続形態を、上述のような圧着接続形態とすることで、圧着接続部７７全体の厚みを薄くすることができる。これにより、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３では、図８に示すように、圧着接続部７７の全体を、ヒータ空隙部Ｋ内に収容することができる。このため、第２積層薄型ヒータ７１の厚み方向についても、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３の配置スペースを小さくすることができる。さらには、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３（第２ヒータユニット７０）の取付作業時等において、取付工具等で、圧着接続部７７を損傷する不具合を抑制することもできるので、より一層、箔状ヒータ素子７１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高くなる。
さらに、第２リード線付き積層薄型ヒータ７３では、図８に示すように、金属板角部７１ｂ４が、滑らかな外表面６９ｂを有する保護部材６９（本実施形態では、ポリイミドフィルム）により被覆されている。これにより、リード線６４が、金属板角部７１ｂ４やバリと直接に接触することがなくなり、保護部材６９の滑らかな外表面６９ｂに接触することになるので、リード線６４の損傷を防止することができる。
次に、ヒータ付き電池構造体１０の加熱機能について、具体的に説明する。
本実施形態のヒータ付き電池構造体１０では、前述のように、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３及び第２リード線付き積層薄型ヒータ７３が、第２収容部材３０（収容ケース４０）の離間部３５の被加熱面３５ｂ上に設けられている（図３参照）。このような構成とすることにより、第１積層薄型ヒータ６１及び第２積層薄型ヒータ７１の熱が離間部３５に伝わり、加熱された離間部３５を通じて、空隙Ｓ内の空気を加熱することができる。そして、この加熱された空気が各々の二次電池１００に接触することで、各々の二次電池１００を加熱することができる。
従って、本実施形態のヒータ付き電池構造体１０では、図示しない家庭用交流電源から、リード線６４を通じて第１積層薄型ヒータ６１及び第２積層薄型ヒータ７１に電力を供給することで、適切に、各々の二次電池１００を温めることができる。例えば、本実施形態のヒータ付き電池構造体１０を、ハイブリッド自動車等の電源として搭載する場合、自宅のガレージに駐車している間に、家庭用交流電源を利用して、各々の二次電池１００を加熱することができる。これにより、低温環境下でも各々の二次電池１００を温めておくことができるので、車両の始動時においても、車両の電源として良好な出力を得ることができる。
しかも、上述のように、空隙Ｓ内の空気を介して加熱する手法によれば、組電池５０を構成する二次電池１００の加熱ムラを抑制し、各二次電池１００の温度バラツキを小さくすることができる。これにより、各二次電池１００の出力特性のバラツキを小さくすることができるので、各二次電池１００を直列接続した組電池５０全体で安定した出力を得ることができる。
特に、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３及び第２リード線付き積層薄型ヒータ７３は、いずれも、箔状ヒータ素子６１ｄ，７１ｄとリード線６４との電気的接続の信頼性が高いため、長期間にわたって、各々の二次電池１００を適切に加熱することができる。従って、本実施形態のヒータ付き電池構造体１０によれば、長期間にわたり、各二次電池１００を直列接続した組電池５０全体で、安定した出力を得ることができる。
その上、本実施形態では、第１リード線付き積層薄型ヒータ６３及び第２リード線付き積層薄型ヒータ７３と各々の二次電池１００との間に、離間部３５に加えて空隙Ｓが介在しているので、各二次電池１００の過昇温を防止することもできる。
また、本実施形態の第１ヒータユニット６０は、図６に示すように、保持部材６５の保持面６５ｆの反対側に位置する反対面６５ｇ上に、断熱材６８を備えている。これと同様に、第２ヒータユニット７０も、保持部材７５のうち、保持面７５ｆの反対側に位置する反対面７５ｇ上に、断熱材７８を備えている。このため、保持部材６５，７５の反対面６５ｇ，７５ｇ側から、第１積層薄型ヒータ６１及び第２積層薄型ヒータ７１の熱が外部に逃げにくくなる。
