(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により内部を多数のセル室に区画した電槽を備える蓄電池において、該電槽の一部にセル室に跨ってヒートパイプを当接させると共に、該ヒートパイプに連接した放熱部を形成し、かつ電槽の長手方向の端側面であって、上記放熱部と対向する端側面及びその反対側に位置する端側面に断熱層を形成したことを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
該断熱層が断熱材であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
【請求項３】
ヒートパイプ表面に熱伝導性グリスを塗布したことを特徴とする請求項１乃至２に記載の蓄電池。
【請求項４】
ヒートパイプが平面型ヒートパイプで、押し出し多穴管構造であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の蓄電池。
【請求項５】
ヒートパイプがろう付けにより作られた平面型ヒートパイプであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の蓄電池。
【請求項６】
放熱部が放熱フィンであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自動車は電装部品の増加に伴い、消費電力が大幅に増加する傾向にある。また、燃費向上と排出ガスの削減も大きな課題である。そのため、電源電圧を従来の１４Ｖから４２Ｖに増やし、同時に３６Ｖ電池を利用した簡易型のハイブリッドシステムを導入して燃費と排ガス問題を解決する事が検討され、一部では既に実用化されている。
【０００３】
このシステムに用いる３６Ｖ電池には、コスト面でシール形の鉛蓄電池の採用が有望である。また、外形寸法は規格のＤサイズやＢサイズ（蓄電池型式表示中、幅×高さ区分を示すアルファベットにより通常この様に呼ばれる）が主流と見られる。
【０００４】
この様な３６Ｖ電池は、１個の電槽内を隔壁により目の字状に区切った９セルのモノブロック電槽を用いたシール形の鉛蓄電池を２個互いに密接して用いたり、１個の電槽内を隔壁により中央で２分すると共に、２分された各室を該中央の隔壁に直交する８枚の隔壁により区切って、電槽内を田の字状に区切った１８セルのモノブロック電槽を用いたシール形の鉛蓄電池が採用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シール形鉛蓄電池は、充電末期に正極から発生する酸素ガスを、負極と反応させて還元する事により電解液の減少を抑制するため、完全なメンテナンスフリー化ができる。また、電解液の量は、吸液性の高いガラスセパレータを用い、遊離液の無い程度に制限されているため、ポジションフリー化もできる。このため、液式鉛蓄電池に代わって自動車用として使用される様になりつつある。しかし、充電中に正極で発生した酸素ガスを負極で消費する反応は大きな発熱を伴う。また、酸素ガスの消費を円滑に行わせる目的で、電解液量を少なくしているために電池の熱容量が小さい。従って、電池温度が上昇し易い欠点がある。
【０００６】
また、ＤサイズやＢサイズの一体型電池では、従来６セルであった物が、３６Ｖ電池では１８セルが密着して並ぶ事になる。そのため、従来と比較して、著しく温度上昇が大きくなり、特に中央部分は周辺に比べ温度上昇が顕著となる。その結果、セル間に温度差が生じる。温度の高いセルと低いセルは充電効率やガス吸収性能が異なるために、セル間の充電状態が異なり、充放電を繰り返すうちにアンバランスな状態が拡がる。そして、温度上昇が顕著で過充電となる中央部のセルの劣化が進み、それが原因で電池全体が寿命に達する事となる。
【０００７】
この問題を解決するには、電池全体の温度を下げ、しかも均一にする必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明では電槽にヒートパイプを当接し、これに放熱部を取付、更に、電槽の端側面に断熱層を形成したものであり、請求項２に記載の発明では、断熱層として断熱材を用いたものであり、請求項３に記載の発明では、該ヒートパイプに熱伝導性グリスを塗布するものであり、請求項４に記載の発明では、該ヒートパイプとして平面型ヒートパイプからなり、押し出し多穴管を使用したものであり、請求項５に記載の発明では、ヒートパイプがろう付けにより作られた平面型のヒートパイプを用いるものであり、請求項６に記載の発明では、放熱部材として放熱フィンを用いたものである。
