JP6365191B2 - 蓄電装置及びそのガス排出方法 - Google Patents

Description

本発明は、１以上の蓄電素子が外装体に収容されてなる蓄電装置及びそのガス排出方法に関する。

従来、複数の円筒型電池（蓄電素子）が電池収容ケース（外装体）に収容されてなる組電池（蓄電装置）が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の蓄電装置では、外装体に、蓄電装置から発生したガスを排出するためのガス排出口が形成されており、ガス排出口に、所定圧力以上になった場合にのみガスを排出させるための弁が設けられており、外装体の内圧上昇を抑制している。

特開２０１０−４５００１号公報

ところで、外装体の内部において意図しない短絡が発生しないように、外装体の内部に異物が侵入しにくい構造が必要である。このため、外装体の内部空間を異物が侵入しないように密閉しておく必要がある。

しかしながら、特許文献１の蓄電装置では、外装体の内部空間の圧力が所定圧力以上になった場合に、ガスを排出させるための弁を設けているが、弁を設けるためのスペースが必要になり、また、弁を配置するための構造が必要になるため、外装体の構成が複雑になる。このため、外装体の製造にコストがかかるという問題もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、単純な構成で実現でき、かつ、外装体の空間内のガスを外装体の外部に排出させることができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、蓄電素子と、内方の空間に前記蓄電素子を収容する外装体とを備える蓄電装置であって、前記外装体は、第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部と前記第二接合部とは、固定部により固定され、前記第一接合部又は前記第二接合部には、前記固定部と前記空間との間に、貫通部が形成され、前記第一接合部と前記第二接合部とは、前記貫通部と前記空間との間で接触している。

これによれば、外装体は、固定部により固定されている第一接合部又は第二接合部には、固定部と空間との間に貫通部が形成されており、かつ、第一接合部及び第二接合部が、貫通部と空間との間で接触する構成である。つまり、固定部、貫通部、第一接合部及び第二接合部が接触している部分（以下、「接触部分」という。）、及び空間は、この順に並んで設けられている。このように、固定部よりも空間に近い側の接触部分で密着することにより空間が形成されているため、空間の内部でガスが発生する等して空間の内部の圧力が上昇した場合に、第一接合部及び第二接合部の少なくとも一方を接触部分において変形させることができる。これにより、接触部分において第一接合部及び第二接合部の間に空間を生じさせることができ、貫通部と空間とを連通させることができる。このため、本発明の蓄電装置は、単純な構成で実現でき、かつ、外装体の空間内のガスを外装体の外部に排出させることができる。

また、例えば、前記第一接合部と前記第二接合部とは、複数の前記固定部により固定され、前記貫通部は、前記複数の固定部の間に形成されていてもよい。

これによれば、複数の固定部が設けられているため、２つの接合部をより強固に固定できる。また、複数の固定部の間に、貫通部を形成することで、貫通部と固定部との間の距離を確保できる。このため、接合部の幅を狭くすることができ、蓄電装置の構成をコンパクトにできる。

また、例えば、前記貫通部は、前記空間の周囲に沿って、前記複数の固定部のそれぞれと交互に並んで複数形成されていてもよい。

これによれば、空間の内部の圧力の上昇に伴い、空間の内部のガスを排出する構成であるため、空間の周囲に沿って複数の貫通部を配置することで、より多くの貫通部を設けることができる。これにより、空間の内部の圧力が所定値以上になった場合に、複数の貫通部を通じて効率よく空間の内部のガスを排出することができる。

また、例えば、前記第二接合部に重なる前記外装体の第一接合部の第一面と、前記空間を形成している前記外装体の第二面とは、同一平面上にあってもよい。

これによれば、外装体は、第一面及び第二面が同一平面上になるように形成されているため、空間の内部の圧力が上昇した場合に、第二面の変形とともに第一面が変形しやすい。このため、空間の内部の圧力が所定値以上になった場合に、貫通部を通じて効率よく空間の内部のガスを排出することができる。

また、例えば、前記貫通部は、前記第一接合部及び第二接合部のうち下側の接合部に形成されていてもよい。

これによれば、下側の接合部に貫通部が形成されているため、蓄電装置よりも上方から落ちてくる雨等の水滴や、粉じん等の異物が貫通部を通じて空間の内部に侵入することを低減できる。

また、例えば、前記貫通部は、前記下側の接合部を貫通して形成された下側貫通孔と、前記下側貫通孔が形成された位置に、前記第一接合部及び前記第二接合部のうち上側の接合部を貫通して形成された上側貫通孔と、を有してもよい。

これによれば、下側貫通孔及び上側貫通孔は、同じ位置に形成されるため、互いに重なる。このため、蓄電装置よりも上方から落ちてくる雨等の水滴や、粉じん等の異物を第一接合部及び第二接合部よりも下方に落下させることができる。これにより、異物により第一接合部及び第二接合部が腐食する等の不具合を防ぐことができる。

また、蓄電素子と、内方の空間に前記蓄電素子を収容する外装体とを備える蓄電装置のガス排出方法であって、前記外装体は、第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部と前記第二接合部とは、固定部により固定され、前記第一接合部又は前記第二接合部には、前記固定部と前記空間との間に貫通部が形成され、前記第一接合部と前記第二接合部とは、前記空間と前記貫通部の間で接触しており、前記ガス排出方法は、前記第一接合部と前記第二接合部との接触した部分を分離させ、前記空間の内部のガスを前記貫通部から排出させる蓄電装置のガス排出方法として実現してもよい。

