KR20160094293A - 전지 및 조전지 - Google Patents

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Abstract

전지(10)는, 절연판(20, 30)과, 접속 단자판(18, 19)과, 상기 접속 단자판(18, 19)에 관통하는 단자 볼트(40)와, 너트(60)를 포함하고, 볼트 헤드(43)가, 상기 절연판(20, 30)과 상기 접속 단자판(18, 19) 사이에 위치하고, 정N각형이며, N은 짝수이다. 상기 절연판(20, 30)은, 상기 절연판(20, 30)의 제1 단부 부근에, 제1 회전 정지벽을 구비하고, 너트(60)의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드(43)에 접촉하는 제1 접촉 개소와, 풀림 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉하는 제2 접촉 개소를 구비하고, 상기 제1 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리는, 상기 제2 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리보다도 크다.

Description

전지 및 조전지{BATTERY AND BATTERY PACK}
본 명세서가 개시하는 기술은, 전지 및 조전지에 관한 것이다. 특히, 전극 단자로서 볼트를 사용하는 전지 및 조전지에 관한 것이다.
편평한 케이스에 발전 요소가 수용되고, 케이스의 천장판(톱 패널, 또는 케이스 커버)에 정극과 부극의 전극 단자가 설치되어 있는 전지가 알려져 있다(예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2013-048047호). 복수의 편평한 전지를 병렬 형상으로 배열하고, 그 전지를 전기적으로 직렬로 접속함으로써, 고전압을 출력할 수 있는 조전지가 얻어진다.
케이스의 천장판에 양극의 전극 단자를 설치하는 경우, 전극 단자를 천장판으로부터 절연할 필요가 있다. 전극 단자는, 케이스 내의 발전 요소와는 전기적으로 접속되어 있고, 천장판으로부터는 절연되어 있어야 한다. 한편, 일본 특허 출원 공개 제2013-048047호의 전극 단자는, 버스 바 등을 고정하기 위해, 그 일부에 볼트가 채용되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제2013-048047호의 전지는 다음의 구조를 구비하고 있다. 일본 특허 출원 공개 제2013-048047호의 전지의 전극 단자는, 단자 볼트와 접속 단자판으로 구성된다. 케이스의 천장판 상에 절연판을 배치하고, 그 위에, 볼트 헤드의 헤드 정상면이 절연판에 대향하도록 단자 볼트를 배치한다. 한편, 케이스 내부에서 발전 요소와 전기적으로 접속되어 있음과 함께 천장판으로부터 절연되어 있는 접속 단자판이 단자 볼트에 헐겁게 끼워져 있음과 함께, 단자 볼트의 볼트 헤드를 절연판과의 사이에서 끼우고 있다. 절연판에는, 단자 볼트의 회전을 규제하는 회전 정지벽이, 볼트 헤드를 둘러싸도록 설치되어 있다(일본 특허 출원 공개 제2013-048047호;도 2). 단자 볼트에 너트를 체결할 때, 볼트 헤드의 코너가 회전 정지벽에 접촉하고, 볼트의 회전이 규제된다. 한편, 버스 바 등을 단자 볼트에 너트로 체결하면, 버스 바와 접속 단자판(전극 단자)이 밀착하고, 양자가 전기적으로 접속된다.
그런데, 전지는, 상방에서 보았을 때의 짧은 방향(전지를 상방에서 보았을 때의 형상이 규정하는 도형에 있어서, 가장 폭이 짧은 방향)의 폭이 작아지는 경향이 있다. 즉, 전지는 얇아지는 경향이 있다. 특히, 복수의 전지를 병렬 형상으로 배열한 스택 타입의 전지에 있어서는 그것이 현저하다. 그로 인해, 케이스의 천장판 상에 배치되는 절연판도, 천장판의 짧은 방향의 폭이 작아지고, 단자 볼트의 볼트 헤드의 직경에 근접하고 있다. 예를 들어, 천장판의 짧은 방향의 폭이 10밀리인 경우, 천장판의 짧은 방향에 있어서의 절연판의 길이도 10밀리 이하로 된다. 한편, 예를 들어 볼트 헤드의 직경은 약 8밀리이다. 그렇게 하면, 천장판의 짧은 방향에서 볼트 헤드의 양측에 설치되는 회전 정지벽의 벽 두께도 얇게 할 수 밖에 없다. 예를 들어, 볼트 헤드의 형상이 정사각형인 경우, 회전 정지벽의 벽 두께는, 단순 계산으로 약 2.2밀리[≒(10-8/√2)/2]이다. 회전 정지벽과 볼트 헤드 사이에 1밀리 정도의 클리어런스를 확보하면, 회전 정지벽의 벽 두께는 1밀리 정도로 되어 버리는 경우도 있다. 또한, 여기서 「벽 두께」라 함은, 볼트 헤드가 회전 정지벽에 접촉한 개소로부터, 절연판의 횡벽의 외주면까지의 최단 거리를 말한다.
절연판은 수지나 세라믹스로 만들어지므로, 회전 정지벽도 수지나 세라믹스로 만들어진다. 회전 정지벽이 얇아지면, 버스 바를 너트로 나사 체결할 때의 조임 토크에 의해, 볼트 헤드가 접촉하고 있는 개소에서 회전 정지벽에 크랙이 발생하거나 깨질 우려가 있다. 본 명세서는, 케이스 천장판의 짧은 방향(케이스 천장판의 긴 방향에 대해 수직한 방향)의 길이가 짧은 전지에 있어서, 절연판에 설치되는 회전 정지판에 크랙이나 깨짐이 발생하는 것을 억제하는 기술을 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 의한 전지는, 직사각형을 갖는 천장판을 갖고 있는 편평한 케이스와, 상기 케이스에 수용되는 발전 요소와, 상기 천장판 상에 배치되어 있는 절연판과, 상기 발전 요소와 전기적으로 접속되어 있음과 함께 상기 천장판으로부터 절연되어 있는 접속 단자판과, 볼트 헤드를 구비하고, 상기 접속 단자판에 관통하고, 상기 볼트 헤드의 헤드 정상면이 상기 절연판에 대향하도록 상기 절연판 상에 배치되어 있는 단자 볼트와, 상기 단자 볼트에 나사 결합하는 너트를 포함하고, 상기 볼트 헤드는, 상기 절연판과 상기 접속 단자판 사이에 위치하고, 정N각형이고, N은 짝수이다. 상기 절연판은, 상기 볼트 헤드의 회전을 규제하도록 구성된 회전 정지벽을 구비하고, 상기 회전 정지벽은, 상기 회전 정지벽 중에서 짧은 방향에 있어서의 상기 절연의 제1 단부에 가장 가까운, 제1 회전 정지벽을 구비하고, 상기 짧은 방향은, 상기 직사각형의 짧은 변에 평행하고, 상기 제1 회전 정지벽은, 제1 접촉 개소와 제2 접촉 개소를 구비하고, 상기 제1 접촉 개소는, 상기 너트의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉하고, 상기 제2 접촉 개소는, 상기 너트의 풀림 방향으로 상기 볼트 헤드가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉하고, 상기 제1 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리는, 상기 제2 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리보다도 크다.
제1 형태에 있어서, 상기 회전 정지벽은, 제2 회전 정지벽을 구비해도 된다. 상기 볼트 헤드는 상기 제1 회전 정지벽과 상기 제2 회전 정지벽 사이에 위치해도 된다. 상기 제2 회전 정지벽은, 상기 절연판의 상기 짧은 방향에 있어서의 제2 단부에 가장 가까워도 된다. 상기 제2 회전 정지벽은, 제3 접촉 개소와, 제4 접촉 개소를 구비해도 된다. 상기 제3 접촉 개소는, 상기 단자 볼트에 나사 결합하는 너트의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉해도 되고, 상기 제4 접촉 개소는, 상기 너트의 풀림 방향으로 상기 볼트 헤드가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉해도 된다. 상기 제3 접촉 개소로부터, 상기 제2 단부까지의 거리는, 상기 제4 접촉 개소로부터 상기 제2 단부까지의 거리보다도 커도 된다.
