(57)【要約】【課題】開弁圧の上昇が適切に抑制された圧力調整弁を有する電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、モジュール本体１１に取り付けられた圧力調整弁１２とを備える。圧力調整弁１２は、連通孔３７が設けられた底壁部３６と、底壁部３６の内面３６ａに接触して連通孔３７を塞ぐシール面３４ａを有する弁体３４と、弁体３４を底壁部３６の内面３６ａに対して押圧するカバー３５とを有する。弁体３４は、カバー３５によって押圧される被押圧面３４ｂを有し、被押圧面３４ｂに交差する方向に延在する軸ＡＸを有する柱状部材である。底壁部３６及び弁体３４の少なくとも一方は、弁体３４がカバー３５によって押圧された状態において、シール面３４ａに対して軸ＡＸ周りの円周方向に沿った力を生じさせるための機構を有する。【選択図】図６
2019207801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、互いに隣接する前記バイポーラ電極間にそれぞれ設けられた内部空間と、を取り囲むように配置され、前記内部空間に連通された第１連通孔を有する枠体を有するモジュール本体と、
前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、
を備え、
前記圧力調整弁は、前記第２連通孔が設けられた壁部と、前記壁部に接触して前記第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材と、前記弾性部材を前記壁部に対して押圧する押圧部材と、を有し、
前記弾性部材は、前記押圧部材によって押圧される被押圧面を有し、前記被押圧面に交差する方向に延在する軸を有する柱状部材であり、
前記壁部及び前記弾性部材の少なくとも一方は、前記弾性部材が前記押圧部材によって押圧された状態において、前記シール面に対して前記軸周りの円周方向に沿った力を生じさせるための機構を有する、電池モジュール。
【請求項２】
前記シール面の少なくとも一部には、前記弾性部材の前記軸に沿った方向に力が加えられると前記円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造が設けられており、
前記弾性部材は、前記突起構造が前記円周方向に沿って折り畳まれた状態で、前記壁部に押し付けられている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記壁部のうち前記シール面と接触する少なくとも一部には、前記弾性部材の前記軸に沿った方向に力が加えられると前記円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造が設けられており、
前記弾性部材は、前記突起構造が前記円周方向に沿って折り畳まれた状態で、前記突起構造に押し付けられている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記弾性部材は、円柱状部材であり、雄ネジ部が設けられた外周面を有し、
前記壁部は、前記第２連通孔と連通され、内周面に前記雄ネジ部に対応する雌ネジ部が設けられた凹部を有し、
前記弾性部材は、少なくとも前記シール面が前記凹部の底面に到達するまで、前記凹部にねじ込まれている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、互いに隣接する前記バイポーラ電極間にそれぞれ設けられた内部空間と、を取り囲むように配置され、前記内部空間に連通された第１連通孔を有する枠体を有するモジュール本体を準備する工程と、
前記第１連通孔と連通される第２連通孔を有する圧力調整弁を準備する工程と、
前記モジュール本体に前記圧力調整弁を取り付ける工程と、
を含み、
前記圧力調整弁は、前記第２連通孔と、内周面に雌ネジ部が設けられた凹部を有する壁部と、前記雌ネジ部に対応する雄ネジ部が設けられた外周面を有する円柱状部材であり、前記壁部に接触して前記第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材と、前記弾性部材を前記壁部に対して押圧する押圧部材と、を有し、
前記圧力調整弁を準備する工程は、
少なくとも前記シール面が前記凹部の底面に到達するまで、前記弾性部材を前記凹部にねじ込む第１工程と、
