JP5548402B2

JP5548402B2 - 扁平形電池の取付方法及びタイヤに取り付けられる装置

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Publication number: JP5548402B2
Application number: JP2009158996A
Authority: JP
Inventors: 昇志籔下; 俊和吉葉
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP2011014452A

Description

本発明は、基板を備えタイヤに取り付けられる装置に用いる扁平形電池の取付方法、及び基板を備え扁平形電池を用い、タイヤに取り付けられる装置に関する。

コイン形電池やボタン形電池と呼ばれる扁平形電池は、情報機器や映像機器等のメモリバックアップ用を中心とした電源として利用されている。扁平形電池は、正極缶である外装缶と負極缶である封口缶とを組み合わせたものである。扁平形電池内には、発電要素を収納し、非水電解液を充填している。発電要素は、セパレータを介して正極材と負極材とを配置したものである。

一方、扁平形電池は、回転部分に取り付けられる装置の電源として用いる場合がある。このような装置として、例えば走行中の自動車のタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いる装置が挙げられる。タイヤ空気圧監視システムでは、扁平形電池を内蔵し検知圧を送信する送信機が、回転部分であるタイヤのホイールに取り付けられる仕様のものがある。

この仕様では、扁平形電池は、タイヤと一体に回転し遠心力が加わり、遠心力による電解液の流動により、電池性能が低下する場合もある。このため、下記特許文献１には、遠心力の方向に負極材が存在する向きにして電池を装置に装着する電池の取付方法が提案されている。

これとは別の仕様として、特許文献２には送信機を、タイヤの内面に直接貼り付けるものも提案されている。

特開平１１−２４２９４８号公報特開２００８−１５４１９３号公報

しかしながら、扁平形電池が前記のようにタイヤに取り付けられた場合、扁平形電池は、ホイールに取り付ける場合よりも大きな遠心力を受けることのみならず、自動車の走行による直接的な衝撃・振動を受けることになる。

この場合、扁平形電池は正極材の破損可能性が高くなり、正極材の位置ずれにより、セパレータが切れて破損する可能性も高くなる。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、衝撃・振動による扁平形電池の内部部品の破損防止に有利な扁平形電池の取り付け方法及びタイヤに取り付けられる装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の扁平形電池の取付方法は、基板を備えタイヤに取り付けられる装置に用いる扁平形電池の取付方法であって、前記タイヤ分の回転中心から見て、前記扁平形電池を前記基板との間に隙間を介して前記基板より内側に配置し、前記扁平形電池は、円筒状外装缶と円筒状封口缶とを対向させて組み合わせたものであり、前記扁平形電池は前記基板に平行に配置され、前記タイヤの回転中心から見て、外装缶は内側、封口缶は外側となるように扁平形電池を配置することを特徴とする。

本発明のタイヤに取り付けられる装置は、基板を備え扁平形電池を用い、タイヤに取り付けられる装置であって、前記装置は、前記タイヤの回転中心からみて、前記扁平形電池が前記基板との間に隙間を介して前記基板より内側に配置された状態で用い、前記扁平形電池は、円筒状外装缶と円筒状封口缶とを対向させて組み合わせたものであり、前記扁平形電池は前記基板に平行に配置され、前記タイヤの回転中心から見て、外装缶は内側、封口缶は外側となるように扁平形電池を配置することを特徴とする。

本発明によれば、衝撃・振動による扁平形電池の内部部品の破損防止に有利になる。

本発明の一実施の形態に係る扁平形電池の取付方法の概略図。本発明の一実施の形態に用いる扁平形電池の斜視図。図２のＡＡ線における断面図。本発明の別の実施の形態に係る装置の分解図。本発明の別の実施の形態に係る扁平形電池の取付方法の概略図。

本発明の扁平形電池の取付方法及びタイヤに取り付けられる装置によれば、タイヤの回転中心から見て、扁平形電池を基板より内側に配置することにより、扁平形電池への衝撃・振動の緩和、温度上昇の抑制、及び遠心力による電池性能の低下防止を図ることができる。

前記本発明の扁平形電池の取付方法及びタイヤに取り付けられる装置においては、前記基板のうち前記扁平形電池側に端子を設けており、前記端子に前記扁平形電池を当接させた状態で前記装置が前記タイヤに取り付けられることが好ましい。この構成によれば、扁平形電池と端子との接触性が良好になり、導電性が向上することになる。

