JP2018206679A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】圧力調整弁の開弁圧の均一化を図ることができる蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール１２は、隣り合うバイポーラ電極３２間の複数の内部空間Ｖと連通する開口５０ａが設けられた枠体５０と、開口５０ａに接続される圧力調整弁６０と、を備え、圧力調整弁６０は、開口５０ａに接続され、開口５０ａ側の端面７１及び端面７１とは反対側の端面８２が設けられたベース部材と、ベース部材の端面８２側に配置された弁体９０と、を有し、ベース部材は、端面７１に形成された開口端７５ａから端面８２に形成された開口端８３ｂまで貫通し、開口５０ａを介して複数の内部空間Ｖの各々と連通する複数の連通孔と、各々の開口端８３ｂを囲むと共に端面８２から突出する複数の突出部８４とを有し、弁体９０は、複数の突出部８４の先端部８４ａに接触し、端面８２と弁体９０との間に空間が形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池（蓄電モジュール）が知られている（特許文献１参照）。この電池では、セパレータと集電体とシール部材とで画成された内部空間に、電解液が封入されている。バイポーラ電極は、電解液を含浸したセパレータからなる電解質層を介して積層されている。電池には、それぞれの内部空間に対して、シール部を貫通するチューブが設けられている。チューブの一端は内部空間に臨み、他端は電池の外部空間に臨む。電池を使用している間、内部空間の圧力が上昇すると、このチューブが圧力調整弁として機能する。

特開２０１０−２８７４５１号公報

ところで、バイポーラ電池では隣り合う内部空間同士の間隔が狭いので、それぞれの内部空間に対して個別に圧力調整弁を設けることは困難である。そこで、複数の内部空間に対して、共通の１つの圧力調整弁を設けることが考えられる。例えば、複数の内部空間の各々のガス排出口を１つの弁体（例えばゴム板等の弾性部材）でシールする構成が考えられる。しかしながら、このような構成の圧力調整弁を用いる場合、ガス排出口の位置によって弁体から受ける反力にばらつきがあるので、弁体が開弁する開弁圧にばらつきが生じる可能性がある。その結果、一部の内部空間の圧力調整が適切になされないという問題が生じ得る。

本発明は、圧力調整弁の開弁圧の均一化を図ることができる蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る蓄電モジュールは、電極板と、電極板の一方面に設けられた正極と、電極板の他方面に設けられた負極とを含むバイポーラ電極が積層された積層体と、電極板の縁部を保持し、積層体において隣り合うバイポーラ電極間の複数の内部空間と連通する開口が設けられた枠体と、開口に接続される圧力調整弁と、を備え、圧力調整弁は、開口に接続され、開口側の第１端面及び第１端面とは反対側の第２端面が設けられたベース部材と、ベース部材の第２端面側に配置された弾性部材と、弾性部材をベース部材に対して押圧する押圧部材と、を有し、ベース部材は、第１端面に形成された第１開口端から第２端面に形成された第２開口端まで貫通し、開口を介して複数の内部空間の各々と連通する複数の連通孔と、各々の第２開口端を囲むと共に第２端面から突出する複数の突出部とを有し、弾性部材は、複数の突出部の先端部に接触し、第２端面と弾性部材との間に空間が形成されている。

複数の連通孔（ガス排出口）を１つの弾性部材（弁体）でシールする構成では、内部空間の圧力が上昇すると、ガスが弾性部材を押し上げて変形させることにより、連通孔からガスが排出される。ベース部材の第２端面と弾性部材とが接触している場合、すなわち、ベース部材が突出部を有しない場合、弾性部材はベース部材と押圧部材との間に密着して挟まれた状態となるので、第２端面と接触する面から見た弾性部材の中央側は、外縁側に比べ、ベース部材によって弾性部材の変形が妨げられやすい。すなわち、弾性部材の中央側は、外縁側に比べ、弾性部材が変形するための逃げ場となる箇所が少ないので、弾性部材の中央側は外縁側よりも変形しにくい。故に、弾性部材の中央側に位置する連通孔の開弁圧は、弾性部材の外縁側に位置する連通孔の開弁圧よりも高くなる傾向がある。この結果、開弁圧のばらつきが生じると考えられる。

上記の蓄電モジュールのベース部材は、各々の連通孔の第２開口端を囲むと共に第２端面から突出する複数の突出部を有し、弾性部材は、複数の突出部の先端部に接触し、第２端面と弾性部材との間に空間が形成されている。このように弾性部材が突出部の先端部に接触することにより、各々の連通孔が間接的に塞がれている。内部空間の圧力上昇に応じて排出されたガスは、連通孔の第２開口端を通って突出部の先端部と、ガスによって押し上げられた弾性部材との間から排出される。突出部が設けられていることにより、弾性部材と第２端面との間に空間が形成されるので、各々の突出部の周辺において同様に、弾性部材が変形するための逃げ場となる箇所が形成される。その結果、弾性部材の変形しやすさに関して、位置に依存する差異を低減することができる。したがって、各々の連通孔に対して圧力調整弁の開弁圧の均一化を図ることができる。

