(57)【要約】【課題】静電気（電流）が鉛蓄電池の内部に侵入して破損させるという課題を、他の課題とともに軽減することを目的とする。【解決手段】本発明の鉛蓄電池は、正極板と負極板およびセパレータからなる極板群を収納した電槽と、この電槽に装着されかつ正極端子および負極端子の台座と液口栓とを上面に配置した蓋と、台座と嵌合する貫通孔を設けかつ液口栓を覆うように配置した静電気除去プレートとを備えた鉛蓄電池であって、静電気除去プレートは導電層と、導電層と蓋とが対向する面の全面あるいは一部に形成された第１の絶縁層と、導電層と蓋とが対向しない面の全面あるいは一部に形成された第２の絶縁層とからなり、導電層に放電された静電気が移行可能な位置に正極端子もしくは負極端子の少なくとも一方を配置したことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板およびセパレータからなる極板群を収納した電槽と、
前記電槽に装着され、正極端子および負極端子の台座と液口栓とを上面に配置した蓋と、
前記台座と嵌合する貫通孔を設け、かつ前記液口栓を覆うように配置した静電気除去プレートと、
を備えた鉛蓄電池であって、
前記静電気除去プレートは、導電層と、前記導電層と前記蓋とが対向する面の全面あるいは一部に形成された第１の絶縁層と、前記導電層と前記蓋とが対向しない面の全面あるいは一部に形成された第２の絶縁層とからなり、
前記導電層に放電された静電気が移行可能な位置に、前記正極端子もしくは前記負極端子の少なくとも一方を配置したことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電層の比抵抗を１０4Ω・ｃｍ以下としたことを特徴とする、請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記導電層が金属または導電性高分子材料のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１〜２に記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記第１の絶縁層および／あるいは第２の絶縁層が耐酸性の材料を含むことを特徴とする、請求項１〜３に記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記静電気除去プレートに撥水性を付与したことを特徴とする、請求項１〜４に記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
前記第２の絶縁層の上面を基準面とし、前記正極端子および／あるいは前記負極端子を覆うように前記静電気除去プレートが変形可能であることを特徴とする、請求項１〜５に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池を過充電すると、希硫酸電解液を構成する水の電気分解により、水素ガスと酸素ガスとが発生する。これらのガスは通常、放置しても液口栓のガス排気口から大気中に放出されていくが、満充電の直後は電池の内部空間にガスが滞留することで、電池の内部や外部で火点が発生した場合、ガスに引火して電池が破損に至る可能性がある。
【０００３】
電池が破損する原因となる火点の主因の一つとして静電気（電流）が挙げられる。電池の周辺で放電された静電気（電流）が液口栓のガス排気口や液口栓外周部の隙間から電池の内部に侵入したときに火花放電しガスに引火して、電池が破損に至ると考えられる。
【０００４】
上記課題への対策として、特許文献１では、液口栓の周辺の蓋の一部を、上部が絶縁層で下部が導電層となるようにし、導電層の一部を負極端子もしくは電池締付金具に接続する事でアース化でき、静電気（電流）が液口栓のガス排気口や液口栓外周部の隙間から電池の内部に侵入することによる電池の破損を防止できることが示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、少なくとも蓋を含む電槽の表面の一部に、表面が電気絶縁性部材からなる導電層を含む複合シートが端子と電気的に隔離した状態で、帯電防止が可能となり電池破損を防止できることが示されている。
【特許文献１】特開平０４−１０１３５３号公報
【特許文献２】特開平０５−０６２６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら複数のセルで構成された鉛蓄電池に特許文献１および２の技術を用いても、導電層が液口栓を覆っていないため、液口栓の真上で静電気（電流）が放電された際、液口栓のガス排気口や液口栓外周部の隙間から電池の内部へ侵入して、電池を破損させる可能性を有していた。
【０００７】
