JPH09199093A - 蓄電池用電槽および蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池の放熱性を向上させて、蓄熱あるいは
温度上昇による問題を防止する。 【解決手段】 蓄電作用を果たす電極１１などの発電要
素を収容する蓄電池用電槽が電槽本体１０と放熱部材４
０とを備える。電槽本体１０は合成樹脂からなり、発電
要素を収容する収容空間を有する。放熱部材４０は金属
からなり、電槽本体１０の外表面にゴム弾性を有する接
着剤５０を介して接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池用電槽およ
び蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル
−水素蓄電池、水素蓄電池などからなる単電池を多数積
層して、大容量の蓄電池を構成することが行われてい
る。このような大容量の蓄電池は、各種の家電製品や電
気自動車などに利用される。単電池を積層したタイプの
蓄電池では、単電池の充放電にともなって発熱が生じ
る。単電池は、電極や電解液などの発電要素をポリプロ
ピレン等の合成樹脂からなる電槽内に密封しているた
め、発熱が電池内に蓄積されて単電池の内部温度が上昇
し易い。単電池の温度上昇は発電要素の劣化や性能低
下、寿命の短縮を招いてしまう。特に、大容量の蓄電池
では、数十セルから数百セルの単電池を積層する場合も
あり、このように多数の単電池が積層されていると、積
層列の中程の蓄電池は、両側の単電池からの伝熱を受
け、しかも単電池からの放熱は極めて行われ難くなるた
め、蓄熱による温度上昇が甚だしくなる。単電池とし
て、体積当たりの蓄電容量の大きなものを用いたり、性
能向上を図るほど発熱は増大してしまう。

【０００３】上記のような単電池が積層された構造の蓄
電池における蓄熱あるいは温度上昇の問題を解消する技
術として、特開平３−２９１８６７号公報に示された技
術が提案されている。この技術は、各単電池間に空気が
流通する空間を設けて放熱を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記先行技術のよう
に、単電池間に空気の流通空間を設けていても、蓄熱に
よる蓄電池の温度上昇の問題は解消できなかった。これ
は、単電池の電槽を構成する合成樹脂に空気を接触させ
ても、電槽から空気への熱の伝導があまり良くないた
め、放熱が十分に行われないのである。

【０００５】本発明の課題は、蓄電池の放熱性を向上さ
せて、蓄熱あるいは温度上昇による問題を防止すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る蓄電池用
電槽は、蓄電作用を果たす発電要素を収容する蓄電池用
電槽であって、電槽本体と放熱部材とを備える。電槽本
体は合成樹脂からなり、発電要素を収容する収容空間を
有する。放熱部材は金属からなり、電槽本体の外表面に
ゴム弾性を有する接着剤を介して接合される。

【０００７】蓄電作用を果たす発電要素とは、電解液や
電極など、蓄電作用を果たすために必要な材料あるいは
部品である。電解液や電極の材料および配置構造は、蓄
電池の種類や要求性能によって異なるが、既知のニッケ
ル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、水素電池、
その他の通常の蓄電池と同様の材料および構造が採用さ
れる。

【０００８】電槽本体の材料および形状構造は、通常の
蓄電池における電槽本体と同様の構成が採用できる。電
槽本体を構成する材料は、使用時に加わる外力や内圧に
耐える機械的特性、および、電解液等の収容に耐える化
学的特性を備えた材料が好ましくは、例えば、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂およびポリス
チレン樹脂を主体とするポリマーアロイ樹脂などが挙げ
られる。

【０００９】電槽本体の構造は、通常、電解液や電極な
どの発電要素を収容する収容空間を設けた容器部と、容
器部の一面に設けられた開口を塞ぐ蓋部とを備えてい
る。電槽本体の全体形状は、通常、直方体形状をなして
いるが、その他の立体形状であっても構わない。蓄電池
が、多数の単電池を積層したもの場合、個々の単電池の
電槽本体は、薄く背の高い本形の直方体状をなしている
のが好ましい。電槽本体を構成する容器部と蓋部とは、
発電要素を収容した状態で、熱溶融や接着剤などの手段
で密閉接合しておくことにより、電解液などの漏洩ある
いは外部からの異物の浸入を防ぐことができる。電槽本
体には、使用時に電解液を補充したり点検したりするた
めの蓋部や内部圧力を逃がす安全弁、外部接続端子の取
付構造などを設けておくことができる。