一形態において、第２端面と弾性部材とは互いに離間していてもよい。この構成によれば、第２端面と弾性部材との間の空間が、突出部の先端部と弾性部材との間から排出されたガスを外部に排出するための流路として機能する。したがって、ベース部材に流路等を形成する必要がないので、圧力調整弁の構造を簡略化することができる。

一形態において、隣り合う第２開口端同士の間の距離は全て同一であってもよい。この構成によれば、第２端面において第２開口端を囲む突出部が均等に配置されるので、弾性部材の変形しやすさに関して、位置に依存する差異を更に低減することができる。

一形態において、押圧部材は、弾性部材及びベース部材を覆うように配置され、押圧部材には、押圧部材、弾性部材、及びベース部材により画成される空間と外部とを連通する排気孔が設けられていてもよい。この構成によれば、内部空間の圧力上昇に応じて排出されたガスは、押圧部材、弾性部材、及びベース部材により画成される空間に流入し、排気孔から外部に排出される。したがって、簡易な構成によって内部空間で発生したガスを外部に排出することができる。

一形態において、ベース部材は、第１端面を含む第１ベース部材と、第２端面を含む第２ベース部材と有してもよい。この場合、第２ベース部材に第２開口端及び突出部が設けられているので、第２ベース部材、弾性部材、及び押圧部材からなるユニットを用いて圧力調整弁の検査を行うことができる。例えば、第２ベース部材の第２端面の反対側（第１ベース部材に接続される側）から連通孔に空気を送り込むことにより、開弁圧の値を確認することができる。したがって、圧力調整弁の組み付け前に、圧力調整弁の検査を容易に行うことができる。

本発明によれば、圧力調整弁の開弁圧の均一化を図ることが可能な蓄電モジュールが提供される。

本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置を示す概略断面図である。 図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。 図２の蓄電モジュールを示す概略斜視図である。 図３の蓄電モジュールの一部を拡大した平面図である。 枠体の開口に接続される圧力調整弁の分解斜視図である。 圧力調整弁の構成を示す概略断面図である。 第１ベース部材の（Ａ）枠体開口側の端面及び（Ｂ）第２ベース部材側の端面を示す平面図である。 第２ベース部材の（Ａ）第１ベース部材側の端面及び（Ｂ）弁体側の端面を示す平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）のIX-IX線に沿った断面図である。 （Ａ）は閉弁状態を示す図であり、（Ｂ）は開弁状態を示す図である。 （Ａ）は複数の内部空間に対して１つの弁体でシールする圧力調整弁を示す概略断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の圧力調整弁における反力分布を示す図である。 図１の蓄電モジュールの圧力調整弁における反力分布を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、蓄電モジュールを備える蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。同図に示す蓄電装置１０は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備えるが、単一の蓄電モジュール１２を備えていてもよい。蓄電モジュール１２は例えばバイポーラ電池である。蓄電モジュール１２は、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などの二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素電池を例示する。

複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層され得る。積層方向Ｄ１から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール１２の詳細については後述する。導電板１４は、蓄電モジュール１２の積層方向Ｄ１（Ｚ方向）において両端に位置する蓄電モジュール１２の外側にもそれぞれ配置される。導電板１４は、隣り合う蓄電モジュール１２と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール１２が積層方向Ｄ１に直列に接続される。積層方向Ｄ１において、一端に位置する導電板１４には正極端子２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には負極端子２６が接続されている。正極端子２４は、接続される導電板１４と一体であってもよい。負極端子２６は、接続される導電板１４と一体であってもよい。正極端子２４及び負極端子２６は、積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｘ方向）に延在している。これらの正極端子２４及び負極端子２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。

導電板１４は、蓄電モジュール１２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板１４の内部に設けられた複数の空隙１４ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール１２からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙１４ａは例えば積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｙ方向）に延在する。積層方向Ｄ１から見て、導電板１４は、蓄電モジュール１２よりも小さいが、蓄電モジュール１２と同じかそれより大きくてもよい。

蓄電装置１０は、交互に積層された蓄電モジュール１２及び導電板１４を積層方向Ｄ１に拘束する拘束部材１６を備え得る。拘束部材１６は、一対の拘束プレート１６Ａ,１６Ｂと、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ同士を連結する連結部材（ボルト１８及びナット２０）とを備える。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂと導電板１４との間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルム２２が配置される。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向Ｄ１から見て、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ及び絶縁フィルム２２は例えば矩形形状を有する。絶縁フィルム２２は導電板１４よりも大きくなっており、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、蓄電モジュール１２よりも大きくなっている。積層方向Ｄ１から見て、拘束プレート１６Ａの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ１が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向Ｄ１から見て、拘束プレート１６Ｂの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ２が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。積層方向Ｄ１から見て拘束プレート１６Ａ，１６Ｂが矩形形状を有している場合、挿通孔Ｈ１及び挿通孔Ｈ２は、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂの角部に位置する。

