(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極側端面と負極側端面にそれぞれ高さの異なる集電端子が設けられた密閉形電池を複数本直列に接続して収納する電池ホルダを備える組電池であって、
前記電池ホルダは、互いに対向する面に、前記電池の正極側又は負極側の両端密閉部を嵌入させることのできる所定深さの電池穴が、それぞれ複数個ずつ設けられた一対の板状の支持体からなり、
これら電池穴は、正極側および負極側の列となるように、各列ごとに前記電池の集電端子の極性による高さの相違分だけ異なる深さに穿設されて、これら正極側電池穴列と負極側電池穴列とは、各電池穴の位置が列方向に互いにずれるように隣接して形成されているとともに、
一方の支持体は、各電池穴の底面に、該電池穴より小径でかつ前記対向面の反対側まで貫通する電極孔が設けられ、この電極孔が開口する面には、隣接する一対の正極列側電極孔と負極列側電極孔との間に連通する溝が、列方向に対して傾斜して形成され、
他方の支持体は、各電池穴列において列方向反対側にそれぞれ突出する両端部が、他の部位より肉薄に形成され、これら両端部に設けられた電池穴を除く各電池穴の底面には、該電池穴より小径でかつ前記対向面の反対側まで貫通する電極孔が設けられ、この電極孔が開口する面には、隣接する一対の正極列側電極孔と負極列側電極孔との間に連通する溝が、前記溝とは逆の方向に傾斜して形成され、前記列方向両端部に設けられた電池穴の底部には、前記電池の集電端子を露出させる開口がそれぞれ形成されていることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、複数の密閉形電池を一括して保持する電池ホルダを備える組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の組電池を構成する電池ホルダは、例えば実開昭６０−２２７５２号公報に記載されているように、複数の円筒型電池を互いの周側面が隣接するようにして並べ、周囲を枠体で囲むと共に、各円筒型電池の正負極が露出する両端面に蓋体を取り付けたものであった。枠体は、周囲を囲む側壁とこの側壁から内側に突出する多数の仕切壁とからなり、これらの側壁や仕切壁の間に各円筒型電池を挿入して支持するようになっている。また、ブロック状の枠体に複数の孔を穿設し、各孔にそれぞれ円筒型電池を嵌入させたり、これらの孔を互いに繋いだ形状からなる大きな孔を穿設し、この孔に複数の円筒型電池を一括して嵌入させる場合もある。蓋体には、枠体内の円筒型電池の正負極に対向する面に適宜弾性接続板が配置されて、各円筒型電池間を接続するようになっている。また、実開平２−９９５６１号公報に記載されているように、ケース外壁とケース隔壁とで複数個の電池セルを１単位として収納するように形成された電池セル収納部を複数個形成し、各電池セル収納部では、収納した複数個の電池セルの中央部にステーを入れて、これら複数個の電池セルを隔壁に密着固定するように構成した電池ボックスが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電池を放電させると内部の化学反応によって熱が発生し、特に大電流を取り出す場合にこの発熱量が多くなる。また、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の密閉形二次電池の場合には、充電時にも発熱する。しかしながら、これらの発熱により電池が高温になると、自己放電によって電池容量が減少したり電池寿命が短くなるおそれがある。従って、電池の使用時の温度は、例えば通常のニッケルカドミウム電池等では放電時が−１０°Ｃ〜６０°Ｃ、充電時は０°Ｃ〜３５°Ｃというように所定の温度範囲内となるように定められている。
【０００４】
ところが、上記する従来の電池ホルダは、円筒型電池の周囲を枠体やケースで囲むと共に両端部も蓋体で覆って内部をほぼ密閉状態にしていたため、放電時や充電時にこの円筒型電池から発生した熱を外部に十分に放出することができず、この円筒型電池の温度が規定された範囲を超えて上昇するおそれがあるという問題があった。また、組電池を電池ホルダで縦に保持すると大きな空間的なスペースを必要とすることになるため、電池ホルダで複数個の電池を保持させて組電池とし、該組電池と組電池を横方向に多数並べて使用することがある。組電池と組電池とを接続する場合、一方の集電端子と他方の集電端子とをつなぐ接続部分が短絡しないよう確実に連結しなければならない。また、これら組電池と組電池とを接続する場合、振動や揺れに対しても極力影響のないように接続することが要請される。なお、このような問題は、円筒型電池に限らず角型等の他の形状の密閉形電池を用いた組電池にも共通する。
【０００５】
