JP6089267B2

JP6089267B2 - 蓄電装置

Info

Publication number: JP6089267B2
Application number: JP2012060817A
Authority: JP
Inventors: 篤志中本; 慶三西川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: JP2013196858A

Description

本発明は、筐体内に蓄電池を内蔵した蓄電装置に関する。

近年、太陽光発電システムの普及や非常時の電力確保を目的として、筐体内に蓄電池を内蔵した蓄電装置が普及してきている。例えば、特許文献１には、多数の蓄電池が筐体内に収納された蓄電装置が記載されている。あるいは、金属製の蓄電池収納箱に多数の鉛蓄電池を収納したものも提案されている(特許文献２参照)。

特開２０１１−２４９０８１号公報特開２００３−３３１８０４号公報

ところで、大雨や河川の氾濫などが原因で家屋が浸水し、蓄電装置が水没してしまった場合、蓄電池の放電によって水が電気分解されて水素ガスが発生することがある。通常であれば、発生した水素ガスは筐体の外へ排気されるのであるが、筐体が水没している場合、十分に排気されずに筐体内に溜まってしまう。そして、筐体内に溜まる水素の量が増えるにつれて筐体内の気圧(内圧)が上昇し、最終的に筐体が破壊されてしまう可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、水没時の不具合の発生を抑制することを目的とする。

本発明の蓄電装置は、１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を保持する保持体とを備え、前記保持体は、後側フレーム、前側フレーム、左側フレーム、右側フレームを含むフレームブロックと、筐体とを有し、前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルが前記フレームブロックに固定されてなり、内部に前記蓄電池を収納しており、前記上側パネルの前端部が前記前側パネルに回動可能に支持され、前記上側パネルの後端部が前記後側パネルに係脱可能に係止され、かつ、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記上側パネルの後端部と前記後側パネルとの係止が外れ、前記前端部を支点として前記上側パネルが回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の蓄電装置は、１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を内部に収納する筐体とを備え、前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルを有し、前記後側パネル及び前記前側パネルはそれぞれ、前記箱体の内部に向かって突出する周壁を有しており、前記上側パネルの前端部及び後端部のそれぞれに下向きの段部が形成され、前記上側パネルは、前記前端部の段部から前端側の部分が前記前側パネルの周壁の下側に配置されて前記前側パネルに回動可能に支持され、かつ、前記後端部の段部から後端側の部分が前記後側パネルの周壁の下側に配置されて前記後側パネルに係脱可能に係止され、前記後端部の段部から後端側の部分と前記後側パネルの周壁との係り代が前記前端部の段部から前端側の部分と前記前側パネルの周壁との係り代よりも短くされており、前記上側パネルは、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記後端部の段部から後端側の部分と前記後側パネルとの係止が外れ、前記前端部の段部を支点として回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明の蓄電装置は、１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を内部に収納する筐体とを備え、前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルを有し、前記前側パネルは、前記箱体の内部に向かって突出する周壁と、前記周壁の上部から下向きに突出する係合片とを有しており、前記上側パネルは、前端部に設けられた係合孔に前記係合片を係合させることで前記箱体に回動可能に支持され、後端部が前記後側パネルの周壁に係脱可能に係止され、かつ、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記後端部の係止が外れ、前記前端部を支点として回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする。

この蓄電装置において、絶縁性及び弾性を有する材料で形成され、前記蓄電池に着脱自在に取り付けられて前記蓄電池の電極を覆う保護部材を備えることが好ましい。

本発明の蓄電装置は、水没によって筐体内の気圧が上昇した場合、上側パネルの他端部の係止が外れ、一端部を支点として上側パネルが回動することによって箱体の上面開口が開放される。その結果、箱体内の気圧が低下するので、筐体の破壊などの不具合の発生を抑制することができるという効果がある。

