(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口を有し、集合電池（２８）が収容される箱体（１４）と、
前記箱体（１４）の前記開口を閉塞する蓋体（１６）と、を備え、
前記集合電池（２８）が収容される収容空間（６２）と外部空間とを断熱させる断熱構造を有し、
前記箱体（１４）の底面（１４ａ）と前記集合電池（２８）との間に、前記収容空間（６２）の温度を一定に保つためのヒータパネル（６４）を有する集合電池用容器であって、
前記箱体（１４）の底面（１４ａ）の上に配された平板部材（１０６）を有し、
前記ヒータパネル（６４）の直下の前記平板部材（１０６）の上面の平面度をＦとしたとき、
０ｍｍ＜Ｆ＜１０ｍｍ
であり、
前記平板部材（１０６）の剛性は、前記箱体（１４）の底面（１４ａ）の剛性よりも高く、
前記平板部材（１０６）の上に前記ヒータパネル（６４）が配され、
前記箱体（１４）の底面（１４ａ）の上に配された緩衝材（１０４）を有し、
前記緩衝材（１０４）の上に前記平板部材（１０６）が配され、
前記平板部材（１０６）は曲げ剛性が２００Ｎ・ｍ2以上１０００Ｎ・ｍ2以下であることを特徴とする集合電池用容器。
【請求項２】
請求項１記載の集合電池用容器において、
前記ヒータパネル（６４）の下部の面積をＡ０、前記ヒータパネル（６４）の下部と前記平板部材（１０６）の上面との接触面積をＡｂとしたとき、
０．８０×Ａ０≦Ａｂ＜１．０×Ａ０
であることを特徴とする集合電池用容器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の集合電池用容器において、
前記ヒータパネル（６４）の平面度をＦ１、前記平板部材（１０６）の平面度をＦ２、前記箱体（１４）の底面（１４ａ）の平面度をＦ３としたとき、
Ｆ１≦Ｆ２＜Ｆ３
であることを特徴とする集合電池用容器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の集合電池用容器において、
前記ヒータパネル（６４）は、
絶縁性のパネル板（６６）と、
前記パネル板（６６）の外周面に巻回されたヒータ線（６８）と、
前記パネル板（６６）の上方に設置された上部絶縁板（８８）と、
前記パネル板（６６）の下方に設置された下部絶縁板（８８）と、を有し、
前記ヒータ線（６８）のうち、前記パネル板（６６）の上面に配線されたヒータ線（６８）が前記パネル板（６６）と前記上部絶縁板（８８）にて挟まれ、前記パネル板（６６）の下面に配線されたヒータ線（６８）が前記パネル板（６６）と前記下部絶縁板（８８）にて挟まれていることを特徴とする集合電池用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集合電池を収容するための集合電池用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高温二次電池としてのナトリウム−硫黄電池（以下、ＮａＳ電池と記す）の集合電池用容器を構成する断熱容器は、上方が開口した容器本体と、その開口部に嵌着された蓋体とから構成されている。この断熱容器内には多数の単電池が所定の配列をもって接続された集合電池が収容されている。【０００３】
このＮａＳ電池は約３００℃という高温度で動作するため、その温度まで昇温する必要があり、また電池を充放電させるためその動作温度に維持しておく必要もある。しかも、単電池特性を十分に引き出すため断熱容器内の温度分布を均一にする必要がある。このため、断熱容器内の底部等にヒータパネルが設置され、そのヒータパネルにより、断熱容器内の温度が制御されている（特許第２９６６２９２号公報及び特許第２７０２３７２号公報参照）。【０００４】
