(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池ユニットを一体化して構成された組電池であって、
前記電池ユニットが、金属製のケースを有する電池と、このケースの外面に一体形成された樹脂製の枠体とを備え、隣り合う電池ユニットの枠体の表面同士を接合して複数の電池ユニットを一体化したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
複数の電池ユニットを一体化して構成された組電池であって、
前記電池ユニットが、金属製のケースを有する電池と、このケースの外面に隙間を発生させることなく接合された樹脂製の枠体とを備え、隣り合う電池ユニットの枠体の表面同士を接合して複数の電池ユニットを一体化したことを特徴とする組電池。
【請求項３】
複数の電池を一体化して構成された組電池であって、
各電池が、発電要素が収容される金属製のケースを有し、これらのケースの外面に一体形成された樹脂製の枠体を備えることを特徴とする組電池。
【請求項４】
前記枠体が、前記ケースの厚み方向両側面のそれぞれに、リブを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池。
【請求項５】
隣り合う電池ユニットの一方の枠体のリブと他方の枠体のリブとが対向に位置することを特徴とする請求項４に記載の組電池。
【請求項６】
隣り合う電池ユニットの一方の枠体のリブと他方の枠体のリブとの間に隙間を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の組電池。
【請求項７】
隣り合う電池ユニットの一方の枠体が係止部を有すると共に、他方の枠体が前記係止部と係合する被係止部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
前記枠体の樹脂が前記ケース表面の粗面に絡むことによって、ケースと枠体とが一体化されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項９】
前記ケース表面を粗面化処理し、処理された該ケースを金型内に配置し、該金型内に熱可塑性樹脂を射出してケースの外面に枠体を一体形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１０】
前記ケース表面の粗面が、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の高低差をもつ凹凸が形成された面であることを特徴とする請求項８又は９に記載の組電池。
【請求項１１】
複数の電池ユニットを一体化して組電池を構成する組電池の製造方法であって、
発電要素が収容される金属製のケースの外面に、樹脂製の枠体を一体形成し、該枠体が一体形成されたケースを複数個並べて隣り合うケースの枠体の表面同士を接合して一体化したことを特徴とする組電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池ユニットを一体化して構成された組電池及び組電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の組電池を構成する各電池ユニットは、発電要素が収容される金属製のケースと、このケースの外側を覆うべくケースの厚み方向両側から挟持するための前後一対の枠体とを備えている。そして、前後一対の枠体でケースを挟んでなる電池ユニットを前後方向に複数組並べるとともに、複数組並べた電池ユニットの両端に側板を配置し、複数本の貫通ボルトを一端の側板から全ての枠体を通して他端の側板へ貫通させ、その貫通させたボルトの突出端にナットを締結することで複数組の電池ユニットを一体化したものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、前記特許文献１では、前述したように貫通ボルトを用いて両端の側板間に電池ユニットを締め付ける他、前後方向から圧迫した状態で、各枠体を接着剤や熱溶着等によって固着することにより挟持固定することで、貫通ボルトなどを不要にして、組電池の軽量化を図ることができる技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００４−２８１０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複数の電池ユニットを一体化して構成される組電池は、振動衝撃等により枠体内でケースの位置ずれが起こらないように枠体とケースとが密着している必要がある。