JPH08213061A - バッテリセル用スリーブアセンブリ - Google Patents
バッテリセル用スリーブアセンブリInfo
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- JPH08213061A JPH08213061A JP21612595A JP21612595A JPH08213061A JP H08213061 A JPH08213061 A JP H08213061A JP 21612595 A JP21612595 A JP 21612595A JP 21612595 A JP21612595 A JP 21612595A JP H08213061 A JPH08213061 A JP H08213061A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 軽量でかつ熱伝導率の高いスペースクラフト
用バッテリセルを収納するスリーブアセンブリ。 【解決手段】 円筒状ベース部材４８は、スリーブの端
部３６を受け入れるための環状フランジを有し、環状フ
ランジは、第１長尺繊維の末端部が環状フランジに接触
することで、第１長尺繊維との間の伝導によりスリーブ
アセンブリ２２から排出される熱を導き出す熱導出部と
して機能し、繊維は、好ましくはグラファイトからな
り、アルミニウムのそれに劣らない熱伝導率を有し、ス
リーブの各々は約０．１２７mmの厚さで、体積割合で約
６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂とからなり、両ス
リーブは対向縁部５８，６０によって画定される長手方
向に延在するスロット５６を有し、又、対向縁部同士を
引き寄せることでリセス内にバッテリセル５４を堅固に
固定するクランプ装置６４を有する、隣接して結合され
るバッテリセル５４を受け入れる内部リセス５２を画定
するスリーブアセンブリ２２。
用バッテリセルを収納するスリーブアセンブリ。 【解決手段】 円筒状ベース部材４８は、スリーブの端
部３６を受け入れるための環状フランジを有し、環状フ
ランジは、第１長尺繊維の末端部が環状フランジに接触
することで、第１長尺繊維との間の伝導によりスリーブ
アセンブリ２２から排出される熱を導き出す熱導出部と
して機能し、繊維は、好ましくはグラファイトからな
り、アルミニウムのそれに劣らない熱伝導率を有し、ス
リーブの各々は約０．１２７mmの厚さで、体積割合で約
６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂とからなり、両ス
リーブは対向縁部５８，６０によって画定される長手方
向に延在するスロット５６を有し、又、対向縁部同士を
引き寄せることでリセス内にバッテリセル５４を堅固に
固定するクランプ装置６４を有する、隣接して結合され
るバッテリセル５４を受け入れる内部リセス５２を画定
するスリーブアセンブリ２２。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信頼性、操縦容易
性及び長寿命を保証すべく、スペースクラフトにバッテ
リを取り付ける際のシステムに関する。ここで、スペー
スクラフトという言葉は、打上げロケット、宇宙ステー
ション、人口衛星、宇宙探査機、その他宇宙環境下にて
操縦可能な乗物等全てのタイプを含めるべく総称的な意
味として用いるものである。
性及び長寿命を保証すべく、スペースクラフトにバッテ
リを取り付ける際のシステムに関する。ここで、スペー
スクラフトという言葉は、打上げロケット、宇宙ステー
ション、人口衛星、宇宙探査機、その他宇宙環境下にて
操縦可能な乗物等全てのタイプを含めるべく総称的な意
味として用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】スペースクラフト用ニッケル水素バッテ
リは、一般に個々のセルを支持するために受け入れる複
数の円筒状金属スリーブを用いて、スペースクラフトの
構造内部に設けられる。スリーブの機能としては、
（ａ）各々のセルをバッテリ構造に物理的に結合するこ
と、及び（ｂ）セルの作動により生ずる排熱をバッテリ
のベースプレートへさらにはスペースクラフトの熱廃棄
システム（例えば、光学式スペースラジェータ）に導く
ことにある。
リは、一般に個々のセルを支持するために受け入れる複
数の円筒状金属スリーブを用いて、スペースクラフトの
構造内部に設けられる。スリーブの機能としては、
（ａ）各々のセルをバッテリ構造に物理的に結合するこ
と、及び（ｂ）セルの作動により生ずる排熱をバッテリ
のベースプレートへさらにはスペースクラフトの熱廃棄
システム（例えば、光学式スペースラジェータ）に導く
ことにある。
【０００３】バッテリ用スリーブを製作するにあたり、
数多くの材料が検討された。これら材料の中にはアルミ
ニウム，ベリリウム，マグネシウム及びこれらの金属の
合金が含まれていた。現に、アルミニウムはかかる目的
のために採用される際も一般的な金属である。これら金
属の全てが、高い熱伝導性、十分な極限強さ、良好な破
壊抵抗、及び低密度という技術的要求を満たしている。
宇宙における活動全てにおいて共通であるように、重量
はバッテリセルスリーブの設計及び構造において十分考
慮されるべき事がらであり、軽くてかつ上述特性の全て
を有する金属以外の材料が絶え間なく探求されている。
数多くの材料が検討された。これら材料の中にはアルミ
ニウム，ベリリウム，マグネシウム及びこれらの金属の
合金が含まれていた。現に、アルミニウムはかかる目的
のために採用される際も一般的な金属である。これら金
属の全てが、高い熱伝導性、十分な極限強さ、良好な破
壊抵抗、及び低密度という技術的要求を満たしている。
宇宙における活動全てにおいて共通であるように、重量