この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、密閉形電池の両端部を支持体で保持し、また横方向に設置した状態で多数並べて設置することが出来ると共に、多数の組電池を接続するに際して短絡を確実に防止しながら接続可能であり、スペース的にも有利で密閉形電池から発した熱も速やかに外部に放出することができる組電池を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明の組電池は、上記課題を解決するために、正極側端面と負極側端面にそれぞれ高さの異なる集電端子（１ａ，１ｂ）が設けられた密閉形電池を複数本直列に接続して収納する電池ホルダを備える組電池であって、前記電池ホルダは、互いに対向する面に、前記電池の正極側又は負極側の両端密閉部を嵌入させることのできる所定深さの電池穴（２ａ）が、それぞれ複数個ずつ設けられた一対の板状の支持体（２，２’）からなり、これら電池穴（２ａ）は、正極側および負極側の列となるように、各列ごとに前記電池の集電端子（１ａあるいは１ｂ）の極性による高さの相違分だけ異なる深さに穿設されて、これら正極側電池穴列と負極側電池穴列とは、各電池穴（２ａ）の位置が列方向に互いにずれるように隣接して形成されているとともに、一方の支持体（２’）は、各電池穴（２ａ）の底面に、該電池穴より小径でかつ前記対向面の反対側まで貫通する電極孔（２ｂ）が設けられ、この電極孔（２ｂ）が開口する面には、隣接する一対の正極列側電極孔と負極列側電極孔との間に連通する溝（２ｃ）が、列方向に対して傾斜して形成され、他方の支持体（２）は、各電池穴列において列方向反対側にそれぞれ突出する両端部が、他の部位より肉薄に形成され、これら両端部に設けられた電池穴を除く各電池穴（２ａ）の底面には、該電池穴より小径でかつ前記対向面の反対側まで貫通する電極孔（２ｂ）が設けられ、この電極孔（２ｂ）が開口する面には、隣接する一対の正極列側電極孔と負極列側電極孔との間に連通する溝（２ｃ）が、前記溝とは逆の方向に傾斜して形成され、前記列方向両端部に設けられた電池穴（２ａ）の底部には、前記電池の集電端子（１ａ，１ｂ）を露出させる開口がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施の形態について図面を参照して説明する。図１はこの発明の組電池に用いられる電池ホルダの平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。本実施形態における組電池の電池ホルダは、例えば密閉形電池の一方を保持する支持体２から成り、難燃性且つ絶縁性の合成樹脂（例えばＡＢＳ）を射出成形して製作される。電池を保持する場合、電池の一方はこの支持体２で保持するが、もう一方は該支持体２を少し変形させた後述する支持体２’で保持する。
【０００８】
図５（Ａ）はこの発明の組電池で使用される電池を正極側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）は負極側から見た斜視図である。電池としては、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の密閉形二次電池を用いるが、これらに限定されない。この円筒型電池１には、正極側の蓋１１に背の高い集電端子１ａが取り付けられると共に、負極側の電池缶１２の底面には背の低い集電端子１ｂが取り付けられている。
【０００９】
前記電池ホルダの支持体２には、図１乃至図４に示すように、片側面に５個（個数は制限しない）ずつ２列にわたって、円筒型電池１の円筒部と同じ径又はわずかに大径の電池穴２ａが穿設されている。この場合、電池穴２ａの一方の列と他方の列とは各列方向に少しずらせて（即ち、傾斜させて）配置されている。このように一方の列の電池穴２ａと他方の列の電池穴２ａとを少しずらせることによって、電池を保持した状態で横置きしたとき、該支持体２の高さＨを低く抑えることができる。
【００１０】
尚、上記二つの電池穴２ａの列では、一方は正極側の列となり他方は負極側の列となるようにしてある。また、該支持体２の各電池穴２ａは、円筒型電池１の集電端子１ａ，１ｂの高さの相違分だけ深さの異なる２種類の深さに穿設され、隣接するもの同士の深さが互いに異なるように配置されている。そして、浅い方の電池穴２ａには、円筒型電池１の正極側の円筒部が嵌入され、深い方の電池穴２ａには、円筒型電池１の負極側の円筒部が嵌入される。
【００１１】
前記電池ホルダの支持体２の各電池穴２ａの底面には、この電池穴２ａよりも径の小さい電極孔２ｂが裏面側に貫通して開口されている。この電極孔２ｂは、電池穴２ａに円筒型電池１の円筒部が嵌入された際に、集電端子１ａ，１ｂの突出部を入り込ませ、この円筒部の肩部が電池穴２ａの底面に当接できるようにしたものである。しかも、この時、正極側の円筒部と負極側の円筒部とは嵌入される電池穴２ａの深さが異なるために、正極と負極双方の集電端子１ａ，１ｂの突端の接続面が共にほぼ面一となる。