これによれば、第一接合部と第二接合部との接触した部分を分離させ、空間の内部のガスを貫通部から排出させる。つまり、空間の内部でガスが発生する等して空間の内部の圧力が上昇した場合に、第一接合部及び第二接合部の少なくとも一方を接触部分において変形させることにより、接触部分において第一接合部及び第二接合部の間に空間を生じさせ、貫通部と空間とを連通させている。このため、外装体の空間内のガスを外装体の外部に排出させることができる。

本発明における蓄電装置によれば、単純な構成で実現でき、かつ、外装体の空間内のガスを外装体の外部に排出させることができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る外装体の２つの外装部の接合について説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電装置の通常時における断面図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電装置の異常時における断面図である。 本発明の変形例に係る蓄電装置の図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。 本発明の変形例に係る蓄電装置の図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。 本発明の変形例に係る蓄電装置の図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。 本発明の他の変形例に係る蓄電装置の斜視図である。 本発明の他の変形例に係る蓄電装置の通常時における断面図である。 本発明の他の変形例に係る蓄電装置の異常時における断面図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００の分解斜視図である。

なお、これらの図では、Ｚ軸方向を上下方向として示しており、以下では、Ｚ軸方向を上下方向として説明するが、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Ｚ軸方向は上下方向となることに限定されない。なお、ここで言う上下方向とは、重力が働く方向を下方向としたときに定められる方向である。また、これらの図におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれについて、矢印の先の方向をプラス側とし、その反対側の方向をマイナス側とする。以下の図においても同様である。

これらの図に示すように、蓄電装置１００は、外装体２００と、回路基板３００と、１以上（本実施の形態では８つ）の蓄電素子４００とを備える。

外装体２００は、内方の空間Ｓ１０に、１以上の蓄電素子４００及び回路基板３００を収容する箱状の部材である。外装体２００は、密閉状態の空間Ｓ１０を形成し、当該空間Ｓ１０に複数の蓄電素子４００を収容する。

外装体２００は、複数の蓄電素子４００及び回路基板３００の外方に配置される、蓄電装置１００の外装体を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体２００は、複数の蓄電素子４００及び回路基板３００を所定の位置に配置し、複数の蓄電素子４００及び回路基板３００を衝撃等から保護する。また、外装体２００は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の部材により構成されている。

ここで、外装体２００は、外装体２００の蓋体を構成する第一外装部２１０と、外装体２００の本体を構成する第二外装部２２０とを有している。第一外装部２１０は、平板状の部材である。第二外装部２２０は、有底四角筒状の外装体本体である。また、第二外装部２２０は、内方の空間Ｓ１０を第一空間Ｓ１１と第二空間Ｓ１２とに仕切る仕切板２５０を有する。第二外装部２２０は、複数の蓄電素子４００を第一空間Ｓ１１内に収容し、回路基板３００を第二空間Ｓ１２内に収容する。

なお、第一外装部２１０と第二外装部２２０とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていても構わない。

また、外装体２００は、外部正極コネクタ１１０及び外部負極コネクタ１２０を有する。外部正極コネクタ１１０及び外部負極コネクタ１２０は、第二外装部２２０のＸ軸方向マイナス側の側面に設けられる。外部正極コネクタ１１０及び外部負極コネクタ１２０は、外部の負荷へ蓄電装置１００に蓄えられた電力を供給するために外部負荷に接続される端子、又は、外部の電力源から供給される電力を蓄電装置１００に蓄えるために外部電源に接続される端子である。なお、外部正極コネクタ１１０及び外部負極コネクタ１２０は、外装体２００に設けられていればよく、例えば、第一外装部２１０に設けられていてもよい。

また、第一外装部２１０は、第一接合部２１１を有しており、第二外装部２２０は、第二接合部２２１を有している。そして、外装体２００は、第一外装部２１０の第一接合部２１１と、第二外装部２２０の第二接合部２２１とが、複数（本実施の形態では８つ）の固定部２３０により互いに固定されている。また、外装体２００は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１に複数の貫通部２４０を有する。なお、外装体２００の構成の詳細については、後述する。

次に、蓄電素子４００の構成について、詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子４００の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、蓄電素子４００の容器４６０の蓋部４６１と本体４６２とを分離した、分解斜視図である。

同図に示すように、蓄電素子４００は、容器４６０、正極端子４１０及び負極端子４２０を備えている。また、容器４６０内方には、電極体４５０、正極集電体４３０及び負極集電体４４０が配置されている。なお、容器４６０の内部には電解液等の液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。

容器４６０は、金属からなる矩形筒状で底を備える本体４６２と、当該本体の開口を閉塞する金属製の蓋部４６１とで構成されている。容器４６０は、電極体４５０等を内部に収容後、蓋部４６１と本体４６２とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。また、蓄電素子４００の容器４６０には、蓄電素子４００が過充電されたとき、内部短絡が起こったとき等の異常時に容器４６０の内部で発生したガスを排出するための安全弁４７０が設けられている。複数の蓄電素子４００は、容器４６０の上方（つまり蓋部４６１）がＺ軸方向を向くように配置された状態で、Ｘ軸方向に４つずつ２列に並べられる。

電極体４５０は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。具体的には、電極体４５０は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを巻回されて形成された巻回型の電極体である。なお、電極体４５０は、平板状極板を積層した積層型の電極体であってもかまわない。