はバッテリセルスリーブの設計及び構造において十分考
慮されるべき事がらであり、軽くてかつ上述特性の全て
を有する金属以外の材料が絶え間なく探求されている。
【０００４】近年においては、強さと軽量とが要求され
る適用において、複合材料はますます金属に取って替る
材料となってきた。複合材料にはスラリー状のアモルフ
ァス基材の中に埋め込まれた強い材料からなる長尺な繊
維の集まりが組み込まれており、これらの繊維はお互い
にアモルファス基材によって固められかつ結び付けられ
て１つの強い単一体になる。
る適用において、複合材料はますます金属に取って替る
材料となってきた。複合材料にはスラリー状のアモルフ
ァス基材の中に埋め込まれた強い材料からなる長尺な繊
維の集まりが組み込まれており、これらの繊維はお互い
にアモルファス基材によって固められかつ結び付けられ
て１つの強い単一体になる。
【０００５】グラファイトは、優れた熱伝導性と、特に
ピロール状態において低密度（〜２ｇ／cm2）とを有す
る材料である。しかしながら、純粋なグラファイトは極
端に脆いことから、これをスリーブ材料として使用する
ことは、以前において真剣に検討されることはなかっ
た。さらに、グラファイトを使用するにあたって、技術
的なことではないが経済的な障害により、それは高価な
機械加工により固体の１つのブロックから形付けられた
部分に仕上げられ得るのみである。
ピロール状態において低密度（〜２ｇ／cm2）とを有す
る材料である。しかしながら、純粋なグラファイトは極
端に脆いことから、これをスリーブ材料として使用する
ことは、以前において真剣に検討されることはなかっ
た。さらに、グラファイトを使用するにあたって、技術
的なことではないが経済的な障害により、それは高価な
機械加工により固体の１つのブロックから形付けられた
部分に仕上げられ得るのみである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
に鑑み、本願発明の目的とするところは、軽量にしてか
つ熱伝導性の良いスペースクラフトに用いられるバッテ
リセルのスリーブアセンブリを提供することにある。
に鑑み、本願発明の目的とするところは、軽量にしてか
つ熱伝導性の良いスペースクラフトに用いられるバッテ
リセルのスリーブアセンブリを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のバッテリセル用
スリーブアセンブリは、隣接して結合されかつバッテリ
セルを受け入れるための内部空間を画定する少なくとも
３つの円筒状の層を含んでいる。第１の層は、高熱伝導
率、低密度でエポキシ基材内に埋め込まれた実質的に一
方向に長く延びる複数の第１長尺繊維からなっている。
かかる第１の層を挾む２つの外側の層は、高強度、低密
度で同様にエポキシ基材内に埋め込まれ、お互いが交叉
する（横切る）ように延びる複数の第２及び第３長尺繊
維からなっている。円筒状ベース部材は、スリーブの末
端部を受け入れるための環状フランジを有しており、第
１長尺繊維の末端部はかかる環状フランジに接触してい
る。それ故、環状フランジは、これと第１繊維との間の
伝導により、スリーブアセンブリから去る熱を導き出す
熱導出部（heat shunt)として機能する。
スリーブアセンブリは、隣接して結合されかつバッテリ
セルを受け入れるための内部空間を画定する少なくとも
３つの円筒状の層を含んでいる。第１の層は、高熱伝導
率、低密度でエポキシ基材内に埋め込まれた実質的に一
方向に長く延びる複数の第１長尺繊維からなっている。
かかる第１の層を挾む２つの外側の層は、高強度、低密
度で同様にエポキシ基材内に埋め込まれ、お互いが交叉
する（横切る）ように延びる複数の第２及び第３長尺繊
維からなっている。円筒状ベース部材は、スリーブの末
端部を受け入れるための環状フランジを有しており、第
１長尺繊維の末端部はかかる環状フランジに接触してい
る。それ故、環状フランジは、これと第１繊維との間の
伝導により、スリーブアセンブリから去る熱を導き出す
熱導出部（heat shunt)として機能する。
【０００８】好ましくは、繊維はグラファイトからな
り、アルミニウムのそれに劣らない同等の熱伝導率を有
するものがよい。各々の層は、約 0.127mm(0.005イン
チ）の厚さで、体積にしてほぼ６０％の繊維と４０％の
エポキシ樹脂から成っている。スリーブアセンブリは、
その長手方向に延在し対向する縁部（エッジ）によって
画定されるスロットを有し、又、対向縁部をお互いに引
き寄せて内部空間内にバッテリを堅固に固定するための
クランプ装置を含んでいる。
り、アルミニウムのそれに劣らない同等の熱伝導率を有
するものがよい。各々の層は、約 0.127mm(0.005イン
チ）の厚さで、体積にしてほぼ６０％の繊維と４０％の
エポキシ樹脂から成っている。スリーブアセンブリは、
その長手方向に延在し対向する縁部（エッジ）によって
画定されるスロットを有し、又、対向縁部をお互いに引
き寄せて内部空間内にバッテリを堅固に固定するための
クランプ装置を含んでいる。
【０００９】このように、本発明はセルスリーブを形成
する高熱伝導率を有し低密度のグラファイト繊維を如何
にして達成するかを開示するものである。グラファイト
繊維は、ピロールグラファイト（pyrrolitic graphite)
（Ｋ＞2000Ｗ／ｍ°Ｋ）及び純粋なアルミニウム（Ｋ＝
230Ｗ／ｍ°Ｋ）に比べて、 1100Ｗ／ｍ°Ｋに達する有
望な熱伝導率を有している。さらに重要なことは、単一
方向に延びる繊維の配列がエポキシ結合剤と共に薄片状
にのばされて薄板にされることである。例えば、このよ
うな薄板は、セルスリーブとして用いられるのに好まし
いシリンダに容易に形成される。
する高熱伝導率を有し低密度のグラファイト繊維を如何
にして達成するかを開示するものである。グラファイト
