蓄電素子
【課題】蓄電素子の耐振動性、耐衝撃性を向上させる。
【解決手段】セパレータと負極と正極と備える発電要素１０１と、矩形の底部１２１と、矩形の壁部１２２と、矩形の天井部１２３とを備える筐体１０２と、筐体１０２に取り付けられる電極端子１０３と、電極端子１０３に接続され、発電要素１０１と壁部１２２との間に配置される集電部材１０４とを備え、集電部材１０４と底部１２１との間に配置され、集電部材１０４の底部１２１に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段１５１、および、集電部材１０４と壁部１２２との間に配置され、集電部材１０４の壁部１２２に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段１５２の少なくとも一方を備える。
【解決手段】セパレータと負極と正極と備える発電要素１０１と、矩形の底部１２１と、矩形の壁部１２２と、矩形の天井部１２３とを備える筐体１０２と、筐体１０２に取り付けられる電極端子１０３と、電極端子１０３に接続され、発電要素１０１と壁部１２２との間に配置される集電部材１０４とを備え、集電部材１０４と底部１２１との間に配置され、集電部材１０４の底部１２１に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段１５１、および、集電部材１０４と壁部１２２との間に配置され、集電部材１０４の壁部１２２に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段１５２の少なくとも一方を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、筐体内に発電要素や電解液などの蓄電・放電手段が収容される蓄電素子に関し、特に前記発電要素が集電部材によって筐体内に吊り下げ状態で保持される蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車、アシスト自転車のように、駆動源や駆動源の一部として電力を用いる走行車が注目されており、このような走行車の電源として高いエネルギー容量の蓄電素子（例えば二次電池）が実用化されている。例えば、リチウムイオン電池などが前記高いエネルギー容量の蓄電素子として挙示することができる。
【０００３】
このような蓄電素子の内部構造としては、例えば特許文献１に記載されているように、金属などからなる剛性の高い筐体に電力を供給したり蓄えたりするための電極端子が絶縁状態で取り付けられ、前記電極端子に接続され、前記筐体の内壁と接触しないように内壁に沿って配置される集電部材と、二つの集電部材の間を架橋状態で発電要素が配置される構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記蓄電素子は、筐体の中で重量のある発電要素が吊り下げられた状態で保持されている構造となっている。従って、前記走行車などに取り付けられた前記蓄電素子は、前記走行車の発進や停止の際の振動や走行中の振動、また、不測の事態での衝撃が発生する衝撃などにより比較的重量のある発電要素が揺さぶられ、集電部材が変形したり破損することとなり、筐体内部で短絡や不導通が発生する可能性がある。また、集電部材を介して電極端子に力が発生し、筐体のシールが破れるなどの不具合が発生する可能性がある。
【０００６】
本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高い耐振動性、耐衝撃性を備える蓄電素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる蓄電素子は、セパレータと負極と正極と備える発電要素と、矩形の底部と、前記底部の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部と、矩形の天井部とを備え、前記発電要素を収容する角型の筐体と、前記筐体に取り付けられる電極端子と、前記電極端子に接続され、前記発電要素と前記壁部との間に配置される集電部材である負極集電部材、および、正極集電部材とを備える蓄電素子であって、前記集電部材と前記底部との間に配置され、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材の前記底部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段、および、前記集電部材と前記壁部との間に配置され、前記負極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動、および、前記正極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段の少なくとも一方を備えることを特徴としている。
【０００８】
これにより、筐体に対する集電部材の相対的な移動を底緩衝手段や壁緩衝手段が柔軟に規制するため、集電部材に接続されている発電要素の相対的な移動も規制される。つまり、底緩衝手段や壁緩衝手段により筐体内において集電部材、発電要素、あるいは、電極端子を振動や衝撃から保護することが可能となり、耐振動性能、耐衝撃性能の高い蓄電素子とすることが可能となる。
【０００９】
なお、明細書、および、特許請求の範囲に記載される「蓄電素子」の語は、電気化学的に電気を蓄電し、また、必要に応じて電気を放電することのできる素子であり、より具体的には、蓄電池、キャパシタ、大容量キャパシタ、コンデンサ、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等を含むものとして記載している。
【００１０】
また、前記底緩衝手段は、前記集電部材の並び方向と交差する方向に面する二つの前記壁部と前記底部とに接触する状態で配置されるものでもよい。
【００１１】
これによれば、集電部材は、底緩衝手段、および、壁緩衝手段により集電部材の並び方向や底部と天井部とを結ぶ方向ばかりでなく、前記二つの方向に交差する方向に発生する振動や衝撃に対し、摩擦力以上に強固に集電部材や発電要素などを保護することができるようになる。
【００１２】
また、前記壁緩衝手段は、三つの前記壁部に接触する状態で配置されるものでもよい。
【００１３】
これらにより、集電部材は、底緩衝手段、および、壁緩衝手段により集電部材の並び方向や底部と天井部とを結ぶ方向ばかりでなく、前記二つの方向に交差する方向に発生する振動や衝撃に対しても有効に集電部材や発電要素などを保護することができるようになる。
【００１４】
さらに、二つの前記集電部材との間を架橋状態で配置され剛性を有する補強部材を備えるものでもよい。
【００１５】
これにより、集電部材の並び方向において発電要素を圧縮するような振動や衝撃に対しても発電要素や集電部材を保護できる。また、壁緩衝手段の弾性により発電要素を圧縮する方向に集電部材を付勢する付勢力が発生していても補強部材が前記付勢力に抗して発電要素を保護できる。従って、蓄電素子に高い付勢力を備えた壁緩衝手段を採用することができるため、蓄電素子の耐振動性能、耐衝撃性能を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、前記補強部材は、前記発電要素の内部に挿通状態で配置されるものでもかまわない。
【００１７】
これによれば、補強部材として機能を有効に発揮しうる位置に配置することが可能である。さらに、発電要素内部で発生する熱を集電部材に伝導させることができ、緩衝手段（以下、底緩衝手段、および、壁緩衝手段を総称して緩衝手段と記す場合がある。）や電極端子を介して発電要素の熱を放熱することができる。従って、耐振動性能、耐衝撃性能に加えて高い放熱性能を備えた蓄電素子とすることが可能となる。
【００１８】
さらに、前記集電部材と前記天井部との間に配置され、前記負極集電部材、または、前記正極集電部材と前記天井部との間隔を維持するスペーサーを備えてもかまわない。
【００１９】