ここで、正極は、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる長尺帯状の導電性の正極集電箔の表面に正極活物質層が形成された電極板であり、負極は、銅又は銅合金等からなる長尺帯状の導電性の負極集電箔の表面に負極活物質層が形成された電極板であり、セパレータは、微多孔性のシートである。なお、蓄電素子４００に用いられる正極、負極及びセパレータは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、蓄電素子４００の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器４６０に封入される電解液（非水電解質）としても、蓄電素子４００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。

正極端子４１０は、正極集電体４３０を介して、電極体４５０の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子４２０は、負極集電体４４０を介して、電極体４５０の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子４１０及び負極端子４２０は、電極体４５０に蓄えられている電気を蓄電素子４００の外部空間に導出し、また、電極体４５０に電気を蓄えるために蓄電素子４００の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。

正極集電体４３０は、電極体４５０の正極と容器４６０の側壁との間に配置され、正極端子４１０と正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体４３０は、正極の正極集電箔と同様、アルミニウム又はアルミニウム合金等で形成されている。また、負極集電体４４０は、電極体４５０の負極と容器４６０の側壁との間に配置され、負極端子４２０と電極体４５０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体４４０は、負極の負極集電箔と同様、銅又は銅合金等で形成されている。

また、複数の蓄電素子４００のそれぞれは、異極端子同士が金属製の板状部材であるバスバー（図示せず）により接続される。つまり、複数の蓄電素子４００は、バスバーにより直列接続される。バスバーにより直列接続された複数の蓄電素子４００は、正極側が外部正極コネクタ１１０に接続され、負極側が回路基板３００を介して外部負極コネクタ１２０に接続される。

また、回路基板３００は、第二外装部２２０の第二空間Ｓ１２に収納されている。回路基板３００は、複数の蓄電素子４００の充電状態や放電状態等の電気的な状態を監視したり、複数の蓄電素子４００の充放電を制御したりする機能を有する。

図４は、本発明の実施の形態に係る外装体２００の２つの外装部２１０、２２０の接合について説明するための図である。図５は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００の通常時における断面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図１の蓄電装置１００のＡ−Ａ断面図である。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の領域ａ１を拡大した拡大図である。

図１、図２、及び図４に示すように、第一外装部２１０及び第二外装部２２０は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が複数の固定部２３０により互いに固定されることで、固定されている。

第一接合部２１１は、第一外装部２１０の外周部分であって、第二接合部２２１と面接触する部分である。また、上述したように、第一外装部２１０は、平板状の部材である。これらのことから、第二接合部２２１に重なる外装体２００の第一面Ａ１と、空間Ｓ１０を形成している外装体２００の第二面Ａ２とは、同一平面上にある。

第二接合部２２１は、第二外装部２２０の開口部よりＸ軸方向の両外側及びＹ軸方向の両外側に向かって延びるように設けられたフランジ状の部位である。つまり、第二接合部２２１は、第二外装部２２０のＸ軸方向の両側の側面及びＹ軸方向の両側の側面に対して略垂直に設けられる、Ｘ−Ｙ平面に略平行な板状の部位である。これにより、平板状の第一外装部２１０の一部である第一接合部２１１と、第二外装部２２０の平板状の第二接合部２２１とは、第二外装部２２０の開口部の外側において面接触することができる。

つまり、第一接合部２１１及び第二接合部２２１は、具体的には、第一外装部２１０及び第二外装部２２０を面接触させることにより、空間Ｓ１０を密閉するフランジ部である。このため、第一外装部２１０及び第二外装部２２０は、互いに面接触している接触領域Ｒ１を有する。

また、第一外装部２１０及び第二外装部２２０は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１の固定領域Ｒ２において、互いに固定されている。ここで、固定領域Ｒ２は、複数の固定部２３０により固定されている領域であり、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が互いに離れないように維持されている領域である。つまり、外装体２００は、固定領域Ｒ２において、第一外装部２１０及び第二外装部２２０を固定する複数の固定部２３０を有する。複数の固定部２３０は、空間Ｓ１０の周囲に沿って環状に並んで配置されている。つまり、第一外装部２１０及び第二外装部２２０は、空間Ｓ１０の外側に空間Ｓ１０の周囲に沿って環状に並んで配置される複数の固定部２３０により、互いに固定されている。

複数の固定部２３０のそれぞれは、図５の（ｂ）に示すように、第一接合部２１１のＺ軸方向プラス側に配置されるボルト２３１と、第二接合部２２１のＺ軸方向マイナス側に配置されるナット２３２とを有する。ボルト２３１及びナット２３２は、互いに螺合することで、Ｚ軸方向で第一接合部２１１及び第二接合部２２１を挟み込むことにより、第一接合部２１１及び第二接合部２２１を互いに固定する締結部材である。

なお、図４において、接触領域Ｒ１は、ドットが疎であるハッチング、及び、ドットが密であるハッチングの両方の領域であり、固定領域Ｒ２は、ドットが密であるハッチングの領域である。つまり、本実施の形態では、固定領域Ｒ２は、接触領域Ｒ１に含まれる領域である。

