JP5364650B2 - 蓄電デバイス、蓄電デバイス間の接続構造、蓄電モジュール - Google Patents

Description

この発明は、蓄電デバイス、蓄電デバイス間の接続構造、複数の蓄電デバイスから構成される蓄電モジュール、に関する。

急速充電が可能かつ充放電サイクル寿命の長い蓄電デバイスとして、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池などが注目される（特許文献１〜特許文献８）。

その一例を図２２に基づいて説明すると、蓄電デバイス１００は、電気二重層キャパシタである。蓄電デバイス１００は、電荷を蓄える蓄電部（図示せず）と、蓄電部を収容する容器１１１と、を備える。

蓄電部は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから所定の積層体に構成される。正極体および負極体は、電荷を蓄える電極層（電解液を含む分極性電極）と、電荷の出し入れを行う集電層（集電極）と、からなり、各集電層に極性の対応する電極端子１１２（正極端子１１２Ａ，負極端子１１２Ｂ）が接合される。

電極端子１１２は、導電性の良好な材質から短尺状に形成され、容器１１１の内部に位置する一端（基端）部に極性の対応する集電極が接合され、他端（先端）側が容器１１１の外部へ引き出される。容器１１１は、積層構造の樹脂フィルム（例えば、ラミネートフィルム）から形成され、蓄電部を各端子の一部（先端側）が外部へ突き出る収容状態に密封する。

図２２の場合、容器１１１は、１対の容器部分からなり、これらを凹部が向かい合うように組み合わせると、蓄電部（積層体）を収容する室（図示せず）が画成される。蓄電部は、容器１１１の内部（室）に収められ、室１１１を囲む合フランジ同士を熱溶着することにより、各端子１１２の一部（先端側）が外部へ突き出る収容状態に密封される。１１５はガス抜きバルブであり、容器１１１の内圧を所定レベル以下に抑えるものである。

このような蓄電デバイス１００は、単体の耐電圧が３〜５Ｖ程度であり、必要な電源電圧を確保するため、所要数の蓄電デバイス１００を直列接続して使用される。図２３は、所要数の蓄電デバイス１００から構成される蓄電モジュールＭ−１００を説明するものであり、蓄電デバイス１００は、容器１１１の厚み方向へ重なり合う集合体に整列され、隣り合う蓄電デバイス１００間で電極端子１１２の異極同士が電気的に接続される。

特開２００３−２７２９７２号 特開２００６−１０８３８０号 特開２００３−２７２９６６号 特許第３８６９１８３号 特開２００６−３３８９３４号 特開２００８−２０４９８５号 特開２００２−３５３０７８号 特開２００５−１９０８８５号

このような蓄電デバイス１００から構成される蓄電モジュールＭ−１００については、蓄電デバイス１００間を電気的に接続する構造との関係から、蓄電デバイス１００の配列やレイアウトの制約が多く、用途に対する対応性が良くない。例えば、設置場所によっては、蓄電デバイス１００の配列やレイアウトの柔軟な対応が図れないため、無駄な空間を大きく生じかねない。

電極端子１１２は、接合しやすく折り曲げられるが、その分、蓄電デバイス１００の容器から引き出される部分の長さ（電極端子１１２の突出長Ｅ）が大きくなり、容器１１１の外部において、蓄電デバイス１００間を電気的に接続するための相当なスペースが要求され、かつ感電などの防止用の絶縁カバーが必要となり、さらに蓄電モジュールＭ−１００の占有体積を大型化させかねない、という不具合が考えられる。

この発明は、このような想定される課題を解決するための有効な手段の提供を目的とする。

第１の発明は、電荷を蓄える蓄電部と、この蓄電部を収容する容器と、１対の電極端子と、を備え、各電極端子が、容器の外側に配置される先端部と、容器の内側で蓄電部の極性の対応する集電層に接続される基部と、これらを継ぐ中間部と、から構成される蓄電デバイスにおいて、容器の外形は、厚みを持つ多角形に形成され、その２つの互いに対向する側面の各々に厚み方向と直交する方向へ直線的に延びる溝が形成され、前記電極端子の各先端部が前記溝の内側にその一部を形成するように露出されることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る蓄電デバイスにおいて、前記１対の電極端子は、一方の電極端子が前記容器の２つの互いに対向する側面の一方の溝の内側に配置され、他方の電極が前記容器の２つの互いに対向する側面の他方の溝の内側に配置されることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る蓄電デバイスにおいて、前記各電極端子は、前記溝の一部を形成する溝型断面に形成されることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明の何れか１つに係る蓄電デバイスにおいて、前記容器は、厚みを持つ多角形の側面を形成する胴体と、厚みを持つ多角形の底面を形成する膜体と、からなり、胴体は、蓄電部を囲う枠状に形成され、蓄電部を収容する室を膜体と共に画成することを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る蓄電デバイスにおいて、前記容器の胴体は、前記１対の電極端子と共にインサート成形されることを特徴とする。