一方の拘束プレート１６Ａは、負極端子２６に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられ、他方の拘束プレート１６Ｂは、正極端子２４に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられている。ボルト１８は、例えば一方の拘束プレート１６Ａ側から他方の拘束プレート１６Ｂ側に向かって挿通孔Ｈ１に通され、他方の拘束プレート１６Ｂから突出するボルト１８の先端には、ナット２０が螺合されている。これにより、絶縁フィルム２２、導電板１４及び蓄電モジュール１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向Ｄ１に拘束荷重が付加される。

図２は、図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。同図に示す蓄電モジュール１２は、複数のバイポーラ電極（電極）３２が積層された積層体３０を備える。バイポーラ電極３２の積層方向Ｄ１から見て積層体３０は例えば矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極３２間にはセパレータ４０が配置され得る。バイポーラ電極３２は、電極板３４と、電極板３４の一方面に設けられた正極３６と、電極板３４の他方面に設けられた負極３８とを含む。積層体３０において、一のバイポーラ電極３２の正極３６は、セパレータ４０を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う一方のバイポーラ電極３２の負極３８と対向し、一のバイポーラ電極３２の負極３８は、セパレータ４０を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う他方のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。積層方向Ｄ１において、積層体３０の一端には、内側面に負極３８が配置された電極板３４（負極側終端電極）が配置され、積層体３０の他端には、内側面に正極３６が配置された電極板３４（正極側終端電極）が配置される。負極側終端電極の負極３８は、セパレータ４０を介して最上層のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。正極側終端電極の正極３６は、セパレータ４０を介して最下層のバイポーラ電極３２の負極３８と対向している。これら終端電極の電極板３４はそれぞれ隣り合う導電板１４（図１参照）に接続される。

蓄電モジュール１２は、積層方向Ｄ１に延在する積層体３０の側面３０ａにおいて電極板３４の縁部３４ａを保持する枠体５０を備える。枠体５０は、積層体３０の側面３０ａを取り囲むように構成されている。枠体５０は、電極板３４の縁部３４ａを保持する第１樹脂部５２と、積層方向Ｄ１から見て第１樹脂部５２の周囲に設けられる第２樹脂部５４とを備え得る。

枠体５０の内壁を構成する第１樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の一方面（正極３６が形成される面）から縁部３４ａにおける電極板３４の端面にわたって設けられている。積層方向Ｄ１から見て、各第１樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３４ａ全周にわたって設けられている。隣り合う第１樹脂部５２同士は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の他方面（負極３８が形成される面）の外側に延在する面において当接している。その結果、第１樹脂部５２には、各バイポーラ電極３２の電極板３４と同様に、積層体３０の両側に配置された電極板３４の縁部３４ａも第１樹脂部５２に埋没した状態で保持されている。これにより、積層方向Ｄ１に隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と第１樹脂部５２とによって気密に仕切られた複数の内部空間Ｖが形成されている。当該内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。

枠体５０の外壁を構成する第２樹脂部５４は、積層方向Ｄ１を軸方向として延在する筒状部である。第２樹脂部５４は、積層方向Ｄ１において積層体３０の全長にわたって延在する。第２樹脂部５４は、積層方向Ｄ１に延在する第１樹脂部５２の外側面を覆っている。第２樹脂部５４は、積層方向Ｄ１から見て内側において第１樹脂部５２に溶着されている。

電極板３４は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板３４の縁部３４ａは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっており、当該未塗工領域が枠体５０の内壁を構成する第１樹脂部５２に埋没して保持される領域となっている。正極３６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極３８を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。電極板３４の他方面における負極３８の形成領域は、電極板３４の一方面における正極３６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

セパレータ４０は、例えばシート状に形成されている。セパレータ４０を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ４０は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ４０は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

図３は、図２の蓄電モジュールを示す概略斜視図である。図４は、図３の蓄電モジュールの一部（１つの開口５０ａの周辺領域）を拡大した平面図である。図３及び図４に示されるように、蓄電モジュール１２の枠体５０は、積層方向Ｄ１に延在する側面５０ｓを有する。側面５０ｓは積層方向Ｄ１から見て外側に位置する面である。よって、第２樹脂部５４が枠体５０の側面５０ｓを有することになる。

枠体５０の側面５０ｓは、本体領域５０ｓ１と突出領域５０ｓ２とを有している。本体領域５０ｓ１と突出領域５０ｓ２の形状はそれぞれ例えば矩形である。本体領域５０ｓ１には、開口５０ａが設けられている。開口５０ａは、各内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口として機能すると共に、電解液が注入された後は、各内部空間Ｖ内の圧力を調整するための圧力調整弁６０（詳しくは後述）の接続口として機能する。本実施形態では、枠体５０は複数（ここでは４つ）の開口５０ａ（開口５０ａ１〜５０ａ４）を有している。具体的には、枠体５０の長手方向（Ｘ方向）に対向する各側面５０ｓに、２つずつの開口５０ａが設けられている。