特に、断熱容器の底部に設置されたヒータパネルの上面に薄いアルミニウム製の均熱板を配設する。これにより、ヒータパネルにより発生した熱を断熱容器の端部まで伝熱し、端部と中間部とが均熱化されるようにすると共に、電池動作時に発生する中間部の熱を端部まで伝達して放熱させるようにしている。すなわち、従来構造として、ヒータパネルの上面に配設した均熱板によって、ヒータパネルの温度を均一化し、集合電池用容器内の温度分布を緩和する構造が知られている（特許第２９６６２９２号公報参照）。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、ヒータパネルの下部と容器の底面との馴染みが悪く、ヒータパネルの下部と容器の底面との間に隙間が点在、あるいは局部的に生じていた。この隙間があることで、ヒータパネルのヒータ線の電熱を阻害することとなっていた。そればかりでなく、隙間の部分で熱がこもりやすくなるため、ヒータ線のうち、隙間に対応する部分において、ヒータ線の熱膨張・熱収縮が促進することで、応力が集中する。その結果、ヒータ線にしわが発生し、さらには断線する場合があった。また、ヒータパネルの下部と容器の底面との間に隙間が点在、あるいは局部的に生じている。このことから、集合電池用容器に荷重や振動が加わったときに、隙間がない部分と隙間がある部分とで荷重の大きさ、振動の大きさが変化し、集合電池用容器に加わる負荷が助長される傾向があった。
【０００６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ヒータ線の過剰発熱、局部的な熱膨張、熱収縮を回避することができ、加えて、ヒータ線のしわの発生、断線を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる集合電池用容器を提供することを目的とする。
【０００７】
［１］  本発明に係る集合電池用容器は、上面に開口を有し、集合電池が収容される箱体と、前記箱体の前記開口を閉塞する蓋体と、を備え、前記集合電池が収容される収容空間と外部空間とを断熱させる断熱構造を有し、前記箱体の底面と集合電池との間に、前記収容空間の温度を一定に保つためのヒータパネルを有する集合電池用容器であって、前記箱体の底面の上に配された平板部材を有し、前記ヒータパネルの直下の前記平板部材の上面の平面度をＦとしたとき、
０ｍｍ＜Ｆ＜１０ｍｍ
であることを特徴とする。
【０００８】
これにより、ヒータパネルとその直下の前記平板部材の上面との間に隙間が形成されない、あるいは、隙間が形成されたとしても僅かであることから、ヒータパネルの下部と箱体の底面との馴染みが良好となる。その結果、ヒータ線の過剰発熱、局部的な熱膨張、熱収縮を回避することができ、加えて、ヒータ線のしわの発生、断線を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【０００９】
［２］  本発明において、前記平板部材の剛性は、前記箱体の底面の剛性よりも高く、前記平板部材の上に前記ヒータパネルが配されていてもよい。この場合、平板部材の剛性が箱体の底面の剛性よりも高いことから、箱体に集合電池や砂等の重量物を収容しても撓みにくく、ヒータパネルの直下の面、すなわち、平板部材の上面は、上述した平面度を維持する。
【００１０】
［３］  また、前記箱体の底面の上に配された緩衝材を有し、前記緩衝材の上に前記平板部材が配されていてもよい。この場合、箱体の底面の高い平面度を低い平面度に抑えることが可能となる。従って、緩衝材上に平板部材を配することで、上述した平面度を維持することが容易になる。
【００１１】
［４］  さらに、前記ヒータパネルの下部の面積をＡ０、前記ヒータパネルの下部と前記平板部材の上面との接触面積をＡｂとしたとき、
０．８０×Ａ０≦Ａｂ＜１．０×Ａ０
である。
【００１２】
［５］  また、前記ヒータパネルの平面度をＦ１、前記平板部材の平面度をＦ２、前記箱体の底面の平面度をＦ３としたとき、
Ｆ１≦Ｆ２＜Ｆ３
である。
【００１３】
［６］  本発明において、前記平板部材は、曲げ剛性が１００Ｎ・ｍ2以上である。曲げ剛性が１００Ｎ・ｍ2を下回ると、平板部材の剛性が低下し、平面度の低下に繋がるおそれがある。
【００１４】
［７］  好ましくは、２００Ｎ・ｍ2以上１０００Ｎ・ｍ2以下である。曲げ剛性が１０００Ｎ・ｍ2を上回ると、平板部材の重量が重くなるため、集合電池用容器の重量増やコストアップ、製作性の悪化に繋がるおそれがある。
【００１５】
［８］  本発明において、前記ヒータパネルは、絶縁性のパネル板と、前記パネル板の外周面に巻回されたヒータ線と、前記パネル板の上方に設置された上部絶縁板と、前記パネル板の下方に設置された下部絶縁板と、を有し、前記ヒータ線のうち、前記パネル板の上面に配線されたヒータ線が前記パネル板と前記上部絶縁板にて挟まれ、前記パネル板の下面に配線されたヒータ線が前記パネル板と前記下部絶縁板にて挟まれていてもよい。