ここで、第一接合部２１１及び第二接合部２２１には、複数の固定部２３０と空間Ｓ１０との間に、複数（本実施の形態では８つ）の貫通部２４０が形成されている。なお、ここで言う、複数の固定部２３０と空間Ｓ１０との間とは、固定領域Ｒ２と空間Ｓ１０との間を含む。また、複数の貫通部２４０は、複数の固定部２３０の間に形成されている。具体的には、複数の貫通部２４０のそれぞれは、空間Ｓ１０の周囲に沿って、複数の固定部２３０のそれぞれと交互に並んで形成されている。つまり、複数の貫通部２４０のそれぞれと、複数の固定部２３０のそれぞれとは、空間Ｓ１０を囲うように環状に並んで、配置されている。

本発明の蓄電装置における外装体は、固定部より空間の方向に貫通部を有していることが好ましい。これにより、固定部の間からガスを逃がす前に、貫通部においてガスを排出することができる。よって、衝撃などの強度を上げるために固定部を強固にした場合であっても、ガスを外部に排出することができる。

複数の貫通部２４０のそれぞれは、上側貫通孔２４１及び下側貫通孔２４２を有する。ここで、下側貫通孔２４２は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１のうち、下側の接合部である第二接合部２２１を貫通して形成された貫通孔である。上側貫通孔２４１は、下側貫通孔２４２が形成された位置に、第一接合部２１１及び第二接合部２２１のうち上側の接合部である第一接合部２１１を貫通して形成された貫通孔である。上側貫通孔２４１及び下側貫通孔２４２は、上面視において矩形状であり、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が互いに複数の固定部２３０により固定された状態で、Ｚ軸方向に重なるように形成される。つまり、複数の貫通部２４０は、上側貫通孔２４１の内面と、下側貫通孔２４２の内面とが同一面上にあるように、形成されている。

また、第一接合部２１１及び第二接合部２２１は、複数の貫通部２４０と空間Ｓ１０との間で接触している。つまり、接触領域Ｒ１は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が形成されている領域であって、複数の貫通部２４０よりも空間Ｓ１０側の領域を少なくとも含む。要するに、蓄電装置１００では、空間Ｓ１０、接触領域Ｒ１、貫通部２４０、及び固定部２３０（固定領域Ｒ２）がこの順で並んで配置されている部分を少なくとも含む。つまり、第一外装部２１０及び第二外装部２２０には、接触領域Ｒ１よりも空間Ｓ１０とは反対側において第一外装部２１０及び第二外装部２２０を固定している複数の固定部２３０（固定領域Ｒ２）が設けられている。

固定領域Ｒ２は、より具体的には、例えば、複数の固定部２３０を結ぶ仮想的な線を中心とする領域であって、所定の幅を有する帯状の領域（図４のドットが密であるハッチングの領域）である。この場合、複数の固定部を結ぶ仮想的な線とは、複数の固定部のうち互いに隣接する２つの固定部間を結ぶ直線としてもよいし、互いに隣接する固定部の間で１以下の変曲点を有する曲線であって、複数の固定部の全て又は一部を緩やかにつなぐ曲線としてもよい。

また、第一接合部２１１の外周縁の形状と、第二接合部２２１の外周縁の形状とは、略同一である。つまり、第一接合部２１１と第二接合部２２１とは、互いの外周縁の形状が一致するように重なりあった状態で、固定されることができる構成である。なお、第一接合部と第二接合部とは、必ずしも、互いの外周縁が略同一の形状でなくてもよく、第二外装部の開口部の外側（つまり、空間の外側）で接触する形状であればよい。

次に、蓄電装置１００の異常時において、蓄電素子４００からガスが発生したときに、発生したガスを空間Ｓ１０から外部の空間Ｓ２０に排出するメカニズムについて説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００の異常時における断面図である。具体的には、図６の（ａ）は、異常時に蓄電素子４００からガスが排出されて、空間Ｓ１０が高圧になった場合の、図５の（ａ）のＡ−Ａ断面図に対応する断面図である。図６の（ｂ）は、図６の（ａ）の領域ａ２を拡大した拡大図である。なお、領域ａ２は、領域ａ１に対応する領域である。

蓄電素子４００からガスが排出されて、空間Ｓ１０の内部が高圧になった場合、外装体２００が膨らむように変形する。特に、外装体２００のうち、第一外装部２１０は、平板状の部材であるため、図６の（ａ）に示すように、空間Ｓ１０の外側に向けて膨らみやすい。これにより、図６の（ｂ）に示すように、空間Ｓ１０の内部のガスの圧力が上昇した場合に、第一接合部２１１及び第二接合部２２１との接触した部分（接触領域Ｒ１の部分）は、分離され、空間Ｓ１０の内部のガスを上側貫通孔２４１及び下側貫通孔２４２（つまり、貫通部２４０）から排出させることができる。なお、接触した部分を分離する圧力は当業者が適宜設定することができる。

なお、説明の便宜上、図６において、第二外装部２２０は変形していないが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に面する４つの側面と、底面とが空間Ｓ１０の外側に向かって膨らむように変形する。もちろん、第二外装部２２０は、空間Ｓ１０の圧力が上昇してもあまり変形しないように剛性が大きい材料又は構造で構成してもよい。