제1 형태에 있어서, 상기 볼트 헤드는, 상기 회전 정지벽을 포함하는 포위벽에 의해 둘러싸여 있어도 되고, 상기 단자 볼트의 축선 방향에서 보았을 때의 상기 포위벽의 내주 형상이, 정N각형이어도 되고, 당해 내주 형상의 정N각형의 1변이, 상기 천장판의 긴 방향에 대해, 상기 너트를 푸는 방향으로, 제로도보다 크고, 또한 (180/N)도 미만의 각도만큼 경사져 있어도 된다.
제1 형태에 있어서, 상기 너트의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드가 회전하여 당해 볼트 헤드가 상기 회전 정지벽에 접촉하였을 때에 상기 볼트 헤드의 1변이 상기 천장판의 긴 방향과 평행해지도록 상기 제1 접촉 개소의 벽 두께가 정해져 있어도 된다.
제1 형태에 있어서, 상기 제1 접촉 개소는, 상기 제1 회전 정지벽에 형성된 볼록부여도 된다.
제1 형태에 있어서, 상기 제1 회전 정지벽은, 제1 접촉부를 포함하는 제1 벽면과, 제2 접촉부를 포함하는 제2 벽면을 구비해도 된다.
본 발명의 제2 형태는, 제1 형태에 관한 전지를 복수개 병렬 형상으로 배열한 조전지이며, 인접하는 상기 전지의 상기 단자 볼트끼리가 버스 바로 연결되어 있고, 당해 버스 바는, 각 볼트에 대해 상기 너트로 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 형태의 전지에서는, 너트를 푸는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 그 회전을 정지하는 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께를 얇게 하여, 그만큼, 너트를 체결하는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 그 회전을 정지하는 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께를 두껍게 한다. 너트를 푸는 경우에는, 내부의 발전 요소를 교환할 때이므로, 회전 정지벽의 파손이 허용될 수 있다. 절연판을 교환하면 되기 때문이다. 본 발명의 형태에 의한 전지는, 너트를 풀 때에 볼트 헤드의 회전을 정지하는 개소의 강도가 저하되는 것을 허용하면서, 너트를 조일 때에 볼트 헤드의 회전을 정지하는 개소의 벽 두께를 두껍게 하여 강도를 높인다.
상기 형태에 의해, 제1 접촉 개소의 벽 두께를, 회전 정지벽의 내측 벽면(볼트 헤드에 대향하는 벽면)이 천장판의 긴 방향에 대해 평행하게 연장되어 있는 경우의 벽 두께에 비해 두껍게 할 수 있다. 그로 인해, 너트를 체결할 때에 단자 볼트의 회전을 규제하는 회전 정지벽에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어렵다. 본 명세서가 개시하는 기술의 상세 및 추가의 개량은, 발명의 실시 형태에서 설명한다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 실시예의 조전지의 사시도이다.
도 2는 실시예의 전지를 YZ 평면으로 커트한 단면도이다.
도 3은 실시예의 전지의 정극 집전 단자 및 정극 단자 볼트의 주변 부분을 분해한 사시도이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 절연 플레이트의 포위벽의 내주 형상과 볼트 헤드의 외주 형상의 위치 관계를 설명하는 평면도이다. 도 4a, 도 4b, 도 4c에서는, 내주 형상의 자세(각도 θ)가 서로 다르다.
도 5a는 절연 플레이트의 포위벽의 변형예를 나타내는 평면도 중, 포위벽의 제1 변형예의 평면도이다.
도 5b는 절연 플레이트의 포위벽의 변형예를 나타내는 평면도 중, 포위벽의 제2 변형예의 평면도이다.
도 5c는 절연 플레이트의 포위벽의 변형예를 나타내는 평면도 중, 포위벽의 제3 변형예의 평면도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 포위벽의 내주 형상이 육각형일 때의 포위벽의 내주 형상과 볼트 헤드의 외주 형상의 위치 관계를 설명하는 평면도이다. 도 6a 내지 도 6c는 내주 형상의 자세(각도 θ)가 서로 다르다.
도면을 참조하여 실시예의 전지 및 조전지를 설명한다. 우선, 실시예의 조전지(2)의 구성을, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에, 실시예의 조전지(2)의 사시도를 나타낸다. 조전지(2)는, 복수의 밀폐형 전지(10)를 병렬 형상으로 배열한 것이다. 밀폐형 전지(10)는, 편평 각형 형상으로 형성된 케이스(11)(후술)의 내부에 전극체(발전 요소)를 수용한 비수 전해질 이차 전지이다. 보다 구체적으로는, 밀폐형 전지(10)는, 예를 들어 각형 밀폐식의 리튬 이온 이차 전지이다. 이하에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 「밀폐형 전지(10)」를 단순히 「전지(10)」라고 칭한다. 또한, 설명을 간략하게 하기 위해, 배터리(10) 및 다른 복수 설치된 부분을, 적절히 1개의 명칭으로 칭한다.
조전지(2)는, 복수의 전지(10)가 전기적으로 직렬로 접속되어 있고, 고전압의 전력을 출력할 수 있다. 본 실시예에서는, 인접하는 전지(10)가 스페이서(5)를 사이에 두고 병렬 형상으로 배열되어 있고, 인접하는 전지(10)의, 한쪽의 전지(10)의 정극 단자 볼트(40)와, 다른 한쪽의 전지(10)의 부극 단자 볼트(50)가 버스 바(7)로 접속되어 있다. 버스 바(7)는, 정극 단자 볼트(40)[또는 부극 단자 볼트(50)]와 너트(60)로 끼워 넣어져 고정된다. 버스 바(7)에 의해, 복수의 전지(10)는, 전기적으로 직렬로 접속된다.
조전지(2)는, 예를 들어 하이브리드 차량이나 전기 자동차 등의 전동 차량에 탑재되어, 동력원으로서 전력을 공급한다. 전동 차량에 탑재되는 경우에는, 주행 중에 노면 등으로부터 입력되는 진동으로부터, 케이스(11) 내의 전극체를 보호하기 위해, 전지(10)의 배열 방향(도 1에 나타내는 좌표계의 X축 방향)으로 구속 하중이 가해진다. 도시하고 있지 않지만, 예를 들어 배열 방향의 양측으로부터 복수의 전지(10)를 끼워 넣는 한 쌍의 가압 플레이트에 의해, 이들 전지(10)에 소정의 구속 하중이 가해진다. 스페이서(5)에는, 전지(10)의 높이 방향(도 1에 나타내는 좌표계의 Z축 방향)으로 연장되는 복수의 홈이 형성되어 있다. 이들 홈에 공기 등의 냉각 매체를 흘림으로써 각 전지(10)가 냉각된다. 또한, 도 1에 나타내는 부호 18, 19는, 케이스(11)에 수용한 전극체에 접속되는 접속 플레이트를 나타낸다. 또한, 부호 20 및 30은 절연 플레이트를 나타낸다. 부호 12는 케이스 본체를 나타내고 있고, 부호 13은 케이스 커버를 나타내고 있다. 케이스 본체(12)와 케이스 커버(13)로 케이스(11)가 구성된다.
다음으로, 전지(10)의 구성을, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2에, 전지(10)를 YZ 평면으로 커트한 단면도를 나타낸다. 도 3에, 전지(10)의 정극 주변의 부품을 분해한 사시도를 나타낸다. 도 4에, 절연 플레이트(20)의 포위벽(21)(후술)의 내주 형상과 정극 단자 볼트(40)의 볼트 헤드(43)의 위치 관계를 설명하기 위한 평면도를 나타낸다. 전지(10)는, 주로, 케이스(11), 접속 플레이트(18, 19), 절연 플레이트(20, 30), 정극 단자 볼트(40), 부극 단자 볼트(50), 전극체(70) 등으로 구성되어 있다. 접속 플레이트(18)와 정극 단자 볼트(40)가 정극의 전극 단자(9)를 구성하고, 접속 플레이트(19)와 부극 단자 볼트(50)가 부극의 전극 단자(109)를 구성한다.
케이스(11)는, 케이스 본체(12)와 케이스 커버(13)에 의해 구성되어 있다. 케이스 본체(12)는, 긴 방향(도면 중의 좌표계의 Y축 방향) 및 높이 방향(이들 도면에 나타내는 좌표계의 Z축 방향)의 길이에 비해 짧은 방향(도면 중의 좌표계의 X축 방향)의 길이가 현저하게 짧은 편평한 금속제의 얇은 상자이다. 케이스 본체(12)는, 바닥이 있는 얇은 상자이며, 상부가 가늘고 긴 직사각 형상으로 개구되어 있다[개구부(12a), 도 3 참조]. 케이스 커버(13)는, 케이스 본체(12)의 개구부(12a)를 액밀하게 폐색하는 판 두께가 얇은 금속판이며, 본 실시예에서는 가늘고 긴 직사각 형상으로 형성되어 있다. 케이스 커버(13)는 케이스(11)의 천장판에 상당한다.