繊維は、ピロールグラファイト（pyrrolitic graphite)
（Ｋ＞2000Ｗ／ｍ°Ｋ）及び純粋なアルミニウム（Ｋ＝
230Ｗ／ｍ°Ｋ）に比べて、 1100Ｗ／ｍ°Ｋに達する有
望な熱伝導率を有している。さらに重要なことは、単一
方向に延びる繊維の配列がエポキシ結合剤と共に薄片状
にのばされて薄板にされることである。例えば、このよ
うな薄板は、セルスリーブとして用いられるのに好まし
いシリンダに容易に形成される。
【００１０】このようなエポキシ結合剤で薄板状にされ
た単向性の繊維アレイは、電気セルからスペースクラフ
トのラジエータに熱を導くように機能するというスペー
スクラフトのためのセルスリーブアセンブリの熱的要求
を満たしている。しかしながら、設計上は（ａ）単向性
のシリンダではスペースクラフトが打ち上げられる際の
重い電気セルを支えるべき物理的な強度に欠け、又、
（ｂ）セルスリーブを機械的かつ熱的にバッテリの他の
セル及びスペースクラフトに連結する手段に欠ける、と
いう点で不十分である。
た単向性の繊維アレイは、電気セルからスペースクラフ
トのラジエータに熱を導くように機能するというスペー
スクラフトのためのセルスリーブアセンブリの熱的要求
を満たしている。しかしながら、設計上は（ａ）単向性
のシリンダではスペースクラフトが打ち上げられる際の
重い電気セルを支えるべき物理的な強度に欠け、又、
（ｂ）セルスリーブを機械的かつ熱的にバッテリの他の
セル及びスペースクラフトに連結する手段に欠ける、と
いう点で不十分である。
【００１１】本発明では、第１の問題に対処すべく、熱
伝導単向性繊維、好ましくはバッテリセルの軸方向に方
向付けられた繊維の不均一積層板、及び構造上直角に織
り込まれた繊維とエポキシの複合材を使用している。構
造層は、スリーブシリンダとして要求される機械的特性
を提供すべく機能し、一方、単向性熱層は要求される熱
伝導特性を提供する。全体として、結果として生ずる不
均一な構造は、等方性の金属スリーブと同じ要求を満た
している。
伝導単向性繊維、好ましくはバッテリセルの軸方向に方
向付けられた繊維の不均一積層板、及び構造上直角に織
り込まれた繊維とエポキシの複合材を使用している。構
造層は、スリーブシリンダとして要求される機械的特性
を提供すべく機能し、一方、単向性熱層は要求される熱
伝導特性を提供する。全体として、結果として生ずる不
均一な構造は、等方性の金属スリーブと同じ要求を満た
している。
【００１２】実際、本発明の構造は、セルの長手軸に関
して０°ないし＋／−１５°の方向に方向付けられたグ
ラファイト繊維を備えるアモコ（ＡＭＯＣＯ）品名Ｋ１
１００／エポキシ熱層材を用いて製作された。かかる層
材は、 0.127mm(0.005インチ）の厚さを有し、体積にし
て６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂からなってい
る。要求される熱伝導率は、それらの軸から離れる角度
に要因付けられる十分な層を使用することによって得ら
れる。
して０°ないし＋／−１５°の方向に方向付けられたグ
ラファイト繊維を備えるアモコ（ＡＭＯＣＯ）品名Ｋ１
１００／エポキシ熱層材を用いて製作された。かかる層
材は、 0.127mm(0.005インチ）の厚さを有し、体積にし
て６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂からなってい
る。要求される熱伝導率は、それらの軸から離れる角度
に要因付けられる十分な層を使用することによって得ら
れる。
【００１３】上述熱的構造は、繊維／エポキシ構造層の
間に挾まれている。例えば、エポキシに浸漬された 0.1
27mmアモコ品名Ｔ300グラファイト繊維織り込み布地（
0.005インチ ＡＭＯＣＯ brand Ｔ300 graphite fibe
r woven cloth)は、中空シリンダの内外表面に貼り合わ
せられる高強度の層を形成する。二重積層は必ずしも要
求されないとは言え、堅固な円形シリンダを得るために
は好ましいことである。
間に挾まれている。例えば、エポキシに浸漬された 0.1
27mmアモコ品名Ｔ300グラファイト繊維織り込み布地（
0.005インチ ＡＭＯＣＯ brand Ｔ300 graphite fibe
r woven cloth)は、中空シリンダの内外表面に貼り合わ
せられる高強度の層を形成する。二重積層は必ずしも要
求されないとは言え、堅固な円形シリンダを得るために
は好ましいことである。
【００１４】第２の問題は、スペースクラフトに対して
熱的かつ機械的な接続手段を完成すべく要求される如
く、上述の等方性グラファイトエポキシ構造に機械加工
されたアルミニウム部品を適当に接着することによって
対処された。従って、グラファイト／エポキシシリンダ
の基部には、バッテリ基板（ベースプレート）に対する
機械的かつ熱的接続器として機能する同心アルミニウム
シリンダと共に重なり合ったボンド（overlap bond)が
位置している。この重なり合った部分（オーバーラッ
プ）は、ボンドの厚さが 0.0245mmから 0.127mm（0.001
インチから 0.005インチ）の間で、軸方向に沿ってほぼ
24.5mm（１インチ）の長さとなっている。この手法に
よれば、堅固な機械的接続が保証され、又、低熱伝導率
のボンド結合部を横切る熱の流れも少ない。同様に、機
械的特徴としてアルミニウムは、バッテリセルに対して
スリーブを締め付けるべくかつ機械的強度を向上させる
べく隣接するセル同士を機械的に結合するために設けら
れた長手方向に延在するスロットに沿って接着される。
熱的かつ機械的な接続手段を完成すべく要求される如
く、上述の等方性グラファイトエポキシ構造に機械加工
されたアルミニウム部品を適当に接着することによって