【０００９】
【作用】
ヒートパイプにより温度上昇し易い中央部の熱を周囲に伝達して電池の温度分布を均一にできると共に、該ヒートパイプに連接した放熱部により全体の温度を下げることができ、更に、電槽の端側面に断熱層を形成して、電槽端側面における過度の冷却を防ぐことでより均一に出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、隔壁により内部を多数のセル室に区画した電槽を備える鉛蓄電池の該電槽の一部にセル室間に跨りヒートパイプを当接させたもので、２個乃至３個の分割された電槽間に挟み込んだり、隔壁内や側面内に鋳込み成形したりして当接させることが出来る。そして、そのヒートパイプを電槽外部に突出させたり、或いは、放熱フィンを取り付けこれを電槽外部に突出形成するものである。更に、電槽の端側面に断熱層を形成するものである。
【００１１】
ヒートパイプにより、これに当接する各セル室間の温度のバラつきを緩和して均一に出来る。この際、電槽の端側面に、その部分のみ肉厚に形成したり、或いは発泡材等の断熱層を形成して、電槽端側面における過度の冷却を防ぐことでより均一に出来る。そして放熱フィン等の放熱部により放熱して蓄電池の全体の温度を下げるものである。
【００１２】
以下、詳細な実施例を図に基づき説明する。
【００１３】
【実施例１】
図１は本発明１実施例を示す図である。１はポリプロピレン等の合成樹脂からなる電槽、２は同材質からなる蓋である。
【００１４】
電槽１は図示の通り、長手方向の中央下部に全長に渡り中空部３が形成されていると共に、該中空部３にはその全幅に渡りヒートパイプ４を挿入装着した。
【００１５】
該電槽１は、図示しないが、その内部を隔壁により中空部３を挟み左右におのおの９個のセル室に区画形成されると共に、中空部３の上方の電槽１内にも長手方向に隔壁が設けられ、全体として田の字状に隔壁が設けられて、計１８個のセル室が形成されている。従って、中空部３に挿入装着されたヒートパイプ４は全セル室に電槽１外壁を介して当接し、セル室間に跨って、この実施例１の場合は全セル室間に跨って当接されているものである。そして、各セル室には、例えば鉛−カルシウム系の鉛合金からなる基板にそれぞれ正極活物質、負極活物質を塗布充填した正負極板を保液性に優れたガラスマットセパレータを介して交互に積層した極板群が収納され、各々の極板群を電槽１内で直列接続した。そして、図示しないが、正負極端子を蓋に突出して設け、３６Ｖのシール形鉛蓄電池を作成した。
【００１６】
電槽１の中空部３に挿入装着されるヒートパイプ４としては、熱輸送媒体にシクロペンタンを用いた平板型のヒートパイプで、押し出し多穴管からなる押し出し多穴管構造のヒートパイプを用いた。
【００１７】
尚、ヒートパイプ４の表面には予め熱伝導性のグリスを塗布し、然る後に電槽の中空部に挿入装着した。熱伝導性のグリスを用いることにより、ヒートパイプ４と電槽１との僅かな隙間にも熱伝導性のグリスが入り込み、ヒートパイプ４と電槽１との熱的密着性を向上し得て、より熱伝導を向上し得るものである。
【００１８】
ヒートパイプ４としては、平板を互いに部分的にろう付けして形成されるろう付けにより作成された平面型ヒートパイプを用いることも出来る。
【００１９】
該挿入装着作業は、電槽１に極板群を収納する前に行い、電槽１の中空部３に多少加圧を掛けながら挿入し、電槽１を上方へ持ち上げてもヒートパイプ４が抜け出ない様にした。
【００２０】
更に、該ヒートパイプ４の一端には、図示の通り、電槽１の端側面１aから突出したヒートパイプ4の両側面に放熱部として放熱フィン５をろう付けにより一体に設け、電槽１の外部に突出形成した。
【００２１】
該フィン５は、アルミニウムからなり、それぞれ４枚の平板体を８mm間隔で設け、その表面積を蓄電池の中空部３に面した側面をも含む全表面積と同じ、即ち１．０倍にした。
尚、該フィン５の高さはヒートパイプ４の高さと同一にした。
【００２２】
また、放熱フィン５は、その表面積を蓄電池の表面積の０．５〜１．５倍であれば、放熱フィン５を用いる場合の効率的な効果が引き出せ、これより小さい場合は放熱フィン５をわざわざ設ける効果が少なく、また、大きい場合は、それなりの効果の向上は望めなかった。
【００２３】
