蓄電ユニット、蓄電装置、及び蓄電装置を搭載した作業機械
【課題】 容易に位置決めを行うことができ、かつ複数の蓄電ユニットを積み重ねた状態で、圧縮力を印加することが可能な蓄電ユニットを提供する。
【解決手段】 受皿に蓄電セルが収容されている。受皿は、底面部、及びその周縁部から立ち上がった側面部を有する。上蓋が受皿に被せられている。上蓋は、受皿の開口部を覆う上面部、及び受皿の側面部に重なる側面部を有する。電極端子が、受皿及び上蓋で囲まれた空間から外側まで導出されている。蓄電セルの電極が電極端子に接続されている。受皿に上蓋を被せた状態から、受皿及び上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、上蓋が受皿に近づく向きに変位し、蓄電セルに圧縮力が印加される。
【解決手段】 受皿に蓄電セルが収容されている。受皿は、底面部、及びその周縁部から立ち上がった側面部を有する。上蓋が受皿に被せられている。上蓋は、受皿の開口部を覆う上面部、及び受皿の側面部に重なる側面部を有する。電極端子が、受皿及び上蓋で囲まれた空間から外側まで導出されている。蓄電セルの電極が電極端子に接続されている。受皿に上蓋を被せた状態から、受皿及び上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、上蓋が受皿に近づく向きに変位し、蓄電セルに圧縮力が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電ユニット、蓄電装置、及びその蓄電装置を搭載した作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
正極板及び負極板を交互に積層し、２枚のラミネートフィルムで密封した二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電セルが知られている（特許文献１）。ラミネートフィルムは柔軟性を有するため、密封後に、正極板及び負極板の積層体に積層方向の圧縮力を容易に印加することができる。剛性を有するケースに電池セルを収容した電池モジュールが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４８２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラミネートフィルムは柔軟であるため、圧縮力の印加には都合がいいが、ハンドリングに不便な場合がある。例えば、ラミネートフィルムで封止した複数の蓄電セルを位置決めして積み重ねる場合、ラミネートフィルムの縁を位置決めの基準として用いること、高精度の位置決めを行うことが困難である。
【０００５】
剛性を有するケースに電池セルを収容した電離モジュールにおいては、複数の電池モジュールを積み重ねた状態で、電池セルに圧縮力を印加することが困難である。電池モジュールごとに、圧縮力を印加するための加圧機構を設けなくてはならない。
【０００６】
本発明の目的は、容易に位置決めを行うことができ、かつ複数の蓄電ユニットを積み重ねた状態で、圧縮力を印加することが可能な蓄電ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有し、
前記受皿に前記上蓋を被せた状態から、前記受皿及び前記上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位し、前記蓄電セルに圧縮力が印加される蓄電ユニットが提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する蓄電装置が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の観点によると、
上述の蓄電装置と、
前記蓄電装置から取り出される電力によって駆動され、前記蓄電装置を充電するための回生電力を発生する電動発電機と
を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
蓄電セルを受皿に収容し、上蓋を被せることにより、蓄電セルのハンドリング及び位置決めを容易にすることができる。圧縮力を印加すると、上蓋が受皿に近づく向きに変位し、蓄電セルに圧縮力が印加される。このため、蓄電セルの電気的特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、実施例１による蓄電ユニットの平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、実施例１による蓄電ユニットの側面図である。
【図２】図２Ａは、実施例１による蓄電ユニットに収容される蓄電セルの断面図であり、図２Ｂは、積層された正極板、負極板、及びセパレータの断面図である。
【図３】図３は、実施例１による蓄電ユニットの電極端子及びその近傍の断面図である。
【図４】図４Ａは、実施例１による蓄電ユニットの、突出部と窪みの近傍の断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図である。
【図５】図５は、実施例１による蓄電ユニットに圧縮力を印加した状態の断面図である。
【図６】図６Ａは、実施例１の変形例による蓄電ユニットの突出部及びその近傍の断面図であり、図６Ｂは、突出部を折り曲げた状態の断面図である。
【図７−１】図７Ａは、実施例２による蓄電装置の断面図であり、図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図である。
【図７−２】図７Ｃは、図７Ａの一点鎖線７Ｃ−７Ｃにおける断面図である。
【図８】図８は、実施例３による蓄電装置の断面図である。
【図９】図９は、実施例４による作業機械の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施例１］
図１Ａに、実施例１による蓄電ユニットの平面図を示す。受皿及び上蓋からなる容器２５内に、複数の蓄電セル１５が収容されている。容器２５は、縦方向及び横方向に比べて高さが小さい扁平形状を有する。縦方向をｘ軸、横方向をｙ軸、高さ方向をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電セル１５の各々は、一対の電極タブ１６、１７を有する。受皿１０及び上蓋１１の平面形状は、角部分がやや丸みを帯びた長方形である。
【００１３】
容器２５の側面に、一対の電極端子１２が取り付けられている。電極端子１２は、容器２５の内側から外側まで導出されている。容器２５と電極端子１２とは、絶縁部材１３によって電気的に絶縁されている。一方の電極タブ１６が、リード線１８によって、一方の電極端子１２に接続され、他方の電極タブ１７が、リード線１９によって、他方の電極端子１２に接続されている。
【００１４】
図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。図１Ｂでは、２個の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示している。受皿１０に上蓋１１が被せられている。受皿１０は、底面部１０Ａと、その周縁部から立ち上がった側面図１０Ｂとを含む。上蓋１１は、受皿１０の開口部を覆う上面部１１Ａと、その周縁部から立ち下がった側面部１１Ｂとを含む。上蓋１１の側面１１Ｂは、受皿１０の側面１０Ｂに重なる。受皿１０及び上蓋１１には、例えば厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム板が用いられる。