対処された。従って、グラファイト／エポキシシリンダ
の基部には、バッテリ基板（ベースプレート）に対する
機械的かつ熱的接続器として機能する同心アルミニウム
シリンダと共に重なり合ったボンド（overlap bond)が
位置している。この重なり合った部分（オーバーラッ
プ）は、ボンドの厚さが 0.0245mmから 0.127mm（0.001
インチから 0.005インチ）の間で、軸方向に沿ってほぼ
24.5mm（１インチ）の長さとなっている。この手法に
よれば、堅固な機械的接続が保証され、又、低熱伝導率
のボンド結合部を横切る熱の流れも少ない。同様に、機
械的特徴としてアルミニウムは、バッテリセルに対して
スリーブを締め付けるべくかつ機械的強度を向上させる
べく隣接するセル同士を機械的に結合するために設けら
れた長手方向に延在するスロットに沿って接着される。
【００１５】他のさらなる特徴、利点、及び本発明の効
果は、以下の説明及び図面により明らかになる。前述の
一般的な説明及び後述の詳細な説明は、具体的でかつ説
明的なものであるが、これは本発明を限定するものでは
ない。添付図面には、本発明の１つの実施例が示されて
おり、概説的に本発明の原理を説明するものである。全
記載を通して同一の符号は同一の部分を示すものであ
る。
果は、以下の説明及び図面により明らかになる。前述の
一般的な説明及び後述の詳細な説明は、具体的でかつ説
明的なものであるが、これは本発明を限定するものでは
ない。添付図面には、本発明の１つの実施例が示されて
おり、概説的に本発明の原理を説明するものである。全
記載を通して同一の符号は同一の部分を示すものであ
る。
【００１６】
【実施例】図面を参照するに、先ず図１においては、本
発明の概念を具現化したスペースクラフトに用いられる
バッテリシステム２０が概略的に示されている。複数の
バッテリセル用スリーブアセンブリ２２が、アルミニウ
ムのハニカムをなすベースプレート（基板）２４に取り
付けられている。このベースプレート２４は、スリーブ
アセンブリ２２の各々から排出される熱を導くための総
熱導出部（gross heat shunt）として機能するものであ
る。その後、熱はベースプレート２４から回収されて、
適当な熱伝送部材２８を介して、所定の光学式スペース
ラジェータ２６に伝えられる。光学式スペースラジエー
タは、ベースプレートのハニカムパネルと反対側に位置
しており、宇宙空間すなわち低温度の熱吸収系に面して
いる。
発明の概念を具現化したスペースクラフトに用いられる
バッテリシステム２０が概略的に示されている。複数の
バッテリセル用スリーブアセンブリ２２が、アルミニウ
ムのハニカムをなすベースプレート（基板）２４に取り
付けられている。このベースプレート２４は、スリーブ
アセンブリ２２の各々から排出される熱を導くための総
熱導出部（gross heat shunt）として機能するものであ
る。その後、熱はベースプレート２４から回収されて、
適当な熱伝送部材２８を介して、所定の光学式スペース
ラジェータ２６に伝えられる。光学式スペースラジエー
タは、ベースプレートのハニカムパネルと反対側に位置
しており、宇宙空間すなわち低温度の熱吸収系に面して
いる。
【００１７】本発明を具現化したバッテリセル用スリー
ブアセンブリ２２の設計上の特徴は、図２及び３におい
てより明確に示されている。図２には、 85.5アンペア
時（Ａｈ）で直径 88.9mm（３．５インチ）のバッテリ
セルのために用いられる代表的なグラファイト／エポキ
シスリーブアセンブリ２２が示されている。これは、同
様のセルのために用いられていた従来のアルミニウム製
スリーブに置き換わるものである。本発明のグラファイ
ト／エポキシ製スリーブアセンブリは重量 185gである
の対し、従来のアルミニウム製スリーブアセンブリ 325
gの重量がある。図４に示されるように、両スリーブア
センブリは等しい熱特性を示す。
ブアセンブリ２２の設計上の特徴は、図２及び３におい
てより明確に示されている。図２には、 85.5アンペア
時（Ａｈ）で直径 88.9mm（３．５インチ）のバッテリ
セルのために用いられる代表的なグラファイト／エポキ
シスリーブアセンブリ２２が示されている。これは、同
様のセルのために用いられていた従来のアルミニウム製
スリーブに置き換わるものである。本発明のグラファイ
ト／エポキシ製スリーブアセンブリは重量 185gである
の対し、従来のアルミニウム製スリーブアセンブリ 325
gの重量がある。図４に示されるように、両スリーブア
センブリは等しい熱特性を示す。
【００１８】スリーブアセンブリ２２の実際の構造につ
いて、特に図３及び５を参照しつつ説明する。図３にお
いては、スリーブアセンブリの端部領域の拡大図が示さ
れており、図５においては、円筒形状にする前の平面
（二次元）形状にあるスリーブアセンブリの積層構造が
示されている。説明の便宜上、図３及び図５では、スリ
ーブアセンブリ２２が一対の構造スリーブ３２に挾まれ
た１つの熱スリーブ３０を含むように表わされている。
これは好ましい構造ではあるものの、本発明はそれに限
定されるものではない。スリーブアセンブリ２２は、少
なくとも１つの熱スリーブがサンドイッチされる構造及
び少なくとも１つの構造スリーブを含まなければならな
いものの、実際上のスリーブの数は、本発明の範中にあ
る設計的事項である。
いて、特に図３及び５を参照しつつ説明する。図３にお
いては、スリーブアセンブリの端部領域の拡大図が示さ
れており、図５においては、円筒形状にする前の平面
（二次元）形状にあるスリーブアセンブリの積層構造が
示されている。説明の便宜上、図３及び図５では、スリ
ーブアセンブリ２２が一対の構造スリーブ３２に挾まれ
た１つの熱スリーブ３０を含むように表わされている。
これは好ましい構造ではあるものの、本発明はそれに限
定されるものではない。スリーブアセンブリ２２は、少
