(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰陽の極板群を電解液に浸漬した状態で電槽に収納した蓄電池であって、
前記電槽は、電槽側壁を形成する外郭部材の端部が電槽内部を前記極板群の収納室に区切る隔壁の端部に接合するコーナー部を備え、該コーナー部を可撓構造部とし、
該可撓構造部は、前記隔壁の端部から延びて前記外郭部材より外側に予め突出するよう湾曲した形状を備え、前記電槽側壁を外側に変形させる力が作用すると、前記外郭部材に優先して撓み変形する、
ことを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電池であって、
前記外郭部材は、その直線部分に補強用のリブを備えることで前記可撓構造部に比して高い剛性とされている、蓄電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電池であって、
前記電槽を多列配設した電槽列を備え、該電槽列に含まれる前記収納室を区切る前記隔壁と前記外郭部材との前記コーナー部の前記可撓構造部に、該可撓構造部の前記撓み変形を制限する制限部材を備え、
前記電槽列おいて中央に位置する前記収納室を区切る前記隔壁と前記外郭部材との前記コーナー部の前記可撓構造部と、前記電槽列において外側に位置する前記収納室を区切る前記隔壁と前記外郭部材との前記コーナー部の前記可撓構造部とで、前記撓み変形の起きやすさを前記制限部材により異なるものとし、
前記制限部材は、前記電槽列において中央に位置する前記収納室に対応した前記可撓構造部の前記撓み変形を、前記電槽列において外側に位置する前記収納室に対応した前記可撓構造部より起きやすくした、蓄電池。
【請求項４】
陰陽の極板群を電解液に浸漬した状態で電槽に収納した蓄電池であって、
前記電槽は、電槽側壁を少なくとも一部領域が波状とされた可撓性の外郭部材で形成し、
該外郭部材は、前記電槽側壁を外側に変形させる力が作用したとき前記波状部分を伸ばすように撓み変形する形状とされている、
ことを特徴とする蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰陽の極板群を電解液に浸漬した状態で電槽に収納した蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蓄電池では、充放電反応時に伴なうガス発生や極活物質の生成、或いは高温環境下での使用による電解液の膨張等により、電槽側壁を外側に変形させる力が作用することが知られている。そして、この力を受ける電槽側壁の劣化や損傷を防止するため、種々の提案がなされている。例えば、実開平１−１１５１５８号公報に記載の蓄電池では、電槽を弾性材料で形成することが採用されており、材料の有する弾性特性により、電槽側壁自体を変形させて上記の不具合の解消が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報で提案された蓄電池であっても、次のような問題があった。電槽コーナー部では、電槽側壁を形成する外郭部材が接合している都合上、コーナー部両側で各外郭部材全体が外側に変形しようとする。この変形によりコーナー部には変形による応力がかかるため、コーナー部は無理に広げられることになる。このため、コーナー部内面に亀裂が発生するようなことがあった。よって、亀裂発生回避のため、コーナー部においてその内側に盛り肉して耐応力性を高めたりする必要があり、この盛り肉の分だけ電槽内容積を無駄にしていた。弾性材料以外の一般的な電槽材料、例えば、エチレン・プロピレン・コポリマー（ＥＰＰ）、ポリアクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）、ポリアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）等の樹脂材料を用いる場合でも同様である。
【０００４】
一般に、電槽は、その内部に配設される極板群の不用意なずれを防止するため、電槽内部を区画する複数の隔壁を備え、各区画部にそれぞれ極板群を配設している。そして、このような構造の電槽であっても、電槽の側壁を形成する外郭部材と上記の隔壁が当接してできるコーナー部において、上記した問題があった。