【００１０】放熱部材の材料は、放熱性が良く、加工が
容易であること、あるいは、接着剤による接合性の良い
金属が好ましく、例えばアルミが好ましい材料である。
放熱部材の構造は、電槽本体の熱を周囲の空気に効率良
く放出することの出きる形状が好ましく、放熱面積を広
くしたり、接触する空気の流れを良くしたりするような
凹凸形状を備えておくことができる。放熱部材のうち、
電槽本体に接合される側の面は、電槽本体の外表面に沿
った形状を有するのが好ましい。電槽本体が平坦な外表
面を有する場合には放熱部材の接合面も平坦面が採用さ
れる。

【００１１】放熱部材は、電槽本体の任意の面に配置で
きる。放熱部材を電槽本体の１面だけに配置しておいて
もよいが、複数の面に放熱部材を配置しておけば放熱性
をより高めることができる。例えば、薄い本形の電槽本
体であれば、最も面積の広い両側面に放熱部材を配置し
ておくことで放熱性が向上する。放熱部材が、電槽本体
の外表面に接合される接合面部と、接合面部から外方に
突出し、電槽本体の外表面に沿って並設された複数本の
突条部とを有するものであることができる。接合面部
は、電槽本体への十分な接合面積および伝熱面積を確保
し、突条部は、十分な放熱面積とスムーズな空気流を生
じさせるのに有効である。突条部は、蓄電池の使用状態
で上下方向に沿って配置しておくのが、空気の流れおよ
び熱の移動を効率的にする。蓄電池に強制的な送風を供
給する場合には、送風の流れ方向に沿って突条部を設け
ておくこともできる。突条部を、その長さ方向に断続的
に配置しておけば、突条部に沿う方向の空気の流れだけ
でなく、突条部の途切れた個所を横切る空気の流れを生
じさせることができる。

【００１２】上記のような接合面部と突条部とは、放熱
部材の素材から切削加工や型押出加工、鋳造加工その他
の加工方法で一体形成してもよいし、接合面部と突条部
の部品をそれぞれ別個に作製してから、接着や熔接その
他の手段で一体接合してもよい。放熱部材には、突条部
以外にも放熱性を向上させるための様々な形状の凹凸構
造を設けておくことができる。これらの凹凸構造は、各
種の機械装置における放熱部材の形状や構造が適用でき
る。

【００１３】放熱部材が、電槽本体の外表面に沿って放
熱部材を貫通して並設された複数本の放熱路を有するこ
とができる。放熱路は、放熱部材の放熱面積を増大させ
るとともに、放熱部材の内部から空気中に直接に放熱す
ることで、放熱効率を高めることができる。放熱路は、
放熱部材の１方向のみに沿って配置されていてもよい
し、直交する２方向に沿って縦横に放熱路を配置してお
くこともできる。

【００１４】放熱路は、ブロック状の放熱部材に機械加
工で貫通形成してもよいし、複数の部材を組み立てて各
部材の間に放熱路となる空間があくようにしてもよい。
例えば、放熱部材として波板の両面に平坦な板を配置す
れば、波板の波形状と両側の平坦な板との間に放熱路が
構成される。電槽本体は、その外表面に放熱部材が嵌入
される凹入部を有することができる。凹入部に放熱部材
を嵌入しておけば、放熱部材の固定が確実に行える。ま
た、凹入部の分だけ電槽本体の壁面の肉厚が薄くなるの
で、電槽本体の内部から外面への熱の伝達性が良くな
る。電槽本体の肉厚が薄くなり過ぎると強度が弱くなる
ので、強度が弱くならない程度の深さで凹入部を設けて
おくのが好ましい。前記した接合面部と突条部とからな
る放熱部材の場合には、接合面部が凹入部に嵌入されて
突条部は凹入部の外部に突出するようにしておけば、放
熱性を損なうことがない。

【００１５】接着剤は、ゴム弾性を有しているととも
に、放熱部材と電槽本体とを構成する素材同士を接合で
きる接着剤が用いられる。接着剤がゴム弾性を有してい
ることで、放熱部材と電槽本体との熱膨張量の違いを吸
収して、両者の熱伝導性が良好な状態で確実に接合して
おける。ゴム弾性を有する接着剤としては、例えば、シ
リコーン系接着剤が用いられる。特に、加熱硬化型のシ
リコーン系接着剤が使用し易く、接着性能にも優れたも
のとなる。