本体領域５０ｓ１は、バイポーラ電極３２の積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｙ方向）に延在する縁Ｅを有している。突出領域５０ｓ２は、バイポーラ電極３２の積層方向Ｄ１において開口５０ａから離れるように縁Ｅから突出している。本実施形態では、一対の突出領域５０ｓ２が開口５０ａを挟むように配置されている。突出領域５０ｓ２は、縁Ｅに沿って開口５０ａの全長を越えて開口５０ａの両外側にはみ出る長さで設けられている。

図４に示されるように、１つの開口５０ａは、第１樹脂部５２に設けられた第１開口５２ａと、第２樹脂部５４に設けられた第２開口５４ａとを有し得る。各第１開口５２ａは、隣り合うバイポーラ電極３２間の内部空間Ｖ及び第２開口５４ａと連通している。第１樹脂部５２には複数の第１開口５２ａが設けられており、第２樹脂部５４には、複数の第１開口５２ａを覆うように広がる単一の第２開口５４ａが設けられている。第１開口５２ａは各第１樹脂部５２に設けられてもよいし、隣り合う第１樹脂部５２間に設けられてもよい。各第１開口５２ａ及び第２開口５４ａの形状は例えば矩形である。

本実施形態では、蓄電モジュール１２には、２４個の内部空間Ｖが形成されており、１つの開口５０ａは、６個の内部空間Ｖと連通している。すなわち、各内部空間Ｖは、４つの開口５０ａ１〜５０ａ４のうちの何れか１つと連通している。図４に示されるように、１つの開口５０ａ（ここでは一例として開口５０ａ１）において、６個の第１開口５２ａが、積層方向Ｄ１に沿って配置されている。積層方向Ｄ１において隣り合う第１開口５２ａの間の距離は、全て同一である。６個の第１開口５２ａは、開口５０ａの開口方向（Ｘ方向）から見て点対称に配置されている。なお、隣り合う第１開口５２ａの間の距離は全て同一でなくてもよい。また、第１開口５２ａの位置は開口５０ａごとに異なっているので、点対称の基準点は開口５０ａごとに異なっている。

図５は、枠体５０の開口５０ａに接続される圧力調整弁６０の分解斜視図である。また、図６は、圧力調整弁６０の構成を示す概略断面図である。図５及び図６に示されるように、圧力調整弁６０は、第１ベース部材７０と、第２ベース部材８０と、弁体９０（弾性部材）と、カバー部材１００（押圧部材）とを有している。

第１ベース部材７０は、略直方体状の外形を有しており、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンサルファイド（変性ＰＰＥ）等によって形成されている。第１ベース部材７０は、開口５０ａ側の端面７１（第１端面）と、端面７１を含む接続部７２と、端面７１とは反対側の端面７３とを有しており、開口５０ａに接続される。端面７１は、第１樹脂部５２の側面５２ｓに対向し、端面７３は第２ベース部材８０に対向する。接続部７２は、第２開口５４ａに対応する形状を有している。第１ベース部材７０は、接続部７２が第２開口５４ａに挿入された状態で、端面７１と第１樹脂部５２の側面５２ｓとの接触部分の一部又は全部が溶着されることにより、開口５０ａに対して固定される。端面７１と側面５２ｓとの溶着は、例えば熱板溶着、レーザ透過溶着、及び超音波溶着等により行われる。

図７（Ａ）は、第１ベース部材７０の開口５０ａ側の端面７１を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、第１ベース部材７０の第２ベース部材８０側の端面７３を示す平面図である。図６及び図７に示されるように、第１ベース部材７０には、端面７１から端面７１まで貫通する第１連通孔７４が複数設けられている。各第１連通孔７４は、対応する１つの第１開口５２ａを介して、１つの内部空間Ｖと連通している。第１連通孔７４は、第１連通孔７４の端面７１側の部分である第１連通部７５と、第１連通孔７４の端面７３側の部分である第２連通部７６とを含む。

第１連通部７５は、断面矩形状に形成されている。第１連通部７５によって、略直方体状の空間Ｓ１が形成されている。第１連通部７５の開口５０ａ側の開口端７５ａ（第１開口端）は、開口５０ａと第１ベース部材７０との接続方向Ｄ２（Ｘ方向）から見て、矩形状の第１開口５２ａを含む大きさに形成されている。一方、第１連通部７５の第２連通部７６に接続する側の開口端７５ｂは、断面円形状に形成されている。開口端７５ｂの内径は、開口端７５ａの積層方向Ｄ１の幅ｄ１と同一である。

第２連通部７６は、断面円形状に形成されている。第２連通部７６は、第１連通部７５の開口端７５ｂから、第２連通部７６の端面７３側の開口端７６ａまで貫通している。開口端７６ａは円形状に形成されている。開口端７６ａの内径ｄ３は、開口端７５ｂの内径（すなわち、開口端７５ａの積層方向Ｄ１の幅ｄ１）よりも大きく設けられている（ｄ３＞ｄ１）。すなわち、第２連通部７６によって、開口端７５ｂから開口端７６ａに向かうにつれて内径が大きくなるテーパ状の空間Ｓ２が形成されている。本実施形態では、図６に示されるように、第２連通部７６は、開口端７５ｂの中心位置よりも開口端７６ａの中心位置が上方に位置するように延びている。このような第２連通部７６は、例えば射出成形等により形成され得る。