【００１５】
受皿１０と上蓋１１との隙間、より具体的には、側面部１１Ｂの上端と、上蓋１１の上面部１１Ａとの間に、密封部材２０が配置されている。密封部材２０は、ゴム等の弾性材料で形成される。密封部材２０は、受皿１０の開口部を１周し、受皿１０と上蓋１１との間、すなわち容器２５内に、ほぼ密閉され、ｘｙ面に平行な方向に広がる空間が得られる。
【００１６】
容器２５内に、複数、例えば扁平状の３個の蓄電セル１５が、積み重ねられた状態で収容されている。蓄電セル１５は、相互に反対側の縁から導出された電極タブ１６、１７を有する。３個の蓄電セル１５は、直列に接続されている。
【００１７】
蓄電ユニットに、高さ方向（ｚ方向）の圧縮力を印加すると、受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位し、密封部材２０が弾性変形することにより、蓄電セル１５に圧縮力が印加される。
【００１８】
図１Ｃに、ｘ軸に平行な視線で見たときの蓄電ユニットの側面図を示す。図１Ｃには、２枚の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示す。受皿１０に、上蓋１１が被せられている。受皿１０の側面部１０Ｂに、一対の電極端子１２が取り付けられている。電極端子１２は、絶縁部材１３によって、受皿１０から電気的に切り離されている。電極端子１２の取り付け部分の詳細な構造については、後に、図３を参照して説明する。上蓋１１の側面部１１Ｂに、電極端子１２との空間的な干渉を避けるための除去部１１Ｅが形成されている。
【００１９】
上蓋１１の側面部１１Ｂの下端の一部に、突出部１１Ｃが設けられている。突出部１１Ｃは、上蓋１１の相互に対向する辺の各々のほぼ中央に配置される。突出部１１Ｃは、受皿１０を抱えるように内側に向けて折り曲げられており、上蓋１１からの受皿１０の脱落を防止する。
【００２０】
複数の蓄電ユニットを同一の姿勢で積み重ねたとき、突出部１１Ｃの折り曲げ部よりも先端の部分が積み重ねの障害にならないように、上蓋１１の対応する部分に窪み１１Ｄが形成されている。突出部１１Ｃが窪み１１Ｄ内に収まることにより、上蓋１１の上面が、その上に積み重ねられている蓄電ユニットの受皿１０の底面に密着する。突出部１１Ｃ及び窪み１１Ｄの詳細な構成については、後に、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照して説明する。
【００２１】
図２Ａに、蓄電セル１５の断面図を示す。蓄電容器３０が、２枚のアルミラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂを含む。ラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂは、蓄電積層体３６を挟み、蓄電積層体３６を密封する。一方のラミネートフィルム３０Ｂは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム３０Ａは、蓄電積層体３６の形状を反映して変形している。
【００２２】
図２Ｂに蓄電積層体３６の部分断面図を示す。正極集電体３１の両面に、正極用の分極性電極３７が形成されており、負極集電体３２の両面に、負極用の分極性電極３８が形成されている。正極集電体３１及び負極集電体３２には、例えばアルミニウム箔が用いられる。正極用の分極性電極３７は、例えば、活性炭粒子が混錬されたバインダを含むスラリーを、正極集電体３１の表面に塗布した後、加熱して定着させることにより形成することができる。負極用の分極性電極３８も同様の方法で形成することができる。
【００２３】
正極集電体３１と、その両面に形成された分極性電極３７とを「正極板」といい、負極集電体３２、及びその両面に形成された分極性電極３８とを「負極板」ということとする。正極板と負極板とが交互に積層されている。正極板と負極板との間に、セパレータ３３が配置されている。セパレータ３３には、例えばセルロース紙が用いられる。このセルロール紙に、電解液が含浸されている。電解液の溶媒には、例えば分極性有機溶剤、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等が用いられる。電解質（支持塩）として、４級アンモニウム塩、例えばＳＢＰＢ４（スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート）が用いられる。セパレータ３３は、正極用の分極性電極３７と負極用の分極性電極３８との短絡、及び正極集電体３１と負極集電体３２との短絡を防止する。
【００２４】
図２Ａに戻って説明を続ける。図２Ａでは、セパレータ３３、及び分極性電極３７、３８の記載を省略している。
【００２５】
正極集電体３１及び負極集電体３２は、それぞれ両者の重なり領域から、相互に反対向き（図２Ａにおいて、左向き及び右向き）に伸びた接続部３１Ａ、３２Ａを有する。複数の正極集電体３１の接続部３１Ａが重ね合わされ、電極タブ１６に超音波溶接されている。複数の第２の集電体３２の接続部３２Ａが重ね合わされ、電極タブ１７に超音波溶接されている。電極タブ１６、１７には、例えばアルミニウム板が用いられる。
【００２６】
電極タブ１６、１７は、ラミネートフィルム３０Ａとラミネートフィルム３０Ｂとの間を通って、蓄電容器３０の外側まで導出されている。電極タブ１６、１７は、導出箇所において、ラミネートフィルム３０Ａとラミネートフィルム３０Ｂとに熱溶着されている。
【００２７】
正極集電体３１の接続部３１Ａと、ラミネートフィルム３０Ａとの間に、ガス抜き弁３５が配置されている。ガス抜き弁３５は、ガス抜き孔３４を塞ぐように配置され、ラミネートフィルム３０Ａに熱溶着されている。蓄電容器３０内で発生したガスが、ガス抜き弁３５及びガス抜き孔３４を通って外部に排出される。
【００２８】
蓄電容器３０内は真空排気されている。このため、ラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂは、大気圧により、蓄電積層体３６及びガス抜き弁３５の外形に沿うように、変形している。
【００２９】
図３に、図１の一点鎖線３−３における断面図を示す。棒状の電極端子１２が、絶縁部材１３の貫通孔内に挿入され、絶縁部材１３に固定されている。受皿１０の側面部１０Ｂに貫通孔１０Ｃが形成されている。絶縁部材１３が貫通孔１０Ｃ内に挿入されている。絶縁部材１３は、受皿１０の側面部１０Ｂの内側及び外側に鍔状部分を有する。外側の鍔状部分と側面部１０Ｂとの間にＯリング１４が配置されている。鍔状部分とＯリング１４とにより、絶縁部材１３及び電極端子１２が、受皿１０の側面部１０Ｂに固定される。
【００３０】
上蓋１１の側面部１１Ｂには、電極端子１２に対応する位置に除去部１１Ｅが形成されている。除去部１１Ｅが形成されているため、受皿１０に上蓋１１を被せるとき、上蓋１１の側面部１１Ｂが電極端子１２と、空間的に干渉しない。受皿１０の側面部１０Ｂの上端と、上蓋１１の上面部１１Ａとの間に、密封部材２０が配置されている。