これにより、天井部と底部とを結ぶ方向における振動や衝撃が発生しても、集電部材と天井部と間の間隔が維持されるため、集電部材に接続され筐体に固定的に取り付けられる電極端子に発生する力を軽減することができる。従って、電極端子と筐体との間の封止構造を保護し、蓄電素子の耐振動性能や耐衝撃性能を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材にそれぞれ固定的に接合されるものでもよい。
【００２１】
これによれば、容易に蓄電素子を組み立てることができ、蓄電素子の組み立ての作業効率を向上させることができる。
【００２２】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記集電部材を折り曲げて形成されるものでもよい。
【００２３】
これによれば、蓄電素子を構成する部品の点数を減少させることができ、蓄電素子の製造全般の効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段とを一体に備えてもよい。即ち、正極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段、または、負極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段を一体に備えてもよい。
【００２５】
これによれば、蓄電素子に用いられる部品の点数を減少させることができ、組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体内における底緩衝手段と壁緩衝手段との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本願発明によれば、蓄電素子の耐振動性能や耐衝撃性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、蓄電素子の外観を模式的に示す斜示図である。
【図２】図２は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【図３】図３は、一方の集電部材近傍を筐体および発電要素を省略して示す斜示図である。
【図４】図４は、壁部の一部と発電要素とを省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【図５】図５は、緩衝手段の別態様を示す斜示図である。
【図６】図６は、緩衝手段の別態様を断面で示す平面図である。
【図７】図７は、緩衝手段の別態様を断面で示す平面図である。
【図８】図８は、集電部材と一体で形成される緩衝手段を示す斜示図である。
【図９】図９は、壁緩衝手段の別態様を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す緩衝手段を蓄電素子に組み込んだ状態を壁部の一部を省略して内部を模式的に示す斜示図である。
【図１２】図１２は、正極および負極の底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す緩衝手段を蓄電素子に組み込んだ状態を壁部の一部を省略して内部を模式的に示す斜示図である。
【図１５】図１５は、正極および負極の底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本願発明に係る蓄電素子の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る蓄電素子の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２９】
図１は、蓄電素子の外観を模式的に示す斜示図である。
【００３０】
図２は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本願発明にかかる蓄電素子１００は、電気を蓄電し、また、必要に応じて電気を放電することのできる素子であり、より具体的には、非水電解液二次電池（例えばリチウムイオン電池）等である。蓄電素子１００は、発電要素１０１と、筐体１０２と、電極端子１０３である負極端子１３１、および、正極端子１３２と、集電部材１０４である負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２と、緩衝手段１０５である底緩衝手段１５１と、壁緩衝手段１５２とを備えている。本実施の形態の場合さらに、蓄電素子１００は、スペーサー１０６を備えている。なお、蓄電素子１００の筐体１０２の内部には電解液などの液体が封入されるが、当該液体の図示は省略する。
【００３２】
発電要素１０１は、本実施の形態の場合、詳細な図示は省略するが、セパレータと負極と正極と備え、電気を蓄えることができる部材である。負極は、銅からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。正極は、アルミニウムからなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素１０１は、負極と正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長さ方向に全体が長円形状となるように巻き回されて形成されている。さらに詳しくは、前記正極と前記負極は、前記セパレータを介し、長尺帯状の幅方向に互いにずらして、該幅方向に沿う回転軸を中心に長円形状に巻回されている。そして、前記正極及び前記負極は、それぞれのずらす方向の端縁部を活物質の非形成部とすることにより、巻回軸の一端部には、活物質が形成されていない正極集電体であるアルミニウム箔が露出し、巻回軸の他端部には、活物質が形成されていない負極集電体である銅箔が露出している。また、発電要素１０１の巻回軸方向の両端部にはそれぞれ集電部材１０４が前記巻回軸方向と垂直に方向に延びて配置されている。
【００３３】
ここで、正極集電部材１４２は発電要素の巻回軸一端部に露出している正極集電体であるアルミニウムと接続され、負極集電部材１４１は同じく発電要素の巻回軸他端部に露出している負極集電体である銅と接続されている。
【００３４】
なお、セパレータは、樹脂からなるものばかりでなく、ガラスファイバーなど他の部材であってもかまわない。また、図において発電要素１０１は、模式的に直方体として図示しているが、当該直方体の長手方向がセパレータなどを巻き回した軸と沿うものとしている。
【００３５】
筐体１０２は、発電要素１０１を収容する矩形箱状の部材であり、矩形の底部１２１と、底部１２１の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部１２２と、矩形の天井部１２３とを備えている。本実施の形態の場合、筐体１０２は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、筐体本体の開口を閉塞する蓋体とで構成されており、当該蓋体が天井部１２３と対応している。また、筐体は、発電要素１０１等を内部に収容後、蓋体と筐体本体とが溶接されることにより、筐体１０２の内部を密封することができるものとなっている。
【００３６】
電極端子１０３は、発電要素１０１に蓄えられている電気を筐体１０２の外部空間に導出し、また、発電要素１０１に電気を蓄えるために筐体１０２の内部空間に電気を導入するための端子であり、筐体１０２の内部空間から外部空間にまたがって取り付けられている。本実施の形態の場合、電極端子１０３は、筐体１０２の天井部１２３に取り付けられている。また、筐体１０２（天井部１２３）が金属製であるため、筐体１０２と絶縁し、かつ、筐体１０２との隙間を埋めて筐体１０２の内部空間を封止するためのパッキン（図示せず）を介して筐体１０２と電極端子１０３とが接続されている。なお、蓄電素子１００は、電極端子１０３として負極端子１３１、および、正極端子１３２を備えている。
【００３７】