前記第１工程の後に、前記押圧部材によって前記弾性部材を前記壁部に対して押圧する第２工程と、を含む、電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュール及び電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献１に記載の薄型電池は、正極、負極及び集電体を有するバイポーラ電極と、セパレータ及び電解液を含む電解質層と、集電体の一方の主面に正極を取り囲むように配置された第１シール部と、集電体の他方の主面に負極を取り囲むように配置された第２シール部と、第２シール部を貫通するチューブとを備えている。チューブの一端は、セパレータ、集電体及び第２シール部で画成された内部空間に臨み、チューブの他端は、第２シール部の外部空間に臨んでいる。電池内部に発生したガスは、チューブを介して電池外部へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、チューブは、内部空間の圧力が上昇すると、内部空間のガスを排出する圧力調整弁として機能する。一方、圧力調整弁が、内部空間と連通する連通孔を塞ぐ弾性部材を備えることがある。この場合、例えば充電時又は過放電時に発生したガスにより内部空間の圧力が上昇すると、弾性部材が押されて連通孔の縁と弾性部材との間に隙間が生じるので、当該隙間からガスが排出される。
【０００５】
圧力調整弁は、例えば、予め設定された温度条件下（例えば、−４０℃〜６５℃）において、内部空間内の圧力が予め設定された設定圧（例えば、０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ）に到達した際に開弁することが求められる。しかし、弾性部材のシール面が当該シール面に接触する対向部材に固着してしまうことにより、特に１回目の開弁時において、内部空間内の圧力が設定圧を超えても圧力調整弁が適切に開弁しない場合がある。すなわち、圧力調整弁が開弁する際の圧力（開弁圧）が設定圧よりも上昇してしまう場合がある。
【０００６】
本発明の一側面は、開弁圧の上昇が適切に抑制された圧力調整弁を有する電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、互いに隣接するバイポーラ電極間にそれぞれ設けられた内部空間と、を取り囲むように配置され、内部空間に連通された第１連通孔を有する枠体を有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、圧力調整弁は、第２連通孔が設けられた壁部と、壁部に接触して第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材と、弾性部材を壁部に対して押圧する押圧部材と、を有し、弾性部材は、押圧部材によって押圧される被押圧面を有し、被押圧面に交差する方向に延在する軸を有する柱状部材であり、壁部及び弾性部材の少なくとも一方は、弾性部材が押圧部材によって押圧された状態において、シール面に対して軸周りの円周方向に沿った力を生じさせるための機構を有する。
【０００８】
上記電池モジュールでは、壁部及び弾性部材の少なくとも一方は、弾性部材が押圧部材によって押圧された状態において、弾性部材のシール面に対して軸周りの円周方向（すなわち、シール面に沿ったせん断方向）に沿った力を生じさせるための機構を有している。これにより、開弁時において、シール面に上記円周方向の力が生じない場合と比較して、シール面が接触面（壁部のうちシール面と接触する部分）から剥離し易くなる。その結果、シール面と接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。
【０００９】
シール面の少なくとも一部には、弾性部材の軸に沿った方向に力が加えられると円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造が設けられており、弾性部材は、突起構造が円周方向に沿って折り畳まれた状態で、壁部に押し付けられていてもよい。この場合、シール面に設けられた突起構造により、シール面に対して円周方向に沿った力を生じさせるための機構が実現される。具体的には、弾性部材によって押し付けられて折り畳まれた状態の突起構造には、折り畳まれる方向とは逆向きの円周方向に沿って元の状態に復帰しようとする弾性力が生じる。そして、当該弾性力の作用により、シール面（折り畳まれた状態の突起構造）には、円周方向に沿った力（壁部に対して横滑りするせん断方向の力）が生じる。
【００１０】
壁部のうちシール面と接触する少なくとも一部には、弾性部材の軸に沿った方向に力が加えられると円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造が設けられており、弾性部材は、突起構造が円周方向に沿って折り畳まれた状態で、突起構造に押し付けられていてもよい。この場合、壁部に設けられた突起構造により、シール面に対して円周方向に沿った力を生じさせるための機構が実現される。具体的には、弾性部材によって押し付けられて折り畳まれた状態の突起構造には、折り畳まれる方向とは逆向きの円周方向に沿って元の状態に復帰しようとする弾性力が生じる。そして、当該弾性力の作用により、突起構造に押し付けられたシール面には、円周方向に沿った力（壁部（折り畳まれた状態の突起構造）に対して横滑りするせん断方向の力）が生じる。
【００１１】
