(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容してその開口部を封止して成る単電池を複数個直列配置し、それら単電池間に空間部を設けた集合型密閉二次電池において、単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、冷却媒体通路に蛇行流通路を形成するように整流突条を突設し、冷却媒体通路の上端部から垂下される整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間に空気逃がし口を形成したことを特徴とする集合型密閉二次電池。
【請求項２】
冷却媒体通路の上端壁の少なくとも空気逃がし口に対向する部分にその側方に向けて傾斜する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載の集合型密閉二次電池。
【請求項３】
冷却媒体通路の上端壁に、冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載の集合型密閉二次電池。
【請求項４】
整流突条の上端の高さ位置を略同一高さにし、空気逃がし口の開口面積を冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて順次大きくしたことを特徴とする請求項１記載の集合型密閉二次電池。
【請求項５】
冷却媒体通路の上端壁に、各空気逃がし口に対向する部分から両側に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載の集合型密閉二次電池。
【請求項６】
傾斜面の水平面に対する傾斜角は３〜５°としたことを特徴とする請求項２、３又は５に記載の集合型密閉二次電池。
【請求項７】
空気逃がし口の上下幅が３〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の集合型密閉二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単電池を複数個直列配置して一体電槽としてなる集合型密閉二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の集合型密閉二次電池としては、特開平７−８５８４７号公報に開示されたものが知られている。その集合型密閉二次電池６１は、図１０に示すように、有底矩形筒形状に形成された電槽６３内に発電要素を収容し、電槽６３の開口部を蓋体６４により封止してなる単電池６２を複数個直列配置し、これら単電池６２の電槽６３を端板６５及び拘束バンド６６にて緊締状態で連結し、また各単電池６２の正極端子６７及び負極端子６８を蓋体６４を貫通させて上方に突出させ、これら端子６７、６８を電気接続バー６９で順次直列に接続した構造となっている。
【０００３】
また、特開平６−２１５８０４号公報には、プラスチック製の電槽と蓋体を熱溶着したモノブロック蓄電池において、その電槽の２つの対向する側壁の外面にそれぞれ内側に凹入空間を形成した側板を熱溶着して電槽の側壁と側板との間に冷却ジャケット部を構成し、側板の両端部の上部に冷却液体の入口オリフィスと出口オリフィスを設けたものが開示されている。また、その冷却ジャケット部内には蛇行流通路を形成するようにその上端面と下端面から交互に整流突条が突設され、さらに上端面から垂下される整流突条の上端と上端面との間には、１〜３ｍｍ程度の空気逃がし口が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−８５８４７号公報の集合型密閉二次電池では、各単電池が密接配置されて緊締されているので、周囲温度が高い場合や大電流で充放電した場合に各単電池からの放熱が十分に行われず、電池温度が上昇して電池寿命が低下するという問題がある。
【０００５】
これに対して、特開平６−２１５８０４号公報の蓄電池では、電槽の両側面が水冷ジャケット部で冷却されるためにある程度温度上昇を抑制でき、またその水冷ジャケット部内に蛇行流通路が形成されているために電槽の側面の全面を略均等に冷却することができ、さらに水冷ジャケット部の上端壁と整流突条とが接続される隅部に空気逃がし穴が形成されているためその隅部に生じる空気溜まりによって冷却能力が低下するのをある程度抑制できるが、上記と同様に単電池間の冷却ができないために電池温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