しかしながら、上記特許文献１のような前後一対の分割型の枠体は、枠体内にケースを確実に収容できるように寸法公差を有するように作製されているため、枠体内にケースを収容して電池ユニットとした際に枠体とケースとの間にわずかな隙間が発生する。そのために、このような電池ユニットを複数個並べてこれらの電池ユニットの両端に側板を配置し、複数本の貫通ボルトを一端の側板から全ての枠体を通して他端の側板へ貫通させ、その貫通させたボルトの突出端にナットを締結して一体化する際に、高い締結力をかけることによって前記隙間を解消する必要があるが、締結力を高めると枠体が変形して歪むという問題があった。また、締結力を高めたり枠体間に必要となる接合強度を十分に確保するためには高強度のボルトや側板を用いる必要があるため、組電池の重量増大を招くという問題があった。【０００６】
また、前後方向から圧迫した状態で、各枠体を接着剤や熱溶着等によって固着する構成の場合には、前記したようにケースとの間に隙間が発生している枠体の複数を前後方向に並べて圧迫すると、隙間のために枠体が前記同様に歪んでしまい、この歪んだ枠体同士を上手く接合（接着又は熱溶着）することができない。このため、使用に耐え得るような組電池にすることができず、改善の余地があった。【０００７】
そこで、本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、軽量化を図ることができながらも、必要となる枠体同士の接合強度を確保することができる組電池及び組電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明の組電池は、前述の課題解決のために、複数の電池ユニットを一体化して構成された組電池であって、前記電池ユニットが、金属製のケースを有する電池と、このケースの外面に一体形成された樹脂製の枠体とを備え、隣り合う電池ユニットの枠体の表面同士を接合して複数の電池ユニットを一体化したことを特徴としている。
また、本発明の組電池の製造方法は、複数の電池ユニットを一体化して組電池を構成する組電池の製造方法であって、発電要素が収容される金属製のケースの外面に、樹脂製の枠体を一体形成し、該枠体が一体形成されたケースを複数個並べて隣り合うケースの枠体の表面同士を接合して一体化した組電池の製造方法であってもよい。【０００９】
上記のように電池のケースの外面に枠体を一体形成することによって、ケースと枠体との隙間を発生させることなく両者を密着させることができる。従って、従来の前後一対の分割型の枠体のように隙間を解消するため、あるいは接合強度を確保するための貫通ボルトや側板などが不要となるので組電池の軽量化を図ることができながらも、必要となる枠体同士の接合部の接合強度を確実に確保することができる。【００１０】
あるいは、本発明の組電池は、前述の課題解決のために、複数の電池ユニットを一体化して構成された組電池であって、前記電池ユニットが、金属製のケースを有する電池と、このケースの外面に隙間を発生させることなく接合された樹脂製の枠体とを備え、隣り合う電池ユニットの枠体の表面同士を接合して複数の電池ユニットを一体化したことを特徴としている。
【００１１】
上記のように枠体が電池のケースを位置ずれが起こらないように保持することによって、従来の前後一対の分割型の枠体のように隙間を解消するため、あるいは接合強度を確保するための貫通ボルトや側板などが不要となるので組電池の軽量化を図ることができながらも、必要となる枠体同士の接合部の接合強度を確実に確保することができる。【００１２】
あるいは、本発明の組電池は、前述の課題解決のために、複数の電池を一体化して構成された組電池であって、各電池が、発電要素が収容される金属製のケースを有し、これらのケースの外面に一体形成された樹脂製の枠体を備えることを特徴としている。
【００１３】
かかる構成によっても、貫通ボルトや側板などが不要となるので組電池の軽量化を図ることができながらも、必要となる枠体同士の接合部の接合強度を確実に確保することができる。【００１４】
また、本発明の組電池は、前記枠体が、前記ケースの厚み方向両側面のそれぞれに、リブを有してもよい。【００１５】
上記のように枠体が、ケースの厚み方向両側面のそれぞれに、リブを有している場合には、ケースの厚み方向両側面の全面に枠体を備えさせる場合に比べて、軽量化を図りながらも、強度が低下することをリブにて抑制することができる。【００１６】
また、本発明の組電池は、隣り合う電池ユニットの一方の枠体のリブと他方の枠体のリブとが対向に位置するようにしてもよい。【００１７】