また、本実施形態のヒータ付き電池構造体１０では、図３に示すように、収容ケース４０の内部に、冷却装置９０を配置している。二次電池１００の温度が上昇して高温となった場合には、この冷却装置９０により二次電池１００を冷却することができる。具体的には、図１１に示すように、冷却装置９０を作動させると、第１収容部材２０の第１通気孔２１を通じて外気を取り込み、空隙Ｓを含む収容ケース４０の内部に冷却風（外気）を送風し、第２通気孔２２を通じて二次電池１００の熱を外部に排出することができる。これにより、各々の二次電池１００を適切に冷却することができる。特に、本実施形態では、各々の二次電池１００と通気路（空隙Ｓを含む）との間にヒータが介在していないので、各々の二次電池１００を効率良く冷却することができる。
（変形形態１）
本変形形態１は、実施形態と比較して、リード線付き積層薄型ヒータのみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施形態と異なる部分について説明し、同様な部分については説明を省略または簡略化する。
実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、フィルム空隙部Ｋ２と連通する金属板空隙部Ｋ３を設けた第２金属薄板６１ｆを用いた（図８参照）。これに対し、本変形形態１の第１リード線付き積層薄型ヒータ８３では、図１２に示すように、第２金属薄板として、フィルム空隙部Ｋ２を覆う第２金属薄板８３ｆを用いている。これにより、ヒータ空隙部Ｋ内に位置する圧着接続部７６（ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）を、第２金属薄板８３ｆで保護することができる。具体的には、例えば、第１リード線付き積層薄型ヒータ８３の取付作業時において、第２金属薄板８３ｆ側（図１２において下方）から、誤って取付工具等をヒータ空隙部Ｋ内に進入させて、圧着接続部７６（ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔ）を損傷する不具合を防止できる。従って、ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔとの電気的接続の信頼性を、より一層高くすることができる。
また、本変形形態１の第１リード線付き積層薄型ヒータ８３では、リード線６４を積層薄型ヒータの最外表面（第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２）に固定する固定部材８９により、圧着接続部７６と共にヒータ空隙部Ｋを、第１金属薄板６１ｂの外表面６１ｂ２側から覆っている。これにより、圧着接続部７６を、固定部材８９で保護することができる。具体的には、例えば、第１リード線付き積層薄型ヒータ８３の取付作業時において、誤って取付工具等で圧着接続部７６を損傷する不具合を防止できる。また、外部からヒータ空隙部Ｋ内に水滴等が進入するのを抑制できる。従って、本発明のリード線付き積層薄型ヒータでは、ヒータ端子部６１ｄｔ及びリード端子部６４ｄｔとの電気的接続の信頼性を、より一層高くすることができる。
なお、本変形形態１の第１リード線付き積層薄型ヒータ８３でも、第１積層薄型ヒータ８１の平面方向（図１２において左右方向）についてフィルム空隙部Ｋ２の内側（フィルム空隙部Ｋ２及び仮想領域ＫＲの内部）で、リード線６４のリード端子部６４ｄｔが、ヒータ端子部６１ｄｔに接続されている。これにより、圧着接続部７６が、第１積層薄型ヒータ８１の外周から平面方向外側に突出することがないので、第１積層薄型ヒータ８１の平面方向（図１２において左右方向）について、第１リード線付き積層薄型ヒータ８３の配置スペースを小さくできる。
（変形形態２）
本変形形態２は、実施形態と比較して、リード線付き積層薄型ヒータのみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施形態と異なる部分について説明し、同様な部分については説明を省略または簡略化する。
実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３では、２つのヒータ空隙部Ｋを、いずれも、積層薄型ヒータ６１をその厚み方向に貫通する貫通孔により構成した（図７参照）。これに対し、本変形形態２の第１リード線付き積層薄型ヒータ１７３では、図１３に示すように、一方のヒータ空隙部Ｌを、第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向内側に窪んだ凹部により構成している。詳細には、第１金属薄板１７１ｂが第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向内側に窪んだ金属凹部により構成されてなる金属板空隙部Ｌ１と、第１絶縁樹脂フィルム１７１ｃ及び第２絶縁樹脂フィルム１７１ｅが第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向内側に窪んだフィルム凹部により構成されてなるフィルム空隙部Ｌ２と、第２金属薄板１７１ｆが第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向内側に窪んだ金属凹部により構成されてなる金属板空隙部Ｌ３とにより、ヒータ空隙部Ｌを形成している。