なお、本発明者による研究の結果、上記特開平７−８５８４７号公報の集合型密閉二次電池の問題を解消するために単電池間に空間部を設け、上記特開平６−２１５８０４号公報に開示された水冷ジャケット部と組み合わせて構成し、空間部が冷却通路となるように構成した場合には、特に水冷ジャケット部の上端壁と整流突条の隅部に冷却媒体の流れが滞って空気溜まりが発生し易いために、空気溜まりの発生による冷却性能の低下が一層大きな障害になるということが判明した。さらには、上記隅部に小さな空気逃がし口を設けただけでは、空気が冷却媒体の流れに乗って速やかに排出するのは困難で、上記障害の解消は容易でないということも判明した。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単電池間に冷却通路となる空間部を設けて各単電池を効果的に冷却してその温度上昇を防止でき、かつ両側の水冷媒体通路の蛇行流通路に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを防止した集合型密閉二次電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の集合型密閉二次電池は、有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容してその開口部を封止して成る単電池を複数個直列配置し、それら単電池間に空間部を設けた集合型密閉二次電池において、単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、冷却媒体通路に蛇行流通路を形成するように整流突条を突設し、冷却媒体通路の上端部から垂下される整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間に空気逃がし口を形成したものであり、単電池間の空間部が両側の冷却媒体通路間を連通する冷却媒体通路となることによって、各単電池を効果的に冷却してその温度上昇を防止でき、かつ単電池間の空間部を冷却媒体通路としたことによって整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間の隅部に空気が溜まり易くなっても、その空気が空気逃がし口を通って下流側の蛇行流通路に移動し、最終的に冷却媒体通路から排出されるので、蛇行流通路に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【０００９】
また、冷却媒体通路の上端壁の少なくとも空気逃がし口に対向する部分にその側方に向けて傾斜する傾斜面を形成すると、上記隅部に空気が溜まっても空気逃がし口を通って傾斜面にて蛇行流通路の中央側に移動させることができるので、蛇行流通路を流れる冷却媒体の強い流れに乗って下流側に移動し、蛇行流通路に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのをより一層確実に防止することができる。
【００１０】
また、冷却媒体通路の上端壁に、冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成すると、空気はこの傾斜面に沿って空気逃がし口を順次通過して冷却媒体通路の出口端まで円滑に排出される。
【００１１】
また、整流突条の上端の高さ位置を略同一高さにし、空気逃がし口の開口面積を冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて順次大きくすると、下流側ほど空気が流出し易くなり、一層円滑に排出され、空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【００１２】
また、冷却媒体通路の上端壁に、各空気逃がし口に対向する部分から両側に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成しても、空気を円滑に排出できる。
【００１３】
また、傾斜面の水平面に対する傾斜角を３〜５°とし、また空気逃がし穴の上下幅を３〜５ｍｍとすると、整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間の隅部に溜まった空気を確実に蛇行流通路の中央側に移動させることができ、空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の集合型密閉二次電池の一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の集合型密閉二次電池１は、電気自動車用の駆動電源として好適に用いることができるニッケル・水素二次電池であり、図１〜図３に示すように、単電池２を複数個直列配置して相互に接合して一体電槽とし、単電池列の両端に端板６を接合し、単電池２及び端板６の配列方向に対してその両側に内側に扁平な空間を凹入形成した板状の冷却ジャケット部材３を接合し、その上に単一体の蓋体５を接合して各単電池２及び端板６を密閉し、端板６、６間を拘束バンド７にて緊締して構成されている。