また、前記装置は、前記基板及び前記扁平形電池を収納するケースを備えており、前記ケースは、前記扁平形電池を収納するための開口を形成しており、前記開口は蓋で塞がれることが好ましい。この構成によれば、扁平形電池の固定が安定する。

また、前記扁平形電池の質量が、前記基板の質量に比べて大きいことが好ましい。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る扁平形電池の取付方法の概略図を示している。２点鎖線は回転物７の外形の一部の概略を示しており、例えば自動車のタイヤの一部である。

装置１は、回転物７に固定しており、回転物７が矢印ａ方向に回転すると、装置１はこれと一体になって矢印ａ方向に回転する。装置１はケース２内に基板３及び扁平形電池４を収納している。扁平形電池４は、正極缶である外装缶８と負極缶である封口缶９とを組み合わせたものである。外装缶８には端子５を接合し、封口缶９には端子６を接合している。端子５及び端子６は基板３に接続している。扁平形電池４の一例として、外径寸法を２０ｍｍとし、厚さを５ｍｍとしたものが挙げられる。

装置１が、例えばタイヤ空気圧監視システムの送信機の場合は、装置１が検知した検出圧力の信号は、車体側の受信機（図示せず）に電波で送信されることになる。この例では、基板３には空気圧を検知する圧力センサ、圧力センサからの検出圧力を電波で車体側の受信機に送信させるための信号処理回路等の電子部品が実装されることになる。また、扁平形電池４は基板３への電力供給源となる。

図１の構成では、回転物７の回転中心１０から見ると、扁平形電池４は基板３より内側に配置している。本実施の形態は、この構成により扁平形電池４の保護を図っている。このことについて、以下扁平形電池４の構造を説明した後に説明する。

図２は、図１に示した扁平形電池４の斜視図を示している。本図では端子５及び端子６の図示は省略している。図３は、図２のＡＡ線における断面図である。扁平形電池４は、正極缶である外装缶８と負極缶である封口缶９とを組み合わせたものである。外装缶８及び封口缶９は、例えばステンレス材をプレス成形して成形することができる。図３において、外装缶８は、底部１１の外周に周壁１２を立設させ、一端が開口した円筒状である。封口缶９は、底部１３の外周に周壁１４を立設させ、一端が開口した円筒状である。外装缶８の周壁１２の内周面と封口缶９の周壁１４の外周面との間には、ガスケット１５を介在させている。ガスケット１５は樹脂成形品であり、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分とし、オレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物で成形する。

外装缶８の周壁１２の先端部１２ａを、封口缶９の中心軸１６側に湾曲させて、外装缶８を封口缶９にかしめ固定している。このことにより、外装缶８と封口缶９との間の隙間をガスケット１５により封止し、かつ極性の異なる外装缶８と封口缶９とを絶縁している。

扁平形電池４内には、発電要素１７を収納し、非水電解液を充填している。発電要素１７は、正極活物質等を円盤形状に固めた正極材１８と、負極活物質の金属リチウム又はリチウム合金を円盤形状に形成した負極材１９と、不織布製のセパレータ２０とを含んでいる。セパレータ２０を介して正極材１８と負極材１９とが配置されている。正極材１８の外面には、ステンレス鋼等で形成した正極リング２１を装着している。

正極材１８は、正極リング２１と一体に正極活物質を円盤状に成形したものである。正極活物質としては、例えば二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびヒドロキシプロピルセルロースを混合して調整した正極合剤を成形したものが挙げられる。

セパレータ２０は不織布で形成しており、例えばポリブチレンテレフタレート製の繊維を素材とする不織布である。

扁平形電池４内には電解液を収容しており、セパレータ２０には非水電解液が含浸する。非水電解液としては、例えば、プロピレンカーボナイトと、１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶媒にＬｉＣｌＯ₄を溶解した溶液を用いることができる。セパレータ２０の厚さは、例えば０．３−０．４ｍｍ程度である。

ここで、図１において、装置１は回転物７に固定しているので、回転物７の回転に伴い、装置１が回転することになる。回転物７が例えば自動車のタイヤである場合、路面走行により回転物７に取り付けられている装置１は、衝撃・振動を受けることになる。

この場合、装置１に内蔵した扁平形電池４の受ける衝撃・振動が大きくなると、扁平形電池４の内部部品の破損可能性も高くなる。具体的には、扁平形電池４が衝撃・振動を受けると、正極リング２１と一体の正極材１８が、外装缶８と別個に移動・振動し正極材５が破損する可能性がある。また、正極材１８の移動・振動により、セパレータ２０が正極材１８から衝撃・振動を受け、セパレータ２０が切れて破損する可能性もある。