集電部材１０４は、電極端子１０３と発電要素１０１とに電気的に接続されるとともに機械的にも接続され、発電要素１０１と壁部１２２との間に配置される導電性と剛性とを備えた部材、いわゆるブスバーである。本実施の形態の場合、集電部材１０４は、壁部１２２から天井部１２３に渡って壁部１２２および天井部１２３に沿って屈曲状態で配置される金属製の板状部材であり、負極端子１３１と発電要素１０１の負極とを結ぶ負極集電部材１４１、および、正極端子１３２と発電要素１０１の正極とを結ぶ正極集電部材１４２とで構成されている。また、集電部材１０４は、筐体１０２の内部に突出している電極端子１０３の部分にリベットなどで固定的に接続されており、電極端子１０３の負極、または、正極にそれぞれ溶接などによって固定的に接続されている。これにより、発電要素１０１は、筐体１０２の内部において集電部材１０４、および、電極端子１０３により、吊り下げられた状態で保持される。
【００３８】
なお、負極集電部材１４１は、負極と同様、銅で形成され、正極集電部材１４２はアルミニウムで形成されている。
【００３９】
また、集電部材１０４と発電要素１０１の負極や正極との接合方法は特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合、溶接用のフィン１４３を集電部材１０４の一部を折り曲げることにより起立させ、フィン１４３で発電要素１０１の負極や正極を挟み込みつつ溶接により接合する方法が採用されている。
【００４０】
図３は、一方の集電部材近傍を筐体および発電要素を省略して示す斜示図である。なお、図中の二点鎖線は筐体１０２の内面を示している。
【００４１】
底緩衝手段１５１は、集電部材１０４と底部１２１との間に配置され、負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２が底部１２１に向かう方向の移動を柔軟に規制するものである。また、壁緩衝手段１５２は、集電部材１０４と壁部１２２との間に配置され、集電部材１０４の並び方向における集電部材１０４の壁部１２２に向かう方向の移動を柔軟に規制するものである。
【００４２】
本実施の形態の場合、緩衝手段１０５は、バネ弾性を備えた金属で構成され部材を折り曲げて形成されている。このように、緩衝手段１０５を金属で形成することで、電解液に対し化学的に十分に対抗することができ、また、発電要素１０１から発生する熱などにも十分に抗することができる。また、緩衝手段１０５は、集電部材１０４に対し、溶接などにより固定的に取り付けられている。
【００４３】
また、底緩衝手段１５１は、集電部材１０４の並び方向と交差する方向（図中Ｘ軸方向）に面する二つの壁部１２２と底部１２１とに接触する状態で配置されている。壁緩衝手段１５２は、三つの壁部１２２に接触する状態で配置される。
【００４４】
これにより、緩衝手段１０５が筐体１０２内部で集電部材１０４の並び方向と交差する方向（図中Ｘ軸方向）にずれ動くのを防止することができ、緩衝手段１０５と固定されている集電部材１０４のＸ軸方向の動きを柔軟に規制することが可能となる。従って、緩衝手段１０５により、発電要素１０１がＸ軸方向に移動することを柔軟に規制することが可能となる。
【００４５】
さらに、緩衝手段１０５が発電要素１０１に直接接触していないため、緩衝手段１０５と発電要素１０１とが擦れることで発生する発電要素１０１の破損や短絡を抑止することが可能となる。
【００４６】
また、天井部１２３に電極端子１０３、集電部材１０４、および、発電要素１０１を取り付けた状態で筐体本体に挿入する際、緩衝手段１０５も同時に挿入することができ、筐体１０２内の所定の位置に緩衝手段１０５を配置することができるため、蓄電素子１００の組み立て作業を容易にすることが可能となる。
【００４７】
スペーサー１０６は、集電部材１０４と天井部１２３との間に配置され、負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２と天井部１２３との間隔を維持する部材である。
【００４８】
本実施の形態の場合、スペーサー１０６は、発電要素１０１と筐体１０２との間に配置されるパッキンよりも堅いがある程度の柔軟性を備えた樹脂で構成されるブロック状の部材である。
【００４９】
スペーサー１０６を集電部材１０４と天井部１２３との間に配置することにより、天井部１２３と底部１２１とを結ぶ方向（図中Ｚ軸方向）における振動や衝撃が発生しても、集電部材１０４と天井部１２３と間の間隔が維持し、スペーサー１０６が衝撃などに対抗するため、電極端子１０３と筐体１０２との間に介在配置されるパッキンにかかる負荷を軽減し、パッキンなどの封止構造を保護することが可能となる。また、底緩衝手段１５１の弾性により集電部材１０４をスペーサー１０６を介して天井部１２３方向に押しつけることができるため、集電部材１０４を筐体１０２内部に強固に保持することが可能となる。
【００５０】
図４は、壁部の一部と発電要素とを省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【００５１】
同図に示すように、本実施の形態にかかる蓄電素子１００は、補強部材１０７を備えている。
【００５２】
補強部材１０７は、負極集電部材１４１と正極集電部材１４２との間を架橋状態で配置され剛性を有する部材である。本実施の形態の場合、補強部材１０７は、絶縁性を有し、発電要素１０１の内部に挿通状態で配置されており、より具体的には、発電要素１０１の巻回軸に相当する巻回中心に配置されている。
【００５３】
補強部材１０７は、集電部材１０４の並び方向（図中Ｙ軸方向）において発電要素１０１を圧縮するような振動や衝撃に対しても発電要素や集電部材を保護できる。また、壁緩衝手段１５２の弾性によりＹ軸方向に集電部材１０４を付勢する付勢力が発生していても補強部材１０７が前記付勢力に抗して発電要素１０１を保護できる。従って、高い付勢力を備えた壁緩衝手段１５２とし、筐体１０２内部で集電部材１０４を介して補強部材１０７を両端部から強く付勢した状態で保持することにより、強い振動や衝撃が蓄電素子１００に発生した場合でも変形や破損から集電部材１０４や発電要素１０１を保護することができるようになる。
【００５４】
なお、補強部材１０７は、板状の部材である必要は無く、丸棒や管体であってもよい。さらに、蓄電素子１００は複数の補強部材１０７を備えてもよく、配置される位置も巻回中心近傍ばかりでなく、発電要素１０１と天井部１２３との間や発電要素１０１と底部１２１との間など、発電要素１０１の外部であってもかまわない。
【００５５】
また、集電部材１０４と固定的に接続されていてもかまわない。
【００５６】
以上の実施の形態で説明したように、蓄電素子１００は、筐体１０２の内部における集電部材１０４が緩衝手段１０５により保持されており、蓄電素子１００に発生した振動や衝撃により発電要素１０１を揺れ動かそうとする力に、集電部材１０４を介して緩衝手段１０５が柔軟に抗することが可能となる。従って、蓄電素子１００の耐振動性能や耐衝撃性能を高めることが可能となる。
【００５７】
しかも、補強部材１０７が発電要素１０１で発生した熱を、集電部材１０４に効果的に伝えることができ、さらに、緩衝手段１０５、および、筐体１０２を介して外部に放熱することができるため、蓄電素子１００の昇温を抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００５９】
例えば、緩衝手段１０５が金属で形成されている場合、集電部材１０４と筐体１０２とが緩衝手段１０５によって短絡しないように、緩衝手段１０５と集電部材１０４との間、および、緩衝手段１０５と筐体１０２の少なくとも一方の間は、絶縁体を配置する必要がある。絶縁体としては、例えば、樹脂製のフィルムを前記間に配置してもよく、また、緩衝手段１０５の表面を絶縁加工することにより配置してもかまわない。例えば、緩衝手段１０５をアルミニウムで形成した場合、絶縁加工としてはアルマイト加工が挙示できる。この場合、筐体１０２の内面に配置する絶縁性フィルムを無くす、または、使用量を少なくすることが可能となる。
【００６０】
また、集電部材１０４と緩衝手段１０５とが固定的に接続されていない場合であっても、集電部材１０４と緩衝手段１０５との摩擦力により、集電部材１０４のＸ軸方向の動きを柔軟に規制することが可能となる。
【００６１】