【０００５】
また、隔壁を外郭部材に接合した構造の電槽にあっては、次のような問題も指摘されるに至った。
電槽を製造する場合、生産性、コストの面から金型製造工程を採る。弾性材料或いはその他の上記樹脂材料であっても同じである。金型のキャビネットに注入した材料の不均一な冷却・硬化を回避するため、キャビネットには電槽側壁に該当する位置の複数の注入孔から同時に材料注入が行われ、キャビネット全域にほぼ同時に材料が行き渡るようにされている。このような注入工程を採るので、異なる注入孔から注入された材料がキャビティ内で接合するいわゆるウエルドラインが発生し、このウエルドラインは、電槽を区画する各隔壁に残る。
【０００６】
隔壁は隣り合う区画室の間に介在するので、左右の区画室内で電解液の膨張等が起きて隔壁や電槽側壁を外側に変形させる力が作用しても、この力は隔壁を挟んでバランスする。よって、隔壁を挟んだ力による損傷等は起きない。しかし、電槽外壁に作用した力は、隔壁の両端でこの隔壁を引っ張る応力として隔壁に作用する。隔壁には、引っ張り力による破断が起き易い上記のウエルドラインが残っていることから、隔壁損傷を回避するためには、隔壁を厚くして強度を確保する必要があった。このため、厚肉の隔壁とする分だけ電槽内容積を無駄にしていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされ、電槽における各コーナー部の亀裂発生回避の信頼性向上と電槽内容積の無駄の削減の両立を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の蓄電池は、
陰陽の極板群を電解液に浸漬した状態で電槽に収納した蓄電池であって、
前記電槽は、電槽側壁を形成する外郭部材の端部が電槽内部を前記極板群の収納室に区切る隔壁の端部に接合するコーナー部を可撓構造部とし、
該可撓構造部は、前記隔壁の端部から延びて前記外郭部材より外側に予め突出するよう湾曲した形状を備え、前記電槽側壁を外側に変形させる力が作用すると、前記外郭部材に優先して撓み変形する、
ことを特徴とする。
【０００９】
上記構成を有する本発明の第１の蓄電池では、電槽側壁を外側に変形させる力（以下、説明の便宜上、この力を外方変形力という）が外郭部材の各部位に作用すると、電槽側壁を形成する外郭部材の端部が電槽内部を収納室に区切る隔壁の端部に接合するコーナー部において、可撓構造部が優先的に外側に撓み変形する。この撓み変形は、可撓構造部の形状によるものであることから、コーナー部にかかる応力を小さくできる。しかも、外方変形力の作用状況下であっても、可撓構造部の撓み変形でこの外方変形力に抗することができる場合には、コーナー部以外の電槽側壁部分の外郭部材部分には外方変形力による変形を起こさないようにできる。これらの結果、コーナー部を無理に広げようと作用する応力が減少し、コーナー部の亀裂発生を高い信頼性を持って回避することができる。
【００１０】
また、外郭部材に隔壁が接合したコーナー部であっても、可撓構造部の変形は形状変形に起因するものであることから、隔壁にかかる引っ張り応力も小さくなる。よって、隔壁を薄くできるので、電槽内容積の無駄を削減できる。
【００１１】
上記の構成を有する本発明の第１の蓄電池は、前記可撓構造部を、前記隔壁の端部から延びて前記外郭部材より外側に予め突出するよう湾曲した形状としたので、次の利点がある。
【００１２】
電槽内には、陰陽の極板群から集電するための集電板が配設される。この集電板は、積層状の極板群を挟み込むよう、通常、その端部を湾曲させている。こうした集電板を電槽内に配設すると、集電板の端部湾曲部が電槽側壁の外郭部材に重なり、端部湾曲部を延長した範囲は、極板群が配設されないいわゆるデッドスペースとなる。しかし、上記の態様のものでは、集電板の端部湾曲部が可撓構造部の湾曲成形部に入り込むよう集電板を電槽内に配設でき、極板群を可撓構造部以外の部分の外郭部材内面近くまで配設できる。よって、この態様のものによれば、デッドスペースを削減でき、その分、電槽内容積を極板群収納に有効利用でき、電槽内容積を無駄にしない。
【００１３】
また、本発明の第２の蓄電池は、
陰陽の極板群を電解液に浸漬した状態で電槽に収納した蓄電池であって、
前記電槽は、電槽側壁を少なくとも一部領域が波状とされた可撓性の外郭部材で形成し、