第６の発明は、複数の蓄電デバイスを所定の配列方向へ並べて隣り合う蓄電デバイス間を電気的に接続する構造において、複数の蓄電デバイスとして用いられる請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの側面の溝に１個ずつ嵌合する凸条部と、複数の凸条部を前記蓄電デバイスの配列方向へ並べて接続する結合部と、を備え、前記凸条部および前記結合部が導電材から形成されることを特徴とする。

第７の発明は、第６の発明に係る接続構造において、前記蓄電デバイスの配列方向が容器の厚みと直交する方向であることを特徴とする。

第８の発明は、第６の発明または第７の発明に係る接続構造において、前記蓄電デバイスの配列方向が容器の厚み方向であることを特徴とする。

第９の発明は、複数の蓄電デバイスを所定の配列方向へ並べて構成される蓄電モジュールにおいて、請求項６〜請求項８に記載の接続構造を持つ格子状のモジュールフレームを備えることを特徴とする。

第１の発明〜第５の発明においては、１対の電極端子は、各先端部が溝の内側にその一部を形成するように露出され、従前のように容器の外側へ突き出ないので、その分、１対の電極端子を含む蓄電デバイス全体の大きさ（体積）を小さくすることができる。つまり、蓄電デバイスの体積効率の向上が図れる。また、各電極端子の先端部は、溝の内側に配置されるので、感電などに対する安全性を確保することができる。

複数の蓄電デバイスから蓄電モジュールを構成する際においても、１対の電極端子が容器の外側へ突き出ないので、隣り合う蓄電デバイス間で容器の溝を持つ側面同士を突き合わせる配列状態（容器の厚み方向と直交する方向へ容器の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態）に効率よく並べることが可能となる。そのため、蓄電デバイスの配列やレイアウトの自由度を大きく確保することができる。例えば、設置場所の高さ、幅、奥行きに合わせて、複数の蓄電デバイスを、容器の厚み方向へ多角形の底面が重なる配列状態に並べたり、容器の厚み方向と直交する方向へ容器の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態に並べたり、これらを組み合わせる配列状態に並べたり、自由にレイアウトすることができる。

第６の発明〜第８の発明においては、結合部を含む複数の凸条部により、所定の配列方向へ並ぶ複数の蓄電デバイスに対し、これら隣り合う蓄電デバイス間を簡単かつ容易に接続することができる。各凸条部は、溝に嵌合してその内側に収まるので、体積効率を低下させることがなく、感電などに対する安全性も確保することができる。蓄電デバイスの配列方向が変わっても、凸条部の隣り合う方向が変わるのみであり、結合部がつなぐ方向を変えるのみでよく、簡単かつ容易に対応することができる。

第９の発明においては、請求項６〜請求項８に記載の接続構造を持つ格子状のモジュールフレームにより、第１の発明〜第８の発明と同様の効果が得られるほか、蓄電モジュールの体積効率の大幅な向上が図れる。つまり、蓄電デバイスの配列やレイアウトの自由度を大きく確保しつつ、蓄電デバイスの配列方向が変わっても、凸条部の並ぶ方向が変わるのみであり、結合部がつなぐ方向を変えるのみによって、簡単かつ容易に対応することができる。また、各蓄電デバイスの電極端子はもちろんのこと、各凸条部についても、溝の内側に収まるので、感電などに対する安全性も確保することができる。

この発明の実施形態を説明する蓄電デバイスの斜視図である。 同じく鳥瞰図である。 同じく電極端子の要部断面図である。 同じく電極端子の配置に係る説明図である。 別の実施形態を説明する蓄電デバイスの鳥瞰図である。 同じく電極端子の要部断面図である。 同じく電極端子の変形例を示す要部断面図である。 同じく電極端子の配置に係る説明図である。 同じく蓄電デバイスの変形例を示す鳥瞰図である。 この発明の実施形態を説明する蓄電モジュールの斜視図である。 同じく蓄電デバイスの組付状態を説明する分解斜視図である。 同じく断面図である。 同じく回路の構成図である。 同じく蓄電モジュールの変形例を説明する斜視図である。 同じく蓄電デバイスの組付状態を説明する分解斜視図である。 同じく断面図である。 同じく回路の構成図である。 同じく蓄電モジュールの別の変形例を説明する斜視図である。 同じく分解斜視図である。 同じく蓄電デバイスの組付状態を説明する分解斜視図である。 同じく分解斜視図である。 従来の蓄電デバイスを説明する斜視図である。 同じく蓄電モジュールを説明する斜視図である。