弾性部材は、円柱状部材であり、雄ネジ部が設けられた外周面を有し、壁部は、第２連通孔と連通され、内周面に雄ネジ部に対応する雌ネジ部が設けられた凹部を有し、弾性部材は、少なくともシール面が凹部の底面に到達するまで、凹部にねじ込まれていてもよい。この場合、壁部（凹部）及び弾性部材が協働することにより、シール面に対して円周方向に沿った力を生じさせるための機構が実現される。具体的には、シール面から凹部の底面に対して、雄ネジとしての弾性部材を雌ネジとしての凹部にねじ込む方向（すなわち、弾性部材の軸周りの円周方向）の力が生じる。そして、その反力として、シール面には、弾性部材を凹部にねじ込む方向とは逆向きの力が生じる。
【００１２】
本発明の一側面に係る電池モジュールの製造方法は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、互いに隣接するバイポーラ電極間にそれぞれ設けられた内部空間と、を取り囲むように配置され、内部空間に連通された第１連通孔を有する枠体を有するモジュール本体を準備する工程と、第１連通孔と連通される第２連通孔を有する圧力調整弁を準備する工程と、モジュール本体に圧力調整弁を取り付ける工程と、を含み、圧力調整弁は、第２連通孔と、内周面に雌ネジ部が設けられた凹部を有する壁部と、雌ネジ部に対応する雄ネジ部が設けられた外周面を有する円柱状部材であり、壁部に接触して第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材と、弾性部材を壁部に対して押圧する押圧部材と、を有し、圧力調整弁を準備する工程は、少なくともシール面が凹部の底面に到達するまで、弾性部材を凹部にねじ込む第１工程と、第１工程の後に、押圧部材によって弾性部材を壁部に対して押圧する第２工程と、を含む。
【００１３】
上記電池モジュールの製造方法では、第１工程において、少なくともシール面が凹部の底面に到達するまで弾性部材が凹部にねじ込まれる。これにより、シール面には、弾性部材を凹部にねじ込む方向とは逆向き（円周方向）の力が生じる。これにより、開弁時において、シール面に上記円周方向の力が生じない場合と比較して、シール面が接触面から剥離し易くなる。その結果、シール面と接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。また、弾性部材を金属ネジと同様の強度で締め付けることは困難であるが、上記製造方法では、第２工程において、弾性部材が凹部にねじ込まれた後に、押圧部材によって弾性部材が壁部に対して押圧される。これにより、シール面を凹部の底面に対してしっかりと押し付けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一側面によれば、開弁圧の上昇が適切に抑制された圧力調整弁を有する電池モジュール及びその製造方法が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。
【図２】電池モジュールの概略断面図である。
【図３】電池モジュールの概略斜視図である。
【図４】電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面を含む）である。
【図５】電池モジュールが備える圧力調整弁の斜視図である。
【図６】圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図７】弁体のシール面に設けられた突起構造を模式的に示す図である。
【図８】比較例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図９】第１変形例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図１０】第２変形例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図１１】第２変形例に係る弁体及び凹部を示す斜視図である。
【図１２】凹部に弁体がねじ込まれる前の状態と凹部に弁体がねじ込まれた後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。
【００１８】
複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を呈している。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。
【００１９】
積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。
【００２０】
導電板３は、バイポーラ電池２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出することができる。
【００２１】
また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。
【００２２】
拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を呈している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。