図８（Ａ）は、第２ベース部材８０の第１ベース部材７０側の端面８１を示す平面図であり、図８（Ｂ）は、第２ベース部材８０の弁体９０側の端面８２を示す平面図である。図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）のIX-IX線に沿った断面図である。図６及び図８に示されるように、第２ベース部材８０は、第１ベース部材７０の端面７３に対向する端面８１と、端面８１とは反対側の端面（第２端面）８２と、端面８１から端面８２まで貫通する複数の第２連通孔８３と、端面８２から突出する複数の突出部８４とを有している。第２ベース部材８０の外形は、略直方体状である。端面８１は、第１ベース部材７０の端面７３に接合される。端面８１と端面７３とは、例えば熱板溶着により溶着され得る。なお、本実施形態では、接続方向Ｄ２からみて、第２ベース部材８０は、第１ベース部材７０よりも僅かに大きく形成されているが、第２ベース部材８０は、第１ベース部材７０と同じ大きさに形成されてもよいし、第１ベース部材７０よりも小さく形成されていてもよい。

第２連通孔８３は、断面円形状に形成されている。各第２連通孔８３は、対応する１つの第１連通孔７４を介して、１つの内部空間Ｖと連通している。すなわち、第１ベース部材７０の第１連通孔７４及び第２ベース部材８０の第２連通孔８３により、端面７１から端面８２まで貫通する連通孔が複数形成されている。

第１ベース部材７０側の開口端８３ａの内径は、第１連通孔７４の開口端７６ａの内径ｄ３と一致している。第１ベース部材７０と第２ベース部材８０とは、接続方向Ｄ２から見て互いに対応する開口端７６ａ及び開口端８３ａが重なるように接合されている。第２連通孔８３の弁体９０側の開口端８３ｂ（第２開口端）の内径ｄ４は、開口端８３ａの内径（すなわち、開口端７６ａの内径ｄ３）よりも小さく設けられている（ｄ４＜ｄ３）。すなわち、第２連通孔８３によって、開口端８３ａから開口端８３ｂに向かうにつれて内径が小さくなるテーパ状の空間Ｓ３が形成されている。隣り合う開口端８３ｂ同士の間の距離Ｌは全て同一である。また、複数の開口端８３ｂは、端面８２内において距離Ｌが可能な限り大きくなるように配置されている。このような第２連通孔８３は、例えば射出成形等により形成され得る。なお、開口端８３ａの内径と開口端７６ａの内径ｄ３とは、一致していなくてもよい。例えば、開口端８３ａの内径を内径ｄ３よりも小さくした場合には、接合時の位置ずれを許容できる効果を奏し得る。また、隣り合う開口端８３ｂ同士の間の距離Ｌは全て同一であることが好ましいが、距離Ｌは全て同一でなくてもよい。

図７（Ｂ）及び図８（Ａ）に示されるように、複数の開口端７６ａ及び複数の開口端８３ａはいずれも、軸Ａに対して点対称に配置されている。この構成によれば、軸Ａに対して互いに反転関係にある第１ベース部材７０（又は第２ベース部材８０）の２つの状態のいずれにおいても、複数の開口端７６ａに対する複数の開口端８３ａの配置が同一になる。このため、上記２つの状態のいずれにおいても、第１ベース部材７０に第２ベース部材８０を正常に接合することが可能となる。すなわち、第１ベース部材７０に対して第２ベース部材８０を上下反転（軸Ａ周りに１８０度回転）させても、第２ベース部材８０を第１ベース部材７０に正常に接合することができる。その結果、第１ベース部材７０への第２ベース部材８０の接合を容易に行うことが可能となる。また、第１ベース部材７０に対して誤った向きで第２ベース部材８０を接合してしまうといった誤組み付けの発生を防止することもできる。

図６、図８（Ｂ）、及び図８（Ｃ）に示されるように、各々の突出部８４は略円筒状の外形を有し、１つの開口端８３ｂを囲むように形成されている。突出部８４は、接続方向Ｄ２に沿って端面８２から弁体９０側に突出しており、突出部８４の弁体９０側の先端部８４ａは弁体９０に接触する。このように先端部８４ａと弁体９０とが接触することにより、各々の開口端８３ｂが間接的に塞がれた状態となっている。第２ベース部材８０の端面８２と弁体９０とは互いに離間している。接続方向Ｄ２から見て、突出部８４の高さ（接続方向Ｄ２における寸法）Ｔは、例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。本実施形態では、突出部８４の高さＴは０．４ｍｍである。なお、突出部８４の高さＴは前述の範囲に限定されず、弁体９０の硬度に応じて適宜変更可能である。突出部８４の内径は、開口端８３ｂの内径ｄ４と一致している。なお、各々の突出部８４は、開口端８３ｂを囲み、且つ、互いに離間していればよいので、突出部８４の内径は開口端８３ｂの内径ｄ４より大きくてもよい。突出部８４は、例えば射出成形等によって形成され得る。