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る集合電池用容器によれば、ヒータ線の過剰発熱、局部的な熱膨張、熱収縮を回避することができ、加えて、ヒータ線のしわの発生、断線を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る集合電池用容器の一例を示す正面図である。
【図２】本実施の形態に係る集合電池用容器の要部を示す縦断面図である。
【図３】集合電池を示す等価回路図である。
【図４】図４Ａはヒータパネルを上面から見て示す平面図であり、図４Ｂはヒータパネルの正面図である。
【図５】図５Ａは絶縁間隔保持板の挿通孔にヒータ線を挿通した状態を上面から見て示す平面図であり、図５Ｂはヒータ線が支持孔に支持されている状態を上面から見て示す平面図である。
【図６】図６Ａは端子板にヒータ線を接続した状態を上面から見て示す平面図であり、図６Ｂは図６Ａの一部を拡大して示す平面図である。
【図７】図７Ａはヒータ線をかしめ固定する部分を示す断面図であり、図７Ｂはヒータ配線を端子板のかしめ部にかしめ固定した状態を示す断面図である。
【図８】図８Ａは絶縁性の薄板を上面から見て示す平面図であり、図８Ｂは取付金具を示す正面図である。
【図９】図９Ａは比較例に係る集合電池用容器の問題点を示す説明図であり、図９Ｂは本実施の形態に係る集合電池用容器の作用・効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る集合電池用容器を例えばＮａＳ電池に適用した実施の形態例を図１〜図９Ｂを参照しながら説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る集合電池用容器１０は、上面から見てほぼ長方形状を有し、図１に示すように、図示しない金属製の架台に載置される基台１２と、例えば真空断熱設計仕様の箱体１４と、該箱体１４の開口を閉塞する例えば大気断熱設計仕様の蓋体１６とを有する。
【００２０】
図２に示すように、箱体１４は、例えばステンレスからなる板材によって構成され、それ自体が中空部１８を有する箱状に形成されている。中空部１８は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部１８と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部１８に、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード２０を装填されることで、箱体１４を真空断熱構造としている。なお、蓋体１６は、中空部２２に少なくとも２以上の脱着可能な断熱板２４が積層充填されている。
【００２１】
箱体１４内には、図２に示すように、多数の単電池２６からなる集合電池２８が収容されている。単電池２６は例えば円筒状を有し、軸方向が鉛直方向に向けて箱体１４内に収容されている。また、単電池２６の破損、異常加熱、あるいは活物質の漏洩等に対応できるように、図示しないが、消火砂として珪砂が箱体１４と集合電池２８との間隙に充填されている。
【００２２】
また、図１に示すように、箱体１４の４つの側壁のうち、正面の側壁の外表面（１つの外側面）には、正極外部端子を構成する正極バスバー３０と、負極外部端子を構成する負極バスバー３２とが設置されている。
【００２３】
一方、集合電池２８は、図３に示すように、正極３８から負極４０に向かって２以上のブロック３４が直列接続されて構成されている。各ブロック３４は、２以上の単電池２６が直列接続した２以上の回路（ストリング３６）が並列に接続されて構成されている。
【００２４】
正極３８は、正極外部端子を構成する正極バスバー３０及び中継部材である正極バス４４を備え、正極バス４４は、正極集電部４６、正極延長部４８及び正極ポール５０を備える。負極４０は、負極外部端子を構成する負極バスバー３２及び中継部材である負極バス５２を備え、負極バス５２は、負極集電部５４、負極延長部５６及び負極ポール５８を備える。
【００２５】
そして、本実施の形態においては、図２に示すように、箱体１４の底面１４ａと集合電池２８との間に、箱体１４と蓋体１６とで形成される集合電池２８の収容空間６２の温度を一定に保つためのヒータパネル６４が設置されている。
【００２６】
ここで、ヒータパネル６４について、図４Ａ〜図８Ｂを参照しながら説明する。