【００２３】
図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備えている。
【００２４】
モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３がセパレータ１４を介して積層されてなる電極積層体１５と、この電極積層体１５と互いに隣接するバイポーラ電極１３間にそれぞれ設けられた内部空間Ｖとを取り囲むように配置された枠体１６と、を備えている。
【００２５】
バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を呈している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極１８と、ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極１９とを有している。
【００２６】
バイポーラ電極１３の正極１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。
【００２７】
電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極１９とを有している。正極側終端電極２０の正極１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。負極側終端電極２１の負極１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。
【００２８】
正極１８は、ニッケル箔１７の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１９は、ニッケル箔１７の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。
【００２９】
セパレータ１４は、正極１８と負極１９との間に配置され、正極１８と負極１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極１８及び負極１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。
【００３０】
枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。
【００３１】
各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。
【００３２】
積層方向に隣り合うニッケル箔１７間には、ニッケル箔１７、正極１８、負極１９及び一次シール部２２によって画成された内部空間Ｖが設けられている。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、２つのニッケル箔１７、正極１８、負極１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、内部空間Ｖを有している。
【００３３】
二次シール部２３は、角筒状を有している。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。
【００３４】
一次シール部２２及び二次シール部２３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。
【００３５】
枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の圧力調整弁取付領域２４が設けられている。一次シール部２２の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、複数（ここでは６つ）の連通孔２５（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段（Ｙ軸方向に２列、Ｚ軸方向に３段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて８列３段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。
【００３６】
二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、一次シール部２２側から二次シール部２３の外側面に向かって徐々に幅広となるようにテーパ状に形成されている。連通孔２６は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。
【００３７】
連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。
【００３８】
二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路２８は、他方の列の流路２８に対して積層方向（Ｚ軸方向）にずれている。
【００３９】