さらに、緩衝手段１０５、特に壁緩衝手段１５２は、一つの集電部材１０４に対して複数個配置された状態を示したが、壁緩衝手段１５２は、単数でもかまわない。また、図９に示すように、壁緩衝手段１５２が集電部材１０４の長さに対応する長さを備えていてもかまわない。また、壁緩衝手段１５２が壁部１２２の大きさに対応する台座１５３を備えていてもかまわない。
【００６２】
また、図５に示すように、緩衝手段１０５は、筐体１０２と面接触ではなく、線接触などによって筐体１０２内部に配置されるものでも良い。
【００６３】
また、筐体１０２内方の隅部を回避するように緩衝手段１０５にＲやＣなどの面取りを施しても良い。
【００６４】
また、図６や図７に示すように、緩衝手段１０５をバネなどの弾性体を備えたスライド部材などでもかまわない。
【００６５】
また、図８に示すように、導通性能を備えた１枚の板状の部材を折り曲げることにより集電部材１０４と緩衝手段１０５とを一体に形成してもかまわない。なお図８において、図中手前に示される緩衝手段１０５（１５１）と左右対称の関係にある緩衝手段１０５が集電部材１０４の奥側にも配置されている（その一部は図８に示されている）。これにより、上記実施の形態における蓄電素子１００の作用効果を十分に奏することが可能となる。加えて、部品点数を減らすことができ、また、集電部材１０４と緩衝手段１０５とを溶接などで接合する必要がなくなるため、蓄電素子１００を製造する際の製造工程を簡略化できる。
【００６６】
また、図１６に示すように、導通性能を備えた１枚の板状の部材を湾曲させることにより、集電部材１０４と緩衝手段１０５とを一体に形成してもかまわない。つまり、電極端子１０３と接続され発電要素１０１とも接続される集電部材１０４の上部は、湾曲することにより天井部１２３と壁部１２２とに接触し、壁緩衝手段１５２として機能すると共に、集電部材１０４の下部も湾曲して、底部１２１と壁部１２２とに接触し、壁緩衝手段１５２、および、底緩衝手段１５１としても機能する。
【００６７】
また、補強部材１０７は、発電要素１０１の内部を挿通させる場合ばかりでなく、発電要素１０１の外部において二つの集電部材１０４の間を架橋状に配置してもかまわない。
【００６８】
また、スペーサー１０６を省略する場合でもよく、また、スペーサー１０６の代替品としてさらに緩衝手段１０５をスペーサー１０６が配置される位置に配置してもかまわない。
【００６９】
また、図１０、１１、図１３、１４に示すように、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが一体となっていてもかまわない。
【００７０】
図１０、１１に示す緩衝手段１０５は、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが、側面視Ｌ字形状の台座１５３に一体的に取り付けられており、筐体１０２に対して集電部材１０４を支える緩衝手段として機能している。
【００７１】
図１３、１４に示す緩衝手段１０５は、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが、連結部材１５４によって一体的に接続けられており、集電部材１０４と固定的に接続されることにより、筐体１０２に対して集電部材１０４を支える緩衝手段として機能している。
【００７２】
このような態様の緩衝手段を採用することにより、蓄電素子１００に用いられる部品の点数を減少させることができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体１０２内における底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００７３】
また、図１２、図１５に示すように、正極側の底緩衝手段１５１、および、正極側の壁緩衝手段１５２、および、負極側の底緩衝手段１５１、および、負極側の壁緩衝手段１５２を一体とする緩衝手段でもかまわない。緩衝手段の台座１５３は、筐体１０２の正極側壁部１２２、および、負極側壁部１２２の内側にそれぞれ配置されると共に、底部１２１の内側に沿って正極側壁部１２２の下部から負極側壁部１２２の下部まで延びて配置されている。
【００７４】
このような態様の緩衝手段を採用することにより、蓄電素子１００に用いられる部品の点数をさらに減少させることができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体１０２内の正極側および負極側における底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子１００の組み立てをさらに容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本願発明は、二次電池等の蓄電素子に利用可能であり、特に、高い振動や衝撃に晒される自動車などの走行車に搭載される蓄電素子に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 蓄電素子
１０１ 発電要素
１０２ 筐体
１０３ 電極端子
１０４ 集電部材
１０５ 緩衝手段
１０６ スペーサー
１０７ 補強部材
１２１ 底部
１２２ 壁部
１２３ 天井部
１３１ 負極端子
１３２ 正極端子
１４１ 負極集電部材
１４２ 正極集電部材
１４３ フィン
１５１ 底緩衝手段
１５２ 壁緩衝手段
１５３ 台座
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、筐体内に発電要素や電解液などの蓄電・放電手段が収容される蓄電素子に関し、特に前記発電要素が集電部材によって筐体内に吊り下げ状態で保持される蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車、アシスト自転車のように、駆動源や駆動源の一部として電力を用いる走行車が注目されており、このような走行車の電源として高いエネルギー容量の蓄電素子（例えば二次電池）が実用化されている。例えば、リチウムイオン電池などが前記高いエネルギー容量の蓄電素子として挙示することができる。
【０００３】
このような蓄電素子の内部構造としては、例えば特許文献１に記載されているように、金属などからなる剛性の高い筐体に電力を供給したり蓄えたりするための電極端子が絶縁状態で取り付けられ、前記電極端子に接続され、前記筐体の内壁と接触しないように内壁に沿って配置される集電部材と、二つの集電部材の間を架橋状態で発電要素が配置される構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記蓄電素子は、筐体の中で重量のある発電要素が吊り下げられた状態で保持されている構造となっている。従って、前記走行車などに取り付けられた前記蓄電素子は、前記走行車の発進や停止の際の振動や走行中の振動、また、不測の事態での衝撃が発生する衝撃などにより比較的重量のある発電要素が揺さぶられ、集電部材が変形したり破損することとなり、筐体内部で短絡や不導通が発生する可能性がある。また、集電部材を介して電極端子に力が発生し、筐体のシールが破れるなどの不具合が発生する可能性がある。
【０００６】
本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高い耐振動性、耐衝撃性を備える蓄電素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる蓄電素子は、セパレータと負極と正極と備える発電要素と、矩形の底部と、前記底部の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部と、矩形の天井部とを備え、前記発電要素を収容する角型の筐体と、前記筐体に取り付けられる電極端子と、前記電極端子に接続され、前記発電要素と前記壁部との間に配置される集電部材である負極集電部材、および、正極集電部材とを備える蓄電素子であって、前記集電部材と前記底部との間に配置され、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材の前記底部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段、および、前記集電部材と前記壁部との間に配置され、前記負極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動、および、前記正極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段の少なくとも一方を備えることを特徴としている。