【００１６】以上に説明した蓄電池用電槽に発電要素を
収容すれば蓄電池が構成される。電槽本体に電解液を補
充したり点検したりするための開閉自在な蓋を設けてお
くこともできるが、密閉型蓄電池の場合には、電槽本体
を密封固定しておく。蓄電池には、外部接続端子や安全
弁などの部品が必要に応じて取り付けられる。上記のよ
うな１個の蓄電池用電槽からなる単電池を複数個積層し
て積層型の蓄電池を構成することができる。積層型の蓄
電池を構成する場合、蓄電池用電槽のうち放熱部材を備
えた外表面同士が隣接するようにして単電池を積層すれ
ば、単電池同士の間が放熱部材で隔離されるので伝熱が
防げ、各単電池からの放熱効率も向上する。

【００１７】なお、隣接する単電池の隣接部分で、一方
の単電池には放熱部材を配置し、他方の単電池には放熱
部材を配置しないでおいても、隣接する単電池の間には
少なくとも一方の放熱部材が介在することになるので、
放熱性が改善される。単電池の放熱部材同士が隣接配置
される場合、隣接する放熱部材の凹凸構造が連結されて
放熱部材同士の間に放熱路が構成されるようにしておけ
ば、放熱性を向上させることができる。具体的には、前
記した突条部を有する放熱部材同士を隣接させれば、両
側の突条部の先端が当接して、その間に突条部で囲まれ
た空間が構成される。

【００１８】請求項８の発明に係る蓄電池は、蓄電作用
を果たす発電要素を収容する収容空間を有し、合成樹脂
または金属からなる電槽本体を備えた蓄電池用電槽が複
数個、その外表面同士の間に放熱部材を介在させ互いに
押しつけられて積層されてなり、放熱部材が、電槽本体
の外表面に沿って放熱部材を貫通して並設された複数本
の放熱路を有する。

【００１９】電槽本体および蓄電池用電槽、さらには放
熱部材の構成は、前記同様の構成が採用できる。この発
明では、蓄電池用電槽と放熱部材とを接着剤を介するこ
となく直接に接触させる。蓄電池用電槽と放熱部材とは
接合されていないので、別の接合手段が用いられる。具
体的には、複数の蓄電池用電槽および放熱部材をボルト
等の締結金具で締め付けたり、弾性バンドで結束したり
して、蓄電池用電槽と放熱部材とが密着して当接するよ
うに互いに押しつけた状態で固定する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に示す蓄電池Ｂは、積層型蓄
電池を構成する単電池である。単電池Ｂは、ポリフェニ
レンエーテル樹脂とポリスチレン樹脂とのポリマーアロ
イ樹脂から成形された容器部１２と容器部１２の上面の
開口を塞ぐ蓋部１３とで構成される薄い本形の直方体状
をなす電槽本体１０に、正極板、負極板およびセパレー
タなどを積層して構成された電極群１１が収容されてい
る。容器部１２には図示しないが電解液も収容されてい
る。蓋部１３の上面には、ニッケルめっきが施された鉄
製の正極端子１４および負極端子１５、さらには安全弁
１６が取り付けられている。負極端子１５には、蓋部１
３の内側で多数のリード片１７が溶接により接続され、
各リード片１７が負極板に接続されている。図示しない
が、正極端子１４にも同様のリード片が取り付けられ正
極板に接続されている。

【００２１】容器部１２は、単電池同士の積層方向に配
置される広い面積の側壁１８、１８と、側壁１８と直交
する幅の狭い側壁１９、１９と、底壁２０とで構成され
ている。側壁１９は比較的分厚く、容器部１２の剛性お
よび耐久性を高めている。側壁１８は比較的薄く、内部
で発生する熱の放熱性を高めている。側壁１９の下端近
くおよび上端近くの２個所の外表面には、後述する架橋
体が嵌入される凹部２２を有する。容器部１２の上面の
開口は蓋部１２で塞がれ、溶着によって密封接合されて
いる。

【００２２】側壁１８の外表面には、接着剤層５０を介
して、アルミあるいはアルミ合金からなる放熱部材４０
が接合されている。放熱部材４０は、側壁１８のほぼ全
面に配置された薄板状の接合面部４２と、接合面部４２
の外方に突出して一体形成された突条部４４とで構成さ
れている。突条部４４は、容器部１２の上下方向に沿っ
て延び、左右に間隔をあけて複数本が並設されている。