케이스 커버(13)의 양단부 부근에는, 한 쌍의 관통 구멍(13a)이 형성되어 있다. 한쪽의 관통 구멍(13a)에는, 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)가 삽입 관통된다. 다른 쪽의 관통 구멍(13a)에는, 부극 집전 단자(15)의 볼트부(15a)가 삽입 관통된다. 이들 관통 구멍(13a)에는, 절연 가스킷(29)이 삽입되고, 또한 그 절연 가스킷(29)에 볼트부(14a, 15a)가 삽입 관통된다. 절연 가스킷(29)은, 볼트부(14a, 15a)와 케이스 커버(13) 사이의 절연을 확보함과 함께, 관통 구멍(13a)과 볼트부(14a, 15a) 사이를 액밀하게 밀봉한다. 후술하는 바와 같이, 볼트부(14a)는, 정극의 전극 단자(9)[접속 플레이트(18)와 정극 단자 볼트(40)]에 전기적으로 접속되어 있다. 볼트부(15a)는, 부극의 전극 단자(109)[접속 플레이트(19)와 부극 단자 볼트(50)]에 전기적으로 접속되어 있다.
케이스 본체(12)에는, 편평 형상으로 권회된 전극체(70)(발전 요소)가 수용되어 있음과 함께, 수용된 전극체(70)를 침지하는 전해액이 주입되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 전극체(70)는, 정극 활성 물질층을 갖는 정극 시트와 부극 활성 물질층을 갖는 부극 시트를, 세퍼레이터를 사이에 두고 편평 형상으로 권회한 권회 전극체이다. 도 3에는, 이들을 개별적으로는 도시하고 있지 않지만, 권회에 의해 적층된 정극 시트 등의 일부가 도시되어 있다. 이들 시트는, 권회축의 방향으로 소정 거리 어긋나게 하여 권회되어 있다. 정극 시트만이 권회된 부분이 정극 전극부(72)로서, 또한 부극 시트만이 권회된 부분이 부극 전극부(73)로서, 각각 기능한다. 또한, 정극 시트와 부극 시트가 세퍼레이터를 사이에 두고 겹치는 범위가 발전부(71)로서 기능한다.
정극 전극부(72)에는, 정극 집전 단자(14)가 접속되어 있다. 또한, 부극 전극부(73)에는 부극 집전 단자(15)가 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 정극 집전 단자(14)는 케이스(11)의 밖에서 정극의 전극 단자(9)[접속 플레이트(18)와 정극 단자 볼트(40)]와 전기적으로 접속되어 있다. 부극 집전 단자(15)는 케이스(11)의 밖에서 부극의 전극 단자(109)[접속 플레이트(19)와 부극 단자 볼트(50)]와 전기적으로 접속되어 있다. 전해액에 침지된 전극체(70)가 발전하면, 그 전력이 정극 집전 단자(14)와 부극 집전 단자(15)를 통해 정극의 전극 단자(9) 및 부극의 전극 단자(109)에 출력된다. 또한, 외부로부터 공급되는 전력이 정극의 전극 단자(9) 및 부극의 전극 단자(109)로부터 입력됨으로써, 전극체(70)가 충전된다. 또한, 도 3에는, 전극체(70) 중, 발전부(71) 및 정극 전극부(72)의 일부만이 도시되어 있고, 잔부는 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 3에서는, 부극 집전 단자(15), 절연 플레이트(30), 접속 플레이트(19) 등도 도시를 생략하고 있다. 또한, 케이스 커버(13)에는, 정극 단자 볼트(40)나 부극 단자 볼트(50) 외에, 케이스(11)의 내부 공간(11a)에 전해액을 주입하기 위한 주액구나, 케이스(11)의 내압 상승을 방지하는 안전 밸브 등이 설치되지만, 그들의 도시를 생략하고 있다.
정극 집전 단자(14)의 상부에 볼트부(14a)가 설치되어 있다. 케이스 커버(13)에는, 관통 구멍(13a)이 형성되어 있고, 볼트부(14a)가 관통 구멍(13a)을 통과하고, 케이스(11)의 외측으로 연장되어 있다. 또한, 볼트부(14a)와 관통 구멍(13a)[케이스 커버(13)] 사이에는 절연 가스킷(29)이 삽입되어 있다. 절연 가스킷(29)은, 정극 집전 단자(14)와 케이스 커버(13) 사이를 절연함과 함께, 케이스 커버(13)의 관통 구멍(13a)을 액밀하게 밀봉한다. 부극 집전 단자(15)도 마찬가지이며, 그 상부에 볼트부(15a)가 설치되어 있다. 케이스 커버(13)에는, 다른 관통 구멍(13a)이 형성되어 있고, 볼트부(15a)가 그 관통 구멍(13a)을 통과하고, 케이스(11)의 외측으로 연장되어 있다. 또한, 볼트부(15a)와 다른 관통 구멍(13a)[케이스 커버(13)] 사이에도 절연 가스킷(29)이 삽입되어 있다. 절연 가스킷(29)은, 부극 집전 단자(15)와 케이스 커버(13) 사이를 절연함과 함께, 케이스 커버(13)의 다른 관통 구멍(13a)을 액밀하게 밀봉한다.
접속 플레이트(18, 19)는, 다음에 설명하는 절연 플레이트(20, 30) 상에 겹쳐지도록, 직사각 형상의 금속판을 절곡 가공한 것이다. 본 실시예에서는, 접속 플레이트(18)는, 정극 단자 볼트(40)와 함께, 전극체(70)[정극 전극부(72)]를 외부의 디바이스와 전기적으로 접속하는 전극 단자(9)를 구성한다. 동시에, 접속 플레이트(18)는, 정극 단자 볼트(40)가 케이스 커버(13)로부터 벗어나지 않도록 정극 단자 볼트(40)를 억제하는 역할을 갖는다. 마찬가지로, 접속 플레이트(19)는, 부극 단자 볼트(50)와 함께, 전극체(70)[부극 전극부(73)]를 외부의 디바이스와 전기적으로 접속하는 전극 단자(109)를 구성한다. 동시에, 접속 플레이트(19)는, 부극 단자 볼트(50)가 케이스 커버(13)로부터 벗어나지 않도록 부극 단자 볼트(50)를 억제하는 역할을 갖는다.
접속 플레이트(18)에는, 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)가 삽입 관통되는 관통 구멍(18a)과, 정극 단자 볼트(40)의 볼트 본체(41)가 헐겁게 끼워지는 관통 구멍(18b)이 각각 형성되어 있다. 접속 플레이트(19)에는, 부극 집전 단자(15)의 볼트부(15a)가 삽입 관통되는 관통 구멍(19a)과, 부극 단자 볼트(50)의 볼트 본체(51)가 헐겁게 끼워지는 관통 구멍(19b)이 각각 형성되어 있다. 접속 플레이트(18)는, 너트(16)에 의해, 절연 플레이트(20) 및 케이스 커버(13)와 함께 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)에 체결된다. 이와 같이 하여, 접속 플레이트(18)가 케이스 커버(13)에 고정된다. 상술한 바와 같이, 케이스 커버(13)의 관통 구멍(13a)에는 절연 가스킷(29)이 끼워져 있고, 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)를 케이스 커버(13)로부터 절연하고 있다. 또한, 케이스 커버(13)와 전극 단자(9)[접속 플레이트(18) 및 정극 단자 볼트(40)] 사이에는 절연 플레이트(20)가 끼워져 있고, 절연 플레이트(20)가 그들 사이의 절연을 확보하고 있다.
부극의 측도 정극의 측과 마찬가지이다. 접속 플레이트(19)도, 너트(16)에 의해, 절연 플레이트(30) 및 케이스 커버(13)와 함께 부극 집전 단자(15)의 볼트부(15a)에 체결된다. 이와 같이 하여 접속 플레이트(19)가 케이스 커버(13)에 고정된다. 절연 가스킷(29)에 의해 볼트부(15a)가 케이스 커버(13)로부터 절연되어 있고, 절연 플레이트(30)에 의해 부극의 전극 단자(109)[부극 단자 볼트(50)와 접속 플레이트(19)]가 케이스 커버(13)로부터 절연되어 있다.