【０００８】
これにより、筐体に対する集電部材の相対的な移動を底緩衝手段や壁緩衝手段が柔軟に規制するため、集電部材に接続されている発電要素の相対的な移動も規制される。つまり、底緩衝手段や壁緩衝手段により筐体内において集電部材、発電要素、あるいは、電極端子を振動や衝撃から保護することが可能となり、耐振動性能、耐衝撃性能の高い蓄電素子とすることが可能となる。
【０００９】
なお、明細書、および、特許請求の範囲に記載される「蓄電素子」の語は、電気化学的に電気を蓄電し、また、必要に応じて電気を放電することのできる素子であり、より具体的には、蓄電池、キャパシタ、大容量キャパシタ、コンデンサ、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等を含むものとして記載している。
【００１０】
また、前記底緩衝手段は、前記集電部材の並び方向と交差する方向に面する二つの前記壁部と前記底部とに接触する状態で配置されるものでもよい。
【００１１】
これによれば、集電部材は、底緩衝手段、および、壁緩衝手段により集電部材の並び方向や底部と天井部とを結ぶ方向ばかりでなく、前記二つの方向に交差する方向に発生する振動や衝撃に対し、摩擦力以上に強固に集電部材や発電要素などを保護することができるようになる。
【００１２】
また、前記壁緩衝手段は、三つの前記壁部に接触する状態で配置されるものでもよい。
【００１３】
これらにより、集電部材は、底緩衝手段、および、壁緩衝手段により集電部材の並び方向や底部と天井部とを結ぶ方向ばかりでなく、前記二つの方向に交差する方向に発生する振動や衝撃に対しても有効に集電部材や発電要素などを保護することができるようになる。
【００１４】
さらに、二つの前記集電部材との間を架橋状態で配置され剛性を有する補強部材を備えるものでもよい。
【００１５】
これにより、集電部材の並び方向において発電要素を圧縮するような振動や衝撃に対しても発電要素や集電部材を保護できる。また、壁緩衝手段の弾性により発電要素を圧縮する方向に集電部材を付勢する付勢力が発生していても補強部材が前記付勢力に抗して発電要素を保護できる。従って、蓄電素子に高い付勢力を備えた壁緩衝手段を採用することができるため、蓄電素子の耐振動性能、耐衝撃性能を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、前記補強部材は、前記発電要素の内部に挿通状態で配置されるものでもかまわない。
【００１７】
これによれば、補強部材として機能を有効に発揮しうる位置に配置することが可能である。さらに、発電要素内部で発生する熱を集電部材に伝導させることができ、緩衝手段（以下、底緩衝手段、および、壁緩衝手段を総称して緩衝手段と記す場合がある。）や電極端子を介して発電要素の熱を放熱することができる。従って、耐振動性能、耐衝撃性能に加えて高い放熱性能を備えた蓄電素子とすることが可能となる。
【００１８】
さらに、前記集電部材と前記天井部との間に配置され、前記負極集電部材、または、前記正極集電部材と前記天井部との間隔を維持するスペーサーを備えてもかまわない。
【００１９】
これにより、天井部と底部とを結ぶ方向における振動や衝撃が発生しても、集電部材と天井部と間の間隔が維持されるため、集電部材に接続され筐体に固定的に取り付けられる電極端子に発生する力を軽減することができる。従って、電極端子と筐体との間の封止構造を保護し、蓄電素子の耐振動性能や耐衝撃性能を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材にそれぞれ固定的に接合されるものでもよい。
【００２１】
これによれば、容易に蓄電素子を組み立てることができ、蓄電素子の組み立ての作業効率を向上させることができる。
【００２２】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記集電部材を折り曲げて形成されるものでもよい。
【００２３】
これによれば、蓄電素子を構成する部品の点数を減少させることができ、蓄電素子の製造全般の効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段とを一体に備えてもよい。即ち、正極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段、または、負極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段を一体に備えてもよい。
【００２５】
これによれば、蓄電素子に用いられる部品の点数を減少させることができ、組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体内における底緩衝手段と壁緩衝手段との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本願発明によれば、蓄電素子の耐振動性能や耐衝撃性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、蓄電素子の外観を模式的に示す斜示図である。
【図２】図２は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【図３】図３は、一方の集電部材近傍を筐体および発電要素を省略して示す斜示図である。
【図４】図４は、壁部の一部と発電要素とを省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【図５】図５は、緩衝手段の別態様を示す斜示図である。
【図６】図６は、緩衝手段の別態様を断面で示す平面図である。
【図７】図７は、緩衝手段の別態様を断面で示す平面図である。
【図８】図８は、集電部材と一体で形成される緩衝手段を示す斜示図である。
【図９】図９は、壁緩衝手段の別態様を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す緩衝手段を蓄電素子に組み込んだ状態を壁部の一部を省略して内部を模式的に示す斜示図である。
【図１２】図１２は、正極および負極の底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す緩衝手段を蓄電素子に組み込んだ状態を壁部の一部を省略して内部を模式的に示す斜示図である。
【図１５】図１５は、正極および負極の底緩衝手段と壁緩衝手段とが一体となった緩衝手段を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本願発明に係る蓄電素子の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る蓄電素子の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２９】
図１は、蓄電素子の外観を模式的に示す斜示図である。
【００３０】
図２は、筐体の壁部の一部を省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本願発明にかかる蓄電素子１００は、電気を蓄電し、また、必要に応じて電気を放電することのできる素子であり、より具体的には、非水電解液二次電池（例えばリチウムイオン電池）等である。蓄電素子１００は、発電要素１０１と、筐体１０２と、電極端子１０３である負極端子１３１、および、正極端子１３２と、集電部材１０４である負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２と、緩衝手段１０５である底緩衝手段１５１と、壁緩衝手段１５２とを備えている。本実施の形態の場合さらに、蓄電素子１００は、スペーサー１０６を備えている。なお、蓄電素子１００の筐体１０２の内部には電解液などの液体が封入されるが、当該液体の図示は省略する。