弁体９０は、例えばゴム等の弾性部材によって形成されている。弁体９０は、例えば直方体状をなしている。弁体９０は、第２ベース部材８０に設けられた複数の突出部８４の先端部８４ａに接触するように配置されている。このように弁体９０が配置されることにより、第２ベース部材８０の端面８２と弁体９０との間に空間Ｓ５が形成されている。

カバー部材１００は、矩形板状の底壁部１０１と、底壁部１０１の縁部に設けられ、接続方向Ｄ２に沿って延びる側壁部１０２と、を有する箱状部材である。カバー部材１００は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等によって形成されている。底壁部１０１の内側には、弁体９０を位置決めするために凹状に窪んだ溝部１０３が設けられている。カバー部材１００は、溝部１０３に弁体９０を収容すると共に、弁体９０を第２ベース部材８０の突出部８４に対して押圧するための押圧部材として機能する。カバー部材１００は、第２ベース部材８０及び弁体９０を覆うように配置されており、カバー部材１００、弁体９０、及び第２ベース部材８０によって空間Ｓ４が形成されている。空間Ｓ４は、端面８２と弁体９０との間の空間Ｓ５と連通している。接続方向Ｄ２から見て、底壁部１０１の側壁部１０２と溝部１０３との間の領域には、接続方向Ｄ２に底壁部１０１を貫通する排気孔１０４が設けられている。排気孔１０４は空間Ｓ４と連通している。すなわち、排気孔１０４は空間Ｓ４を介して空間Ｓ５と連通している。

図６に示されるように、カバー部材１００の溝部１０３に弁体９０が位置決めされて収容された状態で、側壁部１０２の端部１０２ａが第２ベース部材８０に対して固定される。端部１０２ａと第２ベース部材８０とを固定する方法は特に限定されないが、例えばレーザ溶着、熱板溶着、及びボルト等の締結部材を用いた締結等を用い得る。例えば、レーザ溶着を用いる場合には、カバー部材１００をレーザ透過性樹脂で形成すると共に第２ベース部材８０をレーザ吸収性樹脂で形成し、レーザをカバー部材１００側から照射することにより、第２ベース部材８０におけるカバー部材１００との境界部分を溶融して接合することができる。

ここで、弁体９０の通常時（非圧縮時）の厚さ（Ｘ方向の幅）は、溝部１０３の底面１０３ａから側壁部１０２の端部１０２ａまでの高さｄ５よりも大きい。すなわち、高さｄ５によって、弁体９０の圧縮率が規定されている。弁体９０の圧縮率は、例えば突出部８４内の圧力（すなわち、第２連通孔８３内の圧力又は当該第２連通孔８３に連通された内部空間Ｖ内の圧力）が予め定められた設定値以上となった場合に、弁体９０による突出部８４の閉塞（すなわち、開口端８３ｂの閉塞）が解除されるように予め調整される。

続いて、内部空間Ｖの圧力調整の原理について説明する。上述したように、各第２連通孔８３はそれぞれ対応する内部空間Ｖと連通しているため、弁体９０における突出部８４の先端部８４ａを塞ぐ部分には、当該突出部８４に対応する第２連通孔８３及び内部空間Ｖと同等の圧力がかかる。ここで、弁体９０による先端部８４ａの閉塞の解除は、対応する内部空間Ｖ内の圧力が予め定められた設定値以上となった場合に行われるように、弁体９０の圧縮率等が規定されている。このため、対応する内部空間Ｖ内の圧力が設定値未満である場合には、図９（Ａ）に示されるように、突出部８４の先端部８４ａ（開口端８３ｂ）が弁体９０によって塞がれた閉弁状態が維持される。

一方、対応する内部空間Ｖ内の圧力が上昇して設定値以上となった場合には、図９（Ｂ）に示されるように、弁体９０の一部（具体的には、先端部８４ａを塞ぐ部分及びその周辺部分）が先端部８４ａから離間するように変形し、弁体９０による先端部８４ａ（開口端８３ｂ）の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、閉塞が解除された突出部８４に対応する開口端８３ｂと空間Ｓ４とが連通し、対応する内部空間Ｖ内のガスは開口端８３ｂを通過して先端部８４ａと弁体９０との間から空間Ｓ４に排出される。空間Ｓ４に排出されたガスは、カバー部材１００に設けられた排気孔１０４を介して外部に排出される。その後、内部空間Ｖ内の圧力が設定値未満となった場合には、突出部８４の先端部８４ａが弁体９０によって塞がれた元の閉弁状態となる（図９（Ａ）参照）。以上の開閉動作により、圧力調整弁６０は、内部空間Ｖ内の圧力を適切に調整する。