接合用突起２７は、一方の列の流路２８と他方の列の流路２８とを仕切る隔壁２９を有している。隔壁２９は、Ｚ軸方向に直線状に延在している。隔壁２９の幅寸法は、接合用突起２７における隔壁２９以外の部分の幅寸法よりも大きい。
【００４０】
圧力調整弁１２は、図４に示されるように、ケース３３と、複数（ここでは６つ）の弁体３４（弾性部材）と、カバー３５（押圧部材）とを有している。ケース３３は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース３３は、底面３３ａを含む底壁部３６（壁部）を有している。底壁部３６には、底面３３ａからカバー３５側に向けて貫通した複数（ここでは６つ）の連通孔３７（第２連通孔）が設けられている。これらの連通孔３７は、モジュール本体１１の各連通孔２６とそれぞれ連通されている。連通孔３７は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している（図５参照）。
【００４１】
ケース３３の底面３３ａには、略枠状の接合用突起３８がそれぞれ設けられている（図５参照）。接合用突起３８は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３９を形成する。接合用突起３８は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合される。接合用突起３８は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３９は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路３９は、他方の列の流路３９に対してＺ軸方向にずれている。
【００４２】
接合用突起３８は、図５に示されるように、一方の列の流路３９を形成する枠部４０と、他方の列の流路３９を形成する枠部４１とを有している。枠部４０，４１は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。枠部４０，４１間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。なお、図５は、圧力調整弁１２の斜視図である。
【００４３】
また、ケース３３は、図４に示されるように、弁体３４を収容する複数（ここでは６つ）の収容凹部４４ａを形成する内壁部４４を有している。内壁部４４は、底壁部３６と一体化されている。収容凹部４４ａは、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している。収容凹部４４ａは、連通孔３７と連通可能となっている。
【００４４】
弁体３４は、連通孔３７を塞ぐように収容凹部４４ａに収容されている。弁体３４は、連通孔３７を開閉させる。弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との間には、隙間Ｇが設けられている（図６参照）。
【００４５】
カバー３５は、ケース３３の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３５は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３５は、ケース３３の開口端面に熱溶着により接合されている。カバー３５は、複数の弁体３４をケース３３の底壁部３６に押し付ける押圧部材としても機能する。ケース３３の内壁部４４とカバー３５との間には、収容凹部４４ａと連通した収容空間Ｓが設けられている。また、カバー３５には、複数（ここでは２つ）の排気口４５が設けられている。排気口４５は、収容空間Ｓと連通されている。
【００４６】
このような圧力調整弁１２において、ケース３３の連通孔３７は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を通してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３７が弁体３４によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３４が底壁部３６から離間するように弾性変形し、連通孔３７の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスが弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との隙間Ｇ及び収容空間Ｓを通って排気口４５から排出されるようになる（図６参照）。
【００４７】