図に基づいて、この発明の実施形態を説明する。

図１〜図４は、蓄電デバイスの実施形態を示すものである。図において、蓄電デバイス１０は、電気二重層キャパシタである。蓄電デバイス１０は、電荷を蓄える蓄電部（図示せず）と、蓄電部を収容する容器１１と、蓄電部に対して電荷の出し入れを行う１対の電極端子１２と、を備える。

蓄電部は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから積層体に構成される。正極体および負極体は、電荷を蓄える電極層（分極性電極）と、電荷の出し入れを行う集電層（集電極）と、からなり、各集電層の同極同士のリードが結束され、その結束部に極性の対応する電極端子１２（正極端子１２Ａ，負極端子１２Ｂ）が接合される。

容器１１は、外形が概ね、厚みを持つ多角形に形成される。容器１１は、２つの合同で平行な多角形の底面と、底面（多角形）の辺の数だけの側面（四角形）と、を持つように形成される。周りの側面のうち、２つの対向する平行な側面の各々に厚み方向（図１のＴ方向）と直交する方向へ直線的に延びる溝１５が形成され、電極端子１２の各先端部１２ａが溝１５の内側にその一部を形成するように露出される。

電極端子１２は、容器１１の内部（蓄電部を収容する室）に位置する基端部（図示せず）と、容器１１の外部に露出する先端部１２ａと、これらの中間部（図示せず）と、からなり、基端部に蓄電部の極性が対応するリードの結束部が接合される。

図示の場合、溝１５は、容器１１の周りの側面をめぐるように形成され、正極端子１２Ａの先端部１２ａが溝１５の対向する両側面の一方に沿って容器１１の周りの側面をめぐる環状の露出面を形成するように配置され、負極端子１２Ｂの先端部１２ａが溝１５の対向する両側面の一方に沿って容器１１の周りの側面をめぐる環状の露出面を形成するように配置される。つまり、各端子１２の先端部１２ａは、容器１１の溝１５の幅を２等分するＡ面（図４、参照）に対し、互いに対称となるように配置される。図３は、電極端子１２の先端部１２ａの断面を示すものである。図１、図２、図４において、１７はガス抜きバルブであり、容器の内圧を所定レベル以下に抑える。

容器１１は、胴体１１ａと膜体１１ｂとから構成される。胴体１１ａは、樹脂（熱溶着性および電気絶縁性をもつ）から厚みを持つ多角形（図示の場合、四角形）の枠体に形成される。胴体１１ａ（枠体）は、上辺部と下辺部と右辺部と左辺部とからなり、これらに囲まれる空間が前後に開口される。膜体１１ｂは、ラミネートフィルム（金属箔の中間層を持つ樹脂の積層フィルム）から枠体１１ａ（胴体）の前後面と略同形同大のシート状に形成される。

膜体１１ｂは、胴体１１ａの前後面に熱溶着される。膜体１１ｂの接着により、枠体１１ａの前後に開口する空間が封止され、蓄電部および電解液を収容する室（図示せず）に画成される。胴体１１ａの各辺部において、前端部および後端部の外周に立ちあがる突起１８が鍔状に成形され、前後方向へ対向する突起１８の間に溝１５が形成される。胴体１１ａ（枠体）の前後面は、突起１８によって外側へ拡張され、膜体１１ｂとの接着（熱溶着）部の強度や耐久性を確保するのに必要な面積が確保しやすくなっている。

胴体１１ａは、電極端子１２およびガス抜きバルブ１７と共にインサート成形される。金型に電極端子１２（１２Ａ，１２Ｂ）およびガス抜きバルブ１７が装填され、その中に溶融樹脂が射出成形などによって充填されるのである。電極端子１２の中間部およびガス抜きバルブ１７の中間部は、胴体１１ａを形成する樹脂中に埋設される。電極端子１２の各先端部１２ａは、前述のように溝１５の内側にその一部を形成するように露出され、その背面から端面へ掛けて突起１８を形成する樹脂で覆われるのである。