【００３１】
図４Ａに、図１の一点鎖線４Ａ−４Ａにおける断面図を示す。図４Ａでは、２個の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示す。上蓋１１の上面部１１Ａと側面部１１Ｂとの接続部分の一部に、窪み１１Ｄが形成されている。側面部１１Ｂの下端の一部に突出部１１Ｃが形成されている。突出部１１Ｃは、内側に向かって折り曲げられている。突出部１１Ｃの先端が受皿１０の底面部１０Ａに接触することにより、受皿１０が上蓋１１から脱落しないように支持される。
【００３２】
上に配置された蓄電ユニットの上蓋１１に形成された突出部１１Ｃの折れ曲がり箇所よりも先端の部分が、下に配置された蓄電ユニットの上蓋１１に形成された窪み１１Ｄ内に収まる。これにより、下側の蓄電ユニットの上蓋１１の上面が、上側の蓄電ユニットの受皿１０の底面に密着する。突出部１１Ｃは、特別な工具等を用いることなく、指で簡単に折り曲げることができる程度の剛性を有する。この状態では、密封部材２０はほとんど弾性変形していない。蓄電ユニットに高さ方向の圧縮力が印加されていない状態でも、受皿１０に上蓋１１を仮止めすることができる。
【００３３】
図４Ｂに、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図を示す。図４Ｂの一点鎖線４Ａ−４Ａにおける断面図が図４Ａに相当する。下（紙面の奥側）に配置された蓄電ユニットの窪み１１Ｄ内に、上（紙面の手前側）に配置された蓄電ユニットの突出部１１Ｃが収まっている。窪み１１Ｄは、突出部１１Ｃを上蓋１０の上面１０Ａに垂直投影した像に整合する形状を有する。具体的には、蓄電ユニットを積み重ねたとき、突出部１１Ｃの縁が、窪み１１Ｄの側面に接触することによって、蓄電ユニット同士のｘ方向及びｙ方向の相対的な位置が拘束される。このため、蓄電ユニットの、ｘ方向及びｙ方向の位置決めを、容易に行うことができる。
【００３４】
図５に、蓄電ユニットの積み重ね方向（ｚ方向）を圧縮力を印加した状態の断面図を示す。図５は、図４Ａに示した断面図と同一の位置の断面である。ｚ方向の圧縮力が印加されることにより、受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位する。これにより、密封部材２０が弾性変形し、容器２５内の空間が密封される。さらに、突出部１１Ｃが受皿１０から浮き上がる。窪み１１Ｄは、突出部１１Ｃの浮き上がりを許容する深さを有する。
【００３５】
受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位することにより、容器２５内に収容された蓄電セル１５（図１Ｂ）に圧縮力が印加される。蓄電セル１５に、電気二重層キャパシタが用いられている場合には、蓄電セル１５に圧縮力を印加することにより、蓄電セル１５の電気的特性の低下を防止することができる。
【００３６】
図６Ａ及び図６Ｂに、実施例１の変形例による蓄電ユニットの突出部近傍の断面図を示す。図６Ａに、突出部１１Ｃを折り曲げる前の断面図を示し、図６Ｂに、突出部１１Ｃを折り曲げた後の断面図を示す。この変形例では、突出部１１Ｃの折れ曲がり箇所に、溝（ニガシ）１１Ｆが形成されている。このため、特別な工具を用いることなく、所望の折れ曲がり箇所で突出部１１Ｃを折り曲げることができる。
【００３７】
蓄電セル２０として、電気二重層キャパシタの他に、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いてもよい。
【００３８】
［実施例２］
図７Ａに、実施例１の蓄電ユニットを用いた実施例２による蓄電装置の断面図を示す。複数の蓄電ユニット４０が、その厚さ方向に積層されている。蓄電ユニット４０の厚さ方向（積層方向）をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電ユニット４０の構成は、実施例１による蓄電ユニットと同一であり、受皿１０、上蓋１１、及び電極端子１２を含む。電極端子１２が、ｘ軸の正の方向に引き出される姿勢で、各蓄電ユニット４０が積み重ねられている。
【００３９】
加圧機構４４が、蓄電ユニット４０の積層体に、積層方向（ｚ方向）の圧縮力を加えている。加圧機構４４は、一対の押さえ板４１、４本のタイロッド４２、及びナット４３を含む。押さえ板４１は、蓄電ユニット４０の積層体の両端に配置されている。タイロッド４２が、一方の押さえ板４１から他方の押さえ板４１まで貫通し、一対の押さえ板４１に、両者の間隔が狭まる向きの力を加える。バスバー４７が、蓄電ユニット４０を直列接続している。底板４６及び天板４５が、押さえ板４１にボルトで固定されている。
【００４０】
図７Ｂに、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図を示す。図７Ｂの一点鎖線７Ａ−７Ａにおける断面図が図７Ａに相当する。
【００４１】
蓄電ユニット４０をｙ方向に挟むように、側板５０、５１が配置されている。側板５０、５１は、押さえ板４１（図７Ａ）にボルトで固定されている。さらに、底板４６及び天板４５が、側板５０、５１にボルトで固定されている。
【００４２】
側板５０、５１内に、それぞれ冷却媒体を流すための流路５２、５３が形成されている。蓄電ユニット４０の上蓋１１の側面部１１Ｂ（図１Ｂ）が、側板５０、５１に接触している。流路５２、５３に冷却媒体を流すことにより、側板５０、５１、上蓋１１、受皿１０を経由して、蓄電セル１５（図１Ｂ）を効率的に冷却することができる。
【００４３】
図７Ｃに、図７Ａの一点鎖線７Ｃ−７Ｃ、図７Ｂの一点鎖線７Ｃ−７Ｃにおける断面図を示す。側板５０、５１が、押さえ板４１にボルトで固定されている。複数の蓄電ユニット４０が、バスバー４７によって直列接続されている。蓄電ユニット４０の突出部１１Ｃが、隣接する蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収まっている。
【００４４】
蓄電ユニット４０を積み重ねる際に、突出部１１Ｃによって受皿１０が上蓋１１から脱離しないように支持されているため、ハンドリングが容易である。また、受皿１０及び上蓋１１の剛性が、蓄電セル１５のラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂ（図２Ａ）の剛性よりも高いため、容易に位置合わせを行うことができる。さらに、突出部１１Ｃを、隣接する蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収めることにより、積み重ね後の位置ずれを防止することができる。
【００４５】
加圧後には、密封部材２０（図５）が弾性変形することにより、容器２５（図１Ａ〜図１Ｃ）内の密封性を高めることができる。さらに、蓄電セル１５（図１Ｂ）に、圧縮力を印加することができる。
【００４６】
［実施例３］