このように、フィルム凹部によりフィルム空隙部Ｌ２を構成した場合でも、第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向についてフィルム空隙部Ｌ２の内側に、圧着接続部７６を配置する（リード端子部６４ｄｔとヒータ端子部６１ｄｔとを接続する）ことで、実施形態の第１リード線付き積層薄型ヒータ６３と同様に、第１積層薄型ヒータ１７１の平面方向について、第１リード線付き積層薄型ヒータ１７３の配置スペースを小さくできる。
以上において、本発明を実施形態及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、加熱の対象となる電池構造体として、複数（実施形態では４０ヶ）の二次電池１００と、これらを収容する収容ケース４０とを有する組電池５０を例示した。しかしながら、単電池や電池モジュール等を、電池構造体としても良い。すなわち、単電池や電池モジュール等を、ヒータにより直接加熱する形態としても良い。
また、実施形態等では、二次電池１００として、電池モジュールを例示した。しかしながら、二次電池として、単電池を用いても良い。
また、実施形態等では、樹脂製の電池ケース１０１などを備える二次電池１００を用いたが、電池ケースの材質は、樹脂に限らず、金属などの他の材質であっても良い。また、実施形態では、ニッケル水素蓄電池を用いたが、本発明は、リチウムイオン電池など他の電池（一次電池も含む）を用いた場合にも、適用することができる。
また、実施形態等では、第１金属薄板６１ｂ及び第２金属薄板６１ｆを積層した第１リード線付き積層薄型ヒータ６３等を例示した。しかしながら、第１金属薄板及び第２金属薄板のいずれか一方が積層されていないリード線付き積層薄型ヒータや、第１金属薄板及び第２金属薄板が積層されていないリード線付き積層薄型ヒータについても、本発明を適用することができる。
実施形態にかかるヒータ付き電池構造体１０の上面図である。 実施形態にかかるヒータ付き電池構造体１０の側面図である。 実施形態にかかるヒータ付き電池構造体１０の断面図であり、図１のＰ−Ｐ断面図に相当する。 実施形態にかかるヒータ付き電池構造体１０の断面図であり、図２のＱ−Ｑ断面図に相当する。 実施形態にかかる二次電池１００の断面図である。 第１ヒータユニット６０（第２ヒータユニット７０）の断面図である。 第１リード線付き積層薄型ヒータ６３（第２リード線付き積層薄型ヒータ７３）の斜視図である。 第１リード線付き積層薄型ヒータ６３（第２リード線付き積層薄型ヒータ７３）の断面図であり、図７のＡ−Ａ断面矢視図に相当する。 第１リード線付き積層薄型ヒータ６３（第２リード線付き積層薄型ヒータ７３）の製造方法を説明する説明図である。 第１リード線付き積層薄型ヒータ６３（第２リード線付き積層薄型ヒータ７３）の製造方法を説明する説明図である。 ヒータ付き電池構造体１０の冷却機能を説明する説明図であり、図１のＰ−Ｐ断面図に相当する。 変形形態１にかかるリード線付き積層薄型ヒータ８３の断面図である。 変形形態２にかかるリード線付き積層薄型ヒータ１７３の斜視図である。
符号の説明
１０ ヒータ付き電池構造体
３５ｂ 被加熱面
５０ 組電池（電池構造体）
６０ 第１ヒータユニット
６１，８１，１７１ 第１積層薄型ヒータ
６１ｂ，７１ｂ，１７１ｂ 第１金属薄板
６１ｂ４ 金属板角部
６１ｃ，７１ｃ，１７１ｃ 第１絶縁樹脂フィルム
６１ｄ，７１ｄ 箔状ヒータ素子
６１ｄｔ，７１ｄｔ ヒータ端子部
６１ｅ，７１ｅ，１７１ｅ 第２絶縁樹脂フィルム
６１ｆ，７１ｆ，８３ｆ，１７１ｆ 第２金属薄板
６３，８３，１７３ 第１リード線付き積層薄型ヒータ
６４ リード線
６４ｄｔ リード端子部
６４ｆ 近接リード部
６６ 圧着部材
６９ 保護部材
７０ 第２ヒータユニット
７１ 第２積層薄型ヒータ
７３ 第２リード線付き積層薄型ヒータ
７６，７７ 圧着接続部
７９，８９ 固定部材
１００ 二次電池
Ｋ ヒータ空隙部
Ｋ１，Ｋ３ 金属板空隙部
Ｋ２ フィルム空隙部

Claims (12)

  1. 第１絶縁樹脂フィルム、
    第２絶縁樹脂フィルム、及び
    上記第１絶縁樹脂フィルムの内表面と上記第２絶縁樹脂フィルムの内表面との間に介在するヒータ素子、を有する
    積層薄型ヒータであって、
    上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかを貫通するフィルム貫通孔、または、
    上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかが上記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだフィルム凹部、