このような蓄電デバイス１０においては、電極端子１２の各先端部１２ａが溝１５の内側にその一部を形成するように露出され、従前（図２２、参照）のように容器１１の外側へ突き出ないので、電極端子１２を含む蓄電デバイス１０の大きさ（占有体積）を小さくすることができる。従前の蓄電デバイス１００（図２２、参照）と較べると、電極端子の容器から引き出される突出長Ｅの分、蓄電デバイス１０の高さＨが小さく収められる。そのため、蓄電デバイス１０の体積効率（単位体積あたりの蓄電容量）の向上が得られる。

電極端子１２の各先端部は、溝１５の内側に配置され、その背面から端面へ掛けて突起を形成する樹脂で覆われるので、感電などに対する安全性については、絶縁カバーを用いることなく、高められることになる。

複数の蓄電デバイス１０から蓄電モジュールを構成する際においても、１対の電極端子１２が容器１５の外側へ突き出ないので、隣り合う蓄電デバイス１０間で容器１１の溝１５を持つ側面同士を突き合わせる配列状態（容器１１の厚み方向と直交する方向へ容器１１の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態）に効率よく並べることが可能となる。そのため、蓄電デバイス１０の配列やレイアウトの自由度が大きくなる。後に詳述するが、例えば、設置場所の高さ、幅、奥行きに合わせて、複数の蓄電デバイス１０を、容器１１の厚み方向へ多角形の底面が重なる配列状態に並べたり、容器１１の厚み方向と直交する方向へ容器の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態に並べたり、これらを組み合わせる配列状態に並べたり、自由にレイアウトすることができる。

図５〜図８は、蓄電デバイスの、別の実施形態を示すものである。図において、蓄電デバイス２０は、電気二重層キャパシタである。蓄電デバイス２０は、電荷を蓄える蓄電部（図示せず）と、蓄電部を収容する容器２１と、蓄電部に対して電荷の出し入れを行う１対の電極端子２２と、を備える。

蓄電部は、正極体と負極体とこれらの間に介在するセパレータとから積層体に構成される。正極体および負極体は、電荷を蓄える電極層（分極性電極）と、電荷の出し入れを行う集電層（集電極）と、からなり、各集電層の同極同士のリードが結束され、その結束部に極性の対応する電極端子２２（正極端子２２Ａ，負極端子２２Ｂ）が接合される。

容器２１は、外形が概ね、厚みを持つ多角形に形成される。容器２１は、２つの合同で平行な多角形の底面と、底面（多角形）の辺の数だけの側面（四角形）と、を持つように形成される。周りの側面のうち、２つの対向する平行な側面の各々に厚み方向（図１のＴ方向）と直交する方向へ直線的に延びる溝２５が形成され、電極端子２２の各先端部２２ａが溝２５の内側にその一部を形成するように露出される。

電極端子２２は、容器２１の内部（蓄電部を収容する室）に位置する基端部（図示せず）と、容器２１の外部に露出する先端部２２ａと、これらの中間部（図示せず）と、からなり、基端部に蓄電部の極性が対応するリードの結束部が接合される。

図示の場合、溝２５は、容器２１の周りの側面をめぐるように形成され、電極端子２２の各先端部２２ａは、溝２５の一部を形成する溝型断面に形成される。各端子２２の先端部２２ａは、容器２１の幅（図１のＷ）を２等分するＢ面（図８、参照）に対し、互いに対称となるように配置される。この例においては、各先端部２２ａは、Ｂ面と平行な溝２５部分からＢ面と直交する溝２５部分へ掛けて連続して延びるように形成される。２７はガス抜きバルブである。

各先端部２２ａは、溝型の底面から両側面が垂直に立ちあがる断面（図６、参照）に形成される。これに限らず、各先端部２２ａは、後述の凸条部との圧接性を高めるべく、溝型の底面から両側面が外側へ向けて開く形に斜めに立ちあがる断面（図７、参照）に形成することも考えられる。

容器２１は、胴体２１ａと膜体２１ｂとから構成される。胴体２１ａは、樹脂（熱溶着性および電気絶縁性をもつ）から厚みを持つ多角形（図示の場合、四角形）の枠体に形成される。胴体２１ａ（枠体）は、上辺部と下辺部と右辺部と左辺部とからなり、これらに囲まれる空間が前後に開口される。膜体２１ｂは、ラミネートフィルム（金属箔の中間層を持つ樹脂の積層フィルム）から枠体２１ａ（胴体）の前後面と略同形同大のシート状に形成される。

膜体２１ｂは、胴体２１ａの前後面に熱溶着される。膜体２１ｂの接着により、枠体２１ａの前後に開口する空間が封止され、蓄電部および電解液を収容する室（図示せず）に画成される。胴体２１ａの各辺部において、前端部および後端部の外周に立ちあがる突起２８が鍔状に成形され、前後方向へ対向する突起２８の間に溝２５が形成される。胴体２１ａ（枠体）の前後面は、突起２８によって外側へ拡張され、膜体２１ｂとの接着（熱溶着）部の強度や耐久性を確保するのに必要な面積が確保しやすくなっている。