図８に、実施例１の蓄電ユニットを用いた実施例３による蓄電装置の断面図を示す。以下、図７Ａ〜図７Ｃに示した実施例２との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例２では、積み重ねられた蓄電ユニット４０同士が相互に接触していたが、実施例３では、蓄電ユニット４０の間に空冷板５５が挿入されている。空冷板５５には、例えばアルミニウムが用いられる。
【００４７】
空冷板５５に、突起５５Ａ及び窪み５５Ｂが形成されている。窪み５５Ｂは、蓄電ユニット４０の突出部１１Ｃに対応する位置に配置されている。突起５５Ａは、蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄに対応する位置に配置されている。
【００４８】
蓄電ユニット４０の突起１１Ｃが、空冷板５５の窪み５５Ｂ内に収まり、空冷板５５の突起５５Ａが蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収まることにより、蓄電ユニット４０及び空冷板５５の位置合わせを容易にし、かつ位置ずれを生じにくくすることができる。
【００４９】
空冷板５５内に、空冷用の冷却ガスを流すための流路５６が形成されている。ファン等によって流路５６内に冷却ガスを流すことにより、蓄電ユニット４０に収容された蓄電セル１５（図１Ｂ）を効率的に冷却することができる。空冷が可能であるため、実施例３においては、液冷用の側板５０、５１（図７Ｂ、図７Ｃ）は配置されない。なお、蓄電装置の耐衝撃性や耐振動性を高めるために、流路の形成されていない側板５０、５１を取り付けてもよい。
【００５０】
［実施例４］
図９に、実施例４によるハイブリッド型作業機械の例として、ハイブリッド型ショベルの部分破断側面図を示す。下部走行体６０に、旋回軸受け６１を介して上部旋回体６２が搭載されている。上部旋回体６２は、旋回フレーム６２Ａ、カバー６２Ｂ、及びキャビン６２Ｃを含む。旋回フレーム６２Ａは、キャビン６２Ｃ、及び種々の部品の支持構造体として機能する。カバー６２Ｂは、旋回フレーム６２Ａに搭載された種々の部品、例えば蓄電装置８０等を覆う。キャビン６２Ｃ内に、操作者が着座する座席が収容されている。
【００５１】
旋回用電動モータ（電動発電機）が、その駆動対象である旋回フレーム６２Ａを、下部走行体６０に対して、時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体６２に、ブーム６５が取り付けられている。ブーム６５は、油圧駆動されるブームシリンダ６６により、上部旋回体６２に対して上下方向に揺動する。ブーム６５の先端に、アーム６７が取り付けられている。アーム６７は、油圧駆動されるアームシリンダ６８により、ブーム６５に対して前後方向に揺動する。アーム６７の先端にバケット６９が取り付けられている。バケット６９は、油圧駆動されるバケットシリンダ７０により、アーム６７に対して上下方向に揺動する。
【００５２】
蓄電装置８０が、蓄電装置用マウント８１及びダンパ（防振装置）８２を介して、旋回フレーム６２Ａに搭載されている。蓄電装置８０は、例えばキャビン６２Ｃの後方に配置される。カバー６２Ｂが蓄電装置８０を覆う。蓄電装置８０には、上記実施例２または実施例３による蓄電装置が用いられる。蓄電装置８０から供給される電力によって、旋回用電動モータが駆動される。また、旋回用電動モータは、運動エネルギを電気エネルギに変換することによって回生電力を発生する。発生した回生電力によって、蓄電装置８０が充電される。
【００５３】
蓄電装置８０に、上記実施例２または実施例３による蓄電装置が用いられているため、組み立て時における蓄電ユニット４０（図７Ａ〜図７Ｃ、図８）のハンドリングが容易である。さらに、蓄電ユニット４０の位置決めを容易に行うことができ、位置ずれを抑制することができる。特に、ショベルは屋外で使用されるため、耐水性を十分に確保することが好ましい。また、ショベルは土砂の搬送に使用されることも多く、粉塵に対する対策も講じておくことが好ましい。
【００５４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 受皿
１０Ａ 底面部
１０Ｂ 側面部
１０Ｃ 貫通孔
１１ 上蓋
１１Ａ 上面部
１１Ｂ 側面部
１１Ｃ 突出部
１１Ｄ 窪み
１１Ｅ 除去部
１１Ｆ 溝（ニガシ）
１２ 電極端子
１３ 絶縁部材
１４ Ｏリング
１５ 蓄電セル
１６、１７ 電極タブ
１８、１９ リード線
２０ 密封部材
２５ 容器
３０Ａ、３０Ｂ ラミネートフィルム
３１ 正極集電体
３１Ａ 接続部
３２ 負極集電体
３２Ａ 接続部
３３ セパレータ
３４ 開口
３５ 排気弁
３６ 蓄電積層体
３７、３８ 分極性電極
４０ 蓄電ユニット
４１ 押さえ板
４２ タイロッド
４３ ナット
４４ 加圧機構
４５ 天板
４６ 底板
４７ バスバー
５０、５１ 側板
５２、５３ 流路
５５ 空冷板
５５Ａ 突起
５５Ｂ 窪み
５６ 流路
６０ 下部走行体
６１ 旋回軸受け
６２ 上部旋回体
６２Ａ 旋回フレーム
６２Ｂ カバー
６２Ｃ キャビン
６５ ブーム
６６ ブームシリンダ
６７ アーム
６８ アームシリンダ
６９ バケット
７０ バケットシリンダ
８０ 蓄電装置
８１ 蓄電装置用マウント
８２ ダンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電ユニット、蓄電装置、及びその蓄電装置を搭載した作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
正極板及び負極板を交互に積層し、２枚のラミネートフィルムで密封した二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電セルが知られている（特許文献１）。ラミネートフィルムは柔軟性を有するため、密封後に、正極板及び負極板の積層体に積層方向の圧縮力を容易に印加することができる。剛性を有するケースに電池セルを収容した電池モジュールが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４８２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラミネートフィルムは柔軟であるため、圧縮力の印加には都合がいいが、ハンドリングに不便な場合がある。例えば、ラミネートフィルムで封止した複数の蓄電セルを位置決めして積み重ねる場合、ラミネートフィルムの縁を位置決めの基準として用いること、高精度の位置決めを行うことが困難である。
【０００５】
剛性を有するケースに電池セルを収容した電離モジュールにおいては、複数の電池モジュールを積み重ねた状態で、電池セルに圧縮力を印加することが困難である。電池モジュールごとに、圧縮力を印加するための加圧機構を設けなくてはならない。
【０００６】
本発明の目的は、容易に位置決めを行うことができ、かつ複数の蓄電ユニットを積み重ねた状態で、圧縮力を印加することが可能な蓄電ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有し、
前記受皿に前記上蓋を被せた状態から、前記受皿及び前記上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位し、前記蓄電セルに圧縮力が印加される蓄電ユニットが提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する蓄電装置が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の観点によると、