８は一端と他端の単電池２から上方に突出された正極端子や負極端子が貫通するように蓋体５に形成された端子装着穴、９は各単電池２に対応して蓋体５に貫通形成された安全弁装着穴である。１０、１１は冷却媒体の入口オリフィスと出口オリフィスであり、蓋体５の両端部に一体的に装着される。上記単電池２、冷却ジャケット部材３、蓋体５、端板６、入口オリフィス１０、出口オリフィス１１等は、ＰＰ／ＰＰＥアロイなどの合成樹脂にて構成され、溶着によって相互に一体接合されている。また、隣接する単電池２、２は、図２、図３に示すように、接続体１２にて電気的に接続されている。
【００１６】
以下、詳細に説明すると、単電池２は、図２、図３に示すように、有底矩形筒形状の電槽１４内に発電要素１５を収容して成り、各単電池２を直列に配列した状態で互いに対向する電槽１４の対向壁面１６に、相互に当接する多数の突部１７がマトリックス状に突設され、これら突部１７にて両対向壁面１６、１６間に冷却媒体通路となる空間部１８が構成されている。なお、単電池列の両端の単電池２の外側の対向壁面１６には端板６が当てられて接合され、その端板６と対向壁面１６との間にも空間部１８が形成されている。また、適当箇所の複数（図示例では４箇所）の突部１７は大径に形成され、その端面に互いに嵌入係合する係合突起１９ａと係合凹部１９ｂが形成されて電槽１４相互の位置決めがなされている。また、電槽１４の上端から適当距離下方位置と下端縁部には互いに当接する接合縁部２０が突設されている。そして、単電池２を直列に配列した状態で互いに当接している突部１７及び接合縁部２０を相互に溶着することによって各単電池２が一体電槽として一体接合されている。
【００１７】
この単電池２の配列方向に対してその両側における単電池２と水冷ジャケット部材３の内側面との間に形成された空間にて冷却媒体通路２１が構成されている。また、上記端板６の上縁には両側の冷却媒体通路２１に連通して冷却媒体（水）を分配する分配ヘッダ形成樋２２が形成されている。
【００１８】
一体電槽とされた各単電池２の電槽１４における上方の接合縁部２０より上部の上部枠２６には、図２、図３及び図４に示すように、隣接する単電池２を電気的に接続する接続体１２を配置する略三角形状の切欠１３が千鳥状に形成されており、接続体１２は切欠１３に配置された状態で電槽１４及び蓋体５に密封状態で一体接合されている。
【００１９】
接続体１２は、図２、図３及び図５に示すように、金属（ニッケル等）製の接続軸２７と合成樹脂製の支持体２８にて構成され、接続軸２７が支持体２８の保持筒部２９に圧入状態で貫通されるとともに、接続軸２７の鍔部２７ａと保持筒部２９内周との間に介装したＯリング３１にて完全に密封されている。また、支持体２８には保持筒部２９から一対の三角形状の翼部３０が突設され、この接続体１２を切欠１３に配置したときそれぞれ上部枠２６に接合されるように構成されている。
【００２０】
蓋体５は、図２、図３及び図６に示すように、内面に各電槽１４の上部枠２６に対応するように個別枠３２が形成されるとともに、外周部に断面倒立Ｌ字状に外周枠３３が垂下され、長手方向両端部には分配ヘッダ形成樋２２の上端に接合されて分配ヘッダ３５を密閉形成する密封突条３４が突設されている。
【００２１】
また、蓋体５の両端部の一側部には端子装着穴８が形成され、他側部には入口オリフィス１０と出口オリフィス１１を接合する接合突条３６が突設されている。これらオリフィス１０、１１は、平面形状が略Ｊ字状で下面開放のＪ字ボックス片３７の短辺の先端から接続口３８を突出させて構成されている。また、蓋体５のＪ字ボックス片３７の長辺先端部に対向する部分に分配ヘッダ３５に連通する連通開口３９が形成されている。
【００２２】
また、冷却ジャケット部材３の両側壁内面には、図７に示すように、冷却媒体通路２１の全面を冷却媒体が均等に流れるように、上下に蛇行する蛇行流通路４０を形成する整流突条４１が突設されている。また、冷却ジャケット部２１の上端部から垂下される整流突条４１の上端４１ａと冷却ジャケット部２１の上端壁４２との間には空気逃がし口４３が形成されている。さらに、冷却媒体通路２１の上端壁４２は、その入口端２１ａ側の厚さｔ１に対して出口端２１ｂ側の厚さｔ２が小さく設定され、それによって上端壁４２に冷却媒体通路２１の入口端２１ａから出口端２１ｂに向けて上方に傾斜する傾斜面４４が形成されている。一方、冷却媒体通路２１の上端部から垂下される各整流突条４１の上端４１ａの高さ位置は略同一高さにしてあり、それによって空気逃がし口４３の高さ寸法が冷却媒体通路２１の入口端２１ａから出口端２１ｂに向けてｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４のように順次大きくなっている。ｄ１〜ｄ４は、３〜５ｍｍ程度が好適である。なお、整流突条４１は単電池２の電槽１４側に設けてもよい。
