(57)【要約】【課題】  外装ケース１の下端に取り付けた金属製のベローズ脚３を熱収縮チューブ４で覆うという簡単な構成により、海水や電解液等の漏れが生じたとしても、外装ケース１からリーク電流が流れ出るのを防ぐことができる電池を提供する。【解決手段】  発電要素を収納した金属製の外装ケース１の下端に、この外装ケース１の内部と連通する伸縮可能なベローズを有する均圧装置２と、この均圧装置２のベローズが所定以上に伸長するのを制止する金属製のベローズ脚３とが取り付けられた電池において、このベローズ脚３の少なくとも下端部を、絶縁性の熱収縮チューブ４で覆った構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収納した金属外装ケースの下端に、この金属外装ケースの内部と連通する拡縮可能な均圧装置と、この均圧装置を収納する金属製の均圧装置収納枠とが取り付けられた電池において、この均圧装置収納枠の少なくとも下端部を、絶縁性の樹脂フィルムで覆ったことを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を収納した金属外装ケースの下端に均圧装置と均圧装置収納枠とが取り付けられた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
深海等の高圧の環境下で使用するために均圧装置を設けた非水電解質二次電池の従来の構成例を説明する。この非水電解質二次電池は、図２に示すように、上下に長い直方体形状の外装ケース１の内部に発電要素を収納すると共に非水電解液を充填して密閉したものである。外装ケース１は、ステンレス鋼板からなり、方形筒体１ａの上下の開口端を正方形状の蓋板１ｂと底板１ｃとで塞いだものである。そして、この外装ケース１の蓋板１ｂからは、正負極の端子１ｄがそれぞれ上方に向けて突出している。
【０００３】
上記外装ケース１の底板１ｃの下面には、均圧装置２が取り付けられている。均圧装置２は、薄いステンレス鋼板を円筒形の蛇腹状に形成して上下方向に伸縮可能となるようにしたベローズからなり、このベローズの内部が底板１ｃに形成された開口部を通じて外装ケース１の内部と連通している。従って、非水電解質二次電池は、外部圧力が高くなると、ベローズが収縮することにより均圧装置２の内部の容積を縮小させて外装ケース１の内部の圧力を上昇させると共に、外部圧力が低下した場合には、ベローズが伸長することにより均圧装置２の内部の容積を拡大させて外装ケース１の内部の圧力を低下させることができ、これにより外部圧力との均衡を図ることができる。
【０００４】
ただし、非水電解質二次電池に上記のような均圧装置２が設けられていると、例えば過充電等により外装ケース１の内部圧力が異常に上昇した場合に、ベローズが限界まで伸びるので、この非水電解質二次電池が収納場所に収まり切らなくなって上方に飛び出すおそれがある。そこで、この非水電解質二次電池は、外装ケース１の底板１ｃの下面に、均圧装置２を囲むようにベローズ脚３を取り付けている。このベローズ脚３は、均圧装置２の両側方に配置された側板３ａ，３ａと、これらの側板３ａ，３ａの下端間に固定された底板３ｂとからなるステンレス鋼板製の枠体であり、側板３ａ，３ａの上端をそれぞれ外装ケース１の底板１ｃに溶接により固着している。従って、外装ケース１の内部圧力が異常に上昇して均圧装置２のベローズが所定長さ以上に伸長すると、このベローズの下端がベローズ脚３の底板３ｂに当接して、それ以上伸長しようとするのを制止することができる。また、この非水電解質二次電池は、均圧装置２のベローズの底に、外装ケース１の内部圧力が異常に上昇した場合に高圧ガスを放出するための安全弁２ａを設けているので、ベローズ脚３の底板３ｂにもガス抜き孔３ｃを形成すると共に、この底板３ｂをベローズ脚３の最下端よりも少し上方に位置するようにしている。このようなガス抜き孔３ｃが形成されていると、外装ケース１の内部圧力の異常な上昇によりベローズの下端が底板３ｂに当接して安全弁２ａが開いた場合に、このガス抜き孔３ｃを通して高圧ガスを外部に円滑に放出することができる。
【０００５】
上記非水電解質二次電池は、複数個を図示しない組電池ケースに収納し、組電池として深海等で使用される。この際、各非水電解質二次電池は、ベローズ脚３を下にして組電池ケースの底面上に縦置きにして並べられる。組電池ケースは、下部にゴムブラダが設けられた箱型のケースであり、内部に均圧油を充填して密閉するようになっている。従って、この組電池ケースが潜水艇等に装着されて深海に潜ると、組電池ケースのゴムブラダが水圧によって内側に撓むので、高圧の水圧が均圧油を介して各非水電解質二次電池の均圧装置２に加わることになる。