上述の蓄電装置と、
前記蓄電装置から取り出される電力によって駆動され、前記蓄電装置を充電するための回生電力を発生する電動発電機と
を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
蓄電セルを受皿に収容し、上蓋を被せることにより、蓄電セルのハンドリング及び位置決めを容易にすることができる。圧縮力を印加すると、上蓋が受皿に近づく向きに変位し、蓄電セルに圧縮力が印加される。このため、蓄電セルの電気的特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、実施例１による蓄電ユニットの平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、実施例１による蓄電ユニットの側面図である。
【図２】図２Ａは、実施例１による蓄電ユニットに収容される蓄電セルの断面図であり、図２Ｂは、積層された正極板、負極板、及びセパレータの断面図である。
【図３】図３は、実施例１による蓄電ユニットの電極端子及びその近傍の断面図である。
【図４】図４Ａは、実施例１による蓄電ユニットの、突出部と窪みの近傍の断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図である。
【図５】図５は、実施例１による蓄電ユニットに圧縮力を印加した状態の断面図である。
【図６】図６Ａは、実施例１の変形例による蓄電ユニットの突出部及びその近傍の断面図であり、図６Ｂは、突出部を折り曲げた状態の断面図である。
【図７−１】図７Ａは、実施例２による蓄電装置の断面図であり、図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図である。
【図７−２】図７Ｃは、図７Ａの一点鎖線７Ｃ−７Ｃにおける断面図である。
【図８】図８は、実施例３による蓄電装置の断面図である。
【図９】図９は、実施例４による作業機械の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施例１］
図１Ａに、実施例１による蓄電ユニットの平面図を示す。受皿及び上蓋からなる容器２５内に、複数の蓄電セル１５が収容されている。容器２５は、縦方向及び横方向に比べて高さが小さい扁平形状を有する。縦方向をｘ軸、横方向をｙ軸、高さ方向をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電セル１５の各々は、一対の電極タブ１６、１７を有する。受皿１０及び上蓋１１の平面形状は、角部分がやや丸みを帯びた長方形である。
【００１３】
容器２５の側面に、一対の電極端子１２が取り付けられている。電極端子１２は、容器２５の内側から外側まで導出されている。容器２５と電極端子１２とは、絶縁部材１３によって電気的に絶縁されている。一方の電極タブ１６が、リード線１８によって、一方の電極端子１２に接続され、他方の電極タブ１７が、リード線１９によって、他方の電極端子１２に接続されている。
【００１４】
図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。図１Ｂでは、２個の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示している。受皿１０に上蓋１１が被せられている。受皿１０は、底面部１０Ａと、その周縁部から立ち上がった側面図１０Ｂとを含む。上蓋１１は、受皿１０の開口部を覆う上面部１１Ａと、その周縁部から立ち下がった側面部１１Ｂとを含む。上蓋１１の側面１１Ｂは、受皿１０の側面１０Ｂに重なる。受皿１０及び上蓋１１には、例えば厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム板が用いられる。
【００１５】
受皿１０と上蓋１１との隙間、より具体的には、側面部１１Ｂの上端と、上蓋１１の上面部１１Ａとの間に、密封部材２０が配置されている。密封部材２０は、ゴム等の弾性材料で形成される。密封部材２０は、受皿１０の開口部を１周し、受皿１０と上蓋１１との間、すなわち容器２５内に、ほぼ密閉され、ｘｙ面に平行な方向に広がる空間が得られる。
【００１６】
容器２５内に、複数、例えば扁平状の３個の蓄電セル１５が、積み重ねられた状態で収容されている。蓄電セル１５は、相互に反対側の縁から導出された電極タブ１６、１７を有する。３個の蓄電セル１５は、直列に接続されている。
【００１７】
蓄電ユニットに、高さ方向（ｚ方向）の圧縮力を印加すると、受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位し、密封部材２０が弾性変形することにより、蓄電セル１５に圧縮力が印加される。
【００１８】
図１Ｃに、ｘ軸に平行な視線で見たときの蓄電ユニットの側面図を示す。図１Ｃには、２枚の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示す。受皿１０に、上蓋１１が被せられている。受皿１０の側面部１０Ｂに、一対の電極端子１２が取り付けられている。電極端子１２は、絶縁部材１３によって、受皿１０から電気的に切り離されている。電極端子１２の取り付け部分の詳細な構造については、後に、図３を参照して説明する。上蓋１１の側面部１１Ｂに、電極端子１２との空間的な干渉を避けるための除去部１１Ｅが形成されている。
【００１９】
上蓋１１の側面部１１Ｂの下端の一部に、突出部１１Ｃが設けられている。突出部１１Ｃは、上蓋１１の相互に対向する辺の各々のほぼ中央に配置される。突出部１１Ｃは、受皿１０を抱えるように内側に向けて折り曲げられており、上蓋１１からの受皿１０の脱落を防止する。
【００２０】
複数の蓄電ユニットを同一の姿勢で積み重ねたとき、突出部１１Ｃの折り曲げ部よりも先端の部分が積み重ねの障害にならないように、上蓋１１の対応する部分に窪み１１Ｄが形成されている。突出部１１Ｃが窪み１１Ｄ内に収まることにより、上蓋１１の上面が、その上に積み重ねられている蓄電ユニットの受皿１０の底面に密着する。突出部１１Ｃ及び窪み１１Ｄの詳細な構成については、後に、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照して説明する。
【００２１】
図２Ａに、蓄電セル１５の断面図を示す。蓄電容器３０が、２枚のアルミラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂを含む。ラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂは、蓄電積層体３６を挟み、蓄電積層体３６を密封する。一方のラミネートフィルム３０Ｂは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム３０Ａは、蓄電積層体３６の形状を反映して変形している。
【００２２】