以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００によれば、外装体２００は、複数の固定部２３０により固定されている第一接合部２１１及び第二接合部２２１には、複数の固定部２３０（固定領域Ｒ２）と空間Ｓ１０との間に複数の貫通部２４０が形成されており、かつ、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が、複数の貫通部２４０と空間Ｓ１０との間で接触する構成である。つまり、複数の固定部２３０、複数の貫通部２４０、第一接合部２１１及び第二接合部２２１が接触している接触部分（つまり、接触領域Ｒ１）及び空間Ｓ１０は、この順に並んで設けられている。このように、複数の固定部２３０よりも空間Ｓ１０に近い側の接触領域Ｒ１で密着することにより空間Ｓ１０が形成されているため、空間Ｓ１０の内部でガスが発生する等して空間Ｓ１０の内部の圧力が上昇した場合に、第一接合部２１１及び第二接合部２２１の少なくとも一方（特に第一接合部２１１）を接触領域Ｒ１において変形させることができる。これにより、接触領域Ｒ１において第一接合部２１１及び第二接合部２２１の間に空間を生じさせることができ、貫通部２４０と空間Ｓ１０とを連通させることができる。このため、ガスを排出させるための弁を外装体２００に別途設けることなく、外装体２００に当該弁と同等の機能を持たせることができる。つまり、蓄電装置１００は、単純な構成で実現でき、かつ、外装体２００の空間Ｓ１０内のガスを外装体２００の外部に排出させることができる。

また、第一接合部２１１と第二接合部２２１とは、複数の固定部２３０により固定され、貫通部２４０は、複数の固定部２３０の間に形成されている。つまり、複数の固定部２３０が設けられているため、第一接合部２１１及び第二接合部２２１をより強固に固定できる。また、複数の固定部２３０の間に、貫通部２４０を形成することで、貫通部２４０と固定部２３０との間の距離を確保できる。このため、２つの接合部２１１、２２１の幅を狭くすることができ、蓄電装置１００の構成をコンパクトにできる。

また、貫通部２４０は、空間Ｓ１０の周囲に沿って、複数の固定部２３０のそれぞれと交互に並んで複数形成されている。蓄電装置１００は、空間Ｓ１０の内部の圧力の上昇に伴い、空間Ｓ１０の内部のガスを排出する構成であるため、空間Ｓ１０の周囲に沿って複数の貫通部２４０を配置することで、より多くの貫通部２４０を設けることができる。これにより、空間Ｓ１０の内部の圧力が所定値以上になった場合に、複数の貫通部２４０を通じて効率よく空間Ｓ１０の内部のガスを排出することができる。

また、第二接合部２２１に重なる外装体２００の第一面Ａ１と、空間Ｓ１０を形成している外装体２００の第二面Ａ２とは、同一平面上にある。つまり、外装体２００は、第一面Ａ１及び第二面Ａ２が同一平面上になるように形成されているため、空間Ｓ１０の内部の圧力が上昇した場合に、第二面Ａ２の変形とともに第一面Ａ１が変形しやすい。このため、空間Ｓ１０の内部の圧力が所定値以上になった場合に、貫通部２４０を通じて効率よく空間Ｓ１０の内部のガスを排出することができる。

また、貫通部２４０は、第一接合部２１１及び第二接合部２２１のうち、下側の第二接合部２２１を貫通して形成された下側貫通孔２４２と、下側貫通孔２４２が形成された位置に、第一接合部２１１及び第二接合部２２１のうち、上側の第一接合部２１１を貫通して形成された上側貫通孔２４１とを、有する。つまり、上側貫通孔２４１及び下側貫通孔２４２は、同じ位置に形成されるため、互いに重なる。このため、蓄電装置１００よりも上方から落ちてくる雨等の水滴や、粉じん等の異物を第一接合部２１１及び第二接合部２２１よりも下方に落下させることができる。これにより、異物により第一接合部２１１及び第二接合部２２１が腐食する等の不具合を防ぐことができる。

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１００について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態では、第一接合部２１１及び第二接合部２２１の両方に貫通孔２４１、２４２が形成された貫通部２４０が採用されているが、これに限らずに、上側貫通孔２４１がない貫通部２４０ａが採用されてもよい。

図７Ａは、本発明の変形例に係る蓄電装置１００ａの図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。

図７Ａに示すように、第一接合部２１１ａに貫通孔が形成されていない第一外装部２１０ａが採用されている。つまり、貫通部２４０ａは、第一接合部２１１ａ及び第二接合部２２１のうち、下側の第二接合部２２１に形成されている下側貫通孔２４２のみからなる。なお、第二外装部２２０及び固定部２３０は、実施の形態の蓄電装置１００と同様の構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。このような形態の蓄電装置１００ａであっても、空間Ｓ１０の内部の圧力が上昇した場合には、第一外装部２１０ａが変形することにより、実施の形態の蓄電装置１００と同じメカニズムで第一接合部２１１ａ及び第二接合部２２１とが接触領域Ｒ１において分離するため、下側貫通孔２４２を通じて空間Ｓ１０の内部のガスを外部の空間Ｓ２０に排出することができる。また、下側の第二接合部２２１のみに貫通部２４０ａが形成されているため、蓄電装置１００ａよりも上方から落ちてくる雨等の水滴や、粉じん等の異物が貫通部２４０ａを通じて空間Ｓ１０の内部に侵入することを低減できる。

なお、蓄電装置１００ａでは、第一外装部２１０ａが上側に配置される構成であるが、第二外装部が上側に配置される構成である場合には、貫通孔が形成された第一外装部と、貫通孔が形成されていない第二外装部とで構成される外装体を採用してもよい。

また、上記実施の形態では、上側貫通孔２４１と下側貫通孔２４２とが同じ位置、かつ、同じ形状で重なって形成されている貫通部２４０が採用されているが、これに限らずに、下側貫通孔２４２ｂが上側貫通孔２４１よりも大きい貫通部２４０ｂが採用されてもよい。