【００２３】接着剤層５０は、ゴム弾性に優れた接着剤
（例えば、セメダイン弾性接着剤ＰＭ２１０：商品名）
や一液加熱硬化型シリコーン接着剤（例えば、信越化学
工業社製ＦＥ−６１）が用いられ、放熱部材４０の接合
面部４２の全面を側壁１８に接着している。上記のよう
な構造の単電池Ｂは、単体で各種用途に使用することが
できる。

【００２４】単電池Ｂの使用時に単電池Ｂ内部で発生す
る熱は、容器部１２の壁面を通して外部に放熱され、特
に、側壁１８から接着剤層５０を介して放熱部材４０に
伝熱されて、放熱部材４０の表面から外気へと放熱され
る。放熱部材４０は放熱性の良いアルミ材からなり、突
条部４４によって実質的な放熱面積が増大しているの
で、単電池Ｂの放熱性を向上させることができる。放熱
部材４０、特に突条部４４に外気が効率的に当たるよう
に単電池Ｂを配置しておけば、放熱性がより高まる。

【００２５】つぎに、図２に示すように、複数の単電池
Ｂを積層して積層型の蓄電池３１を構成することができ
る。各単電池Ｂは側壁１８同士を隣接させて配置され
る。図３および図４に詳しく示すように、放熱部材４０
の突条部４４同士が互いに突き合わされた状態で配置さ
れる。

【００２６】図２に示す蓄電池３１は、５個の単電池Ｂ
が積層され、その両端にアルミニウム製のエンドプレー
ト３３、３３が当てられて、エンドプレート３３、３３
同士を４本の角柱状の架橋体３４で連結して一体化して
いる。架橋体３４は、各単電池Ｂの側面に配置された凹
部２２に嵌入され、各単電池Ｂの位置決め固定を確実に
している。単電池Ｂは使用中に、内部の電極群の膨張や
内圧上昇が生じて互いが離隔する方向に変形しようとす
るので、前記エンドプレート３３および架橋体３４で締
め付けて一体的に固定しておくことが有効である。エン
ドプレート３３の外面側には補強用のリブ３５を有す
る。また、このような締め付けは、放熱部材４０と容器
部１２との一体性を高めるのにも有効である。

【００２７】単電池Ｂの上面では、隣接する単電池Ｂの
正極端子と負極端子とが順次、接続導体３２で電気的に
接続されている。すなわち、複数の単電池Ｂが直列接続
された状態で積層型蓄電池３１を構成している。図３お
よび図４に示すように、放熱部材４０とエンドプレート
３３との間、および、放熱部材４０、４０同士の間に
は、突条部４４の空隙により上下に貫通する空間からな
る放熱路Ｈが構成される。この放熱路Ｈに空気が流通す
ることで、放熱部材４０からの熱の放出が効率的に行わ
れる。放熱路Ｈ内で加熱された空気の対流だけでも放熱
路Ｈの下方から上方への空気の流れが生じる。勿論、放
熱路Ｈに強制的な空気流を供給することもできる。

【００２８】〔別の実施形態１〕図５に示す単電池Ｂ
は、前記実施形態と基本的な構造は共通するが、放熱部
材の構造が異なる。放熱部材１４０は、２枚の薄板状を
なす平板１４２、１４２の間に、薄い波板１４４を配置
している。平板１４２および波板１４４は何れもアルミ
材からなり、溶接あるいは接着により接合されている。
波板１４４の波形状と両側の平板１４２との間には放熱
路Ｈが構成される。放熱路Ｈが単電池Ｂの上下方向に配
置されるように波板１４４を配置している。

【００２９】このような波板１４４と平板１４２、１４
２とからなる放熱部材１４０は、比較的簡単な構造で加
工製造が容易であるとともに、表面積が大きく放熱路Ｈ
も十分にあるので放熱性に優れている。 〔別の実施形態２〕図６に示す単電池Ｂは、前記実施形
態と基本的な構造は共通するが、放熱部材の取付構造が
異なる。

【００３０】容器部１２の側壁１８に、放熱部材４０の
形状に対応する凹部１２０が設けられている。この凹部
１２０に接着剤５０を介して放熱部材４０が嵌入されて
いる。放熱部材４０の接合面部４２の厚み分程度が凹部
１２０の内部に収容され、突条部４４は凹部１２０の外
部に突出している。この実施形態では、放熱部材４０が
凹部１２０内に嵌入固定されるので、放熱部材４０と側
壁１８との一体性および伝熱性が向上する。また、凹部
１２０の分だけ側壁１８の厚みが薄くなるので、容器部
１２の内部から側壁１８を通して外部への熱の放出が良
好になり、その結果、放熱性が向上する。