【００３２】
発電要素１０１は、本実施の形態の場合、詳細な図示は省略するが、セパレータと負極と正極と備え、電気を蓄えることができる部材である。負極は、銅からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。正極は、アルミニウムからなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素１０１は、負極と正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長さ方向に全体が長円形状となるように巻き回されて形成されている。さらに詳しくは、前記正極と前記負極は、前記セパレータを介し、長尺帯状の幅方向に互いにずらして、該幅方向に沿う回転軸を中心に長円形状に巻回されている。そして、前記正極及び前記負極は、それぞれのずらす方向の端縁部を活物質の非形成部とすることにより、巻回軸の一端部には、活物質が形成されていない正極集電体であるアルミニウム箔が露出し、巻回軸の他端部には、活物質が形成されていない負極集電体である銅箔が露出している。また、発電要素１０１の巻回軸方向の両端部にはそれぞれ集電部材１０４が前記巻回軸方向と垂直に方向に延びて配置されている。
【００３３】
ここで、正極集電部材１４２は発電要素の巻回軸一端部に露出している正極集電体であるアルミニウムと接続され、負極集電部材１４１は同じく発電要素の巻回軸他端部に露出している負極集電体である銅と接続されている。
【００３４】
なお、セパレータは、樹脂からなるものばかりでなく、ガラスファイバーなど他の部材であってもかまわない。また、図において発電要素１０１は、模式的に直方体として図示しているが、当該直方体の長手方向がセパレータなどを巻き回した軸と沿うものとしている。
【００３５】
筐体１０２は、発電要素１０１を収容する矩形箱状の部材であり、矩形の底部１２１と、底部１２１の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部１２２と、矩形の天井部１２３とを備えている。本実施の形態の場合、筐体１０２は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、筐体本体の開口を閉塞する蓋体とで構成されており、当該蓋体が天井部１２３と対応している。また、筐体は、発電要素１０１等を内部に収容後、蓋体と筐体本体とが溶接されることにより、筐体１０２の内部を密封することができるものとなっている。
【００３６】
電極端子１０３は、発電要素１０１に蓄えられている電気を筐体１０２の外部空間に導出し、また、発電要素１０１に電気を蓄えるために筐体１０２の内部空間に電気を導入するための端子であり、筐体１０２の内部空間から外部空間にまたがって取り付けられている。本実施の形態の場合、電極端子１０３は、筐体１０２の天井部１２３に取り付けられている。また、筐体１０２（天井部１２３）が金属製であるため、筐体１０２と絶縁し、かつ、筐体１０２との隙間を埋めて筐体１０２の内部空間を封止するためのパッキン（図示せず）を介して筐体１０２と電極端子１０３とが接続されている。なお、蓄電素子１００は、電極端子１０３として負極端子１３１、および、正極端子１３２を備えている。
【００３７】
集電部材１０４は、電極端子１０３と発電要素１０１とに電気的に接続されるとともに機械的にも接続され、発電要素１０１と壁部１２２との間に配置される導電性と剛性とを備えた部材、いわゆるブスバーである。本実施の形態の場合、集電部材１０４は、壁部１２２から天井部１２３に渡って壁部１２２および天井部１２３に沿って屈曲状態で配置される金属製の板状部材であり、負極端子１３１と発電要素１０１の負極とを結ぶ負極集電部材１４１、および、正極端子１３２と発電要素１０１の正極とを結ぶ正極集電部材１４２とで構成されている。また、集電部材１０４は、筐体１０２の内部に突出している電極端子１０３の部分にリベットなどで固定的に接続されており、電極端子１０３の負極、または、正極にそれぞれ溶接などによって固定的に接続されている。これにより、発電要素１０１は、筐体１０２の内部において集電部材１０４、および、電極端子１０３により、吊り下げられた状態で保持される。
【００３８】
なお、負極集電部材１４１は、負極と同様、銅で形成され、正極集電部材１４２はアルミニウムで形成されている。
【００３９】
また、集電部材１０４と発電要素１０１の負極や正極との接合方法は特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合、溶接用のフィン１４３を集電部材１０４の一部を折り曲げることにより起立させ、フィン１４３で発電要素１０１の負極や正極を挟み込みつつ溶接により接合する方法が採用されている。
【００４０】
図３は、一方の集電部材近傍を筐体および発電要素を省略して示す斜示図である。なお、図中の二点鎖線は筐体１０２の内面を示している。
【００４１】
底緩衝手段１５１は、集電部材１０４と底部１２１との間に配置され、負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２が底部１２１に向かう方向の移動を柔軟に規制するものである。また、壁緩衝手段１５２は、集電部材１０４と壁部１２２との間に配置され、集電部材１０４の並び方向における集電部材１０４の壁部１２２に向かう方向の移動を柔軟に規制するものである。
【００４２】
本実施の形態の場合、緩衝手段１０５は、バネ弾性を備えた金属で構成され部材を折り曲げて形成されている。このように、緩衝手段１０５を金属で形成することで、電解液に対し化学的に十分に対抗することができ、また、発電要素１０１から発生する熱などにも十分に抗することができる。また、緩衝手段１０５は、集電部材１０４に対し、溶接などにより固定的に取り付けられている。
【００４３】
また、底緩衝手段１５１は、集電部材１０４の並び方向と交差する方向（図中Ｘ軸方向）に面する二つの壁部１２２と底部１２１とに接触する状態で配置されている。壁緩衝手段１５２は、三つの壁部１２２に接触する状態で配置される。
【００４４】
これにより、緩衝手段１０５が筐体１０２内部で集電部材１０４の並び方向と交差する方向（図中Ｘ軸方向）にずれ動くのを防止することができ、緩衝手段１０５と固定されている集電部材１０４のＸ軸方向の動きを柔軟に規制することが可能となる。従って、緩衝手段１０５により、発電要素１０１がＸ軸方向に移動することを柔軟に規制することが可能となる。
【００４５】
さらに、緩衝手段１０５が発電要素１０１に直接接触していないため、緩衝手段１０５と発電要素１０１とが擦れることで発生する発電要素１０１の破損や短絡を抑止することが可能となる。
【００４６】
また、天井部１２３に電極端子１０３、集電部材１０４、および、発電要素１０１を取り付けた状態で筐体本体に挿入する際、緩衝手段１０５も同時に挿入することができ、筐体１０２内の所定の位置に緩衝手段１０５を配置することができるため、蓄電素子１００の組み立て作業を容易にすることが可能となる。
【００４７】
スペーサー１０６は、集電部材１０４と天井部１２３との間に配置され、負極集電部材１４１、および、正極集電部材１４２と天井部１２３との間隔を維持する部材である。
【００４８】
本実施の形態の場合、スペーサー１０６は、発電要素１０１と筐体１０２との間に配置されるパッキンよりも堅いがある程度の柔軟性を備えた樹脂で構成されるブロック状の部材である。
【００４９】
スペーサー１０６を集電部材１０４と天井部１２３との間に配置することにより、天井部１２３と底部１２１とを結ぶ方向（図中Ｚ軸方向）における振動や衝撃が発生しても、集電部材１０４と天井部１２３と間の間隔が維持し、スペーサー１０６が衝撃などに対抗するため、電極端子１０３と筐体１０２との間に介在配置されるパッキンにかかる負荷を軽減し、パッキンなどの封止構造を保護することが可能となる。また、底緩衝手段１５１の弾性により集電部材１０４をスペーサー１０６を介して天井部１２３方向に押しつけることができるため、集電部材１０４を筐体１０２内部に強固に保持することが可能となる。