なくとも１つの熱スリーブがサンドイッチされる構造及
び少なくとも１つの構造スリーブを含まなければならな
いものの、実際上のスリーブの数は、本発明の範中にあ
る設計的事項である。
【００１９】図５を参照するに、熱スリーブ３０は、ス
リーブアセンブリ２２の基端部と末端部３４，３６との
間に延在しており、実質的に単向性で長手方向に延びか
つエポキシ基材４０に埋め込まれた高熱伝導率、低密度
の材料からなる長尺繊維を有している。アルミニウム
は、スリーブアセンブリの物理的な特性を判断するのに
好ましいものさし（基準）となる。すなわち、繊維３８
は、スリーブアセンブリ２２が実質的にアルミニウムよ
りも高い熱伝導率及びアルミニウムよりも小さい密度を
有するように、選択される。繊維としては、グラファイ
トが好ましく、市販されている繊維のうち有効なものと
しては、セルの長手軸に対して０°あるいは＋／−１５
°に方向付けされたグラファイト繊維を備えるアモコ品
名Ｋ1100（ＡＭＯＣＯ brand K1100)が挙げられる。か
かる層材は、一般的に 0.127mm（0.005インチ）の厚さ
で、体積にして６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂と
から成っている。要求される熱伝導率は、それらの軸か
ら離れる角度に要因付けられる十分な層を使用すること
によって得られる。
リーブアセンブリ２２の基端部と末端部３４，３６との
間に延在しており、実質的に単向性で長手方向に延びか
つエポキシ基材４０に埋め込まれた高熱伝導率、低密度
の材料からなる長尺繊維を有している。アルミニウム
は、スリーブアセンブリの物理的な特性を判断するのに
好ましいものさし（基準）となる。すなわち、繊維３８
は、スリーブアセンブリ２２が実質的にアルミニウムよ
りも高い熱伝導率及びアルミニウムよりも小さい密度を
有するように、選択される。繊維としては、グラファイ
トが好ましく、市販されている繊維のうち有効なものと
しては、セルの長手軸に対して０°あるいは＋／−１５
°に方向付けされたグラファイト繊維を備えるアモコ品
名Ｋ1100（ＡＭＯＣＯ brand K1100)が挙げられる。か
かる層材は、一般的に 0.127mm（0.005インチ）の厚さ
で、体積にして６０％の繊維と４０％のエポキシ樹脂と
から成っている。要求される熱伝導率は、それらの軸か
ら離れる角度に要因付けられる十分な層を使用すること
によって得られる。
【００２０】同様に、構造スリーブ３２も基端部と末端
部３４，３６との間で延在しており、熱スリーブ３０と
同軸でかつ隣接している。構造スリーブ３２は、エポキ
シ基材４６に埋め込まれた複数の第２及び第３長尺繊維
４２，４４を含んでいる。第２及び第３の繊維は、実質
的に単向性で、それぞれ第１の繊維３８を横切る方向に
延在している。さらに、第２及び第３の繊維もお互いに
横切る方向に延在している。図６に示されるように、ア
ルミニウムからなる円筒状ベース部材４８は、熱スリー
ブ３０と構造スリーブ３２との両方の末端部をその上に
受け入れるための環状フランジ５０を有している。外側
の構造スリーブをベース部材の直立した円筒部分の内側
表面に結合するために、適当な接着剤が用いられる。第
１繊維３８の末端部は環状フランジ５０に接触すること
で、この環状フランジは、繊維３８と環状フランジとの
間の伝導により熱スリーブから排出される熱を導き出す
ための熱導出部（heat shunt）として機能する。
部３４，３６との間で延在しており、熱スリーブ３０と
同軸でかつ隣接している。構造スリーブ３２は、エポキ
シ基材４６に埋め込まれた複数の第２及び第３長尺繊維
４２，４４を含んでいる。第２及び第３の繊維は、実質
的に単向性で、それぞれ第１の繊維３８を横切る方向に
延在している。さらに、第２及び第３の繊維もお互いに
横切る方向に延在している。図６に示されるように、ア
ルミニウムからなる円筒状ベース部材４８は、熱スリー
ブ３０と構造スリーブ３２との両方の末端部をその上に
受け入れるための環状フランジ５０を有している。外側
の構造スリーブをベース部材の直立した円筒部分の内側
表面に結合するために、適当な接着剤が用いられる。第
１繊維３８の末端部は環状フランジ５０に接触すること
で、この環状フランジは、繊維３８と環状フランジとの
間の伝導により熱スリーブから排出される熱を導き出す
ための熱導出部（heat shunt）として機能する。
【００２１】スリーブアセンブリの１つを考察するに、
特に図２に示されているように、スリーブアセンブリ２
２は、バッテリセル５４を受け入れるための円筒状リセ
ス（空間）５２を画定する。さらに、スリーブアセンブ
リには長手方向に延在するスロット５６が設けられてお
り、これは基端部３４から末端部３６より所定間隔をお
いて拡開して形成された終端応力逃がし孔６２まで延在
する対向縁部５８，６０によって画定される。熱スリー
ブ３０のスロット５６及び終端拡大応力逃がし孔６２
は、構造スリーブに形成されたスロット及び終端拡大応
力逃がし孔と同一の形状をなすものである。
特に図２に示されているように、スリーブアセンブリ２
２は、バッテリセル５４を受け入れるための円筒状リセ
ス（空間）５２を画定する。さらに、スリーブアセンブ
リには長手方向に延在するスロット５６が設けられてお
り、これは基端部３４から末端部３６より所定間隔をお
いて拡開して形成された終端応力逃がし孔６２まで延在
する対向縁部５８，６０によって画定される。熱スリー
ブ３０のスロット５６及び終端拡大応力逃がし孔６２
は、構造スリーブに形成されたスロット及び終端拡大応
力逃がし孔と同一の形状をなすものである。
【００２２】スリーブアセンブリ２２には、長手方向に
延在するスロット５６に沿って所定間隔をおいて複数の
クランプ手段（締め付け装置）６４が設けられており、