さらに特許文献１の技術には、液口栓の周辺で電解液の溢れ、もれ、こぼれ等が起きた場合に、導電層が各セルと負極端子との間、あるいはセルとセルとの間で電解液の成分を介したリークが発生し、自己放電に繋がるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、静電気（電流）が鉛蓄電池の内部に侵入して破損させるという課題を、他の課題とともに軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の鉛蓄電池は、正極板と負極板およびセパレータからなる極板群を収納した電槽と、この電槽に装着されかつ正極端子および負極端子の台座と液口栓とを上面に配置した蓋と、台座と嵌合する貫通孔を設けかつ液口栓を覆うように配置した静電気除去プレートとを備えた鉛蓄電池であって、静電気除去プレートは導電層と、導電層と蓋とが対向する面の全面あるいは一部に形成された第１の絶縁層と、導電層と蓋とが対向しない面の全面あるいは一部に形成された第２の絶縁層とからなり、導電層に放電された静電気が移行可能な位置に正極端子もしくは負極端子の少なくとも一方を配置したことを特徴とする。
【００１０】
発明者らは鋭意検討の結果、液口栓の真上で静電気（電流）が放電された際、液口栓が露出している場合のみならず、単に薄い絶縁物で覆っていても、静電気（電流）が液口栓のガス排気口や液口栓外周部の隙間から電池の内部へ侵入するという知見を得た。
【００１１】
本発明の鉛蓄電池は上述した知見を基にしたものであって、導電層を含む静電気除去プレートで液口栓を覆い、かつ静電気除去プレートの一部である導電層に放電された静電気が移行可能な位置に正極端子もしくは負極端子の少なくとも一方を配置することにより、液口栓の真上で放電された静電気（電流）を導電層に導いて、正極端子や負極端子などの鉛部品内部を経由して電池回路内に流すことで、電池の破損を軽減することができる。
【００１２】
また第１の絶縁層を設けることにより、液口栓周辺での電解液の溢れ、もれ、こぼれ等が起きた場合でも、各セルと正極端子もしくは負極端子との間、あるいはセルとセルとの間でリークが発生せず、自己放電に繋がることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
請求項１に係る鉛蓄電池は、正極板と負極板およびセパレータからなる極板群を収納した電槽と、この電槽に装着されかつ正極端子および負極端子の台座と液口栓とを上面に配置した蓋と、台座と嵌合する貫通孔を設けかつ液口栓を覆うように配置した静電気除去プレートとを備えた鉛蓄電池であって、静電気除去プレートは導電層と、導電層と蓋とが対向する面の全面あるいは一部に形成された第１の絶縁層と、導電層と蓋とが対向しない面の全面あるいは一部に形成された第２の絶縁層とからなり、導電層に放電された静電気が移行可能な位置に正極端子もしくは負極端子の少なくとも一方を配置したことを特徴とする。
【００１５】
図１は鉛蓄電池の蓋およびその周辺の上面図であり、図２は鉛蓄電池の蓋およびその周辺の短側面断面図である。鉛蓄電池の蓋１は主にポリプロピレン樹脂などからなり、電池の内部で発生したガスを大気中に排出するためのガス排気口３を有する液口栓２を、直列するセルの数に相当するだけ有している。また、蓋１の上面に突出するように設けた台座４からは、正極端子５および負極端子６を突出させている。この蓋１は、正極板（図示せず）と負極板（図示せず）およびセパレータ（図示せず）からなる極板群（図示せず）を収納したポリプロピレン樹脂の電槽（図示せず）に装着している。なおこの図１および図２のみで構成された蓋１を用いた鉛蓄電池は、従来技術と同等であると考えてよい。
【００１６】
図３は前述の蓋１の上面に設ける静電気除去プレートの上面図であり、図４は静電気除去プレートの短側面断面図である。静電気除去プレート７は、導電層１０と、導電層１０の下面の全面あるいは一部に形成された第１の絶縁層９と、導電層１０の上面の全面あるいは一部に形成された第２の絶縁層１１とからなり、貫通孔８を有する。
【００１７】
図５（ａ）は本発明の鉛蓄電池に係る蓋１およびその周辺の短側面断面図であり、図５（ｂ）および（ｃ）は本発明の要部を示す短側面断面図である。貫通孔８を台座４と嵌合させ、かつ第１の絶縁層９が蓋１と接するように静電気除去プレート７を蓋１の上面に配置することで、静電気除去プレート７の周辺で静電気（電流）が放電されても、静電気（電流）は導電層１０に流れ、導電層１０から正極端子５および負極端子６等の鉛部品内部を経由して電池回路内に流れることでガスに引火することなく、電池破損を軽減することができる。また、第１の絶縁層９を設けることにより、液口栓２周辺での電解液の溢れ、もれ、こぼれ等が起きた場合でも、各セルと正極端子５もしくは負極端子６との間、あるいはセルとセルとの間でリークが発生せず、自己放電に繋がることがない。
【００１８】
ここで図５（ｂ）は導電層１０が正極端子５と接している場合を示しており、図５（ｃ）は導電層１０が台座４を介して正極端子５と対峙している場合を示しているが、導電層１０に放電された静電気が移行可能な位置に正極端子５（および／あるいは負極端子６）を配置するという観点からは同等である。なお導電層１０から正極端子５（および／あるいは負極端子６）に静電気を移行させるためには、台座４の上面と導電層１０とを、ほぼ同じ高さにすることが好ましい。また電解液によるリーク発生の懸念がなければ、導電層１０と正極端子５あるいは負極端子６とを図５（ｂ）のように接続して、経路の電気抵抗を低下する方がより好ましい。
【００１９】