図２Ｂに蓄電積層体３６の部分断面図を示す。正極集電体３１の両面に、正極用の分極性電極３７が形成されており、負極集電体３２の両面に、負極用の分極性電極３８が形成されている。正極集電体３１及び負極集電体３２には、例えばアルミニウム箔が用いられる。正極用の分極性電極３７は、例えば、活性炭粒子が混錬されたバインダを含むスラリーを、正極集電体３１の表面に塗布した後、加熱して定着させることにより形成することができる。負極用の分極性電極３８も同様の方法で形成することができる。
【００２３】
正極集電体３１と、その両面に形成された分極性電極３７とを「正極板」といい、負極集電体３２、及びその両面に形成された分極性電極３８とを「負極板」ということとする。正極板と負極板とが交互に積層されている。正極板と負極板との間に、セパレータ３３が配置されている。セパレータ３３には、例えばセルロース紙が用いられる。このセルロール紙に、電解液が含浸されている。電解液の溶媒には、例えば分極性有機溶剤、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等が用いられる。電解質（支持塩）として、４級アンモニウム塩、例えばＳＢＰＢ４（スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート）が用いられる。セパレータ３３は、正極用の分極性電極３７と負極用の分極性電極３８との短絡、及び正極集電体３１と負極集電体３２との短絡を防止する。
【００２４】
図２Ａに戻って説明を続ける。図２Ａでは、セパレータ３３、及び分極性電極３７、３８の記載を省略している。
【００２５】
正極集電体３１及び負極集電体３２は、それぞれ両者の重なり領域から、相互に反対向き（図２Ａにおいて、左向き及び右向き）に伸びた接続部３１Ａ、３２Ａを有する。複数の正極集電体３１の接続部３１Ａが重ね合わされ、電極タブ１６に超音波溶接されている。複数の第２の集電体３２の接続部３２Ａが重ね合わされ、電極タブ１７に超音波溶接されている。電極タブ１６、１７には、例えばアルミニウム板が用いられる。
【００２６】
電極タブ１６、１７は、ラミネートフィルム３０Ａとラミネートフィルム３０Ｂとの間を通って、蓄電容器３０の外側まで導出されている。電極タブ１６、１７は、導出箇所において、ラミネートフィルム３０Ａとラミネートフィルム３０Ｂとに熱溶着されている。
【００２７】
正極集電体３１の接続部３１Ａと、ラミネートフィルム３０Ａとの間に、ガス抜き弁３５が配置されている。ガス抜き弁３５は、ガス抜き孔３４を塞ぐように配置され、ラミネートフィルム３０Ａに熱溶着されている。蓄電容器３０内で発生したガスが、ガス抜き弁３５及びガス抜き孔３４を通って外部に排出される。
【００２８】
蓄電容器３０内は真空排気されている。このため、ラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂは、大気圧により、蓄電積層体３６及びガス抜き弁３５の外形に沿うように、変形している。
【００２９】
図３に、図１の一点鎖線３−３における断面図を示す。棒状の電極端子１２が、絶縁部材１３の貫通孔内に挿入され、絶縁部材１３に固定されている。受皿１０の側面部１０Ｂに貫通孔１０Ｃが形成されている。絶縁部材１３が貫通孔１０Ｃ内に挿入されている。絶縁部材１３は、受皿１０の側面部１０Ｂの内側及び外側に鍔状部分を有する。外側の鍔状部分と側面部１０Ｂとの間にＯリング１４が配置されている。鍔状部分とＯリング１４とにより、絶縁部材１３及び電極端子１２が、受皿１０の側面部１０Ｂに固定される。
【００３０】
上蓋１１の側面部１１Ｂには、電極端子１２に対応する位置に除去部１１Ｅが形成されている。除去部１１Ｅが形成されているため、受皿１０に上蓋１１を被せるとき、上蓋１１の側面部１１Ｂが電極端子１２と、空間的に干渉しない。受皿１０の側面部１０Ｂの上端と、上蓋１１の上面部１１Ａとの間に、密封部材２０が配置されている。
【００３１】
図４Ａに、図１の一点鎖線４Ａ−４Ａにおける断面図を示す。図４Ａでは、２個の蓄電ユニットが積み重ねられた状態を示す。上蓋１１の上面部１１Ａと側面部１１Ｂとの接続部分の一部に、窪み１１Ｄが形成されている。側面部１１Ｂの下端の一部に突出部１１Ｃが形成されている。突出部１１Ｃは、内側に向かって折り曲げられている。突出部１１Ｃの先端が受皿１０の底面部１０Ａに接触することにより、受皿１０が上蓋１１から脱落しないように支持される。
【００３２】
上に配置された蓄電ユニットの上蓋１１に形成された突出部１１Ｃの折れ曲がり箇所よりも先端の部分が、下に配置された蓄電ユニットの上蓋１１に形成された窪み１１Ｄ内に収まる。これにより、下側の蓄電ユニットの上蓋１１の上面が、上側の蓄電ユニットの受皿１０の底面に密着する。突出部１１Ｃは、特別な工具等を用いることなく、指で簡単に折り曲げることができる程度の剛性を有する。この状態では、密封部材２０はほとんど弾性変形していない。蓄電ユニットに高さ方向の圧縮力が印加されていない状態でも、受皿１０に上蓋１１を仮止めすることができる。
【００３３】
図４Ｂに、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図を示す。図４Ｂの一点鎖線４Ａ−４Ａにおける断面図が図４Ａに相当する。下（紙面の奥側）に配置された蓄電ユニットの窪み１１Ｄ内に、上（紙面の手前側）に配置された蓄電ユニットの突出部１１Ｃが収まっている。窪み１１Ｄは、突出部１１Ｃを上蓋１０の上面１０Ａに垂直投影した像に整合する形状を有する。具体的には、蓄電ユニットを積み重ねたとき、突出部１１Ｃの縁が、窪み１１Ｄの側面に接触することによって、蓄電ユニット同士のｘ方向及びｙ方向の相対的な位置が拘束される。このため、蓄電ユニットの、ｘ方向及びｙ方向の位置決めを、容易に行うことができる。
【００３４】
図５に、蓄電ユニットの積み重ね方向（ｚ方向）を圧縮力を印加した状態の断面図を示す。図５は、図４Ａに示した断面図と同一の位置の断面である。ｚ方向の圧縮力が印加されることにより、受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位する。これにより、密封部材２０が弾性変形し、容器２５内の空間が密封される。さらに、突出部１１Ｃが受皿１０から浮き上がる。窪み１１Ｄは、突出部１１Ｃの浮き上がりを許容する深さを有する。
【００３５】
受皿１０と上蓋１１とが、相互に近づく向きに変位することにより、容器２５内に収容された蓄電セル１５（図１Ｂ）に圧縮力が印加される。蓄電セル１５に、電気二重層キャパシタが用いられている場合には、蓄電セル１５に圧縮力を印加することにより、蓄電セル１５の電気的特性の低下を防止することができる。
【００３６】
図６Ａ及び図６Ｂに、実施例１の変形例による蓄電ユニットの突出部近傍の断面図を示す。図６Ａに、突出部１１Ｃを折り曲げる前の断面図を示し、図６Ｂに、突出部１１Ｃを折り曲げた後の断面図を示す。この変形例では、突出部１１Ｃの折れ曲がり箇所に、溝（ニガシ）１１Ｆが形成されている。このため、特別な工具を用いることなく、所望の折れ曲がり箇所で突出部１１Ｃを折り曲げることができる。
【００３７】
蓄電セル２０として、電気二重層キャパシタの他に、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いてもよい。
【００３８】
［実施例２］