対向縁部５８，６０同士を引き寄せることでリセス５２
内にバッテリセル５４を堅固に取り付けることができる
ようになっている。各々のクランプ装置６４は、スリー
ブアセンブリの外周表面に結合された脚部６６と直立し
た耳部６８を含んでいる。一対のクランプ装置の１つの
直立耳部には挿通孔が設けられ、一方、これに対向する
耳部にはねじが形成されており、規格ねじ７０を螺合せ
しめることで、縁部５８，６０をお互いに近づく方向に
あるいは離れる方向に選択的に移動せしめることができ
る。
延在するスロット５６に沿って所定間隔をおいて複数の
クランプ手段（締め付け装置）６４が設けられており、
対向縁部５８，６０同士を引き寄せることでリセス５２
内にバッテリセル５４を堅固に取り付けることができる
ようになっている。各々のクランプ装置６４は、スリー
ブアセンブリの外周表面に結合された脚部６６と直立し
た耳部６８を含んでいる。一対のクランプ装置の１つの
直立耳部には挿通孔が設けられ、一方、これに対向する
耳部にはねじが形成されており、規格ねじ７０を螺合せ
しめることで、縁部５８，６０をお互いに近づく方向に
あるいは離れる方向に選択的に移動せしめることができ
る。
【００２３】再び図１を参照するに、複数の取り付け脚
部７２が、周方向に等間隔をおいて、ベース部材４８に
一体的に設けられている。この取り付け脚部７２には孔
が開けられて、それらをベースプレート２４上に堅固に
固定するためのねじ切られた締め付け金具７４が受け入
れられるようになっている。バッテリシステム２０をさ
らにしっかりと締め付けるために、追加的な金属製マウ
ント７６が、周方向に等間隔をおいてかつ両端部３４，
３６の間に設けられている。横つなぎ材７８が、隣接す
るスリーブアセンブリ２２の金属製マウント７６間に延
在しており、適当に締め付けられている。それ故、堅固
な構造が得られ、スペースクラフトの打ち上げに際し、
又、バッテリシステム２０が直面するその他全ての条件
下において、バッテリセル５４が十分保護されることに
なる。
部７２が、周方向に等間隔をおいて、ベース部材４８に
一体的に設けられている。この取り付け脚部７２には孔
が開けられて、それらをベースプレート２４上に堅固に
固定するためのねじ切られた締め付け金具７４が受け入
れられるようになっている。バッテリシステム２０をさ
らにしっかりと締め付けるために、追加的な金属製マウ
ント７６が、周方向に等間隔をおいてかつ両端部３４，
３６の間に設けられている。横つなぎ材７８が、隣接す
るスリーブアセンブリ２２の金属製マウント７６間に延
在しており、適当に締め付けられている。それ故、堅固
な構造が得られ、スペースクラフトの打ち上げに際し、
又、バッテリシステム２０が直面するその他全ての条件
下において、バッテリセル５４が十分保護されることに
なる。
【００２４】グラファイト／エポキシ／アルミニウムを
ベースとしたスリーブアセンブリ２２では、アルミニウ
ムが過渡に陽極処理されかつ熱スリーブ３０及び構造ス
リーブ３２の表面が純粋なエポキシ樹脂となっているの
で実質的に２重の絶縁がなされているという点におい
て、全てアルミニウムで作られた従来のスリーブに比べ
て、さらなる利点がある。このことは、付随的に電気的
欠点を保護することになる。
ベースとしたスリーブアセンブリ２２では、アルミニウ
ムが過渡に陽極処理されかつ熱スリーブ３０及び構造ス
リーブ３２の表面が純粋なエポキシ樹脂となっているの
で実質的に２重の絶縁がなされているという点におい
て、全てアルミニウムで作られた従来のスリーブに比べ
て、さらなる利点がある。このことは、付随的に電気的
欠点を保護することになる。
【００２５】以上、本発明の好適な実施例について詳述
したが、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の範囲を逸脱することなく、当業者が種々の
変形例を成し得ることを理解されるべきである。
したが、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の範囲を逸脱することなく、当業者が種々の
変形例を成し得ることを理解されるべきである。
【図１】 本発明を具現化したスペースクラフト用バッ
テリシステムを概略的に示す斜視図である。
テリシステムを概略的に示す斜視図である。
【図２】 図１に示すバッテリシステムに用いられてい
る本発明のバッテリセル用スリーブアセンブリの斜視図
である。
る本発明のバッテリセル用スリーブアセンブリの斜視図
である。
【図３】 図２に示されるバッテリセル用スリーブアセ
ンブリの一部をより詳細に示した図２中の線３−３に沿
った部分拡大断面斜視図である。
ンブリの一部をより詳細に示した図２中の線３−３に沿
った部分拡大断面斜視図である。
【図４】 本発明に係るグラファイト／エポキシ構造か
らなるバッテリセルスリーブと従来のアルミニウムから
なるバッテリセルスリーブとの特性を比較した図であ
る。
らなるバッテリセルスリーブと従来のアルミニウムから
なるバッテリセルスリーブとの特性を比較した図であ
る。
【図５】 本発明に係るバッテリセル用スリーブアセン
ブリの積層構造を二次元的にかつその一部を切断して示
した斜視図である。
ブリの積層構造を二次元的にかつその一部を切断して示
した斜視図である。
【図６】 図１中の線６−６に沿った断面図である。
２０ バッテリシステム ２２ バッテリセル用スリーブアセンブリ ２４ ベースプレート ２６ 光学式スペースラジエータ ２８ 熱伝送部材 ３０ 熱スリーブ ３２ 構造スリーブ ３４ 基端部 ３６ 末端部 ３８ 第１長尺繊維 ４０ エポキシ樹脂 ４２ 第２長尺繊維 ４４ 第３長尺繊維 ４６ エポキシ基材 ４８ 円筒状ベース部材 ５０ 環状フランジ ５２ 円筒状リセス ５４ バッテリセル ５６ スロット ５８，６０ 対向縁部 ６２ 終端拡大応力逃がし孔 ６４ クランプ装置 ６６ 脚部 ６８ 直立耳部 ７０ ねじ ７２ 取り付け脚部 ７４ 締め付け金具 ７６ 金属製マウント