절연 플레이트(20, 30)는, 높은 절연성을 갖는 수지 재료로 만들어지는 판상 부재이다. 본 실시예에서는, 절연 플레이트(20, 30)는, 긴 방향(Y축 방향)의 길이가 케이스 커버(13)보다도 짧고, 짧은 방향(X축 방향)의 길이가 케이스 커버(13)와 거의 동 사이즈로 설정된 직사각 형상으로 형성되어 있다. 이하, 설명을 간단하게 하기 위해, 「케이스 커버(13)의 짧은 방향(X축 방향)」을 단순히 「짧은 방향」이라고 칭하고, 「케이스 커버(13)의 긴 방향(Y축 방향)」을 단순히 「긴 방향」이라고 칭한다.
전지(10)의 정극측과 부극측은 동일한 구조를 갖고 있다. 그로 인해, 도 3에 정극측의 주변의 부품 분해도를 나타내고, 정극측의 부품의 구조를 더욱 상세하게 설명한다. 절연 플레이트(20)의 일단부측에 관통 구멍(20a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(20a)은, 절연 가스킷(29)과 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)가 삽입 관통되는 구멍이다. 절연 플레이트(20)의 타단부측에는 평탄부(20b)가 설치되어 있다. 그 평탄부(20b) 상에, 볼트 헤드(43)의 헤드 정상면(43a)이 대향하도록, 정극 단자 볼트(40)가 배치된다. 정극 단자 볼트(40)가 평탄부(20b) 상에 배치된 후, 접속 플레이트(18)가 정극 단자 볼트(40)에 씌워진다. 접속 플레이트(18)의 일단부에는 관통 구멍(18a)이 형성되어 있고, 접속 플레이트(18)는 너트(16)로 정극 집전 단자(14)의 볼트부(14a)에 고정된다. 또한, 접속 플레이트(18)는, 절연 플레이트(20)를 사이에 끼움으로써 케이스 커버(13)로부터 절연된다. 접속 플레이트(18)는, 볼트부(14a) 및 너트(16)에 의해 케이스 커버(13)에 고정된다. 접속 플레이트(18)의 타단부에는 관통 구멍(18b)이 형성되어 있다. 그 관통 구멍(18b)이 볼트 본체(41)에 헐겁게 끼워져 있음과 함께, 접속 플레이트(18)가 절연 플레이트(20)와의 사이에서 볼트 헤드(43)를 끼워 넣고 있다. 접속 플레이트(18)는, 정극 단자 볼트(40)가 케이스 커버(13)로부터 벗어나지 않도록, 볼트 헤드(43)를 압박하고 있다. 단, 접속 플레이트(18)는, 볼트 헤드(43)의 자유로운 회전과, 근소한 요동을 허용한다. 정극 단자 볼트(40)가 케이스 커버(13)에 대해 근소하게 요동함으로써, 버스 바(7)의 설치 작업이 용이해진다.
전극체(70)[정극 전극부(72)]로부터 정극 단자 볼트(40)에 이르는 구조를 정리하면 다음과 같다. 케이스(11)는 편평하며, 상부에 가늘고 긴 케이스 커버(13)(천장판)를 갖고 있다. 케이스(11)에 전극체(70)가 수용되어 있다. 케이스 커버(13)에는 관통 구멍(13a)이 형성되어 있다. 케이스 커버(13) 상에 절연 플레이트(20)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(20) 상에, 볼트 헤드의 헤드 정상면(43a)이 절연 플레이트(20)에 대향하도록 정극 단자 볼트(40)가 배치되어 있다. 한편, 정극 집전 단자(14)는, 일단부가 전극체(70)[정극 전극부(72)]와 전기적으로 접속되어 있고, 타단부는 케이스 커버(13)에 대해 절연되면서, 케이스 커버(13)와 절연 플레이트(20)를 관통하고 있다. 절연 플레이트(20) 상에 접속 플레이트(18)가 배치되어 있다. 접속 플레이트(18)의 일단부는 정극 집전 단자(14)와 전기적으로 접속되어 있고, 구조적으로 연결되어 있다. 접속 플레이트(18)의 타단부는, 정극 단자 볼트(40)에 헐겁게 끼워져 있음과 함께, 볼트 헤드(43)를 절연 플레이트(20)와의 사이에서 끼워 넣고 있다. 부극측의 구조도 정극측의 구조와 마찬가지이다.
도 3으로 되돌아가, 절연 플레이트(20)의 설명을 계속한다. 절연 플레이트(20)에는, 볼트 헤드(43)를 둘러싸도록, 포위벽(21)이 형성되어 있다. 접속 플레이트(18)는 볼트 헤드(43)의 자유 회전을 허용하지만, 포위벽(21)이 볼트 헤드(43)의 회전을 규제한다. 상방(Z축 방향)에서 보면, 포위벽(21)의 내주 형상은, 볼트 헤드(43)의 외주 형상과 상사형을 이루고 있다. 또한, 볼트 헤드(43)의 외주 형상이라 함은, 볼트 헤드(43)를 볼트 본체(41)의 축 방향에서 본 경우에 나타나는 볼트 헤드(43)의 외측 윤곽선(외형선)에 의해 규정되는 형상의 것이다. 포위벽(21)의 내주 형상이라 함은, 절연 플레이트(20)를 상방(Z축 방향)에서 보았을 때에 볼트 헤드(43)와 대향하는 포위벽(21)의 내벽면에 의해 규정되는 형상의 것이다. Z축 방향은, 절연 플레이트(20)에 적재된 정극 단자 볼트(40)의 축선 방향에 일치한다.
포위벽(21)의 내벽면과 볼트 헤드(43)의 외주면 사이에는 소정의 공극(클리어런스)이 확보되어 있다. 볼트 헤드(43)는, 포위벽(21) 중에서 소정의 각도 내에서 회전할 수는 있지만, 자유로운 회전은 할 수 없다. 볼트 헤드(43)는, 소정의 각도만큼 회전하면, 포위벽(21)의 내벽면과 접촉하고, 회전이 규제된다. 포위벽(21)의 내주 형상에 대해서는 상세히 후술한다.
또한, 포위벽(21)은, 짧은 방향[케이스 커버(13)의 짧은 방향]에서 볼트 헤드(43)의 양측에 위치하는 한 쌍의 횡벽(23)과, 긴 방향[케이스 커버(13)의 긴 방향]에서 볼트 헤드(43)의 양측에 위치하는 한 쌍의 종벽(25)에 의해 구성되어 있다. 한 쌍의 횡벽(23)은, 긴 방향에 대해 소정의 각도만큼 기운 방향을 따라 연장되어 있다. 한 쌍의 종벽(25)은, 짧은 방향에 대해 소정의 각도만큼 기운 방향을 따라 연장되어 있다. 한 쌍의 횡벽(23)과 한 쌍의 종벽(25)은 모두 회전 정지의 기능을 갖는다. 이후, 설명의 간략화를 위해, 횡벽(23), 종벽(25) 및 그 밖의 복수 설치된 구성에 대해 적절히 동일한 기호를 부여한다.
예를 들어, 버스 바(7)의 관통 구멍(7a)에 볼트 본체(41)를 삽입 관통시킨 후, 볼트 본체(41)에 너트(60)를 나사 결합시켜, 버스 바(7)는 정극 단자 볼트(40)에 나사 고정된다. 그때, 볼트 헤드(43)가 너트(60)와 함께 나사 체결 방향으로 회전하려고 한다. 이때, 볼트 헤드(43)가 나사 체결 방향으로 회전하려고 하는 것을 포위벽(21)[횡벽(23) 및 종벽(25)]이 저지한다. 즉, 포위벽(21)[횡벽(23) 및 종벽(25)]이 정극 단자 볼트(40)의 자유 회전을 규제한다. 본 실시예에서는, 볼트 헤드(43)의 외주 형상은, 정사각형(정방형)이다. 그로 인해, 포위벽(21)의 내주 형상은, 볼트 헤드(43)의 정사각형보다도 큰 사각 형상으로 형성되어 있다.