図７Ｂは、本発明の変形例に係る蓄電装置１００ｂの図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。

図７Ｂに示すように、第二接合部２２１ｂに上側貫通孔２４１よりも大きい下側貫通孔２４２ｂが形成されている第二外装部２２０ｂが採用されている。また、下側貫通孔２４２ｂは、上側貫通孔２４１を内包する位置に形成されている。なお、第一外装部２１０及び固定部２３０は、実施の形態の蓄電装置１００と同様の構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。このような形態の蓄電装置１００ｂであっても、空間Ｓ１０の内部の圧力が上昇した場合には、第一外装部２１０が変形することにより、実施の形態の蓄電装置１００と同じメカニズムで第一接合部２１１及び第二接合部２２１ｂとが接触領域Ｒ１において分離するため、上側貫通孔２４１及び下側貫通孔２４２ｂ（つまり、貫通部２４０ｂ）を通じて空間Ｓ１０の内部のガスを外部の空間Ｓ２０に排出することができる。また、下側貫通孔２４２ｂが上側貫通孔２４１よりも大きい形状であるため、第一接合部２１１及び第二接合部２２１ｂの境界を下側に向けることができる。つまり、蓄電装置１００ｂよりも上方から落ちてくる雨等の水滴や、粉じん等の異物が第一接合部２１１及び第二接合部２２１ｂの境界に溜まることを防ぐことができる。これにより、異物が貫通部２４０ｂを通じて空間Ｓ１０の内部に侵入することを低減できる。

なお、蓄電装置１００ｂでは、第一外装部２１０が上側に配置される構成であるが、第二外装部が上側に配置される構成である場合には、第一外装部に形成される貫通孔が第二外装部に形成される貫通孔よりも大きい構成の貫通部を採用してもよい。

なお、図７Ａや図７Ｂで示した蓄電装置１００ａ、１００ｂでは、水滴や粉じん等の異物のような落下物を考慮して、蓄電装置１００ａ、１００ｂが使用時に設置されている状態における向きに応じて、貫通孔を形成する位置を変更している。しかしながら、落下物を考慮しなくてもよい環境であれば、上下の向きに応じて貫通孔を形成する位置を変更した外装体を採用しなくてもよい。つまり、蓄電装置１００ａ、１００ｂの上下の向きは、限定されない。

また、上記実施の形態では、固定領域Ｒ２が接触領域Ｒ１に含まれる領域であるが、これに限らずに、固定領域Ｒ１２と接触領域Ｒ１１とが分離されている構成であってもよい。

図７Ｃは、本発明の変形例に係る蓄電装置１００ｃの図５の領域ａ１に対応する領域の拡大図である。

図７Ｃに示すように、第二接合部２２１ｃの固定領域Ｒ１２と接触領域Ｒ１１とは段差が設けられている。また、第一外装部２１０は、実施の形態の蓄電装置１００と同様の構成である。つまり、蓄電装置１００ｃは、第一接合部２１１と第二接合部２２１ｃとが固定領域Ｒ１２において接触していない構成であり、固定領域Ｒ１２と接触領域Ｒ１１とが別々の領域である。なお、第一接合部２１１と第二接合部２２１ｃとが固定領域Ｒ１２において離れている場合であっても、第一接合部２１１及び第二接合部２２１ｃを固定できる長さのボルト２３１ａの固定部２３０ａが採用されている。また、蓄電装置１００ｃは、第二外装部２２０ｃの第二接合部２２１ｃに段差が設けられている以外の構成は、実施の形態の蓄電装置１００と同じであるため、同じ符号を付して説明を省略する。

また、上記実施の形態では、第一接合部２１１及び第二接合部２２１は、空間Ｓ１０よりもＸ軸方向の両外側及びＹ軸方向の両外側に向かって延びるように設けられたフランジ状の部位であるが、これに限らない。例えば、図８及び図９に示すように、フランジ状に形成されない第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄが採用された蓄電装置１００ｄであってもよい。

図８は、本発明の他の変形例に係る蓄電装置１００ｄの斜視図である。図９は、本発明の他の変形例に係る蓄電装置１００ｄの通常時における断面図である。具体的には、図９の（ａ）は、図８の蓄電装置１００のＢ−Ｂ断面図である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）の領域ａ３を拡大した拡大図である。

これらの図に示すように、第一外装部２１０ｄは、Ｚ軸方向マイナス側に面が形成されずに開口を有する、有底四角筒状の蓋体である。また、第二外装部２２０ｄは、Ｚ軸方向プラス側に面が形成されずに開口を有する、有底四角筒状の外装体本体である。そして、外装体２００ｄは、第一外装部２１０ｄのＺ軸方向マイナス側の筒状の一部である第一接合部２１１ｄが、第二外装部２２０ｄのＺ軸方向プラス側の筒状の一部である第二接合部２２１ｄの外周面に接した状態で、複数の固定部２３０ｄにより互いに固定されている。つまり、第一接合部２１１ｄの内周面と第二接合部２２１ｄの外周面とは、互いに接している。このため、第一外装部２１０ｄ及び第二外装部２２０ｄは、互いに面接触している接触領域Ｒ２１を有する。また、外装体２００ｄは、第一接合部２１１ｄに複数の貫通部２４０ｄを有する。