本実施の形態は、前記の通り、回転物７の回転中心１０から見て、扁平形電池４を基板３より内側に配置することにより、扁平形電池４の内部部品の破損防止を図っている。

具体的には、図１に示したように、回転物７の回転中心１０から見ると、基板３は扁平形電池４より外側にある。すなわち、基板３は扁平形電池４より回転物７の外部側にある。このため、回転物７の外部からの衝撃は、基板３と扁平形電池４とでは、基板３により直接的に加わることになり、扁平形電池４への衝撃・振動が緩和されることになる。

したがって、図１の構成では、扁平形電池４は、前記のような正極材１８の破損やセパレータ２０の破損防止に有利になる。一方、外部からの衝撃は、基板３により直接的に加わることになるが、基板は扁平形電池に比べ、振動及び衝撃に強い。このため、基板３を扁平形電池４より外側に配置しても、基板３の破損防止に特別不利になることはない。

また、回転物７が自動車のタイヤである場合、路面走行による摩擦熱が装置１にも伝達されることになる。この場合、摩擦熱は扁平形電池４より外側にある基板３により直接的に加わることになる。したがって、基板３を扁平形電池４より外側に配置した構成は、扁平形電池４を基板３より外側に配置した構成に比べ、扁平形電池４の温度上昇が抑えられることになる。このため、基板３を扁平形電池４より外側に配置した構成は、基板３を扁平形電池４より内側に配置した構成に比べ、高温下の使用を避けることが望ましい扁平形電池４にとって有利な使用環境となる。

次に、図１において、回転物７が矢印ａ方向に回転すると、装置１及び装置１に内蔵した扁平形電池４に、矢印ｂ方向に遠心力が作用する。前記の通り、扁平形電池４内には電解液を収容している。遠心力が大きくなると、遠心力による電解液の流動により、電池性能が低下する場合もある。

本実施の形態のように基板３を扁平形電池４より外側に配置した構成は、扁平形電池４を基板３より外側に配置した構成に比べ、遠心力による電池性能の低下防止に有利な構成になっている。

具体的には、図１において回転物７の回転数が一定の場合、扁平形電池４に作用する遠心力は、回転中心１０から扁平形電池４までの距離に比例する。このため、扁平形電池４の位置を回転中心１０に近づけるほど、扁平形電池４に作用する遠心力は小さくなる。

したがって、図１の構成のように、基板３を扁平形電池４より外側に配置した構成は、扁平形電池４を基板３より外側に配置した構成に比べ、扁平形電池４が回転中心１０に近づいた位置にあり、遠心力による電池性能の低下防止に有利になる。

ここで、基板を備え扁平形電池を用い、タイヤに取り付けられる装置においては、図１の構成とは逆に、回転物７の回転中心１０から見て、扁平形電池４を基板３より外側に配置するのが通常である。これは、基板３に比べ質量が大きく遠心力も大きくなる扁平形電池４を基板３より外側に配置した方が、装置１の回転が安定すると考えるのが通常であるためである。

本実施の形態は、このような通常の設計手法とは逆に、あえて回転物７の回転中心１０から見て、扁平形電池４を基板３より内側に配置して、前記のように扁平形電池４への衝撃・振動の緩和、温度上昇の抑制、及び遠心力による電池性能の低下防止を図ったものである。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る装置３０の分解図である。装置３０の用途は、実施の形態１の装置１と同じであり、装置３０は回転物に取り付けられるものであり、例えばタイヤ空気圧監視システムの送信機である。装置１と装置３０とでは、端子を介した基板との接続構造が異なっている。

ケース３１内には絶縁板３２を設けており、絶縁板３２上に基板３３を配置している。基板３３には、扁平形電池４の封口缶９に当接する端子３４と、外装缶８に当接する端子３５とが取り付けられている。端子３４は板ばねであり、封口缶９に当接した際に基板３３側に変位可能である。

扁平形電池４は、図２及び図３に示した扁平形電池４と同一構成であるが、実施の形態２では、図１に示した端子５及び端子６を接合していない点が、実施の形態１と異なる。扁平形電池４をケース３１内に収納した後、蓋３６でケース３１の開口を塞ぐことになる。蓋３６は例えばねじ込み式とすればよい。