Claims (10)
- 【請求項１】 バッテリセルを受け入れる空間を形成す
る、基端部と末端部の間に延在する第１円筒状スリーブ
と、前記第１円筒状スリーブに隣接すると共に同軸にて
かつ同一長さで基端部と末端部の間に延在する第２円筒
状スリーブと、前記第１及び第２円筒状スリーブの前記
末端部を受け入れるための環状フランジを有する円筒状
ベース部材と、を含むバッテリセル用スリーブアセンブ
リであって、 前記第１円筒状スリーブは、エポキシ基材に埋設されて
長手方向の一方向に延在する複数の第１長尺繊維を有
し、 前記第２円筒状スリーブは、エポキシ基材に埋設されて
前記第１長尺繊維を横切るように一方向に延在すると共
にお互いが横切る方向に延在する複数の第２及び第３長
尺繊維を有し、 前記環状フランジは、前記第１長尺繊維の末端部が前記
環状フランジに接触することで、前記第１長尺繊維との
間における伝導により前記第１円筒状スリーブから排出
される熱を導き出す熱導出部として機能する、ことを特
徴とするバッテリセル用スリーブアセンブリ。 - 【請求項２】 少なくとも前記第１繊維が、アルミニウ
ムのそれに劣らない熱伝導率を有する、ことを特徴とす
る請求項１記載のバッテリセル用スリーブアセンブリ。 - 【請求項３】 前記第１，第２及び第３繊維はグラファ
イトからなり、前記第２及び第３繊維はお互いに編み合
わされており、前記第１及び第２円筒状スリーブの各々
は、厚さ約 0.127mmで、体積にして約６０％の繊維と４
０％のエポキシ樹脂とからなる、ことを特徴とする請求
項１記載のバッテリセル用スリーブアセンブリ。 - 【請求項４】 前記第１円筒状スリーブは外側スリーブ
であり、前記第２円筒状スリーブは前記バッテリセルを
受け入れるための空間を画定する内側スリーブであり、
前記第１及び第２円筒状スリーブの各々は、前記基端部
から前記末端部より離れた位置に形成された終端拡大応
力逃がし孔まで延在する対向縁部によって画定される長
手方向に延在するスロットを有し、前記第１円筒状スリ
ーブのスロット及び終端拡大応力逃がし孔は、前記第２
円筒状スリーブのスロット及び終端拡大応力逃がし孔と
同一形状であり、 前記第１円筒状スリーブ上に、前記スロットに沿って間
隔をおいて配置されかつ前記対向縁部同士を引き寄せる
ことによって前記空間内に前記バッテリセルを固定する
ためのクランプ手段を有する、ことを特徴とする請求項
１記載のバッテリセル用スリーブアセンブリ。 - 【請求項５】 前記第１円筒状スリーブは外側スリーブ
であり、前記第２円筒状スリーブは前記バッテリセルを
受け入れるための空間を画定する内側スリーブであり、
前記第１及び第２円筒状スリーブの各々は、前記基端部
から前記末端部より離れた位置に形成された終端拡大応
力逃がし孔まで延在する対向縁部によって画定される長
手方向に延在するスロットを有し、前記第１円筒状スリ
ーブのスロット及び終端拡大応力逃がし孔は、前記第２
円筒状スリーブのスロット及び終端拡大応力逃がし孔と
同一形状であり、 前記第１円筒状スリーブ上の前記長手方向に延在するス
ロットの対向側部上に、前記対向縁部同士を引き寄せる
ことによって前記空間内に前記バッテリセルを固定する
ためのクランプ手段を有する、ことを特徴とする請求項
１記載のバッテリセル用スリーブアセンブリ。 - 【請求項６】 前記第１及び第２円筒状スリーブを前記
円筒状ベース部材に固着するための結合手段を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のバッテリセル用スリー
ブアセンブリ。 - 【請求項７】 前記第１及び第２円筒状スリーブは、そ
れらの界面においてお互いに結合される、ことを特徴と
する請求項１記載のバッテリセル用スリーブアセンブ
リ。 - 【請求項８】 前記第１及び第２長尺繊維は、アルミニ
ウムのそれに劣らない熱伝導率を有する、ことを特徴と
する請求項１記載のバッテリセル用スリーブアセンブ
リ。 - 【請求項９】 バッテリセルを受け入れる空間を形成す
る、基端部と末端部の間に延在する第１円筒状スリーブ
と、基端部と末端部の間に延在すると共に前記第１円筒
状スリーブと同軸でかつ同一長さでこれを挾む関係にあ
る一対の第２円筒状スリーブと、前記第１及び第２円筒
状スリーブの前記末端部を受け入れるための環状フラン
ジを有する円筒状ベース部材と、を含むバッテリセル用
スリーブアセンブリであって、 前記第１円筒状スリーブは、エポキシ基材に埋設されて
高熱伝導率、低密度材料からなる長手方向の一方向に延
在する複数の第１長尺繊維を有し、 前記一対の第２円筒状スリーブの各々は、エポキシ基材
に埋設されて高熱伝導率、低密度材料からなりかつ前記
第１長尺繊維を横切るように一方向に延在すると共にお
互いが横切る方向に延在する複数の第２及び第３長尺繊
維を有し、 前記環状フランジは、前記第１長尺繊維の
末端部が前記環状フランジに接触することで、前記第１
長尺繊維との間における伝導により前記第１円筒状スリ
ーブから排出される熱を導き出す熱導出部として機能す
る、ことを特徴とするバッテリセル用スリーブアセンブ
リ。 - 【請求項10】 バッテリセルを受け入れる空間を形成す
る、完全に重ね合わされた円筒状の第１及び第２層と、
前記第１及び第２層の末端部を受け入れるための環状フ
ランジを有する円筒状ベース部材と、を含むバッテリセ
ル用スリーブアセンブリであって、 前記第１層は、基端部と末端部の間に延在すると共に、
エポキシ基材に埋設されて長手方向の一方向に延在する
複数の第１長尺繊維を有し、 前記第２層は、基端部と末端部の間に延在し、前記第１
層と同軸かつ同一長さで隣接すると共に、エポキシ基材