또한, 부극 단자 볼트(50)는, 볼트 본체(51)와 볼트 헤드(53)로 구성되어 있고, 부극 단자 볼트(50)는 절연 플레이트(30)의 평탄부(30b)에 적재된다. 절연 플레이트(30)에는 볼트 헤드(53)를 둘러싸도록 포위벽(31)이 설치되어 있다. 부극 단자 볼트(50)와 절연 플레이트(30)의 포위벽(31)의 관계는, 정극 단자 볼트(40)와 절연 플레이트(20)의 포위벽(21)의 관계와 동일하다. 이하에서는 주로 정극측의 절연 플레이트(20)에 대해 설명하지만, 부극측의 절연 플레이트(30)에 대해서도 마찬가지의 설명이 적용된다.
포위벽(21)의 내주 형상의 설명을 하기 전에, 전극 단자(9)가 정극 단자 볼트(40)와 접속 플레이트(18)로 구성되어 있고, 정극 단자 볼트(40)가 절연 플레이트(20)의 포위벽(21)으로 회전 정지되는 구조의 이점을 설명해 둔다.
케이스 커버(13)에 양극의 전극 단자(9, 109)를 설치하는 경우, 전극 단자(9, 109)를 케이스 커버(13)로부터 절연할 필요가 있다. 여기부터는, 정극의 전극 단자(9)에 대해 설명한다. 전극 단자(9)는, 케이스 내의 전극체(70)와는 전기적으로 접속되어 있고, 케이스 커버(13)로부터는 절연되어 있어야 한다. 한편, 전극 단자(9)는, 너트(60)와의 사이에서 버스 바(7)를 끼워 넣어 고정하기 위해 나사산[볼트 본체(41)]을 갖고 있으며, 버스 바(7)를 고정할 때에 전극 단자(9)에는 조임 토크가 가해진다. 또한, 버스 바(7)를 고정할 때, 전극 단자(9)에는, 전극 단자(9)를 기울이는 힘이 가해지는 경우도 있다. 너트(60)를 체결할 때에 전극 단자(9)에 힘이 가해지지만, 그 힘이 케이스 내부의 전극체(70)에 직접 전해지지 않는 구조가 바람직하다. 즉, 전극 단자(9)에는, 상기한 전기적 조건과 구조적 조건이 요구된다.
실시예의 전지(10)에서는, 전극 단자(9)는 절연 플레이트(20)와 절연 가스킷(29)에 의해 케이스 커버(13)로부터 절연되어 있고, 상기한 전기적 조건이 만족되어 있다. 한편, 전극 단자(9)는 정극 단자 볼트(40)와 접속 플레이트(18)로 구성되어 있다. 정극 단자 볼트(40)가 접속 플레이트(18)에 헐겁게 끼워져 있고, 양자는 미끄럼 이동한다. 정극 단자 볼트(40)의 회전은 절연 플레이트(20)가 규제한다. 그로 인해, 너트(60)를 체결할 때, 정극 단자 볼트(40)에 가해지는 힘이 직접 전극체(70)에 가해지는 일이 없고, 상기한 구조적 조건이 성립된다.
도 4를 참조하면서, 볼트 헤드(43)의 회전을 규제하는 포위벽(21)의 내주 형상에 대해 설명한다. 또한, 부극측의 포위벽(31)에 대해서도 마찬가지이므로, 포위벽(31)에 관한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 포위벽(21)의 내주 형상이 구성하는 정사각형은, 횡벽(23)의 내벽면(23a)에 상당하는 변이, 케이스 커버(13)의 긴 방향에 대해 각도 θ를 갖도록 규정되어 있다. 또한, 횡벽(23)의 외벽면(23b)은, 상방에서 보았을 때에 케이스 커버(13)의 긴 방향의 테두리와 일치하고 있다. 긴 방향에 대한 내주 형상의 Z축 주위의 각도 θ는, 바꾸어 말하면, 포위벽(21)의 내주 형상의 자세라고 파악할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는, 절연 플레이트(20)를 상방에서(Z축 방향에서) 본 평면도이다. 도 4a 내지 도 4c는 내주 형상의 각도 θ가 다른 3개의 케이스를 도시하고 있다.
포위벽(21)의 내벽면이 규정하는 내주 형상은, 한 쌍의 횡벽(23)의 내벽면(23a)과, 한 쌍의 종벽(25)의 내벽면(25a)으로 구성된다. 도 4a에 도시하는 바와 같이, 포위벽(21)이 만드는 내주 형상이 규정하는 정사각형은, 긴 방향에 대해 평행한 변을 갖지 않는다. 포위벽(21)의 내주 형상이 규정하는 정사각형은, 긴 방향에 대해, 정극 단자 볼트(40)에 나사 결합하는 너트(60)의 풀림 방향으로 각도 θ만큼 회전시킨 방향으로 연장되는 변을 갖는다. 너트(60)의 풀림 방향이라 함은, 너트(60)의 체결 방향(도 4의 평면도에 있어서 시계 방향)의 역방향에 상당한다.
또한, 회전 정지가 성립되는 조건으로서, 포위벽(21)의 내주 형상은, 그 내주 형상에 내접하는 원(내접원)의 직경이, 정극 단자 볼트(40)의 볼트 헤드(43)의 외주 형상에 외접하는 원(외접원)의 직경보다도 작아지도록 설정되어 있다.
이와 같이 포위벽(21)을 구성함으로써, 정극 단자 볼트(40)의 볼트 헤드(43)는, 포위벽(21)의 내측에서 소정의 각도만큼 회전하는 것이 허용된다. 예를 들어, 도 4a에 있어서, 실선으로 나타낸 볼트 헤드(43)는, 포위벽(21) 중에서 너트(60)의 체결 방향으로 회전하여 횡벽(23)에 그 회전이 저지되어 있는 경우의 예이다. 이에 반해, 파선으로 나타낸 볼트 헤드(43)는, 너트(60)의 풀림 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하여 횡벽(23)에 그 회전이 저지되어 있는 경우의 예이다. 즉, 양 예 모두, 볼트 헤드(43)가 횡벽(23)에 접촉하여 회전 정지되어 있는 상태이다. 이들 예를 비교하면, 횡벽(23)에 있어서, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 벽 두께 Ts의 쪽이, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(제2 접촉 개소 Pr)의 벽 두께 Tr보다도 크게 되어 있다(두껍게 되어 있음).
벽 두께 Ts와 벽 두께 Tr의 평균의 벽 두께가, 내주 형상의 1변[횡벽(23)의 내벽면(23a)]이 긴 방향에 평행한 경우에 있어서의 벽 두께와 동등하다. 이것으로부터, 도 4a의 형태는, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(제2 접촉 개소 Pr)의 벽 두께 Tr을 줄이고, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 벽 두께 Ts를 늘리는 것에 상당하는 것을 알 수 있다. 도 4a의 형태는, 내주 형상의 1변[횡벽(23)의 내벽면(23a)]이 긴 방향에 평행한 경우와 비교하여, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 강도가 높게 되어 있다. 따라서, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 제1 접촉 개소 Ps에 접촉해도 크랙이나 깨짐이 발생하기 어렵다.
너트(60)를 푸는 경우에는, 케이스(11)의 내부 공간(11a)에 수용하는 전극체(70)를 교환할 때이므로, 가령 절연 플레이트(20)의 횡벽(23)이 파손되었다고 해도, 절연 플레이트(20)를 교환하면 충분하다.
이와 같이 본 실시예의 전지(10)는, 정극 단자 볼트(40)에 나사 체결되어 있는 너트(60)를 풀 때에 볼트 헤드(43)의 회전을 정지하는 횡벽(23)의 접촉 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께는 얇아지지만, 너트(60)를 체결할 때에 볼트 헤드(43)의 회전을 정지하는 횡벽(23)의 접촉 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께는 두꺼워지도록 구성하였다. 절연 플레이트(20)의 포위벽(21)의 내주 형상이 정사각형인 경우에는, 제1 접촉 개소의 두께를 크게 할 수 있는 각도 θ의 범위는, 0(제로)도<θ<45도(=180도/4)이다. 0(제로)도를 약간 초과하는 최소 각도 θa의 경우를 도 4b에 나타낸다. 이 경우, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(실선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 제1 접촉 개소 Ps의 벽 두께 Tsa는, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(파선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Tra보다도, 약간 커진다(두꺼워진다).
