JPH06283216A - 高温電池用断熱容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断熱容器内の温度分布を改善できるととも
に、断熱材中の揮発性物質を除去する操作時間の短縮を
図ることができ、しかも製造コストの低減を可能にす
る。 【構成】 複数の単電池を集合させて電池モジュールを
構成する。その電池モジュールを断熱容器の内部収容空
間に収容する。断熱容器を構成する外板と内板との間に
ボロンシリケートよりなり、所定の機械的強度を有する
断熱材７を収納する。この断熱材７に所定の開口部Ｓを
設ける。この開口部Ｓに断熱性能が低いガラスウールよ
りなる断熱材８を収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力貯蔵用などとし
て利用され、高温で動作するナトリウム−硫黄電池など
の電池を収容した高温電池用断熱容器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来高温二次電池としてのナトリウム−
硫黄電池においては、断熱容器内に多数の単電池が所定
の配列をもって収容されている。この断熱容器において
は容器壁部がステンレス鋼よりなる外板と内板で構成さ
れ、その両板の間に真空の密閉空間が形成されている。
そして、その密閉空間にガラスウールやセラミックウー
ルなどの硬質ボードよりなる硬質断熱材が全体に均一に
充填されている。この構成により、硬質断熱材は断熱容
器の機械的強度の保持と、断熱機能に寄与している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
断熱容器においては、硬質断熱材が容器壁部の全体にわ
たって均一に充填されていることから、重量が重くな
る。また、断熱容器の内部温度は中央部側ほど高くなる
傾向があるが、断熱材が均一に配置されているため、こ
の傾向を是正することができない。従って、電池の放電
等による発熱で断熱容器内の中央部分で温度が高くなり
過ぎて、電池の動作条件にばらつきが生じるという問題
があった。

【０００４】また、硬質断熱材は、ガラスウールにバイ
ンダーなどを配合して成形したものであり、また水分や
製作時における油分が付着している。このため、容器製
作時において、容器を電池の動作温度以上の温度に加熱
して断熱材から揮発性物質を生じさせ、その状態で前記
密閉空間内から揮発性物質を吸引除去する必要がある。
その場合、断熱材が密閉空間の全体に充填されているた
め、揮発性物質の量が多く、その吸引除去に時間を要
し、結果的に密閉空間を真空にするために要する時間が
きわめて長くなるという問題もあった。

【０００５】加えて、断熱材としてセラミックやボロン
シリケートなどの高価なものを大量に使用すると、断熱
容器の製造コストが高くなるという問題があった。この
発明は、このような従来の技術に存在する問題に着目し
てなされたものである。その目的とするところは、軽量
化を可能にし、断熱容器内の温度分布を改善できるとと
もに、断熱材中の揮発性物質を除去する時間の短縮を図
ることができ、しかも製造コストの低減を可能にする高
温電池用断熱容器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の高温電池用断熱容器においては、外板
と内板との間に密閉空間を形成するとともに、その密閉
空間内に所定の機械的強度を有する硬質断熱材を設け、
複数の単電池を集合状態で収容するための断熱容器にお
いて、前記硬質断熱材の適当位置に開口部を設けたこと
を要旨とする。

【０００７】また、この発明においては、前記開口部に
硬質断熱材とは断熱性能が異なる別の種類の断熱材を設
けるか、又は何も設けず空洞にした。

【０００８】

【作用】上記のように構成された断熱容器においては、
硬質断熱材は断熱機能と機械的強度保持機能を果たす。
また、硬質断熱材に開口部が設けられているため、硬質
断熱材の量が少なくなり、揮発性物質の量が少なくなる
とともに、全体の軽量化が可能となる。さらに、開口部
を設けたために、硬質断熱材の表面積が大きくなり、揮
発性物質の放出面積が大きくなる。開口部においては他
の部分よりも多くの放熱量を確保できる。開口部に硬質
断熱材と異なる性能の断熱材を設ける構成においては、
その断熱材の量や材質を適宜に選択することにより、放
熱量を自在に調節できる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明をナトリウム−硫黄電池の断
熱容器に具体化した一実施例を、図１〜３に基づいて詳
細に説明する。 （第１実施例）図３に示すように、断熱容器の容器本体
１は上面を開口したほぼ箱型に形成され、その内部収容
空間２にはナトリウム−硫黄電池よりなる複数の単電池
３が集合配置されている。この容器本体１の上面には蓋
体４が嵌着され、断熱容器内が密閉状態に保たれてい
る。

【００１０】図２に示すように、これら容器本体１と蓋
体４は、ステンレス鋼製の外板５と、同じくステンレス
鋼製の内板６とにより外郭が形成されている。両板５，
６間には真空の密閉空間１０が形成されている。その密
閉空間には硬質断熱材７及び軟質断熱材８が充填されて
いる。図１に示すように、硬質断熱材７は複数の開口部
Ｓを有するように全体として格子状に形成され、開口部
Ｓに軟質断熱材８が充填配置されている。なお、硬質断
熱材７は角柱状のものを組み合わせて構成されている。
硬質断熱材７はボロンシリケートなどのガラスウールよ
りなり、高密度で断熱性の高いものであり、軟質断熱材
８はガラスウールやロックウールよりなり、低密度で断
熱性の低いものである。