図６は、圧力調整弁１２の一部を示す断面図である。図６に示されるように、弁体３４は、底壁部３６の内面３６ａに接触して連通孔３７を塞ぐシール面３４ａと、カバー３５によって押圧される被押圧面３４ｂと、シール面３４ａと被押圧面３４ｂとを接続する側面３４ｃ（外側面）とを有する。すなわち、カバー３５は、被押圧面３４ｂに接触して弁体３４を底壁部３６の内面３６ａに対して押圧する押圧部材として機能する。底壁部３６の内面３６ａの一部が、弁体３４のシール面３４ａに接触する接触面として機能する。弁体３４は、非圧縮状態において、被押圧面３４ｂに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。弁体３４は、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム、熱可塑性エラストマー等の樹脂等によって形成され得る。弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との間には、収容空間Ｓと連通された隙間Ｇが設けられている。隙間Ｇは、収容空間Ｓ及び排気口４５を介して圧力調整弁１２の外部空間と連通されている。
【００４８】
本実施形態では、弁体３４は、弁体３４がカバー３５によって押圧された状態において、シール面３４ａに対して弁体３４の軸ＡＸ周りの円周方向（図７に示す円周方向Ｄ２とは逆向きの方向）に沿った力を生じさせるための機構を有する。具体的には、図６及び図７に示されるように、弁体３４のシール面３４ａには、上記機構として、突起構造５０が設けられている。突起構造５０は、弁体３４の軸ＡＸに沿った軸方向Ｄ１に力（圧縮力）が加えられると弁体３４の軸ＡＸ周りの円周方向Ｄ２に沿って折り畳まれるように弾性変形する部分である。突起構造５０は、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム、熱可塑性エラストマー等の樹脂等によって形成され得る。
【００４９】
図７は、突起構造５０の一例を示す図である。図７の（Ａ）は、非圧縮状態における突起構造５０を示しており、図７の（Ｂ）は、圧縮状態における突起構造５０を示している。突起構造５０は、弁体３４の先端部において円錐台状に形成された部分の側面に、それぞれ羽根車の羽根に似た形状の８つの突起部５１が設けられた構造を有する。円錐台状に形成された部分の頂面に対応する部分５２は、連通孔３７を塞ぐ部分であり、軸方向Ｄ１から見て連通孔３７を包含する大きさの円形状に形成されている。
【００５０】
図７の（Ａ）に示されるように、非圧縮状態において、各突起部５１は、所定の角度で立ち上がった形状をなしている。図７の（Ｂ）に示されるように、シール面３４ａが底壁部３６の内面３６ａに押し付けられて、突起構造５０に対して軸方向Ｄ１に圧縮力が加えられると、各突起部５１は、寝た状態（倒伏状態）となるように折り畳まれる。これにより、シール面３４ａは平坦面となる。ここで、図７の（Ａ）に示される状態から図７の（Ｂ）に示される状態に変化する際には、各突起部５１の先端部５１ａは、円周方向Ｄ２（ここでは、反時計回りの方向）に移動しながら折り畳まれる。そして、各突起部５１には、元の状態（図７の（Ａ）に示される状態）に復帰しようとする弾性力が生じる。当該弾性力の作用により、シール面３４ａが底壁部３６の内面３６ａに押し付けられた状態（図６参照）において、シール面３４ａ（折り畳まれた状態の突起部５１の側面を含む面）には、円周方向（円周方向Ｄ２とは逆向きの方向）に沿った力（内面３６ａに対して横滑りするせん断方向の力）が生じる。
【００５１】
次に、上述したバイポーラ電池２の作用効果について説明する。まず、図８を参照して、比較例に係る圧力調整弁５００について説明する。圧力調整弁５００では、弁体５３４のシール面５３４ａには、上述した突起構造５０が設けられていない。このため、弁体５３４のシール面５３４ａが底壁部３６の内面３６ａに押し当てられることによりシール面５３４ａが内面３６ａから受ける反力Ｆの向きは、シール面５３４ａ及び内面３６ａに直交する方向となる。すなわち、シール面５３４ａが受ける反力Ｆのせん断方向（シール面５３４ａに沿った方向）の成分は、ほぼ０である。
【００５２】
一方、バイポーラ電池２では、弁体３４が、弁体３４がカバー３５によって押圧された状態において、弁体３４のシール面３４ａに対して軸ＡＸ周りの円周方向Ｄ２（すなわち、シール面３４ａに沿ったせん断方向）に沿った力を生じさせるための機構を有している。具体的には、上述したように、シール面３４ａの少なくとも一部には、弁体３４の軸ＡＸに沿った軸方向Ｄ１に力が加えられると円周方向Ｄ２に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造５０が設けられている。そして、弁体３４は、突起構造５０が円周方向Ｄ２に沿って折り畳まれた状態で、底壁部３６の内面３６ａに押し付けられている。このようにシール面３４ａに設けられた突起構造５０により、シール面３４ａに対して円周方向（ここでは、円周方向Ｄ２とは逆向きの方向）に沿った力を生じさせるための機構が実現される。
【００５３】