本発明に係る蓄電装置の実施形態を示し、(ａ)は前側パネルと上側パネルを示す一部省略した断面図、(ｂ)は上側パネルが上方向に回動した状態を示す一部省略した側面図である。同上の斜視図である。同上を示し、(ａ)は正面図、(ｂ)は右側面図である。同上の前側パネルと上側パネルを示す下面図である。同上を示し、全てのパネルを取り外した状態の正面図である。同上を示し、全てのパネルを取り外した状態の背面図である。同上を示し、全てのパネルを取り外した状態の斜視図である。 (ａ)〜(ｃ)は同上の組立手順を説明するための説明図である。同上における電池モジュールの斜視図である。同上における電池モジュールの分解斜視図である。同上におけるスペーサを示し、(ａ)は正面図、(ｂ)は右側面図である。同上における連結部材を示し、(ａ)は斜視図、(ｂ)はプレートの正面図、(ｃ)はプレートの下面図である。同上における電池モジュールと連結部材と排気ダクトを示し、(ａ)は側面図、(ｂ)は下面図である。 (ａ)は同上の一部省略した斜視図、(ｂ)は同上の一部省略した上面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る蓄電装置の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の説明では図２において前後左右上下の各方向を規定している。

本実施形態の蓄電装置は、図２〜図８に示すように複数(図示例では４つ)の電池モジュール１と、電池モジュール１を保持する保持体(ハウジング２)とを備える。

電池モジュール１は、図９及び図10に示すように電池パック10と、電池パック10を内部に収納するケース11とで構成される。電池パック10は、図示しない多数の円筒型リチウムイオン電池セル(以下、電池セルと略す。)が合成樹脂製の筐体内に収納されて構成されている。複数の電池セルが並列に接続されて組電池が構成され、さらに複数の組電池が直列に接続されている。また、電池パック10の筐体には正極及び負極の端子部10A，10Bが設けられ、筐体内で直列接続された組電池の両極とそれぞれ接続されている。

ここで、電池セル内での内部短絡等による発熱でガスが発生し、電池セルの安全弁が作動して高温のガスが電池セルの外に放出された場合、周辺の電池セルが高温のガスに曝されると、正常な電池セルにまで影響を与え、連鎖的な劣化を引き起こす虞がある。そのため、電池パック10の筐体には、上記ガスを筐体の外に放出させるための貫通孔(放出口)10Cが前後両面の下部に開口されている(図10参照)。

ケース11は、縦横(上下左右)の長さ寸法に対して厚み寸法(前後方向の長さ寸法)が小さい扁平な箱状であって縦横の面(前面)が開口したケース本体12と、ケース本体12の開口面を塞ぐケース蓋13とで構成される。ケース本体12の長手方向の一端部には、電池パック10に設けられた一対の端子部10A，10Bを露出させる溝12Bが設けられている。一方、ケース蓋13の長手方向の一端部にも、一対の端子部10A，10Bを露出させる溝13Aが設けられている。また、ケース本体12内には、電池パック10の電池電圧や温度などを検出するセンサが収納されている。さらに、ケース本体12の一端部における溝12Bの間から信号ケーブル19が引き出されており(図８参照)、センサから出力される検出信号が、信号ケーブル19を介して、後述する制御ユニット６に入力される。

ケース本体12の左右両側面に複数(図示例では６個)のボス部12Cがそれぞれ設けられ、ケース蓋13の左右両端におけるケース本体12のボス部12Cと重なる位置に複数(図示例では６つ)の突片13Bがそれぞれ設けられている。そして、電池パック10が収納されたケース本体12の前面開口にケース蓋13が被せられ、突片13Bを貫通する挿通孔13C及びボス部12Cを貫通する挿通孔12Dに挿通されるボルト(図示せず)にナット(図示せず)が締め付けられてケース11が組み立てられる(図９参照)。なお、ケース本体12とケース蓋13との接合部分がガスケットなどでシールされて密閉されることが好ましい。また、ケース本体12及びケース蓋13の下部には、それぞれ電池パック10の放出口10Cと連通する放出口12E，13Dが開口しており、電池パック10内で発生したガスがケース本体12及びケース蓋13の各放出口12E，13Dを通してケース11の外に放出される。

ハウジング２は、複数のフレームからなるフレームブロックと、複数枚のパネルからなる筐体とで構成される。フレームブロックは、何れも金属製の後側フレーム20及び前側フレーム21、左側フレーム22、右側フレーム23、支持部24で構成される(図５〜図７参照)。また筐体は、何れも金属製の後側パネル30及び前側パネル31、左側パネル32、右側パネル33、下側パネル34、上側パネル35で構成される(図２及び図３参照)。

前側フレーム21は、矩形の枠部210と、枠部210のほぼ中央に設けられた縦桟211と、枠部210の上下方向に沿って並設された２つの横桟212とを有する。左側フレーム22及び右側フレーム23は、何れも矩形の金属板からなり、前後方向に沿った両端が曲げ起こされることで角樋状に形成され、後述するように長手方向の両端が後側フレーム20の枠部200と前側フレーム21の枠部210にそれぞれねじ止めされる。