【０００６】
ここで、非水電解質二次電池の外装ケース１は、ステンレス鋼板製であり内部で電解液と接触するので、この電解液の電位を有することになる。このため、組電池ケースに収納された各非水電解質二次電池は、外装ケース１間を互いに絶縁する必要がある。そこで、これらの非水電解質二次電池は、組電池ケース内の絶縁枠や絶縁材等によって互いに隔離して収納されるようにしたり、外装ケース１やベローズ脚３の表面を絶縁皮膜や絶縁板で覆うようにして絶縁を行うようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところが、組電池ケースに海水が侵入したり、非水電解質二次電池から電解液が漏れ出した場合に、これらの海水や電解液は均圧油よりも比重が重いために、組電池ケースの底部に溜まることになる。このため、海水の侵入や電解液の液漏れが生じると、外装ケース１に溶接で固着されたベローズ脚３がこれらの海水や電解液に接触するので、絶縁枠や絶縁材等によって隔離されていた各非水電解質二次電池の外装ケース１間にリーク電流が流れるという問題が生じていた。また、外装ケース１の表面等を絶縁板で覆った場合にも、この絶縁板はベローズ脚３の外表面を覆うだけであるため、内側のステンレス鋼板が露出した部分が海水や電解液に接触すれば、同様に外装ケース１間にリーク電流が流れるおそれが生じる。ただし、ベローズ脚３の表面全体を絶縁塗料等の絶縁皮膜で覆った場合には、このような海水や電解液が組電池ケースの底部に溜まっても、外装ケース１間の絶縁を保つことはできる。しかしながら、非水電解質二次電池は、深海で極めて高い圧力に曝されるので、常圧と高圧の大きな圧力変化を繰り返し受ける間に絶縁皮膜が剥離するおそれがあり、しかも、このような絶縁皮膜は非水電解質二次電池が擦れるだけでも容易に傷付くので、この場合にも、外装ケース１間の確実な絶縁を保持することはできなかった。
【０００８】
また、上記問題は、非水電解質二次電池以外の電池を用いた場合も同様であり、組電池として用いる場合の他、個々の電池を複数個並べて使用する場合にも同様の問題が生じる。さらに、この電池を１個だけ使用する場合にも、海水や電解液を通じて配線等や接地電位との間にリーク電流が流れるおそれがあるという問題が生じる。
【特許文献１】特開２００３−５１２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、金属外装ケースの下端に取り付けた金属製の均圧装置収納枠の絶縁が困難であるために、底部に溜まった海水や電解液等によって金属外装ケースからリーク電流が流れ出るのを防ぐことができないという問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、発電要素を収納した金属外装ケースの下端に、この金属外装ケースの内部と連通する拡縮可能な均圧装置と、この均圧装置を収納する金属製の均圧装置収納枠とが取り付けられた電池において、この均圧装置収納枠の少なくとも下端部を、絶縁性の樹脂フィルムで覆ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、電池の下端部にある均圧装置収納枠が樹脂フィルムで覆われているので、海水や電解液が設置場所に溜まっても、これらの海水や電解液が均圧装置収納枠に直接接触するおそれがなくなり、電解液電位の金属外装ケースからリーク電流が流れ出すようなことがなくなる。特に複数個の電池を組電池ケースに収納して組電池として用いると、外部から浸入した海水や内部の電池から漏れ出した電解液がこの組電池ケースの底部に溜まり易くなり、しかも、複数個の電池が直列接続されていると、これらの金属外装ケース間に大きな電位差が生じるので、均圧装置収納枠を樹脂フィルムで覆うことによりリーク電流を確実に防止できるという効果が得られる。しかも、均圧装置収納枠を覆うものが樹脂フィルムであるため、大きな圧力変化を繰り返し受けても、均圧装置収納枠から剥離するようなこともなくなる。
【００１２】
なお、均圧装置収納枠は、金属外装ケースの下方で均圧装置を囲むように取り付けて、発電要素を収納した金属外装ケースの重負荷を支える必要がある。しかも、この均圧装置収納枠が均圧装置の所定以上の拡大を制止するものである場合には、この均圧装置が金属外装ケース内部の高い圧力によって強い力で拡大しようとするのを確実に制止するために十分な強度も必要となる。このため、均圧装置収納枠自体を、強度の弱い樹脂等の絶縁物で構成することは困難である。