に埋設されて前記第１長尺繊維を横切るように一方向に
延在しかつお互いが横切る方向に延在する複数の第２及
び第３長尺繊維を有し、 前記環状フランジは、前記第１長尺繊維の末端部が前記
環状フランジに接触することで、前記第１長尺繊維との
間における伝導により前記第１円筒状スリーブから排出
される熱を導き出す熱導出部として機能する、ことを特
徴とするバッテリセル用スリーブアセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/314,079 US5510208A (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Composite battery cell sleeve |
| US08/314079 | 1994-09-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213061A true JPH08213061A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=23218469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21612595A Pending JPH08213061A (ja) | 1994-09-28 | 1995-08-24 | バッテリセル用スリーブアセンブリ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5510208A (ja) |
| EP (1) | EP0704919B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08213061A (ja) |
| DE (1) | DE69501768T2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023100642A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 株式会社村田製作所 | 電池パック、電動工具及び電動車両 |
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| IT250072Y1 (it) * | 2000-06-16 | 2003-07-07 | Fiamm Componenti Accessori Spa | Rivestimento isolante per accumulatori |
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| FR2879827B1 (fr) * | 2004-12-17 | 2007-04-20 | Hawker Sa Sa | Batterie comportant une pluralite d'elements places cote a cote dans un coffre |
| DE102007063195B4 (de) * | 2007-12-20 | 2013-08-29 | Daimler Ag | Batterie mit einem Gehäuse und einer Wärmeleitplatte |
| KR200479471Y1 (ko) * | 2010-05-21 | 2016-02-01 | 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드 | 각형 리튬 이온 배터리 팩용 서멀 솔루션 |
| KR20120099063A (ko) * | 2010-11-29 | 2012-09-06 | 파나소닉 주식회사 | 전지 팩 |
| CN103563124B (zh) | 2011-05-30 | 2016-08-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 电池块及其制造方法 |
| CN103178310B (zh) * | 2011-12-22 | 2015-09-16 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种电动汽车电池冷却系统自排气膨胀水壶 |
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| US9779887B2 (en) * | 2015-01-15 | 2017-10-03 | Ioxus, Inc. | Apparatus for enclosing energy storage devices |
| JP7531623B2 (ja) * | 2020-06-05 | 2024-08-09 | 浙江聯控技術有限公司 | 膨張式水筒、車両冷却システム及び車両 |
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1994
- 1994-09-28 US US08/314,079 patent/US5510208A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-24 JP JP21612595A patent/JPH08213061A/ja active Pending
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023100642A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 株式会社村田製作所 | 電池パック、電動工具及び電動車両 |
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