또한, 45도를 약간 하회하는 최대 각도 θb일 때의 내주 형상을 도 4c에 도시한다. 도 4c의 경우, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(실선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 제1 접촉 개소 Ps의 벽 두께 Tsb는, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(파선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Trb보다도 현저하게 커진다(두꺼워진다). 단, 도 4c의 경우에는, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(실선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 종벽(25)의 접촉 개소 Ps2에 있어서의 벽 두께 Tsb2가, 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Trb에 근접한다. 그러나, 너트(60)를 체결하는 방향으로 회전하는 볼트 헤드(43)가 접촉 개소 Ps2에 접촉한 경우, 포위벽(21)에 작용하는 힘은 케이스 커버(13)의 긴 방향(도면 중의 Y축 방향)으로 된다. 그로 인해, 종벽(25)의 접촉 개소 Ps2에 있어서도 크랙이나 파단은 발생하기 어렵다.
도 4c의 경우에 있어서, 종벽(25)의 접촉 개소 Ps2의 벽 두께 Tsb2는, 횡벽(23)의 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Trb보다도 크다. 즉, 접촉 개소 Ps2와 Pr에 대해서도, 너트(60)의 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 종벽(25)의 접촉 개소 Ps2의 벽 두께 Tsb2는, 너트(60)의 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)가 접촉하는 횡벽(23)의 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Trb보다도 크다고 하는 관계가 성립되어 있는 것에 유의바란다. 따라서, 너트를 체결하는 방향에서 회전 정지할 때의 포위벽의 강도를 높이기 위한 내주 형상의 요건은, 다음과 같이 표현할 수 있다. 즉, 포위벽(21)의 내주 형상은, 너트를 체결하는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에, 케이스 커버(13)의 짧은 방향의 테두리에 가장 가까운 접촉 개소에 있어서의 벽 두께가, 너트를 푸는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에, 상기 짧은 방향의 테두리에 가장 가까운 접촉 개소에 있어서의 벽 두께보다도 두꺼워지도록 규정된다.
또한, 도 4b 및 도 4c에 나타내는 각 예는, 최소 각도 θa나 최대 각도 θb라고 하는 극단적인 각도 θ의 경우를 예시한 것이다. 그로 인해, 상술한 각도 θ는, 제로도보다 크고 45도 미만의 사이에 있어서, 개별 구체적인 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 기초하여 적절한 값으로 설정된다. 도 4b 및 도 4c로부터 이해되는 바와 같이, θ=0, θ=45(180/4)의 경우에는, 제1 접촉 개소에 있어서의 벽 두께와 제2 접촉 개소에 있어서의 벽 두께가 동등해진다.
전지(10)는, 케이스(11)의 형상이 편평 얇은 상자 형상으로 이행하는 경향이 있다. 특히, 복수의 전지(10)를 병렬 형상으로 배열한 조전지(2)에 있어서는, 전지(10)의 짧은 방향(X축 방향)의 폭을 최대한 작게 하는 사양 요구가 있다. 그로 인해, 절연 플레이트(20)에 있어서는, 그 짧은 방향(X축 방향)에 있어서 길이가 제한되는 경우가 있고, 도 4c에 도시하는 바와 같은 구성은 채용하기 어렵다. 이러한 제한이 있는 경우에는, 도 4a에 도시하는 바와 같은 구성이 유효하다. 도 4a의 구성에서는, 포위벽(21) 중에서 볼트 헤드(43)가 너트(60)의 체결 방향으로 회전하여 횡벽(23)에 그 회전이 저지되어 있는 상태(실선)에 있어서, 볼트 헤드(43)의 외주 형상의 1변이 긴 방향과 평행하게 되어 있다. 이때, 볼트 헤드(43)의 케이스 커버(13)의 짧은 방향에 있어서의 폭이 가장 작아진다. 그 자세로 회전이 저지되는 형상으로 포위벽을 형성함으로써, 제1 접촉 개소 Ps의 벽 두께 Ts를 적절하게 두껍게 함과 함께, 제2 접촉 개소 Pr의 벽 두께 Tr을 적절하게 남길 수 있다. 이와 같이, 너트의 체결 방향으로 볼트 헤드가 회전하여 볼트 헤드가 한 쌍의 횡벽에 접촉하였을 때에 볼트 헤드의 1변이 케이스 커버의 긴 방향과 평행해지도록 제1 접촉 개소의 벽 두께를 정하는 것이 하나의 적합한 예이다.
또한, 절연 플레이트(20)의 긴 방향(Y축 방향)에 대해서는, 그 짧은 방향(X축 방향)보다도 제한이 느슨하다. 그로 인해, 예를 들어 횡벽(23)에 비해 종벽(25)은, 벽 두께를 크게(두껍게) 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 버스 바(7) 등을 너트(60)로 나사 체결할 때의 조임 토크에 의해, 너트(60)와 함께 정극 단자 볼트(40)나 부극 단자 볼트(50)가 회전해도, 종벽(25)에 크랙이 발생하거나, 깨질 우려는 적다.
한 쌍의 종벽(25)만으로 회전 정지를 하는 것도 생각되지만, 그와 같이 하면, 한 쌍의 종벽(25)과 한 쌍의 횡벽(23)으로 회전 정지를 하는 경우와 비교하여 2배의 힘이 한 쌍의 종벽(25)의 각각에 가해지게 된다. 절연 플레이트(20)에 설치되는 종벽(25)이나 횡벽(23)은 수지 혹은 세라믹스로 만들어지는 경우가 많다. 종벽(25)이나 횡벽(23)이 수지로 만들어지는 경우에는, 벽면에 과대한 힘이 가해지면 그들 벽이 변형되고, 볼트 헤드의 자유 회전을 허용해 버릴 우려가 있다. 종벽(25)이나 횡벽(23)이 세라믹스로 만들어지는 경우에는, 벽면에 과대한 힘이 가해지면 그들 벽이 깨질 우려가 있다. 따라서, 볼트 헤드는, 가능한 한 많은 개소에서 회전 정지하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 케이스 커버의 짧은 방향에서 볼트 헤드의 양측에 설치되는 횡벽의 제1 접촉 개소의 강도를 높이는 것은 유용하다.
정극측의 절연 플레이트(20)에 대해 설명하였지만, 부극측의 절연 플레이트(30)에 대해서도 마찬가지이다. 계속해서, 정극측의 절연 플레이트(20)의 변형예를 설명하지만, 이하의 설명도, 부극측의 절연 플레이트(30)에 적용할 수 있다. 절연 플레이트(20)에 형성되는 포위벽의 변형예로서, 예를 들어 도 5a 내지 도 5c에 나타내는 것이 있다.
상술한 포위벽(21)의 구성예에서는, 정극 단자 볼트(40)의 볼트 헤드(43)의 외형 형상은, 정사각형이었다. 그로 인해, 포위벽(21)의 내주 형상은, 볼트 헤드(43)의 정사각형보다도 큰 상사형의 정사각형으로 형성된다. 내주 형상은, 또한 횡벽(23)의 내벽면(23a)이, 케이스 커버의 긴 방향[횡벽(23)의 외벽면(23b)]에 대해 각도 θ(0도<θ<45도)를 갖도록 너트(60)의 풀림 방향으로 회전한 자세로 형성된다.
이에 반해, 도 5a에 도시하는 절연 플레이트(120x)의 포위벽(121x)은, 포위벽의 내주 형상의 정사각형을 회전시키는 일 없이, 다음의 형상을 구비하고 있다. 도 5a의 절연 플레이트(120x)는, 도 4a에 도시하는 체결 방향으로 회전시킨 볼트 헤드(43)가 제1 접촉 개소 Ps에 상당하는 개소에 접촉하도록, 한 쌍의 횡벽(23)의 내벽면(23a)의 각각에 볼록부(24x)를 형성하고 있다. 이 볼록부(24x)는, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(실선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(도 4a에 도시하는 제1 접촉 개소 Ps)에 형성한다. 또한, 종벽(25)의 내벽면(25a)에도, 볼록부(24x)와 마찬가지의 위치에 볼록부(26x)를 형성한다. 볼록부(24x, 26x)는, 절연 플레이트(120x)에 일체로 형성해도 되고, 또한 별개의 부재로 구성해도 된다. 이러한 구성에 의해서도, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(실선의 직사각 형상)가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께의 쪽이, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(파선의 직사각 형상)가 접촉하는 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께보다도 커진다(두꺼워진다). 그로 인해, 정극 단자 볼트(40)가 너트(60)와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽(23)에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어려워진다. 한편, 제2 접촉 개소의 두께를 얇게 함으로써, 볼트 헤드에는 소정의 각도 범위의 회전이 허용된다.