【００１３】
また、上記樹脂フィルムは、熱収縮チューブであることが好ましい。このように、熱収縮チューブを用いると、均圧装置収納枠に十分径の大きい熱収縮チューブを外嵌して熱を加えるという簡単な作業で、この均圧装置収納枠の表面にほぼ密着させて覆うことができるようになり、この熱収縮チューブが均圧装置の動作を阻害したり、電池の設置の邪魔になるようなことがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態は、従来例と同様に、深海等の高圧の環境下で使用するための組電池に用いる非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、図１に示すように、上下に長い直方体形状の外装ケース１の底板１ｃの下面に、均圧装置２とベローズ脚３を取り付けたものであり、これらの構成は図２に示した従来例の非水電解質二次電池と全く同一である。ただし、この外装ケース１は、アルミニウム合金やチタン合金等で形成することもできる。なお、この図１においても、図２に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１６】
本実施形態の非水電解質二次電池のベローズ脚３には、図１に示すように、熱収縮チューブ４が被せられている。即ち、このベローズ脚３は、両側板３ａ，３ａの上端部を除く全体と底板３ｂの全体が熱収縮チューブ４で覆われている。ベローズ脚３は、間隔を開けて垂直に立てた両側板３ａ，３ａの下端の間に底板３ｂを溶接により水平に固着することにより作製される。そして、熱収縮チューブ４は、このベローズ脚３を外装ケース１の底板１ｃに取り付ける前に嵌め込む。このためには、まず十分に大径の熱収縮チューブ４の筒状を横に広げて、ベローズ脚３の一方の側板３ａの上端に上方から被せ、次にこの熱収縮チューブ４の先端を水平な底板３ｂから他方の側板３ａの上端付近に至るまで嵌め込む。このとき、熱収縮チューブ４の末端は、一方の側板３ａの上端付近に位置するような長さに予め切断しておく。そして、この熱収縮チューブ４を被せたベローズ脚３に熱風を吹き付ける等して熱を加えることにより、熱収縮チューブ４を熱収縮させる。すると、この熱収縮チューブ４がベローズ脚３の側板３ａ，３ａや底板３ｂの表面に密着するので、ベローズ脚３の内側にはみ出して均圧装置２のベローズの上下動の障害となったり、外側にはみ出して組電池ケースに収納する際の邪魔になるようなことがなくなる。しかも、熱収縮チューブ４は、もともと筒状であり、両側板３ａ，３ａの上端部でのみ開口するので、ベローズ脚３の下端部が海水や電解液に浸かったとしても、容易にこれらの浸入を防ぐことができるようになる。
【００１７】
ただし、上記のままでは、均圧装置２の安全弁２ａが開いた場合に、高圧ガスを円滑に外部に放出することができない。即ち、外装ケース１の内部圧力が異常に上昇して均圧装置２のベローズが所定以上に伸長し、このベローズの下端が熱収縮チューブ４を介して底板３ｂに当接することにより安全弁２ａが開いても、この安全弁２ａから排出された高圧ガスが熱収縮チューブ４に遮られてガス抜き孔３ｃを通り抜けることができないことになる。そこで、熱収縮チューブ４には、図１に示すように、底板３ｂのガス抜き孔３ｃの中央部に該当する部分に開口部４ａを形成しておく。すると、安全弁２ａが開いて、ここから排出された高圧ガスがこの開口部４ａを通って円滑に外部に排出されるようになる。このような開口部４ａは、例えば熱収縮チューブ４を熱収縮させた後に、ガス抜き孔３ｃを塞ぐ部分を切り抜き、この切り口の周縁部を熱圧着や接着剤等で封止することにより形成することができる。
【００１８】
上記非水電解質二次電池は、まず図示しない組電池ケースの底面上にベローズ脚３を下にして縦置きに順次並べられる。次に、組電池ケースの上端開口部で各非水電解質二次電池の配線接続を行う。そして、組電池ケースの内部に均圧油を充填して蓋を被せ密閉することにより組電池が完成する。
【００１９】
上記構成によれば、外部から海水が浸入したり、いずれかの非水電解質二次電池からの液漏れによって電解液が流れ出たりすることにより、これらの海水や電解液が組電池ケースの底面上に溜まった場合にも、この底面に接するベローズ脚３が熱収縮チューブ４に覆われているので、これらの海水や電解液に直接接触するようなことがなくなる。このため、非水電解質二次電池の外装ケース１からこれらの海水や電解液を通してリーク電流が流れるようなことがなくなる。