胴体２１ａは、電極端子２２およびガス抜きバルブ２７と共にインサート成形される。金型に電極端子２２Ａ，２２Ｂおよびガス抜きバルブ２７が装填され、その中に溶融樹脂が射出成形などによって充填されるのである。電極端子２２の中間部およびガス抜きバルブ２７の中間部は、胴体２１ａを形成する樹脂中に埋設される。電極端子２２の各先端部２２ａは、溝２５の内側にその一部を形成するように露出され、溝型断面の外側面が胴体２１ａおよび突起２８を形成する樹脂で包まれ、溝型断面の内側面が溝２５の内側で容器２１の側面にのぞみ開口するようになっている。

このような蓄電デバイス２０においては、電極端子２２の各先端部２２ａが溝２５の内側にその一部を形成するように露出され、従前（図２２、参照）のように容器の外側へ突き出ないので、電極端子２２を含む蓄電デバイス２０の占有体積を小さくすることができる。従前の蓄電デバイス１００（図２２、参照）と較べると、電極端子の容器から引き出される突出長Ｅの分、蓄電デバイス２０の高さＨを小さく収められる。そのため、蓄電デバイス２０の体積効率（単位体積あたりの蓄電容量）の向上が得られる。電極端子２２の各先端部２２ａは、溝２５の内側に配置され、その溝型断面の外側面が胴体２１ａおよび突起２８を形成する樹脂で包まれるので、感電などに対する安全性については、絶縁カバーを用いることなく、高められることになる。

複数の蓄電デバイス２０から蓄電モジュールを構成する際においても、１対の電極端子２２が容器２１の外側へ突き出ないので、隣り合う蓄電デバイス２０間で容器２１の溝２５を持つ側面同士を突き合わせる配列状態（容器２１の厚み方向と直交する方向へ容器２１の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態）に効率よく並べることが可能となる。そのため、蓄電デバイス２０の配列やレイアウトの自由度が大きくなる。後に詳述するが、例えば、設置場所の高さ、幅、奥行きに合わせて、複数の蓄電デバイス２０を、容器２１の厚み方向へ多角形の底面が重なる配列状態に並べたり、容器２１の厚み方向と直交する方向へ容器２１の多角形の底面同士が面一に連なる配列状態に並べたり、これらを組み合わせる配列状態に並べたり、自由にレイアウトすることができる。

図９は、図５の蓄電デバイス２０の、変形例を示すものであり、各電極端子２２の先端部２２ａは、容器２１の幅（図１のＷ）を２等分するＢ面（図８、参照）でなく、容器２１の高さ（図のＨ）を２等分するＣ面（図８、参照）に対し、互いに対称となるように配置される。各先端部２２ａは、Ｃ面と平行な溝２５部分からＣ面と直交する溝２５部分へ掛けて連続して延びるように形成される。

各先端部２２ａは、溝型の底面から両側面が垂直に立ちあがる断面（図６、参照）、または、溝型の底面から両側面が外側へ向けて開く形に斜めに立ちあがる断面（図７、参照）、に形成される。図９において、図５と実質的に機能が同一の部位については、同一の符号を付ける。

図１０〜図１３は、複数の蓄電デバイスから構成される蓄電モジュールを示すものであり、複数の蓄電デバイスとして図５の蓄電デバイス２０が用いられる。蓄電モジュールＭ−２０−１は、複数の蓄電デバイス２０を所定の配列方向へ並べて隣り合う蓄電デバイス２０間を電気的に接続する構造部材５０を持つ格子状のモジュールフレーム５５が備えられる。

蓄電デバイス２０間を電気的に接続する構造部材５０は、蓄電デバイス２０の電極端子２２の各先端部２２ａが露出する部分の溝２５に１個ずつ嵌合する凸条部５０ａと、複数の凸条部５０ａを蓄電デバイス２０の配列方向へ並べて接続する結合部５０ｂと、からなり、凸条部５０ａおよび結合部５０ｂが導電材から形成される。

モジュールフレーム５５は、１対の縦（長手方向）部材５５ａと、複数の横（短手方向）部材５５ｂと、から格子状に構成される。モジュールフレーム５５は、１対の縦部材５５ａの間が横部材５５ｂによって複数の区画に仕切られ、複数の蓄電デバイス２０から図１３の回路を構成する場合においては、両端の横部材５５ｂの一方を除く各横部材５５ｂに前述の構造部材５０が配置される。