이러한 볼록부(24x, 26x)는, 예를 들어 도 5b에 도시하는 바와 같은 포위벽(121y)의 단차부(24y, 26y)로 변경해도 된다. 이 단차부(24y)는, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(실선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(도 4a에 도시하는 제1 접촉 개소 Ps)에 형성한다. 또한, 종벽(25)의 내벽면(25a)에도, 단차부(24y)와 마찬가지의 위치에 단차부(26y)를 형성한다. 단차부(24y, 26y)도, 절연 플레이트(120y)에 일체로 형성해도 되고, 또한 별개의 부재로 구성해도 된다. 이러한 구성에 의해서도, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(실선의 직사각 형상)가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께의 쪽이, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(파선의 직사각 형상)가 접촉하는 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께보다도 커진다(두꺼워진다). 그로 인해, 정극 단자 볼트(40)가 너트(60)와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽(23)에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어려워진다.
또한, 도 5c에 도시하는 절연 플레이트(120z)의 포위벽(121z)과 같이, 단차부(24y, 26y)를 남긴 채로, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때(파선의 직사각 형상)에 볼트 헤드(43)가 접촉하는 개소(도 4a에 도시하는 제2 접촉 개소 Pr)에, 오목부(24z, 26z)를 형성해도 된다. 즉, 단차부(24y, 26y)를 형성한 위치의 횡벽(23)이나 종벽(25)의 벽 두께가 크게(두껍게) 된 만큼, 제2 접촉 개소 Pr의 위치의 횡벽(23)이나 종벽(25)의 벽 두께를 작게(얇게) 하도록 구성해도 된다. 이러한 구성에 의해서도, 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(실선의 직사각 형상)가 접촉하는 횡벽(23)의 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께의 쪽이, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(43)(파선의 직사각 형상)가 접촉하는 횡벽(23)의 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께보다도 커진다(두꺼워진다). 그로 인해, 정극 단자 볼트(40)가 너트(60)와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽(23)에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어려워진다.
도 5a 내지 도 5c에 나타내는 각 예는, 정극측의 절연 플레이트에 대해 설명하였지만, 부극측의 절연 플레이트에 대해서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 상기한 설명에서는, 정극 단자 볼트(40)나 부극 단자 볼트(50)의 볼트 헤드(43, 53)의 외형 형상으로서, 정사각형의 경우를 예시하여 설명하였지만, 정점수가 짝수개인 정다각형이라면, 예를 들어 정육각형이나 정팔각형이라도, 상기한 절연 플레이트(20)의 구성을 적용하는 것이 가능하다.
즉, 도 6에 도시하는 절연 플레이트(220)와 같이, 포위벽(221)[횡벽(223) 및 종벽(225)]의 내주 형상이 볼트 헤드(243)의 정육각형의 상사형인 경우에는, 횡벽(223) 및 종벽(225)의 내주 형상을 다음과 같이 구성한다. 그러한 내주 형상은, 당해 내주 형상을 구성하는 변의 1변이 케이스 커버(13)의 긴 방향(Y축 방향)과 평행해지는 자세에 대해, 너트(60)를 푸는 방향으로, 제로도보다 크고 30도(=180도/6) 미만의 각도만큼 회전시킨 자세로 형성된다.
도 6a는 포위벽(221)의 내주 형상이 정사각형인 경우에 있어서의 도 4a에 상당하는 것이다. 즉, 도 6a에 있어서, 실선의 정육각형 형상으로 나타낸 볼트 헤드(243)는, 포위벽(221)의 내측에 있어서 너트(60)의 체결 방향으로 회전하여 횡벽(223)에 그 회전이 저지되어 있는 경우이다. 이에 반해, 파선의 정육각형 형상으로 나타낸 볼트 헤드(243)는, 너트(60)의 풀림 방향으로 볼트 헤드(243)가 회전하여 횡벽(223)에 그 회전이 저지되어 있는 경우이다. 체결 방향으로 회전한 볼트 헤드(243)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 벽 두께 Ts가, 풀림 방향으로 회전한 볼트 헤드(143)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제2 접촉 개소 Pr)의 벽 두께 Tr보다도 크다(두껍다).
또한, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 0(제로)도를 약간 초과하는 최소 각도 θa의 경우에는, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(243)가 회전하였을 때(실선의 정육각형 형상)에 볼트 헤드(243)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 벽 두께 Tsa는, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드(243)가 회전하였을 때(파선의 정육각형 형상)에 볼트 헤드(243)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제2 접촉 개소 Pr)의 벽 두께 Tra보다도, 약간 크다(두껍다). 또한, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 30도를 약간 하회하는 최대 각도 θb의 경우에는, 너트(60)를 체결하는 방향으로 회전하였을 때에 볼트 헤드(243)(실선의 정육각형 형상)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제1 접촉 개소 Ps)의 벽 두께 Tsb는, 너트(60)를 푸는 방향으로 회전하였을 때에 볼트 헤드(243)(파선의 정육각형 형상)가 접촉하는 횡벽(223)의 개소(제2 접촉 개소 Pr)의 벽 두께 Trb보다도, 약간 크다(두껍다).
따라서, 포위벽의 내주 형상이 정육각형이라도, 상술한 정사각형의 경우와 마찬가지로, 정극 단자 볼트(40)나 부극 단자 볼트(50)가 너트(60)와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽(223)에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어려워진다. 또한, 포위벽의 내주 형상이 정팔각형인 경우에 대해서는, 도시하지 않지만, 정육각형의 경우와 마찬가지로, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 횡벽의 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께보다도, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 횡벽의 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께를 크게(두껍게) 할 수 있다. 그로 인해, 정극 단자 볼트(40)나 부극 단자 볼트(50)가 너트(60)와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽(223)에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어려워진다.
이상으로부터, 절연 플레이트에 형성되는 포위벽을 둘러싸는 회전 정지벽의 내주 형상이, 볼트 헤드의 짝수 N개의 정점을 갖는 정N각형과 상사형인 경우에는, 포위벽의 내주 형상은, 다음과 같은 자세로 형성된다. 내주 형상은, 그 정N각형의 1변이 케이스 커버(13)의 긴 방향과 평행해지는 자세에 대해, 너트를 푸는 방향으로, 제로도보다도 크고 (180/N)도 미만의 각도만큼 회전시킨 자세로 형성된다. 그러한 조건의 내주 형상을 갖는 포위벽은, 한 쌍의 횡벽의 내벽면이 케이스 커버의 긴 방향과 평행하게 형성되어 있는 경우에 비해, 너트 체결 방향에서의 접촉 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께가 너트를 푸는 방향에서의 접촉 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께보다도 커진다. 나사 체결할 때의 조임 토크에 의해, 볼트가 너트와 함께 회전하였다고 해도, 횡벽에 크랙이나 깨짐이 발생하기 어렵다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 조전지(2)를 구성하는 전지(10)에서는, 정극 단자 볼트(40)의 볼트 헤드(43)가 짝수 N개의 정점을 갖는 정N각형인 경우에 있어서, 너트(60)를 푸는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 그 회전을 정지하는 횡벽(23)의 개소(제2 접촉 개소)의 벽 두께 Tr을 얇게 하여, 그만큼, 너트(60)를 체결하는 방향으로 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 그 회전을 정지하는 횡벽(23)의 개소(제1 접촉 개소)의 벽 두께 Ts를 두껍게 한다. 부극 단자 볼트(50)의 측의 포위벽에서도 마찬가지의 조건이 성립되도록 포위벽을 형성한다.
또한, 상술한 실시예에서는, 너트(60)와 정극 단자 볼트(40) 및 부극 단자 볼트(50)의 나사 체결 방향이 시계 방향인 경우를 예시하여 설명하였지만, 예를 들어 나사 체결 방향이 반시계 방향인 너트와 정극 단자 볼트 및 부극 단자 볼트의 조합의 경우에는, 도 4 내지 6에 도시하는 포위벽(21, 121, 221)의 내주 형상은, 포위벽(21, 121, 221)의 도형 중심을 X축 방향으로 지나는 대칭축을 경계로 Y축 방향으로 좌우 반전시킨 위치 관계로 된다.