【００２０】
なお、組電池ケースの底面上に大量の海水や電解液が溜まって熱収縮チューブ４で覆った部分を超えると、ベローズ脚３がこれらの海水や電解液に接触するために、非水電解質二次電池の外装ケース１間にリーク電流が流れるおそれが生じる。しかしながら、このように大量の海水や電解液が溜まった場合には、浸水センサや漏液センサ等によって容易に検知可能となるので、電池の使用を停止する等の他の対策を実施することができる。しかも、本実施形態の場合には、図１に示すように、海水や電解液がベローズ脚３に接触する前に、均圧装置２のステンレス鋼板製のベローズに接触することになるので、ベローズ脚３だけを上部まで熱収縮チューブ４で覆っても意味がない。従って、熱収縮チューブ４は、少なくともベローズ脚３の下端部のみを覆うようにしておけばよい。
【００２１】
また、上記実施形態では、ベローズ脚３を熱収縮チューブ４で覆う場合を示したが、絶縁性を有する樹脂フィルムで覆えば同様の効果を得ることができる。即ち、必ずしも熱収縮樹脂を用いる必要はなく、筒状の樹脂フィルムを用いる必要もない。例えば、２枚のシート状の樹脂フィルム又は二つ折りにしたシート状の樹脂フィルムの間にベローズ脚３を挟んで、端縁部を熱溶着等により確実に封止することにより覆うこともできる。ただし、このような樹脂フィルムは、海水や電解液に対して耐食性を有するものを用いる必要がある。また、十分な耐熱性を有する樹脂フィルムを用いれば、安全弁２ａから高温の高圧ガスが排出された場合にも、確実にベローズ脚３を絶縁することができ、このような高圧ガスの排出によるリーク電流の発生も防止することができるようになる。
【００２２】
また、上記実施形態では、均圧装置２のベローズの底に安全弁２ａを設け、ベローズ脚３の底板３ｂにガス抜き孔３ｃを形成した場合を示したが、このような安全弁２ａを設けなかったり、外装ケース１等の他の場所に安全弁２ａを設けた場合には、底板３ｂにガス抜き孔３ｃを形成する必要がなくなるので、このベローズ脚３を容易に樹脂フィルムで覆うことができるようになる。さらに、上記実施形態では、ベローズを伸縮させる均圧装置２を用いた場合を示したが、伸縮を含む容積の拡大縮小（拡縮）により外装ケース１の内部圧力を調整可能にするものであれば、どのような構造の均圧装置を用いていてもよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、側板３ａ，３ａと底板３ｂからなるベローズ脚３を用いる場合を示したが、均圧装置の伸長を含む拡大を制止したり、その他、保護等のために、この均圧装置を収納するように構成された金属製の均圧装置収納枠であれば、どのような構造のものを用いてもよい。
【００２４】
また、上記実施形態では、複数個の非水電解質二次電池を組み合わせて組電池として用いる場合を示したが、個々の非水電解質二次電池を別個に又は１個の非水電解質二次電池だけを単独で用いる場合にも同様に実施可能である。しかも、均圧装置を用いたものであれば、油漬型のものである必要もない。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、この電池の種類も限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
金属外装ケースの下端に取り付けた金属製の均圧装置収納枠を樹脂フィルムで覆うという簡単な構成により、海水や電解液等の漏れが生じたとしても、金属外装ケースからリーク電流が流れ出るのを確実に防ぐことができるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の上下方向の中央部を省略した仰瞰斜視図である。
【図２】従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の上下方向の中央部を省略した仰瞰斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  外装ケース
２  均圧装置
３  ベローズ脚
４  熱収縮チューブ
【図１】
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【図２】
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