該外郭部材は、前記電槽側壁を外側に変形させる力が作用したとき前記波状部分を伸ばすように撓み変形する形状とされている、
ことを特徴とする。
【００１４】
上記構成を有する本発明の第２の蓄電池では、外方変形力が外郭部材に作用すると、この外郭部材は波状部分を伸ばすようその形状において撓み変形する。よって、上記した第１の蓄電池と同様に、コーナー部にかかる応力を小さくできるので、コーナー部の亀裂発生を高い信頼性を持って回避することができる。また、外郭部材に隔壁が接合したコーナー部であっては、隔壁にかかる引っ張り応力を小さくできるので、隔壁の薄肉化を通して電槽内容積の無駄を削減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る蓄電池の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は第１実施例の蓄電池１０の概略構成を説明するための概略斜視図、図２は図１の要部を平面視して表す要部平面図である。
【００１６】
図示するように、蓄電池１０は、電槽１２を多列に備える。電槽１２は、上記したエチレン・プロピレン・コポリマー（ＥＰＰ）等の種々の樹脂の型成形品であり、電極群ユニット２０の収納室１３をセル状に区画形成して備える。電極群ユニット２０は、陰陽の電極をセパレータを挟んで対向させ、各極ごとの集電機能を果たす集電部材２１と共にユニット化されている。
【００１７】
収納室１３のそれぞれは、所定水位で貯留した電解液に電極群ユニット２０を浸漬させる。なお、各電槽１２を、互いの収納室１３が密閉状とされた独立のものとしてもよい。また、図示しない箱体に電槽１２を多列に収納してこの箱体に電解液を貯留し、各電槽の側壁にあけた孔を経て、各収納室１３に電解質が満たされるようにしてもよい。
【００１８】
電槽１２は、長手方向に沿って対向する第１外郭部材１４とその両端の第２外郭部材１５で箱状の電槽側壁を形成し、この第２外郭部材１５の間に等ピッチで隔壁１６を有する。隔壁１６は、その両端で第２外郭部材１５に接合して収納室１３を形成する。なお、以下の説明の都合上、この隔壁１６で区切られる各部分の第２外郭部材１５をセル外郭部材１５ａと呼ぶ。
【００１９】
セル外郭部材１５ａは、図２に示すように、隔壁１６が接合することで形成されるコーナー部を、予め外側に湾曲成形させた形状の湾曲外郭部１５ｂとしている。この湾曲外郭部１５ｂは、その湾曲形状が伸ばされるよう外側に撓み変形可能に形成されている。また、セル外郭部材１５ａは、その直線部分に補強用のリブ１５ｃを備え、当該直線部分を湾曲外郭部１５ｂに比して高い剛性としている。このため、収納室１３内の電解液が膨張したり電極の極活性物質の生成等により収納室内圧が上昇してセル外郭部材１５ａを外側に変形させる力(外方変形力)が作用すると、この外方変形力を受けて、まず、湾曲外郭部１５ｂが外側に撓み変形する。セル外郭部材１５ａと第１外郭部材１４とで形成されるコーナー部においても同様である。これにより、定常時において図中の位置Ａにあるセル外郭部材１５ａは、その外側の位置Ｂの位置を採る。
【００２０】
このようにセル外郭部材１５ａはその位置を外側に変えるが、この位置推移は、湾曲外郭部１５ｂがその湾曲形状を伸ばした外側への撓み変形によるものであり、セル外郭部材１５ａ自体の変形によるものではない。よって、コーナー亀裂をもたらすようコーナー部の湾曲外郭部１５ｂにかかる図中矢印Ｘの引っ張り応力を小さくできる。しかも、この湾曲外郭部１５ｂに撓み変形を起こすだけで外方変形力に抗することができる状況下、つまり、位置Ｂにある直線部分のセル外郭部材１５ａに湾曲変形が起きていない状況下にあっては、上記の引っ張り応力は小さいままである。よって、湾曲外郭部１５ｂを有する本実施例の蓄電池１０によれば、コーナー部における亀裂発生を高い信頼性を持って回避することができる。
【００２１】
また、上記したようにコーナー亀裂をもたらす引っ張り応力が小さくなることから、隔壁１６を両側に引き伸ばすよう隔壁１６にかかる図中矢印Ｙの引っ張り応力も小さくなる。よって、隔壁１６の薄肉化を図ってそれぞれの収納室１３を広くできるので、電槽１２の内容積の無駄を削減できる。
【００２２】