図７Ａに、実施例１の蓄電ユニットを用いた実施例２による蓄電装置の断面図を示す。複数の蓄電ユニット４０が、その厚さ方向に積層されている。蓄電ユニット４０の厚さ方向（積層方向）をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電ユニット４０の構成は、実施例１による蓄電ユニットと同一であり、受皿１０、上蓋１１、及び電極端子１２を含む。電極端子１２が、ｘ軸の正の方向に引き出される姿勢で、各蓄電ユニット４０が積み重ねられている。
【００３９】
加圧機構４４が、蓄電ユニット４０の積層体に、積層方向（ｚ方向）の圧縮力を加えている。加圧機構４４は、一対の押さえ板４１、４本のタイロッド４２、及びナット４３を含む。押さえ板４１は、蓄電ユニット４０の積層体の両端に配置されている。タイロッド４２が、一方の押さえ板４１から他方の押さえ板４１まで貫通し、一対の押さえ板４１に、両者の間隔が狭まる向きの力を加える。バスバー４７が、蓄電ユニット４０を直列接続している。底板４６及び天板４５が、押さえ板４１にボルトで固定されている。
【００４０】
図７Ｂに、図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂにおける断面図を示す。図７Ｂの一点鎖線７Ａ−７Ａにおける断面図が図７Ａに相当する。
【００４１】
蓄電ユニット４０をｙ方向に挟むように、側板５０、５１が配置されている。側板５０、５１は、押さえ板４１（図７Ａ）にボルトで固定されている。さらに、底板４６及び天板４５が、側板５０、５１にボルトで固定されている。
【００４２】
側板５０、５１内に、それぞれ冷却媒体を流すための流路５２、５３が形成されている。蓄電ユニット４０の上蓋１１の側面部１１Ｂ（図１Ｂ）が、側板５０、５１に接触している。流路５２、５３に冷却媒体を流すことにより、側板５０、５１、上蓋１１、受皿１０を経由して、蓄電セル１５（図１Ｂ）を効率的に冷却することができる。
【００４３】
図７Ｃに、図７Ａの一点鎖線７Ｃ−７Ｃ、図７Ｂの一点鎖線７Ｃ−７Ｃにおける断面図を示す。側板５０、５１が、押さえ板４１にボルトで固定されている。複数の蓄電ユニット４０が、バスバー４７によって直列接続されている。蓄電ユニット４０の突出部１１Ｃが、隣接する蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収まっている。
【００４４】
蓄電ユニット４０を積み重ねる際に、突出部１１Ｃによって受皿１０が上蓋１１から脱離しないように支持されているため、ハンドリングが容易である。また、受皿１０及び上蓋１１の剛性が、蓄電セル１５のラミネートフィルム３０Ａ、３０Ｂ（図２Ａ）の剛性よりも高いため、容易に位置合わせを行うことができる。さらに、突出部１１Ｃを、隣接する蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収めることにより、積み重ね後の位置ずれを防止することができる。
【００４５】
加圧後には、密封部材２０（図５）が弾性変形することにより、容器２５（図１Ａ〜図１Ｃ）内の密封性を高めることができる。さらに、蓄電セル１５（図１Ｂ）に、圧縮力を印加することができる。
【００４６】
［実施例３］
図８に、実施例１の蓄電ユニットを用いた実施例３による蓄電装置の断面図を示す。以下、図７Ａ〜図７Ｃに示した実施例２との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例２では、積み重ねられた蓄電ユニット４０同士が相互に接触していたが、実施例３では、蓄電ユニット４０の間に空冷板５５が挿入されている。空冷板５５には、例えばアルミニウムが用いられる。
【００４７】
空冷板５５に、突起５５Ａ及び窪み５５Ｂが形成されている。窪み５５Ｂは、蓄電ユニット４０の突出部１１Ｃに対応する位置に配置されている。突起５５Ａは、蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄに対応する位置に配置されている。
【００４８】
蓄電ユニット４０の突起１１Ｃが、空冷板５５の窪み５５Ｂ内に収まり、空冷板５５の突起５５Ａが蓄電ユニット４０の窪み１１Ｄ内に収まることにより、蓄電ユニット４０及び空冷板５５の位置合わせを容易にし、かつ位置ずれを生じにくくすることができる。
【００４９】
空冷板５５内に、空冷用の冷却ガスを流すための流路５６が形成されている。ファン等によって流路５６内に冷却ガスを流すことにより、蓄電ユニット４０に収容された蓄電セル１５（図１Ｂ）を効率的に冷却することができる。空冷が可能であるため、実施例３においては、液冷用の側板５０、５１（図７Ｂ、図７Ｃ）は配置されない。なお、蓄電装置の耐衝撃性や耐振動性を高めるために、流路の形成されていない側板５０、５１を取り付けてもよい。
【００５０】
［実施例４］
図９に、実施例４によるハイブリッド型作業機械の例として、ハイブリッド型ショベルの部分破断側面図を示す。下部走行体６０に、旋回軸受け６１を介して上部旋回体６２が搭載されている。上部旋回体６２は、旋回フレーム６２Ａ、カバー６２Ｂ、及びキャビン６２Ｃを含む。旋回フレーム６２Ａは、キャビン６２Ｃ、及び種々の部品の支持構造体として機能する。カバー６２Ｂは、旋回フレーム６２Ａに搭載された種々の部品、例えば蓄電装置８０等を覆う。キャビン６２Ｃ内に、操作者が着座する座席が収容されている。
【００５１】
旋回用電動モータ（電動発電機）が、その駆動対象である旋回フレーム６２Ａを、下部走行体６０に対して、時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体６２に、ブーム６５が取り付けられている。ブーム６５は、油圧駆動されるブームシリンダ６６により、上部旋回体６２に対して上下方向に揺動する。ブーム６５の先端に、アーム６７が取り付けられている。アーム６７は、油圧駆動されるアームシリンダ６８により、ブーム６５に対して前後方向に揺動する。アーム６７の先端にバケット６９が取り付けられている。バケット６９は、油圧駆動されるバケットシリンダ７０により、アーム６７に対して上下方向に揺動する。
【００５２】
蓄電装置８０が、蓄電装置用マウント８１及びダンパ（防振装置）８２を介して、旋回フレーム６２Ａに搭載されている。蓄電装置８０は、例えばキャビン６２Ｃの後方に配置される。カバー６２Ｂが蓄電装置８０を覆う。蓄電装置８０には、上記実施例２または実施例３による蓄電装置が用いられる。蓄電装置８０から供給される電力によって、旋回用電動モータが駆動される。また、旋回用電動モータは、運動エネルギを電気エネルギに変換することによって回生電力を発生する。発生した回生電力によって、蓄電装置８０が充電される。
【００５３】
蓄電装置８０に、上記実施例２または実施例３による蓄電装置が用いられているため、組み立て時における蓄電ユニット４０（図７Ａ〜図７Ｃ、図８）のハンドリングが容易である。さらに、蓄電ユニット４０の位置決めを容易に行うことができ、位置ずれを抑制することができる。特に、ショベルは屋外で使用されるため、耐水性を十分に確保することが好ましい。また、ショベルは土砂の搬送に使用されることも多く、粉塵に対する対策も講じておくことが好ましい。