次に、図１０及び図１１を参照して、蓄電モジュール１２の作用について説明する。

上述したようなバイポーラ電池では隣り合う内部空間同士の間隔が狭いので、それぞれの内部空間に対して個別に圧力調整弁を設けることは困難である。そこで、本願発明者らは、複数の内部空間に対して、１つの弁体でシールする構成を考えた。具体的には、図１０（Ａ）に示される圧力調整弁１６０ように、１つの弁体１９０によって、第２ベース部材１８０に形成された複数の第２連通孔１８３を塞ぐ構成である。圧力調整弁１６０では、第２ベース部材１８０が突出部を有しておらず、第２ベース部材１８０の端面１８２が弁体１９０と接触している。第２連通孔１８３の弁体１９０側の開口端１８３ｂは、弁体１９０によって直接塞がれている。

しかしながら、このような構成の圧力調整弁１６０を用いる場合、図１０（Ｂ）に示されるように、弁体１９０が受ける反力は中央側へ向かうにつれて大きくなり、弁体１９０の中央側に位置する第２連通孔１８３（開口端１８３ｂ）の開弁圧は、弁体１９０の外縁側に位置する第２連通孔１８３（開口端１８３ｂ）の開弁圧よりも高くなる傾向があることが分かった。この結果、開弁圧にばらつきが生じるおそれがあると考えた。

本願発明者らは、複数の第２連通孔１８３を１つの弁体１９０でシールした際に、弁体１９０が受ける反力にばらつきが生じる原因を鋭意検討した。その結果、弁体１９０は第２ベース部材１８０と、弁体１９０を押圧するカバー部材（不図示）との間に密着して挟まれた状態となっているので、端面１８２と接触する面から見た弁体１９０の中央側は、外縁側に比べ、端面１８２によって弁体１９０の変形が妨げられやすいことに着目した。すなわち、弁体１９０の中央側は、弁体１９０が変形するための逃げ場となる箇所が少ないことに原因があるのではないかと考えた。

そこで、本実施形態に係る蓄電モジュール１２では、図８（Ｃ）及び図９に示されるように、第２ベース部材８０に、各々の第２連通孔８３の開口端８３ｂを囲むと共に端面８２から突出する複数の突出部８４を設け、複数の突出部８４の先端部８４ａに弁体９０を接触させ、端面８２と弁体９０との間に空間Ｓ５を形成した。このように、弁体９０と端面８２との間に空間Ｓ５が形成されることにより、各々の突出部８４の周辺において同様に、弁体９０が変形するための逃げ場となる箇所が形成されると考えられる。その結果、図１１に示されるように、弁体９０が受ける反力のばらつきが低減された。すなわち、本実施形態の蓄電モジュール１２では、弁体９０の変形しやすさに関して、位置に依存する差異を低減することができ、各々の第２連通孔８３に対して圧力調整弁６０の開弁圧の均一化を図ることができる。

また、一般的に、弁体の変形しやすさは、弁体の摩擦係数に依存することが知られている。このため、圧力調整弁の開弁圧を設定する際には、弁体の摩擦係数を考慮する必要がある。これに対し、圧力調整弁６０では、突出部８４を設けることにより、第２ベース部材８０と弁体９０との接触面積が低減されている。このため、弁体９０の摩擦係数による影響が低減され、開弁圧の設定を容易に行うことができる。

また、端面８２と弁体９０とは互いに離間している。これにより、端面８２と弁体９０との間の空間が、突出部８４の先端部８４ａと弁体９０との間から排出されたガスを外部に排出するための流路として機能する。したがって、第２ベース部材８０又は弁体９０に流路等を形成する必要がないので、圧力調整弁６０の構造を簡略化することができる。

また、図８（Ｂ）に示されるように、隣り合う開口端８３ｂ同士の間の距離は全て同一である。これにより、端面８２において開口端８３ｂを囲む突出部８４が均等に配置されるので、弁体９０の変形しやすさに関して、位置に依存する差異を更に低減することができる。また、複数の開口端８３ｂは、端面８２内において距離Ｌが可能な限り大きくなるように配置されている。これにより、隣接する開口端８３ｂに及ぼす影響を低減することができる。例えば、内部空間Ｖの圧力上昇によって１つの開口端８３ｂを塞ぐ弁体９０の一部が変形しても、その変形が隣接する開口端８３ｂを塞ぐ弁体９０の他の一部に及ぶことが抑制される。したがって、隣接する開口端８３ｂに及ぼす影響を低減することができる。

また、図９に示されるように、カバー部材１００は、弁体９０及び第２ベース部材８０材を覆うように配置され、カバー部材１００には、カバー部材１００、弁体９０、及び第２ベース部材８０により画成される空間Ｓ４と外部とを連通する排気孔１０４が設けられている。これにより、内部空間Ｖの圧力上昇に応じて排出されたガスは、空間Ｓ４に流入し、排気孔１０４から外部に排出される。したがって、簡易な構成によって内部空間Ｖで発生したガスを外部に排出することができる。