【００１２】
尚、前記支持体２の一方の列の端部の電池穴２ａと他方の列の反対側端部の電池穴２ａとは少し外側に突出するように開口して形成され、且つこれらの電池孔２ａ，２ａには電極孔２ｂは設けておらず、その分厚みも薄く形成されている。そして後述するように、支持体２ともう一方の支持体２’との間で電池１を保持させた組電池を複数組作り、これらの組電池を接続する場合、一方の組電池の集電端子１ａと他方の組電池の集電端子１ｂとを接続板３で接続し、その際該接続板３や集電端子１ａ，１ｂやこれらの集電端子１ａ，１ｂに固定（螺合）したボルト５，５の端部がこれらの支持体２，２’の外側にはみ出さないようにしてある。
【００１３】
尚、もう一方の支持体２’には、前記支持体２において二つの列のそれぞれ反対側端部に設けた電池孔２ａ，２ａに、他の電池孔２ａのように電極孔２ｂ，２ｂを設けてある（図６、図７参照）。
【００１４】
次に、本実施形態における組電池の電池ホルダを構成する支持体２に設けた電極孔のうち、一方の列と他方の列の隣接する一対の正極側の電極孔２ｂと負極側の電極孔２ｂとの間には、これらの電極孔に連通する溝２ｃが形成してある。該溝２ｃは、少し傾斜させて配置した電池穴２ａの底に設けた電極穴２ｂ応じて傾斜させて形成してある。また、該溝２ｃは、電池１の集電端子１ａ，１ｂ間に連結するための導電体からなる平板状の接続板３（図７乃至図１０参照）を配置するための溝である。該接続板３は、集電端子１ａ，１ｂに架け渡してボルト５，５とナット６，６でねじ止めして固定される。また、該溝２ｃは、接続板３が必要以上回転しないようにしたものであって、若し該接続板３の一方が外れ、回転しても他の部材に接触し短絡が生じないようにするためのものである。該溝２ｃは、接続板３を取り付けたとき該接続板３の一部でも支持体２の表面から出ないような深さの溝としてある。
【００１５】
前記支持体２及び４においては、四方の電池穴２ａ等に囲まれた肉厚部の適当な箇所には、表面から裏面側に貫通する通気孔２ｄが開口されている。更に、支持体２の周囲の側面には、隣接する電池穴２ａの各間に、それぞれ表面から裏面側に至る凹溝２ｅが形成されている。該凹溝２ｅは、電池を保持した状態で支持体２を横置きしたとき、床面との間の空間となって空気が出入りし易くなり、電池１を冷却するのに効果的となる。更に、方形の支持体２，２’の四方の隅は、それぞれ円弧凸面状に削られてアール部２ｆが形成されている。
【００１６】
図６は、前記支持体２と支持体２’とで電池１を保持する状態を示した斜視図である。支持体２と支持体２’とは互いに電池穴２ａ，２ａを設けた面側が対向し、かつ、向かい合う電池穴２ａ，２ａの深さが異なるような向きに配置される。そして、１０個の円筒型電池１の正負極側の円筒部を上下の支持体２，２’の各電池穴２ａに嵌入させる。
【００１７】
図７は、前記支持体２と支持体２’との間に１０個の電池１を保持させた組電池の正面図であり、図８は図７のＰ矢視方向から見た組電池の斜視図であり、図９は図７のＱ矢視底面図である。
【００１８】
これらの図に示すように、本実施形態における組電池は、上下の支持体２，２’の間に１０個の円筒型電池１が挟持され、各円筒型電池１の集電端子１ａ，１ｂは電極孔２ｂと電極孔２ｂの間に連通させて設けた溝２ｃに架け渡した接続板３で次々に接続される。この場合、支持体２の裏面側（上向き面側）については、列方向に隣接する集電端子１ａ，１ｂ間にそれぞれ導電体からなる平板状の接続板３を架け渡してボルト５，５とナット６，６でねじ止めし、下側の支持体２’の裏面側（下向き面側）については、列をまたいで隣接する集電端子１ａ，１ｂ間にそれぞれ同様の接続板３を架け渡してボルト５，５とナット６，６でねじ止めを行うと、図９に示すように、接続板３を取り付けなかった上側の支持体２の端部の２箇所に露出する正負極の集電端子１ａ，１ｂの間で１０個の円筒型電池１が全て直列接続されることになる。
【００１９】
これらの接続板３のボルト５とナット６によるねじ止めは、接続板３の両端に穿設された孔にそれぞれボルト５の雄ねじ部を通し集電端子１ａ，１ｂの接続面の雌ねじ孔に螺着することにより行われる。この際、図７に示すように、双方の集電端子１ａ，１ｂの接続面が支持体２の裏面とほぼ面一となるので、平板状の接続板３は、この支持体２の裏面にほぼ接する平行な位置にそのまま配置してボルト５によりねじ止めすることができる。
【００２０】
また、これらの接続板３をねじ止めすることにより、上下の支持体２，２’が１０個の円筒型電池１と一体に固定されることになる。尚、図１乃至図４等に示すように、支持体２（支持体２’も同様）には電極孔２ｂと溝２ｃの縁部に段差２ｇが形成されており、この段差２ｇに蓋４，４，・・（図８参照）をするようにしてある。
【００２１】