左側フレーム22及び右側フレーム23の後端部が後側フレーム20の枠部200にねじ止めされ、左側フレーム22及び右側フレーム23の前端部と支持部24の前端部に前側フレーム21の枠部210がねじ止めされる。ここで、右側の列の電池モジュール１と、右側フレーム23で連結された後側フレーム20及び前側フレーム21の各枠部200，210の右側の枠との間にスペースが形成されており、このスペースに電池モジュール１を制御する制御ユニット６が配設される(図５〜図７参照)。この制御ユニット６は、信号ケーブル19を介してセンサの検出信号を受け取り、各電池パック10の蓄電状態や故障の有無を監視するものである。ただし、このような制御ユニット６は従来周知であるから詳細な構成や動作の説明は省略する。

また、前列の２つの電池モジュール１と前側フレーム21との間にスペースが形成されており、このスペースに２つの排気ダクト７が左右に並べて配設される。排気ダクト７は、事故などで電池モジュール１に内部短絡が生じた場合に電池モジュール１から放出される高温のガスを安全な温度まで冷却する機能を担うものである。

本実施形態における排気ダクト７は、金属材料によって扁平な矩形箱状に形成され、電池モジュール１に対向する後面の下部に、電池モジュール１の放出口13Dと連通する導入口(図示せず)が開口し、前面の上部に放出口70が開口する。そして、後列の電池モジュール１の放出口12Eがキャップ14で閉塞され(図６参照)、後列の電池モジュール１の放出口13Dと前列の電池モジュール１の放出口12Eが連結部材15で連結される。さらに、前列の電池モジュール１の放出口13Dと排気ダクト７の導入口とが、同じく連結部材15で連結される(図13参照)。

連結部材15は、図12に示すように金属製のプレート150と、合成ゴムなどの弾性材料からなる一対のパッキン151とで構成される。プレート150は、長尺の矩形平板状であって、長手方向の両端部に矩形の貫通孔150Aが貫通している(図12(ｂ)参照)。また、各貫通孔150Aの周縁には、同一方向(図12(ｃ)における上方向)に立ち上がる複数の保持片150Bが設けられている。そして、矩形枠状に形成されたパッキン151が、複数の保持片150Bに引っ掛けられるようにして、プレート150に取り付けられる。さらに、各貫通孔150Aの周縁には、保持片150Bと反対方向(図12(ｃ)における下方向)に立ち上がる係止片150Cが設けられている。そして、一対の係止片150Cが電池モジュール１における放出口13Dの周縁に係止されることにより、連結部材15が電池モジュール１に取り付けられる。つまり、連結部材15の貫通孔150A及びパッキン151を介して、後列の電池モジュール１の放出口13Dと前列の電池モジュール１の放出口12E、並びに前列の電池モジュール１の放出口13Dと排気ダクト７の導入口とが気密に連結される(図８及び図13参照)。

而して、電池モジュール１の放出口13Dから放出される高温のガスが貫通孔150A及びパッキン151を介して導入口より排気ダクト７内に導入され、排気ダクト７内を移動する間に外気との熱交換で冷却されるため、放出口70からは低温のガスが放出されることになる。なお、排気ダクト７の放出口70から放出される低温のガスは、各パネル30〜35間の隙間から筐体の外に放出される。

ここで、前後に並ぶ２つの電池モジュール１の間にスペーサ16が配置されている(図８及び図13参照)。スペーサ16は、図11に示すように、連結部材15のプレート150と同じ厚み寸法を有する金属板によって長尺の略矩形状に形成されている。スペーサ16の長手方向に沿った一端側に、略台形状の複数の凹部160が設けられている。また、スペーサ16の表面(図11(ｂ)における左面)の一端部に円柱状の突起161が設けられ、スペーサ16の裏面(図11(ｂ)における右面)の中央部及び中央部より他端側にそれぞれ円柱状の突起162が設けられている。すなわち、スペーサ16は、それぞれの突起161，162が電池モジュール１の挿通孔12Dに嵌合されることで電池モジュール１の左右両側に位置決めして取り付けられる。