この場合、熱や過充電や電解液の分解などにより電池が膨張しようとしても、枠体のリブが互いに当接することによって、電池が膨張することを抑制することができる。【００１８】
また、本発明の組電池は、隣り合う電池ユニットの一方の枠体のリブと他方の枠体のリブとの間に隙間を有してもよい。【００１９】
この場合、リブ間に小さな隙間が発生していることから、隙間を通して上下方向へも通気が行えるようになっている。【００２０】
また、本発明の組電池は、隣り合う電池ユニットの一方の枠体が係止部を有すると共に、他方の枠体が前記係止部と係合する被係止部を有してもよい。【００２１】
この場合、電池ユニット同士を容易に位置決めすることができる。【００２２】
また、本発明の組電池は、前記枠体の樹脂が前記ケース表面の粗面に絡むことによって、ケースと枠体とが一体化される構成を採用することができ、例えば、前記ケース表面を粗面化処理し、処理された該ケースを金型内に配置し、該金型内に熱可塑性樹脂を射出してケースの外面に枠体を一体形成してもよい。【００２３】
上記のようにケース表面が粗くなるように粗面化処理し、処理されたケースを金型内に配置し、金型内に熱可塑性樹脂を射出してケースの外面に枠体を一体形成すれば、ケースの外面の粗面に樹脂が絡むあるいはケースの外面と樹脂との接触面積が増えることで、ケースと樹脂との接合強度を更に強くすることができる。ケース表面の粗さとしては、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の高低差をもつ凹凸が形成されることが好ましく、１０ｎｍより小さいと樹脂がケース表面の粗面に絡みにくくなり、１０００ｎｍより大きいと金属ケースがもろくなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明における組電池及び組電池の製造方法にあっては、電池のケースの外面に枠体を一体形成することによって、ケースと枠体との間に隙間を発生させることなく両者を密着させることができる。従って、従来の前後一対の分割型の枠体のように隙間を解消するため、あるいは接合強度を確保するための貫通ボルトや側板などが不要となるので組電池の軽量化を図ることができながらも、必要となる枠体同士の接合部の接合強度を確実に確保することができる組電池及び組電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る１個の電池ユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】２個の電池ユニットを接合してなる組電池の斜視図である。
【図３】２個の電池ユニットを接合してなる組電池の上部を省略した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る組電池の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図１に、本実施形態における組電池を構成する電池ユニット１を示している。この電池ユニット１は、電池２と、この電池２の外面を覆う絶縁部材としての樹脂製の枠体３とを備えている。電池２は、ニッケル水素電池を用いる。尚、図の紙面において、上下方向、左右方向、前後方向として、以下説明していくことにする。
【００２８】
電池２は、上端が開放される上方開放型に構成され、平面視において長方形状で金属製のケース２Ａと、このケース２Ａの上端開口を閉じる平面視において長方形状の板状の蓋体２Ｂと、ケース２Ａの内部に収容される発電要素（図示しない）とを備えている。
【００２９】
また、蓋体２Ｂの長手方向両端部に、それぞれケース２Ａ内の発電要素に電気的に接続される正極端子４と負極端子５とを上方に突出している。
【００３０】
枠体３は、金属製のケース２Ａの外面に一体形成されている。具体的には、表面が粗くなるようにケース２Ａ表面を粗面化処理し、処理されたケース２Ａを金型（図示せず）内に配置し、その金型内に溶融した熱可塑性樹脂を射出してケース２Ａの外面に枠体３を一体形成することによって、樹脂がケースの外面に形成された粗面に絡むことで、枠体３をケース２Ａに強固に一体化することができるように構成している。
【００３１】