    により構成されるフィルム空隙部を有し、
    上記ヒータ素子は、
    当該ヒータ素子に電流を導くリード線と接続可能なヒータ端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側に突出するヒータ端子部を有し、
    上記ヒータ素子は、
    金属箔からなり、帯状をなす箔状ヒータ素子であり、
    上記積層薄型ヒータは、
    上記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板と、
    上記第１絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第１絶縁樹脂フィルム部と上記第２絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第２絶縁樹脂フィルム部との間に、上記箔状ヒータ素子の一部である帯状のヒータ素子部が挟まれて被覆されてなるフィルム保護部、及び、
    上記フィルム保護部の先端から上記箔状ヒータ素子の一部が突出して露出してなる上記ヒータ端子部、からなる
    帯状フィルムヒータ部と、を有し、
    上記帯状フィルムヒータ部は、上記第２金属薄板に接着されることなく形成されてなる
    積層薄型ヒータ。
  2. 請求項１に記載の積層薄型ヒータであって、
    前記ヒータ端子部は、
    上記フィルム空隙部内に収容されてなる
    積層薄型ヒータ。
  3. 第１絶縁樹脂フィルム、
    第２絶縁樹脂フィルム、及び
    上記第１絶縁樹脂フィルムの内表面と上記第２絶縁樹脂フィルムの内表面との間に介在するヒータ素子、を有する
    積層薄型ヒータであって、
    上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかを貫通するフィルム貫通孔、または、
    上記第１絶縁樹脂フィルム及び上記第２絶縁樹脂フィルムの少なくともいずれかが上記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだフィルム凹部、
    により構成されるフィルム空隙部を有し、
    上記ヒータ素子は、
    当該ヒータ素子に電流を導くリード線と接続可能なヒータ端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側に突出するヒータ端子部を有し、
    上記ヒータ素子は、
    金属箔からなり、帯状をなす箔状ヒータ素子であり、
    上記積層薄型ヒータは、
    上記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板と、
    上記第１絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第１絶縁樹脂フィルム部と上記第２絶縁樹脂フィルムの一部である帯状の第２絶縁樹脂フィルム部との間に、上記箔状ヒータ素子の一部である帯状のヒータ素子部が挟まれて被覆されてなるフィルム保護部、及び、
    上記フィルム保護部の先端から上記箔状ヒータ素子の一部が突出して露出してなる上記ヒータ端子部、からなる
    帯状フィルムヒータ部と、を有し、
    上記帯状フィルムヒータ部は、上記第２金属薄板に接着されることなく形成されてなる
    積層薄型ヒータと、
    上記ヒータ端子部を通じて、上記ヒータ素子に電気的に導通してなるリード芯線を有する上記リード線と、を備える
    リード線付き積層薄型ヒータであって、
    上記リード線の上記リード芯線は、
    上記ヒータ端子部と接続するリード端子部であって、上記平面方向について上記フィルム空隙部の内側で、上記ヒータ端子部の表面に沿って接触した状態で、圧着部材により上記ヒータ端子部に圧着接続されてなるリード端子部を有する
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  4. 請求項３に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記リード端子部及び前記ヒータ端子部は、前記フィルム空隙部内に収容されてなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  5. 請求項３または請求項４に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記積層薄型ヒータは、
    前記第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第１金属薄板、及び