【００５４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 受皿
１０Ａ 底面部
１０Ｂ 側面部
１０Ｃ 貫通孔
１１ 上蓋
１１Ａ 上面部
１１Ｂ 側面部
１１Ｃ 突出部
１１Ｄ 窪み
１１Ｅ 除去部
１１Ｆ 溝（ニガシ）
１２ 電極端子
１３ 絶縁部材
１４ Ｏリング
１５ 蓄電セル
１６、１７ 電極タブ
１８、１９ リード線
２０ 密封部材
２５ 容器
３０Ａ、３０Ｂ ラミネートフィルム
３１ 正極集電体
３１Ａ 接続部
３２ 負極集電体
３２Ａ 接続部
３３ セパレータ
３４ 開口
３５ 排気弁
３６ 蓄電積層体
３７、３８ 分極性電極
４０ 蓄電ユニット
４１ 押さえ板
４２ タイロッド
４３ ナット
４４ 加圧機構
４５ 天板
４６ 底板
４７ バスバー
５０、５１ 側板
５２、５３ 流路
５５ 空冷板
５５Ａ 突起
５５Ｂ 窪み
５６ 流路
６０ 下部走行体
６１ 旋回軸受け
６２ 上部旋回体
６２Ａ 旋回フレーム
６２Ｂ カバー
６２Ｃ キャビン
６５ ブーム
６６ ブームシリンダ
６７ アーム
６８ アームシリンダ
６９ バケット
７０ バケットシリンダ
８０ 蓄電装置
８１ 蓄電装置用マウント
８２ ダンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有し、
前記受皿に前記上蓋を被せた状態から、前記受皿及び前記上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位し、前記蓄電セルに圧縮力が印加される蓄電ユニット。
【請求項２】
前記上蓋の側面部の下端の一部に仮止め用の突出部が設けられており、前記突出部を内側に折り曲げて前記受皿と重複させる請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項３】
折り曲げられた前記突出部を、前記上蓋の前記上面に垂直投影した像に整合する形状の窪みが、前記上面部に形成されている請求項２に記載の蓄電ユニット。
【請求項４】
前記電極端子は、前記受皿の側面部に取り付けられており、前記上蓋の側面部には、前記受皿に前記上蓋を被せるときに、前記上蓋の側面部が前記電極端子と空間的に干渉しないように除去部が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電ユニット。
【請求項５】
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する蓄電装置。
【請求項６】
前記上蓋は、前記上蓋の側面部の下端の一部に設けられ、内側に折り曲げられた仮止め用の突出部を有し、前記突出部は、前記加圧機構によって圧縮力が印加される前は、前記上蓋からの前記受皿の脱落を防止するように構成されており、
前記蓄電ユニットの前記上蓋に、当該蓄電ユニットの前記上蓋側に積み重ねられている他の蓄電ユニットの前記突出部を収容する窪みが形成されており、
前記加圧機構によって前記蓄電ユニットに圧縮力を印加した状態では、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位することによって、前記突出部が前記受皿から浮き上がっており、
前記窪みは、前記受皿からの前記突出部の浮き上がりを許容する深さを有する請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
蓄電装置と、
前記蓄電装置から取り出される電力によって駆動され、前記蓄電装置を充電するための回生電力を発生する電動発電機と
を有し、
前記蓄電装置は、
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する作業機械。
【請求項１】
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有し、
前記受皿に前記上蓋を被せた状態から、前記受皿及び前記上蓋からなる筐体に高さ方向の圧縮力を印加すると、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位し、前記蓄電セルに圧縮力が印加される蓄電ユニット。
【請求項２】
前記上蓋の側面部の下端の一部に仮止め用の突出部が設けられており、前記突出部を内側に折り曲げて前記受皿と重複させる請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項３】
折り曲げられた前記突出部を、前記上蓋の前記上面に垂直投影した像に整合する形状の窪みが、前記上面部に形成されている請求項２に記載の蓄電ユニット。
【請求項４】
前記電極端子は、前記受皿の側面部に取り付けられており、前記上蓋の側面部には、前記受皿に前記上蓋を被せるときに、前記上蓋の側面部が前記電極端子と空間的に干渉しないように除去部が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電ユニット。
【請求項５】
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する蓄電装置。
【請求項６】
前記上蓋は、前記上蓋の側面部の下端の一部に設けられ、内側に折り曲げられた仮止め用の突出部を有し、前記突出部は、前記加圧機構によって圧縮力が印加される前は、前記上蓋からの前記受皿の脱落を防止するように構成されており、
前記蓄電ユニットの前記上蓋に、当該蓄電ユニットの前記上蓋側に積み重ねられている他の蓄電ユニットの前記突出部を収容する窪みが形成されており、
前記加圧機構によって前記蓄電ユニットに圧縮力を印加した状態では、前記上蓋が前記受皿に近づく向きに変位することによって、前記突出部が前記受皿から浮き上がっており、
前記窪みは、前記受皿からの前記突出部の浮き上がりを許容する深さを有する請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
蓄電装置と、
前記蓄電装置から取り出される電力によって駆動され、前記蓄電装置を充電するための回生電力を発生する電動発電機と
を有し、
前記蓄電装置は、
積み重ねられた複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに、積み重ね方向の圧縮力を印加する加圧機構と
を有し、
前記蓄電ユニットの各々は、
底面部、及び該底面部の周縁部から立ち上がった側面部を有する受皿と、
一対の電極が設けられ、前記受皿内に収容された蓄電セルと、
前記受皿に被せられ、前記受皿の開口部を覆う上面部、及び前記受皿の側面部に重なる側面部を有する上蓋と、
前記蓄電セルの電極に接続され、前記受皿及び前記上蓋で囲まれた空間から外側まで導出された電極端子と
を有する作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３７９３３（Ｐ２０１３−３７９３３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３７５２（Ｐ２０１１−１７３７５２）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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