図９に示すように、第一外装部２１０ｄ及び第二外装部２２０ｄは、第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄの固定領域Ｒ２２において、互いに固定されている。ここで、固定領域Ｒ２２は、複数の固定部２３０ｄにより固定されている領域であり、第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄが互いに離れないように維持されている領域である。つまり、外装体２００ｄは、固定領域Ｒ２２において、第一外装部２１０ｄ及び第二外装部２２０ｄを固定する複数の固定部２３０ｄを有する。複数の固定部２３０ｄは、空間Ｓ１０ｄの周囲に沿って環状に並んで配置されている。つまり、第一外装部２１０ｄ及び第二外装部２２０ｄは、空間Ｓ１０ｄの外側に空間Ｓ１０ｄの周囲に沿って環状に並んで配置される複数の固定部２３０ｄにより、互いに固定されている。

複数の固定部２３０ｄのそれぞれは、空間Ｓ２０側に配置されるボルト２３１ｄと、空間Ｓ１０ｄ側に配置されるナット２３２ｄとを有する。ボルト２３１ｄ及びナット２３２ｄは、実施の形態のボルト２３１及びナット２３２と同様の構成であるので説明を省略する。

ここで、第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄには、接触領域Ｒ２１を含む面上における、複数の固定部２３０ｄと空間Ｓ１０ｄとの間に、複数（本変形例では１０つ）の貫通部２４０ｄが形成されている。複数の貫通部２４０ｄは、第一接合部２１１ｄのみに形成されている貫通孔２４１ｄである。なお、ここで言う、複数の固定部２３０ｄと空間Ｓ１０ｄとの間とは、固定領域Ｒ２２と空間Ｓ１０ｄとの間を含む。

図１０は、本発明の他の変形例に係る蓄電装置１００ｄの異常時における断面図である。具体的には、図１０の（ａ）は、異常時に蓄電素子４００ｄからガスが排出されて、空間Ｓ１０ｄが高圧になった場合の、図９の（ａ）のＢ−Ｂ断面図に対応する断面図である。図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）の領域ａ４を拡大した拡大図である。なお、領域ａ４は、領域ａ３に対応する領域である。

蓄電素子４００ｄからガスが排出されて、空間Ｓ１０ｄの内部が高圧になった場合、外装体２００ｄが膨らむように変形する。このとき、第二接合部２２１ｄよりも外側に配置される第一接合部２１１ｄを有する第一外装部２１０ｄは、外側に向かって膨らむことになる。これにより、図１０の（ｂ）に示すように、空間Ｓ１０ｄの内部のガスの圧力が上昇した場合に、第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄとの接触した部分（接触領域Ｒ２１の部分）は、分離され、空間Ｓ１０ｄの内部のガスを貫通部２４０ｄから排出させることができる。

なお、説明の便宜上、図１０において、第二外装部２２０ｄは変形していないが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に面する４つの側面と、底面とが空間Ｓ１０ｄの外側に向かって膨らむように変形する。もちろん、第二外装部２２０ｄは、空間Ｓ１０ｄの圧力が上昇してもあまり変形しないように、第一外装部２１０ｄよりも剛性が大きい材料又は構造で構成することで、第一接合部２１１ｄ及び第二接合部２２１ｄを容易に分離できる。

また、上記実施の形態では、第一面Ａ１と第二面Ａ２とは、同一平面上にあるが、厳密に同一平面上になくてもよい。例えば、第一面が形成されている第一部分と、第二面が形成されている第二部分とは、一体の板状の部材であれば、空間の圧力の上昇に伴い第二部分が膨らんだときに、第二部分の変形に伴い第一部分が変形しやすい。このように、第二部分の変形に伴い第一部分が変形するような構成であれば、第一面及び第二面が同一平面上になくてもよい。

また、上記実施の形態では、第一外装部２１０及び第二外装部２２０は、別体の部材で構成されているが、一部で互いにつながっている一体の構成であってもよい。つまり、第一接合部２１１及び第二接合部２２１は、空間Ｓ１０を囲うように形成されているが、空間Ｓ１０を囲うように形成されていることに限らずに、空間Ｓ１０の一部に沿うように形成されていればよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、貫通部２４０、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは、第一接合部２１１、２１１ａ、２１１ｄ及び第二接合部２２１、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄの少なくとも一方に形成されている貫通孔２４１、２４１ｄ、２４２、２４２ｂで構成されているが、貫通孔に限らずに、切れ目であってもよい。ここで、切れ目とは、厚み方向に貫通した一対の切断面が形成された部分であり、かつ、当該一対の切断面が互いに密着している部分である。このような構成の貫通部であっても、第一外装部が変形したときに、切れ目が開く（つまり、一対の切断面が互いに離れる）ことで空間Ｓ１０と外部の空間Ｓ２０とを連通させることができる。