このようにして支持体２，２’によって１０個の円筒型電池１を保持した組電池は、各支持体２，２’の通気孔２ｄを介して円筒型電池１の内側を向く周側面付近と外部との間の通気が可能となるので、この円筒型電池１から発生した熱を速やかに外部に放出することができるようになる。
【００２２】
また、２列に配置された円筒型電池１の外側を向く周側面は、上下の支持体２，２’の間でそのまま外部に露出されるので、ここからも熱を放出することができる。従って、これら通気孔２ｄ等によって円筒型電池１の放熱を促進することにより、この円筒型電池１の温度上昇を抑制し所定範囲を超えないようにすることができる。なお、この通気孔２ｃ等の通気は、自然対流による場合の他に、特に発熱量が大きいときは、ファン等を用いて強制的に換気を行うようにしたものであってもよい。
【００２３】
また、支持体２，２’の電池ホルダによって１０個の円筒型電池１を保持した組電池７は、図１０に示すように、横方向に複数個の組電池をつなぐことができる。即ち、支持体２，２’の間に電池１を保持してなる組電池７は、横に接近して並べたとき、ある組電池７の一方の支持体２端部の集電端子１ａと他の組電池７の他方の集電端子１ｂとが丁度接続板３によって連結される位置にある。こうして複数の組電池と組電池を接続板３で接続することにより多数の電池１を直列につなぐことができる。
【００２４】
この発明の実施の形態では、１０個の円筒型電池１を電池ホルダで保持した組電池について説明したが、この円筒型電池１の個数は任意である。この際、各支持体２の電池穴２ａ等もこの円筒型電池１の個数及び並び方に応じて適宜穿設する。なお、単電池間を接続した状態では接続板３やボルト４等の導電部が露出しているが、支持体２（支持体２’も同様）には電極孔２ｂと溝２ｃの縁部に段差２ｇが形成されており、この段差２ｇに蓋４，４，・・を嵌め覆うことにより、誤って電池間を短絡させる等の危険を防ぐことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明の組電池によれば、多数の電池を支持体で保持させ、これを横に設置することにより、例えは電気自動車用の電池として床に大きなスペースを取ること無く設置することができる。また、複数個の電池を保持した組電池として、この組電池を多数横方向に設置することができる。
【００２６】
また、この発明の組電池を構成する電池ホルダでは、各支持体の通気孔や上下の支持体間の側面露出部を通して各円筒型電池から発生した熱を外部に放出することができるので、自然対流により又は強制換気を行うことによってこれらの円筒型電池の温度上昇を抑制することができる。更に、一対の支持体で円筒型電池を保持した電池ホルダを床に寝かせて配置した場合、支持体と床の間の凹溝を通して熱を外部に放出することができるので、多数の円筒型電池が密集された場合であっても確実に温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態における組電池に用いられる電池ホルダを構成する支持体の平面図である。
【図２】この発明の実施形態における組電池に用いられる電池ホルダを構成する支持体であって、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】この発明の実施形態における組電池に用いられる電池ホルダを構成する支持体であって、図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】この発明の実施形態における組電池に用いられる電池ホルダを構成する支持体であって、図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】図５（Ａ）はこの発明の実施形態における組電池に用いられる密閉型電池を正極側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）は負極側から見た斜視図である。
【図６】この発明の実施形態における組電池に用いられる電池ホルダを構成する二つの支持体で密閉型電池を保持する状態を示した斜視図である。
【図７】この発明の実施形態における組電池の正面図である。
【図８】図７の組電池をＰ矢視方向から見た斜視図である。
【図９】図７の組電池のＱ矢視底面図である。
【図１０】この発明の実施形態における組電池７を横置きして複数個接続する場合の平面図である。
【符号の説明】
１  円筒型電池
１ａ  集電端子
１ｂ  集電端子
２  支持体
２ａ  電池穴
２ｂ  電極孔
２ｃ  溝
２ｄ  通気孔
２ｅ  凹溝
２ｆ  アール部
２ｇ  段差
３  接続板
４  蓋
５  ボルト
６  ナット
７ 組電池
【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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