【００３１】〔その他の実施形態〕 (a) 前記実施形態では、側壁１８のみに放熱部材４
０、１４０を配置していたが、側壁１９や底壁２０ある
いは蓋部１３に放熱部材を配置することもできる。 (b) 放熱部材４０の突条部４４あるいは放熱路Ｈは、
前記実施形態のように、電槽本体１０の使用状態での上
下方向に沿って配置しておくほか、電槽本体１０の水平
方向に沿って配置しておくことも可能である。特に、強
制的な通気による放熱を図る場合には、強制通気が当た
り易い方向および配置で放熱部材の凹凸形状や放熱路Ｈ
の配置構造を適宜に変更することが好ましい。

【００３２】(c) 図４の実施形態では、隣接する放熱
部材４０の突条部４４、４４が先端で突き合わされてい
るが、突条部４４の取付位置をずらせておけば、一方の
突条部４４が他方の接合面部４２の表面に当接するよう
に組み合わせることもできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のうち、請求項１〜７の発明に係
る蓄電池用電槽および蓄電池は、電槽本体の外表面にゴ
ム弾性を有する接着剤を介して接合された放熱部材を有
することで、従来の蓄電池に比べて放熱性が格段に向上
するとともに耐久性にも優れたものとなる。その結果、
蓄電池の性能向上、寿命の延長に大きく貢献することが
できる。

【００３４】請求項８の発明に係る蓄電池は、上記のよ
うな接着剤を使用する代わりに蓄電池用電槽と放熱部材
とを直接に押しつけて蓄電池用電槽から放熱部材への熱
伝達を改善しているので、十分な放熱性を有するととも
に製造組立および分解が容易である。特に、放熱部材に
放熱路を有するので、放熱性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を表す蓄電池の一部切欠斜視
図

【図２】積層型蓄電池の斜視図

【図３】前図の要部を拡大して一部を断面で表す側面図

【図４】前図の水平方向断面を表す要部拡大断面図

【図５】別の実施形態を表す放熱部材部分の断面図

【図６】別の実施形態を表す放熱部材部分の断面図

【符号の説明】

１０ 電槽本体 １２ 容器部 １３ 蓋部 １８、１９ 側壁 ４０ 放熱部材 ４２ 接合面部 ４４ 突条部 ５０ 接着剤層 Ｂ 単電池 Ｈ 放熱路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電作用を果たす発電要素を収容する蓄
   電池用電槽であって、 合成樹脂または金属からなり、前記発電要素を収容する
   収容空間を有する電槽本体と、 前記電槽本体の外表面にゴム弾性を有する接着剤を介し
   て接合された放熱部材とを備える蓄電池用電槽。
2. 【請求項２】 前記放熱部材が、前記電槽本体の外表面
   に接合される接合面部と、前記接合面部から外方に突出
   し、前記電槽本体の外表面に沿って並設された複数本の
   突条部とを有する請求項１に記載の蓄電池用電槽。
3. 【請求項３】 前記放熱部材が、前記電槽本体の外表面
   に沿って前記放熱部材を貫通して並設された複数本の放
   熱路を有する請求項１または２に記載の蓄電池用電槽。
4. 【請求項４】 前記電槽本体が、その外表面に前記放熱
   部材が嵌入される凹入部を有する請求項１〜３の何れか
   に記載の蓄電池用電槽。
5. 【請求項５】 前記ゴム弾性を有する接着剤が、シリコ
   ーン系接着剤である請求項１〜４の何れかに記載の蓄電
   池用電槽。
6. 【請求項６】 前記請求項１〜５の何れかに記載の蓄電
   池用電槽と、 前記蓄電池用電槽に収容された発電要素とを備える蓄電
   池。
7. 【請求項７】 前記蓄電池が、前記蓄電池用電槽の前記
   放熱部材を備えた外表面を隣接させて複数個積層されて
   なる蓄電池。
8. 【請求項８】 蓄電作用を果たす発電要素を収容する収
   容空間を有し、合成樹脂または金属からなる電槽本体を
   備えた蓄電池用電槽が複数個、その外表面同士の間に放
   熱部材を介在させ互いに押しつけられて積層されてな
   り、前記放熱部材が、前記電槽本体の外表面に沿って前
   記放熱部材を貫通して並設された複数本の放熱路を有す
   る蓄電池。