複数の区画は、モジュールフレーム５５の長手方向へ１列に連接され、各区画に蓄電デバイス２０が数個（図示の場合、２個）ずつ収装される。各区画において、蓄電デバイス２０は、容器２１の厚み方向へ容器２１の前後面が重なるように配列され、モジュールフレーム５５の長手方向（容器２１の厚み方向と直交する方向）へ容器２１の前後面が面一に連なるように配列される。

両端の横部材５５ｂの一方に２本の凸条部５０ａが蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向へ平行に配置され、これらの間が電気的に絶縁される。両端の横部材５０ｂの他方に２本の凸条部５０ａが蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向へ平行に配置され、これらの間が結合部５０ｂを介して接続される。つまり、両端の横部材５５ｂの他方に構造部材５０が１個、配置される。この構造部材５０は、２本の凸条部５０ａとこれらを蓄電デバイス２０の配列方向（蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向）に接続する結合部５０ｂとから構成される。両端の横部材５５ｂの一方に１対のモジュール端子Ｍ−２０−ａ，Ｍ−２０−ｂが配置され、平行な凸条部５５ａがそれぞれ対応するモジュール端子Ｍ−２０−ａ，Ｍ−２０−ｂに接続される。

各区画間の横部材５５ｂに４本の凸条部５０ａが平行に配置される。４本の凸条部５０ａは、モジュールフレーム５５の長手方向へ並ぶ２本の凸条部５０ａが結合部５０ｂを介して接続される。つまり、各区画間の横部材５５ｂに２個の構造部材５０が平行に配置され、これらの間が電気的に絶縁される。この構造部材５０は、２本の凸条部５０ａとこれらを蓄電デバイス２０の配列方向（蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向と直交する方向）に接続する結合部５０ｂとから構成される。

複数の蓄電デバイス２０は、各区画において、モジュールフレーム５５の長手方向へ隣り合う蓄電デバイス２０間の電極端子２２が各構造部材５０を介して直列接続となる形に収装される。各蓄電デバイス２０は、モジュールフレーム５５の一方の縦部材５５ａ（図示の場合、上側の縦部材）が外され、モジュールフレーム５５の各区画へ容器の高さ方向（図１のＨ方向）から組み付けられる（図１１、参照）。これにより、図示の場合、６個の蓄電デバイス２０を直列接続する蓄電モジュールＭ−２０が簡単に効率よく構成することができる。図１２において、２７は蓄電デバイス２０のガス抜きバルブである。

図１４〜図１７は、複数の蓄電デバイス２０と、これらを所定の配列方向へ並べて隣り合う蓄電デバイス２０間を電気的に接続する構造部材５０を持つ格子状のモジュールフレーム５５と、から図１７の回路を構成する場合を示すものである。

モジュールフレーム５５は、１対の縦部材５５ａの間が横部材５５ｂによって複数の区画に仕切られ、各横部材５５ｂにおいて、所定の配列方向へ隣り合う蓄電デバイス２０間を電気的に接続する構造部材５０が配置される。

複数の区画は、モジュールフレーム５５の長手方向へ１列に連接され、各区画に蓄電デバイス２０が数個（図示の場合、２個）ずつ収装される。各区画において、蓄電デバイス２０は、容器２１の厚み方向へ容器２１の前後面が重なるように配列され、モジュールフレーム５５の長手方向（容器２１の厚み方向と直交する方向）へ容器２１の前後面が面一に連なるように配列される。

両端の横部材５５ｂの一方にモジュール端子Ｍ−２０−ａ（正極側）が配置され、両端の横部材の他方にモジュール端子Ｍ−２０−ｂ（負極側）が配置される。両端の各横部材５５ｂに２本の凸条部５０ａが蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向へ平行に配置され、これらの間が結合部５０ｂを介して接続される。つまり、両端の各横部材５５ｂに構造部材５０が１個ずつ配置される。この構造部材５０は、２本の凸条部５０ａとこれらを蓄電デバイス２０の配列方向（蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向）に接続する結合部５０ｂとから構成される。両端の各横部材５５ｂにおいて、各構造部材５０はそれぞれ対応するモジュール端子Ｍ−２０−ａ，Ｍ−２０−ｂに接続される。