また、枠体３は、ケースの厚み方向両側面のそれぞれに、上下両端にケースの全周に渡るように前後方向及び左右方向に膨出した上下のリブ３Ａ，３Ｂと、これら上下のリブ３Ａ，３Ｂ間に所定間隔を置いてほぼケースの全周に渡るように前後方向の全域及び左右方向の一部に膨出した複数（本実施形態では、４個）のリブ３Ｃを有している。上下端に位置するリブ３Ａ，３Ｂが、これらの間に位置する４個のリブ３Ｃよりも上下方向の厚みが厚く、しかも、前後方向及び左右方向への突出量を大きくしている。また、ケースの左右端の前後方向中央部に、上下端のリブ３Ａ，３Ｂを連結するための左右方向に膨出した縦リブ３Ｄを備えている。さらに、この縦リブ３Ｄの前後端に前記４個のリブ３Ｃの左右端が連結されている。
【００３２】
図３にも示すように、前記のように上下方向に間隔を置いてリブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備えさせることによって、上下方向で隣り合うリブ間にケース２Ａを冷却することができるように通気のための水平方向の隙間Ｓ１を複数（本実施形態では、５つ）形成している。そして、枠体３の上下端のリブ３Ａ，３Ｂ間に中間リブとして設けたリブ３Ｃの突出量を上下端のリブよりも小さくすることで、一方の枠体３のリブ３Ｃの表面３ｃに対してケース２Ａの厚み方向で対向位置する他方の枠体３のリブ３Ｃの表面３ｃとの間に小さな隙間Ｓ２が発生していることから、これらの隙間Ｓ２を通して上下方向へも通気が行えるようになっている。ここでは、上下方向に間隔を置いて横方向に延びるリブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備えさせているが、左右方向に間隔を置いて縦方向に延びるリブを備えさせてもよいし、斜め方向に間隔を置いて斜め方向に延びるリブを備えさせるなど、どのような方向に延びるリブであっても構わない。また、前記リブは、複数備えさせる他、単数備えさせてもよい。
【００３３】
また、一方の枠体３のリブ３Ｃに対して他方の枠体３のリブ３Ｃが対向位置していることから、熱や過充電や電解液の分解などにより電池２が膨張しようとしても、枠体３のリブ３Ｃが互いに当接することによって、電池２が膨張することを抑制することができる利点がある。尚、隙間Ｓ２は、分かり易くするために図面上は大きく形成されているようにしているが、実際には非常に小さな隙間である。また、隙間Ｓ２が発生しないように、リブ３Ｃの突出度合いを調整することもできる。この場合、隣り合う枠体３，３の上下端のリブ３Ａ，３Ｂ、３Ａ，３Ｂが当接すると同時、又は隣り合う枠体３，３の上下端のリブ３Ａ，３Ｂ、３Ａ，３Ｂが当接した後に、隣り合う枠体３，３の４個のリブ３Ｃ、３Ｃ同士が当接するように、リブ３Ｃの突出度合いを調整することになる。
【００３４】
前記のようにケース２Ａ表面に枠体３を一体形成することによって、ケース２Ａと枠体３との間に隙間が発生することがない。このため、隣り合う枠体３，３を接合させる場合でも、従来のようにケースと枠体との間に発生した隙間を解消するために、枠体３に大きな力を加える必要がない。従って、枠体３の変形による歪みが発生することがないから、枠体３の寸法精度（より詳しくは、枠体３の接合面の平面度）が低下することがない。その結果、ケースの厚み方向で隣り合う枠体３，３の表面同士を溶融により接合することで、必要となる接合強度を十分に確保しながら複数の電池ユニット１，１を一体化することができるようになっている。溶融させる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などを用いることができる。
【００３５】
従って、隣り合う枠体３，３の上下端のリブ３Ａ，３Ｂ、３Ａ，３Ｂの接合面３ａと３ａ、３ｂと３ｂ同士が隙間無く接合することができるようになっている。そして、その接合状態でリブ３Ａと３Ａ、３Ｂと３Ｂを熱溶着（又は超音波溶着）することによって、枠体３，３同士を強固に一体化させることができる。前記枠体３，３同士を接合させる方法としては、熱溶着の他、接着剤などを用いることができる。また、枠体３，３同士をより強固に一体化させるために補助的に細いボルトを枠体３，３に貫通させ、貫通させたボルトの先端にナットを螺合させて締め付けるようにしてもよい。尚、前記のようにケース２Ａと枠体３との間に隙間が無いから、ボルトによる締め付けで隣り合う枠体３，３が歪んでしまうことがなく、締付力が加わった分だけ接合強度を更に高めることができる。
【００３６】
枠体３の前後方向の一方（図１では後側）の端面に被係止部としての孔６（本実施形態では、四隅箇所）を形成し、他方（図１では前側）の端面に該孔６に係止するための係止部としての円柱状の突出部７を突出形成している。従って、前後方向で隣り合う一方の枠体３の孔６に他方の枠体３の突出部７を前後方向で係止することによって、上下方向及び左右方向での位置決めが完了するようになっている。
【００３７】