【００２３】
以上の構成の集合型密閉二次電池１においては、入口オリフィス１０から冷却媒体を供給すると、分配ヘッダ３５を通って両側の冷却媒体通路２１に流入し、この冷却媒体通路２１内を下流側に向かって流れるとともに、単電池２間の空間部１８を通って両冷却媒体通路２１、２１間でも流通し、単電池２の電槽１４の対向壁面１６を含めてすべての側面が冷却媒体にて強制冷却され、冷却媒体はその後出口オリフィス１１から排出される。したがって、すべての単電池２の四周側面が冷却媒体にて効果的に冷却される。
【００２４】
また、上記冷却媒体通路２１内において、整流突条４１の上端４１ａと上端壁４２との間の隅部に空気が溜まっても空気逃がし口４３を通って傾斜面４４にて蛇行流通路４４の中央側に移動し、蛇行流通路４０を流れる冷却媒体の強い流れに乗って下流側に移動し、流れに乗らなかった空気も傾斜面４４に沿って空気逃がし口４３を順次通過して冷却媒体通路２１の出口端２１ｂまで円滑に排出される。さらに、空気逃がし口４３の高さ寸法が冷却媒体通路２１の入口端２１ａから出口端２１ｂに向けてｄ１〜ｄ４のように順次大きくなっているので、空気逃がし口４３の開口寸法が順次大きくなり、下流側ほど空気が流出し易くなり、一層円滑に冷却媒体通路２１から排出される。かくして、蛇行流通路４０に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態では各単電池２を溶着して相互に一体接合して一体電槽とするとともにその開口部に一体型の蓋体５を溶着して封止しているので、少ない部品数と組立工数にて一体電槽とした集合型密閉二次電池１を得ることができ、また各単電池２の電槽１４の対向壁面１６に突部１７を形成して突部１７を当接させて相互に溶着しているので簡単かつ安価に対向壁面１６、１６間の略全面にわたる冷却媒体通路１８を形成することができる。
【００２６】
また、単電池列の両側にコンパクトな板状の冷却ジャケット部材３を接合して冷却媒体通路２１を構成しているので軽量に構成することができる。
【００２７】
また、冷却媒体通路２１に対して冷却媒体を供給、排出する冷却媒体の入口オリフィス１０と出口オリフィス１１を単電池配置方向の両端に配設するとともに分配ヘッダ３５を介して両側の冷却媒体通路２１に接続しているので、単一の冷却媒体経路にて上記構成と相まってすべての単電池２の全周を効果的に冷却することができる。
【００２８】
なお、上記冷却媒体通路２１の構成例においては、その上端壁４２に入口端２１ａから出口端２１ｂにわたって傾斜するように傾斜面４４を形成したが、図８に示すように、冷却媒体通路２１の上端壁４２に、各空気逃がし口４３に対向する部分から両側に向けて上方に傾斜するように傾斜面４４を形成してもよい。この場合も、冷却媒体通路２１の上端壁４２と整流突条４１の上端４１ａとの間の隅部に溜まった空気を確実に蛇行流通路４０の中央側に移動させることができ、冷却媒体の強い流れに乗せて排出することができ、空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを防止することができる。なお、空気逃がし口４３の高さ寸法は、３〜５ｍｍ程度が適当であり、また傾斜面４３の水平面に対する傾斜角度θは３〜５°程度が好適である。
【００２９】
次に、本発明の集合型密閉二次電池の他の実施形態について、図９を参照して説明する。上記実施形態では蓋体５が端板６上に被さり、入口オリフィス１０及び出口オリフィス１１が蓋体５に設けられた例を示したが、本実施形態では蓋体５は単電池２群上のみを覆い、両端の端板６の上端部に分配ヘッダ部５２を一体的に設け、その上面に入口オリフィス１０や出口オリフィス１１を突設し、冷却ジャケット部材３の両端の上端部に内部の冷却媒体通路２１を分配ヘッダ部５２の両端に対して接続する接続部５３を屈曲形成している。また、図９中で斜線で示した部分は、単電池２の集合体と冷却ジャケット部材３の溶着部５４である。
【００３０】
本実施形態においても基本的に上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