【００１１】硬質断熱材７はボロンシリケートの繊維を
プレス加工して高密度にし、フェニルメチルシリコーン
などのバインダーで固着して、一定の長さの角柱体７ａ
として成形し、これらを所定の位置で接合することによ
り開口部Ｓを有する形状に構成される。従って、この断
熱材７は熱伝導率が低く、容器内外の圧力差に耐え、単
電池の重量に耐え、断熱容器としての形状を保持するに
足る機械的強度を有するとともに、熱の輻射防止効果を
も有している。

【００１２】軟質断熱材８はガラスウールの繊維をプレ
ス加工することなく低密度にして、所定形状に成形され
る。従って、この断熱材８は熱伝導率がさほど低くな
く、機械的強度も低いが、輻射防止効果を有している。
そして、この断熱材８の占める面積割合は面積にして断
熱材全体中の５０％以上とすることが、断熱容器のコス
ト低減の効果があり、また断熱容器内の熱を放出して内
部の温度分布を改善するためにも望ましい。

【００１３】真空引き口９は前記断熱容器の側部に設け
られ、外ケース５を貫通して断熱材７の密閉空間１０ま
で延びている。そして、この密閉空間１０に断熱材７，
８を収容した状態で、この真空引き口９から密閉空間１
０を真空引きして、その密閉空間１０を真空に保つよう
になっている。真空引き口９は真空引き終了後閉鎖され
る。

【００１４】さて、この実施例の断熱容器においては、
外板５と内板６との間の密閉空間１０に断熱効果の高い
硬質断熱材７を収容するとともに、この硬質断熱材７に
開口部Ｓを設け、この開口部Ｓに断熱性能が低い軟質断
熱材８を収容して、複合構造とした。このため、軟質断
熱材８が収容されている部分においては、伝熱作用が高
いため、電池の放電により発生する熱を効果的に外部へ
逃すことができる。従って、電池の動作時において断熱
容器内の中央部分などの部分的な温度上昇を防止して、
温度分布を改善することができ、電池を良好に動作させ
ることが可能となる。

【００１５】また、硬質断熱材７は開口部Ｓが形成され
ているために全体の体積が少なくなる一方、表面積が大
きくなる。しかも軟質断熱材８はバインダーなどを有し
ていないものを使用し、容器を加熱して揮発性物質を吸
引除去する際に、その除去に要する時間を短縮すること
ができる。さらに、硬質断熱材７の使用量を少なくし
て、その分コストの安い低密度のガラスウールやロック
ウールよりなる軟質断熱材８を使用したため、断熱材
７，８の全体のコストを下げることができて、断熱容器
の製造コストを低減することができる。また、重量の重
い硬質断熱材７の使用量を少なくしたため、全体の軽量
化を図ることができ、運搬等において便利である。加え
て、硬質断熱材７は格子状をなしているため、断熱容器
の機械的強度を充分分担でき、断熱容器としての強度を
確保できる。

【００１６】

【他の実施例】

（第２実施例）図４に示すように、この実施例では硬質
断熱材７が３層に形成され、各層間に金属箔１１が介装
されている。この場合、金属箔１１が介在することによ
り、第１実施例に比べて断熱効果が向上する。 （第３実施例）図５（ａ）では、硬質断熱材８が断熱材
７内に十字状に配置され、軟質断熱材８が四隅部に配置
されている。図５（ｂ）では、断熱材７が四角枠状に形
成されるとともに、その内側が十字状に構成され、断熱
材８はその間の空間に配置されている。図５（ｃ）で
は、図５（ａ）と同様に構成され、しかも断熱材８が四
隅のコーナに配置されている。これらの場合、中央位置
における放熱を容易に行うことができる。 （第４実施例）図６に示すように、硬質断熱材７の開口
部Ｓに軟質断熱材８を設けることなく、その開口部Ｓが
単なる空洞部となっている。また、この空洞部に位置す
る外ケース５と内ケース６の内面に反射率の高い金属材
料などの薄膜を塗布形成することにより、輻射率を大き
くして、断熱効果を高めることができる。 （第５実施例）図７（ａ）〜（ｃ）では、断熱材７，８
が組み合わされたものが、上下二段に配置されるととも
に、下部の断熱材７，８の幅が上部の断熱材７，８の幅
に比べて狭く形成され、一部に空間部Ｓ１が形成される
ようになっている。この例では、空間部Ｓ１が設けられ
ていることから、放熱効果などが向上する。 （第６実施例）図８（ａ）では、断熱材７，８がそれぞ
れ交互に円弧状に形成されている。図８（ｂ）では、硬
質断熱材７が四角枠状に形成されるとともに、中央部で
Ｘ状に形成されている。図８（ｃ）では、断熱材７，８
が交互に、かつ平行に形成されている。図８（ｄ）で
は、周囲に硬質断熱材７が、中央に軟質断熱材８が設け
られている。