また、圧力調整弁６０は、端面７１を含む第１ベース部材７０と、端面８２を含む第２ベース部材８０と有している。これにより、第２ベース部材８０に開口端８３ｂ及び突出部８４が設けられているので、第２ベース部材８０、弁体９０、及びカバー部材１００からなるユニットを用いて圧力調整弁６０の検査を行うことができる。例えば、第２ベース部材８０の端面８２の反対側（端面８１側）から第２連通孔８３に空気を送り込むことにより、開弁圧の値を確認することができる。したがって、圧力調整弁６０の組み付け前に、圧力調整弁６０の検査を容易に行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、第２ベース部材８０の端面８２と弁体９０とは完全に離間しておらず、端面８２と弁体９０の一部が接触していてもよい。

また、突出部８４の他に、端面８２と弁体９０とを離間させることを目的とした柱部が端面８２から突出するように設けられていてもよい。この場合、柱部は、隣り合う突出部８４同士の間に設けられ得る。このように柱部を設けることにより、弁体９０の撓み等によって端面８２と弁体９０との間の空間が閉塞することを抑制できる。

また、上記実施形態では、端面８２と弁体９０との間の空間Ｓ５がガスの流路として機能する構成について説明したが、第２ベース部材８０の端面８２又は弁体９０にガスの流路となる溝部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、第１連通孔７４及び第２連通孔８３の数がそれぞれ６個である例について説明したが、第１連通孔７４及び第２連通孔８３の数は内部空間Ｖの数に応じて適宜変更可能である。例えば、蓄電モジュール１２が５６個の内部空間を有し、１つの開口５０ａが１４個の内部空間Ｖと連通している構成においては、第１連通孔７４及び第２連通孔８３の数がそれぞれ１４個とすることができる。

また、上記実施形態では、排気孔１０４は底壁部１０１を接続方向Ｄ２（Ｘ方向）に貫通するように形成されていたが、排気孔１０４は側壁部１０２を積層方向Ｄ１（Ｙ方向）に貫通するように形成されていてもよい。また、排気孔１０４は、第２ベース部材８０に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、圧力調整弁６０は第１ベース部材７０及び第２ベース部材８０を有していたが、第１ベース部材７０及び第２ベース部材８０は一つのベース部材として一体に構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、第１開口５２ａの間の距離が全て同一である例について説明したが、第１開口５２ａの間の距離が全て同一でなくてもよい。この場合、第１ベース部材７０の第１連通孔７４及び第２ベース部材８０の第２連通孔８３を曲げることにより、開口端８３ｂ同士の間の距離Ｌを調整することができる。

１２…蓄電モジュール、３０…積層体、３０ａ…側面、３２…バイポーラ電極、３４ａ…縁部、３４…電極板、３４ａ…縁部、５０…枠体、５０ａ…開口、６０…圧力調整弁、７０…第１ベース部材、７１…端面（第１端面）、７２…接続部、７３…端面、７４…第１連通孔、７５ａ…開口端（第１開口端）、８０…第２ベース部材、８２…端面（第２端面）、８３…第２連通孔、８３ｂ…開口端（第２開口端）、８４…突出部、９０…弁体、１００…カバー部材（押圧部材）、１０４…排気孔、Ｄ１…積層方向、Ｄ２…接続方向、Ｌ…距離、Ｓ４…空間、Ｖ…内部空間。

Claims (5)

1. 電極板と、前記電極板の一方面に設けられた正極と、前記電極板の他方面に設けられた負極とを含むバイポーラ電極が積層された積層体と、
   前記電極板の縁部を保持し、前記積層体において隣り合う前記バイポーラ電極間の複数の内部空間と連通する開口が設けられた枠体と、
   前記開口に接続される圧力調整弁と、
   を備え、
   前記圧力調整弁は、前記開口に接続され、前記開口側の第１端面及び前記第１端面とは反対側の第２端面が設けられたベース部材と、前記ベース部材の前記第２端面側に配置された弾性部材と、前記弾性部材を前記ベース部材に対して押圧する押圧部材と、を有し、
   前記ベース部材は、前記第１端面に形成された第１開口端から前記第２端面に形成された第２開口端まで貫通し、前記開口を介して前記複数の内部空間の各々と連通する複数の連通孔と、各々の前記第２開口端を囲むと共に前記第２端面から突出する複数の突出部とを有し、
   前記弾性部材は、前記複数の突出部の先端部に接触し、
   前記第２端面と前記弾性部材との間に空間が形成されている、蓄電モジュール。
2. 前記第２端面と前記弾性部材とは互いに離間している、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 隣り合う前記第２開口端同士の間の距離は全て同一である、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記押圧部材は、前記弾性部材及び前記ベース部材を覆うように配置され、
   前記押圧部材には、前記押圧部材、前記弾性部材、及び前記ベース部材により画成される空間と外部とを連通する排気孔が設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記ベース部材は、前記第１端面を含む第１ベース部材と、前記第２端面を含む第２ベース部材と有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の蓄電モジュール。