また、上記実施形態では各構成部材を溶着によって一体接合する例を示したが、接着材にて一体接合してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の集合型密閉二次電池によれば、以上の説明から明らかなように、有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容してその開口部を封止して成る単電池を複数個、単電池間に空間部を設けて直列配置し、それら単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、冷却媒体通路に蛇行流通路を形成するように整流突条を突設し、冷却媒体通路の上端部から垂下される整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間に空気逃がし口を形成したので、単電池間の空間が両側の冷却媒体通路間を連通する冷却媒体通路となることによって、各単電池を効果的に冷却してその温度上昇を防止でき、かつ整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間の隅部に空気が溜まり易くなってもその空気が空気逃がし口を通って下流側の蛇行流通路に移動し、最終的に冷却媒体通路から排出されるので、蛇行流通路に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【００３３】
また、冷却媒体通路の上端壁の少なくとも空気逃がし口に対向する部分にその側方に向けて傾斜する傾斜面を形成すると、上記隅部に空気が溜まっても空気逃がし口を通って傾斜面にて蛇行流通路の中央側に移動させることができるので、蛇行流通路を流れる冷却媒体の強い流れに乗って下流側に移動し、蛇行流通路に空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのをより一層確実に防止することができる。
【００３４】
また、冷却媒体通路の上端壁に、冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成すると、空気はこの傾斜面に沿って空気逃がし口を順次通過して冷却媒体通路の出口端まで円滑に排出される。
【００３５】
また、整流突条の上端の高さ位置を略同一高さにし、空気逃がし口の開口面積を冷却媒体通路の入口端から出口端に向けて順次大きくすると、下流側ほど空気が流出し易くなり、一層円滑に排出され、空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【００３６】
また、冷却媒体通路の上端壁に、各空気逃がし口に対向する部分から両側に向けて上方に傾斜する傾斜面を形成しても、空気を円滑に排出できる。
【００３７】
また、傾斜面の水平面に対する傾斜角を３〜５°とし、また空気逃がし穴の上下幅を３〜５ｍｍとすると、整流突条の上端と冷却媒体通路の上端壁との間の隅部に溜まった空気を確実に蛇行流通路の中央側に移動させることができ、空気溜まりが発生して冷却能力が低下するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集合型密閉二次電池の一実施形態の外観斜視図である。
【図２】同実施形態の縦断側面図である。
【図３】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図４】同実施形態の単電池群の上端部における部分斜視図である。
【図５】同実施形態の電気接続体の斜視図である。
【図６】同実施形態の蓋体の斜視図である。
【図７】同実施形態の冷却媒体通路内の構成を示す縦断面図である。
【図８】同実施形態の冷却媒体通路内の他の構成例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の集合型密閉二次電池の他の実施形態の分解斜視図である。
【図１０】従来例の集合型密閉二次電池の正面図である。
【符号の説明】
１  集合型密閉二次電池
２  単電池
１８  空間部
２１  冷却媒体通路
２１ａ  入口端
２１ｂ  出口端
４０  蛇行流通路
４１  整流突条
４１ａ  上端
４２  上端壁
４３  空気逃がし口
４４  傾斜面
【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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【図１０】
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