【００５０】
図４は、壁部の一部と発電要素とを省略して蓄電素子の内部を模式的に示す斜示図である。
【００５１】
同図に示すように、本実施の形態にかかる蓄電素子１００は、補強部材１０７を備えている。
【００５２】
補強部材１０７は、負極集電部材１４１と正極集電部材１４２との間を架橋状態で配置され剛性を有する部材である。本実施の形態の場合、補強部材１０７は、絶縁性を有し、発電要素１０１の内部に挿通状態で配置されており、より具体的には、発電要素１０１の巻回軸に相当する巻回中心に配置されている。
【００５３】
補強部材１０７は、集電部材１０４の並び方向（図中Ｙ軸方向）において発電要素１０１を圧縮するような振動や衝撃に対しても発電要素や集電部材を保護できる。また、壁緩衝手段１５２の弾性によりＹ軸方向に集電部材１０４を付勢する付勢力が発生していても補強部材１０７が前記付勢力に抗して発電要素１０１を保護できる。従って、高い付勢力を備えた壁緩衝手段１５２とし、筐体１０２内部で集電部材１０４を介して補強部材１０７を両端部から強く付勢した状態で保持することにより、強い振動や衝撃が蓄電素子１００に発生した場合でも変形や破損から集電部材１０４や発電要素１０１を保護することができるようになる。
【００５４】
なお、補強部材１０７は、板状の部材である必要は無く、丸棒や管体であってもよい。さらに、蓄電素子１００は複数の補強部材１０７を備えてもよく、配置される位置も巻回中心近傍ばかりでなく、発電要素１０１と天井部１２３との間や発電要素１０１と底部１２１との間など、発電要素１０１の外部であってもかまわない。
【００５５】
また、集電部材１０４と固定的に接続されていてもかまわない。
【００５６】
以上の実施の形態で説明したように、蓄電素子１００は、筐体１０２の内部における集電部材１０４が緩衝手段１０５により保持されており、蓄電素子１００に発生した振動や衝撃により発電要素１０１を揺れ動かそうとする力に、集電部材１０４を介して緩衝手段１０５が柔軟に抗することが可能となる。従って、蓄電素子１００の耐振動性能や耐衝撃性能を高めることが可能となる。
【００５７】
しかも、補強部材１０７が発電要素１０１で発生した熱を、集電部材１０４に効果的に伝えることができ、さらに、緩衝手段１０５、および、筐体１０２を介して外部に放熱することができるため、蓄電素子１００の昇温を抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００５９】
例えば、緩衝手段１０５が金属で形成されている場合、集電部材１０４と筐体１０２とが緩衝手段１０５によって短絡しないように、緩衝手段１０５と集電部材１０４との間、および、緩衝手段１０５と筐体１０２の少なくとも一方の間は、絶縁体を配置する必要がある。絶縁体としては、例えば、樹脂製のフィルムを前記間に配置してもよく、また、緩衝手段１０５の表面を絶縁加工することにより配置してもかまわない。例えば、緩衝手段１０５をアルミニウムで形成した場合、絶縁加工としてはアルマイト加工が挙示できる。この場合、筐体１０２の内面に配置する絶縁性フィルムを無くす、または、使用量を少なくすることが可能となる。
【００６０】
また、集電部材１０４と緩衝手段１０５とが固定的に接続されていない場合であっても、集電部材１０４と緩衝手段１０５との摩擦力により、集電部材１０４のＸ軸方向の動きを柔軟に規制することが可能となる。
【００６１】
さらに、緩衝手段１０５、特に壁緩衝手段１５２は、一つの集電部材１０４に対して複数個配置された状態を示したが、壁緩衝手段１５２は、単数でもかまわない。また、図９に示すように、壁緩衝手段１５２が集電部材１０４の長さに対応する長さを備えていてもかまわない。また、壁緩衝手段１５２が壁部１２２の大きさに対応する台座１５３を備えていてもかまわない。
【００６２】
また、図５に示すように、緩衝手段１０５は、筐体１０２と面接触ではなく、線接触などによって筐体１０２内部に配置されるものでも良い。
【００６３】
また、筐体１０２内方の隅部を回避するように緩衝手段１０５にＲやＣなどの面取りを施しても良い。
【００６４】
また、図６や図７に示すように、緩衝手段１０５をバネなどの弾性体を備えたスライド部材などでもかまわない。
【００６５】
また、図８に示すように、導通性能を備えた１枚の板状の部材を折り曲げることにより集電部材１０４と緩衝手段１０５とを一体に形成してもかまわない。なお図８において、図中手前に示される緩衝手段１０５（１５１）と左右対称の関係にある緩衝手段１０５が集電部材１０４の奥側にも配置されている（その一部は図８に示されている）。これにより、上記実施の形態における蓄電素子１００の作用効果を十分に奏することが可能となる。加えて、部品点数を減らすことができ、また、集電部材１０４と緩衝手段１０５とを溶接などで接合する必要がなくなるため、蓄電素子１００を製造する際の製造工程を簡略化できる。
【００６６】
また、図１６に示すように、導通性能を備えた１枚の板状の部材を湾曲させることにより、集電部材１０４と緩衝手段１０５とを一体に形成してもかまわない。つまり、電極端子１０３と接続され発電要素１０１とも接続される集電部材１０４の上部は、湾曲することにより天井部１２３と壁部１２２とに接触し、壁緩衝手段１５２として機能すると共に、集電部材１０４の下部も湾曲して、底部１２１と壁部１２２とに接触し、壁緩衝手段１５２、および、底緩衝手段１５１としても機能する。
【００６７】
また、補強部材１０７は、発電要素１０１の内部を挿通させる場合ばかりでなく、発電要素１０１の外部において二つの集電部材１０４の間を架橋状に配置してもかまわない。
【００６８】
また、スペーサー１０６を省略する場合でもよく、また、スペーサー１０６の代替品としてさらに緩衝手段１０５をスペーサー１０６が配置される位置に配置してもかまわない。
【００６９】
また、図１０、１１、図１３、１４に示すように、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが一体となっていてもかまわない。
【００７０】
図１０、１１に示す緩衝手段１０５は、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが、側面視Ｌ字形状の台座１５３に一体的に取り付けられており、筐体１０２に対して集電部材１０４を支える緩衝手段として機能している。
【００７１】
図１３、１４に示す緩衝手段１０５は、底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２とが、連結部材１５４によって一体的に接続けられており、集電部材１０４と固定的に接続されることにより、筐体１０２に対して集電部材１０４を支える緩衝手段として機能している。
【００７２】
このような態様の緩衝手段を採用することにより、蓄電素子１００に用いられる部品の点数を減少させることができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体１０２内における底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００７３】
また、図１２、図１５に示すように、正極側の底緩衝手段１５１、および、正極側の壁緩衝手段１５２、および、負極側の底緩衝手段１５１、および、負極側の壁緩衝手段１５２を一体とする緩衝手段でもかまわない。緩衝手段の台座１５３は、筐体１０２の正極側壁部１２２、および、負極側壁部１２２の内側にそれぞれ配置されると共に、底部１２１の内側に沿って正極側壁部１２２の下部から負極側壁部１２２の下部まで延びて配置されている。
【００７４】