しかも、本実施例では、湾曲外郭部１５ｂを予め外側に湾曲成形させた形状とし、図２に示すように、この湾曲外郭部１５ｂに電極群ユニット２０の集電部材２１が収まるようにした。このため、電極群ユニット２０を収納室１３に収納したとき、最外方の極板がセル外郭部材１５ａの内面に隣接するようにできる。よって、収納室１３におけるデッドスペースを削減できるので、その分、電槽内容積を極板群収納に有効利用でき、電槽内容積を無駄にしない。また、電極群ユニット２０における極板の枚数を増やすこともできるので、電池効率を向上させることができる。
【００２３】
なお、湾曲外郭部１５ｂは、上記した外側湾曲形状を採るほか、波状、或いは蛇腹状とすることもできる。そして、このようにしても、形状変化による撓み変形を起こして、上記したように応力の低減を図ることができる。
【００２４】
また、図３の要部概略斜視図、図４の断面図に示すように、収納室１３の上下端付近に、隣り合う湾曲外郭部１５ｂに亘って連結部１５ｄを形成するようにすることもできる。こうすれば、この連結部１５ｄを形成した湾曲外郭部１５ｂの撓み変形を制限できるので、次の利点がある。
【００２５】
図１に示すように、電槽１２を多列配設した場合、各収納室１３内の電解液温度は一律ではない。例えば、中央に位置する収納室１３では、最外方に位置する収納室１３に比べて熱がこもり易く、電解液温度も高くなりがちである。よって、セル外郭部材１５ａに作用する外方変形力の大きさが収納室１３ごとに異なることがある。このため、外方変形力が小さい収納室１３では連結部１５ｄを設けて湾曲外郭部１５ｂの撓み変形を制限し、外方変形力が大きい収納室１３では連結部１５ｄを設けないで撓みやすくできる。これにより、外方変形力が小さく湾曲外郭部１５ｂの撓み変形を起こす必要性が低い場合には、不用意に湾曲外郭部１５ｂを撓ませないようにできる。
【００２６】
次に、第２実施例について説明する。図５は第２実施例の電槽構造を説明するための説明図である。この第２実施例は、図示するように隔壁１６と接合して収納室１３を区画形成するセル外郭部材自体を、波状とされたセル外郭部材１７とした点に特徴がある。このセル外郭部材１７は、波状であるがために、各波状形状が伸ばされるよう外側に撓み変形可能な可撓性を有する。そして、セル外郭部材１７は、この撓み変形の程度を所望のものに制限するため、また、撓み変形したときの強度確保を図るため、波の谷部分にリブ１８を有する。なお、リブに代えて、谷部に突起を点在形成することもできる。
【００２７】
この第２実施例では、収納室１３においてセル外郭部材１７に外方変形力が作用すると、このセル外郭部材１７は、図５に示すように、その波状部分を伸ばすよう形状において撓み変形する。よって、上記した第１実施例の蓄電池１０と同様に、コーナー部や隔壁１６にかかる引っ張り応力を小さくできる。このため、第２実施例の蓄電池によっても、コーナー部の亀裂発生を高い信頼性を持って回避することができると共に、隔壁の薄肉化を通して電槽内容積の無駄を削減できる。
【００２８】
第２実施例では、セル外郭部材１７をその総ての範囲で波状となるようにしたが、一部領域、例えば、隔壁１６と接合するセル外郭部材両端の所定範囲を波状とすることもできる。或いは、波状部分と直線状部分を交互に形成したセル外郭部材とすることもできる。
【００２９】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の蓄電池１０の概略構成を説明するための概略斜視図である。
【図２】図１の要部を平面視して表す要部平面図である。
【図３】蓄電池１０の要部を示す概略斜視図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】第２実施例の電槽構造を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０…蓄電池
１２…電槽
１３…収納室
１４…第１外郭部材
１５…第２外郭部材
１５ａ…セル外郭部材
１５ｂ…湾曲外郭部
１５ｃ…リブ
１５ｄ…連結部
１６…隔壁
１７…セル外郭部材
１８…リブ
２０…電極群ユニット
２１…集電部材
【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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