    前記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板、のうち少なくとも上記第２金属薄板を有し、
    上記第１金属薄板は、前記フィルム空隙部を、上記第１絶縁樹脂フィルムの上記外表面側から覆ってなる、または、
    上記第２金属薄板は、前記フィルム空隙部を、上記第２絶縁樹脂フィルムの上記外表面側から覆ってなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  6. 請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記積層薄型ヒータは、
    前記第１絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第１金属薄板、及び
    前記第２絶縁樹脂フィルムの外表面上に積層された第２金属薄板、のうち少なくとも上記第２金属薄板を有し、
    上記第１金属薄板及び上記第２金属薄板の少なくともいずれかは、
    自身を貫通する金属貫通孔、または、
    前記積層薄型ヒータの平面方向内側に窪んだ金属凹部、
    により構成され、前記フィルム空隙部と連通する金属板空隙部であって、前記リード線が当該金属板空隙部内を通る金属板空隙部を有し、
    当該金属薄板の外表面と上記金属板空隙部を構成する内周面との間に形成される金属板角部が、滑らかな外表面を有する保護部材により被覆されてなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  7. 請求項３〜請求項６のいずれか一項に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記ヒータ端子部と前記リード端子部とを前記圧着部材で圧着接続してなる圧着接続部の少なくとも一部は、
    前記フィルム空隙部からなる、または、
    前記フィルム空隙部及び前記金属板空隙部からなる、
    ヒータ空隙部内に収容されてなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  8. 請求項３〜請求項７のいずれか一項に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記リード線は、その少なくとも一部が、前記積層薄型ヒータの最外表面に固定されてなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  9. 請求項８に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記リード線は、少なくとも前記リード端子部に近接する近接リード部が、前記積層薄型ヒータの前記最外表面に固定されてなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  10. 請求項８または請求項９に記載のリード線付き積層薄型ヒータであって、
    前記リード線の少なくとも一部は、固定部材により、前記積層薄型ヒータの前記最外表面に固定されてなり、
    上記固定部材は、
    前記フィルム空隙部からなる、または
    上記フィルム空隙部及び前記金属板空隙部からなる、
    ヒータ空隙部を、前記ヒータ端子部と前記リード端子部とを前記圧着部材で圧着接続してなる圧着接続部と共に、上記積層薄型ヒータの上記最外表面側から覆ってなる
    リード線付き積層薄型ヒータ。
  11. 発電要素を含み、被加熱面を有する電池構造体と、
    １または複数のヒータであって、上記被加熱面を加熱することにより上記発電要素を加熱するヒータと、を備える
    ヒータ付き電池構造体であって、
    上記１または複数のヒータは、
    請求項１または請求項２に記載の積層薄型ヒータ、または、
    請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載のリード線付き積層薄型ヒータである
    ヒータ付き電池構造体。
  12. １または複数のヒータと、
    上記１または複数のヒータを保持する保持部材と、を備え、
    発電要素を有する電池構造体を加熱することにより上記発電要素を加熱する
    ヒータユニットであって、
    上記１または複数のヒータは、
    請求項１または請求項２に記載の積層薄型ヒータ、または、
    請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載のリード線付き積層薄型ヒータであり、
    上記保持部材は、
    上記ヒータユニットを上記電池構造体に取付可能とする構成を有する
    ヒータユニット。
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