各区画間の横部材５５ｂに４本の凸条部５０ａが平行に配置される。４本の凸条部５０ａは、蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向へ並ぶ凸条部５０ａ同士が結合部５０ｂを介して接続され、これらのモジュールフレーム５５の長手方向へ並ぶ１組２本の凸条部５０ａがさらに結合部５０ｂを介して接続される。つまり、各区画間の横部材５５ｂに４本の凸条部５０ａを持つ構造部材５０が配置される。この構造部材５０は、蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向と直交する方向へ並ぶ凸条部５０ａ同士をそれぞれ接続する２つの結合部５０ｂと、これらの結合部５０ｂを蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向に接続する結合部５０ｂと、が備えられる。

複数の蓄電デバイス２０は、各区画において、容器２１の厚み方向へ容器２１の前後面が重なるように並ぶ蓄電デバイス２０間の電極端子が構造部材５０を介して並列接続となり、モジュールフレーム５５の長手方向へ隣り合う蓄電デバイス２０間の電極端子２２が直列接続となる形に収装される。これにより、複数の蓄電デバイス２０から構成される図１７の回路を持つ蓄電モジュールＭ−２０−２を簡単に効率よく構成することができる。

図１８〜図２１は、複数の蓄電デバイス２０と、これらを所定の配列方向へ並べて隣り合う蓄電デバイス２０間を電気的に接続する構造部材５０を持つ格子状のモジュールフレーム５５と、から図２１の回路を構成する場合を示すものである。

この場合、モジュールフレーム５５が２段に積み重なる形に連接される。各モジュールフレームの構造部材５０および蓄電デバイス２０の配置や接続については、図１４〜図１６の場合と同様のため、説明を省略する。モジュール端子Ｍ−２０−ａ，Ｍ−２０−ｂについては、負極側が下段のモジュールフレーム５５Ａ側の一端に位置する横部材５５ｂに構成され、正極側が上段のモジュールフレーム５５Ｂ側の一端に位置する横部材５５ｂに構成される。下段のモジュールフレーム５５Ａ側の他端に位置する横部材５５ｂに構成されるモジュールの電極端子（図１４〜図１６のＭ−２０−ｂに相当する）と、上段のモジュールフレーム５５Ｂ側の他端に位置する横部材５５ｂに構成されるモジュールの電極端子（図１４〜図１６のＭ−２０−ａに相当する）と、は導電部材（バスバー）によって直列接続されるのである。モジュールフレーム５５Ａ，５５Ｂについては、その一部の構成部材（図示の場合、縦部材５０ａの１つ）が共有されるため、蓄電モジュールＭ−２０−３の体積効率の向上が促進される。

図１０〜１３，図１４〜図１７，図１８〜図２１において、モジュールフレーム５５は、樹脂など電気絶縁性を持つ材料を主体に構成される。これらの３例（図１０〜１３，図１４〜図１７，図１８〜図２１）において、同一の部位については、同一の符号を付ける。

このような蓄電モジュール（図１０〜１３，図１４〜図１７，図１８〜図２１、参照）においては、複数の凸条部５０ａとこれらの間を電気的に接続する結合部５０ｂから構成される構造部材５０により、所定の配列方向へ隣り合う蓄電デバイス２０間を簡単かつ容易に接続することができる。

各凸条部５０ａは、蓄電デバイス２０の溝２５に嵌合してその内側に収まるので、体積効率を低下させることがなく、感電などに対する安全性も確保することができる。蓄電デバイス２０の配列方向が変わっても、凸条部５０ａの隣り合う方向が変わるのみであり、結合部５０ｂがつなぐ方向を変えるのみによって簡単かつ容易に対応することができる。例えば、図１３の回路を図１７の回路に変更する場合、図１２の構造部材５０に代えて図１６の構造部材５０を用いる等の変更を行えばよい。

蓄電デバイス２０の配置やレイアウトについては、図１０〜１３，図１４〜図１７，図１８〜図２１の３例からも明かなように、蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向と直交する縦横（容器２１の前面が面一に連なる）２方向と、蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向（容器２１の前後面が重なる方向）と、の３方向（３次元）へ効率よく配列することが可能となる。つまり、蓄電モジュールの設置場所の高さや幅や奥行きに合わせて蓄電デバイス２０の配置やレイアウトが自由に設定しえることになる。

蓄電モジュールの蓄電容量についても、蓄電デバイス２０の容器２１の厚み方向と直交する縦方向へ並ぶ蓄電デバイスの数（ｘ）、容器２１の厚み方向と直交する横方向へ並ぶ蓄電デバイスの数（ｙ）、容器２１の厚み方向へ並ぶ蓄電デバイス（ｚ）、とすると、（ｘ）×（ｙ）×（ｚ）の蓄電容量を持つ蓄電モジュールが簡単かつ自由に効率よく構成できることになる。