【００１７】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範
囲で、例えば次のように構成を任意に変更して具体化し
てもよい。 （１）この発明の高温電池用断熱容器を、リチウム−硫
黄電池などの高温二次電池用断熱容器に適用すること。 （２）軟質断熱材８を図４の場合と同様に複数層にし、
各層間に金属泊を設けること。 （３）硬質断熱材７または軟質断熱材８の表面に金属箔
を設けること。 （４）開口部Ｓ内に充填される軟質断熱材７を場所によ
って断熱性能の異なるものとすること。例えば、容器中
央部の軟質断熱材８を断熱性能の低いものとし、その他
の位置の軟質断熱材８を断熱性能の高いものとするこ
と。このように断熱性能の相違する軟質断熱材８を適宜
に組み合わせれば、断熱容器内の温度分布の調節を自在
に行い得る。 （５）軟質断熱材８を有する開口部Ｓと有しない開口部
Ｓとを並存させること。このようにすれば、前記（４）
の実施例のような作用を得ることができる。 （６）図９に示すように、硬質断熱材７に凹部１２を形
成し、その凹部１２を開口部Ｓとすること。

【００１８】

【発明の効果】この発明の高温電池用断熱容器は、以上
説明したように構成されているため、断熱容器内の温度
分布を改善できるとともに、断熱材中の揮発性物質を除
去する操作時間の短縮を図ることができ、しかも製造コ
ストの低減を可能にすることができるとともに、軽量化
が可能となるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化したナトリウム−硫黄電池用
の断熱容器に用いる断熱材を示す斜視図である。

【図２】断熱材をケース内に収容した状態を示す断面図
である。

【図３】単電池を収容した断熱容器を示す斜視図であ
る。

【図４】この発明の別例を表す断熱材の構造を示す断面
図である。

【図５】この発明の別例を示す断熱材の断面図である。

【図６】この発明の別例を示す断熱材の断面図である。

【図７】この発明の別例を示す断熱材の断面図である。

【図８】この発明の別例を示す断熱材の断面図である。

【図９】この発明の別例を示す断熱材の断面図である。

【符号の説明】

３…単電池、５…外板、６…内板、７…硬質断熱材、８
…軟質断熱材、１０…密閉空間、Ｓ…開口部。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【他の実施例】 （第２実施例）図４に示すように、この実施例では硬質
断熱材７が３層に形成され、各層間に金属箔１１が介装
されている。この場合、金属箔１１が介在することによ
り、第１実施例に比べて断熱効果が向上する。 （第３実施例）図５（ａ）では、硬質断熱材８が断熱材
７内の十字状に配置され、軟質断熱材８が四隅部に配置
されている。図５（ｂ）では、断熱材７が四角枠状に形
成されるとともに、その内側が十字状に構成され、断熱
材８はその間の空間に配置されている。図５（ｃ）で
は、図５（ａ）と同様に構成され、しかも断熱材８が四
隅のコーナに配置されている。これらの場合、中央位置
における放熱を容易に行うことができる。 （第４実施例）図６に示すように、硬質断熱材７の開口
部Ｓに軟質断熱材８を設けることなく、その開口部Ｓが
単なる空洞部となっている。また、この空洞部に位置す
る外ケース５と内ケース６の内面に反射率の高い金属材
料などの薄膜を塗布形成することにより、輻射率を小さ
くして、断熱効果を高めることができる。 （第５実施例）図７（ａ）〜（ｃ）では、断熱材７，８
が組み合わされたものが、上下二段に配置されるととも
に、下部の断熱材７，８の幅が上部の断熱材７，８の幅
に比べて狭く形成され、一部に空間部Ｓ１が形成される
ようになっている。この例では、空間部Ｓ１が設けられ
ていることから、放熱効果などが向上する。 （第６実施例）図８（ａ）では、断熱材７，８がそれぞ
れ交互に円弧状に形成されている。図８（ｂ）では、硬
質断熱材７が四角枠状に形成されるとともに、中央部で
Ｘ状に形成されている。図８（ｃ）では、断熱材７，８
が交互に、かつ平行に形成されている。図８（ｄ）で
は、周囲に硬質断熱材７が、中央に軟質断熱材８が設け
られている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外板と内板との間に密閉空間を形成する
   とともに、その密閉空間内に所定の機械的強度を有する
   硬質断熱材を設け、複数の単電池を集合状態で収容する
   ための断熱容器において、前記硬質断熱材の適当位置に
   開口部を設けたことを特徴とする高温電池用断熱容器。
2. 【請求項２】 前記開口部に硬質断熱材とは断熱性能が
   異なる別の種類の断熱材を設けるか、又は何も設けず空
   洞にした請求項１に記載の高温電池用断熱容器。