複数の電池ユニットを一体化して組電池を構成する組電池の製造方法について簡単に説明すれば、まず、前述したように粗面化処理されたケース２Ａを金型（図示せず）内に配置し、その金型内に高温で溶融した熱可塑性樹脂を射出してケース２Ａの外面に枠体３を一体形成する。ケース２Ａに枠体３を一体形成した後に、発電要素をケース２Ａ内に入れてから、蓋体２Ｂをケース２Ａの上端に装着することによりケース２Ａの上端を閉じて電池ユニット１を作製する。次に、作製された電池ユニット１毎に電池２の性能を確認し、選別した良品の電池ユニット１の複数個を図２に示すように前後方向に並べる。このとき、前述のように前後方向で隣り合う一方の枠体３の孔６に他方の枠体３の突出部７が前後方向で係止することによって、隣り合う電池ユニット１，１同士の上下方向及び左右方向での位置決めが完了する。この後、隣り合う電池ユニット１，１の枠体３，３の表面同士を接合する、つまり前述したように接合状態の上下のリブ３Ａと３Ａ、３Ｂと３Ｂを熱溶着（又は超音波溶着）することによって、枠体３，３同士を強固に一体化して、組電池の製造を完了する。尚、前記リブ３Ａ，３Ｂ及び３Ｃを全く設けない場合には、枠体３，３のフラットな表面同士を接合することになる。また、ケース２Ａに枠体３を一体形成した後に、ケース２Ａ内に発電要素を入れる他、隣り合う電池ユニット１，１の枠体３，３の表面同士を接合した後に、ケース２Ａ内に発電要素を入れて蓋体２Ｂをケース２Ａの上端に装着する構成であってもよい。
【００３８】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３９】
前記実施形態では、２個の電池ユニット１，１を接合して、組電池としたが、３個以上の任意の個数の電池ユニットを接合して組電池としてもよい。また、電池ユニットの形状は、平面視が長方形に形成する他、正方形であってもよい。
【００４０】
また、前記実施形態では、各電池ユニット１が、電池２と枠体３とからなり、隣り合う電池ユニット１，１の枠体３，３の表面同士を接合して複数の電池ユニット１を一体化するようにしているが、電池ごとに枠体を備えず、複数の電池２のケース２Ａの外面に一体形成される樹脂製の枠体を備え、枠体が複数の電池を保持するようにしてもよい。その組電池の製造方法について簡単に説明すれば、まず、前述したように粗面化処理されたケース２Ａを金型（図示せず）内に間隔を有して複数配置し、その金型内に高温で溶融した熱可塑性樹脂を射出して各ケース２Ａの外面に枠体を一体形成する。各ケース２Ａに枠体を一体形成した後に、それぞれケース２Ａ内に発電要素を入れてから、蓋体２Ｂをケース２Ａの上端に装着することによりケース２Ａの上端を閉じて組電池を作製する。尚、ケース２Ａに枠体を一体形成した後に、ケース２Ａ内に発電要素を入れる他、完成させた電池１を金型内に間隔を有して複数配置し、枠体を形成するようにしてもよい。
【００４１】
また、前記実施形態では、ニッケル水素電池を示したが、リチウムイオン電池などであってもよい。つまり、電池と枠体とを備えたものであれば、どのような電池であってもよい。
【００４２】
また、２個の電池ユニット１，１の両端に、側板を備えさせて電池ユニットの両側から挟持固定することもできる。
【００４３】
また、前記実施形態では、単一の電池ユニット１の枠体３の一方の端面に被係止部としての４個の孔６を備え、かつ、他方の端面に係止部としての４個の突出部７を備えさせることによって、任意の個数の電池ユニット１を係止させることが可能であるが、２個の電池ユニット１，１の一方の電池ユニット１の枠体３の一方の端面に４個の孔６を備え、残りの電池ユニットの枠体３の他方の端面に４個の突出部７を備えさせて２個の電池ユニット１，１のみ係止できる構成であってもよく、被係止部及び係止部の個数及び具体的構成は、自由に変更することができる。また、被係止部及び係止部を省略して実施してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…電池ユニット、２…電池、２Ａ…ケース、２Ｂ…蓋体、３…枠体、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…リブ、３Ｄ…縦リブ、３ａ，３ｂ…接合面、３ｃ…表面、４…正極端子、５…負極端子、６…孔（被係止部）、７…突出部（係止部）、Ｓ１，Ｓ２…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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