而して、前後に並ぶ２つの電池モジュール１の間の距離がスペーサ16によって一定に保たれるので、連結部材15のパッキン151が必要以上に圧縮されたり、あるいはパッキン151の圧縮が足りずに隙間が生じることなどが抑制できる。しかも、スペーサ16に位置決め用の突起161，162が設けられているので、フレームブロックに対して電池モジュール１を組み付ける際の作業性の向上が図れるという利点がある。

後側パネル30及び前側パネル31は、長方形の金属板における上端及び左右両端が曲げ起こされて構成されている。左側パネル32及び右側パネル33は、短冊状の主部320，330と、主部320，330の上端に連結された略半円筒形の凹部321，331と、凹部321，331の上端に連結された鈎形の角部322，332とを有している。下側パネル34は、長方形の金属板が全周に亘って曲げ起こされて構成されている。また、下側パネル34には上向きに突出する円錐台形状の突部が２つ設けられており、各突部の底面にねじ挿通孔が穿孔されている。上側パネル35は、長方形の金属板における前端及び後端がそれぞれ曲げ加工されて構成されている。

また、ハウジング２内において電池モジュール１が収納される収納空間と施工空間を隔絶する配線部カバー５がフレームブロックに取り付けられる。配線部カバー５は、各電池モジュール１の端子部10A，10Bと電線17との結線作業が完了した後、後側フレーム20及び前側フレーム21にねじ止めされる。ただし、電池モジュール１の端子部10A，10Bに接続された電線17は、配線部カバー５に設けられる挿通孔(図示せず)に挿通されて配線部カバー５で隔絶される収納空間の外に引き出される。

ここで、図14に示すように、電池モジュール１の上面には、絶縁性及び弾性を有する材料で形成された保護部材９が着脱自在に取り付けられる。この保護部材９は、電池モジュール１の端子部10A，10Bを覆うことにより、人が端子部10A，10Bに触れて感電したり、端子部10A，10B同士が短絡するといった事故の発生を防ぐものである。また、保護部材９は、電池モジュール１のケース本体12上面におけるケース蓋13との隙間に端部が差し込まれることで電池モジュール１に着脱自在に取り付けられる(図14(ｂ)参照)。

一方、収納空間の外に引き出された電線17は、後側フレーム20の両突片203間に配設された取付板205に取り付けられる開閉器８の片側の端子に接続される。さらに開閉器８のもう片側の端子に電線(図示せず)を介して端子台18が接続される(図５参照)。端子台18も取付板205に取り付けられている。開閉器８は、ハンドル80の操作により、外部から引き込まれて端子台18に接続される電線と各電池モジュール１の端子部10A，10Bとを繋ぐ電路を開閉する。そして、開閉器８及び端子台18と電線との結線作業が終了すれば、箱形に形成されたセパレータ53が配線部カバー５に取り付けられ、開閉器８と端子台18の一部(外部から引き込まれた電線と接続される端子を除く部分)がセパレータ53で覆われる(図７参照)。

次に、本発明の要旨である前側パネル31(箱体)及び上側パネル35(蓋体)の構造について、詳細に説明する。

図１(ａ)及び図４に示すように、前側パネル31の周壁上部における左右方向の中央に、下向きに突出する係合片310が設けられている。一方、上側パネル35の前端部に下向きの段部350が形成され、段部350よりも前方の前端部分が鈎形に折り曲げられている(図１(ａ)参照)。また、上側パネル35の後端部にも下向きの段部351が形成され、後端における左右両端には、後方に突出する突片352がそれぞれ設けられている。ただし、段部351から突片352の後端までの距離d2は、段部350よりも前方の部分の寸法d1よりも短くなっている(図１(ａ)参照)。さらに、段部350の前方における左右方向の中央に、前側パネル31の係合片310と係合する係合孔353が貫通している。

上側パネル35の係合孔353に係合片310が係合されるとともに、段部350より前方の部分が前側パネル31の周壁の下側に挿入され、段部351より後方の部分が後側パネル30の周壁の下側に挿入される。なお、上側パネル35は、左側パネル32の角部322の右端部及び右側パネル33の角部332の左端部によって下から支持される(図１(ａ)及び図２参照)。すなわち、上側パネル35は、左側パネル32と右側パネル33で下から支持され、後側パネル30と前側パネル31で上方の移動が規制されているが、後側パネル30、前側パネル31、左側パネル32、右側パネル33の何れにも固定されていない。