예를 들어 도 4a나 도 5에 나타낸 예에서는, 포위벽(21)은, 한 쌍의 횡벽(23)과 한 쌍의 종벽(25)으로 구성되어 있다. 그리고, 한 쌍의 횡벽(23)의 각각에 있어서, 단자 볼트에 나사 결합하는 너트의 체결 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제1 접촉 개소의 벽 두께가, 너트의 풀림 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제2 접촉 개소의 벽 두께보다도 크게 되어 있다. 한 쌍의 종벽(25)도, 한 쌍의 횡벽(23)과 동일한 구조를 갖고 있다. 즉, 한 쌍의 종벽(25)의 각각에 있어서, 단자 볼트에 나사 결합하는 너트의 체결 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제1 접촉 개소의 벽 두께가, 너트의 풀림 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제2 접촉 개소의 벽 두께보다도 크게 되어 있다. 도 4a나 도 5에 나타낸 예의 전지의 특징은, 다음과 같이 표현할 수도 있다. 절연 플레이트에는, 케이스 커버의 짧은 방향에서 볼트 헤드의 양측에 볼트 헤드의 회전을 정지하는 한 쌍의 제1 회전 정지벽[횡벽(23)]이 설치되어 있다. 절연 플레이트에는, 케이스 커버의 긴 방향에서 볼트 헤드의 양측에 볼트 헤드의 회전을 정지하는 한 쌍의 제2 회전 정지벽[종벽(25)]이 설치되어 있다. 한 쌍의 제1 회전 정지벽의 각각에 있어서, 단자 볼트에 나사 결합하는 너트의 체결 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제1 접촉 개소의 벽 두께가, 너트의 풀림 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제2 접촉 개소의 벽 두께보다도 크다. 한 쌍의 제2 회전 정지벽의 각각에 있어서도, 단자 볼트에 나사 결합하는 너트의 체결 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제1 접촉 개소의 벽 두께가, 너트의 풀림 방향으로 볼트 헤드가 회전하였을 때에 볼트 헤드가 접촉하는 제2 접촉 개소의 벽 두께보다도 크다.
실시예 기술에 관한 유의점을 설명한다. 전극체(70)는, 발전 요소의 일례에 상당한다. 케이스 커버(13)가, 전지의 케이스의 천장판의 일례에 상당한다. 절연 플레이트(20, 30, 120)가 절연판의 일례에 상당한다. 접속 플레이트(18, 19)가 접속 단자판의 일례에 상당한다. 횡벽(23, 123, 223)이, 케이스 커버의 짧은 방향에서 볼트 헤드의 양측에 설치된 한 쌍의 회전 정지벽의 일례에 상당한다. 정극 단자 볼트(40) 및 부극 단자 볼트(50)가 단자 볼트의 일례에 상당한다.
실시예에 있어서, 「제1 접촉 개소의 벽 두께」, 「제2 접촉 개소의 벽 두께」라 함은, 볼트 헤드가 접촉하는 개소(제1 접촉 개소, 제2 접촉 개소)에 있어서의 횡벽(회전 정지벽)의 두께를 말한다. 바꾸어 말하면, 「제1 접촉 개소의 벽 두께」, 「제2 접촉 개소의 벽 두께」라 함은, 볼트 헤드의 접촉 개소로부터 절연 플레이트의 짧은 방향의 테두리까지의 최단 거리를 말한다.
실시예의 조전지(2)에 있어서, 스페이서(5)는, 전지(10)의 높이 방향으로 연장되는 복수의 홈을 구비하고 있다. 스페이서에 형성되는 홈은, 냉매가 흐를 수 있는 것이라면, 높이 방향으로 직선적으로 연장되는 것에 한정되지 않는다. 홈은, 어느 방향으로 연장되어 있어도 된다. 또한, 홈은, 만곡되어 있어도 된다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 형태에 관한 기술에는, 이상에서 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (7)

  1. 전지(10)이며,
    직사각형을 갖는 천장판(13)을 갖고 있는 편평한 케이스(11)와,
    상기 케이스(11)에 수용되는 발전 요소(70)와,
    상기 천장판(13) 상에 배치되어 있는 절연판(20, 30)과,
    상기 발전 요소(70)와 전기적으로 접속되어 있음과 함께 상기 천장판(13)으로부터 절연되어 있는 접속 단자판(18, 19)과,
    볼트 헤드(43)를 구비하고, 상기 접속 단자판(18, 19)에 관통하고, 상기 볼트 헤드(43)의 헤드 정상면이 상기 절연판(20, 30)에 대향하도록 상기 절연판(20, 30) 상에 배치되어 있는 단자 볼트(40)와,
    상기 단자 볼트(40)에 나사 결합하는 너트(60)를 포함하고,
    상기 볼트 헤드(43)는, 상기 절연판(20, 30)과 상기 접속 단자판(18, 19) 사이에 위치하고, 정N각형이고, N은 짝수이며,
    상기 절연판(20, 30)은, 상기 볼트 헤드(43)의 회전을 규제하도록 구성된 회전 정지벽(23)을 구비하고,
    상기 회전 정지벽(23)은, 상기 회전 정지벽(23) 중에서 짧은 방향에 있어서의 상기 절연판(20, 30)의 제1 단부에 가장 가까운, 제1 회전 정지벽을 구비하고, 상기 짧은 방향은, 상기 직사각형의 짧은 변에 평행하고,
    상기 제1 회전 정지벽은, 제1 접촉 개소와 제2 접촉 개소를 구비하고,
    상기 제1 접촉 개소는, 상기 너트(60)의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드(43)에 접촉하고,
    상기 제2 접촉 개소는, 상기 너트(60)의 풀림 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드에 접촉하고,
    상기 제1 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리는, 상기 제2 접촉 개소로부터 상기 제1 단부까지의 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는, 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 정지벽(23)은, 제2 회전 정지벽을 구비하고,
    상기 볼트 헤드(43)는 상기 제1 회전 정지벽과 상기 제2 회전 정지벽 사이에 위치하고,
    상기 제2 회전 정지벽은 상기 절연판(20, 30)의 상기 짧은 방향에 있어서의 제2 단부에 가장 가깝고,
    상기 제2 회전 정지벽은, 제3 접촉 개소와, 제4 접촉 개소를 구비하고,
    상기 제3 접촉 개소는, 상기 단자 볼트(40)에 나사 결합하는 너트(60)의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드(40)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드(43)에 접촉하고,
    상기 제4 접촉 개소는, 상기 너트(60)의 풀림 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하였을 때에 당해 볼트 헤드(43)에 접촉하고,
    상기 제3 접촉 개소로부터, 상기 제2 단부까지의 거리는, 상기 제4 접촉 개소로부터 상기 제2 단부까지의 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는, 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 볼트 헤드(43)는, 상기 회전 정지벽(23)을 포함하는 포위벽(21)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 단자 볼트(40)의 축선 방향에서 보았을 때의 상기 포위벽(21)의 내주 형상이, 정N각형이며, 당해 내주 형상의 정N각형의 1변이, 상기 천장판(13)의 긴 방향에 대해, 상기 너트(60)를 푸는 방향으로, 제로도보다 크고, 또한 (180/N)도 미만의 각도만큼 경사져 있는 것을 특징으로 하는, 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 너트(40)의 체결 방향으로 상기 볼트 헤드(43)가 회전하여 당해 볼트 헤드(43)가 상기 회전 정지벽(23)에 접촉하였을 때에 상기 볼트 헤드(43)의 1변이 상기 천장판(13)의 긴 방향과 평행해지도록 상기 제1 접촉 개소의 벽 두께가 정해져 있는 것을 특징으로 하는, 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 접촉 개소는, 상기 제1 회전 정지벽에 형성된 볼록부(24x)인 것을 특징으로 하는, 전지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 정지벽은, 제1 접촉부를 포함하는 제1 벽면(24y)과, 제2 접촉부를 포함하는 제2 벽면(24z)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 전지(10)를 복수개 병렬 형상으로 배열한 조전지(2)이며,
    인접하는 상기 전지(10)의 상기 단자 볼트(60)끼리가 버스 바(7)로 연결되어 있고, 당해 버스 바(7)는, 각 볼트(40)에 대해 상기 너트(60)로 체결되어 있는 것을 특징으로 하는, 조전지.
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