また、上記実施の形態及び変形例では、固定部２３０は、複数のボルト２３１及びナット２３２で構成されているが、これに限らずに、複数のリベットで構成してもよい。また、第一接合部２１１及び第二接合部２２１を互いに固定するのに複数の固定部２３０を利用しなくてもよく、例えば、溶接、接着剤等を用いることにより、一箇所で第一接合部及び第二接合部を固定してもよい。また、第一接合部及び第二接合部の一方が他方の端部を把持するようにかしめることにより固定してもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、複数の固定部２３０のそれぞれと、複数の貫通部２４０のそれぞれとが、交互に並んで配置されている（つまり、隣接する２つの固定部２３０の間に１つの貫通部２４０が配置されている）が、これに限らない。例えば、隣接する２つの固定部の間に複数の貫通部が配置されている構成であってもよいし、隣接する２つの貫通部の間に複数の固定部が配置されている構成であってもよい。また、２以上の固定部と２以上の貫通部とが交互に並んで配置されている構成であってもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、複数の固定部２３０と複数の貫通部２４０とは、空間Ｓ１０の周囲に環状に配置されているが、環状に配置されていなくてもよい。例えば、第一接合部及び第二接合部を形成している四辺のうち、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）に対向する一対の辺に沿って並んで配置されてもよいし、四辺の内の三辺に沿って並んで配置されていてもよいし、一辺に沿って並んで配置されていてもよい。また、空間Ｓ１０は、略直方体であるが、円筒形であってもよいし、球形であってもよい。この場合、複数の固定部及び複数の貫通部は、円環状に並んで配置される。

また、上記実施の形態及び変形例では、第一外装部２１０、２１０ａ、２１０ｄは、平板状の部材であるが、これに限らずに、空間の圧力が上昇したときに、第一接合部が変形する構成であれば平板状の部材に限らずに、曲板状の部材であってもよい。また、第一外装部の第一接合部が変形しやすいように、貫通部と接触領域との間を薄肉化する等して剛性を小さくした構成を採用してもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、第一外装部２１０、２１０ａは、第二外装部２２０、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄよりも、蓄電装置が使用時に設置されている状態において上側に配置されているが、これに限らずに、下側に配置される構成であってもよいし、第一外装部及び第二外装部が水平方向に並んで配置される構成であってもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、貫通部２４０、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｄは、矩形状の貫通孔２４１、２４２、２４２ａにより構成されているが、矩形状の貫通孔に限らずに、円形、楕円形、多角形等の貫通孔で構成されていてもよい。また、貫通部は、第一外装部又は第二外装部が変形したときに内方の空間Ｓ１０と外部の空間Ｓ２０とを連通させやすくするために、空間Ｓ１０の内方へ向かうにつれて、幅が広くなる形状の貫通孔であってもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、単純な構成で実現でき、かつ、外装体の空間内のガスを外装体の外部に排出させることができる蓄電装置等として有用である。

１００、１００ａ〜１００ｄ 蓄電装置
１１０ 外部正極コネクタ
１２０ 外部負極コネクタ
２００、２００ｄ 外装体
２１０、２１０ａ、２１０ｄ 第一外装部
２１１、２１１ａ、２１１ｄ 第一接合部
２２０、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ 第二外装部
２２１、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄ 第二接合部
２３０、２３０ａ、２３０ｄ 固定部
２３１、２３１ａ、２３１ｄ ボルト
２３２、２３２ｄ ナット
２４０、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｄ 貫通部
２４１ 上側貫通孔
２４２、２４２ｂ 下側貫通孔
２５０ 仕切板
３００ 回路基板
４００、４００ｄ 蓄電素子
４１０ 正極端子
４２０ 負極端子
４３０ 正極集電体
４４０ 負極集電体
４５０ 電極体
４６０ 容器
４６１ 蓋部
４６２ 本体
４７０ 安全弁
Ａ１ 第一面
Ａ２ 第二面
Ｒ１、Ｒ１１、Ｒ２１ 接触領域
Ｒ２、Ｒ１２、Ｒ２２ 固定領域
Ｓ１０、Ｓ１０ｄ 空間
Ｓ１１ 第一空間
Ｓ１２ 第二空間
Ｓ２０ 空間

Claims (6)

1. 蓄電素子と、内方の空間に前記蓄電素子を収容する外装体とを備える蓄電装置であって、
   前記外装体は、第一接合部及び第二接合部を有し、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、固定部により固定され、
   前記第一接合部又は前記第二接合部には、前記固定部と前記空間との間に、貫通部が形成され、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、前記貫通部と前記空間との間で接触し、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、複数の前記固定部により固定され、
   前記貫通部は、前記複数の固定部の間に形成されている
   蓄電装置。
2. 前記貫通部は、前記空間の周囲に沿って、前記複数の固定部のそれぞれと交互に並んで複数形成されている
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第二接合部に重なる前記外装体の第一接合部の第一面と、前記空間を形成している前記外装体の第二面とは、同一平面上にある
   請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記貫通部は、前記第一接合部及び第二接合部のうち下側の接合部に形成されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記貫通部は、
   前記下側の接合部を貫通して形成された下側貫通孔と、
   前記下側貫通孔が形成された位置に、前記第一接合部及び前記第二接合部のうち上側の
   接合部を貫通して形成された上側貫通孔と、を有する
   請求項４に記載の蓄電装置。
6. 蓄電素子と、内方の空間に前記蓄電素子を収容する外装体とを備える蓄電装置のガス排
   出方法であって、
   前記外装体は、第一接合部及び第二接合部を有し、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、固定部により固定され、
   前記第一接合部又は前記第二接合部には、前記固定部と前記空間との間に貫通部が形成
   され、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、前記空間と前記貫通部の間で接触しており、
   前記第一接合部と前記第二接合部とは、複数の前記固定部により固定され、
   前記貫通部は、前記複数の固定部の間に形成されており、
   前記ガス排出方法は、
   前記第一接合部と前記第二接合部との接触した部分を分離させ、
   前記空間の内部のガスを前記貫通部から排出させる
   蓄電装置のガス排出方法。

Images