ここで、従来技術で説明したように、蓄電装置が水没し、電池モジュール１の放電によって水が電気分解されて水素ガスが発生し、筐体(ハウジング２)内の気圧が上昇した場合を想定する。後側パネル30、前側パネル31、左側パネル32、右側パネル33、下側パネル34は何れもフレームブロックにねじ止めされているが、上側パネル35のみはねじ止めされていない。したがって、水素ガスによって筐体内の気圧が上昇するにつれて上側パネル35が撓み、やがて、段部351より後方の部分が後側パネル30の周壁を乗り越えてしまう。このとき、段部350より前方の部分と前側パネル31の周壁との係り代(d1)の方が、段部351より後方の部分と後側パネル30の周壁との係り代(d2)よりも大きいため、先に段部351より後方の部分が後側パネル30の周壁を乗り越えてしまうことになる。

そして、段部351より後方の部分が後側パネル30の周壁を乗り越えると、筐体内に溜まった水素ガスが放出されて筐体内の気圧が急激に低下する。このとき、前側パネル31の係合片310が上側パネル35の係合孔353に係合しているため、放出される水素ガスの圧力を受けた上側パネル35は、係合片310を支点にして回動する(図１(ｂ)参照)。その結果、上側パネル35が水素ガスの圧力で吹き飛ばされることが防止できる。

上述のように本実施形態は、上面が開口した箱体(前後左右及び下側の各パネル30〜34)と、箱体の上面開口を塞ぐ蓋体(上側パネル35)とを有し、蓋体は、一端部が箱体に回動可能に支持され、他端部が箱体に係脱可能に係止されている。そのため、水没によって筐体内の気圧が上昇した場合、蓋体(上側パネル35)の他端部(後端部)の係止が外れ、一端部(前端部)を支点として蓋体が回動することによって箱体の上面開口が開放される。その結果、箱体内の気圧が低下するので、筐体の破壊などの不具合の発生を抑制することができる。

１電池モジュール(蓄電池)
２ハウジング(筐体)
31 前側パネル(箱体)
35 上側パネル(蓋体)
310 係合片
353 係合孔

Claims

１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を保持する保持体とを備え、
前記保持体は、後側フレーム、前側フレーム、左側フレーム、右側フレームを含むフレームブロックと、筐体とを有し、
前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、
前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルが前記フレームブロックに固定されてなり、内部に前記蓄電池を収納しており、
前記上側パネルの前端部が前記前側パネルに回動可能に支持され、前記上側パネルの後端部が前記後側パネルに係脱可能に係止され、かつ、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記上側パネルの後端部と前記後側パネルとの係止が外れ、前記前端部を支点として前記上側パネルが回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を内部に収納する筐体とを備え、前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、
前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルを有し、前記後側パネル及び前記前側パネルはそれぞれ、前記箱体の内部に向かって突出する周壁を有しており、
前記上側パネルの前端部及び後端部のそれぞれに下向きの段部が形成され、
前記上側パネルは、前記前端部の段部から前端側の部分が前記前側パネルの周壁の下側に配置されて前記前側パネルに回動可能に支持され、かつ、前記後端部の段部から後端側の部分が前記後側パネルの周壁の下側に配置されて前記後側パネルに係脱可能に係止され、前記後端部の段部から後端側の部分と前記後側パネルの周壁との係り代が前記前端部の段部から前端側の部分と前記前側パネルの周壁との係り代よりも短くされており、
前記上側パネルは、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記後端部の段部から後端側の部分と前記後側パネルとの係止が外れ、前記前端部の段部を支点として回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
１乃至複数の蓄電池と、前記蓄電池を内部に収納する筐体とを備え、前記筐体は、上面が開口した箱体と、前記箱体の上面開口を塞ぐ上側パネルとを有し、
前記箱体は、後側パネル、前側パネル、左側パネル、右側パネル及び下側パネルを有し、前記前側パネルは、前記箱体の内部に向かって突出する周壁と、前記周壁の上部から下向きに突出する係合片とを有しており、
前記上側パネルは、前端部に設けられた係合孔に前記係合片を係合させることで前記箱体に回動可能に支持され、後端部が前記後側パネルの周壁に係脱可能に係止され、かつ、前記筐体内の気圧が上昇した場合、前記後端部の係止が外れ、前記前端部を支点として回動することで前記箱体の前記上面開口を開放するように構成されていることを特徴とする蓄電装置。
絶縁性及び弾性を有する材料で形成され、前記蓄電池に着脱自在に取り付けられて前記蓄電池の電極を覆う保護部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置。