更に、鉛蓄電池の長手方向端側面、即ち、放熱フィン５と対向する端側面１aおよびその反対側に位置する電槽１の端側面1aに、それぞれ発泡スチロールからなる断熱材を貼付して断熱層を形成した。
【００２４】
上記で得た断熱材を使用したシール形鉛蓄電池（実施例１）と、比較例１として電槽に中空部を形成せず、ヒートパイプ、放熱フィンおよび断熱材を使用しない以外は実施例１と同様に作成した１８セル３６Ｖのシール形鉛蓄電池および、比較例２として断熱材を使用しない以外は実施例１と同様に作成した１８セル３６Ｖのシール形鉛蓄電池を、室温で、充電状態（SOC）７０％、放電深度（DOD）５％の条件で充放電を２００回繰り返し、２００回繰り返した後の温度と初期温度（充放電開始前の温度）との温度差の分布を測定した。
【００２５】
結果を図２乃至図４に示す。図２は比較例２のシール形鉛蓄電池の温度差分布、図３は実施例１のシール形鉛蓄電池の温度差分布、図４は比較例１のシール形鉛蓄電池の温度差分布を示す。各図において、縦軸は充放電を２００回繰り返した後の温度と初期温度との温度差（ΔＴ（℃））、横軸はセル室番号で、上記各実施例、比較例で説明の通り、鉛蓄電池は長手方向中央を挟んで左右に各々９個のセル室群を備えるものであるので、その一方の群のセル室を表し、１は一方の端部のセル室で、順に２，３・・と表し、９は他方の端部のセル室を表す。この鉛蓄電池は、長手方向中央を中心に左右対称であるので、他方のセル室群の相対応する各セル室も同様の環境にあることは明らかである。
【００２６】
符号Aは各セル室の外側、即ち鉛蓄電池の長手方向の外側面側の温度差を、符号Ｃは各セル室の内側、即ち鉛蓄電池の長手方向の中央の中空部側の温度差を、そして、符号Bがその中間、即ち、外側面側と中空部側との中間位置（セル内部）の温度差を示すものである。
【００２７】
断熱層を形成しない比較例２の鉛蓄電池は、図２の通り、ヒートパイプにより符号Cで示す中空部側の温度差が、ヒートパイプ、放熱フィンおよび断熱材を使用しない比較例１の鉛蓄電池の温度差分布を示す図４に比し大きく温度差が低下していることが分かる。更に、各部の温度差分布を示す曲線がなだらかになっており、端部に位置するセル室１や９の温度差とセル室群の中央に位置するセル室４乃至６の温度差との差が少なくなっていることが分かる。また、各部で温度差が小さくなっていることが分かる。
【００２８】
鉛蓄電池の端部に断熱材を貼付した実施例１の鉛蓄電池は、図３に示される通り、図２より更に曲線がなだらかになっており、電槽端側面における過度の冷却を防ぐことで温度差が一段と少なくなっていることが分かる。
【００２９】
この様に、本発明によれば、温度の均一化と温度の低下が図れることが分かる。結果、温度差による鉛蓄電池の早期劣化を防止し得るものである。
【００３０】
尚、上記実施例では、放熱部としてフィンを設けたものを示したが、ヒートパイプの端側面を電槽の外壁と同一面或いは突出させてフィン等を設けず、そのままその部分を放熱部としても良い。
【００３１】
更に、断熱層としては、発泡スチロール以外の断熱材を用いる他、電槽の端側面１aの肉厚を他に比し厚く形成して断熱層としても良い。
【００３２】
又、シール形鉛蓄電池として電槽内を隔壁により田の字状に仕切って１８個のセル室を区画形成したモノブロック電槽からなる蓄電池の中空部にヒートパイプを装着したものを示したが、更に多数のセル室や中空部を有するものや、電槽内を隔壁により目の字状に仕切って９個のセル室を区画形成した電槽を用いた蓄電池を、ヒートパイプを挟み込んで２個組合わせて互いの蓄電池を接続した３６Ｖのシール形鉛蓄電池や、３個、４個と多数の蓄電池をヒートパイプを挟み込んで組合わせたものでも良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、蓄電池内の温度分布を均一化し得ると共に、充放電に伴う温度上昇も抑制し得、蓄電池の温度に基づく劣化を極力抑えることが出来る等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例シール形鉛蓄電池の斜視図。
【図２】  比較例２のシール形鉛蓄電池の温度差分布図。
【図３】  実施例１のシール形鉛蓄電池の温度差分布図。
【図４】  比較例１のシール形鉛蓄電池の温度差分布図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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