【００２７】
ヒータパネル６４は、図４Ａに示すように、絶縁性のパネル板６６の外周面に、ニクロム線や鉄クロム線よりなる４本のヒータ線６８が幅方向に螺旋状に巻回されて構成される。このパネル板６６は薄い雲母（マイカ）により形成されている。パネル板６６の周縁には取付孔７０が複数箇所に設けられている。図４Ｂに示すように、この実施の形態では、パネル板６６は２枚の絶縁板６６ａ及び６６ｂの重ね合わせにより構成されている。
【００２８】
ヒータパネル６４は広い面積を有し、しかも薄いので、スペースを有効に利用できる。しかも、ヒータパネル６４は加熱効率がよく、絶縁性も優れている。４本のヒータ線６８は万一１本が切れても残りの３本で加熱できるようになっており、二次電池が異常なく運転される。
【００２９】
ヒータ線６８はパネル板６６の長辺の両端部において密に巻回されると共に、その中間部においては疎に巻回され、両端部ほど温度上昇が大きくなるように形成されている。従って、ヒータパネル６４は箱体１４の両端ほど発熱量が高い。この実施の形態においては、箱体１４が上面から見て例えば長方形をなしていることから、長辺の両端部の方が放熱量が多い。そのため、この両端部においてヒータパネル６４の発熱量を多くすれば、箱体１４の内部温度をより均一にできる。
【００３０】
一方、絶縁間隔保持板７２は、図５Ａに示すように、一定間隔をおいて透設された複数の挿通孔７４を有し、各挿通孔７４にヒータ線６８が挿通されてヒータ線６８のおどり防止となり、互いの絶縁が保持される。図６Ａに示すように、一対の端子板７６（＋端子７６ａ、−端子７６ｂ）はパネル板６６に固定され、図６Ａ、図６Ｂ及び図７Ａに示すように、それぞれ側縁の４箇所に円弧状に折曲形成されたかしめ固定部７８を備えている。各かしめ固定部７８にヒータ線６８の端部が通されてかしめられると共に、ヒータ線６８の端部が端子板７６に溶接固定される。
【００３１】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、端子板７６の先端部にあるかしめ部８０は、各端子板７６の外端に円弧状に形成され、ヒータ配線８２（＋側ヒータ配線８２ａ、−側ヒータ配線８２ｂ）の端部が挿入されて溶接されることにより、ヒータ配線８２が端子板７６に接続される。このヒータ配線８２は、箱体１４の側壁に設けられた図示しない挿通孔から外部へ出される。図５Ｂに示すように、ヒータ線６８を支持する支持孔８４は、パネル板６６の一端に形成され、その側縁に複数の係止部８６が穴加工されている。そして、これら係止部８６に４本のヒータ線６８が係止され、パネル板６６の表側から裏側へ貫通してヒータ線６８の方向が転換される。なお、パネル板６６の他側壁側においても絶縁間隔保持板７２が配置され、ヒータ線６８のおどりによる接触防止が図られ、絶縁が維持されている。
【００３２】
図４Ｂに示すように、絶縁性の薄板８８（二点鎖線で示す）はパネル板６６の両面にそれぞれ２枚ずつ重ね合されて、単電池２６の活物質漏れに対する地絡防止用の絶縁性が確保される。図８Ａに示すように、絶縁性の薄板８８は、パネル板６６と対応する形状に形成され、その周縁部には複数の取付孔９０が透設されている。そして、パネル板６６の両面に絶縁性の薄板８８が配置され、図８Ｂに示すコ字状の取付金具９２が薄板８８やパネル板６６の取付孔７０に、両端部が挿入されてその先端が図８Ｂの二点鎖線で示すように折曲げられることにより、各部材が一体形成される。
【００３３】
そして、本実施の形態においては、図２に示すように、上述した構成のヒータパネル６４に加えて、該ヒータパネル６４上に積層された金属製の均熱板１００と、該均熱板１００上に積層された絶縁材１０２とを有する。さらに、ヒータパネル６４の下方には、箱体１４の底面１４ａ上に積層された緩衝材１０４と、該緩衝材１０４上に積層された平板部材１０６とを有する。すなわち、平板部材１０６がヒータパネル６４と緩衝材１０４とで挟み込まれた構成を有する。絶縁材１０２としては例えばマイカ板、緩衝材１０４としては、例えばガラスウールを使用することができる。また、均熱板１００としては、例えばアルミニウム板や銅板を使用することができる。
【００３４】
そして、ヒータパネル６４の平面度をＦ１、平板部材１０６の平面度をＦ２、箱体１４の底面１４ａの平面度をＦ３としたとき、
Ｆ１≦Ｆ２＜Ｆ３