請求項２に係る鉛蓄電池は、請求項１の記載内容を前提として、導電層１０の比抵抗を１０4Ω・ｃｍ以下としたことを特徴とする。請求項３に係る鉛蓄電池は、請求項１〜２の記載内容を前提として、導電層１０が金属または導電性高分子材料のいずれかを含むことを特徴とする。導電層１０の比抵抗が１０4Ω・ｃｍを超える場合、導電層１０に静電気が十分に導かれなくなる。なお比抵抗を１０4Ω・ｃｍ以下である金属としてはアルミニウムや銅など、導電性高分子材料としてはカーボンまたは金属含有のポリプロピレンやポリエチレンなどを任意に選択して、かつこれらを組み合わせることができる。
【００２０】
請求項４に係る鉛蓄電池は、請求項１〜３の記載内容を前提として、第１の絶縁層９および／あるいは第２の絶縁層１１が耐酸性の材料を含むことを特徴とする。第１の絶縁層９および／あるいは第２の絶縁層１１に、ポリプロピレン樹脂材料などの耐酸性の材料を含ませることで、硫酸による静電気除去プレート７の劣化が防止できるので、耐久性を向上できる。
【００２１】
請求項５に係る鉛蓄電池は、請求項１〜４の記載内容を前提として、静電気除去プレート７に撥水性を付与したことを特徴とする。静電気除去プレート７に撥水処理を施すことで、その表面に付着した水分をある程度弾くことができるので、液口栓２のガス排気口３や液口栓２外周部の隙間への電流経路が形成されにくくなり、液口栓２におけるガス排気口３や外周部の隙間から電流が内部に侵入することを防止しやすくなるため望ましい。
【００２２】
請求項６に係る鉛蓄電池は、請求項１〜５の記載内容を前提として、第２の絶縁層１１の上面を基準面として正極端子５および／あるいは負極端子６を覆うように静電気除去プレート７が変形可能であることを特徴とする。
【００２３】
図６（ａ）および（ｂ）は本発明の鉛蓄電池に係る蓋１およびその周辺の短側面断面図であり、前者は静電気除去プレート７が液口栓２を覆っている態様を示しており、後者は静電気除去プレート７が正極端子５を覆うように変形している態様を示している。
【００２４】
図６に示すように、静電気除去プレート７における第１の絶縁層９の一部に、例えば楔状の基面１２を設けることにより、第２の絶縁層１１の上面を基準面として、正極端子５（および／あるいは前記負極端子６）を覆うような変形が可能になる。このような態様が可能になれば、液口栓２を外して鉛蓄電池を充電しようとしても、静電気除去プレート７により正極端子５（および／あるいは負極端子６）が覆われることで、充電用接続治具が接続できず、鉛蓄電池を充電できなくなるため、ガスが発生せず、静電気により引火する対象が排除され、破損を防止することが可能になる。なお図６では、変形可能な基面１２が２面の場合を示したが、１面であってもよく、３面以上設けてもよい。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
ＪＩＳ  Ｄ５３０１始動用鉛蓄電池に規定された３８Ｂ１９を製作し、この鉛蓄電池の蓋１の上面に、図５（ａ）および（ｃ）で示される静電気除去プレート７を装着し、導電層１０が台座４（厚み５ｍｍ）を介して正極端子５と対峙するようにした。ここで導電層１０の材料として比抵抗が１０-8Ω・ｃｍであるアルミニウムを選択し、第１の絶縁層９および第２の絶縁層１１の材料として耐酸性が高いポリプロピレンを選択した。また第１の絶縁層９の厚みは５ｍｍ、導電層１０の厚みは０．１ｍｍ、第２の絶縁層１１の厚みは０．１ｍｍとした。
【００２６】
（実施例２）
導電層１０の材料として比抵抗が１０Ω・ｃｍのカーボン入り導電性樹脂を用いたこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。
【００２７】
（実施例３）
導電層１０の材料として比抵抗が１０4Ω・ｃｍのカーボン入り導電性樹脂（実施例２よりカーボンを減量）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。
【００２８】
（実施例４）
導電層１０の材料として比抵抗が１０8Ω・ｃｍのカーボン入り導電性樹脂（実施例３よりカーボンを減量）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。
【００２９】
（実施例５）
実施例１の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３０】
（実施例６）
実施例２の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３１】
（実施例７）
実施例３の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３２】
（実施例８）
実施例４の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３３】
（実施例９）
静電気除去プレート７の全面（プレート全体）にフッ素系撥水材料（防水スプレー）を付与して撥水処理を施したこと以外は実施例１と同様の鉛蓄電池を作製し、軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３４】
（実施例１０）
静電気除去プレート７の全面（プレート全体）にフッ素系撥水材料（防水スプレー）を付与して撥水処理を施したこと以外は実施例２と同様の鉛蓄電池を作製し、軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３５】