より具体的には、弁体３４によって押し付けられて折り畳まれた状態の突起構造５０には、折り畳まれる方向（円周方向Ｄ２）とは逆向きの円周方向に沿って元の状態に復帰しようとする弾性力が生じる。そして、当該弾性力の作用により、シール面３４ａ（折り畳まれた状態の突起構造５０）には、円周方向に沿った力（底壁部３６の内面３６ａに対して横滑りするせん断方向の力）が生じる。これにより、開弁時において、シール面３４ａに円周方向の力が生じない場合（例えば、上述した比較例に係る圧力調整弁５００）と比較して、シール面３４ａが接触面（底壁部３６の内面３６ａのうちシール面３４ａに接触する面）から剥離し易くなる。その結果、シール面３４ａと接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。より具体的には、特に１回目の開弁時（すなわち、シール面３４ａと底壁部３６の接触面との固着の度合いが特に大きい場合）に、内部空間Ｖの内圧が設定圧を超えてもシール面３４ａと底壁部３６の接触面とが剥離せず、内部空間Ｖの内圧が設定圧を大きく上回る圧力に到達した際にようやくシール面３４ａと底壁部３６の接触面とが剥離して開弁動作が行われるといった事態の発生を適切に抑制できる。
【００５４】
図９は、第１変形例に係る圧力調整弁１２Ａの一部を示す断面図である。図９に示される圧力調整弁１２Ａは、弁体３４に代えて突起構造５０が設けられていない弁体３４Ａを備えると共に、底壁部３６の内面３６ａの一部に突起構造５０と同様の構造を有する突起構造５０Ａが設けられていること以外は、図６に示される圧力調整弁１２と同様の構成を有する。すなわち、圧力調整弁１２Ａは、突起構造５０Ａを弁体側ではなく底壁部側に設けた点において、圧力調整弁１２と相違している。突起構造５０Ａは、内面３６ａのうち連通孔３７の縁部に設けられている。突起構造５０Ａは、突起構造５０の突起部５１と同様の突起部（不図示）を有している。具体的には、突起構造５０Ａが有する突起部は、非圧縮状態において、所定の角度でカバー３５側に立ち上がった形状をなしている。また、シール面３４ａが底壁部３６の内面３６ａに押し付けられて、突起構造５０Ａに対して軸方向Ｄ１に圧縮力が加えられると、突起構造５０Ａが有する突起部は、軸ＡＸ周りの円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する。
【００５５】
圧力調整弁１２Ａでは、底壁部３６の内面３６ａのうちシール面３４ａと接触する少なくとも一部には、弁体３４Ａの軸ＡＸに沿った軸方向Ｄ１に力が加えられると円周方向に沿って折り畳まれるように弾性変形する突起構造５０Ａが設けられている。そして、弁体３４Ａは、突起構造５０Ａが円周方向に沿って折り畳まれた状態で、突起構造５０Ａに押し付けられている。このように底壁部３６に設けられた突起構造５０Ａにより、シール面３４ａに対して円周方向に沿った力を生じさせるための機構が実現される。具体的には、弁体３４Ａによって押し付けられて折り畳まれた状態の突起構造５０Ａには、折り畳まれる方向とは逆向きの円周方向に沿って元の状態に復帰しようとする弾性力が生じる。そして、当該弾性力の作用により、突起構造５０Ａに押し付けられたシール面３４ａには、円周方向に沿った力（底壁部３６の内面３６ａ（折り畳まれた状態の突起構造５０Ａ）に対して横滑りするせん断方向の力）が生じる。その結果、開弁時において、シール面３４ａに円周方向の力が生じない場合（例えば、上述した比較例に係る圧力調整弁５００）と比較して、シール面３４ａが接触面（底壁部３６の内面３６ａのうちシール面３４ａに接触する面）から剥離し易くなる。以上により、圧力調整弁１２Ａによれば、圧力調整弁１２と同様に、シール面３４ａと接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。
【００５６】
次に、図１０〜図１２を参照して、第２変形例に係る圧力調整弁１２Ｂについて説明する。圧力調整弁１２Ｂでは、雄ネジとして機能する弁体１３４が、雌ネジとして機能する凹部１３６ａにねじ込まれている。凹部１３６ａは、壁部１３６（上述した底壁部３６及び内壁部４４に対応する部分）に設けられており、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している。
【００５７】
図１１の（Ａ）に示されるように、弁体１３４は、円柱状部材である。弁体１３４は、雄ネジ部１３４ｄが設けられた外周面１３４ｃを有する。一方、図１１の（Ｂ）に示されるように、凹部１３６ａの内周面には、雄ネジ部１３４ｄに対応する雌ネジ部１３６ｂが設けられている。図１２の（Ａ）は、凹部１３６ａに弁体１３４がねじ込まれる前の状態を示しており、図１２の（Ｂ）は、凹部１３６ａに弁体１３４がねじ込まれた後の状態を示している。図１２の（Ｂ）に示されるように、弁体１３４は、少なくともシール面１３４ａが凹部１３６ａの底面１３６ｃに到達するまで、凹部１３６ａにねじ込まれている。具体的には、弁体１３４の雄ネジ部１３４ｄ（突状部）と凹部１３６ａの雌ネジ部１３６ｂ（溝部）とが合致するように、弁体１３４の軸ＡＸ周りの円周方向Ｄ２（ここでは、時計回りの方向）に弁体１３４を捻じりながら凹部１３６ａ内に押し込むことにより、弁体１３４が凹部１３６ａにねじ込まれている。
【００５８】