このような態様の緩衝手段を採用することにより、蓄電素子１００に用いられる部品の点数をさらに減少させることができ、蓄電素子１００の組み立てを容易かつ迅速に行うことが可能となる。また、筐体１０２内の正極側および負極側における底緩衝手段１５１と壁緩衝手段１５２との位置決めを一度に行うことができ、蓄電素子１００の組み立てをさらに容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本願発明は、二次電池等の蓄電素子に利用可能であり、特に、高い振動や衝撃に晒される自動車などの走行車に搭載される蓄電素子に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 蓄電素子
１０１ 発電要素
１０２ 筐体
１０３ 電極端子
１０４ 集電部材
１０５ 緩衝手段
１０６ スペーサー
１０７ 補強部材
１２１ 底部
１２２ 壁部
１２３ 天井部
１３１ 負極端子
１３２ 正極端子
１４１ 負極集電部材
１４２ 正極集電部材
１４３ フィン
１５１ 底緩衝手段
１５２ 壁緩衝手段
１５３ 台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータと負極と正極と備える発電要素と、矩形の底部と、前記底部の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部と、矩形の天井部とを備え、前記発電要素を収容する角型の筐体と、前記筐体に取り付けられる電極端子と、前記電極端子に接続され、前記発電要素と前記壁部との間に配置される集電部材である負極集電部材、および、正極集電部材とを備える蓄電素子であって、
前記集電部材と前記底部との間に配置され、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材の前記底部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段、および、前記集電部材と前記壁部との間に配置され、前記負極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動、および、前記正極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段の少なくとも一方
を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記底緩衝手段は、前記集電部材の並び方向と交差する方向に面する二つの前記壁部と前記底部とに接触する状態で配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記壁緩衝手段は、三つの前記壁部に接触する状態で配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項４】
さらに、
二つの前記集電部材との間を架橋状態で配置され剛性を有する補強部材
を備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記補強部材は、前記発電要素の内部に挿通状態で配置される
請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
さらに、
前記集電部材と前記天井部との間に配置され、前記負極集電部材、または、前記正極集電部材と前記天井部との間隔を維持するスペーサー
を備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、金属製のバネ部材からなる
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材にそれぞれ固定的に接合される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記集電部材を折り曲げて形成される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段とを一体に備える
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項１１】
正極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段、および、負極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段を一体に備える
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項１】
セパレータと負極と正極と備える発電要素と、矩形の底部と、前記底部の各端縁部にそれぞれ立設される矩形の壁部と、矩形の天井部とを備え、前記発電要素を収容する角型の筐体と、前記筐体に取り付けられる電極端子と、前記電極端子に接続され、前記発電要素と前記壁部との間に配置される集電部材である負極集電部材、および、正極集電部材とを備える蓄電素子であって、
前記集電部材と前記底部との間に配置され、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材の前記底部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する底緩衝手段、および、前記集電部材と前記壁部との間に配置され、前記負極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動、および、前記正極集電部材の前記壁部に向かう方向の移動を規制する弾性を有する壁緩衝手段の少なくとも一方
を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記底緩衝手段は、前記集電部材の並び方向と交差する方向に面する二つの前記壁部と前記底部とに接触する状態で配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記壁緩衝手段は、三つの前記壁部に接触する状態で配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項４】
さらに、
二つの前記集電部材との間を架橋状態で配置され剛性を有する補強部材
を備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記補強部材は、前記発電要素の内部に挿通状態で配置される
請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
さらに、
前記集電部材と前記天井部との間に配置され、前記負極集電部材、または、前記正極集電部材と前記天井部との間隔を維持するスペーサー
を備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、金属製のバネ部材からなる
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記負極集電部材、および、前記正極集電部材にそれぞれ固定的に接合される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記底緩衝手段、および、前記壁緩衝手段は、前記集電部材を折り曲げて形成される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段とを一体に備える
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項１１】
正極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段、および、負極側の前記底緩衝手段と前記壁緩衝手段を一体に備える
請求項１に記載の蓄電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１３８３４４（Ｐ２０１２−１３８３４４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５１５９（Ｐ２０１１−２４５１５９）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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