図５は、本発明の実施の形態２に係る電池の取付方法の概略図を示している。図１と同様に、２点鎖線は回転物７の外形の一部の概略を示しており、例えば自動車のタイヤ又はホイールの一部である。また、装置３０は、回転物７に固定しており、回転物７が矢印ａ方向に回転すると、装置３０もこれと一体になって矢印ａ方向に回転する。

図５の状態では、ケース３１の開口は蓋３６で塞がれており、装置３０内の基板３３及び扁平形電池４を収納している。扁平形電池４の封口缶９には端子３４が当接し、外装缶８には端子３５が当接している。

図５の構成においても、図１の構成と同様に、回転物７の回転中心１０から見て、扁平形電池４を基板３３より内側に配置している。このことにより、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、扁平形電池４への衝撃・振動の緩和、温度上昇の抑制、及び遠心力による電池性能の低下防止を図ることができる。本実施の形態は、端子を接合していない扁平形電池４を用いた場合であっても、扁平形電池４と端子との接触性が良好にでき、導電性の向上を図ることができる。

具体的には、図５において、回転物７が矢印ａ方向に回転すると、装置３０及び装置３０に内蔵した扁平形電池４に、矢印ｂ方向に遠心力が作用する。この場合、扁平形電池４には、端子３４を押すように、矢印ｂ方向に遠心力が作用することになる。このことにより、扁平形電池４の封口缶９と端子３４との接触性が良好になり、導電性が向上することになる。また、蓋３６を設けたことにより、扁平形電池４を端子３４と蓋３６との間に挟み込むことができ、扁平形電池４の固定が安定する。

なお、図１−３を用いて、扁平電池４の寸法や構成部品の材料について説明したが、これらは一例であり、他の寸法のものでもよく、他の材料を用いたものであってもよい。

以上のように、本発明によれば、衝撃・振動による扁平形電池の内部部品の破損防止に有利になるので、本発明は、衝撃・振動を受け易いタイヤに用いる扁平形電池の取付方法及びタイヤに取り付けられる装置に特に有用である。

１，３０装置
２，３１ケース
３，３３基板
４扁平形電池
５，６，３４，３５端子
７回転物
８外装缶
９封口缶
１０回転中心
３６蓋

Claims

基板を備えタイヤに取り付けられる装置に用いる扁平形電池の取付方法であって、
前記タイヤの回転中心から見て、前記扁平形電池を前記基板との間に隙間を介して前記基板より内側に配置し、
前記扁平形電池は、円筒状外装缶と円筒状封口缶とを対向させて組み合わせたものであり、
前記扁平形電池は前記基板に平行に配置され、
前記タイヤの回転中心から見て、外装缶は内側、封口缶は外側となるように扁平形電池を配置することを特徴とする扁平形電池の取付方法。
前記基板のうち前記扁平形電池側に端子を設けており、前記端子に前記扁平形電池を当接させた状態で前記装置を前記タイヤに取り付ける請求項１に記載の扁平形電池の取付方法。
前記装置は、前記基板及び前記扁平形電池を収納するケースを備えており、前記ケースは、前記扁平形電池を収納するための開口を形成しており、前記開口は蓋で塞がれる請求項１又は２に記載の扁平形電池の取付方法。
前記扁平形電池の質量が、前記基板の質量に比べて大きい請求項１から３のいずれかに記載の扁平形電池の取付方法。
基板を備え扁平形電池を用い、タイヤに取り付けられる装置であって、
前記装置は、前記タイヤの回転中心からみて、前記扁平形電池が前記基板との間に隙間を介して前記基板より内側に配置された状態で用い、
前記扁平形電池は、円筒状外装缶と円筒状封口缶とを対向させて組み合わせたものであり、
前記扁平形電池は前記基板に平行に配置され、
前記タイヤの回転中心から見て、外装缶は内側、封口缶は外側となるように扁平形電池を配置することを特徴とするタイヤに取り付けられる装置。
前記基板のうち前記扁平形電池側に端子を設けており、前記端子に前記扁平形電池を当接させた状態で前記装置が前記タイヤに取り付けられる請求項５に記載のタイヤに取り付けられる装置。
前記装置は、前記基板及び前記扁平形電池を収納するケースを備えており、前記ケースは、前記扁平形電池を収納するための開口を形成しており、前記開口は蓋で塞がれる請求項５又は６に記載のタイヤに取り付けられる装置。
前記扁平形電池の質量が、前記基板の質量に比べて大きい請求項５から７のいずれかに記載のタイヤに取り付けられる装置。