である。特に、ヒータパネル６４の直下に存する平板部材１０６の平面度Ｆ２は、０ｍｍ＜Ｆ２＜１０ｍｍである。各平面度は、レーザー干渉計によって測定した。
【００３５】
また、平板部材１０６の剛性は箱体１４の底面１４ａの剛性よりも高いことが好ましい。本実施の形態では、平板部材１０６として、アルミニウム板を使用した。もちろん、銅板を使用してもよい。
【００３６】
ここで、本実施の形態に係る集合電池用容器１０の作用・効果を、比較例に係る集合電池用容器２００と比較しながら説明する。
【００３７】
先ず、前提として、箱体１４の底面１４ａは、鋼板の板厚が薄いことから、単一の鋼板の剛性と比して低い。また、集合電池用容器１０は大判の鋼板を溶接によって製作することから、初期状態（作製された段階）から平面度が良好ではなく、使用にあたっては、集合電池や砂等の重量物の収容による荷重付加により撓むため、さらに平面度は大きくなる。
【００３８】
そして、比較例に係る集合電池用容器２００は、図９Ａに示すように、ヒータパネル６４と箱体１４の底面１４ａとの間に平板部材１０６及び緩衝材１０４が存在しない点で本実施の形態と異なる。
【００３９】
比較例では、ヒータパネル６４の下部と箱体１４の底面１４ａとの馴染みが悪い。すなわち、ヒータパネル６４の下部と箱体１４の底面１４ａとの間に隙間１０８が点在、あるいは局部的に生じることとなる。ヒータパネル６４の下部の面積をＡ０、ヒータパネル６４の下部と箱体１４の底面１４ａとの接触面積をＡａとしたとき、０．５×Ａ０≦Ａａ≦０．７×Ａ０である。この隙間１０８があることで、ヒータパネル６４のヒータ線６８の電熱を阻害することとなる。しかも、隙間１０８の部分で熱がこもりやすくなるため、ヒータ線６８のうち、隙間１０８に対応した部分において、ヒータ線６８の熱膨張・熱収縮が促進することで、応力が集中する。その結果、ヒータ線６８にしわが発生し、さらには断線するに至ることがある。また、ヒータパネル６４と箱体１４の底面１４ａとの間に隙間１０８が点在、あるいは局部的に生じている。このことから、集合電池用容器２００に荷重や振動が加わったときに、隙間１０８がない部分と隙間１０８が存在する部分とで荷重の大きさ、振動の大きさが変化し、集合電池用容器２００に加わる負荷が助長されることとなる。
【００４０】
これに対して、本実施の形態では、図２に示すように、ヒータパネル６４と緩衝材１０４との間に上述した平面度の平板部材１０６を介在させ、ヒータパネル６４をその上下から均熱板１００と平板部材１０６とで挟み込むようにしている。この場合、平板部材１０６の剛性が箱体１４の底面１４ａの剛性よりも高いことから、箱体１４に集合電池２８や砂等の重量物を収容しても撓みにくく、上述した平面度を維持する。しかも、箱体１４の底面１４ａと平板部材１０６との間に緩衝材１０４が介在しているため、箱体１４の底面１４ａの高い平面度を低い平面度に抑えることが可能となる。従って、緩衝材１０４上に平板部材１０６を配することで、ヒータパネル６４の直下に平面度が０ｍｍより大きく１０ｍｍより小さい面を形成することができる。
【００４１】
その結果、図９Ｂに示すように、ヒータパネル６４と平板部材１０６の上面との間に隙間１０８が形成されない、あるいは、隙間１０８が形成されたとしても僅かである。また、平板部材１０６の下面と緩衝材１０４との間にも隙間１０８は形成されない、あるいは、隙間１０８が形成されたとしても僅かである。具体的には、ヒータパネル６４の下部の面積をＡ０、ヒータパネル６４の下部と平板部材１０６の上面との接触面積をＡｂとしたとき、０．８０×Ａ０≦Ａｂ≦１．０×Ａ０である。平板部材１０６の下面と緩衝材１０４との接触面積をＡｃとしたとき、０．８０×Ａ０≦Ａｃ＜１．０である。すなわち、ヒータパネル６４の下部と箱体１４の底面１４ａとの馴染みが良好となる。
【００４２】
これにより、ヒータパネル６４のヒータ線６８の過剰発熱、局部的な熱膨張、熱収縮を回避することができ、加えて、ヒータ線６８のしわの発生、断線を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
なお、本発明に係る集合電池用容器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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