（実施例１１）
静電気除去プレート７の全面（プレート全体）にフッ素系撥水材料（防水スプレー）を付与して撥水処理を施したこと以外は実施例３と同様の鉛蓄電池を作製し、軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３６】
（実施例１２）
静電気除去プレート７の全面（プレート全体）にフッ素系撥水材料（防水スプレー）を付与して撥水処理を施したこと以外は実施例４と同様の鉛蓄電池を作製し、軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００３７】
（比較例１）
上部の絶縁層として厚みが５ｍｍのポリプロピレン、下部の導電層として厚みが０．１ｍｍかつ比抵抗が１０-8Ω・ｃｍであるアルミニウムを用いた層状体を、特許文献１の鉛蓄電池の蓋１の上面に配置し、導電層を負極端子に接続したこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。
【００３８】
（比較例２）
表面の電気絶縁性部材として厚みが５ｍｍのポリプロピレン、導電層として厚みが０．１ｍｍかつ比抵抗が１０-8Ω・ｃｍであるアルミニウムを用いた複合シートを、特許文献２の鉛蓄電池の蓋１の上面に配置し、端子と電気的に隔離したこと以外は、実施例１と同様にして鉛蓄電池を作製した。
【００３９】
（比較例３）
比較例１の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００４０】
（比較例４）
比較例２の鉛蓄電池に軽負荷寿命試験（ＪＩＳ  Ｄ５３０１）を３０００サイクル施した。
【００４１】
上記各例の鉛蓄電池を１０個ずつ準備し、以下に示す条件で静電気印加試験を行った。
試験温度：２５℃  、試験湿度：５０ＲＨ％、印加条件：＋３０ｋＶ、印加回数：３０回、充電条件：満充電状態  →  ６Ａ×１ｈｒ以上で本実験中も充電を継続。
【００４２】
電解液を規定液面まで注入し、液口栓２の真上２０ｍｍの位置から気中放電により静電気を印加し、電池破損に至るかどうかの確認を行った。結果を（表１）に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
（表１）の結果から、本発明の実施例１〜１２の各電池は、従来の比較例１〜４と比べ、液口栓２の真上から静電気を印加しても破損しにくいことがわかった。中でも、軽負荷寿命試験を行った実施例５〜１２を対比すれば、導電層１０の比抵抗を１０4Ω・ｃｍ以下とするか、あるいは静電気除去プレート７に撥水性を付与した場合に（実施例５〜７および９〜１２）、いずれの構成も採用しなかった実施例８と比べて極めて破損しにくくなっていることがわかる。導電層１０の比抵抗を低くすることによって導電層１０に静電気が十分に導かれたものと推測できる。また静電気除去プレート７に撥水性を付与することにより、液口栓２のガス排気口３や液口栓２外周部の隙間への電流経路が形成されにくくなり、液口栓２におけるガス排気口３や外周部の隙間から電流が内部に侵入することを防止しやすくなったと推測できる。
【００４５】
なお同じ構成の鉛蓄電池であっても、軽負荷寿命試験を行ったものの方が破損しやすいのは、鉛蓄電池の内部に静電気が導かれる経路が形成されたためだと推測できる（実施例１〜４と５〜８との比較から）。実際に実施例４の鉛蓄電池は蓋１の裏面に電解液が所々付着している程度であったが、実施例８の鉛蓄電池は蓋１の裏面の全面に電解液と鉛活物質（電流経路となり得る）が付着していた。
【００４６】
上記のように、静電気除去プレート７を装着して本発明の鉛蓄電池とすることで、静電気（電流）による鉛蓄電池の破損を軽減できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の構成によれば、静電気（電流）に起因する鉛蓄電池の破損を防止した鉛蓄電池を提供することができ、工業上極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】鉛蓄電池の蓋およびその周辺の上面図
【図２】鉛蓄電池の蓋およびその周辺の短側面断面図
【図３】静電気除去プレートの上面図
【図４】静電気除去プレートの短側面断面図
【図５】（ａ）本発明の鉛蓄電池に係る蓋およびその周辺の短側面断面図、（ｂ）本発明の要部を示す短側面断面図、（ｃ）本発明の要部の他の一例を示す短側面断面図
【図６】（ａ）静電気除去プレートが液口栓を覆っている態様を示す本発明の鉛蓄電池に係る蓋およびその周辺の短側面断面図、（ｂ）静電気除去プレートが正極端子を覆うように変形している態様を示す本発明の鉛蓄電池に係る蓋およびその周辺の短側面断面図
【符号の説明】
【００４９】
１    蓋
２    液口栓
３    ガス排気口
４    台座
５    正極端子
６    負極端子
７    静電気除去プレート
８    貫通孔
９    第１の絶縁層
１０  導電層
１１  第２の絶縁層
１２  基面
【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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