モジュールフレーム５５において、蓄電デバイス２０は、充放電に伴って発熱すると、その熱量は、電極端子から構造部材５０を経由して縦部材５５ａおよび横部材５５ｂへ伝わることになるが、これらのフレームを構成する部材（構造部材５０を含む縦部材５５ａおよび横部材５５ｂ）を熱伝導率の良い材料で形成することにより、蓄電モジュールの放熱性能が高められ、モジュールフレーム５５に収装される蓄電デバイス２０の温度を適正に管理しやすくなる。

図１０〜１３，図１４〜図１７，図１８〜図２１においては、複数の蓄電デバイスとして図５の蓄電デバイスが用いられるが、これに限定されるものでなく、図１や図９の蓄電デバイスを用いてもよい。図１の蓄電デバイスを用いる場合においては、電極端子１２の各先端部１２ａが容器１１の溝１５の幅を２等分するＡ面（図４、参照）に対し、互いに対称となるように配置されるので、片方の先端部１２ａ（正極端子１２Ａの先端部１２ａまたは負極端子１２Ｂの先端部１２ａ）と、蓄電デバイス間を電気的に接続する構造部材５０の凸条部５０ａと、の間（嵌合面間）を電気的に絶縁することが必要となる。図９の蓄電デバイスを用いる場合においても、モジュールフレーム５５への組付方向によっては、片方の先端部２２ａ（正極端子２２Ａの先端部２２ａまたは負極端子２２Ｂの先端部２２ａ）と、蓄電デバイス間を電気的に接続する構造部材５０の凸条部５０ａと、の間（嵌合面間）を電気的に絶縁することが必要となる（図１１、参照）。

この発明に係る蓄電デバイスの構成、蓄電デバイス間の接続構造、蓄電モジュールの構成については、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池に限らず、充放電が繰り返し可能な各種の蓄電デバイスへ広く適用可能となる。

１０，２０ 蓄電デバイス
１１，２１ 容器
１１ａ、２１ａ 胴体（枠体）
１１ｂ，２１ｂ 膜体
１２，２２ 電極端子
１２ａ，２２ａ 電極端子の先端部
１５，２５ 溝
１８，２８ 突起
５０ 電気的な接続用の構造部材
５０ａ 凸条部
５０ｂ 結合部
５５ モジュールフレーム
５５ａ 縦部材
５５ｂ 横部材

Claims (9)

1. 電荷を蓄える蓄電部と、この蓄電部を収容する容器と、１対の電極端子と、を備え、各電極端子が、容器の外側に配置される先端部と、容器の内側で蓄電部の極性の対応する集電層に接続される基部と、これらを継ぐ中間部と、から構成される蓄電デバイスにおいて、容器の外形は、厚みを持つ多角形に形成され、その２つの互いに対向する側面の各々に厚み方向と直交する方向へ直線的に延びる溝が形成され、前記電極端子の各先端部が前記溝の内側にその一部を形成するように露出されることを特徴とする蓄電デバイス。
2. 前記１対の電極端子は、一方の電極端子が前記容器の２つの互いに対向する側面の一方の溝の内側に配置され、他方の電極が前記容器の２つの互いに対向する側面の他方の溝の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 前記各電極端子は、前記溝の一部を形成する溝型断面に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス。
4. 前記容器は、厚みを持つ多角形の側面を形成する胴体と、厚みを持つ多角形の底面を形成する膜体と、からなり、胴体は、蓄電部を囲う枠状に形成され、蓄電部を収容する室を膜体と共に画成することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の蓄電デバイス。
5. 前記容器の胴体は、前記１対の電極端子と共にインサート成形されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電デバイス。
6. 複数の蓄電デバイスを所定の配列方向へ並べて隣り合う蓄電デバイス間を電気的に接続する構造において、複数の蓄電デバイスとして用いられる請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの側面の溝に１個ずつ嵌合する凸条部と、複数の凸条部を前記蓄電デバイスの配列方向へ並べて接続する結合部と、を備え、前記凸条部および前記結合部が導電材から形成されることを特徴とする蓄電デバイス間の接続構造。
7. 前記蓄電デバイスの配列方向が容器の厚みと直交する方向であることを特徴とする請求項６に記載の接続構造。
8. 前記蓄電デバイスの配列方向が容器の厚み方向であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の接続構造。
9. 複数の蓄電デバイスを所定の配列方向へ並べて構成される蓄電モジュールにおいて、請求項６〜請求項８に記載の接続構造を持つ格子状のモジュールフレームを備えることを特徴とする蓄電モジュール。