また、図１０に示されるように、弁体１３４の被押圧面１３４ｂは、カバー３５によって押圧されている。すなわち、弁体１３４は、シール面１３４ａが凹部１３６ａの底面１３６ｃに到達するまで凹部１３６ａにねじ込まれた上で、さらにカバー３５によってＸ方向に押圧されている。
【００５９】
弁体１３４が凹部１３６ａにねじ込まれた状態において、弁体１３４の外周面１３４ｃと凹部１３６ａの内周面との間には、隙間が形成されている。これにより、シール面１３４ａが凹部１３６ａの底面１３６ｃから離間して開弁した際には、内部空間Ｖからのガスは、連通孔３７、当該隙間及び収容空間Ｓを通って排気口４５から排出される。
【００６０】
圧力調整弁１２Ｂでは、壁部１３６（凹部１３６ａ）及び弁体１３４が協働することにより、シール面１３４ａに対して円周方向に沿った力を生じさせるための機構が実現される。具体的には、シール面１３４ａから凹部１３６ａの底面１３６ｃに対して、雄ネジとしての弁体１３４を雌ネジとしての凹部１３６ａにねじ込む方向（すなわち、図１２の（Ｂ）における円周方向Ｄ２）の力が生じる。そして、その反力として、シール面１３４ａには、円周方向Ｄ２とは逆向きの力（円周方向の力）が生じる。これにより、開弁時において、シール面１３４ａに円周方向の力が生じない場合（例えば、上述した比較例に係る圧力調整弁５００）と比較して、シール面１３４ａが接触面（凹部１３６ａの底面１３６ｃ）から剥離し易くなる。その結果、シール面１３４ａと接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。
【００６１】
次に、圧力調整弁１２Ｂを備えるバイポーラ電池２の製造方法について説明する。まず、上述したモジュール本体１１を準備する。続いて、連通孔２６と連通される連通孔３７を有する圧力調整弁１２Ｂを準備する。続いて、モジュール本体１１に圧力調整弁１２Ｂを取り付ける。これにより、圧力調整弁１２Ｂを備えるバイポーラ電池２が完成する。ここで、圧力調整弁１２Ｂを準備する工程は、少なくともシール面１３４ａが凹部１３６ａの底面１３６ｃに到達するまで、弁体１３４を凹部１３６ａにねじ込む第１工程（図１２参照）を含む。また、圧力調整弁１２Ｂを準備する工程は、上記第１工程の後に、カバー３５によって弁体１３４を壁部１３６（すなわち、凹部１３６ａの底面１３６ｃ）に対して押圧する第２工程（図１０参照）を含む。
【００６２】
上記製造方法では、第１工程において、少なくともシール面１３４ａが凹部１３６ａの底面１３６ｃに到達するまで弁体１３４が凹部１３６ａにねじ込まれる。これにより、シール面１３４ａには、弁体１３４を凹部１３６ａにねじ込む方向（図１２の（Ｂ）における円周方向Ｄ２）とは逆向きの力（円周方向の力）が生じる。これにより、開弁時において、シール面１３４ａに上記円周方向の力が生じない場合と比較して、シール面１３４ａが接触面（底面１３６ｃ）から剥離し易くなる。その結果、シール面１３４ａと接触面との固着に起因する開弁圧の上昇を適切に抑制できる。また、弾性部材である弁体１３４を金属ネジと同様の強度で締め付けることは困難であるが、上記製造方法では、第２工程において、弁体１３４が凹部１３６ａにねじ込まれた後に、カバー３５によって弁体１３４が壁部１３６（底面１３６ｃ）に対して押圧される。これにより、シール面１３４ａを凹部１３６ａの底面１３６ｃに対してしっかりと押し付けることができる。その結果、シール面１３４ａを凹部１３６ａの底面１３６ｃに押し当てる力が不十分であることに起因して、内部空間Ｖの内圧が予め定められた設定圧に到達する前に圧力調整弁が開弁してしまうことを防止できる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６４】
上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２，１２Ａ，１２Ｂ，５００…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極、１５…電極積層体、１６…枠体、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、３４，３４Ａ，１３４，５３４…弁体（弾性部材）、３４ａ，１３４ａ，５３４ａ…シール面、３４ｂ，１３４ｂ…被押圧面、３５…カバー（押圧部材）、３６…底壁部（壁部）、３７…連通孔（第２連通孔）、５０，５０Ａ…突起構造、１３４ｃ…外周面、１３４ｄ…雄ネジ部、１３６…壁部、１３６ａ…凹部、１３６ｂ…雌ネジ部、１３６ｃ…底面、ＡＸ…軸、Ｖ…内部空間。
【図１】
2019207801.tif 000003
【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】
2019207801.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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